机器视觉

机器视觉行业分类 [4] 机器视觉已在各行业广泛运用，在应用领域涵盖包括工业制造、农业、医疗等相关企业。 以设备制造领域检测设备进行划分，可分为半导体量测检测设备、平板显示检测设备、新能源设备。 （1）膜厚量测系统：主要用于半导体材料制造工艺中各类型薄膜技术参数极其细微变化，参考数据包括但不限于薄膜厚度、消光系数、折射率等，主要用于化学气相沉积、光刻和化学机械抛光等工艺段材料尺寸测量。 相关设备有：集成式膜厚量测设备、高性能独立式膜厚量测设备。（2）光学关键尺寸量测系统：可对二维、三维样品在显影后检查、刻蚀后检查等多工艺段宽度、高度深度、侧壁角度（SWA）等数据进行多类别精确测量，主要用于隔离槽（STI）、双重曝光等二维样 品，连接孔（VIA）、鳍式场效应晶体管（FinFET）等三维样品的尺寸测量。相关设备有高精度光学关键尺寸量测设备（OCD）。（3）光学缺陷检测系统：用于对芯片电路制造过程中出现的短路、断路等典型制造缺陷的快速检测。主要设备有：明场光学缺陷检测设备。 半导体量测、检测设备 （1）信号检测系统：此系统通过提供多种信号连接端口，支持通道配置，以UI控制为显示模块组提供图像、信号，驱动模块组处于检测工作状态，快速查明产品状态与制造缺陷，此系统亦可针对显示面板与模块组在研发、生产、出厂前测验等环节进行全面测试。相关设备有：LCD模组信号检测系统、Touch Panel检测系统、EDP信号转换盒等。（2）AOI光学检测系统：系统主要用于被检测产品生产线测试要求，通过多个高清CCD摄像头对被检测产品进行图像采集，通过运用系统软件对被采集图像进行综合分析，自动判别被检测产品在面板、背光、OLED显示屏的光学图像等方面缺陷。相关设备有：2.5DCG素玻璃外观检测系统、中大尺寸OC API检测系统、微观检查机等。（3）平板显示自动化设备：系统通过单个或多个机械模组，实现对平板表面的吸附、清洁、精密定位等操作，并将部分功能用于平板显示生产全流程。相关设备有：框胶检查机、膜厚测量机、PCBI检查机、清洗机等。 机器视觉分类 平板显示检测设备 锂电池检测与生产设备：此系统主要用于锂电池在电芯装配等生产工序中的质量检测环节，其中电池管理系统（BMS）在锂电池研发、设计、生产阶段被广泛用于测试验证，成为产品生产流程中后段重要生产与检测设备。相关系统有：锂电池化成分容系统、BMS检测系统、切叠一体机等。 新能源设备 机器视觉行业特征 中国机器视觉行业进入21世纪，特别是自2015年以来取得了长足发展，在市场竞争与影响力，智能装备与技术研发等方面产品种类与国产化程度逐步提升，就与国际知名机器视觉设备生产与销售企业相比差距明显，发 展空间广阔；其次，中国拥有完善的制造业体系，市场体量庞大，下游多行业领域对机器视觉集成设备需求量大，进一步刺激与拉动机器视觉行业全产业链研发、生产与销售环节相关企业生产积极性，进而为行业资本市场 融资环境带来利好信息与舆论导向；最后，近年来政府机关与有关部门就促进人工智能与机器视觉行业良性发展，推动中国制造业向智能化方向转型升级发布一系列鼓励与指导性政策与意见，与此同时，随着5G、互联网 +、物联网、大数据、人工智能等概念提出与广泛应用，进一步为机器视觉行业带来市场发展契机，同时吸引企 [7] 业招新引资，进一步扩大机器视觉行业市场规模。 [8 需求端 涉及行业领域广泛，机器视觉设备需求量大 当前中国机器视觉行业主要以镜头、工业相机、图像捕捉与处理系统等软硬件研发制造组成上游环节，智能化机器视觉集成组装为中游环节，服务于下游广泛行业领域与重要客户。主要目标行业有：（1）3C与 消费电子行业：2023年全球消费电子行业市场规模将达到1.11万亿美元。消费电子下游需求量大，产品种类多样智能，在整体市场规模扩大同时机器视觉检测设备需求量也在水涨船高，将高端智能化机器视觉检 测设备用于消费电子出厂检测乃至融入全生产线标准程序正成为主流。