机械设备行业机器视觉专题报告：机器视觉市场成长性未来可期，应用场景多样化，国产品牌崭露头角

下游应用场景丰富，规模稳定扩张，国产品牌逐渐崛起：机器视觉指一种应用于工业和非工业领域的硬件和软件组合，它基于捕获并处理的图像为设备执行其功能提供操作指导。机器视觉行业产业链主要由上游零部件、中游装备及下游应用市场构成。根据中商情报网数据，我国机器视觉下游需求市场一半以上由电子电气构成，占比52.90%，其次为半导体，占比10.30%。除此之外，应用较为广泛的下游市场还有汽车、印刷包装、以及食品加工，分别占比8.80%、5.50%、4.90%。根据中国机器视觉产业联盟（CMVU）发布的《中国工业机器视觉产业发展白皮书》，2021年我国工业机器视觉市场规模为165亿元，同比增长10%。2020年全年国内品牌销售额为77亿元，自此，我国产品在国内市场的规模超过了国外品牌的73亿元。我国机器视觉相关品牌正在逐步崛起。 消费电子市场为主要应用方向，产品更新速度拉动机器视觉行业需求：由于消费电子元器件通常尺寸较小，且产品对各元件精细度要求较高，因此使用机器视觉检测对消费电子产品制造大有裨益，能够使元器件完成尺寸更精准、工作效率更高。同时，消费电子对产品精细程度的高要求也促进了机器视觉检测行业的技术变革与发展。作为机器视觉应用最为广泛的下游行业，消费电子产品生命周期短、更新换代快的特征使智能手机、平板电脑、可穿戴设备等至少两年需要重新购入一批，导致其上游机器视觉产业需求持续增长，推动机器视觉市场蓬勃发展。当前，我国已经站在消费电子行业的创新潮头，产业链中各项产品的研发生产规模均比肩世界领先水平，消费电子行业市场规模近年来稳定发展。根据中商情报网数据，2017年至2021年市场规模由16120亿元增至18113亿元，CAGR为2.96%。 在国内疫情逐年转好的背景下，按年均复合增长率估算，预计2022年市场规模将达到18649亿元。 与半导体相关研究追溯至上世纪80年代，机器视觉检测系统工艺逐年优化：自上个世纪80年代起，国外已经开始研究机器视觉系统在半导体检测工艺环节的应用。1980年，Y. Y. HSIEH和K. S. Fu为机器视觉在半导体检测行业的应用提出可行性。近年来国内的一些企业也在半导体检测设备研究方面也有所发展。如矩子科技部分产品布局于制造工艺外观缺陷3D，2D检测。在半导体产业链中，从单晶片到制成品等各项产品的制造过程中都离不开检测工艺环节，其市场规模随着新型技术及工艺环节不断增加，行业对检测的技术方法与效率提出了更高的要求，检测行业市场规模随即逐年提升。根据VLSI Research统计，全球半导体检测和量测设备市场规模到2021年达84.4亿美元，同比增长10.33%。我国半导体检测和 量测设备市场规模在同一时间区间内则由7亿美元增至25.8亿美元，CAGR达29.81%，高于世界平均水平。 汽车制造产业蓬勃发展，机器视觉技术贯穿全产业链：现如今，汽车制造已经实现高度自动化，在这个过程中，机器视觉能够使生产过程更高效、产品质量更有保障、生产环境更安全可靠。在汽车制造产业链中，机器视觉存在于原材料质检、汽车零部件质检、制造过程工艺检测、整车质量把控等全过程中。随着新能源汽车逐渐普及，汽车制造过程中的精细零部件数量将会进一步增长，对机器视觉系统的需求随之上升。汽车制造业是我国国民经济重要的产业之一，发展非常迅速。随着人们追求高质量生活的意愿不断变强，汽车成为现代人最常使用的交通工具之一，需求日益增长。 根据中国汽车工业协会的数据，2021年2月末以及3月末总产量增速达到89.94%、82.84%，全年共产2608.2万辆。从规模以上工业增加值方面看，2022年6月-8月汽车制造业工业增加值分别同比增长16.20%、22.50%、30.50%，高于同期工业企业工业增加值增速。 机器视觉检测识别产品包装缺陷，高效剔除残损及不合格产品：通常来说，产品的包装过程由专门的工人负责完成，但囿于人工效率低于机器，且具有成本高、劳动强度大等缺点，机器视觉系统在包装行业已经逐渐取代人工。