勞動力成本的不斷提升以及制造業(yè)對于高效率的追求，迫使更多的企業(yè)采用自動化設備取代人工來完成生產(chǎn)。而作為生產(chǎn)線上不可或缺的檢測手段，機器視覺正在為制造業(yè)帶來革命性變化。

如果把生產(chǎn)制造比作人體，那么機器視覺就是火眼金睛。在生產(chǎn)制造業(yè)中，機器視覺技術被廣泛應用于一些不適合人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，以及在大批量的工業(yè)生產(chǎn)中替代人工檢測，具有精確性高、速度快、成本低、易于集成等多重優(yōu)勢，能夠大幅提高工作效率及質(zhì)量。

隨著制造業(yè)轉型升級的推進，市場對機器視覺產(chǎn)品的需求日益增長。根據(jù)gongkong?市場研究顯示：

● 2021年機器視覺市場受3C電子、半導體、新能源汽車市場需求拉動，整體增長顯著；

● 2021年隨著機器視覺市場需求的逐步釋放，新進入廠家持續(xù)增加；

● 隨著機器視覺產(chǎn)品的技術成熟和競爭加劇，價格有所降低；

● 國產(chǎn)品牌份額逐步提升，國內(nèi)以?？低暈榇淼钠髽I(yè)增長顯著，直逼進口品牌份額；

● 從產(chǎn)品端看，機器視覺產(chǎn)品逐步從2D向3D產(chǎn)品滲透，機器視覺產(chǎn)品線逐步豐富。3D視覺將更趨于智能化、集成化、實時性、高性能、多場景應用等方向。

在機器視覺的產(chǎn)業(yè)鏈中包含光源、鏡頭、工業(yè)相機、圖像采集卡、圖像處理系統(tǒng)，算法與軟件平臺，以及其他外部設備組成。機器視覺技術的發(fā)展需要不斷融合創(chuàng)新，試驗各種落地應用。

因此，在本期專題中，gongkong?特別邀請產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)中的機器視覺企業(yè)，力求多角度探討器視覺技術的發(fā)展方向和應用落地。

慧眼如炬，機器視覺的應用與特點

機器視覺能夠充分滿足高精度、柔性生產(chǎn)的需求，隨著技術的不斷完善、滲透，下游應用場景也日趨多樣化。目前主要應用于消費電子、汽車制造、制藥業(yè)等批量流水制造型企業(yè)。但行業(yè)市場仍保持高度集中，以消費電子和汽車制造領域為主。

總的來說，在不同行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)中都需要機器視覺技術給出快速又精準的決策。安森美智能感知部工業(yè)及消費應用大中華區(qū)市場經(jīng)理陶志介紹說，用于測量時，要快速判斷液位、尺寸等；用于定位時，要快速準確給出物品的正確位置；用于計件檢驗時要快速計算出數(shù)量；用于解碼識別時要快速準確識別二維碼、字符信息等，從而實現(xiàn)更快、更準確的產(chǎn)品檢測，提高效率并降低成本。

基于各個行業(yè)自身特性的不同，以及各行業(yè)對機器視覺技術認知的不同，不同行業(yè)用戶對視覺也有著不同的要求?！暗拇_如此，不同的行業(yè)，實際應用場景不同，運用的具體技術、解決方案也不同，有些場景適合運用2D技術，有些場景偏重于3D+AI深度學習的解決方案，但總的來說萬變不離其宗，均側重于解決工業(yè)生產(chǎn)中定位、檢測、測量、識別、分類等難題?！比A漢偉業(yè)相關負責人講道。

在汽車、3C、制藥等行業(yè)，這些行業(yè)應用機器視覺技術的共同特點是連續(xù)大批量生產(chǎn)、對外觀質(zhì)量的要求非常高，但彼此之間的差異也非常明顯。對此，邦納助理視覺產(chǎn)品經(jīng)理黃來舟表示，在不同行業(yè)中應用機器視覺技術，被測物一致性最好的是3C行業(yè)，其次是汽車行業(yè)，包裝行業(yè)則相對較差。從對視覺系統(tǒng)的分辨率來看，一般情況下，電子行業(yè)＞汽車行業(yè)＞包裝行業(yè)。從檢測速度來講，包裝行業(yè)＞電子行業(yè)＞汽車行業(yè)。

ifm 3D ToF成像系統(tǒng)產(chǎn)品銷售經(jīng)理何正介紹說，在汽車、3C、制藥等行業(yè)都會使用相機用于產(chǎn)品的檢測和驗證，其中汽車行業(yè)的自動化程度最高、零件最為多樣、工作環(huán)境最為復雜，所以對機器視覺產(chǎn)品也提出了非常高的要求。

