機器視覺設備行業(yè)分析

機器視覺設備行業(yè)分析

機器視覺行業(yè)國內發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)機器視覺產業(yè)聯(lián)盟（CMVU）在2021年度統(tǒng)計153家企業(yè)的樣本調查數(shù)據(jù)，2021年我國機器視覺行業(yè)銷售額為163．8億元，較2020年增長34．5%。同時，受益于國家對智能制造產業(yè)的政策支持、我國制造業(yè)總體規(guī)模的進一步擴大以及下游應用行業(yè)的不斷拓展等因素的影響，2019-2021年期間，我國機器視覺行業(yè)的年均復合增長率達到了22．9%，市場規(guī)模持續(xù)擴大。未來三年，考慮到宏觀經(jīng)濟的復蘇回暖、浪潮興起、行業(yè)技術的創(chuàng)新升級以及下游應用領域的進一步延伸等因素，預計我國機器視覺行業(yè)發(fā)展將進入快車道，行業(yè)規(guī)模將從2022年的215．1億元增長至2024年的403．6億元，實現(xiàn)年均37．0%的復合增長。從企業(yè)數(shù)量來看，雖然我國機器視覺行業(yè)起步較晚，但近年來，隨著我國陸續(xù)出臺一系列相關政策對智能制造、機器視覺行業(yè)的鼓勵和支持，進入相關領域的企業(yè)數(shù)量不斷增多。根據(jù)前瞻產業(yè)研究院數(shù)據(jù)，在2017-2020年期間，每年新增企業(yè)數(shù)量均超過600家。其中，2019年新增企業(yè)數(shù)量達到峰值819家，2020年受新冠疫情的影響，行業(yè)內新增企業(yè)數(shù)量稍有回落，但仍達到637家。目前，我國各種類型的機器視覺企業(yè)已累計超過4，000家。此外，據(jù)機器視覺產業(yè)聯(lián)盟（CMVU）的調查數(shù)據(jù)顯示，進入中國的國際機器視覺品牌已超過200家。從產品類型來看，根據(jù)機器視覺產業(yè)聯(lián)盟（CMVU）的分類，我國機器視覺行業(yè)主要的產品/服務包括系統(tǒng)、組件和服務三大類。其中，機器視覺組件包括光學元件及鏡頭、2D相機（面陣相機）、照明光源或其他結構光源、3D相機/3D采集設備、工業(yè)線掃描相機、圖像采集卡、視覺軟件（單獨銷售的產品）、接口及其他組件等。據(jù)機器視覺產業(yè)聯(lián)盟（CMVU）2021年度對153家樣本企業(yè)調查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019-2021年，機器視覺組件銷售額從67．3億元增長至98．0億元，年均復合增長率為20．7%，雖占行業(yè)銷售額比例從62．0%略微下降至59．8%，但仍占據(jù)整體銷售額的一半之多，是我國機器視覺細分行業(yè)產值規(guī)模最大的市場。其中，2D相機（面陣相機）的銷售額占比為12．7%，是機器視覺組件大類中的第二大細分市場，且2019-2021年銷售額同期年均復合增長率達到39．4%；工業(yè)線掃描相機的銷售額占比為4．9%，若將工業(yè)線掃描相機與面陣相機統(tǒng)一劃分為工業(yè)相機的統(tǒng)計口徑來看，2021年工業(yè)相機產品的銷售額占比為17．6%，儼然已成為機器視覺組件的第一大細分市場；此外，2021年我國圖像采集卡的銷售額占比為4．6%。進一步來看，通過將2021年我國機器視覺行業(yè)整體銷售額163．8億元乘以相應細分產品占比數(shù)據(jù)，即可得到2021年我國工業(yè)相機產品的銷售額為28．