機(jī)器視覺行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游零部件、中游裝備及下游應(yīng)用市場構(gòu)成。上游的零部件通常包括光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、軟件及算法平臺(tái)，其中工業(yè)鏡頭、 相機(jī)、采集卡、軟件算法平臺(tái)等關(guān)鍵軟硬件是機(jī)器視覺的關(guān)鍵價(jià)值組成部分。
根據(jù)中商情報(bào)網(wǎng)數(shù)據(jù)，我國機(jī)器視覺下游需求市場一半以上由電子電氣構(gòu)成，占比52.90%，其次為半導(dǎo)體，占比 10.30%。除此之外，應(yīng)用較為廣泛的下游市場還有汽車、印刷包裝以及食品加工，分別占比 8.80%、5.50%、4.90%。根據(jù)中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）發(fā)布的《中國工業(yè)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，2021年我國工業(yè)機(jī)器視覺市場規(guī)模為165億元，同比增長10%。
應(yīng)用現(xiàn)狀
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，從單晶片到制成品等各項(xiàng)產(chǎn)品的制造過程中都離不開檢測工藝環(huán)節(jié)，其市場規(guī)模隨著新型技術(shù)及工藝環(huán)節(jié)不斷增加，全球半導(dǎo)體檢測和量測設(shè)備市場規(guī)模到2021年達(dá)84.4 億美元，同比增長10.33%。我國半導(dǎo)體檢測和量測設(shè)備市場規(guī)模在同一時(shí)間區(qū)間內(nèi)則由7 億美元增至 25.8 億美元，CAGR 達(dá)29.81%，高于世界平均水平。
具體如PCB印刷電路：各類生產(chǎn)印刷電路板組裝技術(shù)、設(shè)備；單、雙面、多層線路板，覆銅板及所需的材料及輔料；輔助設(shè)施以及耗材、油墨、藥水藥劑、配件；電子封裝技術(shù)與設(shè)備；絲網(wǎng)印刷設(shè)備及絲網(wǎng)周邊材料等。SMT表面貼裝：SMT工藝與設(shè)備、焊接設(shè)備、測試儀器、返修設(shè)備及各種輔助工具及配件、SMT材料、貼片劑、膠粘劑、焊劑、焊料及防氧化油、焊膏、清洗劑等；再流焊機(jī)、波峰焊機(jī)及自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備。電子生產(chǎn)加工設(shè)備：電子元件制造設(shè)備、半導(dǎo)體及集成電路制造設(shè)備、元器件成型設(shè)備、電子工模具。
機(jī)器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測的各個(gè)方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且其產(chǎn)品在應(yīng)用中占據(jù)著舉足輕重的地位。
在行業(yè)應(yīng)用方面，主要有制藥、包裝、電子、汽車制造、半導(dǎo)體、紡織、煙草、交通、物流等行業(yè)，用機(jī)器視覺技術(shù)取代人工，可以提供生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如在物流行業(yè)，可以使用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行快遞的分揀分類，不會(huì)出現(xiàn)大多快遞公司人工進(jìn)行分揀，減少物品的損壞率，可以提高分揀效率，減少人工勞動(dòng)。
應(yīng)用領(lǐng)域
機(jī)器視覺的應(yīng)用主要有檢測和機(jī)器人視覺兩個(gè)方面：1.檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細(xì)胞分類、機(jī)械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識(shí)別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。2.機(jī)器人視覺：機(jī)器視覺檢測識(shí)別產(chǎn)品包裝缺陷，高效剔除殘損及不合格產(chǎn)品。用于指引機(jī)器人在大范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，還需要借助于觸覺傳感技術(shù)。此外還有：自動(dòng)光學(xué)檢查、人臉識(shí)別、無人駕駛汽車、產(chǎn)品質(zhì)量等級分類、印刷品質(zhì)量自動(dòng)化檢測、文字識(shí)別、紋理識(shí)別、追蹤定位等機(jī)器視覺圖像識(shí)別的應(yīng)用。
應(yīng)用實(shí)例
1.基于機(jī)器視覺的儀表板總成智能集成測試系統(tǒng)
EQ140-Ⅱ汽車儀表板總成是中國某汽車公司生產(chǎn)的儀表產(chǎn)品，儀表板上安裝有速度里程表、水溫表、汽油表、電流表、信號(hào)報(bào)警燈等，其生產(chǎn)批量大，出廠前需要進(jìn)行一次質(zhì)量終檢。檢測項(xiàng)目包括：檢測速度表等五個(gè)儀表指針的指示誤差；檢測24個(gè)信號(hào)報(bào)警燈和若干照明9燈是否損壞或漏裝。一般采用人工目測方法檢查，誤差大，可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要?；跈C(jī)器視覺的智能集成測試系統(tǒng)，改變了這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了對儀表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速質(zhì)量檢測，克服了人工檢測所造成的各種誤差，大大提高了檢測效率。
整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)部分：為儀表板提供模擬信號(hào)源的集成化多路標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、具有圖像信息反饋定位的雙坐標(biāo)CNC系統(tǒng)、攝像機(jī)圖像獲取系統(tǒng)和主從機(jī)平行處理系統(tǒng)。
2.金屬板表面自動(dòng)控傷系統(tǒng)
