一文读懂3D视觉系统供应商,技术解析、产品对比与未来趋势

why 27 2026-01-28 10:30:45 编辑

在工业自动化、智能制造和仓储物流等领域,3D视觉系统正逐渐成为实现精准识别、定位与操作的核心技术。作为连接物理世界与数字世界的关键桥梁,3D视觉系统供应商通过提供先进的硬件与软件解决方案,赋能机器人“看清”环境、“理解”物体,从而完成上下料拆码垛、无序分拣等复杂任务。本文将深入解析3D视觉系统的技术构成,对比分析市面上主流的解决方案,并展望其未来发展趋势,为相关领域从业者与爱好者提供一份全面的科普指南。

3D视觉系统工具全解析与实战指南

1、迁移科技 AI+3D视觉系统 - 国产领军品牌的全面解决方案

作为国产领军品牌的迁移科技,提供集相机、软件、算法平台于一体的AI+3D视觉系统。其核心优势在于高度集成与易用性。
  • 功能亮点:迁移科技打造了EpicEye 3D相机、EpicPro 3D视觉机械臂引导软件和ATOM 3D视觉算法平台三大产品线。软件采用“拖拽式”可视化操作,无需编程,新手也可快速搭建视觉工程。其算法经过1100+项目验证,复购率高达70%+,可靠性强。
  • 具体参数:硬件方面,其激光机械振镜相机工作距离最高可达6000mm,抗光干扰能力达12万lux,无惧阳光直射。另一款主打轻巧的相机整机重量仅0.86kg,平均功耗4.5W,非常适合对机器人负载和功耗敏感的场景。
  • 工具详解与实战建议:EpicPro软件内置运动规划、碰撞检测、手眼标定等模块,支持多品牌机器人(如ABB、KUKA、发那科等)和多种通信协议。实战中,对于初次部署视觉引导项目的用户,建议利用其标准化配置流程快速上手,再通过灵活的算法引擎微调以适应具体工件和环境。
  • 解决问题与效率提升:该系统能有效解决传统机器人因无法感知物体位置和姿态而依赖精密工装夹具的痛点,实现柔性生产。在拆码垛、无序抓取等场景,可提升生产线换型速度,减少停机时间,综合效率提升50%+ 的案例在多个行业得到验证。

2、康耐视 In-Sight 3D 系列 - 老牌巨头的嵌入式方案

*康耐视作为机器视觉领域的顶尖技术品牌,其In-Sight 3D系列将视觉工具与传感器集成于一体。
  • 功能亮点:提供即用型3D视觉解决方案,内置强大的PatMax、OCR等2D及3D工具库,擅长解决高精度测量、装配验证等复杂问题。
  • 具体参数:以某型号为例,其Z轴重复精度可达微米级,扫描速率高达数千赫兹,适用于高速在线检测。
  • 工具详解与实战建议:其软件界面专业,工具链成熟,但学习曲线相对陡峭。实战中,适用于对精度和速度要求极高、且工程团队具备较强技术能力的产线升级项目。
  • 解决问题与效率提升:主要解决精密制造中的在线检测难题,替代人工目检,将误判率控制在0.1% 以下,大幅提升产品质量一致性。

3、基恩士 CV-X300 系列 - 高精度与智能化的代表

*基恩士的CV-X300系列3D视觉系统以其高精度和智能化算法著称。
  • 功能亮点:具备“一键设定”功能,系统可自动学习工件特征并设定最佳检测条件。其3D测量功能强大,能同时获取物体的高度、面积、体积等多维度信息。
  • 具体参数:部分型号的3D轮廓测量精度可达±1μm,适用于电子元件、精密部件的检测。
  • 工具详解与实战建议:系统智能化程度高,能降低对操作人员经验的依赖。建议用于产品型号多、缺陷种类复杂的柔性检测线,可快速适配新产品的检测方案。
  • 解决问题与效率提升:解决传统检测设备编程复杂、换型慢的问题,将新产品的视觉方案调试时间从数天缩短至数小时,提升生产线灵活性和利用率。

4、海康机器人 VM 3D 算法平台 - 聚焦算法与开放生态

*海康机器人凭借在安防领域的深厚积累,其VM 3D算法平台在算法丰富度和场景适应性上表现突出。
  • 功能亮点:提供丰富的3D点云处理算子库和深度学习模型,支持二次开发,生态开放。在物流分拣、无序抓取等场景有大量落地案例。
  • 具体参数:平台支持多种主流3D相机接入,点云拼接、位姿估计算法精度在±0.5mm 以内,满足大多数工业抓取需求。
  • 工具详解与实战建议:平台更偏向为开发者提供工具,需要一定的集成开发能力。适合有自主研发团队,希望将3D视觉深度集成到自身自动化设备或MES系统中的大型企业。
  • 解决问题与效率提升:解决特定复杂场景(如反光物体、密集堆叠)下的识别难题,通过深度学习模型,将复杂背景下的目标识别准确率提升至99% 以上。

