ISSN 2412-6934

微 信 公 众 号

Oct/ Nov 2024

www.vision-systems-china.com

欧洲机器视觉市场发

展持续放缓

09

照明方案与机器视觉

相机技术与时俱进

15

智能光学成像系统助

力SiC晶圆缺陷检测

25

3D线激光轮廓系统检

测路面安全性

28

21

边缘计算赋能边缘AI及

机器视觉应用

光学引领未来™

爱特蒙特光学(深圳)有限公司

中国深圳市龙华工业东路

利金城科技工业园3栋5楼，518109

Tel: +86 (0755) 8435 5459 Email: chinasales@edmundoptics.cn

如需了解更多信息，请访问

www.edmundoptics.cn/104-8632

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2 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

关于《视觉系统设计》

《Vision Systems Design》杂志是美国领先的媒体品牌，主要致力于报道机器视觉及影像处理系统领域的内容。其深度的技术杂志、投稿邮件投递的电子快报以及网站内容，每月为全球143个国家

的超过94,000名工程师和设计专家提供最新报道，是同类媒体中的佼佼者。《Vision System Design》杂志是机器视觉与自动化解决方案领域非常受欢迎的一本杂志。

ACT传媒集团, 国内领先技术期刊出版商之一，获得独家授权出版Vision Systems Design中文版杂志，以函盖正在迅速发展的中国市场。在2015年将从3月开始。《视觉系统设计》杂志是以简体中文

发行双月刊；通过邮寄免费发行到全国9,000多名专业读者；及通过电邮传送到约15000相关读者的电子邮箱内（VSDC内部统计）。此外《视觉系统设计》亦参加国内外相关展会, 面向专业读者免

费派发，增加发行覆盖。

《视觉系统设计》在内容方面将以《Vision System Design》为蓝本，同时增加中国机器视觉领域的相关报道，为读者提供机器视觉及影像处理系统领域的技术、设计、应用和市场等诸多方面的最

新发展状况，欢迎该领域内的广大厂商积极参与，踊跃投稿及宣传。《视觉系统设计》的权威性内容是视觉及相关应用领域用户所关注。

请查询本刊专业网站：www.vision-systems-china.com。

About Vision Systems Design China

Vision System Design (VSD) is the leading integrated media brand focused on machine vision and image processing systems. Its in-depth magazine, convenient email newsletters and content-rich website are seen by more than 94,000

engineering and design professionals in 143 countries each month—more than any other vision-focused media provider delivers. It is a very popular media brand in the machine vision and automation solutions markets.

ACT International Media Group, one of the largest high-tech publishers in China, is authorized to publish the Chinese version to serve the technical professionals in the rapidly growing market in the region. VisionSystems Design China (VSDC)

is published bi-monthly in Simplified Chinese, distributing control-free to 9,000 readers in printed copies and 15,000 readers through electronic versions (publisher' s own data). In addition, VSD China willparticipate in major trade shows

across China, offering bonus distributions to the industry.

Content of VSD China will be partially selected from VSD by our local editors;supplement by locally generated editorial comprises of industry submissions, news/newproducts as well as executive interviews. VSD China' s authoritative

content attracts buyers focused on vision for many different applications and industries.Please visit our relevant website, www.vision-systems-china.com.

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访谈

10 机器视觉深度融入，加速电子电路、半导体

行业精密制造创新

—— 专访苏州维嘉科技股份有限公司 孟凡辉总工程师

市场风向标

9 欧洲机器视觉市场发展持续放缓

VDMA估计，2024年欧洲机器视觉组件和系统的

销售额将比2023年下降10%，预计2025年也不

会有任何显著增长。

镜头

34 智能镜头

智能镜头系统提高机器视觉系统的集成度

配备电动变焦镜头、电机控制板、平均校准数据

和软件的智能镜头系统，灵活易用，且能提供优

化的图像质量。

21 边缘计算

边缘计算赋能边缘AI及机器视觉应用

边缘计算产品的发展，为边缘AI+机器视觉系统

的部署，提供强大且简单易用的解决方案。

30 热成像

发电厂利用热成像方案预防木材料堆起火

物联网火灾监控解决方案结合了热像仪、专用计

算机硬件和软件，帮助发电厂监控火情、发送警

报并分析火情趋势。

32 嵌入式视觉

基于AI的计算机视觉监控关键基础设施

基于AI的嵌入式系统的体积、重量、功耗等优

势，使其适用于户外基础设施监控，甚至能自动

触发纠正措施。

28 道路检测

3D线激光轮廓系统检测路面安全性

3D线激光道路横向轮廓系统可计算出路面车辙

的深度，并提供详细的路面3D图像。

25 晶圆检测

智能光学成像系统助力碳化硅晶圆缺陷检测

智能光学成像系统能依据自动对焦、自动跟焦的

技术及图像算法，精确获取图像数据，精准无误

地识别并锁定晶圆缺陷。

应用与解决方案

Oct/Nov 2024

目录 CONTENTS

4 编者话

6 前沿简讯

White Light Red Light Green Light Blue Light

15 光源与照明

照明方案如何与机器视觉相机技术与时俱进？

在过去的25年间，机器视觉照明解决方案变得更

加明亮、更易于控制，并且可提供非可见光波段

的解决方案。

17 接口标准

GigE Vision 3.0进一步满足机器视觉生态系统

发展需求

GigE Vision委员会正致力于发布GigE Vision

3.0，它将为使用RoCEv2的应用和设备带来互操

作性。

19 边缘计算

AI和坚固边缘计算正在重塑广泛的应用

AI和坚固的边缘计算的采用，一定程度上是由于

在恶劣环境中对低延迟处理和实时决策的需求。

技术趋势

12 图像传感器

高性能图像传感器加速机器视觉在工业智能化领

域落地

不同应用对图像传感器的性能要求不尽相同。了

解图像传感器的核心性能，对为特定应用选择合

适的图像传感器至关重要。

37 产品撷英

40 广告索引

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 3

关于雅时国际商讯 (ACT International)

雅时国际传媒集团成立于1998年，在高增长的中国市场上为众多高科技领域提供服务。通过其产品系列，包括印刷和数字媒体以及会议和活动，雅时国际为国际营销公司和本地企业提供了进

入中国市场的机会。雅时国际的媒体品牌为电子制造、机器视觉系统、激光/光子学、射频/微波系统设计、洁净室/污染控制和半导体制造, 化合物半导体, 工业AI等领域的20多万名专业读者和

受众提供服务，雅时国际也是一些世界领先的技术出版社和活动组织者的销售代表。雅时国际的总部设在香港，在北京、上海、深圳和武汉设有分公司。www.actintl.com.hk

About ACT International Media Group

ACT International, established 1998, serves a wide range of high technology sectors in the high-growth China market. Through its range of products -- including magazines and online publishing, training, conferences and events -- ACT delivers

proven access to the China market for international marketing companies and local enterprises. ACT's portfolio includes multiple technical magazine titles and related websites plus a range of conferences serving more than 200,000 professional

readers and audiences in fields of electronic manufacturing, machine vision system design, laser/photonics, RF/microwave, cleanroom and contamination control, compound semiconductor, semiconductor manufacturing and AI in Manufacturing.

ACT International is also the sales representative for a number of world leading technical publishers and event organizers. ACT is headquartered in Hong Kong and operates liaison offices in Beijing, Shanghai, Shenzhen and Wuhan.

www.actintl.com.hk

4 EDITOR'S NOTES

6 LEADING EDGE SNAPSHOTS

37 PRODUCTS HIGHLIGHTS

40 AD INDEX

Oct/Nov 2024

目录 CONTENTS

INTERVIEWS

10 Deep integration of machine vision

accelerates precision manufacturing

innovation in the electronic circuit and

semiconductor industries

——Interview with Meng Fanhui, Chief Engineer

of Suzhou VEGA Technology Co., Ltd

MARKET TRENDS

9 Slowdown in Machine Vision Market

Continues in Europe

VDMA estimates that the sales of machine vision

components and systems in Europe will be down

10% in 2024 compared to 2023. And there won’t

be any significant growth in 2025.

TECHNOLOGY TRENDS

12 Image Sensor

High performance image sensors accelerate

the implementation of machine vision in the

field of industrial intelligence

Different applications have varying performance

requirements for image sensors. Understanding

the core performance of image sensors is crucial

for selecting suitable image sensors for specific

applications.

White Light Red Light Green Light Blue Light

15 Lighting& Illumination

How have lighting solutions evolved to

keep pace with advances in machine vision

camera technology?

Over the last 25 years, lighting solutions have

become brighter, easier to control, and available

in non-visible wavelengths.

17 Interface Standard

How GigE Vision 3.0 fits in the machine

vision ecosystem

The GigE Vision Committee is working to release

GigE Vision 3.0, which will bring interoperability

for applications and devices using RoCEv2.

19 Edge Computing

AI and rugged edge computing are fueling a

range of applications

Adoption of AI and rugged edge computing is driven,

in part, by demand for low-latency processing and

real-time decision-making in harsh environments.

APPLICATIONS & SOLUTIONS

25 Wafer Inspection

Intelligent optical imaging system promotes

defect inspection of SiC wafers

The intelligent optical imaging system can accurately

obtain image data and accurately identify and

lock wafer defects based on technologies such as

autofocus and image algorithms.

21 Edge Computing

Edge computing enables edge AI and

machine vision applications

The development of edge computing products

provides a powerful and simple solution for the

deployment of edge AI and machine vision systems.

28 Road Inspection

3D laser line profiling system details safety

of road pavement

Transverse Profiling System from Ames Engineering

calculates depths of ruts in pavement and provides

detailed 3D images.

30 Thermal Imaging

Power plant prevents wood pile fires with

thermal imaging solution

IoT fire monitoring solution combines thermal

cameras, proprietary computer hardware and

software for monitoring, alert notification, and

trend analysis.

32 Embedded Vision

Monitoring critical infrastructure with AIbased computer vision

The advantages of AI based embedded systems

in terms of size, weight, and power consumption

make them suitable for outdoor infrastructure

monitoring and even capable of automatically

triggering corrective measures.

Lens

34 Intelligent Lens

Intelligent lens system improves integration

in machine vision systems

Intelligent lens system with motorized varifocal lens,

motor control board, average calibration data, and

software application provide convenience, flexibility

and optimized image quality.

4 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

Editor’s

Notes

编者话

中国总部 China Headoffice

出版社 Publishing House

地址 Address

雅时国际商讯 ACT International

香港九龙 Unit B, 13/F, Por Yen Building,

长沙湾青山道478号 No.478 Castle Peak Road,

百欣大厦 Cheung Sha Wan,

13楼B室 Kowloon, Hong Kong.