盡管不同行業(yè)對機器視覺技術有著不同的要求，但機器視覺的應用越來越普遍且通用性越來越廣泛。Allied Vision亞太區(qū)高級市場經(jīng)理鄒毅也表達了相同觀點，他表示企業(yè)需要根據(jù)自己的實際情況，包括環(huán)境、工況、材料、檢測目標等，采用不同的機器視覺系統(tǒng)。

以通用型的機器視覺技術來看，例如智能相機，可解決一些簡單的機器視覺識別的常規(guī)任務，客戶無需進行專業(yè)的定制或開發(fā)。但對于復雜的識別任務，則需要客戶自己或通過設備集成商定制適用于該應用的機器視覺系統(tǒng)，這對用戶本身的能力提出了較高要求。

因此，對于處于不同行業(yè)與不同場景的用戶來說，需要尋求一種適合自身需求的解決方案，逐步替代人工檢測。在堡盟產(chǎn)品市場經(jīng)理-視覺技術陳田看來，隨著企業(yè)自動化水平的不斷提升，大家對機器視覺技術的要求也將變得越來越高。

例如，汽車行業(yè)，對機器視覺產(chǎn)品的防護等級以及幀率要求較高，在環(huán)境嚴苛的裝配線上需要高防護等級的工業(yè)相機，在車身3D掃描和檢測的應用中需要使用高幀率相機。3C行業(yè)，由于檢測應用種類廣泛，對相機的分辨率要求比較廣泛。制藥行業(yè)，特殊要求的應用種類較多，例如醫(yī)藥原料檢測，就需要使用能夠抗氧化的檢測設備。

應用場景加速拓展，讓視覺成為生產(chǎn)力

面對制造業(yè)勞動力相對不足、人工成本持續(xù)高漲等諸多問題的呈現(xiàn)，越來越多的企業(yè)開始注重高效率、快節(jié)奏的生產(chǎn)方式。產(chǎn)業(yè)升級的巨大需求，使得機器視覺技術在制造生產(chǎn)中占據(jù)了越來越重要的地位。

機器視覺在各行業(yè)的應用范圍和應用深度不斷拓展，在這里，我們將探討幾個主要應用行業(yè)，以期為大家提供積極、有效的參考。

3C行業(yè)

隨著消費電子產(chǎn)品越來越精密化，在元器件尺寸越來越小的同時，質(zhì)量標準也在同步提高。因此，對于機器視覺的需求不斷放大。

在3C行業(yè)，機器視覺應用已經(jīng)較為普遍，主要用于高精度制造和質(zhì)量檢測。具體來看，3C行業(yè)元器件尺寸較小，檢測要求高，其元器件、部件、成品全產(chǎn)業(yè)鏈的制造環(huán)節(jié)都需要機器視覺的參與，其中70%的機器視覺應用在質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)。主要應用集中在PCB、平板和半導體檢測。

通常3C行業(yè)的檢測，特別是平板LCD檢測，對相機分辨率要求較高，對成像速度（幀率）無別要求。此外，還會應用一些高光譜成像技術，如短波紅外經(jīng)常用于半導體檢測。

汽車行業(yè)

在汽車制造行業(yè)，機器視覺幾乎涉及所有系統(tǒng)和部件的制造流程，例如車身裝配檢測、面板印刷和質(zhì)量檢測、零件尺寸的精密測量、工業(yè)零部件表面缺陷檢測等。

Allied Vision認為，汽車行業(yè)原先主要依靠三坐標測量完成，效率低、時間長、數(shù)據(jù)量嚴重不足，且只能離線測量。機器視覺引入非接觸測量技術，逐步發(fā)展成固定式在線測量站與機器人柔性在線測量站等在線測量系統(tǒng)，能夠嚴格監(jiān)控車身尺寸波動，提供數(shù)據(jù)支持。

