近年來，工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)受到了各級(jí)政府的高度重視和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)支持。“十四五”規(guī)劃中，提出推動(dòng)制造業(yè)高端化智能化綠色化，同時(shí)強(qiáng)調(diào)推進(jìn)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(tái)，為工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展提供了明確、廣闊的市場(chǎng)前景，為企業(yè)提供了良好的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)境。

　　機(jī)器視覺技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線的打造中，扮演著舉足輕重的角色。隨著中國(guó)逐漸成為世界最大的制造中心，機(jī)器視覺將進(jìn)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(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)場(chǎng)景中的運(yùn)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(dòng)化領(lǐng)域扮演什么角色？這個(gè)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)目前市場(chǎng)有哪些特點(diǎn)？

　　A：工業(yè)自動(dòng)化是指在工業(yè)生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中實(shí)施高度自動(dòng)化，減少人為的錯(cuò)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(dòng)化制造業(yè)正經(jīng)歷從工業(yè)3.0到工業(yè)4.0的升級(jí)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(dòng)化控制的基礎(chǔ)，利用機(jī)器視覺及AI、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)幫助整個(gè)生產(chǎn)流程和管理，從進(jìn)行單點(diǎn)獨(dú)立操作升級(jí)到全方位的聯(lián)網(wǎng)有效管理和技術(shù)升級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化，安全生產(chǎn)，降本增效等需求。這其中現(xiàn)場(chǎng)信息的獲取和分析判斷正是機(jī)器視覺技術(shù)所起到的關(guān)鍵作用。

　　機(jī)器視覺技術(shù)是智能自動(dòng)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(shí)，也的確生動(dòng)形象地準(zhǔn)確指出了這一先進(jìn)技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要性。簡(jiǎn)單的講，機(jī)器視覺就是用工業(yè)相機(jī)代替人的眼睛進(jìn)行信息抓取，獲得現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行分析，測(cè)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(jī)械手或著控制系統(tǒng)進(jìn)行下一步操作。 機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)提供了前所未有的優(yōu)勢(shì)， 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(jí)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(jī)器視覺微妙級(jí)的檢測(cè)速度極大滿足了自動(dòng)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(jī)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(huì)引起誤判，而機(jī)器只要條件一樣，檢測(cè)重復(fù)度就會(huì)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(shì)，速度快，效率高，質(zhì)量可靠，產(chǎn)品的成本自然就會(huì)更低。具有更高的競(jìng)爭(zhēng)力， 從而給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　Teledyne DALSA正是全球機(jī)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(jī)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(jī)，智能相機(jī)，3D激光掃描儀，視覺檢測(cè)軟件到智能視覺檢測(cè)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(cè)軟件, 為更多的自動(dòng)化工業(yè)檢測(cè)提供了新的應(yīng)用方案。

　　近十幾年以來國(guó)內(nèi)市場(chǎng)機(jī)器視覺在自動(dòng)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(dòng)化進(jìn)程中，特別是3C電子制造、新能源鋰電池、電動(dòng)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(jī)器視覺在國(guó)內(nèi)主要由歐美日品牌占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)，特別是視覺產(chǎn)品零部件上游產(chǎn)品，譬如工業(yè)相機(jī)，智能相機(jī)，視覺軟件等。國(guó)內(nèi)多數(shù)公司主要起一個(gè)集成方案的橋梁作用。即使個(gè)別廠家涉及零部件制造領(lǐng)域，也主要集中在在低價(jià)值的產(chǎn)品譬如光源和一些低端工業(yè)面陣相機(jī)，并且多數(shù)客戶的接受度開始還是較低和進(jìn)展緩慢的。

　　由于這兩三年中美地緣政治的對(duì)立，全球化的分解和供應(yīng)鏈的斷裂，反而極大加速了機(jī)器視覺國(guó)產(chǎn)化的替代。我們可以看到今年國(guó)內(nèi)視覺品牌不斷的攻城略地。 另外一個(gè)可喜的現(xiàn)象，就是幾個(gè)國(guó)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(huì)極大促進(jìn)各類視覺產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)，如線掃相機(jī)，3D相機(jī)，以及AI人工智能軟件等等。當(dāng)然，從低端升級(jí)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(tái)可能還是需要假以時(shí)日才能實(shí)現(xiàn)。

　　另外國(guó)內(nèi)行業(yè)里存在著“以低價(jià)為一切的驅(qū)動(dòng)力”的風(fēng)氣，會(huì)對(duì)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(gè)環(huán)節(jié)能齊心協(xié)力共創(chuàng)一個(gè)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(guó)自己的高端品牌。

