在機(jī)器視覺賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對(duì)機(jī)器視覺需求的提升；也決定了機(jī)器視覺將由過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動(dòng)作，逐漸朝著開放性的方向發(fā)展，這一趨勢(shì)也預(yù)示著機(jī)器視覺將與自動(dòng)化更進(jìn)一步的融合。
機(jī)器視覺自起步發(fā)展到現(xiàn)在，已有15年的發(fā)展歷史。應(yīng)該說機(jī)器視覺作為一種應(yīng)用系統(tǒng)，其功能特點(diǎn)是隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展而逐漸完善和發(fā)展的。
目前全球整個(gè)視覺市場(chǎng)總量大概在60~70億美元，是按照每年8.8%的增長(zhǎng)速度增長(zhǎng)的。而在中國(guó)，這個(gè)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(guó)對(duì)于機(jī)器視覺的需求將承上升趨勢(shì)。
機(jī)器視覺的定義及特點(diǎn)
簡(jiǎn)言之，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
正是由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。在中國(guó)，這種應(yīng)用也在逐漸被認(rèn)知，且?guī)碜钪苯拥姆磻?yīng)就是國(guó)內(nèi)對(duì)于機(jī)器視覺的需求將越來越多。
機(jī)器視覺在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀
在國(guó)外，機(jī)器視覺的應(yīng)用普及主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體及電子行業(yè)，其中大概40%-50%都集中在半導(dǎo)體行業(yè)。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；印刷產(chǎn)品的檢測(cè)與過程控制；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(cè)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(cè)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。除此之外，機(jī)器視覺還用于其他各個(gè)領(lǐng)域。
而在中國(guó)，以上行業(yè)本身就屬于新興的領(lǐng)域，再加之機(jī)器視覺產(chǎn)品技術(shù)的普及不夠，導(dǎo)致以上各行業(yè)的應(yīng)用幾乎空白，即便是有，也只是低端方面的應(yīng)用。目前在我國(guó)隨著配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善，技術(shù)、資金的積累，各行各業(yè)對(duì)采用圖像和機(jī)器視覺技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)有關(guān)大專院校、研究所和企業(yè)近兩年在圖像和機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了積極思索和大膽的嘗試，逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于制藥、印刷、礦泉水瓶蓋檢測(cè)等領(lǐng)域。這些應(yīng)用大多集中在如藥品檢測(cè)分裝、印刷色彩檢測(cè)等。真正高端的應(yīng)用還很少，因此，以上相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用空間還比較大。當(dāng)然、其他領(lǐng)域如指紋檢測(cè)等等領(lǐng)域也有著很好的發(fā)展空間。
中國(guó)機(jī)器視覺未來發(fā)展趨勢(shì)
在機(jī)器視覺賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對(duì)機(jī)器視覺需求的提升；也決定了機(jī)器視覺將由過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動(dòng)作，逐漸朝著開放性的方向發(fā)展，這一趨勢(shì)也預(yù)示著機(jī)器視覺將與自動(dòng)化更進(jìn)一步的融合。
需求決定產(chǎn)品，只有滿足需求的產(chǎn)品才有生存的空間，這是不變的規(guī)律。機(jī)器視覺也是如此。
未來，中國(guó)機(jī)器視覺發(fā)展主要表現(xiàn)為以下一些特性：
1、隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展對(duì)機(jī)器視覺的需求將呈上升趨勢(shì)
機(jī)器視覺發(fā)展空間較大的部分在半導(dǎo)體和電子行業(yè)，而據(jù)我國(guó)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球集成電路產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇跡象明顯；與此同時(shí)，全球經(jīng)濟(jì)衰退使我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)獲取了市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)、成本優(yōu)勢(shì)、人才回流等優(yōu)勢(shì)；國(guó)家加大對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)這一戰(zhàn)略領(lǐng)域的規(guī)劃力度，“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”，走“新興工業(yè)化道路”為集成電路產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇，特別是高端產(chǎn)品和創(chuàng)新產(chǎn)品市場(chǎng)空間巨大，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、國(guó)家戰(zhàn)略領(lǐng)域、3C應(yīng)用領(lǐng)域、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)類應(yīng)用領(lǐng)域成為集成電路產(chǎn)業(yè)未來幾年的重點(diǎn)投資領(lǐng)域。
