机械计算机行业：机器视觉行业空间星辰大海国产厂商蓄势突围

围中国市场共振、国产厂商技术提升及产品布局日益超车。分析师及联系人SACS030004SACS0500012/2/29围人眼巨头基恩士、康耐视近25年平均毛利率达79%、72%。根据GGII数据，2021年全球/中国机器视觉市场规模分别为804亿元/138亿元，同比增长12.1%/46.8%，2016-2021年CAGR分别为14.0%/24.1%；预计2025年全球/中国机器视觉5年CAGR分别为12.2%/35.7%。总量持续增长续增长。链格局分化，国产厂商蓄势突围局端SciVision的VisionWare在2D和3D定位精度方面已实现较好性能；2)在可配置视觉系统领域，凌云光随着机器视觉技术供给投品的弯道超车。、行业竞争加剧风险。后评级说明和重要声明-2联合研究|行业深度4/4/29 图4：机器视觉检测应用场景及原理 7 图6：物体分拣通常建立在识别、检测之后 8 图8：机器视觉各项功能工业应用占比 9 图10：机器视觉行业龙头具备持续、稳定的高盈利 10图11：全球机器视觉器件市场规模及预测(亿元) 10图12：中国机器视觉市场规模及预测(亿元) 10 11 11国地区收入及增速 11国地区收入及增速 11图17：2021年国内机器视觉产品应用行业销售额占比 12图18：2019-2021年中国机器视觉细分行业占全行业销售额比例的变迁 12图19：3C电子行业的机器视觉应用正从组装端向非组装端渗透 13图20：机器视觉在方形卷绕电芯工艺流程的应用 135/5/29图21：机器视觉在锂电制造中的具体应用场景 14图22：2017-2025年中国锂电行业机器视觉市场规模及预测 14021年中国锂电池产量及增速 14图24：2020年至今，全球半导体销售额整体呈增长态势 15图25：2020年至今，中国半导体销售额整体呈增长态势 156：2016年-2021年全球半导体设备销售规模 15图27：2016年-2021年中国大陆半导体设备销售规模 15图28：中国机器视觉行业研发投入方向(亿元) 16图29：汽车行业的机器视觉应用场景 17图30：中国汽车销量及增速 17 图32：传统机器视觉的制约因素 18图33：深度学习的数据处理流程 18图34：传统机器视觉与基于深度学习的机器视觉效果比 19构 19图36：核心零部件毛利率处于机器视觉产业链最高一档 20 图39：2019-2021年中国机器视觉企业自主及代理销售额 24图40：2019-2021年中国机器视觉行业集中度变化 24图41：2020年工业机器视觉国产品牌首超50% 24视觉系统市场竞争格局 24图43：奥普特在3C、新能源领域与优质客户深度合作 27图44：奥普特来自苹果的收入持续上涨 27凌云光2019-2021年产品产销率情况 28 表2：机器视觉厂商(部分) 23表3：国外机器视觉软件发展更为成熟 25表4：国内外品牌的图像算法技术对比 25表5：国内外品牌可配置视觉系统的性能指标和应用领域对比 26表6：国内外品牌印刷领域智能视觉装备的性能指标和应用领域对比 26表7：国产品牌自主产品线布局可与国际巨头基恩士媲美 26表8：中国机器视觉市场代表企业产能扩张情况 276/6/29光学照明成像图像处理分析光学照明成像图像处理分析机器视觉：应用广泛+持续高盈利铸就高景气赛道像单元(光源、镜头、相机、图像采集卡、控制器和配件)；2)图像分析与处理单元(信信信息决策执行资料来源：奥普特招股说明书，长江证券研究所觉在精度、速度、适应性、客观性、重复性、可靠性、信息集成等方面具有显著优势，人眼视觉和机器视觉对比觉器视觉性的处理分析速度受多重因素影响，差异较大微秒左右，高速像机帧率可达到1000以理分析图像的速度稳定且越来越快境温度、湿度的适应性差，很多环境对人体有损害数据无法量化，因人而异统一劳性低高息集成集成资料来源：奥普特招股说明书，矩子科技招股说明书，长江证券研究所7/7/29别、测量与检测。1)定位。机器视觉定位是将零件的位置和方向与指定的空间公差进行比较的过程。在PCBIC。镜头视镜头视角定位标记镜头视角镜头视角镜头视角资料来源：IndustrialQuickSearch，长江证券研究所景资料来源：中国工控网，长江证券研究所2)检测。缺陷检测是制造业中最基本的质量控制方法之一，也是机器视觉系统最常用化、颜色或纹理变化、不连续性或连接结构。机器视觉系统可以将缺陷按类型、颜色、原理边边缘缺陷图像圆缺陷资料来源：IndustrialQuickSearch，长江证券研究所8\8\S93)测量。机器视觉测量主要用于检查零件的尺寸精度和几何公差。机器视觉系统通过资料来源：IndustrialQuickSearch，长江证券研究所4)识别。机器视觉识别主要用于扫描和读取条形码、二维码、零件标记以及在零件、标签和包装上的字符，这些标记包含产品名称、制造商、日期代码、批号和有效期等，标识有助于提升零件的可追溯性、库存控制和产品验证系统。