近年來電子商務(wù)和快速物流方式的崛起帶動了自動化物流倉儲市場的蓬勃發(fā)展。根據(jù)資料顯示，過去16年國內(nèi)自動化物流倉儲系統(tǒng)市場以年均23%的速度快速成長，并且近6年受益消費升級和智能制造發(fā)展的推動，增速呈現(xiàn)逐漸加速的趨勢，預(yù)計2022年自動化物流裝備市規(guī)模將突破2600億元。

在新零售時代，快遞進(jìn)入新常態(tài)，市場自下而上開啟共同配送模式，智能設(shè)備在物流行業(yè)的運用將成為新常態(tài)。從近幾年的快遞數(shù)據(jù)上看，在2011-2016年間，我國快遞業(yè)務(wù)CAGR（復(fù)合年均增長率：指一項投資在特定時期內(nèi)的年度增長率）達(dá)到53.48%；快遞業(yè)務(wù)收入CAGR高達(dá)39.29%，而2017年1月-11月，實現(xiàn)快遞業(yè)務(wù)量累計358.56億件，同比增長28%，業(yè)務(wù)收入累計4437.4億元，同比增長25.2%。從以上數(shù)據(jù)可以看出快遞業(yè)務(wù)增速仍將維持較高的水平。面對龐大的快遞包裹件數(shù)，人工分揀+配送早已不適合現(xiàn)代物流的發(fā)展。未來，智能物流設(shè)備在物流企業(yè)投入資金中的占比會呈持續(xù)上升的狀態(tài)。

在電子商務(wù)高速發(fā)展的今天，若想讓智能物流得以良好進(jìn)行，則必須具備的基礎(chǔ)是擁有良好的感知能力，機(jī)器視覺剛好能夠迎合這一需求！機(jī)器視覺具有高度自動化、高效率、高精度和環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點，其圖像傳感器以及3D測量傳感器為高速發(fā)展的物流分揀系統(tǒng)打開“新視界”。物流行業(yè)正從人工分揀向智能化、自動化方向快速演進(jìn)。

圖像傳感器VS3D測量傳感器

隨著工業(yè)自動化和物流技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)市場對高新技術(shù)的需求，機(jī)器視覺技術(shù)開始助力物流配送系統(tǒng)的自動化改造。機(jī)器視覺技術(shù)在物流配送領(lǐng)域的應(yīng)用，迎來物流系統(tǒng)的自動化時代，使物流行業(yè)正從人工分揀向智能化、自動化方向快速演進(jìn)。

1、圖像傳感器

CMOS圖像傳感器（CIS，CMOSImageSensor）與電荷耦合器件（CCD，ChargeCoupledDevice）是當(dāng)前兩種主流圖像傳感器。CIS憑借低成本、設(shè)計簡單、小尺寸、低功耗等優(yōu)勢逐漸取代CCD成為主流，尤其是背照式CIS的出現(xiàn)加快了這一進(jìn)程。CIS多用于微型攝像模組等產(chǎn)品。CCD傳感器成像質(zhì)量好，但成本高、體積大、能耗高，多用于高端數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品。

CMOS圖像傳感器

CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)從占據(jù)42%市場份額的全球龍頭企業(yè)——索尼（Sony）的運營復(fù)蘇中獲益，以較高的增長速度發(fā)展，并已成為半導(dǎo)體行業(yè)中關(guān)鍵的組成部分！行業(yè)領(lǐng)先者三星（Samsung）緊追索尼，拿下20%市場份額。此外，安森美半導(dǎo)體（ONSemiconductor）和豪威科技（OmniVision）也對手機(jī)、安防、汽車等市場的發(fā)展貢獻(xiàn)頗豐。

CMOS圖像傳感器處于3D半導(dǎo)體技術(shù)的最前沿，是人工智能（AI）發(fā)展的主要推動力。我們可以預(yù)見新技術(shù)和新應(yīng)用都可以保證市場快速增長的勢頭。本報告旨在盡可能多地讓讀者了解CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，以便從新一輪的創(chuàng)新中受益！

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，在CMOS圖像傳感器代工廠方面，華力微電子（HLMC）受益于豪威科技和TPSCo的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移。SK海力士顯然陷入了“優(yōu)先發(fā)展DRAM，而非CMOS圖像傳感器”的難題。中芯國際處于轉(zhuǎn)型期，必須投資下一代技術(shù)來追趕領(lǐng)先者。近些年，中國CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)積極布局突破，成立了多家CMOS圖像傳感器設(shè)計公司和IDM企業(yè)，加上各種創(chuàng)新應(yīng)用的落地，中國CMOS圖像傳感器生態(tài)系統(tǒng)將會變得越來越強(qiáng)大！

