圖像傳感器在工業(yè)場景的運用
當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要特征是數(shù)據(jù)驅(qū)動，這些數(shù)據(jù)不僅僅是傳感器數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還包括供應商數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)甚至消費者數(shù)據(jù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)既連接物與物，又連接人和物，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，這些不同的數(shù)據(jù)在人工智能算法的幫助下，不斷地聚合和發(fā)酵，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更加智能。
在工業(yè)自動化場景中，傳感器扮演著重要的作用，以使產(chǎn)品智能化和超自動化。傳感器不僅可以幫助人們檢測，分析，測量和處理各種變化，例如在工業(yè)生產(chǎn)場所發(fā)生的位置，長度，高度，外部和錯位的變化，而且可以識別電氣或物理或其他數(shù)量的進度，并以確認產(chǎn)量進度的方式交付收益。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，由于場景及業(yè)務的不同，所需的傳感器類型也五花八門。目前，常見的有環(huán)境傳感器、圖像傳感器、運動和振動傳感器、接近傳感器等。
其中，圖像傳感器是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應比例關系的電信號。圖像傳感器是現(xiàn)代自動化的基礎，通過圖像傳感器捕獲的數(shù)據(jù)為機器視覺技術提供支持。數(shù)據(jù)通過圖像識別算法運行，以識別視野中的物體，從而可以實現(xiàn)對目標物體的細粒度實時協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)自動化。視覺技術正在迅速發(fā)展，這對包括工業(yè)市場在內(nèi)的多個部門產(chǎn)生了重大影響，而工業(yè)市場的不斷改進則優(yōu)化了圖像傳感器，從而優(yōu)化了該部門的自動化系統(tǒng)，提高檢測的精度和效益，從而大幅提高工業(yè)化的產(chǎn)量和品質(zhì)。
國內(nèi)機器視覺市場現(xiàn)狀
在圖像傳感器領域，中國目前機器視覺市場為方興未艾的廣闊發(fā)展領域，有望拉動CMOS圖像需求擴容。機器視覺技術利用圖像傳感器搭配多角度光源以獲取檢測對象的圖像，并通過計算機從圖像中提取信息進行分析和處理，最終實現(xiàn)多場景下的識別、測量、定位和檢測四大功能，賦予機器“看”和“認知”的能力。
機器視覺技術已經(jīng)成為智能自動化生產(chǎn)管理中的眼睛和大腦。簡單的講，機器視覺就是用工業(yè)相機代替人的眼睛進行信息抓取，獲得現(xiàn)場目標物體的圖像，將其迅速傳到主體控制器里利用視覺軟件進行分析，測量和判斷工業(yè)通訊協(xié)議快速準確的將結果輸出到其它機械手或著控制系統(tǒng)進行下一步操作。 機器視覺技術對工業(yè)自動化生產(chǎn)提供了前所未有的優(yōu)勢， 譬如：
1.高精確度-----現(xiàn)代的CMOS成像技術大大超越了人類眼睛本身的局限或者受到物理環(huán)境的限制，可以精確細微的將微米級的特征成像體現(xiàn)出來；
2.高速度----高速度的生產(chǎn)要求不是人眼能跟得上的，機器視覺微妙級的檢測速度極大滿足了自動化生產(chǎn)的需求，提供了生產(chǎn)高效率的保證；
3.重復性----機器本身的高重復性，是人類無法相比配的。人體的疲勞和主觀等因素都會引起誤判，而機器只要條件一樣，檢測重復度就會極高，這保證了生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性；
4.低成本----基于以上優(yōu)勢，速度快，效率高，質(zhì)量可靠，產(chǎn)品的成本自然就會更低。具有更高的競爭力， 從而給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。
