面对仓库里十几款不同品牌的工业相机,李工揉了揉发酸的眼睛,电脑屏幕上并排打开的几个“工业相机对比图高清”文档窗口,参数密密麻麻,让他感觉比看电路图还头疼。
车间主任的要求很明确:给新上的自动化检测线配一套“眼睛”,要能看清精密零件的0.1毫米瑕疵,还要在生产线高速运转时不掉链子。

市场上从几千元的国产USB相机到数十万的进口3D系统,选择多得让人眼花缭乱。李工的经历,相信不少搞自动化、做质量检测的同行都深有体会。

市面上的工业相机确实五花八门,选型时很多人第一个困惑就是:我需要2D还是3D?
简单来说,如果你的任务是检测表面图案、读取条码、识别物体有无或位置,2D相机通常就足够了-8。这类相机技术成熟,选择面广。
举个例子,像SICK sensingCam SEC100这样的2D工业相机,它提供5MP的分辨率,支持实时串流和事件记录-1。对于产线监控、简单检测和流程记录,这类相机性价比很高。
如果你是做显微成像或基础视觉检测的,一款好的USB工业相机会很实用。有用户实测发现,某些USB相机在显微成像清晰度上表现不错,而且兼容Halcon、Labview等常用软件,用起来挺顺手-6。
不过得注意,这类相机通常防护等级有限,适合环境相对干净的实验室或室内产线。
当你的检测涉及到高度、深度、体积或者复杂三维轮廓时,就得考虑3D相机了。目前主流3D技术分好几种,各有各的擅长领域。
先说说激光振镜式的,像迁移科技Epic Eye Laser L V2S这种。它通过激光线扫描物体表面,特别适合大视野、远距离的场景,比如物流仓库里的大件货物拆垛。
这东西抗环境光能力很强,能达到12万lux,就算车间窗户透进来阳光直射,它也能稳定干活-2。
如果你需要做焊接相关的视觉引导,那可得专门看看焊接专用相机。普通相机在焊接弧光、飞溅和高温面前根本扛不住。
迁移科技有款Epic Eye Pixel Welding,专门针对焊接场景做了强化。它用特殊波长的蓝色结构光,能有效过滤掉焊接弧光的干扰,防护等级做到IP65,工作温度范围-20°C到70°C-4。
再说说结构光技术,这类相机适合中小视野的高精度检测。比如盛相科技的Sizector®3D相机,在消费电子零部件、PCBA的高度检测和组装检测上用得比较多-3。
它通过投射编码的光栅图案来计算物体三维形状,精度能达到微米级。
工业相机的应用场景千差万别,有些特殊环境需要特殊对待。
比如做液面检测,液体反光、容器透明、环境光照变化这些问题都很棘手。索尼有两款相机在这方面比较出名:FCB-ER9500和FCB-EV9520L。
前者是4K超高清,能捕捉液面细微波动和气泡;后者则有130dB的超宽动态范围,能同时看清强反光区域和暗部细节-5。
在电子制造行业,尤其是PCB板检测,对相机的要求又不一样。这里需要很高的分辨率,可能要2000万像素以上,还得是全局快门传感器,避免拍摄高速运动的物体时产生变形-8。
接口也讲究,像CoaXPress这类高速接口才能满足大数据量传输的需求。
工业相机品牌大致可以分为几个阵营:欧美品牌、国产品牌和日韩品牌。
欧美品牌里,像康耐视(Cognex)、基恩士(Keyence)、西克(SICK)这些,技术积累深,产品稳定可靠,但价格也相对较高。
康耐视的In-Sight 3D-L4000系列在精密测量领域很有名;西克的Visionary-T AP系列则擅长物流包裹体积测量这样的快速场景-7。
国产品牌这几年进步特别快,迁移科技、海康威视、大恒图像等都有不错的产品。国产相机的一个优势是性价比高,而且服务响应快,技术支持更贴近国内用户需求。
特别是针对一些本地化需求,国产厂商反应速度更快。比如迁移科技就针对焊接、物流等特定场景推出了专用相机-2。
日韩品牌比如索尼,在图像传感器领域有很强实力。很多工业相机使用的都是索尼的CMOS传感器。索尼自己也推出工业相机模组,在图像质量方面有独到之处-5。
说了这么多,具体该怎么选呢?这里分享几个实用的选型思路,帮你少走弯路。
