近年來(lái)電子商務(wù)和快速物流方式的崛起帶動(dòng)了自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。根據(jù)資料顯示，過(guò)去16年國(guó)內(nèi)自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)市場(chǎng)以年均23%的速度快速成長(zhǎng)，并且近6年受益消費(fèi)升級(jí)和智能制造發(fā)展的推動(dòng)，增速呈現(xiàn)逐漸加速的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)2022年自動(dòng)化物流裝備市規(guī)模將突破2600億元。

在新零售時(shí)代，快遞進(jìn)入新常態(tài)，市場(chǎng)自下而上開(kāi)啟共同配送模式，智能設(shè)備在物流行業(yè)的運(yùn)用將成為新常態(tài)。從近幾年的快遞數(shù)據(jù)上看，在2011-2016年間，我國(guó)快遞業(yè)務(wù)CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率：指一項(xiàng)投資在特定時(shí)期內(nèi)的年度增長(zhǎng)率）達(dá)到53.48%；快遞業(yè)務(wù)收入CAGR高達(dá)39.29%，而2017年1月-11月，實(shí)現(xiàn)快遞業(yè)務(wù)量累計(jì)358.56億件，同比增長(zhǎng)28%，業(yè)務(wù)收入累計(jì)4437.4億元，同比增長(zhǎng)25.2%。從以上數(shù)據(jù)可以看出快遞業(yè)務(wù)增速仍將維持較高的水平。面對(duì)龐大的快遞包裹件數(shù)，人工分揀+配送早已不適合現(xiàn)代物流的發(fā)展。未來(lái)，智能物流設(shè)備在物流企業(yè)投入資金中的占比會(huì)呈持續(xù)上升的狀態(tài)。

在電子商務(wù)高速發(fā)展的今天，若想讓智能物流得以良好進(jìn)行，則必須具備的基礎(chǔ)是擁有良好的感知能力，機(jī)器視覺(jué)剛好能夠迎合這一需求！機(jī)器視覺(jué)具有高度自動(dòng)化、高效率、高精度和環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其圖像傳感器以及3D測(cè)量傳感器為高速發(fā)展的物流分揀系統(tǒng)打開(kāi)“新視界”。物流行業(yè)正從人工分揀向智能化、自動(dòng)化方向快速演進(jìn)。

圖像傳感器VS3D測(cè)量傳感器

隨著工業(yè)自動(dòng)化和物流技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)市場(chǎng)對(duì)高新技術(shù)的需求，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開(kāi)始助力物流配送系統(tǒng)的自動(dòng)化改造。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在物流配送領(lǐng)域的應(yīng)用，迎來(lái)物流系統(tǒng)的自動(dòng)化時(shí)代，使物流行業(yè)正從人工分揀向智能化、自動(dòng)化方向快速演進(jìn)。

1、圖像傳感器

CMOS圖像傳感器（CIS，CMOSImageSensor）與電荷耦合器件（CCD，ChargeCoupledDevice）是當(dāng)前兩種主流圖像傳感器。CIS憑借低成本、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、小尺寸、低功耗等優(yōu)勢(shì)逐漸取代CCD成為主流，尤其是背照式CIS的出現(xiàn)加快了這一進(jìn)程。CIS多用于微型攝像模組等產(chǎn)品。CCD傳感器成像質(zhì)量好，但成本高、體積大、能耗高，多用于高端數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品。

CMOS圖像傳感器

CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)從占據(jù)42%市場(chǎng)份額的全球龍頭企業(yè)——索尼（Sony）的運(yùn)營(yíng)復(fù)蘇中獲益，以較高的增長(zhǎng)速度發(fā)展，并已成為半導(dǎo)體行業(yè)中關(guān)鍵的組成部分！行業(yè)領(lǐng)先者三星（Samsung）緊追索尼，拿下20%市場(chǎng)份額。此外，安森美半導(dǎo)體（ONSemiconductor）和豪威科技（OmniVision）也對(duì)手機(jī)、安防、汽車(chē)等市場(chǎng)的發(fā)展貢獻(xiàn)頗豐。

