1、機器視覺應用起于汽車制造,興于消費電子
機器視覺目前主要應用在消費電子、汽車制造、食品包裝、制藥業等領域,其中又以消費電子和汽車制造領域為主,應用占比分別為46.60%、10.20%。在消費電子行業,機器視覺應用于高精度制造和質量檢測,包括圓晶切割、3C 表面檢測、觸摸屏制造、AOI 光學檢測、PCB 印刷電路、電子封裝等。在汽車制造行業,機器視覺幾乎涉及所有系統和部件的制造流程,例如車身裝配檢測、面板印刷和質量檢測、字符檢測、零件尺寸的精密測量、工業零部件表面缺陷檢測等。
機器視覺在汽車制造行業的應用
汽車制造質量原先主要依靠三坐標測量完成,效率低、時間長、數據量嚴重不足,且只能離線測量。機器視覺引入非接觸測量技術,逐步發展成固定式在線測量站與機器人柔性在線測量站等在線測量系統,可嚴格監控車身尺寸波動,提供數據支持。除傳統三坐標測量、激光在線測量外,藍光掃描測量、表面缺陷測量等視覺測量方法可進行更加精細地測量,對車身基本特征尺寸、車體裝配效果、缺陷等提供高精度監控。多種監控測量手段互相結合,確保生產零件零缺陷、整車制造高質量。
機器視覺引導系統突破機器人簡單重復示教軌跡的限制,使其根據被操作工件的變化實時調整做工軌跡,提升機器人智能化水平。視覺引導技術逐漸滲透到汽車制造的全過程,比如引導機器人進行最佳匹配安裝、精確制孔、焊縫引導及跟蹤、噴涂引導、風擋玻璃裝載引導等。
機器視覺檢測系統可以對產品進行制造工藝檢測、自動化跟蹤、追溯與控制等,包括通過光學字符識別(OCR)技術獲取車身零件編碼以保證零件在整個制造過程中的可追溯性, 通過識別零件的存在或缺失以保證部件裝配的完整性, 以及通過視覺技術識別產品表面缺陷或加工工具是否存在缺陷以保證生產質量。
我國汽車產銷量位于全球前列,汽車制造市場體量龐大。汽車行業自動化程度較高,生產制造中許多環節已經無人化操作,同時汽車智能化藍圖多領域布局,促進機器視覺在汽車行業應用深化。
機器視覺在消費電子行業的應用
機器視覺在消費電子領域,以PCB/FPC AOI 檢測、零部件及整機外觀檢測、裝配引導等應用為主,并呈現出越來越多的新的應用場景。
AOI 光學檢測是工業生產中執行測量、檢測、識別和引導等任務的新興科學技術,廣泛應用于PCB 缺陷檢測過程。其采用光學照明與圖像傳感技術獲取被測物體信息,通過數字圖像處理增強目標特征,利用模式識別、機器學習、深度學習等算法提取特征信息,并進行分類與表征,最后反饋給執行控制機構,實現產品分類、分組分選、質量控制等生產目標。其基本原理是用各種光學成像技術與系統模擬人眼的視覺成像功能,用計算機處理系統代替人腦執行實時圖像處理、特征識別與分類,用執行機構代替人手完成操作。
PCB 缺陷檢測主要是焊點缺陷檢測和元器件檢測兩大部分。傳統的人工目視檢測法易漏檢、速度慢、時間長、成本高,已不能滿足生產需要,機器視覺PCB檢測系統具有重要的現實意義。在電路板從印刷裝置中移下,或在清洗劑中清洗后,以及返修完成返回生產線中,機器視覺提供的在線視覺技術可以在實施印刷操作后直接發現存在的缺陷情況,保證了操作者在加上PCB 以前能夠及時處理有關問題。另外,發現缺陷時可以有效防止有缺陷的電路板送達生產線后端,從而避免出現返修或廢棄現象。操作者能夠及時得到反饋,明確處于操作中的印刷工藝操作是否良好,達到預防缺陷產生的目的,對生產效率和良率的提升至關重要。
據中商產業研究院,消費電子及半導體領域的機器視覺市場規模2018 年突破20億元,2019 年將達到接近30 億元水平。消費電子行業元器件尺寸小,質量標準高,適合用機器視覺系統檢測,也促進機器視覺技術進步。同時,消費電子產品生命周期短,需求量大,拉動機器視覺市場需求。
食品包裝與制藥行業應用
機器視覺在食品包裝領域適用范圍廣泛,可用于檢測瓶子的分類和液位測量、標簽、蓋子、盒子的檢查,以及瓶的形狀、尺寸、密封性和完整性。被檢查的包裝形狀不限包裝盒、包裝箱、金屬箱、管狀、泡狀、盤狀、廣口瓶、細口瓶、罐裝和桶裝等。食品包裝是食品質量的重要保障,可以保護食品在流通過程中免受污染,提高品質,避免發生安全事故。同時,食品包裝的觀賞性也會給消費者良好的購物體驗。因此,食品包裝檢測是控制不合格食品流入市場的關鍵環節,影響企業在行業中的競爭力。