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天天观察：通用3D机器视觉平台是不是伪命题？

2023-04-21 13:29:12 来源:互联网

作者 | 路遥

编辑| 秀松

(资料图)

通用3D机器视觉平台的故事很性感，但在产品与需求之间，还隔着一层厚障壁。

机器视觉是工业制造向“智造”升级的重要一环。

从技术发展的趋势看，工业机器视觉正在经历从2D到3D的蝶变。

3D视觉的价值在于，多一维度的信息数据（主要是空间坐标），能满足对体积、形状、距离等信息测量的需要。并且，3D视觉不容易受照明条件的影响，其成像精度远高于2D视觉，同时，其快速处理信息的能力也非2D视觉系统可比。

目前，得益于中国的供应链优势，3D机器视觉所需要的硬件，诸如光源、镜头、工业相机等，已经实现较高的国产替代率。

但在工业3D视觉软件领域，国内目前尚未出现一款现象级软件。

由于工业赛道足够细分，加上软件算法需要大量数据资源和深度行业know-how进行“喂养”，更多的3D视觉企业选择走定制化路线，这样更容易部署。

不少企业提出畅想：是否可以造一个通用的3D机器视觉平台，来满足各行各业的差异化需求？或者最大程度地减少定制化部署，以节约成本？

真实的应用场景，无形的软件之墙

国内3D机器视觉技术已经开始落地。但从市场竞争层面看，3D机器视觉暂未出现明显的市场格局，多数企业正处于“铺市场、拼落地”的阶段，抢占市场的无形之战已经打响。

正面战场，行业案例是敲门砖，各家使出看家本领抢市场、推方案。
后方战场，工艺算法是主要壁垒，各家在防护等级、稳定性、精度、扫描速度、数据传输等方面挖河道、修筑高墙。

这场战役要争夺的第一片高地，是以劳动力密集型为主要特征的制造业和物流行业。

“2018年开始，物流行业的客户率先进入规模化部署的状态，客户侧他们的时间跑出来的最快。”图漾科技CEO费浙平告诉掘金志。

3D机器视觉在制造业的应用，当前主要集中在质检场景，如高端制造业半导体、精密仪器等的产品外观缺陷质量检测。而在物流行业，3D机器视觉则应用到了引导机器人（机械臂）进行识别、分拣、上下料、拆码垛等工作。

这两大行业的特点是，产品相对标准，且具备自动化基础，这为开发通用3D机器视觉平台打下了基础。

然而要开发通用3D视觉平台还面临两个直观问题：市场接受度，以及技术如何解决差异化需求。

市场接受度

不少业内人士向掘金志表示：3D视觉的市场接受度越来越高。

两三年前，3D视觉创业者经常遭受来自投资人和客户的双重质问：“3D视觉到底是不是伪需求？”“2D视觉到底能不能解决？”

在经历技术落地与市场教育之后，许多工业企业已经认识到3D视觉带来的价值。在谈项目时，开始就指明“不要2D的，要3D的。”

这意味着，从市场需求看，工业企业已经开始认可3D视觉技术对行业产生的价值，并逐渐接受这种变化，开始愿意为新技术买单。

技术如何解决差异化需求

工业企业关注的主要有两点：

产品功能性，即针对应用场景，找到最合适的3D视觉解决方案。
快速交付能力，即找到能够将其需求快速产品化，满足项目时间节点的产品。

从需求倒推至技术，市场需要的是稳定可靠、复用性强的产品，但现阶段的3D视觉产品同质化竞争非常严重，很难满足不同行业、同一行业不同领域的多样化应用场景需求。

换句话说，在3D视觉公司提供的产品与实际需求之间，还隔着一层需要逾越的厚障壁。

通用3D视觉平台之难

工业企业存在不同业务场景、生产环节，甚至同一场景不同工厂的需求都相互迥异。

设备具备非标性，通用性差，制造过程中的多品种、小批量，是许多工业企业的经营现状。

这导致许多企业不得不选择成本高昂、难以复用的定制化路线。

对于讲究生产柔性、灵活配置生产资源的中小企业，这种定制化产品无异于空中楼阁——好看管用，但用不起。

因此，市场本身需要一些能够提供可复用的通用型产品。

但现阶段，由于技术和成本的原因，工业3D视觉平台做到完全通用几乎不可能，只能将通用部份沉淀下来，尽量减少定制化比例，将可通用的部分做到极致。

简单来说，这类“有限制”的通用，算作是从定制化迈向通用的一种过渡路线。

即便是做这样一种“类通用”的软件平台，也需要产品性能以及行业Know-How的支撑，二者缺一不可。

一方面，这类软件算法平台，需要通过强大的底层算法与海量的数据构建，实现产品的“通用性”。即找出定位、识别、抓取、测量等场景中的共性，来解决缺陷检测、无序抓取等具体问题。

