机器视觉行业下游应用领域

机器视觉行业下游应用领域机器视觉行业下游应用领域随着技术不断升级发展，机器视觉已经逐步发展成为工业自动化生产过程中不可或缺的关键组成部分。机器视觉技术被应用于包括电子信息制造业、汽车制造，医药、包装、印刷等各行业的生产设备中，助力行业设备升级，提高生产线工艺水平，已是现代工业的核心技术之一。因此几乎所有涉及电子设备的终端领域均为其下游应用行业，细分行业众多，较难对细分应用领域进行单独统计，故选取国家统计局电子信息制造业（包含通信设备制造、计算机制造、电子元件制造（包含如PCB制造等）、电子器件制造（包含如半导体分立器件制造、集成电路制造等）等领域）作为机器视觉及思泰克主要下游应用领域，细分领域包括消费电子、汽车电子、锂电池、半导体、通信设备等。1、电子信息制造业发展及应用概况（1）电子信息制造业为机器视觉主要应用领域我国作为最早发展电子产业的国家之一，电子信息制造业的扩张及成长极为迅速，已经成为全球最大电子信息产品制造基地。目前，电子信息制造业已经逐步成为我国国民经济发展的支柱性产业，也是我国实现制造业转型升级，提升国际竞争力的重要支撑力量。机器视觉设备具备的高精度、可重复性等特点，与高性能、高精密的电子专业设备的生产制造流程极为匹配，使得电子信息制造业成为了机器视觉设备助力工业自动化、制造智能化发展的典型应用领域。同时，电子信息制造业的蓬勃发展对机器视觉产品的市场需求及精度要求持续增加，亦客观上推动了机器视觉技术及设备的迅速成长，是机器视觉行业持续高速发展的坚实基础。（2）电子信息制造业市场规模持续稳定增长，发展态势良好近年来，工业互联网、人工智能、云计算、大数据等新技术加速推广应用，5G、下一代互联网等前沿技术的研发和商用化进程不断加快，电子信息产业与其他领域的产业融合、技术融合、市场融合呈现了加速和深化的趋势，产业得到快速发展。我国规模以上电子信息制造业主营业务收入自2017年的9．99万亿元增长至2021年的14．13万亿元，年均复合增长率达到9．05%。此外，中国电子信息固定资产投资规模自2017年的12，914亿元增长至2021年的24，197亿元，年均复合增长率达到17．0%。（3）电子信息制造业的转型升级为机器视觉的长足发展带来机遇我国电子信息制造业正处于加速行业结构调整的发展期，随着以互联网+行动计划为代表的一批重大战略举措密集出台，电子信息制造业的升级转型路径愈发清晰。未来，电子信息制造业在保持传统领域的制造规模优势的同时，将在新兴领域包括智能制造、5G、人工智能、超高清视频等构建新的增长极，对自动化、智能化机器视觉设备的需求亦会进一步提升，为机器视觉的技术提升、市场扩容带来积极影响。2、机器视觉行业细分领域发展及应用概况（1）消费电子市场容量庞大，机器视觉需求稳定消费电子产品存在市场容量大、智能化程度高、更迭频率快、生命周期短等行业特征。以部分细分产品为例，我国微型计算机在2014年以前产量呈不断增长趋势，于2014年达到35，080万台产量。2014年以后，随着智能手机等移动智能终端的不断普及，微型计算机产量呈下滑趋势，直至2020年出现明显回升。2021年全国微型计算机产量为46，692万台，较2020年提升23．52%，达到近年来的峰值，规模庞大且发展趋势良好。我国手机市场规模自2014年以来整体呈先扬后抑的趋势，手机生产量由2014年的16．30亿部升至2021年的16．62亿部，但增速明显放缓，预计随着5G的普遍商用，以及5G手机出货量的不断上升，市场规模有望稳步提升。在消费电子行业上游的生产制造端，由于电子元器件制造、PCB底片制造、贴片工艺、成品制造等各个环节对高技术工艺的严格要求，机器视觉设备成为了必不可少的检测工具。行业频繁的产品更新换代及稳定的市场容量对机器视觉设备产生了稳定的需求。（2）汽车电子系统占比逐步提高，机器视觉应用潜力提升近年来，随着汽车电子的快速发展，大量诸如发动机电子系统、车身电子电气、底盘电子系统、自动驾驶系统、安全舒适系统、信息娱乐与网联系统等汽车电子系统将被广泛应用于汽车整车制造中。