（2）半导体行业：相关数据显示，2021年中国半导体检测设备市场规模为228亿元，预计2023年将增长至326亿元。随着中国本土企业技术 能力提升及国际竞争形势发展，中国半导体制造领域或将成为新增长点，对机器视觉检测设备需求将会进一步扩大。（3）光伏行业：2022年全年，光伏累计装机容量392.6GW，同比增长28.1%。新增装机 87.4GW，同比增长60.3%。 行业迅速发展 政策+行业热点事件双管齐下，机器视觉发展空间广阔 进入2015年中国机器视觉行业市场增速明显增长，离不开政府部门有关政策的颁布。有关人工智能与机器 视觉发展的指导性政策与鼓励性政策如《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》、《“十四五”数字经济发展规划》等，为机器视觉行业内企业指明发展方向，谋划发展目 标。同时5G、物联网、大数据等概念提出、2022年年末chat-GPT人工智能问询系统发布等一系列行业社会热点事件，进一步刺激机器视觉行业及相关企业向多元化智能化方向发展。 技术壁垒 国际企业市占率高，中国本土企业弯道超车 中国机器视觉行业启蒙于20世纪90年代，整个中国机器视觉行业从代理国外机器视觉产品开始。进入21世纪后，少数本土机器视觉企业才逐渐开启自主研发之路。国际企业如康耐视、基恩士等国际机器视觉龙头 企业所占市场份额达64%，两者于2013至2019年度年复合增长率分别为15.37%、17.97%。中国机器视觉本土企业经过近三十年发展，在集成化设备、零部件加工、图像采集与信息处理软件等方面研发与生产 取得长足进步，国产化率与产品多元化水平逐渐提升，但与国际一流机器视觉设备生产企业在技术革新、市场规模与影响力等方面仍有较大差距。 萌芽期 1950~1980 1950年，英国数学家图灵发表论文《计算机器与智能》（Computing Machinery and Intlligence）,提出图灵测试并尝试解答“机器能否思考”，为后续人工智能与计算机技术发展奠定 重要基础。1965年，达特矛斯会议召开，会上美国数学家约翰·麦卡锡首次提出“人工智能”概念，1956年成为人工智能元年，标志着人工智能成为计算机科学中一门独立的经验科学。1975年，人工 智能框架创立者马文·明斯基提出“虚拟现实”概念，进而丰富了人工智能技术理论探索边界，为未来虚拟现实技术提供了理论参考依据。 在机器技术起步阶段，大量理论性研究主要集中在机器模拟、脑机结合、硬件设备开发与建设等层面，为后续机器技术在各行业领域大规模运用与机器视觉开发提供重要理论支撑。 启动期 1980~2000 1980年，加州理工学院教授Carver Mead通过大规模集成电路来模拟神经系统，进一步认证人工智 能模拟神经系统理论可行性，为后续机器芯片研发提供参考示例。1978年，因特尔公司推出世界上首款X86PC端处理器，成为PC行业发展的革命性转折点，推动行业发展，为后续处理器开发提供了 业界标准。1989年，英特尔公司推出32位微处理器80486，并在X86系列中首次使用精简指令集技术，极大提升内存数据交换速度，成为后续机器芯片开发与版本更新起点。 机器芯片从二十世纪八十年代末开始研发，二十年间产品技术不断更新迭代，运算速度与硬件尺寸优 化也在逐步提升。在这一过程中，机器芯片设计理念可主要分为以下两个方向：一类是确定性的以某种固定算法为基础的机器加速芯片；另一类为赋予芯片自身灵活性以适应不同工作强度需要的智能芯 片。与此同时，这一时期企业芯片研发进程也为行业发展贡献出新型发展思路。随着机器芯片开发乃至后续机器视觉多模式运用，参考标准也随之多元化，从算力、运算速度、功耗等单一化评判标准逐 渐延伸至以安防、搜索引擎、智能驾驶等领域为代表的应用领域维度；以训练、场景推理、自适应等环境为代表的解决问题维度；以前端、边缘、特殊工况等环境为代表的部署条件维度。以上行业内评 判标准新共识为后续机器视觉技术发展提供新的解决思路与发展方向。 