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国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

木马童年 2020-4-27 20:00 131 0

《2019CCTV 中国创业榜样颁奖典礼》 央视主持人:接下来呢,我们有请曹董(福耀玻璃创始人曹德旺先生)为我们现场来揭晓 2019CCTV 中国创业榜样的下一位得奖人。 曹德旺先生:2019CCTV 中国创业榜样是——周翔。 获 ...

《2019CCTV 中国创业榜样颁奖典礼》

央视主持人:接下来呢,我们有请曹董(福耀玻璃创始人曹德旺先生)为我们现场来揭晓 2019CCTV 中国创业榜样的下一位得奖人。

曹德旺先生:2019CCTV 中国创业榜样是——周翔。

获奖介绍:

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:CCTV 财经

“这是一款全球最小的高精度 3D 扫描仪,扫描速度 0.1 秒,精度误差 0.01 毫米,是人头发丝的七分之一,这个高端产品的核心部件是一个小小的芯片,它的发明者名叫周翔。周翔把创业方向定位在底层芯片和算法的突破上,十年磨一剑,迭代近 30 个版本,周翔团队把电脑主机大小的传统 3D 成像设备做成了比指甲盖还小的芯片,世界领先,价格只有国外同类产品的 1%。嵌入芯片做成了高精度 3D 工业相机,安装在机器人身上,就如同有了一双智慧的眼睛,底层技术的创新突破,让 3D 科技在高端制造、教育、医疗、文物保护、公共安全以及家庭娱乐等领域实现广泛应用。从跟跑到领跑,周翔正向更高精度迈进。”

个人观感:

看完《2019CCTV 中国创业榜样颁奖典礼》比看了感动中国还要让人兴奋与动容,而这个周翔又是曹德旺先生推荐的创业榜样得主,这让我更想进一步去了解周翔团队以及对我来说有些许神秘的 3D 扫描仪技术。

什么是 3D 扫描仪?

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:知象光电

3D(三维)扫描仪是一种科学仪器,它和一般的扫描仪不同,它是集光、机电和计算机技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观资料(如颜色、表面反照率等性质)。搜集到的资料常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中建立实际物体的数位模型。这些模型被广泛地应用于工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学资讯、生物资讯、刑事鉴定、数位文物典藏、电影制片、游戏创作素材等领域。

周翔这个团队到底为 3D 扫描仪做了什么?

  • 在讲团队做了些什么之前,我们首先要了解这是一个什么样的团队?

据了解,这是一个典型的产学研结合出成果的团队,依托西安交通大学、中科院西光所、麻省理工学院等著名研究机构。更巧的是知象光电的这两位初始合伙人还是一对师徒,分别是来自西安交通大学机械学院的周翔副教授以及他的学生杨涛博士。而知象光电作为一家初创企业,目前公司员工规模有 50 余人,其中有 6 名骨干力量是西交大校友。

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:知象光电

  • 其次是是什么样的契机让这个团队或者团队中的某一人萌发出了利用国产 3D 扫描仪设计创业的想法?

在西交大当博导期间,他就常带领他的学生们参加各种竞赛,并尝试将实验室的技术成果退出市场。而 2013 年,由周翔带领的“挑战杯参赛团队”凭借 3D 人体快速扫描仪项目获得了交叉创新一等奖。由于该设计具有很强得市场特性,因此很快有了第一个客户,说来也巧,那几年非常流行整容整形,也许那是当时最贴近人脸识别的一种应用吧,于是针对人脸效果展示的第一款“3D 人脸扫描仪”在半年后诞生,虽然没有后来进阶款产品的轻巧与智能,但由于价格只有市面价格的十分之一,因此在当时也受到了一致好评。

此外,周翔在接受求尔君的采访时表示,他对“人工智能+3D 成像”会成为未来趋势的笃定来自于一个收购事件的启发,那就是 2014 年全球社交巨头 Facebook 以 20 亿美元的价格收购了虚拟现实头戴设备制造商 Oculus,此举让外界看到了 VR、AR 将成为新的技术趋势,同时人工智能也已经经过一段时间的发展,日趋成熟。

团队、技术、产品原型、资金扶持、利润空间、市场、行业趋势……,一系列的条件如天时地利人和般准备就绪,于是在 2014 年 7 月,知象光电正式成立,主攻“3D 成像+人工智能”技术及配套软硬件解决方案以及机器视觉人工智能方向。

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

信息源:投资界

  • 最后这个团队为了达成目标做了些什么,成果怎样?

所有的成绩都是来之不易的,更何况在中国这是一个从零到一的突破。

从科研作品向产品转变中遇到的第一个问题就是定制化的困境,基本没有量产的概念;其次是价格高导致的市场容量问题(主要用于医疗、工业等专业领域,没有对进入更广袤的消费市场),而这个年轻的团队所追求的是把技术真正地做好,而且服务于整个社会和工业;最后,就如同在 2019CCTV 中国创业榜样颁奖典礼上周翔的发言一样,“借别人的核心器件去完成,永远是一个没有价值的事情,我一定要做自己的芯片。只有底层创新的公司,才能够驾驭不同行业的产品需求,改变整个产品和产业生态。”,而从底层创新又谈何容易。