根据统计预测，汽车电子占汽车成本比重近年来快速提升并有加速提高的趋势，2010年汽车电子成本占比约为29．55%，而至2020年预计提升至34．32%，至2030年预计将提升至49．55%。受益于汽车电子成本占整车比例的逐渐抬升，汽车电子市场规模得以高速增长。根据盖世汽车研究院发布的《中国汽车电子行业白皮书》，预计至2022年，全球及中国汽车电子市场规模分别可达到21，399亿元及9，783亿元，5年内年均复合增速分别约为6．7%及12．6%，市场空间潜力较大，且国内市场发展速度较快。（3）锂电池FPC应用场景和需求增长，机器视觉相关检测设备迎来发展机遇在锂电池领域，FPC主要用于Pack环节的传统线束替换，协助电池包的信息采集及控制指令传递。传统线束主要为铜线外包塑料，每根线束连接一个采集点或控制点，以采集锂电池包中的电池状态信息包含温度、电压等，而更为复杂的如充放电、电池安全等控制信号的传递则需要多线束配合，对空间的挤占较大，生产制程的自动化程度较低。FPC相比于传统线束，在安全性、电池包轻量化、工艺灵活性、自动化生产等方面有显著优势。随着FPC展现出的优异性能和规模化生产带来的降本增效，FPC替代传统线束的趋势愈发明显，FPC方案已经成为新能源汽车新车型的主要选择，未来随着新车型的不断推出和新车型比例提升，FPC电池软板将有更大的渗透率和发展空间。根据预测，全球新能源汽车预计于2025年将达到接近2，000万辆销售量，随着FPC单车价值及渗透率的不断提升，市场空间较高。（4）半导体行业快速发展，机器视觉应用广泛近年来，随着中美贸易竞争影响的逐步深化，半导体行业作为国家战略性新兴产业的意义更为凸显。我国早在《十三五国家战略性新兴产业发展规划》中已明确提出关键芯片的设计、存储、封测、显示将是下一步重点加强领域。此外，国家集成电路产业基金等国家金融机构的建立更体现了我国对半导体产业的扶持力度，奠定中国半导体产业链和建设产业生态的基础。根据中国半导体行业协会数据显示，2014年-2021年我国半导体行业销售额快速增长，年均复合增长率达到19．44%，2021年行业销售额为10，458．3亿元，同比增加18．2%。半导体行业发展潜力较高。我国先后颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》及《集成电路产业十三五发展规划》，在重点突出集成电路产业的基础上，对半导体产业实现全覆盖，并提出了我国集成电路产业十三五发展总体目标：到2020年，集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售收入年复合增长率为20%，达到9，300亿元。机器视觉技术在半导体制造的前、中、后段均有应用，已成为半导体的制造过程中必不可少的部分。行业产品目前已部分应用于LED晶元锡膏焊点的检测环节及半导体后道封装检测环节。（5）5G技术快速成熟应用，机器视觉检测设备迎来发展机遇我国5G技术的投入及开发力度近年来不断加大，而伴随着5G技术的逐渐成熟，我国于2019年正式迎来了5G基站建设元年，并带动了5G下游应用的增加。基于5G使用高频毫米波、基站覆盖范围小的特点，5G基站目前采取宏站+小站的建设模式。根据工信部统计数据，2020年度我国5G宏基站建设规模超过71万个；根据前瞻产业研究院数据，5G基站建设数量预计将于2022年达到顶峰，仅宏基站的建设规模即将达到约130万个。5G基站的建设数量大幅提升，对5G基站及5G下游应用的相关PCB板的需求量将大幅提高，相应的机器视觉检测设备迎来发展机遇。但5G基站的建设及下游应用设备中除了传统的PCB板，将更多的使用到多层板、HDI高密板，对制造精密度要求更高，且5G基站板的尺寸更大，对检测设备针对大尺寸、高精度的检测能力提出了更高要求。3、机器视觉行业其他下游行业发展及应用情况机器视觉行业的技术及产品亦被广泛应用于医药、食品与印刷、烟草、农业、包装、纺织等多个行业，起到了提高制造环节及终端产品的质量、降低生产成本的作用，最终提升了工业产品的整体制造水平。机器视觉产业链状况产业链环节较长且下游应用领域众多。