3D-Vision ist einer der beliebtesten Teilbereiche im Bereich der maschinellen Bildverarbeitung in China. Das enorme Nachfragepotenzial des chinesischen Marktes veranlasst immer mehr Unternehmen, in den Bereich der 3D-Vision einzusteigen. Gepaart mit dem Zustrom von Kapitalkräften mit einem ausgeprägten Spürsinn hat der chinesische 3D-Vision-Markt einen beispiellosen Wohlstand eingeläutet.
Laut Daten des Gaogong Robot Industry Research Institute (GGII) lag die Wachstumsrate des chinesischen 3D-Vision-Marktes im Jahr 2021 bei über 100 %. Es wird erwartet, dass das Ausmaß des chinesischen 3D-Vision-Marktes bis 2023 etwa 3,5 Milliarden Yuan erreichen und bis 2025 10 Milliarden Yuan überschreiten wird.
Onvision Intelligent (Shenzhen) Co., Ltd. (im Folgenden: Onvision) ist eines der ersten inländischen Unternehmen, das unabhängig 3D-Vision-Produkte entwickelt. Herr Na Qinglin, Vorsitzender von Angshi, sagte in einem Interview mit der Zeitschrift „Visual System Design“: „Angshi ist seit vielen Jahren im Bereich 3D-Vision tätig. Von der anfänglichen Softwareentwicklung über die unabhängige Forschung und Entwicklung, die Produktion von Hardware bis hin zur Veröffentlichung eines höherwertigen 3D-Laserprofilers im September dieses Jahres haben die 3D-Vision-Produkte von Angshi allmählich die Anerkennung der Kunden gewonnen und die Umsätze haben begonnen, deutlich zu steigen. Es wird erwartet, dass es im nächsten Jahr einen erheblichen Anstieg von mindestens 50 % geben wird.“
Marktchancen für 3D-Vision
Im Vergleich zur 2D-Vision kann die 3D-Vision Höhen- und Tiefeninformationen erkennen und weist eine deutlich verbesserte Bildverarbeitungsleistung, bessere Softwarealgorithmen und eine bessere Hardwarekonfiguration auf. Die 3D-Vision ermöglicht eine bessere Multisensorfusion und kann Zielobjekte in dreidimensionale Punktwolken mit präzisen Koordinaten umwandeln, wodurch die Bereiche erweitert werden, die die 2D-Vision nicht erreichen kann. Dadurch wird auch die schnelle Umstellung der herkömmlichen 2D-Maschinensicht auf 3D-Maschinensicht gefördert.
„Mit dem rasanten Wachstum von immer mehr inländischen 3D-Vision-Herstellern werden der Marktwettbewerb und der technologische Fortschritt zwangsläufig zu einem Preisrückgang bei 3D-Produkten führen.“ Na Qinglin sagte: „Wenn der Preis von 3D-Vision-Produkten auf das 1,5-fache des Preises von 2D-Vision-Produkten oder sogar auf den gleichen Preis wie 2D-Vision-Produkte sinkt, werden die Kunden natürlich 3D-Produkte bevorzugen. Die Aufrüstung und der Austausch von 2D-Produkten ist ein großer Raum für das zukünftige Wachstum von 3D-Vision-Produkten.“
Eine weitere Wachstumschance für 3D-Vision-Produkte sind auch die am häufigsten genutzten High-End-Fertigungsbereiche wie 3C-Elektronik, Lithiumbatterien und Automobile. Diese Branchen haben extrem strenge Anforderungen an die Produktproduktionsqualität, und selbst kleinste Mängel können enorme Verluste verursachen. Die durch 3D-Bildgebung gewonnene präzise 3D-Punktwolkenkarte bietet eine effektive Möglichkeit, diese Präzisionsfertigung zu begleiten.
