機器視覺是實現(xiàn)工業(yè)自動化,工廠智慧化的關鍵零部件之一。一是工業(yè)4.0浪潮席卷全球,制造智能化必然帶來生產(chǎn)設備的升級;二是我國人口紅利優(yōu)勢逐漸弱化,制造廠商傾向于機器代人,減少人工成本;三是消費水平的升級,消費者對產(chǎn)品的品質提出更高的要求,使得制造商加大質量把控。三者環(huán)環(huán)相扣,為機器視覺的市場,在智能制造領域帶來新的發(fā)展契機。
許多北美的機器視覺廠商表示,十幾年前的中國,這些高端的視覺產(chǎn)品很難打開銷路。近幾年,國內(nèi)制造商家處于轉型升級期間,對這些高端的視覺產(chǎn)品,逐漸有了采購意愿。既然國內(nèi)機器視覺技術市場容量增大,那么從工業(yè)用戶角度看,對機器視覺技術的需求,以及細分市場在哪里?
視覺技術的三大增長點
機器視覺是一項綜合性技術,包括圖像處理、機械工程技術、控制、電光源照明、光學成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術、計算機軟硬件等。其功能在于生產(chǎn)部件、產(chǎn)品的定位,以及產(chǎn)品的檢測和外觀識別
如今,在市場消費升級的刺激下,高端商品市場占有率強勢增長。為此,視覺技術也越來越多的在工廠應用。從目前的來看,自動讀碼器、人工智能瑕疵檢測和3D測量有著強勁的增長趨勢。
為什么說自動讀碼器是視覺技術中較快的增長點?一方面,現(xiàn)在正處于5G和物聯(lián)網(wǎng)時代的前夜,工廠數(shù)字化轉型正是當下制造業(yè)的熱門話題,我們要實現(xiàn)智能制造,工廠數(shù)字上云,就需要越來越多的數(shù)字采集;另一方面,現(xiàn)代的工廠管理中,二維碼是產(chǎn)品的身份證。因此,工廠無論是提高設備控制效率,還是提高產(chǎn)品的品質,都要追溯到數(shù)字的采集。在機器視覺領域,采集數(shù)據(jù)就需要一款能夠自動識別二維碼的機器。
瑕疵檢測是視覺技術最難的部分,傳統(tǒng)的瑕疵檢測,基于模板和特定的過程學習后,對產(chǎn)品進行判斷。但是產(chǎn)品的瑕疵不確定因素很多,這種傳統(tǒng)的做法,很難真正意義上實現(xiàn)瑕疵檢測。以消費類電子產(chǎn)品為例,許多廠商最終的產(chǎn)品出廠檢測,往往耗費大量人力。所以,視覺技術借助人工智能,通過深度學習的算法,為瑕疵檢測賦能,并在多個行業(yè)得到應用。
再者是3D測量技術的應用,會越來越廣泛。以手機制造為例,手機屏幕邊緣的縫隙大小,以及機身面是否平整,都需要應用3D視覺技術。這一切緣由,皆因消費水平的提升,因此商家會更多的應用3D技術,提高產(chǎn)品的工藝水平。
工業(yè)客戶需要怎樣的視覺技術?
在工業(yè)領域,機器視覺充當生產(chǎn)設備“眼睛”的功能,解決人眼無法識別、檢測的工作,實現(xiàn)效率好、成本低的經(jīng)濟效益,是視覺技術發(fā)展的出發(fā)點和落腳點。那么,對于客戶使用角度看,制造商更傾向高精度、高準確率,大視野自動變焦檢測,以及軟件的快速導入等方面。
首先是檢測的高精度,高準確率。這個是機器代替人眼最基礎的,也是最直接的目的。人工檢測容易產(chǎn)生疲態(tài),導致工作質量不佳,并且精密制造領域,機器視覺比人眼有著絕對的優(yōu)勢。目前來看,機器視覺的測量和判斷,已經(jīng)非常成熟。例如,創(chuàng)科視覺的視覺系統(tǒng),在李群自動化的機器人應用上,準確率一達到97%以上。
有些工廠生產(chǎn)物件體積龐大,對視覺檢測來說,是一項較大的挑戰(zhàn)。以往對大視野檢測,會采取兩種方法,一種是用兩個讀碼器覆蓋的方式,另一種是用高分辨率相機,加光源、鏡頭,再加上一些定制化軟件來操作。這兩種大視野檢測,需要有專業(yè)工程師做調試和維護,從客戶的使用和維護成本來說,都不算理想,所以很難進行大規(guī)模部署??的鸵曉诮衲晖瞥龅腄ATAMAN370系列讀碼器,正是順應客戶對大視野檢測的需求,并在PCD板、包裝、印刷等領域成功應用。
康耐視DATAMAN370系列讀碼器
從視覺技術軟件使用來說,開發(fā)商能否做到快速地系統(tǒng)導入,將在一定程度上決定客戶的接受度。對于系統(tǒng)來說,固然是越簡單越好??蛻粢曈X系統(tǒng)的使用,應更傾向于“傻瓜式”的操作和開發(fā)。如創(chuàng)視科技開發(fā)視覺平臺CKVsionSDK,將眾多功能模塊化,如BLOB分析、算數(shù)運算、邏輯運算、色彩匹配等功能分為多個模塊,客戶根據(jù)自身的需求,將模塊快速導入應用。
機器視覺應用領域及潛在市場
