3D相機能(néng)夠滿足諸多(duō)場景對精(jīng)度、穩定性、可(kě)靠性、生産(chǎn)柔性提出的更高要求,應用(yòng)于汽車(chē)及零部件行業、重工(gōng)及工(gōng)程機械行業、電(diàn)子制造、物(wù)流倉儲、食品包裝(zhuāng)等行業中(zhōng)。3D相機正加速滲透工(gōng)業應用(yòng)場景,市場規模亦随之擴大。
從整體(tǐ)市場規模來看,高工(gōng)機器人産(chǎn)業研究所(GGII)數據顯示,2023年中(zhōng)國(guó)3D工(gōng)業相機市場規模23.62億元,同比增長(cháng)28.35%。從整體(tǐ)來看,雖然市場增速出現下滑,但3D視覺确定性趨勢已形成,GGII預計,2024年3D工(gōng)業相機市場仍将延續增長(cháng)态勢,2028年市場規模将接近80億元,2024-2028年複合增長(cháng)率約29%。
而事實上,3D機器視覺仍有(yǒu)巨大的尚未開發的應用(yòng)空間。一方面是因為(wèi)3D機器視覺的硬件成本和系統複雜度較高,且成本仍普遍較高。但3D機器視覺技(jì )術仍然憑借着應用(yòng)優越性成為(wèi)高精(jīng)度、複雜環境适應性等場景的首選。
随着技(jì )術進步和成本逐步下降,3D機器視覺技(jì )術的應用(yòng)範圍勢必不斷擴大,在工(gōng)業自動化中(zhōng)發揮更加重要的作(zuò)用(yòng)。北京偉景智能(néng)科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司(下文(wén)簡稱“偉景智能(néng)”)董事長(cháng)董霄劍博士更是直言:“3D視覺會快速迎來爆發期。以前沒起來是因為(wèi)價格太高了,價格下來了必将激發更多(duō)的需求。”
要降到多(duō)少呢(ne)?董霄劍博士透露,偉景智能(néng)即将公(gōng)布新(xīn)的價格策略,給行業帶來“一記驚雷”。其工(gōng)業3D相機的售價将降到多(duō)數企業的BOM成本之内。
如此高調拓市場,底氣何來?一方面來源于偉景智能(néng)多(duō)年來紮實且低調的研發“長(cháng)征”,另一方面則是對市場、應用(yòng)場景的深度探索與理(lǐ)解。
從0到1的技(jì )術研發
不套用(yòng)開源代碼
“堅持原創,不套用(yòng)開源代碼。”董霄劍博士在接受高工(gōng)機器人的調研時表示。
自2016年公(gōng)司成立以來,偉景智能(néng)便開始自主研發雙目線(xiàn)激光工(gōng)業3D相機,紮實地深耕算法、電(diàn)路闆、RTL代碼、嵌入式軟件、應用(yòng)平台軟件、硬件闆等各項技(jì )術。掌握自主知識産(chǎn)權不僅能(néng)夠确保技(jì )術的原創性和創新(xīn)性,還能(néng)在成本控制和市場競争力方面帶來優勢。
最為(wèi)核心的是算法,其背後是董霄劍博士在芯片行業二十餘年的積累。在東南大學(xué)無線(xiàn)電(diàn)工(gōng)程博士求學(xué)階段,董霄劍博士的信号處理(lǐ)算法和芯片設計能(néng)力得到了較好的鍛煉。随後在展訊通信任職的8年期間,董霄劍博士形成了一套較成熟的研發管理(lǐ)經驗。正是這份經驗幫助偉景智能(néng)用(yòng)盡可(kě)能(néng)少的資金去完成紮實且有(yǒu)效的研發。
值得一提的是,與市面上多(duō)數常見的3D相機産(chǎn)品不同,偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機實現了芯片級設計,将算法集成在相機中(zhōng),而無需外接工(gōng)控機。采用(yòng)智能(néng)終端化設計,其可(kě)直接在相機端快速生成點雲數據模型、RGBD數據、深度圖、灰度圖、彩色圖等結果數據信息。
