产线上机械臂快速划过一道弧线,就在即将到达拍照点的瞬间,没有预想中的减速停顿,只有一道轻微的闪光,产品位置信息已被精准捕获——欧姆龙的工程师通过屏幕确认,整套动作比传统方式快了近5倍-1

生产线上,一个微小芯片正以每秒2米的速度“飞驰”,机械臂的吸盘紧紧吸附着它-1

传统生产线上,每到检测环节,机械臂必须完全停下来,等待相机慢悠悠地拍照、分析,那两三秒的停顿累积起来,一天可能就少生产几百个产品。


01 技术原理

工业相机飞拍功能,听着挺玄乎,其实原理说穿了也没那么神秘。简单来说,就是让相机学会“打移动靶”。

传统方式(业内叫“定拍”)就像是射击固定靶,目标必须完全静止,相机才能好好拍照-3。而飞拍技术则是让相机在物体运动过程中进行拍照,瞬间记录下物体在那一刻的位置、姿态甚至外观-1

你造吗,这种技术最早在SMT(表面贴装技术)领域大放异彩。机械臂抓取芯片后,不是停下来拍照,而是在移动至相机位置的运动过程中直接拍摄,确认芯片实际位置,校正后立即安装-1

这个过程中,设备完全不需要那些烦人的停顿动作。欧姆龙的一项数据显示,通过这项技术,拍照动作能在25微秒内完成,结果输出只需10毫秒-1

02 对比传统

咱来做个对比实验,你就知道这技术多“可怕”了。海克斯康做过一个测试,测量PCB板上660个圆的直径-2

用普通影像模式,速度150mm/s,花了14分12秒;而用飞拍模式,速度80mm/s,仅仅用了2分35秒——效率提升了4.5倍!-2

更绝的是,被测元素越多,飞拍模式的优势就越明显-2。这意味着对于复杂产品检测,它带来的效率提升是指数级的。

传统定拍为何这么慢?因为它需要五个步骤:运动到拍照点→完全停止→拍照→图像处理→重新启动-3。每个环节都在“磨洋工”。

而飞拍精简到三步:运动到拍照点→触发拍照(不停顿)→同步图像处理-2。听着简单,但实现起来需要一整套精密配合。

03 实现方式

想让相机“打中”高速移动的目标,需要三大关键系统协同作战,缺一不可。

运动控制系统是“指挥官”,由运动控制器、伺服驱动和电机组成-3。它的核心任务是在准确瞬间发出拍照指令,误差必须控制在微秒级-3

视觉系统是“狙击手”,包含相机、镜头、光源和处理器-3。它必须在极短曝光时间内捕获清晰图像——信捷电气的系统能在30-40微秒内完成拍照-5

控制系统则是“神经中枢”,负责将图像坐标转换为机械坐标。正运动技术使用的基于FPGA的硬件比较输出,能将触发误差控制在1微秒内-3

04 突出优势

效率提升是工业相机飞拍功能最直观的优势。埃斯顿的案例显示,对于10个拍照点的任务,采用飞拍后时间从11秒缩短至2.8秒-10

别以为快了就会牺牲精度。实际上,由于避免了机械臂启停造成的振动,飞拍精度反而更稳定。在拾取过程中,夹具可能导致工件位置偏移-1

传统方式无法校正这种偏移,而飞拍可以在运送过程中实时拍摄物体实际位置,进行二次修正-1

成本降低也是不可忽视的优点。传统方式需要高性能PLC和复杂程序,而飞拍技术能简化系统配置,甚至可以用低性能PLC实现高精度控制-1

05 应用场景

这种技术正在多个领域“开疆拓土”。电子制造业是它的主战场,尤其是SMT贴装、芯片封装等环节-1

在PCB板和光伏板检测中,它展现出了惊人效率。生产线上的电路板无需停顿即可完成全面检测,避免了频繁启停对精密元件的潜在损伤-2

