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先临视角 | 江腾飞：20年匠心，践行「用户思维」的技术创新方法论
公司动态
2024.12.09
编者按：关于《先临视角》系列
先临三维，从2004年成立至今，专注高精度三维视觉技术研发与应用20年，已成为国际知名品牌。这背后，有哪些故事？如何精准定位，持续深耕，打造先临精度的行业标杆？三维视觉的应用方案及未来趋势是什么？我们将请先临三维的大咖们在「先临视角」栏目，分享先临精神、实践经验与前沿观点。
“人们眼中的天才之所以卓越非凡，并非天资超人一等，而是付出了持续不断的努力。1万小时的锤炼是任何人从平凡变成世界级大师的必要条件。”这是格拉德威尔在《异类》中关于“一万小时定律”的解释。如果将此定律沿用到科技企业，还需加上注解——回归用户思维，专注技术创新与迭代。
先临三维沿循着上述逻辑，在纷繁复杂的高精度三维视觉赛道上角逐，挖深做专技术，拓宽应用边界。本期，我们专访了先临三维副总裁江腾飞博士，为大家剖析先临三维20年来以用户需求为导向的研发与实践。
以下内容根据访谈记录，整理所得。
今年是先临三维成立的第20年，也是专注高精度3D视觉技术研发与应用的第20年。
高精度3D视觉技术，涉及机器视觉、光学、传感器技术等多领域知识，易做难精。从研发，验证，合规，样机，再到量产，技术产品化至少3-4年，回报周期长。更难的是，客户的应用场景复杂，业务专业性高，深厚的行业Know-how和技术沉淀至关重要。
对于资源、精力、时间宝贵且有限的企业而言，基本盘在于锚定技术创新方向，保持战略定力。
管理学之父德鲁克认为：用户和社会的需要是技术创新的方向与根源。多数硬科技的发展规律也印证了这一说法。以手机为例，苹果之所以能从众多智能机品牌中脱颖而出，正是因为找准用户痛点，带来了出色的用户体验，让界面交互、系统之美有所施展，成为主流。
20年来，先临三维始终聚焦高精度3D数字化解决方案，不断探索并且竭尽所能地满足核心需求。
历行业之苦，知行业之难，才懂得解行业之痛。于是，先临研发团队频繁进入终端应用场景，聆听意见，体验和分析用户痛点，再跟产品经理共同提炼需求，明确产品研发路径。
先临三维专注高精度工业3D扫描和齿科数字化两条产品线。在工业领域，如轨道交通、能源重工、工程机械、电子电器等各行业，装配与制造过程均涉及众多精密零部件，传统的抽样、人工、接触式检测方式无法反映全貌，有时微米级的偏差也会导致品质波动。齿科类似，正畸、种植不仅需要患者长时间张口咬硅橡胶印模，而且在后期制取、邮寄过程中，所产生的误差会影响齿科产品的制作精度，进而影响患者的佩戴体验和治疗效果。
尽管应用的行业各不相同，但高质量的要求是共通的。客户的核心需求都是通过高精度三维视觉技术，获得精准的三维模型和尺寸信息，以实现更高效率、更佳品质以及更低损耗的精密制造和精细控制。
目前，先临三维工业3D扫描仪精度最高可达4微米，口腔数字印模仪已能将单颗牙齿的误差控制在10微米以内，高精度和高效率成为先临的技术护城河，填补了非接触式光学扫描领域的国内空白，被评为国家级制造业单项冠军。
为了提质增效的刚需而创新，而不是为了标新立异而创新。这是先临三维20年来所坚持的用户思维，是我们技术创新的方向，也是企业价值观的体现。
当找准用户需求之后，如何快速响应？力图通过技术创新，实现高质量的数据采集及应用，又该付出怎样的努力？
先临三维给出的答案是：态度上，时刻秉持做专技术、做精产品、做好服务的匠心精神；行动上，把3D视觉技术钻研得更深、更精、更透，同时深刻理解下游终端行业的应用场景。
先临三维创立之初，可借鉴的3D技术和产品少之又少，全靠团队摸着石头过河。另一边，应用场景非标化、行业门槛高，工程师的知识面要足够宽，产品开发才能游刃有余。
自研和终端的不确定性、复杂性拉长了开发周期，考验的是工程师的韧性耐心、学习能力，以及公司长期主义的信念。
在工业测量领域，2010年以前，中国能满足高端制造领域要求的高精度非接触式光学三维测量技术才刚刚起步，高精度3D测量设备主要依赖于进口。
回应需求，公司扩建研发团队，自研图像采集装置、激光器等器件，再开发适配的算法，精度大幅提高。但棘手的是，到了实际工业环境中，存在光照变化、温度波动、震动干扰等复杂情况，精度效果不稳定。团队就把工序分成多个环节，逐一检测，挖掘出上百个导致精度不稳定的控制点，并到工厂现场调试。
十几年的不懈努力，技术团队的轮转测试，最终实现从几十微米到四微米的精度提升，且稳定性受到了客户的认可。
作为国内首批3D视觉扫描企业，只要是用户刚需，先临愿意给团队足够时间钻研短期内不产生收益的技术，夯实技术基座；相应的，研发同事也能沉下心打磨产品，精益求精，探索各个终端行业的知识，不断在非标场景中提炼出可复用的技术模块，矢志惠及更多领域的客户。
2011年，先临开始攻关口腔三维扫描技术。牙体上表面不平、较深的孔洞、倒凹、唾液湿润等会导致光反射不均匀，以及磨牙区邻面和近龈缘处的牙体形态，都是3D扫描仪的天然障碍，喷粉作为产品的初代方案，会影响诊疗体验，违背了用户为先的技术原则，公司果断放弃发布，决定继续打磨产品。
