圖像傳感器在工業(yè)場景的運(yùn)用
當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要特征是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，這些數(shù)據(jù)不僅僅是傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還包括供應(yīng)商數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)甚至消費(fèi)者數(shù)據(jù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)既連接物與物，又連接人和物，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，這些不同的數(shù)據(jù)在人工智能算法的幫助下，不斷地聚合和發(fā)酵，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更加智能。
在工業(yè)自動(dòng)化場景中，傳感器扮演著重要的作用，以使產(chǎn)品智能化和超自動(dòng)化。傳感器不僅可以幫助人們檢測，分析，測量和處理各種變化，例如在工業(yè)生產(chǎn)場所發(fā)生的位置，長度，高度，外部和錯(cuò)位的變化，而且可以識(shí)別電氣或物理或其他數(shù)量的進(jìn)度，并以確認(rèn)產(chǎn)量進(jìn)度的方式交付收益。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，由于場景及業(yè)務(wù)的不同，所需的傳感器類型也五花八門。目前，常見的有環(huán)境傳感器、圖像傳感器、運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)傳感器、接近傳感器等。
其中，圖像傳感器是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號(hào)。圖像傳感器是現(xiàn)代自動(dòng)化的基礎(chǔ)，通過圖像傳感器捕獲的數(shù)據(jù)為機(jī)器視覺技術(shù)提供支持。數(shù)據(jù)通過圖像識(shí)別算法運(yùn)行，以識(shí)別視野中的物體，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的細(xì)粒度實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。視覺技術(shù)正在迅速發(fā)展，這對(duì)包括工業(yè)市場在內(nèi)的多個(gè)部門產(chǎn)生了重大影響，而工業(yè)市場的不斷改進(jìn)則優(yōu)化了圖像傳感器，從而優(yōu)化了該部門的自動(dòng)化系統(tǒng)，提高檢測的精度和效益，從而大幅提高工業(yè)化的產(chǎn)量和品質(zhì)。
國內(nèi)機(jī)器視覺市場現(xiàn)狀
在圖像傳感器領(lǐng)域，中國目前機(jī)器視覺市場為方興未艾的廣闊發(fā)展領(lǐng)域，有望拉動(dòng)CMOS圖像需求擴(kuò)容。機(jī)器視覺技術(shù)利用圖像傳感器搭配多角度光源以獲取檢測對(duì)象的圖像，并通過計(jì)算機(jī)從圖像中提取信息進(jìn)行分析和處理，最終實(shí)現(xiàn)多場景下的識(shí)別、測量、定位和檢測四大功能，賦予機(jī)器“看”和“認(rèn)知”的能力。
機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)成為智能自動(dòng)化生產(chǎn)管理中的眼睛和大腦。簡單的講，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， 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；
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，速度快，效率高，質(zhì)量可靠，產(chǎn)品的成本自然就會(huì)更低。具有更高的競爭力， 從而給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。
機(jī)器視覺自起步發(fā)展到現(xiàn)在，已有15年的發(fā)展歷史。目前全球整個(gè)視覺市場總量大概在60~70億美元，以每年8.8%的增長速度增長。而在中國，這個(gè)數(shù)字目前看來似乎有些龐大，但是隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，中國對(duì)于機(jī)器視覺的需將呈上升趨勢。 在國外，機(jī)器視覺的應(yīng)用普及主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體及電子行業(yè)，其中大概40%-50%都集中在半導(dǎo)體行業(yè)。具體如PCB印刷電路，SMT表面貼，電子生產(chǎn)加工設(shè)備：電子元件制造設(shè)備、半導(dǎo)體及集成電路制造設(shè)備、元器件成型設(shè)備、電子工模具。機(jī)器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測的各個(gè)方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且其產(chǎn)品在應(yīng)用中占據(jù)著舉足輕重的地位。
從機(jī)器視覺行業(yè)整體市場競爭來看，CMOS圖像傳感器行業(yè)目前是由國外廠商主導(dǎo)，如索尼、安森美、Teleydne e2v占據(jù)行業(yè)領(lǐng)先地位，國內(nèi)傳感器公司緊跟市場行情和需求迎頭趕上的局面，如豪威，思特威等。
機(jī)器視覺國內(nèi)品牌奮起直追
在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺被廣泛用于自動(dòng)檢驗(yàn)、工件加工、裝配自動(dòng)化以及生產(chǎn)過程控制和監(jiān)視圖像識(shí)別。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量需求的提升，促進(jìn)了機(jī)器視覺在汽車、電子、半導(dǎo)體、食品和包裝行業(yè)的發(fā)展。事實(shí)上，機(jī)器視覺已經(jīng)“超越”工廠領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于農(nóng)場、道路和停車場（如車牌識(shí)別）、物流倉儲(chǔ)等多種場景中。機(jī)器視覺相機(jī)市場將從2017年的20億美元增長到2023年的40億美元左右，復(fù)合年增長率（CAGR）為12%。
而在中國，上述行業(yè)仍屬于新興的領(lǐng)域，國內(nèi)的機(jī)器視覺行業(yè)的技術(shù)落差正在不斷的變小，某些特定領(lǐng)域甚至可以由國內(nèi)市場特有的需求提煉產(chǎn)品賣點(diǎn)。目前我國隨著配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善，技術(shù)、資金的積累，各行各業(yè)對(duì)采用圖像和機(jī)器視覺技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn)，國內(nèi)有關(guān)大專院校、研究所和企業(yè)近兩年在圖像和機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了積極思索和大膽的嘗試，逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于制藥、印刷、礦泉水瓶蓋檢測等領(lǐng)域。這些應(yīng)用大多集中在如藥品檢測分裝、印刷色彩檢測等。但這些雖然離真正的高端應(yīng)用仍有段距離，但這些應(yīng)用市場的空間充滿著無限的潛力。
總體上而言，我國企業(yè)在機(jī)器視覺的行業(yè)的競爭力與國外的距離正在縮短。過去機(jī)器視覺在國內(nèi)主要由歐美日品牌占據(jù)整個(gè)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(jī)，智能相機(jī)，視覺軟件等。國內(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)客戶的接受度暫時(shí)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，極大加速了機(jī)器視覺國產(chǎn)化的替代。預(yù)計(jì)未來幾年，國內(nèi)視覺品牌將不斷的攻城略地。同時(shí)，隨著國產(chǎn)品牌創(chuàng)業(yè)板的上市以及風(fēng)頭資金的力度加大，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。
伴隨中國智能制造2025以及工業(yè)4.0崛起，各行各業(yè)對(duì)圖像的需求百花齊放。自動(dòng)化行業(yè)的不斷發(fā)展，從原來簡單的照搬國外設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到了現(xiàn)今各個(gè)行業(yè)，按照各自的發(fā)展需求，偏向定制化服務(wù)的進(jìn)程。這是時(shí)代發(fā)展的必然階段，也是市場發(fā)展的自然需求。
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作者：林浩葵