此外，中國(guó)已成為全球集成電路的一個(gè)重要需求市場(chǎng)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2002年我國(guó)集成電路市場(chǎng)需求規(guī)模為1135.5億元人民幣，占世界市場(chǎng)規(guī)模的9.76%。2002年中國(guó)集成電路市場(chǎng)總銷量為283.2億塊，總銷售額為1135.5億元，同比增長(zhǎng)26.2%。中國(guó)已成為近年來世界半導(dǎo)體投資的熱點(diǎn)。在全國(guó)許多地區(qū)，特別是長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，都有新的IC制造線和封裝測(cè)試線投資興建，IC設(shè)計(jì)公司的數(shù)量每年成倍增長(zhǎng)。在產(chǎn)業(yè)政策的引導(dǎo)下，上海、北京、天津和深圳等地出現(xiàn)投資IC的好勢(shì)頭：天津Motorola投資15億美元，月投2.5萬片的8英寸芯片生產(chǎn)線和上海中芯國(guó)際投資14億美元，月投8英寸芯片硅片4.2萬片的項(xiàng)目已經(jīng)投入運(yùn)行。另外，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)最新調(diào)研數(shù)據(jù)表明，2000年6月到2002年8月兩年間，中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的投資總額約300億元，相當(dāng)于過去40年的投資總和。全國(guó)IC設(shè)計(jì)單位數(shù)量?jī)赡曛g翻兩番，已激增到389家，收入過億元的達(dá)7～8家；專業(yè)測(cè)試公司已有10家左右，我國(guó)的IC測(cè)試業(yè)初具雛形。
就以上數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)的半導(dǎo)體和電子市場(chǎng)已初具規(guī)模，而如此強(qiáng)大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將需要高質(zhì)量的技術(shù)做后盾。同時(shí)他對(duì)于產(chǎn)品的高質(zhì)量、高集成度的要求將越來越高。恰巧，機(jī)器視覺將能幫助他們解決以上的問題，因此該行業(yè)將是機(jī)器視覺最好的用武之地。同時(shí)，對(duì)于機(jī)器視覺的需求將蒸蒸日上。
2、統(tǒng)一開放的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)器視覺發(fā)展的原動(dòng)力
目前國(guó)內(nèi)有近數(shù)家機(jī)器視覺產(chǎn)品廠商，與國(guó)外機(jī)器視覺產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品最大的差距并不單純是在技術(shù)上，而且還包括品牌和知識(shí)產(chǎn)權(quán)上。另一現(xiàn)狀是目前國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺產(chǎn)品主要以代理國(guó)外品牌為主，以此來逐漸朝著自主研發(fā)產(chǎn)品的路線靠近，起步較晚。未來，機(jī)器視覺產(chǎn)品的好壞不能夠通過單一因素來衡量，應(yīng)該逐漸按照國(guó)際化的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)判定，隨著中國(guó)自動(dòng)化的逐漸開放，將帶領(lǐng)與其相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)也逐漸開放。因此，依靠封閉的技術(shù)難以促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，只有形成統(tǒng)一而開放的標(biāo)準(zhǔn)才能讓更多的廠商在相同的平臺(tái)上開發(fā)產(chǎn)品，這也是促進(jìn)中國(guó)機(jī)器視覺朝國(guó)際化水平發(fā)展的原動(dòng)力。
3、基于嵌入式的產(chǎn)品將取代板卡式產(chǎn)品
從產(chǎn)品本身看，機(jī)器視覺會(huì)越來越趨于依靠PC技術(shù)，并且與數(shù)據(jù)采集等其他控制和測(cè)量的集成會(huì)更緊密。且基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品，這是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。主要原因是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是其具備低功耗技術(shù)的特點(diǎn)得到人們的重視。另外，嵌入式操作系統(tǒng)絕大部分是以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)的，因此使用C高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是一項(xiàng)帶有基礎(chǔ)性的工作，使用高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是可以提高工作效率，縮短開發(fā)周期，更主要的是開發(fā)出的產(chǎn)品可靠性高、可維護(hù)性好、便于不斷完善和升級(jí)換代等。因此，嵌入式產(chǎn)品將會(huì)取代板卡式產(chǎn)品。
4、標(biāo)準(zhǔn)化、一體化解決方案也將是機(jī)器視覺的必經(jīng)之路
另外，由于機(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)工業(yè)檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)向智能化發(fā)展。
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