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用案例名單，工業(yè)制造領域有15個典型案例入選，充分展現(xiàn)了超高清視頻技術在工業(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，而超高清視頻技術正是實現(xiàn)可視化的關鍵。
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)領域機器視覺的關鍵組成部分。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。“1.5億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)準確率。”湖南長步道光學科技有限公司CTO吳沛林對《中國電子報》記者說道。
高端制造的生產(chǎn)場景復雜，工業(yè)可視化難度較高，對超高清視頻技術的需求也更為旺盛。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，因此機器視覺技術應用于晶圓檢測逐漸成為主流趨勢。超高清視頻技術的引入可以讓機器視覺檢測變得更高效、更準確、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在晶圓缺陷檢測的準確率、檢測效率，降低了成本。極清慧視設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)芯片制造設備和檢測設備，該方案服務于AOI視覺檢測設備，應用前景廣闊。”
大量超高清視頻設備的應用倒逼機器視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力大幅提升。超高清視頻技術的應用使機器視覺系統(tǒng)獲取到的數(shù)據(jù)量更大，從而對數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)的效率要求更高，數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)對不良解析分析的效率和準確率是被關注的重點。活躍在全球顯示領域前沿的京東方廣泛采用機器視覺系統(tǒng)管控產(chǎn)品與設備的外觀質(zhì)量，結(jié)合超高清視頻與數(shù)據(jù)分析技術，推出了一套“工業(yè)視覺+數(shù)據(jù)應用”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。
“超高清視頻設備的應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。”京東方副總裁、中祥英總經(jīng)理王洪博士表示，“超高清技術的應用，使設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)再導入智能不良根因分析系統(tǒng)（RCA）進行不良分析、追溯、預測。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，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、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”。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，預計到2026年，中國智能巡檢機器人市場規(guī)模將達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安全審核、設備巡檢和遠程點檢。運營商機房的通信設備缺陷檢測情況復雜，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。“5G﹢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)絡傳輸圖像并進行AI分析，準確定位出物體的詳細信息，如類別、位置和邊緣，并準確判別出異常狀況并發(fā)出告警。據(jù)了解，自應用以來，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，超高清視頻技術應用扮演起“巡檢員”的角色，為汽車質(zhì)量和安全把關。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，用機器代替人眼，現(xiàn)已在長安馬自達發(fā)動機有限公司長安馬自達曲軸生產(chǎn)線上得到了成功應用，走上了與海外產(chǎn)品同臺競技的舞臺。
超高清視頻技術應用為高端檢測設備研發(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，我國在高端檢測設備系統(tǒng)的研發(fā)起步時間短，技術水平、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)算法和深度學習算法的缺陷檢測亞像素算法、靈活開放的軟件架構(gòu)，海康機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)得到應用。
�？禉C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，可以達到超高的識別精度和產(chǎn)線柔性，被廣泛應用于高端電子制造業(yè)的各種應用中，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。”
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的融合應用，催生大量的新場景、新應用、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：“煉鋼工序復雜、生產(chǎn)環(huán)境危險度高，可視化管理和遠程生產(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，自動采集、記錄、發(fā)送生產(chǎn)過程相關數(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。”
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)的自動化機器設備、15個應用場景、已經(jīng)上線的2500多個5G CPE等終端設備，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鍵一環(huán)。為了讓機器的“眼睛”看得更清楚、判斷更準確，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、定位的應用，超高清技術將孵化出更多的業(yè)務場景，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)線自動檢測設備等的產(chǎn)業(yè)化，推動超高清視頻技術在工業(yè)可視化、缺陷檢測、產(chǎn)品組裝定位引導、機器人巡檢、人機協(xié)作交互等場景下的應用，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用。
如今看來，在國家政策引導和產(chǎn)、學、研、用等各界的通力合作之下，超高清視頻技術已然在工業(yè)制造領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。
