近年來，工業(yè)自動化行業(yè)受到了各級政府的高度重視和國家產(chǎn)業(yè)政策的重點支持?！笆奈濉币?guī)劃中，提出推動制造業(yè)高端化智能化綠色化，同時強調(diào)推進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。此后，《關(guān)于加快培育發(fā)展制造業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的指導(dǎo)意見》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)指南（2021版）》等產(chǎn)業(yè)政策陸續(xù)出臺，為工業(yè)自動化的發(fā)展提供了明確、廣闊的市場前景，為企業(yè)提供了良好的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境。

　　機器視覺技術(shù)在自動化生產(chǎn)線的打造中，扮演著舉足輕重的角色。隨著中國逐漸成為世界最大的制造中心，機器視覺將進一步釋放其技術(shù)活力。近日，a&s特別采訪了Teledyne DALSA亞洲區(qū)銷售總監(jiān) Steve Zhu，探討機器視覺技術(shù)在工業(yè)場景中的運用及發(fā)展現(xiàn)狀。

　　Q：a&s

　　A：Teledyne DALSA亞洲區(qū)銷售總監(jiān) Steve Zhu

　　Q：貴司主要在工業(yè)自動化領(lǐng)域扮演什么角色？這個領(lǐng)域國內(nèi)目前市場有哪些特點？

　　A：工業(yè)自動化是指在工業(yè)生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)中實施高度自動化，減少人為的錯誤和低效率，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，最大的釋放生產(chǎn)力和降低生產(chǎn)成本。目前全球自動化制造業(yè)正經(jīng)歷從工業(yè)3.0到工業(yè)4.0的升級發(fā)展中。 而工業(yè)4.0的關(guān)鍵是智能化，覆蓋了“智能工廠”、“智能生產(chǎn)”和“智能物流”三大領(lǐng)域，即基于工業(yè)3.0自動化控制的基礎(chǔ)，利用機器視覺及AI、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)幫助整個生產(chǎn)流程和管理，從進行單點獨立操作升級到全方位的聯(lián)網(wǎng)有效管理和技術(shù)升級，從而實現(xiàn)智能自動化，安全生產(chǎn)，降本增效等需求。這其中現(xiàn)場信息的獲取和分析判斷正是機器視覺技術(shù)所起到的關(guān)鍵作用。

　　機器視覺技術(shù)是智能自動化生產(chǎn)管理中的眼睛和大腦, 這似乎已是業(yè)界的基本共識，也的確生動形象地準(zhǔn)確指出了這一先進技術(shù)在自動化生產(chǎn)中的重要性。簡單的講，機器視覺就是用工業(yè)相機代替人的眼睛進行信息抓取，獲得現(xiàn)場目標(biāo)物體的圖像，將其迅速傳到主體控制器里利用視覺軟件進行分析，測量和判斷工業(yè)通訊協(xié)議快速準(zhǔn)確的將結(jié)果輸出到其它機械手或著控制系統(tǒng)進行下一步操作。 機器視覺技術(shù)對工業(yè)自動化生產(chǎn)提供了前所未有的優(yōu)勢， 譬如：

　　1.高精確度-----現(xiàn)代的CMOS成像技術(shù)大大超越了人類眼睛本身的局限或者受到物理環(huán)境的限制，可以精確細(xì)微的將微米級的特征成像體現(xiàn)出來，這是人眼無法做到的；

　　2.高速度----高速度的生產(chǎn)要求不是人眼能跟得上的，機器視覺微妙級的檢測速度極大滿足了自動化生產(chǎn)的需求，提供了生產(chǎn)高效率的保證；

　　3.重復(fù)性----機器本身的高重復(fù)性，是人類無法相比配的。人體的疲勞和主觀等因素都會引起誤判，而機器只要條件一樣，檢測重復(fù)度就會極高，這保證了生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性；

　　4.低成本----基于以上優(yōu)勢，速度快，效率高，質(zhì)量可靠，產(chǎn)品的成本自然就會更低。具有更高的競爭力， 從而給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