电话 852 2838 6298

传真 852 2838 2766

出版总监 Publishing Director

麦协林 Adonis Mak

电邮 adonism@actintl.com.hk

副社长 Associate Publisher

姚丽莹 Hatter Yao

电邮 hattery@actintl.com.hk

中文版主编 Editor - China

庞会荣 Rossie Pang

电邮 rossiep@actintl.com.hk

编辑顾问 Editorial Consultant

王振宇 Mike Wang

编辑/记者 Editor & Reporter

张辉 Denny Zhang

电邮 dennyz@actintl.com.hk

张青勉 Vicky Zhang

电邮 vickyz@actintl.com.hk

编委会 （排名不分先后）

安平 上海大学

刘暾东 厦门大学

王世刚 吉林大学

孙国栋 湖北工业大学

北京 Beijing

Tel 86 10 8484 4007

上海 Shanghai

Tel 86 21 6251 1200

深圳 Shenzhen

Tel 86 755 2598 8573/8567

武汉 Wuhan

Tel 86 27 8220 1291

免费赠阅咨询

电话 86 755 2598 8573/8567

传真 86 755 2598 8567

电邮 circulation@actintl.com.hk

网址 www.vision-systems-china.com

美国办公室 US office

Steve Beyer Vice President/Group Publisher

(847) 532-4044 sbeyer@endeavorb2b.com

Chris Mc Loone Editor in Chief

(603) 891-9126 cmcloone@endeavorb2b.com

Linda Wilson Senior Editor

(941) 200-3345 lwilson@endeavorb2b.com

2024 版权所有 翻印必究

边缘计算促进更广泛的 AI+ 视觉应用

对于工业生产中的机器视觉检测应用而言，精准、高效始终是亘古不变

的追求目标。在面对无章可循的且极其细微的缺陷检测时，传统的基于规则

的视觉检测技术明显力不从心，AI 技术的引入弥补了传统视觉检测技术的不

足，它借助深度学习技术，使得整个视觉检测系统经过训练能够更加智能地

检出难检的缺陷，从而解决了缺陷检测精准性的问题。另外在检测效率方面，

AI 技术的引入随即也产生了大量数据需要处理，而数据传输带宽的限制和远

程云端处理都会影响工业生产的实时性，因此边缘计算应运而生。

边缘计算是在网络边缘靠近数据产生的地方，执行数据处理任务，免去

了数据传输的压力，降低延迟，增强实时性 ；同时也能保障数据的安全性。

在边缘侧部署融合 AI 技术的机器视觉系统，对边缘计算设备的选择也提

出了诸多考虑因素，包括算力和存储能力的支持、连接相机等外围设备和支

持通讯的各种类型的 I/O 接口、高速网络连接能力、性能的扩展能力等等这些

因素，都要在项目部署时根据实际需求情况提前充分考虑并选好。鉴于工业

应用现场的环境无法保证，因此边缘计算设备还必须要牢固耐受高低温、振动、

粉尘等恶劣环境。Axiomtek 专门针对 AI 及视觉应用提供边缘计算产品，功能

强大，简单易用，帮助客户在制造和装配线上实现提质增效（p21）。

在坚固耐用的边缘计算设备的加持下，AI 和机器学习的结合使用正在帮

助企业提高实时决策能力和运营效率。例如，可以帮助物流部门部署自动送

货卡车，在卡车上部署边缘计算系统和各种传感设备，实时采集并处理传感

器采集的信息，动态规划卡车路线及速度，目前卡车已经实现 4 级自动驾驶

（p19）。另外在举办大型赛事、演出的体育场馆的观众入场检票环节，边缘计

算结合 AI 和人脸识别方案，能大大简化检票流程，加快检票速度并减少票务

欺诈（p20）。

在桥梁、铁路轨道、管道、输电线、油气罐和大坝等关键基础设施的监

测与维护方面，基于 AI 图像处理的嵌入式系统，可以根据具体监测场景定制

图像处理功能，再结合嵌入式系统在尺寸、重量和功率方面的优势，实现经济、

紧凑的解决方案，例如部署到无人机上进行巡检（p33）。

物联网、5G 等技术的发展，进一步推动了边缘计算的市场的起飞 ：IDC

预计，2024 年全球边缘计算支出将达到 2280 亿美元，较 2023 年增长 14%，

到 2028 年，边缘计算支出将增长至接近 3780 亿美元，并以两位数的复合年

增长率稳步增长。边缘计算性能的不断提升，也将为 AI 视觉的应用开拓无限

的可能性。

本期还精选了图像传感器、照明、镜头、接口标准、SiC 晶圆监测、道路检测、

厂房火灾监控等内容，供读者参考。

主编 ：庞会荣

前沿简讯 Leading Edge Snapshots

太阳能电池板表面的特殊薄膜，

能提升光电转换效率并延长电池使用

寿命，然而其生产过程中易出现的瑕

疵会削弱薄膜的功能性。引入机器视

觉检测方案对提升薄膜生产效率、确

保薄膜质量至关重要。

考虑到透明薄膜反射率较高等特

性，单一光源的配置难以准确检测到

其表面的细微缺陷，因此需要部署多

光源检测。多工位、多光源的检测方

案存在对安装空间要求高、部署成本

高等问题。

分时频闪视觉方案结合线阵相机

与多角度光源，通过一次扫描获得多

角度光照效果，能使在单一光源下难

以察觉的缺陷清晰可见。但在这一过

程中，如果机台的单信号行驶距离与

横向精度不相匹配，加之每个光源的

灵猴机器人 360°液态测内壁成像系统

在发动机制造领域，缸内孔缺陷

检测是一项极具挑战性的任务。由于孔

内径和深度各异，传统测内壁镜头往

往难以应对，尤其是对于孔径范围在

10~20mm 之间、且最大深度可达内径 6

倍的深孔，更是力不从心，只能拍摄到

部分画面。

为了解决这一难题，灵猴机器人推

出全新的 360°液态测内壁成像系统。

该系统集成了先进的液态镜头技术，能

够快速适应不同内径和深度的对焦需求，

极大地提高了检测速度和准确性。其急

速响应时间仅为 2.5ms，能够迅速捕捉

内壁的每一个细节。

360°液态测内壁成像系统不需要

多个相机、镜头或反射镜，只需要单个

相机便可从外部获得被测物体底面和

360°内侧面图像，方便实现视觉系统的

简化 ；集成液态镜头，可以满足不同内

径和深度的快速对焦，极大扩展内壁的

检测范围。

该系统将可测最小内径已扩展至

3~4mm，可测深度与内径的比例最大可达

6:1，为发动机缸内孔的全面检测提供了

有力保障。这一创新技术的应用，将有力

推动发动机制造领域的技术进步和发展。

点亮时间与相机的曝光时间未能准确

同步，那么最终拆分得到的图像可能

出现变形或错位现象，进而影响缺陷

识别的准确性。

Basler 的 racer 系列高灵敏度线阵

相机，对于大幅面、圆柱状物体扫描

具有更出色的图像捕获能力，能够在

高速生产中捕获高分辨率图像，降低

图像噪声和失真，确保检测结果的准

确性。其中全新的 racer 2 L 型号，最

高可提供 16K 分辨率及 200kHz 扫描

行频，并搭载高速双通道CXP-12接口。

相较于标准方案采用常规采

集卡搭配高端光源控制器进行分

时频闪，Basler 定制方案可以通过

VisualApplets 软 件， 根 据 客 户 的 个

性化需求生成定制的 .hap 固件包，

并将其烧录在卡端的 FPGA 上，使

imaFlex CXP-12 采集卡能够接收相

机回传的行图像，根据行序号，直接

在卡端将每个光源场的图拆分并重新

组合，进行卡上分图，从而有效减轻

PC 端的处理负担。还可以搭配低延

迟电源模块，直接通过卡端对相机以

及多个外部光源进行信号控制以及触

发，提高光源响应的实时性，有效规

避了图像错位风险。

该方案适用于薄膜检测、锂电领

域涂布表面检测、圆柱形电池表面检

测以及金属表面检测等众多领域。

Basler 卡端处理分时频闪方案，

降低图像错位风险提高光源响应实时性

6 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

前沿简讯Leading Edge Snapshots

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 7

基于边缘分割胶检技术的 VisionGLUE 胶水点检一体系统

可穿戴设备在元器件布局和生产

制造上，需要极高的精密组装技术工

艺。以最新发布的耳机可穿戴设备为

例，制造商利用庞大数据集和先进建

模工具绘制和分析数千个耳朵形状，

并生成了 5000 万个数据点，帮助其精

细打磨设计而成。它的三围仅为 30mm x 18mm x 18mm，

却堆叠组装了数百个精密零部件，随人耳形状不规则排布。

异型设计和紧凑空间使组装变得复杂。除了必要的焊

接工艺外，约 80% 的组装过程涉及点胶工艺，这对确保

部件牢固和设备防水至关重要。胶水检测领域一直面临两

大难题 ：一是胶水存在反光、颜色不均和低对比度等复杂

情况，一旦胶检超出胶水预定的固化时间，将导致生产失

败 ；二是可穿戴设备通常采用异型设计，点胶路径的不规

则性和点胶形貌的复杂性进一步增加胶检作业的难度，使

得检测精度和效率难以兼顾。

凌云光的 VisionGLUE 胶水点检一体系统，将边缘分

割胶检技术创新性地整合到生产流程

中。这不仅能够精准识别路径规划上

的胶水缺陷，还实现了同步闭环反馈，

确保了产品良率和生产效能。

“如何理解这种边缘切割技术

呢？我们可以把它理解为‘F1 赛车的

导航系统’。每一个胶路都像是 F1 的赛道，有着复杂的弯

道和不同的路面条件。胶检过程就像赛车手使用 F1 赛车

导航系统，不仅能在多变的赛道上保持最佳路线，还能实

时监控赛车状态，精准预测和应对可能出现的任何问题。”

凌云光 VisionGLUE 团队负责人表示。

不仅限于可穿戴类产品，凌云光还重点布局了后

摄潜望式摄像头的胶水点检领域。通过在复合型广角

镜头、超景深变焦能力和过亿像素等方向融合创新，

VisionGLUE 成功解决了点胶精度低的问题，最终实现了

0.05mm 的异形点胶精度，为组装提供坚实、高效的技术

方案。

前沿简讯Leading Edge Snapshots

8 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

中科微至摆轮分拣系统提供包裹自动化分拣方案

在物流分拣场景中，面对多品类、

多规格的海量包裹分拣需求，读码系

统、输送系统、分拣系统等众多自动

化物流系统如何高效协同完成分拣任

务？摆轮分拣机作为一个独立模块可

以无缝集成到物流系统中，并可适配

客户不同需求在输送线上灵活部署，

做到柔性分拣，确保分拣任务流畅衔

接，提高分拣效率。

摆轮分拣系统是一种精密控制的

轮式分拣系统，主要用于处理各种类

型的包裹分拣，包括纸箱、软包、塑

料袋等。中科微至摆轮分拣系统在坚

固性、分拣性能和可靠性方面拥有极

高的保障，这得益于每个轮单元中集

成了专用的 48V 辊筒电机。这种设计

不仅最大限度提高了产品性能，还可

以有效避免因轮组中的单点故障导致

的整机停运，从而增强系统整体的可

靠性。此外，每个独立辊筒都可以在

边分拣模式下的最高分

拣效率可达 10,000pcs/h。

单元模块排列方式

及行列数量可任意组合，

单元模块大小可根据需

求定制，以应对不同大

小包裹的分拣需求。各

单元模块之间互相独立，

互不影响，让系统具备

极高的容错性，并可实

现快速部署和维护。

该系统采用分布式、

总线式控制及通讯系统，

可与多类设备灵活组合，比如匹配伸

缩机、皮带机、DWS 系统、单件分

离等，实现包裹的全流程自动化分拣；

在大件、重货等分拣中具有突出优势，

特别是在卸车区、QC 分流、小件集

包袋分拣区、装车区等分拣场景中发

挥着重要作用。

几分钟内完成独立拆

卸和更换，确保以最少

的停机时间完成设备

维护，操作简便，维护

周期和成本均大幅降

低。

中科微至摆轮分

拣系统的动力滚轮单

元配合中央控制系统，

可以完成分拣指令和

数据的无缝传输，实现

全品类、全规格的包裹

精准分拣，并在大件、

重货等分拣中具有突出优势。

单元模块可采用单包胶电辊筒模

式、摩擦圆盘模式，以适应不同包裹

类型的分拣需求，同时主线运行速度

高达 2.3m/s，并可实现自适应变速调

整包裹间距 ；具有 2 组、4 组、6 组

及更多转向单元的灵活组合方式，单

奥普特智能读码器搭载深度学习 OCR 算法

国内读码器市场产品种类繁多，

但鲜有涉足 OCR（光学字符识别）

技术应用。奥普特推出的具有深度学

习 OCR 算法的读码器产品，使得读

码器产品进阶应用到更为精细、复杂

的文本识别领域。

深度学习技术与 OCR 算法相融

合，能够自动检测、识别图像中的文

字，并有效提取关键特征，从而突破

传统 OCR 算法在复杂场景（例如文

字模糊、背景复杂）中的局限，轻松

应对各类异常挑战。

智能读码器集成深度学习 OCR 算

法后，能够精准识别 SEMI 标准下的

各类字体、印刷体、手写体以及艺术

字体、字号的变化以及复杂背景图像

的挑战，轻松读取模糊、脏污、变形、

反光等各类异常条码，兼容中英文标

点符号等 7000 多种字符，即使面对

全新应用场景，也无需调整算法参数，

仍然保持识别的精准度与稳定性。

在深度学习 OCR 算法的强力驱

动下，奥普特智能读码器在识别灵活

性、适用范围以及用户体验等多个维

度表现卓越。

凭借对产品标签、包装信息等多

样化文本信息的自动化处理能力，智

能读码器将在半导体、智能制造、医

药包装、食品追溯等关键领域发挥重

要作用。

字体 ；通过将条码读取结果与单行字

符识别信息进行交叉校验，读码器能

减少因单一识别方式产生的误差，即

使面对异常条码，也能输出准确结果。

依托海量数据的深度训练，模型

展现出卓越的字符特征提取、定位和

识别能力，赋予读码器高度的适应性

和泛化能力，使其能够灵活应对各种

Market Trends 市场风向标

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 9

a product of MVTec

2024 年 11月20日

MVTec HALCON 24.11

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2024 年 11月20日

全新版本！

欧洲机器视觉市场发展持续放缓

德 国 机 械 设 备 制 造 业 联 合 会 机 器 视 觉（VDMA

Machine Vision）董事会主席 Mark Williamson 先生，在德国

斯图加特举行的 VISION 2024 展览会上，发布了 2024 年和

2025 年欧洲机器视觉组件和系统销售情况的最新预测。从

预测结果来看，欧洲机器视觉市场的发展将持续停滞。

VDMA 估计，与 2023 年相比，2024 年欧洲机器视

觉组件和系统的销售额将下降 10%。2024 年早些时候，

VDMA 曾预计 2024 年最后一个季度的销售额会有所改善，

但事实并非如此。

VDMA 还修订了对 2025 年的预测，预计 2025 年欧

洲和德国的机器视觉市场销售额将与 2024 年持平。“我们

预计 2025 年的销售业绩不会有任何显著增长。我们希望

这种情况会改变。VDMA 机器视觉董事会主席、Stemmer

Imaging 公司顾问 Mark Williamson 表示 ：“我认为未来一

年，仍将是欧洲机器视觉市场表现低迷的一年。”

Mark Williamson 表示，在欧洲市场，机器视觉系统

的销售表现略好于机器视觉组件的销售。

各行业的表现也不尽相同。Mark Williamson 表示，

VDMA 的销售分析表明，在欧洲市场，机器视觉组件和

系统在农业等非制造业中的销售表现更好。然而，制造业

是机器视觉销售的最大市场，约占系统总销售额的 70%，

占组件总销售额的 67%。“制造业是我们最大的行业市场，

当前欧洲制造业的不景气，也是阻碍机器视觉市场表现疲

软的关键因素之一。”

VDMA 预计，由于机器视觉是自动化和人工智能的

核心技术，机器视觉组件和系统的销售将在中长期内完全

恢复并实现另一个快速增长。“机器视觉仍然是一个非常

值得期待的领域。” Mark Williamson 总结道。

访谈 Interviews

10 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

机器视觉助力赋能，维嘉深耕电子电路高端制

造，布局半导体先进封测

孟凡辉先生，正高级工程师，硕士毕业于南京理工大

学机械电子工程专业。求学过程中，他深刻感受到我国在

高端装备领域受制于人的窘境，并确定了未来的从业规划。

毕业后，他选择加入了中国电子科技集团第四十五研究所，

从事电子工业专用设备的研发工作，期间主导或参与了总

装备部和科技部 863 计划等多项装备研发国家级项目，在

设备软硬件开发方面积累了丰富的经验。

维嘉科技一直以“进口替代、补链强链、持续创新”

