文︱朵啦

圖 | 博眾精工

機器視覺技術作為工業智能化快速發展的一個分支,為機器人、自動化設備加上了“眼睛”和“智慧”,在智能制造的浪潮中扮演著重要的角色。今年7月中旬,工信部聯合十部門共同印發《5G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》,以推動重點領域5G應用的深度和廣度,其中機器視覺被列為5G+工業互聯網方向的重要業務之一。這意味著隨著5G等新技術的發展,機器視覺在國內將釋放巨大的市場潛力。

由機器視覺產業聯盟(CMVU)主辦,慕尼黑展覽(上海)有限公司承辦的中國(深圳)機器視覺展暨機器視覺技術及工業應用研討會(簡稱:VisionChina)將于2021年10月28日-30日在深圳國際會展中心(寶安新館)9號館舉辦。主題涵蓋機器視覺與5G、視覺檢測、智能視覺裝備、嵌入式視覺、人工智能、邊緣計算、深度學習等技術融合。現場設以“3D視覺與智能裝備賦能黑燈工廠”為主題的同期論壇,并集合多家優秀企業,打造“智能視覺裝備展示區”。屆時——博眾精工科技有限公司 (以下簡稱:博眾精工)北京技術研究院副院長楊軍超受邀,與探索科技(techsugar)就機器視覺技術在智能制造領域的應用、機器視覺領域的成長動力、中國機器視覺產業的發展路徑等問題進行探討。

機器視覺快速切入智能制造

“機器視覺利用環境和物體對光的反射來獲取及感知信息,為機器植入眼睛;同時,機器視覺為機器植入大腦,對信息進行智能處理與分析,并運用分析得到的信息執行相應的活動。”楊軍超對探索科技表示。如今,作為機器感知能力的基石,機器視覺與自然語言處理、邊緣算力、其他智能終端傳感器結合,在千行百業鋪開應用。

此次機器視覺展,博眾精工帶來了3D相機、高速工業相機、智能相機、人工智能技術與產品等。以3D相機為例,博眾精工提供高精度和大視野兩大系列標準產品,旨在滿足客戶多樣化的需求,博眾精工將嵌入式技術和并行計算技術整合到3D產品當中,使博眾精工的產品在結構、性能及應用層面極具優勢,獲得了客戶的一致認可。在智能相機領域,楊軍超表示,對比傳統主機+工業相機的架構,智能相機體積小、功耗低、使用靈活的優勢明顯。博眾精工引入了ARM+NPU的運算架構,尋找智能相機的功耗、性能與成本的最優解。

圖:博眾精工的產品歷程

伴隨著半導體行業進入新一輪景氣周期,現如今軟件設計公司如雨后春筍,其中深度學習算法的研究與開發將與機器視覺深度融合,助力產業升級。楊軍超表示,深度學習算法的能力取決于網絡模型的大小,模型越大表達能力越強,但是對算力的要求也越高。楊軍超表示,減輕對軟硬件的負擔需要從兩方面去考慮。首先是算法層面,博眾精工在積極探索模型壓縮和推理加速的技術,期望從根本上減輕算法對硬件的要求;另外一方面是硬件部署,博眾精工善于采用邊云協同的方式,在邊緣節點和中心服務器上合理分配運算任務,提高整體的運算效率。

5G+AI是機器視覺最大成長動力

博眾精工認為,未來機器視覺技術需要攻克的難題主要在以下幾個方面:更高速、與智能工廠以及工業4．0結合、從二維轉向三維以及多維、特殊材料的檢測、特殊的應用場景。

楊軍超表示,從數據的角度來看,視覺技術能獲取的信息體量越來越大,從二維到三維甚至是更多維度,這給自動化運行帶來了豐富的數據基礎;但這僅僅解決了數據獲取問題,如何利用這些數據進行更深層次的決策和判斷,這需要靠算法能力的提升解決。基于博眾精工在自動化生產領域的經驗,楊軍超表示,高精度和高效率的規模化生產、定制化生產給機器視覺技術帶來一定挑戰,機器視覺仍需要解決傳統自動化裝配、以及促進解決定制化裝配的柔性生產問題。最后,未來的智能工廠也需要自動化系統具備學習能力、思考能力和決策能力。博眾精工致力于研究人工智能技術的底層算法和行業應用,充分發揮了5G網絡高帶寬、低時延特性,實現云端人工智能算力就近部署,目前在缺陷檢測和3D視覺領域已經取得進展。

在智能制造部署中,機器視覺以5G和AI市場為成長動力,成為先進制造業的重要組成部分。楊軍超表示,5G技術是信息傳輸的高速公路,能夠從底層解決信息傳輸效率和實時性的問題;AI技術是未來制造業走向智能化的核心技術要素,5G和AI技術的發展會將智能制造的發展水平提升到一個新的高度,應用于更多的行業領域。智能制造中的自動化生產將會是雙碳目標實施的重要推動者。楊軍超表示,碳中和目標的提出和實施對國家未來的產業結構和能源結構都將產生深遠的影響,碳中和碳達峰是現在重構科技行業的重要因素,制造業企業首當其沖也應將碳中和作為自己的發展目標之一,自動化生產將會是雙碳目標實施的重要推動者。

自研比例攀升,國產化替代取得實質性進展

機器視覺行業在中國逐漸興起,但目前中國多數機器視覺設備研發商尚處于產品開發期,包括工業、制造業、物流等領域在內的未來領域還存在很大的探索空間。探索科技獲悉,根據機器視覺產業聯盟2020年度企業調查數據,從中國機器視覺行業自主及代理產品銷售額來看,2020年,自主產品銷售占比83．2%,代理產品銷售占比16．8%,中國機器視覺自主研發產品比例不斷上升,在鏡頭、光源、工業相機等技術上不斷突破和創新,國產化替代取得實質性進展,發展態勢良好。楊軍超分析中國機器視覺發展路徑時表示,早期的視覺公司主要執行代理國外品牌,在此過程中開拓國內市場,逐步實現了技術積累和人才積累;更多的國內機器視覺廠商進入供應體系,一定程度上能夠降低公司采購成本,同時也促進了產品迭代,提升競爭力;由此,企業逐漸走上自主研發的道路,與國外廠商形成既有合作又有競爭的局面。

楊軍超表示,近年國內視覺廠商在核心零部件和視覺系統兩方面發展迅速。他認為,視覺行業需求分散且定制化程度高的特性要求視覺廠商們具備快速響應能力、本地化服務能力以及提供整體解決方案的能力,這些都是本土廠商的優勢。以工業相機為例,此前一直是國外廠商占據主導地位,這幾年隨著大恒、海康等一批企業的發展,逐漸取代了國外一線品牌等相機廠商在國內的市場地位。

圖:博眾精工團隊的全球布局

中國的機器視覺行業正在不斷取得突破性的成果并積極推動標準制定,這很大程度上得益于中國企業對技術創新的大力投入和發明專利積累。博眾精工深耕裝備制造業近20年,一直秉持以技術創新為核心的發展理念,在消費電子領域、新能源領域和半導體領域加大研發投入,以及股權激勵形成的股份支付費用增加。截至2021年6月底,博眾精工共取得有效授權專利總計1904項,其中發明專利總計885項。