【儀表網(wǎng) 市場(chǎng)行情】3D相機(jī)正在推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的增長(zhǎng)。很多制造企業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向自動(dòng)化3D料箱揀選，專(zhuān)注于使用3D視覺(jué)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)來(lái)簡(jiǎn)化操作并減少開(kāi)支。
 

　　預(yù)計(jì)3D相機(jī)將在未來(lái)五年內(nèi)推動(dòng)全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)，這得益于移動(dòng)機(jī)器人和機(jī)器人揀選的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。到 2028 年，預(yù)計(jì)3D相機(jī)的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為 13%，將遠(yuǎn)高于全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)預(yù)期的 6.4% 的個(gè)位數(shù)復(fù)合年增長(zhǎng)率。3D機(jī)器視覺(jué)相機(jī)的收入預(yù)計(jì)將從2022年的7.67億美元增長(zhǎng)到2028年的近16億美元，其中飛行時(shí)間3D相機(jī)和立體視覺(jué)相機(jī)的增長(zhǎng)尤其強(qiáng)勁。
 

　　Interact Analysis近日發(fā)布的關(guān)于全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的報(bào)告顯示，該市場(chǎng)在2023年創(chuàng)造了62.6億美元的收入，比2022年下降了2.8%。盡管略有收縮，但預(yù)計(jì)在預(yù)測(cè)期內(nèi)的增長(zhǎng)率將達(dá)到6.4%，2024年將小幅增長(zhǎng)1.4%。
 

　　01  四種類(lèi)型的3D視覺(jué)相機(jī)
 

　　3D相機(jī)通常可以分為四種產(chǎn)品類(lèi)型，每種產(chǎn)品類(lèi)型都有針對(duì)不同應(yīng)用的關(guān)鍵特性和優(yōu)勢(shì)。
 

　　· 結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)是指將已知的圖案或光序列投射到表面上，并分析該圖案在與物體交互時(shí)的變形或變形。相機(jī)觀察結(jié)構(gòu)光是如何變形的，并根據(jù)這些信息計(jì)算出場(chǎng)景中物體的深度和形狀。這些相機(jī)最常用于需要精確測(cè)量和圖像采集的情況，目前正被部署在料箱揀選應(yīng)用中。結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)通常比其他3D相機(jī)類(lèi)型更昂貴。
 

　　· 立體視覺(jué)相機(jī)是一種配備兩個(gè)攝像頭的成像設(shè)備，可通過(guò)雙目視差感知深度。這些攝像機(jī)捕捉同一場(chǎng)景的一對(duì)略微偏移的圖像。然后，使用圖像中相應(yīng)點(diǎn)之間的視差來(lái)計(jì)算場(chǎng)景中對(duì)象的深度信息。這些攝像頭最常用于機(jī)器人技術(shù)，對(duì)于自動(dòng)駕駛特別有用，這提供了巨大的增長(zhǎng)潛力。
 

　　·飛行時(shí)間3D相機(jī)是一種成像設(shè)備，通過(guò)測(cè)量光線從相機(jī)傳播到物體并返回所需的時(shí)間來(lái)確定場(chǎng)景中物體的距離。這些相機(jī)最常用于需要高速但質(zhì)量較低的圖像采集。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，飛行時(shí)間3D相機(jī)也是一種更具有性?xún)r(jià)比的選擇，使它們能夠避開(kāi)障礙物并在其他機(jī)器人周?chē)鷮?dǎo)航。
 

　　· 激光三角測(cè)量3D相機(jī)利用激光三角測(cè)量原理測(cè)量距離，并創(chuàng)建物體或場(chǎng)景的三維圖像。這些相機(jī)使用激光將激光線或圖案投射到目標(biāo)表面上，并且相機(jī)在與物體相互作用時(shí)觀察激光線/圖案的變形或位移。然后對(duì)捕獲的信息進(jìn)行處理，以確定物體的深度或三維結(jié)構(gòu)。這些相機(jī)具有高精度和高分辨率，因此通常用于質(zhì)量檢測(cè)，盡管它們也可用于引導(dǎo)移動(dòng)機(jī)器人。
 

