機器視覺是人工智能領域中發(fā)展迅速的一個重要分支,目前正處于不斷突破、走向成熟的階段。一般認為機器視覺“是通過光學裝置和非接觸傳感器自動地接受和處理一個真實場景的圖像,通過分析圖像獲得所需信息或用于控制機器運動的裝置”,可以看出智能圖像處理技術在機器視覺中占有舉足輕重的位置。智能圖像處理是指一類基于計算機的自適應于各種應用場合的圖像處理和分析技術,本身是一個獨立的理論和技術領域,但同時又是機器視覺中的一項十分重要的技術支撐。
目前,在包括半導體、電子、醫(yī)藥、醫(yī)療設備、包裝、汽車、印刷/出版和消費品,諸多行業(yè)中,對機器視覺系統(tǒng)的需求都在增加。同時,機器視覺系統(tǒng)也已成為交通管理收費和許多其他非工業(yè)應用領域的主要工具。
在如今的千行百業(yè)中,質量的把控、生產效率和收益都在日益升高,這些因素都加劇了對機器視覺產品的長期需求。就目前機器視覺市場現(xiàn)狀來看,工業(yè)領域對物聯(lián)網(wǎng)應用的日益增多、計算機算力的快速演進、生產效率的提高都對其產生驅動作用。隨著加工制造行業(yè)的蓬勃發(fā)展,中國對于機器視覺的需求必將成為上升趨勢,使用機器視覺系統(tǒng)在提高產品質量的同時又促進制造業(yè)的不斷轉型升級,呈現(xiàn)良好的閉環(huán)效應。
據(jù)相關資料調查研究,在國外,機器視覺的應用普及主要體現(xiàn)在半導體及電子行業(yè),如各類生產印刷電路板組裝技術、設備,電子封裝技術與設備,電子生產加工設備包括半導體及集成電路制造設備、元器件成型設備、電子工模具等等。機器視覺系統(tǒng)技術被得以廣泛應用。
在國內,隨著我國國家政府大力的支持以及技術、資金的不斷累積,千行百業(yè)對采用圖像信息技術、機器視覺技術和工業(yè)的自動化智能化需求廣泛涌現(xiàn),國內的各大院校也推出相關專業(yè)培養(yǎng)儲備人才,各大企業(yè)在最近幾年機器視覺領域中也進行了大膽的嘗試和探索,并取得一定的效果,已逐步將技術落地到工業(yè)現(xiàn)場當中。
在機器視覺賴以普及發(fā)展的諸多因素中,制造業(yè)的需求起著關鍵性的作用。隨著制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,更加促進了機器視覺技術的提升。也預示著機器視覺從開始的單純采集、分析傳遞數(shù)據(jù)到與自動化更進一步融合發(fā)展。需求決定產品,滿足需求的產品才有生存空間,機器視覺發(fā)展也正如此。
未來,預測中國機器視覺發(fā)展會主要表現(xiàn)為以下一些特性:
隨著產業(yè)化的發(fā)展對機器視覺的需求將呈上升趨勢。就我國目前來看,機器視覺發(fā)展空間較大的部分在半導體和電子行業(yè),集成電路產業(yè)已成為國家的戰(zhàn)略產業(yè),“信息化帶動工業(yè)化”,走“新興工業(yè)化道路”為集成電路產業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇,特別是高端產品和創(chuàng)新產品市場空間巨大,設計環(huán)節(jié)、國家戰(zhàn)略領域、3C應用領域、傳統(tǒng)產業(yè)類應用領域已成為集成電路產業(yè)重點投資領域。 相信在未來的幾年中將會迎來更巨大的轉變。
另外,中國自進入21世紀以來,集成電路市場規(guī)模高速增長,國家在政策上也給予大力支持,集成電路產業(yè)已成為具有自主核心競爭力的支柱產業(yè)。近年來,中國憑借其巨大的消費電子市場、龐大的電子制造業(yè)基礎以及勞動力成本優(yōu)勢,吸引了全球集成電路公司在國內投資。目前我國集成電路產業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模,初步奠定了由芯片設計、晶圓制造、芯片封裝和集成電路測試四個主要環(huán)節(jié)及支撐配套產業(yè)構成的產業(yè)鏈格局。據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,中國集成電路行業(yè)2019年實現(xiàn)銷售收入為7562.30億元,同比增長15.77%。自2011年以來,中國集成電路行業(yè)銷售收入增速遠高于全球平均水平。目前,半導體行業(yè)發(fā)展的如火如荼,中國預計2025年半導體芯片自給率將達到70%。 到2020年,國內半導體芯片市場總規(guī)模已達到1434億美元,中國大陸半導體芯片產值將達到227億美元左右,占比約15.9%,比2010年增長5.6%(10.2%)。
從以上數(shù)據(jù)可以看出我國半導體行業(yè)和電子市場已初具規(guī)模,如此強大的半導體產業(yè)必將需要強有力高質量的技術做后盾。對產品的高質量及高集成度的要求度也會越來越嚴。機器視覺將能助其解決以上的問題,因此該行業(yè)將是機器視覺最好的用武之地。
隨著工業(yè)自動化工廠智能化的快速發(fā)展,機器人 3D視覺系統(tǒng)和Bin Picking技術將會成為主流。
隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展,未來制造業(yè)工廠會更加智能化,并將取代更多人工減少勞動力。目前在產品質量控制檢查上機器視覺已也得到廣泛的應用。但隨著3D傳感器和機械手拾取集成解決方案的出現(xiàn),新市場亟待開拓。不管零件的位置和方向如何,機器人拾取系統(tǒng)都可以隨機抓取物體。3D視覺系統(tǒng)可以大量識別工廠流水線上不同位置和方向隨機放置的部件,如手提箱和零件盒,機器人拾取系統(tǒng)都可以隨機抓取物體。由于機器人的動態(tài)處理,可以在不同方向和堆棧中選擇復雜的對象。將人工智能與拾取操作相結合可以實現(xiàn)零件自主選擇,提高生產率和循環(huán)時間,減少作業(yè)中人機交互的需要。
在未來幾年內,隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展,對于機器視覺的需求也逐漸增多。隨著機器視覺產品的增多,技術的提高,國內機器視覺的應用狀況將日益趨近于高端。由于機器視覺的介入,自動化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。另外,由于用戶的需求是多樣化的,且要求程度也不相同。因此,個性化方案和服務在競爭中將處于重要位置,即用特殊定制的產品來代替標準化的產品也是機器視覺未來發(fā)展的一個取向。機器視覺的應用也將進一步促進自動化技術向智能化發(fā)展。