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机器视觉行业迎来爆发式增长

点击次数:152 次  更新时间:2021-06-28
    受益于3C制造、平板显示、汽车、半导体、医药等行业快速迈向智能化、数字化,全球机器视觉市场呈快速增长趋势,2020年市场规模107亿美元,预计2020-2025年将以6.56%的复合增长率增长至147亿美元。

    机器视觉应用场景可以分为工业应用和非工业应用两大类。机器视觉的快速发展首先源于先进工业制造业对高精度快速检测的需求。比如在3C电子组装中,传统制造业大量使用人工装配和检测,而先进制造产线则大量使用机器视觉技术完成零件定位、自动组装、自动检测等工序;面板制造由于涉及到微米级的加工制造,因此传统人眼已经无法胜任,必须使用机器视觉技术进行定位、加工和检测,才能保障生产效率和产品良率。其他各行业比如汽车、印刷、电池、玻璃、PCB和工业机器人等均存在大量机器视觉应用场景。


 机器视觉在面板制造行业的应用

    在面板制造过程中,使用机器视觉的相关检测设备贯穿在整个制造过程中,应用最广泛的即AOI自动光学检测机和AVI自动画面检测机。AOI自动光学检测机在每一个细分工艺段均会被使用,主要用于检测表面Particle异物颗粒、断线等微观不良。AVI自动画面检测机,目的是将显示面板点亮后利用机器视觉系统自动检测画面是否有缺陷,取代早期的人工目视检测。


   显示行业主要光学检测设备中,阵列厂主要检测TFT基板的微观缺陷和线路缺陷等,核心技术是可以自动识别检测微米级尺寸的缺陷,精度要求高,设备国产化率较低,主要代表厂商有以色列奥宝科技Orbotech、韩国HB Tech和韩国DIT等,国内中导光电在该领域有布局,但份额较低。

    TFT-LCD成盒厂和模组厂的主要光学检测设备是面板自动点灯检测设备,主要检测面板画面品质,要求将面板画面点亮,在各种预先设计好的画面下使用机器视觉技术检测各类画面显示缺陷,如画面不均(Mura)、点不良、线不良等,其中Mura检测对机器视觉算法要求非常高。

    目前TFT-LCD成盒厂和模组厂的全自动点灯检测设备已基本实现全部国产化,以智能手机、平板电脑等中小屏面板全自动点灯检测设备为例,根据CINNO Research统计数据,2020年装机数量排名,凌云光、精测电子和惠州高视排名前三,合计市占接近70%,其中凌云光占比35.9%排名第一,精测电子占比20.5%排名第二,惠州高视占比10.3%排名第三。排名前六厂商还包括佳智彩、旭鑫和富鑫林,排名前六厂商均为大陆本土厂商。在大尺寸屏面板全自动点灯检测设备领域,则主要是精测电子和欣奕华,两者占据了大部分的市场。

    AMOLED是近年来投资力度最大的新型显示技术。AMOLED显示屏制造工艺主要分为TFT阵列、OLED蒸镀封装和柔性模组,其中TFT工艺段和LCD液晶显示屏的TFT工艺基本相同,只是精度规格会更高,相应的对AOI设备要求也会更高,在AMOLED模组工艺段,同样存在大量AVI自动画面检测的需求。

    AMOLED产业早期由于国内设备产业链不成熟,因此基本都是韩国设备商为主,随着国内AMOLED产业的发展,AMOLED面板全自动点灯检测设备国产化程度也不断提升。以AMOLED模组全自动点灯检测设备为例,根据CINNO Research统计数据,中国大陆主要AMOLED面板厂模组自动点灯检测设备中,2020年装机数量排名,华兴源创、凌云光、韩国ANI、精智达和精测电子排名前五,前五厂商合计市占超过95%,头部厂商集中度非常明显,并且前五厂商中仅韩国ANI一家海外厂商,国产化程度非常高。

    排名前三厂商中,2020年装机数量华兴源创占比26.9%排名第一,凌云光占比23.7%排名第二,韩国ANI占比21.5%排名第三。排名第一的华兴源创为科创板首家上市企业,是苹果供应链企业,也是国内面板龙头京东方AMOLED点灯检测设备核心供应商;排名第二的凌云光作为国内少数以机器视觉算法和核心器件底层技术为基础,向下游智能装备领域拓展的设备制造商,其相关设备也已广泛应用于京东方、华星光电、夏普等主要面板制造商生产线,而且获得了显示面板领域显智链基金的6000万投资。韩国ANI则主要受益于韩国AMOLED产业链的成熟,国内AMOLED产业在发展早期大量采用韩国成熟设备供应商。

   机器视觉在3C电子行业的应用

   在先进的工业4.0智能制造生产中,使用机器视觉定位功能的自动搬运车将物料自动运输到相应站点,机械臂通过机器视觉定位自动完成物料组装,安装机器视觉产品的传输带可以自动识别物料并自动传输,各站点通过配置机器视觉和智能算法的自动检测设备完成对产品的自动检测和尺寸测量,最后通过传输带和自动搬运车完成物料良品与不良品的自动分拣和出货。全程以MES系统为大脑进行统一指挥调度,各单元配置机器视觉及相应算法作为眼睛与大脑,反馈信息上报MES系统,并指挥相应动作机构完成各项操作,大大减少人力需求,并且解决了人和人之间操作的不一致性,大大改善了良率品质。