明确需求是第一位的。你需要检测什么?最小特征尺寸是多少?生产线速度多快?工作环境怎样?把这些基础问题搞清楚了,才能缩小选择范围。
算清楚关键参数也很重要。分辨率不是越高越好,要结合视野大小和检测精度来算。帧率也要匹配产线速度,一般建议是产线速度的两倍作为安全余量-8。
接口和兼容性不能忽视。相机能不能和你的视觉软件配合?能不能适应工厂的网络环境?这些实际问题往往比纸面参数更重要。
对于复杂场景,考虑3D视觉可能是更好的选择。比如在无序抓取、焊接引导、高精度测量这些应用中,3D相机能提供2D相机无法实现的信息-7。
不要只看价格。工业相机是生产设备,稳定性和可靠性往往比低价更重要。一次因为相机故障导致的生产停顿,损失可能远高于相机本身的差价。
尽可能实地测试。很多供应商都提供样机测试服务,把相机拿到你的实际使用环境中试试,比看任何参数表都管用。
车间里,李工终于从海量的“工业相机对比图高清”资料中抬起头,在新自动化线的规划图上圈出了几个关键节点。他打算先弄一台国产的3D结构光相机来试跑精密零件检测,再配两台高帧率的2D相机做产线监控。
网友“自动化小白”问: 我刚开始接触工业视觉,公司让我为一条简单的包装线选相机,主要检测包装盒上的印刷日期是否清晰。预算有限,该怎么选?
答:你好!对于检测包装盒印刷日期这种需求,确实不需要太复杂的设备。这种情况,我建议你优先考虑2D工业相机,而不是3D的。
具体选型时,可以看看130万到200万像素的全局快门CMOS相机,这个分辨率对字符检测已经足够了。帧率方面,如果生产线速度不是特别快,30fps应该够了。
接口可以考虑GigE或USB3.0的,这两种都比较常见,接线也简单。品牌上,如果预算确实紧张,可以看看海康威视、大华这些国产品牌的基础型号,性价比不错-8。
还有几个实用建议:确保相机有合适的光源配合,字符检测通常需要低角度照明来增强对比度;选择支持常用视觉软件(比如Halcon或OpenCV)的型号,后期开发会方便很多。
如果可能,向供应商申请样机测试,在实际生产条件下试试效果,这是最可靠的方法。
网友“焊接工程师”问: 我们厂想做自动化焊接,需要相机引导焊枪定位。车间环境比较恶劣,有烟尘和弧光,该选什么样的工业相机?
答:焊接环境确实是工业视觉中比较挑战的场景之一,强弧光、高温、烟尘和飞溅都是大问题。针对这种情况,你需要的是专门的焊接相机,而不是普通工业相机。
这类相机有几个关键特征:特殊的防护设计,至少IP65防护等级,能防止焊渣飞溅和烟尘进入;主动或被动散热系统,应对焊接区域的高温;特定的光源和滤光方案,能够抑制或避开焊接弧光的干扰-2。
比如迁移科技的Epic Eye Pixel Welding就专门针对焊接场景做了优化,采用蓝色结构光,能在弧光环境下工作。工作温度范围达到-20°C到70°C,适合大多数焊接环境-4。
除了硬件,还要考虑软件和系统的兼容性。相机的SDK是否支持你现有的焊接系统?能否与机器人控制器顺畅通信?这些在实际部署中都很重要。
网友“项目负责人”问: 我们公司同时有多个视觉项目在规划,从简单的读码到复杂的零件三维检测都有。是应该统一采购一个品牌的相机,还是根据不同项目选择不同品牌?
答:这是个很实际的管理问题。我的建议是:在满足技术要求的前提下,适当考虑品牌统一,但不要为了统一而牺牲项目需求。
统一品牌有几个好处:减少学习成本,工程师熟悉一个品牌的软硬件后,在其他项目上也能快速上手;简化供应链管理,采购、备件、维护都更方便;更容易获得批量折扣。
但是,工业视觉应用差异很大,没有哪个品牌能在所有领域都是最好的。比如,某个品牌可能在3D测量方面很强,但在高速读码方面表现一般。
比较合理的做法是:确定一两个主力品牌,覆盖大部分常规应用;对于有特殊要求的项目,再考虑其他品牌的专用产品-7。
同时,尽量选择支持通用标准和协议(如GigE Vision、GenICam)的相机,这样即使品牌不同,集成起来也相对容易。
建立内部知识库也很重要,整理不同相机在不同应用中的表现,为以后的选型提供参考。毕竟,适合的才是最好的。