智慧之眼:机器视觉的后起之秀

2022-07-01 09:16:10 江苏省企业技术改造协会 42

机器视觉是实现工业4.0的关键点之一。

从18世纪60年代开始,工业革命对人类历史的进程产生了重要影响。

「工业1.0」是机械制造,即通过引入机械设备实现工厂机械化的制造时代。上世纪40年代进入「工业2.0」,电气与自动化时代开创了产品批量生产的高效模式。70年代开始并持续至今的信息化则是「工业3.0」,通过数字化的技术将信息存储起来,方便工厂的决策者管理。而如今的「工业4.0」时代,是智能制造时代,对生产力提出了更高的要求,背后的动力极有可能是如今蓬勃发展的人工智能技术。

前三次工业革命,中国都没赶上。18世纪,中国处于闭关锁国的封建时期;上世纪 40年代,中国处于动荡之中;70年代,中国则刚刚起步发展。因此,对当下的中国来说,国泰民安,人才培养增多,资源丰富,抓住「工业4.0」的智能制造时代机遇至关重要。

过去十五年,中国制造业的规模以近三十倍的速度疯狂增长,到2020年,中国工业增加值达31.3万亿元,连续11年蝉联世界最大制造业国家,占据全球30%的市场份额。

在2015年提出的「中国制造2025」计划中,工业计算机视觉应用占了重要位置。

在智能世界中,机器可以替代人力,带来安全与效率的提升,并以强大的数据搜集与分析能力,为整个产业带来颠覆性的改变。

而实现这一切的关键,是首先为机器点亮一双明察秋毫的“智慧之眼”。

AI工业界有句老话:得视觉者得天下。

从人脸识别到工业智造,计算机视觉的落地目前已跨越了半导体、汽车、航空、新能源、精度光学等行业,如镜片分拣、轴承检测、特种条码设计与识别、偏光弯膜、模具检测、AVI检测等。以芯片检测为例,基于深度学习的计算机视觉算法就有可以完成亿级晶体结构的全自动聚类分析:检出率超过99.99%、单流程处理效率提高96%、AI自动化全检处理效率提升90%。

传统制造业在国家经济中的占比,就是智能制造未来的市场容量。据国家统计局数据显示,2019年、2020年,中国工业增加值的规模均超过了31万亿。工业领域1-2%的效率提升就意味着数千亿级的经济增值。

纷繁复杂的机器视觉市场是一个足够大,足够远的市场,同时也是一个需要众多玩家齐心协力,发挥所长,共同拉高需求,推动水平的市场。

智能制造这片汪洋大海,于是涌现出一批随中国工业化进程而汇聚起来的各路人马。

在这批人马中,有一路卧薪尝胆,穿越时间的曲线而老当益壮的传统视觉厂商;有从安防市场切入,带头突破国际巨头防线的海大宇;有从人脸识别赛道拔地而起,分走计算机视觉市场半壁江山的AI四小龙。

同时,一大批AI新锐企业,也正沿着前辈们开垦过的视觉之路你追我赶,稳扎稳打,循序渐进。

他们凭借自身的技术实力,从各个细分领域切入,一寸一寸地攻城略地,大有抢占智能化时代潮头之势。

受限于文章篇幅,雷峰网AI掘金志仅列举四个在机器视觉展露头角的初创企业。本文不能代表所有企业,但玩家或能从中一窥工业数字化的发展动态。

易视智瞳:两次转型,瞄准精密点胶、视觉检测高端制造

易视智瞳在经过两次转型后,确定了在高端制造领域深挖护城河的打法。

2015年,全球制造链条的进一步加深融合,倒逼着国内制造业同步进入精细化阶段。

易视智瞳随之下场工业视觉智能技术研发及产业化,成立初期以软件为主,致力于为工业机器人和高端装备“提供一个包括大脑、小脑、眼睛的脑袋。”

具体来说就是结合机器视觉,利用深度学习提供大脑做分析,利用运动控制提供小脑。

2017年与蓝思科技合作提供点胶技术,使易视智瞳挖到了规模化发展的第一桶金。

在获得稳定的收入来源后,2018年,易视智瞳开始从软件、算法等核心模块,延展到重资产的实际生产中,完成了从只做"脑袋",向既做"脑袋"也做"躯体"的探索,从软件向整机转型。

