機器視覺是一種利用機器模擬人類視覺系統來理解和識別圖像的綜合技術，在日常生活中的應用十分廣泛。本文將系統介紹機器視覺的關鍵技術和在工業中的典型應用，并盤點國內外主流的視覺廠商。 機器視覺是一種利用機器模擬人類視覺系統來理解和識別圖像的綜合技術，在日常生活中的應用十分廣泛。例如，人臉識別已經廣泛應用于出行、住宿和交易等需要身份驗證的場景。

在工業領域，機器視覺也被廣泛應用到制造業各個環節，協助進行檢測、測量、識別、定位等工作。典型應用包括新能源動力電池和液晶屏的表面缺陷檢測、半導體識別與測量、食品色選、零件的定位與引導等。本文將系統介紹機器視覺的關鍵技術和在工業中的典型應用，并盤點國內外主流的視覺廠商。

01 ? ? 機器視覺技術概覽

通俗地說，機器視覺就是為機器安裝上“慧眼”，讓機器具有像人一樣的視覺功能，從而實現對圖像的理解和識別。它是一種綜合技術，融合了光學、傳感技術、圖像處理、機器學習以及機器人運動控制等術，可以實現對工業制造過程中的產品、設備等工件的自動化分析和操作。

機器視覺的發展可以分為四個階段：理論發展起步階段、應用發展迅速階段、應用與理論同步發展階段、各行業深度應用階段。上個世紀50年代，機器視覺于歐美發達國家開始萌芽，最初主要是理論分析，且主要為二維圖像的分析和識別，之后隨著計算技術等相關技術的發展，逐漸開始了三維視覺的研究，從線條、平面、曲線等二維特征分析，發展到圖像明暗、紋理、運動及成像等三維特征分析。當前，機器視覺技術已處于各行業深度應用階段。

機器視覺發展四個階段（圖片來源：億歐智庫）

02 ? ? 典型機器視覺系統組成

典型的機器視覺系統通常包含：照明系統（光源）、圖像采集（工業相機、圖像采集卡等）以及圖像處理（視覺軟件、圖像處理器等）、控制與執行（控制器、執行機構如機械手、自動化裝備、工業機器人等）部分。 以PCB視覺分揀系統為例，其主要構成部分包括光源、攝像頭、圖像采集卡、視覺軟件、數字I/O卡、PLC和執行機構以及輔助傳感器等。工作流程如下：當光源將光打到被測目標上時，CCD（電荷耦合器件）攝像機將生產線上的PCB圖像轉換為電信號，并將成像的模擬數據通過圖像采集卡轉換為數字圖像，再傳送給PC端，由機器視覺軟件對圖像進行分析和處理，以檢查PCB是否符合質量要求。如果發現PCB存在缺陷，則經過數字IO卡向PLC發出一個信號，通知它控制機械手拿出該PCB。此時PLC會綜合輔助定位傳感器，檢查PCB的位置，控制機械手準確抓取缺陷PCB，從而達到分揀目的。

PCB視覺分揀系統構成

03 ? ? 機器視覺技術在工業的主要應用

? ? 機器視覺技術在工業中的應用正在持續升溫。例如在電子制造行業的SMT（電路板表面貼裝）加工中，AOI、SPI視覺檢測已經取代人工目檢成為標配。傳統AOI/SPI檢測以2D視覺為主，隨著行業技術進步，3D AOI/SPI技術已成為視覺檢測的重要組成部分。3D視覺的應用并不僅限于質量檢測，在機器人導航、零件三維量測等領域均有落地場景。例如3D視覺中的雙目立體視覺技術，其與機械手配合，能夠對無序堆疊的散裝零件進行準確識別及抓取。 機器視覺在工業的常見應用可以歸納為四大類：檢測、測量、識別與定位。其中，檢測是機器視覺在工業最主要的應用，接下來依次是識別、定位、和測量功能。 ?

01

檢測

檢測是機器視覺最常用的功能，主要為通過機器視覺技術對目標物體進行缺陷檢測，如檢測零件表面存在的裂紋、劃痕、污染物、變色和其他不規則等缺陷。相比人工目檢，機器視覺能夠達到更高的精度和效率。例如對于鏡片、玻璃蓋板、燈罩等透明材質產品，其缺陷最小可達微米級。借助機器視覺，采用不同的照明方式（如背光照明、明場照明、暗場照明、漫反射照明等），配合不同的光源（如偏振結構光、激光、紫外光等），可以實現透明物體表面μm級缺陷的快速檢測。 01