機器視覺是一項綜合技術,其主要的市場分布在電子制造業(yè)、汽車制造、制藥、食品與包裝機械等領域。根據(jù)前瞻研究院報告數(shù)據(jù)顯示,電子制造業(yè)在機器視覺市場占比46.57%,汽車產(chǎn)業(yè)次之,占比為31.02%。此外,物流、食品、包裝、印刷等行業(yè)的滲透率也逐年的提高。
機器視覺下游應用比例(數(shù)字來源:前瞻研究院)
從機器視覺的具體應用看,電子制造業(yè)應用具體在PCB印刷電路、電子封裝、絲網(wǎng)印刷、SMMT表面貼裝、半導體及集成電路、回流和波峰焊,以及智能手機、平板電腦等消費類產(chǎn)品。汽車制造業(yè)的主要應用于面板印刷質量檢測、精密測量等。食藥和包裝機械主要集中在封裝缺陷檢測、生產(chǎn)日期檢測、顏色識別、分揀等方面。印刷機械則是在于印刷質量檢測、印刷字符檢測、條碼識別等。
除了上述產(chǎn)業(yè),許多傳統(tǒng)行業(yè)同樣有機器視覺應用需求等。如黃金珠寶這類精細化加工型的產(chǎn)業(yè),很多時候是靠人借助放大鏡,通過肉眼檢測產(chǎn)品缺陷。再者,黃金珠寶生產(chǎn)過程中,仍以人工作業(yè)為主,一來不利于成本控制,二來人的不確定因素較多。為了在批量化生產(chǎn)中提高效率,基于深度學習的視覺技術,是一個不錯的選擇。另外,建筑裝飾屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè),工程好壞很多時候基于人為因素。以往工程驗收,依靠“老師傅”眼觀的方式,檢查墻面是否平整、天花龍骨架拼裝、門窗縫隙是否過大等問題。如今建筑裝飾行業(yè)人才面臨青黃不接局面,提升自動化水平是該行業(yè)的趨勢。高檔酒店、餐館、家裝對質量要求極高,并且市場份額逐步增大。因此,基于視覺技術對工程的驗收,是建筑裝飾行業(yè)走向自動化、智能化所需。
國產(chǎn)視覺技術企業(yè)出路在哪里?
談到國產(chǎn)視覺技術的出路,我們先看一下業(yè)內(nèi)的大致情況。國外的康耐視、基恩士幾乎壟斷全球50%的份額,并且在國內(nèi)市場,也同樣有相當可觀的業(yè)務量。另外,許多國外的機器視覺企業(yè),加快對中國市場的布局,如歐姆龍、埃賽力達、東芝等。在本土廠商方面,根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)機器人研究所的數(shù)據(jù)顯示,我國從事機器視覺的企業(yè)近400家。
這些國產(chǎn)機器視覺企業(yè),有做硬件的,有的從事軟件開發(fā)。如大恒圖像、奧普光電、??档绕髽I(yè),軟硬件都有生產(chǎn)。事實上,國內(nèi)大多數(shù)器視覺的企業(yè),以軟件開發(fā)為主,或者說是系統(tǒng)集成。
機器視覺技術起源于北美,國內(nèi)企業(yè)技術沉淀,不及國外的雄厚。眾多外資企業(yè)在中國布局市場,似乎沒有讓國內(nèi)企業(yè)感到風聲鶴唳。我們制造業(yè)要向高端化發(fā)展,確實需要國外的高端視覺技術,來協(xié)助國內(nèi)工廠設備的升級,但并不代表本土企業(yè)會“食不果腹”。
那么,起步較晚國內(nèi)的視覺企業(yè),應如何布局這個市場?我們可借助伺服行業(yè)的經(jīng)驗,國產(chǎn)的伺服雖比不過施耐德、西門子、安川等老牌企業(yè),但憑借著本地化的優(yōu)勢,能夠迅速響應客戶需求,并且在許多細分的行業(yè),有著不錯的應用案例。反推機器視覺行業(yè),國內(nèi)的企業(yè)也一樣,在特殊的應用領域,為客戶做一些定制化服務。
此外,上文提到的傳統(tǒng)型行業(yè),目前正處于制造升級階段,同樣有視覺技術的需求,但在很少應用,甚至一片空白。相比3C、行業(yè),這些傳統(tǒng)行業(yè)對視覺技術要求或許不高,主要是一些定制化的需求。筆者認為,傳統(tǒng)行業(yè)將會是國內(nèi)視覺企業(yè)的藍海市場。國產(chǎn)視覺企業(yè)需深入了解這些行業(yè)在檢測中的痛點,本著減少人工、降低成本,提升效率的目的,推出一些可行的解決方案。
再者,國內(nèi)視覺企業(yè)可借助人工智能技術,提升技術的競爭力。我國的人工智能發(fā)展走在世界前列,擁有深蘭科技、科大訊飛、曠視科技、商湯科技等眾多優(yōu)質AI企業(yè)。對于國內(nèi)視覺技術企業(yè)來說,有許多軟件的資源可用??赏ㄟ^與AI企業(yè)合作,推出深度算法的檢測工具,為工業(yè)客戶提供產(chǎn)品定位,瑕疵檢測等智能化、定制化的解決方案。