原标题:奕目科技:中国独家掌握工业光场相机全链条核心技术,打造自主可控的机器“三维慧眼”
微访谈:奕目科技总经理、联合创始人李浩天
奕目科技总经理、联合创始人李浩天
麦姆斯咨询:感谢您接受麦姆斯咨询的采访。奕目科技是一家非常年轻的公司,但已经取得了不俗的成绩。请您向大家介绍下公司的发展历程和团队情况,谢谢!
李浩天:奕目科技成立于2019年7月,虽然非常年轻,但是我在上海交通大学攻读硕士学位期间就已经积极开展了前期的技术攻关和积累,并在团队的协助下,一步一个脚印将光场相机这种全新的三维成像技术应用于工业检测。2015年我们发展了第一套科研级光场三维成像系统,2016年实现了颗粒的微米级三维测量精度,2018年自主研发了光场采集芯片封装、测试设备,2019年实现了全部核心部件的国产化,2020年成功开发了工业级显微光场相机,并获CCTV2专题报道,2021年全球首次实现了光场相机在MEMS硅芯片产线检测的大规模应用。另一方面,奕目科技依托“零号湾“——全球创新创业集聚区,背靠上海交通大学,同时通过与新加坡南洋理工大学的深度合作,快速完成技术更新与产品迭代。年轻的奕目科技已成为全球第二家、国内独家全面掌握工业级光场相机光学设计、封装测试、三维精密快速检测和光场图像三维渲染全部核心技术的光场三维成像科技公司。光场三维测量精度和效率处于国际领先水平,已授权和申请中的光场相机PCT专利、发明专利达50余项。
奕目科技成长轨迹
通过韩国三星、JDI、日东电工、歌尔股份和华兴源创等多个行业代表性客户的产线验证,奕目科技的光场三维检测系统已经成功应用于多种工业检测领域:半导体键合金线三维检测、屏幕缺陷三维分层检测、偏振片模组缺陷三维分层检测、光栅片模组三维分层检测、新能源汽车电池模组三维缺陷检测。
奕目科技核心研发团队均来自上海交通大学等国内外顶尖高校,核心运营管理团队拥有多年工业自动化、机器视觉、微电子行业及集成电路领域知名公司的行业经验。公司通过逐年积累及光场技术自身的强大吸引力,打造了一支30多人的高技术和高管理水平团队。一方面,通过与行业全球领先企业Gpixel的深度合作,获取行业专家建议和产业支持;另一方面,“零号湾“——全球创新创业集聚区也在”政策支持、融资服务、法律咨询“等多个方面给团队源源不断地输送”养分“。
麦姆斯咨询:谈及3D视觉技术,耳熟能详的技术应该是双目视觉法、结构光法和激光三角法(线激光)。而对于光场成像法,大家可能还不够了解。您能先为大家做一下科普吗?
李浩天:许多昆虫比如蜻蜓都具有一种我们称之为“复眼”的视觉器官。单颗复眼有上万个独立感光的小眼,这些小眼呈六边形密集排布,为昆虫提供了良好的视野和强大的三维感知能力。受到昆虫复眼的启发,科学家们提出了利用由许多微小透镜组成的微透镜阵列去模拟昆虫复眼的成像方式。这种独特的成像方式不仅可以记录物体的颜色信息,还能精确捕获光线的三维轨迹,通过单次拍摄,就能将空间中的多维光场信息完整地记录下来,因此被称作“光场相机”。进一步通过光电耦合的光场三维渲染算法,光场相机能够以极快的速度还原所拍摄的三维场景,实现实时的三维重建和三维测量。
基于复眼仿生的奕目科技光场相机
麦姆斯咨询:奕目科技的3D光场视觉技术主要面向工业检测应用,相比结构光、线激光等,贵司技术有何优势?
李浩天:机器视觉三维检测方案主要有三种方式:光场相机、结构光、线激光。
结构光检测系统由投影仪和普通工业相机组成,通过投射特定的编码图案,利用采集到的物体表面纹理来计算三维信息。线激光系统由激光发射器和普通工业相机组成,根据激光三角法来测量物体的三维尺寸。这两种技术已经非常成熟,测量精度和效率都较高。无论是结构光投影模块、激光发射器还是工业相机,都已经有多种成熟产品可供选择,加之其核心算法均已开源,降低了结构光和线激光检测系统的开发门槛,推进了这两种技术在工业检测领域的应用。
无论是结构光还是线激光,都需要主动投射特定光源,且结构光投影仪和相机或者激光发射器和相机均需严格按一定夹角布置,测量复杂物体时容易产生遮挡现象;同时主动投射的结构光源或线激光很难在透明介质上成像,难以检测透明介质的内部缺陷。相比之下,光场相机仅需环境光源,单相机单次拍摄,即可完成三维测量/检测,不存在遮挡的问题,特别是对透明和高反光材料的三维测量/检测具有独特优势。
光场相机与结构光相机、线激光相机的区别
麦姆斯咨询:实现3D光场视觉技术有哪些难点?奕目科技如何解决?