CCD圖像傳感器

CCD圖像傳感器作為一種新型光電轉(zhuǎn)換器現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于攝像、圖像采集、掃描儀以及工業(yè)測量等領(lǐng)域。作為攝像器件，與攝像管相比，CCD圖像傳感器有體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、動態(tài)范圍寬、光敏元的幾何精度高、光譜響應(yīng)范圍寬、工作電壓低、功耗小、壽命長、抗震性和抗沖擊性好、不受電磁場干擾和可靠性高等一系列優(yōu)點。CCD圖像傳感器除了大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)外，還廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、掃描儀，以及工業(yè)領(lǐng)域，智能物流領(lǐng)域等！

2、3D測量傳感器

根據(jù)德銀預(yù)測，3Dsensing的滲透率有望從2017年的3%提高到2018年的6%，2019年的20%和2020年的38%，搭載3Dsensing的智能手機(jī)出貨量有望從2017年的3800萬部提高到2020年的6.35億部。整個市場規(guī)模有望從2017年的7億美金提高到2020年的140億美金，4年間年復(fù)合增長率高達(dá)173%。

電子說：目前，主流的3D成像技術(shù)主要有三種，分別是雙目主動立體視覺，結(jié)構(gòu)光和TOF（TimeOfFlight）。從技術(shù)上來看，雙目成像雖然有著3D成像分辨率高、精度高、抗強(qiáng)光干擾性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢，但是其缺點也非常明顯，比如其算法非常復(fù)雜、容易受到環(huán)境因素干擾、依賴環(huán)境光源、暗光場景表現(xiàn)不佳等。因此目前在手機(jī)上應(yīng)用相對較少。

TOF成像技術(shù)，TOF成像是基于不可見紅外線在物體和TOF模組之間的來回飛線時間來提取絕對或相對距離的3D成像技術(shù)，它包括一個不可見紅外線發(fā)射器和接收套件組成（圖2），深度計算不受物體表面灰度和特征影響，可以非常準(zhǔn)確的進(jìn)行三維探測，并且精度不隨距離改變而變化，基本能穩(wěn)定在cm級，這對于一些精度要求較高的應(yīng)用場合非常有意義。

透視成像技術(shù)，透視成像原理與雷達(dá)比較類似，通過高頻發(fā)射器發(fā)射，然后通過一個大型天線陣列進(jìn)行接收，天線陣列收集垂直軸和水平軸上的數(shù)據(jù)，傳感器芯片則控制頻率和其他參數(shù)，并管理來自多個天線的信號數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)做深度計算最終得到3D成像數(shù)據(jù)。

機(jī)器視覺為物流領(lǐng)域解決了哪些難題？

隨著工業(yè)自動化和物流技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)市場對高新技術(shù)的需求，機(jī)器視覺技術(shù)開始助力物流配送系統(tǒng)的自動化改造。機(jī)器視覺技術(shù)在物流配送領(lǐng)域的應(yīng)用，迎來物流系統(tǒng)的自動化時代，使物流行業(yè)正從人工分揀向智能化、自動化方向快速演進(jìn)。

物流行業(yè)發(fā)展痛點：人工分揀+配送效率低、速度慢

1、機(jī)器視覺的技術(shù)優(yōu)勢：速度快、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、精度高、應(yīng)用方便、智能化程度高、便于進(jìn)行數(shù)字化處理和系統(tǒng)集成。目前，機(jī)器視覺在非接觸在線監(jiān)測、工業(yè)圖像采集處理及實時監(jiān)控等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

2、機(jī)器視覺功能的優(yōu)勢：

1）機(jī)器視覺具有識別物料形狀、尺寸檢測、自動化數(shù)量檢測技術(shù)以及條形碼識別等功能，通過數(shù)據(jù)分析，可提高運輸與配送效率、減少物流成本、更有效地滿足客戶服務(wù)要求，從而實現(xiàn)快速、高效、經(jīng)濟(jì)的物流系統(tǒng)。

2）機(jī)器視覺系統(tǒng)的使用能夠加快物品的流通速度，提升產(chǎn)品的品質(zhì)。通過機(jī)器視覺系統(tǒng)與各種傳送帶作為連接，進(jìn)行產(chǎn)品識別和追蹤。如條形碼識別、產(chǎn)品在線監(jiān)測如形狀識別、尺寸檢測，以此進(jìn)行物料自動揀選！

