在精密仪器嗡嗡作响的现代化工厂里,一道看不见的蓝光扫过汽车零件表面,几毫秒内,关于这个零件每个凹槽和曲面的三维数据已传输至控制系统——这不是科幻电影,而是当下智能工厂里工业相机视角下的日常。

机器视觉网的数据显示,2025年中国3D工业视觉市场规模预计将突破34亿元,到2030年更有望达到90亿元-2。这个曾经只在高端制造中出现的技术,如今正在改变从汽车组装到手机生产的每一个环节。


01 视野之变,距离的艺术

工业相机的视角选择远非简单的“看得见”或“看不见”。根据不同工作距离的需求,现代工业相机已经形成了远、中、近全方位的产品矩阵。

在汽车制造这样的复杂场景中,零部件品类有数万种之多,尺寸差异巨大,这直接影响了工业相机安装布局的选择-4。选择一款视野、精度等均满足生产需求的3D相机,对于汽车行业提升自动化水平具有重要作用。

梅卡曼德推出的Mech-Eye系列工业级3D相机就针对不同距离进行了专门设计。远距离应用如大范围工件上下料,需要相机具备高精度和大视野,Mech-Eye LSR工业级激光3D相机的子型号,其远端视场可达3000 × 2400 mm @3.0 m-4

而中距离场景如无序工件上下料,则对速度要求更高,Mech-Eye PRO高精度结构光工业3D相机从拍照到获取3D数据时间可低至0.3秒-4

近距离检测任务如汽车零部件局部特征检测,则需要微米级精度,Mech-Eye UHP-140测量精度可达0.03 mm @ 0.3 m-4

02 多维感知,超越人眼的局限

工业相机的视角正从传统的二维平面拓展到三维空间,甚至加入了时间维度。3D TOF(Time-of-Flight,飞行时间)视觉相机凭借“实时成像、精准测距、抗扰性强”的优势,正成为工业自动化的“精准眼睛”-5

这种相机的视角与众不同,它通过测量光线飞行时间来计算距离,生成深度图像。

在汽车制造车间,它能引导机械臂精准识别车门缝隙误差,将装配精度大幅提升;在3C电子生产线,可检测摄像头模组误差,实现微米级品控-5

随着技术进步,工业相机的视角也越来越智能化。立普思推出的LIPSedge S315 3D深度相机整合了四核心Arm Cortex-A55 CPU和4.5 TOPS NPU,可以在装置端进行实时AI处理-3

这意味着工业相机的视角不再只是被动记录,而是能够主动分析、即时反应,这种边缘AI整合正成为工业3D视觉的新标准-6

03 痛点破解,从理论到实践的跨越

传统工业视觉系统面临诸多挑战,而新一代工业相机正从视角这一根本层面提供解决方案。反射表面、透明材料、黑暗或吸收性物体,这些曾经令传统深度感测器头疼的场景,正在被混合深度技术逐一攻克-3

拿玻璃检测来说,传统相机很难处理透明材料,但结合了AI驱动深度模型的新型工业相机,却能准确侦测这类“隐形”目标-3

在成本方面,工业相机的视角也变得更加“亲民”。过去企业级3D系统每单元成本常超过2000美元,如今像LIPSedge S315这样的产品,建议零售价仅为469美元-3

价格的降低使得工业相机能够在更多场景中大规模部署,从机械手臂到自主移动机器人(AMR)均能普及应用-6

04 融合视角,创造综合数字世界

现代工业相机的视角正在从单一数据采集向多数据流融合转变。单纯的深度数据已不能满足复杂工业场景的需求,深度、色彩和运动数据的结合成为新趋势-3

LIPSedge深度相机将高精度深度数据与同步RGB影像及惯性测量单元(IMU)数据融合,创造出环境的综合数字分身-3

这种融合视角对自主移动机器人(AMR)的同步定位与地图构建(SLAM)至关重要,也使机器人能够在动态变化的环境中导航,同时保持厘米级的精确度-3

在高端制造领域,奕目科技推出的VOMMA超级分光光场系列相机通过创新设计,将彩色2D与3D光场检测集成于一套系统中,实现了两种信息的同时采集与图像处理-9

这种集成化设计不仅缩小了检测系统的体积,还显著提高了检测效率,2D图像在细节识别上更加精细,而3D点云则能够呈现2D彩色纹理-9

05 国货崛起,本土视角的自信

国产工业相机正以独特的视角切入全球市场竞争。2023年,国产工业视觉产品市占率已达65%,较2020年增长18%,主导了3C电子、新能源等中低端领域-10

在高端应用领域,国产工业相机也逐渐崭露头角。菲特检测通过自主研发的“智能魔方F.ICube”平台,攻克了高精度光学检测技术,实现半导体、轮毂制造等领域的国产替代-10

