“超高清视频行业应用案例评选”总结之一：超高清视频技术赋能工业制造数字化智能转型

2022年11月7日第74期总第776期 “超高清视频行业应用案例评选”总结之一—— 超高清视频技术赋能工业制造数字化智能转型 超高清视频技术与5G、AI等信息技术深度融合，已在质量检测、巡检定位、智能管理等多个场景得到应用，大幅提升了识别、定位和检测效率，助力工业制造向可视化、数字化和智能化方向转型升级。与此同时，超高清视频技术在工业领域的普及应用还存在着系统开发和维护成本高、超高清工业产品技术储备不足、行业垂直解决方案通用性不强等问题，赛迪研究院电子信息 研究所建议，应当从突破关键核心技术、加快典型应用推广、加强供需对接等方面发力，进一步提升超高清视频在工业制造领域应用的深度与广度。 一、超高清视频与新一代信息技术深度融合，推动工业制造 效率提升 超高清视频技术与5G、AI等技术深度融合，助力工业制造智能化发展。超高清视频技术可应用于工业制造定位、识别、测量和检测等各个环节，是推动工业制造可视化、奠定其智能化发 展的基础。实际上，5G助力超高清视频数据低时延传输和实时分析，在煤矿勘探、实验爆炸检测等对传输高要求的场景已开始逐步应用。运营商搭建5G专网，通过多频协同、超级上行、QoS增强、无线资源预留、切片和边缘节点等技术的灵活定制，为工厂提供支持带宽增强、低时延、数据本地卸载、业务隔离以及业务加速等个性化功能。将摄像头采集的视频数据通过5G专网传输至边缘计算中心进行实时分析后下发准确指令，可提供柔性工作能力。同时，AI为超高清视频数据的精准分析提供了助力，可应用于产品质量检测、制造缺陷检测等高精度场景，有效提高生 产效率。将超高清视频采集的数据回传到分析平台，运用决策数、知识图谱、神经网络等增强学习、深度学习算法，对数据进行规模化分析、精准定位，可有效识别产品质量，提前预警分析设备可能存在的故障。 超高清视频在缺陷检测、质量检测、智能巡检方面率先发力， 赋能电子产品制造、钢铁生产和汽车生产等高精度生产行业。在缺陷/质量检测方面，超高清视频技术可通过光学元器件观察到肉眼无法观测的领域，拓宽被检测物体的观察范围。金石机器人银川有限 公司的超高清检测机器人应用于汽车制造业中的曲轴件瑕疵检测后，使得企业生产效率平均提高25%、生产过程可追溯性提高了70%、数据录入工作量减少75%、交接的纸面工作减少了70%、成本核算准确度提升了70%，节约人工成本、管理成本和能源成本近 1000万元。在智能巡检方面，超高清视频技术应用于巡检机器人， 提高了机器人的“视力”水平。天津移动公司搭建面向机房巡检的机器人检测系统，基于机器人搭载的超高清摄像机，以5G网络实时传输图像并利用AI技术精准分析，可识别物体状况提前报警，准确率达到98%，节约人工超过2000元/年，效率提升了3.5倍。 表1工业制造领域超高清视频典型案例 序号 案例名称 牵头单位 地区 应用亮点 1 基于超高清视频的机器视觉+智能不良根因分析解决方案 京东方科技集团股份有限公司 北京市 已在京东方工厂落地实施，适用于不同尺寸级显示面板行业的不良分析和预测，由于其融合了显示面板的行业经验，且高度适用于半导体工厂，可替代性低。 2 基于“5G+AI”超高清视频分析的运营商机房巡检机器人系统 中国移动通信集团天津有限公司 天津市 在机器人平台上集成超高清视频摄像机，以5G网络传输图像并进行AI分析，可以准确地定位出物体的详细信息，如类别、位臵和边缘，并准确判别出异常状况发出告警。 