　　Q：機(jī)器視覺在工業(yè)場(chǎng)景中的主要應(yīng)用有哪些？對(duì)于國(guó)內(nèi)客戶而言，有哪些特殊的需求？

　　A：從機(jī)器視覺的功能來看，其應(yīng)用主要分類為：精密測(cè)量、定位和機(jī)器人導(dǎo)航、識(shí)別、讀取一維碼、二維碼、光學(xué)字符檢測(cè)、瑕疵檢測(cè)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(jī)、面陣相機(jī)、三維相機(jī)以及智能相機(jī)。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(jī)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(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域，從電子、半導(dǎo)體、鋰電池、太陽(yáng)能板、汽車制造、食品醫(yī)藥、物流管理等等。譬如，智能手機(jī)的組裝，PCB板的印刷質(zhì)量和零部件有無檢測(cè)，半導(dǎo)體晶圓制造中的瑕疵檢測(cè)，汽車組裝機(jī)器人導(dǎo)航，物流管理中一維碼、二維碼、產(chǎn)品批號(hào)OCR讀取，金屬外殼瑕疵檢測(cè)等等。目前國(guó)內(nèi)在新能源汽車，鋰電池，太陽(yáng)能生產(chǎn)方面需求極大，要求交貨期短，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)和技術(shù)支持要及時(shí)等等。

　　Q：相比國(guó)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(jī)器視覺市場(chǎng)中是設(shè)計(jì)、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(jī)、智能相機(jī)、3D相機(jī)，圖像采集卡、智能視覺檢測(cè)系統(tǒng)，視覺軟件和視覺解決方案， 應(yīng)用于全球成千上萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)并且跨越多種產(chǎn)業(yè)，包括半導(dǎo)體、太陽(yáng)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(jī)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(yáng)能板，半導(dǎo)體晶圓，液晶顯示板等的各種檢測(cè)應(yīng)用。在面陣相機(jī)方面，DALSA主要集中在高端高分辨率的面陣相機(jī)譬如，譬如5G接口，Cameralink接口的高達(dá)86M面陣相機(jī)。我們的智能相機(jī)BOA Spot系列是專為生產(chǎn)自動(dòng)化客戶設(shè)計(jì)的極具競(jìng)爭(zhēng)力的高性價(jià)比的智能視覺檢測(cè)方案。簡(jiǎn)單易用，開發(fā)快速，維護(hù)方便?？蓪?shí)現(xiàn)測(cè)量，定位，瑕疵，1D/2D/OCR讀取檢測(cè)。 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(gè)輪廓線。并且內(nèi)置了 HDR 和反射補(bǔ)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(cè)量，可在電子、半導(dǎo)體、汽車和工廠自動(dòng)化等細(xì)分市場(chǎng)中用于檢驗(yàn)、檢測(cè)、識(shí)別和引導(dǎo)。與一般三維相機(jī)不同的是，Z Trak三維系統(tǒng)里三維算法建立在強(qiáng)大的視覺軟件平臺(tái)Sherlock8. 這些豐富的３D算法完全免費(fèi)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(cè)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(duì)象檢測(cè)、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(duì)細(xì)微瑕疵的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)等，對(duì)于外觀瑕疵檢測(cè)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(qiáng)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(dòng)化各個(gè)制造領(lǐng)域的沉淀積累，建立了強(qiáng)大的客戶群體。iNspect 是一款極其簡(jiǎn)單易用的機(jī)器視覺檢測(cè)軟件，無需編程或培訓(xùn)，簡(jiǎn)單的四步式設(shè)置過程讓用戶能夠快速配置和實(shí)施應(yīng)用，提供了一整套可隨時(shí)應(yīng)用于大批量檢測(cè)任務(wù)的工具，例如定位、測(cè)量、識(shí)別、驗(yàn)證和瑕疵探測(cè)。適用于從精度計(jì)量到醫(yī)藥包裝等多種應(yīng)用領(lǐng)域。

　　Sherlock８是更強(qiáng)大高級(jí)機(jī)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(dòng)化檢測(cè)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(shí)施時(shí)間，從而提高了利潤(rùn)和客戶滿意度。三十多年來，Sherlock軟件已在全球多個(gè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域數(shù)以千萬(wàn)計(jì)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(huì)有哪些新的部署？

