智能製造離不開的機器視覺

工業4.0離不開智能製造，智能製造離不開機器視覺。2015年我國機器視覺市場全球佔比8.3%，增速超20%，機器視覺為我國工業自動化打開「新視界」。

智能製造的視覺入口

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　　簡介及分類

　　機器視覺是指利用相機、攝像機等感測器，配合機器視覺演算法賦予智能設備人眼的功能，從而進行物體的識別、檢測、測量等功能。機器視覺可以分為工業視覺、計算機視覺兩類。

　　構成及原理

　　機器視覺系統一般由燈源、鏡頭、工業相機、圖像採集卡、圖像處理單元和視覺處理軟體構成。

　　優勢及特點

　　機器視覺具有高度自動化、高效率、高精度和適應較差環境的優點。

　　是實現智能製造的必要手段

　　如果說工業機器人是人類手的延伸、交通工具是人類腿的延伸，那麼機器視覺就相當於人類視覺在機器上的延伸。機器視覺實現了對工件尺寸、形狀、顏色等特徵的自動判斷和識別，可以讓機器代替人眼做測量和判斷，是實現工業自動化和智能化的必要手段。

　　機器視覺與人類視覺對比

　　機器視覺應用於智能製造領域的功能

機器視覺下游應用現狀

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　　應用廣泛

　　作為一種給機器人帶來視覺功能的關鍵技術，機器視覺應用廣泛。從工業視覺到計算機視覺，從人機交互到自動駕駛，從虛擬現實到物體自動識別，機器視覺都能擔當著重要角色。

　　機器視覺應用領域

　　工業領域

　　工業機器人領域的機器視覺下游市場主要是半導體及電子製造、汽車、食品與包裝和製藥行業，其他如煙草、農業、機械零部件等也是機器視覺應用的重要行業。

　　機器視覺在包裝機械和機械零部件應用示例

　　機器視覺工業應用情況

　　工業領域的機器視覺難點在於精度和速度，要求都在毫米級，且工業領域工業機器人抓手的變動是在三維空間內。

　　基於機器視覺的工業機器人定位技術流程

　　服務機器人領域

　　掃地機器人

　　目前實現自主規避障礙&規劃路線的掃地機器人的技術路徑主要有兩類，機器視覺技術和激光雷達導航技術。基於機器視覺的掃地機器人，指通過攝像頭獲取圖像，通過演算法實現規劃路徑、躲避障礙。

　　不同技術方案的掃地機器人特點對比

　　基於機器視覺技術的掃地機器人，目前主要有兩款產品，一款是iRobot 980，一款是Dyson 360 eye。

iRobot 980和Dyson 360 eye

　　根據IFR統計數據顯示，2014年全球家務機器人銷售額達到12億美元，同比增長24%。同時，根據GFK數據，2015年中國掃地機器人市場零售規模在50億元人民幣左右，這一數字在2018年將增長至120億元人民幣，市場空間巨大。

　　2012-2018全球及中國掃地機器人市場空間預測（億美元）

　　無人駕駛領域

　　攝像頭（機器視覺）、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、GPS是無人駕駛汽車感知系統的五大重要感測器。

　　攝像頭（機器視覺）與其他四類無人駕駛汽車感測器的特性對比（點擊大圖更清晰）

　　根據麥肯錫、高盛的預測，在2022年左右，會出現呈一定規模的的無人駕駛汽車應用趨勢。到2030年左右，無人駕駛汽車將進入汽車消費市場。

　　無人駕駛產業化發展的階段及重要節點預測

機器視覺市場規模概況

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　　全球

　　根據American Imaging Association提供的數據，全球機器視覺部件及系統市場空間從2010年的25.2億美元增長到2015年的42億美元，年複合增長率為10.8%。

　　2010-2015全球機器視覺部件及系統市場空間

　　（來源：American Imaging Associaiton）

　　在地區方面，機器視覺主要分布在美國、德國、日本、中國等國家。中國機器視覺產業雖然起步晚，但發展速度快，已成為繼美國和日本之後的全球第三大機器視覺市場。

　　2014年全球機器視覺市場地區分布

　　（來源：American Imaging Associaiton）

　　在應用領域方面，工業機器視覺下遊行業主要為半導體及電子製造，汽車行業次之。

　　2015全球機器視覺部件級系統市場分布

　　（來源：AIA）

　　中國

　　我國機器視覺起步於20世紀80年代，2006 年以前，國內機器視覺產品應用主要集中在外資製造企業，規模很小。2011 年國內機器視覺市場開始啟動，目前行業正處於快速發展期，發展空間大。

　　我國機器視覺行業發展時期

　　2015年國內機器視覺硬體及系統市場規模22億元人民幣，全球佔比8.3%，增速為20.9%，高於全球平均水平。

　　2010-2018年中國機器視覺市場空間及增速

我國機器視覺行業競爭格局

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　　整個機器視覺系統中，半導體零部件和軟體開發佔據成本的80%，其中進口核心零部件和底層軟體開發佔60%生產成本。

　　機器視覺成本構成

　　目前活躍在我國機器視覺市場上的力量主要可以分為三類：國際綜合自動化工業公司、國際專門機器視覺廠商、國內專門機器視覺公司，其中外資廠商仍然佔據機器視覺市場主導地位，我國機器視覺行業企業以產品代理商和系統集成及設備製造為主，底層開發商較少。

　　我國機器視覺市場上的三類力量

　　國內機器視覺產業鏈上公司分布

　　從行業公司來看，中國的國際機器視覺品牌已超100多家，中國自己的機器視覺企業也超過102家，機器視覺產品代理商超過200家，專業的機器視覺系統集成商超過50家。

　　2007-2013年我國機器視覺企業數量及增速

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