近日，工信部電子信息司、國家廣播電視總局科技司公示了擬入選超高清視頻典型應用案例名單，工業(yè)制造領(lǐng)域有15個(gè)典型案例入選，充分展現了超高清視頻技術(shù)在工業(yè)可視化、缺陷檢測、機器人巡檢、人機協(xié)作交互等場(chǎng)景的廣泛應用空間。
大大提升工業(yè)可視化水平
在現代化工業(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)可視化系統成為現代工業(yè)企業(yè)的最佳選擇，而超高清視頻技術(shù)正是實(shí)現可視化的關(guān)鍵。
工欲善其事，必先利其器。大規模生產(chǎn)和柔性自動(dòng)化制造對于機器視覺(jué)的需求日益強烈，而工業(yè)鏡頭又是工業(yè)領(lǐng)域機器視覺(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、更強的光譜透射能力等。湖南長(cháng)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了小倍率高分辨率鏡頭市場(chǎng)的空白。該鏡頭可廣泛應用于OLED檢測，從手表屏到100英寸的大屏幕均可適用；也可用于3C、手機點(diǎn)亮檢測。“1.5億超高清像素大靶面工業(yè)鏡頭搭配151MP的相機，即使微米級屏幕缺陷依然能輕易被檢測出來(lái)，讓一切缺陷無(wú)所遁形，大幅提高面板行業(yè)的生產(chǎn)準確率。”湖南長(cháng)步道光學(xué)科技有限公司CTO吳沛林對《中國電子報》記者說(shuō)道。
高端制造的生產(chǎn)場(chǎng)景復雜，工業(yè)可視化難度較高，對超高清視頻技術(shù)的需求也更為旺盛。比如，芯片制造過(guò)程中，傳統晶圓缺陷檢測方法主要依靠顯微鏡和人眼直接檢測，成本高、效率低，且容易形成主觀(guān)誤差，因此機器視覺(jué)技術(shù)應用于晶圓檢測逐漸成為主流趨勢。超高清視頻技術(shù)的引入可以讓機器視覺(jué)檢測變得更高效、更準確、更具經(jīng)濟效益。
上海極清慧視科技有限公司推出的8K超高清晶圓檢測圖像采集平臺集自研的8K超高清攝像機、配套鏡頭和定制光源系統于一體，有效提高了機器視覺(jué)技術(shù)在晶圓缺陷檢測的準確率、檢測效率，降低了成本。極清慧視設計部部長(cháng)林良煌在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示：“國內集成電路、芯片制造行業(yè)蓬勃發(fā)展，需要大量配套的國產(chǎn)芯片制造設備和檢測設備，該方案服務(wù)于A(yíng)OI視覺(jué)檢測設備，應用前景廣闊。”
大量超高清視頻設備的應用倒逼機器視覺(jué)系統的數據采集能力大幅提升。超高清視頻技術(shù)的應用使機器視覺(jué)系統獲取到的數據量更大，從而對數據應用系統分析數據的效率要求更高，數據應用系統對不良解析分析的效率和準確率是被關(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器視覺(jué)系統管控產(chǎn)品與設備的外觀(guān)質(zhì)量，結合超高清視頻與數據分析技術(shù)，推出了一套“工業(yè)視覺(jué)+數據應用”方案。京東方利用大數據平臺的運算能力、基于滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需要的分析算法、利用顯示面板行業(yè)經(jīng)驗的分析方法，構成了一套固化經(jīng)驗知識、智能挖掘根因的不良根因分析系統（RCA），現已在京東方多個(gè)工廠(chǎng)落地實(shí)施。
“超高清視頻設備的應用提升了機器視覺(jué)系統的數據采集能力，從而對檢測數據的處理要求也越來(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)的應用，使設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)機器視覺(jué)（ADC）系統的處理，得到精確的生產(chǎn)不良數據后，將數據再導入智能不良根因分析系統（RCA）進(jìn)行不良分析、追溯、預測。從而，實(shí)現了數據分析過(guò)程可視化，得到的分析結果也更準確，讓我們可以對生產(chǎn)過(guò)程中的不良做到防患于未然。”在精準生產(chǎn)方面，BOE（京東方）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可根據生產(chǎn)情況智能核算排產(chǎn)計劃，將整體生產(chǎn)效率提升30%以上；在產(chǎn)品品控方面，通過(guò)采集設備端參數，構建缺陷模型，打通生產(chǎn)調度系統，實(shí)現產(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)節并協(xié)同管理，庫存量減少25%，訂單履約周期縮短30%，產(chǎn)業(yè)鏈成本降低25%，實(shí)現上下游高效協(xié)同。BOE（京東方）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在短短一年內，已為全國200多家企業(yè)提供數字化轉型服務(wù)，大幅提升企業(yè)運營(yíng)管理效率，加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數字化轉型。
讓缺陷檢測更精準、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)，巡檢機器人已然成為萬(wàn)眾矚目的“新星”。相關(guān)統計數據顯示，預計到2026年，中國智能巡檢機器人市場(chǎng)規模將達26億元。
作為通信傳輸的樞紐，運營(yíng)商通信機房的安全運行至關(guān)重要。在天津移動(dòng)的機房中，基于“5G﹢AI”超高清視頻分析的巡檢機器人系統有條不紊地進(jìn)行工程建設安全審核、設備巡檢和遠程點(diǎn)檢。運營(yíng)商機房的通信設備缺陷檢測情況復雜，存在儀表指針識別、數字識別、狀態(tài)燈識別、連接線(xiàn)識別等多種識別方式。“5G﹢AI”機房巡檢機器人可通過(guò)集成超高清視頻攝像機，以5G網(wǎng)絡(luò )傳輸圖像并進(jìn)行AI分析，準確定位出物體的詳細信息，如類(lèi)別、位置和邊緣，并準確判別出異常狀況并發(fā)出告警。據了解，自應用以來(lái)，天津移動(dòng)安全巡檢費用下降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(chǎng)、園區、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。有裂痕瑕疵的零件通磁后，本身形成的磁場(chǎng)會(huì )因為瑕疵而出現磁場(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 )呈現綠色熒光，使得瑕疵可見(jiàn)。人眼判斷帶有主觀(guān)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。機器視覺(jué)則可以很好地解決這些問(wèn)題。金石機器人銀川有限公司自行研制的機器人視覺(jué)識別系統結合超高清視頻技術(shù)，用機器代替人眼，現已在長(cháng)安馬自達發(fā)動(dòng)機有限公司長(cháng)安馬自達曲軸生產(chǎn)線(xiàn)上得到了成功應用，走上了與海外產(chǎn)品同臺競技的舞臺。