文/张青勉

——专访苏州维嘉科技股份有限公司 孟凡辉总工程师

机器视觉深度融入，加速电子电路、半导

体行业精密制造创新

苏州维嘉科技股份有限公司（以下简称“维嘉科技”）成立于2007年，国家级专精特

新“小巨人”企业、国家高新技术企业，是一家专注于高端电子电路、IC先进封测等战略

新兴领域的数字化智能高端专用装备提供商。

2024年初，维嘉科技的“高速精密背钻孔缺陷自动光学检测仪研发及产业化”项目荣

获被誉为“中国智能科学技术最高奖”的吴文俊人工智能科学技术奖。带着对维嘉科技的

好奇，《机器视觉系统》杂志走进位于苏州工业园区的苏州维嘉科技股份有限公司，专程

采访了孟凡辉总工程师。

为目标，始终坚持“聚力创新”的人才战略。2014 年，经

老同事介绍，孟凡辉与维嘉科技理念契合、相互认可，以

高级软件工程师的身份加入团队，目前担任总工程师职务。

问及维嘉科技取得屡获重量级技术奖项的根本原因，

孟凡辉说 ：“维嘉科技的创新成果并非一朝一夕成就，而

是源于清晰的长期规划和踏实的创新理念。在满足用户当

前工艺需求基础上，我们还考虑行业中长期工艺的发展趋

势，持续投入资金开展技术预研。”以首个参与开发的机

器视觉产品“高速孔位精度测量仪”为例，孟凡辉介绍

道 ：“早期市场上的孔位精度测量仪为台资企业占据，其

XY 运动平台为旋转伺服电机驱动滚珠丝杠结构。由于彼

时用户主要关注测量仪的速度指标，而对精度指标要求不

高，所以这套结构也满足了当时的市场需求”。但维嘉科

技深刻认识到在电子产品轻薄短小的发展趋势下，电子制

程工艺必然向更高密度、更小 L/S（线宽 / 线距）方向发展，

孔径将越来越小、越来越密，因而对孔位的测量精度需求

将越来越高。着眼这一趋势，维嘉科技研发团队跳出传统

的运动平台结构和过度依赖镜头精度校准的技术路线，应

用直线电机驱动结构和光机优化设计的新思路，成功消除

了传统技术路线的丝杠间隙和镜头透视误差，显著提高了

孔位测量的精度与可靠性，提高了高密度微孔超快识别视

觉算法的鲁棒性，获得了极佳的应用效果，可完全实现对

背钻孔缺陷检查机 进口设备的替代。

苏州维嘉科技股份有限公司

总工程师 孟凡辉

Interviews 访谈

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 11

下转第18页

的 AI 深度学习技术在背钻孔缺陷检测中实现成功应用的

肯定”。

坚持高端定位，注重自主研发，持续助力产业补

链强链

在高端装备行业，中国在关键技术、核心零部件和高

端产品等方面对外依赖的状况，制约了相关领域的发展。

维嘉科技成立之初，电子电路精密加工装备市场被以日立

为代表的境外厂商所主导，国内电子电路厂商深受昂贵设

备的困扰，产能建设受制严重。目睹此情景，维嘉科技立

足行业痛点，以“进口替代、补链强链、持续创新”为目

标，长期投入开发电子电路、IC 先进封测所需的高端化、

智能化、绿色化整机装备与核心模块，持续助力我国关键

基础产业的自主可控与国民经济的转型升级。

经过多年创新积淀，维嘉科技业已形成丰富的技术积

累，拥有授权发明专利百余项、实用新型专利两百余项、

软件著作权五十余项，参与制定多项国家标准。公司先后

建立了江苏省 PCB 数控钻孔技术及设备工程技术研究中

心、江苏省企业技术中心、江苏省研究生工作站、江苏省

工业设计中心等省级研发机构，并与江苏省产业技术研究

院共建“JITRI- 维嘉科技联合创新中心”。自 2018 年以来，

维嘉科技连续 6 年入选中国电子电路行业协会的“中国电

子电路行业专用设备企业排行榜”，并名列前茅。此外，

维嘉科技还获得吴文俊人工智能科学技术奖、江苏省科学

技术奖、中国机械工业科学技术奖和江苏省人工智能学会

科学技术奖等诸多荣誉，被评为江苏省智能制造领军服务

机构。多款创新产品被行业专家鉴定为技术指标处于国际

先进或领先水平，被授予江苏省首台（套）重大装备产品、

苏锡常首台（套）重大装备等荣誉。

“荣获吴文俊人工智能科学技术奖得益于维嘉科技优

一直以来，运用机器视觉技术为产品设备加装“工业

之眼”是维嘉科技攀登制造业高端化、智能化高峰的重要

抓手。“我们陆续开发出多款智能机器视觉技术加持下的

重磅产品，引领了行业潮流”，孟凡辉先生自豪地说。

在深耕多年的高端电子电路领域，维嘉科技将机器

视觉与钻孔加工工艺发展趋势紧密融合，不断攻克产业高

端应用需求，精准匹配国家新质生产力的发展方向。2010

年前后，公司开展了独立分体平台结构钻孔机、CCD 视

觉补偿加工和加工测量一体化等技术研发及专利布局。近

些年来，维嘉科技推出的高精度基板 CCD 钻孔机产品，

在 TTM 等头部企业实现了产业化应用。该产品协同背钻

孔缺陷检查机，提供了集视觉补偿钻孔、一钻孔位测量、

高精度残桩长度可控背钻加工和背钻孔缺陷检测于一体

的背钻工艺闭环系统解决方案，有效控制了背钻残桩长

度（Stub length），可满足当前 AI 服务器、高速通信背板、

高速交换机和光模块等产品对高端电子电路的加工要求。

在潜力巨大的 IC 先进封测领域，维嘉科技将机器视

觉与封测技术有机结合，深度服务半导体产业自主可控的

国家战略，致力打造“第二成长曲线”。目前，维嘉科技

已成功开发半导体切割分选一体机产品，该设备的机器视

觉模块可同时实现视觉识别、视觉定位与视觉缺陷检测等

多项功能，配合其他模块可实现对 DFN/QFN/BGA 等多

种封装形式产品的高效、高精度切割和视觉分选，性能可

与进口设备相媲美，技术门槛高。

近年来，人工智能技术在机器视觉领域的应用初见端

倪。电路板的工艺复杂性和 IC 芯片多样性，决定了在精

密视觉测量、视觉定位、缺陷检测和 OCR 识别等应用场

景下，传统视觉算法难以快速应对。为此，维嘉科技为多

款视觉检测设备增加了 AI 深度学习能力。“AI 深度学习

技术提供了一种全新的视角和编程范式，集成了 AI 深度

学习通用软件模块的视觉检测软件，可以快速有效地满足

设备在电路板和芯片行业的各种应用场景。”孟凡辉说，“本

次荣获吴文俊人工智能科学技术奖是对公司独立自主开发

基板CCD钻孔机

芯片切割分选一体机

技术趋势

Technology Trends

12 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

为了实现实时决策、提升生产效率和自动化水平，各

行业对智能工厂的关注度日益增加。这些工厂配备了计算

机视觉设备、嵌入式软件、先进传感器和机器人，从而推

动了机器视觉市场的发展。

在工业领域，机器视觉被广泛应用于电子元件分析、

特征识别、物体和图案识别以及材料检验等方面，能够帮

助各类工艺流程实现自动化，并通过图像处理技术发现缺

陷。由于机器视觉技术能够减少人工操作并提高产品制造

的精度，因此在市场上备受青睐。

如今，随着智能技术在各个领域的落地，对图像传感

器的依赖程度越来越高。图像传感器能帮助车辆避免碰撞、

在建筑物上监视入侵者、在生产线上检查产品质量。通常

人们按非常简单的指标，例如像素大小或分辨率对图像传

高性能图像传感器加速

机器视觉在工业智能化领域落地

文/onsemi

图像传感器

不同应用对图像传感器的性能要求不尽相同。了解图像传感器的核心性能，对为特

定应用选择合适的图像传感器至关重要。

感器进行分类，但为特定应用选择最佳传感器要复杂得多，

智能化融合下的工业制造环境中的机器视觉应用，即是其

中的独特一例。

图像传感器的关键性能

图像传感器的成像质量至关重要，因为我们依靠其

来检测危害或发现制成品中的缺陷。系统设计人员和最

终用户通常认为，更高的分辨率（图像中的像素越多）

可以提高图像质量。然而，情况并非总是如此。更高的

分辨率确实会在图像中保留更清晰的边缘和更精细的细

节，这有助于识别对象，但还有其他注意事项。更高的

分辨率会影响关键参数，包括捕获速度 / 帧率、传感器尺

寸和传感器功率。它还会影响其他系统元素，因为较大

图1：不同视觉应用对图像传感器的要求不尽相同。

技术趋势

Technology Trends

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 13

的图像需要更多的带宽、存储和处理能力。在需要更高

分辨率的情况下，减小像素大小可以保持镜头和相机大

小，以满足成本和尺寸目标。

图像传感器的关键性能包括分辨率、灵敏度、动态范

围、帧率和噪声水平。分辨率决定图像的细节和清晰度，

高分辨率传感器适用于需要精细检测的应用 ；灵敏度影响

在低光环境下的表现，高灵敏度传感器适合夜视和安防监

控 ；动态范围决定传感器在高对比度场景中的表现，广泛

应用于交通监控和高动态范围成像 ；帧率影响实时性，高

帧率传感器适用于运动检测和自动驾驶 ；噪声水平则影响

图像质量，低噪声传感器在精密测量和科学研究中至关重

要。综合这些性能，图像传感器的选择直接决定了应用的

效果和可靠性，因此可以从这些维度去评估图像传感器的

性能。

分辨率 ：与消费级相机不同，机器视觉应用对分辨

率的要求并非越高越好。分辨率过高会造成需要更多的

传感器和更大的图像处理器带宽，进而导致系统成本无

谓地增加。用户必须根据要扫描的物体和物体上的光量

选择分辨率。

光学格式 ：将镜头聚焦光线的投影与传感器的像素

阵列相匹配，以覆盖传感器（并充分利用分辨率）。

长宽比 ：无论是 1:1、3:2 还是其他比例，最佳排列

都应与目标视野的布局相对应，以免分辨率超出应用需求

而造成浪费。

帧率 ：如果目标正在快速移动，那么每秒需要拍摄足

够多的图像来“冻结”运动，并与所要成像的物理空间保

持一致。但与分辨率一样，拍摄速度只需要能够解决对应

的问题就够了。

动态范围 (DR) ：最大阱容和读取噪声等因素决定了

动态范围，即最大信号与最小信号之比。动态范围越大，

传感器就越能更好地捕捉应用场景中从亮到暗的渐变细

节。

卷帘快门与全局快门 ：当前大多数传感器都支持全

局快门，即所有像素行同时曝光，从而消除运动引起的模

糊。但是，实现全局快门所需的传感器上的电子器件，会

增加一定的成本，因此对于某些应用来说，使用卷帘快门

传感器仍然是有意义的。

像素大小 ：物理像素越大，所能接纳的光子就越多。

一般来说，倾向于使用大像素。但这样一来，就需要耗

费更多的硅面积来支持所需的阵列以实现相应的分辨率，

并且需要更大的光学系统，进而导致物料单成本上升。

而非常小的像素需要复杂的光路设计才能实现良好的光

学分辨率。

光学传感器可用于深度感知、环境中的定向和交互，

是唯一能够检测颜色的传感器方案。值得一提的是，全局

快门图像传感器同时存储整个图像中的像素数据，而没有

运动伪影，因此非常适合用于移动场景。卷帘快门传感器

具有更高的动态范围，因此可以在较差的照明条件下更好

地工作。全局快门在捕捉运动场景方面具有优势，并且能

为开发者和制造商带来其他好处。最大限度地减少运动伪

影是全局快门的一个主要优势。全局快门传感器一次可以

捕获整个图像，因此避免了卷帘快门图像中可能出现的失

真和伪影，尤其是在捕捉快速移动的物体时。

性能卓越的图像传感器

作为现代图像传感器的发明者，安森美拥有超过 45

年的成像经验，从最早的 CCD 传感器，到现在高性能的

CMOS 传感器，安森美创建了很多经典里程碑成像产品，

包括首台原型数码相机，并逐步扩展到了工业、汽车、消

费、IoT 等 25 个细分领域。不同的应用场景对图像传感

器的性能要求不尽相同。

在自主移动机器人 (AMR)、仓库机器人、无人机、

农业、工厂检查和安防 / 监控等应用场景，会实施基于机

器视觉的人工智能与先进技术来执行关键功能。要想提高

图2：AR0822传感器具备嵌入式高动态范围功能，能拍摄出高清场景图像。

技术趋势

Technology Trends

14 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

现有的对象检测和识别能力，需要解决在不利光照条件下，

对运动中的对象和更远距离的精细细节捕获图像的难题。

安森美的 AR0822 传感器具备嵌入式高动态范围 (eHDR)

功能，可以帮助工程师应对在开发自主机器视觉系统时面

临的复杂设计挑战。

传感器的动态范围是指图像传感器在黑暗和明亮区

域中捕获图像细节的能力，一般而言，120dB 的动态范围

可捕获除极端场景以外的所有场景中的细节（汽车应用需

要更高的动态范围）。在这类包含黑暗和明亮区域的场景

中，如果使用单次长曝光，可能会导致明亮区域过饱和 ；

而单次短曝光可能无法捕获到暗处的细节。

如果识别距离更远，图像细节更多，则需要更高的分

辨率。与对象相距 5~10m 远时，1080p 不足以提供对象检

测和分类所需的细节。因此，对 4K、甚至更高分辨率传

感器的需求不断增加。对于这些尺寸的图像，带宽成为一

大设计挑战，因为每张图像的尺寸显著增加。此外，如果

要实现 120dB HDR，传感器需要三次曝光和 3 倍的有效

帧率，因为传感器会为每帧拍摄三张不同的图像。对于摄

像头系统，将高分辨率与传感器外 HDR 相结合是一项艰

巨的挑战。

为了缓解这两个问题，安森美 AR0822 通过将实时线

性化集成到传感器中，智能地嵌入高动态范围。如此一来，

即便是在更高分辨率时，传统的处理性能和接口速度也更

容易满足需求。AR0822 eHDR 包含“智能线性化”，还可

以解决由多次曝光帧组合而引起的伪影。通过感测一个帧

内由不同曝光捕获的信号电平差异，从而试图减少通常因

安

森

美

竞

争

产

品

低光 图像质量

图3：由于采用了全像素架构，安森美传感器在所有光照条件下都能保留更多细节，即使在低光条件下也不例外。可扩展的产品系列能够减少系统开发成本和时间。

运动或 LED 闪烁造成的伪影。

除了上面提到的 AR0822 ，安森美通过其 XGS、

PYTHON、Hyperlux LP 系列图像传感器，以高分辨率、

低噪声、高帧率、高动态范围、低功耗和高性价比等特性，

满足工业机器视觉应用对精准、智能、高效的需求，加速

机器视觉在工业自动化、智能制造等领域的落地应用。

AI赋能下机器视觉技术发展展望

根据最新的产业分析数据，2023 年全球机器视觉市

场规模已达到约 108.8 亿美元，预计 2024-2032 年间，该

市场将以 7.90% 的复合年均增长率（CAGR）增长，到

2032 年将接近 215.1 亿美元。工业 4.0 和工业物联网等前

沿技术的广泛应用，是推动机器视觉市场快速扩展的主要

因素之一。

随着工业自动化和智能制造的不断发展，机器视觉技

术正迎来前所未有的增长。作为行业领先的图像传感器供

应商，安森美凭借技术创新推动着机器视觉应用的加速落

地。未来，图像传感器分辨率将进一步提升，以满足对更

高图像质量和细节捕捉的需求。同时，低功耗和高动态范

围技术的进步，将使图像传感器在恶劣光照条件下也能提

供卓越的图像性能，这对于工业检测、自动化装配线等应

用至关重要。此外，随着人工智能技术的融合，图像传感

器将变得更加智能，能够在边缘进行更复杂的图像处理和

分析，从而提高机器视觉系统的整体效率和响应速度。安

森美正通过不断的技术创新，引领机器视觉技术向更高效、

智能、精准的方向发展。

技术趋势

Technology Trends

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 15

工业自动化领域对机器视觉技术的应用由来已久，并

且随着机器视觉技术的不断发展，机器视觉照明也与时俱

进随之发展，以跟上机器视觉技术的发展步伐。在机器视

觉光源与照明方案供应商 CCS America 公司成立 25 周年

之际，我们特别回顾了过去 25 年来机器视觉照明行业走

过的历程，并展望了未来的发展趋势。

2000年的机器视觉照明

要谈论 20 世纪和 21 世纪之交的机器视觉照明情况，

首先要看看机器视觉在当时所处的发展状况。虽然自 20

世纪 70 年代以来机器视觉技术就已经应用到了科学研究

领域，但是直到 20 世纪 80 年代末、90 年代初，工业制

造领域才开始使用机器视觉技术。

那时，由于图像细节不足和计算能力的限制，使得机

器视觉技术在制造业中的广泛应用受到制约。当时的相机

分辨率比现在低得多，分辨率能达到 640×480 像素在当

时就是很高端的相机了。在这种由模拟电路和硬件驱动的

环境中，计算机的计算能力不够强大、处理速度不够快，

无法执行更复杂的处理任务。因此，那时的机器视觉系统

仅限于处理一些基本算法，如用于边缘检测、阈值处理和

模式识别。

当时的机器视觉光源，正在向 LED 照明过渡。在此

照明方案如何与机器视觉相机技术

与时俱进？

文/Kazuhiro Umeda，Barbara Gagnon；CCS America

光源与照明

在过去的25年间，机器视觉照明解决方案变得更加明亮、更易于控制，并且可提供

非可见光波段的解决方案。

之前，传统的照明解决方案主要是卤素灯照明和光纤照

明，但它们的体积都较大，并且有明显的发热现象。LED

光源没有这些问题，在设计上提供了更大的灵活性，所以

设计者几乎能够以任何想要的方式设计 LED 光源。由于

LED 光源的方向性特征，可以控制 LED 光的方向、聚焦

和在目标上的分布方式，因此 LED 光源能够实现许多不

同的照明效果，而不仅仅是简单地用光淹没一个区域。

尽管有诸多优点，但是早期的 LED 光源在性能上仍

然存在一定的局限性。与今天的 LED 光源相比，当时的

光照强度还非常弱。虽然它们不像卤素灯的发热量那么大，

但是它们也仍然会过热，从而导致光输出减少，进而缩短

LED 光源的寿命。因此，无论是过去还是现在，热管理

都是 LED 照明设计的一个关键部分。

到了 2000 年，LED 光源的大多数形状，如环形灯、

背光灯、条形灯和同轴灯，都已经被开发出来。市场上主

要有四种可见光波段的 LED 光源（红、绿、蓝和白）。那

时候存在的主要问题是 ：机器视觉行业的大多数人，对

LED 光源的物理特性并没有非常深入的理解，导致人们

无法有效地使用 LED 光源。当时人们在视觉系统中只使

用红光 LED，因为他们不知道如何使用其他波段的 LED

来增强对比度。在这个时期，光源制造商专注于了解光的

行为及其背后的原因，并将他们的专业知识与其他行业分

White Light Red Light Green Light Blue Light

图1：虽然早期机器视觉领域最常用的光源是红光LED，但是LED光源的真正优势在于能为特定应用选择照明波长，以实现最佳对比度。

技术趋势

Technology Trends

16 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

享。无论照明技术怎样发展，这些基本的发光原理仍然是

机器视觉应用产生清晰图像的基础。

数码相机和更快的生产线对照明技术的影响

为了促进机器视觉系统的广泛应用，必须克服早期

机器视觉技术和自动化技术的局限性与低效率。在机器视

觉发展过程中，数码相机的引入是最为重要的一步。高达

百万像素级的数码相机，能够比模拟相机捕获到更多的细

节，从而能够利用机器视觉执行更复杂的检测功能。

随着机器视觉系统处理能力的提升，生产线快速扩

张，数字化成为标准。标准化通信协议如 GenICam 和

USB 等的建立，取代了必须相互转换数据的专有视觉系

统传输机制，从而使得视觉系统更易于集成和使用。

随着机器视觉系统逐渐向更复杂的应用迈进，光源制

造商需要更好地控制光源的方向性和聚焦。大约在 2005

年，LED光源又增加了两种新形状——圆顶灯和平圆顶灯。

通过在多个方向上产生漫射光，这两种光源能够产生均匀

的照明，从而解决检测反光物体时的诸多挑战，如亮点和

阴影等。

随着相机的分辨率更高、处理能力更强，生产线的处

理速度也更快，因此需要更多的光源来产生清晰的图像。

为了满足不断增长的市场需求，一方面，LED 制造商致

力于开发更亮、更快、更经济的 LED，使机器视觉光源

制造商能够设计出更强大的光源。另一方面，光源制造商

也在不断提升技术（如过驱动和频闪等技术）来精确控

制光源，因此能在产生最清晰图像所需的确切时刻，LED

能以超过 100% 的强度快速闪光。

同样在 2005 年，紫外和近红外波段的非可见波段

的 LED 光源面世，这使得人们能够看到以往不可见的东

西。最新的进展还包括 1050~1650nm 的短波红外（SWIR）

LED。另外，随着当前多光谱和高光谱光源的出现，使得

机器视觉能够以非常详细的方式捕获目标物的各种类型的

信息。

机器视觉光源的未来展望

随着新冠肺炎疫情促使自动化检测爆炸式增长，机器

视觉的重要性变得更加明显。尽管市场需求不断变化，但

在某些方面，需求仍与 25 年前无异。光源制造商必须应

对的主要挑战是 ：实现更高的照明强度，以匹配不断增长

的生产线速度。

两个重点领域将帮助机器视觉光源行业实现这一目

标。首先，LED 制造商正在投资开发更亮的 LED。例如，

人们正在越来越多地转向 SMD（表面贴装器件）LED，

它比子弹型 LED 更亮。子弹型 LED 也称为通孔 LED，它

是将一个低瓦数的芯片封装在子弹形外壳中，其光输出

低于 SMD LED。在单个封装中使用多个芯片的 SMD 型

LED，可以显著提高总的光输出强度。这项封装技术已被

用于全彩 RGB LED 和可调白光 LED，其累积的光强比单

个管芯 LED 强得多，因为每个管芯都贡献自己的光。

其次是光源控制。更高的照明强度将需要更高的脉冲

频率。为了在保持精度的同时实现更快速的闪光开关切换，

光源控制需要最大限度地减少切换延迟，并且要尽量与相

机保持同步。

先进的连接和通信技术将推动更复杂的动态自动化系

统的发展。从现在起的 25 年后，机器视觉的能力将比现在

更强，它们将会更好、更快地完成各种自动化检测任务。

Surface-mounted (high-watt) Bullet shape (low-watt)