　　A：工業(yè)自動(dòng)化從2D到3D的應(yīng)用拓展是視覺技術(shù)發(fā)展的一個(gè)自然過程。機(jī)器視覺本身就是機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的一個(gè)分支，而機(jī)器學(xué)習(xí)是以人類對(duì)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(cè)和算法都是基于2D平面的，對(duì)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(gè)問題。工業(yè)3D視覺主要集中在缺陷異常檢測(cè)，高度尺寸測(cè)量，三維場(chǎng)景拾取抓放，自主導(dǎo)航，在鋰電，新能源，消費(fèi)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(cè)精度，以及豐富的3D軟件算法是對(duì)方案性能的主要評(píng)價(jià)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(jī)。該系列相機(jī)所使用的3D傳感器可分別提供每秒45K個(gè)輪廓點(diǎn)。內(nèi)嵌 HDR及反射補(bǔ)償算法，還有內(nèi)置圖像增強(qiáng)濾波器，適于反光性強(qiáng)的物體檢測(cè)。多三維相機(jī)的拓?fù)浣M合，消除視野盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)360°全視野測(cè)量。另外，免費(fèi)提供Sherlock8三維視覺算法，可以進(jìn)行高度精密測(cè)量、三維體積測(cè)量、平整度檢測(cè)、凹坑、凸點(diǎn)等瑕疵檢測(cè)。

　　在不久的將來我們會(huì)進(jìn)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(jī)。

　　Q：對(duì)于國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，您認(rèn)為機(jī)器視覺在工業(yè)場(chǎng)景的落地存在哪些困難？

　　A：機(jī)器視覺在工業(yè)場(chǎng)景的落地的主要困難或者挑戰(zhàn)我個(gè)人認(rèn)為主要存在三個(gè)方面：技術(shù)、人員、和市場(chǎng)特點(diǎn)。前兩個(gè)應(yīng)該和國(guó)外市場(chǎng)面臨的挑戰(zhàn)是一樣的，而市場(chǎng)方面具有我們中國(guó)的特色：

　　技術(shù)：傳統(tǒng)的視覺算法主要是基于固定場(chǎng)景條件下的檢測(cè)算法，不管是光源照明，檢測(cè)物件的紋理的復(fù)雜度，特征點(diǎn)和背景的對(duì)比度和近似性等等，都會(huì)對(duì)視覺檢測(cè)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(bǔ)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(cè)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(gè)綜合的譬如類似于Sherlock視覺平臺(tái)，結(jié)合傳統(tǒng)算法和深度學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，互通有無，進(jìn)一步開發(fā)出更合理實(shí)用的視覺方案。

　　另外一個(gè)方面，由于每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景都有其獨(dú)特的特性，方案定制化的要求極高，這對(duì)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(gè)綜合功能全面的視覺平臺(tái)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(huì)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(jì)算機(jī)技術(shù)，還有通訊技術(shù)以及電控技術(shù)。這對(duì)工程人員和技術(shù)研發(fā)人員的知識(shí)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(chǎng)需也求在期待著更多的人才的出現(xiàn)。

　　市場(chǎng)：中國(guó)市場(chǎng)與國(guó)外其它多數(shù)國(guó)家一個(gè)顯著不同的是，低價(jià)驅(qū)動(dòng)性非常突出。這當(dāng)然有競(jìng)爭(zhēng)的壓力，但也有文化思維的因素。因?yàn)檫@個(gè)不僅是視覺領(lǐng)域的問題，好像在所有其它領(lǐng)域，我們國(guó)內(nèi)的”殺價(jià)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(jìn)步和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的健康角度來看，這會(huì)對(duì)對(duì)國(guó)內(nèi)業(yè)界視覺技術(shù)的應(yīng)用和拓展產(chǎn)生長(zhǎng)久不利的影響。衷心希望整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的每一個(gè)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(hù)這個(gè)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，進(jìn)一步加快國(guó)內(nèi)品牌的健康成長(zhǎng)。

　　Q：對(duì)于機(jī)器視覺應(yīng)用在國(guó)內(nèi)工業(yè)市場(chǎng)未來的發(fā)展，您是如何展望的？

　　A：我個(gè)人認(rèn)為中國(guó)作為世界制造業(yè)的中心是不會(huì)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(chǎng)會(huì)受到影響，但是大的趨勢(shì)是由市場(chǎng)本身驅(qū)動(dòng)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(guó)依然是世界制造中心。有制造，就會(huì)有機(jī)器視覺大顯身手的用武之地。同時(shí)國(guó)內(nèi)品牌會(huì)繼續(xù)加快替換國(guó)外品牌的進(jìn)度。最后希望在目前資本市場(chǎng)加大助力的東風(fēng)下，更高端的相機(jī)和視覺軟件可以被開發(fā)出來。

　　結(jié)語(yǔ)：

　　工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)離不開智能制造，而機(jī)器視覺便是智能制造的“眼睛”。作為人工智能的重要分支，機(jī)器視覺近年來在許多場(chǎng)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(cuò)的成績(jī)。

　　據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，2020年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅速，達(dá)到215億元，同比增長(zhǎng)54.9%。隨著消費(fèi)電子市場(chǎng)、汽車市場(chǎng)、半導(dǎo)體市場(chǎng)、醫(yī)療市場(chǎng)等行業(yè)的逐步復(fù)蘇，工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)提升，預(yù)計(jì)2021年中國(guó)工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到250億元。