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        工業4.0時代機器視覺的正確打開方式

        作者:天和雙力來源:天和雙力瀏覽:1時間:2017-02-22 15:01:13字體:[ ]

        機器視覺的崛起源于工業自動化生產日益增長的技術需求,技術探索始于20世紀60年代中期美國學者L.R.羅伯茲關于理解多面體組成的積木世界的研究,早期的發展主要集中于北美、歐洲和日本等發達地區。全球制造業向中國轉移后,中國機器視覺產業迎來了奮起直追的歷史契機。近十年來,從相機、采集卡、光源、鏡頭到圖像處理軟件,數十家機器視覺核心器件的國內研發制造廠商陸續涌現,中國正成為世界機器視覺發展最活躍的地區之一,但本土廠商的整體市場地位仍然落后于外資廠商。

        我們基于機器視覺系統的技術原理分析了機器視覺技術的核心優勢,主要包括:1)精確性、客觀性和可靠性;2)環境適應性和工作持續性;3)經濟性和高效性;4)靈活性和重復性。上述特點揭示了機器視覺與智能制造的高速協同發展的內在原因。

        GGII研究所數據顯示,2015年中國機器視覺市場規模61.2億元,同比增速為28.57%,增速位居全球首位,國外調研機構Markets and Markets預計到2020年全球市場規模將達到125億美元,我國國內市場規模將達到152億元。雖然市場空間廣闊,但在機器視覺底層核心零部件生產目前主要還是以國外品牌為主,外資廠商仍然占據機器視覺市場主導地位。建議關注:1)精測電子:打造“光。機一電”一體化智能檢測解決方案;2)永創智能:加快完成向智能化包裝設備制造轉型;3)勁拓股份:拓展進入智能裝備系統和先進制造系統領域。

        目前,工業領域是機器視覺應用中比重最大的領域。機器視覺系統與智能制造如影隨形,在智能制造及工業自動化生產領域,機器視覺技術主要應用于三大方向:檢 測與測量、引導與定位、識別與分析。除此以外,機器視覺技術還在安防和智能交通、醫療、無人機與無人駕駛、倉儲物流、農業生產等領域取得了一定的發展,應用前景廣闊。

        機器視覺成為科學前沿,主要受三方面因素促進:

        首先,工業生產線上人眼在精準度、效率方面已不能滿足產業升級的要求,對于不可觀測物體、高精度產品,只能依靠機器視覺。人工成本上升、用工荒等原因也在倒逼機器人工業的發展。其次,人工智能、無人駕駛等消費需求端對機器視覺技術要求更加苛刻,算法更加冗長多變,運用在工業生產線上的已有技術不能滿足。這個因素也是當今機器視覺的最大推力。最后,工業4.0、智能制造等政策環境將機器視覺注入國家戰略的核心部分。

        機器視覺的市場規模及應用場景

        機器視覺增長迅速,我國增速最大。2015年全球機器視覺市場規模約42億美元,增長10.5%。美國占比50%,日本緊隨其后。我國起步較晚,但發展 迅速,2015年市場規模達3.5億美元,增速為全球首位,約22.2%。2016-2020年中國制造將促使機器視覺維持20%的增長率,遠高于全球的 8.4%平均水平。半導體、電子制造占機器視覺比重46.4%,汽車、制藥占比10.9%、9.7%。

        1、工業生產

        一個典型的工業機器視覺應用系統,包括數字圖像處理技術、機械工程技術、控制技術、光源照明技術、光學成像技術、傳感器技術、模擬與數字視頻技術、計算機軟硬件技術、人機接口技術等。

        縱觀目前工業生產中應用到的視覺技術大致可分為兩類:質量控制和輔助生產。其中質量控制就是代替人工對產品的尺寸、外觀等進行檢測,識別出不良品,此類設備在國內外自動化生產線已有廣泛使用。輔助生產指的是利用視覺技術給機器人提供動作執行依據,目前廣泛應用的是基于單目視覺的二維定位技術。

        我國工業機器人市場發展潛力巨大,勢必引起機器視覺新增長。我國正處于工業機器人的發展拐點,市場潛力巨大,據IFR估計,中國市場對工業機器人的發展占主導地位,2018年全球將有三分之一的工業機器人安裝在中國,這必會引發機器視覺的廣泛應用。

        2、無人機、自動駕駛

        機器視覺是無人機實現無人的首要解決問題。我國無人機技術“墻內花開墻外香”,大多銷至國外,國內市場并未大范圍開發。隨著我國智能生產的逐步推進,無人機“墻內香”指日可待,未來市場前景廣闊。易觀智庫認為智能無人機在未來幾年將保持超過50%的增長率,在2018年超過100億人民幣。另外,特斯拉、分時租賃為自動駕駛增加新人氣,機器視覺受益。

        近期采用自動駕駛系統裝置的特斯拉model3訂單超預期,國產化又被高層證實,定會引起國內相關產業鏈的蓬勃發展,機器視覺將是重要受益者。

        3、智能醫生

        達芬奇成為明星醫師,我國滲透力遠遠不足,醫用機器人高復合增長率,巨大市場待挖掘。目前美國達芬奇裝機量約2000臺,我國僅54臺,滲透率遠遠落后。據北京和睦家醫院表示,近年隨著達芬奇成本不斷下降,由首次引進的2500萬元下降至后來的1800萬元,市場需求持續升溫,自費患者占比已達85%。經測算,全球醫用機器人未來三年銷量復合增速約為55%, 手術機器人、康復機器人在未來五年復合增長率將達30%、47%??梢钥闯?,醫用機器人具備著巨大的市場空間等待挖掘,機器視覺再添推力。

        4、安防智能監管

        智能安防是我國智慧城市的重要組成部分,在近日發布的《工業和信息化藍皮書:世界網絡安全發展報告2015-2016》中,工信部表示智慧城市建設工作正在如火如荼地全面鋪開,截至目前,中國的智慧城市試點已接近300個。機器視覺可以通過生物識別、智能事件分析、太赫茲技術三個方法實現智能監管,解放大量人力并大大提升效率,使大海撈針、透視眼成為可能。

        5、個性化定制&虛擬試衣間

        想買一件衣服?可能你正在去商店的路上,或者正在網上根據從S到XL的標準尺碼進行挑選。這些大批量的生產造就了單位貨物的成本下降。

        工業4.0時代的紡織品生產方式或許會與之不同,它將通過有效的數據處理,提供定制性的個性商品??蛻粢坏Q定選擇哪個模型,圖像處理系統(機器視覺系統)就會對其各項維度進行測量。具體測試形式可能是,在一個小更衣室中放置四個攝像頭,拍攝身體每一邊的圖像。軟件控制測量操作,并決定隨后生產衣物時的剪裁方式。接下來的生產過程會自動進行,直至包括運輸環節。未來的時裝屋將不再擺滿幾柜子的商品,而是通過提供大量的虛擬選擇和快速可靠的生產流程來為客戶服務。

        總結

        機器視覺技術如今已成功應用到了工業機器人當中,并成為一項核心關鍵技術。無人機、自動駕駛、智能醫生、智能安防等應用領域不斷突破,全球互聯網和半導體巨頭紛紛布局,顯示出智能圖像處理將是下一個競技場,或許意味著機器視覺技術迎來黃金發展時期。機器視覺將開啟工業4.0時代新視界。

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