一直以來,被譽為“世界工廠”的中國,制造業都是國家的支柱產業,這不僅因為制造業直接體現了一個國家的生產力水平,同時它也是區別發展中國家和發達國家的重要因素,“中國制造2025”及德國“工業4.0”的提出,讓我們看到制造業于民族發展的關鍵性所在。
而隨著經濟全球化的發展,各行各業的競爭漸趨激烈,要想在制造業領域脫穎而出,各大廠商必須不斷優化升級,在技術、產品方面尋求創新。“智能制造”成為制造業大軍努力的方向,而人工智能新品“機器視覺”則是助力制造業實現“智能化”轉型的好幫手。
關于“機器視覺”
機器視覺是指采用機器代替人眼來做測量與判斷,通過計算機攝取圖像來模擬人的視覺功能,實現人眼視覺的延伸。
視覺系統工作原理簡圖
相比于人眼觀測,機器視覺具有靈活性、自動化、客觀、非接觸和高精度等特點。尤其是在工業生產領域,機器視覺強調生產的精度和速度,以及工業現場環境下的可靠性。在一些不適于人工作業的危險工作環境或者人工視覺難以滿足要求的場合,常用機器視覺來替代人工視覺。
機器視覺系統是通過機器視覺產品(即圖像攝取裝置,分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,得到被攝目標的形態信息,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號;圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。人的肉眼只能進行一些簡單的識別,機器視覺卻能在細微處體現出“大”智慧。
機器視覺應用場景
今年5月,美國亞馬遜公司收購了一支歐洲頂級機器視覺團隊用于無人機領域研究;同樣在5月,英特爾集成電路公司收購了俄羅斯計算機視覺公司Itseez,用于無人駕駛領域;6月初,俄羅斯計算機視覺公司VisionLabs開發了一個通用的開源計算機視覺開發平臺,Facebook與谷歌為其提供資金并測試開發成果······各大企業加速布局機器視覺無疑是看中了該行業廣闊的應用前景,那么機器視覺主要應用于哪些場景呢?
1、工業機器人
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。
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(國際機器人聯合會)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,無人機國內市場化指日可待。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。
3、智能醫療
據報道稱,美國已經研發出可自動提取毛囊進行植發的高科技機器人Artas,而這款醫療機器人正是利用機器視覺更好地識別人體的細胞特征從而做出準確的判斷。研發這款機器人的赫伯特·范伯格博士表示,使用Artas進行植發痛苦要小很多,且恢復時間更短,還能更精準的去除毛發。他指出該機器人會測量卵泡,識別哪些毛發是最好的移植載體。它可以確定毛發的強度,且可以知道頭發生長的角度,以避免卵泡在提取過程中的損壞。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%。可以看出,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
一般的做法是,我們想買一件衣服,要么正在去商店的路上,要么正在網上根據從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。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,完成個性化匹配,省時省力且“智能化”。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。
隨著科學新技術迭出,機器視覺的應用領域窗口將被打開,未來這一應用技術將擴展至消費電子、可穿戴式裝置、汽車先進駕駛輔助系統以及智能化監控等更貼近大眾生活的領域。
行業新品速遞
前不久在深圳會展中心閉幕的2016華南國際工業自動化展覽會上,機器視覺可謂是最大亮點。接下來讓我們踏著輕快的步伐,一起來看看各大企業最前沿的機器視覺產品和技術吧!
