像元尺寸：15μm光谱响应：0.3~1.5μm，量子效率可达60%读出噪声：40e-(HG)数据接口：LVDS, 支持2/4/8通道模拟输出图2 LUMIDAR_SW640A图5 高温黑体成像图6 穿透雾霾成像图3 透过晶圆成像图4 杂质挑选2.材质识别。LUMIDAR_SW640A具有宽波段成像特点，通过不同物质在短波红外波长吸收/反射特性的差异，可以带来更加丰富的检测图片信息，使得识别算法准确率大幅提高。3.金属冶炼高温检测。物体在230°C以上的高温时，会发出短波红外光。通过LUMIDAR_SW640A拍摄图像的灰度值（14位）转换成实际温度，有机半导体材料具有良好的动态响应范围，可以提升高温区温度连续变化时的检测精度，同时，SWIR的穿透成像特性将有效降低生产现场粉尘和雾气的干扰。5.其他。短波红外成像技术目前尚处于初期发展阶段，随着上游传感器创新技术的快速发展，未来在工业、安防、汽车电子和消费电子中均有大量的应用场景可以挖掘。五、结语在过去的几年中，短波红外成像通常被认为是一项功能性极强但成本极高的技术。光达创新坚持从基础材料的研发做起，历经15年，打造出第一款基于有机半导体技术的高性价比短波红外图像传感器LUMIDAR_SW640A，目前已经在激光光斑分析，光选设备，芯片制造，智能安防，高温探测等领域实现了应用推广。未来，光达创新会沿着既定的短波红外技术路线打造更多解决行业痛点的产品，助力产业升级和提效。四、应用场景采用LUMIDAR_SW640A搭建的相机系统，仅用极低的成本即可获取从可见光到短波红外的宽光谱、高质量图像信息，赋能多个行业的机器视觉应用。1.半导体晶圆检测。LUMIDAR_SW640A配合1200nm以上的光源可以透过晶圆成像，使得其可以应用在晶圆预对准检测工序，确保晶圆被送到曝光平台之前的精确定位以及完好性，极大提高晶圆的曝光精度和整个制造系统的工作效率。4.穿透雾霾观测。空气中存在的微小粒子使光线传输时会产生散射现象，导致远处的物体无法有效观测。LUMIDAR_SW640A覆盖短波红外光谱，穿透性更强，可增加观测距离。MACHINE VISION 2025/0351

光虎大靶远心、液态远心镜头系列助力视觉精度更上一层楼一、背景视觉精度，指的是在机器视觉系统最终的成像中，每个像素的尺寸对应在现实中的尺寸。比如视觉精度1微米，即代表画面中一个像素格对应了现实世界1微米的长度，此时若待测物的实际尺寸为100微米，那就需要100个像素格来显示它。随着机器视觉行业的高速发展，从业者们对视觉精度的要求越来越高，视觉精度高已经成为了很多测量项目的基础要求。比如机械件加工要求公差为1丝，如果此时的视觉精度达到十微米，因为无法判断到底是视觉方案引起的误差还是零件加工的公差，项目将无法进行，所以提高视觉精度的需求已成主流。而视觉精度直接和镜头倍率和相机的像元尺寸挂钩，计算方法为视觉精度=相机像元尺寸/镜头倍率，所以想要提高视觉精度，只有缩小像元尺寸或者提升镜头的倍率。提升镜头的倍率就代表着视野和景深的缩小，此时我们如何做到“既要又要”呢？二、保证精度与视野首先是保证视野的同时提高精度方向，我们需要更大像面的镜头，来扩大同倍率镜头的视野。尤其是随着线扫相机的大量应用，大像面镜头变得越来越受欢迎。图1展示的就是光虎新推出的大靶面物方远心镜头OTL44-20-110M58T。光虎光电科技（天津）有限公司 郑静宇该镜头倍率为两倍，由于设计像面直径为44毫米，所以其拥有着22毫米的视野，并且能在F8时全视野达到2.68微米的分辨率。下图为与像面直径11.5毫米的OTL11.5-20-110C的效果对比画面。图1 OTL44-20-110M58T图2 OTL11.5-20-110C，视野为5.75毫米，该镜头F数为13，分辨率为4.36微米图3 OTL44-20-110M58T，视野为22毫米，在F8时可以达到2.68微米的分辨率52PRODUCT&TEK 产品与技术

这就是大像面带来好处，可以在不损失精度和清晰度的情况下放大视野，且这支镜头还有可变光圈和同轴设计，使用起来也更方便。三、保证精度与景深同时保持高精度和大视野的方向已经有了思路，那么同时保持高精度和大景深的方向呢？景深一般都与F数和倍率有关，在通常情况下，倍率越大景深越小，F数越大景深越大。从这个角度上讲，我们需要小倍率，大F数来获得大景深。但是小倍率会降低视觉精度，而大F数其实就是小开孔的光圈，这会使光的衍射更加明显，导致分辨率下降。并且小开孔的光圈会让成像的亮度下降，这对于很多追求效率而使用高速快门的机器来讲是无法接受的。在这里光虎的思路是研发液态镜头，液态镜片可以通过磁场改变镜片的曲率，经过光虎的设计后，让其能改变镜头的工作距，然后通过镜头的可变工作距，赋予镜头在保持高分辨率的同时探索高低落差的能力。比较常见的使用方法是，通过改变镜头的工作距，在待测物的高低落差上连续拍摄照片，并通过景深融合技术将图片融合在一起，就可以让小景深镜头拥有类似大景深的效果。图5 OTLY11.5-20-65C物方远心液态镜头，物方分辨率为4.362微米，倍率为2倍，F数为13图4 照片放大五倍后依然有着很高的清晰度图6 二十张不同景深的照片图7 最远图8 中间光虎的OTLY11.5-20-65C，它本身拥有着0.26毫米的景深，通过液态镜片的调节，工作距离可以在57~74毫米之间无极电调，并且光虎设法让其实现了全景深全视野全工作距一致的高分辨率、高均匀度、低畸变率和低远心度，这让最终的成像可以准确的融合在一起，没有偏移跑位或者畸变，图片看上去像原生的一样好。在下图展示的案例中，待测物为机床铣刀的刀头，待测物的落差约为3毫米，远远大于OTLY11.5-20-65C原生的0.26毫米景深，但是因为其17mm的可调工作距，光虎可以在不同工作距上拍摄多张照片，最终进行景深融合，最终得到图10的效果。MACHINE VISION 2025/0353

依靠光虎的反复优化设计，在镜头中不断变化曲率的镜片并没有影响整只镜头的成像效果，所以在需要的时候，液态镜头同样也可以换装小光圈提高景深，将OTLY11.5-20-65C的光圈从F13换到F20，物方分辨率从4.362微米下降到6.71微米，景深从0.26毫米提升到0.4毫米，此时同样的任务仅需九张图即可完成。并且因为分辨率下降较少，景深的提升反而提升了成像的宽容度，使最终融合的效果一样出色。图11 仅拍摄九张图片，耗时减少一半图12 大景深版本OTLY11.5-20-65C表现一样优秀这就是光虎针对更新的市场要求给出的两个新的代表性镜头。光虎一直没有停下提升自己，努力研发的脚步，对于大靶面系列和更多型号的液态镜头探索仍在继续。其他的系列以及改进型号也在推进，比如新出厂的OTL29.7-03-250M42大视野大靶面物方远心镜头，相比于之前相似型号TTL28.5-105-160F，重量从3.3公斤下降到了仅有1.3公斤，长度也缩短了100毫米，这正是光虎努力提升自己光学设计机械设计的结果。而且光虎从来不放弃自己的高标准，一直对标国际一线镜头性能，以后也将为市场带来更多更好用更强大的镜头。图9 最近 图10 合成Shenzhen 2024See You in 20252025年10月28-30日Oct.28-30,2025Shenzhen World Exhibition & Convention Center（Bao'an New Hall）China (Shenzhen) Machine Vision Exhibition and Machine Vision Technology & Application Conference深圳国际会展中心（宝安新馆）深圳机器视觉展暨机器视觉技术及工业应用研讨会深圳ShenZhen与您相约Shenzhen 202554PRODUCT&TEK 产品与技术

图1 华睿科技大面阵低功耗工业相机系列图2 阴影校正华睿科技工业相机大面阵低功耗产品系列驱动半导体与锂电制造智能化升级一、背景⸺行业需求催生技术革新随着全球半导体和新能源产业的爆发式增长，工业相机作为智能制造的核心组件，正面临更高性能、更严苛场景的挑战。在半导体领域，芯片制程持续向纳米级演进，封测工艺对缺陷检测的精度要求达到亚微米级别；在新能源领域，锂电制造的高速叠片、极片涂布等工艺需要实时、高分辨率的图像监控以保障电池一致性。与此同时，设备小型化、低功耗化成为行业刚需⸺设备空间有限、振动干扰敏感等问题，倒逼工业相机向“更小体积、更低功耗、无风扇结构”的方向突破。华睿科技精准把握行业痛点，推出全新大面阵低功耗工业相机系列，以创新技术为半导体和锂电制造提供高性能、高可靠性的视觉解决方案，助力企业实现降本增效与智能化升级。华睿科技 高成斌相比，该平台在保持每秒数亿次图像处理能力的同时，整体功耗下降超50%，满足半导体无尘车间与锂电产线对低发热、长寿命的需求。其自适应电源管理模式，可针对不同工况动态调整性能输出，进一步优化相机功耗。2.紧凑型设计：小体积与无风扇的协同创新系列产品采用50×50mm、60×60mm两种超小横截面设计，体积较传统工业相机缩减40%，可灵活嵌入空间受限的自动化设备中。同时，革命性无风扇散热结构通过高导热材料与结构优化设计，彻底消除风扇振动对成像精度的干扰。这一设计在半导体检测等高精度场景中尤为重要，可避免微米级振动导致的图像模糊问题。3.丰富图像功能：优异的ISP算法保障图像效果LSC（阴影校正）：自动补偿因镜头边缘光强衰减或光源不均导致的图像暗角，确保画面亮度均匀性，特别适用于大面积晶圆或极片的全幅面检测。二、技术优势⸺以创新定义行业标杆1.全新平台：功耗降低50%以上华睿科技采用全新平台，通过硬件架构优化与动态算法调度，实现功耗的大幅降低。与传统方案MACHINE VISION 2025/0355

DSNU（暗信号非均匀性校正）：通过采集暗场图像，来测量和补偿像素点的暗信号非均匀性。通过校正，可以显著减少固定模式噪声，提高图像质量。三、应用场景⸺赋能核心制造环节1.半导体制造工艺在半导体制造领域，华睿科技大面阵低功耗相机广泛应用于晶圆检测、芯片封装和成品测试等关键工序。在晶圆检测中，相机的高分辨率和低功耗特性能够有效识别微小缺陷，确保产品质量；在芯片封装环节，相机的稳定性和无振动设计避免了检测过程中的干扰，提升了检测的可靠性；在成品测试中，相机的快速响应能力和高精度图像采集为产品质量提供了有力保障。2.锂电制造工艺在新能源领域，锂电制造中的高速叠片、极片检测等工艺对相机的图像采集速度和稳定性提出了极高的要求。华睿科技大面阵低功耗相机凭借其快速响应能力和低功耗特性，能够在高速生产线上稳定运行，实时监控叠片过程，确保电池的一致性和安全性。在极片检测中，相机的LSC功能和高分辨率设计能够有效识别极片表面的缺陷，提高产品质量。同时，相机的小巧体积便于集成到自动化设备中，助力企业实现高效生产。四、结语⸺以技术深耕引领行业未来华睿科技大面阵低功耗工业相机系列，通过平台能效优化、紧凑型无风扇设计及多维图像校正技术，重新定义了工业相机的性能边界。在半导体与锂电制造领域，该产品不仅解决了高精度检测与产线兼容性的矛盾，更以智能化功能推动生产效率与产品质量的双重跃升。未来，华睿科技将持续聚焦行业前沿需求，深化AI算法与硬件融合创新，为全球智能制造提供更高效、更可靠的视觉感知底座，助力中国高端装备迈向全球价值链顶端。图3 暗信号非均匀性校正对比图4 光响应非均匀性校正对比图5 轮询功能配合多种光源采图PRNU（光响应非均匀性校正）：由于不同像素对光的响应差异，导致图像出现像素响应的非均匀性，PRNU校正通过采集亮场的图像，测量和补偿每个像素的光响应非均匀性，可显著提高图像的清晰度和对比度，提高相机的动态范围，使图像更加逼真。4.轮询功能：高效协同与灵活配置支持多组sequencer参数预设与一键切换功能，用户可通过软件快速调用不同工艺场景的配置方案（如曝光、增益、ROI区域等），配合不同光源，显著减少设备调试时间。在视觉检测中，该功能可实现多工位相机的参数同步切换，助力产能提升。56PRODUCT&TEK 产品与技术

图1 冷却原理图2 产品图迈德威视短波红外工业相机TEC冷却与水冷一体化设计一、背景在机器视觉领域，工业相机的性能提升一直是推动行业发展的关键因素。迈德威视短波红外系列工业相机成功将TEC冷却与水冷一体化设计，为工业相机的散热解决方案带来了新的选择。这一技术的应用将极大提升短波红外相机的散热性能，使得相机的行业应用进一步拓宽。二、技术原理TEC冷却与水冷一体化设计是指将液体冷却（水冷）和空气冷却（风冷）两种散热方式结合，通过协同工作优化散热效率的系统设计。其核心在于根据不同部件的热负荷特性，动态分配散热资源。水冷模块：负责高发热区域（如相机传感器、激光器等），通过循环冷却液快速吸收并转移热量；风冷模块：辅助中低热负荷区域（如电路板、电源模块），通过气流对流散热，降低整体系统体积与能耗。深圳迈德威视科技有限公司 陆长君 陈阔温度降至环境温度以下，突破传统水冷系统的温度下限。相较之下，水冷系统依赖冷却液循环散热，其最低温度受限于环境温度。此外，TEC的温控精度可达±0.1℃，能够对相机传感器等核心部件进行精确恒温控制，显著降低因温度波动导致的图像噪点。迈德威视TEC与水冷一体化设计中，两者的协同作用进一步放大了技术优势。高发热区域（如传感器）通过TEC主动制冷快速降温，配合水冷模块高效转移热量；中低温区域则通过风冷辅助散热，降低系统整体能耗。这种动态分配机制不仅解决了单一散热技术的局限性，还实现了散热效率的指数级提升。例如，在长时间高负荷运行的工业检测场景中，TEC的低温能力可确保传感器稳定工作在0℃以下，而水冷系统则持续导出余热，避免局部过热。三、TEC冷却&水冷一体化设计迈德威视短波红外系列的工业相机在设计上采用了TEC冷却与水冷一体化设计，两者结合实现了1+1>2的强大性能，可以更高效、更均匀的散热效果。显著的提升了工业相机的持续工作能力，在实际工作运行中温度最低可达到0℃。TEC（热电制冷）技术基于帕尔贴效应，通过电流方向调节实现精准控温，核心优势在于能够将冷却MACHINE VISION 2025/0357