此外，對于物流傳送帶或生產(chǎn)流水線上的物料條碼識別，機(jī)器視覺系統(tǒng)可通過條形碼自動識別技術(shù)，利用高速CCD攝像機(jī)直接得到被測物料條形碼的圖像，然后送入計算機(jī)進(jìn)行圖像預(yù)處理，再通過條碼讀取，譯碼和校驗來完成條碼識別。

3D視覺分揀系統(tǒng)主要有以下幾點突破：

1、實現(xiàn)了高速運動物體下的分揀抓取。成功實現(xiàn)了高速輸送線上運動物品的分揀，能達(dá)到每小時2000-3000件貨物的拾取率，大大提高了物流自動化的效率；

2.實現(xiàn)抓取位姿從2D到3D的升級；

3、突破了不同視野里3D視覺和機(jī)械手的手眼標(biāo)定。

機(jī)器視覺在物流行業(yè)的主要應(yīng)用場景：

運輸：運輸環(huán)節(jié)全程智能監(jiān)控，使運輸人員、車輛、貨物更加安全、高效、可控。

倉儲：對庫存物品的入庫、出庫、在庫等各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)對倉儲作業(yè)的全面控制和流程管理。

主要優(yōu)勢：節(jié)省人力成本、提升箱體分類速度、提升空間利用率

應(yīng)用案例

1自動化的色碼掃描

應(yīng)用自動化的色碼技術(shù)，工作人只需掃描商品上的條形碼，將相關(guān)信息輸入到分揀系統(tǒng)中，分揀機(jī)器人便會接收到指令，判斷商品將會進(jìn)入到哪一個分揀的區(qū)域中。這一項技術(shù)的核心在于分揀系統(tǒng)的控制裝置，它依據(jù)商家或貨主提供的商品材質(zhì)、重量等因素進(jìn)行信息分類，發(fā)出分揀要求，機(jī)器人便會將商品運送到各分類區(qū)域?？爝f企業(yè)采用這種基于視覺識別的形狀識別技術(shù)使工作效率不斷提高，不僅可以節(jié)省空間，也可以提高商品向外配送的速度。

2自動化數(shù)量檢測技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)購物作為一種隱形的購物方式，及時補(bǔ)充貨源，滿足客戶的需要是十分重要的。分揀機(jī)器人不僅僅可以對商品自動分類，還可以對倉庫內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測。為了及時了解庫存，應(yīng)對突發(fā)斷貨事件，快遞企業(yè)可以通過自動分揀系統(tǒng)了解向外輸送商品的數(shù)量、庫存、客戶退還等信息，從而為了解市場行情提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，還可以使快遞公司和供貨商之間形成更為科學(xué)的供貨方案，提高雙方業(yè)績。

3自動化形狀識別技術(shù)

對于不同的快遞物品而言，最明顯的特征就是“形狀”。所以，基于視覺識別的形狀識別技術(shù)，在快遞企業(yè)分揀中發(fā)揮了巨大的作用。這種專門針對形狀識別的技術(shù)使工作效率不斷提高。分揀機(jī)器人根據(jù)商品的形狀能夠進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的分類，不僅可以節(jié)省空間，也可以提高商品向外配送的速度。

廠商案例

1慧眼科技

項目背景：在日化包裝行業(yè)，產(chǎn)品在裝箱封裝前，都要確保箱內(nèi)的數(shù)量合格，目前的做法仍然是用人工裝箱時目檢的方式進(jìn)行檢查，這一方面會影響裝箱工人的裝箱效率，另一方面也存在工人因疲勞導(dǎo)致漏檢的風(fēng)險。

本系統(tǒng)以產(chǎn)品封箱前的產(chǎn)品在紙箱中的狀態(tài)為研究對象，實現(xiàn)了機(jī)器視覺在產(chǎn)品短裝檢測上的應(yīng)用，替代了傳統(tǒng)的目檢方式，解放了操作工人的雙眼，提高了生產(chǎn)效率。

實際應(yīng)用時，系統(tǒng)加裝在封裝機(jī)（紙箱速度：60pcs/min）上，在產(chǎn)品封箱之前，進(jìn)行實時檢測，具有檢測速度快（CircleTime:60~80ms）、檢測精度高等特點，并通過IO通訊與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行對接，實時監(jiān)測、實時傳輸。

設(shè)計方案：產(chǎn)品完成裝箱后，向封裝線傳送的過程中，會觸發(fā)拍照信號，智能相機(jī)拍照后經(jīng)過檢測處理輸出相應(yīng)的信號，當(dāng)輸出為信號為“OK”時，包裝箱繼續(xù)傳送至封裝線，完成封裝；當(dāng)輸出信號為“NG”時，信號將傳送至PLC觸發(fā)停機(jī)信號，傳送帶停機(jī)，等待復(fù)位信號。

