我是在机器视觉检测领域深耕十余年的一员“老将”，一路见证视觉检测设备国产替代的漫漫之路，从学习他山之石，到市场需求倒逼发展，再到主动求新求变。未来依旧道阻且长，但历经了初生的混沌，市场的洗礼，创新的实力，相信中国AOI行业的辉煌，才刚刚起笔。
一、混沌时代 | 从零开始的中国机器视觉技术
新中国成立之初，百废待兴。以轻/重工业的快速崛起和国家“两弹一星”计划的启动为引，中国电子制造业开启了迅猛发展的时代。早在20世纪60年代到70年代初，电子制造业作为一种新兴的组装技术开始在中国出现，最初应用于军事和航空领域。在这个阶段，技术尚未形成完整的工艺体系和标准规范，只有少数先进的大型企业和机构进行了尝试和应用。而本文的主角AOI技术的基础研究，也就是从这个时候开始的。
在中国，图像识别研究开始在20世纪60年代。早期阶段，在美国普渡大学教授傅京孙的资助下，开始发展。1981年，中国成为国际协会模式识别（IAPR）的正式成员，并举行了第一次模式识别和机器情报全国会议。1984年，中国的研究人员着手建立模式识别国家重点实验室并于1987年正式建成。从那时起，大量关于物体识别和模式分析的教科书开始在国内出版，奠定了国内图像识别研究的良好基础。
图1 模式识别国家重点实验室（图片源自网络）
随着改革开放大幕的缓缓拉开，中国智能制造的星星之火开始燃烧，成为推动全球现代化发展的重要组成部分。SMT、PCB、SPI、AOI等新兴的词汇，也正式进入中国电子制造业的舞台。
早期的 PCB 生产，检测主要由人工目检配合电检测来完成。随着电子技术的发展，PCB布线密度不断提高，人工目检难度增大，误判率升高；ICT等电检测程序编制更加繁琐，成本更高，并且无法检测某些类型的缺陷。因此，中国电子制造业对于AOI的需求也愈加明显。
图2传统SMT人工目检（图片源自网络）
二、从零到一 | 新技术 引领 新发展
随着国际半导体工业的发展，微小封装器件、片式元件制造工艺不断发展与完善。国外电子产品正朝着小体积多功能方向发展，表面贴装技术(SMT)逐步在中国得到普及。同时环境保护日益受到人们的重视，目前无铅焊接工艺也引起人们的高度重视。无铅化和元器件的微小化对质量检测方法提出更高的要求。
为了适应市场需求，加强国内企业与国外同行的竞争力，国内电子产品制造商加速技术改造。先进的电路组装技术、组装设备被国内制造商采用。先进设备的使用带来了生产率的提高，生产规模的增大，经济效益的提高，相应的传统的质量保证手段暴露短板，成为发展挚肘。
图3 图片源自千库网
20世纪90年代初，来自研究机构的工程师组建公司，开发了第一代图像处理产品，和一些简单的图像处理软件库，从这个意义上来说，光学检测技术才算是运用到国内的工作中来。他们的产品在大学的实验室和一些工业场合得到了应用，辅助做一些基本的图像处理和分析工作。
从我国在1985年引入第一台贴片机开始（广州黎明电子配件厂引进松下MQ型自动贴片机），电子设备检测开始步入起步阶段。我国于1995年引进了进口AOI用以保障产品品质，降低返修成本。
不过在此期间，真正的机器视觉系统市场销售额微乎其微，除国内对光学检测技术不是很热衷以外，市场需求是一个主要因素，另外，当时主要的国际机器视觉厂商还没有进入中国市场。
从1998年开始，越来越多的电子和半导体工厂，包括香港和台湾投资的工厂，落户广东和上海。带有高科技技术含量的机器视觉整套的生产线和高级设备被引入中国，国人对外来的光学检测技术真正熟悉起来。
1998-2002年可以定义为机器视觉概念引入期。在此阶段，许多著名视觉设备供应商，诸如日本的欧姆龙，美国的泰瑞达，Saki，韩国的美陆、美国的安捷伦、法国的VI等等，开始在国内技术设备的推广。
三、群雄并起 | 国外品牌群贤毕至，国产品牌百家争鸣
从2002年到2018年，我们称之为机器视觉发展期。由于进口AOI设备在程序制作，操作方式，售后服务，价格等方面存在使用程序繁琐复杂，价格高昂，投入产出效果不达预期等缺点，以神州视觉为主的企业开始AOI检测设备的国产化之路。2003年，第一台国产AOI检测设备由神州视觉研发成功，这也标志着中国电子制造业在自动光学检测领域迈出了重要的一步。
