机器视觉近年来(lái)增速显著,2015年(nián)全球(qiú)机器视觉市场规模约42亿美(měi)元(yuán),增长10.5%。我国(guó)在2015年(nián)市场规模约3.5亿美元(yuán),但增速为(wéi)全(quán)球首位,约22.2%。2016-2020年,机器视(shì)觉继续(xù)维持约20%的增长率,远高于全球的8.4%平(píng)均水平。这(zhè)其中,半导(dǎo)体(tǐ)、电子制造(zào)约占机器(qì)视觉(jiào)比重46.4%,汽车、制(zhì)药占比分别为10.9%、9.7%。
经(jīng)与业内多方交流所(suǒ)了解,机器视觉(jiào)当前市场规模约几百亿,但(dàn)是,应该使用也确(què)实用(yòng)到了机(jī)器视(shì)觉(jiào)的,仅占全行业(yè)应用的5%,市场空间(jiān)巨(jù)大。机器视觉发展的当务之急(jí),是找到更多可以落(luò)地应用(yòng)的(de)场景(jǐng),进一步推(tuī)动(dòng)普及化。而这需要(yào)产业链(liàn)之(zhī)间(jiān)的协作,真正(zhèng)切中(zhōng)行业痛点并将(jiāng)具体需求场景化,同时,还需要高性价比(bǐ)的技(jì)术(shù)和方案。在刚(gāng)刚结束的VisionChina 2019上,<电子发烧友>对话了图漾与(yǔ)海康机器人(rén)。
图漾:如何扫平3D机器视觉大规模普(pǔ)及的障(zhàng)碍?
3D机器视觉如何大规(guī)模(mó)普及(jí)?上海图漾信(xìn)息科技有限公司CEO费浙平认为当前(qián)最关键的是硬件问(wèn)题,只有解决根本的硬件(jiàn)问题,未来软件的商业机会(huì)才是真实的(de)。
3D机器视觉(jiào)普及的关键障(zhàng)碍当前主要在于硬件方面,包(bāo)括以下三(sān)点:
第一,硬件核心规格,包括光学方面的精度(dù)、分辨率(lǜ)、量(liàng)程,以及电学方面的(de)速度、接口、传(chuán)输等;第二(èr),硬件物(wù)理指标,包括(kuò)尺寸、功耗、结构等,以及工(gōng)况条件的适(shì)应性、稳定性(xìng)。第三(sān),是系(xì)统(tǒng)实施成本,包(bāo)括(kuò)相机价格、上位机成本、软件成(chéng)本,以及使用和维护成本。
传统的机器视觉(jiào)稳定发(fā)展(zhǎn)多年(nián),目(mù)前处于硬件和软件(jiàn)的发展基本匹配的(de)阶段。目前95%以上(shàng)的需(xū)求(qiú)可以通过硬件+算法的方(fāng)式解(jiě)决(jué),只有在外观检测、瑕疵检测等场(chǎng)景(jǐng)中,由于存在一定的随机(jī)性,才(cái)需要用到深度(dù)学习。虽(suī)然未来最终会走向深度(dù)学习,但现(xiàn)在基础(chǔ)的硬件要做到领先于软(ruǎn)件一个(gè)C位。
机器视觉属于成(chéng)熟行业,但这些年在发(fā)展规模、发展速度方面落后于大(dà)家预期。费浙平认为主要(yào)原(yuán)因在于:一(yī)是用户对象(xiàng)属于传统行业,行(háng)业本身(shēn)的景气指数以及改造周(zhōu)期等,都有一定的影响;另外(wài),对于(yú)传统行业,技术升级、降本增效、精细(xì)化管理等等,这些(xiē)都是(shì)行业的(de)痒点(diǎn)而非痛点。
那么,行业(yè)的痛点是什么?
费浙(zhè)平认为(wéi),从硬件(jiàn)价(jià)格和系(xì)统成本来(lái)看,必须突(tū)破传统上所谓二年投入回收(shōu)周期(qī)计算这(zhè)一困局,由(yóu)少量非用不可的节点,逐渐形成大规(guī)模的(de)普及应用,这更多地集中于机器换(huàn)人的场景(jǐng)。
二年(nián)回收成本这(zhè)个普识已经(jīng)无法(fǎ)撬(qiào)动(dòng)行业需求(qiú),一(yī)年之内的时间周期才会真正令中小企业愿意买(mǎi)单(dān)。技(jì)术价(jià)值最大化(huà)应该(gāi)通过大面积提(tí)升(shēng)行业的生产力水平和经(jīng)济效益获得,必须通(tōng)过给客户带来价值而盈(yíng)利,这是一个较为艰难的过程,也需要慢(màn)慢(màn)地(dì)推进。
从机器视觉(jiào)发展的客观现(xiàn)状来讲,需求其实并不缺,但是能(néng)够真(zhēn)正落地(dì)的好产品,且真正发挥出经济效益的,只占所(suǒ)有需(xū)求的10%。如何打破这(zhè)个“紧箍咒”?推动更多的落地应用?