何正則通過具體案例詳細介紹了相機在汽車行業(yè)中的應用。例如，ifm的3D相機可以直接定位電池組件在托盤上的三維空間位置，讓機器人直接進行抓取，并送入下一步加工流程，解決了普通相機無法引導機器人進行3D定位的瓶頸，將工人從機械化的勞動中解放出來，提高了工廠生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

制藥行業(yè)

在藥品的生產(chǎn)、包裝過程中，機器視覺技術可以發(fā)揮其強大的功能。主要用于物體檢測、計量檢測、OCR字符識別、跟蹤和追蹤等。

這些應用對機器視覺的要求并不高，普通機器視覺相機均可滿足檢測需求。但由于藥品生產(chǎn)的特殊性，制藥行業(yè)的用戶對相機或視覺設備有一定的防水和防腐蝕需求。

新能源

在新能源產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步拓展和降碳環(huán)保背景下，光伏、鋰電池的檢測需求大幅增長。陶志則表示，在整個新能源檢測領域需要圖像傳感器提供更高分辨率和速度來提高生產(chǎn)效率。例如，安森美的XGS工業(yè)級全局快門圖像傳感器，用了最新的3.2 um pixel工藝，極具性價比優(yōu)勢。

隨著新能源市場的大爆發(fā)，特別是在“雙碳”目標的牽引下，鋰電行業(yè)的市場規(guī)模正在以肉眼可見的速度擴張。鋰電池產(chǎn)品表面容易產(chǎn)生露箔、暗斑、亮斑、掉料、劃痕等缺陷。在智能化生產(chǎn)過程中，機器視覺解決方案能夠提升鋰電的品質(zhì)、產(chǎn)能、效率及大大降低缺陷的漏失率。

LMI Technologies表示，在鋰電制造領域，其3D視覺檢測方案聚焦鋰電工序的電芯段和模組段。電芯段的應用集中在電芯頂蓋焊的焊前高度差、平面度、間隙檢測及焊后的外觀缺陷檢測、注液口密封釘焊接檢測、電芯六面外觀缺陷檢測和電芯藍膜外觀缺陷檢測等；在模組段，LMI提供模組側縫焊后檢測、BusBar焊后檢測及模組全尺寸測量等相關需要尺寸量測以及外觀缺陷檢測的應用。

針對鋰電領域復雜的缺陷及零漏檢要求，華漢偉業(yè)也分享了在電芯工藝段中的應用，在電芯包膜前對鋁殼進行外觀缺陷檢測，防止外觀不良品流入下道工序。華漢偉業(yè)采用機器視覺“缺陷檢測”算法，可以穩(wěn)定檢測出直徑>0.1mm的凹坑/凸起、深度>0.05mm的劃痕，有效降低不良率，提升檢測效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

移動機器人

機器視覺的引入，如同為機器人裝上了眼睛，實現(xiàn)了對機器人的精確導航。隨著移動機器人在各細分領域的快速發(fā)展，結合機器視覺實現(xiàn)高精準、人際協(xié)調(diào)等概念逐漸成為發(fā)展新趨勢。

仙工智能介紹說，在人員和自動叉車、AMR混用的場景中以及在一些現(xiàn)場的設備、人員、貨物面臨統(tǒng)一管理難題的場景中，機器視覺技術都能夠很好地滿足客戶需求。例如，仙工智能的 RoboView 視覺AI解決方案，通過采集實時的2D視頻和3D點云數(shù)據(jù)對目標物體進行分類、識別、定位、分割，達到高精度、高穩(wěn)定性及多維度豐富的信息，為車、廠協(xié)同提供穩(wěn)定、可靠的感知能力。

隨著機器人的迭代發(fā)展，機器人廠商的需求也不斷提升，如更高的分辨率、更快的幀率、更好的環(huán)境適應性等?！翱蛻粼趹脵C器視覺技術的過程中，通常根據(jù)應用場景會有多元的需求，比如機器人的車速和所需要探測的區(qū)域的變化，都對產(chǎn)品有著截然不同的要求。”何正講道。針對此，ifm設計了多系列產(chǎn)品：O3D、O3X、O3M。如O3X探測距離較短，當車速較快時，達不到想要的探測距離，而且抗光等級較弱，只適用于室內(nèi)使用，而戶外長距離的應用則可以選擇O3M。

