機器視覺,如何為制造企業(yè)打開新“視”界?

時間:2023-01-13

來源:控制工程網(wǎng)

導(dǎo)語:隨著工業(yè)4.0時代的來臨,我國各行各業(yè)對采用圖像和機器視覺技術(shù)的工業(yè)自動化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn),國內(nèi)機器視覺行業(yè)將迎來規(guī)?;焖侔l(fā)展黃金期。

  隨著工業(yè)4.0時代的來臨,我國各行各業(yè)對采用圖像和機器視覺技術(shù)的工業(yè)自動化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn),國內(nèi)機器視覺行業(yè)將迎來規(guī)?;焖侔l(fā)展黃金期。

  隨著機器視覺行業(yè)的發(fā)展,這也對機器視覺執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)也提出了更高的要求。無論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),還是智能制造、柔性制造等熱門話題,其核心都在于生產(chǎn)流程的數(shù)字化以及智能化升級。

  傳統(tǒng)機器視覺在解決問題時,通常需要專業(yè)人才根據(jù)實際情況設(shè)計圖像處理算法,對調(diào)試人員水平依賴性強,且穩(wěn)定性差。而現(xiàn)如今深度學(xué)習(xí)已被廣泛的運用在機器視覺領(lǐng)域,通過卷積運算,使用大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練自動生成最適合產(chǎn)品的檢測邏輯,做到了對傳統(tǒng)算法檢測能力的補充。

  機器視覺應(yīng)用場景

  測量應(yīng)用

  主要用于測量零部件以及各類產(chǎn)品的尺寸否合格。除了利用工業(yè)相機進行二維的尺寸測量外,目前可利用結(jié)構(gòu)光、3D TOF等技術(shù)實現(xiàn)三維尺寸測量。對產(chǎn)品的基本特征尺寸、裝配效果、提供高精度監(jiān)控。

  視覺在測量上的應(yīng)用,一方面減少了人力測量的需求,降低了人力成本;另一方面,視覺測量具有高精度的特性,誤測誤判的可能性極低。

  圖像識別

  圖像識別,簡單講就是使用機器視覺處理、分析和理解圖像,識別各種各樣的的對象和目標(biāo),功能非常強大。目前主要識別的內(nèi)容有人、車輛等各類目標(biāo)物。在工業(yè)領(lǐng)域?qū)в忻鞔_信息的標(biāo)識,OCR、一維碼、二維碼等常有識別需求。

  對明確信息的標(biāo)識進行識別,有助于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。圖像識別大多商用場景還屬于藍海,潛力有待開發(fā)。同時,圖片數(shù)據(jù)大多被大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)所掌握,創(chuàng)業(yè)公司數(shù)據(jù)資源稀少。

  定位應(yīng)用

  在工業(yè)應(yīng)用中,利用機器視覺對部件或產(chǎn)品進行定位。這種定位應(yīng)用多會輔助機器人或者其他執(zhí)行機構(gòu)以實現(xiàn)相關(guān)的動作。一般來說,定位可協(xié)助機器人實現(xiàn)噴漆、涂膠、抓取、焊接等動作。

  物體分揀

  在機器視覺應(yīng)用環(huán)節(jié)中,物體分揀應(yīng)用是建立在識別、檢測之后的一個環(huán)節(jié),通過機器視覺系統(tǒng)將圖像進行處理,結(jié)合機械臂的使用實現(xiàn)產(chǎn)品分揀。

  在過去的產(chǎn)線上,是用人工的方法將物料安放到注塑機里,再進行下一步工序?,F(xiàn)在則是使用自動化設(shè)備分料,其中使用機器視覺系統(tǒng)進行產(chǎn)品圖像抓取、圖像分析、輸出結(jié)果,再通過機器人把對應(yīng)的物料放到固定的位置上,從而實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的智能化、現(xiàn)代化、自動化。

  視頻/監(jiān)控分析

  人工智能技術(shù)可以對結(jié)構(gòu)化的人、車、物等視頻內(nèi)容信息進行快速檢索、查詢。這項應(yīng)用使得讓公安系統(tǒng)在繁雜的監(jiān)控視頻中搜尋到罪犯的有了可能。在大量人群流動的交通樞紐,該技術(shù)也被廣泛用于人群分析、防控預(yù)警等。

  食品包裝與制藥行業(yè)應(yīng)用

  機器視覺在食品包裝領(lǐng)域適用范圍廣泛,可用于檢測瓶子的分類和液位測量、標(biāo) 簽、蓋子、盒子的檢查,以及瓶的形狀、尺寸、密封性和完整性。食品包裝是食品質(zhì)量的重要保障,可以保護食品在流通過程中免受污染,提高品質(zhì),避免發(fā)生安全事故。

  機器視覺在藥品包裝、質(zhì)量檢測及控制等多個方面有廣大作為,助力醫(yī)藥行業(yè)加 快現(xiàn)代化、智能化進程。目前,在數(shù)粒、打碼、泡罩版缺粒、藥品殘缺和斷片、 加裝說明書、編碼識別等檢測環(huán)節(jié),機器視覺檢測內(nèi)容豐富、穩(wěn)定、精確,滿足醫(yī)藥行業(yè)包裝線經(jīng)常變包裝產(chǎn)品的需求。

  圖像及視頻編輯

  目前市場上也出現(xiàn)了很多運用及機器學(xué)習(xí)算法對圖像進行處理,可以實現(xiàn)對圖片的自動修復(fù)、美化、變換效果等操作。并且越來越受到用戶青睞。

  汽車制造行業(yè)

