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工业视觉助力制造业实现高度自动化

林贵勤
2021-08-05 09:42

如今,无人驾驶、智能机器、刷脸进站、远程控制、线上办公等充斥着我们的生活。而在工业领域,随着越来越多的智能工厂落地,未来将从高度自动化实现工厂完全自治,而机器视觉作为核心技术之一,与人工智能融合,将带来全新工厂管理模式。

机器视觉是采用机器代替人眼来做测量与判断,对物体进行非接触检测、测量,提高加工精度、发现产品缺陷并进行自动分析决策,是先进制造业的重要组成部分。与人眼相比,在精确程度、客观程度、可重复性、成本以及效率上都有明显的优势。

一个完整的工业机器视觉系统是由众多功能模块共同组成,一般由光学系统(光源、镜头、工业相机)、图像采集单元、图像处理单元、执行机构及人机界面等模块组成。

其原理是通过工业视觉产品(即工业相机)将待检测目标转换成图像信号,传送给图像处理分析系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场设备的动作。

机器视觉工作原理图

机器视觉在工业自动化生产过程中的应用十分广泛,主要可以分为检测、测量、定位、识别四大类。而用于计量和视觉引导机器人(VGR)的3D成像、红外波长不可见成像、嵌入式成像、液体镜头和高分辨率光学元件、先进照明技术和加工以及AI和深度学习,是其中的重点领域。

而3D成像主要是通过双目视觉、TOF、结构光和激光三角测量四种技术,来实现在线检测快速移动的目标物,获取形状和对比度,实现部件和装配的100%在线质量控制,最大限度地提高生产质量和生产量。

从红外波长的非可见光捕获和创建图像的不可见成像,具有特定用途。被用于消除机器视觉灯的高功率眩光造成的工作人员分心和不适,或突出显示红外灯可能以不同方式对颜色或某些材料作出反应的特定部件的特征。例如,必须在部件由于散热而冷却之前进行“过热”部件的检查,并且在检查过程中冷却必须在部件之间保持一致。

机器视觉被称为制造的“智慧之眼”,催生了巨大市场。据《中国工业机器视觉产业发展白皮书》,2019年全球工业机器视觉市场规模约为80亿美元,相较2018年增长约为3%,但增速延续2017年开始的下降趋势。中国工业机器视觉市场规模约为139亿元,增速约为4.8%。

白皮书分析称,未来工业控制对精准度和自动化的要求越来越高,3D机器视觉将在许多“痛点型应用场景”中大显身手,成为当前智能制造最炙手可热的技术之一。2D向3D转变将成为继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率、静态图像到动态影像后的第四次视觉技术突破。

从投资价值而言,考虑到工业机器视觉技术价值链主要集中在镜头、相机、图像传感器等核心零部件,因此拥有向上游核心零部件领域拓展能力的机器视觉企业,更容易实现较高的资本回报率。

机器视觉产业未来三年,复合增速接近24%,是巨大的蓝海市场。根据MarketsandMarkets的预测,预计到2025年全球机器视觉市场规模将突破130亿美元;2026年将接近140亿美元。中国正在成为世界机器视觉发展最活跃的地区之一,预计到2026年我国机器视觉市场规模将突破300亿元。

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部分来源:21世纪经济报道


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