识别系统包括光学字符识别 (OCR)或光学字符验证(OCV)系统，在OCR系统中，机器视觉在事先不知道待查字符的情况下读取目标上打印的字符；在OCV系统中，机器视觉在已知待查字符的情况下验证字符串的存在。别、检测之后资料来源：中国工控网，长江证券研究所占比达50%，识别、定位和测量功能分别占比24%、16%和10%。9/9/29难度检测识别定位测量机定位设备检测设备测量设备识别设备子品难度检测识别定位测量机定位设备检测设备测量设备识别设备子品件、塑胶件等度识别定位识别定位检测资料来源：奥普特招股说明书，长江证券研究所用占比50%4%资料来源：赛迪研究院，长江证券研究所学材料机器视觉行业机器视觉备资料来源：奥普特招股说明书，CMVU，长江证券研究所从净利率来看，基恩士维持增长态势，自1997年的23%稳定增长至2021年的40%，联合研究|行业深度10/10/2997989920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212016201720182019202020212022E2023E2024E2025E97989920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212016201720182019202020212022E2023E2024E2025E持续、稳定的高盈利100%80%60%40%20%0%-20%基恩士毛利率康耐视毛利率奥普特毛利率基恩士净利率康耐视净利率奥普特净利率资料来源：Wind，Bloomberg，长江证券研究所(注：基恩士数据按自然年计)行业空间星辰大海，细分赛道多点开花成长觉器21-25年CAGR分别为12.2%/35.7%，中国市场有望继续作为全球市场增量的主要贡25年CAGR为73.5%。图11：全球机器视觉器件市场规模及预测(亿元)000800600400200030%25%20%15%10%5%0%20212020201920182017201620152025E2024E2023E2022E全球机器视觉市场规模(亿元) 增速(右轴)资料来源：高工机器人产业研究所，长江证券研究所图12：中国机器视觉市场规模及预测(亿元)50%50%40%30%20%10%0%40030020003D视觉市场规模(亿元)2D3D视觉市场规模(亿元)合计增速(右轴)资料来源：高工机器人产业研究所，长江证券研究所1%占比分别为61%、13%。随着全球制造中心向中年基恩士、康耐视分别开始单独披露中国、大中华区销联合研究|行业深度11/11/29比100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%%%%%%%%%%%%%7%%%%%%105194%%%%%%%%04%%%%%%%%046%%%%%%%746%%%%%%%747%%%%%%%7664471FYFYFYFYFYFYFYFYFYFY2013201420152016201720182019202020212022日本占比美国占比中国占比其他地区占比(含欧洲)资料来源：Bloomberg，长江证券研究所100%80%60%40%20%0%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%511 5%13 2011 %%47114 256114 %411 %911 %1411 6511 99482012201320142015201620172018201920202021欧洲其他地区(含中国)欧洲其他地区(含中国)其他地区(不含中国)资料来源：康耐视公告，长江证券研究所(2020、2021年日本地区营收未单独披露，归入其他地区)美国地区收入在2012-2021年(自然年)的复合增速约为16.7%，康耐视的美国地区收入在2012-2021年的复合增速约为16.4%，说明机器视觉的成长期较长，中国作为机发展路径。速806040200FYFYFYFYFYFYFYFYFYFY2013201420152016201720182019202020212022美国收入(十亿日元)YOY(右轴)70%60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%资料来源：Bloomberg，长江证券研究所4504003503002502005002012201320142015201620172018201920202021美国收入(百万美元)YOY(右轴)45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%-5%-10%资料来源：Bloomberg，康耐视公告，长江证券研究所掘金中国机器视觉主要应用于制造业，其中消费电子占比最大。