AI+機(jī)器視覺(jué)引領(lǐng)智能檢測(cè)新風(fēng)口

12月22日，在2020高工機(jī)器人&高工移動(dòng)機(jī)器人年會(huì)應(yīng)用向新專場(chǎng)上，科瑞技術(shù)研發(fā)副總Dr. KK.Chang以“AI+機(jī)器視覺(jué)，引領(lǐng)智能檢測(cè)新風(fēng)口”為主題發(fā)表了演講。

科瑞技術(shù)研發(fā)副總Dr. KK.Chang

Dr. KK.Chang首先介紹了作為精密檢測(cè)設(shè)備——AOI的發(fā)展歷程：上世紀(jì)50年代，關(guān)于2D圖像識(shí)別的研究正式開(kāi)啟；歷經(jīng)幾十年的技術(shù)迭代發(fā)展，1982年世界領(lǐng)先的SMT AOI設(shè)備廠商——以色列奧寶科技，開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)裸板PCB AOI；90年代，國(guó)外廠商率先在3C電子、半導(dǎo)體等領(lǐng)域應(yīng)用AOI；在國(guó)內(nèi)，AOI則進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段；2001年，歐姆龍全3D AOI——VT530被用于PCB板檢測(cè)；自此，視覺(jué)檢測(cè)與AI深度融合成為智能檢測(cè)新風(fēng)口。

隨著電子產(chǎn)品的小型化以及低能耗化，其產(chǎn)品元器件趨于微型化，組件在裝配過(guò)程中越來(lái)越不可能采用人工檢視的方式，必須采用自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備；另一方面，隨著用工成本越來(lái)越高，電子制造企業(yè)出于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和成本控制的需求，將加速AOI檢測(cè)設(shè)備替代人工的進(jìn)程。在這種環(huán)境下，全球及中國(guó)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備迎來(lái)高速發(fā)展期。

AOI的市場(chǎng)壁壘

但與其它高端設(shè)備一樣，AOI市場(chǎng)長(zhǎng)期由外資品牌把持，國(guó)產(chǎn)AOI發(fā)展良莠不齊。Dr. KK.Chang指出，目前國(guó)產(chǎn)AOI設(shè)備大部分面臨著技術(shù)壁壘不強(qiáng)、核心人才缺失等問(wèn)題。首先，在技術(shù)壁壘方面，AOI集成多學(xué)科技術(shù)，包括圖像傳感技術(shù)、光源技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)等，以承擔(dān)起產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的精密測(cè)量、檢測(cè)、識(shí)別和引導(dǎo)等一系列任務(wù)。

正是AOI技術(shù)準(zhǔn)入門檻高，導(dǎo)致其研發(fā)費(fèi)用占比較高。Dr.KK.Chang表示，AOI核心技術(shù)在于算法，包括平衡算法開(kāi)發(fā)和算法應(yīng)用；同時(shí)還涉及到大數(shù)據(jù)管理、光譜/打光、自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)等技術(shù)難題，都需要設(shè)備廠商進(jìn)行大量研發(fā)投入才能一一攻克。

而核心人才的缺失則進(jìn)一步限制了關(guān)鍵技術(shù)的迭代與更新，因此企業(yè)需要在內(nèi)部建立良好的管理、優(yōu)秀的企業(yè)文化、合適的人才選拔培養(yǎng)機(jī)制和技術(shù)引導(dǎo)分享機(jī)制等，培養(yǎng)公司核心人才。

在產(chǎn)品市場(chǎng)化的過(guò)程中，Dr. KK.Chang認(rèn)為，品牌優(yōu)勢(shì)欠缺、客戶資源短缺，是國(guó)產(chǎn)AOI廠商明顯的短板。在品牌優(yōu)勢(shì)的構(gòu)建上，進(jìn)一步表現(xiàn)為質(zhì)量和服務(wù)保證優(yōu)勢(shì)、品牌粘性、參與國(guó)際項(xiàng)目等；客戶資源欠缺，主要是視覺(jué)檢測(cè)的終端目標(biāo)不明確、對(duì)AOI缺乏正確認(rèn)知、AOI深層需求挖掘不充分，廠商更注重單純應(yīng)用而非自主創(chuàng)造等產(chǎn)業(yè)上下游存在的系列問(wèn)題共同導(dǎo)致的。

科瑞技術(shù)AOI的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

目前，科瑞技術(shù)在AOI系統(tǒng)平臺(tái)上，已經(jīng)徹底打通了從核心技術(shù)到市場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵鏈路。在技術(shù)層面上，科瑞技術(shù)掌握了包括光譜科學(xué)、打光技術(shù)、自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)&自動(dòng)調(diào)整、Eigen算法& 深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用(MES/FIS/Data Ctr/etc)等多項(xiàng)核心技術(shù)。

事實(shí)上，AOI圖像采集過(guò)程中照明系統(tǒng)非常重要，選擇最佳光源的目的，是保證被檢測(cè)物體的特征區(qū)別于其他背景，其中涉及到光源的光譜特性、光源顏色、色溫特性。高效率、長(zhǎng)壽命、高亮度且均勻的光源，是達(dá)到高精密檢測(cè)的首要條件，高亮度、均勻性好的光源可提高信噪比，而長(zhǎng)壽命、高效率則可以提高設(shè)備穩(wěn)定性，降低工作負(fù)荷。

