疫情宅家期间,一位摄影爱好者把海鸥CDF工业相机成功改造成了24x71mm的宽幅相机,一卷标准135胶卷能拍19张-1。这个DIY项目背后,隐藏着工业视觉检测领域从“小视野”到“宽幅覆盖”的技术进化史。

想象一下,你站在一面巨大的壁画前,却只能透过一个小孔窥探它的局部——这就是传统工业相机在检测宽幅材料时面临的窘境。

动力电池极片的幅宽越来越宽,箔材越来越薄,传统的CCD线扫相机因扫描宽幅有限,不得不拼接使用,结果带来高低差引起的失焦、角度引起的标定面倾斜等一系列问题-2


01 宽幅检测,工业视觉的“刚需”

在锂电池制造领域,任何微小的缺陷都可能引发严重的质量问题,成为企业和用户的重大安全隐患。动力电池企业正在积极引入机器视觉系统,以此提升产品质量、提高生产效率和降低综合成本-2

当检测幅宽500mm的锂电极片时,传统方案需要采用3台2K相机拼接。但问题随之而来:拼接区域出现轻微亮度突变与纹理错位,导致AI检测模型在“缝合线”处误报缺陷-5

这种困境催生了工业相机改宽幅的需求,不是简单的物理扩展,而是整个成像系统的革新。就像那个DIY爱好者改造海鸥CDF工业相机一样,工业领域也需要为视觉检测系统“增肥”。

02 技术破局,两条路径的较量

工业相机实现宽幅检测,主要走两条技术路线:一是物理层面的“单机宽幅化”,二是系统层面的“多机拼接化”。

CIS技术成为单机宽幅化的代表。与传统CCD线扫相机相比,CIS工业相机具备微距检测、扫描图像1:1无畸变、安装空间小、易安装调试等优势-2

华菱光电的CIS工业相机检测幅宽覆盖18mm到1960mm,这种宽幅覆盖能力使得单台产品就能满足不同检测物的扫描需求-2

另一条路是多相机拼接。但这条路布满荆棘:相机安装角度、镜头畸变、标定误差等会导致图像几何不重合;不同相机的曝光、白平衡、光照角度不同造成亮度突变-5

03 DIY启示,从爱好者到工业实践

那个将海鸥CDF工业相机改为宽幅相机的爱好者可能不知道,他的DIY实践与工业领域的技术探索异曲同工。他使用的玛米亚C22双反镜头65/3.5成像镜头,通过两次卷片完成一张照片-1

工业领域的工业相机改宽幅更加系统化。以一台1500mm幅宽、42μm精度的涂布机搭载机器视觉系统为例,传统方案需要8K CCD线扫相机5台,而CIS相机仅需1台-2

现场安装调试过程中,CIS相机集光源、镜头、光电转换芯片一体成型,安装机械结构简单,与CCD线扫相机调试时间相比可节约数倍以上,后期维护成本也更具优势-2

04 智能拼接,AI赋能的新方案

面对多相机拼接的“缝合线”难题,AI技术带来了全新解决方案。传统拼接方法主要依赖几何与光度校正,但在工业高速检测场景下存在痛点:产线振动、光源波动导致标定参数漂移-5

基于AI特征空间的多相机拼接应运而生。其核心逻辑是:不再只在像素层对齐,而是在语义特征层对齐。这个过程类似“让AI理解两张图中哪个部分是同一个物体”-5

埃科光电则探索了另一条路——像素位移技术。他们的TTS604MCXP-6M/C超分辨率面扫描相机,通过多次成像再经算法修正,获取等效于6.04亿像素芯片直接取图的成像效果-8

05 应用落地,从理论到产线

工业相机改宽幅不是纸上谈兵,已经广泛应用于实际生产中。在锂电制造的各环节,CIS工业相机已成熟应用于涂布检测、分切检测、极耳检测、隔膜检测、模切卷绕检测、叠片检测等环节-2

在涂布工序,CIS相机主要检测涂布区域尺寸、上下表面涂布是否错位及涂布缺陷等;在分切工序,主要检测分切后电池膜尺寸、瑕疵-2

对于宽幅材料的检测需求,工业相机改宽幅提供了更优解决方案。在极片切割过程中,切割后毛刺检测是当前面临的较大挑战,因线体速度过快,每次切割需要在0.2s的停止时间内完成检测-2

CIS相机1:1扫描、图像无畸变、检测速度快、高分辨率等优势可以很好地满足这一要求-2


当工业相机完成从“管中窥豹”到“一览无余”的宽幅进化,那些曾经需要多台相机拼接才能检测的锂电极片、印刷卷材,如今只需单台CIS相机就能完整覆盖。生产线上,工人不再为图像拼接的“缝合线”问题头疼。

华菱光电的CIS工业相机正在研发2000dpi以上的高速高精度产品,而埃科光电的像素位移技术已实现6.04亿像素的超高分辨率-2-8。宽幅工业相机的视野边界,还在不断向外延伸。

网友提问与回答

网友“视觉检测新手”提问:我们工厂主要检测锂电极片,宽度大约800mm,目前用两台相机拼接,老是有拼接缝问题,该换CIS宽幅相机还是优化拼接算法?

这是一个非常实际的问题!首先需要评估你们产线的具体条件。如果安装空间狭小,且检测精度要求高(特别是对孔洞类瑕疵),CIS宽幅相机可能是更直接的选择。

因为它单台就能覆盖800mm幅宽,图像1:1无畸变-2。但如果考虑成本,且现有拼接系统其他部分运行良好,可以尝试引入AI智能拼接算法。

这种算法能够在语义特征层对齐图像,而不仅仅是像素层对齐,能有效减少拼接缝的可见性和对检测的影响-5。建议先请供应商提供两种方案的详细对比测试,包括精度、速度、稳定性和总拥有成本。

网友“传统制造业者”提问:我们做纺织品检测,经常换不同幅宽的产品,有没有比较灵活的宽幅检测方案?

纺织行业确实需要高度灵活的检测方案!针对多品种、小批量的生产特点,“柔性视觉检测”系统可能是最佳选择。这类系统能够快速适配不同产品、不同缺陷类型,甚至无需人工干预就能完成切换-10

具体到宽幅检测,可以考虑模块化的CIS相机系统,有些厂商提供可定制化方案,检测幅宽覆盖范围很广-2。同时,软件层面可以预设“产品参数模板”,将不同幅宽纺织品的相机参数、检测区域、缺陷标准存储为模板,更换产品时一键调用即可-10

这样硬件上可能只需少量调整,大部分适配工作由软件完成,大幅缩短换产时间。

网友“技术爱好者”提问:看到有像素位移技术实现超高分辨率,这算不算另一种形式的“宽幅”改造?未来工业相机会往哪个方向发展?

很有洞察力的问题!像素位移技术确实可以看作一种“分辨率维度的宽幅化”。它通过传感器微移动并多次拍摄,再经算法合成,实现远超传感器物理像素的分辨率-8。这与扩大检测幅宽有异曲同工之妙。

关于未来趋势,工业相机很可能朝着“更宽、更清、更智能”三个方向发展:“更宽”指单机覆盖幅宽继续增加;“更清”指像像素位移这样的超分辨率技术普及;“更智能”则指相机与AI算法深度集成,实现自适应、自校准的柔性检测能力-10

多模态融合也是重要趋势,将RGB、深度、红外等多种信息融合,提供超越二维图像的检测能力-5