創(chuàng)新引領進步，機器視覺與多領域技術融合

目前，視覺產(chǎn)品正在向高集成度、高易用性、智能化和低成本等方向發(fā)展。未來，機器視覺將與多種創(chuàng)新技術融合，如3D、人工智能等多種技術，由單一的檢測、定位、測量功能向更加智能化方向發(fā)展。

3D視覺

隨著工業(yè)檢測對精度要求的進一步提高，3D視覺技術逐漸進入人們的視野。在2D視覺的基礎上，3D視覺增加了物理空間的深度信息，更全面、更真實地記錄了物理世界。

對此，黃來舟表示，從技術方向上來講，3D應用將進一步擴大，深度學習應用增多、AI和云技術也將會更多地融入到機器視覺中。在汽車和電子行業(yè)，目前已經(jīng)使用或者將要使用3D視覺解決方案，而在包裝行業(yè)，這類應用還很少，仍處于探索階段，并且成本是一個不小的制約?！爱斎?，無論技術再怎么迭代，最終還是給人用的。不可能人人都是視覺專家，視覺應用的簡單化始終是要追求的目標?！秉S來舟補充道。

談及3D視覺技術發(fā)展時，LMI Technologies負責人也分享了相同觀點，傳統(tǒng)的2D視覺檢測技術已無法滿足客戶的需求，而3D機器視覺的應用范圍越來越多，同時LMI也將AI與3D視覺融合運用到行業(yè)檢測中。此外，兼顧硬件和軟件的產(chǎn)品和解決方案被完美集成到產(chǎn)線中也是生產(chǎn)企業(yè)所期待的。以LMI公司的3D檢測解決方案為例，最大的特點就是LMI提供的不僅僅是一個標準的3D硬件，更多的是通過嵌入式的一體式智能3D軟件算法平臺，針對客戶應用的技術難點進行快速的定制化。

仙工智能則認為在3D視覺應用中，要求精準定位并評估3D場景下的物體，因此存在較高的研發(fā)和部署難度，應用尚不如2D技術普遍，但隨著技術的發(fā)展，3D技術終將成為未來趨勢。他們從自身行業(yè)所處特點來看，擁有視覺的機械臂、移動 AMR、AGV 等組合產(chǎn)品將越來越多。隨著2D視覺的成熟穩(wěn)定，深度學習技術也因為可靠、魯棒的特點越來越多的落地到產(chǎn)品中；3D技術的持續(xù)發(fā)展、跟進，將極大地推動目前還不成熟的機械臂應用市場，并推動革新自動化向智能化進化。

人工智能

目前，機器視覺正由傳統(tǒng)工業(yè)視覺向深度學習工業(yè)視覺轉變，AI技術在其中正發(fā)揮重要作用。

Allied Vision認為，“傳統(tǒng)的視覺應用一般基于PC研發(fā)，雖然幾十年來技術水平確實有很大的提高，但也有體積大、價格高和智能化不足等缺陷，隨著嵌入式視覺和人工智能技術的發(fā)展，可以使一些需求比較強勁的應用，如瑕疵檢測、尺寸測量、機械手引導和目標定位等以更緊湊、更智能的方式實現(xiàn)?！?/p>

陶志也分享了相同的觀點，“機器視覺應用需要經(jīng)濟高效的方案，將出色的全局快門性能與動態(tài)范圍、快門效率、光學格式和各種分辨率的相結合。目前我們看到的機器視覺應用大多是分立式，這提供了足夠的靈活性。隨著嵌入式處理器性能的提升，以及行業(yè)標準的完善，我們預計未來嵌入式機器視覺應用會有很大的發(fā)展空間?！?/p>

陳田也特別提到由于工業(yè)AI和邊緣計算技術的發(fā)展和應用，單純的工業(yè)相機已經(jīng)不能滿足相關的應用場景。這些應用場景中需要相機自帶一定的算力，支持AI運算，并能夠通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)邊緣計算。