表面贴装的高瓦特LED 低瓦特的子弹型LED

图2：子弹型LED因其更简单的设计通常用于低功耗应用，而SMD型LED则因其更高的瓦数、紧凑的尺寸和更好的光控制而受到青睐。随

着对更亮光源的需求不断增长，机器视觉行业越来越依赖SMD LED来实现更高效、更强大的照明。

技术趋势

Technology Trends

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 17

机器视觉应用通常受益于具有更高数据速率的相机，

这可以提高检测精度和速度。然而，受制于这些高速机器

视觉相机的价格，生成、传输和处理大量数据的成本会很

昂贵。随着时间的推移，技术的发展使人们对“大”数据

量的定义发生了变化。更快的计算机和图像传感器技术的

进步不断推动更高的性价比，从而更容易实现复杂的机器

视觉系统。

将数据从相机传输到计算机

自模拟相机时代以来，图像采集卡一直是机器视觉领

域的主要产品。它们的优势是能以最小的 CPU 使用率传

输数据。随着时间的推移，相机已经发展到使用 USB 或

以太网等标准计算机接口，以取消对图像采集卡的使用来

降低系统成本。然而，它们在灵活性、电缆长度、速度和

CPU 使用率之间有不同的折衷。图像采集卡还具有图像

预处理能力，如从 Bayer 到 RGB 的格式转换，同时还可

以在不增加 CPU 使用率的情况下传输数据。这是标准接

口无法做到的。

GigE Vision简介

GigE Vision 接口标准于 2006 年推出，它允许机器视

觉应用使用以太网作为图像采集的传输层，从而不需要使

用图像采集卡。该标准由位于美国密歇根州的先进自动化

协会（Association for Advancing Automation，A3）主持，

强调应用和器件之间的灵活性和互操作性。虽然 GigE

Vision 定义了实现高可靠图像传输的机制，但它没有明确

指出性能要求。性能和可靠性在很大程度上取决于实施的

质量，即有赖于应用中使用的器件或软件，因此可靠性会

GigE Vision 3.0 进一步满足

机器视觉生态系统发展需求

文/Eric Bourbonnais

接口标准

GigE Vision委员会正致力于发布GigE Vision 3.0，它将为使用RoCEv2的应用

和设备带来互操作性。

存在显著差异。这些差异在多相机系统或采用高速相机的

系统中变得更加明显。

由于并非所有实施的质量都是相同的，因此与一家

已经证明了 GigE Vision 实现质量的供应商合作非常重要，

并且该供应商可以展示没有不完整或漏掉的图像。在医学

成像应用或多相机跟踪系统中，图像完整或不丢帧是必须

的要求。

更高速度的挑战

以太网技术具有超过大多数机器视觉应用需求的传

输速度。尽管以太网的速度可以高达 25~800GbE，但大多

数传输速率超过 10Gbps 的相机，都依赖于基于图像采集

卡的传输技术。虽然当前版本的 GigE Vision 允许提高速

度，但当需要更大、更快的内存来管理数据包重传时，可

靠解决方案的成本也在上升。这限制了使用 GigE Vision

来获得更快的以太网速度。

为了解决这个问题，则需要由硬件而不是软件堆栈来

执行数据包验证和重传。从历史上看，机器视觉应用一直

图1：罐头的自动检测。

技术趋势

Technology Trends

18 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

依赖于图像采集卡来减轻硬件负担。然而，近年来，主要

品牌的网络接口卡（NIC）已经开始实施卸载引擎。GigE

Vision 委员会一直在监测各种技术，发现其中一种协议似

乎适用于机器视觉应用。

RoCE的出现

RoCE（RDMA over Converged Ethernet）是一种最初

为高性能计算而设计的协议，它无需操作系统的介入，允

许设备直接访问计算机的内存。更新的 RoCEv2 版本，通

过在 UDP/IP 协议栈上运行来提高效率和灵活性，确保在

以太网中实现更好的集成和功能。最近，已经开发出支持

RoCEv2 的 NIC，它提供了低 CPU 使用率的数据传输，同

时具备错误检测和纠正功能。支持 RoCEv2 的 NIC 可用

于具有 10GbE 及以上带宽的产品中。虽然 RoCEv2 不是

专门针对图像传输的，但它的通用性为数据传输提供了多

种功能（verbs），每种功能都有其优势。但是，RoCEv2

没有定义如何使用这些 verbs 来创建解决方案。这意味着

使用 RoCEv2 的两家相机供应商，可以选择不同的方法来

执行相同的任务。GigE Vision 的目标是为机器视觉应用

带来设备和应用之间的互操作性，这正是 GigE Vision 委

员会正致力于发布 GigE Vision 3.0 的原因，它将为使用

RoCEv2 的应用和设备带来互操作性。

GigE Vision 规范的当前版本包括三种协议 ：控制、消

息传递和 UDP 流。GigE Vision 3.0 将添加一个利用 RoCEv2

verbs 的新的流媒体协议。控制和消息传递协议将保持不变，

只引入新的引导寄存器来配置新功能。当前基于 UDP 的流

媒体协议将与基于 RoCEv2 的新流媒体协议并存。

小结

机器视觉标准的演变继续推动数据传输、处理速度和

系统成本效益不断向更高的水平发展。随着 RoCEv2 等新

技术被集成到 GigE Vision 标准中，未来有望实现更牢固

可靠、更高速和可互操作的机器视觉解决方案。标准和协

议的不断演进，无疑将有助于从制造业到医疗保健等依赖

机器视觉的各个行业的进步，确保其操作具有更高的精度

和效率。

图2：GigE Vision标准自推出以来，已经多次更新。

2006年：通过以太网传输的高速视频标准发布。

2010年：1.2版本引入了对非流媒体设备的控制。

2011年：2.0版本引入了通过10GigE和链路聚合进行数据传输。

2018年：版本2.1引入了多部分数据传输。

2022年：2.2版本引入了多事件数据和GenDC(通用数据容器)流，

允许在传输层中使用多种数据类型。

GigE Vision的历史

资料来源：A3和VSD

质的创新土壤与强大的创新能力。”孟凡辉说，“一路走来，

维嘉科技提出了许多创新性的技术和解决方案，如全直线

电机驱动技术、双轴同步加工技术、高精度深度控制技术、

基于机器视觉的精密测量及精度补偿技术、高速芯片取放

技术和全自动智能钻孔车间解决方案。未来，我们将继续

围绕业内高端需求，坚持自主创新，相信会有更多的新想

法、新成果值得期待。”孟凡辉先生满怀自豪地表示 ：“能

在维嘉这样优秀的企业工作，并为推动行业进步贡献自己

的一份力量，是我最有成就感的事。”他眼中闪烁着坚定

的光芒。

与《视觉系统设计》共同成长

《视觉系统设计》杂志自 2013 年创刊以来，伴随着

孟凡辉先生的职业发展他从一名工程师成长为公司的总工

程师。在他任职的各个部门，阅读每期的《视觉系统设计》

电子杂志已成为“必修课”，纸质杂志也被放在明显的阅览

书架上。孟凡辉先生对于 VisionCon 研讨会的重视更是不

言而喻，几乎每场都会参加，并经常派遣多位员工参加。

谈及《视觉系统设计》杂志及 VisionCon 研讨会对他的影响，

孟凡辉先生感慨道 ：“根据我多年在高速高精密设备行业的

经验，机器视觉对精密加工和检测设备至关重要。在这个

行业中，精度要求极高，‘失之毫厘，谬以千里’，而机器

视觉则是确保精度的有效工具。《视觉系统设计》杂志为我

在视觉软硬件的选型、应用、迭代以及视觉系统的搭配与

设计上提供了很多宝贵的启发和帮助。”此外，他也是雅

时《激光世界》杂志及其举办的激光论坛的忠实用户。

上接第11页

技术趋势

Technology Trends

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 19

边缘计算已经迅速从一种新兴技术转变

为现代工业运营中的关键组成部分。向在网

络边缘处理数据的转变是一场革命，这减少

了对集中式数据中心的依赖，实现了更接近

数据源的实时决策和数据分析。这些能力正

在推动人工智能（AI）和机器学习（ML）的

采用，这些技术有望重新定义边缘计算的现

状、应用及其未来。

坚固的边缘计算与AI和机器学习相

结合

边缘计算主要在网络外围靠近数据生成的地方部署

计算资源。坚固的边缘计算机进一步推动了边缘计算的发

展。这些边缘计算系统，能够在极端温度、灰尘、碎屑和

振动等司空见惯的恶劣工业环境中可靠运行。从外壳到内

部组件，坚固边缘计算机的每个部分都是通过机械和热工

程的结合专门构建的，以应对强振动、高温以及湿气或污

垢等环境问题。

不同于传统的计算设备，坚固耐用的边缘计算机提供

了连续、可靠的运行，确保了一致的性能并最大限度地减

少了停机时间。这种可靠性在一些关键的工业应用场景中

至关重要，尤其是与 AI 和机器学习的结合使用，正在加

速行业转型。这些技术提高了实时决策能力和运营效率，

为智能工厂和先进的自动化应用铺平了道路，其中包括涉

及机器视觉和成像的应用。该边缘计算系统作为一台推理

计算机，在远离云端且更接近物联网传感器所在的数据生

成地点，利用硬件加速实时处理数据密集型 AI 算法。

部署自动送货卡车

复杂的物流部门为边缘计算提供了一个典型应用场

景。一家卡车运输公司致力于实施自动化，正在投入资源

开发自动驾驶送货卡车。这一转变将改变该公司送货环节

AI 和坚固边缘计算正在重塑广泛的应用

文/Dustin Seetoo，Premio公司

边缘计算

AI和坚固的边缘计算的采用，一定程度上是由于在恶劣环境中对低延迟处理和实时决策的需求。

中关键的中间阶段，即货物从配送中心转移到配送设施（配

送卡车）和零售店。在每辆卡车上，该公司都部署了一个

牢固的计算单元，用于处理每天生成的数 TB 的数据。使

用配备 NVMe（非易失性存储器 Express）的边缘 AI 推理

计算机，存储容量能最大化，能够处理一系列边缘 AI 工

作任务。

随着数 TB 的自动驾驶卡车数据的生成，该边缘计算

系统能同时分析数据，用于 AI 推理和实时存储数据。该

系统已经运行了一年多，迄今为止没有出现任何故障，目

前正在其他自主项目中部署。

这家卡车运输公司的 AI 视觉系统集成了多种先进技

术，以确保安全高效的自动送货任务。该系统采用了 14

个摄像头，以高清晰度捕获色彩（RGB）和深度（D）信

息。这种组合使卡车能够以详细的方式感知和理解周围环

境，准确识别物体及其空间关系。

除了摄像头，机器视觉系统还使用了六个激光雷达

（基于光探测和测距）和六个雷达（基于无线电探测和测距）

传感器。激光雷达发射激光束，通过分析光在触及物体后

返回所需的时间来测量距离。雷达利用电磁波来测量物体

的距离或范围。这些关键的传感器技术创建了精确的三维

环境地图，使车辆能够高精度地检测障碍物并导航复杂的

路线，或者更具体地说，使卡车实现了 4 级自动驾驶。

图1：边缘计算通常是在网络外围靠近数据生成的地方部署计算资源。这种方法改善了应用和服

务的性能、安全性、运营成本和可靠性。在工业环境中，边缘计算对于实时决策制定和数据分析

不可或缺，特别是在制造业、航空航天和医疗保健等环境中。

技术趋势

Technology Trends

20 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

从这些传感器收集的数据由卡车

的车载边缘计算系统实时处理。先进的

算法分析来自传感器的输入数据，以创

建环境的动态模型，用于路径规划和决

策制定。该系统可以通过相应地更新车

辆的路径和速度，来识别和响应环境的

变化，例如移动的车辆和行人。这种数

据流确保了自动驾驶送货卡车能够在固

定、可重复的路线甚至是动态和复杂的

场景中，安全高效地行驶。

半导体、异质架构和边缘AI

半导体是增强边缘 AI 能力的基础，能够实现高效的

实时处理和电源管理。现代半导体设计通常具有异构计算

架构，集成了推进边缘 AI 所必需的先进算法功能。

异构计算架构——在单个系统中利用不同类型的处

理器和加速器——优化了特定任务的边缘 AI 性能。这种

优化可实现更高效的处理、更低的功耗和更好的 AI 工作

任务处理，使其成为能效和性能至关重要的边缘计算场景

的理想选择。

简化体育场馆的球迷入场流程

在这套系统中，生物特征面部识别技术利用成像、AI

和先进算法，通过分析个人的面部特征来识别身份。它提

供的一个主要优势是增强了现场安全性。传统的售票方式

容易发生欺诈、假票和未经授权的人员进入等常见问题。

现在，面部识别能将门票直接与个人的独特面部特征联系

起来，大大降低了门票欺诈的风险，并确保只有合法的门

票持有人才能入场。

另一个好处是改善了用户体验。面部识别允许更快、

更有效地进入场馆。人们不再需要排长队手动检票，只需

扫描面部即可，这加快了入场过程。这种便利性在大型场

馆（如体育场馆）尤为重要，在这些场馆，快速无缝的入

场对于有效管理大量人群至关重要。

5G、IT/OT融合和集成安全对边缘计算的促进

除了异构计算架构、AI 和视觉技术外，其他进步也

在对牢固的边缘计算带来积极影响。例如，5G 技术通过

提供低延迟和高带宽（比 4G LTE 网络快 100 倍），显著

增强了边缘计算。这一改进提高了边缘设备的性能，增强

了数据处理能力，促进了可扩展性，并

增强了数据保护。5G 能够在边缘实现

更高效的数据处理，支持高级应用和实

时响应。

IT/OT 融合是推动工业边缘计算采

用的另一个关键因素。这种现象将侧重

于计算、网络和数据管理的信息技术

（IT）与处理实时监控系统的运营技术

（OT）融合在一起。基于全面见解的可

用性以及对主动和预测性运营策略的访问，使得生产力和

运营效率得到了提高。关键任务可靠性和全天候功能是必

需的，这使开发人员转向了坚固的边缘系统设计。

安全要求往往对这些关键任务设置中使用的设计选

项提出了巨大挑战。边缘计算在本地处理数据，减少了远

距离传输敏感信息的需要，降低了潜在网络威胁的风险。

边缘系统与先进的安全技术和基于硬件的措施（如可信平

台模块（TPM）和安全引导协议）很好地集成在一起，以

进一步防止未经授权的访问和数据泄露。

推动边缘计算市场的增长

边缘计算的快速采用背后有一系列推动因素。首先是

对低延迟处理和实时决策的需求不断增加。AI 和物联网技

术的进步正在同步激增，这些技术进展对所有类型的工业

部门以及为其服务的嵌入式 OEM 和 ODM 都极具吸引力。

通过更好的资源分配，全行业都在寻求可扩展性和成本效

益。与此同时，基于硬件的解决方案有望增强安全性并满

足数据隐私需求，从而在创新的新边缘应用中进一步发挥

其价值。工业 4.0 技术的持续崛起，需要快速可靠的数据

处理，从而创造了一个渴望智能自动化应用的竞争环境。

所有这些因素都在推动边缘计算的未来，为持续和重

大的进步做好了准备。随着 5G 网络的激增，工业用户将

能够减少延迟并增加带宽。更多地采用云 - 边缘混合模型，

将为更灵活和可扩展的解决方案提供动力。继续强调 AI

驱动的应用将稳步带来更智能、更自主的系统。

我们正处于一个变革时代，边缘计算引起了全球关注，

特别是在与 AI 技术集成时。AI 和边缘计算之间的协同作用

有望继续深化，从而带来更智能、更安全、更高效的解决

方案，超越当前的技术极限。设计师及其边缘合作伙伴必

须为边缘应用的未来做好准备，相互合作，并对在任何环

境中实现持久可靠性能的关键因素具备更深入的理解。

图2：坚固的边缘计算机设计用于在极端温度、灰

尘和振动等司空见惯的恶劣工业环境中可靠运行。

技术趋势

Technology Trends

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 21

虽然基于规则的传统机器视觉系统已经很好地服务

于工业领域多年，它们能够比人类更快、更准确地执行特

定任务，但是当遇到变化、偏差、模糊和不可预测性等情

况使视觉信息复杂化时，传统机器视觉系统往往不能胜任。

光照条件、视角、反射、阴影、遮挡甚至灰尘等环境条件

的变化，都会影响传统机器视觉系统的能力。与人眼可以