　　Teledyne DALSA正是全球機器視覺技術(shù)和方案的領(lǐng)導(dǎo)者之一。 Teledyne DALSA公司有42年以上為機器視覺行業(yè)提供部件和解決方案的歷史。從領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)的圖像傳感器，線掃相機，智能相機，3D激光掃描儀，視覺檢測軟件到智能視覺檢測系統(tǒng)，在全球范圍內(nèi)，Teledyne DALSA擁有并能提供最廣泛的視覺技術(shù)和產(chǎn)品。 最近，我們更推出了業(yè)界智能化更高的Astrocyte/Sherlock AI人工智能檢測軟件, 為更多的自動化工業(yè)檢測提供了新的應(yīng)用方案。

　　近十幾年以來國內(nèi)市場機器視覺在自動化工業(yè)應(yīng)用中發(fā)展迅速， 幾乎涉及到所有制造業(yè)的自動化進程中，特別是3C電子制造、新能源鋰電池、電動車制造、半導(dǎo)體制造、醫(yī)藥食品，還有物流管理等等。

　　過去機器視覺在國內(nèi)主要由歐美日品牌占據(jù)整個市場，特別是視覺產(chǎn)品零部件上游產(chǎn)品，譬如工業(yè)相機，智能相機，視覺軟件等。國內(nèi)多數(shù)公司主要起一個集成方案的橋梁作用。即使個別廠家涉及零部件制造領(lǐng)域，也主要集中在在低價值的產(chǎn)品譬如光源和一些低端工業(yè)面陣相機，并且多數(shù)客戶的接受度開始還是較低和進展緩慢的。

　　由于這兩三年中美地緣政治的對立，全球化的分解和供應(yīng)鏈的斷裂，反而極大加速了機器視覺國產(chǎn)化的替代。我們可以看到今年國內(nèi)視覺品牌不斷的攻城略地。 另外一個可喜的現(xiàn)象，就是幾個國產(chǎn)品牌創(chuàng)業(yè)板的上市以及風(fēng)頭資金的力度加大，這會極大促進各類視覺產(chǎn)品的進一步開發(fā)，如線掃相機，3D相機，以及AI人工智能軟件等等。當(dāng)然，從低端升級到高端，需要幾十年的的積累沉淀，因此具有豐富視覺算法的視覺軟件平臺可能還是需要假以時日才能實現(xiàn)。

　　另外國內(nèi)行業(yè)里存在著“以低價為一切的驅(qū)動力”的風(fēng)氣，會對技術(shù)和研發(fā)產(chǎn)生不利影響。希望產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)節(jié)能齊心協(xié)力共創(chuàng)一個良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，以產(chǎn)品性能為主，使之更加良性的發(fā)展壯大，真正做好中國自己的高端品牌。

　　Q：機器視覺在工業(yè)場景中的主要應(yīng)用有哪些？對于國內(nèi)客戶而言，有哪些特殊的需求？

　　A：從機器視覺的功能來看，其應(yīng)用主要分類為：精密測量、定位和機器人導(dǎo)航、識別、讀取一維碼、二維碼、光學(xué)字符檢測、瑕疵檢測等等。這其中有不同視覺產(chǎn)品技術(shù)的使用，從線掃描相機、面陣相機、三維相機以及智能相機。軟件從傳統(tǒng)的視覺算法到人工智能深度學(xué)習(xí)等等。

　　機器視覺主要的應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H已經(jīng)涉及到制造業(yè)自動化的各個領(lǐng)域，從電子、半導(dǎo)體、鋰電池、太陽能板、汽車制造、食品醫(yī)藥、物流管理等等。譬如，智能手機的組裝，PCB板的印刷質(zhì)量和零部件有無檢測，半導(dǎo)體晶圓制造中的瑕疵檢測，汽車組裝機器人導(dǎo)航，物流管理中一維碼、二維碼、產(chǎn)品批號OCR讀取，金屬外殼瑕疵檢測等等。目前國內(nèi)在新能源汽車，鋰電池，太陽能生產(chǎn)方面需求極大，要求交貨期短，現(xiàn)場服務(wù)和技術(shù)支持要及時等等。