CMOS圖像傳感器處于3D半導(dǎo)體技術(shù)的最前沿，是人工智能（AI）發(fā)展的主要推動(dòng)力。我們可以預(yù)見(jiàn)新技術(shù)和新應(yīng)用都可以保證市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。本報(bào)告旨在盡可能多地讓讀者了解CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，以便從新一輪的創(chuàng)新中受益！

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，在CMOS圖像傳感器代工廠方面，華力微電子（HLMC）受益于豪威科技和TPSCo的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移。SK海力士顯然陷入了“優(yōu)先發(fā)展DRAM，而非CMOS圖像傳感器”的難題。中芯國(guó)際處于轉(zhuǎn)型期，必須投資下一代技術(shù)來(lái)追趕領(lǐng)先者。近些年，中國(guó)CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)積極布局突破，成立了多家CMOS圖像傳感器設(shè)計(jì)公司和IDM企業(yè)，加上各種創(chuàng)新應(yīng)用的落地，中國(guó)CMOS圖像傳感器生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)變得越來(lái)越強(qiáng)大！

CCD圖像傳感器

CCD圖像傳感器作為一種新型光電轉(zhuǎn)換器現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于攝像、圖像采集、掃描儀以及工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域。作為攝像器件，與攝像管相比，CCD圖像傳感器有體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、光敏元的幾何精度高、光譜響應(yīng)范圍寬、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、抗震性和抗沖擊性好、不受電磁場(chǎng)干擾和可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。CCD圖像傳感器除了大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)外，還廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、掃描儀，以及工業(yè)領(lǐng)域，智能物流領(lǐng)域等！

2、3D測(cè)量傳感器

根據(jù)德銀預(yù)測(cè)，3Dsensing的滲透率有望從2017年的3%提高到2018年的6%，2019年的20%和2020年的38%，搭載3Dsensing的智能手機(jī)出貨量有望從2017年的3800萬(wàn)部提高到2020年的6.35億部。整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模有望從2017年的7億美金提高到2020年的140億美金，4年間年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)173%。

電子說(shuō)：目前，主流的3D成像技術(shù)主要有三種，分別是雙目主動(dòng)立體視覺(jué)，結(jié)構(gòu)光和TOF（TimeOfFlight）。從技術(shù)上來(lái)看，雙目成像雖然有著3D成像分辨率高、精度高、抗強(qiáng)光干擾性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢(shì)，但是其缺點(diǎn)也非常明顯，比如其算法非常復(fù)雜、容易受到環(huán)境因素干擾、依賴環(huán)境光源、暗光場(chǎng)景表現(xiàn)不佳等。因此目前在手機(jī)上應(yīng)用相對(duì)較少。

TOF成像技術(shù)，TOF成像是基于不可見(jiàn)紅外線在物體和TOF模組之間的來(lái)回飛線時(shí)間來(lái)提取絕對(duì)或相對(duì)距離的3D成像技術(shù)，它包括一個(gè)不可見(jiàn)紅外線發(fā)射器和接收套件組成（圖2），深度計(jì)算不受物體表面灰度和特征影響，可以非常準(zhǔn)確的進(jìn)行三維探測(cè)，并且精度不隨距離改變而變化，基本能穩(wěn)定在cm級(jí)，這對(duì)于一些精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合非常有意義。

透視成像技術(shù)，透視成像原理與雷達(dá)比較類(lèi)似，通過(guò)高頻發(fā)射器發(fā)射，然后通過(guò)一個(gè)大型天線陣列進(jìn)行接收，天線陣列收集垂直軸和水平軸上的數(shù)據(jù)，傳感器芯片則控制頻率和其他參數(shù)，并管理來(lái)自多個(gè)天線的信號(hào)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)做深度計(jì)算最終得到3D成像數(shù)據(jù)。