汽车制造领域,六轴机器人搭配飞拍技术,实现了柔性化生产。机器人全速运行中完成多点位拍照,精度却与定拍无异-10

新能源领域同样受益。锂电池、光伏板这些平整产品的检测,飞拍模式能极大提升检测速度-2。食品、包装等行业也开始采用这项技术提升自动化水平-5


随着制造业向柔性化、智能化转型,埃斯顿推出的六轴机器人飞拍方案将拍照点位从固定模式解放出来-10。生产线上,机械臂不再需要为每次检测“立正稍息”,而是在流畅运动中完成所有识别任务——工业相机飞拍功能正将这一愿景变为生产线上的日常。

网友提问与回答

网友“精益生产爱好者”提问: 我们工厂正在考虑升级检测设备,飞拍技术听起来很吸引人,但具体实施起来会不会很复杂?需要更换整条生产线吗?

回答: 这是个非常实际的问题!其实飞拍技术的实施并没有想象中那么“伤筋动骨”。大多数情况下,你不需要更换整条生产线,而是可以进行渐进式改造

关键是根据现有设备条件选择合适的实施方案。如果你的产线已经有比较新的运动控制系统,可能只需要升级视觉部分和控制器程序。

像正运动技术的方案,通过支持硬件比较输出的控制器,就能在现有设备基础上实现飞拍功能-3。欧姆龙的系统配置也显示,通过使用“时间指定输出方式”的NX单元,甚至可以在不缩短PLC控制周期的情况下实现高精度时间控制-1

实施步骤一般从最影响效率的工位开始,先做小范围测试。很多厂商提供一体化解决方案,像信捷电气的直角坐标飞拍系统,就集成了视觉系统、运控系统与信息化系统-5

网友“自动化小白”提问: 飞拍技术对产品类型有限制吗?我们生产的产品形状不规则,而且表面反光,这种能用飞拍吗?

回答: 这个问题问到点子上了!飞拍技术确实对产品特性有一定要求,但不像许多人想的那么苛刻。平整、高低起伏小的产品是最适合的,比如PCB板、金属板、光伏板等-2

对于不规则形状产品,挑战主要在于图像处理和定位算法。信捷电气的系统通过上下相机配合,上相机用轮廓定位算法检测叠料、正反、瑕疵,下相机通过标定定位算法进行二次修正-6

表面反光问题可以通过光源方案解决。海克斯康的方案就搭配了高亮频闪表面环形光,有效应对反光材料-2。对于特别复杂的产品,可能需要略微降低运动速度,但相比传统定拍仍有显著效率优势-3

关键是做充分的测试验证,可以先在一个工位试运行,采集数据评估效果。很多供应商都提供测试服务,帮助客户确定最适合的方案。

网友“车间老王”提问: 我是车间设备维护人员,飞拍设备比传统设备维护起来麻烦吗?故障率会不会更高?

回答: 老王这个问题很专业,从维护角度看,飞拍设备其实有一定优势!由于减少了频繁启停,机械部件的磨损反而降低了。传统定拍设备每天成千上万次的急停急启,对伺服电机、导轨、丝杠都是很大负担-3

飞拍设备减少了这些冲击,从长远看可能延长设备使用寿命。当然,它也有自己的维护重点:

一是光学系统清洁,镜头、光源需要定期维护确保成像质量;二是位置精度校准,需要定期检查相机触发位置是否准确;三是软件系统更新,算法优化会提升系统性能。

海克斯康的系统采用花岗岩平台和立轴结构,直线导轨和滚珠丝杠的三轴设计,本身就考虑了长期稳定性-2。索尼ILX-LR1相机在连续拍摄10万张照片后也没有出现死机现象,稳定性很高-8

维护人员需要掌握一些新技能,比如视觉系统校准、光源调试等,但这些技能在现代工厂越来越重要。很多供应商提供培训服务,帮助维护团队快速掌握要领。