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機器視覺在智能制造中的應用
發布時間 : 2019-02-19
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簡介及分類
機器視覺是指利用相機、攝像機等傳感器,配合機器視覺算法賦予智能設備人眼的功能,從而進行物體的識別、檢測、測量等功能。機器視覺可以分為工業視覺、計算機視覺兩類。

                  機器視覺分類
構成及原理
機器視覺系統一般由燈源、鏡頭、工業相機、圖像采集卡、圖像處理單元和視覺處理軟件構成。

 
優勢及特點
機器視覺具有高度自動化、高效率、高精度和適應較差環境的優點。

 
是實現智能制造的必要手段
如果說工業機器人是人類手的延伸、交通工具是人類腿的延伸,那么機器視覺就相當于人類視覺在機器上的延伸。機器視覺實現了對工件尺寸、形狀、顏色等特征的自動判斷和識別,可以讓機器代替人眼做測量和判斷,是實現工業自動化和智能化的必要手段。

 
機器視覺下游應用現狀
----應用廣泛
作為一種給機器人帶來視覺功能的關鍵技術,機器視覺應用廣泛。從工業視覺到計算機視覺,從人機交互到自動駕駛,從虛擬現實到物體自動識別,機器視覺都能擔當著重要角色。

機器視覺應用領域


工業領域
工業機器人領域的機器視覺下游市場主要是半導體及電子制造、汽車、食品與包裝和制藥行業,其他如煙草、農業、機械零部件等也是機器視覺應用的重要行業。

工業領域的機器視覺難點在于精度和速度,要求都在毫米級,且工業領域工業機器人抓手的變動是在三維空間內。

基于機器視覺的工業機器人定位技術流程
 
服務機器人領域
掃地機器人
目前實現自主規避障礙&規劃路線的掃地機器人的技術路徑主要有兩類,機器視覺技術和激光雷達導航技術?;跈C器視覺的掃地機器人,指通過攝像頭獲取圖像,通過算法實現規劃路徑、躲避障礙。

不同技術方案的掃地機器人特點對比
基于機器視覺技術的掃地機器人,目前主要有兩款產品,一款是iRobot 980,一款是Dyson 360 eye。
根據IFR統計數據顯示,2014年全球家務機器人銷售額達到12億美元,同比增長24%。同時,根據GFK數據,2015年中國掃地機器人市場零售規模在50億元人民幣左右,這一數字在2018年將增長至120億元人民幣,市場空間巨大。

2012-2018全球及中國掃地機器人市場空間預測(億美元)
無人駕駛領域
攝像頭(機器視覺)、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、GPS是無人駕駛汽車感知系統的五大重要傳感器。

攝像頭(機器視覺)與其他四類無人駕駛汽車傳感器的特性對比(點擊大圖更清晰)
根據麥肯錫、高盛的預測,在2022年左右,會出現呈一定規模的的無人駕駛汽車應用趨勢。到2030年左右,無人駕駛汽車將進入汽車消費市場。

無人駕駛產業化發展的階段及重要節點預測
 
機器視覺市場規模概況


全球
根據American Imaging Association提供的數據,全球機器視覺部件及系統市場空間從2010年的25.2億美元增長到2015年的42億美元,年復合增長率為10.8%。
 

2010-2015全球機器視覺部件及系統市場空間
在地區方面,機器視覺主要分布在美國、德國、日本、中國等國家。中國機器視覺產業雖然起步晚,但發展速度快,已成為繼美國和日本之后的全球第三大機器視覺市場。

2014年全球機器視覺市場地區分布
在應用領域方面,工業機器視覺下游行業主要為半導體及電子制造,汽車行業次之。

2015全球機器視覺部件級系統市場分布
 
中國
我國機器視覺起步于20世紀80年代,2006 年以前,國內機器視覺產品應用主要集中在外資制造企業,規模很小。2011 年國內機器視覺市場開始啟動,目前行業正處于快速發展期,發展空間大。
 

我國機器視覺行業發展時期
2015年國內機器視覺硬件及系統市場規模22億元人民幣,全球占比8.3%,增速為20.9%,高于全球平均水平。

2010-2018年中國機器視覺市場空間及增速
 
我國機器視覺行業競爭格局
    整個機器視覺系統中,半導體零部件和軟件開發占據成本的80%,其中進口核心零部件和底層軟件開發占60%生產成本。

      目前活躍在我國機器視覺市場上的力量主要可以分為三類:國際綜合自動化工業公司、國際專門機器視覺廠商、國內專門機器視覺公司,其中外資廠商仍然占據機器視覺市場主導地位,我國機器視覺行業企業以產品代理商和系統集成及設備制造為主,底層開發商較少。
從行業公司來看,中國的國際機器視覺品牌已超100多家,中國自己的機器視覺企業也超過102家,機器視覺產品代理商超過200家,專業的機器視覺系統集成商超過50家。

2007-2013年我國機器視覺企業數量及增速

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