感知和适应这些环境变化不同，传统机器视觉系统如果没

有不断的重新编程和参数修改，就无法对视觉数据进行准

确、有意义的解释。

工业自动化正在迅速发展，工业 4.0 计划旨在提高从

制造和装配到食品饮料、物流、医疗保健等各个行业的质

量、效率和生产力。对于机器视觉系统而言，这意味着来

自工业物联网（IIoT）传感器的增强数据和创新的高分辨

率相机技术，可以捕获 3D 图像、红外波段和更多光谱带，

边缘计算赋能边缘 AI 及机器视觉应用

文/Axiomtek

边缘计算

边缘计算产品的发展，为边缘AI+机器视觉系统的部署，提供强大且简单易用的解决方案。

以帮助克服与图像质量、环境变化和真实世界复杂性相关

的问题。然而，人工智能（AI）是最重要的工业 4.0 技术，

其将机器视觉系统提升到了一个新水平。

机器视觉系统的未来

AI 使用先进的神经网络模型，来复制人类如何看待

和理解他们所看到的东西，消除了传统机器视觉系统因现

实应用中的变化而造成的局限性。借助 AI，机器视觉系

统可以快速轻松地分析图像，以识别细微的差别和模式，

比较整个图像数据集的模式，并保留每次分析的信息，以

不断学习并随着时间的推移提高准确性。部署在制造和装

配线边缘、以实时处理本地数据的 AI 系统的激增，正在

改变广泛的行业。

以下是边缘 AI 如何增强机器视觉系统的一些例子 ：

• 质量控制 ：AI 仔细分析来自任何装配线上的相机

的视觉数据，从测量食品和饮料加工中的填充水平和成分，

到检测药丸和计数小瓶，以确保消费者在用药方面的安全

性。

• 缺陷检测 ：在一系列制造和装配操作中，AI 可以

检测到从轻微的表面缺陷和复杂的颜色变化，到肉眼看不

到的不明显的缺陷。它非常适合识别光伏面板等可再生能

源资产上的划痕、微裂纹、薄膜损伤和结构缺陷。

• 装配验证 ：AI 确认装配组件的正确对齐、排列和

数量。这在电子行业中起着至关重要的作用，因为它确保

了印刷电路板（PCB）组装中晶圆等精细组件的质量和高

精度定位。AI 还可以对组件进行分类和计数，以便将它

们运送到正确的装配线或包装区域。

• 包装和标签检测 ：AI 可识别仓库和配送环境中缺

失的组件以及损坏和未密封的包装。AI 机器视觉系统甚

至可以利用模式匹配功能来读取、识别和翻译条形码和标

签。这对于确保食品、饮料和制药行业的产品质量、消费

者安全和监管合规性至关重要。读取和验证标签的能力甚

技术趋势

Technology Trends

22 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

至可以优化库存管理，并通过将不准确、模糊或折叠的运

输标签排除在供应链之外，来改善物流。

• 自动化 ：AI 使机器人能够识别物体，计算精确的

形状和尺寸，并理解空间背景，以识别系统设计中的问题。

这确保了组件在 3D 空间中的精确放置和方向，并能提高

分类和拾取的准确性。

虽然机器视觉系统极大地提高了许多制造业和物流

环境中的生产力和质量控制，但是 AI 的集成使这些系统

的能力超出了想象，从而提高了速度、效率和准确性。此

外，在边缘集成 AI 可以加快实时决策和行动，因为不需

要在更大的网络上传输信息。边缘 AI 技术在尺寸和重量

上也更小，提供了更高的可用性、更好的安全性、更容易

的可扩展性和更低的整体成本。

为边缘应用选择合适的硬件

虽然工业 4.0 和边缘 AI 为机器视觉系统赋予了新的

功能，但是将新技术集成到现有的制造和装配线上仍然

会引入诸多挑战。当今的系统集成商面临着越来越复杂的

组件、多样化的 I/O 接口，以及既要支持当前的应用，又

能够支持用于分析海量数据集并需要高性能计算的未来的

AI 模型。

以下是为新兴机器视觉技术选择工业边缘计算机时，

需要考虑的几点关键因素 ：

• 计算能力和内存 ：边缘计算机应该能够灵活地支

持各种中央和图形处理单元（即 CPU/GPU）的要求，以

满足多样化和未来的需求，例如最新的第 12/13 代 Intel

CPU，具备 24 个内核，可以有效处理更大的 AI 数据集。

它们还需要具备最新的 DDR（双倍数据速率）内存，具

有极高的带宽，以便更快地访问存储的数据并将其传输到

处理器进行实时分析。

• 全面的 I/O 支持 ：支持最新设备的各种接口，是

机器视觉边缘计算机中需要具备的关键功能。它应该包括

具有数字接口的芯片组，以支持高速工业相机，例如符合

GigE Vision、USB3 Vision、Camera Link 和 CoaXPress 接

口标准的相机。支持音频系统、KVM（即键盘、视频、鼠标）

设备、串行通信（即 RS232/422/485）、显示器和外部平台

的 I/O 口，也是一些关键的考虑因素。

• 安全、高吞吐量的网络连接 ：通过多千兆位以太

网 LAN 端口与内部和外部工业网络的安全、高带宽连接，

应该是每台边缘计算机不可或缺的一部分。它们还应该为

越来越多的无线工业传感器和设备提供最新的 5G 无线连

接，这些传感器和设备支持远程监测和控制、移动机器人、

自主导航车辆、移动资产跟踪以及增强现实、虚拟现实和

数字孪生等新兴技术。

• 扩展能力 ：随着 AI 技术的演进，边缘计算机应

为 CPU 和 GPU 等组件提供灵活的扩展选项，以及额外 I/

O 端口的可选扩展模块。这允许轻松扩展系统以适应当前

和未来的机器视觉技术，最终延长系统的寿命。

• 定制选项 ：由于每个机器视觉应用和环境在预期

用途、连接的设备和配置方面都有独特的要求，因此现成

的产品可能并不总是能够满足特定的需求。系统集成商应

考虑具有设计和集成服务支持的边缘计算机，以满足精准

的项目规范。这些服务可以定制解决方案，以满足独特的

硬件和软件要求。

• 智能 PoE 设备管理 ：边缘计算机应确保通过直

流输入电源向内部组件安全供电，同时提供无缝的智能电

源管理，例如能够管理和监控 USB 和以太网供电（PoE）

等远程配电技术的每个端口的功耗，为连接的设备（如相

机、光源、传感器等）供电。

• 环境保护 ：部署在装配线附近的边缘计算机必须

技术趋势

Technology Trends

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 23

坚固耐用，并且能够承受工业制造的恶劣环境，包括暴露

在冲击、振动、极端温度、湿度、电磁干扰、灰尘和碎屑

等环境中。

• 行业合规性 ：任何工业边缘硬件，都应符合适合

在工业环境中使用的电子设备的最新性能和安全标准。

适用于机器视觉的边缘计算产品

为了满足 AI 增强型机器视觉应用的需求，Axiomtek

设计了 IPC962A 边缘计算机。与所有 Axiomtek 产品一样，

IPC962A 采用严格的质量标准制造，可承受恶劣的工业环

境。它通过了 EN 61000-6-4 和 EN 61000-6-2 电磁兼容性

认证，提供 -20~ 60℃的宽工作温度范围和耐用型冷轧钢

结构外壳。

具体来看，IPC962A 具备如下特性 ：

• 下一代性能 ：采用最新的 Intel 13/12 代 Core™

处 理 器， 配 备 Intel Q670E/H610E 芯片组和双 DDR5

4800/4000 SO-DIMM 插槽，可提供 64GB RAM，并可选

择 AI 加速器模块来处理密集的 AI 工作。

• 高级连接 ：采用最新的高通量无线、USB 3.0 和

以太网连接，包括对 5G 无线连件的支持。

• 多种显示选项 ：提 供 DisplayPort、HDMI 和

DVI-D 端口，适用于分辨率高达 4096×2160 的高级 3D、

红外和高光谱机器视觉相机。

• 灵活的 I/O：提供用于 USB 设备、音频、串行通信、

外部显示器、机器人、工业计算机等的端口。

• 智能 PoE 设备管理 ：提供用于 18~36VDC 输入

电源、点火控制、远程 LED 等的 4 针接线板。用于 PoE

控制和监控的 Axiomtek PoE 管理器，提供最终的智能电

源管理，包括物理层连接、通信层协议、中间件 API 和

高级软件管理。

兼顾当下与未来需求

凭借卓越的设计灵活性和模块化，IPC962A 提供了

卓越的扩展能力，便于扩展机器视觉系统。IPC962A 的前

置 I/O 扩展接受各种 I/O 模块，用于额外的设备连接——

从局域网、USB 和串行端口到外部显示器、机器人和

其他外部工业设备和计算机。IPC962A 还具有两个高速

PCle 插槽，用于高性能并行 CPU 和 GPU AI 加速器，如

NVIDIA T600/T1000 和 Intel ARC Pro A50 GPU，支持 AI

深度学习推理和训练模型，使集成商能够快速轻松地适应

新的多样化边缘 AI 和工业 4.0 技术，将机器视觉系统提

升到一个新的水平。

IPC962A 还配备了一个 PCIe 插槽，用于提供额外功

能。例如，IPC962A 可以接受 Axiomtek 的 AX92320 4 端

口 PCI Express GigE 图像采集卡，以支持四个独立的 30W

PoE 兼容以太网端口，用于为 GigE Vision 相机供电和传

输信息。它还支持 IEEE 1588（精确时间协议），用于实

现多相机采集的同步。

图1：当光学传感器或编码器检测到生产线上的物体时，触发信号会通知系统

让相机捕捉图像。视觉平台分析图像中的物体，如果检测到缺陷，气动执行机

构或机械臂可以移除不合格的物体。

Object Object

Industrial camera

& illumination

Sensor

(Trigger input)

Conveyor

(Encoder signal)

图2：在这个应用中，系统需要记录编码器位置用于相机触发。Axiomtek的硬件

专门设计用于存储编码器位置。当传感器产生一个外部锁存输入信号时，编码

器位置值将被记录到锁存寄存器中。用户可以通过调用API来获取位置数据。

Encoder

position

Object Object

Interval

Industrial camera

& illumination

Sensor

(Position Latch signal)

Conveyor

(Encoder signal)

技术趋势

Technology Trends

24 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

IPC962A 还可配备 Axiomtek 的 AX92350 实时视觉 I/

O 卡，该卡具有增量正交编码器输入和去跳滤波器，用于

实时集成和控制多个 I/O，实现照明、相机、执行器和传

感器设备之间的精确交互。Axiomtek 的照明控制模块提

供多种照明控制模式和可调延迟 / 持续时间功能，允许用

户设置“系统在发送触发输出之前等待的”延迟时间，并

定义持续时间以调整 LED 输出的脉冲宽度。当与高度模

块化的 IPC962A 配对时，AX92350 实时视觉 I/O 卡和照

明控制模块提供微秒级控制和照明控制，以满足时序要求

并确保高质量的图像输出，适用于两种真实场景，如图 1、

图 2 所示。

确保无缝集成

Axiomtek 致力于通过以下服务，帮助各行各业的制

造商促进多样化的机器视觉应用，并无缝集成新兴的 AI

技术 ：

• 由经验丰富的工程师组成的设计服务团队，拥有

一流的服务和领域专业知识，可以通过硬件和软件的组合，

从板级到系统级定制解决方案，实现完全集成的部署，以

满足 AI 和机器视觉应用的需求。

• 大客户管理服务提供主动、全面的支持，以精确

和谨慎的方式指导客户完成每个阶段——从个性化的项目

管理、项目要求、规划和订购，到交付和持续的项目后期

支持。

• 通过不断扩大的合作伙伴生态系统，Axiomtek 与

软件合作伙伴合作，提供 API 实用程序、驱动程序支持

和嵌入式操作系统。与硬件合作伙伴合作，确保先进的外

围设备经过验证，具备兼容性和可靠性。

• DigiHub 资源和软件开发套件，可以帮助机器视

觉集成商轻松构建和实施定制的 AI 训练和推理深度学习

模型。AI 就绪软件开发工具包基于 Intel Edge Insight，无

需编码即可部署 AI。

推进下一代机器视觉应用

随着机器视觉系统不断发展，通过集成先进的相机、

5G、IIoT 和 AI 技术，提供更高水平的速度、效率和准确

性，Axiomtek 真正处于创新机器视觉计算机解决方案的

前沿，这些解决方案利用了这些新的、令人兴奋的功能。

从 AI 嵌入式系统到全面的 I/O 支持和无缝的软件集成，

Axiomtek 提供一系列定制配置的高性能工业级机器视觉

计算机，以帮助各个细分市场的客户在其制造和装配线上

实现运营改进、生产率提高、性能提升和效率提高。

随着新的工业 4.0 技术的不断发展，Axiomtek 也在不

断掌握新技术，并与合作伙伴生态系统合作，开发先进且

高度可靠的工业计算机解决方案，支持现实世界应用的新

功能。这一切都得到了专家设计和集成服务的支持，这些

服务使系统集成商能够快速、经济高效地部署先进的机器

视觉系统（从传统到边缘 AI），满足当下和未来的需求。

应用与解决方案 Applications & Solutions

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 25

现了价格竞争，国内价格与国际市场

的差距扩大至 30% 左右。

相较于 6 英寸碳化硅，8 英寸碳

化硅具有更高的性能优势。首先，在

材料利用率方面，8 英寸晶圆的面积

是 6 英寸晶圆的 1.78 倍，这意味着在

相同的原材料消耗下，8 英寸晶圆可

以产出更多的器件，从而降低了单位

成本。其次，8 英寸碳化硅衬底的载

流子迁移率更高，导电性能更好，有

助于提高器件的整体性能。此外，8

英寸碳化硅衬底的机械强度和热导率

也优于 6 英寸衬底，有利于提高器件

的可靠性和散热性能。

（2） SiC 外延

外延环节，在 SiC 制备过程中的

碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）

为代表的第三代半导体材料，具有

更宽的禁带宽度（宽禁带 Wide Band

Gap，WBG，是指半导体材料具有的

较大能带间隙 ；在固态物理学中，禁

带宽度是指价带顶部和导带底部之间

的能量差 ；禁带宽度的大小直接影

响材料的电子特性和物理行为）、更

高的导热率、更高的抗辐射能力、更

大的电子饱和漂移速率，同时具有电

能消耗较少的优势。第三代半导体材

料可以实现更好的电子浓度和运动控

制，更适合于制作高温、高频、抗辐

射及大功率电子器件，在光电子和微

电子领域具有重要的应用价值。目前，

市场火热的 5G 基站、新能源汽车和

快充等都是第三代半导体的重要应用

领域。

国产碳化硅设备崛起，市场份额

跃升

据《碳化硅产业调研白皮书》信

息，当前中国的碳化硅产业链，已经

相当完善，并且涵盖了从原材料到最

智能光学成像系统助力碳化硅晶圆缺陷检测

文/江苏慕藤光精密光学仪器有限公司

晶圆检测

智能光学成像系统能依据自动对焦、自动跟焦的技术及图像算法，精确获取图像数据，

精准无误地识别并锁定晶圆缺陷。

终产品应用的多个环节，在碳化硅产

业上所涉及的环节包括衬底、外延、

设计、制造、封测、器件、模组等环节。

（1） SiC 衬底

衬底是碳化硅产业中最重要的环

节，价值量占比接近 50%。没有 SiC

衬底，就造不出 SiC 器件，所以衬底

是最基本的材料基础。

近 年 来，6 英 寸 碳 化 硅（SiC）

衬底产品在国内市场实现量产，据《中

国 6 英寸 SiC 衬底市场研究报告》显

示，截至 2023 年，中国 6 英寸 SiC

衬底的折合销量已超过 100 万片，占

全球产能的 42%，预计到 2026 年将

达到 50% 左右。然而，随着产能的

迅速扩张，6 英寸碳化硅衬底市场出

图1：碳化硅衬底生产流程。

高纯碳粉/硅粉

原料合成

晶片研磨、

抛光、清洗 晶棒切割

晶锭加工

晶体生长

碳化硅衬底 碳化硅晶片 碳化硅晶棒

高纯碳粉 碳化硅晶锭

最终厚度

(a) (b)

