机器视觉之三:工业视觉翻开智能制作新“视界”

来源:优游ub8     发布日期:2023-06-11 05:40:34

  我国工业视觉处于上行阶段:从我国工业视觉开展现状来看,不管是技能层面仍是商场层面职业都处于上行阶段。我国工业视觉技能蓬勃开展,从2011年开端相关专利请求了就坚持快速添加,2016年年请求量现已打破1000项,但很大一部分停留在高校,间隔商业化运用仍有必定时刻。而遭到制作业人口盈利衰退、智能制作利好方针影响以及工业视觉浸透率亟待前进多重要素一起效果下商场正不断扩张。2016年商场规划超30亿元,最近几年在消费电子工业带动下坚持25%以上的年添加,远超全球7.7%的增速,职业仍处于快速生长时间。

  工业链各端开展纷歧,国产之路负重致远:1) 上游底层开发:中心软硬件中价值量较高的部分国外产品较为强势,国内厂商正在奋勇赶上,但现在仍有较大间隔。中心软硬件本钱占有工业视觉总本钱80%,国外企业凭仗深沉的研制布景和技能优势,抢占绝大部分商场,且遍及享有高赢利。尤其在本钱最高的工业相机、工业镜头、图画处理软件上国外的产品仍是具有适当的优势。国内厂商也企图选用多种途径进入底层开发商场对国外产品进行代替,例如从安防等视觉相关职业向工业范畴浸透、从光源等低价值硬件向高价值硬件布局、从署理和集成向中心零部件出产延伸等,一些优质产品也纷繁呈现。国产代替虽难以一蹴即至,但已有预兆。 2) 下流设备拼装和集成:工业视觉下流运用范畴不断拓宽,电子和半导体制作仍为中心。国内厂商在下流设备拼装和集成范畴更简略取得时机和优势。工业视觉能够运用于电子、轿车、医药、食物等许多范畴,其间半导体和电子工业的运用最早且最首要,占有46.57%的商场,也是工业视觉巨子最首要的营收来历。因为半导体和电子设备制作对工业视觉存在刚性需求,产品迭代速度快,未来依然是推进我国工业视觉工业全体开展首要动力,现在这一范畴商场增速在25%左右。广泛的运用也赋予我国设备制作和集成厂商许多时机,企业能够从细分范畴切入,运用性价比与深度定制和服务优势争夺细分商场,布局高生长赛道构筑壁垒,再持续寻求纵向开展。

  出资主张:短期注重在高生长下流运用范畴具有杰出布局的设备拼装和集成服务厂商,中长时间注重上游底层开发范畴国产代替趋势下在中心技能有所打破的优质企业。在设备拼装和集成服务方面我国企业具有高性价比和服务优势。关于设备拼装和集成厂商来说,下流运用范畴的生长性便非常要害,如迸发则能够带动相关工业视觉设备的放量。短期来看半导体和电子设备制作依然是一条好赛道,如OLED面板检测、锂电池范畴短期仍有较大添加空间。上游底层开发方面能够看到国内大中小企业正活跃参加底层开发环节,加上集成服务厂商的兴起,国产代替终将完结。中长时间在中心技能以及3D视觉和深度学习等新技能有所打破的企业值得注重。

  主张注重标的:精测电子(300567.SZ)、天远三维(872587.OC)、思泰克(839448.OC)

  机器视觉是选用机器代替人眼来做丈量与判别,其功用不只局限于经过核算机吸取图画接纳信息,也包含对信息的处理和判别,完结人眼视觉的延伸。作为机器视觉的一大分支,工业视觉更多注重广义图画信号(激光,摄像头)与主动化操控(出产线)方面的运用,即“眼睛对着机器”,具有主动化和非触摸性的特色。与人眼比较,工业视觉在精确程度、客观程度、可重复性、本钱以及功率上都有显着的优势。

  工业视觉可用于完结对产品外表信息进行检测、非触摸式丈量产品外观尺度、判别物置坐标以及辨认判别物体的色彩、形状等特征。从运用工艺来看,工业视觉既能够和机器人合作,完结分拣、设备、印刷等工艺,也能够进行高功用和精细组件的检测和丈量,后者对精细程度要求更高,但也恰恰是人眼难以完结的,需求也更大。工业视觉适当于给赋予出产进程一双眼睛,让制作智能化,翻开了智能制作的新“视界”。

  咱们从专利视点对我国工业视觉工业技能现状进行解读,到2018年5月,有关“机器视觉”的请求专利共有5968项,机器视觉技能水平从2011起进入高速开展期。2017年,请求专利共有1004项,已接连两年专利请求量逾越1000项。从机器视觉技能专利揭露数量来看,从2011年开端相同坚持逐年快速添加。2017年专利揭露数量打破1000项,到达1313项。而从专利请求人来看,专利请求前十名均为各大高校,且占比较低。这一方面阐明近年蓬勃开展的机器视觉技能大都还未到达运用预期,间隔实在商业化仍需必定时刻,另一方面也阐明工业技能较为涣散,不存在技能独占格式。

  下流运用范畴的不断拓宽也对工业视觉提出更高要求,就当时的技能来看,工业视觉仍存在如下技能和运用瓶颈,导致在一些范畴工业视觉商业化落地开展较慢:

  通用性和智能性欠佳。机器视觉在通用性方面存在缺少,在一些集成运用中无法搭载,一台设备或许只适用于一家厂商或一种职业,导致开发本钱过高。而在智能性方面,当库存量单位较高时,或许移动速度较快时,工业视觉在辨认精确率上就难以到达要求。例如在分拣范畴,工业视觉现已能够很好地习惯小规划和品类较少的固定分拣,但关于杂乱堆叠物体的辨认和分拣,依然有90%以上经过人工办法完结。

  实践运用中精确率仍不尽人意。虽然从一些算法的测验成果来看,工业视觉的图画辨认精确率现已能够到达极高的水平,但要完结工业上的运用,还需求确保能够快速完结批量化检测,一起能够习惯多样的环境(包含物体外表原料、工厂环境、作业间隔等等)。只要在实践运用中能够到达极小的误检率,工业视觉才干完结其运用预期,然后满意客户的规范而得以推行。

  对算法和算力的要求不断前进。工业视觉是经过读取和剖析实在场景的图画和视频来完结其功用的,图画和视频包含的数据量满意大,但也存在很多的冗余信息。单一的简略特征提取算法难以满意算法对普适性的要求,一起随同运用场景和功用的杂乱化,在规划普适性的特征提取算法时对核算才能和存储速度的要求不断前进,这也带来了开发本钱和产品价格相对较高的问题。

  2D视觉计划为当时干流,但缺点益发杰出。大多数常见的检测相机履行的都是面阵扫描,需求收集不同分辨率的2D快照。关于狭小空间中接连运动状况产品的检测,也能够经过线扫描创立一个二维图画。2D视觉依据在特征处理上已较为老练,曩昔的30年中已被广泛选用,且其效果在主动化和产品质量操控进程中得到了验证。可是因为对丈量精度等方面的要求越来越高,被测物体条件越来越杂乱,2D体系的缺点也益发杰出,如无法丈量形状、简略遭到照明条件影响、对被测物体的移动非常灵敏等。

  3D机器视觉检测有代替2D体系的技能趋势。3D机器视觉体系建立在2D的老练功用上,经过添加描绘形状的第二层数据,一般由多台相机设备在不同的方位,在3D空间内对物品构成“三角”围住状况。多台相机组成的3D视觉体系能够向机器人供应元件方位信息和形状信息,能够丈量与形状相关的特征,例如物体平直度,外表视点和体积,运用范围更广。在丈量安稳性和精度上,因为3D传感器中的一切组件都被牢固地设备在单个光机械组件上,供应深度丈量信息,能够纠正物体移动差错,简化了物体固定要求。除此之外,在灵活性、在实用性和速度方面3D视觉与2D视觉比较也有较大的优势。

  我国企业3D视觉技能开展较晚,各方正赶紧投入。依据国外调研组织Market Research Future的猜测,2022年全球3D工业视觉商场规划有望到达19.8亿美元,复合年添加率将到达8.89%,高于全球工业视觉商场的添加。而因为3D视觉在国外已有六年左右的运用实践,我国国内的3D视觉定位解决计划根本停留在研究院,商业化的产品比较缺少,浸透率也相对较低,未来添加空间较大。相同因为国内企业在这一范畴开展较晚,针对工业范畴的3D视觉体系的商场首要被国外企业如康耐视、基恩士、ISRA所占有。国内闻名的机器视觉集成商以及主动化检测企业如大恒图画、成功精细、万讯自控等也纷繁加码布局3D工业视觉,一些企业也开端研制与3D视觉对应的中心硬件设备,如双目镜头,ToF相机等。在关于工业机器人3D视觉范畴国内请求人共提交专利请求逾越600件,且三分之一左右为高校、科研院所请求,不管是企业仍是高校和科研院所在3D视觉范畴都赶紧投入。

  2)深度学习VS传统算法:深度学习结合工业视觉已有成功事例,技能遍及未来可期

  曩昔十年图形处理单元(GPU)满意强壮的核算才能以及丰厚的数据堆集使得深度学习得以敏捷开展,结合深度学习进行工业视觉检测也成为新的开展趋势。深度学习是机器学习的一个范畴,它使核算机能够经过卷积神经网络等体系结构进行练习和学习,经过处理数据和创立用于决议计划的形式来仿照人类大脑的作业办法,结合工业视觉,便是让视觉体系能够经过很多样品进行练习然后进行愈加精确的检测判别。比较运用依据规矩办法的传统图画处理软件,深度学习能够让工业视觉习惯更多的改变然后前进杂乱环境下的精确程度。一起,深度学习也能够大幅削减开发机器视觉程序和进行可行性测验所需求的时刻。

  与无人驾驶等范畴比较,深度学习在工业视觉上的运用已有较为成功的商业事例。2017年4月康耐视收买了依据深度学习的工业图画剖析软件公司ViDi Systems,上一年年末现已将榜首款深度学习工业图画剖析软件ViDi Suite现已投入商业运营,这给集成厂商也带来巨大的时机。国内外其他一些机器视觉检测软件公司也现已在其产品中布置深度学习技能。作为工业视觉的一个新范畴,结合深度学习的工业视觉技能未来有望逐渐遍及。