工业机器视觉产业链包括：1）上游：半导体材料、光学材料、电子元件、五金结构件等原材料和零部件;2）中游：光源、镜头、相机及图像采集卡等硬件、图像处理软件等核心部件;3）下游：机器视觉智能设备，包括机器引导设备、视觉识别设备、视觉检测设备、视觉测量设备、解决方案供应商;4）终端应用行业：终端应用领域较广，如电子、半导体、汽车制造、食品包装、制药等领域，其中消费电子、汽车和半导体是当前机器视觉最主要的应用领域。从机器视觉成本分布来看，镜头、相机、图像采集卡等核心部件的制造以及图像处理软件的开发成本，合计占据机器视觉产品总成本的80%以上;从销售额占比来看，软件系统包括可配置视觉系统和特定应用视觉系统，分别为25．22%和21．94%，工业相机、镜头和光源的销售额占比分别为15．61%、12．13%和9．37%;3）从产业链环节净利润率来看，光源的净利润率达到18．4%，为各核心部件中最高水平。机器视觉自动化推进智能制造，国内机器视觉行业产生巨大需求。当前，我国机器视觉行业技术门槛逐渐变高，我国机器视觉相关企业注册量总体趋势表现为先增长后下降。机器视觉不仅可以帮助机器人完成需要导航和识别物体的任务，还帮助机器人与人类工人协作，并将来自视觉来源的信息与来自不同传感器的信息进行整合。整合碎片化场景，标准化一体化设备将是机器视觉下一代发展方向随着工业自动化的规模逐渐扩大，智能制造模式下的产品多品种、小批量、个性化生产。企业开始向批量化定制生产的生产方式转变，但机器视觉技术在自动化生产线中只能对少数产品进行识别和分类，难以满足碎片化场景。为解决此情况，整合碎片化场景、打造一体化设备将会极大地促进信息技术与运营技术的快速融合。同时，打造全流程数字化闭环也将是重要举措之一。机器视觉技术发展趋势机器视觉技术是实现工业智能化的必要手段。随着深度学习、机器学习、3D技术和机器视觉互联互通技术的快速发展，机器视觉智能化水平不断提升，机器视觉技术在工业智能领域的应用会朝着智能识别、智能检测、智能测量以及智能互联的完整智能体系方向发展，从而更好地发挥其高精准度、高效率的作用，为中国智能产业开启智慧之眼。机器视觉技术的发展还面临很多问题。解决这些问题是机器视觉技术进一步发展的关键，也是未来机器视觉技术发展的趋势。（一）国内高端产品的硬件主要依赖进口国内在智能相机与传感器研发中，结合光学物理学科是机器视觉系统中的相机及传感器发展的一个重要突破口。在工业镜头与光源上，研发高分辨率镜头和更小的光源是关键。（二）模块化的通用型软件平台和结合AI技术软件平台是视觉软件的发展方向视觉软件会缩短开发周期并降低对开发技术人员的要求。由于与之相匹配的算法工具发展有限，导致机器视觉技术在智能性方面达不到工业场景应用要求，因此需加快相关算法的升级创新，从而进一步提升机器视觉系统的智能性，其中模块化的通用软件平台和结合AI技术软件平台是视觉软件的发展方向。（三）机器视觉由2D视觉逐步向3D视觉发展随着算法算力的不断提升，为使机器视觉应用于更多复杂工业场景中，如基于机器视觉的三维重建及修补技术、三维扫描以及3D识别等技术对3D视觉技术有更高的要求。（四）机器学习和深度学习在机器视觉系统的应用可将机器学习的算法应用于机器视觉软件，提升系统运算处理能力。可将深度学习的特征学习能力和特征表达能力与机器视觉的实时性和高效性相结合，提升机器视觉的工作效率。（五）机器视觉行业标准亟待规范完善目前，一套机器视觉设备在实际应用中往往需要搭配与之配套的硬件设备和专用的视觉软件，导致机器视觉产品的通用性很低。需出台完善的行业标准，提高相关设备的通用性，降低生产成本和维修费用，从而加快机器视觉行业的发展。（六）机器视觉行业发展趋势及市场现状机器视觉行业属于技术密集型行业，跨越多个学科和技术领域，需要在包括成像、算法、软件、传感器等领域积累大量的技术，研发投入大并且持续时间长。机器视觉的这种不断增长的扩散正在与将工业系统连接到物联网（IoT）的趋势融合。随着传感器变得越来越智能化（部分地由支持的计算机视觉算法驱动），因此生成的数据为工业系统的运行提供了宝贵的见解。