83億元（面陣相機銷售額20．80億元，工業(yè)線掃描相機銷售額8．03億元），圖像采集卡的銷售額為7．53億元。此外，受到機器視覺產業(yè)聯(lián)盟（CMVU）2021年度調查數(shù)據(jù)僅為153家樣本數(shù)量的限制，疊加這部分因素的影響，因此，2021年我國機器視覺行業(yè)中關于工業(yè)相機、圖像采集卡的實際銷售金額將進一步放大。全球機器視覺行業(yè)現(xiàn)狀機器視覺市場前景廣闊。全球機器視覺市場規(guī)模近年來不斷擴張，市場規(guī)模從2016年的62億美元增長至2019年的102美元，2020年，受新冠肺炎疫情影響，全球供應鏈中斷，項目停擺，給全球機器視覺行業(yè)帶來了沖擊，市場規(guī)模下降至96億美元，同比下滑5．9%。在智能制造的浪潮下，下游應用中的消費電子市場、汽車市場、半導體市場、醫(yī)療市場等行業(yè)的不斷發(fā)展，主要國家的工業(yè)自動化水平穩(wěn)步提升，機器視覺的市場規(guī)模將持續(xù)擴大，預計到2025年全球機器視覺市場規(guī)模將達到130億美元。機器視覺率先發(fā)生和發(fā)展在基礎科學和技術水平領先的北美、歐洲和日本等發(fā)達地區(qū)。從2020年的區(qū)域分布上看，歐洲地區(qū)是全球最大的機器視覺市場，占比達37%。北美、亞太地區(qū)緊隨其后，占比分別為29%、25%。與德美相比，中國機器視覺行業(yè)滲透率尚有巨大提升空間。定義機器視覺密度=機器視覺市場規(guī)模/當年制造業(yè)增加值。數(shù)據(jù)顯示，2019年，德國、美國、全球、中國機器視覺密度分別為0．16%、0．12%、0．07%、0．03%，中國機器視覺密度遠低于德美。在中國制造業(yè)高端轉型進程中，中國機器視覺滲透率有望持續(xù)提升，未來發(fā)展空間廣闊。中國機器視覺行業(yè)現(xiàn)狀中國市場已成為全球機器視覺市場規(guī)模增長最快的市場之一。據(jù)統(tǒng)計，2018-2021年，中國機器視覺市場規(guī)模由102億元增至181億元，期間CAGR為21．07%。出于宏觀經(jīng)濟回暖、新基建投資增加、數(shù)據(jù)中心建設加速、制造業(yè)自動化等推進因素，預計2021年至2025年，中國機器視覺行業(yè)市場規(guī)模將以21．4%的復合增長率增長，至2025年將達393億元，下游應用拓展為行業(yè)主要增長點，市場潛力巨大。資本推動是機器視覺行業(yè)高速發(fā)展的重要因素之一。機器視覺領域是近幾年融資熱點領域，近年來國內主要機器視覺生產研究參與者多次獲得大額融資，大量的資本投入加速了行業(yè)的研發(fā)過程，并進一步帶動市場拓展。2015年以來，我國機器視覺領域的投融資事件數(shù)量和融資金額整體上呈增長態(tài)勢。據(jù)IT桔子數(shù)據(jù)，2021年，我國機器視覺行業(yè)投融資事件達到91起，較2020年增加30起，完成投融資金額193．4億元，同比增長72．9%。國內機器視覺行業(yè)起步于20世紀90年代，最開始主要從事國外產品代理，進入21世紀后，隨著本土廠商技術和經(jīng)驗的積累，國內機器視覺企業(yè)開始憑借更定制化的本土服務和顯著的成本優(yōu)勢參與市場競爭，自主研發(fā)產品比例不斷擴大，國產化進程加快。2019-2021年，中國機器視覺行業(yè)自主業(yè)務銷售額由85．9億元增長至134．7億元，自主業(yè)務占比由76．5%增長至83．2%。