生产线上,一台毫不起眼的CCD工业相机正以每秒20帧的速度捕捉着印刷包装的微小瑕疵,背后是汕头产学研联合攻关八年的技术沉淀。
机器视觉检测系统的核心——CCD工业相机,正在替代传统人工检测,汕头轻工装备研究院与本地企业联合开发的检测设备已在多家包装企业投入使用-3。

其中一款汕头常见的CCD工业相机型号,有效像素达到1624×1234,采用索尼ICX274AQ CCD传感器,支持全局快门,能有效防止运动物体成像时的拖影现象-4。

汕头的CCD工业相机应用并非空中楼阁。这座老牌工业城市在产业应用领域有着深厚的积累。
自2012年起,汕头大学、汕头轻工装备研究院就与本地企业组成了产学研合作攻关课题组,专门研究高速精密在线视觉检测技术-3。
他们深入生产一线,了解实际需求,开发出了印刷品质量检测装备、高速印刷品检品复卷机、高速曲面印刷色差智能检测设备等机器视觉装备。
这些设备已成功在汕头华鹰软包装设备总厂有限公司、广东文华包装有限公司、汕头东风印刷股份有限公司等企业推广应用-3。
据不完全统计,仅汕头大学和汕头轻工装备研究院联合为汕头市华鹰软包装设备总厂开发的印刷品AOI检测设备,产值就达到了318.1万元,同时为企业带来间接经济效益3638.6万元-3。
在谈论汕头CCD工业相机参数时,很多人会问:在CMOS传感器大行其道的今天,为什么还要选择CCD?
工业检测环境复杂多变,CCD在特定场景下的表现依旧突出。尤其是在低照度环境下,CCD相机比同价位CMOS相机的动态范围能高出约3.5dB-2。
这意味着在灯光不稳的装配线、金属反光表面或油污工况中,CCD的边缘锐度与缺陷识别率反而更可靠。
在印刷包装检测中,这一特性尤为重要。印刷品在印刷过程中易出现表面缺陷,如:套印不准、漏印、缺版、刮擦、针孔、飞墨、墨点等-3。
采用索尼EXview HAD CCD传感器的工业相机,在低照度环境下仍能保持较高灵敏度,其最低照度可达0.0001LUX-10。
这类相机还采用3D数字降噪系统,能得到更清晰的彩色图像,这对于检测彩色印刷品的色差和细微缺陷至关重要。
汕头常见的CCD工业相机参数各有特点,适用于不同场景。以Basler acA1600-20gc为例,这款相机采用索尼ICX274AQ渐进扫描CCD传感器-4。
它的有效像素为1624×1234,光学尺寸为1/1.8英寸,像素尺寸为4.4μm×4.4μm。在默认设置下,帧率可达20fps-4。
对于需要更高分辨率的应用,Manta G-917B/C提供了另一种选择。这款相机采用索尼ICX814传感器,分辨率达到3384×2710,约920万像素-7。
它的最大帧率为10.1fps,像素尺寸为3.69μm×3.69μm,传感器尺寸为Type 1(约1英寸)-7。
这些汕头CCD工业相机参数在实际应用中各有侧重。高分辨率相机更适合需要捕捉细节的场景,而高帧率相机则适用于运动物体的检测。
选择CCD工业相机时,汕头CCD工业相机参数只是起点,实际选型需要考虑更多因素。操作温度范围是一个常被忽视但至关重要的参数。
工业环境往往温差较大,一款优秀的工业相机应能在较宽温度范围内稳定工作。例如Basler acA1600-20gc的工作温度范围为0℃至50℃-4,而Manta G-917B/C则能在5℃至45℃的环境中工作-7。
接口类型也直接影响系统集成难度。目前主流的工业相机接口包括GigE、USB3.0等。GigE接口支持长距离传输,而USB3.0则提供更高带宽。
电源需求同样值得关注,一些相机支持PoE供电,这大大简化了布线难度。
对于汕头的包装印刷企业来说,还需要考虑相机与现有系统的兼容性。本地产学研项目开发的检测设备通常已经考虑了这一点,提供了完整的解决方案。
工业相机的长期稳定运行离不开妥善维护。根据用户反馈,一些工业相机在使用一年、拍摄约四万张后,可能会出现对焦光线不理想或操作钮老化的问题-8。