反过来，这又开辟了监视设备的新方式，将自主机器人系统（如无人机）连接到物联网基础设施。我国机器视觉相关融资额整体呈增长态势，2020年达到93．04亿元，创下历史新高随着技术的快速发展，机器视觉下游应用领域不断拓展。机器视觉虽然只有几十年发展时间，但随着全球新一轮科技革命与产业变革浪潮的兴起，机器视觉行业顺势迎来快速发展。机器视觉的应用已经从最初的汽车制造领域，扩展至如今消费电子、制药、食品包装等多个领域实现广泛应用。从产业发展生命周期来看，国际机器视觉产业已经处于成熟期，预期未来几年内，欧美日机器视觉技术仍将不断有创新，国际机器视觉市场有望保持现有市场规模，并继续增长。国内机器视觉产业目前还处于成长期，从近几年的情况来看，我国机器视觉产业已积累足够技术、市场、行业经验，已步入快速发展阶段。机器视觉产业链主要由上游原材料零部件、中游装备制造以及下游终端应用行业构成。从深度来看，机器视觉的应用覆盖产业链的多个环节。以手机的制造为例，机器视觉可应用在结构件生产、模组生产、成品组装、锡膏和胶体的全制造环节，例如IPhone生产全过程就需要70套以上的机器视觉系统。从广度上看，机器视觉的下游行业众多，包括汽车、3C电子、半导体、食品饮料、光伏、物流、医药、印刷、玻璃、金属、木材等。机器视觉的这种不断增长的扩散正在与将工业系统连接到物联网（IoT）的趋势融合。随着传感器变得越来越智能化（部分地由支持的计算机视觉算法驱动），因此生成的数据为工业系统的运行提供了宝贵的见解。反过来，这又开辟了监视设备的新方式，将自主机器人系统（如无人机）连接到物联网基础设施。机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支，不同权威机构对机器视觉的定义略有差异，但简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做检测、判断和控制。机器视觉基于仿生的角度发展而来，比如模拟眼睛是通过视觉传感器进行图像采集，并在获取之后由图像处理系统进行图像处理和识别。由于工业自动化生产日益增长的技术需求，全球机器视觉行业60年代开始兴起，起步较早，90年代发展已趋于成熟，现阶段继续保持高速发展。中国机器视觉行业伴随中国工业化进程的发展而崛起，于90年代末起步，相对全球较晚，目前正处于快速发展阶段。机器视觉虽然只有几十年发展时间，但随着全球新一轮科技革命与产业变革浪潮的兴起，机器视觉行业顺势迎来快速发展。机器视觉的应用已经从最初的汽车制造领域，扩展至如今消费电子、制药、食品包装等多个领域实现广泛应用。从产业发展生命周期来看，国际机器视觉产业已经处于成熟期，预期未来几年内，欧美日机器视觉技术仍将不断有创新，国际机器视觉市场有望保持现有市场规模，并继续增长。国内机器视觉产业目前还处于成长期，从近几年的情况来看，我国机器视觉产业已积累足够技术、市场、行业经验，已步入快速发展阶段。机器视觉产业链主要由上游原材料零部件、中游装备制造以及下游终端应用行业构成。从深度来看，机器视觉的应用覆盖产业链的多个环节。以手机的制造为例，机器视觉可应用在结构件生产、模组生产、成品组装、锡膏和胶体的全制造环节，例如IPhone生产全过程就需要70套以上的机器视觉系统。从广度上看，机器视觉的下游行业众多，包括汽车、3C电子、半导体、食品饮料、光伏、物流、医药、印刷、玻璃、金属、木材等。机器视觉市场前景广阔。在智能制造的浪潮下，下游应用中的消费电子市场、汽车市场、半导体市场、医疗市场等行业的不断发展，主要国家的工业自动化水平稳步提升，机器视觉的市场规模将持续扩大，预计到2025年全球机器视觉市场规模将达到130亿美元。未来随着中国智造2025战略的加速推进，工业制造自动化、智能化程度有望不断加深，机器视觉这一技术将得到更广泛的应用。我国制造业在智能制造领域里还将继续发力，机器视觉行业也将迎来新一轮发展契机。随着工业4．