“工業(yè)4.0”引爆一場全新的工業(yè)革命，繼“工業(yè)1.0”的蒸汽機時代、“工業(yè)2.0”的電氣化時代、“工業(yè)3.0”的信息化時代之后，我們正快速步入智能化時代，努力為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級貢獻力量。

智能制造升級發(fā)展的關(guān)鍵就是將傳統(tǒng)人工機械化，高效率(工業(yè))機器人應運而生。機器視覺就是為工業(yè)裝備安裝“眼睛”——相機、攝像頭等，賦予像人一樣的視覺感官，從而實現(xiàn)各種檢測、測量、識別、引導和定位等功能。工業(yè)機器人要完成生產(chǎn)任務，一套成熟的機器視覺系統(tǒng)必不可少。

什么是機器視覺?

機器視覺(Machine Vision)指的是通過光學的裝置和非接觸的傳感器自動的接收和處理真實物體的圖像，以獲得所需信息或控制機器人運動的裝置，通俗的說就是應用在工業(yè)領(lǐng)域的視覺應用。機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷的一個系統(tǒng)應用，一種應用于工業(yè)和非工業(yè)領(lǐng)域的硬件和軟件組合，能夠捕獲并處理圖像，為機器人等執(zhí)行設(shè)備提供操作指導，是目前智能制造的先鋒力量，主要應用于制造業(yè)的前端環(huán)節(jié)如電子制造和汽車等領(lǐng)域。

國內(nèi)機器視覺行業(yè)啟蒙于20世紀90年代，最初代理國外機器視覺產(chǎn)品，進入21世紀后少數(shù)本土機器視覺企業(yè)逐漸開啟自主研發(fā)之路。

根據(jù)CBInsight數(shù)據(jù)，當前中國已是繼美國、日本之后的第三大機器視覺領(lǐng)域應用市場，包括機器視覺設(shè)備在內(nèi)，2019年國內(nèi)總市場規(guī)模達138億元，國產(chǎn)化率約為40%，預計2022年國產(chǎn)化率提升至55%。

作為新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，中國機器視覺行業(yè)規(guī)模仍較小，但增速遠快于全球，處于快速成長的階段。在人工成本壓力、精密制造發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)效率等大趨勢下，機器視覺在我國長期廣闊的發(fā)展前景。

在工業(yè)領(lǐng)域，機器視覺相對人眼視覺存在顯著優(yōu)勢。相比人眼視覺，其具有圖像采集和分析速度快、觀測精度高、環(huán)境適應性強、客觀性高、持續(xù)工作穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，因而可幫助終端使用者進行產(chǎn)品增質(zhì)、成本降低以及生產(chǎn)數(shù)字化。

機器視覺的四大基本功能

目前，機器視覺的基礎(chǔ)功能主要可以分為四大類：模式識別/計數(shù)、視覺定位、尺寸測量和外觀檢測，當前的應用也基本是基于這四大類功能來展開。

模式識別/計數(shù)主要指對已知規(guī)律的物品進行分辨，比較容易的包含外形、顏色、圖案、數(shù)字、條碼等的識別，也有信息量更大或更抽象的識別如人臉、指紋、虹膜識別等。

視覺定位主要指在識別出物體的基礎(chǔ)上精確給出物體的坐標和角度信息。定位在機器視覺應用中是非?；A(chǔ)且核心的功能，一個軟件的好壞大概率與其定位算法的好壞密切相關(guān)。

尺寸測量主要指把獲取的圖像像素信息標定成常用的度量衡單位，然后在圖像中精確的計算出需要知道的幾何尺寸。優(yōu)勢在于對高精度、高通量以及復雜形態(tài)的測量，例如有些高精度的產(chǎn)品由于人眼測量困難以前只能抽檢，有了機器視覺后就可以實現(xiàn)全檢了。

外觀檢測主要檢測產(chǎn)品的外觀缺陷，最常見的包括表面裝配缺陷(如漏裝、混料、錯配等)、表面印刷缺陷(如多印、漏印、重印等)以及表面形狀缺陷(如崩邊、凸起、凹坑等)。由于產(chǎn)品外觀缺陷一般情況下種類繁雜，所以檢測在機器視覺中的應用中屬于相對較難的一類。

機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈分析

機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈上游包括芯片、光源、光源控制器、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機等硬件和算法軟件;中游主要是視覺系統(tǒng)和智能設(shè)備。軟件開發(fā)主要是實現(xiàn)視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)將光源、鏡頭、攝像機等部分的圖像采集過程，根據(jù)處理結(jié)果和決策條件實現(xiàn)命令輸出。視覺系統(tǒng)相當于人類的“大腦”，其處理性能直接影響指令輸出的準確性和可靠性。因此，視覺系統(tǒng)在機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)核心地位;電子半導體、汽車、醫(yī)藥、印刷包裝等應用領(lǐng)域的下游環(huán)節(jié)。

只有少數(shù)機器視覺領(lǐng)域的領(lǐng)先制造商覆蓋了整個產(chǎn)業(yè)鏈。機器視覺功能是通過多個機器視覺組件的組合和協(xié)調(diào)來實現(xiàn)的。不同的組成部分在技術(shù)積累、研發(fā)能力和生產(chǎn)過程方面有所不同。因此，市場上大多數(shù)企業(yè)通常專注于某些特定組件，例如Cognex專注于相機和視覺控制系統(tǒng)，Moritex主要提供光源和光源控制器、鏡頭等。國內(nèi)制造商如?？禉C器人提供鏡頭、相機和視覺控制系統(tǒng)，大恒科技主要做相機和視覺系統(tǒng)，凌云光主要提供視覺控制系統(tǒng)、硬件解決方案和整體解決方案，并向上游特色相機、特殊光源獨立產(chǎn)業(yè)鏈拓展。

產(chǎn)業(yè)布局需優(yōu)化

從機器視覺市場的競爭格局來看，該行業(yè)的主要參與者包括Keenes、Cognex、CCS、Hikon Robotics、中國大恒、Morit Corporation、Opte等。其中，Keenes過去十年的毛利率、息稅前利潤率、凈利潤率的平均水平分別為80%、50%、35%。由于機器視覺行業(yè)的“技術(shù)密集型”和“工藝密集型”特點，行業(yè)壁壘較高，玩家相對較少，市場主要由少數(shù)龍頭企業(yè)占據(jù)，競爭格局和行業(yè)生態(tài)尚未形成。

在中國市場方面，國內(nèi)市場有200多家企業(yè)和300多家產(chǎn)品代理商，市場仍然相對分散。因此，盡管中國工業(yè)增加值在全球的比重在不斷提高，但全球機器視覺的千億級潛力空間仍有待挖掘。