機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈全景解析

1、 機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈全景解析 查行業(yè)數(shù)據(jù)，就用行行查? 機(jī)器視覺（MachineVision）是一種應(yīng)用于工業(yè)和非工業(yè)領(lǐng)域的硬件和軟件組合，其主要功能為捕獲并處理圖像，為設(shè)備執(zhí)行提供操作指導(dǎo)，是智能制造的先鋒力量，主要應(yīng)用于制造業(yè)的前端環(huán)節(jié)如電子制造和汽車等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺行業(yè)啟蒙于20世紀(jì)90年代，最初代理國(guó)外機(jī)器視覺產(chǎn)品，進(jìn)入21世紀(jì)后少數(shù)本土機(jī)器視覺企業(yè)逐漸開啟自主研發(fā)之路。根據(jù)CBInsight數(shù)據(jù)，當(dāng)前中國(guó)已是繼美國(guó)、日本之后的第三大機(jī)器視覺領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)，包括機(jī)器視覺設(shè)備在內(nèi)，2019年國(guó)內(nèi)總市場(chǎng)規(guī)模達(dá)138億元，國(guó)產(chǎn)化率約為40%，預(yù)計(jì)2022年國(guó)產(chǎn)化率提升至55%。作為新興技術(shù)和產(chǎn)

2、業(yè)，中國(guó)機(jī)器視覺行業(yè)規(guī)模仍較小，但增速遠(yuǎn)快于全球，處于快速成長(zhǎng)的階段。在人工成本壓力、精密制造發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)效率等大趨勢(shì)下，機(jī)器視覺在我國(guó)長(zhǎng)期廣闊的發(fā)展前景。機(jī)器視覺系統(tǒng)主要包括成像和圖像處理兩大部分。前者依靠機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件部分完成，后者在前者的基礎(chǔ)上，通過視覺控制系統(tǒng)完成。具體來看，主要包括光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)、視覺控制系統(tǒng)（視覺處理分析軟件及視覺控制器硬件）等。機(jī)器視覺具有識(shí)別、測(cè)量、定位和檢測(cè)四項(xiàng)重要功能，其中檢測(cè)技術(shù)難度最高。這四項(xiàng)功能在速度、精度和適應(yīng)性等方面優(yōu)于人類視覺，是推進(jìn)工業(yè)企業(yè)智能化的重要工具。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺相對(duì)人眼視覺存在顯著優(yōu)勢(shì)。相比人眼視覺，其具有圖

3、像采集和分析速度快、觀測(cè)精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、客觀性高、持續(xù)工作穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì)，因而可幫助終端使用者進(jìn)行產(chǎn)品增質(zhì)、成本降低以及生產(chǎn)數(shù)字化。機(jī)器視覺四大功能難度對(duì)比：機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游原材料零部件、中游裝備制造以及下游終端應(yīng)用行業(yè)構(gòu)成。從深度來看，機(jī)器視覺的應(yīng)用覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈的多個(gè)環(huán)節(jié)。以手機(jī)的制造為例，機(jī)器視覺可應(yīng)用在結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)、模組生產(chǎn)、成品組裝、錫膏和膠體的全制造環(huán)節(jié)，iPhone生產(chǎn)全過程需要70套以上的機(jī)器視覺系統(tǒng)。圖表來源：蘋果官網(wǎng)當(dāng)前蘋果為機(jī)器視覺的主要用戶，其創(chuàng)新大小對(duì)于行業(yè)有明顯周期性影響。從單一頭部客戶向多客戶滲透是長(zhǎng)期趨勢(shì)，隨著國(guó)內(nèi)智能化需求的提升，單一客戶

4、帶來的周期波動(dòng)有望趨緩。從廣度上看，機(jī)器視覺的下游行業(yè)眾多，包括汽車、3C電子、半導(dǎo)體、食品飲料、光伏、物流、醫(yī)藥、印刷、玻璃、金屬、木材等。國(guó)際知名企業(yè)康耐視、基恩士、?？怂箍档漠a(chǎn)業(yè)鏈布局更具深度，產(chǎn)品范圍包括傳感器、軟件等零部件，涵蓋上游領(lǐng)域。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)自動(dòng)成像協(xié)會(huì)，中金證券上游：零部件原材料機(jī)器視覺是由多個(gè)部件組成，每個(gè)部件的原材料都不同，因此產(chǎn)業(yè)鏈上游涉及的行業(yè)范圍較為寬廣，主要有LED、CCD、CMOS、光學(xué)材料、電子元器件等原材料。在一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)中，光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)等硬件部分負(fù)責(zé)成像，視覺控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行處理分析、輸出分析結(jié)果至智能設(shè)備的其他執(zhí)行