Dr. KK.Chang介紹，關(guān)于光譜科學(xué)，目前主要以可見(jiàn)光為主，紅外光和紫外光為輔，例如一些特殊材料在可見(jiàn)光范圍內(nèi)吸收差別不大、灰階變化不明顯時(shí)，可以考慮采用特殊波長(zhǎng)光源。所檢測(cè)的缺陷越精密，就越能準(zhǔn)確排查掉誤差。因此，視覺(jué)檢測(cè)不能單純依靠軟件升級(jí)，還需要環(huán)境支持，這就涉及到光譜學(xué)。

而打光技術(shù)目的則是均勻照射物體表面，光越均勻，看得越清楚，檢測(cè)結(jié)果越精確。目前打光技術(shù)主要以反光科學(xué)為主，它在光譜里面分成兩種光，一種是特殊光譜學(xué)，另一種則是色溫光譜。

“當(dāng)我們應(yīng)用吸光光譜學(xué)時(shí)，其實(shí)看到的是反射光，而反射光中既有可能存在單波吸光光譜，也有可能出現(xiàn)多波吸光光譜；因此在檢測(cè)部分物體的顏色、質(zhì)量、材料時(shí)，如何正確檢測(cè)到被檢物體發(fā)出來(lái)的是單波光還是多波光，發(fā)揮關(guān)鍵作用的就是打光技術(shù)?！盌r.KK.Chang進(jìn)一步解釋道。

系統(tǒng)補(bǔ)償層面，在材料及設(shè)計(jì)上，如果只采用Cpk，就只能控制某個(gè)部件的精度，而評(píng)判一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作能力，重點(diǎn)在于整個(gè)部件合成體的情況，因此基本以GRR、P/T為主，或者是性能比為主。另外關(guān)于系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)性、穩(wěn)定性問(wèn)題，在整個(gè)設(shè)備層面，涉及到機(jī)械運(yùn)動(dòng)的六軸、運(yùn)輸模組、光相模組、芯片選擇、系統(tǒng)補(bǔ)充、電氣控制等各個(gè)層面，如何配合機(jī)械與運(yùn)動(dòng)合成一體，決定設(shè)備的整體性能。

科瑞技術(shù)自主開(kāi)發(fā)的軟件算法一般被稱之為一種特征算法，Dr.KK.Chang表示，檢測(cè)中圖像因顏色不同，呈現(xiàn)的高斯變化也是不一樣的，科瑞技術(shù)可以根據(jù)圖像反射出來(lái)的光轉(zhuǎn)化成數(shù)碼、數(shù)據(jù)，從而提取二維高斯變化；通過(guò)二維轉(zhuǎn)換為多維線性回歸；最后進(jìn)行相關(guān)性分析，也就是對(duì)比性，從原材料與待測(cè)材料的對(duì)比性，可以最終實(shí)現(xiàn)缺陷識(shí)別，并在進(jìn)行位置確認(rèn)后顯示出來(lái)。

接下來(lái)是深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用。深度學(xué)習(xí)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車、自動(dòng)駕駛，個(gè)人電動(dòng)車、無(wú)人餐廳、醫(yī)療護(hù)理等場(chǎng)合，Dr.KK.Chang認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用后期將會(huì)深入發(fā)展為仿生時(shí)代。但深度學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確性取決于訓(xùn)練模型，當(dāng)缺少訓(xùn)練模型或模型不準(zhǔn)確時(shí)，特征算法能保證檢測(cè)結(jié)果的正確輸出。

科瑞技術(shù)以精準(zhǔn)的特征算法為主，深度學(xué)習(xí)為輔，形成了科瑞技術(shù)的AOI測(cè)試系統(tǒng)，兼顧了高速和高精度。

最后是大數(shù)據(jù)，每個(gè)系統(tǒng)都存在著海量數(shù)據(jù)，獲得大數(shù)據(jù)中每個(gè)缺陷的關(guān)聯(lián)性，才是大數(shù)據(jù)能夠真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵。舉例來(lái)說(shuō)，在做精加工時(shí)，存在一個(gè)固定定位，當(dāng)這個(gè)定位點(diǎn)到達(dá)某一個(gè)精加工點(diǎn)時(shí)，它是固定的，一旦它的定位有所偏移，那么它所造成的缺陷，在視覺(jué)里就不一定能被看到，而借助科瑞技術(shù)的特征值算法，則完全可以獲知在什么定位點(diǎn)出現(xiàn)了怎樣的問(wèn)題。

目前，科瑞技術(shù)AOI已經(jīng)在鋰電制造裝備、3C測(cè)試及制造裝配、醫(yī)藥食品制造裝配、制造數(shù)字化解決方案、精密零部件及夾模具、智能物流、精密機(jī)械制造等七大行業(yè)中廣泛應(yīng)用，未來(lái)，科瑞技術(shù)將在立足以上行業(yè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)拓更多新市場(chǎng)。

展望未來(lái)技術(shù)發(fā)展，Dr.KK.Chang表示，科瑞技術(shù)已建立未來(lái)十年的智能發(fā)展路線圖。到2022年，以多輸送系統(tǒng)、智能傳感技術(shù)為主，到2024年，以數(shù)據(jù)分析、傳感+監(jiān)控、結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)、SHM為主，直至2030年進(jìn)入前仿生時(shí)代。

原文標(biāo)題：【KHGEARS鈞興諧波 | 高工年會(huì)】科瑞技術(shù)Dr.KK.Chang：AI+機(jī)器視覺(jué)，引領(lǐng)智能檢測(cè)新風(fēng)口

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