　　Q：相比國內(nèi)同類產(chǎn)品，貴司的視覺產(chǎn)品有哪些特色，分別在哪些領(lǐng)域有重要的應(yīng)用？

　　A：Teledyne DALSA在機器視覺市場中是設(shè)計、制造和部署數(shù)字成像組件的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商。Teledyne DALSA 產(chǎn)品覆蓋率從圖像芯片、各類相機、智能相機、3D相機，圖像采集卡、智能視覺檢測系統(tǒng)，視覺軟件和視覺解決方案， 應(yīng)用于全球成千上萬臺自動檢測系統(tǒng)并且跨越多種產(chǎn)業(yè)，包括半導(dǎo)體、太陽能電池、平板顯示、電子產(chǎn)品、汽車、醫(yī)療、包裝和一般制造等。

　　Teledyne DALSA的線掃描相機從技術(shù)到應(yīng)用屬于全球前列水平，主要體現(xiàn)在鋰電池，太陽能板，半導(dǎo)體晶圓，液晶顯示板等的各種檢測應(yīng)用。在面陣相機方面，DALSA主要集中在高端高分辨率的面陣相機譬如，譬如5G接口，Cameralink接口的高達(dá)86M面陣相機。我們的智能相機BOA Spot系列是專為生產(chǎn)自動化客戶設(shè)計的極具競爭力的高性價比的智能視覺檢測方案。簡單易用，開發(fā)快速，維護方便?？蓪崿F(xiàn)測量，定位，瑕疵，1D/2D/OCR讀取檢測。 在3D方案方面，Teledyne DLASA近幾年推出了業(yè)界最高速的三維激光法的掃描儀，每秒可掃描多達(dá) 45,000 個輪廓線。并且內(nèi)置了 HDR 和反射補償算法以處理單次掃描中表面具有不同反射角度的情況。它支持在線高度測量，可在電子、半導(dǎo)體、汽車和工廠自動化等細(xì)分市場中用于檢驗、檢測、識別和引導(dǎo)。與一般三維相機不同的是，Z Trak三維系統(tǒng)里三維算法建立在強大的視覺軟件平臺Sherlock8. 這些豐富的３D算法完全免費搭配在Z Trak里。

　　最近推出的人工智能（AI）Astrocyte/Sherlock8圖形應(yīng)用程序。專用于在2D圖像上訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基于AI的視覺檢測軟件。通過高度靈活的圖形用戶界面，用戶可以在已有圖像上訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以執(zhí)行分類、對象檢測、分割和降噪等操作。它基于目前AI視覺軟件的技術(shù)限制做了極大的提高，譬如培訓(xùn)中的圖像連續(xù)學(xué)習(xí)，利用分割技術(shù)在大分辨率的圖像下對細(xì)微瑕疵的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)等，對于外觀瑕疵檢測的精度和學(xué)習(xí)便利性提供更多解決方案的可能。

　　當(dāng)然，強大的視覺軟件是所有視覺方案的基石。Teledyne DALSA的iNspect和Sherlock，基于幾十年在工業(yè)自動化各個制造領(lǐng)域的沉淀積累，建立了強大的客戶群體。iNspect 是一款極其簡單易用的機器視覺檢測軟件，無需編程或培訓(xùn)，簡單的四步式設(shè)置過程讓用戶能夠快速配置和實施應(yīng)用，提供了一整套可隨時應(yīng)用于大批量檢測任務(wù)的工具，例如定位、測量、識別、驗證和瑕疵探測。適用于從精度計量到醫(yī)藥包裝等多種應(yīng)用領(lǐng)域。