5、機(jī)構(gòu)。機(jī)器視覺工作流程:數(shù)據(jù)來源：知網(wǎng)光源光源的好壞在于對(duì)比度、亮度和對(duì)位置變化的敏感程度，機(jī)器視覺行業(yè)主要采用LED光源產(chǎn)品。目前沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例有個(gè)性化的方案，以達(dá)到最佳效果。光源行業(yè)國(guó)產(chǎn)化程度高，競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，其余各環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化率較低，產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化亟待突破。奧普特為光源環(huán)節(jié)龍頭企業(yè)。國(guó)內(nèi)外光源主要企業(yè)：圖表來源：華西證券鏡頭鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體，是機(jī)器視覺采集和傳遞被攝物體信息過程的起點(diǎn)，所使用的的鏡頭為工業(yè)級(jí)鏡頭。根據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù)，2019年全球工業(yè)鏡頭市場(chǎng)規(guī)模約為12億美元、中國(guó)約為7億人民幣，從增速來看，國(guó)內(nèi)增速遠(yuǎn)高于全球增速。國(guó)內(nèi)外鏡頭主要企業(yè):

6、數(shù)據(jù)來源：華西證券工業(yè)相機(jī)相機(jī)是機(jī)器視覺中的圖像采集單元，相當(dāng)于人眼的視網(wǎng)膜，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。通過鏡頭的光學(xué)聚集于像平面、生成圖像，采集圖像后輸出模擬或數(shù)字信號(hào)，這些信號(hào)在視覺控制系統(tǒng)中重建為灰度或彩色矩陣圖像。工業(yè)相機(jī)以歐美進(jìn)口為主，國(guó)產(chǎn)品牌從低端市場(chǎng)開始逐步進(jìn)口替代。目前?？禉C(jī)器人（海康威視子公司）、大恒圖像和華睿科技（大華股份子公司）均已具備工業(yè)相機(jī)生產(chǎn)能力。由于工業(yè)場(chǎng)景對(duì)機(jī)器視覺的精度、穩(wěn)定性要求較高，無論是軟件，還是光源、鏡頭、相機(jī)等硬件，都有較高的研發(fā)難度，且由于下游行業(yè)和需求多樣化，硬件型號(hào)以及軟件算法非常繁雜，全面的產(chǎn)品線布局需要較長(zhǎng)時(shí)間的積累。此外，為了滿足新的行業(yè)與新

7、的需求，諸多廠商前瞻性布局3D、機(jī)器學(xué)習(xí)等創(chuàng)新性技術(shù)。中游：部件制造和成套系統(tǒng)集成機(jī)器視覺中游是產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，包括部件制造和成套系統(tǒng)集成兩個(gè)環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)廠商在集成端發(fā)展迅速，尤其是在一些外資還沒有布局的領(lǐng)域、或者非標(biāo)自動(dòng)化領(lǐng)域如3C等。國(guó)內(nèi)集成廠商單純進(jìn)行二次開發(fā)利潤(rùn)空間較小，在某一行業(yè)下游完成良好布局之后，會(huì)嘗試逐步向上游底層開發(fā)延伸，進(jìn)行核心軟硬件的進(jìn)口替代。機(jī)器視覺開發(fā)工具主要有兩種類型，一種是包含多種處理算法的工具包，另一種是專門實(shí)現(xiàn)某一類特殊工作的應(yīng)用軟件。軟件算法方面，車內(nèi)凌云、?？?、大恒、奧普特都已具備開發(fā)底層算法的能力。視覺控制系統(tǒng)-機(jī)器視覺算法是工業(yè)機(jī)器視覺的靈魂：除了自主研

8、發(fā)、生產(chǎn)并銷售標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器視覺核心部件，機(jī)器視覺廠商也深度結(jié)合下游實(shí)際場(chǎng)景，以整體解決方案的模式提供成套系統(tǒng)。成套系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)在機(jī)器視覺中占有至關(guān)重要的地位，根據(jù)美國(guó)自動(dòng)成像協(xié)會(huì)（AIA），2018年北美機(jī)器視覺行業(yè)銷售額中，機(jī)器視覺成套系統(tǒng)（包括智能相機(jī)）占86%，機(jī)器視覺部件僅占14%。機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈下游：終端應(yīng)用受高精度要求機(jī)器視覺的下游需求結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，半導(dǎo)體及電子制造、汽車行業(yè)應(yīng)用仍占半壁江山，占比分別為46.6%和10.2%。隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，成為新的增長(zhǎng)極；同時(shí)醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用也在興起。以食品行業(yè)為例，機(jī)器視覺目前應(yīng)用于檢測(cè)和分揀等，但主要是伊利、蒙牛等大型食品企業(yè)

