高速高精度工業(yè)視覺檢測與柔性控制系統(tǒng)關鍵技術(shù) 助力機器視覺行業(yè)發(fā)展進入新階段

隨著全球經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和科技的快速發(fā)展，創(chuàng)新驅(qū)動已經(jīng)成為許多國家和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的主要方向，而信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)及人工智能技術(shù)成為創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展的關鍵支撐。

隨著“德國工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出，工業(yè)視覺檢測作為其中重要的一環(huán)，對智能制造的轉(zhuǎn)型升級有著舉足輕重的作用。而在“政策+需求+國產(chǎn)替代” 多方向驅(qū)動下，機器視覺行業(yè)發(fā)展進入了新階段。

(圖一)

作為國家級專精特新重點小巨人企業(yè)，華漢偉業(yè)自2015年成立以來，以技術(shù)驅(qū)動為主的形態(tài)，聚焦工業(yè)視覺檢測過程中的痛難點，重點面向視覺檢測五大應用場景：定位、測量、識別、表面質(zhì)量分析、視覺引導，突破三大關鍵技術(shù)：光學成像技術(shù)、工業(yè)圖像分析技術(shù)、機器人視覺伺服技術(shù)，突破關鍵技術(shù)，以點帶面，促進行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

(圖二)

創(chuàng)新點串珠成鏈，助力智能制造加速跑

從檢測過程中的，容易受到多種因素的影響，例如檢測環(huán)境、檢測物材質(zhì)，尺寸、規(guī)整度等，從3C和鋰電行業(yè)對比來看，3C的檢測工件比較小，且很多異形工件，因此對檢測過程中的成像、反光、對比度提出了更高的要求；而鋰電行業(yè)的物體形貌更規(guī)則，要求也相對較低一些，因此關鍵技術(shù)的突破和研究上面，公司的創(chuàng)新點就更需要有針對性和建設性。

1）創(chuàng)新點一：實現(xiàn)凹凸物體、高反光物體、透明材質(zhì)、低對比度物體的清晰成像

在面向關鍵制造工藝節(jié)點及多樣化產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)、表面澤反光等多樣化的質(zhì)檢環(huán)境，創(chuàng)新了復雜外形產(chǎn)品表面的2D圖像采集和快速精準成像技術(shù)，實現(xiàn)凹凸物體、高反光物體、透明材質(zhì)、低對比度物體的清晰成像。

(圖三)

創(chuàng)新了多光譜光源控制、多光譜圖像合成的成像技術(shù)，建立了適用于朗伯體和非朗伯體一般特性的非標定圖像融合模型，對陰影、環(huán)境光和方向光統(tǒng)一建模，實現(xiàn)了對陰影的低強度灰度分布、漫反射的平滑性與二義性、高反光區(qū)的集中分布性綜合量化分析，而且，還建立偏振多圖像形狀和紋理估計模型，實現(xiàn)多圖像融合。

(圖四)

2）創(chuàng)新點二：實現(xiàn)了復雜場景下的多類別材質(zhì)的高速高精度成像。

針對條紋結(jié)構(gòu)光成像系統(tǒng)在應對半透明、高反光、透明、鏡面材質(zhì)時難以重建成像的行業(yè)痛點，創(chuàng)新了高魯棒性投影圖案及編解碼算法、多階段HDR融合算法、重建結(jié)果圖像增強算法、統(tǒng)一PMP相位輪廓成像系統(tǒng)與PMD相位偏折成像系統(tǒng)等關鍵技術(shù)，實現(xiàn)了復雜場景下的多類別材質(zhì)的高速高精度成像。

(圖五)

創(chuàng)新了高穩(wěn)定性與強魯棒性的條紋投影圖案和相應編解碼算法。設計了面向全流程的提升圖像完整性算法框架，從圖像采集階段、三維重建階段和高度圖像后處理階段進行了圖像完整性算法設計，解決了結(jié)果圖像像素丟失或像素異常噪聲的問題，提升了重建質(zhì)量。

(圖六)

攻克了針對自由曲面的反/透射相位偏折重建模型，在算法和硬件框架上創(chuàng)新了基于條紋結(jié)構(gòu)光的PMP相位輪廓成像系統(tǒng)與PMD相位偏折成像系統(tǒng)的統(tǒng)一，解決了對鏡面和透明材質(zhì)的兼容成像問題。