　　Sherlock８是更強大高級機器視覺軟件，無需編程的圖形界面拖曳式方案開發(fā)，其豐富完整的二維、三維視覺算法，還有最近推出的ＡＩ深度學(xué)習(xí)算法，在業(yè)界具有盛名，用于廣泛的自動化檢測應(yīng)用　特別是其極靈活的模塊式結(jié)構(gòu)，不僅提供了程序流程控制的靈活度，而且減輕了方案定制化的復(fù)雜性和極大節(jié)約了開發(fā)實施時間，從而提高了利潤和客戶滿意度。三十多年來，Sherlock軟件已在全球多個生產(chǎn)制造領(lǐng)域數(shù)以千萬計地安裝使用。

　　Q：在3D視覺技術(shù)飛速發(fā)展的浪潮之下，貴司的產(chǎn)品與方案會有哪些新的部署？

　　A：工業(yè)自動化從2D到3D的應(yīng)用拓展是視覺技術(shù)發(fā)展的一個自然過程。機器視覺本身就是機器學(xué)習(xí)技術(shù)的一個分支，而機器學(xué)習(xí)是以人類對世界認(rèn)知和學(xué)習(xí)以及適用的模仿。人類的認(rèn)知都是以3D空間為認(rèn)知基礎(chǔ)的。過去基于硬件和軟件技術(shù)和性能的限制，大多數(shù)的視覺檢測和算法都是基于2D平面的，對于有高度信息的物體，比如涉及到高度、曲面、有弧度的產(chǎn)品，2D視覺算法無法適用，3D的視覺技術(shù)很好的解決了這個問題。工業(yè)3D視覺主要集中在缺陷異常檢測，高度尺寸測量，三維場景拾取抓放，自主導(dǎo)航，在鋰電，新能源，消費電子，汽車，半導(dǎo)體等精密制造業(yè)提供了視覺技術(shù)方案。在目前的3D應(yīng)用中，掃描速度，檢測精度，以及豐富的3D軟件算法是對方案性能的主要評價指標(biāo)。

　　Teledyne Dalsa在Z-Trak１第一代3D激光掃描儀前幾年面世后，最近又推出了推出新一代快速的3D激光傳感器Z-Trak2系列相機。該系列相機所使用的3D傳感器可分別提供每秒45K個輪廓點。內(nèi)嵌 HDR及反射補償算法，還有內(nèi)置圖像增強濾波器，適于反光性強的物體檢測。多三維相機的拓?fù)浣M合，消除視野盲區(qū)，實現(xiàn)360°全視野測量。另外，免費提供Sherlock8三維視覺算法，可以進行高度精密測量、三維體積測量、平整度檢測、凹坑、凸點等瑕疵檢測。

　　在不久的將來我們會進一步致力于提供三維軟件功能，并開發(fā)更加智能化的三維工業(yè)相機。

　　Q：對于國內(nèi)工業(yè)自動化的發(fā)展，您認(rèn)為機器視覺在工業(yè)場景的落地存在哪些困難？

　　A：機器視覺在工業(yè)場景的落地的主要困難或者挑戰(zhàn)我個人認(rèn)為主要存在三個方面：技術(shù)、人員、和市場特點。前兩個應(yīng)該和國外市場面臨的挑戰(zhàn)是一樣的，而市場方面具有我們中國的特色：

　　技術(shù)：傳統(tǒng)的視覺算法主要是基于固定場景條件下的檢測算法，不管是光源照明，檢測物件的紋理的復(fù)雜度，特征點和背景的對比度和近似性等等，都會對視覺檢測帶來不穩(wěn)定性。深度學(xué)習(xí)和人工智能的出現(xiàn)，很好的提供了視覺技術(shù)的補充。但是深度學(xué)習(xí)本身也有其技術(shù)的局限，譬如，數(shù)據(jù)不足，或者過度培訓(xùn)導(dǎo)致過度擬合等等，導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度的提高出現(xiàn)瓶頸。這些都說明真正好的方案是需要一個綜合的譬如類似于Sherlock視覺平臺，結(jié)合傳統(tǒng)算法和深度學(xué)習(xí)，取長補短，互通有無，進一步開發(fā)出更合理實用的視覺方案。

