工业5.0，是制造业持续发展的下一阶段。工业5.0的目标不是发起一场新的革命，而是建立在其前身工业4.0所制定的框架之上，工业4.0带来了诸如大数据、自动化、云计算、人工智能、机器对机器通信（M2M）和物联网（IoT）等诸多创新，这些创新已经永远改变了工业环境。

整个制造业仍在调整运营模式以适应工业4.0，一些企业在适应过程中采纳了工业5.0的目标。其主要目标是利用工业4.0技术促进人机协作，特别是在创造性的、复杂决策制定以及需要情感智能的工作中。因此，实施工业5.0的企业，既能受益于自动化的高效率，又能受益于人类的创造力，从而获得更大的竞争优势。

因为强调以人为本，工业5.0将对工人产生重大影响。工业5.0让工人重返车间，并积极参与决策制定，使原来虽然已实现自动化但往往很僵化的工业流程更加机动和灵活。

工业5.0的应用

尽管工业5.0的应用还处于起步阶段，但是一些潜在应用已经在如下领域暂露头角。

（1）制造业

与工业4.0相比，工业5.0将在AI协作机器人（Cobots）和智能设备方面发挥更大作用。新一代协作机器人可以直接观察复杂的人类行为，并像学徒一样学习如何操作，从而将工人从单调、重复的工作中解放出来。与传统机器人不同，协作机器人不受安全限制，可以安全地与人类协作，这为工业创造了新机会。当人类和机器一起工作时，人类可以通过创新和定制化，更专注于为客户提供增值服务。得益于能够自动实现视觉理解与模式匹配的专门算法，智能设备能够观察、分析和解释视觉输入信息，以便检测和识别差异。

（2）农业

工业5.0在农业领域拥有巨大应用潜力。其应用包括使用AI检测疾病和提高作物产量，使用无人机进行监测，以及使用完全自动化的拖拉机、除草机和收割机来提高生产效率。  

（3）安保

通过检查视频画面，AI可以识别人类的行为模式。这样，监控系统就能够识别潜在的安全事件或违规访问的早期迹象。当与数据分析相结合时，商店安全摄像头拍摄的视频，也可能成为了解客户需求、偏好和习惯的有用工具。 

（4）医疗保健

通过将人类能力与尖端技术相结合，工业5.0技术可以提高诊断、治疗和药物开发的水平。例如，AI医学成像支持医生制定个性化治疗计划、护理辅助和决策制定。

（5）交通运输

通过减少交通拥堵和优化物流路线，将视觉系统集成到汽车内部和道路两旁，既促进了企业销量，同时也提高了环境可持续性和驾驶安全性。 

这些应用示例展示了成像技术对于实现工业5.0的理想目标的重要性。在机器视觉技术的加持下，工业5.0时代的机器人、协作机器人和其他机器，可以同时拥有AI的“洞察力”和类似于人类的“视觉”。 

为了将机器视觉提升到新水平，需要利用超高速网络、AI驱动的软件、多模式GPT以及高分辨率数字相机。深度学习作为AI的一个分支，可以教会机器对其收集的视觉数据进行情境化理解，模拟人类认知，并做出相应的预测。此外，自然语言处理使这些系统能够读取和理解视觉数据中的信息，例如读取药品包装上的标签，而不需要复杂的编程或是基于规则的传统机器视觉所需的高水平技术。

从相机到PC

尽管工业4.0和工业5.0是工业发展过程中的两个不同阶段，但它们都依赖于实时、高带宽视觉数据的传输。因此，在相机和PC之间配置的图像采集卡，将是工业5.0的关键组件。图像采集卡的功能是从相机获取图像并将其发送到PC的主机内存以便进行处理。

图像采集卡可以使用各种传输标准，最常用的包括通过同轴电缆连接的CoaXPress（CXP）、通过以太网连接的Camera Link（CL）和通过LVDS电缆连接的CameraLink。

与GigE Vision或USB3等非基于图像采集卡的传输方法相比，CoaXPress图像采集卡可以为图像系统提供更快、更可靠的数据传输。CoaXPress接口于2009年在德国斯图加特的Vision展会上首次推出，已被证明是在平衡“系统成本”与“满足更长电缆、更快速度、散热和通过CXP供电需求”之间的最佳选择。

CoaXPress的最新版本——CXP 2.1接口，特别适合工业5.0成像应用。CXP 2.1可通过单根同轴电缆提供高达12.5Gbps的传输速度，或者通过四根电缆提供高达50Gbps的传输速度（单台相机使用所有四条链路时），能够满足系统对速度的需求。CoaXPress不仅能通过单根同轴电缆传输图像数据，还能实现相机通信、控制和供电，因此只需要一根连接电缆。

CXP 2.1的最新附加组件是CoaXPress over Fiber（CXPoF）。业内人士预测，CXPoF将是实现100Gbps、200Gbps甚至400Gbps速率的可行方案，这些速率大大超过了同轴电缆的能力，因此需要使用光纤。除了速度优势，CXPoF在不使用易出错的扩展器的情况下，能支持单模下最远80km和多模下最远300m的传输距离。

当CXP遇见AI

借助AI技术，图像处理单元（GPU）将是提高竞争力和生产力的关键杠杆。GPU拥有数千个处理器内核和高度可并行处理的架构，能够为深度学习、推理和高性能计算任务提供算力支持。

CoaXPress图像采集卡正在进一步优化，以便与最新一代GPU配合使用，从而实现视觉系统、机器人和高级边缘AI应用更快地与原型系统一起部署。这一发展将CXP2.1的超高数据传输速率，与前所未有的计算能力和为CPU和嵌入式GPU设备提供的大量共享内存相结合。CXP/GPU解决方案，使构建复杂的机器视觉和自主检测应用成为可能；CXP/GPU解决方案将AI加速的图像处理与高达50Gbps的多台相机的CXP接口支持相结合。它也是构建端到端AI应用原型的理想平台。 

AI技术和机器视觉的进步正在推动工业4.0，这将成为工业5.0的发展基础。适当的硬件对于工业5.0的成功至关重要。机器视觉特别是不断发展的CXP接口，在人机之间创造了更加无缝的交互实践。此外，CXP还可以支持工业5.0实现一系列重要目标，例如减少生产浪费、提高效率并促进可持续发展。