为了攻克技术难点，研发团队互扫口腔，采集、清洗、标注几十万帧数据，涉及颊部侧、牙龈、牙槽嵴、咬合面等，本可以交给外包团队处理的数据清洗工作，研发团队在亲自上手的同时，口腔医学知识储备也大幅提升。最终经过成千上万次测试，揪住了每一个导致数据错层、扫描卡顿和回拼的“嫌犯”，优化了口扫实时扫描功能。
20年，从单点技术突破，到全链路应用创新，团队为客户创造价值的技术目标逐渐落地为实，而这其实也得益于先临对于研发的重视和长期投入。
先临连续十余年将年营收的20%以上投入研发，研发人员超四成，500多名研发工程师奋斗在公司位于杭州、天津、成都的研发中心，建立了通过CNAS认可的精度实验室，拥有近300项授权专利和100多项软件著作权，参与起草、制定1项国家计量技术规范、1项国家标准、2项行业标准。
一系列数字背后，体现的是企业对于技术创新的决心。当技术成果反哺到产品，先临三维得以进一步将产品创新“卷”到用户核心需求上。
用户核心需求与先临核心技术双向奔赴，让“中国智造”的三维测量设备真正赋能汽车工业、能源重工、电子电器、精准医疗、艺术文博、教育科研等领域。
“用户思维”的科技创新仍要以技术为基石，强化产品迭代更新能力，才能使企业保持磅礴的生命力。
如何有效地迭代？一个美国科学家的实验显示：由盲人还原打乱的魔方，假设每秒转动一次，用137亿年才能复原，但如果盲人每转动一次魔方，就能收到一次反馈，只需150秒就能拼好。
同理，先临产品所展现出的高效进化能力的背后，既有以用户需求为导向的技术储备，也有对客户反馈的迅速响应。
以大体积物件的全尺寸三维测量为例，精度误差随着数据拼接次数增加而累积变大。工程师跟客户交流后，发现传统摄影测量方案的弊端：从不同角度拍摄物件及编码点，再导入软件计算，以获得工件的空间框架位置，而拍摄角度不足或数量偏少都会影响精度，且步骤繁杂，粘贴去除编码点耗时耗力。
为了简化操作，研发团队提出摆脱编码点的想法，但若缺少扫描定位，极易拼接错层，精度累积误差增大。工程师选择汽车作为样件，花费数月，扫描千遍，根据实验结果，训练算法的稳定性。
最终，团队研发出无需编码点的多目摄影测量技术：通过全角度连续拍摄，几分钟便可获取上万张图像，视频流式的呈现便于实时查看补充，保证全局尺寸精度水平；此外，多相机拍摄，可交叉验证结果，无需编码点也能准确确定三维空间关系；并且在同一套系统内即可完成，又搭配了智能后处理功能，降低用户的操作门槛。
如今，这套方案的精度水平已通过浙江省计量科学院的认证，并应用于船舶、风力发电机、轨道交通等大件测量检测中。
这只是通过用户反馈，迭代产品的一个缩影，类似的例子还有很多：
针对有高精度要求且不便贴标志点的大型物件，先临研发了智能自定位和光学追踪技术；为了帮客户摆脱线缆束缚，拥有灵活自由的扫描体验，工业、齿科无线一体化三维扫描仪应运而生；口腔医生反映，准确获取全口无牙患者的口内扫描数据是长期存在的挑战，先临通过将工业摄影测量技术应用于齿科数字化，成功解决上述难题，为患者带来舒适便捷的诊疗方案；晦涩的医学术语不便于患者理解，于是我们开发了口腔健康检查报告，病情可视化、可追溯和可预测。
每获取一份反馈，都意味着高精度三维扫描技术前进一步。
海水有潮汐，行业有周期。人类社会正大步迈入数字化时代，随之产生的经济波动和商业范式转移，令一些企业措手不及。
过去20年，先临三维，用“长期主义”穿越周期。公司不仅投入时间精力，专精真正解决用户痛点的事情，还重视底层技术的自研与储备，搭建了技术平台。当技术底座成为各个产品的“地基”，产品的批量化迭代以及规模化应用成为可能，技术价值便开始裂变。面向未来，先临会继续聚焦长远规划，并预见新的需求，这既是对技术的投资，也是企业在未来市场上抢占制高点的底气。
随着技术难点的不断突破，用户反馈逐日累加，以及新需求被激发，终端行业向着数字化、智能化发展，高精度3D视觉面对的将是一个无限想象力的增量市场，更大规模的应用将被拓展。
具体而言，一些精密制造业的检测动作将从低频转向高频，从抽检到全检，从原先生产工序的最后一道筛选环节，拓展到涉及测量检测的所有环节中，让质量从结果控制走向源头和过程的控制。
通常，工厂通过分析产品不合格的原因，以提高良率。过去，只能每个环节调数据、找原因。而未来，利用高精度三维扫描技术，将从离线检测转为线上检测，融入每一道加工工序中，机器通过对比数据自动判断是否有瑕疵，实时帮助产线干预和决策，形成检测闭环。数字化、智能化的检测，大幅提升生产品质与效率，减少浪费。
当然，3D数字化的机遇不止于此，这意味着，高精度3D视觉企业需要完成艰难的技术进化，不止满足用户当下的需求，还要引领、甚至创造新的应用场景，以适应未来更高要求。
20年长路漫漫，先临从市场的先行者，到今天站立在3D视觉行业的潮头，验证了技术路径的可行性：坚持高强度的研发投入，建立可扩展的底层技术平台，并探索行业痛点，满足高质量要求，落实反馈，长期秉持为用户创造价值的初心。
我们坚信，唯有围绕社会刚需推动技术创新，才能真正回归价值创造的根本。