（a）點劃

02

（b）交叉劃傷

03

（c）黑點

04

（d）白點

05

（e）凹凸

左右滑動查看更多>>>

線陣相機配合智能光源檢測同一片蓋板玻璃（圖片來源：雙翌光電官網）

02

測量

測量主要用于檢查零部件的尺寸精度和幾何公差。機器視覺系統通常以單個像素為最小單位，并與常用度量衡單位進行比例標定，通過計算兩個或多個點之間的距離以及對象目標特征的位置，以確定測量值是否符合規格。測量通常與缺陷檢測結合使用，用于測量零件中檢測到的不規則性，如在電力電子行業，線圈端頭的形狀規則與否會影響電路連接的良好程度（見下圖）。

線圈端頭寬度測量（圖片來源：基恩士官網）

03

識別

在工業應用場景中，識別主要指能甄別目標物體的物理特征，包括外形、顏色、字符、條碼等，這些標識通常包含產品名稱、制造商、日期代碼、批號和有效期等，有助于提升零件的可追溯性，方便進行庫存控制和產品驗證。物流標簽讀取和字符識別是比較常見的應用場景，顏色識別也越來越多的應用到機器視覺。在電氣行業，對于電線電纜顏色有一定要求，錯誤的線纜顏色會影響后期的故障判斷與維護，因此借助機器視覺實現顏色識別非常重要（見下圖）。

連接器電纜顏色識別（圖片來源：基恩士官網）

04

定位

定位是在識別出物體的基礎上，經過精確測量給出目標物體的坐標信息。定位功能主要應用于生產的路徑引導，是工業機器人的重要輔助功能，典型的應用包括零件的無序抓取（見下圖）、AGV避障等，其他常見的定位應用還包括玻璃基板的定位、檢查條形碼和標簽對齊、檢查PCB中的IC放置以及排列包裝托盤中的零件等。相比人工對齊和定位，機器視覺定位系統具有更高的精度和速度。

當然，機器視覺的在工業的應用并不僅是上述四類，還有很多其他功能，諸如在增強現實中的應用，以幫助實現工業維護或培訓員工；在安全監控中的應用，以檢測工業場所的危險區域和操作，并及時報警以避免事故等等。未來隨著視覺技術的不斷成熟，其必將在工業領域實現更具廣度和深度的應用。 ?

04 ? ? 主流機器視覺廠商

? 目前知名的機器視覺廠商以歐美日韓等發達國家企業為主，如來自美國的康耐視（Cognex）、科磊（KLA）、特利丹（Teledyne）；來自日本的基恩士（KEYENCE）、歐姆龍（Omron）；來自德國的寶視納（Basler）、西克（SICK）等，以及來自瑞典的海克斯康（Hexagon）、瑞士的堡盟（Baumer）等等。 相比歐美發達國家，我國機器視覺行業起步較晚，但受益于市場需求增長和國家政策推動，我國也涌現出了一批在機器視覺領域有相當積累的廠商，如海康威視、美亞光電、凌云光、微億智造、匯川技術等等。此外還有很多圍繞工業應用的機器視覺企業受到資本的青睞：思謀科技致力于將視覺AI應用于智能制造領域，已完成B輪2億美元融資；梅卡曼德是以AI+3D視覺為核心的工業機器人智能化解決方案提供商，已完成了累計超過15億元的融資；心鑒智控作為工業視覺檢測核心技術服務商，連續完成兩輪近億元融資；華睿科技聚焦在機器視覺和移動機器人技術上，獲得戰略投資2.6億元；長期致力于研發3D工業相機硬件和軟件開發平臺的圖漾信息科技也于日前完成C輪融資，為其擴大市場規模和領先優勢助力。

以下將針對中國市場上主流的機器視覺廠商和和產品/解決方案進行盤點。

國際主流廠商盤點

? 康耐視（Cognex）

康耐視公司是全球機器視覺巨頭，總部位于美國，專注于工業自動化的機器視覺業務，可提供從相機、鏡頭、光源到軟件、系統集成的全套工業視覺解決方案，涵蓋檢測、測量、識別、定位四大領域，適用2D/3D等不同場合，典型應用有：防錯產品裝配和制造、缺陷檢測、制造和物流產品的識別和跟蹤、機器人引導等，廣泛應用于半導體、電子、制藥、汽車、包裝等制造行業。

??基恩士（KEYENCE）

基恩士于1974年成立于日本，是工廠自動化（FA）傳感器、測量儀器和圖像處理設備等產品的綜合提供商，與康耐視共同被視為全球機器視覺行業的兩大巨頭。基恩士產品系列豐富，傳感器為其主要業務，其中光電傳感器是最核心的傳感器品類，基于光電檢測技術的機器視覺類產品包含了圖像識別傳感器、圖像尺寸測量儀、3D掃描儀、3D顯微系統、條碼/二維碼讀取器等，廣泛應用于制造業各行業中。

