自研工业镜头打破美企垄断，将3D扫描仪成本降到18，这家创企如何做到？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

打破美企垄断，将3D扫描仪成本降到18，这家创企如何做到？

芯东西（ID：aichip001）

作者 | 温淑

编辑 | 心缘

2020年可以说是3D视觉技术的“爆发”之年，不论是抗击新冠疫情过程中，承担送餐、配药、消毒等任务的智能机器人，还是搭载了ToF镜头的iPhone 12系列产品，均离不开3D视觉技术的应用。GGII预测，未来三年，全球机器视觉市场复合增速有望接近24%。而

面向这一巨大蓝海市场，有一家国内创企正凭借其自研的软硬件解决方案，斩获国内外订单 。

2020全年，西安知象光电科技有限公司的营收规模相较上一年，实现了50%的增长。2021年第一季度内，知象光电的3D视觉产品订单数超过万台，订单数目领跑于同期的大部分国内3D视觉厂商。而翻开知象光电的企业客户名单，华为、阿里巴巴等知名企业在列。

同时，为了支持旺盛的出货需求，知象光电正密集推进融资并扩建产线。刚刚过去的第一季度中，知象光电披露了数千万元的A+轮融资，至此公司总融资额已过亿。接下来，知象光电还计划在上半年完成一笔新融资 。

如果说2014年成立至今的6年余时间中，知象光电在累积技术与生产实力，那2020年这场被疫情与消费电子需求加速培育的3D视觉“盛宴”，可以说是知象光电期待已久的机会与舞台。

近期，芯东西与知象光电联合创始人、CTO杨涛进行交流，了解这家国产3D视觉创业公司有怎样的成长故事？又凭借什么实力，在国内3D视觉市场站稳脚跟？

知象光电创始团队合照，左一为杨涛

一、西安交大走出的5人团队，自研芯片自建产线

2014年下半年，西安交通大学周翔教授带领4位硕博生组建了创业团队，杨涛正是其中一员。

周翔教授在西安交通大学精密工程研究所任副教授，研究方向覆盖了高精度3D成像、工业3D视觉等领域。杨涛在2009年考入西安交通大学，大一就进入实验室接触光学三维检测的研究工作，随后继续本校攻读研究生及西安交通大学-麻省理工学院媒体实验室联合培养博士，师从周翔教授。

与此同时，VR/AR技术蔚然成风，先是社交巨头Facebook在2014年以20亿美元收购了VR头显制造商Oculus，随后两年间，微软、谷歌等科技巨头纷纷在VR/AR市场落子布局。

而在VR/AR技术应用中的重要一环，正是周翔、杨涛他们所钻研的3D成像技术。

嗅到技术产业化落地的契机，周翔教授判断“3D成像+AI”在未来势必迎来广泛应用，于是牵头于2014年7月成立西安知象，杨涛担任公司CTO。

2010～2020年间，AR/MR、VR产品发布趋势（来源：麦姆斯咨询）

西安知象创始团队定下了提供软硬件兼备产品解决方案的目标，并确立了“3D成像+AI”的技术定位，成立第一年就开发出了首款超快速面部三维扫描仪原型机。

起初团队面临着找准市场需求点的难题，当时知象光电很多产品没有量产，主要做定制化开发。

在摸索目标市场和落地打法的“迷茫期”中，知象光电主要依靠来自中科创星、软银中国等投资机构的资金支持，为产品研发“续航”。同时，知象光电也是硬科技投资“专业户”中科创星投资的第一家高校孵化项目 。

到约2016年，VR、AR技术进入落地应用的小高潮，3D市场随之迎来机遇。赶乘产业风口，知象光电确立下面向工业级市场推出3D相机系列产品、面向消费级市场推出3D扫描仪系列产品 的规划，并逐渐在器件、算法、数据、产能等方面形成了自己的独特优势 。

在器件方面，知象光电在3D相机、3D扫描仪产品中搭载的光学芯片和计算芯片均为自研。杨涛提到他们的光学芯片已经比较稳定，计算芯片仍在升级中，“预计在2022年初推出新款计算芯片。”