到2020年,易视智瞳已经在精密视觉点胶、工业视觉检测等细分领域,落地了上百个应用场景。

同年,公司开始进行二次转型,开拓出了整线交付的形态,走上了整机和整线两种形态并举的交付路径。

与此同时,为了配合产能,公司也将虎门的工厂,进一步整合到深圳龙华区大浪生产基地。

相比于全面竞争,易视智瞳追求的是将视觉智能技术在工业细分场景中进行有效落地。

目前,易视智瞳主要聚焦于智能装备、视觉检测、系统集成三大板块,积累了300多个落地项目,并拥有113个专利申请,在视觉精密点胶机、AOI智能视觉检测设备等核心产品上,打破国际巨头的关键工序垄断。

定位解决高端装备的复杂精密视控及工业场景的智能视觉检测,易视智瞳已成为电子装联、半导体及新能源领域众多一线企业的供应商,合作客户包括华为、鸿利智汇、领益智造、蓝思科技、瑞声科技、安捷利、宁德时代等。

中科摇橹船:机器视觉“国家队”,发力“光+AI"

中科摇橹船是2020年如潮水般涌现出来的企业之一。

虽然成立时间短,来头却一点也不小,它是一家由中国科学院和重庆人民政府合力孵化的“硬科技”企业。

走“光+AI"路线的中科摇橹船,其"硬"主要体现在两个方面:一是完整掌握高端光电传感设备设计开发能力;二是专攻光电测量中的"卡脖子"难题。

依托中国科学院西光所深厚的技术背景和重庆丰富的制造场景,中科摇橹船以机器视觉“国家队”的身姿,对传统制造业转型升级中的难点、痛点问题逐个击破。

目前,中科摇橹船最新推出一系列智能视觉产品,包括基于5G的高精度多功能工业AI机器人平台、3D双目结构光相机、3D激光轮廓相机、2D/3D涂胶质量在线检测系统等。


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一直以来,非标工业场景多、需求变化快、联通性差等问题,一直是中国制造业转型升级中的痛点,深陷国外巨头不愿做,国内小厂做不了的窘境。

高端工业相机是其中的典型场景,中科摇橹船自主研发首款3D激光轮廓相机,解决了皮革材料表面反光、无法透光检测等行业难题,一举填补了国内高端工业相机的空白。

在汽车制造行业,中科摇橹船瞄准汽车焊装和总装密封胶条质量在线检测场景,同时进行2D视觉和3D视觉两个应用场景的探索。彻底解决了涂胶机器人成像盲区造成的高漏检率问题,成为国内首家同时掌握2D/3D涂胶质量在线检测技术及装备的企业。

基于视觉感知的无人驾驶领域,中科摇橹船自研出光场相机,通过融合微透镜阵列成像技术、四维光场重构技术以及像质评价优化技术于一体,打破了国外巨头的技术封锁,为自动驾驶迈入L4阶段提供了技术支撑。

在人力成本飞速增长的当下,中科摇橹船重磅推出基于5G的高精度多功能工业AI机器人平台,兼具移动和协作两大特点,可同时替代多个工位。不仅如此,其更大的优势还在于通过一体化控制软件,同时实现多个场景的作业。

从疫情中成长起来的中科摇橹船,正如其创始人郑道勤所说:“只能前进,不能后退”。

舜宇智能光学:出身光学龙头舜宇集团,立足光学进军机器视觉

与其他视觉厂商相比,舜宇智能光学根基深厚。

舜宇智能光学隶属于光学龙头舜宇集团,目前舜宇集团在车载镜头领域做到了占有率全球第一,玻璃镜片、手机镜头销量全球第二,国际化之路不断深化。

面迎新技术浪潮,于2015年成立的舜宇智能光学,抓住良机,开始面向全球提供领先的光学影像产品及专业的行业解决方案,立志成为机器人视觉系统方案解决商。

其在机器人视觉上的信心,主要来自两个方面:

一是与生俱来的技术能力。舜宇集团已经深耕光学技术38年,这使得舜宇智能光学在2D图像处理、3D 图像处理、几何光学、物理光学的设计与仿真等基础研发能力上拥有天然的基因。

二是强大的生产制造能力。舜宇智能光学从最底层的光学设计,到软件算法,进行全方位核心技术布局与产品布局,并与各主流平台厂商、图像芯片等核心器件厂商、算法公司都保持着紧密合作。