随着国产化AOI检测设备技术的不断进步，越来越多的企业开始投身于AOI检测的开发和研制中，国外品牌也顺应中国市场特点，与中国AOI制造企业联合开发更先进的AOI检测设备，中国AOI检测行业进入快速发展期。
图4
2004年以后，随着PCB产能向中国转移，AOI检测设备在国内生产线越来越重要，其市场需求也越来越大。基于这个产业背景，国内第一批AOl设备生产商应运而生，如东莞科隆威和神州视觉，深圳振华兴和易科迅，温州欧威科技公司等，这些公司主要分布在电子信息行业发达的地区——以深圳为龙头的珠江三角洲、以上海为龙头的长江三角洲、以北京为龙头的环渤海地区。
2007年的金融海啸带来人力资源失调，伴随出现用工荒，高物价，通胀等问题，生产企业开始重点考虑产品检测速度与产品品质，对AOI设备提出个性化定制要求，对产品在目标应用场景的经验、算法、硬件配套等方面有了更大的需求，机器检测的需求量快速增长。
2008年至今，是机器视觉百花齐放的扩张期。2008到2018年的这10年是国产SPI/AOI的黄金10年，很多设备厂商都逐渐做大做强。AOI新技术快速发展，国内品牌逐渐开始与外国品牌战略合作研制更领先的设备。
在这一时间段，大量的品牌纷纷布局机器视觉检测设备，包括：思泰克、矩子、神州视觉、爱维视、精测、劲拓等等，国产优质品牌顺势崛起，甚至倚靠机器视觉检测设备，国内还出现了该细分领域的上市公司——思泰克，后者于2023年11月28日敲钟深交所，成为机器视觉检测领域龙头企业。
2012年也是一个里程碑的时点。新一代AOI技术和设备陆续推出市场，在侦测能力、产能、误报率和上线准备时间等关键指标上取得革命性的进展。
图5 思泰克上市
四、未来已至 | AI开启机器视觉检测智能时代
经过近40年的不断创新完善，AOI已经成为PCB制程中检测制造缺陷以及进行工艺质量反馈不可或缺的关键设备和工艺环节。
当前，随着中国PCB产业向短、小、轻、薄的方向发展，SMT组装的精密化和细小化程度逐渐加深，检测设备又一次直面检测需求的挑战，自动化及智能化成为了电子设备检测行业发展的必然趋势。
笔者大胆在此预测未来AOI的发展趋势：
传统的AOI多以2D检测为主，未来市场主流需求，将以3D AOI为主。随着3D AOI技术的不断发展与工艺逐渐成熟，将取代2D AOI以图像算法为主的检测模式，通过算法迭代改由以三维立体为主，在市场上占据主流位置。
AI技术逐渐引入机器视觉检测领域，AI智能无缝拼图技术、AI复判、AI自识别编程技术的成熟将为3D AOI的使用体验带来巨大提升。深度学习算法通过深度神经网络自动学习、提取特征，算法持续自动迭代提升，将编程速度、检测效率等进行大幅度的提升。
图6
2023年中国机器视觉检测设备出口额达到128.81亿人民币。随着中国机器视觉检测市场的全面国产替代，国产AOI设备的崛起已经势不可挡，未来国产AOI在世界市场上的占有率和口碑会还将进一步提升。
图7
大数据的应用，对于各行各业来说，既是极大的促进，又是巨大的挑战。数据的大量采集，目前国内厂家对数据的大量采集及应用还比较落后。未来，三点照合的功能会越来越普遍，大数据不仅仅只是做到数据的收集和简单的分析，还应在合理时间内实现撷取、管理、处理、整理功能，为企业经营决策生产更优质的数据。
图8
写于文末：
作为在机器视觉检测领域深耕十余年的“老将”，笔者深知机器视觉检测设备在这条“国产替代”之路过程的艰辛与不易，诚挚感谢各位同仁的付出与努力。上文在网络上查询诸多资料并加以整理，如有不当之处，欢迎各位大牛加以指导。愿在未来，与诸君共同努力，为中国智能制造崛起之路添砖加瓦，共同探讨新思路、新技术、新经验，引领新发展！亦诚祝《一步步新技术》杂志社越办越好！
思泰克 吕绍宇
2024年7月11日
书于凤凰山脚下
（注：作者是厦门思泰克智能科技股份有限公司深圳分公司总经理 。）
