近日，工信部電子信息司、國(guó)家廣播電視總局科技司公示了擬入選超高清視頻典型應(yīng)用案例名單，工業(yè)制造領(lǐng)域有15個(gè)典型案例入選，充分展現(xiàn)了超高清視頻技術(shù)在工業(yè)可視化、缺陷檢測(cè)、機(jī)器人巡檢、人機(jī)協(xié)作交互等場(chǎng)景的廣泛應(yīng)用空間。
大大提升工業(yè)可視化水平
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)制造中，工業(yè)可視化能夠讓管理者在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程中存在的問(wèn)題，并及時(shí)、高效地解決。因此，打造工業(yè)生產(chǎn)可視化系統(tǒng)成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的最佳選擇，而超高清視頻技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)可視化的關(guān)鍵。
工欲善其事，必先利其器。大規(guī)模生產(chǎn)和柔性自動(dòng)化制造對(duì)于機(jī)器視覺(jué)的需求日益強(qiáng)烈，而工業(yè)鏡頭又是工業(yè)領(lǐng)域機(jī)器視覺(jué)的關(guān)鍵組成部分。相較于普通鏡頭，工業(yè)鏡頭需要具備更高的清晰度、更高的光譜矯正能力、更強(qiáng)的光譜透射能力等。湖南長(zhǎng)步道光學(xué)科技有限公司推出的1.5億超高清像素大靶面鏡頭填補(bǔ)了小倍率高分辨率鏡頭市場(chǎng)的空白。該鏡頭可廣泛應(yīng)用于OLED檢測(cè)，從手表屏到100英寸的大屏幕均可適用；也可用于3C、手機(jī)點(diǎn)亮檢測(cè)。“1.5億超高清像素大靶面工業(yè)鏡頭搭配151MP的相機(jī)，即使微米級(jí)屏幕缺陷依然能輕易被檢測(cè)出來(lái)，讓一切缺陷無(wú)所遁形，大幅提高面板行業(yè)的生產(chǎn)準(zhǔn)確率。”湖南長(zhǎng)步道光學(xué)科技有限公司CTO吳沛林對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)道。
高端制造的生產(chǎn)場(chǎng)景復(fù)雜，工業(yè)可視化難度較高，對(duì)超高清視頻技術(shù)的需求也更為旺盛。比如，芯片制造過(guò)程中，傳統(tǒng)晶圓缺陷檢測(cè)方法主要依靠顯微鏡和人眼直接檢測(cè)，成本高、效率低，且容易形成主觀誤差，因此機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于晶圓檢測(cè)逐漸成為主流趨勢(shì)。超高清視頻技術(shù)的引入可以讓機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)變得更高效、更準(zhǔn)確、更具經(jīng)濟(jì)效益。
上海極清慧視科技有限公司推出的8K超高清晶圓檢測(cè)圖像采集平臺(tái)集自研的8K超高清攝像機(jī)、配套鏡頭和定制光源系統(tǒng)于一體，有效提高了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在晶圓缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確率、檢測(cè)效率，降低了成本。極清慧視設(shè)計(jì)部部長(zhǎng)林良煌在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“國(guó)內(nèi)集成電路、芯片制造行業(yè)蓬勃發(fā)展，需要大量配套的國(guó)產(chǎn)芯片制造設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備，該方案服務(wù)于AOI視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，應(yīng)用前景廣闊。”
大量超高清視頻設(shè)備的應(yīng)用倒逼機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力大幅提升。超高清視頻技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)獲取到的數(shù)據(jù)量更大，從而對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)的效率要求更高，數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)不良解析分析的效率和準(zhǔn)確率是被關(guān)注的重點(diǎn)�；钴S在全球顯示領(lǐng)域前沿的京東方廣泛采用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)管控產(chǎn)品與設(shè)備的外觀質(zhì)量，結(jié)合超高清視頻與數(shù)據(jù)分析技術(shù)，推出了一套“工業(yè)視覺(jué)+數(shù)據(jù)應(yīng)用”方案。京東方利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的運(yùn)算能力、基于滿足業(yè)務(wù)需要的分析算法、利用顯示面板行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的分析方法，構(gòu)成了一套固化經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、智能挖掘根因的不良根因分析系統(tǒng)（RCA），現(xiàn)已在京東方多個(gè)工廠落地實(shí)施。