Die Herstellung von Lithiumbatterien ist ein neuer wachstumsstarker Markt für 3D-Vision. Mit dem Vorschlag der Ziele „Carbon Peak“ und „Carbon Neutrality“ hat die rasante Entwicklung des Marktes für Fahrzeuge mit neuer Energie zu einem explosiven Anstieg des Lithiumbatteriemarktes geführt. China ist ein bedeutender Hersteller von Lithiumbatterien. Laut der „Global Power Battery Installed Capacity Monthly Database“ betrug die weltweit installierte Kapazität an Powerbatterien im Februar 2022 etwa 25,77 GWh, was einer Steigerung von 126 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Die installierte Kapazität an Powerbatterien in meinem Land macht 51 % der weltweiten aus. Laut Daten von Zhiyan Consulting haben sich die Investitionen in Chinas Lithiumbatterieindustrie in den letzten Jahren von Jahr zu Jahr erhöht. Im Jahr 2021 stiegen die Investitionen in Chinas Lithiumbatterieindustrie stark auf 927,6 Milliarden Yuan, was einer Steigerung von mehr als dem Dreifachen gegenüber dem Vorjahr entspricht!
Bei der Herstellung von Lithiumbatterien deckt die Anwendung von 3D-Vision-Produkten Rohstoffe und Front-End-Prozesse, die Montage von Batteriezellen, die Montage von Batteriemodulen, die Montage von Batteriepacks und andere Prozessverbindungen ab und ist ein unverzichtbares Schlüsselwerkzeug bei der Herstellung von Lithiumbatterien. Das explosive Wachstum des Lithiumbatteriemarktes wird 3D-Vision-Produkten enormen Wachstumsspielraum bieten.
Darüber hinaus erschließen sich 3D-Vision-Produkte auch immer wieder neue Anwendungsmärkte, wie beispielsweise hochpräzise Messungen und Erkennungen bei der Holzverarbeitung, der Fliesenherstellung und anderen Branchen. Da die Kosten für 3D-Vision-Produkte allmählich sinken, werden viele Anwendungen, die sowohl 2D-Informationen als auch Höhen- oder Tiefeninformationen erfordern, in Zukunft Anwendungsmärkte für 3D-Vision-Produkte sein.
Der Anteil ausländischer Marken liegt bei 70 %, wo bleibt da der Ausweg für einheimische Marken?
Onvision bietet hauptsächlich 3D-Laserprofiler-Produkte an. Laut Na Qinglin sind 3D-Laserprofiler-Produkte seit etwa zehn Jahren auf dem chinesischen Markt und werden derzeit hauptsächlich in Situationen eingesetzt, in denen hohe Anforderungen an die 3D-Raumgrößenerkennung gestellt werden. Obwohl in den letzten Jahren viele inländische 3D-Laserprofiler-Marken auf den Markt gekommen sind, werden immer noch mehr als 70 % des gesamten Marktanteils von ausländischen Marken eingenommen. Aus einer anderen Perspektive bedeutet dies natürlich auch einen enormen inländischen Substitutionsraum.
Angesichts eines so großen Unterschieds beim Marktanteil stellt sich die Frage, wo die einheimischen Marken zurückbleiben. Zu diesem Thema sagte Na Qinglin: „Ehrlich gesagt können wir hinsichtlich der Produktleistung und -stabilität keinen wesentlichen Unterschied mehr zwischen einheimischen und ausländischen Marken erkennen. Tatsächlich besteht das Kernproblem darin, dass einheimische Marken die Anerkennung der Kunden gewinnen müssen.“
Ein einzigartiger Vorteil ausländischer Marken besteht darin, dass sie früh in den chinesischen Markt eingetreten sind und bereits über einen guten Kundenstamm verfügen. Die Förderung einheimischer Marken und das Gewinnen von Akzeptanz und Anerkennung seitens der Benutzer erfordert hingegen eine gewisse Zeit der Marktbearbeitung.
