超高清視頻技術(shù)點亮“工業(yè)之眼”

　　如果說傳統(tǒng)工廠如同一個個“黑盒子”，生產(chǎn)制造全生命周期皆蒙著一層“神秘面紗”，讓人“看不透”“摸不清”，那么，現(xiàn)代工廠則被打造成了一個個“玻璃盒子”，“研、產(chǎn)、供、銷”各個環(huán)節(jié)皆因超高清視頻技術(shù)而變得更透明、更安全、更高效?？梢哉f，超高清點亮了“工業(yè)之眼”，為智能制造駛?cè)肟燔嚨雷⑷肓藦妱诺尿?qū)動力。

　　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(yīng)用案例名單，工業(yè)制造領(lǐng)域有15個典型案例入選，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、機器人巡檢、人機協(xié)作交互等場景的廣泛應(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間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程中存在的問題，并及時、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)和柔性自動化制造對于機器視覺的需求日益強烈，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的空白。該鏡頭可廣泛應(yīng)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、手機點亮檢測?！?.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，讓一切缺陷無所遁形，大幅提高面板行業(yè)的生產(chǎn)準(zhǔn)確率?！焙祥L步道光學(xué)科技有限公司CTO吳沛林對《中國電子報》記者說道。

　　高端制造的生產(chǎn)場景復(fù)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，芯片制造過程中，傳統(tǒng)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，且容易形成主觀誤差，因此機器視覺技術(shù)應(yīng)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檢測變得更高效、更準(zhǔn)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(tǒng)于一體，有效提高了機器視覺技術(shù)在晶圓缺陷檢測的準(zhǔn)確率、檢測效率，降低了成本。極清慧視設(shè)計部部長林良煌在接受《中國電子報》記者采訪時表示：“國內(nèi)集成電路、芯片制造行業(yè)蓬勃發(fā)展，需要大量配套的國產(chǎn)芯片制造設(shè)備和檢測設(shè)備，該方案服務(wù)于AOI視覺檢測設(shè)備，應(yīng)用前景廣闊。”

　　大量超高清視頻設(shè)備的應(yīng)用倒逼機器視覺系統(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)用使機器視覺系統(tǒng)獲取到的數(shù)據(jù)量更大，從而對數(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)對不良解析分析的效率和準(zhǔn)確率是被關(guān)注的重點?；钴S在全球顯示領(lǐng)域前沿的京東方廣泛采用機器視覺系統(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+數(shù)據(jù)應(yīng)用”方案。京東方利用大數(shù)據(jù)平臺的運算能力、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)驗的分析方法，構(gòu)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(tǒng)（RCA），現(xiàn)已在京東方多個工廠落地實施。

　　“超高清視頻設(shè)備的應(yīng)用提升了機器視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力，從而對檢測數(shù)據(jù)的處理要求也越來越高?！本〇|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)過機器視覺（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）進行不良分析、追溯、預(yù)測。從而，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析過程可視化，得到的分析結(jié)果也更準(zhǔn)確，讓我們可以對生產(chǎn)過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)平臺可根據(jù)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%，實現(xiàn)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(nèi)，已為全國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)運營管理效率，加速推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

　　讓缺陷檢測更精準(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)，巡檢機器人已然成為萬眾矚目的“新星”。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2026年，中國智能巡檢機器人市場規(guī)模將達(dá)26億元。

　　作為通信傳輸?shù)臉屑~，運營商通信機房的安全運行至關(guān)重要。在天津移動的機房中，基于“5G﹢AI”超高清視頻分析的巡檢機器人系統(tǒng)有條不紊地進行工程建設(shè)安全審核、設(shè)備巡檢和遠(yuǎn)程點檢。運營商機房的通信設(shè)備缺陷檢測情況復(fù)雜，存在儀表指針識別、數(shù)字識別、狀態(tài)燈識別、連接線識別等多種識別方式?！?G﹢AI”機房巡檢機器人可通過集成超高清視頻攝像機，以5G網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像并進行AI分析，準(zhǔn)確定位出物體的詳細(xì)信息，如類別、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，天津移動安全巡檢費用下降32%，覆蓋場景從之前的12個增加到了41個，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所。

　　在汽車制造過程中，超高清視頻技術(shù)應(yīng)用扮演起“巡檢員”的角色，為汽車質(zhì)量和安全把關(guān)。比如，汽車軸類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，本身形成的磁場會因為瑕疵而出現(xiàn)磁場不均，此時吸附的熒光磁粉會比均勻磁場分布時吸附的更多，在紫外光的照射下會呈現(xiàn)綠色熒光，使得瑕疵可見。人眼判斷帶有主觀性，且會受制于極端環(huán)境，如黑暗、高溫、高壓、污染等的影響。機器視覺則可以很好地解決這些問題。金石機器人銀川有限公司自行研制的機器人視覺識別系統(tǒng)結(jié)合超高清視頻技術(shù)，用機器代替人眼，現(xiàn)已在長安馬自達(dá)發(fā)動機有限公司長安馬自達(dá)曲軸生產(chǎn)線上得到了成功應(yīng)用，走上了與海外產(chǎn)品同臺競技的舞臺。