這就好比手機中(zhōng)的射頻系統、解碼系統、CPU處理(lǐ)系統、多(duō)媒體(tǐ)處理(lǐ)系統、GPU被高度集成在一個芯片中(zhōng)。偉景智能(néng)的思路亦是如此,解決了延時、成本、算力
此外,在偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機端還可(kě)嵌入立體(tǐ)定位、流量監控、物(wù)體(tǐ)測量、物(wù)體(tǐ)表面檢測等多(duō)種應用(yòng)智能(néng)化算法。技(jì )術集成能(néng)夠減少系統複雜性,降低成本,并提高産(chǎn)品的可(kě)靠性和效率。
就性能(néng)而言,偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機表現出7大顯著優勢:高精(jīng)度、高幀率、抗強光、抗反光、抗吸光、大景深、大視野。
在精(jīng)度方面,偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機縱向分(fēn)辨率可(kě)達4096pix,每秒(miǎo)線(xiàn)掃幀率最大可(kě)達6000線(xiàn),且空間定位精(jīng)度可(kě)達微米級,以滿足精(jīng)細化的場景檢測需求。
在6000線(xiàn)/s幀率下點雲圖
在景深視野方面,偉景智能(néng)的3D相機可(kě)達到4m掃描景深,單相機線(xiàn)掃寬度可(kě)達6.5m,且可(kě)多(duō)相機融合以拓展更大檢測視野。
在抗環境光方面,偉景智能(néng)的3D相機支持18萬Lux強光環境下的高精(jīng)度建模、物(wù)體(tǐ)表面反光和抛光材質(zhì)的無噪點建模、物(wù)體(tǐ)表面黑色吸光材料的無漏點建模,以應對生産(chǎn)環境中(zhōng)實際存在的強光、反光、吸光,适應多(duō)種複雜環境,在高速運動場景的快速檢測、室内外等場景應用(yòng)中(zhōng)優勢突出。
在強光下(>180000lux)采集的點雲圖
以加油站機器人應用(yòng)為(wèi)例,以往需要搭建遮陽棚減少陽光等環境光帶來的幹擾,但采用(yòng)偉景智能(néng)的3D相機後,盡管是烈日當頭也幾乎不會受到幹擾。
實測數據與應用(yòng)效果勝于雄辯,事實證明,偉景智能(néng)低調的研發“長(cháng)征”收獲頗豐。目前,偉景智能(néng)的各類知識産(chǎn)權已超過百項。專利保護是确保技(jì )術創新(xīn)不被侵權的關鍵,對于維護公(gōng)司的市場地位和盈利能(néng)力至關重要。但專利公(gōng)開後被仿制的風險也随之而來。董霄劍博士表示,公(gōng)司對知識産(chǎn)權的保護采取積極措施,以對抗市場上的仿制品和侵權行為(wèi)。
焊接、抓取的“好幫手”
結合猛虎平台(3D視覺智能(néng)焊接引導應用(yòng)平台)和飛虎平台(3D視覺定位抓取應用(yòng)平台),偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機已應用(yòng)于豐富的焊接和抓取場景。
抓取
飛虎平台對圖像感知、圖像認知、立體(tǐ)建模、定位引導、姿态檢測、手眼标定、接口對接、信号觸發等功能(néng)及算法模塊進行可(kě)視化的封裝(zhuāng)及展示,用(yòng)戶根據自身需求,從平台軟件中(zhōng)自帶的算法庫,調取所需要的功能(néng)模塊,再通過操作(zuò)偉景相機自主完成工(gōng)作(zuò)任務(wù)。