機(jī)器視覺(jué)為物流領(lǐng)域解決了哪些難題？

隨著工業(yè)自動(dòng)化和物流技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)市場(chǎng)對(duì)高新技術(shù)的需求，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開(kāi)始助力物流配送系統(tǒng)的自動(dòng)化改造。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在物流配送領(lǐng)域的應(yīng)用，迎來(lái)物流系統(tǒng)的自動(dòng)化時(shí)代，使物流行業(yè)正從人工分揀向智能化、自動(dòng)化方向快速演進(jìn)。

物流行業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)：人工分揀+配送效率低、速度慢

1、機(jī)器視覺(jué)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：速度快、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、精度高、應(yīng)用方便、智能化程度高、便于進(jìn)行數(shù)字化處理和系統(tǒng)集成。目前，機(jī)器視覺(jué)在非接觸在線監(jiān)測(cè)、工業(yè)圖像采集處理及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

2、機(jī)器視覺(jué)功能的優(yōu)勢(shì)：

1）機(jī)器視覺(jué)具有識(shí)別物料形狀、尺寸檢測(cè)、自動(dòng)化數(shù)量檢測(cè)技術(shù)以及條形碼識(shí)別等功能，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可提高運(yùn)輸與配送效率、減少物流成本、更有效地滿足客戶服務(wù)要求，從而實(shí)現(xiàn)快速、高效、經(jīng)濟(jì)的物流系統(tǒng)。

2）機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的使用能夠加快物品的流通速度，提升產(chǎn)品的品質(zhì)。通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)與各種傳送帶作為連接，進(jìn)行產(chǎn)品識(shí)別和追蹤。如條形碼識(shí)別、產(chǎn)品在線監(jiān)測(cè)如形狀識(shí)別、尺寸檢測(cè)，以此進(jìn)行物料自動(dòng)揀選！

此外，對(duì)于物流傳送帶或生產(chǎn)流水線上的物料條碼識(shí)別，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可通過(guò)條形碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用高速CCD攝像機(jī)直接得到被測(cè)物料條形碼的圖像，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像預(yù)處理，再通過(guò)條碼讀取，譯碼和校驗(yàn)來(lái)完成條碼識(shí)別。

3D視覺(jué)分揀系統(tǒng)主要有以下幾點(diǎn)突破：

1、實(shí)現(xiàn)了高速運(yùn)動(dòng)物體下的分揀抓取。成功實(shí)現(xiàn)了高速輸送線上運(yùn)動(dòng)物品的分揀，能達(dá)到每小時(shí)2000-3000件貨物的拾取率，大大提高了物流自動(dòng)化的效率；

2.實(shí)現(xiàn)抓取位姿從2D到3D的升級(jí)；

3、突破了不同視野里3D視覺(jué)和機(jī)械手的手眼標(biāo)定。

機(jī)器視覺(jué)在物流行業(yè)的主要應(yīng)用場(chǎng)景：

運(yùn)輸：運(yùn)輸環(huán)節(jié)全程智能監(jiān)控，使運(yùn)輸人員、車(chē)輛、貨物更加安全、高效、可控。

倉(cāng)儲(chǔ)：對(duì)庫(kù)存物品的入庫(kù)、出庫(kù)、在庫(kù)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的全面控制和流程管理。

主要優(yōu)勢(shì)：節(jié)省人力成本、提升箱體分類(lèi)速度、提升空間利用率

應(yīng)用案例

1自動(dòng)化的色碼掃描

應(yīng)用自動(dòng)化的色碼技術(shù)，工作人只需掃描商品上的條形碼，將相關(guān)信息輸入到分揀系統(tǒng)中，分揀機(jī)器人便會(huì)接收到指令，判斷商品將會(huì)進(jìn)入到哪一個(gè)分揀的區(qū)域中。這一項(xiàng)技術(shù)的核心在于分揀系統(tǒng)的控制裝置，它依據(jù)商家或貨主提供的商品材質(zhì)、重量等因素進(jìn)行信息分類(lèi)，發(fā)出分揀要求，機(jī)器人便會(huì)將商品運(yùn)送到各分類(lèi)區(qū)域?？爝f企業(yè)采用這種基于視覺(jué)識(shí)別的形狀識(shí)別技術(shù)使工作效率不斷提高，不僅可以節(jié)省空間，也可以提高商品向外配送的速度。