0时代的到来，机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要，机器视觉是一门学科技术，广泛应用于生产制造检测等工业生产制造领域，用来保证产品质量、控制生产流程、感知环境等，也是集成自动化解决方案的核心构成要素。机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断的一个系统应用。简单地理解机器视觉，初期是一门在工业生产过程中代替人类视觉自动对产品外形特征做检测（100%全检）的技术。已成为解决各行业制造商大批量高速高精度产品检测的主要趋势。与人类视觉相比，机器视觉在量化程度、灰度分辨力、空间分辨力和观测速度等方面都存在显著优势。其利用相机、镜头、光源和光源控制系统采集目标物体数据，借助视觉控制系统、智能视觉软件和数据算法库进行图形分析和处理，软硬系统相辅相成，为下游自动化、智能化制造行业赋予视觉能力。随着深度学习、3D视觉技术、高精度成像技术和机器视觉互联互通技术的发展，机器视觉性能优势进一步提升，应用领域也向多个维度延伸。十四五期间，中国将进一步深化产业结构调整，推进制造业的科技创新和智能制造水平，着力从要素驱动向技术及创新驱动转变。通过强化研发、设计能力，提高配套能力、基础工艺、基础材料、基础元器件的研发和系统集成水平，促进细分市场、专业化分工和集群发展，推动先进装备制造业和高新技术产业从以组装为主向自主研发制造为主转变。产业结构的转型升级以及制造业的进一步智能化将推动机器视觉行业的发展。光伏行业持续加速成长，硅片质检是太阳能电池的质量保证、发展关键2021年，中国太阳能电池产量CAGR达35%，2021年同比增速达42%，行业迎来加速成长期。同期带动机器视觉的光伏行业应用规模由2019年2．6亿元快速提升至2021年的6．5亿元，CAGR高达58%。在整个电池片生产过程中，来料硅片质量监控、过程电池片的缺陷监控以及成品电池片的质量检测是生产出高质量电池片的保证。电池片生产质量监控系统的每个工艺段都有提供对应的光机视觉模组（相机、光源、镜头等），可快速配置，提供高质量的视觉成像效果。随着工业4．0的到来，工业场景对机器视觉技术的需求持续推进着工业机器视觉技术的发展。这其中包括了：3D技术要求的提高、逐步占据主导地位、碎片化场景的一体化整合。中国机器视觉行业现状（一）市场规模中国市场已成为全球机器视觉市场规模增长最快的市场之一。据统计，2018-2021年，中国机器视觉市场规模由102亿元增至181亿元，期间CAGR为21．07%。出于宏观经济回暖、新基建投资增加、数据中心建设加速、制造业自动化等推进因素，预计2021年至2025年，中国机器视觉行业市场规模将以21．4%的复合增长率增长，至2025年将达393亿元，下游应用拓展为行业主要增长点，市场潜力巨大。（二）投融资情况资本推动是机器视觉行业高速发展的重要因素之一。机器视觉领域是近几年融资热点领域，近年来国内主要机器视觉生产研究参与者多次获得大额融资，大量的资本投入加速了行业的研发过程，并进一步带动市场拓展。2015年以来，我国机器视觉领域的投融资事件数量和融资金额整体上呈增长态势。据IT桔子数据，2021年，我国机器视觉行业投融资事件达到91起，较2020年增加30起，完成投融资金额193．4亿元，同比增长72．9%。（三）自主及代理销售情况国内机器视觉行业起步于20世纪90年代，最开始主要从事国外产品代理，进入21世纪后，随着本土厂商技术和经验的积累，国内机器视觉企业开始凭借更定制化的本土服务和显著的成本优势参与市场竞争，自主研发产品比例不断扩大，国产化进程加快。2019-2021年，中国机器视觉行业自主业务销售额由85．9亿元增长至134．7亿元，自主业务占比由76．5%增长至83．2%。中国机器视觉自主研发产品比例不断上升，在镜头、光源、工业相机等技术上不断突破和创新，取得实质性进展，发展态势良好。全球机器视觉行业现状（一）市场规模机器视觉市场前景广阔。全球机器视觉市场规模近年来不断扩张，市场规模从2016年的62亿美元增长至2019年的102美元，2020年，受新冠肺炎疫情影响，全球供应链中断，项目停摆，给全球机器视觉行业带来了冲