    不同于显示面板和半导体行业,3C电子行业特征是工艺站点多样且数量众多,而且3C电子代工大厂如富士康等均具有强大的自动化设备组装能力。因此,该行业对机器视觉最大量的需求,是通用型、可配置的视觉系统,电子代工大厂结合自身的自动化设备,加工组装成相应的机器视觉定位、测量与检测整机。目前该市场长期被美国康耐视和日本基恩士垄断。根据CINNO Research统计数据,2020年中国大陆3C电子行业可配置机器视觉系统按营收排名,康耐视和基恩士分列第一、二名,两者市占合计超过60%,其中康耐视占比32.7%排名第一,基恩士占比27.6%排名第二。国内厂商如凌云光也开发出了相应的产品,得到了业界的高度认可,并成为苹果公司的优选供应商,2020年营收市占22.4%排名第三,凌云光也因此获得了富士康与小米长江基金3亿投资。其他国内厂商,包括大恒科技等也凭借优秀的产品性价比开始逐步渗透该市场。

    机器视觉在印刷行业的应用

    随着社会的发展和生活的进步,印刷业不断发展壮大,并逐渐形成了一个以知识化、信息化为主要内容的并能影响国际竞争力的产业经济体系。

    目前印刷行业激烈的竞争,使得用户对产品质量要求越来越高,质量问题对于印刷企业的生存扮演着至关重要的角色。机器视觉在印刷包装行业中的应用,可以在印前、印中和印后,确保印刷质量。目前印刷行业的机器视觉检测,主要分为在线检测和离线检测。检测的应用场景主要包括软包检测、标签检测、单张检测、对版检测等等。

    根据CINNO Research统计数据,2020年中国大陆印刷行业机器视觉智能装备市场按产值排名,凌云光以21.1%市占排名第一,大恒图像和征图分别以13.5%和6.9%市占排名第二、第三,前三大企业合计占比超过40%。

    排名第一的凌云光在标签、软包领域耕耘多年,占据了80%以上高端用户,优势明显,在多个细分市场占均有较高的市场。公司通过光机电算软核心技术,可以针对印刷行业各个细分应用,开发高稳定性和高检出率的视觉检测设备,并提供综合品质管理解决方案发展,结合智能工厂管理软件和质量管理软件,提供全方位的品质管理服务。

    排名第二的北京大恒图像视觉有限公司成立于1991年,是中国最早成立的专注于机器视觉部件、视觉系统的高科技企业之一,是中科院下属上市公司“大恒科技(股票代码:600288)”的全资子公司。目前主导产品有机器视觉产品、计算机信息系统集成、行业应用系统开发、IT咨询服务及办公自动化产品的代理等。其中,机器视觉器件产品包括工业相机、高速摄像机、智能摄像机、图像采集卡、镜头、图像处理软件以及多种图像检测系统,机器视觉智能装备包括印刷包装行业检测设备等。

    排名第三的征图成立于2009年,是专业的机器视觉及自动化的完整解决方案提供商,为制造业提供工业图像检测及配套自动化设备。公司拥有国内较早的机器视觉系统及自动化开发经验的研发团队,拥有十余年的核心技术积累和创新。目前主要的产品有:印刷及包装图像检测及相关自动化设备、电子及半导体检测、玻璃检测、薄膜检测、汽车精密零部件、电子产品外观检测及装配自动化设备等。

    赋能智能制造,机器视觉技术百倍杠杆撬动智能制造产业发展

    CINNO Research研究表明,全球机器视觉产业已渗透各个细分工业领域,在各行业智能制造工厂中,存在大量使用机器视觉技术的智能装备,可以完成包括但不限于自动搬运、自动装配、自动检测等工艺。以3C电子、面板制造、半导体、印刷等机器视觉主要应用市场为例,2020年全球机器视觉产业规模已超过100亿美金,智能装备市场规模超过1,000亿美金,而使用这些智能装备生产制造并销售各类产品的行业产值则超过两万亿美金,机器视觉技术可以百倍杠杆撬动智能制造产业发展。机器视觉技术作为智能制造核心底层技术,持续推动着工业4.0在全行业渗透,并赋予智能制造设备产业以更广阔的发展空间。

    中国大陆机器视觉产业进入爆发阶段

    中国大陆机器视觉起步要晚于全球,早期以代理海外品牌产品为主。进入本世纪后,随着中国制造业的快速发展,本土机器视觉企业也进入了跨越式发展阶段,市场和技术逐步赶超海外。展望未来,受益于“新基建”投资加大,中国制造业总体规模持续扩大、智能化水平不断提高,以及相关政策利好等因素,预计中国机器视觉市场规模将保持快速增长。不断提高,以及相关政策利好等因素,预计中国机器视觉市场规模将保持快速增长。(来源:CINNO Research)
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