超高清視頻技術(shù)應用為高端檢測設備研發(fā)創(chuàng )造了優(yōu)勢條件。眾所周知，電子元器件，尤其是高端半導體芯片在生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷檢測是一大難點(diǎn)。相較而言，我國在高端檢測設備系統的研發(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、結合傳統算法和深度學(xué)習算法的缺陷檢測亞像素算法、靈活開(kāi)放的軟件架構，�？禉C器人超高清高精度柔性化自動(dòng)質(zhì)量檢測系統在4k顯示屏幕生產(chǎn)、電路PCB生產(chǎn)，以及光伏、鋰電等行業(yè)得到應用。
�？禉C器人產(chǎn)品總監張振華在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)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)量檢測系統，具備超高分辨率、圖像質(zhì)量?jì)?yōu)異、算法智能等特性，可以達到超高的識別精度和產(chǎn)線(xiàn)柔性，被廣泛應用于高端電子制造業(yè)的各種應用中，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(chǎng)“眼鼻耳”
工業(yè)4.0時(shí)代，打造智能工廠(chǎng)成為制造業(yè)企業(yè)轉型升級的潮流。據工信部透露，截至目前，我國已建成700多個(gè)數字化車(chē)間、智能工廠(chǎng)，智能制造試點(diǎn)示范項目生產(chǎn)效率平均提高48%。超高清視頻與5G、人工智能、虛擬現實(shí)等新一代信息技術(shù)的融合應用，催生大量的新場(chǎng)景、新應用、新模式，實(shí)現了生產(chǎn)制造效率和效能的雙提升。
走進(jìn)鞍鋼股份智慧鋼廠(chǎng)，現代化的冶煉生產(chǎn)操控設備讓人耳目一新。曾經(jīng)忙碌于生產(chǎn)線(xiàn)上的工人師傅們如今只需坐在轉爐連鑄集控中心，通過(guò)超高清視頻監控設備，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)遠程指揮、廢鋼智能識別、無(wú)人化鋼水運輸、轉爐智能兌鐵、鋼包定位等操作，實(shí)現煉鋼生產(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：“煉鋼工序復雜、生產(chǎn)環(huán)境危險度高，可視化管理和遠程生產(chǎn)調控成為現代鋼鐵企業(yè)必備的輔助系統，我們利用超高清視頻結合圖像識別等技術(shù)，自動(dòng)采集、記錄、發(fā)送生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)數據，有效提高了在惡劣環(huán)境下圖像識別能力和現場(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(chǎng)”于近日正式上線(xiàn)。千余臺高效運轉的自動(dòng)化機器設備、15個(gè)應用場(chǎng)景、已經(jīng)上線(xiàn)的2500多個(gè)5G CPE等終端設備，讓整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現了真正意義上的“全流程環(huán)節、全業(yè)務(wù)場(chǎng)景、全生產(chǎn)要素”的5G全流程管理。要實(shí)現真正意義上的“全連接”，機器視覺(jué)是其中的關(guān)鍵一環(huán)。為了讓機器的“眼睛”看得更清楚、判斷更準確，該工廠(chǎng)通過(guò)部署超高清攝像頭采集PCB電路板的圖像，并結合5G網(wǎng)絡(luò )大帶寬、低延時(shí)特性，將數據傳輸至部署在邊緣云上的圖像分析系統，以此來(lái)自動(dòng)判斷PCB是否存在缺陷，反饋分析結果。據悉，未來(lái)，該工廠(chǎng)還將部署分揀機器人，根據圖像識別系統結果，代替人工挑出不良產(chǎn)品。荊州移動(dòng)項目經(jīng)理王婷對《中國電子報》記者說(shuō)道：“在荊州其他制造業(yè)工廠(chǎng)內還有很多的基于機器視覺(jué)的檢測、識別、測量、定位的應用，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、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯(lián)合印發(fā)的《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃（2019—2022年）》就明確提出，要加快超高清工業(yè)內窺鏡、工業(yè)相機、生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)檢測設備等的產(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、產(chǎn)品組裝定位引導、機器人巡檢、人機協(xié)作交互等場(chǎng)景下的應用，圍繞電子、汽車(chē)、航空航天等規模大、精度高的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景打造一批可推廣的典型應用。
如今看來(lái)，在國家政策引導和產(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，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“中國制造”到“中國智造”“中國創(chuàng )造”，工業(yè)強國之夢(mèng)已近在眼前。