2.TEC&水冷一体化设计技术的优势：高效散热相比单一的TEC冷却具有更高的散热效率，这对于SWIR相机尤为重要，因为这些相机在工作过程中会产生大量的热量。高效的散热能够防止过热，从而确保相机在高性能状态下稳定运行。图像质量有效提升温度的波动会影响相机传感器的性能，导致图像噪点增加或分辨率下降。一体化的制冷设计相较于传统的风冷散热工作温度大幅降低，确保图像质量的稳定性。延长设备使用寿命有效散热降低了部件老化速度，延长了相机的使用寿命，减少了维护成本和停机时间，提升了整体的工作效率。迈德威视将TEC冷却与水冷一体化设计，打破了传统散热技术的局限。相比传统的水冷与风冷技五、结语迈德威视短波红外系列工业相机，在工业检测领域大幅度提升了产品的检测精度和速度，推动制造业向智能化和高端化发展。在科研和医疗等领域帮助科研人员获取更精确的数据，加快科研成果转化。技术的不断进步，应用场景也在不断拓展。TEC冷却与水冷一体化设计为工业相机的散热问题提供了新的解决方案。这一技术的应用将极大提升短波红外相机的散热性能，大幅度降低部件老化速度，还有效延长了相机的使用寿命，减少了维护成本和停机时间，全面提升了工作效率。同时，确保图像质量的稳定性，提升了生产效率。图3 迈德威视短波红外系列工业相机四、应用案例在很多科研领域，如生物荧光成像等，往往还需要捕捉和处理更加微弱的光，这对相机的成像素质要求更加严格。图4 成像对比制冷方式优点缺点TEC制冷1.结构紧凑，无需额外冷却介质，简化了系统复杂度。1.散热效果相对有限，可能无法满足极高温度条件下的制冷需求。2.无活动部件，提高了系统的稳定性和可靠性。2.长时间工作下，可能会因热量积累导致制冷效果下降。TEC&水冷一体化1.散热效率高，能够迅速带走大量热量，确保相机在高温环境下稳定运行。1.系统复杂度较高，需要额外的水冷设备和管道连接。2.提供了更大的散热面积和更灵活的散热方式，有助于提升相机的整体性能。2.维护成本较高，需要定期检查水冷设备和更换冷却液。3.相对于单纯的风冷系统，能够提供更稳定的制冷效果，减少因温度波动引起的误差。表1 单一TEC制冷技术与TEC&水冷一体化设计技术的对比1.单一TEC制冷技术与TEC&水冷一体化设计技术的对比：术，散热效率更高，能使相机在长时间高负荷运行下保持稳定的低温状态，确保相机性能不受温度影响，极大提升了相机的成像质量和工作稳定性，进一步拓展了相机在工业检测和科研探索等领域的应用范围。58PRODUCT&TEK 产品与技术

简述机器视觉工业镜头选型一、工业镜头⸺机器视觉之眼人类识别外界事物的信息主要通过人眼获得，而机器视觉则是用机器代替人眼，获取目标信息。如果将机器视觉系统与人类视觉系统进行类比，那么相机的传感器芯片就如同人的视网膜，而镜头则相当于眼睛内的晶状体。各种现实世界中的图像都通过工业镜头这个“晶状体”对光线进行变换（汇聚）后，投射在“视网膜”上。相机的传感器芯片，就如同人类的视网膜，负责捕捉光信号；而镜头，恰似人眼内的晶状体，承担着对光线的调节工作。在现实世界里，所有图像都要先经由工业镜头这个“晶状体”对光线进行变换、汇聚，然后才投射到“视网膜”⸺传感器芯片上。江苏慕藤光精密光学仪器有限公司 姚少华项目人类视觉机器视觉适应性适应性强，可在复杂及变化的环境中识别目标适应性差，容易受复杂背景及环境变化的影响智能具有高级智能，可运用逻辑分析及推理能力识别变化化的目标，并能总结规律虽然可利用人工智能及神经网络技术，但智能很差，不能很好地识别变化的目标彩色识别能力对色彩的分辨能力强，但容易受人的心理影响，不能量化受硬件条件的制约，目前一般的图像采集系统对色彩的分辨能力较差，但具有可量化的优点灰度分辨力差，一般只能分辨64个灰度级目前一般使用256灰度级，采集系统可具有10bit、12bit、16bit等灰度级工业镜头是工业领域中各类专业光学镜头的统称，包括FA镜头、远心镜头、变倍镜头、多视野镜头等。其主要作用是通过光束变换，将被测物体的清晰图像成像在相机的感光芯片上，为后续信息处理和分析提供基础，是机器视觉系统正常运行的关键环节。凭借精密的光学设计，工业镜头具有超小画面畸变、超高解像力和超大靶面等特性，能够满足各种复杂环境下的视觉需求。它不仅能应对超大视场角和超高精度的检测挑战，还能适应超短焦距、移轴操作以及不同波长的光线。这些优势使工业镜头在制造业的各个环节，包括传统生产线的高端设备和新兴的人工智能产品，特别是在汽车、电子制造、半导体等行业，发挥着至关重要的作用。空间分辨力分辨率较差，不能观看微小的目标目前有4K×4K的面阵摄像机和12K的线阵摄像机，通过配置各种光学镜头，可以观测小到微米大到天体的目标速度0.1秒的视觉暂留使人眼无法看清较快运动的目标快门时间可达到10微秒左右，高速摄像机帧率可达到1000以上，处理器的速度越来越快感光范围400nm-750nm范围的可见光从紫外到红外的较宽光谱范围，另外有X光等特殊摄像机环境要求对环境温度、湿度的适应性差，另外有许多场合对人有损害对环境适应性强，另外可加防护装置表1 机器视觉和人类视觉的差异MACHINE VISION 2025/0359

二、工业镜头和普通镜头有什么不同？工业镜头与普通镜头在设计理念、清晰度、畸变、光圈、结构和接口等方面存在显著差异。普通镜头，即民用镜头分类很多，运用也更加广泛。1.设计理念不同工业镜头多是根据检测要求的不同进行专门配置，在设计中会更加有针对性。同时，由于镜头的功能被限定，设计中可以放松对其他功能的设计要求。比如工业中的远心镜头，为了达到高远心度，往往能够容忍图像的亮度不足，转而使用打光方案去弥补这个短板。民用镜头虽然有专业化趋势，但是通常不会极端地去优化某一方面，而愿意放弃另一方面。2.清晰度不同镜头的共同点都是中间成像清晰，边缘分辨率则逐渐变低。工业镜头经常使用在机器视觉检测之中，对于图像整体分辨率要求高，在选型中经常考察的就是边缘的清晰度。工业镜头通常具有较高的分辨率，能够清晰地呈现物体的细节，对图像的清晰度要求很高，一般以“线/毫米”（lp/mm）为单位衡量，一些高端的工业镜头分辨率可以达到数百万甚至更高的像素级别。例如在半导体制造中，需要高分辨率的工业镜头来检测芯片上的微小缺陷。普通镜头分辨率也在不断提高，但相比工业镜头，在同等条件下其分辨率可能会稍低一些，能够满足一般的摄影、摄像需求即可。3.畸变要求不同普通的民用镜头的成像畸变/失真的设计容忍范围一般在2-3%，这一值是刚好在人眼所能察觉的极限之下，不影响观感。对畸变的控制非常严格，要求尽可能地减少图像的变形，以保证获取的图像信息准确无误。畸变像差只影响影像的几何形状，而不影响影像的清晰度。而工业镜头的图像处理在计算机中进行，2-3%的畸变率足以导致计算机错误判断。因此工业镜头的畸变往往低于1%。普通镜头在一定程度上允许存在一些畸变，比如广角镜头可能会产生桶形畸变，长焦镜头可能会产生枕形畸变，但在一些艺术创作中，摄影师可能会利用这些畸变来营造特殊的视觉效果。4.光圈工业镜头光圈的稳定性和准确性要求较高，有些工业镜头还具有自动光圈调节功能，能够根据环境光线的变化自动调整光圈大小，以保证图像的亮度和清晰度。普通镜头光圈的调整更多地是为了满足摄影者对光线和景深的控制需求，手动光圈调整较为常见，当然现在很多普通相机镜头也具备自动光圈功能。5.结构和材质工业镜头结构通常比较坚固，采用高质量的金属或合金材料制造，能够承受较为恶劣的工作环境，如高温、高湿度、振动等。并且为了保证光学性能的稳定性，工业镜头的内部结构设计更加精密，镜片的安装和固定也更加牢固。普通镜头出于成本和便携性的考虑，普通镜头的材质可能会采用一些塑料或复合材料，重量相对较轻，结构也相对简单。6.接口类型工业镜头常见的接口类型有C接口、C S接口等，这些接口具有较高的稳定性和精度，能够确保镜头与相机或其他设备的准确连接和信号传输。60PRODUCT&TEK 产品与技术

普通镜头一般采用相机厂商自己的专用接口，如佳能的EF接口、尼康的F接口等，不同厂商的接口之间不兼容。应用领域：作为基础型产品，FA镜头在低成本自动化领域仍具有稳定的市场需求，但随着行业对检测精度要求的提升，其市场份额可能逐渐被更高性能的镜头替代。2.远心镜头（Telecentric Lens）普通镜头与人眼一样，观测物体时都存在“近大远小”的现象，也就是说，虽然物体在景深范围内可以清晰成像，但是其成像却随着物距增大而缩小。如果被测目标不在同一物面上（如有厚度的物体），则会导致图像中的物体变形。另一方面，相机传感器的感光面通常并不容易被精确调整到与镜头的像平面重合（调焦不准），由此也会产生误差。为此，人们设计了远心镜头。相对于普通镜头，远心镜头（t e l e c e n t r i c lens）有较大的景深，且可以保证景深范围内任何物距都有一致的图像放大率，如下图所示：三、工业镜头的分类与特点1.FA镜头（Fixed Aperture Lens）核心特点：FA镜头采用固定光圈设计，结构简洁，制造成本较低，具备较高的性价比。其光学性能稳定，适用于光照条件一致的场景。应用场景：主要应用于对成像质量要求相对宽松的工业场景，如基础尺寸测量、物体定位及简单分类等。项目工业镜头普通镜头设计理念针对特定检测需求进行专门设计，功能限定，优化特定性能（如高远心度）多功能设计，兼顾多种拍摄需求，不极端优化某一方面清晰度高分辨率，边缘清晰度高，适合精密检测，分辨率可达数百万像素分辨率较高，但边缘清晰度相对较低，适合一般摄影需求畸变畸变率低于1%，确保图像几何形状准确，适合高精度检测畸变率容忍度较高（2-3%），适合一般摄影，部分畸变可用于艺术创作光圈光圈稳定性和准确性高，部分镜头具备自动光圈调节功能光圈调整更多用于光线和景深控制，手动光圈调整常见结构和材质结构坚固，采用高质量金属或合金材料，适应恶劣工作环境结构较轻，常用塑料或复合材料，便携性高接口类型常见接口为C接口、CS接口，稳定性和精度高，确保设备连接准确采用厂商专用接口（如佳能EF接口、尼康F接口），不同厂商接口不兼容表2 工业镜头与普通镜头的差异图1 慕藤光2000万分辨率FA镜头图2 普通镜头与远心的差异多数机器视觉在测量、缺陷检测或者定位等应用上，对物体成像的放大倍率没有严格要求，一般只要选用畸变较小的镜头，就可以满足要求。但是，当机器视觉系统需要检测三维目标（或检测目图3 使用慕藤光远心镜头检测时无视角误差/畸变MACHINE VISION 2025/0361

4.液态镜头（Liquid Lens）与光学透镜镜头有所不同，液体镜头是一种使用一种或多种液体制成的无机械连接的光学透镜，可以通过外部控制改变光学元件的内部参数，有着传统光学透镜无法比拟的性能。简单来说就是透镜的介质由玻璃变为液体。通过外部控制手段（如电润湿效应、压力调节或电场作用）来改变液体曲率或折射率，从而实现光路动态调节的先进光学元件。·技术原理液态镜头的核心原理是通过外部控制（如电润湿效应、压力调节或电场作用）改变液体的曲率或折射率，从而实现对光路的动态调节。主要技术路径包括：电润湿效应：通过施加电压改变液体与固体表面的接触角，从而调节液体的曲率。压力调节：通过机械或气压方式改变液体形状，实现焦距变化。电场驱动：利用电场改变液晶分子的排列，调节折射率。·核心优势快速响应：毫秒级调节速度，远超传统机械镜头。小型化：结构紧凑，适合集成于微型设备。低功耗：驱动电压低，能耗小。无机械磨损：无机械运动部件，寿命长，可靠性高。图4 慕藤光高分辨率远心镜头HR-110系列3.变倍镜头（Zoom Lens）核心特点：变倍镜头具备焦距可调功能，能够灵活调整放大倍数及视野范围，有手动变倍和自动变倍（电动变倍）两类，适应多种工作距离和检测需求。其多功能性使其在复杂场景中表现出色。应用场景：适用于需要动态调整视野的工业场景，如复杂装配线检测、多目标监控及自动化光学检测（AOI）等。市场定位：变倍镜头在中高端市场占据重要地位，尤其在对灵活性和适应性要求较高的行业中具有广泛的应用前景。由于其灵活性和适应性，变倍镜头在复杂工业场景中的应用前景广阔，预计未来市场渗透率将进一步提升。图5 慕藤光导轨自动变倍镜头图6 慕藤光液态镜头标不完全在同一物面上）时，就需要使用远心镜头。例如要检测厚度大于视场直径的1/10的物体，或需要检测带孔径、三维的物体等。一般来说，如果被测目标物面变化范围大于视场直径的1/10时，就需要考虑使用远心镜头。远心镜头主要面向高端制造业，尤其是在半导体、电子元件及精密加工行业中需求旺盛，属于高附加值产品。随着精密制造业及半导体行业的快速发展，远心镜头的需求将持续增长，尤其是在高精度测量和检测领域。62PRODUCT&TEK 产品与技术

