给机器人一只慧眼 他的智能相机辅助定位识别

2016-10-10 13:52:07

像人类一样,机器人也有自己的“眼睛”。

“眼睛”即机器视觉系统。它采用相机与软件来识别和定位物品,例如搬运机器人利用视觉系统定位需要移动的物体,以便安全、准确地移动。

2013年7月,刘勇创立GFocus,打造国产机器人用智能相机。通过研发并集成图像电路设计、图像处理算法和LED照明设计三项核心技术,三个系列的产品(AOS系列、AOD系列和AOT系列)于去年12月发布,并于今年量产、销售。

l5.jpg

GFocus刘勇

目前,产品可用于零件定位、ID识别、测量和外观检测。它们能在5毫秒内识别二维码;动态扫描条码的最大速度为2米/秒;相机与控制器的距离最远相隔10米等。电子、汽车、医疗、物流、制造等行业的20家用户已经用上GFocus的智能相机。

l6.jpg

注: 刘勇承诺文中数据无误,为其真实性负责,铅笔道已备份录音速记,为内容客观性背书。

智能相机系统

刘勇和机器视觉行业的缘分,一直没断过。

2012年4月,他从外企离职。这家公司制造零售业的扫码识别设备,“与视觉技术算是有一点关系”。

乍暖还寒的时节,创业的念头如同春天的嫩芽钻了出来。机会摆在刘勇面前:机器视觉逐渐成为机器人/自动化设备不可缺少的功能之一,能替代人工、降低成本、提高工作效率,但行业多依赖进口产品。

若在机器视觉领域放手一搏,他有两方面的选择,一是做视觉系统集成,二是普通工业相机。

花了大半年时间,他不断调研、试错。市场的反馈并不乐观:普通工业相机技术比较成熟,国内外的竞争对手很多;而做视觉系统集成的难度也不低。

这一过程中,智能相机映入刘勇的眼帘。2013年夏天,他带着一份智能相机替代方案去拜访客户,希望用普通工业相机加上自己研发的算法,为客户服务。

l7.jpg

GFocus智能相机正在工作

客户摇摇头,并未采纳他的方案。这套离散式机器视觉系统(又称PC-Based机器视觉系统,即主要部件相互独立,通过连接组成系统)虽然价格低,但操作繁琐。他们更想要的是高度集成、使用方便、价格低的智能相机系统。“客户怕麻烦,国内没有这样的产品,他们宁可用进口的。”

刘勇眼前一亮,客户的需求不正是行业发展的方向吗?2013年7月,他成立GFocus,致力研发机器人用智能相机。

研发核心技术

历时两年,GFocus研发三项核心技术:图像电路设计、图像处理算法和LED照明设计。

图像电路设计是产品的载体,“像一部手机”。刘勇采购工业级专用的图像传感器芯片,再自行设计电路。图片经摄像头采集后,在芯片中转为图像信号,经由电路传输至处理器进行处理,存储在内存中。

算法则是“手机”中的“美图秀秀”。算法的开发基于模块化、标准化,可用于零件定位、ID识别、测量和外观检测。每一功能为一模块,其中又细分为各种小模块进行标准化操作,以满足不同机器人细分市场的需求,如ID识别可分为条码、字符OCR等。

同时,算法精度不断提高,目前已达到1像素级,“接近国外产品亚像素级的精度”。

GFocus还改进了LED照明设计。普通工业相机中,光源与其控制器分离。“比如一只灯泡,打开或关闭它需要一个开关。”

刘勇舍弃了用线路连接光源和控制器的方式,而把控制器集成到光源内部。“就像手机照相机的闪光灯,只需一个信号,即可实现频闪。”经过电路、光学上的设计,LED照明的亮度更高、更均匀。

l8.jpg

GFocus三个系列的智能相机

除三项核心技术之外,刘勇带领团队攻下了高速串行图像数据采集技术。此技术国内少见,技术人员找不到可以参考的代码,只能翻阅的外文资料,从底层搭建。其优势是实现两台相机同时、独立采集数据,并实现远距离高速图像传输。

基于以上技术,GFocus于2015年12月发布三个系列产品,分别是AOS系列、AOD系列和AOT系列。同期,GFocus获得Pre-A轮融资,来自英诺天使基金和臻云创投。三款产品的特点如下:

l9.jpg

以上产品均使用GFocus的私有图像传输协议,控制器与相机相匹配。与普通工业相机不同的是,三个系列的产品并不受制于电脑,还可以直接与机械臂、PLC等设备连接,进行数据交换。

研发技术时,刘勇仍未放弃普通工业相机的视觉方案。其一是为了检验客户的需求,譬如某客户需要整理零件上的激光雕刻的序列号,GFocus为其提供算法帮助,同时也为自己的算法增添一个细分模块。

其二是精确行业技术指标,服务客户的过程中,GFocus逐渐确立了产品标准,如5毫秒内识别二维码;动态扫描条码的最大速度为2米/秒;相机与控制器的距离最远相隔10米等。

目前,三个系列产品已投入量产,GFocus签下包括法国某航空制造业公司、国内某合资汽车厂在内的20家客户。


长按二维码关注我们