方案概述
在精密制造领域,超精密加工、智能装配、高速卷绕等过程中大量存在毫秒级乃至亚毫秒级的瞬态事件——切削刃口的微观磨损形态、机器人末端的残余振动、极片传送中的模切冲击、继电器触头的弹跳行为——这些过程的共同特点是速度快、尺度小、肉眼不可见,但直接决定产品良率、设备寿命与工艺稳定性。
高速相机作为捕捉动态过程的"时间显微镜",在揭示制造机理、优化工艺参数及保障设备可靠性方面发挥着不可替代的作用。本方案针对精密制造中四类典型场景,提供基于深视 SH2、SH3、SH6 系列高速相机的定制化检测方案,实现从"经验调参"到"数据驱动工艺优化"的升级。
核心应用方案
应用一:金属切削——刀具磨损与切屑流动观测
金属切削加工中,切削刃口的磨损形态与切屑的流动路径直接决定加工表面质量与刀具寿命。切削区的材料变形、断裂与排出过程在毫秒级完成,普通相机无法分辨切屑的微观断裂时序。
SH3-1051280×1024 @ 5000 fps全局快门 CMOS微距镜头
5000 fps 下每帧间隔 0.2 ms,可清晰分辨切屑从刃口萌生→卷曲→断裂→排出的完整时序。运动分析软件提取切屑流动速度与卷曲半径的变化曲线,为刀具前角/后角优化与涂层耐磨性对比提供定量依据。
应用二:机器人振动——高速抓取瞬态动力学分析
六轴工业机器人在高速抓取-搬运-放置循环中,机械臂末端的残余振动直接影响定位精度和节拍效率。振动频率通常为数十至数百 Hz,振幅在亚毫米级,传统加速度计仅能测末端单点加速度,无法直观呈现整条臂的振型。
SH6 系列1280×1024 @ 2000 fps内置 320 GB 存储
相机正对机械臂侧方采集,内置最高 320 GB 存储支持连续记录数百次抓取循环。运动分析软件在机械臂各关节处设置虚拟跟踪点,提取每点位移-时间序列,经 FFT 变换输出各关节振动频谱。对比不同抓取速度下的振动幅值与衰减时间,为结构刚度薄弱环节定位与控制算法参数整定提供实验数据。
应用三:锂电池极片卷绕——高速传送动态监测
极片在传送辊间以数 m/s 线速度运行,经模切工位时受到瞬时冲击力,易引发极片抖动、边缘飞边甚至断裂。传统工业相机帧率仅 30–60 fps,在此速度下极片在两帧之间已移动数十至上百毫米,完全无法捕捉切刀接触瞬间的微观振动。
SH2-2011920×1080 @ 2000 fps72×72×89mm / 670g
SH2 精灵系列小巧尺寸可直接嵌入紧凑的卷绕设备工位内部,替代原工位上的工业相机而不改变产线空间布局。2000 fps 下极片单帧位移降至毫米级,可清晰分辨模切瞬间极片边缘的振动幅值与衰减过程,为传送辊张力和模切速度的工艺窗口优化提供可视化依据。
应用四:继电器动作——开合机构运动学分析
继电器触头开合是典型的毫秒级机械动作——从线圈通电到触头闭合通常在数毫秒至数十毫秒完成。触头闭合瞬间的弹跳次数与弹跳持续时间是决定接触可靠性和电气寿命的关键参数,肉眼完全无法分辨。
SH3-1081280×1024 @ 8000 fps全局快门 CMOS
相机正对开合机构采集,在机构关键位置粘贴同心圆标记点,运动分析软件逐帧追踪标记点位置,输出位移-时间曲线与速度-时间曲线。8000 fps 下每帧间隔 0.125 ms,可清晰分辨触头闭合后每一次弹跳的起止时刻与弹跳幅值。
应用参数对照
| 应用场景 |
推荐系列 |
关键参数 |
分析目标 |
选型依据 |
| 金属切削 |
SH3-Mini |
1280×1024 @ 5000 fps |
切屑流动时序、刀具磨损形态 |
毫秒级切削过程,微距视野 |
| 机器人振动 |
SH6 |
1280×1024 @ 2000 fps |
关节振动频谱、刚度薄弱环节 |
大存储容量,连续数百次循环记录 |
| 电池卷绕 |
SH2 精灵 |
1920×1080 @ 2000 fps |
极片振动幅值、模切工艺窗口 |
小尺寸嵌入紧凑工位,替代工业相机 |
| 继电器动作 |
SH3-Mini |
1280×1024 @ 8000 fps |
触头弹跳次数、吸合平均速度 |
8000 fps 分辨 0.125 ms 弹跳事件 |
方案优势
- 多系列覆盖全场景:SH2(紧凑嵌入)、SH3(中高速通用)、SH6(高清大存储)三系列按体积、帧率、分辨率和存储容量分级,避免"用一种机型覆盖所有场景"的妥协选型。
- 从"看到了"到"算出来":高速图像采集后,运动分析软件可提取位移-时间序列、速度曲线、振动频谱等定量数据,从目视定性判断升级为数值定量分析,直接输入工艺优化决策。
- 工业环境适配:全系支持外触发同步(TRIG),与产线 PLC/传感器时序对齐;紧凑机型(SH2/SH3-Mini)可直接嵌入原工位而不改变设备布局。
- 工艺迭代闭环:高速图像→运动参数→工艺调整→再次高速采集验证,形成可量化的工艺迭代闭环,替代"师傅经验"式的调参方式。
系统配置清单
| 序号 |
设备 / 软件 |
数量 |
备注 |
| 1 |
高速相机 |
按场景 |
SH2/SH3-Mini/SH6,按帧率/分辨率/体积需求选型 |
| 2 |
镜头 |
与相机匹配 |
微距/定焦/远心,按视野与工作距离选配 |
| 3 |
LED 补光灯(DC 调光) |
按需 |
高速采集短曝光补光 |
| 4 |
TRIG 外触发线缆 |
按需 |
与产线传感器/PLC 时序同步 |
| 5 |
运动分析软件 |
1 套 |
多点追踪、位移/速度曲线、FFT 频谱分析 |
| 6 |
工作站 |
1 台 |
10GigE 接口,高速 SSD |
总结:精密制造场景 → 方案速查
| 场景 |
核心观测对象 |
帧率要求 |
推荐系列 |
关键指标 |
| 金属切削 |
切屑形态、刃口磨损 |
5000 fps+ |
SH3-Mini |
0.2 ms 时序分辨 |
| 机器人振动 |
臂末端振型、关节频谱 |
2000 fps+ |
SH6 |
连续数百次循环存储 |
| 极片卷绕 |
模切振动、边缘飞边 |
2000 fps+ |
SH2 |
72×72×89mm 紧凑嵌入 |
| 继电器动作 |
触头弹跳、吸合速度 |
8000 fps+ |
SH3-Mini |
0.125 ms 弹跳分辨 |
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