人類(lèi)經(jīng)歷了三次工業(yè)革命

發(fā)明、創(chuàng)造各種機(jī)器

用以實(shí)現(xiàn)人難以實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)

為人類(lèi)創(chuàng)造財(cái)富

▲人類(lèi)四次工業(yè)革命進(jìn)程

而自第三次工業(yè)革命開(kāi)始

人類(lèi)逐漸開(kāi)始發(fā)明一些機(jī)器和智能

用以取代人的勞動(dòng)

比如計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、傳感器等

1982年

美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司Automatix

基于摩托羅拉68000微處理器開(kāi)發(fā)了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)

并首次應(yīng)用于福特汽車(chē)裝配線(xiàn)

這是機(jī)器人與機(jī)器視覺(jué)的首次“握手”

開(kāi)啟了“感知”機(jī)器人的先河

▲Automatix機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)裝備安川莫托曼機(jī)器人

在第四次工業(yè)革命的進(jìn)程中

“機(jī)器代人”的革命全面爆發(fā)

多軸機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、SCARA、直角坐標(biāo)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、仿生機(jī)器人等

各種類(lèi)型的機(jī)器人以替代人的手、腳

以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、搬運(yùn)、裝配等執(zhí)行動(dòng)作

（前期相關(guān)文章，點(diǎn)擊閱讀：仿生軟體機(jī)器人，加拿大剝螃蟹機(jī)器人）

機(jī)器視覺(jué)

以計(jì)算機(jī)與機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)

以實(shí)現(xiàn)替代人的眼睛的功能 

并進(jìn)一步給機(jī)器人以“火眼金睛”

甚至很大程度上決定著“機(jī)器代人”的進(jìn)程

本篇文章重點(diǎn)探討的就是

“機(jī)器代人”過(guò)程中的機(jī)器視覺(jué)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)

機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)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(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)

得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息

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(lái)抽取目標(biāo)的特征

進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作

▲機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖

廣義的機(jī)器視覺(jué)

根據(jù)光源不同

可分為：激光、紅外、視覺(jué)（可見(jiàn)光）

激光測(cè)量角度分辨率高

通?？梢赃_(dá)到零點(diǎn)幾度

測(cè)距的精度也高

測(cè)量距離可以達(dá)到幾十米甚至上百米

但激光測(cè)量基于獨(dú)立的激光器

且結(jié)構(gòu)復(fù)雜

成本高昂

一般用在比較重要的工業(yè)部位

▲德國(guó)米銥公司3D激光成像儀用以生成齒形的數(shù)字3D影像

▲德國(guó)Precitec公司SOUVIS5000用以監(jiān)控焊縫

紅外成像精度較激光測(cè)量精度低

且由于任何物體都可發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)

故易受環(huán)境干擾

但對(duì)于無(wú)可見(jiàn)光的情況

或高溫難以測(cè)量區(qū)域

可借助紅外熱成像進(jìn)行材料質(zhì)量、溫度等物理量測(cè)量

▲美國(guó)FLIR熱成像相機(jī)幫助菲亞特汽車(chē)監(jiān)控涂膠質(zhì)量

▲美國(guó)FLUKE熱成像相機(jī)監(jiān)控高爐風(fēng)口

從人類(lèi)歷史上機(jī)器視覺(jué)與機(jī)器人的第一次“牽手”

至今已35年有余

第四次工業(yè)革命浪潮下

工業(yè)機(jī)器人推廣再掀高潮

機(jī)器視覺(jué)更成為工業(yè)生產(chǎn)與物流搬運(yùn)自動(dòng)化中機(jī)器人的“火眼金睛”

據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示

全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量中

半數(shù)機(jī)器人用于搬運(yùn)應(yīng)用

按照應(yīng)用來(lái)分

占比前三的應(yīng)用為搬運(yùn)50%，焊接28%，組裝9%

配合工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)則主要分為：

質(zhì)量保證和檢測(cè)、定位和引導(dǎo)、測(cè)量、識(shí)別

質(zhì)量保證和檢測(cè)