9、使用較多，在行業(yè)內(nèi)整體滲透率并不高，因此未來智能制造大趨勢(shì)下，滲透率逐步加深可期。機(jī)器視覺行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局從機(jī)器視覺市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來看，行業(yè)內(nèi)全球主要玩家有基恩士、康耐視、CCS、?？禉C(jī)器人、中國(guó)大恒、茉麗特株式會(huì)社、奧普特等。據(jù)中金公司報(bào)告顯示，全球機(jī)器視覺龍頭基恩士過去十年的毛利率、息稅前利潤(rùn)率、凈利潤(rùn)率平均水平為80%、50%、35%，康耐視盈利能力低于基恩士，但平均水平也高達(dá)75%、27%、26%。較強(qiáng)的盈利能力反映了較高的行業(yè)壁壘，這主要源于機(jī)器視覺行業(yè)具有“技術(shù)密集”與“工藝密集”這兩大特性。且機(jī)器視覺廠商研發(fā)費(fèi)用率較高，2019年除了基恩士?jī)H3%外，NationalInstrument

10、s、Basler、康耐視和奧普特研發(fā)費(fèi)用率均超過10%?；魇侩m然研發(fā)費(fèi)用率低，但其通過“應(yīng)用帶動(dòng)研發(fā)”的方式，仍保證每年70%的新品是全球首款或行業(yè)首推。據(jù)西部證券調(diào)研，康耐視、基恩士平均一套方案的價(jià)格在6-7萬，軟件價(jià)值占比超過50%，并占據(jù)高端產(chǎn)線。機(jī)器視覺系統(tǒng)中，軟件以及系統(tǒng)是核心，能為整套方案帶來更高的產(chǎn)品溢價(jià)。國(guó)產(chǎn)廠商整套方案價(jià)值較低，硬件占比較高。國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺市場(chǎng)仍較為分散，集中度存在提升空間。國(guó)內(nèi)廠商加強(qiáng)在算法上的突破，有助于其向更高端、精密的工序滲透，提升單套方案的價(jià)值量。圖表來源：西部證券從中國(guó)市場(chǎng)方面來看，2019年康耐視占中國(guó)市場(chǎng)份額達(dá)6%左右，奧普特4%左右，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

11、的企業(yè)已經(jīng)超過200家，產(chǎn)品代理商超過300家，市場(chǎng)仍較為分散。奧普特成立于2006年，是國(guó)內(nèi)較早進(jìn)入機(jī)器視覺領(lǐng)域的企業(yè)之一。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，業(yè)務(wù)規(guī)模位居行業(yè)前五，且屬于前五名企業(yè)中唯一一個(gè)以生產(chǎn)銷售自主機(jī)器視覺核心軟硬件為主的企業(yè)，屬于行業(yè)內(nèi)較有規(guī)模和影響力的企業(yè)。2016年?？低曉谄湓瓩C(jī)器視覺業(yè)務(wù)部的基礎(chǔ)上設(shè)立子公司海康機(jī)器人，主要經(jīng)營(yíng)移動(dòng)機(jī)器人、機(jī)器視覺和無人機(jī)三個(gè)業(yè)務(wù)板塊。其進(jìn)入機(jī)器視覺領(lǐng)域的時(shí)間較短，但是依托上市公司?？低暤馁Y金和技術(shù)實(shí)力的支持獲得了較快的發(fā)展。?？低暈槿虬卜李I(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，其在安防影像方面的技術(shù)積累和生產(chǎn)規(guī)模，對(duì)其研發(fā)工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品并迅速規(guī)模化生產(chǎn)有較大積極作用。

12、中國(guó)大恒原名中國(guó)大恒公司，成立于1987年，現(xiàn)為大恒科技的控股子公司。在機(jī)器視覺部件方面，與眾多國(guó)際知名品牌有合作關(guān)系，為其在華的代理銷售渠道，同時(shí)，中國(guó)大恒還提供以機(jī)器視覺為核心的檢測(cè)設(shè)備，在印刷、紡織、空瓶等行業(yè)具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。機(jī)器視覺是智能制造裝備的關(guān)鍵零部件，根據(jù)調(diào)研，當(dāng)前90%制造業(yè)企業(yè)有自動(dòng)生產(chǎn)線，但僅40%實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，5%打通工廠數(shù)據(jù)，1%使用智能化技術(shù)，多數(shù)場(chǎng)景下仍靠人工或簡(jiǎn)單設(shè)備進(jìn)行識(shí)別、檢測(cè)。根據(jù)康耐視，估計(jì)在全球3.6億制造業(yè)工人中，視覺質(zhì)檢人員約3,500萬人，按照世界銀行2018年全球人均凈收入9,290美元計(jì)算，全球每年僅因視覺檢測(cè)而產(chǎn)生的人工成本就超過3,000億美元。而人工成本的節(jié)約只是機(jī)器視覺為下游帶來價(jià)值增值的其中一環(huán)，若考慮產(chǎn)品質(zhì)量和一致