在深耕3D深度视觉传感多年后,舜宇智能光学已经形成了"识别"和"定位"两大类产品,涵盖了LDV及工业相机、AR/VR、智能家居、移动支付、扫地机器人等新兴市场。

在工业生产领域,舜宇智能光学基于十多年的激光位移传感技术面向焊接机器人导引市场推出了激光焊缝跟踪系统解决方案。利用视觉激光传感器焊接机器人可跟踪识别各类缝隙,检测焊缝偏差,即时纠偏焊枪位置以对准焊缝,避免了焊接过程中因工件位置偏差、热变形等造成的焊缝缺陷,提高了生产效率及产品质量,并能满足柔性制造场景下多品种小批量的焊接需求。

在工业仓储领域,舜宇智能光学的深度视觉相机通过捕获和分析机器人运动过程中的视觉特征和深度信息,可辅助AGV进行自主定位、运动控制以及障碍物躲避,从而实现AGV在复杂场景中货物的自动搬运。

在扫地机器人领域,深度相机测量范围从0.2米到5米,误差小于1%,可快速实现扫地机器人的导航、识别、避障、建图、路径规划等各类需求。

在XR领域,提供的XR视觉解决方案涵盖6 DoF tracking、See Through、手势追踪、眼球追踪、面部追踪等XR领域主流功能需求,并实现各类结构光视觉、双目视觉、TOF视觉等全视觉方案覆盖,支持光学、结构、硬件、算法高度定制化开发,为不同需求的客户提供从场景到硬件的系统解决方案,是全球领先的XR视觉方案解决商。

精锐视觉:主攻AI质检、巡检,聚焦三大产品板块

在智能制造领域,精锐视觉是一位战略聚焦者。

创业伊始,就致力于从事机器视觉和人工智能技术在制造业中的产业化应用,目前主要形成了三大产品板块:三维高精度视觉检测系统、智能视觉巡检机器人系统、外观缺陷智能视觉检测系统。

在我国装备制造从低端迈向中高端的过程中,要解决制造质量问题,关键是解决超精密测量能力的问题。

而这正是精锐视觉的核心能力所在。

在微米级的检测领域,精锐视觉具备从图像采集到识别、处理、算法、硬件的多方技术能力。

其三维高精度视觉检测系统与外观缺陷智能视觉检测系统,主打高精度测量,目前在3C产业质量检测方面精度已经达到微米级(0.001mm),相较之下,行业中大多数检测精度仍维持在0.01mm级。

智能视觉巡检机器人系统围绕工业生产环境监测展开,对工业生产中难以实时监控或危险性较高的场景,利用轨道机器人进行检测。如发电厂煤仓间输煤皮带异常状况监测、钢铁厂原料输送区输煤皮带异常状况监测,煤矿矿井的危险气体浓度监测、化工厂设备危险气体、液体泄漏监测等。

精锐视觉智能视觉巡检机器人系统以巡检机器人为核心,配有轨道系统、供电系统、通信系统、后台管理系统。通过搭载可见光相机、红外热成像仪、拾音器等信息采集设备,可通过轨道24小时不间断自主前往各个巡检位置对相关设备进行信息采集,并在系统后台中进行分类存储、分析、展示,实现对钢铁厂炼铁原料筒仓输料系统的全覆盖闭环巡检。

目前,精锐视觉的相关产品和方案已经落地了钢铁、发电、化工、矿山、港口、汽车等诸多场景。

据悉,精锐视觉的客户已经覆盖国内超18个省份,与各领域制造业龙头企业、国企、央企建立了良好的合作关系,服务客户包括中国石化、中国航天、宝武钢铁、中国华能、中国铁塔、中国能源、环新集团等。

不拘一格,发挥专长

机器视觉,是通向智能制造时代之船的一块跳板,这块跳板正在日益加剧的行业竞争中,被不断拓宽、加固。

在这块并未被完全开发的宝地上,一批新冒头的AI企业动作快、势头猛、技术强、肯吃苦,特别善于在时代转型的弥合处寻找机会,发挥自身的技术专长。

从各个环节来看,上游的核心零部件生产存在极大的技术壁垒,核心零部件及软件开发占据了80%的比例,是产业链的价值高地。其中美国康耐视和日本基恩士作为全球机器视觉行业的两大巨头,都是机器视觉核心零部件的制造商,垄断了近 50%的全球市场份额,市值均超千亿美元。面对“卡脖子”,这些后起之秀根植自身的技术基因,在找准自我定位的基础上,扎根短板,图精求专,走出了新秀的特色。

在供大于求的需求经济时代,他们也包含忧患意识,以至少领先同行1-2年的自觉,不断挖掘产业新的需求。

他们为数甚众,是汪洋底下涌动的暗流,时刻准备着翻上潮头。

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