? 寶視納（Basler）

Basler是一家總部位于德國的工業相機領先制造商。該公司推出了視覺系統的系列解決方案，涵蓋從光源、鏡頭、相機、圖像采集卡、PC卡、線纜及網絡和外圍配件到圖像處理軟件等各種組成部分。其機器視覺系列產品和解決方案以先進技術和穩定性在行業中著稱。目前已經在面向工廠自動化、工業機器人和醫療領域獲得廣泛應用，擁有超過30年的行業經驗。

? 海克斯康（Hexagon）

海克斯康是一家總部位于瑞典的公司，其業務涵蓋測量、檢測、制造等領域，是全球工業自動化以及機器視覺領域較為出色的企業之一。在過去20年，它戰略性收并購全球行業領先的技術公司200多家，不斷強化自身的技術優勢，成為全球傳感器、軟件和數字信息技術解決方案的領導者。

? 堡盟（Baumer）

堡盟是一家國際領先的工廠自動化和過程自動化生產廠家，總部位于瑞士，專注于傳感器、編碼器、測量儀表以及工業相機的研發和生產。堡盟針對中國市場上各細分場景的數字化進程和應用特點，為新能源、醫療、食品飲料、鋼鐵冶金、工程機械、軌道交通等行業提供了一系列種類豐富的編碼器、傳感器、工業相機等產品和解決方案。

? 科磊（KLA）

科磊是總部位于美國的領先半導體設備制造商，主要提供半導體制造設備和解決方案，其中包括機器視覺產品和解決方案。科磊自成立起便深耕于半導體前道量檢測設備行業，目前其產品種類已經覆蓋加工工藝環節的各類前道光學、電子束量檢測設備。憑借其檢測產品高效、精確的性能特點，科磊以超過50%的市場份額在行業內具有絕對的龍頭地位。

? 西克（SICK）

西克是一家總部位于德國的工業自動化領域領先企業。西克專注于傳感技術開發，積累了非常豐富的行業應用經驗，從半導體、電子元件到工業設備，從食品飲料到石油和天然氣，累計服務40余個行業。西克的產品涵蓋了工廠自動化（FA）、物流自動化（LA）、過程自動化（PA）等三個主要業務板塊，其中機器視覺及其解決方案是其一個重要的產品分支。

? 歐姆龍（Omron）

歐姆龍是一家總部位于日本的國際性工業自動化領域領先企業，其產品涵蓋自動化控制、工業軟件、機器人和設備等多個領域。作為工業自動化領域的領先者，歐姆龍擁有豐富的機器視覺產品和解決方案，包括圖像處理系統、PC視覺系統、工業相機、視覺傳感器等。

? 特利丹（Teledyne）

Teledyne公司是一家總部位于美國的企業，是高性能數字成像和半導體領域的國際領先企業。Teledyne公司的機器視覺系列產品包括傳感器、相機、圖像處理軟硬件，以及高度工程化的集成系統。

國內機器視覺主流廠商盤點

? 海康機器人

海康機器人成立于2014年，是海康威視（股票代碼002415）的子公司，也是面向全球的機器視覺和移動機器人產品及解決方案提供商。公司提供從光源、鏡頭、相機、視覺軟件等視覺系統組件及整體解決方案，主要面向3C電子、新能源、物流、汽車制造、半導體/集成電路和食品/醫藥等行業。

? 先導智能

無錫先導智能裝備股份有限公司（簡稱先導智能，股票代碼300450）成立于1999年，業務涵蓋鋰電池智能裝備、光伏智能裝備、3C智能裝備、智能物流、汽車產線、氫能智能裝備、激光精密加工以及機器視覺等八大領域。

? 思謀科技

深圳思謀信息科技有限公司（簡稱思謀科技）成立于2019年，公司以機器視覺為技術引擎，自研智能工業平臺、智能傳感器產品以及智能一體化裝備，為卡爾蔡司、空客、博世等多家行業頭部企業提供產業優化解決方案。

? 匯川視覺

南京匯川工業視覺技術開發有限公司（簡稱匯川視覺）是深圳匯川技術股份有限公司（股票代碼300124）的子公司，公司主要產品為工業機器人、工業自動化控制等產品，其中工業視覺產品是匯川技術重要的產品分支，包含機器人視覺控制器、視覺軟件等，目前已經應用在硅晶、鋰電、食品飲料、印刷&包裝、手機和TP行業。

? 精測電子

武漢精測電子集團股份有限公司（簡稱精測電子，股票代碼300567）成立于2006年，主要產品為顯示、半導體以及新能源等的視覺檢測系統。公司的視覺產品目前已廣泛應用在華星光電、京東方、天馬等企業的生產中。