高效、精准、成品尺寸整齐等特征促使机器视觉系统在包装制造行业发展的历程中占据重要的一部分。同时，机器视觉还可以应用于包装检测中，通过采用先进的机器视觉技术，自动识别所包装产品的缺陷状况，并自动从生产线上剔除残损及不合格产品。包装是产品的必要组成部分，除了保护产品不受碰撞伤害，优秀的包装设计也能够为产品带来额外的广告效应，吸引更多消费者来购买，提升产品的销售量。根据国家统计局数据，2021年起包装专用设备每月产量开始大幅度增长，每月产量同比增速基本都超过100%。到2022年，6月-7月生产设备数分别为139,005台及118,701台，同比增长81.44%以及165.08%。 机器视觉为工业机器人产业发展奠定基础：机器视觉具有系统实时性好、定位精度高等优点，能有效地增加机器人的灵活性与智能化程度，是实现工业自动化和智能化的重要手段之一。因此，机器视觉系统技术的研究为工业机器人的产业发展奠定了基础。根据中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告（2022）》，全球工业机器人市场规模在2021年达到175亿美元，同比增长25.90%；特种机器人市场规模为82亿美元，同比增长24.24%。根据中国电子学会预测估计，2024年全球工业机器人和特种机器人市场规模将达到230亿美元及140亿美元，我国市场分别为115亿美元及34亿美元。 投资建议：机器视觉行业中的装备可协助企业对产品进行引导、识别、检测、测量及其他智能制造相关应用。目前机器视觉已经达到了产业发展阶段，应用和算力的提升共同促进机器视觉产业发展，各大生产领域纷纷布局于机器视觉产业，市场成长性未来可期，建议关注行业内相关公司：天准科技，矩子科技，奥普特。 风险提示：贸易摩擦的风险；技术研发与新产品开发风险；原材料价格波动风险；市场竞争加剧风险。 1.机器视觉市场规模稳定扩张，国产替代显现，国家政策助力行业稳定发展 1.1机器视觉应用场景广泛，规模稳定扩张，国产品牌逐渐崛起 机器视觉指一种应用于工业和非工业领域的硬件和软件组合，它基于捕获并处理的图像为设备执行其功能提供操作指导。因此，成像和图像处理分析是机器视觉两大主要构成部分。继续拆分机器视觉系统，可知其主要包括光源及光源控制器、镜头、相机、视觉控制系统（视觉处理分析软件及视觉控制器硬件）等。机器视觉的成像功能部分由光源及光源控制器、镜头、相机等硬件构成；对形成的图像进行分析处理、输出分析结果至智能设备的其他执行机构的工作交给了视觉控制系统。 机器视觉行业产业链主要由上游零部件、中游装备及下游应用市场构成。上游的零部件通常包括光源、工业镜头、工业相机、图像采集卡、软件及算法平台，其中工业镜头、相机、采集卡、软件算法平台等关键软硬件是机器视觉的关键价值组成部分。全球市场中，康耐视（COGNEX）及基恩士（KEYENCE）有着深厚的技术支撑，占据市场份额较大，属于行业内领先企业。《中国工业机器视觉产业发展白皮书》提到，我国品牌奥普特近年来在上游零部件的制造上也逐步发力，成为国内市占率最高的公司。 图1：机器视觉行业产业链 行业中游中的装备协助企业对产品进行引导、识别、检测、测量及其他智能制造相关应用。这些装备随即可广泛应用于电子及半导体制造、食品饮料、汽车、制药等下游市场。 根据中商情报网数据，我国机器视觉下游需求市场一半以上由电子电气构成，占比52.90%，其次为半导体，占比10.30%。除此之外，应用较为广泛的下游市场还有汽车、印刷包装、以及食品加工，分别占比8.80%、5.50%、4.90%。 机器视觉的系统成本由零部件制造、软件开发、组装集成以及维护过程产生的成本构成，其中以零部件为主要构成部分，占据的百分比接近所有成本值的一半。零部件生产和软件开发是上游企业的核心业务范围，二者合计占比高达80%。 