  遍及盛行的观念以为,近几十年来我国制作业取得的巨大成就绝大部分是来自丰厚且廉价的劳作力,可是我国的人口盈利却开端呈现衰退痕迹。从人口结构来看,我国的人口老龄化加重,从2013年开端65岁及以上人口持续添加,而15-64岁的适龄劳作人口却开端逐年下降,15-64岁人口占比也从2010年的74.5%降至2017年的71.8%,我国步入人口老龄化社会。从工作人数来看,我国制作业劳作力数量从2013年开端进入下降通道,2015、2016年乡镇制作业工作人数均下降3%以上,制作业劳作供应缺少。而反观人力本钱,乡镇制作业工作人员的平均工资快速添加,2010-2016年制作业工作人员平均工资CAGR到达11%。人力本钱的前进意味着工业视觉的出资回收期缩短,全体性价比前进,机器代替人眼势在必行。

  工业4.0和制作业转型之下,国家和当地智能制作利好方针一再出台,工业视觉工业将得到要点开展。环绕完结制作强国的战略方针,2015年5月,国务院发布《我国制作2025》,提出加快机械、航空、船只、轿车、轻工、纺织、食物、电子等职业出产设备的智能化改造,前进精准制作、灵敏制作才能,统筹布局和推进智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研制和工业化,推进制作业的转型晋级和跨越式开展。在此布景下,当地也纷繁推出工业开展道路规划支撑智能制作、高端配备制作业、人工智能、工业机器人的开展。工业视觉是智能制作的中心分支之一,也是能够首要浸透并开展起来的中心技能之一,现已得到了方针的注重和扶持。在方针利好环境下,工业视觉工业将取得大而安稳的开展空间。

  我国工业视觉职业起步较晚,浸透率依然偏低。虽然工业视觉浸透率缺少直观的计算,但咱们依然能够从其他的数据观察到我国工业视觉浸透率比照传统工业强国而言依然偏低。首要来看我国制作业的体量,依据世界银行最新的数据,我国2017年制作业添加值在3.59万亿美元。运用现已揭露的2016年进行比较,能够看出我国制作业年添加值占全球总添加值1/4,体量不只巨大,占比还仍有添加的气势。

  再看工业视觉运用最广的电子设备制作业。我国是全球消费电子制作业布局的要害区域,全球大约 70%以上的电子产品均由我国进行制作和设备。我国早已成为世界上最大的3C产品制作国,现在3C产品产能约占全球70%。3C职业全体产能虽大,但主动化设备浸透率很低,现在主动化浸透率约15%~25%,2015年时密度不到20台/万职工,而日韩已别离到达1180和1100台/万职工。工业视觉大都结合主动化设备进行运用,主动化设备的浸透率低也就意味着工业视觉在我国的浸透率较低。

  从全球机器视觉职业区域格式来看,美、德、日等传统工业强国占有了绝大部分的商场,而他们的机器人密度也是较高的。但依据全球主动化成像协会AIA的查询,2015年时仅有5%的潜在用户运用工业视觉,依照全球工业视觉商场10%的增速测算,现在全球不到10%的潜在用户运用工业视觉。全球商场尚有巨大的添加空间,而相关于制作业的巨大体量而言,我国工业视觉的运用还远远落后于传统工业强国,这更意味着我国商场存在巨大的开展潜力,制作业转型晋级将带来职业的迸发。

  结合上述人口盈利衰退、利好方针影响以及浸透率亟待前进三大驱动要素,我国工业视觉商场也在加快扩张。2016年我国机器视觉商场规划到达30.3亿元,十年年复合添加率达21%。而跟着消费电子类产品,如手机,电脑等等拼装出产进程中的引导、丈量、检测等相关需求的不断涌现,最近几年我国机器视觉商场规划也坚持25%以上的年添加。据世界主动成像协会(AIA)的计算,近十年全球机器视觉商场规划年复合添加率仅为7.7%。可见我国机器视觉虽起步晚,但随同工业制作智能化进程工业开展敏捷,工业仍处于快速生长时间。

  工业视觉的工业链能够拆分红如下几个部分,包含底层开发商(中心零部件和软件供货商)、产品署理商(即二次开发商的上游供货商)以及供应集成和软件服务的二次开发商。其间,底层开发又可依据体系的不同分为依据PC的视觉体系(由独自的光源、镜头、工业相机、图画收集卡等组成)和智能相机(将图画收集单元、图画处理单元、图画处理软件等集成于单一相机内构成)。

  依据智研咨询的最新数据,现在进入我国商场的世界机器视觉企业和我国本乡的机器视觉企业(不包含署理商)都现已逾越 200 家,产品署理商逾越 300 家,专业的机器视觉体系集成商逾越 70 家,掩盖全工业链各端,且我国工业视觉企业数量(不包含署理商)现在每年坚持20%左右的数量添加。虽然企业数量呈添加态势,但从全体竞赛格式来看,国外大多数工业视觉制作商具有从中心软硬件到体系集成的工业链优势,中高端商场简直悉数由国外具有深沉职业布景的品牌产品独占,具有较为安稳的商场比例和赢利水平。我国制作商多会集在技能含量和价值量都相对较低机器视觉体系集成及设备拼装上,且企业规划和会集度也相对较低。GGII 2016年的调研显现,我国工业视觉前20公司营收约占我国全体商场规划37%左右,国内没有呈现有主导位置的龙头企业。