李浩天:光场成像系统是一种光学设计、光场采集芯片封测和光场三维渲染算法三个方面高度耦合的高精密设备。理论设计、硬件制造、软件算法必须环环相扣、精密啮合,否则无法实现精确的光场成像和三维测量。因此我在攻读硕士期间就专注攻克各个技术难点,并在团队的协助下一步步完善整个技术链条布局,形成了基于光场三维成像系统的系列核心技术。
麦姆斯咨询:奕目科技掌握了3D光场相机的哪些核心技术?其中,哪项核心技术的行业壁垒最高?另外,你们在知识产权方面做了哪些布局?
李浩天:光场相机涵盖了微纳光学设计、制造、检测、芯片级封装、测试、快速高精度计算成像等多种关键技术,每个单项核心技术都具有相当高的行业壁垒。而如何将光学设计、微纳制造、封测与光场算法有机融合为一个整体,实现工业产线对高速、高精度检测的苛刻需求,则是难度最高的挑战。奕目科技已经掌握了从光场相机设计、微纳制造、封装测试、光场三维精密快速检测算法到产线大规模应用的全链条核心技术,达成了毫秒级测量速度、微米级测量精度的稳定工业应用。
奕目科技高度重视核心技术和知识产权的保护,不断强化知识产权管理。公司内部所有技术文件均经过保密处理,有严格的审批解密管理流程。同时,公司及时对研发形成的硬件技术、核心算法和软件申请专利权和著作权。通过技术保密和知识产权申请等手段相结合,对公司核心技术进行保护。截止目前,奕目科技正在申请和已授权的PCT专利、发明专利和软件著作权达50余项。
麦姆斯咨询:算法也决定着3D光场相机的最终成像质量。奕目科技在这方面有哪些“独门秘籍”?
李浩天:奕目科技的光场算法以本人硕士期间的研究积累为基础,通过多个工业检测项目的反复打磨和优化迭代,形成了适用于工业产线检测的高效、高精度、稳定可靠的三维光场算法。基于大量产线数据,融合深度学习,团队在基于人工智能的光场渲染算法方面有着深入研究,开发出的人工智能光场三维重建算法曾在全球最权威的光场算法排行榜上排名第一,在准确性和计算效率等方面均为世界前列。不仅如此,我们基于实际产线应用经验,开发了以光场相机和光场渲染算法为核心的通用型光场工业检测平台。平台结合机器视觉、人工智能、光场渲染等算法,为客户提供标准化、高精度、开箱即用的三维光场检测支持。
麦姆斯咨询:奕目科技的3D光场相机已经用于MEMS麦克风的引线键合金线缺陷检测,可以介绍一下该应用案例的情况吗?半导体产业对检测设备的精度要求相对较高,目前贵司的相机精度可达到多少?后续的精度改进目标是什么?
李浩天:基于MEMS技术制造的麦克风具有小体积、高敏感性的特点。而正是由于其体积小,给制造及检测带来巨大的挑战。MEMS麦克风芯片生产制造中使用的金线直径很细微,一般在20微米以下。而且对于键合金线的高度有严格的要求,否则在后续的封装过程中极易与金属外壳产生干涉而造成短路,严重影响产品的质量和寿命。而由于金线直径的细微以及形貌复杂的特点,造成常规的3D检测方式(主要为结构光、光谱共聚焦显微镜)要么无法获取完整的金线形貌,要么速度慢,无法满足大规模生产的检测需求。光场相机具有单次曝光、单次拍摄3D成像的特点,处理时间在毫秒级别,拍摄精度是微米级,正好填补了芯片三维缺陷检测的空白。目前,奕目科技正在出货的工业级三维光场相机最高精度已优于2微米,后续的精度改进目标为亚微米级的工业光场相机以及纳米级的显微光场相机。
屏幕模组三维光场缺陷检测分层系统
奕目科技3D光场相机的泛半导体缺陷检测应用案例
麦姆斯咨询:贵司的3D光场相机对标哪些国内外企业?你们的优势又体现在哪些方面?
