受益于3C制造、平板顯示、汽車、半導體、醫藥等行業快速邁向智能化、數字化,全球
機器視覺市場呈快速增長趨勢,2020年市場規模107億美元,預計2020-2025年將以6.56%的復合增長率增長至147億美元。
機器視覺應用場景可以分為工業應用和非工業應用兩大類。機器視覺的快速發展首先源于先進工業制造業對高精度快速檢測的需求。比如在3C電子組裝中,傳統制造業大量使用人工裝配和檢測,而先進制造產線則大量使用機器視覺技術完成零件定位、自動組裝、自動檢測等工序;面板制造由于涉及到微米級的加工制造,因此傳統人眼已經無法勝任,必須使用機器視覺技術進行定位、加工和檢測,才能保障生產效率和產品良率。其他各行業比如汽車、印刷、電池、玻璃、PCB和工業
機器人等均存在大量機器視覺應用場景。
圖示:機器視覺系統構成示意圖,(圖片來源:CINNO Research)
機器視覺在面板制造行業的應用
在面板制造過程中,使用機器視覺的相關檢測設備貫穿在整個制造過程中,應用最廣泛的即AOI自動光學檢測機和AVI自動畫面檢測機。AOI自動光學檢測機在每一個細分工藝段均會被使用,主要用于檢測表面Particle異物顆粒、斷線等微觀不良。AVI自動畫面檢測機,目的是將顯示面板點亮后利用機器視覺系統自動檢測畫面是否有缺陷,取代早期的人工目視檢測。
顯示行業主要光學檢測設備中,陣列廠主要檢測TFT基板的微觀缺陷和線路缺陷等,核心技術是可以自動識別檢測微米級尺寸的缺陷,精度要求高,設備國產化率較低,主要代表廠商有以色列奧寶科技Orbotech、韓國HB Tech和韓國DIT等,國內中導光電在該領域有布局,但份額較低。
TFT-LCD成盒廠和模組廠的主要光學檢測設備是面板自動點燈檢測設備,主要檢測面板畫面品質,要求將面板畫面點亮,在各種預先設計好的畫面下使用機器視覺技術檢測各類畫面顯示缺陷,如畫面不均(Mura)、點不良、線不良等,其中Mura檢測對機器視覺算法要求非常高。
目前TFT-LCD成盒廠和模組廠的全自動點燈檢測設備已基本實現全部國產化,以智能手機、平板電腦等中小屏面板全自動點燈檢測設備為例,根據CINNO Research統計數據,2020年裝機數量排名,凌云光、精測電子和惠州高視排名前三,合計市占接近70%,其中凌云光占比35.9%排名第一,精測電子占比20.5%排名第二,惠州高視占比10.3%排名第三。排名前六廠商還包括佳智彩、旭鑫和富鑫林,排名前六廠商均為大陸本土廠商。在大尺寸屏面板全自動點燈檢測設備領域,則主要是精測電子和欣奕華,兩者占據了大部分的市場。
AMOLED是近年來投資力度最大的新型顯示技術。AMOLED顯示屏制造工藝主要分為TFT陣列、OLED蒸鍍封裝和柔性模組,其中TFT工藝段和LCD液晶顯示屏的TFT工藝基本相同,只是精度規格會更高,相應的對AOI設備要求也會更高,在AMOLED模組工藝段,同樣存在大量AVI自動畫面檢測的需求。
AMOLED產業早期由于國內設備產業鏈不成熟,因此基本都是韓國設備商為主,隨著國內AMOLED產業的發展,AMOLED面板全自動點燈檢測設備國產化程度也不斷提升。以AMOLED模組全自動點燈檢測設備為例,根據CINNO Research統計數據,中國大陸主要AMOLED面板廠模組自動點燈檢測設備中,2020年裝機數量排名,華興源創、凌云光、韓國ANI、精智達和精測電子排名前五,前五廠商合計市占超過95%,頭部廠商集中度非常明顯,并且前五廠商中僅韓國ANI一家海外廠商,國產化程度非常高。
排名前三廠商中,2020年裝機數量華興源創占比26.9%排名第一,凌云光占比23.7%排名第二,韓國ANI占比21.5%排名第三。排名第一的華興源創為科創板首家上市企業,是蘋果供應鏈企業,也是國內面板龍頭京東方AMOLED點燈檢測設備核心供應商;排名第二的凌云光作為國內少數以機器視覺算法和核心器件底層技術為基礎,向下游智能裝備領域拓展的設備制造商,其相關設備也已廣泛應用于京東方、華星光電、夏普等主要面板制造商生產線,而且獲得了顯示面板領域顯智鏈基金的6000萬投資。韓國ANI則主要受益于韓國AMOLED產業鏈的成熟,國內AMOLED產業在發展早期大量采用韓國成熟設備供應商。
機器視覺在3C電子行業的應用
在先進的工業4.0智能制造生產中,使用機器視覺定位功能的自動搬運車將物料自動運輸到相應站點,機械臂通過機器視覺定位自動完成物料組裝,安裝機器視覺產品的傳輸帶可以自動識別物料并自動傳輸,各站點通過配置機器視覺和智能算法的自動檢測設備完成對產品的自動檢測和尺寸測量,最后通過傳輸帶和自動搬運車完成物料良品與不良品的自動分揀和出貨。全程以MES系統為大腦進行統一指揮調度,各單元配置機器視覺及相應算法作為眼睛與大腦,反饋信息上報MES系統,并指揮相應動作機構完成各項操作,大大減少人力需求,并且解決了人和人之間操作的不一致性,大大改善了良率品質。
