機(jī)器視覺(jué)：智能制造的關(guān)鍵

機(jī)器視覺(jué)，指用機(jī)器代替人工來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用使得工業(yè)生產(chǎn)更加自動(dòng)化、智能化，大大提高了生產(chǎn)效率，機(jī)器視覺(jué)已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的必要手段之一。目前，機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了外觀檢測(cè)、引導(dǎo)和定位、高精度檢測(cè)和識(shí)別等方面的廣泛應(yīng)用：

5G助力智能制造加速發(fā)展，但工業(yè)應(yīng)用落地依然存在阻礙

隨著“新基建”概念的提出與“十四五”專項(xiàng)規(guī)劃的出爐，伴隨著智能制造的號(hào)角，5G的發(fā)展風(fēng)頭正盛。5G“三超”（超高速、超大連接、超低時(shí)延）的關(guān)鍵能力，可以滿足工業(yè)場(chǎng)景下高速率數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性、業(yè)務(wù)連續(xù)性等需求。5G技術(shù)的發(fā)展，給智能制造在生產(chǎn)管理方面帶來(lái)了快速、有效的信息共享能力。機(jī)器視覺(jué)結(jié)合以“端、邊、云”架構(gòu)理念設(shè)計(jì)的5G架構(gòu)體系，能夠快速融入到多行業(yè)的應(yīng)用中。

但是在工業(yè)場(chǎng)景中，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的差異化給5G技術(shù)的落地提出了新的技術(shù)需求，工業(yè)場(chǎng)景的碎片化，使得時(shí)延和可靠性仍無(wú)法達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。主要表現(xiàn)在：

1）垂直行業(yè)特性迥異，知識(shí)壁壘高，制造流程對(duì)可靠性和穩(wěn)定性要求高，目前的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)還很難滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)性能方面要求。5G現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)還需持續(xù)優(yōu)化，提出更加精準(zhǔn)的專網(wǎng)架構(gòu)體系。

2）每個(gè)行業(yè)間的特性差異巨大，物聯(lián)網(wǎng)與每個(gè)行業(yè)結(jié)合，要根據(jù)行業(yè)自身特性調(diào)整其網(wǎng)絡(luò)能力，則給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)復(fù)雜度提出了更高要求。

• 精準(zhǔn)工業(yè)控制。生產(chǎn)過(guò)程中，操作的精準(zhǔn)控制是必須要求。邊、云的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、決策，再轉(zhuǎn)換成工業(yè)設(shè)備控制指令進(jìn)行下發(fā)至設(shè)備執(zhí)行，期間實(shí)現(xiàn)設(shè)備間精準(zhǔn)信息交互和高效協(xié)作必須依靠網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、高穩(wěn)定性。
• 局域網(wǎng)部署，保證數(shù)據(jù)安全性。工業(yè)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)有安全私密性要求，保證數(shù)據(jù)不出園區(qū)，是企業(yè)自有核心技術(shù)保護(hù)的需要。當(dāng)前大部分場(chǎng)景的工業(yè)控制系統(tǒng)還部署在本地，受通信技術(shù)和處理能力限制，工業(yè)云平臺(tái)涉及工業(yè)控制的深度還不夠，多鏈接、大數(shù)據(jù)支持等仍需要加強(qiáng)。
• 高穩(wěn)定性、低時(shí)延。目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用只能停留在表層的數(shù)據(jù)采集、展示和管理，難涉及工業(yè)系統(tǒng)控制核心領(lǐng)域及生產(chǎn)制造過(guò)程，其中穩(wěn)定性和時(shí)延難滿足是主要因素。

基于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)特點(diǎn)，MEC需加強(qiáng)新技術(shù)方向建設(shè)

MEC (Multi-access Edge Computing)是一個(gè)邊緣云平臺(tái)，是指靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開放平臺(tái)，能就近提供智能互聯(lián)服務(wù)，滿足行業(yè)在數(shù)字化變革過(guò)程中對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)、業(yè)務(wù)智能、數(shù)據(jù)聚合與互操作、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。