在算法方面，知象光电基于对大量光学成像算法的开发推出SDK，便于3D相机用户做二次开发。

在数据方面，知象光电拥有已知的全球最大激光三维成像数据库和高精度3D亚洲人脸数据库，用于支持器件、算法的开发。

此外，坚持自主可控、自建产线 也是知象光电的特点之一。“目前，产品的生产、组装、测试等核心环节完全由知象光电自己做，贴片、开模等非核心环节则采用委外加工。”杨涛说。

相比之下，目前多数国内3D视觉厂商尚未建立起技术壁垒，只能在价值含量较低的系统集成及设备组装环节发展业务。

二、发力“3D成像+AI”，工业级市场客户超500家

历经六余年发展，目前，知象光电团队规模达约60余人，其中研发、生产人员占比约为1比1。

不论是在2014年的5人创业团队、还是如今60余人规模的成熟团队中，杨涛一直在技术研发的“一线”。近期，为完成知象光电在2021年第一季度斩获的大量订单，整个公司保持着紧凑的运营节奏。

知象光电在工业级、消费级两大市场中保持着每年一款的产品发布节奏。目前知象光电在消费级市场的客户遍布全球五六十个国家，粗略估计客户规模可达万级；在工业级市场，知象光电客户更多集中于国内，客户规模为超500家。

此外，知象光电的客户名单还在快速“扩充”，相应地营收规模也在增长。2020年疫情影响下，知象光电保持着50%的同比营收增幅；公司预计，2021年营收增幅有望达到约150% 。

知象光电结构光3D相机ailook

下游市场需求旺盛的另一面，是对公司产能的高要求。“（2021年）第一季度已经有很多确定的订单给到我们，所以我们现在面临着交货的压力。”杨涛坦承。

面对挑战，知象光电正积极进行多方调整。知象光电今年初披露的A+轮融资，“将重点用于知象光电高精度3D相机新一代芯片研发及产线建设项目”。与产线建设相对应，知象光电亦在招募生产、市场等各方面人才。

杨涛说：“近期我们在大力扩充生产、销售队伍，之前我们的研发人员占比大概是60%，现在这个比例在50%左右。”

值得一提的是，不论是算法/算力/数据方面的积累、还是生产能力方面的建设，背后都离不开团队、人才的持续投入和付出。

随着产品日趋成熟，目前知象光电产品的研发工作由专业团队完成，而杨涛本人则将工作重点放在攻坚更前沿技术上面。“目前我负责两个方向的研发，一个是软件算法方面，人工智能的结构光成像技术；另一个则是更先进芯片的研发，这个是我们公司的储备技术。”杨涛说道。

知象光电研发人员正在工作

三、自研微结构光投射技术，把成本降至1/8

目前，3D成像市场尚属一片蓝海。据悉，一个3D扫描仪市场售价可达3～4万元，一般情况下只有资金实力较雄厚的企业级用户才会选择进行购买和应用，客观上限制了产品的大规模落地。

这一背景下，2021年第一季度中，知象光电3D视觉产品斩获过万台订单，其产品究竟有什么吸引力？在杨涛的讲述中我们了解到，个中“秘诀”在于公司自研的微结构光投射技术。

在杨涛看来，3D机器视觉应用价格偏高的问题，要到技术上来找解法。他以3D打印机为例，讲述知象光电的思路：“3D打印机刚出现时也非常贵，随后借助一种新技术将其成本降低到大众可接受的程度。目前全球3D打印机的（年）出货量已经能达到成百甚至上千万台。高精度的3D扫描仪现在正在走着同样的道路。”

据杨涛分享，借助自研的微结构光投射技术，在同等成像精度下，知象光电的3D扫描仪产品相比竞品，能够将成本降低至1/7～1/8；在同等成像速度下，知象光电的3D扫描仪产品相比传统消费级3D扫描仪，成像精度能够实现十倍乃至百倍的提升。

那么，微结构光投射技术到底是什么？相比市场普遍使用的德州仪器DLP结构光技术，又有什么优势？

DLP（数字光处理，Digital Light Processing），是一种先把影像信号经过数字处理，再把光投影出来的技术，基于德州仪器开发的DMD（数字微镜元件，Digital Micromirror Device）来完成可视数字信息显示。