金屬板如大型電力變壓器線圈扁平線收音機(jī)朦朧皮等的表面質(zhì)量都有很高的要求，但原始的采用人工目視或用百分表加控針的檢測方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能會(huì)被繪測表面帶來新的劃傷。金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)利用機(jī)器視覺技術(shù)對金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢查，在生產(chǎn)過程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測，同時(shí)由于采用非接角式測量，避免了產(chǎn)生新劃傷的可能。該系統(tǒng)主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢查鋼板X方向的移動(dòng)相結(jié)合，取得金屬板表面的三維圖像信息。
3.汽車車身檢測系統(tǒng)
英國ROVER汽車公司800系列汽車車身輪廓尺寸精度的100%在線檢測，是機(jī)器視覺系統(tǒng)用于工業(yè)檢測中的一個(gè)較為典型的例子，該系統(tǒng)由62個(gè)測量單元組成，每個(gè)測量單元包括一臺(tái)激光器和一個(gè)CCD攝像機(jī)，用以檢測車身外殼上288個(gè)測量點(diǎn)。汽車車身置于測量框架下，通過軟件校準(zhǔn)車身的精確位置。
測量單元的校準(zhǔn)將會(huì)影響檢測精度，因而受到特別重視。每個(gè)激光器/攝像機(jī)單元均在離線狀態(tài)下經(jīng)過校準(zhǔn)。同時(shí)還有一個(gè)在離線狀態(tài)下用三坐標(biāo)測量機(jī)校準(zhǔn)過的校準(zhǔn)裝置，可對攝像頂進(jìn)行在線校準(zhǔn)。
檢測系統(tǒng)以每40秒檢測一個(gè)車身的速度，檢測三種類型的車身。系統(tǒng)將檢測結(jié)果與人、從CAD模型中撮出來的合格尺寸相比較，測量精度為±0.1mm。ROVER的質(zhì)量檢測人員用該系統(tǒng)來判別關(guān)鍵部分的尺寸一致性，如車身整體外型、門、玻璃窗口等。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)是成功的，并將用于ROVER公司其它系統(tǒng)列汽車的車身檢測。
4.紙幣印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)
該系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，通過對紙幣生產(chǎn)流水線上的紙幣20多項(xiàng)特征（號(hào)碼、盲文、顏色、圖案等）進(jìn)行比較分析，檢測紙幣的質(zhì)量，替代傳統(tǒng)的人眼辨別的方法。
5.智能交通管理系統(tǒng)
通過在交通要道放置攝像頭，當(dāng)有違章車輛（如闖紅燈）時(shí)，攝像頭將車輛的牌照拍攝下來，傳輸給中央管理系統(tǒng)，系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，對拍攝的圖片進(jìn)行分析，提取出車牌號(hào)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，可以供管理人員進(jìn)行檢索。
6.金相分析
金相圖象分析系統(tǒng)能對金屬或其它材料的基體組織、雜質(zhì)含量、組織成分等進(jìn)行精確、客觀地分析，為產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠的依據(jù)。
7.醫(yī)療圖像分析
血液細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)、染色體分析、癌癥細(xì)胞識(shí)別等。
8.瓶裝啤酒生產(chǎn)流水線檢測系統(tǒng)
可以檢測啤酒是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的容量、啤酒標(biāo)簽是否完整。
9.大型工件平行度、垂直度測量儀
采用激光掃描與CCD探測系統(tǒng)的大型工件平行度、垂直度測量儀，它以穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束為測量基線，配以回轉(zhuǎn)軸系，旋轉(zhuǎn)五角標(biāo)棱鏡掃出互相平行或垂直的基準(zhǔn)平面，將其與被測大型工件的各面進(jìn)行比較。在加工或安裝大型工件時(shí)，可用該認(rèn)錯(cuò)器測量面間的平行度及垂直度。
10.螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測器件
以頻閃光作為照明光源，利用面陣和線陣CCD作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測器件，實(shí)現(xiàn)熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線測量的動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)。
11.軸承實(shí)時(shí)監(jiān)控
視覺技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的負(fù)載和溫度變化，消除過載和過熱的危險(xiǎn)。將傳統(tǒng)上通過測量滾珠表面保證加工質(zhì)量和安全操作的被動(dòng)式測量變?yōu)橹鲃?dòng)式監(jiān)控。
12.金屬表面的裂紋測量
用微波作為信號(hào)源，根據(jù)微波發(fā)生器發(fā)出不同波濤率的方波，測量金屬表面的裂紋，微波的波的頻率越高，可測的裂紋越狹小。
機(jī)器視覺為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的重要手段之一。機(jī)器視覺具有系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，能有效地增加機(jī)器人的靈活性與智能化程度，機(jī)器視覺相較于人眼視覺有較多優(yōu)勢，如在觀測精度方面，機(jī)器視覺具備更細(xì)致的觀測能力，可觀測至微米級的目標(biāo)；在觀測速度方面，機(jī)器視覺快門速度可達(dá)10微秒左右，使其具有高速且穩(wěn)定的分析處理圖像的能力。除此之外，機(jī)器視覺系統(tǒng)在感光范圍、對環(huán)境的要求、效果客觀性及可靠性方面均強(qiáng)于人眼視覺，這也是機(jī)器視覺廣泛應(yīng)用的重要原因。
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