“解决核心零部(bù)件的极致性价比,做到系统成(chéng)熟稳定可靠,是最(zuì)为迫(pò)在眉睫的(de)事情。目前(qián),微观的高(gāo)精(jīng)度相机只占机器视觉应用的5%左右,只要将性价比做到(dào)极致,就能(néng)满足工业(yè)机(jī)器视觉中(zhōng)90%以上的应(yīng)用需求(qiú)。”费浙(zhè)平表示,“这一方面体现在产品的适(shì)用性、标准化程度(dù)上;另外体现在(zài)机器所能带来的降本增效(xiào),这还(hái)需要对视(shì)觉应用真正的刚性需(xū)求(qiú)逐渐显现(xiàn)出来(lái),例如当人力成(chéng)本成(chéng)为一个主(zhǔ)要问题是,就会转而呈现出对机器的需求。”
如何做到(dào)极致性价比?在谈(tán)话中(zhōng),费浙平传达中一种朴素的实用(yòng)主义思想,能(néng)用2D视觉解决的(de)就没必要用(yòng)3D。对于工业相机来说,大的成本单(dān)元(yuán)是图像传感器芯片、镜头(tóu)、计算单元、CPU或GPU等等,图漾通过将光学(xué)、电子和软件进行(háng)联合优化,并且把(bǎ)核心算法(fǎ)实现了高(gāo)效的(de)FPGA硬化,从而把高昂的算力成本降(jiàng)低了几(jǐ)十倍。
物(wù)流行业是图漾目(mù)前最大的目标市场,当(dāng)前主要针对体积测量(liàng)这一新的蓝海。由于决定物(wù)流毛利(lì)关(guān)键的运输成本由(yóu)体积决(jué)定(dìng),因(yīn)此(cǐ)体(tǐ)积测量需求非常强。
直(zhí)指需求核心,用好的产品和服务过硬地匹配它,就能够牢牢(láo)抓住市场,率先建起竞争的“护(hù)城河”——这(zhè)是图漾在选(xuǎn)择落(luò)地场景方面的一大(dà)特点。
商业模式上,图漾是(shì)直接面向(xiàng)系统集成商和设(shè)备(bèi)商(shāng)的to B模式(shì)。费浙平进一步解释,希望通过产业(yè)链共同(tóng)来提升系统(tǒng)价值(zhí),对于(yú)图漾(yàng)自身,标准化的核心零部(bù)件价格可以相对透明化,而发(fā)明创造、专家知识、技术服务等由客户和合(hé)作伙伴创造价值的环节(jiē),必(bì)须要有合(hé)理(lǐ)的(de)回报(bào)。图漾希望通过高(gāo)度(dù)标准化的硬件(jiàn),加以不(bú)断集(jí)成的算法资源,降低客(kè)户的使用(yòng)门槛,从而进一步扩(kuò)大应用覆(fù)盖(gài)面。
总体而言,机器(qì)视(shì)觉生态(tài)系统目前较为成熟,从(cóng)供应链角度看与消费市场相比并(bìng)无特别(bié)之处,发(fā)展比较完善。但有一点(diǎn)显著不同在于,工业应用不同(tóng)行业甚至(zhì)同一行(háng)业不同的客户现场,软件算法非常多样化。这对于开(kāi)发者的(de)能力挑战较大,主要包括开源算(suàn)法的能力、从业人员(yuán)的水平和数量等等(děng),直接(jiē)影响了应(yīng)用的覆盖面。这也(yě)验证了开头所说的(de),机器(qì)视觉越发展,每一个落地(dì)应用中软件的比重将会越来越大。而图漾致力于(yú)将硬件(jiàn)标准化,同(tóng)时集成可以标准(zhǔn)化的这部分软件,降低系统集(jí)成商和(hé)设备(bèi)供(gòng)应商的门槛,从而推进快速普及化。
海康:AI如何赋(fù)能智能制(zhì)造?