350µm

侧位裂纹

中位裂纹

线切 变形区

减薄

研磨

抛光 清洗

图2：SiC衬底晶圆加工过程中裂纹的产生。

应用与解决方案 Applications & Solutions

26 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

价值量占比接近 1/4，是从材料到 SiC 器件制备过程中不

可缺少的环节。

外延层的制备，主要是在 SiC 衬底基础上生长出一层

单晶薄膜，再用以制造出所需的电力

电子器件。目前外延层的制造，最主

流的方法是化学气相沉积法（CVD 法），

利用气态的先驱反应物，通过原子、

分子间化学反应的途径生成固态薄膜

的技术。8 英寸碳化硅衬底的制备技术

难度较大，目前全球范围内能够实现

量产的厂商仍然有限。2023 年，全球

大约有 12 个与 8 英寸晶圆相关的扩产

项目，8 英寸 SiC 衬底和外延片已经开

始出货，晶圆制造端的产能也开始逐

渐加速落地。

尽管 8 英寸碳化硅产线在整个市

场中占比不高，但其发展势头强劲，

国产碳化硅外延设备市场份额呈现稳步上升态势。

在 2021 年及之前，国际厂商的碳化硅外延设备在国

内市场占据主导地位。然而，随着国内技术的不断突破与

创新，至 2022 年，国产设备与国外设备在市场占比上已

实现平分秋色，展现出强劲的市场竞争力。国内首家开启

8 英寸 SiC 制造的晶圆厂已宣布 8 英寸 SiC 工程批顺利下

线，以外延环节为例，在去年头部企业瀚天天成就已对外

宣布公司实现 8 英寸外延技术的突破，已具备量产能力 ；

东莞天域也在去年发布了 8 英寸的样片，宣布 2025 年首

条 8 英寸外延产线投产。这一成绩不仅验证了国产设备的

技术实力和市场认可度，更为未来几年第三代半导体商用

步伐提速奠定了坚实的设备基础，8 英寸碳化硅时代在望。

碳化硅晶圆加工过程中的缺陷检测

（1）碳化硅衬底缺陷检测

碳化硅，以其高硬度和强化学惰性的特质，给自身衬

底的加工过程（包含切片、减薄、研磨、抛光与清洗等关

键步骤）带来了一系列挑战。在制备过程中，加工损耗、

图3：滴落物（downfall）缺陷。

图4：三角形（triangle）缺陷。

图5：胡萝卜（carrot）缺陷。

图6：长三角（large triangle）缺陷。

图7：表面台阶聚集（step bunching）。

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视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 27

线激光对焦传感器，是国内首

款高精度主动对焦和跟焦的线激光传

感器，可以实时对被测物体进行对焦

清晰度监测并反馈信息，实时跟焦，

400ms 内快速响应调整焦距，且高速

对焦下实时保持高对焦清晰度，视野

中心与焦点同轴无偏移。此外，还可

以分段测量，更大的焦点标记范围，

解决以往单点对焦过程中遇到坑洼状

况时不能对焦的场景。

图像对焦传感器 MIAF-400 目前

已升级到第四代，在原有的基础上各

性能都有所提升。是一款具有高速对

焦和高精度对焦能力的自动光学检测

装置，对焦时间精确小于 0.2s，对焦

精度高达±0.5μm（10X 物镜），对

损伤频繁出现、效率难以提升等问题

接踵而至，并且对后续外延层的质量

以及器件的性能产生着深远而严峻的

影响，因此，对碳化硅衬底的缺陷识

别与检测意义重大，常见的缺陷有表

面划痕、凸起、凹坑等。

（2）碳化硅外延片缺陷检测

在产业链中，碳化硅外延片处于

碳化硅衬底和碳化硅器件之间，主要

通过化学气相沉积法进行生长。由于

碳化硅特殊性，其缺陷类型也不同于

其他晶体，主要有滴落物（downfall）、

三角形（triangle）缺陷、胡萝卜（carrot）

缺陷、长三角形（large triangle）缺陷、

台阶聚集（step bunching）等，这些

缺陷都会对后端器件的电学性能造成

影响，比如使器件提前击穿，产生较

大的漏电流等。

慕藤光智能成像光学检测的独到

解题思路

在碳化硅衬底与外延片检测等相

关领域的研究中，慕藤光凭借自身专

业领域的深厚积淀，创新性地给出了

别具一格的解题路径。专业光学成像

系统解决方案贯穿于半导体制造的全

流程，能够依据自动对焦、自动跟焦

的技术及图像算法，精确地获取图像

数据，精准无误地识别并锁定缺陷所

在，大幅提高了产品良率，为半导体

制造领域的发展增添了强劲的动力。

SR 超分辨率变倍系列，提供更高

分辨率，最大变倍比可达到 192 ：1，

对传感器最大可兼容至 Φ44，最大

NA 值提升至 0.32，兼容靶 面更大，

更大视野范围，提升镜头进光量，成

像效果更优无论是视场的边缘区域还

是中心区域，都能提供高质量图像，

为定位、识别、测量、检测等项目上

提供更精准视觉成像效果。

图8：慕藤光SR超分辨率变倍。

图9：慕藤光线激光对焦传感器。

图10：慕藤光图像对焦传感器。

焦范围可达 300μm 以上，结合自研

专利图像算法，可自主调节对焦范围，

精度与速度均显著优于同类型的传感

器。

以上三款产品在半导体领域应

用十分广泛，慕藤光专注 AOI 检测，

其功能还可覆盖到例如外观缺陷、尺

寸大小、间隔定位、识别校准等方

面。具体包括晶圆分选机的视觉定位、

高精密度晶圆探针台定位、Hybrid

Bonding 混合键合工艺中的视觉定位、

SMT 产品的外观检测、晶圆表面检

测等。慕藤光始终致力于通过先进的

光学成像技术，为半导体行业提供卓

越的检测解决方案，助力客户提升产

品质量和生产效率。

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28 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

它们定义了驾驶员应该遵循的路径。

Ames Engineering 公司致力于为道路状况检测提供解

决方案。该公司的道路横向剖面系统检测方案使用激光和

高速 3D 相机，收集整个车道宽度（4m）的信息。

该系统有两个版本，2K 版本对每段道路轮廓收集

2048 个点，4K 版本对每段道路轮廓收集 4096 个点。路

面切片之间的纵向间距，2K 版本可以设置为 0.25~0.5 英

寸（6.35~12.7mm），4K 版本可以设置为 0.1~0.2 英 寸

（2.54~5.08mm）。

相机、镜头、滤镜和激光线设备由 HyMIT 公司进行

装配，并安装在由丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯（ABS）塑料

制成的防风防雨外壳中。

HyMIT 公司创始人 Robin Huang 表示，为了屏蔽过

多的阳光，并确保该系统在沥青和水泥等多种路面上有效

工作，滤镜是必不可少的。HyMIT 开发了定制的 3D 道路

轮廓检测解决方案来评估路面状况，其客户已经遍布全球

16 个国家。

Robin Huang 介 绍 说，HyMIT 系统中使用的激光

功率比用于室内产品检测的激光功率更强。尽管他没有

提供 Ames Engineering 公司的应用方案中激光的详细信

息，但他透露 HyMIT 路面检测系统中使用的激光功率在

1000~10000mW 之间。

对高速公路等高速道路的路面状况进行评估和维护，

是涉及道路质量和安全的重要问题。但对数千里的路面状

况进行评估是一项艰巨任务。为此，一些政府部门寻求部

署自动化检测系统来收集和分析道路数据。

一种常见的

自动化方法是利

用机器视觉。具体

来说，可以利用激

光线设备和相机，

以规则的间隔，以

横向或横跨车道

的方法捕获路面

状况的图像数据。

算法对这些数据

信息进行分析，从而计算出许多涉及道路安全问题的衡量

指标。

这些视觉系统通常安装在皮卡车等车辆上，当车辆在

接受检查的道路上以高达 60 英里 / 小时（约 96km/h）的

正常速度行驶时，视觉系统会捕获路面质量的信息。

聚焦道路安全问题

这些工具评估的道路安全问题包括 ：

• 车辙。这是道路上车轮轨迹中的线性纵向凹陷。当

车辙里充满雨水时，雨水会阻止车辆的轮胎正确地抓住路

面，此时的车辙可能会使车辆打滑，非常危险。

• 开裂。这会发生在道路上的任何地方，是许多问题

综合起来导致的结果，比如道路上行驶车辆的重载或恶劣

天气。

• 车道边缘下降。如果车辆快速驶离或进入道路时，

道路和路肩之间的陡峭（或垂直）下降，非常危险。

• 车道的标记状况。这是一个重要的安全特征，因为

3D 线激光轮廓系统检测路面安全性

文/Linda Wilson

道路检测

3D线激光道路横向轮廓系统可计算出路面车辙的深度，并提供详细的路面3D图像。

图1：利用3D成像扫描道路的横截面，实现了沥青

路面检测工作的自动化。

图2：横向剖面系统安装在一辆皮卡车上，用于评估路面状况。

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视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 29

图3：沥青路面强度视图。

在 Ames Engineering 公司的检测系统中，3D 相机采

用的是 AT Automation Technology 公司的 C6 系列中的一

款。该 3D 线激光相机将数据传输到笔记本电脑上的软件

中，该笔记本电脑的屏幕亮度也是专为在阳光下阅读而设

计的。

收集和分析图像数据

横向轮廓检测系统的工作原理如下 ：线激光设备以一

定间隔在路面上投影一条线。高速相机以每个轮廓 2048

个数据点或每个轮廓 4096 个数据点捕获该轮廓线的图像，

具体数据点数取决于使用的相机版本。使用激光与相机的

组合，利用单个激光和相机可以捕获整个道路宽度的图像。

Robin Huang 表示，与

市场上其他横向路面检测系

统相比，使用一台相机和单

激光进行路面检测的 3D 轮

廓系统是一种独特的解决方

案。他解释说 ：“根据路面

的宽度，大多数路面测量系

统都是由两台相机组成，每

台相机覆盖一侧约 2m 的道

路宽度。这种方法不但需要的器件数量多，而且安装复杂，

会在道路中间形成一道缺口。”

基于轮廓数据点创建的横向线产生的变形，算法可

以计算出车辙的平均深度。Ames Engineering 公司总经理

Jon Klatt 指出，通常情况下，深度超过 0.5 英寸（12.7mm）

的车辙，系统就会提示路面需要维修等行为。

该相机还可以生成路面的 3D 强度和 3D 模型视图，

交通部门的官员可以使用 Ames Engineering 公司的软件进

行审查。相机收集到的数据也可以与其他公司的软件一起

使用，进而对路面裂缝或车道落差进行计算。

HyMIT 公司为 Ames Engineering 公司提供传感器控

制和数据采集软件，Ames Engineering 公司为用户开发数

据分析算法和前端软件。

Ames Engineering 公司还将传感器和软件与来自 GPS

接收器的位置信息集成在一起。GPS 接收器安装在卡车顶

部。

卡车中的网络集线器允许组件（软件、3D 轮廓仪和

GPS）之间可以通过以太网连接进行通信。

在研发中使用路面数据

交通官员根据路面状况信息做出是否维修和更换的

决定，并据此开展研发活动。

例如，美国伊利诺伊州交通部在研究项目中使用了

Ames Engineering 公司的横向剖面仪，并利用该系统对沥

青路面混合料中骨料或颗粒材料的耐久性进行评估研究。

在一个正在进行的研究项目中，该部门希望找到一

种当地具有的颗粒材料，用作铺设乡村地区指定州公路的

沥青路面混合料。虽然州公路小汽车流量可能很小，但半

挂车经常会使用这些道路。伊利诺伊州运输部研究局局长

John Senger 认为 ：“在考虑路面设计时，日常轿车甚至皮

卡车几乎都不会对路面结构造成任何损坏。但是半挂车的

载重量通常很大，它们是所有道路路面损坏的来源。”

目前，伊利诺伊州是从附近的其他州购买颗粒材料用

于铺设这些道路，但如果从伊利诺伊州境内采购材料，将

节省资金。但前提是伊利诺伊州首先需要研究开发一种耐

用的颗粒材料组合。车辆在路面上反复行驶，随着时间的

推移，太软的石头会变得平滑。Senger 解释说，一旦石头

失去棱角，路面就会开始坍塌。

Senger 说 ：“横向剖面仪本质上是一种研究工具，可

以帮助我们量化路面对车辆荷载的反应程度。我们的研究

目标是通过提出更好的路面铺设方案，来改善伊利诺伊州

的道路状况。”

图4：AT Automation Technology公司的

C6系列3D相机。

图5：横向剖面系统的强度视图和相应剖面图，该图显示了一段混凝土路面的

路面状况。

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30 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

片 ；另一个是在街对面的存储堆，木

堆尺寸约为 800×800×45 英尺，占

地约 8 英亩。员工使用公路上的输送

机将木材从落料堆转移到存储堆。

Biomass One 的存储堆通常存有

大约 8 万吨的木料碎片。虽然木料

存储堆的表面温度可能与室外温度

相同，但木堆内部的温度却会很高。

Biomass One 自动预警系统开发商

MoviTHERM 公司研发副总裁 David

Bursell 指出 ：“当木材被压实并开始

降解时，温度会自然升高。如果因为

材料被压实，从而使降解产生的热量

不能散发，就会开始出现阴燃和火灾

问题。”

无效的人工防火

在安装 MoviTHERM 的防火系

统之前，Biomass One 公司依靠人工

预防火灾。在一年中最热的六个月里，

Biomass One 是一家位于美国俄

勒冈州的发电厂，其利用木材废料发

电，避免这些木材废料腐烂在垃圾场

或森林中。但是，这些堆积成山的木

材在炎热的天气里容易着火，释放烟

雾，火灾有时还会蔓延到附近的企业。

然 而， 自 2022 年，Biomass One

发电厂安装了基于热成像的自动化早期

火灾预警系统后，情况发生了巨大变化。

从那时起，消防部门就再也没有接到过

一次该公司发生火灾的救援电话。

Biomass One 电厂运营总监 Ryan

Burns 解释说 ：“我们是一家燃木发电

厂，我们有两台燃木锅炉和两台汽轮

机，发出的电销售给当地公用事业单

位 Pacific Power 公司。发电厂每个月

燃烧木材约 2 万吨。发电厂锅炉上增

加了污染控制系统，以最大限度地减

少对当地空气质量的影响。”

木质燃料的采购和制备

Biomass One 鼓励公众丢弃木材

废料，该公司将这些木材废料切割、

堆砌并使其老化，然后再将其用于发

电过程中。该公司还从当地锯木厂购

买木料碎片，并与当地林务局合作，

收集伐木工人留下的木材碎片。

Biomass One 会在现场储存足够

的木质燃料，以维持电厂发电运营三

到四个月。木料堆有两个 ：一个是对

公众开放的落料堆，用于放置木料碎

发电厂利用热成像方案预防木材料堆起火

文/Linda Wilson

热成像

物联网火灾监控解决方案结合了热像仪、专用计算机硬件和软件，帮助发电厂监控火

情、发送警报并分析火情趋势。

该公司雇佣临时员工监控火灾。员工

站在木材堆料那里看守每个侧面，观

察、寻找火灾的迹象。Burns 说 ：“我

们会密切关注堆垛的每一个角落。”

他们雇佣了足够多的消防观察

员，每年的人工成本高达 25 万美元。

如果消防观察员观测到燃烧迹象，他

们将通知中央控制室内的员工，控制

室员工可以采取应对措施，例如启动

高压水枪。这些高压水枪安装在 65

英尺长的柱形金属杆顶部，这些金属

杆按一定规则布置在木材料堆周围。

但是雇佣和留住临时员工从事

如此无聊的工作很有挑战性。该发电

厂电气和灭火工程师 Toby Sakraida

回忆说 ：“人们有时睡觉，有时请病

假……”火灾经常因疏忽被漏掉，甚

至发展到没有消防部门的帮助就无法

阻止火灾。幸运的是，消防部门就在

同一个工业园区里。

图1：Biomass One发电厂利用木材废料发电，并将电力出售给当地公用事业公司。

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视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 31

下转第36页

安装自动化IoT热成像解决方案

Sakraida 于四年前加入 Biomass

One 发电厂。他加入团队后不久，就

开始研究人工观察防火之外的其他解

决方案，具体来说，是从消防观察员

用来检查热点的手持热像仪开始。热

像仪能够感应到物体发出的红外辐射

能量或热量，并将此热量信息报告为

温差场景图像报告。MoviTHERM 公

司表示 ：“随着火灾的发展，周围材

料的温度会升高。这会产生红外相机

可以检测到的热信号。即使烟雾尚不

可见，这种热信号也可以在火灾早期

提示火灾的存在。”