機器視覺自起步發(fā)展到現(xiàn)在，已有15年的發(fā)展歷史。目前全球整個視覺市場總量大概在60~70億美元，以每年8.8%的增長速度增長。而在中國，這個數(shù)字目前看來似乎有些龐大，但是隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，中國對于機器視覺的需將呈上升趨勢。 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)，其中大概40%-50%都集中在半導體行業(yè)。具體如PCB印刷電路，SMT表面貼，電子生產(chǎn)加工設備：電子元件制造設備、半導體及集成電路制造設備、元器件成型設備、電子工模具。機器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測的各個方面已經(jīng)得到了廣泛的應用，并且其產(chǎn)品在應用中占據(jù)著舉足輕重的地位。
從機器視覺行業(yè)整體市場競爭來看，CMOS圖像傳感器行業(yè)目前是由國外廠商主導，如索尼、安森美、Teleydne e2v占據(jù)行業(yè)領先地位，國內(nèi)傳感器公司緊跟市場行情和需求迎頭趕上的局面，如豪威，思特威等。
機器視覺國內(nèi)品牌奮起直追
在工業(yè)領域，機器視覺被廣泛用于自動檢驗、工件加工、裝配自動化以及生產(chǎn)過程控制和監(jiān)視圖像識別。對產(chǎn)品質(zhì)量需求的提升，促進了機器視覺在汽車、電子、半導體、食品和包裝行業(yè)的發(fā)展。事實上，機器視覺已經(jīng)“超越”工廠領域，廣泛應用于農(nóng)場、道路和停車場（如車牌識別）、物流倉儲等多種場景中。機器視覺相機市場將從2017年的20億美元增長到2023年的40億美元左右，復合年增長率（CAGR）為12%。
而在中國，上述行業(yè)仍屬于新興的領域，國內(nèi)的機器視覺行業(yè)的技術落差正在不斷的變小，某些特定領域甚至可以由國內(nèi)市場特有的需求提煉產(chǎn)品賣點。目前我國隨著配套基礎建設的完善，技術、資金的積累，各行各業(yè)對采用圖像和機器視覺技術的工業(yè)自動化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn)，國內(nèi)有關大專院校、研究所和企業(yè)近兩年在圖像和機器視覺技術領域進行了積極思索和大膽的嘗試，逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場的應用。其主要應用于制藥、印刷、礦泉水瓶蓋檢測等領域。這些應用大多集中在如藥品檢測分裝、印刷色彩檢測等。但這些雖然離真正的高端應用仍有段距離，但這些應用市場的空間充滿著無限的潛力。
總體上而言，我國企業(yè)在機器視覺的行業(yè)的競爭力與國外的距離正在縮短。過去機器視覺在國內(nèi)主要由歐美日品牌占據(jù)整個市場，特別是視覺產(chǎn)品零部件上游產(chǎn)品，譬如工業(yè)相機，智能相機，視覺軟件等。國內(nèi)多數(shù)公司主要起一個集成方案的橋梁作用。即使個別廠家涉及零部件制造領域，也主要集中在在低價值的產(chǎn)品譬如光源和一些低端工業(yè)面陣相機，并且多數(shù)客戶的接受度暫時還是較低和進展緩慢的。
由于這兩三年中美地緣政治的對立，全球化的分解和供應鏈的斷裂，極大加速了機器視覺國產(chǎn)化的替代。預計未來幾年，國內(nèi)視覺品牌將不斷的攻城略地。同時，隨著國產(chǎn)品牌創(chuàng)業(yè)板的上市以及風頭資金的力度加大，極大促進各類視覺產(chǎn)品的進一步開發(fā)，如線掃相機，3D相機，以及AI人工智能軟件等等。
伴隨中國智能制造2025以及工業(yè)4.0崛起，各行各業(yè)對圖像的需求百花齊放。自動化行業(yè)的不斷發(fā)展，從原來簡單的照搬國外設備和標準發(fā)展到了現(xiàn)今各個行業(yè)，按照各自的發(fā)展需求，偏向定制化服務的進程。這是時代發(fā)展的必然階段，也是市場發(fā)展的自然需求。
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作者：林浩葵