焦距f=（镜头到物体的距离*相机感光芯片尺寸）/视野2.视场角（Field of View）视场角(Field of View, FOV)就是整个系统能够观察的物体的尺寸范围，进一步可以分为水平视场和垂直视场，也就是芯片上能够成像对应的实际物体大小，定义为FOV=L/m，其中，L是芯片的高或者宽，m是放大率，定义为m=v/u,v是相距，u是物距，FOV即是相应方向的物体大小。图7 慕藤光大视场显微物镜5.显微镜头（Microscope Lens）核心特点：显微镜头具备高放大倍数和高分辨率特性，能够清晰呈现微观物体的细节信息。其设计专注于微小目标的观察与分析，通常与显微镜系统配套使用。应用场景：主要应用于微观检测领域，如生物医学样本观察、材料表面缺陷分析、微电子元件检测等。市场定位：显微镜头属于高精密光学器件，主要面向科研机构、生物医药及高端制造业，市场需求稳定且附加值较高。在生物医药、材料科学及微电子行业的推动下，显微镜头市场将保持稳定增长，尤其是在高分辨率成像领域。四、工业镜头的主要参数1.焦距(Focal Length)焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离，焦距的大小决定着视角的大小。焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。在已知相机CCD尺寸、工作距离和视野的情况下，可以计算出所需镜头的焦距f。图8 视场角示意图由于机器视觉成像系统中的传感器多制作成长方形或正方形，因此镜头的最大像面常用它可以支持的最大传感器尺寸（单位为英寸，1英寸约为2.54cm）来表示。相应地，镜头的视场也可以用最大像面所对应的横向和纵向观测距离或视场角来表示，如图所示。图9 机器视觉中镜头的视场和最大像面3.光圈（Aperture）光圈（Aperture）是机械装置，是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，它通常在镜头内，通过控制镜头光孔的大小来达到这一作用。当外界光线较弱时，就将光圈调大；反之，就将光圈调小。光圈大小用镜头焦距f和数字孔径D的比值来衡量，用f值表示。完整的光圈MACHINE VISION 2025/0363

图10 光圈示意图光圈f值愈小，光圈开得越大，在同一单位时间内的进光量便越多，而且上一级的进光量刚好是下一级的一倍，例如光圈从f/8调整到f/5.6，进光量便多一倍，也可以说光圈开大了一级。4.数值孔径（Numerical Aperture, NA）数值孔径是一个用于描述光学系统或波导的重要参数，反映了设备对入射光的接收能力。在光学领域，数值孔径描述了透镜收光锥角的大小，决定了透镜的收光能力和空间分辨率，其计算公式为:数值孔径是被检物体与物镜间介质的折射率与物镜孔径角的一半的正弦值的乘积，其中，n是介质的折射率，α是半角。5.景深（Depth of field）景深（Depth of field, DOF）是指在摄影机镜头前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围如图11所示。在聚焦完成后，在焦点前后的范围内都能形成清晰的像，这一前一后的距图11 景深示意图离范围，称为景深。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。光圈越大，景深越小；光圈越小、景深越大。焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大。距离拍摄体越近时，景深越小；距离拍摄体越远时，景深越大。在检测目标的高度在一定范围内可能变化下，选择合适的景深，对于机器视觉系统的稳定性尤为重要。例如，在对生产线上的电路板进行检测时，传送带振动引起电路板位置在垂直方向上的变化会使图像离焦而变得模糊，如下图（a），从而丢失关键特征信息，引起检测的漏判误判。而如果适当增大景深，就可以将振动带来的距离变化控制在景深范围内，使目标仍能清晰成像，如下图（b），这就极大地增强了系统的适应性。图12 不同景深情况下传送带上的目标图像（a）景深较小时传送带上的目标图像（b）景深较大时传送带上的目标图像图13 分辨率示意图6.分辨率(Resolution)分辨率描述的是图像采集系统能够分辨的最小物体的距离，通常用黑白相间的线来标定镜头的分辨率，即像面处镜头在单位毫米内能够分辨的黑白相间的条纹对数，即每毫米多少线对，大小为1/2d，单位是“线对/毫米”(lp/mm)。分辨率越高的镜头成像越清晰。镜头的分辨率要与相机的分辨率匹配，大于或等于相机的分辨率。值由小到大依次为：f/1、f/1.4、f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22、f/32、f/44和f/64。64PRODUCT&TEK 产品与技术

7.畸变（Distortion）一条直线经过镜头拍摄后，变成弯曲的现象，称为畸变像差。理想成像中，物像应该是完全相似的，也就是成像没有带来局部变形，如图1-a所示。但是实际成像中，往往有所变形，如图2-b和图3-c所示，向内弯的是桶状变形（Barrel），向对角线方向往外弯的是枕状变形（Pincushion）。畸变的产生源于镜头的光学结构、成像特性使然。畸变可以看作是像面上不同局部的放大率不一致引起的，是一种放大率像差。图14图像畸变类型图15 镜头大小与相机传感器尺寸不同时的成像情况图16 镜头光学性能的相关参数8.靶面（Sensor Size）靶面指物体经过镜头成像，在感光芯片上最大的尺寸，常见的有1.2英寸、1英寸、2/3英寸、1/1.8英寸等等。鉴于镜头能清楚成像的范围受到最大像面的限制，因此在为相机选配镜头时，要特别注意相机传感器与镜头可支持最大传感器之间的关系。一般来说，必须确保所选镜头可支持的最大传感器尺寸大于或等于相机的传感器尺寸。这样做的另一个主要原因是为了避免渐晕（Vignetting）现象的发生。如下图（c）所示，如果相机传感器的尺寸大于镜头可支持的最大传感器尺寸时，所生成的图像就会形成类似隧道的效果，该现象称为渐晕现象。渐晕现象会增加机器视觉系统的开发难度，因此应尽量避免。图的（a）、（b）分别显示了在镜头可支持的最大传感器尺寸等于或大于相机的传感器尺寸时视觉系统的成像情况，这两种情况下机器视觉系统均能正常工作。五、工业镜头如何选型？在机器视觉系统中，镜头常和相机作为一个整体出现，它的质量和技术指标直接影响成像子系统的性能，合理地选择和安装镜头是决定机器视觉成像子系统成败的关键。工业镜头的针对性很高，在选型前首先需要想好的是自己的检测要求是什么，主要目的是什么。其次就是检测的场景有没有限制，比如说场地比较小要尽量压缩工作距离，需要做转角镜头等等。镜头的基本光学性能由焦距、数值孔径（光圈系数）和视场角（视野）这三个参数表征。因此，在选择镜头时，首先需要确定这三个参数，最主要是先确定焦距，然后再考虑分辨率、景深、畸变、接口等其他因素。镜头与相机之间的物理接口必须匹配才能安装在一起搭配使用。常见的接口标准有C接 口（C-mount）、C S接口（CS-mount）和F接口图17 机器视觉成像系统中的相关参数MACHINE VISION 2025/0365

5)镜头可支持的最大CCD尺寸应大于或等于选配相机CCD芯片尺寸。6 )最后考虑镜头畸变、景深、接口等其他要求。图18 C与CS接口选择镜头的基本步骤可以参考以下几条：1)根据目标尺寸和测量精度，可以确定相机靶面和像素尺寸、放大倍率等。2)根据系统整体尺寸和工作距离，结合放大倍率，可以大概估算出镜头的焦距。焦距、传感器尺寸确定以后，视场角也可以确定下来。3)根据现场的照明条件确定光圈大小和工作波长。在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中，应该选用大光圈镜头，以提高图像亮度。4)镜头的分辨率要与相机的分辨率匹配，大于或等于相机的分辨率。随着工业4.0和智能制造的发展，工业镜头技术不断进步。未来，结合人工智能和深度学习，工业镜头的应用场景将更广泛，精度和智能化水平也将提升。在传统制造业和新兴的半导体、电子元件、生物医药等领域，工业镜头将继续发挥重要作用，助力高效、精准生产与检测。在选择工业镜头时，需根据检测需求、工作环境和技术指标，综合考虑焦距、视场角、光圈、分辨率、畸变等因素，确保与相机、光源等组件匹配。慕藤光作为领先品牌，提供多种高性能镜头（如高分辨率的FA镜头、远心镜头、变倍镜头和液态镜头等），并提供专业选型服务，帮助客户选择合适的镜头解决方案，确保机器视觉系统性能，助力企业在市场竞争中脱颖而出，实现高效、精准生产与检测。图19 选择镜头的基本步骤（F-mount）。在机器视觉领域，目前C和CS接口的镜头及相机占主导地位，它们的唯一区别是背焦距不同，如下图所示。F接口常用于高像素数的线扫描相机（2048像素以上），获取比C和CS接口镜头更大的图像。C接口镜头(C-mount)背焦距17.526mm12.5mm背焦距焦面焦面C接口镜头5mm C>CS接口转换器CS接口镜头(CS-mount)CS接口相机66PRODUCT&TEK 产品与技术

RGB分时线扫合成光源从色彩一致性到细节还原的技术突破一、引言在工业视觉领域，色彩还原度是衡量成像系统性能的关键指标之一。特别是在食品检测、印刷质量控制以及电子元件分拣等对色彩要求极为严苛的应用场景中，精确的色彩还原不仅能够显著提升产品的质量，还能大幅度提高生产流程的效率。然而，传统的彩色成像技术在处理复杂样品色彩时，往往受限于光学设计和相机性能的局限性。二、彩色线扫的三种主要方式目前，彩色线扫相机在工业视觉领域主要有以下三种实现方式：1. 双线插值彩色相机工作原理：通过两条线扫描传感器分别捕捉红色和蓝色通道，中间的绿色通道通过插值计算得出。优点：成本较一般，适合一般的色彩检测需求。缺点：色彩还原精度有限，特别是在高饱和度区域容易出现色差。2. 三线彩色相机工作原理：使用三条线扫描传感器分别捕捉红、绿、蓝三个通道的图像。优点：色彩还原度较高，成像速度快。东莞锐视光电科技有限公司 黄俊源缺点：成本较高，且可能受到视差效应的影响，特别是在三维或动态样品中。3. 三棱镜彩色相机工作原理：通过三棱镜将光线分离为红、绿、蓝三色后，分别由三个传感器捕捉。优点：色彩还原精度最高，无视差效应，适用于高精度色彩检测。缺点：设备成本非常高，系统复杂度较高，且对环境稳定性要求较高。在以上三种方式中，成本从低到高依次为双线插值、三线彩色、三棱镜彩色。对于大多数工业应用，特别是在成本敏感型场景中，寻求更具性价比的解决方案成为关键。三、RGB分时线扫合成光源的优势基于上述局限性，我们提出了一种基于RGB分时线扫合成光源搭配黑白相机的解决方案，通过分时拍摄红、绿、蓝三种光谱的单通道图像并合成彩色图像。这种方法不仅克服了传统三线和彩色相机的视差问题，还在成本方面具有显著优势：低成本：与双线插值彩色相机和三线彩色相机相比，RGB分时线扫光源搭配黑白相机的方案大幅降低了设备成本，适合更广泛的工业应用场景。MACHINE VISION 2025/0367

高色彩还原度：通过精确的光谱控制和算法合成，能够达到接近三线彩色相机的色彩还原精度。系统灵活性：可根据不同应用场景灵活调整光源强度和曝光参数，适配性更强。1. 实验验证为了评估该技术的效果，我们设计了一组对比实验，分别使用分时拍摄方法和双线插值彩色相机拍摄样品，并对结果进行分析。2. 实验配置设备：RGB三色线光源和高精度频闪控制器，利用线扫分时频闪控制器分别激发红、绿、蓝光谱进行拍摄标准色卡样品。方法：分时频闪拍摄一张长图，再抽行拼接成三张分别对应RGB三色的单通道图像，再通过算法合成为彩色图像。双线彩色相机同步采集图像作为对照组。手机拍摄样品图像作为实际样品的参考。在三张图像中，合成彩色图在色彩表现和细节还原方面均优于双线插值彩色相机图像，并接近手机拍摄的实际样品图像。1.色彩一致性：合成彩色图表现出的颜色饱和度与手机拍摄的样品一致，例如左上角区域的杏黄色表现更加自然，而双线彩色相机图像中的该区域颜色则偏淡。2.边缘清晰度：分时拍摄图像边缘清晰度较对照组提升约20%，有效消除了视差效应。3.视觉感知：通过对比图像观察，不同光谱的颜色过渡在合成彩色图中更加平滑，与实际样品的视觉感受一致。图中可以直观地看到，合成彩色图在高饱和度颜色区域和纹理细节上表现出更接近手机样品的特点，而双线彩色相机图像则表现出一定程度的色彩失真和细节模糊。四、实际应用与前景展望分时多光谱成像技术凭借其卓越的色彩还原精度和一致的成像效果，展现了巨大的应用潜力。电子元件检测领域：该技术能够精确地识别出微小的色差和表面缺陷；食品加工行业：它可用于更精确地鉴别产品的成熟度和质量等级；纺织品印刷和配色：能够实现更高标准的色彩一致性。此外，该技术在成本和性能之间实现了更好的平衡，特别适合对预算敏感但对色彩还原精度要求较高的工业场景。未来，随着算法和硬件的进一步优化，该技术有望覆盖更广泛的应用领域。3. 结果对比分时频闪合成彩色图手机拍摄样品图双线相机拍摄彩色图分时频闪原图分时频闪拆分图(分别对应RGB)合成彩色图图1图268PRODUCT&TEK 产品与技术

CoaXPress OverFiber相机的实现与发展一、前言在高性能、高速度、长距离图像传输系统应用领域，CoaXPress（CXP）已成为各大相机厂商的首选接口标准。CoaXPress是一种非对称的高速点对点串行通信数字接口，允许设备（如相机）通过单根同轴电缆连接到主机。发展到2.0版本后，单根同轴电缆的传输速度可达12.5Gbps，这几乎已接近同轴电缆稳定传输的极限。为了突破传统同轴电缆的传输带宽限制，日本工业成像协会（JIIA）发布了补充协议CoaXPress over Fiber（CXPoF）。CXPoF打破了CoaXPress仅限于同轴电缆的限制，使其能够在光纤上传输。这种升级不仅解决了同轴电缆的带宽瓶颈，还借助光纤的长距离传输特性，进一步拓展了CoaXPress的应用场景。二、CoaxPress的速度变迁CoaXPress标准的最初版本为CXP-6，单根同轴电缆的传输速度为6.25Gbps。由于采用了8B/10B编码，实际有效带宽为5.0Gbps。CoaXPress 2.0版本将最高传输速度提升至锐芯微电子股份有限公司 Peter PanCXPoF采用光纤作为传输介质，其带宽完全取决于光模块的速度。目前常用的光模块带宽如下：Maximum Operational Bit Rate per Fiber（Gbps）Optical ModuleType10SFP+40QSFP+100QSFP28200QSFP56三、CoaxPress over Fiber的实现方式CoaXPress over Fiber（CXPoF）是CoaXPress协议的一个扩展协议，它允许CoaXPress协议运行在标准表1 CoaXPress 2.0支持的高速传输速率表表2 光模块带宽列表图1 CXPoF协议图CXP-12，单根同轴电缆的传输速度为12.5Gbps。由于采用8B/10B编码，实际有效带宽为10.0Gbps。MACHINE VISION 2025/0369

