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2020年的智能制造離不開機(jī)器視覺！
近年來隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，我國制造業(yè)逐步滲透到裝配、檢測等高端復(fù)雜的領(lǐng)域，而3C產(chǎn)業(yè)擁有強(qiáng)大的覆蓋規(guī)模，將成為當(dāng)下智能制造的新增長點(diǎn)。
智能制造是一種全新的生產(chǎn)模式，它將采用多種先進(jìn)的技術(shù)，例如機(jī)器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能和靈活的工廠。其中，機(jī)器視覺是邁向先進(jìn)制造極其關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)。
一、機(jī)器視覺的原理與作用
計(jì)算機(jī)視覺是采用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷的技術(shù)。其主要原理是，通過相機(jī)產(chǎn)品(即圖像攝取裝置)，將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，然后再傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號,從而分析出被攝目標(biāo)的形成。
作為計(jì)算機(jī)視覺的一大分支，工業(yè)視覺更多注重廣義圖像信號（激光，攝像頭）與自動(dòng)化控制（生產(chǎn)線）方面的應(yīng)用，與人眼相比，工業(yè)視覺在精確程度、客觀程度、可重復(fù)性、成本以及效率上都有明顯的優(yōu)勢。
機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)(圖像增強(qiáng)和分析算法、圖像卡、I/O卡等)。一個(gè)典型的機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。
機(jī)器視覺系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動(dòng)化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺。同時(shí)，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度。
工業(yè)視覺可用于實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品表面信息進(jìn)行檢測、非接觸式測量產(chǎn)品外觀尺寸、判斷物體位置坐標(biāo)以及識別判斷物體的顏色、形狀等特征。從應(yīng)用工藝來看，工業(yè)視覺既可以和機(jī)器人配合，實(shí)現(xiàn)分揀、裝配、印刷等工藝，也可以進(jìn)行高性能和精密組件的檢測和測量，后者對精密程度要求更高，但也恰恰是人眼難以實(shí)現(xiàn)的，需求也更大。工業(yè)視覺相當(dāng)于給賦予生產(chǎn)過程一雙眼睛，讓制造智能化，打開了智能制造的新“視界”。
二、機(jī)器視覺的應(yīng)用主要有檢測和機(jī)器人視覺兩個(gè)方面
（1）檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細(xì)胞分類、機(jī)械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。
（2）機(jī)器人視覺：用于指引機(jī)器人在大范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，還需要借助于觸覺傳感技術(shù)。
三、機(jī)器視覺需求飆升，或成藍(lán)海市場
以智能手機(jī)為代表的，全面屏、指紋識別、虹膜識別、柔性屏等新產(chǎn)品乃至整個(gè)電子制造領(lǐng)域，對機(jī)器視覺也提出了史無前例的精度標(biāo)準(zhǔn)。為了應(yīng)付層出不窮的新應(yīng)用需求，工業(yè)相機(jī)的設(shè)計(jì)也出現(xiàn)了新的發(fā)展方向。由此看來，工業(yè)4.0離不開智能制造，智能制造離不開機(jī)器視覺。機(jī)器視覺是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的必要手段，也是人類視覺在機(jī)器上的延伸。
長期以來，我國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)智能化之路一直被機(jī)器視覺問題所困擾。再過去很長一段時(shí)間里，這項(xiàng)核心技術(shù)一直被美國、日本等國家掌握，國內(nèi)機(jī)器視覺技術(shù)與國外相比還相對落后，關(guān)鍵的技術(shù)設(shè)備還依賴于進(jìn)口。
四、全球機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展日漸成熟
機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展起源于20世紀(jì)60年代中期，被美國學(xué)者羅伯茲提出并開始研究，到70年代，機(jī)器視覺形成了幾個(gè)重要研究分支，直到20世紀(jì)80到90年代，機(jī)器視覺才迎來了蓬勃發(fā)展，而在21世紀(jì)之后，機(jī)器視覺技術(shù)才步入成熟期。
由于核心軟硬件中價(jià)值量較高的部分國外產(chǎn)品較為強(qiáng)勢，國內(nèi)廠商正在奮起直追，但目前仍有較大差距。核心軟硬件成本占據(jù)工業(yè)視覺總成本80%，國外企業(yè)憑借深厚的研發(fā)背景和技術(shù)優(yōu)勢，搶占絕大部分市場，且普遍享有高利潤。尤其在成本最高的工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、圖像處理軟件上國外的產(chǎn)品還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。
機(jī)器視覺作為工業(yè)自動(dòng)化的“眼睛”，可以稱之為“靈魂之窗”。無論是從物件條碼識別揀放、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、外觀尺寸測量、傳動(dòng)設(shè)備追蹤定位等離不開機(jī)器視覺技術(shù)。因此，隨著智能制造的發(fā)展，機(jī)器人視覺也迎來了新的應(yīng)用需求。有公開數(shù)據(jù)顯示，在2018年，全球用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的機(jī)器視覺技術(shù)市場規(guī)模達(dá)44．4億美元，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)122．9億美元，其年復(fù)合增長率高達(dá)21％。
五、機(jī)器視覺的中國市場不斷擴(kuò)張，增速高于全球水平
我國機(jī)器視覺起步較晚，但由于我國下游行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，發(fā)展較為迅速，如今，中國已經(jīng)成為世界機(jī)器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一，應(yīng)用范圍其應(yīng)用范圍涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天、氣象、天文、科研等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)。重要原因是中國已經(jīng)成為全球制造業(yè)的加工中心，高需求的零部件加工及其相應(yīng)的先進(jìn)生產(chǎn)線，使許多有國際先進(jìn)水平的機(jī)器視覺系統(tǒng)和應(yīng)用也進(jìn)入了中國。經(jīng)過長期蟄伏，中國機(jī)器視覺迎來了爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)顯示，中國機(jī)器視覺規(guī)模已經(jīng)達(dá)到70億。
總之，當(dāng)前智能制造發(fā)展如火如荼，為社會帶來持續(xù)不斷的動(dòng)能。無論是“中國制造2025”還是“工業(yè)4.0”都離不開智能制造，離不開機(jī)器視覺，而機(jī)器視覺技術(shù)必將作為智能制造領(lǐng)域的“智慧之眼”不斷發(fā)展進(jìn)步。未來必將大放異彩。
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