MEC重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)方向除了完善自有通訊架構(gòu)建設(shè)，同時(shí)也要提升應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)備的硬實(shí)力。MEC技術(shù)可在以下幾個(gè)方面展開探索：

1. 超低時(shí)延：目標(biāo)的理想時(shí)延是1ms，典型場(chǎng)景可做到5-10ms。同時(shí)要兼顧時(shí)延和其他性能指標(biāo)之間的平衡關(guān)系值，尤其是在超低時(shí)延的同時(shí)要求100%可靠性，及較高業(yè)務(wù)吞吐量。
2. 視頻編解碼技術(shù)：工業(yè)產(chǎn)線智能化設(shè)備多以視頻、圖像方式進(jìn)行傳輸、數(shù)據(jù)分析等。除了5G大帶寬的數(shù)據(jù)要求外，在視頻流、圖片等信息傳輸保證不失真前提下的壓縮能力也必須依靠網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。視頻編解碼技術(shù)可保證壓縮比的大幅度提升，減少管道帶寬的開支。
3. 超算能力：隨著5G應(yīng)用的深入及更多深度學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用，大量數(shù)據(jù)的采集、分析能力的加強(qiáng)，快速提升了對(duì)MEC的算力要求。MEC需更快的完成端側(cè)的處理能力，復(fù)雜深度學(xué)習(xí)算法在MEC的超算需求更迫切，則算力需快速提升。

Eye-X通用化工業(yè)視覺(jué)平臺(tái)讓機(jī)器視覺(jué)技術(shù)更加廣泛滲透工業(yè)領(lǐng)域

機(jī)器視覺(jué)的核心技術(shù)圍繞著引導(dǎo)和定位、外觀檢測(cè)、高精度檢測(cè)、識(shí)別等應(yīng)用展開，其以光、電、算、軟結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，精度可達(dá)μm級(jí)、圖像大數(shù)據(jù)量要求高。上行帶寬超過(guò)100Mbps，時(shí)延10ms以內(nèi)居多。尤其在工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景中，產(chǎn)業(yè)鏈條跨區(qū)域現(xiàn)象非常普及，如何在區(qū)域之間保證信息的穩(wěn)定性、及時(shí)性、實(shí)時(shí)性是保證整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所必須支持的技術(shù)。

新視智科自主研發(fā)的Eye-X通用化工業(yè)視覺(jué)平臺(tái)架構(gòu)體系在工業(yè)制造中可實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)定位、外觀測(cè)量、高精度檢測(cè)、識(shí)別等功能，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。該平臺(tái)采用軟件模塊標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，由機(jī)器視覺(jué)管理、深度視覺(jué)算法、數(shù)據(jù)管理與分析、以及工業(yè)質(zhì)檢云等功能模塊組成，支持多種類標(biāo)準(zhǔn)接口，支持多種核心應(yīng)用零部件及多應(yīng)用場(chǎng)景。

• 機(jī)器視覺(jué)管理模塊：提供六大類百多種算子，圖像化編程、靈活方便。
• 深度視覺(jué)算法：結(jié)合深度學(xué)習(xí)技術(shù)重點(diǎn)提供缺陷檢測(cè)、目標(biāo)分類和OCR識(shí)別等功能。三大功能模塊，可快速匹配不同應(yīng)用場(chǎng)景需求。
• 數(shù)據(jù)管理與分析模塊：重點(diǎn)提供設(shè)備接入管理、數(shù)據(jù)分析及決策、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)字孿生、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)等應(yīng)用，打造新時(shí)代智慧工廠。
• 工業(yè)質(zhì)檢云提供工業(yè)領(lǐng)域系統(tǒng)云化部署方案，實(shí)現(xiàn)樣本收集、標(biāo)注、訓(xùn)練、模型在線更新等。

目前，Eye-X通用工業(yè)視覺(jué)平臺(tái)已經(jīng)在多場(chǎng)景如紡織、3C、金屬等卷材，光伏、玻璃等片材，以及新能源鋰電、鋼鐵、酒業(yè)、水泥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，滿足多場(chǎng)景算法、大數(shù)據(jù)分析、分布式架構(gòu)等需求。

