一起探索3D視覺未來主要發(fā)力領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)器視覺是一種應(yīng)用于工業(yè)和非工業(yè)領(lǐng)域，以相應(yīng)的機(jī)器視覺硬件和相關(guān)處理算法替代人眼做出檢測(cè)和判斷的綜合性技術(shù)，其主要功能為捕獲并處理圖像。它的出現(xiàn)大大提高了生產(chǎn)自動(dòng)化程度，增加了質(zhì)量檢測(cè)的高效準(zhǔn)確性，為設(shè)備執(zhí)行提供操作指導(dǎo)，是智能制造的先鋒力量，目前主要應(yīng)用于制造業(yè)，隨著我國(guó)的科技水平不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)為了更好的適應(yīng)社會(huì)需求，也在不斷的在優(yōu)化升級(jí)，開辟了不少新領(lǐng)域。接下來就跟隨新戰(zhàn)略的腳步，一起探索3D視覺未來主要發(fā)力領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)。

機(jī)器視覺行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)較長(zhǎng)，上游由機(jī)器視覺系統(tǒng)硬件和軟件算法構(gòu)成，中游為設(shè)備商和系統(tǒng)集成商主要負(fù)責(zé)軟件的二次開發(fā)和設(shè)備制造，下游應(yīng)用場(chǎng)景和行業(yè)廣泛。

目前，中國(guó)機(jī)器視覺行業(yè)最大的市場(chǎng)主要是工業(yè)領(lǐng)域，其銷售占比已超過整體80%，其中機(jī)器視覺滲透率較高的行業(yè)有電子制造、顯示面板、汽車、印刷、半導(dǎo)體、食品飲料包裝等，交通、國(guó)防安防等行業(yè)近些年也開始發(fā)展3D技術(shù)。根據(jù)過去幾年中國(guó)機(jī)器視覺消費(fèi)占比情況以及全國(guó)工業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，我們認(rèn)為3C電子、汽車制造、半導(dǎo)體、鋰電此四大賽道是值得機(jī)器視覺企業(yè)深度關(guān)注重點(diǎn)行業(yè)。

3C電子

歐美等國(guó)家的3C電子產(chǎn)業(yè)正在向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，消費(fèi)電子作為典型的技術(shù)密集型、資本密集型和勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品變化大，迭代速度快，導(dǎo)致制程不標(biāo)準(zhǔn)，且近年來存在招工難，招工貴嚴(yán)重吞噬企業(yè)利潤(rùn)。同時(shí)，消費(fèi)電子產(chǎn)品集中度高，制造環(huán)節(jié)長(zhǎng)，傳統(tǒng)作業(yè)方式也導(dǎo)致大量不合格品，進(jìn)一步擠壓企業(yè)利潤(rùn)空間。

在當(dāng)前行業(yè)增速短期放緩的盤整階段，頭部玩家正在積極推動(dòng)產(chǎn)線智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，目標(biāo)是通過智能裝備替換人工、半自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化、數(shù)字化甚至柔性制造，這也是機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步提高行業(yè)滲透率的機(jī)會(huì)。

3C電子行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)：

1.市場(chǎng)需求增加3C產(chǎn)品生命周期短，制造商需頻繁采購(gòu)設(shè)備這將帶動(dòng)持續(xù)的機(jī)器視覺的需求。

2.產(chǎn)品多環(huán)節(jié)應(yīng)用3C產(chǎn)品趨于復(fù)雜化，產(chǎn)線對(duì)生產(chǎn)效率及加工精度的要求日益提升，更多的3C商將機(jī)器視覺應(yīng)用在制造環(huán)節(jié)中。

3.3C制造更新?lián)Q代快本土高端智能手機(jī)的市場(chǎng)擴(kuò)大，安卓系廠商手機(jī)對(duì)加工效率和精度的要求也在持續(xù)提升，機(jī)器視覺在安卓系產(chǎn)線內(nèi)的滲透率存在較大提升空間。

汽車行業(yè)

機(jī)器視覺應(yīng)用興起于汽車制造。機(jī)器視覺經(jīng)過數(shù)十年在汽車制造行業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)貫穿整個(gè)汽車車身制造過程，從初始原料質(zhì)量檢測(cè)發(fā)展到汽車零部件的測(cè)量，再對(duì)制造過程中的焊接、涂膠、沖孔等工藝進(jìn)行把控，最后對(duì)車身出廠質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。