然而，Sakraida 对手持热像仪并

不满意，因为它们仍然需要人工手动

操作。

在研究了很多可能的解决方案

后，Sakraida 找到了 MoviTHERM 公

司 的 名 为“MoviTHERM-iEFD” 的

自动化解决方案。该解决方案将热

智能相机与专用的网关硬件和基于

云的软件相结合，用于监控、警报

通知和火情趋势分析，可检测企业

中易发生自燃的热点，例如洗衣房、

金属回收业务和生物质能燃料设施。

MoviTHERM iEFD 旨在成为一个基

于事件的系统。它允许用户设置警报

的温度阈值，警报可以通过电子邮件、

语音邮件或文本发送。如果员工针对

火情威胁采取了应对措施，用户就会

收到第二个显示问题已解决的信息。

热成像系统的工作原理

Biomass One 的系统包括五台

Teledyne FLIR 公司的 A700 相机，这

些相机与高压水枪安装在同一个柱形

金属杆上。因为相机安装在室外，会

面临各种户外环境，所以每台相机都

被封闭在 IP66 防护等级的金属外壳

中。第六台相机具有 RGB 功能，可

以提供整个料堆的视图，并将图像传

输到 Biomass One 公司控制室中的计

算机和监视器上。

MoviTHERM 系统用于在烟雾

和火灾发生前，及早检测到热点。该

过程从固定安装的 A700 智能传感

相机开始，相机的传感器分辨率为

640×480，能提供总计达 307200 个

像素的温度读数。相机能够探测的温

度范围为 -20~2000℃。

为了将热成像相机的数据传输到

MoviTHERM 系统的云端软件，该系

统在 Biomass One 的控制室中设置了

专用的网关。网关利用 Modbus 工业

协议与相机和以太网供电（PoE）通

信，并通过无线网络与云基础设施通

信。数据传输通过从每个杆延伸到控

制室的埋地光纤电缆实现，电缆长度

可达 1800 英尺（约 549 米）。相机和

光纤之间通过以太网电缆相连。

图像处理在相机上进行，相机会

针对用户选择的感兴趣区域报告最高

温度。用户可以为每台相机选择多达

10 个感兴趣的区域。Bursell 解释说 ：

“相机进行过滤或筛选区域温度，以

寻找最高温度。这就是我们在网关看

到的温度。”

网关进一步过滤信息，将每个相

机的最高读数发送到云端软件。这些

读数将被存储三个月，Biomass One

发电厂或消防部门的管理人员可以使

生料

燃烧

灰渣料

接收传送带

粉碎机

接收传送带 燃料存储

进料机

燃木锅炉

发电涡轮机

灰坑

图2： Biomass One先将大量木材切碎、老化，然后再将其用于发电。 灰渣料传送

图3：MoviTHERM公司的系统是基于事件的，可以检测燃料存储堆中的热点并提醒公司管理人员。

G大道 洒水器2

洒水器3

洒水器4

洒水器5

旁路

G大道 洒水器2

洒水器3

洒水器4

洒水器5

旁路

G大道 洒水器2

洒水器3

洒水器4

洒水器5

旁路

G大道 洒水器2

洒水器3

洒水器4

洒水器5

旁路

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32 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

此外，有些基础设施位于恶劣环境中，例如近海地区、

加拿大北部偏远地区或阿拉伯沙漠，这些地方远离人类居

住区，电网或电信网络很难覆盖到。这使得安装基于相机

和 PC 的自动检测系统变得更加困难。

计算机视觉用于预测性维护

由于这些特定限制，人们无法手动执行此类基础设施

的预测性维护。计算机视觉利用各种技术手段，可以自动

检测和报告这些基础设施的缺陷或问题。以下是一些示例：

• 表面检测可以检测出材料损伤、裂纹、腐蚀和其他缺陷。

• 红外和多光谱成像技术，可以帮助识别表面不可见的

内部材料疲劳，或者通过管道内部输送的气体或液体

与外界之间的温度差异，来检测泄漏。

• 热成像技术可以提供电气设备过热的信息，例如，由

于绝缘问题导致的情况。它还可以监测化工厂或炼油

厂储罐外的化学反应温度。

• 环境和航空成像技术可以识别自然环境对基础设施的

潜在威胁，如山体滑坡或植被生长可能对电力或电信

线路造成的破坏。

执行这些任务所需的硬件和软件视觉技术已经非常

计算机视觉不仅已经在制造和监控领域得到了很好

的应用，而且该技术还可以用来监控道路、桥梁、铁路轨

道、管道、输电线、油气罐和大坝等关键基础设施。机器

学习、嵌入式计算和无人机的最新发展，为全面检查此类

设施以进行预测性维护开辟了新的可能性，甚至在偏远地

区也能实现。

预测性维护确保关键基础设施的安全性与可靠性

2018 年 8 月 14 日，意大利热那亚的一座主干道公路

高架桥莫兰迪大桥，在一场暴风雨中倒塌，造成 43 人死亡。

这不仅是一场造成人员伤亡的灾难，而且对当地经济也产

生了巨大影响，因为热那亚是意大利最大的港口之一。

这个例子说明关键基础设施对社会极其重要，它为人

们提供能源、水和信息，并确保人员和货物的流动性。如

果关键基础设施出现问题，可能会造成严重后果，比如致

命事故、停电、洪水以及其他破坏事故，还有医疗服务的

中断等。还可能对环境造成严重破坏，如果输油管道发生

泄漏，就可能造成污染或火灾。

对于热那亚的塌桥事故，人们怀疑对这座大桥的维护

不足是灾难发生的主要原因。对于此类基础设施持续进行

监测，以预测问题并防止损害发生至关重要。然而，执行

这种类型的检查是一项特别具有挑战性的任务。

无论是桥梁、铁路轨道、输电线还是管道，大多数关

键基础设施都规模巨大，比如一座非常庞大的建筑或者绵

延数百或数千英里的设施。例如，根据加拿大能源监管机

构的数据，加拿大 Nova 天然气运输有限公司运营着一个

天然气收集和运输系统，包括在阿尔伯塔省和不列颠哥伦

比亚省北部的大约 24,500 公里的管道。派遣工作人员到

现场进行连续检查是一项非常困难、耗时且成本高昂的工

作，况且在如此远的距离部署相机和视觉系统也是一项巨

大的投资。

基于 AI 的计算机视觉监控关键基础设施

文/Constantine Malynin，Maxlab公司联合创始人

嵌入式视觉

基于AI的嵌入式系统的体积、重量、功耗等优势，使其适用于户外基础设施监控，甚至

能自动触发纠正措施。

图1：2018年8月14日，意大利热那亚的一座主干道公路高架桥莫兰迪大桥在暴

雨中倒塌，造成43人死亡。人们怀疑这座大桥的维护不足可能是导致此次灾难

的主要原因。

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视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 33

成熟，挑战在于进行这种监测所必需的规模和条件。部署

基于 PC 的机器视觉系统，需要大量的空间、电力和维护

工作，并且在极端温度和天气条件下的恶劣室外环境中部

署，难度极大。此外，大规模部署也意味着成本很高。

嵌入式系统和AI图像处理降低入门门槛

嵌入式系统和 AI 图像处理技术的最新发展，为这些

基础设施的运营商和监管者提供了新的机会。嵌入式处理

器，如 ARM 公司或英伟达公司的产品，已经能够提供足

够的处理能力，能在较小的空间内执行高级图像处理任务，

并且与基于 PC 的系统相比，功耗和成本更低。

嵌入式视觉系统的 SWaP 特性（尺寸、重量和功率），

使其更容易封装在紧凑的保护外壳中，以抵御户外环境的

影响。它们可以轻松地安装在扫描轨道的维护列车或监测

路况的卡车上。它们还可以安装在无人机和飞机上，用于

对远程基础设施进行航空成像。

例如，管道监测可以通过航空成像进行，也可以通

过离管道有一定距离的检查塔来完成。安装在塔顶或桅杆

上的户外相机很难供电，维护或读取数据也不容易。低功

耗嵌入式系统可以由电池供电，电池本身则由小型太阳能

电池板充电。由于整个图像处理过程是在相机内进行，因

此图像处理本身不需要与远程 CPU 进行数据线连接或无

线连接。该系统可以通过移动网络或卫星通信将图像分析

结果以低带宽数据形式传输——例如，传输泄漏信息及其

GPS 坐标，而不是传输千兆字节的图像数据。

基于嵌入式AI视觉系统的自主防冰

在寒冷地区，结冰会对电力、电信电缆或建筑物等基

础设施造成损坏。建筑物屋顶上的冰坝会阻止融水正常排

放，从而对基础设施造成严重破坏。放置在关键位置的加

热电缆，可以在冰块造成损坏之前将其融化，然而全天候

运行加热电缆是一种巨大的能源浪费，并且产生不必要的

成本。

一家总部位于美国的加热电缆供应商，提供依赖于全

自主嵌入式视觉系统的由相机监控的加热电缆。智能相机

模块安装在 76mm×178mm 的坚固外壳中，可保护其免

受天气条件的影响。它包括一个电池和微型太阳能电池板，

因此不需要连接到电网。该设备已经针对低功耗进行了优

化，因此即使在低光照条件下（例如相机和太阳能电池板

被冰雪覆盖），满电的电池也足以运行数周。

该系统持续监测目标区域，并在检测到冰层超过特定

阈值时自动触发加热电缆。一旦冰雪融化，就可以安全地

关闭加热电缆。

这个应用是 AI 嵌入式视觉系统如何以低成本、小投

入部署并实现完全自主运行的完美示例。它不仅能检测问

题并触发警报以供人工干预，甚至可以通过自动启动纠正

措施来更进一步。最重要的是，它通过降低能源消耗和节

省大量因电力浪费而产生的二氧化碳排放，从而优化了运

营成本。

大规模预测性维护需要稳健、低成本和低功耗的

解决方案

关键基础设施在进行预测性维护时面临其自身的挑

战 ：户外成像、位置偏远、电力和网络接入有限，以及检

测对象规模庞大。这需要采用移动解决方案或无数小型、

低成本的成像系统来实现无缝覆盖。

基于 AI 的嵌入式系统体积小、重量轻、价格实惠

且功耗低。它们可以安装在检查车辆上，也可以大规模、

远距离部署到自动监控系统中，甚至可以自动触发纠正

措施。

图3：嵌入式视觉系统有利的SWaP特性（尺寸、重量和功率），使其更容易封

装在紧凑的保护外壳中，以抵御户外环境的影响。

图2：结合嵌入式视觉和机器学习技术，可以实现对关键基础设施的常规检

查，这也是预测性维护计划的一部分。

镜头 Lens

34 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

见的应用场景包括协作机器人和机器

人辅助的医疗程序，以及自动化和远

程操作的实验室测试。

Theia 的电动镜头还可以在透射

可见光和透射近红外光之间切换，用

于检测组织、农作物和其他介质中的

水分含量，从而在多光谱应用中实现

高清晰的图像细节（见图 2）。该功能

还可用于在可见光下实现精确的色彩

再现，以及提高近红外波段（有或没

Theia Technologies 的 IQ Lens™

系统将电动镜头、电机控制板、平均

校准数据和带有图形用户界面（GUI）

的软件结合在一起，形成一个模块化、

高度可配置的系统。

直到最近，用户还需要开发自

己的电机控制软件。Theia 的 IQ Lens

系统软件应用程序和直观的图形用户

界面，为用户节省了大量开发工作和

成本，加快了产品上市时间。

IQ Lens 校准数据提供智能性，

可实现最佳的图像质量和轻松的成像

系统设置。紧凑、轻便的变焦镜头和

电机控制板，可在难以到达或移动环

境中进行远程操作。这些元件可以方

便且经济高效地集成到成像系统中。

远程访问与控制

Theia 的电动镜头和电机控制板，

设计用于集成到各种机器视觉应用系

统中，并使用步进电机来操作镜头的

变焦、聚焦、光圈和滤镜（见图 1）。

在远程或难以访问设置位置的应用场

景中，例如自主移动机器人（AMR）

和无人机（UAV），这些镜头简化了

相机设置和安装。

这些镜头用途广泛，能够远程调

节焦距和焦点，为需要可变相机位置

和 / 或物距的成像系统的放置，提供

了极大的灵活性。远程变焦和聚焦允

许在动态环境中微调对象分辨率，常

智能镜头系统提高机器视觉系统的集成度

文/Mark Peterson，Andrea Van；Theia Technologies

智能镜头

配备电动变焦镜头、电机控制板、平均校准数据和软件的智能镜头系统，灵活易用，且能

提供优化的图像质量。

有额外的近红外照明）的灵敏度，例

如在车牌读取应用中。

即插即用

直到最近，同时使用 Theia 的电

动镜头和电机控制板需要用户开发软

件，将所需的工程参数转换为电机步

数，并将电机步数转换为镜头指令。

Theia 最新的 IQ 镜头系统附带了一个

软件开发工具包（SDK），可以快速

轻松地集成到成像系统中。

许多用户希望设置视野、景深

或物距。使用 IQ Lens 系统的 SDK，

这些工程参数可以使用 Theia 可用的

镜头控制库和图形用户界面（GUI），

自动转换为电机步数，IQ Lens（tm）

可以在不需要复杂的外部计算、曲线

拟合和插值的情况下进行控制，也

不需要用户查找哪个电机步数与哪个

FOV 相关，或者哪个光圈步数等于哪

个 F/#（见图 3）。

新的 IQ Lens 系统还包括 MCR

IQ™ 电机控制板，该板带有软件应

用程序和 GUI，可将电机步进转换为

图1：机器人应用中集成了Theia的IQ Lens系统。

图2：Theia的电动镜头能将可见光和近红外光聚焦到同一平面上，如图中饮料检测应用所示。

镜头 Lens

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 35

机器命令，将镜头移动到想要的位置。

该板通过 USB、UART 或 i2c 协议进

行通信，以实现集成的灵活性。

购买 IQ Lens 和 MCR IQ 电机控制

板，可以免费授权使用软件应用程序。

这两个软件应用程序都可以作为

Python 模块用于程序开发。此外，还

有一个方便的 GUI 应用程序，允许

用户访问模块。这些模块为用户节省

了大量精力、时间和金钱，使用户无

需开发自己的软件，大大加快了系统

开发、集成和上市时间。

镜头智能化

Theia IQ Lens 系统包括计算机可

读数据格式的校准数据，以提高图像

性能和图像处理速度。

使用变焦镜头，改变焦距会导致

图像偏离焦点，因此为所需的视场（焦

距）设置最佳焦点，是一个迭代过程。

Theia 的 IQ Lens 校准数据包括平均

测量的变焦 / 聚焦跟踪曲线，可用于

在改变变焦位置时保持镜头聚焦，或

在已知的变焦位置设置焦点。该变焦

/ 聚焦曲线作为生产中镜头的滚动平

自动车牌识别（ANPR）、空中作物监

测和基础设施监测等应用，可以通过

更精确的光圈控制从增加的景深中受

益（见图 5）。

多个焦距的几何畸变设计数据，

允许进行位置校正。需要已知物体位

置的成像应用（如 3D 映射、态势感知、

AMR 或无人机导航、图像拼接和去

扭曲），可以在没有复杂失真映射照

明网格夹具的情况下进行设置。

均值保持最新（见图 4）。

了解这种关系允许用户远程编程

焦点和变焦电机位置，以在难以接近

和 / 或移动相机场景中（如 AMR 和

UAV）实现图像优化。

通过了解焦距与变焦电机步进位

置的关系，可以实现精确的视场设置。

在拾取和放置自动化设备的远程操作

和引导、以及移动测速相机等应用中，

由于相机不在一个固定的位置，因此

视野和物距必须改变，这种焦距和焦

点的可调性，能允许图像针对任何物

距进行优化。

监测不同批次镜头的校准曲

线，以验证曲线的持续准确性。购买

Theia IQ Lens 时，会提供最新的平均

数据文件，可在线下载。

Theia 的 IQ Lens 还包括同一系

列镜头中常见的设计数据，包括光圈

大小、几何失真和可用于增强图像处

理的相对照度。

光圈大小设计数据能够在有限的

照明控制下，控制室外应用中的照明。

图3：Theia IQ Lens控制软件的图形用户界面。

图4：12-50mm焦距镜头的焦点/变焦跟踪曲线，显示了不同焦距下的焦点/变焦电机位置。

图5：电动光圈控制允许用户精确控制光圈大小，这在自动车牌识别等应用中非常有用。

图6：Theia的模块化IQ Lens系统具有高度可配置

性，能够集成到复杂的成像系统中。

镜头 Lens

36 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

模块化设计

Theia 的 IQ Lens 系统采用模

块化设计，具有独立的组件，允许

在硬件外壳内进行灵活配置（见图

6）。紧凑的电动变焦镜头，长度不到

52mm ；Theia 的电机控制板尺寸只有

25mm×60mm，可以安装在小外壳中，

重量轻，可用于移动或无人驾驶应用

（如 AMR 或 UAV）以及移动监控或

检测系统，以获得最佳的可控性。

结论

Theia 的 IQ Lens 系统配备电动

变焦镜头、电机控制板、平均校准数

据和软件应用程序，以经济高效的封

装提供方便易用、灵活性和优化的图

像质量，以支持当今要求苛刻的机器

视觉应用（见图 7）。

相对照明设计数据，允许在不同

焦距和 F/# 设置下，调整角图像亮度以

实现图像均匀性，非常适合需要均匀

曝光的应用场景，如检测和分级应用。

这些数据可从 Theia 的云数据库

下载，并为使用这些数据提供了说明

和建议。校准数据帧以 JSON 格式的

数据文件提供。

图7：Theia的IQ镜头系统包括一个电动镜头、电机控制板、平均校准数据和带有图形用户界面的软件。

用基于 web 的仪表板进行查看。

Sakraida 说，Biomass One 发电厂

通常为每个相机设置一个大的感兴趣

区域，但有时也会设置两到三个较小

图4：该自动化系统由五台Teledyne FLIR 的A700相

机组成，这些相机与高压水枪安装在同一个金属杆

上。金属杆按一定规则布置在木材料堆的周围。

的区域。他指出 ：“这使我们能够监控

相机画面中不属于一般区域的热点。”