以太网物理层上。在相机（Device）端和采集卡（Host）端，都通过一个CXP-PHY Bridge作为桥接，将CXP协议与以太网物理层（Ethernet PHY）连接起来。在使用QSFP+/QSFP28/QSFP56光模块的系统中，每个光模块包含4组TX（发送）和RX（接收）高速收发器。对于相机端（Device），CXPoF仅使用其中的4对T X和1对R X；而对于采集卡端（Host），CXPoF仅使用其中的4对RX和1对TX。传输性能：传输速度更快，传输距离更长。不易受到电磁干扰，也不会产生辐射，传输更稳定。物理特性：体积小、重量轻，便于铺设和运输。成本优势：由于光纤在以太网传输中的广泛应用，光模块和光纤的价格远低于同轴电缆和CXP驱动芯片。在CoaXPress系统中，一个QSFP+/QSFP28/QSFP56光模块可以实现一个高速上行通道以及一个主通道加三个扩展通道。在传统的CXP电口方案中，由于高速上行通道会增加额外成本，几乎没有厂商采用。而在CXPoF方案中，使用高速上行通道不会增加任何成本。四、CoaxPress over Fiber的优缺点使用光纤作为传输媒介相比同轴电缆具有以下优势：此外，由于光模块本身具备双向高速传输能力，CXPoF能够利用高速上行通道进行控制和触发传输，成为其独特的附加优势。然而，CXPoF的唯一缺点是无法通过线缆进行供电。五、CoaxPress over Fiber的应用CoaXPress over Fiber（CXPoF）适用于多种高性能应用场景，具体如下：1.高速相机应用：CXPoF可用于高带宽需求的高速相机，例如超过40Gbps的高速面阵相机和高速线阵相机。2.超长电缆需求场景：在需要超长电缆的应用中，如智能交通系统，CXPoF能够提供更可靠的传输解决方案。3.电气隔离需求场景：在需要相机与PC之间电气隔离的环境中，例如电磁干扰较大的工业场景或图2 CXPoF物理层示意图图4 CXPoF使用的光模块示意图图3 CXPoF系统示意图70PRODUCT&TEK 产品与技术

对信号敏感的医疗环境，CXPoF是一个理想的选择。4.成本优化：对于原有CXP相机的升级，CXPoF是一种极具性价比的选择。例如，对于5米、40Gbps带宽的传输需求，使用传统CXP电缆方案的接口成本约为500美元，而使用CXPoF可将接口成本降低至约100美元。六、CoaxPress over Fiber的发展CoaXPress over Fiber（CXPoF）补充协议于2021年2月发布。目前，已有相机厂商和采集卡厂商推出基于CXPoF的产品。然而，其使用范围仍较为有限，目前支持的产品主要集中在QSFP+接口，而更高带宽的QSFP28和QSFP56接口的应用相对较少。这可能是由于用户习惯和兼容性等因素的考虑。邮箱: : yxj@china-image.cn中国机器视觉市场报告2025视觉企业提供一份对机器视觉产业未来的发展趋势做出审慎分析与预测让视觉企业把握市场机遇做出正确经营决策和明确企业发展方向提供一份具有指导方向的报告欢迎订购尽管如此，CXPoF凭借其高带宽、长距离传输、抗电磁干扰以及成本优势，正在逐渐获得市场认可。未来10年，随着工业相机对带宽需求的不断增长以及对成本控制的更高要求，CXPoF接口有望得到更广泛的应用。图5 CXP电口相机转换为CXPoF光口相机MACHINE VISION 2025/0371

基于Windows实时控制系统满足各种需求的正确解决方案特瑞拓软件的实时内核X-Realtime Engine是Windows平台的实时扩展，支持3 2位和6 4位系统，具备强大的实时处理能力。它允许将单个处理器独立用作PLC系统、视觉系统或运动控制等，与Windows操作系统完全分离。特别是小于1微秒的高精度的抖动性能，让精密运动控制，超高速PLC和DCS等成为可能。可以定义每个处理器内核在实时任务集群中完成特定的任务，无论是周期性任务还是非周期性任务，其执行频率可高达200Khz。该实时扩展基于异步X-Realtime技术，它构成了所有库的基础，并为应用程序开发提供了支持。例如：独占网口等硬件资源。X-Realtime Engine能够在Windows环境下无需额外硬件即可运行，既能实现长达10微秒的循环周期的实时多任务处理，还能同时保持极低的抖动。该引擎支持多处理器环境，适用于各种应用程序和驱动程序项目。通过使用特殊的虚拟代码映射技术，开发者可以在常规开发环境中（例如Visual C++）进行工作，硬件资源可以直接从应用程序级别实时访问。无论是输入输出端口、映射内存、计时器还是中断，所有硬件资源都可以精确地访问，这与依赖驱动程序解决方案的方式更高效直接。在需要高数据传输速率和最小反应时间的控制及传输技术应用领域，实时扩展技术的应用尤为突出。通过结合三种补偿方法，可以实现小于10微秒的抖动，具体效果视系统平台而定。在桌面平台上，即使抖动小于3文 / 特瑞拓软件（辽宁）有限公司 微秒，也能稳定实现。每个处理器内核都可以独立作为实时任务集群运行。尽管X-Realtime Engine能够处理极低的抖动，但系统层面的额外抖动仍可能影响实时采样操作的精确性。一、Windows下的以太网实时内核利用特瑞拓软件实时内核传输库实现了多种传输系统之间的实时通信，包括串行通信、以太网（TCP-IP）以及CANBUS等。所有实时内核均建立在特瑞拓软件的X-Realtime Engine之上。这些内核支持两种实时级别：实时级别1（实时数据收集与缓冲，确保数据不丢失）和实时级别2（实时循环操作）。Windows实时以太网库（支持32位和64位系统）能够实时处理原始以太网帧，实时任务能够被集成至应用程序内部，数据交换通过共享内存区域实图1 特瑞拓软件实时内核传输库实现实时通信72PRODUCT&TEK 产品与技术

现，实时内核仅需简单的无源硬件支持。一个显著优势是，数据的传输和接收调度时间是可调节的。开发实时应用程序时，可采用专有核心接口或标准套接字接口。过滤器管理功能决定了以太网帧（无论是核心接口还是套接字接口）的传输方向，并允许精确选择特定帧。提供的头文件定义了处理核心接口和实时任务所需的所有数据结构，以及各种以太网协议（如TCP、UDP、ARP等）的相关结构。二、Windows下EtherCAT主站采用基于个人计算机的EtherCAT主站软件，配合X-Realtime引擎，无需额外的EtherCAT控制器硬件，因为主控制功能是通过标准以太网适配器直接在个人计算机上实现的。特瑞拓软件的X-Realtime引擎能够将通用以太网卡升级为EtherCAT主站。其核心在于特瑞拓软件的EtherCAT主协议栈以及X-Realtime技术。物理连接则通过市面上常见的INTEL或REALTEK品牌的PCI、PCMCIA或PCIe适配器完成。该库系统集成了众多高级EtherCAT功能，包括分布式时钟、COE以及状态管理，使得EtherCAT设备能够在无需XML文件支持的情况下运行。通过集成站管理功能，EtherCAT主站能够几乎完全隐式地对设备进行管理和操作，或者可以精确地控制每个独立的功能步骤，如FMMU、SYNCMAN、PDO、STATE等。此外，特瑞拓软件还开发了全面的测试软件ECATVERIFY，该软件使得开发人员能够在无需编程的情况下测试EtherCAT设备并进行参数化设置。开发人员可以通过功能组和状态的交互指导进行操作，所有相关信息均以详细可视化的方式呈现。三、Windows下ProfiNET主站基于个人计算机的ProfiNET Master for Windows 以及X-Realtime Engine，已消弭了对独立控制器硬件的依赖，因为主控制功能是通过标准以太网适配器直接在个人计算机上实现的。通过运用ProfiNET库系统，开发者能够创建定制化的应用程序。开发者应具备通过简洁的界面函数对控制项目进行编程的能力，并能够以图形化方式设计其应用程序。与标准化程序相同，开发者必须能够利用库函数实现参数化和逻辑连接。同时，确保所提供的库函数能够应对复杂过程，例如：设备状态的变更或错误处理。ProfiNET协议的管理、错误处理以及设备物流的实现均在所谓的协议栈中完成。隐式规范显著简化了设备物流和参数化过程。四、Windows下Ethernet/IP主站基 于P C的Ethernet/IP Master Stack for Windows（3 2位 和6 4位）和X - R e a l t i m e Engine消除了对单独控制器硬件的需求，因为主控制是通过标准以太网适配器直接从PC实现的。借助以太网/IP库系统，可以开发（编程）自己的应用程序。协议栈构建了物理传输层（例如以太网驱动程序）与应用软件之间的桥梁。其宗旨在所有系统中保持一致：以太网/IP项目的开发人员无需关注协议管理，而是专注于处理与连接站点相关的用户数据。隐式规范显著简化了设备的物流和参数配置过程。该软件在Windows环境下运行，能够实时操控以太网/IP模块。五、Windows下GigE Vision主站最初Windows下的实时通信一直面向特定的现场总线系统，但在工业图像处理GigE Vision标准的支持下，这一限制现在被取消了。GigE Vision是工业图像处理的接口标准。它通过使用千兆以太网使工业相机能够轻松连接到现有的网络系统。MACHINE VISION 2025/0373

GigE Vision标准由四个主要部分构成：GigE视觉控制协议（GVCP），该协议采用UDP协议，明确了设备寻址方式，并规定了在个人计算机与相机图3 X-GO Flex软件系统界面件。该软件支持超过70种标准以太网适配器，并以适用于Windows平台的X-Realtime Cluster Engine（支持32位和64位系统）为基础。此外，X-GO Flex软件允许用户采用自适应PLC语言对控制器进行编程，并提供附加的诊断服务。用户得以集中精力于用户数据的逻辑处理，无需顾虑与协议相关的具体细节。XGO Flex软件适用于IO设备及驱动器控制器，因此在服务、调试、诊断和系统控制方面表现出特别的优势。七、特瑞拓软件通用运动控制平台特瑞拓软件在Windows下的通用运动控制平台就是基于实时内核X-Realtime Engine实现的。该通用运动控制平台具有5轴机床所需要的全部运动控制功能，所能控制伺服电机的数量，I/O数量和多通道数量仅仅取决于工控机的算力。基于该实时内核特瑞拓软件的通用运动控制平台可以连接不同类型的I/O模块及与一些特定的输入信号构成闭环控制和调节功能。它不仅能在Windows下，Linus和安卓平台上运行，还能在国产操作系统上平稳高效 运 行 。该 运 动 控 制 平 台 借 助 时 间 内 核 在Windows下控制伺服电机时其位置环PID调节周期通常是1ms，但最高可达0.025ms。基于该实时内核把视觉传感器与精密运动控制结合起来正被应用到越来越多的行业领域。图2 Windows下GigE Vision主站之间传输图像及配置数据的通道与机制。GigE视觉流协议（GVSP）则规定了不同类型图像数据的传输方式。UDP协议被用于图像数据的传输。G i g E Vision标准还包含了一个可选的数据包重传机制，用以纠正传输过程中的错误。GigE设备发现机制负责在网络上识别摄像头设备。此外，摄像头制造商通常提供一个基于GenICam标准的XML文件，该文件详尽描述了摄像头的特性。六、EtherCAT, ProfiNET, Sercos III和Ethernet/IP主站仿真器X-GO Flex Windows软件能够实现对现场总线设备（包括Ether CAT、ProfiNET、Ethernet/IP和SERCOS III）的实时控制，且无需借助外部控制器硬74PRODUCT&TEK 产品与技术

USB 3.2 Gen 2线材在高效数据传输中的应用与未来趋势一、导言随着工业自动化与机器视觉技术的迅速发展，对于数据传输速度与稳定性的要求日益提高。在机器视觉系统中，对高解析度影像数据的实时传输需求，使得传输介面须具备更高的带宽、更低的延迟以及更强的抗干扰能力。这些需求使得USB 3.2 Gen 2的数据传输标准逐渐被机器视觉行业采用作为新世代工业相机解决方案。作为系统连接的关键组件之一—线缆，USB 3.2 Gen 2线材的品质、性能与稳定性直接影响整个系统的运行效能。本文将深入探讨COMOSS(昕钰电子)在USB 3.2 Gen 2线材领域的技术创新，分析其如何满足当前机器视觉领域的高要求，并通过具体应用案例，展示其在实际工业应用中的优势。昕钰实业股份有限公司 王俊凱用对数据传输带宽和处理能力的要求越来越高，尤其是在影像解析度、处理速度和多设备协同工作等方面。而USB 3.2 Gen 2标准相较于USB 3.2 Gen 1提供了更高的数据传输速率—双通道达到20 Gbps。这一速度的提升对于机器视觉系统中对大量影像数据和即时处理的需求起到了至关重要的作用。USB 3.2 Gen 2的重要优势包括：1.高带宽支持：相比Gen 1版本，USB 3.2 Gen 2的带宽倍数提升，能够支援更高分辨率或是高帧率影像数据的高速传输。这对许多需要高解析度影像的视觉系统提供了一个重要且直接的解决方案。2.更低的延迟：机器视觉系统在实时检测、物体识别或自动控制的场景与反应过程中，除了需要处理大量实时数据其低延迟至关重要。USB 3.2 Gen 2线材高带宽和低延迟特性，使得数据能够快速准确地从相机传输至处理单元，实现实时处理与快速反应。3.向下兼容性：USB 3.2 Gen 2保持与USB 3.0和USB 2.0的兼容性，这为机器视觉系统中不同设备之间的协作提供了便利性。4.多相机协同工作系统：随着复杂视觉系统的需求增长，多台相机协同工作已经成为常态。USB 3.2 Gen 2线材能够支持多通道数据传输，确保多台相机的数据能够同步传输并准确处理。这一特性在3D成像、立体视觉、无人驾驶和自动检测系统中尤其重要。图1 COMOSS USB视觉产品发展图二、USB 3.2 Gen 2技术概述与机器视觉领域的应用优势机器视觉技术广泛应用于各种自动化生产线、品质检测、智慧农渔业、智能监控等领域。这些应MACHINE VISION 2025/0375