我國(guó)汽車制造業(yè)高速發(fā)展，汽車產(chǎn)銷量均居全球前列；汽車制造行業(yè)自動(dòng)化程度較高，各類工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)制造多數(shù)環(huán)節(jié)中已代替人力進(jìn)行工作，同時(shí)，汽車制造業(yè)所涉及的新技術(shù)范圍廣、數(shù)量多，不斷需要各種技術(shù)的革新來推動(dòng)汽車制造行業(yè)的進(jìn)步，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展。

汽車行業(yè)未來擴(kuò)展方向

車輛行人檢測(cè)應(yīng)用

車輛檢測(cè)系統(tǒng)借助機(jī)器視覺技術(shù)，可以利用各種傳感器探測(cè)周邊車輛的相關(guān)信息，包括前后方車輛速度、位置以及障礙物的大小位置等。行人檢測(cè)系統(tǒng)也是以同樣的原理展開應(yīng)用，通過機(jī)器視覺技術(shù)檢測(cè)出行人的位置。

疲勞監(jiān)測(cè)應(yīng)用

目前駕駛疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究中，多采用車載機(jī)器視覺系統(tǒng)監(jiān)測(cè)人體姿態(tài)和操作行為，根據(jù)系統(tǒng)反饋信息來判別疲勞狀態(tài)。當(dāng)駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，通過聲音、光線、振動(dòng)等刺激駕駛員，使其恢復(fù)清醒狀態(tài)。在一定范圍內(nèi)，極大地減少了因駕駛?cè)藛T疲勞而造成的交通意外事故。

半導(dǎo)體

2022年全球半導(dǎo)體銷售額達(dá) 5735 億美元中國(guó)區(qū)銷售額為1803億美元，占比31.43%是全球最大的半導(dǎo)體銷售市場(chǎng)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有集成度、精細(xì)度高的特點(diǎn)，是機(jī)器視覺技術(shù)最早大規(guī)模應(yīng)用的領(lǐng)域之一。機(jī)器視覺在半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用涉及到半導(dǎo)體外觀缺陷、尺寸、數(shù)量、平整度、距離、定位、校準(zhǔn)、焊點(diǎn)質(zhì)量、彎曲度等的檢測(cè)，尤其是晶圓制作中的檢測(cè)、定位、切割、封裝過程全程都需應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)。

半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)、突破及未來趨勢(shì)

痛點(diǎn)：

技術(shù)：半導(dǎo)體芯片檢測(cè)設(shè)備，結(jié)合了光、機(jī)，電、算、軟等技術(shù)應(yīng)用，尤其是微納米及納米級(jí)2D、3D 光學(xué)成像技術(shù)，目前基本掌握在國(guó)外手中在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，可能會(huì)來自國(guó)外的限制，需要加大力度投入國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)光學(xué)器件的研發(fā)

集成:視覺檢測(cè)是結(jié)合生產(chǎn)工藝來優(yōu)化生產(chǎn)，與工廠生產(chǎn)工藝強(qiáng)相關(guān)，另外基于 AI 的視覺算法，數(shù)據(jù)量越大，檢測(cè)效果越好。

標(biāo)準(zhǔn)化:檢測(cè)設(shè)備還未有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)不同的工藝開發(fā)，后期需要推動(dòng)建立相應(yīng)的半導(dǎo)芯臺(tái)檢測(cè)設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)突破：

基于AI的缺陷檢測(cè)算法平臺(tái):為實(shí)現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化提高算法在不同應(yīng)用場(chǎng)景間的遷移能力、提 高缺陷的檢測(cè)能力和分析能力，開發(fā)基于 AI 的缺陷檢測(cè)算法平臺(tái)。

高速高精度光學(xué)成像系統(tǒng):為解決晶圓的亞微米級(jí)( 0.2μm)缺陷的高速成像以及表面高度的微 米級(jí)測(cè)量和封裝段金線和焊點(diǎn)的高度測(cè)量，研發(fā)高度高精度2D/3D 光學(xué)成像系統(tǒng)。