图2：中国机器视觉市场下游需求构成 图3：机器视觉系统成本构成 机器视觉行业自1959年起开始萌芽，神经生理学家David Hubel和Torsten Wiesel研究视觉皮层神经元的核心反应特性，同年Russell研制了一台可以把图片转化为被二进制机器所理解的灰度值的仪器；1969年，贝尔实验室成功研制出了CCD传感器（电荷耦合器件图像传感器），可以直接把图像转换为数字信号并储存到电脑中参与计算与分析，奠定了机器视觉基石。 90年代中后期开始，中国开始在机器视觉领域进行探索，开始在航空、航天、军工、及高端科研（天文、力学研究）等核心机构及行业应用。1998年我国开始引进机器视觉系统。 目前机器视觉已经达到了产业发展阶段，应用和算力的提升共同促进机器视觉产业发展，各大生产领域纷纷布局于机器视觉产业。 表1：机器视觉发展历程 机器视觉相较于人眼视觉有较多优势，如在观测精度方面，机器视觉具备更细致的观测能力，可观测至微米级的目标；在观测速度方面，机器视觉快门速度可达10微秒左右，使其具有高速且稳定的分析处理图像的能力。除此之外，机器视觉系统在感光范围、对环境的要求、效果客观性及可靠性方面均强于人眼视觉，这也是机器视觉广泛应用的重要原因。 表2：机器视觉与人眼视觉的区别 根据中国机器视觉产业联盟（CMVU）发布的《中国工业机器视觉产业发展白皮书》，2015年至2021年我国工业机器视觉市场规模由64.23亿元增至165亿元，CAGR为17.03%，其中2021年同比增长10%。2020年之前，我国机器视觉市场中国外品牌的份额高于国内品牌；2020年上半年疫情对国外产品影响较大，CMVU数据显示上半年销售额同比下降50%，而我国自主品牌产品应对较好，销售额同比下降12%左右。2020年全年国内品牌销售额为77亿元，超过了国外品牌的73亿元。我国机器视觉相关品牌正在逐步崛起，CMVU预测2022年国内机器视觉品牌市场规模将达100亿元，国外品牌80亿元。 图4：中国工业机器视觉市场规模及增速 图5：中国工业机器视觉市场规模构成 我国自1998年开始引入机器视觉系统以来，参与机器视觉产业发展的企业逐年增长。根据企查查中得到的数据，2010年至2019年每年新增行业内相关企业呈现逐年增长的趋势，到达2019年时，当年新增机器视觉企业数已达819个，达到近年来新增值的顶峰。2020年以来，受疫情影响以及行业内集中度的提升，每年新增企业数逐渐放缓，2021年共计新增278家机器视觉相关企业。 图6：中国机器视觉新增企业数量及增速 1.2国家政策推动机器视觉发展，机器人技术结合高端装备制造助力行业进步 机器视觉是与工业应用结合最为紧密的人工智能技术，在智能制造高速发展的时代，国家对于这一有助于智能制造持续提升的技术也是给予了多次政策鼓励与支持。 2021年12月，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、教育部、科技部、财政部、人力资源和社会保障部、国家市场监督管理总局、国务院国有资产监督管理委员会联合发布《“十四五”智能制造发展规划》，其中提到，要大力发展智能制造装备，推动先进工艺、信息技术与制造装备深度融合。推动数字孪生、人工智能等新技术创新应用，研制一批国际先进的新型智能制造装备。 2020年9月，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部以及财政部共同发布的《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》中特别强调，要重点支持工业机器人、建筑、医疗等特种机器人、高端仪器仪表、轨道交通装备等高端装备生产，实施智能制造、智能建造试点示范。研发推广城市市政基础设施运维、农业生产专用传感器、智能装备、自动化系统和管理平台，建设一批创新中心和示范基地、试点县。 鼓励龙头企业建设“互联网＋”协同制造示范工厂，建立高标准工业互联网平台。 表3：机器视觉相关政策 国家通过各政府部门在不同方面发布的指导意见与规划，从智能制造、新产业发展、电子元器件等多个角度对机器视觉行业发展提供助力，为机器视觉产业链内所有产品的研发和生产提供良好环境，对行业内相关公司的生产经营状态做出高度肯定。 2.下