随着机器视觉系统在工业应用中的日益普及，对数据处理速度和稳定性的要求也在不断提高。USB 3.2 Gen 2线材的应用不仅能提升系统的效能，还能实现更稳定、更高效的数据传输。增加线缆组装区域金属屏蔽设计、以及稳固可靠的屏蔽搭接，能有效防止外界的干扰对信号质量的影响，确保数据在恶劣环境中仍能稳定传输。3.耐用性与灵活性COMOSS USB 3.2 Gen 2线材外被采用高耐磨、耐高温的聚氯乙烯（PVC）材料，具有出色的抗腐蚀性与长期耐用性，适合在多种苛刻的工业环境下使用。同时，导体采用软铜丝提升线材的柔韧性并兼具优良电性，使其能够轻松适应不同设备的安装需求，并支持长时间高频次使用。图2 USB技术演进图4 线材导体结构与材料影响耐用性与灵活性三、COMOSS所提供USB 3.2 Gen 2线材的技术创新与优势COMOSS作为领先工业级线材制造商，专注于提供高品质、高性能的数据传输解决方案。在USB 3.2 Gen 2线材设计与制造方面，COMOSS具有多项技术创新，能够有效提升线材在机器视觉领域中的应用效果。1.高品质材料与精密工艺选用表面均匀高品质电镀铜导材料、低损耗绝缘材料及精密绝缘压出工艺控制，以减少高速数据传输中的铜导体自损耗及绝缘体介电损耗，搭配人机协作自働化生产, 使之制造公差减少优化介面阻抗更加匹配，减少信号输传反射能量。从材料选用与加工精进同时下手，有效降低了传输过程中的各种信号损失，提高了整体信号完整性。2.抗干扰性能在工业环境中，机器视觉系统需面临强烈的电磁干扰和环境噪声。为了应对这些挑战，COMOSS USB 3.2 Gen 2采用了高密度编织及双层屏蔽线材、图3 线材屏蔽层设计可提升抗干扰性能4.定制化解决方案针对不同机器视觉应用需求，COMOSS提供灵活的定制化服务，无论是线材的长度、接口类型、客制化标签识别，还是特定的电气性能或特殊应用场域如无尘室、油液环境，COMOSS都能提供量身定制的解决方案，完美匹配各类工业视觉设备。四、USB 3.2 Gen 2线材的应用案例1.案例一：高解析度工业相机在某些工业相机系统中，使用了12MP@60帧率以上的高解析度相机进行影像拍摄，并通过COMOSS USB 3.2 Gen 2线材将影像数据实时传输至处理单元。在此应用中，USB 3.2 Gen 2线材确保了高解析度影像数据的稳定传输，并且延迟时间大大降低，使得系统能够在极短的时间内完成影像处理，实现即时决策。76PRODUCT&TEK 产品与技术

2.案例二：机器视觉检测系统在一个高速工业生产线的视觉检测系统中，使用了多台相机协同工作以实现对产品的全方位检测。每台相机通过COMOSS的USB 3.2 Gen 2线材传输数据，并将其输送至中央处理单元。由于USB 3.2 Gen 2的高带宽设计，系统能够保证多相机同步工作，并实时检测大量产品的品质，达到零缺陷生产目标。五、选择 COMOSS USB 3.2 Gen 2线材的理由1.可靠品质保证COMOSS USB 3.2 Gen 2线材符合各项标准，并经过严格的品质控制测试，确保每一条线材都具备卓越的性能和长期稳定性。2.专业技术支持无论是线材选择、应用方案还是安装配置，COMOSS提供全方位的专业技术支持，帮助客户解决在实施过程中的各种技术问题。3.定制化解决方案根据客户的实际需求，COMOSS提供灵活的定制服务，并且可以根据不同的工作环境，提供适合的线材长度、接头和屏蔽设计，完美符合机器视觉系统的要求。六、结语随着机器视觉技术的不断发展，对数据传输速率和稳定性的需求愈发强烈。USB 3.2 Gen 2线材作为支持高效数据处理和即时影像传输的重要组件，为机器视觉系统中不可或缺的关键连接。COMOSS以其卓越的产品品质、创新的技术设计和定制化服务，满足了机器视觉领域日益增长的需求，并将不断创新助力客户在工业自动化和智能视觉领域取得更多突破。See You in 20262026年3月25-27日Mar.25-27,2026Shanghai New International Expo Centre(SNIEC)China（Shanghai）MachineVision Exhibition And Machine Vision Technology & Application Conference上海新国际博览中心（上海）中国（上海）机器视觉展暨机器视觉技术及工业应用研讨会上海ShangHai与您相约ShangHai 2026MACHINE VISION 2025/0377

AMG系列远心镜头如何在超高精度尺寸测量应用中实现性能超越随着行业快速发展及自动化程度的普及，自动化各环节对一致性及快速组装的要求越来越高。整体产品的组装合格率依托于各零部件的合格率。每个部件的合格率有一个尺寸精度一直是受各生产厂家的极度关注。高精度尺寸测量视觉项目在自动化行业中的占比越来越高，但随着软件技术的突破和广泛应用，高精度尺寸测量应用对整体的硬件成像效果要求也越来越高。机器视觉的发展，软件与硬件相辅相成，软件技术已有大幅提升，相关成像硬件也在跟进提升满足多元化高精度场景的成像需求。在光学成像中为满足高精度尺寸测量，通常行业内会以绝对精度和重复精度来衡量视觉测量的精度是否可靠。测量过程中对不良品的容忍度越来越小，针对高精度要求的测量需求越来越高。远心镜头在图像采集精度以及成像效果越来越受技术工程师重视。鉴于行业发展需要，结合公司研发多年经验威图AMG系列远心镜头针对高精度尺寸测量行业对远心镜头做出了重点研发及性能优化，结合应用实际需求威图AMG系列双远心可达到测量精度±2um，重复精度±0.3um的高精度数据输出。深圳市威图科视科技有限公司 曹俊威威图远心镜头为了满足高精度成像原始图像采集针对以下几点进行了着重优化针对使用过程中出现的一些使用难点进行了技术及工艺升级。一．光学性能优化1.采用3组多片式可调节式双侧远心光路设计，满足物方和像方输入输出都为高精度平行光路，实现超低光学畸变及远心度。2.整套采用LAF系列、ZF系列等高等级高透过率全玻璃镜片，在满足高透过率的前提下确保镜头成像的高解析度。图1 威图AMG系列远心镜头图2 高等级高透过率全玻璃镜片3.极限化的光学性能设计使所有的性能参数都无限接近于衍射极限。二．机械结构优化1.消光反射纹理AMG系列远心镜头镜筒内壁根据不同的镜片针对性的设计加工出光学消光纹理，通过镜头内壁机械消光纹理极大的抑制镜头内部的杂散光线，减少78PRODUCT&TEK 产品与技术

内部杂散光线对整体成像光路的干扰。通过消光纹理消除杂光进而提升整体镜头成像对比度。2.力学分析远心镜头机械件采用一体式紧凑结构材料采用轻量化航空合成材料技术，通过材料本身应力变量来限制整体变形量既保证了远心镜头所需加工精度及强度又大大降低了镜头自身重量，整体产品实现轻量化结构，更助于高速飞拍使用中的低负载需求。整体结构均单独最力学分析及结构一体化装调工艺。在高速飞拍应用中既能满足高精度尺寸测量又能满足飞拍轻量化负载。极大缩小远心镜头在飞拍过程中因结构及负载以及加速度对成像精度造成的干扰。内部固定采取环抱式多牙孔固定，更能保证整体结构的稳定性，且能保证主光轴平行于安装方向。外部安装位结构采用阶梯滑轨结构+多孔位螺牙锁紧方式。更能保证其安装稳定及与起相关组件进行一体式链接。装法兰位置均为高速移动飞拍力学分析最佳位置，并且法兰位置设置双十字对角安装结构，采用旋转腰形槽及通孔螺牙，相对孔位为间隔相对45度位置夹角安装，进一步优化了移动中的整体光学镜头的稳定性及便捷性。3.机械通光孔径限制针对不同位置及结合镜片有限通孔孔径内部设置限制性的有效光通光孔径，通过机械的内圆方式限制超出成像光路外的杂散光线。进一步减少杂散光的进入量减少杂光带来的成像干扰。4.力学安装固定位置远心镜头外部单独设计可旋转式安装法兰，安图3 机构应力分析图5 光学性能检测分析图4 安装位置运动力学分析三．调校工优化提升1.光学焦距匹配通过对每款镜片的100%测试得出绝对值，然后针对性对整套镜片进行公差分析匹配。每款镜片进行校正匹配后得出模组化的结构光路相对误差值可控在99.5%以内，这样匹配出来的整套镜片模组就可以无限接近于设计值，这样光学精细就更能保证整体精度。2.整体后焦距伸缩补偿可调节后焦距伸缩结构可以兼容适用因为相机端后焦误差带来的整体成像精度误差，通过Z轴调校可以更加精准的弥补修正后焦距位置，使其焦点更加准确，让双远心镜头能更好的发挥极致性能。双侧远心光路高精度设计，物方及像方远心度小于均＜0.1% 物像方高景深设计，可极大弥补因相MACHINE VISION 2025/0379

四．杂光干扰抑制优化1.光学镀膜通过纳米级多层光学镀膜提升光学材料性能达到最优，简洁辅助光路的可控性。2 .消光剂杂光抑制消除WEETU威图自研的WT-X消光剂对镜头内部进行光学级杂散光抑制涂层处理，对进入的无效杂散光可有效进行吸收消除，提升图像对比度，增强图像锐度，对图像特征点体现更为明显。使其图像采集更加稳定图像一致性更高。大大抑制消除杂散光带来的光线干扰，把光学杂散折射对成像精度带来的影响降低到最小。实现黑白对比度最强化，图像锐度更为犀利。WEETU威图AMG系列双远心镜头，通过光学消光工艺提升了图像对比度及提升了图像的锐度，图6 光轴调校图7 杂散光抑制消光工艺结合远心镜头超低畸变以及整场视野高一致性以及高远心度的特性AMG系列双远心镜头提取真实边缘成像可对产品进行超高精度尺寸测量，提供稳定一致性强的图像供软件计算，特别在软件亚像素时更能体现出图像稳定性带来的精度提升及高重复一致性。同时还可真实体现产品轮廓边缘细微特征，实现高精度微小尺寸测量，测量精度可达±1um，重复精度±0.2um。超高速影像高精度测量已成为主流竞争力体现，当软件处理效率在追求极致算法的同时硬件也是必不可少的提升方向。光学成像硬件也在积极的运用光学特性为高速有效的成像采集工作做出有效且极致的光学成像方案。我们将不断的结合实际应用场景持续提供更多更有效的光学成像解决方案。在以AMG双侧远心镜头产品为主的前提下不断创新，不断为市场输出多元化光学成像技术支持。有效的提升WEETU威图光学产品在市场竞争中的核心优势及前瞻性创新光学技术。机接口端机械公差造成的后焦距不准进行补偿，同时也对相机芯片因安装倾斜造成的后焦芯片不齐焦形成弥补。使其整体成像的焦距一致性与共焦点位一致性有大幅提升。解决因相机接口端造成的成像误差干扰整体成像的倾斜问题，极大的控制了高精度测量的准确性以及对真实图像的还原性。因后焦安装精度造成的整体成像误差最大时可达2-3pix对整体精度来讲大视野误差值可达0.05 mm，通过高精度成像光路设计可极大弥补成像测量误差。调校后镜头整体成像误差＜1pix成像精度＜0.005mm，高精度重复性测量≤0.002mm。通过调校后的镜头大大提升了测量精度的高精度以及可靠性。在高精度尺寸测量应用中体现出了至关重要的角色。使其有效图像更为稳定输出从而保证了软件处理的稳定性及一致性。80PRODUCT&TEK 产品与技术

图1 伟景智光眼与飞虎平台从“看见”到“抓住”⸺智光眼联合飞虎平台的智能抓取新革命北京伟景智能科技有限公司 王阳静怡一、背景随着工业自动化和智能制造的快速发展，智能抓取技术逐渐成为现代生产线不可或缺的重要组成部分。从传统的机械式抓取到如今融合先进3D视觉技术的智能抓取解决方案，这一技术的进步正在极大提升工业生产的效率、灵活性和精准度。智能抓取的应用场景广泛，涵盖了物流分拣、制造装配、仓储管理以及医疗、零售等新兴领域。在这些场景中，抓取任务往往面临多样化、复杂化的挑战，例如处理不同形状、材质和动态变化的目标物体。传统抓取设备在这些场景中表现出局限性，难以满足多样化生产和个性化定制需求。为应对这一挑战，伟景智能以“线激光+双目立体视觉”技术为核心突破，深度赋能智能抓取设备，实现“看见”与“抓住”的完美融合。公司打造的智能抓取专用3D相机⸺智光眼，结合其3D视觉抓取应用平台⸺飞虎，赋予机械臂快速且精准的物体感知能力，能够识别物体的形状、位置和材质，并据此做出高效的抓取决策。这一创新不仅大幅提升了抓取成功率，还加速了产业智能化转型的步伐，为未来的工业发展注入了强劲动力。二、智光眼产品亮点2.1 超大景深与广阔视野无论面对随意堆叠的物体，智光眼都能提供清晰、准确的视觉识别，确保抓取操作的精确性。其超大景深和广阔视野使得各种规格的抓取场景都能精准适配，满足不同工作需求。图2 多瞳距相机型号适配不同场景2.2 卓越帧率与精准精度配备高分辨率图像传感器，纵向分辨率可达图3 以上是智光眼在6000px帧率下点云图MACHINE VISION 2025/0381