根据机器视觉产业联盟 (CMVU)统计数据，2021年中国机器视觉销售额的79.8%应用于制造业，包含消费电子、锂电、半导体(含PCB)、电气/电子(除半导体)、汽车、印刷和纸张、光伏等细；其次为锂电行业，全行业占比约为10.8%。联合研究|行业深度12/12/29 制造业72.3%-78.2%-79.8%3.5%-5.8%-10.8%2.2%-2.6%-4.0%其他非制造业医疗设备智慧交通物流和邮政分拣安全与监控、国防其他制造业食饮/ 制造业72.3%-78.2%-79.8%3.5%-5.8%-10.8%2.2%-2.6%-4.0%其他非制造业医疗设备智慧交通物流和邮政分拣安全与监控、国防其他制造业食饮/包装玻璃纺织和薄膜药品/化妆品/医疗保健光伏印刷和纸张汽车电气/电子(除半导体)半导体(含PCB)锂电消费电子应用行业销售额占比消费电子锂电半导体(含PCB)电气/电子(除半导体)汽车张光伏其他制造业所属行业应用占比非制造业所属行业应用占比制造业所属行业应用占比3.2%4.0%153.2%4.0%21.9%79.8%17.0%3%79.8%17.0%3%3.1%4.2%6.4%10.8%6.4%2.5%6.6%3.2%2.5%6.6%2.9%10.4%2.9%制造业非制造业其他安全与监控、国防物流和邮政分拣资料来源：CMVU，长江证券研究所新能源(锂电)成为中国机器视觉行业新支撑。根据CMVU统计数据，在中国制造业觉细分行业占全行业销售额比例的变迁25%20%15%10%5%0%非制造业非制造业19.9%-16.7%-17.0%201920202021资料来源：CMVU，长江证券研究所C平板电脑、笔记本、台式机、传统手机(淘汰中)、智能手机、电视和相机等7大类。其比逐步攀升，目前已接近50%。联合研究|行业深度13/13/29C组装端向非组装端渗透原原材料•杂质表面颜色纹理等检测•塑料、橡胶•五金•半导体原料•玻璃类•其它原料零零配件•功能、结构、尺寸、缺陷等检测•IC、PCB、简单电子元件•连接器、连接线•外壳、结构件•光学件、发光器件、图像显示等原原材料零配件模组段组装段模模组段•••••••主板总成光学和成像声学模组显示器-屏幕总成电池和有线、无线充电模块开关按键生物识别模块其它功能模块组装组装段•定位引导、间隙断差等，测量外观、功能检测•主板总成安装•电池、充电组件安装•相机安装、声学器件安装•其他零件成品成品•外观检测和记录•包装印刷•存储物流•控制器件、生物识别器件安装•其它各种辅助件安装•前后显示屏、外壳安装资料来源：中国机器视觉网，长江证券研究所视觉市场新增长极叠片等)应用较多，后段(密封钉焊后检测、包蓝膜前后的外观检测等)，以及模组段 芯工艺流程的应用资料来源：高工锂电，长江证券研究所D检测高度特征的缺陷，且对外部环境依赖度低，可作为锂电机器视联合研究|行业深度14/14/29资料来源：奥普特招股说明书，长江证券研究所量CAGR为20.3%。目前机器视觉在锂电行业仍处加速渗透阶段，预计锂电机器视觉检测系统市场规模将保持快于锂电池行业整体的增速。根据GGII预测，锂电行业机器17-2025年中国锂电行业机器视觉市场规模及预测图23：2017-2021年中国锂电池产量及增速25205020.020.0.24.62019202020212022E锂电机器视觉(亿元)增速(右轴)90%80%70%60%50%40%30%20%%0%2502000020172018201920202021中国锂离子电池产量(亿只)增速(右轴)45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%资料来源：高工锂电，长江证券研究所资料来源：CMVU，长江证券研究所联合研究|行业深度15/15/29120010008006004002000120010008006004002000撑。60504030200Jan/20Mar/20May/20Jul/20Sep/20Nov/20Jan/21Mar/21May/Jan/20Mar/20May/20Jul/20Sep/20Nov/20Jan/21Mar/21May/21Jul/21Sep/21Nov/21Jan/22Mar/22May/22Jul/22Sep/22Nov/2235%30%25%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%半导体全球销售额(十亿美元)同比环比资料来源：Wind，长江证券研究所2086420Jan/20Mar/20May/20Jul/20Sep/20Nov/20Jan/21Jan/20Mar/20May/20Jul/20Sep/20Nov/20Jan/21Mar/21May/21Jul/21Sep/21Nov/21Jan/22Mar/22May/22Jul/22Sep/22Nov/2240%30%20%10%0%-10%-20%-30%中国半导体销售额(十亿美元)同比环比资料来源：Wind，长江证券研究所RCAGR例由设备销售规模201620172018201920202021全球半导体设备销售规模(亿美元)YOY(右轴)50%40%30%20%10%0%-10%资料来源：Wind，长江证券研究所体设备销售规模350300250200500201620172018201920202021中国大陆半导体设备销售规模(亿美元) 