高帶寬數(shù)據(jù)接口

機器視覺技術將在越來越多的行業(yè)和不同的應用場景中廣泛的應用，其技術發(fā)展也會隨著不同應用場景中的不同需求而發(fā)展。

陳田認為，從技術的角度來看，隨著不同應用對圖像質(zhì)量的要求越來越高，圖像傳感器技術會不斷地更新迭代，更多新的技術將用于傳感器的設計，因此工業(yè)相機廠家也會不斷地根據(jù)圖像傳感器來更新產(chǎn)品組合，例如堡盟LXT系列相機就涵蓋了SONY 二代、三代和四代芯片。另一方面，隨著應用對速度的要求不斷提升，相機的接口技術也會朝著更高帶寬的接口方向發(fā)展，例如10 GigE、40 GigE以及100 GigE，以滿足高速應用的幀率需求。

在高帶寬數(shù)據(jù)接口變化方面，Basler China產(chǎn)品市場高級經(jīng)理王學瑞告訴gongkong?，隨著技術的進一步發(fā)展，用戶對機器視覺系統(tǒng)的檢測精度、檢測速度都有更高的需求，要求視覺系統(tǒng)在提高分辨率的同時，擁有更高的速度（幀率），因此，5-GigE，10-GigE以及CXP2.0等高帶寬數(shù)據(jù)接口將成為必然選擇。相比于已經(jīng)成熟的GigE，USB 3.0和Camera Link接口，上述新的數(shù)據(jù)接口在傳輸帶寬，線纜距離以及易用性上面都有較大提高。

例如，4通道CXP-12接口帶寬是Camera Link滿帶寬的8倍左右，CXP-12線纜傳輸距離可達40m，明顯長于Camera Link傳輸距離。而5-GigE接口作為GigE的升級，在將傳輸帶寬相較于GigE接口提升了五倍的同時，還保留了GigE接口易于安裝、適于長距離穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N特性。

加速技術升級，賦能產(chǎn)業(yè)高效“慧眼”

任何新技術的產(chǎn)生均有其自然演化過程，每一新技術的成熟應用也需要建立在有效摸索的基礎上。目前，機器視覺技術在復雜工件清晰成像、高精度成像、高精度圖像分析處理等方面的應用上依然存在一定難點。

黃來舟也特別提到了光源、工件位置和工件表面質(zhì)量的穩(wěn)定性，以及工件本身的一致性，工件材質(zhì)、物體的運動速度、光學系統(tǒng)的精度等仍是目前機器視覺應用的難點。但他認為，最重要也最不可忽視的因素是人。

從邦納與終端用戶打交道的經(jīng)驗來看，規(guī)模大、人員素質(zhì)高的企業(yè)，更容易掌握產(chǎn)品的使用和維護。對于一些小企業(yè)，往往因為人員能力問題，導致設備部署后難以做到有效地維護而不能實現(xiàn)持續(xù)使用。在這一點上，機器視覺廠商不僅僅需要成為用戶的合作伙伴，更應該變成他們的技術顧問，提供更多支持。

豐富的產(chǎn)品線、可靠的性能、簡單易用的方案、高性價比和優(yōu)良服務，均是選擇機器視覺產(chǎn)品考慮的關鍵因素。但是，對于用戶來說，需要的不僅僅是一組合適的硬件及軟件，更多地希望廠商能夠根據(jù)他們的應用要求和環(huán)境進行可行性分析，給出適合的解決方案。

“產(chǎn)業(yè)升級帶來的需求變化之一是行業(yè)上下游都將更關注于提升自身核心競爭力，用戶需求將從單純的視覺器件使用需求向行業(yè)視覺解決方案需求轉變，具有行業(yè)know-how屬性的全套視覺行業(yè)解決方案將成為輔助用戶實現(xiàn)復雜視覺應用的關鍵?！蓖鯇W瑞表示。Basler近年來致力于打造提供整套視覺解決方案的one stop solution概念，針對電子檢測、物流、機器人、醫(yī)療等行業(yè)提供各類行業(yè)視覺解決方案。

小結

隨著制造業(yè)對產(chǎn)品品質(zhì)的不斷提高，加上人力成本的急劇提升，將為機器視覺技術更加廣泛的應用提供契機。

同時，隨著機器視覺技術應用的不斷深入，以及技術本身的不斷發(fā)展成熟，更多專業(yè)技術人才的涌現(xiàn)以及廣大用戶對機器視覺技術的認知度提升，gongkong?相信，在充分感受到機器視覺技術帶來的顯著效益后，必將開啟更廣泛的機器視覺應用熱潮。