2048像素，呈现更加细腻的图像细节；采用全局曝光技术，线扫帧率最高可达3000帧/秒，保证快速捕捉动态场景；空间定位精度可达到微米级，完美应对精细化的检测需求。同时，支持RGDB彩色成像，实现更真实的物体识别与处理。2.3 强光抗干扰，反光与吸光无忧智光眼支持48万流明强光环境下进行高精度建模，确保在极端光照条件下依然保持稳定性能；它能够精准建模物体表面反光或抛光材质，并有效消除噪点；此外，针对黑色吸光材料，智光眼同样能够避免漏点，确保每一处细节都被精准捕捉。2.5 紧凑轻便，灵活易用智光眼的体积小巧，能够轻松适应狭小空间作业，灵活性极高。其轻便的设计使得安装和拆卸过程更加便捷，能够迅速集成到各类机械臂系统中，提升整体作业效率。图6 智光眼130瞳距与一元硬币大小比对图4 智光眼在强光下（>480000lux）采集的点云图图5 智光眼动静态一体2.4 动静态一体，高速响应，卓效工作相机进行线扫后，目标信息即时传递至机械臂，整个操作过程仅需2秒钟，大大提高工作效率。动态场景模式适用于物流包裹检测、皮带输送监控、工业产线质检及大场景扫描等需求，而静态场景模式则专为机械臂定位与抓取设计，确保操作的高效与精准。三、抓取飞虎平台伟景智能自主研发的3D视觉抓取应用平台⸺飞虎，以3D立体视觉技术为核心，通过高度模块化的系统集成，将功能和算法模块进行可视化封装与展示。配合智光眼3D相机，飞虎平台构建了全系统智能抓取解决方案，助力企业实现高效生产。3.1 简单操作，快速部署飞虎平台采用图形化的功能模块设计，操作简单，无需复杂编程。用户仅需通过拖拽操作，即可完成全链条开发流程。平台支持行业成熟案例的“一键导入”，并能快速部署至相似业务场景，5分钟内完成系统搭建。此外，案例文件可实现云端同步与升级，进一步提升用户体验和效率。图7 飞虎平台图形化设计和案例导入功能界面82PRODUCT&TEK 产品与技术

3.2 目标定位，匹配各类物体飞虎平台通过与星光眼的协同工作，能够实现对多种形态目标的精确定位。该系统具备多样化的定位功能，包括但不限于物体角点定位、几何中心定位、圆形边缘定位以及圆形坐标定位等，可有效应对不同形状目标的定位需求。3.3 姿态定位，高效精准抓取飞虎平台凭借先进的视觉识别算法和智能定位技术，可精确计算目标工件的空间姿态信息，包括角度法向量测量、标准外形尺寸检测等多项核心功能。通过高精度的点云数据与实时姿态分析，平台能够准确识别工件的空间位置、旋转角度及法向量方向，进而有效引导机械臂的抓取角度，同时可对工件的长宽高等标准尺寸进行准确测量。3.4 强大的 Natural Learning® 算法飞虎平台融合立体视觉与Natural Learning® 自然学习算法，具备认知、学习、累积与叠加等智能特性。在智能定位与应用中，这一算法能够快速准确地感知立体物体的形状和位姿，并提供高精度的抓取点定位信息。双目立体视觉技术的加入使抓取过程更加高效与精准。3.5 支持标准图纸导入、三维扫描输入及数据编辑飞虎平台无需繁琐建模，即可快速获取物体的重要特征数据，凭借即扫即出的高效识别、亚毫米级的精度以及多数据输出的并行处理能力，大幅提四、落地场景智光眼和飞虎平台在实际应用中展现出卓越的性能和广泛的适用性，覆盖多个关键领域，可以匹配众多品牌机器人，形成规模化应用，具体包括以下典型场景：4.1 汽车自动加油系统图8 飞虎平台图纸导入、三维扫描、及数据编辑功能界面图9 飞虎平台大模型测试流程界面升操作效率。同时，平台支持对导入的三维模型文件进行编辑，用户可根据任务需求选择特定区域进行识别，从而进一步优化识别速度与精准度。3.6 大模型学习提升整体适用性飞虎平台凭借强大的大模型学习能力，显著增强了其在多样化场景中的适配性，不仅能够准确识别物体轮廓，轻松应对拆码垛、纸箱包装袋抓取等复杂应用场景，还可结合3D数据精准区分多个物体，识别其位置、大小和朝向等信息。平台具备快速处理能力、更广的兼容性以适配多种物品，并通过2D与3D融合检测，大幅提升了识别的准确度，为智能抓取提供了强有力的支持。图10 智光眼引导机械臂进行新能源汽车自动加油场景MACHINE VISION 2025/0383

图12 汽车轮胎装配场景图12 汽车轮胎装配场景4.3 汽车轮胎装配在汽车轮胎装配领域，智光眼和飞虎平台通过3D视觉技术对轮胎及轮毂进行实时扫描，精准测量其位置与方向，确保轮胎能够快速且精确地与轮毂对接。该方案有效提升了装配线的效率和稳定性，这些应用场景充分体现了智光眼和飞虎平台在智能抓取和自动化作业中的强大实力，为多个行业带来了效率与智能化的双重升级。五、结语智光眼和飞虎平台的结合，不仅为智能抓取领域注入了全新的技术动力，也为多个行业的自动化升级提供了切实可行的解决方案。从工业制造到物流仓储，再到汽车装配和特定场景的精细化作业，它们以卓越的性能和广泛的适应性，助力企业提升效率、降低成本、优化生产流程。未来，随着3D视觉技术的不断进化，智光眼和飞虎平台必将在更广泛的应用场景中发挥更重要的作用，为行业智能化发展带来更多可能性。同时支持多规格轮胎的兼容应用，适应汽车行业日益增长的个性化生产需求。4.4 物流运输在物流领域，智光眼和飞虎平台被广泛应用于包裹分拣、货物搬运以及仓储管理中。无论是面对多样化的包装类型还是复杂的堆叠方式，智光眼都能快速识别目标物体的外形和位置，而飞虎平台则根据识别结果生成最优的分拣或搬运路径，为物流企业实现了作业效率的飞跃式提升。图11 智光眼引导机械臂进行耐火砖抓取场景在自动加油系统中，智光眼和飞虎平台通过精准的3D视觉识别和智能定位功能，帮助机器人快速感知油箱盖的位置及角度，实现高效、自动化的加油操作。这种技术不仅提升了加油效率，还减少了人为操作中的误差与安全隐患，为加油站提供了智能化升级的解决方案。4.2 耐火砖精准抓取在耐火砖抓取场景中，面对尺寸多样、形状复杂且堆叠无序的耐火砖，智光眼能够准确识别每一块砖的轮廓和位置，并结合飞虎平台的精确算法，生成最优抓取路径。其高效、精准的抓取能力，大幅提升了工业生产线的自动化水平，同时降低了人工参与的风险与成本。84PRODUCT&TEK 产品与技术

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一种关于隧道表观缺陷自动化检测方案东冠科技（上海）有限公司 沈火金一、案例背景随着社会经济的不断发展，公路建设进程的不断推进，据交通运输部数据，截止2024年我国公路隧道数量45000座，截止2022年底，我国隧道总里程达到48762公里，当前我国公路隧道养护工作艰巨而繁重，大部分公路隧道已经投入运营，如此庞大数量的公路隧道如何高效检测及养护已成一大难题。及时快速发现并处置病害，做好公路隧道的巡检和养护，延长公路隧道使用寿命，降低交通安全事故，保障人民生命财产安全，促进交通运输的安全平稳，从而推动我国经济的高质发展，快速高效的隧道巡检是亟需解决的问题。近年来随着我国由劳动密集型向技术密集型转型的时期，对提高生产效率、降低人工成本，各种机器视觉应用有着旺盛的需求。在工业检测中利用视觉检测系统的非接触、速度快、精度高、现场抗干扰能力强等突出优点，使机器视觉技术得到了广泛的应用，取得了巨大的经济与社会效益。自动视觉识别检测目前已经用于各生产制造领域的产品外形和表面缺陷检测，但把视觉检测应用于公路隧道交通领域的在国内目前仍然为数不多。我们应客户的要求，开发出一套可装载于四轮改装车辆上的视觉检测设备，以推进公路隧道高效自动化检测养护为目标，以公路隧道快速智能无损检测设备关键技术研发为导向，在隧道综合智能检测车系统设计与硬件集成的基础上，再进行算法及软件二次开发。针对隧道表观病害智能化检测，建立基于机器视觉的智能检测技术，面向隧道衬砌非标准弧形的快速检测，形成移动式，边走边检的快速检测技术；研发设计的断面全方位无漏拍方案，满足隧道衬砌表面任意位置的缺陷及病害的检测需求。客户强调通过软硬件集成，开发出隧道智能综合检测车，隧道检测车移动检测速度要达60-80km/h，表观病害检测需实现0.2mm级病害的精准诊断，采集原图后通过算法分析处理平均准确率达99%以上，整体处理速度小于0.16秒/张；通过成果应用，提高公路隧道检测管养智能化水平，提升公路养护管理工作效能，为隧道安全运营保驾护航。公路隧道快速检测车在进行隧道检测时可交通无干扰，采集图片清晰完整，病害识别精度高，定位里程绝对误差小于0.5m，检测时速达60-80km/h，无需封道，尽量降低设备成本，并且可自动生成展布图及检测报告。二、检测方案的设定视觉拍图成像方式一般分为两大类，一种是通过线扫相机拍图成像，另一种是通过面阵相机的拍图成像。一般线扫拍摄对象是线性连续检测，符合隧道衬砌表观检测应用的特征。因此项目初期我们设计了一套以线扫相机搭配线扫光源模型进行可行性的方案进行研究论证。一套半圆形支架外圈首尾相接交替排列装满线性光源，线性光源中间安装线扫相机进行配图取像。经分析发现线扫相机搭配的线扫镜头一般景深86CASE 应用案例

都较小，隧道衬砌稍微有高低起伏，或者相机距离隧道衬砌的工作距离有偏移，镜头就不能聚焦，形成不了清晰图像，从而无法进行图像分析做表观病害的分析判断；而面阵镜头的景深较大，可达几毫米甚至到10几毫米以上，它可以很好的避免景深不够无法清晰成像的问题，因此该检测方案改为选用了面阵相机，从而重新修改设计方案，依据客户的四轮改装车具体外形和尺寸，重新设计了新的龙门架式视觉检测方案。准的调焦。这是三可变电动镜头首次在视觉行业检测的新型应用。镜头的电动控制方案解决了，但是每段隧道的宽度、弧度、构造还完全不一样，为了完全覆盖每个隧道的横截面无死角，一台隧道检测车安装有16台工业相机和工业镜头和48个视觉光源，但对应不同隧道弧度和检测时的车道，还需要调整每只相机和镜头的角度。为更好快速解决镜头角度调试的问题，尽量减少前期检测调试的准备时间，我们又在镜头端设计加装高精度电动旋转滑台，这样就可以通过电动控制的方式来实现调整相机和镜头拍图的角度。图1 龙门架式视觉检测方案图2 工业相机与电动镜头和旋转台的工作搭配组合三、项目的实施及方案问题的解决常规的面阵相机工业检测一般搭配固定焦距或手动变焦镜头，面对形状大小不同的公路隧道以及检测工作距离无法绝对精准的情况下，隧道表观病害检测选择用工业相机进行拍图取像，然后应用视觉算法做图像分析。传统的视觉检测对镜头的焦距、光圈、聚焦等参数调试要求较为精准，面对多种不同的公路隧道以及内衬砌表面高低起伏的复杂因素，难以通过手动调试的方法一边调试边检测，此时只能选用了一款Computar的三可变电动变焦镜头（三可变是指镜头的三个调试变量焦段、光圈、聚焦都可以随时独立调整），该镜头特点可以通过用远程控制的方式，实时发送相应字符指令，快速及时地调整镜头参数，使得镜头的微电机可以及时调焦和控制光圈，相机能够拍出清晰的图像。我们在上位机通过编程软件开发，按镜头的三可变参数总行程分别进行步长分段，每段步长设为10、5、1三档进行粗调和微调控制，这样可以更高效快捷精根据实际应用情况把电动滑台与隧道截面进行平行侧立安装，高精度电动旋转滑台采用进口交叉滚柱轴环，独特的轴系结构和耐磨的精研蜗轮蜗杆，保证了高旋转精度。特有的蜗轮蜗杆调整机构，可以方便地消除机械误差，保证长期使用精度。滑台限定359°水平旋转角度和零点复位功能，防止多次旋转后相机和镜头的绕线打结。该系统只配备2台服务器，因有多个控制卡，所以安装卡槽根本不够用，为了紧凑节约相关板卡安装空间，只能通过其他方式解决。根据现有系统结构，我们把电动滑台的控制选用其他类型的网络型TCP/IP通讯的运动控制方式，可通过星形拓扑结构来简化系统的布线和减少电脑板卡资源的方法来解决。MACHINE VISION 2025/0387

除了以上部分视觉采图功能的实现，另外还有现场图像的补光问题，视觉光源可以为工业相机提供一个明亮稳定的照明环境，提高目标亮度，克服环境光的干扰，保证图像的稳定性，形成最有利于图像处理的成像效果；使得工业相机可以拍摄特征明细的图片进行对比，最终为检测是否合格提供判断依据。常规视觉行业上的工业光源工作距离较近，一般为100-500mm左右的工作距离，很少有超过1000mm以上的应用。而作为隧道检测需求，隧道宽度为9-18米，为提高检测效率，需要在半圆截面一次性通过检测来通过效率，因此解决补光显得尤为重要。在室外部分公路隧道无法补光的恶劣环境且车载有限供电的条件下，需要有一款电光转化率高节能且照明稳定亮度不抖动，照射足够远的一款新型光源。目前市场现有的工业光源基本都无法满足长距离补光的测试要求，因此我们设计研发一款由透镜形成二次聚光的新型远投光源，在长达9米远的工作距离下，仍能够汇聚50x50cm的有效亮度光斑，市场上常规视觉光源在5米的工作距离下，亮度会严重衰减到出光口亮度的15%，而我们研发的远投型光源在5米照射下亮度仍能保持60%的光源亮度。图4 OSE远投型光源图四、结论该公路隧道快速检测系统经过我们多次研发和创新研究，开展了理论分析、数值模拟、模型试验和现场实践等，取得了一系列创新性成果。公路隧道快速检测车对于公路隧道病害快速精准感知与处置，经来自公路工程管理、设计、施工、运维等领域的多名专家和多位代表评审，该公路隧道快速检测车项目的视觉检测技术达到国际领先水平。公路隧道快速检测车生产后，一年多的时间里已累计应用于全国单洞总长3998km的公路隧道工程，业务范围遍及全国15个省市，累计检测隧道3513处。因此大幅提高隧道养护检查效率、精准感知结构服役性能并适时合理加固处治，累计经济效益超10亿元，社会经济效益显著。参考文献：[1] 重庆市交通委员会公路隧道养护技术规范[M]. 重庆: 人民交通出版社, 2005年3月1日[2] 余文勇, 石绘. 机器视觉自动检测技术[M]. 北京: 化学工业出版社出版, 2013年10月[3] 林敏, 丁金华. 自动化控制系统工程设计[M]. 北京: 高等教育出版社, 2014年4月25日.[4] 杨可桢程光蕴, 李仲生, 钱瑞明. 机械设计基础（第七版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2020年7月13日.该系统拓扑结构只需一个外置式控制主机，驱动器可以直接通过网线级联的方式连接，不占用电脑PCI-E插槽，采用了外置式主机装置控制的理想架构，并且可以零延迟分别执行处理I/O通讯和运动处理，自动识别连接到的模块和运动网络的伺服器单元及I/O设备，轻松完成自动设定；减轻使用伺服的运动控制结构编程系统的负担；以开放式网络灵活构建系统，扩展无需重新进行繁琐设计，可充分有效利用软件资源，并且可以通过总控制方式大大简化了系统布线及调试。通过分析计算并做模拟测试验证，1台工业相机需要3个光源进行供电，整车16只相机就需要48个光源，虽然光源数量较多，但采用该方式的总照明功耗却控制在2880瓦，即可在任何没有补光环境下提供稳定且足够亮度的拍图环境，节能供电问题得以解决。系统连接拓扑示意图图3 新型网络传输的系统连接拓扑方式88CASE 应用案例