? 美亞光電

合肥美亞光電技術股份有限公司（簡稱美亞光電，股票代碼002690）始創于1993年。公司深度聚焦智能分選、高端醫療影像等業務板塊，主要產品有色選機、X光異物檢測機、口腔CBCT、耳鼻部CBCT等，廣泛應用于農副產品加工、食品制造、精制茶制造、輪胎制造、再生資源回收利用以及醫療衛生等領域。

? 凌云光

凌云光技術股份有限公司（簡稱凌云光，股票代碼688400）2002年成立于北京，圍繞機器視覺與光纖光學開展業務。公司戰略聚焦機器視覺業務，為客戶提供可配置視覺系統、智能視覺裝備與核心視覺器件等高端產品與解決方案。目前已經面向電子制造、新型顯示、印刷包裝、新能源、影視動漫、科學圖像、軌道交通等行業形成機器視覺解決方案。

? 勁拓股份

深圳市勁拓自動化設備股份有限公司（簡稱勁拓股份，股票代碼300400）成立于1997年，公司產品包括電子熱工設備、檢測設備、自動化設備、光電顯示設備和半導體專用設備等。其中半導體專用設備是公司近年來重點發展的戰略級業務產品，汲取了半導體封裝、貼合、焊接等相關的技術經驗，具有技術壁壘和國產替代實力。

? 天準科技

蘇州天準科技股份有限公司（簡稱天準科技，股票代碼688003）成立于2005年，公司致力于開發各類視覺裝備，旨在打造視覺裝備平臺。主要產品包括視覺測量裝備、視覺檢測裝備、視覺制程裝備、智能網聯方案等，面向消費電子、半導體、PCB、新能源、新汽車、智能駕駛領域。

? 矩子科技

上海矩子科技股份有限公司（簡稱矩子科技，股票代碼300802）成立于2007年，公司致力于成為全球技術領先的專業視覺智能設備制造商，主要產品包括機器視覺設備、控制線纜組件、控制單元及設備。產品主要應用于電子信息制造、工業控制、金融電子、新能源、食品與包裝、汽車等多個領域。

? 梅卡曼德

梅卡曼德機器人由清華海歸團隊于2016年創辦，總部位于北京和上海。其AI+3D視覺解決方案已經在汽車、物流、重工等眾多領域規模化落地，已實現規模化交付的典型應用包括：無序抓取、上下料、紙箱/周轉箱拆碼垛、視覺引導定位/裝配、缺陷檢測、高精度測量、機器人涂膠/噴膠等。

? 東集技術

東集技術股份有限公司（簡稱東集技術）成立于2002年，是國內自動識別與數據采集領域的代表企業之一。公司產品包括工業級手持終端、超高頻（UHF）RFID終端、工業平板電腦、機器視覺終端及自動化集成解決方案，專注服務制造、零售、物流、醫療及公共事業5大行業，助力企業一線經營數據的實時采集、計算分析和遠程控制，實現數字化并降本增效。

? 匯萃智能

杭州匯萃智能科技有限公司（簡稱薈萃智能）成立于2012年，公司產品包括：機器視覺算法庫(HCvisionLib)，通用智能高速機器視覺平臺（HCvision System）、紅外熱像儀、高精度測量儀等，此外，公司可提供算法深度定制服務、以及視覺和運動控制一體化開發服務。

? 微億智造

常州微億智造科技有限公司（簡稱微億智造）成立于2018年，以工業AI+機器視覺為主線，當前已經發展成為數字化工廠綜合解決方案提供商，主要產品既有以AI視覺技術為核心的智能質檢設備，也有采用了卷積神經網絡的Tri-Vision混合視覺算法。

? 維視智造

陜西維視智造科技股份有限公司（簡稱維視智造）成立于2003年，總部位于西安，是國內AI工業視覺產品線齊全的公司之一，提供機器視覺部件、智能視覺傳感器、智能視覺裝備等產品，以及基于視覺的一站式服務，目前產品及解決方案已經廣泛應用于新能源（光伏、鋰電）、電子、汽車、醫藥等諸多行業。 下圖為e-works整理的中國市場主流的機器視覺廠商生態圖： ?

結語 ? ? ? ?

機器視覺技術在工業的應用前景非常廣闊，需求日益高漲。盡管目前的應用還存在諸多問題和挑戰，例如使用環境惡劣導致視覺系統性能下降；短時間內處理大量圖像的計算能力和處理速度瓶頸問題；暫時未做到根據生產環境自動調整參數和算法的自適應等問題，但是隨著圖像傳感、圖像算法等技術的進步，以及各大解決方案廠商對機器視覺技術的持續探索，未來機器視覺技術必將為工業發展帶來無限可能。 ?

編輯：黃飛