“超高清視頻設(shè)備的應(yīng)用提升了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力，從而對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理要求也越來(lái)越高。”京東方副總裁、中祥英總經(jīng)理王洪博士表示，“超高清技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)備不良采集圖片的清晰度大幅提升，高質(zhì)量圖片經(jīng)過(guò)機(jī)器視覺(jué)（ADC）系統(tǒng)的處理，得到精確的生產(chǎn)不良數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)再導(dǎo)入智能不良根因分析系統(tǒng)（RCA）進(jìn)行不良分析、追溯、預(yù)測(cè)。從而，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析過(guò)程可視化，得到的分析結(jié)果也更準(zhǔn)確，讓我們可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的不良做到防患于未然。”在精準(zhǔn)生產(chǎn)方面，BOE（京東方）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可根據(jù)生產(chǎn)情況智能核算排產(chǎn)計(jì)劃，將整體生產(chǎn)效率提升30%以上；在產(chǎn)品品控方面，通過(guò)采集設(shè)備端參數(shù)，構(gòu)建缺陷模型，打通生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷率降低75%，新品良率周期縮短43%；在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同方面，打通產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)并協(xié)同管理，庫(kù)存量減少25%，訂單履約周期縮短30%，產(chǎn)業(yè)鏈成本降低25%，實(shí)現(xiàn)上下游高效協(xié)同。BOE（京東方）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在短短一年內(nèi)，已為全國(guó)200多家企業(yè)提供數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)，大幅提升企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理效率，加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
讓缺陷檢測(cè)更精準(zhǔn)、安全
能上天入地，還能下水，電力、石化、煤礦、安防、消防、交通……尤其在一些人力缺乏、高危、高難行業(yè)，巡檢機(jī)器人已然成為萬(wàn)眾矚目的“新星”。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2026年，中國(guó)智能巡檢機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)26億元。
作為通信傳輸?shù)臉屑~，運(yùn)營(yíng)商通信機(jī)房的安全運(yùn)行至關(guān)重要。在天津移動(dòng)的機(jī)房中，基于“5G﹢AI”超高清視頻分析的巡檢機(jī)器人系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工程建設(shè)安全審核、設(shè)備巡檢和遠(yuǎn)程點(diǎn)檢。運(yùn)營(yíng)商機(jī)房的通信設(shè)備缺陷檢測(cè)情況復(fù)雜，存在儀表指針識(shí)別、數(shù)字識(shí)別、狀態(tài)燈識(shí)別、連接線識(shí)別等多種識(shí)別方式。“5G﹢AI”機(jī)房巡檢機(jī)器人可通過(guò)集成超高清視頻攝像機(jī)，以5G網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像并進(jìn)行AI分析，準(zhǔn)確定位出物體的詳細(xì)信息，如類(lèi)別、位置和邊緣，并準(zhǔn)確判別出異常狀況并發(fā)出告警。據(jù)了解，自應(yīng)用以來(lái)，天津移動(dòng)安全巡檢費(fèi)用下降32%，覆蓋場(chǎng)景從之前的12個(gè)增加到了41個(gè)，巡檢高質(zhì)量完成率也從35%提升至65%。目前該案例已被推廣至工廠、園區(qū)、變電站、城市地下管廊、電力隧道管井及其他室外場(chǎng)所。
在汽車(chē)制造過(guò)程中，超高清視頻技術(shù)應(yīng)用扮演起“巡檢員”的角色，為汽車(chē)質(zhì)量和安全把關(guān)。比如，汽車(chē)軸類(lèi)工件表面缺陷多用熒光磁粉檢測(cè)。有裂痕瑕疵的零件通磁后，本身形成的磁場(chǎng)會(huì)因?yàn)殍Υ枚霈F(xiàn)磁場(chǎng)不均，此時(shí)吸附的熒光磁粉會(huì)比均勻磁場(chǎng)分布時(shí)吸附的更多，在紫外光的照射下會(huì)呈現(xiàn)綠色熒光，使得瑕疵可見(jiàn)。人眼判斷帶有主觀性，且會(huì)受制于極端環(huán)境，如黑暗、高溫、高壓、污染等的影響。機(jī)器視覺(jué)則可以很好地解決這些問(wèn)題。金石機(jī)器人銀川有限公司自行研制的機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)合超高清視頻技術(shù)，用機(jī)器代替人眼，現(xiàn)已在長(zhǎng)安馬自達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司長(zhǎng)安馬自達(dá)曲軸生產(chǎn)線上得到了成功應(yīng)用，走上了與海外產(chǎn)品同臺(tái)競(jìng)技的舞臺(tái)。
超高清視頻技術(shù)應(yīng)用為高端檢測(cè)設(shè)備研發(fā)創(chuàng)造了優(yōu)勢(shì)條件。眾所周知，電子元器件，尤其是高端半導(dǎo)體芯片在生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷檢測(cè)是一大難點(diǎn)。相較而言，我國(guó)在高端檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)的研發(fā)起步時(shí)間短，技術(shù)水平、功能、效率，都有較大的差距。不過(guò)，這一情況近兩年來(lái)得到了明顯改善。1.51億像素及以上的高清高精度成像、結(jié)合傳統(tǒng)算法和深度學(xué)習(xí)算法的缺陷檢測(cè)亞像素算法、靈活開(kāi)放的軟件架構(gòu)，�？禉C(jī)器人超高清高精度柔性化自動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)在4k顯示屏幕生產(chǎn)、電路PCB生產(chǎn)，以及光伏、鋰電等行業(yè)得到應(yīng)用。
�？禉C(jī)器人產(chǎn)品總監(jiān)張振華在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“這種基于視覺(jué)技術(shù)的超高清高精度柔性化自動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，具備超高分辨率、圖像質(zhì)量?jī)?yōu)異、算法智能等特性，可以達(dá)到超高的識(shí)別精度和產(chǎn)線柔性，被廣泛應(yīng)用于高端電子制造業(yè)的各種應(yīng)用中，能夠幫助企業(yè)提升生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，同時(shí)提升產(chǎn)品質(zhì)量及附加價(jià)值。”