  底层开发是工业视觉价值量最高的部分,中心软硬件本钱占有工业视觉总本钱80%。在底层开发方面,尤其是在工业镜头、工业相机、底层软件体系等技能壁垒高,赢利率高的部分,康耐视和基恩士等国外企业有着深沉的研制布景,具有中心软硬件的技能优势,抢占绝大部分商场,且毛利率较高,基恩士的毛利率近几年毛利率可达50%以上,也遍及享有20%-30%的高净利。

  在光源和图画收集卡范畴我国企业价格和规划出产优势显着,但商场容量相对较小。鉴于工业视觉职业大有可为,国内厂商也企图选用多种途径进入底层开发商场对国外产品进行代替,例如从安防等视觉相关职业向工业范畴浸透、从光源等低价值硬件向高价值硬件布局、从中下流署理和体系集成向上游中心零部件延伸等。

  光源是影响机器视觉体系输入的至关重要的要素,它关乎能否取得一张高质量的可处理图画,直接影响输入数据的质量和运用效果。光源的好坏在于比照度、亮度和对方位改变的灵敏程度。因为LED具有形状自由度高,运用寿命长、呼应速度快、单色性好、色彩多样、归纳性价比高级特色,工业视觉职业首要选用LED光源产品。现在没有通用的机器视觉照明设备,因而针对每个特定的运用实例,要依据实践经历挑选相应的照明设备,以到达最佳效果,个性化计划和服务在竞赛中尤为重要。

  光源职业竞赛较为剧烈,国产化相对充沛。国外较大的光源厂商有日本CCS和美国Ai等,因为国内的厂商在整个范畴进入较早,职业技能门槛相对较低且具有性价比优势,光源成为我国工业视觉工业链我国产化最为充沛的一环。全体来看光源工业商场竞赛仍是相对剧烈,企业赢利率较低,还没有专门从事光源出产的挂牌企业。工业视觉光源厂家首要位于在华南区域的东莞、深圳,也有不少企业散布在江浙沪和北京。东莞的OPT(奥普特)是国内商场占有率最大的出产商,具有38大系列规范光源产品和100000品种型非标光源,并将事务延伸至体系集成服务和其他中心零部件的研制。其他出货量较大的企业包含东莞的沃德普、上海的纬朗光电等。

  工业镜头适当于整个工业视觉体系的眼球,与“眼睛”工业相机配套运用。镜头的根本功用便是完结光束调制,将方针成像在图画传感器的光敏面上完结信号传递。现在市面上绝大多数的镜头产品能够满意工业视觉根本的需求,更专业的工业视觉体系或许还需求定制的镜头和涂层,一般较为贵重且用于对本钱不灵敏的体系中,因而定制化也成为传统镜头产商在高端商场的开展方向。工业镜头首要能够分为定焦镜头、定倍镜头、远心镜头、接连变倍镜头号,不同的镜头依据要求运用于不同的工业现场,价格间隔也较大。因为工业镜头相对一般镜头工艺要求更高,一般镜头巨子如佳能、索尼等在工业镜头范畴实力并不强。从技能视点从工业镜头转做一般镜头相对简略,如国内东正光学。

  国内厂商具有出产各类镜头的才能,但高端的工业镜头仍很多依靠进口。国产镜头在在光学目标上随现已具有必定竞赛力,但也仅低端商场的运用比较照较老练。现在我国工业镜头商场的国外品牌有德国施耐德、Linos、美国Navitar、意大利Opto、日本CBC Computar、KOWA等,大多是老牌镜头厂商,技能堆集雄厚,品牌影响力较大,在高端商场优势仍较大。但国内厂商在工业镜头范畴开展敏捷,大多体量相对较小,走高性价比道路,布局中低端商场,如东莞普密斯。但也现已有一些企业能够供应全系列工业镜头,进入高端产品,如深圳东正光学、昆山慕藤光等,东正光学的线扫系列镜头已运用华为、比亚迪、富士康的出产检测傍边。从技能来看,国内厂商的镜头制作工艺虽然和国外老牌厂商比较还有间隔,但现已能够满意工业视觉体系的根本需求,品牌闻名度和商场信赖度或成为国产镜头需求霸占的难点。

  工业相机是工业视觉体系的中心部件,其本质功用完结是将光信号转变成电信号的进程。因为在工业场景运用,因而与一般相机比较要求更高的传输力、抗干扰力以及安稳的成像才能。尤其是在移动形式下,工业相机要求曝光有必要发生在收集物体移动量小于一个像素的时刻内对物体图画进行收集。除了满意安稳牢靠和测验根本要求外,因为我国现在工业机器视觉主力商场在于大规划的出产职业,且机器开端代替人眼之时企业对本钱相对灵敏,因而满意安稳性要求前提下具有必定价格优势的工业相机能够遭到我国工业视觉商场的欢迎。