车身尺寸&焊缝在线智能检测方案海克斯康制造智能技术（青岛）有限公司 万鹏一、概述汽车白车身由众多冲压件装配而成，是整车质量控制的关键部分，涉及尺寸精度、焊接质量等多个方面。随着汽车行业发展和消费者对车身质量要求提高，控制白车身制造过程中的尺寸和焊缝质量变得至关重要。然而，传统测量和检测方法存在效率低和易受主观因素影响等问题。对此，海克斯康推出了车身尺寸&焊缝在线检测方案，该方案能够在线高效、准确地测量车身尺寸和焊缝质量，帮助主机厂实时控制车身质量，发现质量缺陷，从而满足快节奏、高质量生产的需要，提升整车质量控制的效率和准确性。在汽车车身、新能源电池箱和薄壁类大型零部件等工件的检测过程中，客户提出更大的挑战：1)兼顾效率与精度：大部分工件既要快速检测，又要对包边、切边、孔位等细节特征精细检测；2 )全自动化检测：无人车间进行全自动化检测，要求整个检测过程实现完全自动化，包括校准、检测、数据分析；3)全场景模拟仿真：单个检测工位需进行不同工件、不同车型检测，检测工件种类较多，检测过程的提前模拟仿真编程必要性越来越高；4)螺纹孔检测：传统的螺纹孔检测，需借助辅助圆柱、辅助球检测，效率较低且检测结果不准确；5)标准方案：部分应用场景需采用标准方案，部分应用场景在标准方案基础上定制修改。为了解决这些问题，海克斯康推出OPTIUM HP三维智能复合式检测系统。图1 海克斯康尺寸&焊缝质量在线检测方案二、在线尺寸检测方案OPTIUM HP三维智能复合式检测系统汽车车身主要尺寸检测涵盖面点、光孔、槽孔、螺纹孔等，面点偏差影响车身轮廓和平整度，进而影响外观和风噪，光孔、槽孔、螺纹孔关乎零配件安装。随着智能制造发展，白车身等零件检测趋向非接触式、在线、高效、绝对测量，以满足高质量生产需求。图2 OPTIUM HP三维智能复合式检测系统MACHINE VISION 2025/0389

2.1. 产品介绍OPTIUM HP三维智能复合式检测系统集成了Hexagon多光学传感器复合式技术、高精度结构光快照检测技术、自动校准技术、柔性机器人技术和全场景脱机编程与仿真技术等，是一款真正的绝对无需相关性对比的自动化检测系统。它具备高精度、高效率、数字化、全自动化的优势，能大幅提升生产效率并降低生产成本。通过光学追踪器实时跟踪定位机器人末端的复合式传感器，确保在车间现场（震动、噪音等）或周边环境下的高精度动态测量。系统采集的点云数据由软件自动处理并生成检测报告。该系统可灵活拓展，满足个性化定制需求，助力企业以数字化智造、快速响应和高质量产品抢占市场。5)螺纹孔检测：HEXAGON专有的螺纹检测算法确保检测的准确性；6)复合式检测：既能快速拍照细节特征，又能对型面进行完整扫描。图6 数据分析软件图3 高精度蓝光复合式传感器系统图4 高精度实时光学跟踪器系统2.2. 产品特点1)绝对高精度检测：机器人误差不影响在线检测的系统精度，无需比例尺等摆放；2)柔性高效检测：对不同工件实现柔性兼容非接触检测，点/区域检测节拍可达1.2s-3s；3)多样化配置：可以根据客户不同的零部件类型进行检测系统的定制化配置；4)开放式接口：可以与多种系统（MES系统、数据处理系统等）进行交互；图5 OPTIUM HP三维智能复合式检测系统2.3. 产品优势1)三维快照式传感器系统：内置三维测量工具及软件，用于配置和实时三维可视化，点云密度大，测量开口类槽孔，圆柱类，立柱类（带螺纹及不带螺纹）以及平面类特征具有明显优势；2)激光扫描系统：无需粘贴目标反射标记点，扫描速度快、精度高，实现高效率检测；3)光学追踪定位技术：双CCD一体式碳纤维结构，搭配球笼系统可以实现高精度实时跟踪定位。多跟踪器配置模式拓展系统测量范围，完美匹配在线检测的需求；4 )自动校准功能：在线或离线状态下自动校准，保证设备长期稳定有效。2.4. 数据分析软件1)基于历史数据的趋势图；2)直观的色差图；3)易用的数据分析工具；90CASE 应用案例

图7 焊接质量检测工位布局4)可视化SPC工具；5)可追溯的测量程序；6)Polyworks软件接口，实现自动化；7)可定制化数据报告处理；8)可输出客户要求的数据格式，如excel、pdf等格式。三、在线焊缝瑕疵检测方案SmartWeld焊缝质量检测方案焊接质量检测对确保焊接结构完整性、可靠性等至关重要。焊缝质量影响车身密封性、外观及结构稳定性。但传统人工检验方法存在局限，如效率低、误差大、成本高，且数据难以追溯。离线检验如抽样目测、剖切检验、超声测试等，缺乏实时性，难以及时反馈焊接质量。焊接过程随机因素多，离线检验难以及时发现缺陷，可能导致质量不佳甚至召回事件。因此，改进焊接质量检测手段，提高效率和准确性，实现数据可追溯性，对提升焊接结构质量和降低成本具有重要意义。海克斯康自主研发的SmartWeld方案，属于在线焊后检测方案，主要用于通用类加工制造业的焊缝质量检测。通过搭载线激光传感器扫描焊接零件的焊缝轮廓，获取点云图像。经过软件算法处理，可以实现零件的焊接瑕疵的在线检测。3.2. 车身焊缝检测要求及技术参数按照GBT 19418-2003(ISO 5817)《钢的弧焊接头缺陷质量分级指南》对焊缝外观缺陷进行检测，检测内容包括如下：3.1. 产品介绍表1 检测项目类别类型检测项目几何特征长度平焊缝宽度、余高角焊缝宽度、余高错边焊接缺陷焊瘤断焊、漏焊凹坑飞溅表面气孔> 0.5mm焊穿3.3. 方案配置系统配置了焊缝检测工站和返修工站。检查工站通过VIN码与检测程序绑定，在软件中可以实时显示焊缝检测结果，实现焊缝检测数据的存储与自动上传MES系统。返修工站操作员将通过大屏显示器看到零件图像，指导操作员按照图像对缺陷进行人工确认与返修。图8 SmartWeld方案示意图图9 检测工站和返修工站示意图MACHINE VISION 2025/0391

3.4. 系统优势1)适配各种焊接型式的焊后检测，如激光焊、气保焊等；2)可以帮助用户实现真正的焊后全检，避免焊接质量事故；3)可以集成到产线进行在线检测，第一时间发现焊接缺陷；4)检测数据长期存档，可追溯；5)焊缝检测的自动化解决方案，节省人工；6)焊缝检测方案自主研发，支持样件测试，定制各类检测功能及定制报告等要求；7)可以集成HMI其他自动化解决方案，如尺寸检测、自动化上下料、夹具设计等；8)可以集成HMI质量管理软件，完成数据统计分析和趋势预测。四、方案总结海克斯康尺寸&焊缝在线检测方案采用先进的视觉检测技术，通过在生产线安装激光扫描设备和蓝光测量设备，实时获取车身点云数据和焊缝图像。结合人工智能算法，对采集到的数据进行处理和分析，实现车身尺寸测量和焊缝瑕疵的在线检测。通过在线测量设备的合理布局，不仅对白车身进行监控，防止问题车辆流入总装，并且可以向上级总成进行数据追溯，可以实时准确的发现车身问题并找到问题的根源，有利保证整车外观质量。CASE 应用案例92

工业质检母机软件⸺联想边缘大脑V3.0联想 虞文明一、背景新能源汽车正在以势不可挡的趋势替代燃油车，而作为其动力源泉的新能源电池，更是占据了至关重要的地位。新能源电池模组作为新能源系统中的关键部件，在新能源汽车、储能、消费电子等众多领域都有广泛应用。通常情况下，装载于汽车底盘部位的电池包是由多个电池模组相互连接而成，而这些电池模组内部则是由多个电芯连接而成。在电池生产过程中，电池模组的质量检测涉及多个环节和严格的标准，而外观检测是新能源电池质检中的一个关键环节，因为其要求不只是对于常见的划痕、气泡等缺陷进行检测，还有实现对更具挑战性的绝缘罩起翘、金属异物等进行检测，且这些缺陷的检测要求必须做到0漏检。目前，大部分电池厂商仍依赖人工目检，通常一个班次需要4~6人联合完成作业。部分厂商也在尝试用AI技术进行电池模组的外观缺陷检测，但是通常会面临用于训练的缺陷样本数据收集困难，导致模型训练的整个周期多达3个月到半年不等。此外，产品切拉换型后，之前训好的模型往往不能很好的适用新产品。因此，如何将AI技术与人工检测相结合，以提高质检的质量和效率，已成为整个行业亟待解决的难题。二、解决方案联想研究院人工智能实验室基于联想边缘大脑工业质检开发套件（Lizard）V3.0版本，构建了一套可以对新能源电池模组外观缺陷实现全面精准检测的方案。该套件中内置了自研的行业领先小样本终身学习无监督建模算法，只需60~100个良品建模，能够覆盖50多个检测项，针对产品30多种常见缺陷进行检测。该套件支持边缘训练和边缘推理，数据无需上云，既保证了数据的安全性，又提高了处理速度。同时，还支持点检、复检、签样等标准功能，提供了自适应产品快速切拉换型的能力，并支持无缝接入工厂MES管理系统。此外，我们还提供了云-边-端协同、远程实时升级等技术支持。本方案采用1个联想边缘大脑工业质检开发套件（Lizard）V3.0运行于1台联想A I推理服务器(WR5220 G3)，配置1张推理GPU卡，支持15+工业相机和20+光源，保障了自动化检测机台的高效稳定运行。1.算法在工业质检领域，利用深度学习算法进行缺陷检测时，面临的一大挑战是缺陷样本难以收集。为此，我们采用无监督小样本建模的思路，仅利用良品进行建模。具体而言，我们通过卷积神经网络模型提取良品图像的多层特征，并将这些特征进行聚合，最终将聚合后的特征存储于特征记忆库（Memory）中。在检测阶段，通过比较测试图像与正常样本的特征差异，实现对异常的精准检测。只需60~100个良品建模，相比行业中基于不良品的有监督建模方法所需的样本数量，有数量级的降低，约为原样本量的1%~ 3%。MACHINE VISION 2025/0393

除了深度学习模型外，我们还结合了一系列传统图像处理算法，以进一步提升检测精度。这些算法包括配准、去噪、滤波、边缘检测等，能够有效优化图像质量，增强特征的可区分性。针对缺陷种类繁多的复杂场景，我们进一步引入基于决策树的分类器。该分类器融合了缺陷位置、颜色、尺寸以及神经网络特征等多个维度的信息，从而实现对不同缺陷类型的精准分类。通过这种多维度的综合分析，我们的方案能够更全面地应对各种复杂的工业质检需求，显著提高检测效率与准确性。2.光学由于电池模组材质和形状特点，打光存在诸多的难点。首先，侧板由于一般采用的是金属光面材质，常规拍摄方法无法清晰拍出侧板的划痕和凹坑缺陷，经过大量测试后采用了线扫多曝光分时频闪和图像融合的光学方案，实现了侧板划痕、凸点和凹坑等缺陷的清晰拍摄；其次，端板由于形状复杂和存在高反光等问题，很难实现均匀打光，最终采用分部位面阵相机和无影环光方案，特别针对巴片底座，其由于存在强反光特性，方案采用的偏振光作为光源，实现了高质量图像的拍摄。经过光学和算法多个版本协同改进和迭代，最终完成了一套有效的光学方案。3.方案效果该方案在某新能源电池行业中头部厂商的电池模组缺陷检测项目中，关键指标如下表所示。在该项目中共需检测50多种大量复杂缺陷类型，这些缺陷分布在电池模组的6个面，上下底面、左右端面、前后侧面。其中典型的缺陷类型包括上盖脏污、划痕、裂痕、标签偏移、破损、底膜贴偏、破损、安装孔磕伤、溢胶、热压膜褶皱、翻卷、侧板凹坑、PIN针歪斜和巴片露铜等。即使包含这么多复杂的缺陷类型，本方案仍可以将过杀率严格控制在3%以内，同时实现漏检率低于0.3%，这两项核心指标在新能源电池模组表面缺陷全检领域的同类检测系统中保持行业领先水平。三、产品介绍联想边缘大脑 V3.0是由联想研究院人工智能实验室自主研发的一款变革性的工业边缘AI应用开发平台，其中包含了基础边缘AI模型开发平台和面向场景的开发套件。该平台致力于成为原创的中国国产工业质检和安全生产母机软件之一，为中国的智能制造贡献力量。图1 联想边缘大脑 V3.0系统架构作为联想边缘大脑的核心组成部分，工业质检开发套件Lizard V3.0以其领先的无监督小样本良品建模技术而著称，在复杂的六面检、多面检和异形检等场景中表现卓越，能够高效满足外观检、内观检和射线内部检等多种质检需求，并具备快速接近0漏检的精准检测能力。该工业质检开发套件内置了训推一体多算法融合边缘A I引擎，可在边缘侧自学习并本地更新算法参数。用户可以通过产品图形界面零代码构建包含深度学习算法模块和传统机器视觉算法模块的混合式工作流，支持复杂缺陷检测场景，其中一个典型缺陷检测场景会包含配准、异常检测、分类、分割和判关键指标指标值过杀率<3%漏杀率<0.3%综合精度>99%（已通过关键指标测试）检测项数量69训练地点流水线检测机台数据采集流水线检测机台样本数量30-80个合格模组训练时长7天表1 方案指标94CASE 应用案例