不同于顯示面板和半導體行業,3C電子行業特征是工藝站點多樣且數量眾多,而且3C電子代工大廠如富士康等均具有強大的自動化設備組裝能力。因此,該行業對機器視覺最大量的需求,是通用型、可配置的視覺系統,電子代工大廠結合自身的自動化設備,加工組裝成相應的機器視覺定位、測量與檢測整機。目前該市場長期被美國
康耐視和日本基恩士壟斷。根據CINNO Research統計數據,2020年中國大陸3C電子行業可配置機器視覺系統按營收排名,康耐視和基恩士分列第一、二名,兩者市占合計超過60%,其中康耐視占比32.7%排名第一,基恩士占比27.6%排名第二。國內廠商如凌云光也開發出了相應的產品,得到了業界的高度認可,并成為蘋果公司的優選供應商,2020年營收市占22.4%排名第三,凌云光也因此獲得了富士康與小米長江基金3億投資。其他國內廠商,包括大恒科技等也憑借優秀的產品性價比開始逐步滲透該市場。
機器視覺在印刷行業的應用
隨著社會的發展和生活的進步,印刷業不斷發展壯大,并逐漸形成了一個以知識化、信息化為主要內容的并能影響國際競爭力的產業經濟體系。
目前印刷行業激烈的競爭,使得用戶對產品質量要求越來越高,質量問題對于印刷企業的生存扮演著至關重要的角色。機器視覺在印刷包裝行業中的應用,可以在印前、印中和印后,確保印刷質量。目前印刷行業的機器視覺檢測,主要分為在線檢測和離線檢測。檢測的應用場景主要包括軟包檢測、標簽檢測、單張檢測、對版檢測等等。
根據CINNO Research統計數據,2020年中國大陸印刷行業機器視覺智能裝備市場按產值排名,凌云光以21.1%市占排名第一,大恒圖像和征圖分別以13.5%和6.9%市占排名第二、第三,前三大企業合計占比超過40%。
排名第一的凌云光在標簽、軟包領域耕耘多年,占據了80%以上高端用戶,優勢明顯,在多個細分市場占均有較高的市場。公司通過光機電算軟核心技術,可以針對印刷行業各個細分應用,開發高穩定性和高檢出率的視覺檢測設備,并提供綜合品質管理解決方案發展,結合智能工廠管理軟件和質量管理軟件,提供全方位的品質管理服務。
排名第二的北京大恒圖像視覺有限公司成立于1991年,是中國最早成立的專注于機器視覺部件、視覺系統的高科技企業之一,是中科院下屬上市公司“大恒科技(股票代碼:600288)”的全資子公司。目前主導產品有機器視覺產品、計算機信息系統集成、行業應用系統開發、IT咨詢服務及辦公自動化產品的代理等。其中,機器視覺器件產品包括工業相機、高速攝像機、智能攝像機、圖像采集卡、鏡頭、圖像處理軟件以及多種圖像檢測系統,機器視覺智能裝備包括印刷包裝行業檢測設備等。
排名第三的征圖成立于2009年,是專業的機器視覺及自動化的完整解決方案提供商,為制造業提供工業圖像檢測及配套自動化設備。公司擁有國內較早的機器視覺系統及自動化開發經驗的研發團隊,擁有十余年的核心技術積累和創新。目前主要的產品有:印刷及包裝圖像檢測及相關自動化設備、電子及半導體檢測、玻璃檢測、薄膜檢測、汽車精密零部件、電子產品外觀檢測及裝配自動化設備等。
賦能智能制造,機器視覺技術百倍杠桿撬動智能制造產業發展
CINNO Research研究表明,全球機器視覺產業已滲透各個細分工業領域,在各行業智能制造工廠中,存在大量使用機器視覺技術的智能裝備,可以完成包括但不限于自動搬運、自動裝配、自動檢測等工藝。以3C電子、面板制造、半導體、印刷等機器視覺主要應用市場為例,2020年全球機器視覺產業規模已超過100億美金,智能裝備市場規模超過1,000億美金,而使用這些智能裝備生產制造并銷售各類產品的行業產值則超過兩萬億美金,機器視覺技術可以百倍杠桿撬動智能制造產業發展。機器視覺技術作為智能制造核心底層技術,持續推動著工業4.0在全行業滲透,并賦予智能制造設備產業以更廣闊的發展空間。
中國大陸機器視覺產業進入爆發階段
中國大陸機器視覺起步要晚于全球,早期以代理海外品牌產品為主。進入本世紀后,隨著中國制造業的快速發展,本土機器視覺企業也進入了跨越式發展階段,市場和技術逐步趕超海外。展望未來,受益于“新基建”投資加大,中國制造業總體規模持續擴大、智能化水平不斷提高,以及相關政策利好等因素,預計中國機器視覺市場規模將保持快速增長。不斷提高,以及相關政策利好等因素,預計中國機器視覺市場規模將保持快速增長。