　　另外一個方面，由于每個應(yīng)用場景都有其獨特的特性，方案定制化的要求極高，這對于視覺開發(fā)自然造成困難，從而增加開發(fā)和售后支持成本。 這更加突出了使用一個綜合功能全面的視覺平臺的重要性，既有豐富的傳統(tǒng)視覺算法，又可以提供三維算法和AI算法的方案。 既可以有線掃系統(tǒng)，又可以提供二維或三維的系統(tǒng)。相關(guān)視覺零部件來自同一品牌，其兼容性，開發(fā)速度都會為集成商和終端用戶受益匪淺。

　　人員：基于視覺系統(tǒng)涵蓋了光源、鏡頭、工業(yè)控制器、視覺算法、PLC通訊等等，涉及到了光學(xué)、半導(dǎo)體成像技術(shù)，計算機技術(shù)，還有通訊技術(shù)以及電控技術(shù)。這對工程人員和技術(shù)研發(fā)人員的知識面廣度和深度提出了很高的門檻。視覺技術(shù)人員的缺乏也是視覺方案開發(fā)和普及一直面臨的困惑。 感謝于業(yè)界眾多同仁的幾十年來的共同努力，近年來越來越多的視覺技術(shù)人才不斷涌現(xiàn)。但是更大的市場需也求在期待著更多的人才的出現(xiàn)。

　　市場：中國市場與國外其它多數(shù)國家一個顯著不同的是，低價驅(qū)動性非常突出。這當(dāng)然有競爭的壓力，但也有文化思維的因素。因為這個不僅是視覺領(lǐng)域的問題，好像在所有其它領(lǐng)域，我們國內(nèi)的”殺價文化“很暢行。合理的要求無可非議。如果從產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的健康角度來看，這會對對國內(nèi)業(yè)界視覺技術(shù)的應(yīng)用和拓展產(chǎn)生長久不利的影響。衷心希望整個產(chǎn)業(yè)鏈的每一個環(huán)節(jié)，從用戶，設(shè)備商，集成商，到生產(chǎn)廠家齊心協(xié)力，共同維護這個產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，進一步加快國內(nèi)品牌的健康成長。

　　Q：對于機器視覺應(yīng)用在國內(nèi)工業(yè)市場未來的發(fā)展，您是如何展望的？

　　A：我個人認(rèn)為中國作為世界制造業(yè)的中心是不會受到地緣政治和供應(yīng)鏈脫鉤的影響而改變的，雖然短期內(nèi)市場會受到影響，但是大的趨勢是由市場本身驅(qū)動和決定的。只要我們致力于基本技術(shù)開發(fā)，兢兢業(yè)業(yè)，中國依然是世界制造中心。有制造，就會有機器視覺大顯身手的用武之地。同時國內(nèi)品牌會繼續(xù)加快替換國外品牌的進度。最后希望在目前資本市場加大助力的東風(fēng)下，更高端的相機和視覺軟件可以被開發(fā)出來。

　　結(jié)語：

　　工業(yè)自動化的實現(xiàn)離不開智能制造，而機器視覺便是智能制造的“眼睛”。作為人工智能的重要分支，機器視覺近年來在許多場景中落地，幫助人們節(jié)約人力成本，提高業(yè)務(wù)效率，取得了不錯的成績。

　　據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)數(shù)據(jù)，2020年，中國工業(yè)機器視覺市場規(guī)模增長迅速，達(dá)到215億元，同比增長54.9%。隨著消費電子市場、汽車市場、半導(dǎo)體市場、醫(yī)療市場等行業(yè)的逐步復(fù)蘇，工業(yè)機器視覺市場規(guī)模持續(xù)提升，預(yù)計2021年中國工業(yè)機器視覺市場規(guī)模將達(dá)到250億元。