由于美国厂商德州仪器取得了DLP结构光技术的专利，中国厂商在使用该技术前需支付高昂的专利使用费用。

知象光电基于微结构光投射技术研发出光学芯片，用以取代德州仪器的DMD元件，一方面降低了技术成本；另一方面，由于采用自研器件，知象光电3D扫描仪、3D相机的集成度较高，能够实现比DLP解决方案更小的功耗和体积。

以知象光电2019年发布的Ailook HD高精度3D相机为例，这款3D相机支持实时动态扫描、能实现2-15FPS的RGB-D图输出，可达到0.5mm@500mm 深度分辨率，已经通过国家计量认证。

Ailook HD高精度3D相机成像结果

结语：高校技术产业化趋势下的成功尝试

一项新兴技术，从实验室中孵化落地并最终为产业和生活带来改变。这个过程究竟需要多久？又需要学界、产业界付出怎样的努力？

从2014年至今，知象光电的发展历程或许可以看作是对这两个问题的一份“答案”。在推动微结构光投射技术实现落地以及迭代产品的过程中，公司团队对技术产业化的执著、对目标市场的预判、对产品发布节奏的把握等诸多要素一起，支撑着企业的成长。

溯游产业链，杨涛预计，随着产品生态的扩展，知象光电有望实现2021年营收增长150%的目标。

在3D机器视觉创业赛道以外，我们期待，越来越多的高精尖技术能够走出中国的高校实验室、经历产业化的“蜕变”、切实落地到各行各业中。当然，在这背后，还需要更多人才具备深耕技术的毅力、拥抱创业的决心、把握市场的风向。

OPT液态镜头上市，视觉检测实现瞬时对焦

为满足客户提质增效需求，OPT自研的液态镜头全新上市，与智能读码器、工业相机搭配应用，性能优势突出，实现瞬时对焦，工作距离更加灵活，可以更好地适用于3C、物流等行业。

液态镜头技术，基于仿生科学原理

OPT液态镜头，无论是技术原理还是应用层面，都契合了实际的发展与需求，这是光学镜头的一次新突破。

液态镜头，是基于仿生科学原理设计而成，类似于人眼晶状体。人眼是由睫状肌控制水晶体屈光实现聚焦，而液态镜头技术是以弹性聚合物薄膜密封光学流体，通过电流驱动施压，改变曲率，进而迅速实现对焦。

OPT液态镜头成像原理

液态镜头的薄膜相对应于人眼的睫状肌，内置的光学流体相对应于人眼水晶体。液态镜头技术实现的对焦速度，达到毫秒级别，有着传统光学透镜无法比拟的优势，可通过快速完成焦距的调整，匹配出最佳焦点。

OPT液态镜头

当液态镜头保持不动，物距发生变化时，其瞬时对焦技术，如同人眼，远眺和微观可以自由快速切换。

快速精准对焦，工作距离灵活

当前，各个行业，都不可避免地涉及不同工作距离和高度的视觉检测需求，往往需要机械调焦或调整工作距离，否则会影响效率和成像质量。

尤其是在高速发展的3C电子产品、物流等行业，条码普及度高，即使同一产线或同一物件，所读的条码位置也会存在高低差异。而搭载液态镜头技术，能很好地解决因不同距离、场景偏光等造成的读码难题，无需机械调焦和移动读码器，可以快速对焦，获取有效的信息，极大地提高了读码效率。

OPT液态镜头技术在读码场景的应用

同样的在工业相机上，搭载液态镜头，具有对焦速度快、精准、清晰等优势，仅需数张采样图片即可实现精准对焦，可以大幅度减少图片采集的数量，而且拍摄成像的质量也不受距离影响，长焦、微焦自由切换，可以兼容产品高度差场景。

OPT液态镜头技术在工业相机的应用

此外，OPT全新研发的液态镜头采用精密化设计，不涉及移动的部件，体积小、结构紧凑，在小型化或者空间有限的自动化设备也适用，安装调试方便，更能灵活满足复杂的视觉应用需求。