“智能视觉国家队”就是这么牛

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重庆中科摇橹船信息科技有限公司

重庆中科摇橹船信息科技有限公司是中国科学院西安光学精密机械研究所过去10年来,以研究所为主体孵化成立的唯一一家“硬科技”公司,是国内首家完整掌握光、机、电、算、软设计开发能力的硬科技人工智能企业,被业界称为“智能视觉国家队”。

(资料图片仅供参考)

目前,该公司已建成在行业有较大影响的智能视觉与智能装备技术研发基地,研发的高精度智能工业相机及3D涂胶质量在线检测系统等产品及解决方案,技术处于全球领先地位。

实验室里,机器人正在给一块玻璃涂胶。一旁,一部工业相机“目不转睛”地盯着它。相机后面的监控电脑屏幕上,同步呈现出机器人涂胶的画面。

车身玻璃涂胶,是汽车焊装、涂装、总装过程中非常重要的环节,它与汽车的密封性及防水、隔音等性能好坏密切相关,对汽车质量有着重要影响。

“嘀、嘀、嘀……”突然,报警声响起。同时,屏幕上也出现一个小红圈。原来,监控显示玻璃转角处第一次涂的胶条出现了断裂,系统检测出来后,就自动“指挥”机器人补胶。

近日,在两江新区照母山下的重庆中科摇橹船信息科技有限公司(下称摇橹船科技),出现了这样一幕。

前来考察的成都某汽车厂家参观完摇橹船科技3D涂胶质量在线检测系统,当天便与其签了订购合同。在此之前,这家成都厂家曾考察过世界上最先进的进口3D涂胶质量在线检测系统,但最终还是选择了摇橹船科技。

3D涂胶质量在线检测是智能视觉赛道的一个细分赛道。让人惊讶的是,摇橹船科技涉足领域只有一年时间,就在与国外巨头的竞争中胜出。这家科技企业是怎么做到的呢?

从一次会议中捕捉到商机

“我们公司采用机器人作业的汽车涂胶生产线,因未引入涂胶质量在线检测系统同步进行质量检测,而只是靠人工检测,所以经常出现涂胶质量问题。”

2022年1月在渝举行的一次行业会议上,某汽车生产企业负责人大倒苦水。

“你们为啥没有用这种系统呢?”在场的摇橹船科技董事长郑道勤很疑惑。原来,这家汽车生产企业觉得国内企业的检测系统不太好,而他们最想用的进口检测系统价格太高、后续服务费更高,会大幅增加生产成本。

郑道勤当即意识到,商机就在眼前。他立即奔赴市内外多家汽车生产企业进行考察调研,发现大多数汽车制造企业已在涂胶生产线采用机器人作业,但基于类似的原因,大部分只是靠人工来检测涂胶质量。

更让郑道勤兴奋不已的是,新能源汽车用胶量是普通乘用车的7倍左右,随着国内新能源汽车产量越来越大,汽车厂家涂胶生产线的用胶量也越来越大。这使得不少汽车厂家越发渴求上线涂胶质量检测系统。

“如果能针对汽车厂家开发出高质量的涂胶质量在线检测系统,就有望替代进口,市场前景非常好。”郑道勤心中有了底。

技术攻关挑战高难度

当时,全球最先进的3D涂胶质量在线检测核心技术主要掌握在德国、日本少数几家企业手中。我国由于国外企业的技术封锁,还只能做技术水平较低的2D涂胶质量检测系统。

摇橹船科技要开发出3D涂胶质量在线检测系统,难度可想而知。

郑道勤把这个重任交给了公司成立之初就组建成立的新型高端研发机构——红船实验室。

经过和客户交流,红船实验室的研发人员发现,涂胶质量在线检测主要面临两大难点:一是很多汽车天窗玻璃和前后挡风玻璃涂胶区域均是黑色,涂的胶条也是黑色的。检测系统要在黑色背景下找出胶条瑕疵,就如在白板上找出小白点一样,非常困难。二是机器人涂胶作业速度快,在线检测难度高。

