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工業4.0時代機器視覺的正確打開方式

作者:918博天堂在线來源:918博天堂在线浏覽:1时间:2017-02-22 15:01:13字體:[ ]

機器視覺的崛起源于工業自動化生産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後,中國機器視覺産業迎來了奮起直追的曆史契機。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湧現,中國正成爲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後于外資廠商。

918博天堂在线 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)靈活性和重複性。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研究所数据显示,2015年中国机器视觉市场规模61.2亿元,同比增速为28.57%,增速位居全球首位,国外调研机构Markets and Markets预计到2020年全球市场规模将达到125亿美元,我国国内市场规模将达到152亿元。虽然市场空间广阔,但在机器视觉底层核心零部件生产目前主要还是以国外品牌为主,外资厂商仍然占据机器视觉市场主导地位。建议关注:1)精测电子:打造“光。机一电”一体化智能检测解决方案;2)永创智能:加快完成向智能化包装设备制造转型;3)劲拓股份:拓展进入智能装备系统和先进制造系统领域。

目前,工业领域是机器视觉应用中比重最大的领域。机器视觉系统与智能制造如影随形,在智能制造及工业自动化生产领域,机器视觉技术主要应用于三大方向:检 测与测量、引导与定位、识别与分析。除此以外,机器视觉技术还在安防和智能交通、医疗、无人机与无人驾驶、仓储物流、农业生产等领域取得了一定的发展,应用前景广阔。

機器視覺成爲科學前沿,主要受三方面因素促進:

首先,工業生産線上人眼在精准度、效率方面已不能滿足産業升級的要求,對于不可觀測物體、高精度産品,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,運用在工業生産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。最後,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

机器视觉增长迅速,我国增速最大。2015年全球机器视觉市场规模约42亿美元,增长10.5%。美国占比50%,日本紧随其后。我国起步较晚,但发展 迅速,2015年市场规模达3.5亿美元,增速为全球首位,约22.2%。2016-2020年中国制造将促使机器视觉维持20%的增长率,远高于全球的 8.4%平均水平。半导体、电子制造占机器视觉比重46.4%,汽车、制药占比10.9%、9.7%。

1、工業生産

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。

縱觀目前工業生産中應用到的視覺技術大致可分爲兩類:質量控制和輔助生産。其中質量控制就是代替人工對産品的尺寸、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産線已有廣泛使用。輔助生産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“牆內花開牆外香”,大多銷至國外,國內市場並未大範圍開發。隨著我國智能生産的逐步推進,無人機“牆內香”指日可待,未來市場前景廣闊。易觀智庫認爲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、分時租賃爲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,國産化又被高層證實,定會引起國內相關産業鏈的蓬勃發展,機器視覺將是重要受益者。

3、智能醫生

达芬奇成为明星医师,我国渗透力远远不足,医用机器人高复合增长率,巨大市场待挖掘。目前美国达芬奇装机量约2000台,我国仅54台,渗透率远远落后。据北京和睦家医院表示,近年随着达芬奇成本不断下降,由首次引进的2500万元下降至后来的1800万元,市场需求持续升温,自费患者占比已达85%。经测算,全球医用机器人未来三年销量复合增速约为55%, 手术机器人、康复机器人在未来五年复合增长率将达30%、47%。可以看出,医用机器人具备着巨大的市场空间等待挖掘,机器视觉再添推力。

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,解放大量人力並大大提升效率,使大海撈針、透視眼成爲可能。

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的標准尺碼進行挑選。這些大批量的生産造就了單位貨物的成本下降。

工業4.0時代的紡織品生産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。客戶一旦決定選擇哪個模型,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,並決定隨後生産衣物時的剪裁方式。接下來的生産過程會自動進行,直至包括運輸環節。未來的時裝屋將不再擺滿幾櫃子的商品,而是通過提供大量的虛擬選擇和快速可靠的生産流程來爲客戶服務。

總結

機器視覺技術如今已成功應用到了工業機器人當中,並成爲一項核心關鍵技術。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。機器視覺將開啓工業4.0時代新視界。

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