(圖七)

3）創(chuàng)新點三：構(gòu)建云邊端的工業(yè)視覺解決方案

構(gòu)建了2D視覺、3D視覺、AI質(zhì)檢一體化工業(yè)視覺算法平臺，融合傳統(tǒng)圖像處理和深度學習分析技術(shù)，實現(xiàn)測量、定位、識別、視覺引導、表面質(zhì)量分析等面向多場景的低代碼開發(fā)平臺與應用系統(tǒng)的國產(chǎn)替代。

實現(xiàn)測量、定位、表面質(zhì)量分析和識別等300多個傳統(tǒng)圖像處理算法的數(shù)學建模和分析，基于指令集、并行算法優(yōu)化技術(shù)，實現(xiàn)高速、高精度、魯棒性的工業(yè)圖像分析。針對工業(yè)場景樣本匱乏、紋理缺失、低對比度等場景，側(cè)重解決稀缺場景小數(shù)據(jù)、圖像遮擋拉伸等特殊場景下目標檢測、語義分割、分類、字符識別、多圖像融合深度學習等難題。創(chuàng)新了基于組態(tài)、流程配置的零代碼視覺軟件平臺和面向開發(fā)者的圖像算法開發(fā)環(huán)境。

(圖八)

4）創(chuàng)新點四：構(gòu)建機器人協(xié)同感知與智能決策視覺伺服系統(tǒng)

針對新能源汽車電池工藝制造、傳統(tǒng)機器人缺乏自主感知、異形VR眼鏡點膠等薄弱環(huán)節(jié)，圍繞機器人力覺、視覺等信息融合場景，創(chuàng)新了機器人動力學和運動學分析、多源信息感知與影像融合、視覺增強引導與人機協(xié)同關鍵技術(shù)，攻克了機器人導航定位、目標檢測跟蹤、交互決策、參數(shù)標定及位姿誤差補償?shù)汝P鍵技術(shù)，構(gòu)建機器人協(xié)同感知與智能決策視覺伺服系統(tǒng)。

(圖九)

關鍵技術(shù)突破，做機器視覺交付專家

對于關鍵技術(shù)的突破上，公司已經(jīng)取得多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果并實現(xiàn)在國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)應用，目前申請專利100+，已授權(quán)49+，軟著證書56+，主要為3C電子制造和新能源領域的頭部客戶和上市公司提供服務，獲得客戶的廣泛好評。

在缺陷檢測過程中，業(yè)界工業(yè)最難突破的幾個難點如：鋰電行業(yè)中，軟包電池外觀檢測、包藍膜后外觀檢測、鋁殼六面檢測、密封釘/頂蓋焊焊接質(zhì)量檢測等；3C行業(yè)中，屏蔽蓋外觀檢測、五金件尺寸測量、藍寶石玻璃檢測等，通過公司在關鍵技術(shù)上的不斷突破也取得了階段性的勝利。

在推廣過程中，華漢偉業(yè)已完成圖像算法、2D&3D&AI標準視覺軟件開發(fā)和布局；當前聚焦在3D傳感器、讀碼器、工控機等標準硬件及AOI檢測設備上，由技術(shù)驅(qū)動逐步過渡到技術(shù)產(chǎn)品+市場驅(qū)動的形態(tài)上來。

從算法上的AI+機器視覺場景的應用，減少99%樣本采集時間，大幅提升檢測效率，到行業(yè)大模型的建立，實現(xiàn)產(chǎn)線的快速部署換型，再到項目交付過程中的7*24小時全國快速服務和響應，公司從算法創(chuàng)新、應用開發(fā)、解決方案到設備制造打造四個層面，全面打造“3D+AI機器視覺交付專家”。

作為中國本土化機器視覺產(chǎn)業(yè)，華漢偉業(yè)從關鍵技術(shù)突破到規(guī)模市場的開發(fā)，聚焦高速高精度工業(yè)視覺檢測與柔性控制系統(tǒng)關鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化，與國家的政策方針和技術(shù)發(fā)展潮流始終保持著一致，一步步一個腳印，堅守“精益求精”的匠心，始終如一，修煉好內(nèi)功，鉆研客戶需求，打磨好的產(chǎn)品，攻克關鍵技術(shù)，賦能多應用場景，助力機器視覺行業(yè)發(fā)展進入新階段。