„Kunden müssen bei 3D-Laserprofilmessgeräten sehr hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Sie müssen also viele praktische Tests durchlaufen, um das Vertrauen der Kunden in Ihre Produkte zu gewinnen. Dies ist ein Werbeprozess, der Zeit braucht.“ Na Qinglin sagte: „Die beste Wahl für einheimische Marken besteht darin, die Entwicklungsmöglichkeiten des aktuellen 3D-Vision-Marktes zu nutzen, ihre Kerntechnologien zu konsolidieren und sich auf die Herstellung guter Produkte zu konzentrieren, um im zukünftigen Marktwettbewerb mehr Möglichkeiten zur Substitution durch einheimische Marken zu gewinnen.“
Ascend hat im letzten Jahr mit dem Verkauf von 3D-Laserprofilerprodukten der LP-Serie begonnen. Mit seiner extrem hohen Kosteneffizienz hat es eine positive Resonanz auf dem Markt gefunden. Im September dieses Jahres brachte Ascend einen neuen 3D-Laserprofiler der LP-8000-Serie auf den Markt. Vor kurzem haben sich die monatlichen Verkäufe von Ascends 3D-Laserprofilerprodukten verdoppelt. Mit dem allmählichen Wachstum und der Expansion einheimischer Marken und ihren überwältigenden Kostenvorteilen wird die Marktakzeptanz einheimischer Marken immer höher werden.
Der Schlüssel zu einem guten 3D-Laserprofiler
Der 3D-Laserprofiler ist ein industrielles Erkennungsprodukt, das verschiedene Spitzentechnologien wie Optik, Mechanismen, Elektronik, Software und Algorithmen integriert und technisch schwierig und komplex ist.
In Bezug auf die Hardware bestehen 3D-Laserprofiler hauptsächlich aus Kernkomponenten wie Hochleistungslasern, optischen Bildgebungskomponenten mit geringer Verzerrung, Hochgeschwindigkeits-Bildgebungschips sowie Hochleistungs-FPGA- und CPU-Chips. Auf Hardwareebene gibt es abgesehen von der individuellen Anpassung tatsächlich kaum Unterschiede zwischen den Produkten verschiedener Unternehmen. Der differenzierteste Teil ist die Software.
Um Produkte herzustellen, die wirklich der Marktnachfrage entsprechen, ist ein tiefes Verständnis der Kundenbedürfnisse das Wichtigste, das nicht ignoriert werden darf. Aus der Perspektive des Verständnisses der Kundenbedürfnisse haben inländische Marken mehr Vorteile als ausländische Marken. Schließlich haben wir für den chinesischen Markt die gleiche Kultur.
„Wir werden eine enge Kommunikation mit inländischen Kunden pflegen und die tatsächlichen Bedürfnisse der Kunden ernsthaft berücksichtigen. Wir werden diese Bedürfnisse in unsere Produktplanung einbeziehen und sogar Produkte für Kunden anpassen.“ Na Qinglin sagte: „Dies ist auch der Vorteil unserer inländischen Marken.“
Die Bedürfnisse der Kunden zu verstehen und diese Bedürfnisse in Produkten umsetzen zu können, ist eine grundlegende Fähigkeit. Die wichtigste Zauberwaffe von Angshi sind Fähigkeiten in der Softwareentwicklung. Laut Na Qinglin verfügt Angshi über ein Forschungs- und Entwicklungszentrum in den USA und über die besten Entwicklungsexperten der Branche. Diese Experten verfügen über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung von Softwarealgorithmen und haben an der Entwicklung von 3D-Laserprofilerprodukten führender Unternehmen der Branche mitgewirkt. Daher kann man sagen, dass Angshi in Bezug auf die Entwicklung von Softwarealgorithmen mit den Top-Unternehmen der Branche auf Augenhöhe steht.