主要指檢測(cè)生產(chǎn)缺陷、各種表面缺陷、裝配缺陷、有毒環(huán)境、信息讀取、信息記錄、包裝錯(cuò)誤、印刷錯(cuò)誤、產(chǎn)品與設(shè)計(jì)不符等

定位和引導(dǎo)

通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地了解工作環(huán)境的變化，相應(yīng)調(diào)整動(dòng)作，保證任務(wù)的正確完成

產(chǎn)品尺寸在線(xiàn)精確測(cè)量

各種幾何尺寸的測(cè)量，如長(zhǎng)度、平行線(xiàn)、角度、圓度、不規(guī)則圖形、各種面積、裝配尺寸錯(cuò)誤、裝配位置錯(cuò)誤、尺寸及位置與設(shè)計(jì)圖是否相符等

機(jī)器識(shí)別

可以進(jìn)行物流系統(tǒng)中復(fù)雜堆疊物體的識(shí)別和分揀，工業(yè)生產(chǎn)物料的異物提出等

　　在工業(yè)生產(chǎn)和物流搬運(yùn)過(guò)程中

對(duì)于固定模式物體的抓取

工業(yè)機(jī)器人可以輕易并快速分揀

而對(duì)于復(fù)雜堆疊物體的識(shí)別和分揀

依然有90%以上通過(guò)人工方式完成

極大的限制了工業(yè)生產(chǎn)的效率

具體來(lái)看

機(jī)器人無(wú)序分揀實(shí)現(xiàn)的難題還包括：

• 工業(yè)常用的金屬、玻璃等材質(zhì)易引起強(qiáng)反光

• 工業(yè)工件一般無(wú)明顯的特征供識(shí)別

• 物體隨機(jī)擺放易導(dǎo)致物體重疊、遮擋、陰影和復(fù)雜背景

• 需適應(yīng)可能存在的微光、黑暗、灰塵和油脂等惡劣工業(yè)環(huán)境等

　　面對(duì)廣泛存在的實(shí)用場(chǎng)景

工業(yè)機(jī)器人老牌強(qiáng)國(guó)德國(guó)和日本都有多家公司參與

連一貫以芯片、軟件、互聯(lián)網(wǎng)而為人稱(chēng)道的硅谷

都有數(shù)家創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)入

一些物流企業(yè)也已經(jīng)進(jìn)行了使用機(jī)器臂抓取貨品的演示

這里

我們介紹幾家典型的機(jī)器視覺(jué)創(chuàng)業(yè)公司

一.  美國(guó)硅谷Aquifi

于2011年

成立于加利福尼亞州的帕洛阿爾托市

那里是硅谷的核心地帶

由于很少出現(xiàn)在媒體報(bào)道中

它也被稱(chēng)為硅谷最神秘的創(chuàng)企之一

Aquifi 主要致力于研究流體視覺(jué)技術(shù)

該技術(shù)結(jié)合了 3D 視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)

在制造業(yè)和物流中與很大的潛在用途

在物流方面

Aquifi 的解決方案是使用 IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）或手持 3D 視覺(jué)掃描儀

基于深度學(xué)習(xí)的方法實(shí)時(shí)查找箱子、物品或托盤(pán)尺寸

此外，它還能自動(dòng)計(jì)數(shù)托盤(pán)中的箱子

進(jìn)行快速準(zhǔn)確的庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)

在制造業(yè)中

Aquifi 的解決方案是檢查物體的形狀、顏色、配置和質(zhì)量等物理屬性

以全彩 3D 來(lái)進(jìn)行掃描對(duì)象

實(shí)時(shí) 3D 模型重建

識(shí)別用于分類(lèi)和打包的產(chǎn)品以及驗(yàn)證標(biāo)簽或定位缺陷

Aquifi 流體視覺(jué)系統(tǒng)架構(gòu)共分為以下三個(gè)部分

即：3D傳感器、3D數(shù)據(jù)、3D深度學(xué)習(xí)

▲Aquifi流體視覺(jué)系統(tǒng)架構(gòu)