打通智慧工廠“眼鼻耳”
工業(yè)4.0時(shí)代，打造智能工廠成為制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的潮流。據(jù)工信部透露，截至目前，我國(guó)已建成700多個(gè)數(shù)字化車(chē)間、智能工廠，智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目生產(chǎn)效率平均提高48%。超高清視頻與5G、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等新一代信息技術(shù)的融合應(yīng)用，催生大量的新場(chǎng)景、新應(yīng)用、新模式，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)制造效率和效能的雙提升。
走進(jìn)鞍鋼股份智慧鋼廠，現(xiàn)代化的冶煉生產(chǎn)操控設(shè)備讓人耳目一新。曾經(jīng)忙碌于生產(chǎn)線上的工人師傅們?nèi)缃裰恍枳谵D(zhuǎn)爐連鑄集控中心，通過(guò)超高清視頻監(jiān)控設(shè)備，即可輕松地將整個(gè)煉鋼生產(chǎn)過(guò)程盡收眼底，還能進(jìn)行吊車(chē)遠(yuǎn)程指揮、廢鋼智能識(shí)別、無(wú)人化鋼水運(yùn)輸、轉(zhuǎn)爐智能兌鐵、鋼包定位等操作，實(shí)現(xiàn)煉鋼生產(chǎn)過(guò)程集中化、少人化、自動(dòng)化、智慧化。
鞍鋼股份首席信息官趙慶濤表示：“煉鋼工序復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境危險(xiǎn)度高，可視化管理和遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)控成為現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)必備的輔助系統(tǒng)，我們利用超高清視頻結(jié)合圖像識(shí)別等技術(shù)，自動(dòng)采集、記錄、發(fā)送生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)，有效提高了在惡劣環(huán)境下圖像識(shí)別能力和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制水平，在減少人工巡視操作、降低生產(chǎn)安全事故、確保裝備物資安全、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程管理、提高生產(chǎn)管理效率等方面發(fā)揮了積極作用。”
在湖北荊州，荊州移動(dòng)聯(lián)手美的打造的全球首個(gè)家電制造領(lǐng)域“5G全連接工廠”于近日正式上線。千余臺(tái)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備、15個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景、已經(jīng)上線的2500多個(gè)5G CPE等終端設(shè)備，讓整個(gè)生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“全流程環(huán)節(jié)、全業(yè)務(wù)場(chǎng)景、全生產(chǎn)要素”的5G全流程管理。要實(shí)現(xiàn)真正意義上的“全連接”，機(jī)器視覺(jué)是其中的關(guān)鍵一環(huán)。為了讓機(jī)器的“眼睛”看得更清楚、判斷更準(zhǔn)確，該工廠通過(guò)部署超高清攝像頭采集PCB電路板的圖像，并結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低延時(shí)特性，將數(shù)據(jù)傳輸至部署在邊緣云上的圖像分析系統(tǒng)，以此來(lái)自動(dòng)判斷PCB是否存在缺陷，反饋分析結(jié)果。據(jù)悉，未來(lái)，該工廠還將部署分揀機(jī)器人，根據(jù)圖像識(shí)別系統(tǒng)結(jié)果，代替人工挑出不良產(chǎn)品。荊州移動(dòng)項(xiàng)目經(jīng)理王婷對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)道：“在荊州其他制造業(yè)工廠內(nèi)還有很多的基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)、識(shí)別、測(cè)量、定位的應(yīng)用，超高清技術(shù)將孵化出更多的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，為企業(yè)注智賦能。”
早在2019年，工業(yè)和信息化部、國(guó)家廣播電視總局、中央廣播電視總臺(tái)聯(lián)合印發(fā)的《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019—2022年）》就明確提出，要加快超高清工業(yè)內(nèi)窺鏡、工業(yè)相機(jī)、生產(chǎn)線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備等的產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)超高清視頻技術(shù)在工業(yè)可視化、缺陷檢測(cè)、產(chǎn)品組裝定位引導(dǎo)、機(jī)器人巡檢、人機(jī)協(xié)作交互等場(chǎng)景下的應(yīng)用，圍繞電子、汽車(chē)、航空航天等規(guī)模大、精度高的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景打造一批可推廣的典型應(yīng)用。
如今看來(lái)，在國(guó)家政策引導(dǎo)和產(chǎn)、學(xué)、研、用等各界的通力合作之下，超高清視頻技術(shù)已然在工業(yè)制造領(lǐng)域形成星火燎原之勢(shì)，以蓬勃的科技力量為產(chǎn)業(yè)騰飛插上了一雙隱形的翅膀。以夢(mèng)為馬，未來(lái)可期。從“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”“中國(guó)創(chuàng)造”，工業(yè)強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)已近在眼前。