„Tatsächlich beschäftigt sich Angshi seit 2015 mit grundlegenden Bildalgorithmen. Derzeit sind wir eines der wenigen Unternehmen in China mit mehr als 1.200 Bildverarbeitungsoperatoren. Vor der Projektentwicklung von 3D-Laserprofilerprodukten haben wir bereits die Kerntechnologie zur hochpräzisen 3D-Bildkalibrierung im Produkt erobert, die die Grundlage für die Realisierung von 3D-Profilerfunktionen bildet, und dies ist auch eine Technologie, auf die Angshi sehr stolz ist.“ Na Qinglin sagte: „Darüber hinaus maximieren wir aufgrund der Anforderungen an die Verarbeitungsgeschwindigkeit auch die Verarbeitungsleistung von FPGA und DSP, sodass die Leistung bei der Bilderfassung, der Stapelverarbeitung von Daten und anderen Aspekten einige ausländische Marken übertrifft.“
Auf der Produktpräsentationskonferenz am 22. September stellte Angshi auf einen Schlag sechs ultrapräzise 3D-Laserprofiler der LP-8000-Serie vor. Die LP-8000-Serie verwendet Hochleistungslaser, maßgeschneiderte Lichtempfangslinsen mit großer Apertur, ultraschnelle E-ICMOS-Bildsensoren und maßgeschneiderte Multi-Core-Prozessoren als Kernkomponenten in der Hardware und erzielt damit neue Leistungsdurchbrüche.
Die LP{{0}}-Serie hat eine Z-Achsen-Genauigkeit von bis zu 0,3 μm, eine X-Achsen-Messbreite von 8 mm bis 500 mm und eine X-Achsen-Genauigkeit von 1 μm bis 20 μm. Sie unterstützt hochdynamische Erfassung und kann die Erfassung und Übertragung von bis zu 52000 Konturen pro Sekunde auslösen. Mit integrierten Mehrfacherkennungstools können Benutzer die Einstellung der Produkterkennungsfunktionen problemlos abschließen und sogar Kaskadenarbeiten mit mehr als 36 Produkten durchführen, was die Erkennungseffizienz erheblich verbessert.
Die LP-8000-Serie kann in den Bereichen 3C, neue Energie, Halbleiter, Automobile und Ersatzteile, Logistik, Lebensmittel und anderen Bereichen eingesetzt werden. Sie kann hochtransparente Objekte problemlos erkennen und ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Erkennung der Flachheit von Leiterplatten, zur Erkennung transparenter Klebestraßen und zur Erkennung von Schweißnähten von Lithiumbatterien.
Besonders erwähnenswert ist, dass die LP-8000-Serie für inländische Marken neue Durchbrüche bei der Sechsseiten-Erkennung von Lithiumbatterien erzielt hat. Die Sechsseiten-Inspektion von Lithiumbatterien erfordert die Inspektion von Defekten auf zwei großen Oberflächen, zwei Seitenflächen, vier Kanten, Polen, Kappen, Schweißnähten und explosionsgeschützten Ventilbereichen. Diese Defektarten umfassen Kratzer, Vertiefungen, Vorsprünge, fehlende Materialien, Ebenheit, das Vorhandensein oder Fehlen einer explosionsgeschützten Ventilschutzfolie und Schmutz. Bei dieser Inspektion gibt es zwei Hauptschwierigkeiten: Zum einen muss die Scangeschwindigkeit schnell und die Inspektionseffizienz hoch sein; zum anderen muss die stark reflektierende Oberfläche oder die schmutzige Oberfläche stabil abgebildet werden können, um verschiedene Defektbilder hervorzuheben. Lange Zeit war die Sechsseiten-Inspektion von Lithiumbatterien nur ausländischen Marken möglich. Die Einführung der LP-8000-Serie füllt die Lücke der inländischen Marken. Ihre Scanfrequenz kann 52 kHz erreichen, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme und Hochgeschwindigkeitsinspektion erreicht werden kann. Darüber hinaus können das einzigartige optische Design mit großer Apertur und die automatische HDR-Funktion eine stabile Bildgebung unabhängig von Farb- oder Materialänderungen gewährleisten.
Bei 3D-Inspektionsanwendungen sind die Fehlererkennung oder Hochgeschwindigkeitsinspektionsszenarien am schwierigsten, und die Hauptschwierigkeiten liegen in der Verarbeitungsgenauigkeit und -geschwindigkeit. Der Kernindikator des Laserprofilers ist die Genauigkeit der Z-Achse, aber die Fehlererkennung stellt relativ hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Auflösung der Z-Achse und der ebenen xy-Achse. „Hohe Auflösung bedeutet eine hohe Dichte der 3D-Punktwolke und eine riesige Datenmenge, sodass der Datendurchsatz und die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Systems extrem hoch sind. Neben der Verwendung des FPGA und DSP des 3D-Profilers zur Datenverarbeitung versuchen wir auch, die Daten zur Verarbeitung auf die GPU und CPU des externen Industriecomputers zu übertragen, um die Effizienz zu verbessern. Diese Idee ist auch die erste in der Branche“, sagte Na Qinglin.