中國機器視覺自主研發(fā)產品比例不斷上升，在鏡頭、光源、工業(yè)相機等技術上不斷突破和創(chuàng)新，取得實質性進展，發(fā)展態(tài)勢良好。機器視覺行業(yè)發(fā)展歷程從全球范圍來看，機器視覺行業(yè)起源于20世紀70年代，發(fā)展至今，行業(yè)已經(jīng)歷五個發(fā)展階段。第一階段，1969-1979年，在成像傳感器誕生的驅動下，機器視覺進入產業(yè)萌芽期。1969年美國貝爾實驗室成功研制出CCD傳感器，可以直接把圖像轉換為數(shù)字信號并存儲到電腦中參與計算和分析，從而為機器視覺的產生奠定了基礎；第二階段，1980-1989年，在需求應用的驅動下，機器視覺進入起步期。機器視覺概念首次在產業(yè)界被提及，加拿大的TeledyneDalsa、英國的E2V以及美國的Cognex（康耐視）等相關知名企業(yè)誕生；第三階段，1990-1999年，隨著需求端應用的不斷發(fā)展，機器視覺行業(yè)進入成長波動期。其中，1990年半導體產業(yè)的發(fā)展為機器視覺行業(yè)提供了較大的發(fā)展?jié)摿?，但受限于成像技術和算法算力尚不成熟，無法有效滿足行業(yè)的應用需求，難以全面推廣；第四階段，2000-2009年，在應用和算力的共同驅動下，機器視覺進入產業(yè)發(fā)展早期。在CPU算力大幅提升，F(xiàn)PD平板顯示制造、PCB檢測和汽車制造等行業(yè)陸續(xù)對機器視覺技術應用表現(xiàn)出強烈需求的雙重因素影響下，產業(yè)需求和技術進步共同促進了機器視覺行業(yè)的快速發(fā)展與繁榮。我國機器視覺產業(yè)也在這個階段加入了全球陣營；第五階段，2010-2020年，AI算法的興起推動機器視覺進入發(fā)展中期。2016年以來AI迅速發(fā)展，隨著人工智能賦能的機器視覺開始在智能制造應用中的加速普及，相關產業(yè)得到了進一步發(fā)展。相較而言，我國機器視覺行業(yè)雖起步較晚，但發(fā)展速度較快，行業(yè)已經(jīng)歷三個發(fā)展階段。第一階段，1995-1999年，隨著對國外設備與技術的引進與吸收，我國機器視覺行業(yè)進入了萌芽期。但由于算法、算力及成像技術尚不成熟，我國僅有航空航天、及高端科研等核心機構和行業(yè)開始出現(xiàn)應用，部分相關企業(yè)作為國外代理會提供機器視覺器件及技術服務；第二階段，2000-2008年，在應用與算法的雙驅動下，我國機器視覺行業(yè)邁入了起步期。隨著算力強度的進一步提升，且國內如人民幣印鈔質量檢測、郵政分揀等行業(yè)對機器視覺提出強烈的應用需求，我國開始出現(xiàn)一些專業(yè)的機器視覺企業(yè)；第三階段，2009-2020年，我國機器視覺產業(yè)逐步進入高速發(fā)展期。特別指出的是，2010年后，以蘋果為代表的手機產業(yè)的飛速發(fā)展給整個3C電子制造業(yè)帶來巨大的變革。一方面，隨著3C電子制造產業(yè)進入高精度時代，迫切需要用機器替代人工來保障產品加工精度和質量的一致性；另一方面，3C電子由于更新較快，應用場景較為豐富，大大擴展了機器視覺的應用。受到這兩方面因素的共同影響，加速促進了我國機器視覺產業(yè)的發(fā)展，我國陸續(xù)涌現(xiàn)出近百家機器視覺企業(yè)。此外，2016年以來AI算法的發(fā)展，再次為我國機器視覺行業(yè)注入新一輪的發(fā)展活力。整體來看，從2010年開始的近十年，我國機器視覺產業(yè)發(fā)展一直保持20%-30%的增速。全球機器視覺行業(yè)市場概況機器視覺的本質是為機器植入眼睛和大腦。