值得关注的是,国产工业相机在某些方面已经形成了自己的优势,比如在服务响应速度、定制化能力以及数据安全性方面-10

不过,行业专家也指出,国产工业视觉在核心算法、高速相机/光学组件等硬件上仍与进口产品存在3-5年的技术差距-10


当智能工厂的灯光渐次亮起,机械臂在工业相机的引导下精准抓取零件,这个场景正从沿海大型制造企业向内陆中小工厂蔓延。工业相机的视角不再局限于质量控制岗位,它已经渗透到物流、仓储甚至产品设计的每个环节。

未来,随着国产工业相机在高端领域不断突破技术瓶颈,全球制造业的“眼睛”将更加明亮锐利。这种视觉技术的进步,正悄无声息地重新定义“中国制造”的精度与标准。

当生产线上的每一双“眼睛”都变得更加智慧,我们制造的不仅是产品,更是精准与高效的未来。

网友互动问答

网友“制造未来”提问: 我们是一家中小型汽车零部件厂,最近考虑引入3D视觉系统,但担心成本太高。市面上有没有性价比高的选择?具体能帮我们解决哪些实际问题?

对于中小型汽车零部件厂来说,现在正是引入3D视觉系统的好时机。以前这种技术确实价格不菲,但如今已经有了更多亲民选择。比如立普思的LIPSedge S315 3D深度相机,建议零售价仅为469美元,还集成了边缘AI处理能力-3

这种相机能帮你们解决几个实际问题:一是零部件上料定位,特别是那些随意摆放的零件,相机可以引导机械臂准确抓取;二是质量检测,比如检测零件表面的划痕、凹坑或尺寸偏差;三是装配引导,确保零件被正确安装到位。对于汽车零部件行业,3D视觉系统已经能够处理各种典型工件,包括那些表面反光、结构复杂的零件-4

网友“技术控老王”提问: 我是做视觉系统集成的,最近客户对透明材料和反光表面的检测要求越来越多。传统方法效果不好,有什么新技术可以解决这个问题?

透明和反光材料检测确实是行业难题,但现在已经有了创新解决方案。传统深度传感技术(如结构光、立体视觉)在这些场景中表现不佳,但混合深度技术正在改变这一现状-3

最新的技术趋势是将传统深度传感与AI驱动的深度模型相结合。例如,LIPSedge深度相机通过AI算法增强图像质量,能够准确检测那些会使传统传感器混淆的目标,如玻璃表面或反射金属物体-3

在实际应用中,你可以考虑使用带有这种混合深度技术的相机,它们通常能提供更完整、更鲁棒的深度图。多光谱融合检测也是一种有前景的方法,有公司已经通过这种技术实现了复杂曲面微米级建模,精度可达±0.01mm-10

网友“行业观察者”提问: 国产工业相机现在和进口品牌相比,到底处于什么水平?未来几年会有哪些突破?

国产工业相机近年来进步显著,已经形成了与进口品牌差异化竞争的格局。从市场占有率来看,2023年国产产品市占率达65%,主导了3C电子、新能源等中低端领域-10

国产品牌在性价比、本地化服务、定制化开发等方面具有优势,但在高端应用场景如半导体制造(进口品牌占85%)和汽车制造(进口品牌占63%)领域,进口产品仍占主导地位-10

未来几年,国产工业相机有望在几个方面实现突破:一是边缘AI与3D视觉的深度融合,降低系统复杂性和成本;二是混合深度技术的普及,提高对复杂材质的检测能力;三是产业链协同创新,通过产学研合作加速技术转化-3-10

值得注意的是,国产工业视觉硬件国产化率已经超过85%,随着算法能力的提升和生态系统的完善,国产工业相机正逐步从“替代”向“引领”迈进-10