机器视觉技术指用机器代替人眼来做测量和判断,由“图像获取、图像处理和分析、输出或显示”三部分所组成:产品摄取目标后将其转换成图像信号,传送给图像处理系统转变成数字化信号,再由图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标特征,进而根据判别结果来控制现场的设备动作。
相对人眼而言,机器视觉系统拥有分辨力强、感光范围光多、观测精度高等优点,可用于工业和非工业领域。机器视觉在工业领域的功能最重要的包含检测、识别、引导与定位,被大范围的应用于电子、汽车、电气、机械、制药等工业生产的产品检验测试与质量控制等环节。
机器视觉系统由光源、镜头、相机、图像采集卡以及核心软件五个部分构成。机器视觉行业上游厂商包括光源、镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件等的提供商,分为硬件零部件生产和软件开发两类。算法是软件开发的核心;工业相机是硬件系统的关键,成本约占硬件系统一半。
机器视觉的下游市场应用广泛,电子制造业占据最大市场,汽车、医药、交通等新兴领域渗透率不断提高。
全球市场进入稳定增长期,中国起步晚但迅速崛起。机器视觉技术起源于美国,全球机器视觉主要市场由以北美为主的发达国家占据,已进入稳定增长期。国外调查研究机构Markets and Markets多个方面数据显示,2016年全球机器视觉市场规模约为62亿美元,2002-2016年CAGR约12%。
中国的机器视觉行业直到20世纪80-90年代才起步,市场基数小、渗透率低、但增速快,2015年中国成为仅次于美国、日本的全球第三大市场;2016年市场规模达30.3亿元,同比增速超25%,全球占比达14.9%。中国未来人口红利拐点及工业自动化时代的来临将加快机器换人趋势,机器视觉迎来更大市场需求,加速发展。
未来将和AI交互,应用领域不断丰富,向3D拓展。机器视觉技术已成为工业机器人核心关键技术,未来或将和AI交互应用于无人机、无人驾驶、服务机器人等领域,想象空间巨大。机器视觉目前发展阶段为2D向3D过渡,二维层面已实现完美应用,三维空间还存在技术瓶颈。
各大企业正积极发展3D机器视觉技术,机器视觉龙头康耐视2016年收购两家3D机器视觉企业加快产品推进进程,凸显3D视觉在未来的重要性。3D视觉要求更复杂算法,大概率与AI交互,机器视觉未来向智能化发展。
中国制造2025推动工业自动化发展,机器视觉市场迅速扩大,2020年可达86亿元。高工产研预计,中国机器视觉市场增速将超25%;前瞻研究院认为,保守情况下年均增长率为20%,若发展形势好年均增长率可达30%。
假设2017-2020年机器视觉CAGR保持30%增长,至2020年市场规模可达86.5亿元。中国为制造大国,人机一体化智能系统后机器视觉空间长久来看更加广阔。
龙头企业康耐视、基恩士领跑全球,大力开拓中国市场。美国品牌康耐视(CognexCorp)和日本品牌基恩士(Keyence)是机器视觉领域两大龙头品牌。日本基恩士的产业规模和市占率居行业第一,美国康耐视专注机器视觉领域,在全世界汽车行业应用占据约40%市场占有率,在半导体设备制造领域占近80%市场份额。
国内低端竞争高端缺位,尚无龙头出现。国内市场上的机器视觉系统产品多用于包装、检测等领域的低端场合。随工业4.0时代的来临,机器视觉设备需求大幅增温,高端技术缺位愈加明显,尚无行业龙头出现。大恒图像、瑞松科技等相关企业正努力优化软件算法,研发3D视觉感测技术,力争在高端技术上实现突破。