　　來(lái)自Interact Analysis最新報(bào)告顯示，雖然立體視覺(jué)相機(jī)和飛行時(shí)間3D相機(jī)的市場(chǎng)份額分別僅增長(zhǎng)了 3% 和 2%，但由于這兩種相機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他兩種產(chǎn)品類(lèi)型，因此增長(zhǎng)幅度相當(dāng)可觀。在預(yù)測(cè)期內(nèi)，預(yù)計(jì)立體視覺(jué)相機(jī)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到 19%，飛行時(shí)間3D相機(jī)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到 17.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三維機(jī)器視覺(jué)相機(jī)市場(chǎng)的整體增長(zhǎng)預(yù)測(cè)。
 

　　02  3D視覺(jué)相機(jī)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)
 

　　導(dǎo)致3D相機(jī)如此高速增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一，特別是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，主要是所有3D相機(jī)類(lèi)型的預(yù)期價(jià)格下降。這使客戶(hù)能夠升級(jí)他們的系統(tǒng)以包含3D相機(jī)，并替換速度較慢、精度較低的2D系統(tǒng)。此外，單個(gè)3D相機(jī)能夠執(zhí)行與多個(gè)2D相機(jī)相同的任務(wù)，從而使機(jī)器人變得更快、更緊湊。
 

　　在自動(dòng)駕駛和料箱揀選等應(yīng)用中，3D視覺(jué)市場(chǎng)增長(zhǎng)尤為迅速。Interact Analysis預(yù)測(cè)這兩種機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的復(fù)合年增長(zhǎng)率最大，這兩種應(yīng)用都真正受益于3D相機(jī)的實(shí)施。自動(dòng)駕駛，尤其是對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常大的增長(zhǎng)領(lǐng)域，供應(yīng)商現(xiàn)在正在集成一個(gè)或多個(gè)3D攝像頭來(lái)引導(dǎo)機(jī)器人。料箱揀選，包括碼垛和卸垛，也是3D機(jī)器視覺(jué)相機(jī)的一個(gè)主要增長(zhǎng)領(lǐng)域。揀選機(jī)器人的銷(xiāo)售額同比大幅增長(zhǎng)，也將推動(dòng)3D相機(jī)市場(chǎng)的快速擴(kuò)張。
 

　　03  基于3D視覺(jué)的料箱揀選
 

　　長(zhǎng)期以來(lái)，使用體力勞動(dòng)來(lái)拾取和組裝組件一直是制造業(yè)的核心。盡管多年來(lái)它已被證明是有效的，但手動(dòng)料箱揀選是一項(xiàng)緩慢、注重細(xì)節(jié)和重復(fù)的任務(wù)，會(huì)提高制造成本。對(duì)于當(dāng)今的許多制造商來(lái)說(shuō)，提高生產(chǎn)力，同時(shí)降低制造成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量是首要任務(wù)。對(duì)于操作員來(lái)說(shuō)，從料箱中選擇零件并不是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但它是否能最好地利用這些資源？
 

　　與大多數(shù)支持視覺(jué)的系統(tǒng)一樣，3D 料箱揀選依賴(lài)于兼容的外圍設(shè)備和復(fù)雜的軟件。除了 3D 視覺(jué)系統(tǒng)外，制造商和集成商還必須為應(yīng)用選擇具有足夠運(yùn)動(dòng)范圍和適當(dāng)夾持器的機(jī)器人。愛(ài)普生機(jī)器人產(chǎn)品經(jīng)理Aaron Donlon表示，6軸機(jī)器人是料箱揀選的理想選擇，因?yàn)榱慵噪S機(jī)的形式相互疊放。
 

　　軟件和通信協(xié)議也必須仔細(xì)集成，以確保系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行和穩(wěn)健性。3D相機(jī)制造商Zivid的產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理John Leonard指出，3D機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)與其他新興技術(shù)融合，“特別是人工智能和深度學(xué)習(xí)，使零件的檢測(cè)和揀選變得自適應(yīng)和智能。”
 

