尹仕斌:中国智造,“视”在必行

2023-05-23

尹仕斌在实验室工位上测试产品。受访者供图

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尹仕斌 易思维(杭州)科技有限公司首席技术官、副研究员

深耕高性能工业视觉检测领域,主导研发的10余款高性能视觉传感器及检测设备达到国际领先水平,成为上汽大众、上汽通用、一汽大众等国内汽车厂首选供应商,并已出口至欧美汽车厂。发表SCI、EI论文19篇,授权发明专利35件。曾获杭州市第一层次特殊支持计划培养类人才、省部级科技进步奖特等奖等荣誉。

记者 金华珊

在易思维(杭州)科技有限公司工业视觉检测实验室,用于冲压、焊装、涂装、总装的设备一应俱全,俨然一个小型汽车生产线。在实验室各工位上,许多装有“眼睛”的机械手臂正在待命,通过这些“眼睛”,工业机器人能够准确无误地抓取挡风玻璃并将其安装在车身上;漆面视觉检测传感器可以在一分钟内检测出比头发丝更细微的车身漆面缺陷……

围绕这双“智慧之眼”,尹仕斌带领团队不断创新,突破了汽车智能制造领域多项难题,彻底打破国外的垄断,以机器视觉技术助推国内汽车制造领域智能化升级。“眼下,我们正与国内院校一起攻关轨道交通智能运维检测的多个前沿项目。未来,传感器装在火车上、架在铁轨旁,可以让轨交运维检测更加智能可靠。”尹仕斌满怀期待。

机器视觉加速汽车智造变革

一身便装,面带微笑,尹仕斌看上去亲和力十足。

采访之前,他已连续两周出差,或参加技术研讨,或进行项目路演。面对像记者这样的“门外汉”时,尹仕斌也准备好了更加通俗易懂的表述,来阐释自己近年的研究重心。

“机器视觉在精确性、速度性、适应性、客观性等方面都完胜人类视觉,比如我手上这块牌子,人眼只能看出比手长,但却无法给出准确的数字。”对着一块方形塑料牌,尹仕斌娓娓道来,“机器视觉主要有测量、检测、引导、识别四大类应用场景,我们致力于将这四大场景落地于汽车制造行业。”

在汽车制造领域,有一个人人皆知的名词,叫“2毫米工程”,简单来说,一辆车在设计时,会定义出几千个观测点,每个点在车上的相对位置要在正负1毫米的偏差范围内,其本质是建立以数据为基础的制造质量控制体系。

数千个大大小小的零件经多次冲压、焊接后组装成3至4米长的车身,尺寸偏差不超过2毫米;一条流水线,一年产30万辆车,所有车辆的观测点均在同一位置,这一高难度要求无异于“让大象走钢丝”。

但是,给机器人装上“眼睛”之后,这将不再是难题。同时,当机器人掌握了周边环境变化情况,还能进一步实现智能决策和自主行为。尹仕斌介绍,在精确性要求高、被检测物品移动速度快和工作重复性较高的场景下,高性能视觉检测成套技术与装备可为企业实现智能化改造、降低用人成本、提高生产效率。

比如涂装工艺的漆面检测,过去依赖经验丰富的老师傅,通过眼看手摸做出标记。而漆面视觉检测传感器,通过“微米级三维感知”技术,就像是在高倍率显微镜下真实还原被测物表面的三维形貌,检测精度可达到头发丝直径的百分之一,然后通过算法对数据进行分析判断,对缺陷进行稳定精准检测,结合缺陷自动打磨技术,可以大大提升生产自动化程度。

再比如,在焊装车间装配时,机器人要从料箱中把部件抓起来装到合适位置,若抓件不对、定位不准,均会导致机器人“不知所措”、生产停线,给汽车厂造成巨大损失。应用高性能的工业视觉设备后,通过单个或者多个3D相机拍摄物料的局部或者全局特征,可以进行精确定位定姿,引导机械臂将夹具上的工件装配到车身指定的焊接位置上,实现装配自动化。

一辆车由上万个零件拼装而成,生产线上携带视觉检测传感器的工业机器人,可代替人工完成识别、测量、定位、检测等工作,确保每一辆车下线时质量可靠。

书架上的知识变为货架上的产品

研究成果从“书架”到“货架”,按照尹仕斌的话说,是从1到100,“这很有意义,很有成就感。”

2016年,尹仕斌博士毕业,面临着就业的抉择。在一位师兄的诚挚邀请下,他加入易思维科技的创业团队,做技术研发。离开校园和实验室,真正投身市场,尹仕斌遇到了很多意想不到的问题。

在工业制造现场环境中,受限于照明、电磁、空间结构的多样性和复杂性,视觉检测普遍存在可靠性低、实时性差、适应性弱的技术难题。

为了让“眼睛”不被周围环境所干扰,能更好地识别手中的工作,团队攻克了特殊光学特性、复杂表面结构物体高精度在线视觉检测技术;复杂制造环境下视觉检测精度控制与误差补偿技术;与制造工艺深度融合的工业视觉检测性能增强技术,同时还解决了制造现场多维多参数几何特征高精度、高效测量难题。

突破各项技术难题后,团队又把所有技术进行整合,最终形成了大尺寸自动蓝光扫描、全局跟踪在线测量、机器人视觉引导等成套视觉检测技术,建立了制造现场综合几何信息感知成套技术体系。

为了匹配成套视觉检测技术,团队还研制了一系列高性能视觉传感器及测量设备,解决了智能制造急需的成套测量装备保障问题。

研究成果技术化、技术设备化、设备产业化……创业以来,挡在尹仕斌和研发团队面前的拦路虎不光是技术难题,还有产品的可靠性、应用场景的多样化、用户体验等,而原本这些都是单纯搞科研的人无需操心的。

理论知识和复合技能的储备,让尹仕斌对“科研成果只有实现了应用才具有真正的意义”有了更深刻理解。“只要坚定目标,哪里有困难我们就克服困难,哪里有痛点我们就解决痛点。”尹仕斌说。

当下,尹仕斌及其团队正加快机器视觉在轨道交通等更多工业领域的应用落地,同时稳步走出国门,为全面实现国内工业视觉领域的进口替代和国产工业视觉品牌的国际化而不断努力着。