如果五台相机中的任意一台报

告的温度达到 Biomass One 设定的

260°F 阈值，MoviTHERM 系统会触

发控制室警报，提示采取应对措施，

例如派员工检查该阈值区域或触发高

压水枪。短信也会从云基础设施发送

到 Burns 和 Sakraida 的手机上。

Sakraida 认为，设定温度阈值是

一种寻求平衡的做法。防火工作团队

既想知道木材料堆中的温度是否有危

险，但他们又不想将温度阈值设置得

太低，因为那样会导致频繁误发警报。

通常火灾会发生在 1700°F。

机器视觉监控系统的效果

如前所述，自从 Biomass One 发

电厂安装了 MoviTHERM 系统以来，

还没有惊动过消防部门来扑灭火灾。

Burns 回忆说，如果采用人工观察检

测防火，在一年中最炎热的几个月里，

每周都会发生火灾。

Sakraida 和 Burns 说，发电厂管

理人员和消防管理人员对自动化热成

像防火系统的检测结果都非常满意。

在 Sakraida 上任的第一年，消防管理

人员“经常开着车出来到处检查我们

的木材料堆”。Sakraida 表示，热成像

系统安装后，就很少看到消防人员开

车来这里了，现在消防管理人员也可

以访问基于云的系统，并接收火情警

报。Sakraida 指出，消防人员可以随

时检查，就不必总是到现场查看了。

Burns 在 MoviTHERM 公司制作

的视频中总结了热成像系统的影响。

他说，热成像火情检测系统让我们所

有人的家庭生活都变得更好了。在工

作中，我们终于能够专注于手头的工

作，而不是去监控一个木料堆。

上接第31页

产品撷英 Products Highlights

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 37

光度立体成像系统

针对物体表面的细微缺

陷检测需求，埃科结合自研的

2.5D 光度立体算法和相机硬

件，推出光度立体成像系统。

该系统能根据不同检测速度、

精度及视野要求，选配镜头与

光源，确保在复杂的检测场景

中获得更准确的结果。目前共有搭配穹顶多分区光源和 4

分区线光源的线扫光度立体成像系统、与搭配 8 分区环形

光源的面阵光度立体成像系统这三种类型。

系统预设十余种不同的算法结果图，每一种都专为捕

捉特定的图像特征而设计，从各个角度精准呈现出物体表

面的微小瑕疵；还支持用户根据具体的检测需求调整算法，

从而输出定制化图像，拓宽在不同应用场景中的适用性。

相机集成埃科自研光度立体算法，对图像数据进行实

时计算和分析，保障图像处理的速度和准确性，延迟低至

微秒级，满足生产线上高速、连续的检测要求。

系统可搭配埃科自研的 4K/8K 线阵相机及 900 万像

素面阵相机，线阵相机最高行频 150kHz，面阵相机光度

立体模式下最高帧率 11.68fps，均采用万兆网接口输出数

据，轻松应对在线高速检测。

埃科光电，www.i-tek.cn

RVC-G5 系列中大视野 3D 相机

如本科技的 RVC-G5 系列 3D 工业相机，专为中大视

野场景下的高精度零部件抓取应用量身打造。

RVC-G5 系列 3D 相机采用双目激光成像，精度可达

0.1 mm（RVC-G51000），视野范围可至 2900×2500 mm

（RVC-G52000），充分满足中大视野场景工况需求。

RVC-G5 系列使用双目碳纤维结构设计，结构强度高，

双目温漂更小。经受多达 10 万次振动测试、-20~50℃温

差测试，点云精度仍然保持稳定，为生产线的连续作业提

供了有力保障。

RVC-G5 系列采用激光振镜投影方案，结合先进的图

像融合和 HDR 技术，能显著增强相机的环境光适应能力。

即使在高达 10 万勒克斯（lux）的强光环境下，也能保证

点云的完整性与准确性，为抓取应用提供了更加可靠的前

验数据。

RVC SDK 支持主流操作系统（Windows/Linux）及多

种编程语言（C/C++/Python/C#），提供丰富的 API 接口和

示例程序，使得开发人员能够快速上手，可缩短开发周期

30%以上。这不仅为项目的快速落地实施提供了有力支持，

也为后续的升级维护带来了极大的便利。

如本科技，www.rvbust.com

手持读码器IDH9000系列

海康机器

人新一代超耐用

型手持读码器

IDH9000 系 列，

配备远近双镜头

系统，极小码镜头与大景深镜头。其中，极小码镜头焦距

为 16mm 定焦设计，最佳工作距离为 60mm，可读取最小

模块为 0.04mm 的条码。大景深镜头可自动适应工作距离

的变化，大幅拓宽聚焦深度，为读码提供更大的景深范围。

IDH9000 集成直接照明、偏光照明、漫射、双侧漫

射四种照明方式，准确识别传统设备无法识读的目标。它

利用 AI 深度学习的技术优势，提升读码识别率与效率。

IDH9000 配备了 OLED 屏和环形指示灯，读码信息、数

据统计、连接状态、电池电量等信息获取便捷，同时通过

屏键联动还可以实现多种重点功能的配置。适用于耐用型

场景、金属弧面场景、极小码场景、疑难码场景。

海康机器人，www.hikrobotics.com

245MP超高分辨率高速相机

华睿科技最新推出 245MP

超高分辨率高速相机，其采用

索 尼 IMX811 芯 片， 分 辨 率 为

19200×12800，像素尺寸小至

2.81μm，最高帧率可达 12.4fps，

相较于原有 151MP 相机，相同视

野下，像素数提升 60%。

该相机集成了逐点 FFC 校正、阴影矫正、CCM 颜色

矩阵等先进的 ISP 算法，保证了在各类高速、高精度检测

场景下的优异成像性能。

华睿科技，www.irayple.com

产品撷英 Products Highlights

38 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

相结合，形成高度集成的视觉系

统。BOA3 提 供 120~1200 万 像

素传感器分辨率、集成或 C 卡口

镜头选项、板载 I/O、易于使用

的机器视觉软件，在一个通用平

台中可实现快速、经济高效的嵌入式机器视觉部署。

BOA3 附带 iNspect™，这是一款易于使用的无代码

检测开发软件，具有用于定位、零件定位、模式匹配、测量、

条码读取、特征或缺陷检测的工具，包括基于预先训练的

人工智能推理网络的自动字符读取（OCR）。它将广泛的

传统视觉工具与在 Teledyne DALSA 基于 GUI 的 AI 训练

器软件 Astrocyte™ 中创建的强大 AI 分类或对象检测模型

相结合。

Teledyne DALSA，www.teledynedalsa.com

照度100万Lux的自然冷却线光源4LINV

乐视科技最新研发的自然

冷却线光源 4LINV 系列，较

4LIN 系列提升了 30% 的照度。

4LINV 系列主要具备以

下特点 ：采用高亮 LED 设计，

能达到高均匀、高亮成像效果；防尘密封性好，无风扇设计，

适用于灰尘较多的环境 ；适合在无尘室等场合使用，如半

导体、LCD 制造工艺等环境 ；可实现高速闪频照明使用 ；

可定制 100~5000mm 长度。

适用于钢板检测、玻璃板检测、金属表面检测、轮廓

边缘检测等应用。

乐视科技，www.lotsmv.com

Optimom™ 5D一站式成像模块

Teledyne e2v 推出新型 Optimom™ 5D 一站式成像

模块。新型成像模块采用最近发布的

Topaz5D™ 图像传感器、紧凑型主板、

标准连接器和预组装镜头。这个全面板

级视觉扩展集成了全高清 2D 视觉与 3D

深度数据生成。它在恶劣光线条件下能

够根据检测得到的对比度提供物体或人体的 3D 可视化。

Teledyne e2v 的 Optimom 5D 成像模块具有 200 万像

素分辨率、2.5µm 全局快门像素图像传感器和独特的角

度敏感像素。该模块具有紧凑的 25x25mm 像元尺寸和低

In-Sight L38三维视觉系统

康耐视推

出提升精度和

效率的 In-Sight

L38 三维视觉

系 统， 它 在 平

衡高精度检测

与生产线速度

之间的矛盾方面做了改进。该系统将 AI、二维和三维视

觉技术进行融合，以应对各种检测和测量挑战。In-Sight

L38 配备了高功率线激光器，使系统能配合高速生产线完

成图像采集，同时配备的无散斑激光已获得技术专利，有

效解决了三维激光系统常见的散斑和眩光问题。

In-Sight L38 不仅能够无缝集成到各种制造环境中，

还凭借统一的软件平台实现快速扩展或功能切换，能应对

复杂的三维感知任务和简单的二维应用。

康耐视，www.cognex.com

2K Sweep系列线阵扫描相机

JAI 最新发布了四款设计紧凑

型 Sweep 系列线扫相机，辨率为

2K，具有 5GigE 和 CXP-6 两种接

口选择。相机采用三线布局，分别

对应红、绿、蓝三色通道（3×2048

像素），可精准再现真实色彩。JAI 基于 FPGA 的合并可

以通过求和或平均相邻像素的方式来降低噪声，从而以数

码方式提高信号响应度。

它可满足动态生产环境的需求，具有恢复扫描功能、

基于触发计数的触发延迟、触发控制曝光时间等多项功能。

除了这些功能外，这些相机还可选输出格式（8、10、12 位）、

主增益和单独增益两种模式、颜色查找表、色彩空间转换、

倾斜视图校正、水平像素合并等。

适用于果蔬分拣、木材检测、物流、印刷检测以及其

他各种柔性 / 刚性检测应用。

JAI，www.jai.com

新一代人工智能BOA™3智能相机

Teledyne DALSA 推出面向工业自动化和检测的新一

代人工智能 BOA™3 智能相机，其利用前几代 BOA 的优

势功能，并与 Teledyne 开发的新型传感器和 AI 检测技术

产品撷英 Products Highlights

视觉系统设计 Vision Systems Design China Oct/ Nov 2024 39

功耗，包含一个快速镜头（45°水平视场），工作范围为

40~140 厘米。深度数据处理可生成详细 3D 深度图，可以

看透玻璃片或透明有机材料。Optimom 5D 还针对其工作

范围进行了全面校准，该模块以每秒 30 帧的速度实时提

供清晰的 2D 全高清图像（单色或彩色）以及基于对比度

的 3D 深度图。

该模块适用于智能工厂和工业机器人（包括 AMR）、

物流和仓库自动化、反欺骗 3D 面部建模等应用。

Teledyne e2v，www.teledyne-e2v.com

3D工业相机PEA020-800-Y80S

人加智能科技自主研发的升级款司眸 ®

PEA020-800-

Y80S 3D 工业相机，采用

主动式双目立体视觉技术，

在结构尺寸、重量、视场

角和材质适应性方面提升

了产品性能：（1）它的小尺寸设计更适合静动态体积测量、

机械臂引导导航避障、叉车引导及机器人视觉引导等场景

应用 ；（2）采用自主研发的 RSV-A 3D 视觉技术，Z 轴精

度 2.1mm@1000mm，XY 轴精度 3mm@1000m；（3）支持 C、

C++、Python 等多种编程语言，便于二次开发 ；（4）采用

ISP 硬件成像，在相机前端进行图像调整，对深度图像数

据进行处理，与 RGB 图像对齐，确保 3D 视觉系统能够

精确地进行深度检测和空间分析，降低系统算力占用；（5）

高低曝光 HDR 深度融合技术，对黑色和反光物体有更好

的深度成像效果。

该工业相机适用于复杂场景下的高精度3D视觉测量、

定位、识别等应用。

人加智能科技，www.humanplustech.com

基础识别型三维结构光相机SL-M

湾测技术的 SL-M 系列三维结构

光相机，可以在低精度要求下完成 3D

任意高度识别，且能稳定识别三维信

息，克服了多点式激光测量点少、测

量不稳定和无法二次开发等缺陷。

SL-M 系列安装部署便捷，并提供

配套常用算法软件，支持 3D 点云输出，

可简单快速获取检测结果。3D 视觉系统的软件系统界面

简洁，工具操作搭配简单易上手，适用于有无检测、高度

识别和到位检测等应用，特别适合金属零件检测、螺丝位

置检测、手机外壳螺柱检测等应用场景。

湾测技术，www.wonsor.com

AFDM41X触摸版电动连续变倍自动对焦数码

显微镜

图谱光电的 TAFDM41X

连续电动变倍自动对焦数码显

微镜，可以连接 13.3\" 触摸屏

的 AFDM 相机。通过组合触

摸屏、HDMI 相机、连续电动

变倍镜头和照明光源，即可组成不同的 TAFDM 系列产品。

TAFDM41X 系列相机可搭配各种支架或臂架，通过

电动变倍实现不同倍率光学变焦，支持自动对焦和手动对

焦模式。相机的 HDMI 接口输出支持 4K/30fps 帧率，同

时支持 USB/NETWORK 控制获取实时视频。相机内置

XCamView 软件，默认通过触摸界面可以直接操作相机的

控制面板、测量工具条、图像调节工具条及自动对焦控制

面板，也可以切换到鼠标操作模式。捕获的图像和视频存

储在 SD 卡或 U 盘中，便于现场分析与后继研究。

广泛适用于工业检测、医学观察、教学科研、自动化

系统等领域。

图谱光电，www.touptek.com

MERLIC 5.6 版本中的新功能

MERLIC 新版本 5.6 中，新增了如下令人兴奋的新功能：

（1）引入西门子 S7 通讯插件 ：这一插件使 MERLIC

能直接访问西门子 PLC，提升其连接性。这不仅提升了使

用的便捷性，还能更快速、直接地集成到生产环境中。

（2）扩展 REST 插件 ：MERLIC 5.6 中，用户可以通

过该接口访问图像。这表示客户可将 REST API 的图像直

接嵌入到应用程序中，更方便地控制和监控生产过程。

（3）二维码印刷质量评估 ：MERLIC 5.6 中的新方法

不仅可以读码，还能评估其印刷质量，该新方法可加快商

品标签印刷质量的检测过程。

（4）现有功能优化 ：此次更新还包含图像采集流程的

简化，提升了操作的便捷性。优化“全局上下文异常检测”

功能，忽略特定图像区域外的内容，从而增强检测结果的

稳健性。

MVTec，www.mvtec.cn

40 Oct/ Nov 2024 视觉系统设计 Vision Systems Design China

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埃科光电 www.i-tek.cn 5

Computar www.computar-global.com 7

Edmund Optics China www.edmundoptics.cn/104-8632 1

MVTec www.mvtec.com 9

SPS广州智能制造展 www.spsinchina.com IFC

www.vision-systems-china.com

HK Head Office (香港总部)

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《视觉系统设计》杂志及网站长期接收投稿，投稿内容可以涉及：

投稿内容

1、公司及行业新闻。

2、公司最新产品发布——详细介绍产品的主要特性及相关参数，主

要适用领域。

3、最新视觉技术报道——内容可涵盖照明、镜头、相机、图像传感

器、图像采集与处理、视频接口、软件等视觉领域的各个方面。

4、应用案例——内容可设计视觉系统在工业、智能交通、科研、医

疗、食品、军事等各行各业的应用实例。

5、涉及视觉技术的其他内容。

投稿要求

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3、网站投稿文章长度不限。

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2024

为了促进行业积极交流互动，让行业用户更及时、更深入地了解当前机器视觉技术领域的最新进展，以及机器视觉技

术能够为各个应用行业带来哪些功能和性能上的突破，雅时国际商讯将于 2024 年在制造业活跃的城市举办 VisionCon

视觉系统设计技术会议，继续为机器视觉厂商和行业用户搭建现场面对面交流互动的平台！

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JUN 6日

6月 苏州 超级场

AUG 29日

8月 深圳 超级场

先进智能加工与检测技术在半导体及显示制造领域的应用

机器视觉技术赋能汽车、电子制造转型升级

MAR 7日

3月 合肥 标准场

JUL 4日

7月 西安 标准场

机器视觉技术助力半导体与电子制造高速发展 OCT 17日

10月 成都 标准场

机器视觉技术赋能泛半导体制造 NOV 14日

11月 厦门 标准场

工业视觉+AI打造新质生产力，赋能工业智造 DEC 5日

12月 杭州 标准场