1、康耐視
作為全球領先的機器視覺公司,康耐視一直致力于各種集成復雜的機器視覺技術產品的設計、研發、生產與銷售,并通過友好合作,積極將國際先進理念與技術引入,助力中國本土企業的視覺轉型與升級。
In-Sight7000系列
作為目前唯一一款支持POWERLINK的視覺系統,康耐視In-Sight7000將功能強大的視覺工具、更快的影像擷取速度以及可執行各種檢測案例的輸入/輸出能力,整合于一個體積小巧的工業級IP67封裝內,使得工業機器人導引、定位和測量應用都能輕松設定和部署。
In-Sight Micro系列
In-SightMicro是體積最小的視覺系統系列,大小僅為30mmx30mmx60mm。這些體積超小的視覺系統支持通過以太網供電(POE),是集成至較小空間的理想選擇。最小的五百萬像素的獨立視覺系統-In-SightMicro視覺系統型號提供各種性能級別和工具套件,可滿足多種不同的機器視覺需求。
2、堡盟
堡盟集團是國際領先的工廠自動化和過程自動化生產廠家之一。目前堡盟集團的足跡已遍布全球20個國家并擁有38家分公司。堡盟集團的產品業務主要涉及傳感器、運動控制、視覺技術、過程儀表和粘膠系統,其豐富的產品線覆蓋在各個行業并使客戶受益于堡盟所提供的完整咨詢和可靠服務的國際平臺。
LX VisualApplets工業相機
全新的LXVisualApplets相機內置了CMOSIS公司的全局快門CMOS傳感器和兼容GigEVision的網絡接口,從而確保高靈敏度和出眾的圖像質量,同時還能夠快速、方便地完成系統集成。該系列相機可提供400萬、1200萬和2000萬像素的分辨率,幀率高達74fps。
VeriSens視覺傳感器
VeriSens視覺傳感器利用最新的通用圖像工具“邊緣特征檢測”,只需一次智能特征檢查就能輕松完成大量檢測任務。其潛在應用范圍非常廣泛,涵蓋諸多行業,從焊縫尺寸跟蹤,到包裝質量檢查,以及驅動軸監控以確定槽口有無。
3、基恩士
隨著工業自動化方面的迅速發展,基恩士作為傳感器和視覺系統的主要供應商,在不斷開發制造更新、更可靠的產品,以滿足各制造行業的需求。
CV-X200/X100系列
為使圖像處理長期穩定運行,除需具備“卓越的檢測能力”外,“任何人”皆可進行“創建設定”、“運用”、“維持”也是至關重要的因素。CV-X系列具備了這種任何人皆可操作的“功能”。它還支持實現3D形狀測量的LJ-V連接和共24種面型相機,可根據生產線速度和設置空間、檢測對象進行選擇。憑借行業頂級的外觀檢測算法,檢測缺陷。同時利用新開發的LumiTrax系統,大幅縮短制圖時間。
4、視清科技
視清科技公司專注于工業自動化領域,除提供標準化產品外,更善于根據客戶特殊需求定制專用產品與方案,全方位服務于飛速發展的中國精密設備制造行業,已經成為國內主要的自主品牌產品光學器件供應商。視清提供專業的工業鏡頭品質,以及卓越的機器視覺服務。
雙遠心鏡頭DTCM
DTCM系列為極致的雙遠心設計,擁有卓越的成像品質;FOV從最小26mm至最大300mm,滿足對不同視場的需求;其全系列組合,涵蓋所有應用場景;大光圈、高遠心度、超低畸變,超大景深,性能出色;每一支DTCM系列鏡頭均經過精密調校。
5、美國國家儀器(NI)
NI開放的圖形化編程軟件和模塊化硬件,每年幫助25,000多家公司的客戶簡化開發、提高效率,并極大地縮短了上市時間。無論是新一代測試系統,還是突破性地創建醫療設備,NI用戶不斷開發著造福大眾的創新性技術。
Compact視覺系統
采用1.66GHz英特爾Atom處理器,并設有兩個獨立的GigEVision端口,支持以太網供電(PoE)技術。這些端口支持以太網總線的確定性攝像頭觸發,因此用戶可以通過單個以太網電纜為攝像頭供電,發送觸發并獲取圖像。
6、陽光視覺
深圳市陽光視覺科技有限公司是國內圖像處理行業中的資深公司,是從事專業CCD、CMOS工業級攝像頭,高精度圖像采集板卡及相應圖像處理軟件的研發、生產和銷售的高新技術企業。陽光視覺代理國內外一流的工業相機、工業鏡頭、工業光源、圖像采集卡和圖像軟件。
DFK CMOS工業相機
此款工業相機擁有29*29*56mm的纖細機身,兼容更小的安裝空間,并對如此精致的外形尺寸產品進行了專門的硬件散熱設計,使相機在高幀速的工作狀態依然保持良好的工作溫度,能夠得到更穩定的工作狀態。
中國目前正面臨著制造業轉型升級,需要投入大量工業機器人等自動化設備,作為工業機器人的核心關鍵技術,機器視覺必然迎來發展黃金期。相關數據顯示,未來幾年中國視覺機器行業市場規模將繼續保持穩定增長,預計2016年將達到38億元。
基于機器視覺的自動化監測、智能控制系統將廣泛應用于工業生產各個領域,并主要從中端生產線向前端制造和后端物流環節延伸,成為提升產業自動化水平的重要抓手,助力制造業實現完美“智能化轉型”。