  工业相机商场由欧美品牌主导,且欧美品牌近年在我国商场取得快速添加。工业相机首要依靠进口,以欧美品牌为主,如瑞士Baumer、德国Basler、德国AVT、加拿大Point Grey等。国外品牌因为布局早,在近年国内工业相机需求添加下首要收益。如依据德国闻名工业相机厂商Basler年报发表的数据,其2017年在亚洲区域的营收增速近60%,而这首要来自我国区域事务添加的推进,我国也现已在2016年逾越其大本营德国成为其最大的商场。国外工业相机厂商早已注重我国商场这块蛋糕,其成绩也反映了在我国商场布局的成效。

  虽然欧美品牌首要获益,但也能够观察到国内工业相机厂商近年不断前进闻名度,由低端商场开端逐渐代替进口产品。国内厂商也在一些要害技能上取得打破,如大恒图画、海康威视和大华股份等。大恒图画是大恒科技直接控股子公司,首要从事署理事务,但也注重自主研制,已有自己的工业相机系列。海康威视和大华股份两家企业本身在安防监控以及图画处理范畴有深沉的堆集,依托本身在软件、算法、硬件、结构以及测验等方面的研制优势,布局工业相机商场,现已取得必定的闻名度。海康威视定位供应工业视觉全套解决计划,2015年发布国内首款工业立体相机和工业面阵相机;大华股份定位中心零部件(首要为工业相机)供货商,2017年旗下子公司华睿科技与英特尔联合再次发布大面阵相机、AI智能工业相机等新品。工业相机技能门槛较高,研制需求投入巨大的人力、财力,国内小产商难以和世界闻名品牌竞赛,但具有相关技能布景和富余现金流的安防龙头活跃布局工业相机这类途径值得注重。

  大多数厂商把图画收集卡和其图画处理软件绑缚出售。图画收集卡首要功用是将数字信号和模仿信号完结A/D转化,并传递信号。工业视觉软件则对数字信号进行各种运算来抽取方针的特征,从而依据判别的成果来操控现场的设备动作,主动完结对图画收集、显现、存储和处理。

  国内图画收集卡厂商技能上并未落后,但全体商场规划现已不大。我国企业在图画收集卡范畴开展得比较早,许多企业是从模仿图画收集卡做起进入视觉职业的,因而现在在技能上现已简直不存在瓶颈,开展较为完善和老练。但图画收集卡价值量也相对较低,国内独自做收集卡的厂商很少,一般有推出相关图画处理软件。图画收集卡也现已不是依据PC的视觉体系一切必要的零部件。从2010年开端,很多工业数字相机的呈现,图画收集卡的商场被敏捷代替,虽然对图画质量和数据传输有高要求的运用仍需求图画收集卡,但全体商场规划不大。

  图画处理软件获利空间较大,我国企业在软件包上较易赶超。工业视觉当时的比较盛行的开发形式是“软件途径+视觉开发包” ,开发包是依据软件途径对常用各种图画处理算法进行了封装,软件工程师能够直接调用封装好的算法完结各种杂乱的图画处理功用,下降二次开发难度和作业量。运用最为广泛的软件途径有VC、C#、LabVIEW等,比较闻名的视觉包有德国MVTech旗下的Halcon,工业视觉巨子康耐视旗下的VisionPro等。

  视觉开发包的竞赛优势取决于安稳性和易用性,在安稳性上我国软件现已到达较高水平,而在易用性上国内软件厂商对国情较为了解,相对国外产品能够发挥服务优势且价格较低而简略被本乡中小集成厂商承受,只是在可完结功用上还不行全面。几年前国内因为版权保护意识不强,软件厂商面对盗版困局,相关企业和产品较少,现在因为版权保护状况好转,且工业视觉商场潜力较大,一些公司也推出具有价格优势的工业视觉软件产品,如深圳创科视觉的CK Vision软件包能兼容多种收集卡,在国内主动化设备特别是批量设备上得到广泛运用。

  上文首要是针对传统依据PC的工业视觉体系工业链细分范畴进行剖析,与之比较,智能工业相机并不需求将光源、光学镜头、CCD或CMOS相机等零部件进行组合,而是现已将图画的收集、处理与通讯功用集成于单一相机内,包含图画收集单元、图画处理单元、网络通讯设备等,是一种高度集成化的细小型机器视觉体系。

  智能相机在通用性、智能性、设备保护和本钱上具有优势,未来将在许多范畴代替传统的板卡式产品。从前文的工业链解剖能够看出,依据PC的视觉体系结构较杂乱,体积相对大。另一方面,其软件的运用开发一般比较杂乱,往往需求较长的时刻,一般彻底或部分由用户针对特定运用开发合适自己的专用算法。因为用户的软件研制水平及硬件支撑的不同,导致由不同用户开发的同一种运用体系的差异较大。

  跟着近年来嵌入式技能的开展,智能相机功用显着前进。智能相机并是一种高度集成化的细小型机器视觉体系。它集成了图画收集单元、图画处理单元、图画处理软件、网络通讯设备等,将图画的收集、处理与通讯功用集成于单一相机内,前进了作业功率和牢靠性。因为智能相机已固化了老练的机器视觉算法,用户无需自主编程,就可完结惯例检测和辨认运用等功用,通用性较高。一起,因为运用了最新的DSP、FPGA及大容量存储技能,其智能化程度不断前进,可满意多种运用需求。

