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一文掌握机器视觉技术及行业市场现状

发布时间:2024-02-20 18:00:18 人气: 来源:下载雷火电竞亚洲先驱
案例介绍

  机器视觉行业的上游包括相机、镜头、光源等硬件及算法软件。相机是包含完整的机器视觉组成功能模块(光源可自带或借用外部光源),能独立完成机器视觉信息处理的全流程,为系统输出有效信息;镜头是机器视觉图像采集部分重要的成像部件,其作用是把被摄物体成像于摄像机内的感光元件上;光源对于机器视觉中的图像采集部分具备极其重大影响,为场景提供合适的照明,突出目标的图像特征并与背景图像分离;机器视觉算法与软件紧密结合,软件平台是实现机器视觉算法的载体,使机器视觉在处理数据量和实时检测效率性能上不断地突破,匹配工业智能发展的需求。

  机器视觉行业的算法库由OpenCV等开源视觉算法库,和Vision Pro(美国康耐视公司)、Halcon(德国MVTec公司)、VisionWare(凌云光)等第三方商业付费算法库组成。因算法库开发周期长、投入大,业内公司通常基于开源算法库开发自身应用算法,或自主开发与第三方集成并举,较少公司完全自主开发底层算法。为提高效率与减少相关成本,集成第三方成熟工具包作为辅助开发手段是很常见的方式。

  机器视觉行业的中游为视觉系统与智能装备。视觉系统包含独立完整的成像单元(光源、镜头、相机)和相应的算法软件,集图像采集、处理与通信功能于一身,可以灵活的进行配置和控制,适应任何复杂的应用,具有多功能、模块化、高可靠性等特点。智能装备以机器视觉的感知能力和分析决策能力为核心,在

  加入了自动化和智能化的功能,将设计、生产、检验测试过程集成闭环,可实现多种功能。机器视觉行业的下游为各行业集成应用和服务。下游应用行业的发展决定了机器视觉装备及服务的市场需求量,目前下游应用领域以电子制造为主,其次为汽车、医药、印刷包装等领域。下游产业丰富多样,集成服务更加有的放矢,面向应用市场才 能更加蓬勃。

  机器视觉市场包括视觉器件、可配置视觉系统和智能视觉装备三个细分市场。根据某调查研究机构统计,2015年至2020年,全球机器视觉器件市场以13.83%的复合增长率增长,市场规模至2020年达到107亿美元;2021年至2025年,全球机器视觉器件市场规模将以6.56%的复合增长率增长,至2025年市场规模将达147亿美元。可配置视觉系统与智能视觉装备具备较强的行业属性,归属于各下游应用行业的装备市场,以机器视觉技术赋能于制造装备的智能化,因此暂时没有单独的市场规模数据。

  资料来源:某调查研究机构机器视觉以视觉器件、可配置视觉系统和智能视觉装备等形态服务各产业应用,已经被大范围的应用于新型显示、消费电子、印刷包装、新能源等众多行业,成为这一些行业必不可少的数字化和智能化变革的支撑。

  中国市场已成为全世界机器视觉市场规模增长最快的市场之一。根据中国机器视觉产业联盟的统计,中国机器视觉行业的销售额从2018年的101.80亿元增长至2020年的144.20亿元,复合增长率达19.02%。得益于宏观经济回暖、新基建投资增加、数据中心建设加速、制造业自动化推进等因素,预计2020年至2023年,中国机器视觉行业的销售额将以27.15%的复合增长率增长,至2023年销售额将达296.00亿元。

  资料来源:中国机器视觉产业联盟,依据2020年中国机器视觉产业联盟企业调查,包括133家受访企业。从下游应用行业角度考虑,根据中国机器视觉产业联盟统计,机器视觉已经在电子/电气、半导体、汽车、印刷包装、食品加工等领域得到普遍应用。其中,电子/电气行业是目前中国机器视觉行业最大的下游应用领域,2020年其销售额占比为52.90%。

  过去十年是中国机器视觉行业加快速度进行发展的十年,经过一段时间的普及与推广,机器视觉应用场景范围逐渐扩大。目前,机器视觉的应用场景范围已从最初的消费电子等领域,逐步拓展至印刷包装、汽车、运输、医疗等领域。预计未来,除了传统的应用领域外,在AI、无人驾驶、人脸识别等新兴技术兴起的带动下,机器视觉将进一步拓宽应用领域。

  嵌入式视觉系统是指在嵌入式系统中使用机器视觉技术,是嵌入式系统和机器视觉两种技术的整合,可独立完成从接收光信号到系统输出的整个信号处理过程。解决能力、存储器密度和系统集成度的提升,促进了嵌入式视觉在传统和新兴应用领域的渗透。未来,得益于慢慢的变多的行业应用程序的支持,嵌入式视觉将被更广泛地应用在无人驾驶等领域新兴领域。