2自動(dòng)化數(shù)量檢測(cè)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物作為一種隱形的購(gòu)物方式，及時(shí)補(bǔ)充貨源，滿足客戶的需要是十分重要的。分揀機(jī)器人不僅僅可以對(duì)商品自動(dòng)分類(lèi)，還可以對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測(cè)。為了及時(shí)了解庫(kù)存，應(yīng)對(duì)突發(fā)斷貨事件，快遞企業(yè)可以通過(guò)自動(dòng)分揀系統(tǒng)了解向外輸送商品的數(shù)量、庫(kù)存、客戶退還等信息，從而為了解市場(chǎng)行情提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，還可以使快遞公司和供貨商之間形成更為科學(xué)的供貨方案，提高雙方業(yè)績(jī)。

3自動(dòng)化形狀識(shí)別技術(shù)

對(duì)于不同的快遞物品而言，最明顯的特征就是“形狀”。所以，基于視覺(jué)識(shí)別的形狀識(shí)別技術(shù)，在快遞企業(yè)分揀中發(fā)揮了巨大的作用。這種專(zhuān)門(mén)針對(duì)形狀識(shí)別的技術(shù)使工作效率不斷提高。分揀機(jī)器人根據(jù)商品的形狀能夠進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的分類(lèi)，不僅可以節(jié)省空間，也可以提高商品向外配送的速度。

廠商案例

1慧眼科技

項(xiàng)目背景：在日化包裝行業(yè)，產(chǎn)品在裝箱封裝前，都要確保箱內(nèi)的數(shù)量合格，目前的做法仍然是用人工裝箱時(shí)目檢的方式進(jìn)行檢查，這一方面會(huì)影響裝箱工人的裝箱效率，另一方面也存在工人因疲勞導(dǎo)致漏檢的風(fēng)險(xiǎn)。

本系統(tǒng)以產(chǎn)品封箱前的產(chǎn)品在紙箱中的狀態(tài)為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺(jué)在產(chǎn)品短裝檢測(cè)上的應(yīng)用，替代了傳統(tǒng)的目檢方式，解放了操作工人的雙眼，提高了生產(chǎn)效率。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)加裝在封裝機(jī)（紙箱速度：60pcs/min）上，在產(chǎn)品封箱之前，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，具有檢測(cè)速度快（CircleTime:60~80ms）、檢測(cè)精度高等特點(diǎn)，并通過(guò)IO通訊與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行對(duì)接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)傳輸。

設(shè)計(jì)方案：產(chǎn)品完成裝箱后，向封裝線傳送的過(guò)程中，會(huì)觸發(fā)拍照信號(hào)，智能相機(jī)拍照后經(jīng)過(guò)檢測(cè)處理輸出相應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)輸出為信號(hào)為“OK”時(shí)，包裝箱繼續(xù)傳送至封裝線，完成封裝；當(dāng)輸出信號(hào)為“NG”時(shí)，信號(hào)將傳送至PLC觸發(fā)停機(jī)信號(hào)，傳送帶停機(jī)，等待復(fù)位信號(hào)。

2深圳市皕像科技有限公司

3D精準(zhǔn)在線缺陷檢測(cè)：質(zhì)檢系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品制造而言至關(guān)重要，它是提高效率和透明度的重要工具。未來(lái)工廠將會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，質(zhì)檢系統(tǒng)可更快地確定部件之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，獲得有價(jià)值的數(shù)據(jù)，然后按順序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以避免再次出現(xiàn)誤差。

senseIT公司專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)全自動(dòng)3D檢測(cè)單元。該檢測(cè)單元可直接用于生產(chǎn)線上，提高了產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，節(jié)省了大量的時(shí)間和成本。在線檢測(cè)單元的核心部件為：Ensenso立體相機(jī)。它們能再30s內(nèi)以極高的精度完成對(duì)復(fù)雜部件的近距離檢測(cè)。該系統(tǒng)可檢查并驗(yàn)證尺寸為鞋盒大小的組裝產(chǎn)品的完整性，且故障檢測(cè)準(zhǔn)確度極高，軟件信號(hào)偏差在0.1mm以內(nèi)。對(duì)于生產(chǎn)或運(yùn)輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的各類(lèi)缺陷，包括：損壞或缺失部件、變形、加工材料、空隙或毛刺過(guò)多等，檢測(cè)偏差均控制在該范圍內(nèi)。