3 超高清视频+三维建模在智慧电厂的应用 山西杰特瑞能源科技有限公司 山西省 通过高精度三维建模技术不仅可以增加智慧电厂三维平台的展示效果，对于智慧瓦斯电厂来说，增加了工作人员与设备之间的互动。 4 面向工业元器件的超高清高精度质量检测系统 杭州海康机器人技术有限公司 浙江省 该系统已应用于面板、PCB印刷、锂电池材料生产、光伏电池片串焊等工业生产的主要工艺段。结合其超高分辨率、高精度及基于深度学习的算法、易于搭建基于应用界面的算法软件平台架构，实现相比于传统的人工检测及一般精度检测系统，有精度更高、效率更高、可检种类更多的优势。 5 5G+超高清技术在智慧工厂的应用 中国移动通信集团湖北有限公司荆州分公司 湖北省 通过部署超高清摄像头采集PCB电路板的图像，并结合5G网络大带宽、低延时特性，将数据传输至部署在边缘云上的图像分析系统，自动判断PCB是否存在缺陷，并反馈分析结果。 6 面向安全生产的超高清视频预警平台 湖南中科助英智能科技研究院有限公司 湖南省 该成果成功实现“静脉身份认证平台”、“无人哨岗”、“无人监考”、“反恐卫士”、“校园卫士”，整体性能国际先进，部分指标国际领先。 7 5G+超高清+VR公共服务平台助力先进制造业 长沙宏达威爱信息科技有限公司 湖南省 平台突破了超高清工业产品建模、5G实时云渲染等重点领域关键核心技术，为三一集团、中联重科、中车集团、山河智能、铁建重工等企业提供了超高精度专业服务。 8 1.5亿像素大靶面超高清镜头 湖南长步道光学科技有限公司 湖南省 该镜头的诞生了打破了有相机无镜头的困境，填补了小倍率高分辨率镜头市场的空白。 9 基于超高清+AI技术在车辆外观质检的应用 彼图科技（青岛）有限公司 山东省 通过建设超高清+AI车辆质检系统目的在于，解决当前人工质检造成的质检效率低下，漏检错检等问题。 10 5G+超高清在钢 中国移动 广 结合5G，实现钢铁生产的低增值岗位的无人化和岗 铁生产的应用 通信集团广西有限公司防城港分公司 西壮族自治区 位精简。 11 基于超高清视频技术的工业机器人在高敏缺陷等工艺检测中的应用 金石机器人银川有限公司 宁夏回族自治区 制造研发自主知识产权的机器人视觉识别的应用系统，成本较低、交货时间短，实现了曲轴生产线的规模化应用。 12 基于超高清视频识别的炼钢工序智能化应用 鞍钢股份有限公司 辽宁省 针对炼钢工序的实际需求，利用超高清视频结合图像识别等技术，自动采集、记录、发送生产过程相关数据，有效提高在恶劣环境下图像识别能力，同时建立了吊车远程指挥、废钢智能识别应用等，实现炼钢生产过程集中化、少人化、自动化、智慧化，提高现场自动化控制水平，减少人工操作。 13 超高清图像识别在皮带智能管理的应用 讯飞智元信息科技有限公司 安徽省 皮带智能管理平台主要通过图像识别技术提高皮带系统安全监测预警的效能，能够实时有效识别皮带的运行/停止、皮带的带料/不带料、皮带的跑偏、皮带物料中的大块/异物、皮带表面损伤、皮带区域的火情等异常情况，实现对故障特征和安全隐患第一时间发现和预警，从而降低皮带故障和事故。 14 基于超高清视频技术的爆炸试验检测及失爆点定位 上海煤科检测技术有限公司 上海市 将高速视频采集技术与红外检测技术深度融合，实现了试验过程完整监测并能够精确定位失爆点，提升了测试过程的准确性与可靠性，促进了防爆电气设备安全分析的技术进步，填补了国内隔爆型电气产品爆炸测试检测空白。 15 8K超高清晶圆检测图像采集平台 上海极清慧视科技有限公司 上海市 采用极清慧视自主研发的8K超高清摄影机作为图像采集的核心硬件及定制化光源系统，有效降低检测过程中的拍摄次数，提高检测效率。 