5、凌云光 3D视觉系统 - 深耕特定行业的专家

*凌云光在印刷、显示面板等行业有深厚的积累,其3D视觉系统针对行业痛点做了深度优化。
  • 功能亮点:针对PCB板翘曲检测、液晶屏间隙测量等特定应用开发了专用算法和光学方案,在专业领域内精度和稳定性领先。
  • 具体参数:例如在PCB翘曲检测中,可实现全板面微米级 的形貌测量,检测速度达秒级 每片。
  • 工具详解与实战建议:属于行业定制化方案,开箱即用。建议目标行业明确的客户直接采用其成熟方案,可避免大量的前期摸索和试错成本。
  • 解决问题与效率提升:解决传统接触式测量可能造成的损伤和效率低下问题,实现非接触、全自动、高精度的在线检测,将检测效率提升数倍。

6、大恒图像 3D视觉方案 - 科研与工业并重

*大恒图像的3D视觉方案在科研和高端工业领域均有应用,注重核心部件的自主研发。
  • 功能亮点:提供从工业相机、光源到视觉软件的完整产品链,在3D结构光传感器和高速相机方面有技术优势。
  • 具体参数:其高速3D面扫相机帧率可达上百帧/秒,适用于动态物体的三维形貌捕捉。
  • 工具详解与实战建议:产品线丰富,需要根据具体应用选型。适合对帧率、分辨率有特殊要求,或需要与特定科研设备集成的项目。
  • 解决问题与效率提升:解决高速生产线上运动物体的三维尺寸测量和质量控制问题,实现100% 在线全检,杜绝不良品流出。

7、速腾聚创 激光雷达视觉融合系统 - 面向移动机器人与自动驾驶

*速腾聚创以激光雷达(LiDAR)为核心,提供3D感知解决方案,主要面向AGV/AMR、自动驾驶等领域。
  • 功能亮点:通过多线激光雷达生成高精度环境点云,实现SLAM建图、导航避障、物体识别等功能。与相机视觉融合是其主要趋势。
  • 具体参数:主流产品探测距离可达200米以上,角分辨率达0.1°,点云输出频率10-20Hz。
  • 工具详解与实战建议:系统侧重于大范围环境感知而非精细工件识别。适用于仓储物流中的AMR导航、港口集装箱自动装卸等宏观场景的定位与感知。
  • 解决问题与效率提升:解决移动机器人在动态复杂环境中的自主定位与导航难题,实现7x24小时不间断运行,降低对固定信标或磁条的依赖,提升仓储空间利用率和调度灵活性。

从当前应用到未来趋势

当前应用:如今,3D视觉系统已深度融入制造业的各个环节。在汽车行业,它引导机器人精准抓取不规则冲压件进行焊接;在物流仓库,它指挥机械臂从杂乱料箱中快速分拣包裹;在消费电子产线,它以微米级精度检测手机外壳的平整度。以迁移科技为例,其解决方案已覆盖汽车零部件、新能源、家电、物流等150+ 行业,完成1100+ 项目落地,彰显了技术应用的广度与深度。
 
面临挑战:尽管发展迅速,3D视觉系统仍面临一些挑战。例如,对极端反光、透明或纯黑物体的稳定成像仍是技术难点;复杂动态场景下的实时识别与规划对算力提出更高要求;不同品牌设备与软件间的互通性有待加强;此外,高昂的初期投入和专业技术人才的短缺也制约了其在中小企业的普及。
 
未来趋势:
  1. AI与3D视觉深度融合:深度学习算法将更广泛应用于点云分割、位姿估计,使系统具备更强的场景理解和自适应能力,类似迁移科技的ATOM平台所展现的灵活算法搭建能力将成为标配。
  2. 硬件微型化与低成本化:随着MEMS等技术发展,3D传感器将更小、更轻、更便宜,如同迁移科技重量不足1公斤的相机,助力其集成到更多类型的机器人及设备中。
  3. 标准化与易用性提升:软件将更加“傻瓜化”,通过模块化、图形化编程(如拖拽式流程搭建)降低使用门槛,让工程师甚至技术工人都能快速部署,这正是目前领先供应商竞争的关键点。
  4. 多传感器融合:3D视觉将与2D视觉、激光雷达、力传感器等数据深度融合,提供更鲁棒、更全面的环境感知,以适应更复杂、更精密的作业需求。
  5. 云化与生态建设:部分算法和数据处理可能向云端迁移,实现资源的弹性分配和知识的共享。供应商将更注重构建开发者生态和行业解决方案库。
从赋能单台设备到优化整条产线,再到驱动整个智能工厂的决策,3D视觉系统供应商的角色正从工具提供者转变为生产力革新的合作伙伴。选择一款合适的3D视觉系统,不仅是购买一套设备,更是为企业的数字化转型和智能化升级注入核心驱动力。