Ensenso相機(jī)的強(qiáng)光型投影可盡可能精準(zhǔn)、快速、可靠地捕捉待檢測(cè)部件的數(shù)據(jù)。紋理投影確保相機(jī)即使在光照不足的情況下也能捕捉光滑或反光表面物體的高對(duì)比度圖像，反過(guò)來(lái)還可以提高匹配的準(zhǔn)確度。此外，F(xiàn)lexview技術(shù)將部件表面的投射紋理的偏移控制在最低水平。采用不同結(jié)構(gòu)對(duì)同一場(chǎng)景捕捉的多張圖像合并為一張圖像，這會(huì)增加像素?cái)?shù)量，進(jìn)而提高圖像分辨率。相機(jī)檢測(cè)到的所有點(diǎn)整合為一個(gè)完整的高清3D模型，即所謂的“點(diǎn)云”模型。

已檢測(cè)部件的所有信息都儲(chǔ)存在大型數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此，該系統(tǒng)能夠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提供生產(chǎn)過(guò)程中反復(fù)出現(xiàn)的誤差的詳細(xì)信息。系統(tǒng)還會(huì)實(shí)時(shí)顯示已檢測(cè)到的缺陷的相關(guān)信息，從而縮短了反饋時(shí)間，提高了后續(xù)工藝流程的交付質(zhì)量。深入分析重復(fù)出現(xiàn)的誤差能夠幫助優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，從而大大降低質(zhì)量成本、人力成本和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的損失。此外，用戶還可以輕松直觀地使系統(tǒng)學(xué)會(huì)新的或改良的部件處理方法，并設(shè)置容許誤差，以便將產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間降至最低，使系統(tǒng)得到高效利用。該檢測(cè)單元的另一優(yōu)勢(shì)是：掃描及驗(yàn)證過(guò)程均已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，無(wú)需任何人工操作，從而避免了因工人疲勞或分神而導(dǎo)致的人為誤差。全自動(dòng)在線檢測(cè)加快了測(cè)量速度，節(jié)省了寶貴的時(shí)間，并且由于故障在早期就會(huì)被檢測(cè)到，因而生產(chǎn)效率得到了大大的提升。

結(jié)語(yǔ)

以往，在倉(cāng)儲(chǔ)、分揀等環(huán)節(jié)投入使用自動(dòng)化設(shè)備來(lái)提升運(yùn)營(yíng)效率，但這僅僅是對(duì)體力的一種放大。而隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和機(jī)器人等技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，物流將在智能化方面產(chǎn)生根本性的變化。整個(gè)物流體系都將實(shí)現(xiàn)操作的無(wú)人化、運(yùn)營(yíng)的智能化和決策的智慧化。

物流配送自動(dòng)化是商業(yè)時(shí)代物流技術(shù)發(fā)展的新成果，是體現(xiàn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素之一。要實(shí)現(xiàn)這一切，機(jī)器視覺(jué)的作用功不可沒(méi)，可快速進(jìn)行條形碼識(shí)別﹑產(chǎn)品在線檢測(cè)如形狀識(shí)別﹑尺寸檢測(cè)，以此進(jìn)行物料自動(dòng)揀，助力物流行業(yè)健康發(fā)展！相對(duì)行業(yè)日益擴(kuò)大的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，但是在核心技術(shù)上，我國(guó)已經(jīng)擁有了自主研發(fā)的能力。隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)將迎來(lái)新的發(fā)展高潮，讓我們拭目以待！