二. 比利時(shí)Pickit 3d

Pickit 3d公司采用結(jié)構(gòu)光成像原理

視覺(jué)系統(tǒng)由以下組件組成：

3D相機(jī)、處理器、Pickit 3D軟件及機(jī)器人和相機(jī)位置校準(zhǔn)等

Pickit 3d相機(jī)可以在各種強(qiáng)光或啞光條件下

找到不同大小和材質(zhì)的重疊產(chǎn)品

它在甚至能在光強(qiáng)變化和光照條件差的情況下繼續(xù)工作

比如反光甚至是黑暗

Pickit 3d視覺(jué)系統(tǒng)主要應(yīng)用于

機(jī)床上下料、抓取與裝配、拆垛、分揀等

▲Pickit 3d視覺(jué)應(yīng)用

▲Pickit 3d視覺(jué)系統(tǒng)與優(yōu)傲機(jī)器人搭配機(jī)床上下料

三. 河南埃爾森

埃爾森成立于2014年

是國(guó)內(nèi)首家機(jī)器人3D視覺(jué)引導(dǎo)系統(tǒng)

針對(duì)散亂、無(wú)序堆放工件的3D識(shí)別與定位

可實(shí)現(xiàn)真正的柔性化工裝設(shè)計(jì)

該套系統(tǒng)通過(guò)3D快速成像技術(shù)

對(duì)物體表面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描

形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)

對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理

加以人工智能分析、機(jī)器人路徑自動(dòng)規(guī)劃、自動(dòng)防碰撞技術(shù)

計(jì)算出當(dāng)前工件的實(shí)時(shí)坐標(biāo)

并發(fā)送指令給機(jī)器人實(shí)現(xiàn)抓取定位的自動(dòng)完成

▲埃爾森視覺(jué)系統(tǒng)與ABB機(jī)器人分揀抓取

四. 北京阿丘科技

阿丘科技成立于2016年

推出的產(chǎn)品有AQ-Insight 和 SmartPicker

AQ-Insight 是一款強(qiáng)大的面向工業(yè)在線(xiàn)質(zhì)量檢驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)軟件平臺(tái)

融入了深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)算法

具備一定的自學(xué)習(xí)性和自適應(yīng)性

能夠在復(fù)雜的工業(yè)缺陷檢測(cè)領(lǐng)域取得極其出色的檢驗(yàn)效果

▲阿丘科技視覺(jué)系統(tǒng)AQ-Insight進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)

SmartPicker是一款智能分揀系統(tǒng)

基于團(tuán)隊(duì)核心的3D視覺(jué)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)

通過(guò)對(duì)目標(biāo)物體的識(shí)別和定位

實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人對(duì)復(fù)雜分揀環(huán)境處理能力

自動(dòng)完成識(shí)別分揀的相關(guān)任務(wù)。

▲阿丘科技視覺(jué)系統(tǒng)SmartPicker引導(dǎo)物料搬運(yùn)

　具體來(lái)說(shuō)

這套系統(tǒng)可用于零件的分揀、上下料

未來(lái)可擴(kuò)展至3C產(chǎn)品裝配等

針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，SmartPicker有高精度（0.05mm~0.1mm）和低精度（1mm~3mm）兩套產(chǎn)品方案

▲阿丘科技視覺(jué)系統(tǒng)SmartPicker引導(dǎo)優(yōu)傲機(jī)器人

當(dāng)然

機(jī)器視覺(jué)不只成為新興創(chuàng)業(yè)公司的擁躉

老牌機(jī)器人、視覺(jué)公司也紛紛加碼

2016年

3D機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的領(lǐng)軍企業(yè)之一

康耐視公司（Cognex）宣布收購(gòu)EnShape和AQSense

這兩家公司專(zhuān)門(mén)從事3D機(jī)器視覺(jué)技術(shù)

毋庸置疑的是

隨著技術(shù)成本的下降以及應(yīng)用市場(chǎng)的成熟

在未來(lái)3年內(nèi)

機(jī)器視覺(jué)是各國(guó)搶占智能市場(chǎng)的必爭(zhēng)之地

3D視覺(jué)或?qū)⑦M(jìn)入“戰(zhàn)國(guó)時(shí)代”。