李浩天:放眼国内、国际市场,目前光场相机的唯一其他生产商为德国Raytrix。早期美国消费级光场相机生产商Lytro已于2018年被Google收购。奕目科技的光场相机与德国Raytrix公司产品不论从工艺、成像原理及精度达成方面都有本质的差异。
相对于Raytrix光场相机而言,奕目科技光场相机在景深方向的测量精度更高,DOF(景深)和FOV(视场角)更大。除此以外,因为奕目科技掌握了光场相机全部“软、硬“核心技术,且核心部件全部国产,所以在整体系统价格、交付周期、技术快速支持和定制化服务方面具有无可替代的优势。
麦姆斯咨询:奕目科技的3D光场相机如何实现多尺度物体检测,以及优化升级现有视觉检测方案?
李浩天:3D光场相机与普通2D相机在某些方面是有共同之处的。比如在实现多尺度物体检测方面,普通2D相机可以通过不同倍率的镜头与不同分辨率的图像传感器组合来完成。如果有检测精度要求,就需要考虑不同大小的像元;如果还有景深和工作距离要求,还需要把镜头的光圈和焦距考虑进去。光场相机也是类似的,一方面可以通过将不同倍率镜头与不同类型的光场采集芯片搭配,以实现多尺度物体的形貌检测。如果在深度方向有不同的检测精度要求,就要优化设计光场采集芯片的光学参数,并使之与后续光场渲染算法相匹配;如果有不同的景深及工作距离要求,则还需考虑镜头的各种光学参数。总之,光场相机在外观上与2D相机是类似的,但光场相机的特别之处不仅在于兼容2D相机的功能,还在于扩展了2D相机所没有的深度检测功能。奕目科技现阶段已研制成功景深精度最高0.8微米的显微光场相机,检测速度最高可达20FPS。下一步奕目科技还将会进一步提高景深方向测量精度,推出更多显微级三维光场成像系统。
奕目科技工业级显微光场成像系统
麦姆斯咨询:新冠病毒疫情加快了工业自动化步伐,促进了视觉传感器的应用,请您谈谈奕目科技的产品销售进展情况吧。
李浩天:通过韩国三星、JDI、日东电工、歌尔、华兴源创等多个行业代表性客户的产线验证,奕目科技光场三维检测系统已经成功应用于多种工业检测领域,逐渐形成了几种比较典型的视觉解决方案。下一步将拓展同行业更多客户,通过直销和代理销售双管齐下的方式,提高明后年的销售收入,并力争成为国际3D视觉方案领跑者。
麦姆斯咨询:展望未来,3D光场相机还有哪些令人兴奋的应用方向?
李浩天:3D光场相机因其独特的深度检测能力,未来可以应用于很多方向,其中比较容易应用于以下几个方面:(1)与自动化检测平台结合,应用于常规工业领域的视觉检测项目,比如MEMS芯片、手机玻璃、手机摄像头模组、新能源汽车电池模组等;(2)搭配高倍显微物镜的光场相机可以应用于生物医疗领域,特别是在细胞活体三维检测方面具有独特的优势;(3)光场相机还可以应用于消费类领域,比如为光场显示、AR、VR提供三维图像输入;(4)可应用于安防、车载,成为其3D感知装置。
麦姆斯咨询:请谈谈奕目科技未来五年的发展规划,谢谢!
李浩天:奕目科技未来五年发展的主要核心还是聚焦在工业3D机器视觉领域。2021年度目标是实现光场成像系统在多个典型领域龙头企业产线上的应用;2022年度实现在多个领域的规模化应用,成为对应细分领域的首选和典型视觉检测方案;2023至2025逐步拓展光场成像在生物医疗、无人驾驶、安防、车载、VR等领域的应用。
麦姆斯咨询:你们近期是否有融资计划?如果有,可以阐明资金需求及用途吗?
李浩天:公司近期将启动A轮融资,本轮融资需求在5千万元左右,资金主要用于光场相机生产线建设、关键技术研发投入、市场铺设及团队建设。截止目前正在与国内多家一线投资机构进行积极沟通,意向投资方均看好机器视觉行业未来广阔的市场红利。
麦姆斯咨询:非常欢迎奕目科技在2021年9月1~2日举办的『第三十一届“微言大义”研讨会:3D视觉技术及应用』上发表演讲,可以提前透露下你们想和观众分享的内容吗?
李浩天:光场相机作为一种全新的三维成像技术不被众人所知。但是随着技术的成熟,产品的迭代升级,光场成像技术已经可以在诸多工业场景中解决一些难点痛点问题。随着这些实际问题的解决,让光场成像这项技术不断完善,让我们公司的产品线和应用场景不断丰富。本次演讲会聚焦于光场相机的原理、特性、特点介绍,以及成功应用的场景和检测结果的分享,尤其是芯片金线检测及屏幕缺陷分层检测这两个领域的应用,帮助广大工业机器视觉相关从业者及相关需求方拓宽视野,了解光场三维成像这项技术。 返回首页,查看更多
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