一块高清面板上,细微到3微米的屏幕瑕疵,在1.5亿像素的工业镜头下无所遁形,这家中国企业让全球工业镜头市场重新洗牌-4

在得力集团的生产车间,文具像流水线上的“考生”一样,接受工业AI智能相机的检阅,这套系统能快速识别4K镜头拍摄的超清画面,精准识别瑕疵并自动分流不良品-7

中国制造的自动化工业相机镜头正成为全球智能制造领域的“中国眼”,它不仅看得见,还能看得清、看得懂,将传统工业检测带入智能时代。


01 产业突围,从代工到自主研发

十多年前,国内工业镜头市场几乎被德国施耐德、日本尼康等国际巨头垄断。国产品牌在市场上几乎无人问津,许多企业只能从贴牌代工起步-8

湖南长步道光电科技最初为一家日本知名光学企业代工生产的工业镜头曾受市场认可,但当他们将同样产品以半价推向市场时,市场的反应却是:这款产品是“高仿”-8

“没有品牌,企业只能立于危墙之下。”曾在国内外多家知名光学企业工作过的李四清,决定专注中高端光学镜头研发,打造具有自主知识产权的国产视觉光学品牌-8

如今的自动化工业相机镜头市场,国产品牌已经占据重要位置。长步道已成长为国家级专精特新“小巨人”企业,占据国内工业镜头20%的市场份额-8

02 技术壁垒,不只是“看得见”那么简单

制作一个高质量的工业镜头,远不只是把几片玻璃组合在一起那么简单。它需要综合运用光学、电子、机械等领域的前沿技术,更需掌握精密制造工艺-8

在长步道的生产车间里,每一片镜片都要经过荒折、研磨、洗净、镀膜、粘合等整整10道精密程序,才能从原材料变成晶莹剔透的工业镜片-8

开发全球首款1.5亿像素大靶面工业镜头时,研发团队“熬”了整整三年才攻克核心技术难题-8。半年后,这款镜头又被升级到了2.5亿像素-4

03 精准匹配,镜头选型的关键要点

选择工业镜头不像买普通相机镜头那么简单,需要综合考虑多个参数。首先要确定相机的传感器尺寸,确保镜头成像完全覆盖相机传感器,否则会出现“黑边”或边缘畸变-1

镜头分辨率与相机的像元大小必须适配。一个简单公式可作参考:镜头分辨率(lp/mm)= 1000/(2×像元尺寸μm)-1

工作距离(WD)和视场大小(FOV)由焦距和传感器尺寸决定。基本关系公式是:工作距离:视场=焦距:传感器大小-1。这意味着如果要拍摄45mm的视场,使用16mm焦距镜头时,工作距离应该大约为200mm。

04 实战应用,镜头如何解决具体问题

在智慧仓储系统中,自主移动机器人(AMR)必须安全穿行于货架间。自动化工业相机镜头在这里扮演了关键角色。

立普思的LIPSedge™ AE400工业级立体视觉相机提供实时障碍物检测与货架识别的3D感知能力。通过生成精确的深度图,它帮助AMR自我定位并规划安全路径-3

宝马集团选用了搭配这类相机的解决方案,打造智能物流机器人,处理超过23万种零件,加速定制化车辆在生产线上的流通-3

聚华光学的工业AI智能相机则展现了另一方面的能力:能根据环境自动调整曝光强度,即使产品朝向和位置变化,也能精准识别-7。它能识别齿轮的齿数差异,检测成型机的模具残留,检查保质期刻印,判断密封胶带的有无。

05 国产崛起,技术创新打破垄断

从贴牌代工到自主创新,中国工业镜头企业已经打破了多项国外技术垄断。

长步道不仅实现了FA标准工业镜头、线扫镜头的进口替代,还创造了多个“全球首创”和“国内首创”-6

包括光场相机镜头和1.5亿像素大靶面镜头,这种镜头可用于高清面板检测,连3微米级别的屏幕瑕疵也难逃它的“法眼”-8。以及全球仅有两家企业能生产的360°内外壁检测镜头和国内首款8K全画幅电影镜头-6