  3D机器视觉升级相比2D机器视觉,3D机器视觉具有非常明显优势,例如测量速度快、精度高、抗干扰能力强、操作简单便捷等,能有效解决2D机器视觉对于高度、厚度、体积、平面度等测量因素缺失的问题。3D视觉技术的突破,将逐步推动视觉技术在高端场景的应用,传统的2D机器视觉将快速向3D机器视觉升级,推动机器视觉市场持续增长。

  越发严苛。例如,半导体生产制造已使用5nm工艺,对芯片的检测精度要求也已提升至纳米量级。受限于衍射极限,单纯采用显微放大的方式已经难以满足检测精度需求,导致加工良率难以提高,影响产品质量。因此,急需高精度的机器视觉技术解决更精准的测量问题,保证加工工艺符合标准要求,降低封装成本,确保出厂产品质量。上述下游应用的发展推动了对机器视觉产品和服务需求的提升,但也对机器视觉厂商提出了更高标准的要求。随着下游应用的生产、加工、检测等环节的效率和品质

  展和普及,机器视觉产品已经大范围的应用于智慧农业、矿石分选、食品安全等众多产业中。各行业样本的复杂性要求机器视觉不仅要实现目标的外观检测,也要实现目标的材料成分、颜色、温度等特征的分析。光谱技术利用光的衍射和折射特性,通过光栅、棱镜等分光元件,在谱域获取有效信号,实现目标高维信息参量获取,并通过相关分析算法将谱域信号与测量需求建立联系,如物质成分、温度、三维面型等,通过对光谱的测量解决复杂多样化的测量需求。

  通过多样化数据采集,并通过特定算法解析,获取到传统成像中难以获取的图像信息,深度挖掘图像中隐含的内部信息,满足更高分辨率、更多维度、更大空间带宽积的光电成像需求。随着新型光电器件的发展和硬件计算能力的提升,计算成像技术在光电成像领域呈现出蒸蒸日上的趋势。

  照明光源、成像器件、图像采集器件组成,各类器件的性能升级都会推动机器视觉系统的性能和稳定能力提升,以此来实现高像质的图像采集。另外,丰富的元器件为提供个性化的图像采集和智能方案奠定了基础。

  乎无限的算力,解决各种复杂运算问题,提升了机器视觉系统的决策速度;分析算法的优化升级也使机器视觉的识别和分类变得更准确;5G通信技术增加了信号数据通量、降低了信号时延、缓解了信号干扰等问题,使机器视觉在无人驾驶、精密自动控制、智慧工厂等领域中发挥及其重要的作用。该等有关技术的发展提升了机器视觉系统的性能和使用效率,但也对相关硬件厂商的研发技术能力提出了更高的要求。

  根据中国机器视觉产业联盟统计,中国机器视觉市场的集中度会降低,销售额排名前五的企业销售额合计占整体销售额的比例从2019年的33.0%下降至2020年的30.1%;销售额排名前十的企业销售额合计占整体销售额的比例从2019年的44.6%下降至2020年的40.3%。在成员企业中,2020年销售额排名前十的企业中,有8家公司的总部在中国。

  凌云光成立于2002年,聚焦机器视觉业务,已开发出一系列可配置视觉系统和智能视觉设备产品,并自主研发了工业相机、光源等核心器件,在多行业得到普遍应用,服务于苹果、富士康、京东方等多家有名的公司。2021年实现营业收入24.36亿元,归母纯利润是1.72亿元。2022年7月6日,凌云光(股票代码:688400)在上交所A股科创板正式上市。

  天准科技成立于2005年,总部在中国苏州,致力于以领先技术推动工业数字化智能化发展,基本的产品包括视觉测量装备、视觉检测装备、视觉制程装备和智能网联方案等。2019年7月22日,天准科技在科创板正式挂牌上市(股票代码:688003)。2021年实现营业收入12.65亿元,归属于上市公司股东的净利润为1.34亿元。

  大恒图像成立于1991年,专注于机器视觉部件及视觉系统研发、生产和营销,是A股上市公司大恒科技(股票代码:600288)旗下核心资产。大恒科技产业之一的机器视觉组团(包括中国大恒图像分公司,大恒图像、深圳恒志、 上海昊邦、苏州图锐智能科技、苏州恒视智能科技等子公司,大恒图像子公司下属青岛恒纺、河北天昱恒等子公司及合资公司潍坊天恒)2021年度实现营业收入10.80亿元。

  OPT)成立于2006年,定位于自动化核心零部件供应商,现已成为国内机器视觉应用技术领先者,产品有视觉系统、光源、工业相机、镜头、3D激光传感器、工业读码器等。2020年在上交所科创板上市(股票代码:688686)。2021年实现营业收入8.75亿元,归属于上市公司股东的纯利润是3.03亿元。

  宝视纳视觉技术(北京)有限公司成立于2018年,是 Basler集团旗下子公司。Basler创始于德国,是一家跨国的高品质工业相机和计算机视觉解决方案提供商,在欧洲、亚太、中国和北美均设有分支机构,包括生产制造工厂(位于德国和新加坡)、销售公司及联络处。

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