AI如何赋能智能制(zhì)造?海康机(jī)器(qì)人技术有(yǒu)限(xiàn)公司(sī)华北区域(yù)总经理蔡(cài)化认为主要(yào)包(bāo)括三个关键环节:首先(xiān)是强大的感知能力,需要通(tōng)过机器视觉来(lái)进行感知;其次是被感(gǎn)知、采集的数据(jù)通(tōng)过(guò)平台化的管理,实现(xiàn)一站式(shì)的服(fú)务;第三就是场景化的AI。
真正(zhèng)实现智能(néng)需要庞大的(de)系统工程(chéng),海康于(yú)2017年推出AI Cloud平(píng)台来深(shēn)度融合智能制造需求。该平台分(fèn)三层(céng),第一层是基础设施层(céng),更强调(diào)前端的多维感(gǎn)知、采集。第(dì)二层是资源层,也(yě)叫边缘(yuán)层,前端的一(yī)部分数据(jù)感知完成后,对其(qí)进行边缘化(huà)管(guǎn)理,并将把前端的非(fēi)结构化数据存到中间层,变成半(bàn)结构(gòu)化数据;最(zuì)上(shàng)层是服务(wù)层,也是整(zhěng)个平台的中心,它体现(xiàn)了(le)算法的训练和应(yīng)用服务,和业(yè)务层相对(duì)应。因此整(zhěng)个平台的基(jī)本架构强调云边结合。
从实现形(xíng)态来看,通(tōng)过前端(duān)采集的(de)多维感知系统,对数据(jù)进(jìn)行汇聚、存储、处理,再通过边(biān)缘(yuán)计算,降低(dī)中心的压(yā)力。这其中有三(sān)个趋势值得注意(yì):
第一个显著(zhe)趋势是前端的智能化程度不断提(tí)升,通过边缘计算缓解(jiě)中心的压(yā)力。前端已经不(bú)仅(jǐn)仅局限(xiàn)于数据的采集,并且会进行部分(fèn)结构化处理(lǐ)的(de)工作。现(xiàn)在工业应用中(zhōng)已经有较(jiào)多的智能相(xiàng)机、智(zhì)能传感器(qì)等(děng),进行了部分边缘计算(suàn)的工作(zuò)。它们比较适(shì)合的(de)应用有(yǒu):判(pàn)断对错(cuò)/有无,或(huò)是对感知尺寸的测量等等,进行第(dì)一(yī)步的读取或识别。目前,在前(qián)端进行深度学(xué)习(xí)是现在很多企(qǐ)业(yè)都在(zài)尝试(shì)的(de)方式(shì),即把前端的(de)算法,放入到可实现的嵌入式设备(bèi)中进行读(dú)取/识别(bié),从而降低中心压力。
第二个(gè)趋势是(shì)人机协同以及数据(jù)的流动。这两年(nián)AGV在工厂中被(bèi)大量运用,这是一个(gè)典型的人机协同的使(shǐ)用场(chǎng)景。首先,机器并不是全部(bù)替代(dài)人工(gōng),一些机械的、重复性较高的工作(zuò)通过机器来实现,完成人和机器的和谐(xié)相(xiàng)处。过去在工厂中搬运(yùn)仅仅是货物(wù)在流动,数据并没有流动起来。而(ér)通过机器来实现后,实现了货物和数据同在时流动,便于云中心进行指挥调度。
第三(sān)个趋势是所有数据(jù)入云后,都(dōu)是要被用来(lái)进(jìn)行管理和挖掘的(de)。“数据本(běn)身不存在(zài)任何价值,数据碰撞后产生(shēng)的价(jià)值才(cái)是最大的(de)”。 蔡化认为,最终的碰撞和挖(wā)掘一定来源于业(yè)务端。仍以AGV的(de)应用为(wéi)例(lì),通过数据的(de)流动找到规(guī)律,发现机器的(de)运行轨迹、运转次数等(děng)等,挖掘出提升业务工序效率的关键(jiàn),从而全(quán)面提升(shēng)整个工厂的(de)效率(lǜ)。
哪些工业应用场景(jǐng)前景巨大(dà)?
蔡(cài)化认(rèn)为首先是物流,包括传(chuán)统的快递、电商物流、生产内容(róng)物流、合同物流等(děng)等。这其中随着市(shì)场的发展变化,蕴藏(cáng)着很多新机会。
以线下零售的仓储改(gǎi)变为例(lì),大型商超企(qǐ)业在对抗线上购物的(de)过程中(zhōng),逐(zhú)渐向以社区、家庭为单位的便利店转移。这一过程(chéng)中,最大的变化(huà)不是前端的货物销售,而是货物的(de)流转发生(shēng)了变化(huà),订单越来越(yuè)散、货物入库(kù)后需要进行拆零,这时仓库所(suǒ)能提升的内容就(jiù)变得(dé)更(gèng)为重要,需(xū)要自动(dòng)化的过程来实现。
对于(yú)快递物流而言,基本是无人(rén)仓的(de)逻辑。例如几百台机器(qì)人在一个几千平(píng)米的平台上进(jìn)行不间断的搬运和跑动,进行(háng)入库、分拣等工作,这更多(duō)体现了调度算法的优越性。
其次(cì)是3C制造业,典型的就是手机(jī)制(zhì)造(zào),包(bāo)括PCB、听筒、话(huà)筒、按键、屏幕、模组、电池(chí)等),需要(yào)进行大量(liàng)的生产和智能检测。生(shēng)产(chǎn)的(de)自动化程度(dù)已经非常(cháng)高了,一是提升了效率,二(èr)是提升了良品率。
中国之所以(yǐ)在上述方面(miàn)发展较(jiào)快,蔡化表示,首先因为不缺场(chǎng)景,有太多(duō)的应用场景可(kě)进行学(xué)习、练习甚至不断(duàn)试错,这提供了(le)很好(hǎo)的成长土壤。海康希望(wàng)通(tōng)过AI赋能智能制造,逐步将深度学(xué)习(xí)等人工智(zhì)能技术(shù)、物联网技术落地应用(yòng)于(yú)智能制造领(lǐng)域,从完成多(duō)维感知、数据采集和处理的机器(qì)视觉系统,到实现智慧内物流的移动(dòng)机器(qì)人系(xì)统(tǒng),持续推动机器智能化、服务(wù)智能化、生产智能化。