高速、高精度 XYθ運(yùn)動(dòng)隔震平臺(tái)架構(gòu):為解決晶圓的亞微米級(jí)( 0.2μm)缺陷的高速成像的穩(wěn)定性，研發(fā) 套高速、高精度 XYθ動(dòng)隔震平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像的快速穩(wěn)定采集。

行業(yè)未來趨勢(shì)：

與芯片廠商深度合作，實(shí)現(xiàn)MINILED芯片外觀檢測(cè)開發(fā)；更高效、低成本、提高檢出率技術(shù)積累，取得國(guó)際廠商認(rèn)可實(shí)現(xiàn)更高要求的5G芯片、激光芯片等檢測(cè)。

鋰電行業(yè)

2月23日，工信部發(fā)布2022年全國(guó)鋰離子電池行業(yè)運(yùn)行情況。據(jù)行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息及研究機(jī)構(gòu)測(cè)算，2022年全國(guó)鋰離子電池產(chǎn)量達(dá)750GWh，同比增長(zhǎng)超過130%。我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)也帶來了機(jī)器視覺裝備需求井噴。

在鋰電行業(yè)，機(jī)器視覺廣泛應(yīng)用于動(dòng)力電池聲場(chǎng)過程中各關(guān)鍵工藝的缺陷檢測(cè)、尺寸測(cè)量和定位。鋰電在機(jī)器視覺的應(yīng)用場(chǎng)景、制作工藝復(fù)雜，多個(gè)工序需要機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)。隨著電芯、模組、PACK 測(cè)量要求的不斷提高，被測(cè)物體條件愈發(fā)復(fù)雜，全線視覺檢測(cè)已逐步成為動(dòng)力電池廠商標(biāo)配。

鋰電行業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)及應(yīng)對(duì)之策

痛點(diǎn)：

速度與精度難兼顧:動(dòng)力電池大規(guī)模制造時(shí)代來臨，物體檢測(cè)愈發(fā)復(fù)雜，市場(chǎng)要求愈發(fā)精細(xì)化，如何提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品缺陷率成為行業(yè)共同的挑戰(zhàn)

機(jī)器視覺技術(shù)迭代速度較慢:多元化應(yīng)用場(chǎng)景加速動(dòng)力電池需求分化，對(duì)材料、工藝的選擇千差萬別，磷酸錳鐵、硅基負(fù)極、高鎳三元等新材料不新推出，大圓柱電池、CTC、CTB等新工藝應(yīng)用提速。

數(shù)據(jù)反哺能力弱:鉀電機(jī)器視覺應(yīng)用于電池生產(chǎn)，經(jīng)歷了從無到有、從差到好的過程，但自始至終檢測(cè)數(shù)據(jù)這一寶庫(kù)沒有得到較好利用

應(yīng)對(duì)之策：

技術(shù)層面:推出輕量化語義模型，賦予算法大余量，讓機(jī)器面對(duì)新工藝時(shí)具有較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)能力研發(fā)出面向鉀電行業(yè)的質(zhì)量仲裁機(jī)、具備多維多角度的穩(wěn)定成像系統(tǒng)

產(chǎn)能布局:工業(yè)人工智能算法與軟件平臺(tái)研發(fā)項(xiàng)目、先進(jìn)光學(xué)與計(jì)算成像研發(fā)項(xiàng)目及科技與發(fā)展儲(chǔ)備資金，以擴(kuò)充自身可配置視覺系統(tǒng)與智能視覺裝備業(yè)務(wù)的產(chǎn)能。

產(chǎn)品矩陣:規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)力原材料隔膜檢測(cè)，極片電極段的激光切和切魯一體檢測(cè)以及后工序段的焊接檢測(cè)

2023中國(guó)機(jī)器視覺發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，制造行業(yè)不斷更新?lián)Q代，我們對(duì)機(jī)器視覺的要求也越來越高，行業(yè)整體朝著國(guó)產(chǎn)替代化、標(biāo)準(zhǔn)一體化的趨勢(shì)發(fā)展。