高速发展期 2015~2023 2019年1月31日，百度与保定市达成打造人工智能与智能交通示范城市战略合作，并在保定建设人工智能云计算中心，成为机器视觉技术应用于交通运输领域标志性事件。2019年8月18日，中共中 央、国务院发布关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区的意见，支持深圳建设5G、人工智能、网络空间科学与技术、生命信息与生物医药实验室等重大创新载体，强化学研深度结合优势，积极探索人工智能多行业融合新业态。2023年3月16日，百度“文心一言”模型发布，进一步完善机 器全技术线布局，降低大模型运营成本，为下游应用发展提供智能化降本方案。 中国机器人工智能尤其是机器视觉技术，起步时间较晚，自2015年，随着机器海外技术蓬勃发展及 以机器强大算力为基础的新产品、新技术的新型商业模式发展，为中国机器技术相关政策发布提供重要推力，相关支持性政策的发布为中国机器技术与机器视觉发展提供广阔发展空间与投资机会。 产业链上游 生产制造端 镜头、工业相机、光源及光源控制器硬件制造商 上游厂商 广东奥普特科技股份有限公司 中山联合光电科技股份有限公司 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 2022年全球机器视觉市场规模为120亿美元，同比2021年增长5.3%，预计至2027年该市场规模将 超过172亿美元，2022至2027年复合增长率可达到7.4%。从中国市场看，2022年中国机器视觉市场规模170.65亿元，同比增长23.5%，预计至2025年，中国机器视觉市场规模将达到349亿元。机 器视觉是由多个部件组成，每个部件的原材料都不同，因此产业链上游涉及的行业范围较为宽广，主要有LED、CCD、CMOS、光学材料、电子元器件等原材料。在一个典型的机器视觉系统中，光源及 光源控制器、镜头、相机等硬件部分负责成像，视觉控制系统负责对成像结果进行处理分析、输出分析结果至智能设备的其他执行机构。 1）上游硬件制造商中，广东奥普特科技股份有限公司、苏州天淮科技股份有限公司、中山联合光电科技股份有限公司成为此环节龙头企业，在智能驾驶、安防监控等领域为行业中游集成组装企业提供 图像采集、目标信息处理过程中所需要的硬件设备，包括镜头、工业相机等涉及机器视觉设备原材料。以上企业以“视觉装备原材料供应平台”为基础，持续就新产品开发提供研发经费，通过已有产 品打造战略发展矩阵，。从镜头与工业相机成本与营业收入细分，2022年，广东奥普特科技股份有限公司、中山联合光电科技股份有限公司两家企业机器视觉核心部件营业成本分别为38,564.59万元、114,585.28万元，同比增长31.59%、9.16%；营业收入分别为114,080.67万元、150,455.37万元，同比增长30.39%、-7.99%。随着下游消费电子、汽车、半导体等市场行业持续增长和繁荣，拉 产业链中游 品牌端 系统与装备集成制造商 中游厂商 武汉精测电子集团股份有限公司 深圳市深科达智能装备股份有限公司 凌云光技术股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 2016-2022年，中国智能制造系统集成市场规模由897亿元增长至3,573亿元，年均复合增长率为19.8%。随着中国庞大工业体系智能制造需求的持续释放，行业有望实现加速发展。 1）从市场结构来看，目前中国智能制造系统集成市场以柔性装配系统、加工环节数字化系统、智能输送系统、智能仓储系统、企业资源计划五大类解决方案为主，未来，中国智能制造市场仍将以上述 五大类解决方案为主，2022年其市场达到2,708亿元，占比也上升至75.8%。此外，随着工业互联网的快速发展，工业大数据、工业云平台等得以深入应用，未来增长潜力巨大。2）中游企业以机器视 觉设备集成组装为主要经营内容。（1）生产模式：企业产品均自主生产，根据下