為機器植入眼睛，代表著機器視覺利用環(huán)境和物體對光的反射來獲取及感知信息；為機器植入大腦，意味著機器視覺需要對信息進行智能處理與分析，并應用分析得到的結果來執(zhí)行相應的活動。機器視覺行業(yè)的上游包括相機、鏡頭、光源等硬件及算法軟件。相機是包含完整的機器視覺組成功能模塊（光源可自帶或借用外部光源），能獨立完成機器視覺信息處理的全流程，為系統(tǒng)輸出有效信息；鏡頭是機器視覺圖像采集部分重要的成像部件，其作用是把被攝物體成像于攝像機內的感光元件上；光源對于機器視覺中的圖像采集部分具有重要影響，為場景提供合適的照明，突出目標的圖像特征并與背景圖像分離；機器視覺算法與軟件緊密結合，軟件平臺是實現(xiàn)機器視覺算法的載體，使機器視覺在處理數(shù)據(jù)量和實時檢測效率性能上不斷地突破，匹配工業(yè)智能發(fā)展的需求。機器視覺行業(yè)的下游為各行業(yè)集成應用和服務。下游應用行業(yè)的發(fā)展決定了機器視覺裝備及服務的市場需求量，目前下游應用領域以電子制造為主，其次為汽車、醫(yī)藥、印刷包裝等領域。機器視覺市場包括視覺器件、可配置視覺系統(tǒng)和智能視覺裝備三個細分市場。根據(jù)MarketsandMarkets統(tǒng)計，2015年至2020年，全球機器視覺器件市場以13．83%的復合增長率增長，市場規(guī)模至2020年達到107億美元；2021年至2025年，全球機器視覺器件市場規(guī)模將以6．56%的復合增長率增長，至2025年市場規(guī)模將達147億美元?？膳渲靡曈X系統(tǒng)與智能視覺裝備具備較強的行業(yè)屬性，歸屬于各下游應用行業(yè)的裝備市場，以機器視覺技術賦能于制造裝備的智能化，因此暫時沒有單獨的市場規(guī)模數(shù)據(jù)。機器視覺以視覺器件、可配置視覺系統(tǒng)和智能視覺裝備等形態(tài)服務各產業(yè)應用，已經(jīng)被廣泛應用于新型顯示、消費電子、印刷包裝、新能源等眾多行業(yè)，成為這些行業(yè)必不可少的數(shù)字化和智能化變革的支撐。機器視覺行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀隨著國內機器視覺相關企業(yè)研發(fā)技術水平的提高、國產品牌智能制造設備商實力的增強，國產品牌機器視覺企業(yè)可以利用更為先進的生產制造技術不斷加快產品更新?lián)Q代的速度。同時，國產品牌企業(yè)還可以利用自身更便捷、靈活、及時的服務特點，在穩(wěn)固占據(jù)機器視覺核心部件中低端市場的優(yōu)勢地位的基礎上，加速搶占高端機器視覺部件市場，從而獲得更大規(guī)模的發(fā)展空間。機器視覺是指利用計算機視覺技術、圖像處理技術、模式識別技術等，實現(xiàn)機器自動獲取外界圖像信息并作出相應反應的技術。機器視覺的應用可以大大提高工廠的生產效率，從而提升企業(yè)的競爭力。中國機器視覺行業(yè)發(fā)展前景廣闊，未來將繼續(xù)保持良好發(fā)展態(tài)勢。隨著人工智能技術的發(fā)展，機器視覺行業(yè)將會受到更多的關注，從而推動其發(fā)展。機器視覺行業(yè)發(fā)展歷程相較于歐美發(fā)達國家，我國機器視覺行業(yè)起步較晚。早在1970s-1980s，CCD圖像傳感器出現(xiàn)，CPU、DSP等圖像處理硬件技術進步，國外機器視覺開始發(fā)展。國內機器視覺行業(yè)啟蒙于1990s，2003年以前以代理國外品牌業(yè)務為主，2004-2012期間國內市場快速發(fā)展，企業(yè)爭先涌出，2013年之后中國正式成為繼歐美、日本之后機器視覺的第三市場，正處在快速發(fā)展階段。