  汽車制造質(zhì)量原先主要依靠三坐標(biāo)測量完成,效率低、時間長、數(shù)據(jù)量嚴重不足, 且只能離線測量。機器視覺引入非接觸測量技術(shù),逐步發(fā)展成固定式在線測量站 與機器人柔性在線測量站等在線測量系統(tǒng),可嚴格監(jiān)控車身尺寸波動,提供數(shù)據(jù)支持。

  機器視覺檢測系統(tǒng)可以對產(chǎn)品進行制造工藝檢測、自動化跟蹤、追溯與控制等,包括通過光學(xué)字符識別(OCR)技術(shù)獲取車身零件編碼以保證零件在整個制造過程中的可追溯性,通過識別零件的存在或缺失以保證部件裝配的完整性,以及通過視覺技術(shù)識別產(chǎn)品表面缺陷或加工工具是否存在缺陷以保證生產(chǎn)質(zhì)量。

  消費電子行業(yè)

  機器視覺在消費電子領(lǐng)域,以PCB/FPC AOI檢測、零部件及整機外觀檢測、裝配引導(dǎo)等應(yīng)用為主,并呈現(xiàn)出越來越多的新的應(yīng)用場景。

  在電路板從印刷裝置中移下,或在清洗劑中清洗后,以及返修完成返回生產(chǎn)線中,機器視覺提供的在線視覺技術(shù)可以在實施印刷操作后直接發(fā)現(xiàn)存在的缺陷情況,保證了操作者在加上PCB以前能夠及時處理有關(guān)問題。另外,發(fā)現(xiàn)缺陷時可以有效防止有缺陷的電路板送達生產(chǎn)線后端,從而避免出現(xiàn)返修或廢棄現(xiàn)象。操作者能夠及時得到反饋,明確處于操作中的印刷工藝操作是否良好,達到預(yù)防缺陷產(chǎn)生的目的,對生產(chǎn)效率和良率的提升至關(guān)重要。

  無人駕駛

  隨著汽車的普及,汽車已經(jīng)成為人工智能技術(shù)非常大的應(yīng)用投放方向,但就目前來說,想要完全實現(xiàn)自動駕駛/無人駕駛,距離技術(shù)成熟還有一段路要走。不過利用人工智能技術(shù),汽車的駕駛輔助的功能及應(yīng)用越來越多,這些應(yīng)用多半是基于計算機視覺和圖像處理技術(shù)來實現(xiàn)。

  機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈

  機器視覺行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游零部件、中游裝備及下游應(yīng)用市場構(gòu)成。上游的零部件通常包括光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機、圖像采集卡、軟件及算法平臺,其中工業(yè)鏡頭、相機、采集卡、軟件算法平臺等關(guān)鍵軟硬件是機器視覺的關(guān)鍵價值組成部分。

  行業(yè)中游中的裝備協(xié)助企業(yè)對產(chǎn)品進行引導(dǎo)、識別、檢測、測量及其他智能制造相關(guān)應(yīng)用。這些裝備隨即可廣泛應(yīng)用于電子及半導(dǎo)體制造、食品飲料、汽車、制藥等下游市場。

  我國機器視覺下游需求市場一半以上由電子電氣構(gòu)成,占比52.90%,其次為半導(dǎo)體,占比10.30%。除此之外,應(yīng)用較為廣泛的下游市場還有汽車、印刷包裝、以及食品加工,分別占比8.80%、5.50%、4.90%。

  機器視覺的系統(tǒng)成本由零部件制造、軟件開發(fā)、組裝集成以及維護過程產(chǎn)生的成本構(gòu)成,其中以零部件為主要構(gòu)成部分,占據(jù)的百分比接近所有成本值的一半。零部件生產(chǎn)和軟件開發(fā)是上游企業(yè)的核心業(yè)務(wù)范圍,二者合計占比高達80%。

  機器視覺典型廠商

  全球市場中,康耐視(COGNEX)及基恩士(KEYENCE)有著深厚的技術(shù)支撐,占據(jù)市場份額較大,屬于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)。近年來,國產(chǎn)化廠商憑借本土化的服務(wù)能力、強大的非標(biāo)定制能力、以及中國制造的成本優(yōu)勢,已在光源、工業(yè)相機等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較高的國產(chǎn)化率,也誕生了多家細分領(lǐng)域的龍頭公司。

  凌云光:公司是可配置視覺系統(tǒng)、智能視覺裝備與核心視覺器件的專業(yè)供應(yīng)商。

  矩子科技:國內(nèi)機器視覺領(lǐng)域檢測龍頭,產(chǎn)品擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和自主品牌。

  天準(zhǔn)科技:公司以機器視覺為核心技術(shù),專注服務(wù)于工業(yè)領(lǐng)域客戶,整體技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。

  漢王科技:公司作為國內(nèi)人工智能產(chǎn)業(yè)的先行者。

  拓邦股份:公司是國內(nèi)一流的智能控制控制器產(chǎn)品制造商。

  光韻達:公司是國內(nèi)領(lǐng)先的激光智能制造解決方案與服務(wù)提供商。

  愛科科技:公司掌握了平面圖像處理的視覺算法,深入探索了機器視覺技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用。

  佳都科技:公司重點布局的機器視覺和智能大數(shù)據(jù)技術(shù),為公司在智能軌道交通和智慧城市等領(lǐng)域的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

  萬訊自控:公司的工業(yè)機器人3D視覺系統(tǒng)已成功應(yīng)用于寶馬、奧迪等汽車智能制造標(biāo)桿企業(yè)。

  遠大智能:子公司高精度力控和視覺引導(dǎo)系統(tǒng)主要應(yīng)用在工業(yè)機器人領(lǐng)域。


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