機(jī)器視覺（Machine Vision）具備智慧功能是遲早的事，但新冠肺炎（COVID-19）疫情加速了這個(gè)趨勢，它讓更多的人工離開產(chǎn)線變成了需要立即解決的事，兩相加乘，新一代具備人工智慧功能的機(jī)器視覺解決方案將迅速占據(jù)舞臺(tái)焦點(diǎn)，成為市場的主流。

自從工業(yè)4.0趨勢興起后，制造流程與機(jī)械設(shè)備的智慧化就變成產(chǎn)業(yè)顯學(xué)，不管是相關(guān)的零件供應(yīng)商，還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)商，都不斷地朝向發(fā)展具備更高技術(shù)整合能力與可以自主運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)，以從事更高階的產(chǎn)品制造，同時(shí)達(dá)到更高的產(chǎn)線效能。也因此，作為檢測與辨識(shí)用的機(jī)器視覺方案也需要不斷的提升其功能與可應(yīng)用領(lǐng)域。

智慧制造+COVID-19加速人員退出產(chǎn)線

在產(chǎn)線上，機(jī)器視覺最常見的應(yīng)用就是所謂的自動(dòng)光學(xué)檢測（Automated Optical Inspection）。早期的技術(shù)發(fā)展，是以增加檢測的解析度與速度為主軸，重點(diǎn)是滿足大量制造為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)需求。但進(jìn)入智慧制造時(shí)代后，便開始有了少量多樣的概念與需求，在一條產(chǎn)線上要辨識(shí)的物件，不再只是過往單一規(guī)則的品項(xiàng)，可能是更復(fù)雜且多元的產(chǎn)品，因此就需要增加物件分析與辨識(shí)的運(yùn)算系統(tǒng)，來滿足這種新時(shí)代的產(chǎn)線制造需求。

圖1 : 智慧機(jī)器視覺系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

另一方面，進(jìn)入少量多樣的制造年代后，同時(shí)也意味著產(chǎn)品生產(chǎn)將從低階轉(zhuǎn)向高階，以追求更高的附加價(jià)值。而這對產(chǎn)品檢測的技術(shù)來說，就是要能做到更高階的辨識(shí)功能，以判別出人眼難以分辨的瑕疵，同時(shí)也要能進(jìn)行復(fù)雜度更高的工件檢驗(yàn)。而這樣的需求也刺激了機(jī)器視覺發(fā)展更先進(jìn)的檢測技術(shù)。

而COVID-19疫情爆發(fā)之后，對產(chǎn)線最大的影響，就是加速了人員退出產(chǎn)線的速度，對機(jī)器視覺市場來說也是如此。根據(jù)MarketsadMarkets的分析報(bào)告，全球機(jī)器視覺市場將從2020年的96億美元，成長到2025年的130億美元，復(fù)合年增長率達(dá)到6.1％。

該機(jī)構(gòu)特別指出，在COVID-19之后，制造商比以往任何時(shí)候都重視自動(dòng)化在制造產(chǎn)線上的重要性，但因?yàn)槿蚍獬呛拖拗埔苿?dòng)的政策因素，許多公司都面臨了嚴(yán)重的現(xiàn)金流問題，因此推遲了導(dǎo)入新機(jī)器視覺方案的計(jì)畫，一但疫情的影響時(shí)間拉長，將對機(jī)器視覺市場的發(fā)展出現(xiàn)負(fù)面的影響。

盡管財(cái)務(wù)因素將推遲自動(dòng)化設(shè)備的投資計(jì)畫，但整體來說，全球制造業(yè)對于自動(dòng)化的態(tài)度與認(rèn)同，都在COVID-19發(fā)生后達(dá)到了新的高峰。目前全球制造業(yè)者都計(jì)劃在COVID-19之后，對自動(dòng)化進(jìn)行更多的投資，尤其是在制造質(zhì)量提升方面的技術(shù)，這也意味著機(jī)器視覺會(huì)是未來先進(jìn)制造中不可或缺的一部分，同時(shí)導(dǎo)入的數(shù)量也會(huì)節(jié)節(jié)高升。

視覺引導(dǎo)、智慧相機(jī)、機(jī)器學(xué)習(xí)軟體成長快速

在應(yīng)用領(lǐng)域方面，具備視覺功能的「視覺引導(dǎo)機(jī)器人」，會(huì)是未來機(jī)器視覺發(fā)展的重要領(lǐng)域。這種能夠自行定位并找出料件，自動(dòng)進(jìn)行撿料和放料的機(jī)器人，它的特色就是可以處理各種不同的元件，因此在汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域中的自動(dòng)化應(yīng)用已有快速的成長。而要實(shí)現(xiàn)這種機(jī)器人，機(jī)器視覺元件是不可或缺的部份，同時(shí)需要的數(shù)量與性能也會(huì)逐步成長。

不過這種機(jī)器人因?yàn)閺S商的設(shè)計(jì)與應(yīng)用領(lǐng)域的不同，所使用的視覺系統(tǒng)也差異甚大，因此視覺元件要走向標(biāo)準(zhǔn)化并不容易，都將會(huì)是根據(jù)客戶的需要進(jìn)行客制化生產(chǎn)，而且使用的視覺元件也十分的不同，可能會(huì)是3D與2D的搭配，或者是3D＋3D的架構(gòu)。這種需要高度客制化特性，多少也將會(huì)限制這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展速度。

另一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，就是「機(jī)器人制造單元（Robot Cell）機(jī)器視覺」，它將有望在機(jī)器視覺市場中以更快的速度成長。

