文︱朵啦

图 | 博众精工

机器视觉技术作为工业智能化快速发展的一个分支,为机器人、自动化设备加上了“眼睛”和“智慧”,在智能制造的浪潮中扮演着重要的角色。今年7月中旬,工信部联合十部门共同印发《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,以推动重点领域5G应用的深度和广度,其中机器视觉被列为5G+工业互联网方向的重要业务之一。这意味着随着5G等新技术的发展,机器视觉在国内将释放巨大的市场潜力。

由机器视觉产业联盟(CMVU)主办,慕尼黑展览(上海)有限公司承办的中国(深圳)机器视觉展暨机器视觉技术及工业应用研讨会(简称:VisionChina)将于2021年10月28日-30日在深圳国际会展中心(宝安新馆)9号馆举办。主题涵盖机器视觉与5G、视觉检测、智能视觉装备、嵌入式视觉、人工智能、边缘计算、深度学习等技术融合。现场设以“3D视觉与智能装备赋能黑灯工厂”为主题的同期论坛,并集合多家优秀企业,打造“智能视觉装备展示区”。届时——博众精工科技有限公司 (以下简称:博众精工)北京技术研究院副院长杨军超受邀,与探索科技(techsugar)就机器视觉技术在智能制造领域的应用、机器视觉领域的成长动力、中国机器视觉产业的发展路径等问题进行探讨。

机器视觉快速切入智能制造

“机器视觉利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息,为机器植入眼睛;同时,机器视觉为机器植入大脑,对信息进行智能处理与分析,并运用分析得到的信息执行相应的活动。”杨军超对探索科技表示。如今,作为机器感知能力的基石,机器视觉与自然语言处理、边缘算力、其他智能终端传感器结合,在千行百业铺开应用。

此次机器视觉展,博众精工带来了3D相机、高速工业相机、智能相机、人工智能技术与产品等。以3D相机为例,博众精工提供高精度和大视野两大系列标准产品,旨在满足客户多样化的需求,博众精工将嵌入式技术和并行计算技术整合到3D产品当中,使博众精工的产品在结构、性能及应用层面极具优势,获得了客户的一致认可。在智能相机领域,杨军超表示,对比传统主机+工业相机的架构,智能相机体积小、功耗低、使用灵活的优势明显。博众精工引入了ARM+NPU的运算架构,寻找智能相机的功耗、性能与成本的最优解。

图:博众精工的产品历程

伴随着半导体行业进入新一轮景气周期,现如今软件设计公司如雨后春笋,其中深度学习算法的研究与开发将与机器视觉深度融合,助力产业升级。杨军超表示,深度学习算法的能力取决于网络模型的大小,模型越大表达能力越强,但是对算力的要求也越高。杨军超表示,减轻对软硬件的负担需要从两方面去考虑。首先是算法层面,博众精工在积极探索模型压缩和推理加速的技术,期望从根本上减轻算法对硬件的要求;另外一方面是硬件部署,博众精工善于采用边云协同的方式,在边缘节点和中心服务器上合理分配运算任务,提高整体的运算效率。

5G+AI是机器视觉最大成长动力

博众精工认为,未来机器视觉技术需要攻克的难题主要在以下几个方面:更高速、与智能工厂以及工业4．0结合、从二维转向三维以及多维、特殊材料的检测、特殊的应用场景。

杨军超表示,从数据的角度来看,视觉技术能获取的信息体量越来越大,从二维到三维甚至是更多维度,这给自动化运行带来了丰富的数据基础;但这仅仅解决了数据获取问题,如何利用这些数据进行更深层次的决策和判断,这需要靠算法能力的提升解决。基于博众精工在自动化生产领域的经验,杨军超表示,高精度和高效率的规模化生产、定制化生产给机器视觉技术带来一定挑战,机器视觉仍需要解决传统自动化装配、以及促进解决定制化装配的柔性生产问题。最后,未来的智能工厂也需要自动化系统具备学习能力、思考能力和决策能力。博众精工致力于研究人工智能技术的底层算法和行业应用,充分发挥了5G网络高带宽、低时延特性,实现云端人工智能算力就近部署,目前在缺陷检测和3D视觉领域已经取得进展。

在智能制造部署中,机器视觉以5G和AI市场为成长动力,成为先进制造业的重要组成部分。杨军超表示,5G技术是信息传输的高速公路,能够从底层解决信息传输效率和实时性的问题;AI技术是未来制造业走向智能化的核心技术要素,5G和AI技术的发展会将智能制造的发展水平提升到一个新的高度,应用于更多的行业领域。智能制造中的自动化生产将会是双碳目标实施的重要推动者。杨军超表示,碳中和目标的提出和实施对国家未来的产业结构和能源结构都将产生深远的影响,碳中和碳达峰是现在重构科技行业的重要因素,制造业企业首当其冲也应将碳中和作为自己的发展目标之一,自动化生产将会是双碳目标实施的重要推动者。

自研比例攀升,国产化替代取得实质性进展

机器视觉行业在中国逐渐兴起,但目前中国多数机器视觉设备研发商尚处于产品开发期,包括工业、制造业、物流等领域在内的未来领域还存在很大的探索空间。探索科技获悉,根据机器视觉产业联盟2020年度企业调查数据,从中国机器视觉行业自主及代理产品销售额来看,2020年,自主产品销售占比83．2%,代理产品销售占比16．8%,中国机器视觉自主研发产品比例不断上升,在镜头、光源、工业相机等技术上不断突破和创新,国产化替代取得实质性进展,发展态势良好。杨军超分析中国机器视觉发展路径时表示,早期的视觉公司主要执行代理国外品牌,在此过程中开拓国内市场,逐步实现了技术积累和人才积累;更多的国内机器视觉厂商进入供应体系,一定程度上能够降低公司采购成本,同时也促进了产品迭代,提升竞争力;由此,企业逐渐走上自主研发的道路,与国外厂商形成既有合作又有竞争的局面。

杨军超表示,近年国内视觉厂商在核心零部件和视觉系统两方面发展迅速。他认为,视觉行业需求分散且定制化程度高的特性要求视觉厂商们具备快速响应能力、本地化服务能力以及提供整体解决方案的能力,这些都是本土厂商的优势。以工业相机为例,此前一直是国外厂商占据主导地位,这几年随着大恒、海康等一批企业的发展,逐渐取代了国外一线品牌等相机厂商在国内的市场地位。

图:博众精工团队的全球布局

中国的机器视觉行业正在不断取得突破性的成果并积极推动标准制定,这很大程度上得益于中国企业对技术创新的大力投入和发明专利积累。博众精工深耕装备制造业近20年,一直秉持以技术创新为核心的发展理念,在消费电子领域、新能源领域和半导体领域加大研发投入,以及股权激励形成的股份支付费用增加。截至2021年6月底,博众精工共取得有效授权专利总计1904项,其中发明专利总计885项。