01

國(guó)產(chǎn)替代化

當(dāng)前我國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器視覺替代率達(dá)50%，但多局限于2D機(jī)器視覺領(lǐng)域。未來隨著國(guó)產(chǎn)品牌協(xié)作共贏，產(chǎn)品功能專業(yè)、種類精細(xì)化，替代率將逐步升高。行業(yè)將趨向于專業(yè)化分工，自主化視覺平臺(tái)、視覺系統(tǒng)與裝備將協(xié)同作戰(zhàn)，國(guó)產(chǎn)化替代成為主旋律，逐步超越國(guó)外品牌，成長(zhǎng)為中國(guó)智能制造工業(yè)視覺的主力軍。

國(guó)產(chǎn)化替代三大趨勢(shì)：

硬件：光源、相機(jī)國(guó)產(chǎn)化較高，鏡頭有待突破光源是機(jī)器視覺的照明系統(tǒng)，決定了成像質(zhì)量和算法效果，也可以認(rèn)為光源以及其成像的基礎(chǔ)。光源領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化替代率較高，市場(chǎng)集中度較高。相機(jī)有望實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化替代，目前中國(guó)已經(jīng)擁有一批有規(guī)模、有競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)產(chǎn)品牌。鏡頭是機(jī)器視覺圖像采集的重要部件，目前海外廠商優(yōu)勢(shì)依舊明顯。我國(guó)雖起步晚，但已經(jīng)開始涌現(xiàn)出一些優(yōu)秀的本土企業(yè)。

軟件及數(shù)據(jù)：軟件作為機(jī)器視覺的大腦，其本質(zhì)就是數(shù)據(jù)的積累和算法的升級(jí)。

打造數(shù)據(jù)優(yōu)化、算法升級(jí)閉環(huán):數(shù)據(jù)算法更多的數(shù)據(jù)更優(yōu)的算法。隨著國(guó)家政策導(dǎo)向，新能源行業(yè)自動(dòng)化的普及和深入也推進(jìn)著本土機(jī)器視覺企業(yè)，新興行業(yè)對(duì)于機(jī)器視覺技術(shù)要求更高，為國(guó)產(chǎn)替代提供了彎道超車的機(jī)會(huì)。

創(chuàng)新：3D視覺潛力巨大，技術(shù)升級(jí)打開市場(chǎng)

除了原有工業(yè)基礎(chǔ)上的應(yīng)用外，消費(fèi)級(jí)應(yīng)用也存在著巨大的潛在市場(chǎng)，3D 視覺傳感器可以被搭載在 3D 空間掃描設(shè)備、服務(wù)型機(jī)器人、AR/VR設(shè)備等終端上以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng) 2D相機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的功能。例如三維重建、避障導(dǎo)航等。目前3D 視覺仍處于探索初期，具備核心技術(shù)的廠商有望率先受益。隨著5G 技術(shù)的推廣普及，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將迎來快速發(fā)展，推動(dòng)視覺技術(shù)加速?gòu)?2D 成像向 3D 視覺感知跨越。

02

標(biāo)準(zhǔn)一體化

機(jī)器視覺是自動(dòng)化的一部分，沒有自動(dòng)化就不會(huì)有機(jī)器視覺，機(jī)器視覺軟硬件產(chǎn)品正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，無論是用戶還是硬件供應(yīng)商都將機(jī)器視覺產(chǎn)品作為生產(chǎn)線上信息收集的工具，這就要求機(jī)器視覺產(chǎn)品大量采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，直觀的說就是要隨著自動(dòng)化的開放而逐漸開放，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行二次開發(fā)。當(dāng)今，自動(dòng)化企業(yè)正在倡導(dǎo)軟硬一體化解決方案，機(jī)器視覺的廠商在未來5-6年內(nèi)也應(yīng)該不單純是只提供產(chǎn)品的供應(yīng)商，而是逐漸向一體化解決方案的系統(tǒng)集成商邁進(jìn)。

在未來的幾年內(nèi)，隨著中國(guó)加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多；隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。由于機(jī)器視覺的介入，自動(dòng)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。那么，個(gè)性化方案和服務(wù)在競(jìng)爭(zhēng)中將日益重要，即用特殊定制的產(chǎn)品來代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品也是機(jī)器視覺未來發(fā)展的一個(gè)取向。機(jī)器視覺的應(yīng)用也將進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)向智能化發(fā)展。

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審核編輯：劉清