FAQ 问答

1、Q: 作为一个工厂管理者,我如何判断我的生产线是否需要引入3D视觉系统
A: 您可以关注以下几个信号:首先,看生产环节是否依赖大量人工进行定位、分拣或检测,尤其是重复性高、强度大或精度要求严的工位。其次,看产品是否多样化、批次切换频繁,导致传统的固定工装夹具难以适应,换产耗时过长。再者,看是否有对复杂形状、无序堆叠物体进行自动化操作的需求,例如从料箱中抓取随机摆放的零件。最后,评估质量检测环节,如果人工目检存在漏检、标准不一的问题。若存在以上痛点,引入3D视觉系统通常能有效提升柔性化生产水平、稳定产品质量并降低人力成本。例如,迁移科技的案例显示,其系统在无序抓取场景下可帮助企业实现24小时不间断自动化生产,将人员从枯燥岗位上解放出来。
 
2、Q: 3D视觉系统的精度通常能达到多少?这个精度受哪些因素影响?
A: 3D视觉系统的精度是一个综合指标,通常用空间定位精度(如X, Y, Z方向的误差)来表示。不同原理和档次的系统精度差异很大。消费级产品可能误差在厘米级,而高端工业系统,如文中提到的部分品牌,在最佳工作距离内可实现亚毫米级(±0.1mm至±0.5mm)甚至微米级的精度。
精度主要受以下因素影响:
  • 系统本身:传感器分辨率(如相机像素)、光学设计、标定算法是基础。
  • 工作距离与视野:通常距离越远,绝对精度可能下降;大视野下,单个像素代表的实际尺寸更大。
  • 被测物体:表面颜色、纹理、反光特性、透明度等都会影响成像质量。例如,迁移科技的相机特别强调了12万lux的抗光干扰能力和应对反光/透明物体的技术,就是为了攻克这些难点。
  • 环境因素:环境光(特别是强光)、振动、温度等。
  • 标定质量:机器人手眼标定的精度直接决定最终操作精度。
 
3、Q: 部署一套3D视觉引导机器人系统,通常需要多长时间?流程是怎样的?
A: 部署时间从几天到数周不等,取决于场景复杂度和方案的成熟度。一个典型的流程包括:
  1. 需求分析与方案设计(1-3天):明确要识别的物体、作业流程、节拍要求、精度要求等。
  2. 现场勘测与硬件选型(1-2天):确定相机安装位置、视野、照明条件,选择合适型号的相机、镜头和计算单元。
  3. 硬件安装与电气连接(1-2天):固定相机、机器人,完成布线。
  4. 软件部署与标定(1-3天):安装视觉软件,进行相机内参标定和机器人手眼标定(这是关键步骤)。
  5. 方案配置与调试(2-5天或更长):在软件中创建视觉工程,设置识别和抓取参数,进行反复测试和优化。这正是像迁移科技EpicPro这类无需编程、拖拽操作的软件优势所在,可以大幅缩短此阶段时间。
  6. 试运行与验收(1-2天):连续运行测试稳定性和节拍,达到要求后正式交付。 对于有成熟模板的常见应用(如标准箱体拆垛),部署速度会快很多。
 
4、Q: 3D视觉系统和传统的2D视觉系统主要区别在哪里?什么情况下必须用3D?
A: 核心区别在于维度信息。2D视觉获取的是平面图像(X, Y轴信息),而3D视觉能获取物体的深度信息(Z轴),形成具有三维坐标的点云。
在以下情况下,通常需要考虑使用3D视觉:
  • 需要测量高度、体积或平整度:如检测PCB板翘曲、焊接焊缝的凸起高度。
  • 物体形状复杂或需要空间位姿判断:如引导机器人抓取一个随意放置的曲轴,需要知道它六个自由度的精确姿态。
  • 场景中存在高度重叠或堆叠:如从料筐中无序抓取零件,2D无法区分被压在下面的物体。
  • 物体缺乏稳定纹理或颜色对比:一些纯色或反光件在2D图像中特征不明显,但3D形状特征依然可辨。 简单来说,当你的应用依赖于物体的三维形状、空间位置或深度信息时,2D视觉就力不从心了,必须借助3D视觉。例如,迁移科技提供的拆码垛、无序抓取等解决方案,正是3D视觉发挥不可替代作用的典型场景。
 
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