與人類視覺相比，機器視覺在量化程度、灰度分辨力、空間分辨力和觀測速度等方面都存在顯著優(yōu)勢。其利用相機、鏡頭、光源和光源控制系統(tǒng)采集目標物體數(shù)據(jù)，借助視覺控制系統(tǒng)、智能視覺軟件和數(shù)據(jù)算法庫進行圖形分析和處理，軟硬系統(tǒng)相輔相成，為下游自動化、智能化制造行業(yè)賦予視覺能力。隨著深度學習、3D視覺技術、高精度成像技術和機器視覺互聯(lián)互通技術的發(fā)展，機器視覺性能優(yōu)勢進一步提升，應用領域也向多個維度延伸。機器視覺行業(yè)新技術未來發(fā)展趨勢高精度光學成像是機器視覺行業(yè)始終追求的技術發(fā)展目標。高精度光學成像需要光源、鏡頭、相機、圖像采集卡等各部分的精密配合，要求新型光源、更全面的波長覆蓋和創(chuàng)新的光源布局等光源技術，以及提供更大靶面和更小像元的新型鏡頭和相機產品。高精度光學成像技術增強了機器視覺的圖像信息獲取能力，通過多樣化光學成像技術，獲取到傳統(tǒng)成像中難以獲取的圖像信息，并通過高速、高靈敏度的圖像采集技術深度挖掘圖像中隱含的內部信息，滿足更高分辨率、更多維度、更大空間帶寬積的光電成像需求。目前機器視覺主要采用的2D機器視覺技術僅能獲取固定平面內的形狀及紋理信息等二維圖像，這主要基于物體在灰度或者彩色圖像中對比度的特征提供處理分析結果。2D機器視覺技術的缺點包括無法提供物體高度、平面度、表面角度、體積等三維信息；容易受光照條件變化的影響；對物體的運動比較敏感等。隨著智能制造變革來臨，面對復雜的物件辨識和尺寸量度任務，以及人機互動所需要的復雜互動，2D視覺在精度和距離測量方面均出現(xiàn)技術限制。3D機器視覺技術相對于2D技術提供了更豐富的被攝目標信息，可以識別物體的深度、形貌、位姿等3D信息。3D技術提供了豐富的三維信息，使機器能夠感知物理環(huán)境的變化，并相應地進行調整，從而在應用中提高了靈活性和實用性，擴大了機器視覺的應用場景。多光譜技術，利用像元級的鍍膜技術實現(xiàn)對不同波長光譜信號的采集，從而得到高分辨率的多/高光譜的圖像信號，大大簡化了視覺系統(tǒng)的光學部件復雜性。光譜技術推動機器視覺實現(xiàn)目標的多種特征分析。隨著機器視覺的快速發(fā)展和普及，機器視覺產品已經(jīng)廣泛應用于3C、鋰電池、半導體、PCB、新型顯示、汽車零配件、光伏、物流、醫(yī)藥、包裝印刷、軌道交通等眾多產業(yè)中。各行業(yè)樣本的復雜性要求機器視覺從可見光光譜到非可見光光譜、從單一光譜到多光譜，不僅需要實現(xiàn)目標的外觀檢測，也需要實現(xiàn)目標的材料成分、顏色、溫度等復雜特征的分析。多光譜技術利用光的衍射和折射特性，通過光柵、棱鏡等分光元件，獲取到不同譜段的有效信號，實現(xiàn)目標高維信息參量獲取，并通過相關分析算法將譜域信號與測量需求建立聯(lián)系，如物質成分、溫度、三維面型等，進而滿足復雜多樣化的測量需求。在工業(yè)領域中，隨著機器視覺的應用逐漸深入，自動化程度越來越高，機器視覺核心部件的智能化程度不斷提升，集成更多邊緣智能已經(jīng)成為工業(yè)相機未來發(fā)展的主要趨勢之一。智能工業(yè)相機是一個兼具圖像采集、圖像處理和信息傳遞功能的小型機器視覺檢測系統(tǒng)，是一種嵌入式計算機視覺檢測系統(tǒng)，提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實現(xiàn)的機器視覺解決方案。它將圖像傳感器、處理模塊、通訊模塊和其他外設集成到一個單一的相機