占全球半导体设备市场比例(右轴)35%30%25%20%15%10%5%0%资料来源：Wind，长江证券研究所传统的半导体封测设备，精度普遍要达到微米(0.001mm)到亚微米(1.0μm)之间，器视觉行业对于3D视觉解决方案的研发投入由2019年的2.28亿元增长至2021年的6.46亿元，占全行业研发投入的比例由2019年的15.6%增长至2021年的20.8%。16/16/29图28：中国机器视觉行业研发投入方向(亿元)2520502019AI驱动的解决方案2020嵌入式视觉系统3D解决方案2021高光谱成像解决方案资料来源：CMVU，长江证券研究所带动机器视觉需求持续增长对焊接、涂胶、冲孔等工艺过程进行把控，最后对车身总成、整车OCR通过识器性能检测、发动机检测等。此外，视觉引导技术负责引导机器人进行最佳匹配安装、17/17/29景品种差异识别齿轮、轴衬磕碰检测机械手拣选定位电池外包装外观检测曲轴品种差异检测密封焊珠缺陷检测连杆尺寸检测C形环波形垫圈存在性检测电芯积层厚度测量车身密封涂布检测电池层叠定位U型针尺寸检测资料来源：基恩士官网，长江证券研究所汽市场已从政策驱动转向市场拉动。由于机器视觉技术在新能源汽车领域应用范围更广，35003000250020000050002003200420032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022销量(万辆)增速(%，右)50%40%30%20%10%0%-10%-20%资料来源：中国汽车工业协会，Wind，长江证券研究所率8007006005004003002000201420152016201720182019202020212022销量(万辆)新能源渗透率(%，右)30%25%20%15%10%5%0%资料来源：中国汽车工业协会，Wind，长江证券研究所18/18/29端侧算力成本越来越高单点系统维护成本过高底层特征中层特征高层特征结果原始数据端侧算力成本越来越高单点系统维护成本过高底层特征中层特征高层特征结果原始数据因素数数据孤岛通通用性、智能性欠佳资料来源：付斌斌《工业机器视觉的应用与发展趋势》，长江证券研究所解决成本难题，不仅降低总成本，而且24小时不间断工作，流程预测表示学习深度学习资料来源：奥普特招股说明书，长江证券研究所19/19/29光源光源镜头相机工控机软件其他度学习的机器视觉效果比资料来源：Basler，长江证券研究所部件选型决定系统性能，环节不同要求各异本与盈利剖析机器视觉是由图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号(即机器视觉产品)，再将图将的高端机器视觉核心组件设备(如高端镜头、高端CCD和CMOS、智能相机、高速图统方面。构15.15.06%19.88%18.07%10.84%9.04%27.11%资料来源：GGII，长江证券研究所联合研究|行业深度20/20/29枢分别达82%、74%和71%，其中基恩士与康耐视的高毛利已经维持了数十年。而国机器视觉产业链最高一档0%80%70%60%50%40%30%20%核心零部件解决方案视觉装备像采集卡20172018201920202021 中国大恒(视觉检测类)凌云光(系统)凌云光(装备) 天准科技矩子科技奥普特 康耐视基恩士资料来源：公司公告，Wind，Bloomberg，长江证券研究所非标决定系统性能，性能稳定可靠为首要目标按照扫描方式分为线扫描相机、面扫描相机和3D扫描相机。线扫描相机3D扫描相机可以在X、Y和Z平面进行检测，并计算物体在空间中的位置和方向。他3D扫描相机非常适合检查3D成型零件和机器人引导应用。这种类型的机器视觉相机联合研究|行业深度21/21/29类33D扫描相机线扫描相机面扫描相机资料来源：IndustrialQuickSearch，长江证券研究所同决定系统分辨率系统的精度不可以无限提高，这是因为光学系统的分辨率(光学分辨率)和相机的“压力”也就落在了镜头上，所以更高分辨率的镜头在成像系统中的作用越来越重要。成熟，组合应用考验非标设计能力22/22/29光源自身照明参数(强度、亮度、形状、大小、颜色)以及其与物体的距离、角度均会类完完全/部分明场照明漫射照明暗场照明轴向扩散照明背光照明平面扩散照明资料来源：IndustrialQuickSearch，长江证券研究所利用电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)技术将光子转换为电信素数。