二、存在的问题 数据来源：赛迪电子所整理2022，10 超高清视频在工业制造领域的应用涉及硬件设备、软件平台 和算力工具，搭建与后期运维成本较高。一是超高清视频解决方案前期搭建费用高。超高清视频系统搭建涉及到定制化光源、摄 像设备、软件架构和算力平台，其实时分析对算力硬件性能的要求高，且需要针对不同场景搭建定制化的算力平台，单位造价成本高，一套完整产线的超高清视频解决方案可达千万。二是后期运维以单点维护为主，系统维护成本高。光源调试、镜头及相机拆装、软件维护和监控分析等必须聘请专业人员在工作场地完成，推高了在工厂大规模应用的维护成本。 超高清视频相关产品技术储备不足，在工业相机、图像处理 软件和视觉系统方面尚待提升。一是在工业镜头及相机方面，国内相机和镜头厂商起步较晚，我国产品在景深、光学畸变、光谱 响应、相机的稳定性与可靠性方面与国外均存在差距。二是在图像处理软件方面，Cognex、Keyence等公司提供了软件服务，我国在软件底层算法技术积累不足，国内的处理软件一般是在OpenCV等开源算法库或者Halcon、VisionPro、NIvision等第三方商业算法库的基础上进行二次开发。三是在视觉系统方面，美国基恩士、日本康耐视、瑞典海克斯康、德国BaslerAG等国外机器人视觉系统占据了主要的中高端市场。 超高清视频与工业制造应用的结合点和示范性不足。在不同 领域应用需有专用解决方案，目前面向不同行业的垂直解决方案较少，难以解决行业痛点问题。一是现有各个系统数据在壁垒未打通、软件框架封闭的情况下，无法实现在不同场景中快速切换。一方面，不同摄像头采集到的数据不尽相同，另一方面，采集平台所整合的数据也各有千秋，各个系统无法兼容，需要先对不同场景的数据进行规整、标注。二是不同场景有算法适应性、通用性方面的差异。晶圆制造质量检测、面板制造缺陷检测等场景所需算法并不一致，需要针对不同的产品单独定制不同的检测算法，而现有算法难以通用，也无法大规模普及。三是缺乏融合型、复合型人才，难以打破行业壁垒并提供定制化解决方案。超高清视频技术涉及光学、人工智能、数学和集成电路等学科，工业制造涉及材料、机械工程、自动化等学科，单一学科背景人员难以解决多层次学科问题，亟需跨学科、多视角的复合型人才。 三、几点建议 加快突破关键核心技术。协同高校、企业、科研院所，在光 学技术、大靶面CMOS和超高清工业相机等领域开展联合攻关。建设面向超高清融合行业应用的公共服务平台，促进各产业链环 节间的交流合作，解决各个细分领域的行业痛点。 加快典型案例的推广应用。通过持续推动超高清视频典型应用案例征集活动，定期遴选具有代表性、可复制和可推广的行业 案例，编制行业应用案例集，并在世界超高清视频大会上予以宣传。发挥典型应用示范的积极带动作用，探索将现有案例应用于其他领域形成新场景、新模式。 加强重点领域企业供需对接。定期开展超高清视频企业进军 工业企业的活动，率先推动超高清视频在电子信息、钢铁、汽车、机器人和医药等制造领域的落地。依托世界超高清视频产业大会，邀请工业制造企业参与，提高其对超高清视频技术的认知，加强超高清视频技术上下游企业的供需交流。 本文作者：赛迪工业和信息化研究院宋籽锌赵燕温晓君联系方式：15367790111 电子邮件：songzixin@ccidthinktank.com -9- 编辑部：赛迪工业和信息化研究院 通讯地址：北京市海淀区万寿路27号院8号楼12层邮政编码：100846 联系人：王乐 联系电话：010-6820055213701083941 传真：010-68209616 网址：www.ccidwise.com 电子邮件：wangle@ccidgroup.com -10-