为了解决这些难题,实现自己的理想,他们立足于传统光学和计算机算法,攻坚底层芯片技术,通过不断地试错、纠错和改进,终于通过自主研发的光学芯片和成像算法芯片(据知象光电官方消息,该芯片正处在预量产阶段),将原本像计算机机柜大小的 3D 扫描仪主要功能浓缩进了指甲盖大小的芯片里面,而在速度和扫描密度方面却从原本的 10 秒、3 万点提升到了现在的 0.01 秒、100 万点,定位精度也达到了 0.01 毫米。同时,该团队还在 2018 年打造了“象芯二代” 3D 人工智能平台,以 3D 海量数据和 3D 人工智能算法为核心赋能硬件,成就了中国本土的三维重建生态。

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:chinanews

以 2019 年推出的新一代便携式 3D 安卓扫描仪 Fingo S1 为例,作为一种消费级产品,是国内首个便携式 3D 智能终端,它采用的就是“3D 建模+人工智能”技术,搭载 7.0 寸超薄高清触摸屏、6 核处理器、64G 内存和自研光学、AI 芯片,是嵌入式计算能力和云存储的结晶,可随时随地扫描、输出纹理清晰、色彩逼真的三维模型。主要作用是辅助校园开展建模等信息技术实践活动,培养学生专注创意和实践的能力。从操作难易度上来讲,不需要掌握 3D 修复技术的操作人员,普通人拿起设备扫描就能成像,且无需借助电脑等辅助设备。

是不是很有意思呢?搞得我也想来一台了。(并非产品宣传,纯属个人兴趣)

售价仅为原来 1%?

接着上面的话题,如果我要买一台玩玩,我那干瘪的口袋是否能如我所愿呢?于是我开始关注它的价格。结合我在观看《2019CCTV 中国创业榜样颁奖典礼》时对价格数字的敏感性(毕竟穷嘛),这“价格只有国外同类产品的 1%”到底有多便宜呢?作为一位媒体人,还是要本着追求真相的原则,一查究竟。

知象光电 Fingo S1(价格:1.6 万)

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:taobao

主要对比参数:

1. 分辨率:200~1300 万像素(相机分辨率 1300 万*2)

2. 扫描精度:0.1mm

3. 点距:0.12mm

4. 扫描范围:横向 200mm*300mm*250mm,竖向 300mm*200*250mm

5. 扫描速度:≤2min/ 圈

6. 拼接方式:全自动转台拼接

7. 支持 3D 打印格式:stl、ply、obj

8. 机身尺寸及重量:192mm*122mm*15mm,520g

MICIOE(价格:78.5 万)

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:taobao

主要对比参数:

1. 分辨率:130 万像素

2. 扫描精度:≤0.1mm

3. 点距:0.17mm~0.2mm

4. 扫描范围:200mm*150mm(自由扫描模式下)

5. 扫描速度:<3min/ 圈

6. 拼接方式:全自动转台拼接

7. 支持 3D 打印格式:stl、asc

8. 机身尺寸及重量:246mm*126mm*60mm,3.5kg

STONEX X300(价格:259 万)

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

图源:njhq

主要对比参数:

1. 分辨率:1070 万像素

2. 扫描精度:±4mm(50m 距离处)

3. 测量距离:2-300m(80%反射率)

4. 角分辨率:毫弧度 0.37mrad

5. 扫描速度:>4 万点 / 秒

6. 可视范围:水平 360°(全景视野),垂直 180°(90°* 2)

7. 支持 3D 打印格式:不支持

8. 机身尺寸及重量:215 mm*170mm*430 mm,6.15 kg/13.56 lbs (不带电池)

查阅后感受:具体 1%这个量不好衡量,但是确实在主要参数相近的情况下,售价比国外主流产品低很多,未来量产后市场竞争力可见一斑。

3D 扫描仪(成像传感系统)行业分析

就 3D 成像领域而言,根据 Tractica 的数据和分析预测,“全球 3D 成像传感器和硬件子系统市场将从 2017 年的 82 亿美元增长到 2025 年的 579 亿美元。其中,工业市场预计将实现 53%的复合年增长率(CAGR),是所有市场中增长最快的,而移动市场是 3D 传感器最大的分支,2025 年规模将达到 181 亿美元。”

国产3D扫描技术突破,售价仅同类产品1%

信息源:YoleDéveloppement

此外,另一家市场研究机构 YoleDéveloppement 预计:“全球 3D 成像和传感市场将从 2017 年的 21 亿美元增长到 2023 年的 185 亿美元,复合年均增长率为 44%。”

就人工智能领域而言,著名机构 IHS Markit 在 2020 年发布的普及度调查中预测,“到 2025 年 AI 应用将从 2019 年的 428 亿美元激增至 1289 亿美元。AI 处理器市场也将以可观的速度增长,到 2025 年市场规模将达到 685 亿美元。”而 AI 芯片的需求激增必将是 AI 整个行业发展的结果。

综上,“人工智能+3D 成像”技术的未来已来。

写在最后

“我们一定要加速去奔跑,所以我们每一天都只争朝夕。”这是周翔对其团队的要求。

“芯片研发自主化很重要,要抓紧量产。”这是李克强总理对周翔说的话。

“向这些勇于创新的科技力量学习,在自己的岗位上发光发亮。”是我们国家对每一位科技从业者的厚望。

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