2020年的智能制造離不開機器視覺！

近年來隨著相關(guān)技術(shù)的進步，我國制造業(yè)逐步滲透到裝配、檢測等高端復雜的領域，而3C產(chǎn)業(yè)擁有強大的覆蓋規(guī)模，將成為當下智能制造的新增長點。

智能制造是一種全新的生產(chǎn)模式，它將采用多種先進的技術(shù)，例如機器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等，進一步實現(xiàn)高效、節(jié)能和靈活的工廠。其中，機器視覺是邁向先進制造極其關(guān)鍵的一項技術(shù)。

一、機器視覺的原理與作用

計算機視覺是采用機器代替人眼來做測量和判斷的技術(shù)。其主要原理是，通過相機產(chǎn)品(即圖像攝取裝置)，將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，然后再傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號,從而分析出被攝目標的形成。

作為計算機視覺的一大分支，工業(yè)視覺更多注重廣義圖像信號（激光，攝像頭）與自動化控制（生產(chǎn)線）方面的應用，與人眼相比，工業(yè)視覺在精確程度、客觀程度、可重復性、成本以及效率上都有明顯的優(yōu)勢。

機器視覺是一項綜合技術(shù)，包括圖像處理、機械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)(圖像增強和分析算法、圖像卡、I/O卡等)。一個典型的機器視覺應用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機械控制執(zhí)行模塊。

機器視覺系統(tǒng)最基本的特點就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。同時，在大批量重復性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動化程度。

工業(yè)視覺可用于實現(xiàn)對產(chǎn)品表面信息進行檢測、非接觸式測量產(chǎn)品外觀尺寸、判斷物體位置坐標以及識別判斷物體的顏色、形狀等特征。從應用工藝來看，工業(yè)視覺既可以和機器人配合，實現(xiàn)分揀、裝配、印刷等工藝，也可以進行高性能和精密組件的檢測和測量，后者對精密程度要求更高，但也恰恰是人眼難以實現(xiàn)的，需求也更大。工業(yè)視覺相當于給賦予生產(chǎn)過程一雙眼睛，讓制造智能化，打開了智能制造的新“視界”。

二、機器視覺的應用主要有檢測和機器人視覺兩個方面

（1）檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。

（2）機器人視覺：用于指引機器人在大范圍內(nèi)的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動，還需要借助于觸覺傳感技術(shù)。

三、機器視覺需求飆升，或成藍海市場

以智能手機為代表的，全面屏、指紋識別、虹膜識別、柔性屏等新產(chǎn)品乃至整個電子制造領域，對機器視覺也提出了史無前例的精度標準。為了應付層出不窮的新應用需求，工業(yè)相機的設計也出現(xiàn)了新的發(fā)展方向。由此看來，工業(yè)4.0離不開智能制造，智能制造離不開機器視覺。機器視覺是實現(xiàn)工業(yè)自動化和智能化的必要手段，也是人類視覺在機器上的延伸。

長期以來，我國的機器人產(chǎn)業(yè)智能化之路一直被機器視覺問題所困擾。再過去很長一段時間里，這項核心技術(shù)一直被美國、日本等國家掌握，國內(nèi)機器視覺技術(shù)與國外相比還相對落后，關(guān)鍵的技術(shù)設備還依賴于進口。

四、全球機器視覺技術(shù)發(fā)展日漸成熟

機器視覺技術(shù)的發(fā)展起源于20世紀60年代中期，被美國學者羅伯茲提出并開始研究，到70年代，機器視覺形成了幾個重要研究分支，直到20世紀80到90年代，機器視覺才迎來了蓬勃發(fā)展，而在21世紀之后，機器視覺技術(shù)才步入成熟期。

由于核心軟硬件中價值量較高的部分國外產(chǎn)品較為強勢，國內(nèi)廠商正在奮起直追，但目前仍有較大差距。核心軟硬件成本占據(jù)工業(yè)視覺總成本80%，國外企業(yè)憑借深厚的研發(fā)背景和技術(shù)優(yōu)勢，搶占絕大部分市場，且普遍享有高利潤。尤其在成本最高的工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭、圖像處理軟件上國外的產(chǎn)品還是具有相當?shù)膬?yōu)勢。

機器視覺作為工業(yè)自動化的“眼睛”，可以稱之為“靈魂之窗”。無論是從物件條碼識別揀放、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、外觀尺寸測量、傳動設備追蹤定位等離不開機器視覺技術(shù)。因此，隨著智能制造的發(fā)展，機器人視覺也迎來了新的應用需求。有公開數(shù)據(jù)顯示，在2018年，全球用于工業(yè)自動化領域的機器視覺技術(shù)市場規(guī)模達44．4億美元，預計2023年將達122．9億美元，其年復合增長率高達21％。

五、機器視覺的中國市場不斷擴張，增速高于全球水平

我國機器視覺起步較晚，但由于我國下游行業(yè)應用較為廣泛，發(fā)展較為迅速，如今，中國已經(jīng)成為世界機器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一，應用范圍其應用范圍涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天、氣象、天文、科研等國民經(jīng)濟的各個行業(yè)。重要原因是中國已經(jīng)成為全球制造業(yè)的加工中心，高需求的零部件加工及其相應的先進生產(chǎn)線，使許多有國際先進水平的機器視覺系統(tǒng)和應用也進入了中國。經(jīng)過長期蟄伏，中國機器視覺迎來了爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)顯示，中國機器視覺規(guī)模已經(jīng)達到70億。

總之，當前智能制造發(fā)展如火如荼，為社會帶來持續(xù)不斷的動能。無論是“中國制造2025”還是“工業(yè)4.0”都離不開智能制造，離不開機器視覺，而機器視覺技術(shù)必將作為智能制造領域的“智慧之眼”不斷發(fā)展進步。未來必將大放異彩。

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