Eye-X通用化工業(yè)視覺(jué)平臺(tái)與MEC架構(gòu)融合，助力智能制造+5G應(yīng)用泛化

MEC 和 5G 的融合為工業(yè)智能化改造提供了充分的想象空間，MEC 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的本地分流卸載、對(duì)業(yè)務(wù)的近端處理，在滿足企業(yè)數(shù)據(jù)不出園區(qū)的安全隱私性需求的同時(shí)，也進(jìn)一步降低了業(yè)務(wù)時(shí)延，提升了諸如遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程協(xié)作等業(yè)務(wù)的體驗(yàn)。

而Eye-X通用化工業(yè)視覺(jué)平臺(tái)架構(gòu)體系可融合到MEC核心算法中，通過(guò)借助MEC在算力、算法、存儲(chǔ)上的優(yōu)勢(shì)，及圖像流、視頻流等方面的編解碼及圖像壓縮能力等優(yōu)勢(shì)，可以有效提高機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)領(lǐng)域的檢測(cè)、識(shí)別、定位等需求的應(yīng)用能力，快速在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景中落地，并有助于提升在不同應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展能力。

“通過(guò)高清攝像頭、工業(yè)相機(jī)采集生產(chǎn)線上產(chǎn)品的圖像信息，通過(guò)5G的高上行帶寬進(jìn)行圖像信息的傳送，結(jié)合MEC平臺(tái)保障業(yè)務(wù)路徑最短。MEC平臺(tái)部署的機(jī)器視覺(jué)AI 算法對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種場(chǎng)景下的目標(biāo)和對(duì)象，實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)線上產(chǎn)品的質(zhì)量，包括外觀缺陷檢測(cè)、尺寸檢測(cè)、圖案檢測(cè)等，以達(dá)到對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的高精度、實(shí)時(shí)性、高效率的目的，可以最大程度替代人工質(zhì)檢，降低企業(yè)成本，提升質(zhì)檢的效率和效果。”

同時(shí)，結(jié)合5G的網(wǎng)絡(luò)能力，MEC更靠近移動(dòng)用戶在IT服務(wù)和云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容部署在分布式移動(dòng)環(huán)境中，針對(duì)圖像、視頻、制圖等，將計(jì)算和存儲(chǔ)卸載到無(wú)線接入網(wǎng)，降低對(duì)通信帶寬開銷，提高實(shí)時(shí)性。5G的低延時(shí)技術(shù)，加快了物聯(lián)網(wǎng)端云結(jié)合的構(gòu)建。

結(jié)語(yǔ)

目前，工業(yè)智能仍以解決碎片化需求為主。尤其是疫情中數(shù)字經(jīng)濟(jì)讓企業(yè)更加重視工業(yè)智能的價(jià)值，新基建的投資拉動(dòng)，將共同推動(dòng)工業(yè)智能從單點(diǎn)智能快速躍遷到全局智能，特別是汽車、消費(fèi)電子、品牌服飾、鋼鐵、水泥、化工等具備良好信息化基礎(chǔ)的制造業(yè)，貫穿供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、資產(chǎn)、物流、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)在內(nèi)的企業(yè)生產(chǎn)決策閉環(huán)的全局智能化應(yīng)用將大規(guī)模涌現(xiàn)。

在此基礎(chǔ)上，融合Eye-X通用工業(yè)視覺(jué)平臺(tái)+ MEC平臺(tái)的智能化工廠建設(shè)，將機(jī)器視覺(jué)與5G的產(chǎn)品集成，能夠快速進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的多場(chǎng)景應(yīng)用，并在整個(gè)工藝產(chǎn)線上提升工位間不同需求的應(yīng)用，實(shí)時(shí)解決每個(gè)環(huán)節(jié)的工作特性和問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從單點(diǎn)智能到全局智能的衍進(jìn)，將為企業(yè)帶來(lái)真正價(jià)值的提升，也為推動(dòng)中國(guó)實(shí)體經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量、高水平發(fā)展助力。