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工业3D视觉推动传统制造业转型,赋能智能制造进一步升级

据GGII数据预测,2025年中国机器视觉市场总规模将达到468.74亿元,其中2D视觉市场规模将超过360亿元。数据还显示,2021年我国3D视觉市场增速超过100%,预计到2023年3D视觉市场规模将达到35亿元左右,到2025年3D机器视觉市场规模将超过100亿元。从数据中可以看出,2D视觉技术仍是当下主流,但3D视觉技术则是未来趋势。同时,制造业对于产品高精度、零缺陷等要求也推动3D机器视觉在工业级应用场景的推广。

传统2D视觉作为最早采用在自动化生产中的工业视觉技术,通常只能解决平面上的问题,对于有高度信息的物体,比如曲面或是有弧度的产品,2D视觉难以识别。

相较于2D视觉,3D视觉检测技术不仅能够满足任何与高度信息关联的检测需求外,在生产线中还可以针对快速移动的目标检测出其形状、颜色对比度、空间坐标等信息。此外,3D视觉受环境变化影响小,检测精度更准确,数据可靠性更高。总之,3D视觉技术可以满足2D视觉难以满足的工业场景应用。

工业3D视觉加速传统制造业转型

传统制造业长期以来依赖人工和2D视觉系统完成。其中,人工作业生产效率低、人力成本大,且不适合危险的工作环境;而2D视觉系统,虽然与人工作业相比,可以进行大批量的重复性作业,但在一些无序的生产环境中,它无法依靠设定的程序执行工作,也不具备对环境进行感知、分析并作出判断的能力。

在制造业企业数智化转型升级的过程中,仅仅依靠2D视觉系统,会面临着诸多问题。如2D视觉通过相机拍摄平面图片,无法获取目标对象的空间坐标信息;2D视觉在图像处理性能、软件算法和硬件配置上都存在一定的技术限制,无法检测高度或深度信息;2D视觉检测精度不高,无法满足消费电子、智能汽车、半导体等精密制造行业不断提高精度要求。

而3D视觉系统的应用,不仅可以突破2D视觉技术应用局限,还可以通过粗定位加精定位的方式,获取产品的空间坐标数据,通过数据分析识别出产品的空间姿态,引导机器人进行无需抓取和轨迹规划,大幅度提升工业生产的效率。3D视觉系统几乎能够在任何工业场景下胜任,不仅可以获取目标空间坐标信息和深度信息,还可以提高检测精度,更好地发挥视觉系统的效能,形成强大的市场竞争力。

3D视觉技术在工业领域的应用,既提升了质检等单一检测环节的检测精度和准确率,还实现了企业全生产线的赋能,推动了整个企业数智化水平的发展。在技术的不断发展下,工业3D视觉系统做到了整条生产线跨环节和跨场景应用,让柔性生产模式更加顺畅,使生产线的智能化、无人化覆盖率进一步提高,大大加速了传统制造业的数智化转型升级。

工业3D视觉进一步赋能智能制造需突破限制

虽然国内外3D视觉技术起步时间相近,但由于国内3D视觉相关硬件设备技术能力有限,且工业领域行业种类多,细分场景也多,导致国内3D视觉技术并不能像国外一样实现大规模落地应用,面临着诸多亟需解决的问题,如:

底层视觉硬件设备仍不成熟

虽然3D视觉技术不断发展,但底层视觉硬件设备中的芯片和镜头等相关技术,一直被国外企业所掌控。目前,3D视觉的应用仍需向国外进行购买相关的视觉硬件设备,同时根据具体使用场景和预算来选择相机,然后根据相机成像结果来开发算法。但3D视觉相机成本高昂,这种高成本、长周期的应用模式严重限制了3D视觉在实际场景中的应用。

不成熟和不完善的市场和供应链

整个3D视觉市场仍处于早期发展阶段,市场并不成熟,且对于一些需要购买3D视觉产品的厂商来说,前期对产品的需求性少。在这种情况下,工业3D视觉厂商无法通过规模化生产方式来分摊产品成本。

生产线的适应性和周期性

在不同场景、不同生产环境中,对于3D视觉技术的要求也不尽相同,其需要满足各行业生产线的定制化需求,通用性较差。且设备交付后还需要进行调试,最后才能适应生产线,具有较长的周期。

这些问题的存在,很大程度上限制了机器视觉行业的进步和智能制造的高质量发展。3D视觉技术作为机器视觉领域的未来发展大方向,需要持续突破技术限制、创新产品应用,从而为智能制造的进一步升级赋能。

拓展工业3D视觉应用场景打造应用生态

虽然目前3D视觉技术由于硬件设备技术门槛高、市场需求不足、生产周期性较长等原因,未能大面积普及应用,但基于其对2D视觉技术的功能上的补充完善和对制造业转型升级的加速作用,越来越多的企业加大了对其的研发投入,努力实现企业核心技术的迭代创新,为3D视觉技术拓展更多应用场景,打造应用生态,保证3D视觉市场的可持续性。

在机器视觉领域颇有建树的浙江深眸科技有限公司(以下简称深眸科技),以机器视觉和深度学习技术为核心,聚焦于解决传统工业难题,为客户提供一站式AI视觉解决方案,并落地实际场景应用。在3D视觉技术方面,深眸科技基于3D视觉系统自主研发的工业AI视觉系统,实现了对目标物品的视觉定位、抓取、搬运、旋转、摆放等操作,可在无序环境下进行自动化生产。

在物流行业,深眸科技以“3D视觉+AI算法”为抓手,成功构建了周转箱拆垛检测、集装箱托盘技术、包裹分类等多个解决方案,为企业物流智能化运转保驾护航。其中,在周转箱拆垛检测案例中,深眸科技利用“3D相机+深度学习+机器视觉”技术,以及自研的上千种算法模型,进行多维度结合,同步完成视觉测距、定位、探测以及路线规划算法,快速完成应用搭建。融合3D视觉的工业AI视觉系统能够24小时持续作业,可以做到精准识别多种箱体,并且通过与机械臂协同工作,将识别错误率降低至0.1%。

随着硬件设备技术的不断进步,算法和软件的不断优化,工业3D视觉的技术正在不断完善,市场也在快速增长,相关企业也需要在全球市场竞争的格局中持续创新技术,寻找自身核心竞争力。未来,完善的工业3D视觉技术将是制造业企业的核心,同时也将进一步助推智能制造的升级。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20221221A02MKR00?refer=cp_1026
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