06 未来趋势,智能化与高精度并进

随着制造业高端化、智能化、绿色化步伐加快,机器视觉行业将迎来更广阔的发展空间。企业未来不能只是做好镜头,还要坚持“光学+”的方向-8

智能调焦与变倍技术正逐步普及,面对小批量、多品种的柔性制造趋势,可变焦工业镜头在混线生产中可大幅缩短换型时间-5

搭载电动变焦与自动对焦功能的镜头系统,能在程序控制下实现毫秒级焦距调整与焦点锁定。某家电企业在空调外壳检测线上引入电动变倍镜头后,换型时间缩短至90秒以内-5

未来,随着AI驱动的自适应成像技术发展,镜头配置将向智能化、自优化方向演进-5


在德国斯图加特VISION2024国际机器视觉展上,长步道自主研发的360°内外壁智能视觉系统一亮相,立即吸引了大量客户-8。这款可以无死角检测药物容器、螺纹物体的系统,已经成为中国制造的新名片。

车间里,机械臂在流水线上精准运作,工匠们精心打磨每个零部件,而最终的“工业之眼”正在赋能全球智能制造-8。世界都在镜里,而中国镜头,正让世界看见中国制造的全新可能。

网友提问与回答

网友“光学小菜鸟”提问: 我刚开始接触工业视觉,选镜头时总是搞不懂光圈、焦距和景深之间的关系,能不能用通俗点的方式解释一下?

哎呀,这问题问得好!刚开始接触这玩意儿确实容易晕。咱们可以把它比作人眼来看:光圈就像是瞳孔,控制着进光量;焦距好比你的视线焦点,决定你看多远看多清楚;景深则是你眼睛能同时保持清晰的远近范围。

光圈用F值表示,这个数越小,光圈反而越大,进光越多,适合光线不足的环境。但大光圈有个“副作用”——景深会变浅。这就像你专注看近处东西时,远处就模糊了。

焦距决定了你“站哪儿看”。短焦距(广角)就像你站得近,看得范围大但每个细节小;长焦距(长焦)相当于你退远了用望远镜看,范围小但能把细节放大。

实际选型时有个实用技巧:先确定你要看多大的东西(视场)和相机能放多远(工作距离),用公式“焦距=工作距离×传感器尺寸/视场”算个大概,再根据现场光线调整光圈。

别忘了,大景深对小零件检测特别重要——尤其是那些有点高度的产品,你想让顶部和底部都清晰,就得用小光圈(大F值)来增加景深。

网友“产线老师傅”提问: 我们生产线要检测多种规格产品,换型号就得换镜头或调焦距,太耽误时间了,有什么好办法?

哈,这可是现在柔性制造的大难题!传统固定镜头换型确实麻烦,一搞就是15-25分钟。不过现在有几种解决方案可以考虑。

最直接的是上电动变倍镜头,这种镜头内置电机,能通过程序控制自动调整焦距。有家电企业用了之后,换型时间从20多分钟直接压到90秒内,一年能多出240小时生产时间-5

再高级点可以搞多相机布局。像汽车发动机缸体检测,在顶部、前侧、后侧和斜45度各装一个相机,一次拍照就能覆盖98.5%的表面,不用换角度重拍-5

如果产品种类实在太多,可以考虑智能视觉系统。像聚华光学的方案,AI能自动学习识别不同产品的特征,就算产品朝向、位置变了也能准确检测-7

现在有些先进系统已经能根据产品条码或RFID信息,自动调用预设的镜头参数了。投资这些设备看起来贵点,但算上节省的换型时间、减少的停产损失,回报周期往往比想象中短。

网友“科技观察者”提问: 现在国产工业镜头技术到底发展到什么水平了?和国际品牌还有多大差距?

这问题挺有意思,我从几个维度说说观察。先说市场地位吧:十多年前国内工业镜头市场基本被国外品牌垄断,现在像长步道这样的企业已经拿下20%的国内市场份额-8

在技术创新上,国产镜头已经实现了从“跟跑”到“并跑”甚至部分“领跑”。全球首款1.5亿像素大靶面工业镜头、全球仅两家能生产的360°内外壁检测镜头,这些都是中国企业的突破-4-6

性能方面,以8K全画幅电影镜头为例,国产镜头性能媲美国际大牌,价格却只有十分之一-4。这种性价比优势让国产镜头在国际市场上竞争力大增。

不过也得客观看到,在超高端特种镜头、某些核心光学材料上,国内企业与蔡司、尼康等国际巨头还有差距。但中国企业追赶速度惊人,不少已经进入苹果、三星、华为、宁德时代等全球顶尖企业的供应链-6

更令人期待的是产业生态正在形成。中国企业不再只是生产镜头,而是提供从镜头、相机到整套视觉解决方案的服务。随着中国制造业整体升级,国产工业镜头的发展空间还很大。