從導(dǎo)入的觀點(diǎn)來看，機(jī)器視覺市場大概會(huì)分成「通用機(jī)器視覺系統(tǒng)」和「機(jī)器人制造單元」。相較于機(jī)器人制造單元，通用型的機(jī)器視覺更具成本效益，因此在部署的范圍與數(shù)量上，通用型的機(jī)器視覺系統(tǒng)更為廣泛。

不過，機(jī)器人單元可因應(yīng)場域和機(jī)具的不同來客制化，因此能處理的產(chǎn)品種類也更多。它通常只需更改檢測軟體和程序，就可在不停止生產(chǎn)過程的情況下，更改組件類型。此外，相機(jī)的視場和透視圖也可以進(jìn)行客制化，因此目前機(jī)器人單元的在成長速度超過了通用機(jī)器視覺市場。

具備智慧相機(jī)功能的機(jī)器視覺系統(tǒng)，預(yù)測將會(huì)是另一個(gè)成長速度加快的領(lǐng)域，主要的因素是采用智慧相機(jī)的機(jī)器視覺系統(tǒng)具有高成本效益、體積緊湊和應(yīng)用靈活性的特點(diǎn)。這種采用智慧相機(jī)的系統(tǒng)在變更上更為容易，因此對于法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性也更高。

圖2 : 機(jī)器視覺市場發(fā)展預(yù)測。（source：MarketsandMarkets）

此外，隨著智慧相機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在整合智慧物聯(lián)應(yīng)用架構(gòu)上也更為容易。因此智能相機(jī)的機(jī)器視覺系統(tǒng)的普及度在未來幾年內(nèi)可能會(huì)增加。

而相覺于智慧相機(jī)系統(tǒng)，電腦版（PC-Based）機(jī)器視覺系統(tǒng)因具備更快的運(yùn)算效能和更加的操作性能，因此預(yù)計(jì)未來幾年在市占率仍會(huì)是主要的產(chǎn)品，再加上電腦版的視覺系統(tǒng)也更容易升級(jí)和進(jìn)行元件替換，因此在部分的場域仍會(huì)是重要的機(jī)器視覺方案。

但隨著智慧相機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這種情況也會(huì)逐漸改變，尤其在物聯(lián)網(wǎng)大趨勢的帶動(dòng)下，未來智慧相機(jī)的機(jī)器視覺系統(tǒng)的普及率可能就會(huì)超過電腦版。

另一個(gè)間接的影響驅(qū)力，則是預(yù)測性維護(hù)技術(shù)。這種基于感測的機(jī)具維護(hù)技術(shù)，需要對關(guān)鍵的設(shè)備元件進(jìn)行不間斷的監(jiān)控，因此勢必也會(huì)增加搭載機(jī)器視覺功能的系統(tǒng)，因此預(yù)測性維護(hù)的也會(huì)以最快的速度增長在機(jī)器視覺市場中。

當(dāng)然，隨著人工智慧應(yīng)用的興起，具備機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的系統(tǒng)將會(huì)漸趨主流，為了讓系統(tǒng)可以自動(dòng)學(xué)習(xí)以辨識(shí)物件，整合AI功能的機(jī)器視覺軟體將會(huì)推動(dòng)工業(yè)機(jī)器視覺軟體市場的成長。

亞太區(qū)領(lǐng)軍 汽車、食品與包裝業(yè)是主角

至于區(qū)域方面，亞太地區(qū)將會(huì)是機(jī)器視覺最主要的市場。依據(jù)MarketsadMarkets的報(bào)告，在2020年至2025年之間，亞太區(qū)將擁有整體機(jī)器視覺市場最大的占有率，主因?yàn)橹袊⑷毡尽⒂《群晚n國等亞太地區(qū)國家，將投入大量的制造業(yè)產(chǎn)線自動(dòng)化的投資。

此外，亞太區(qū)的消費(fèi)電子公司之間的激烈競爭，可能也會(huì)促進(jìn)該地區(qū)機(jī)器視覺系統(tǒng)的采用。但因?yàn)镃OVID-19嚴(yán)重影響了亞太地區(qū)的制造業(yè)，未來的發(fā)展局勢仍須進(jìn)一步觀察。

圖3 : 使用智慧相機(jī)的機(jī)器視覺系統(tǒng)會(huì)逐漸受到重視。

而在產(chǎn)業(yè)方面，汽車產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)將會(huì)是機(jī)器視覺最主要的市場。因其在關(guān)鍵的制造流程中提供了更高的準(zhǔn)確性，這些流程包括垃圾箱的拾取，以及用于組裝的零件的定位。由于車廠技術(shù)工人的短缺和汽車制造價(jià)格的下降，汽車公司在生產(chǎn)過程中更加關(guān)注自動(dòng)化。因此，未來汽車產(chǎn)業(yè)將占據(jù)最大的機(jī)器視覺市場。

同樣面臨人力挑戰(zhàn)的，食品與包裝工業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)都是高度勞動(dòng)密集型的，人工成本大約是產(chǎn)品成本的50％，且大部分是重復(fù)性工作。因此導(dǎo)入機(jī)器視覺系統(tǒng)將可大幅降低人工成本，尤其是在COVID-19之后，食品和包裝的自動(dòng)化需求將會(huì)大量增加，以確保整體流程中的人為干預(yù)最少。

至于具體的應(yīng)用項(xiàng)目，當(dāng)然是品管和檢測，特別是制造工藝不斷提高，同時(shí)技術(shù)工人的短缺，對視覺檢測技術(shù)的依賴也會(huì)更加提供，成為最主要的成長趨力。