結合飛虎平台,偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機可(kě)快速生成點雲數據模型、RGBD數據、深度圖、灰度圖、彩色圖等結果數據信息,已應用(yòng)于盤條挂标、耐火磚自動抓取、鋼闆自動化抓取、鋼筋自動化打标、高溫鋼水液面定位、汽車(chē)闆簧拆垛等拆碼垛、上下料場景中(zhōng)。
焊接
結合猛虎平台,偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機隻需要一台相機就可(kě)以完成遠(yuǎn)距離大範圍工(gōng)件識别及粗定位,近距離掃描焊縫提取,具(jù)備點、線(xiàn)、面認知及輪廓識别功能(néng),實現了真正的免示教、免編程,猛虎平台适配多(duō)款焊接機器人。
值得一提的是,偉景智能(néng)僅需1台工(gōng)業3D相機便可(kě)滿足焊接全流程應用(yòng),具(jù)備焊縫提取、焊縫跟蹤、測距三大功能(néng),顯著地簡化了免示教焊接的機器視覺系統的安(ān)裝(zhuāng)複雜性,同時提高了系統的性價比。
這主要是得益于偉景智能(néng)開發的“動靜态一體(tǐ)”功能(néng)。“我們相機既可(kě)以實現靜态自擺動掃描,又(yòu)可(kě)以實現動态移動掃描建模。1台偉景相機就可(kě)以實現焊縫提取及焊縫跟蹤等原先需要兩個獨立相機的場景需求 ”董霄劍博士介紹道。偉景智能(néng)面向焊接場景推出的專用(yòng)3D相機重量僅為(wèi)0.9kg,适應輕量化機械臂安(ān)裝(zhuāng),瞳距為(wèi)90mm,适用(yòng)于狹小(xiǎo)空間的焊接場景。此外,該産(chǎn)品采用(yòng)為(wèi)焊接領域量身定制的防飛濺外殼,有(yǒu)效防護了焊接過程中(zhōng)飛濺和粉塵帶來的影響,且支持外部信号開關接口,可(kě)與客戶系統深度匹配,實現協同操作(zuò)。産(chǎn)品的設計和工(gōng)程化對于實現一個好用(yòng)且穩定的産(chǎn)品至關重要。在設計防飛濺外殼過程中(zhōng),偉景智能(néng)還考慮到了玻璃罩的更換便捷性,降低用(yòng)戶的維護成本,不僅解決了應用(yòng)痛點,還綜合考慮到産(chǎn)品的工(gōng)程性。
當前,偉景智能(néng)的工(gōng)業3D相機已應用(yòng)于鋼結構、船舶、工(gōng)程機械、鋼筋、人防門、管闆件等行業的焊接場景中(zhōng)。對于未來的焊接自動化增量應用(yòng)場景,董霄劍博士表示,以船舶焊接為(wèi)例,其自動化率不到5%,且絕大多(duō)數都是直線(xiàn)焊接。但在他(tā)看來,船舶自動化焊接兩年内一定會起量。
總結
堅持原創,堅持“非創新(xīn)不做,非智能(néng)不做”,因此偉景智能(néng)從一開始便投入了大量的資金、人力、物(wù)力在研發中(zhōng)。前期大量投入保證了企業自身産(chǎn)品的技(jì )術原創性和創新(xīn)性,但必須擴大銷售規模才能(néng)攤薄前期投入成本。在規模銷售伊始階段便出現大量仿制,這帶來的沖擊不容小(xiǎo)觑。董霄劍博士在接受高工(gōng)機器人的調研時透露,當前市場中(zhōng)不尊重知識産(chǎn)權的行為(wèi)頻頻出現,而這不僅危害企業發展,更加是行業健康發展的一顆“毒瘤”。開始被模仿,不會被超越,這是來自董霄劍博士的自信。
正因如此,保護知識産(chǎn)權至關重要,偉景智能(néng)始終高度重視技(jì )術和産(chǎn)品的原創性,并緻力于保護知識産(chǎn)權。董霄劍博士表示,我們堅信,隻有(yǒu)在一個尊重知識産(chǎn)權、公(gōng)平競争的市場環境中(zhōng),行業才能(néng)夠實現健康的發展,推動技(jì )術的進步和産(chǎn)業的繁榮。