  技能的前进使得越来越多本来有必要依靠于PC处理的运用开端被智能相机途径代替。虽然灵活性和可延展性上只能相机仍存在缺少,但智能相机具有低本钱、易于设备保护、通用性和智能性等特色,可在短期内构建起牢靠而有用的机器视觉体系,在我国商场能够更快地遍及,尤其是关于对设备和学习本钱愈加灵敏的中小民营企业而言,智能相时机是更好的挑选。

  国外产品软技能优势显着,中低端商场成为打破口。从全球商场来看,智能相机商场的会集度远高于板卡式相机商场,首要布局智能相机的康耐视和基恩士现在商场占比总计已逾越70%,而板卡式相机前八大企业的商场比例之和仅为61%。智能相机的一大优势就在于易用性,而易用性首要经过软件的运用来反映,许多国外闻名企业有视觉软件的开发经历,一般会配套相应的定制软件便当体系开发人员编程智能相机,如康耐视的In-Sight系列智能相机的配套软件EasyBuilder就答应开发者从菜单中挑选一系列功用,来完结形式图画匹配和OCR等使命。国外产品软硬件优势显着,但产品价格相对较高,对我国商场的运用针对性开发还缺少,国内企业如维视图画、朗锐智科、凌华科技等也推出智能相机系列产品从中低端商场切入。

  半导体和电子工业运用较早,推进工业视觉工业全体开展。纵观全球机器视觉的兴起,很大程度上是得益于半导体及电子工业的开展,机器视觉在半导体工业上的运用在二十年前现已开端。半导体职业元器材尺度较小,对产品精度、柔性化有较高的要求,如锡膏印刷机、贴片机、AOI检测这类的设备有必要运用高功用机器视觉组件,因而工业视觉体系在半导体及电子制作、检测等各个方面得以得到广泛的运用。而半导体和电子工业对精细程度的高要求也反过来促进了工业视觉技能的改造。从商场规划来看,现在半导体范畴工业视觉商场规划年添加率在25%左右,估计2018年商场规划能够打破20亿元。

  跟着人们意识到工业视觉在精确度和重复性上有人眼不行比较的优势以及中心技能的不断完善,工业视觉的下流运用范畴也不断拓宽。在轿车职业,简直一切的体系和零部件制作流程均可收益;在医疗器械和制药职业,对产品质量的高要求也需求机器视觉进行参加;在食物饮料范畴,机器视觉能够帮忙企业快速完结产品的精确检测,跟上出产线的速度,降本提效。不管是作为一个独立的体系进行检测仍是与工业机器人合作,指引机器人的操作和举动,工业视觉在出产进程中都展示出巨大的效果。

  在我国商场因为起步晚,轿车等范畴呈现出更快的添加气势。与国外工业视觉产品和运用多样化比较,国内工业视觉仍在推行遍及阶段,因而许多空白范畴仍有待填充。在近年来工业视觉下流运用范畴不断拓宽的进程中,因为不像电子制作范畴运用得早,一些新的范畴呈现出更快的添加气势。例如在规范化程度更高的轿车制作范畴,虽然轿车是传统制作业,但我国工业视觉代替人眼的趋势在近几年才开端迸发,商场规划增速将近30%。

  半导体及电子设备制作职业作为工业视觉的发源地,现在依然是工业视觉最首要运用范畴,也是带动全球工业视觉商场开展最首要的动力。从国外机器视觉的运用来看,46.57%会集于半导体及电子职业;从全球工业视觉龙头康耐视2017年的年报发表数据来看,消费电子也是最重要的营收来历,占比到达40%。其亚洲区域的出售收入添加63%,欧洲区域出售收入添加40%,这首要也来自消费电子范畴的奉献。

  虽然工业视觉在半导体及电子工业开展较早,现已占有工业视觉整个商场的半壁河山。但咱们依据工业视觉的技能特色和半导体及电子工业本身的制作需求,以为未来半导体及电子工业未来较长时刻内仍将引领工业视觉工业的开展。

  从制作工艺来看,半导体和电子设备制作对工业视觉存在刚性需求。工业视觉具有高精度的特色,天然合适高功用、精细的专业设备制作,这也是为什么相关职业能够带动整个工业视觉兴起的原因。在半导体制作范畴,其前、中段进程都需求工业视觉的精细定位与视觉丈量,后段制程中晶圆的电器检测、切开、AOI封装、检测等进程都需求很多运用工业视觉技能,工业视觉在半导体制作进程中的速度和精确性优势显着。而在3C制作范畴,元器材和主体的制作各环节也需求工业视觉的帮忙,其间70%的工业视觉单位运用在检测环节的机器视觉单位运用在该环节。除此之外,连接器检测、PCB底片查看、硬盘检测、机器人视觉引导定位、元器在线分类挑选、二维码读取等也需求工业视觉。因为技能工艺的高要求,半导体和电子设备制作对工业视觉技能存在刚性需求。