Für das Marktsegment 3D-Vision ist die aktuelle Entwicklungssituation heiß, und das ist keine Übertreibung. Dank kontinuierlicher Kapitalinvestitionen sind neue Unternehmen wie Pilze aus dem Boden geschossen.
Auch Na Qinglin äußerte sich zur aktuellen Entwicklung der 3D-Vision. „Aus Sicht der Branchenentwicklung sind wir in der Tat sehr optimistisch, was diesen Bereich betrifft. Die Branche selbst wird noch lange bestehen und es besteht auch eine sehr solide Marktnachfrage. Industrie 4.0 und Maschinenaustausch sind der allgemeine Trend.“ Na Qinglin sagte: „Aber wir sind auch vorsichtig, was diese Branche betrifft. Wenn die Branche zu heiß ist, können leicht Blasen entstehen. Das Wichtigste ist, bei den Kerntechnologien und -produkten gute Arbeit zu leisten und den Kunden durch Produktqualität einen Mehrwert zu bieten und das Vertrauen der Kunden zu gewinnen. Unabhängig von der Branchensituation wird es in dieser Branche, solange wir durchhalten, definitiv chinesische Unternehmen geben, die den ausländischen Giganten ähneln, und das ist auch das Entwicklungsziel von Angshi.“
Letztendlich ist die Grundlage eines Unternehmens eigentlich ganz einfach: Den Kunden einen Mehrwert bieten, das Vertrauen der Kunden in die Qualität Ihrer Produkte stärken und den Kunden mehr Vorteile bieten.
Angshi legt besonderen Wert auf Investitionen in Kerntechnologien und ist bestrebt, den Kunden durch Software einen Mehrwert zu bieten. „Die PiqsX-Software, die wir im September auf den Markt gebracht haben, ist eigentlich eine nicht standardisierte Plattform zur Softwareanpassung. Sie hat einen Rahmen für Kunden geschaffen. Kunden müssen nur einen kleinen Teil der Arbeit entsprechend ihren tatsächlichen Anforderungen erledigen, was die Arbeitsbelastung erheblich vereinfacht und die Effizienz verbessert.“ Na Qinglin sagte: „Früher konnte nur Cognex‘ VisionPro solche Anforderungen in China erfüllen. Jetzt ist PiqsX mit VisionPro vergleichbar. Das ist der Mehrwert, den wir unseren Kunden bieten.“
Darüber hinaus berücksichtigt Angsight bei der Entwicklung von 3D-Produkten die Kundenbedürfnisse bereits in der frühen Phase der Produktentwicklung und entwickelt sich immer im Einklang mit dem Markt. Neben 3D-Profilern entwickelt Angsight auch Produkte wie 3D-Flächenkameras und hochpräzise Verschiebungssensoren. Durch die schrittweise Erweiterung der Produktmatrix kann Angsight die verschiedenen Kundenbedürfnisse bei Anwendungen zur räumlichen Positions- und Höhenerkennung in höchstem Maße erfüllen. Angsight hat außerdem eigenständig die 3DCloud-Erkennungssoftware entwickelt, um Kunden ein komplettes Set an 3D-Vision-Lösungen bereitzustellen.
„Für uns ist jetzt der beste Zeitpunkt, die Gelegenheit zu nutzen und unsere Kerntechnologien weiter zu konsolidieren, damit wir uns im darauf folgenden harten Wettbewerb fest etablieren und Marktvorteile erlangen können, um mehr Möglichkeiten für den inländischen Ersatz zu schaffen und die Marke Angsight zu formen“, so Na Qinglin abschließend.