在此基础之上，技术供应商还要在功能与成本之间找到平衡点。

一位业内人士向掘金志表示，“由于标准化产品需要适应各类非标场景，做到同时满足精度、速度、抗阳光性能、识别难度等需求，性能必须强大且有冗余，在此基础上，标准化产品还要兼顾成本和易用性。”

另一方面，3D机器视觉要在工业落地，行业Know-How极为重要。

在非标场景中提炼出标准化技术，需要既懂行业又懂技术的人才。不同场景的共性体现在何处，哪些模块可以复用，如何降低技术成本等等，没有对行业的深度认知与Know-How沉淀，很难做出与市场需求相匹配的产品。

除了产品和行业Know-How之外，还需要产业链上下游的密切配合。

通过技术满足多行业的多种应用，需要将核心技术凝结在标准化的产品中，包括在传感、感知、规划几个层面的同步提升，比如3D相机硬件、视觉软件、机器人软件。软硬件的兼容性难题、迭代速度等，也需要产业上下游合作。

通用难题待解，合作才能走得更远

从产业链分工来看，3D视觉行业已形成一条包括产品供应商、解决方案集成商、终端应用的产业化分工链条。

产品提供商，负责软硬件的研发，比如3D视觉传感器硬件和软件算法；
解决方案集成商，直接面对终端各类应用场景的具体需求，针对各类应用算法进行二次开发，提供完整的解决方案。

集成商圈子的竞争，主要体现在开拓渠道，以及项目执行能力上。他们面对具体的落地应用，向上完成软硬件产品的集成，向下针对客户痛点拿出完整的解决方案，并将这种经验进行沉淀，而后找到同类场景，进行推广复制。

目前，国内3D视觉赛道，集成商数量众多，能否做到更快、更好地交付，决定着他们能否从中国2000多家视觉集成商中脱颖而出。

3D视觉存在大量分散的柔性化下游应用场景，由于方案定制化程度高，标准化难度大，常常是集成商与上游产品公司，根据某个客户需求，投入大量人力，长时间打磨定制化的解决方案，效率很低。

因此，对于集成商来说，一个能够实现硬件设备与软件算法的快速融合，做到与大部分主流机器人和相机、传感器，一键链接，即插即用，将复杂的视觉项目部署和交付变得简单易用的通用视觉软件平台，至关重要。

工业视觉核心软件系统的通用化，可以帮助集成商提高服务能力和解决用户复杂问题的能力，在行业内甚至跨行业进行解决方案的迁移与复制，大大缩短部署周期，节省人力物力投入。

不过，集成商的软硬件开发能力较弱，需要借助上游产品供应商的研发能力。

相较于为数众多的视觉集成商，3D视觉感知方案供应商，在3D视觉相关企业中占据少数。

于3D视觉方案提供商来说，核心竞争力在产品的功能性，包括对3D视觉传感器性能、成本、体积的优化，以及智能算法的优化。

不过，智能制造领域，非标场景众多，对于行业和应用场景理解的要求很高，目前供应商针对典型的场景以工艺包的形式做产品，但仍有大量场景需要根据用户的需求做开发或调整，想要缓解落地部署的压力，沉淀出一个通用的3D视觉平台，是解题思路之一。

好的通用视觉软件，既要能够帮助集成商在降低二次开发难度的同时，提高开发速度，帮助将客户的需求快速产品化，还要能较好地与行业解决方案集成。

图像处理软件是机器视觉系统的“大脑”，通过图像处理算法完成对被测物的识别、定位、测量、检测等功能。不过，工业系统具有各自封闭开发的特性，多平台和多品牌的多种产品的适配上容易相互“打架”。

因此，一个能与外部控制设备快速集成，增强产品扩展性，能适配多种主流协议，兼容主流3D相机（工业相机、结构光相机、TOF相机、激光相机）的工业软件十分重要。

总的来说，产品提供商的产品能力，与集成商的解决方案能力相辅相成，双方只有密切配合，才能组成一柄完整的利剑，刺穿行业痛点，满足客户的实际落地需求。

相较于2D视觉，3D视觉的技术栈更深，由于新的技术路线随时可能出现，目前还不能说哪一家已经形成绝对的技术领先。