定等模块。在构建工作流时，系统支持在算法模块层级、检测项工作流层级和检测工程层级分别执行评估过程，快速定位问题，缩短质检项目落地时间。为最大限度复用采集到的数据，产品中内置了贯穿训推一体全生命周期的数据集管理模块，支持图像分类、目标检测和图像分割等数据标注模式。可以在质检项目生命周期中的训练阶段和推理阶段实现数据集的同一化管理，使得用户可以在训推环节重复利用精心准备的数据集。决方案中得到应用，赢得了广大客户的高度信赖和一致好评。在大规模应用部署场景中，工业质检开发套件配合联想边缘大脑 V3.0中的AI模型边管平台和云管平台，可以支持一云、百边、万端算力设备规模，完全满足大型跨国企业的跨地域部署、运维AI模型的需求，而且可以将模型部署到各地域的Linux和Windows操作系统上，兼容工业质检场景中的所有工控软件。同时，每一个独立地理区域可以配置一个边管系统，负责本区域的AI模型的全生命周期管理，包括模型的下发、启动、监控、告警等行为，减少跨地域数据传输量，有效提高运维效率，也更契合大型跨国企业的IT管理模式。四、结语联想集团全面拥抱AI for All，联想在全球拥有35家工厂，联想研究院人工智实验室作为AI算法的核心研究部门，将AI技术与工厂制造紧密结合在一起，通过在自家联想工厂的大范围应用后，打造了联想边缘大脑应用开发平台，并实现内生外化。联想边缘大脑与传统行业深度结合，以无监督良品建模为行业领先算法优势，实现了小样本、短周期、低门槛、边缘训练边缘推理的一体化差异化产品，不仅显著提升了质检的效率和准确性，更以其出色的稳定性和适应性，赢得了广大客户的信赖和好评。目前，联想边缘大脑在汽车新能源电池、皮革、轮胎、3C电子、汽车电子、药品、钢铁、Xray、鞋、布匹等多个细分行业落地，正在成为变革性的中国工业质检母机软件。图2 联想边缘大脑——工业质检开发套件LizardV3.0交互界面联想边缘大脑⸺工业质检开发套件Lizard V3.0具有以下3个主要特点：1.强泛化性：平台具有强领域泛化性，特别适用于复杂场景的质量检测，在多面检、异形检等场景达到像素级准确度。2.秒级混检：通过统一模型融合技术，多检测项配置管理技术实现秒级多SKU混检。3 .训推一体：边缘训练、边缘推理，无需上云，可基于1台A I推理服务器，连接多达2 0组相机，几十种光源组合构建方案。目前，联想边缘大脑⸺工业质检开发套件Lizard V3.0已成功应用于多个工业质检场景，包括电池模组表面缺陷检测、轮胎外观缺陷检测、布匹表面缺陷检测、SMT-AOI AI复判、液晶屏幕缺陷检测、手机组装点胶缺陷检测以及笔记本键盘丝印表面检测等领域。凭借其卓越的性能和稳定的表现，Lizard V3.0在工业智能检测领域的多个标杆解MACHINE VISION 2025/0395

视觉感知技术助力精准定位避障与库位优化浙江迈尔微视科技有限公司 王立平一、项目背景人工叉车管理面临效率与安全挑战：某家电制造企业的华北仓库是全国供应链的重要枢纽，承担着高强度的物流流转任务。由于货架高度较高且作业环境变化快，人工叉车的运行面临诸多挑战，影响整体作业效率和安全性，主要体现在以下几个方面。1. 路径规划与调度效率低传统叉车作业高度依赖驾驶员经验，路径规划不够优化，叉车行驶路线往往缺乏最优策略，导致搬运效率低下。2. 库位监测缺乏，任务匹配不精准仓库缺乏实时的库位监测系统，导致调度系统无法准确获取货位状态，难以及时匹配搬运和取放任务。3. 狭窄通道与高货架作业风险高在复杂的仓储环境中，尤其是狭窄通道和高层货架区域，叉车操作员缺乏全局视角，容易因视野受限而发生碰撞事故，不仅威胁人车安全，还可能损坏货物和设施。该企业为提升作业安全性和效率，尝试通过UWB技术对叉车调度进行智能化升级改造。然而，由于仓库环境复杂，金属货架对UWB信号干扰严重，导致定位数据不稳定。此外，高昂的基站布设成本也使企业在推广应用时面临较大阻力。二、解决方案迈尔微视RTLS叉车系统，结合3D避障与库位识别方案，打造智能仓储管理体系。该企业整体引入迈尔微视的视觉RTLS叉车定位系统、视觉补盲避障系统和视觉库位状态识别系统，成功解决了叉车作业中的高精度定位与安全难题，同时大幅提升了仓库的整体作业效率，在降低改造成本的同时，实现了高效的智能化升级。图1 迈尔微视视觉RTLS叉车定位系统1. 视觉RTLS技术，精准定位迈尔微视的RTLS方案通过在叉车顶部安装3D视觉相机，精确捕捉仓库内的自然环境特征（如天花板和墙壁），实现1-5厘米级的高精度定位，比UWB方案精度提升5-10倍。综合RFID标签、二维码等其他技术手段，还可实现仓库货物流的全周期精确跟踪与定位，为WMS等自动化系统提供有力基础。96CASE 应用案例

核心优势：精准定位，优化路径：叉车实时感知自身位置，结合最优行驶路线规划，减少无效移动，提高搬运效率。低成本，快速部署：无需复杂的基站布设，仅需在叉车顶部安装视觉相机即可，部署周期大幅缩短，且维护成本低。环境适应性强：不受货架、地堆货物遮挡的影响，相较于UWB等方法，更适用于高位货仓、地库等典型场景。2. 视觉补盲系统，提升叉车安全性与适应性在人工叉车作业中，视觉补盲系统可有效弥补传统传感器的盲区，提升叉车在复杂环境下的安全性。迈尔微视的视觉补盲系统结合RGB图像与深度数据，能够实时感知三维空间中的障碍物。不同于传统2D激光雷达，该系统不仅可识别低矮障碍物，还能检测悬空物体，弥补激光雷达无法覆盖的区域，减少视野盲区带来的安全隐患。核心优势：弥补盲区，提高环境感知能力：结合RGB与深度数据，可识别到2D激光雷达难以检测的障碍物，如悬空物体和低矮障碍。提升作业安全性：优化人工叉车驾驶体验，使操作更加精准，降低碰撞风险，提高安全保障。3.视觉库位状态识别系统，提升作业效率与调度精度迈尔微视的视觉库位状态识别系统通过智能监测和实时更新库位信息，显著提升了仓库作业效率。该系统在仓库顶部安装RGB-D相机，并结合AI算法，能够实时监控库位占用情况，大幅减少人工盘点的时间，同时有效避免库位冲突和重复搬运。当库位状态发生变化时，系统会即时将信息传输至仓储管理系统（WMS），提高整体作业的协同性和执行效率。图 2 迈尔微视视觉RTLS叉车定位与避障补盲系统图3 迈尔微视视觉库位状态识别系统核心优势：实时监测库位状态：自动识别库位是否被占用、货物摆放是否规范，减少人工盘点时间。信息实时上传：系统实时上传库位信息至WMS （仓储管理系统），避免重复搬运或空驶。灵活部署，低维护成本：视觉算法嵌入相机端，无需额外工控机，降低设备维护成本。MACHINE VISION 2025/0397

汽车门板零部件错漏装视觉在线检测上海贝特威自动化科技有限公司 周祥一、案例背景近年来，随着环保节能的日益迫切，碳中和概念的提出，新能源应运而生。在这一股环保潮流中，中国的新能源新势力引领这时代的潮流。在市场内卷的大环境下中，各种造车新势力高频次的配置更新，以前只会在高端车中出现的各种内饰，目前几乎成为了造车新势力们对于自家产品的标准配置。新能源在节能的同时，也给用户带来了各种舒适的驾驶体验，新能源车的相对油车没有了发动机的轰隆声后，车辆中各种细小的声音都会无线放大，因此对于车辆内饰的组装工艺也有了更高的要求。2.检测中，由于零部件较多，长时间的检查，人眼会议疲劳出现疏忽，出现漏查；3.人工在查看产品时，逐一查看往往会需要较长时间，影响整线的生产效率；4.产品配置较多时，人工需根据每款产品核对对应的配置是否正确，效率较低。目前，将产品摆放在仿形胎膜中后，通过多相机对产品正反及侧面各个零部件的拍照检测，可以快速定位各个零部件的有无机及配置防错，在出现错漏装时，可以准确的显示异常零部件的位置及异常原因，并将检测数据保存数据库，同时保存实时图像，可以随时进行追溯。图1 产品图片图2 相机安装特写图片在正常情况下，门板的生产只会在组装完成后，是人工通过肉眼进行检查，对所有零部件进行逐一划线检测。但是上述的情况，有很多缺点和不足：1.整个检测过程中，需要至少2-3名员工检测，人员成本较高；98CASE 应用案例

1. 产品在静止状态下检测。2.通过扫描产品总成码，切换对应的配置，同机种切换时间0.5S以内，不同机种切换10S内。3. 各个面相机根据PLC控制信号拍照。4.相机对每张图像进行分析，利用VisionPro工具对零部件的轮廓、颜色、斑点以及灰度进行检测。5.相机内部计算，并将最终结果发送给机PLC。6. PLC根据相机结果发出对应的声光提示。7. 等待下一次产品检测。在实施正常的工作流程前，需将对软件进行配置，软件可以同时生产多个机种，每个机种下可以添加多个型号配置，每个机种可以根据实际需要添加需要检测的特征，可以通过配置表格一键导入，无需调试。1.机种配方的添加首先，在机种配置中添加需要检测的机种，在检测项配置中添加需要检测的特征内容及个数，完成机种配置后，即可添加机种所包含的配方，软件提供了两种添加方式，可以通过软件新增后，编辑对应的检测项标准值，保存后插入数据库，也可以通过数据库软件快速导入，按照检测项字段将配方总成码及标准值录入表格后，以文件导入后重启软件即可快速完成所有配方导入，在生产时会将配方对应的配置参数传入检测程序用于判定配置是否正确。2、软件测算法分析螺丝等有无特征检测，通过特征的轮廓或者斑点识别，毛毡及泡棉通过特征与背景之间的灰度差异来判断，卡扣具有特殊的彩色，将颜样本录入后通过提取到的像素进行判断，皮革及缝线的检测通过颜色匹配工具，识别最匹配的颜色样本判定颜色是否正确，焊点的检测需要用到深度学习，在检测前对于焊点特征进行OK/NG分类训练后，检测时会对当前焊点图像进行评分，设定合理的范围判定焊点质量。3、多个相机拍照并汇总多个相机并行取图完成后，需要根据视野范围内的各个特征进行分析并验证，最终得出结果。每种特征及每个面都对应了不同的参数设置和阈值范围，这样可以极大的便利了现场生产工艺的调整，随时根据生产情况进行调整和部署，同时在每次相机拍照完成后，各个相机汇总总结过并给PLC完成信号，相机将总判断结果发送给PLC。如果结果合图3 相机拍摄检测图片二、在线检测工作流程将产品放入胎膜启动后多个相机采集图像其中有个面检测不合格是软件同时否检测所有图像相机根据拍照内部运算将结果发送给PLC，声光提示PLC发出合格信号，相机显示各个面合格图形，并打印追溯码PLC控制声光报警等待人工确认等待下一次产品扫描产品条码调用配置参数MACHINE VISION 2025/0399

格，软件控制打印机打印成品码，PLC控制三色灯及蜂鸣器发出声光报警。三、技术问题1.软件必须兼容多种机型，每种机型的检测项存在差异，并且每种机型具有多种配置，这要求通过同一软件实现兼容性。2.在生产过程中，同一种机型根据工单需求，需进行不同配方的混线生产，配方切换要求迅速完成。3.现场环境光线对皮革等颜色差异的防错具有显著影响，因此需要采取合理的照明及遮光措施，以确保特征成像的稳定性。4.焊点集成了深度学习目标分类算法，用于识别焊接的存在与否及焊接质量；卡扣等具有独特颜色的特征通过像素提取工具获取相应的像素数量进行判断；皮革通过颜色匹配技术识别与模型颜色的匹配程度，材质通过表面纹理差异提取相应的纹理后进行判断；螺钉注塑件等通过其对比度差异，可利用图像预处理技术凸显目标特征后，通过模型匹配或斑点工具进行数量判断，以实现防错。5.焊点、毛毡、防水棉等与门板本体几乎无对比度的特征，需要通过复杂的图像预处理技术配合多重防错防呆措施。本案例提出了一种门板视觉检测技术，该技术能够有效地识别装配过程中的错误和遗漏，并及时提醒并修正组装错误。四、实施方法1.当产品不合格时，员工可以在软件界面上清晰地识别出不合格的特征位置及其原因。通过产品追溯码与产品进行绑定，只有合格的门板才会打印追溯码。软件数据库记录每个门板的生产时间及检测结果，同时，每个门板的原始图像和结果图像也会实时保存至本地，以便后续异常追溯，确保了流程的闭环管理。2.采用多个相机从不同角度同时进行检测，从拍照到软件输出检测结果，整个过程耗时不到2秒，操作简便，相较于人工检测，效率提升了50倍以上。3 .该系统能够实现全天2 4小时连续不间断工作，同时减少人工检测时标准不一致的问题。4. 一次性投资后，可减少至少3个人工成本。5.无需人工操作，显著降低了人员检测的偶然性错误，确保了检测的可靠性，并能在检测到不合格产品时发出警报，进行人工复检，从而保证检测的稳定性、可靠性和安全性。6.该技术兼容不同制造商和不同型号的产品，且在添加新产品型号时，仅需进行简单训练样本的添加和程序更新，无需增加机械结构，操作简便易行。7.在绕线成卷前进行精确的视觉检测，极大地确保了产品出货前的质量，避免了后续工序或其他工艺的干扰，提高了检测的准确性和稳定性。图4 相机检测界面图片6.在确保检测稳定性的前提下，探讨如何提高相机软件和硬件的处理速度。100CASE 应用案例