系列步骤，在外部(通过计算机)或在内部(对于独立机器视觉系统)执行。首先，数23/23/29产业链格局分化，国产厂商蓄势突围将迎百花齐放格局表2：机器视觉厂商(部分)厂商分类主要产品日本CCS，美国ADJ，美国Ai部件供部件供3D相机慕藤光，普密斯Opto国施耐德，德国蔡司，特德国AlliedVision，日本基恩士，德国SICK，DALSA康耐视国smartrayBasler，美国康耐视开发软件及AI维视图像、精浦科技ys加拿大Adept，美国MathWorks视觉系统及解工业机器视觉系决方案集成商统解决方案资料来源：中国电子技术标准化研究院，高工锂电，CMVU，长江证券研究所中国机器视觉行业起步较晚，早年主要依靠代理国外品牌产品，随着技术经验的积累，销售自主产品的比例仍在持续扩大，由2019年的79.2%提升至2021年的82.2%。此占率由37.7%降至31.3%，CR10由51.3降至43.1%。预计随着国内市场扩容、国内24/24/29视觉企业自主及代理销售额806040200201920202021自主产品销售额(亿元)代理产品销售额(亿元)资料来源：CMVU，长江证券研究所视觉行业集中度变化60%50%40%30%20%10%0%51.30%4551.30%45.20%37.70%33%43.10%31.30%20192020192020CR5CR10资料来源：CMVU，长江证券研究所觉国产品牌首超50%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%201520162017201820192020国产品牌占比国外品牌占比资料来源：赛迪研究院，长江证券研究所市场竞争格局海康机器人基恩士康耐视凌云光大恒图像奥普特华睿科其他资料来源：高工机器人产业研究所(GGII)，长江证券研究所国外品牌在高分辨率、高端工业相机领域仍占据主导地位，如瑞士Baumer、25/25/29gLibrary之一。视觉分析软件国外知名厂家除了德国MVTec，还有美国康耐视(Cognex)、加拿国外机器视觉软件发展更为成熟业相机和图像采集卡高VisionPro些方面不如HALCONAdept费用较高；开发周期长SDK开发，代码简便、处理速度非常快OCR形状匹配方面偏弱ck活几何定位ion-VisionWARE光VCCOM环境算法比较可靠，漏检率低-资料来源：朱云《机器视觉技术研究进展及展望》，长江证券研究所据凌云光招股说明书的比较，奥普特研发的SciVision在定位算法效率上已实现追赶甚股说明书，公司的2D视觉算法处理精度已达到业到1.68pixel。国内外品牌的图像算法技术对比算法性能能保证下的处理效率)别率，效率未披露士ionms/1.3M像素MD率未披露光VisionWareDm；效率500ms资料来源：凌云光招股说明书，长江证券研究所可配置视觉系统是光学成像模块(眼睛)与图像处理系统(大脑)的集合体，可以独立(如定位、测量、检测凌云光已经构建了可配置视觉系统的产品矩26/26/29国内外品牌可配置视觉系统的性能指标和应用领域对比率最多相机台数(台)统步骤基恩士XG8000约6711万8，以顺序、跳主VisionPro4755万8Windows系统顺序流程逻辑建模为主汽车、消费电子、新能源等领域光VisionASSEMBLY8在电子零部件及精密模组组装在电子零部件及精密模组组装涵盖各种复杂设备的建模过程资料来源：凌云光招股说明书，长江证券研究所来说，可。国内外品牌印刷领域智能视觉装备的性能指标和应用领域对比公司名称公司名称产品型号在线对版色差检测实时版周测量缺陷AI分类全流程管理应用领域ISRAVISIONPrintSTAR不支持支持不支持不支持支持印刷检测像DHJP不支持光PackMaster支持资料来源：凌云光招股说明书，长江证券研究所解决方案，根据不同客户的实际应用场景提供定制化服务。：国产品牌自主产品线布局可与国际巨头基恩士媲美公司名称光源和光源控制器镜头相机视觉控制系统解决方案士有有有有有有有式会社有有mmer有方案和整体方案有有有有方案和整体方案光有有有有方案和整体方案有有有公司有有资料来源：奥普特招股说明书，凌云光招股说明书，长江证券研究所27/27/29普特在3C和新能源领域的营收占比分别达到59.1%和29.5%。年开始，苹果公司逐步调整下单方式，从以往的直接采应的设备供应商按照苹果公司确定的型号从公司采购。2019年奥普特来自苹果增长79.7%至2.07亿元，占主营收入的比重达到39.4%。C域与优质客户深度合作资料来源：奥普特公告，长江证券研究所续上涨25020000 7.3%27.2%39.4%来自苹果及其子公司的收入(百万元)占主营业务收入的比例(右轴)45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%资料来源：奥普特招股说明书，长江证券研究所前