定期清洁镜组和传感器表面是基本维护步骤。工业环境中的灰尘、油污可能附着在光学元件上,影响成像质量。
在汕头潮湿的气候条件下,还需要注意防潮。虽然多数工业相机能在一定湿度范围内工作(如10%至80%无结霜环境)-1,但长期暴露在高湿环境中仍可能造成损坏。
电源稳定性也不容忽视。电压波动可能损坏相机电路,使用稳定的电源供应器或添加稳压设备是明智之举。
当相机出现故障时,简单的排查步骤包括:检查电源连接、确认数据线完好、验证光源正常工作。复杂问题则需要联系专业技术人员。
随着机器视觉技术的进步,汕头一家电子元件厂的老化产线上,七年前安装的AVT相机每年故障率仍低于0.7%-2。
工程师拒绝更换新设备的原因很实际:一台新机需重新标定光源、重写图像算法、培训操作员,总投入约7.8万元,而继续用旧相机升级图像处理软件,成本仅1.2万-2。
当国产工业相机厂商激烈比拼4K分辨率、百帧以上速率时,汕头CCD工业相机参数代表的是一种实用主义的工程理性——在不需要“快”和“大”的检测场景里,稳定成像才是真正的稀缺资源-2。
回答:在低光照环境下,CCD确实有它的独到之处。CCD传感器的结构特性使得它在弱光条件下能够保持较高的信噪比和动态范围。
据实际测试,在50-100lux的低照度环境中,CCD相机比同价位CMOS相机的动态范围高出约3.5dB-2。
这个差异在数值上可能看起来不大,但在实际工业检测中意义重大。特别是在检测金属反光表面或存在油污的工况中,CCD相机捕捉到的图像边缘更锐利,缺陷识别率也更可靠。
CCD传感器在色彩还原方面也有优势,这对于需要精确色彩判断的应用(如印刷品色差检测)非常重要。当然,CMOS技术也在不断进步,但在同等成本下,CCD在低光性能上仍有优势。
选择时应该基于具体应用场景:如果工作环境光线充足且需要高帧率,CMOS可能更合适;如果常在弱光下工作且对图像质量要求极高,CCD仍然值得考虑。
回答:汕头的CCD工业相机应用主要集中在几个特色产业领域。最突出的是印刷包装行业,这得益于汕头作为重要包装印刷基地的产业基础。
本地产学研合作开发的视觉检测设备已经广泛应用于印刷品质量检测,能高效识别套印不准、漏印、缺版、刮擦、针孔、飞墨、墨点等缺陷-3。
触摸屏制造是另一个重要应用领域。汕头大学与本地企业合作,将机器视觉技术应用于触摸屏的高速精密在线检测,开发出多种专用检测设备-9。
这些设备已成功在多家上市企业推广应用,帮助汕头超声显示器技术有限公司等企业实现了从手机触摸屏到技术更为复杂精密的车载触摸屏的产业升级。
在电子元件检测、食品包装、医疗器械等领域也有应用。随着“机器换人”趋势的推进,CCD工业相机在汕头传统制造业转型升级中扮演着越来越重要的角色。
回答:这是一个经典的取舍问题,答案完全取决于你的具体应用场景。帧率决定了相机单位时间内能捕获多少图像,分辨率则影响图像的细节丰富程度。
对于高速运动物体的检测,帧率往往比分辨率更重要。比如检测快速移动的包装流水线,高帧率能确保不“漏拍”。像AVT Manta G-146B/C这样的相机,帧率达到17.8fps,对于多数工业检测场景已经足够-2。
相反,如果需要检测微细缺陷,如印刷品上的微小针孔或电路板上的焊点问题,高分辨率就变得至关重要。这时可能需要选择像Manta G-917B/C这样的高分辨率相机,它提供920万像素-7。
一个常见的误解是认为产线速度直接决定了对相机帧率的要求。实际上,大多数视觉检测系统是“触发式”工作——零件到达固定位置,光源同步闪光,相机触发采集。
这种情况下,相机的系统延迟(包括触发延迟和图像传输延迟)往往比帧率更重要。一些优秀CCD工业相机的整体控制闭环能在5ms内完成-2。
在预算有限时,建议优先保证图像质量(分辨率和低噪点),因为后期图像处理算法很难弥补原始图像的质量缺陷。