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科研动态

上甑机器人+智能检测:AI突破酒行业自动化生产技术瓶颈

  • 发表日期:2017-08-22 【 【打印】【关闭】
  •   在中科院自动化所洛阳创新研究院,有这样一个年轻的团队,他们敢闯敢拼、迎难而上,心怀对人工智能的无限期待,日复一日奋战在科研前线;他们专心、专注、专业,攻克一个个技术壁垒,迎接一个个未知挑战,全力为智能化生产设备的广泛应用和推广贡献力量。 

      何文浩博士,中国科学院自动化研究所副研究员、硕士生导师,主要从事嵌入式系统和机器人视觉研究,先后发表学术论文30余篇,申请发明专利10余项。 

      这位年轻有为的80后,就是团队的负责人,在他的带领下,团队成员历经多年持续攻关,成功研制出上甑机器人和酒检测系统,解决制约酒行业自动化生产的共性技术难题,收获了市场的一致肯定与认可。     

     

    《洛阳日报》特别报道团队研发产品

         

    开辟新道路:去做市场上真正需要的产品 

      谈起创业的初衷,何文浩博士给人留下了深刻的印象。为积极响应大众创业、万众创新的政策号召,他凭借着一股子闯劲儿和韧劲儿,毅然决定带领团队走出实验室,进入国民经济主战场,用多年在国家项目中积累的技术和经验,去开发市场上真正需要的产品,以此推动科技成果转化和经济结构转型升级,并为团队成员创造更为广阔的发展空间。  

      “做产品开发是一项系统工程,不能盲目跟风,而是要把自己最擅长的东西和市场需求完美结合起来”,何文浩博士介绍说,“其次,中间的每个环节也至关重要,市场开发、团队协作、技术应用等因素缺一不可,这对于科研人员来说,其实是一个艰辛的探索过程”。

    敢啃硬骨头:摸清行业痛点 找准突破口 

      产品研发不是闭门造车,为了深入了解市场需求,团队用了半年时间,多次往返于深圳、东莞、芜湖等地,到代表性比较强的一线龙头企业进行市场调研,认真考量之后,最终将突破口锁定在酒行业。

      在白酒酿造行业中,由于特定的技术需求与瓶颈制约,上甑蒸馏和杂质检测两个环节仍然主要依靠人工操作,不仅效率慢、成本高,而且一致性和品质性也很难保障。   

     

      尤其是上甑蒸馏,自古以来,“生香靠发酵,提香靠蒸馏”,作为白酒生产过程中的关键环节,由于特殊的工艺要求,此项工序一般由技术熟练的工人操作,工作环境条件差、劳动强度高,出酒品质与出酒率不稳定,成为困扰酒企发展的关键性难题。

      而作为后续包装重要环节的酒类杂质检测,目前还是由工人用肉眼在强光下仔细观测,对视力危害极大,严重制约酒企的自动化进程和产能提高。   

     

      摸清行业痛点以后,何文浩博士决定带领团队迎难而上,啃下硬骨头,向长期以来制约酒行业发展的共性技术难题“下战书”。

      当然,自信和执着的背后,是团队在机器人控制方面的大量前期积累。可即便如此,作为第一个“吃螃蟹的人”,他们也面临着前所未有的困难和挑战。

      虽然做好了充分的心理准备,但这一场没有硝烟的战役,一打就是三年……      

      勇攀科技峰:做产品 积累和坚持同等重要   

     

      团队研制的第一代上甑机器人   

      “我们的团队长期专注于机器人视觉方面的研究,可通过视觉传感器、深度传感器等设备的运用,让上甑机器人像人眼一样去探测蒸汽的分布,并提前探知出气点位置,然后通过计算机控制机械臂实现酒醅的“轻撒匀铺”和“探气上甑”。  说到上甑机器人的工作原理,何文浩博士显得很轻松,其实背后的辛苦和付出远不止这些。  

      为了完善设备性能,在做了大量前期工作后,团队成员直奔县区小酒厂试验调试,炎炎夏日、崎岖山路,一呆就是一个月。在发现第一版样机存有漏洞后,团队果断”推翻重来“,进行第二版样机的改版和开发,以更好的满足生产需求。

     

      团队成员进行白酒在线检测试验 

      “这就是市场,容不得半点瑕疵,只有做出过硬的产品,才能经得住时间的推敲和考验“。虽然经历过不少这样的“插曲”,何文浩和团队成员仍然不忘初心,始终坚定科研方向,坚持创业梦想。

      对于酒检测系统来说,整个研发过程更像是一场持久型的攻坚战。为契合酒水检测的特殊性,团队为设备“私人订制”视觉传感器、红外相机、光源、处理器等专业设备。同时,考虑到整个设备由几十台相机组成,每一台相机需要在瓶内拍摄上百幅图像,如此大的数据量必定造成网络传输拥堵,为此,团队又为每台相机定制处理器,再把人工智能的算法固化到处理器上,以此顺利完成整个流水线的操作。  

     

      智能检测速度最高可达10000+瓶/小时 

      克服了这些技术难题后,团队还发现,由于目前市场上白酒种类繁多,酒瓶材质不尽相同,且以不透明的瓷瓶为主,这造成机器探测出来的图像千奇百怪,没有固定的规律可循。经过多次尝试和摸索,团队成功通过机器深度学习和人工神经网络的办法对图像进行处理,以先进的视觉分析、判断系统代替人工眼睛分检功能。

      “简言之,就是不人为的去告诉机器如何遵循规律,而是每一种瓶性采集几十万幅图像,完成标注后,交由机器自己去学习和比对,以此提升对白酒杂质的判断能力”,何文浩解释到。

      这种类似于阿尔法狗的技术,为酒检测系统的开发,取得了决战性的胜利。  

      到洛阳研究院:把产业化发展落到实处  

     

      2015年6月,基于洛阳良好的机械制造业基础和政策红利,何文浩博士带领团队到洛阳创新研究院进行成果转化。创新研究院作为专业成果孵化平台,不仅为团队提供人力、资金、场地等基本服务,还为其在业务开展和市场拓展上提供高效的对接增值服务,力争让洛阳成为成果孵化的“沃土”。

      经过一年多的共同努力,团队的科研成果日益成熟,并在洛阳研究院的大力支持下,于2017年2月正式成立产业化公司——中科建昊(洛阳)自动化科技有限公司。

      至此,何文浩博士的产业化发展梦想,真正迈出了实质性的一步。  

      抢抓新机遇:搭乘行业扩张的东风  

      如今,公司各项业务进展顺利,上甑机器人和酒检测系统两款产品行业需求强劲、易于大规模推广,目前已有市场订单和不少客户青睐。  

     

      第二代即将交付验收的上甑机器人 

      恰逢此时,白酒行业经过几年的蛰伏期,开始全面复苏,销量和价格一路攀升。借此行业扩张的东风,中科建昊抓住时机,加紧市场拓展和产品制造,以满足酒企新时期的智能化生产需求,有效提高其品牌效益和市场占有率。    

      谈及未来的发展,何文浩博士显得胸有成竹,团队成员80%以上具有硕士和博士学位,经过这一系列的“实战演习”,团队在人工智能和视觉检测领域的优势逐渐凸显,不仅能深度定制软硬件,还可以根据项目的不同要求,将最合适的软件算法固化到硬件里,从而实现产品的效用最大化。    

      未来,以此为切入点,中科建昊将面向更为广阔的领域,服务更多的行业转型,打造智能设备提供商和智能方案服务商。