针对难点,研发团队确定了研发方向——开发3D工业相机作为核心零部件和“眼睛”,实现在机器人涂胶作业时同步采集作业图像,并确保成像效果清晰、细腻;开发高通量的智能化数据处理系统作为“大脑”,实现对涂胶轨迹、胶条外形尺寸等海量数据的实时分析与处理,并及时给出对涂胶质量的“诊断”结果。

半年后,红船实验室就开发出了第一代3D涂胶质量在线检测系统。

然而,实际效果并不尽如人意。“我们在自己搭建的涂胶检测平台及汽车厂家涂胶生产线进行测试,发现这一系统进行涂胶质量检测时,漏检率达到5%左右。”郑道勤说。

问题出在哪里?研发团队反反复复测试了上千次,并对各种数据反复分析,终于找到了答案:涂胶作业轨迹并非全是直线,其开发的3D工业相机光刀扫描系统采用的是三光刀方式,在采集拐弯处胶条图像时存在“视觉盲区”。加之数据处理系统运行速度还不够快,检测速度没有完全跟上机器人作业速度,就导致了漏检情况出现。

找到症结后,研发团队决定采用四光刀级联方式改进光刀扫描系统,又通过优化算法进一步提升数据处理系统运行速度。3个月后,研发团队成功完成了3D涂胶质量在线检测系统的迭代升级,摇橹船科技正式宣布推出该系统。

在与进口产品的比选中获胜

这套系统的诞生,填补了国内技术空白,解决了3D涂胶质量在线检测系统技术被国外企业“卡脖子”的问题。

很快,该系统应用在了重庆某汽车厂家的涂胶生产线上。

经汽车厂家使用验证,这套系统通过360度无死角采集涂胶作业及胶条的高清晰图像,可对胶条厚薄、漏胶、胶线过窄或过宽等情况实时进行分析,并能据此“指挥”涂胶机器人自动调整涂胶轨迹和胶枪参数。甚至,还能“指挥”机器人对漏胶或胶条薄的地方及时补胶。

“靠传统的2D涂胶质量检测系统和人工检测涂胶质量,往往在机器人作业完成后才能发现问题,不能及时检测出质量问题。并且,传统的两种检测方式下,每个件检测大致需要六七秒,存在效率低、漏检率高达3%—5%的缺点。”郑道勤说,相比之下,摇橹船科技这套系统可实现实时在线检测,提升检测效率,并将漏检率降低到0、误检率降低到万分之一,实际应用效果丝毫不输于进口系统。

同时,与建设费用近100万元、后续服务费每年近200万元的进口系统相比,摇橹船科技这套系统的整体费用便宜40%。

基于这样的优势,在接下来的2个多月,摇橹船科技又与10余家汽车制造企业达成了合作。

郑道勤还透露,其间,重庆某新能源汽车主机厂对摇橹船科技及伊斯拉等国外机器视觉领域巨头企业的3D涂胶质量在线检测系统,进行了多次考察,从技术参数、技术路线、检测数据准确性及检测速度是否能满足生产节拍需求等方面,对两者进行了两个多月的比选。最终,该新能源汽车主机厂选择了性能更胜一筹的摇橹船科技。不久前,该厂已将摇橹船科技3D涂胶质量在线检测系统应用在了其汽车生产线的涂胶环节。

事实上,3D涂胶质量在线检测系统的成功研发,只是摇橹船科技在智能视觉领域崭露头角的冰山一角。这家企业成立仅3年,便取得了19项发明专利、20项软件著作专利,形成了智能视觉、智能装备、算法平台等自主研发产品及系统矩阵。其中,其3D涂胶质量在线检测系统和结构光3D系列相机技术指标,已经全面达到或超越国内外一流产品水平。2022年,该公司销售收入同比增长了432%。

调研组成员:张永才、张红梅、曾立、陈钧、吴刚、黄光红、白麟、王天翊、杨骏、夏元、申晓佳、廖雪梅、杨永芹、贺子桓

执笔:黄光红