　　超高清視頻技術(shù)應(yīng)用為高端檢測設(shè)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(dǎo)體芯片在生產(chǎn)過程中的缺陷檢測是一大難點。相較而言，我國在高端檢測設(shè)備系統(tǒng)的研發(fā)起步時間短，技術(shù)水平、功能、效率，都有較大的差距。不過，這一情況近兩年來得到了明顯改善。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)算法的缺陷檢測亞像素算法、靈活開放的軟件架構(gòu)，?？禉C器人超高清高精度柔性化自動質(zhì)量檢測系統(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。

　　海康機器人產(chǎn)品總監(jiān)張振華在接受《中國電子報》記者采訪時表示：“這種基于視覺技術(shù)的超高清高精度柔性化自動質(zhì)量檢測系統(tǒng)，具備超高分辨率、圖像質(zhì)量優(yōu)異、算法智能等特性，可以達(dá)到超高的識別精度和產(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)過程的自動化程度和生產(chǎn)效率，同時提升產(chǎn)品質(zhì)量及附加價值?！?/p>

　　打通智慧工廠“眼鼻耳”

　　工業(yè)4.0時代，打造智能工廠成為制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的潮流。據(jù)工信部透露，截至目前，我國已建成700多個數(shù)字化車間、智能工廠，智能制造試點示范項目生產(chǎn)效率平均提高48%。超高清視頻與5G、人工智能、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)的融合應(yīng)用，催生大量的新場景、新應(yīng)用、新模式，實現(xiàn)了生產(chǎn)制造效率和效能的雙提升。

　　走進鞍鋼股份智慧鋼廠，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，通過超高清視頻監(jiān)控設(shè)備，即可輕松地將整個煉鋼生產(chǎn)過程盡收眼底，還能進行吊車遠(yuǎn)程指揮、廢鋼智能識別、無人化鋼水運輸、轉(zhuǎn)爐智能兌鐵、鋼包定位等操作，實現(xiàn)煉鋼生產(chǎn)過程集中化、少人化、自動化、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)合圖像識別等技術(shù)，自動采集、記錄、發(fā)送生產(chǎn)過程相關(guān)數(shù)據(jù)，有效提高了在惡劣環(huán)境下圖像識別能力和現(xiàn)場自動化控制水平，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)過程管理、提高生產(chǎn)管理效率等方面發(fā)揮了積極作用?！?/p>

　　在湖北荊州，荊州移動聯(lián)手美的打造的全球首個家電制造領(lǐng)域“5G全連接工廠”于近日正式上線。千余臺高效運轉(zhuǎn)的自動化機器設(shè)備、15個應(yīng)用場景、已經(jīng)上線的2500多個5G CPE等終端設(shè)備，讓整個生產(chǎn)線實現(xiàn)了真正意義上的“全流程環(huán)節(jié)、全業(yè)務(wù)場景、全生產(chǎn)要素”的5G全流程管理。要實現(xiàn)真正意義上的“全連接”，機器視覺是其中的關(guān)鍵一環(huán)。為了讓機器的“眼睛”看得更清楚、判斷更準(zhǔn)確，該工廠通過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)，以此來自動判斷PCB是否存在缺陷，反饋分析結(jié)果。據(jù)悉，未來，該工廠還將部署分揀機器人，根據(jù)圖像識別系統(tǒng)結(jié)果，代替人工挑出不良產(chǎn)品。荊州移動項目經(jīng)理王婷對《中國電子報》記者說道：“在荊州其他制造業(yè)工廠內(nèi)還有很多的基于機器視覺的檢測、識別、測量、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)展行動計劃（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、生產(chǎn)線自動檢測設(shè)備等的產(chǎn)業(yè)化，推動超高清視頻技術(shù)在工業(yè)可視化、缺陷檢測、產(chǎn)品組裝定位引導(dǎo)、機器人巡檢、人機協(xié)作交互等場景下的應(yīng)用，圍繞電子、汽車、航空航天等規(guī)模大、精度高的工業(yè)生產(chǎn)場景打造一批可推廣的典型應(yīng)用。

　　如今看來，在國家政策引導(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，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。以夢為馬，未來可期。從“中國制造”到“中國智造”“中國創(chuàng)造”，工業(yè)強國之夢已近在眼前。(記者 宋婧)

　　轉(zhuǎn)自：中國電子報

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