　　傳統(tǒng)上，料箱揀選在制造業(yè)(汽車(chē)、航空航天、白色家電和裝配)中很普遍，并在這些環(huán)境中繼續(xù)蓬勃發(fā)展。采用3D料箱揀選最適合的行業(yè)是那些產(chǎn)品集受控且廣為人知的行業(yè)。這使得創(chuàng)建用于圖像匹配的3D模型變得更加容易，從而提高了料箱揀選系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。隨著物流行業(yè)的發(fā)展和擴(kuò)展，它繼續(xù)為增加3D機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的使用提供巨大的潛力。此外，涉及使用鈑金或反射材料的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有挑戰(zhàn)性，也是利用 3D 視覺(jué)和揀選功能的良好候選者。
 

　　04  給新采用者的建議
 

　　盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，如今開(kāi)發(fā)和供應(yīng) 3D料箱揀選系統(tǒng)的公司數(shù)量越來(lái)越多，但集成這些系統(tǒng)絕非易事。RightHand Robotics公司高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理Annie Bowlby說(shuō)，“如果是改裝，防護(hù)方面的限制會(huì)影響機(jī)器人手臂的伸展范圍和整體吞吐量，而如果是全新安裝，則可將倉(cāng)式揀選應(yīng)用作為整個(gè)布局的起點(diǎn)，以創(chuàng)造最佳吞吐量。”
 

　　除了安裝類(lèi)型之外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還必須應(yīng)對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)部署中常見(jiàn)的其他挑戰(zhàn)。例如，零件是以一致的方式排列，還是隨機(jī)分類(lèi)在箱子里？黑暗、反光或通常對(duì)比度差的部件需要高動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器。在考慮振動(dòng)、污垢、濕度和溫度的影響時(shí)，環(huán)境本身就是一個(gè)因素，因?yàn)檫@些都會(huì)影響視覺(jué)系統(tǒng)的質(zhì)量以及機(jī)器人和夾具的功能。
 

　　在那些具有為料箱揀選系統(tǒng)設(shè)計(jì)和供應(yīng)組件經(jīng)驗(yàn)的人中，至少在一件事上達(dá)成了充分的共識(shí)：料箱揀選系統(tǒng)不應(yīng)被視為制造過(guò)程中的一個(gè)孤立元素。為了確保最大的成功幾率，尋求采用該技術(shù)的公司需要從整體上看待其運(yùn)營(yíng)的整個(gè)工作流程。
 

　　概念化設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果通常是不夠的，Donlon強(qiáng)烈建議在測(cè)試真實(shí)部件時(shí)，清楚地了解系統(tǒng)需要執(zhí)行的環(huán)境，以及它會(huì)遇到的變化。這種嚴(yán)謹(jǐn)程度會(huì)增加范圍、復(fù)雜性和項(xiàng)目時(shí)間表，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將在所實(shí)施系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)果、準(zhǔn)確性和可靠性方面得到回報(bào)。整體設(shè)計(jì)有助于驗(yàn)證系統(tǒng)組件的互操作性，并使視覺(jué)系統(tǒng)和其他精密元件在部署中保持校準(zhǔn)充滿(mǎn)信心。
 

　　05  3D視覺(jué)的未來(lái)趨勢(shì)
 

　　3D成像能力的突破使得捕獲透明物體的3D點(diǎn)云成為可能，這在此前被認(rèn)為是不可能的。這一進(jìn)步可能會(huì)為3D視覺(jué)和料箱揀選打開(kāi)一扇新的應(yīng)用之門(mén)，而這些應(yīng)用目前都是由人工完成的。隨著圖像處理技術(shù)的不斷成熟，我們還可以期待3D點(diǎn)云處理的可靠性得到提高，從而改善整個(gè)系統(tǒng)的性能。
 

　　此外，在圖像處理和物體識(shí)別中加入機(jī)器學(xué)習(xí)，利用人工智能來(lái)彌合數(shù)據(jù)質(zhì)量的差距，擴(kuò)大了入門(mén)級(jí)系統(tǒng)的可用性，從而降低了3D料箱揀選的進(jìn)入門(mén)檻。這可能會(huì)吸引新的行業(yè)應(yīng)用開(kāi)始評(píng)估自動(dòng)化以取代手動(dòng)流程，從而帶來(lái)更大的效率提升。