在焊接火花四溅的车间里,一台工业相机稳稳固定在机械臂末端,它外壳上的油渍和划痕无声诉说着工业环境的严酷考验。

这背后离不开相机材料的选择——图漾PM806-E1采用铝合金机身确保在严苛环境中稳定工作,而Zivid的3D相机则使用轻质镁合金外壳配合全玻璃光学器件来抵抗15G的冲击-1-4


01 工业相机的材料世界

工厂环境对设备的要求几乎可以用“残酷”来形容,震动、油污、温度变化和物理冲击是家常便饭。工业相机作为产线上的“眼睛”,每天要面对的就是这样的工作条件。

不同于我们日常生活中使用的消费级相机,工业相机在材料选择上有着严格得多的标准。这些材料不仅要保护内部精密的光学和电子元件,还要确保在各种极端环境下都能稳定工作。

工业相机用什么材料?其实这背后是一整套系统工程。从外壳到镜头,从传感器到电路板,每一种材料的选择都经过精心计算和严格测试。

02 外壳与结构材料:工业相机的第一道防线

工业相机的外壳是其对抗恶劣环境的“铠甲”。目前市场上主流的工业相机外壳材料包括铝合金、镁合金和工程塑料。

铝合金是应用最广泛的材料之一,如图漾PM806-E1相机就采用了铝合金机身-1。这种材料具有优秀的结构强度和刚性,能够承受生产线上的机械应力和振动。

镁合金则更轻,同时保持了良好的机械性能。Zivid的3D相机采用轻质镁合金外壳,能够抵抗15G的冲击和5G的随机振动-4

对于那些不需要金属外壳的应用场景,工程塑料也是一个选择。它成本较低,且能够通过添加增强材料来提高特定性能。

03 光学部件材料:决定成像质量的核心

工业相机的镜头和光学系统是其“眼睛”,而这些光学部件的材料直接决定了成像质量。目前常用的光学材料包括光学玻璃、树脂复合材料以及蓝宝石等特殊材料。

传统的光学玻璃提供优异的光学性能和稳定性,但成本较高且较重。树脂复合材料则在重量和成本上有优势,但可能受温度变化影响较大。

一项专利技术展示了一种创新的镜头材料解决方案:使用含有粒径50nm以下的无机微粒和以Si-O-Si为主链且具有硅氧烷键的热固性树脂的有机无机复合材料-5

这种材料制成的镜头能够耐受回流焊步骤,即使经过高温焊接过程,光学性能也不会显著下降。

04 内部电子元件材料:可靠性的隐形保障

工业相机的内部电子元件材料同样至关重要,它们直接影响到相机的长期稳定性和可靠性

印刷电路板是工业相机的“神经系统”。在工业环境中,PCB需要应对高帧率传输、油污腐蚀和机械振动等多重挑战-9

高频低损耗基材如生益S1000-2或罗杰斯RO4350B能够减少信号传输损耗,确保高帧率图像数据传输的稳定性。

图像传感器作为工业相机的核心,其封装材料需要提供良好的热管理和机械保护。现代工业相机传感器多采用陶瓷或特殊塑料封装,既能保护脆弱的硅片,又能有效散热。

05 工业相机材料选择的综合考量

选择工业相机材料时,需要综合考虑应用环境、性能要求和成本因素。材料检测机构通常会对相机材料进行多项测试,包括材料硬度、耐腐蚀性、透光率、抗冲击强度等-6

对于需要在极端温度环境下工作的相机,材料的热膨胀系数就显得尤为重要。而在有化学腐蚀风险的环境中,材料的耐腐蚀性就成为关键选择标准。

防护等级也是材料选择时需要考虑的因素。许多工业相机具有IP54或更高的防护等级,这要求外壳材料、密封材料和接插件材料都必须符合相应的防护标准-1

工业相机用什么材料?没有统一答案,但有一致原则:根据具体应用场景选择最适合的材料组合。在高温多尘的环境下,可能需要更好的密封和散热材料;而在有物理冲击风险的应用中,抗冲击材料则更为重要。

06 特殊应用场景的材料创新

随着工业相机应用领域的扩展,特殊应用场景对材料提出了新要求。例如在食品加工行业,相机材料需要符合食品安全标准,能够抵抗清洗剂的腐蚀。

医疗和制药行业则要求相机材料易于清洁和消毒,且不能释放有害物质。在这些领域,不锈钢外壳和特殊涂层可能会成为更合适的选择。

户外应用的工业相机需要应对紫外线辐射、雨水侵蚀和温度大幅变化。这些环境要求材料具有良好的抗紫外线老化性能和宽温域稳定性。

科研领域的高端工业相机可能需要极低的热膨胀材料,以确保在温度变化时保持光学系统的稳定性。这些特殊需求推动着工业相机材料的不断创新和发展。


从图漾PM806-E1的铝合金机身到Zivid的镁合金外壳,从有机无机复合镜头材料到高频低损耗PCB基材,现代工业相机的材料选择已经发展为一门精密科学-1-4-5

生产线上,一台采用合适材料的工业相机仍在稳定运行,它外壳上的磨损痕迹不再代表脆弱,而成为了可靠性的勋章。材料科学的每一次突破,都为工业相机在更极端环境下完成更精密任务提供了可能。