  从运用状况来看,我国电子设备制作业主动化程度比照发达国家仍比较较低。2018年3月发布的工作人数显现,我国3C设备制作业的工作人数到达832万人,远高于下流其他运用范畴,但主动化程度却不高。我国会集了全球70%的3C产品产能,但2015年时工业机器人密度不到20台/万人,而日韩已别离到达1180和1100台/万人。比较于轿车工业的工业机器人密度已挨近发达国家一半,我国3C职业主动化晋级空间更大,工业视觉也会得到持续开展。

  从技能开展来看,半导体和电子设备迭代速度快,具有更大的商场潜力。摩尔定律标明,IC上可包容的晶体管数目,约每隔18个月便会添加一倍,功用也将前进一倍。技能的前进和半导体产品的快速开展意味着制作工艺也要随之晋级,因而机器视觉相关的软硬件产品也要不断更新以习惯新技能开展的需求,半导体厂商必然频频地对设备进行替换。相同地,因为3C产品迭代速度快,现在可见的有由5G引领的对手机后盖、天线布局的新要求,制作进程也必须愈加精细化,机器视觉产品也面对不断的替换。因而获益于半导体和电子设备的快速迭代,机器视觉产品在这一范畴具有更大的商场潜力。

  比较于上游工业链中的高赢利中心零部件环节根本为国外厂家主导,工业视觉设备拼装和集成服务范畴国内厂商仍是占有比较大的比例的。虽然基恩士、康耐视等国外巨子的优势在于掩盖的职业多,能够供应多职业的解决计划,本身在底层开发上的技能优势也能够为集成供应便当,但我国集成厂商依然能够从细分范畴切入,运用性价比与深度定制和服务优势争夺细分商场。固然,工业视觉价值量最高的部分仍是在底层开发上,下流设备拼装在工业视觉中仅占15%的本钱,集成厂商赢利空间并不大,但对国内厂商来说从集成范畴不失为一个好的切入口,并可挑选向上游底层开发布局。

  我国工业视觉未来增量空间更大的商场来自很多具有主动化改造需求的中小民营企业。榜首部分现已剖析过,我国制作业体量巨大,但全体主动化率较低,工业视觉浸透率也较低,主动化改造空间巨大。工业视觉外财物商的客户首要为跨国公司和外资工厂。因为对主动化承受程度较高,且此前现已有过工业视觉运用经历,跨国公司和外资工厂会更多地运用工业视觉产品,成为高端商场的首要客户。咱们以为,现在我国工业视觉高端商场相对较为老练,我国工业视觉未来增量空间更大的商场来自很多具有主动化改造需求的中小民营企业。民营企业在近几年遭到电子和轿车职业,尤其是3C制作业的添加而不断涌现,在此进程中也面对人力本钱前进的压力,武汉大学发布的《我国企业-劳作力匹配查询(CEES)陈述》就指出,劳作力本钱成为限制民营制作业企业开展的首要要素。

  另一方面,《我国制作2025》对制作业智能化的具有持续推进的效果,而智能制作的要点就在于完结很多中小民营企业的主动化改造。从企业数量来看,规划以上(年营收到达2000万元及以上)中小工业企业数量占比到达97.5%,而主营事务收入占比仅为62.7%。而关于规划以上小型工业企业,36.6%的职工数量奉献了不到1/4的营收,工业智能晋级开展需求火急。

  中小民营企业对出资回收期的注重对国内集成厂商有利,也直接效果于上游底层开发范畴。关于中小民营企业而言,出资回收期是主动化改造进程中考虑的要害目标之一,工业视觉也不破例,、如制药职业的一条设备流水线套工业视觉体系,但考虑到出资回收期现在大多数企业只要1-2套,乃至选用人工手动抽检,这意味着具有高性价比优势的国产工业视觉体系更能满意民营企业主动化改造需求。企业往往是经过下流体系集成商对工业视觉体系进行选购,进口中心零部件的高价会倒逼集成厂商选用国产中心零部件,对性价比的要求会由工业链自下而上影响上游中心零部件厂商。不管集成厂商是挑选从上游选购更具性价比优势的国产中心零部件,仍是挑选开端进行自主研制完结部分零部件的进口代替,国内上游底层开发范畴都将获益,而集成厂商在其间扮演着要害人物。

  工业视觉运用范畴广,非标服务需求大,集成端存在巨大空间。工业视觉一大特色在于运用范畴广,国外厂商在工业视觉下流运用范畴布局深化,如康耐视已在轿车、电子、医药、食物饮料等多个职业进行掩盖,国外其他厂商在许多细分职业上深耕多年,也构成了自己的技能门槛和途径优势。但因为我国制作业品种杂乱,下流能够运用工业视觉的职业满意多,而不同职业对工业视觉有着差异化的需求,故仍存在许多国外厂商没有进入的空白范畴,给国内集成厂商留下了巨大的空间。除此之外,工业出产对非标服务需求大,比照国外厂商我国工业视觉企业具有本乡优势,对国内的客户需求愈加灵敏。如3C职业也具有产品改变快,精细化程度高级特色,工业视觉体系要及时进行调整以适用新产品,国内工业视觉集成厂商能够及时了解3C厂商的需求,对新需求的反应速度也将优于国外厂商。