2深圳市皕像科技有限公司

3D精準(zhǔn)在線缺陷檢測：質(zhì)檢系統(tǒng)對產(chǎn)品制造而言至關(guān)重要，它是提高效率和透明度的重要工具。未來工廠將會產(chǎn)生越來越多的測量數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)，質(zhì)檢系統(tǒng)可更快地確定部件之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，獲得有價值的數(shù)據(jù)，然后按順序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以避免再次出現(xiàn)誤差。

senseIT公司專注于開發(fā)全自動3D檢測單元。該檢測單元可直接用于生產(chǎn)線上，提高了產(chǎn)線的自動化程度，節(jié)省了大量的時間和成本。在線檢測單元的核心部件為：Ensenso立體相機(jī)。它們能再30s內(nèi)以極高的精度完成對復(fù)雜部件的近距離檢測。該系統(tǒng)可檢查并驗證尺寸為鞋盒大小的組裝產(chǎn)品的完整性，且故障檢測準(zhǔn)確度極高，軟件信號偏差在0.1mm以內(nèi)。對于生產(chǎn)或運輸過程中可能出現(xiàn)的各類缺陷，包括：損壞或缺失部件、變形、加工材料、空隙或毛刺過多等，檢測偏差均控制在該范圍內(nèi)。

Ensenso相機(jī)的強(qiáng)光型投影可盡可能精準(zhǔn)、快速、可靠地捕捉待檢測部件的數(shù)據(jù)。紋理投影確保相機(jī)即使在光照不足的情況下也能捕捉光滑或反光表面物體的高對比度圖像，反過來還可以提高匹配的準(zhǔn)確度。此外，F(xiàn)lexview技術(shù)將部件表面的投射紋理的偏移控制在最低水平。采用不同結(jié)構(gòu)對同一場景捕捉的多張圖像合并為一張圖像，這會增加像素數(shù)量，進(jìn)而提高圖像分辨率。相機(jī)檢測到的所有點整合為一個完整的高清3D模型，即所謂的“點云”模型。

已檢測部件的所有信息都儲存在大型數(shù)據(jù)庫中。因此，該系統(tǒng)能夠進(jìn)行統(tǒng)計分析，提供生產(chǎn)過程中反復(fù)出現(xiàn)的誤差的詳細(xì)信息。系統(tǒng)還會實時顯示已檢測到的缺陷的相關(guān)信息，從而縮短了反饋時間，提高了后續(xù)工藝流程的交付質(zhì)量。深入分析重復(fù)出現(xiàn)的誤差能夠幫助優(yōu)化整個生產(chǎn)過程，從而大大降低質(zhì)量成本、人力成本和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的損失。此外，用戶還可以輕松直觀地使系統(tǒng)學(xué)會新的或改良的部件處理方法，并設(shè)置容許誤差，以便將產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時間降至最低，使系統(tǒng)得到高效利用。該檢測單元的另一優(yōu)勢是：掃描及驗證過程均已實現(xiàn)全自動化，無需任何人工操作，從而避免了因工人疲勞或分神而導(dǎo)致的人為誤差。全自動在線檢測加快了測量速度，節(jié)省了寶貴的時間，并且由于故障在早期就會被檢測到，因而生產(chǎn)效率得到了大大的提升。

結(jié)語

以往，在倉儲、分揀等環(huán)節(jié)投入使用自動化設(shè)備來提升運營效率，但這僅僅是對體力的一種放大。而隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和機(jī)器人等技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，物流將在智能化方面產(chǎn)生根本性的變化。整個物流體系都將實現(xiàn)操作的無人化、運營的智能化和決策的智慧化。

物流配送自動化是商業(yè)時代物流技術(shù)發(fā)展的新成果，是體現(xiàn)企業(yè)競爭力的重要因素之一。要實現(xiàn)這一切，機(jī)器視覺的作用功不可沒，可快速進(jìn)行條形碼識別﹑產(chǎn)品在線檢測如形狀識別﹑尺寸檢測，以此進(jìn)行物料自動揀，助力物流行業(yè)健康發(fā)展！相對行業(yè)日益擴(kuò)大的市場需求，國內(nèi)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)起步相對較晚，但是在核心技術(shù)上，我國已經(jīng)擁有了自主研發(fā)的能力。隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)器視覺將迎來新的發(fā)展高潮，讓我們拭目以待！