  企业可布局高生长赛道构筑壁垒,持续寻求纵向开展。国内的集成厂商能够针对空白范畴进行深度定制,构成自己的壁垒,而挑选的赛道是否具有高生长性便成为企业能否完结高速添加的要害要素。当然,集成厂商单纯进行二次开发赢利空间较小,在某一职业下流完结杰出布局之后,可逐渐向上游底层开发延伸,进行中心软硬件的代替。以超音速为例,超音速是我国专业做锂电视觉缺点检测最早的公司,深耕锂电出产工业视觉,供应24小时快速呼应的服务,开发的视觉体系在职业界现已得到广泛的运用。在细分范畴优势取得优势后,超音速也寻求向价值链上游的中心原件和底层开发延伸,现在已把握光学器材、图画辨认与运动操控等中心软件与器材的技能。获益于锂离子电池工业产能的添加,超音速2017年产品出售放量。此外如精测电子在面板检测职业、大树智能在烟草产品范畴都有所打破,逐渐构建竞赛优势。

  4.1 出资主张:注重在高生长下流运用范畴具有杰出布局的设备拼装和集成服务厂商

  以上咱们对我国工业视觉全体开展状况、工业链各端开展状况以及下流运用范畴进行剖析,从中咱们能够得出以下出资主张:

  虽然在上游底层开发上国外品牌享有更高的闻名度和技能优势,但在设备拼装和集成服务方面我国企业具有高性价比和服务优势。一起,工业视觉下流运用范畴非常广泛,而国内工业视觉的浸透率并不高,这给予本乡设备拼装和集成服务厂商从特定细分范畴切入,进行深化定制并构筑本身壁垒的时机。关于设备拼装和集成厂商来说,下流运用范畴的生长性便非常要害,下流运用范畴的迸发能够带动相关工业视觉设备的放量。因而短期在高生长的下流运用范畴具有杰出布局的厂商值得注重,而现在来看,半导体和电子设备制作依然是一条好赛道,如OLED面板检测、锂电池检测范畴短期仍有较大添加空间。此外,因为职业周期性的存在以及底层开发的高价值量,能够进一步向上游底层开发延伸的厂商空间也会更大。

  2)中长时间注重上游底层开发范畴国产代替趋势下在中心技能有所打破的优质企业

  我国工业视觉工业在价值量较高的中心零部件如工业镜头、工业相机依然严峻依靠进口,在已处于快速添加的智能相机和代表未来开展趋势的3D视觉范畴国外企业也具有显着的技能沉积。一些企业现已推出面向中低端商场的产品,但工艺和技能上还有较大间隔,实在能与国外产品相抗衡的少之又少。可是,咱们现已能够看到国内大中小企业经过多种途径活跃参加底层开发环节,国产代替终将完结。一起跟着国内一些设备拼装和集成服务厂商的兴起,也将使国产的中心零部件获益。因而长时间能够注重在中心技能以及3D视觉和深度学习等新技能上有所打破的优质企业。

  精测电子主营事务为平板显现检测体系的研制、出产与出售,在国内平板显现测验范畴处于肯定领先位置,产品包含模组检测体系、面板检测体系、OLED检测体系、AOI光学检测体系、Touch Panel检测体系和平板显现主动化设备运用于干流的 TFT-LCD,以及呈上升趋势的 OLED、Touch Panel 等平板显现器材出产进程的功用检测。其产品已在京东方、三星等闻名面板企业批量运用,并很多用于苹果公司的iPhone和iPad系列产品显现测验。精测电子已成为职业界少量在依据工业视觉的光学检测、主动化操控和依据电讯技能的信号检测等方面均具有较高技能水平的企业,开始构成了“光、机、电”一体化的产品线。获益于OLED面板职业添加和AOI光学检测设备的放量,曩昔三年营收别离为2.54亿、4.81亿、8.95亿,估计未来还将持续添加。

  公司2002年建立,专心于工业级3D工业视觉检测技能及解决计划,为国内较早从事3D工业视觉检测技能解决计划供货商。天远三维是我国自主开发和出产榜首台照相式三维扫描体系的厂家,一起也是国内最大的照相式三维扫描体系制作商,并具有该技能的国家发明专利。公司具有雄厚的技能研制力气,一向处于职业领跑者的位置。公司不断寻求技能创新,调集三维数字化、机器视觉、形式辨认、光机电一体化等多项高新技能之大成,相继推出天远三维扫描仪、天远三维拍摄丈量体系、天远运动捕捉体系、天远人体三维扫描体系、应变剖析仪等产品。现公司产品现已进入了轿车、航空航天、机械配备等高端配备范畴的产品及零配件的三维机器视觉质量检测范畴,未来寻求进入主动化在线D视觉专家

  思泰克的主营事务是电子设备职业制作中的三维无损光学视觉检测体系软硬件的开发、出产、出售及增值服务。公司管理层在电子制作尤其是外表贴装技能(SMT)有深沉经历,其首要产品3D锡膏印刷检测设备(3D SPI)也是运用于外表贴装出产线中,并广泛运用于轿车电子、消费类电子、工业操控、通讯终端设备、家用电器、电脑及周边设备制作等电子设备制作范畴,经过工业视觉对外表贴装出产线的锡膏张贴质量进行检测。公司也将以3D SPI产品为根底,拓宽并稳固电子设备职业外表贴装各条出产线D AOI范畴。

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