2019 年 6 月份,科創(chuàng)尚未開板之時,第一 1 次審議會議的三家上會公司,其中就有一家“機器視覺”概念公司,天準科技,產(chǎn)品主要為精密測量儀器、智能檢測裝備、智能制造系統(tǒng),屬于“機器視覺”領域的中下游,偏裝備制造。
剛剛,另外一家“機器視覺”概念公司,廣東奧普特科技股份有限公司,也提交了科創(chuàng)板申報材料并獲受理。
單從財務指標看,奧普特 2019 年 5.2 億收入,凈利潤高達 2 億,這賺錢能力,杠杠的,也充分說明了這個細分領域的前景。
奧普特,從名字上看,簡單直接的,業(yè)務肯定是跟光有關的。公司產(chǎn)品包括光源、光源控制器、鏡頭、相機、視覺控制系統(tǒng)等機器視覺核心軟硬件。
“機器視覺”,被譽為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和智能制造的“機器眼睛”,是用機器代替人眼來做檢測、判斷和控制,屬于工業(yè) 4.0 不可缺少的一環(huán)。
機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游零部件供應商、中游裝備廠商以及下游行業(yè)應用。機器視覺產(chǎn)業(yè)上游零部件包括光源、光源控制器、相機、鏡頭、圖像采集卡、圖像處理軟件等;中游裝備包括測量、檢測等裝備及裝備集成;下游就是各個行業(yè)的智能制造產(chǎn)線的集成了。
因此,從產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)來看,雖然同屬于“機器視覺”概念,天準科技處于“機器視覺”領域的中下游,偏裝備制造;而奧普特處于“機器視覺”領域的上游,偏重核心零部件。
我們通過奧普特招股說明書里的一張圖,直觀感受一下機器視覺在智能制造產(chǎn)線上的應用:
當然了,這只是“機器視覺”的圖像識別子系統(tǒng),圖像識別的結(jié)果,還需要跟工業(yè)機器人等產(chǎn)線上其他智能設備配合,才能發(fā)揮出更大的效果。
在目前大部分的工業(yè)機器人流水線中,幾乎所有工業(yè)機器人所能實現(xiàn)的,基本上都是重復性、固定動作,因為機器人不會疲勞。但也有個弊端,這種情況下根本達不到像人類一樣靈活地判斷,并根據(jù)現(xiàn)場情況隨機應變。
其中一個原因,就是機器人缺少了一雙“眼睛”。
而“機器視覺”扮演的就是工業(yè)領域的“眼睛”的角色,讓工業(yè)機器人有了自己的眼睛。
機器視覺的系統(tǒng)構(gòu)成
從機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成角度,一般由光源、相機和鏡頭、圖像采集系統(tǒng)和視覺分析系統(tǒng)組成。其中,前端以硬件為主,半導體、光學器件是關鍵;后端以軟件為主,算法是核心。
光源是機器視覺系統(tǒng)中重要的組件之一,攝像頭的圖像采集離不開光源的輔助,光源的選擇及其性能直接影響系統(tǒng)的成敗,影響處理精度和速度。光源分為可見光源和不可見光源,工業(yè)上常用的可見光源有 LED、鹵素燈、熒光燈等;不可見光源主要為近紅外光、紫外光、X 射線等。
鏡頭的作用是光學成像,主要參數(shù)有焦距、景深(Depth of Field)、分辨率、工作距離、視場(Field of View)等。鏡頭的選擇,需要考慮檢測物體類別和特性、景深或者焦距、加載和檢測距離、運行環(huán)境等因素。
相機為工業(yè)相機,通過相機對目標物體的圖像進行采集。相機按照芯片類型可以分為 CCD 相機(Charge Coupled Device CMOS-Complementary Metal Oxide Semiconductor)與 CMOS 相機。CCD 相機的成本較高,但成像品質(zhì)、成像通透性、色彩的豐富性等較 CMOS 相機出色很多。
圖像采集單元中最重要的元件是圖像采集卡,它是圖像采集單元與圖像處理單元的接口,用來將采集到的圖像進行數(shù)字化,并輸入、存儲到計算機中。
圖像處理軟件是整個機器視覺技術的核心,只有在軟件將采集到的圖像數(shù)據(jù)化以后,機器才能進行識別和檢測等功能機器視覺圖像處理軟件的選擇,決定著檢測算法的準確性。
從整個產(chǎn)業(yè)鏈來看,機器視覺行業(yè)的上游有光源及控制器、工業(yè)相機、鏡頭、圖像采集卡、圖像處理軟件等相關廠商。中游為系統(tǒng)集成和整機裝備廠商。下游市場是半導體和電子制造、汽車、印刷包裝、煙草、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和交通等應用領域。
機器視覺的行業(yè)應用
綜合來看,機器視覺有三大主要功能,分別為檢測、識別和定位。
檢測:檢測生產(chǎn)線上產(chǎn)品有無質(zhì)量問題,該環(huán)節(jié)也是取代人工最多的環(huán)節(jié)。比如電子行業(yè)的半導體晶圓檢測、制造業(yè)的表面劃痕檢測、汽車行業(yè)的面板印刷質(zhì)量檢測、印刷行業(yè)的色差檢測、醫(yī)療行業(yè)的藥瓶封裝缺陷檢測、食品行業(yè)的外觀封裝檢測等。
識別:利用機器視覺對圖像進行處理、分析和理解,以識別各種不同模式的目標和對象??梢赃_到數(shù)據(jù)的追溯和采集,在汽車零部件、食品、藥品等應用較多。比如工業(yè)生產(chǎn)過程中的物料配送、分揀、條碼掃描和物流行業(yè)中的快件分揀等。
定位:視覺定位要求機器視覺系統(tǒng)能夠快速準確的找到被測零件并確認其位置,上下料使用機器視覺來定位,引導機械手臂準確抓取。比如在半導體封裝領域,設備需要根據(jù)機器視覺取得的芯片位置信息調(diào)整拾取頭,準確拾取芯片并進行綁定。
在機器視覺應用領域,主要還是電子制造業(yè)為主,其次為汽車、制藥等行業(yè):
機器視覺的市場格局
在國際市場,機器視覺行業(yè)的發(fā)展相對成熟,國外機器視覺產(chǎn)品的主要廠商如基恩士、康耐視、NI 等都已經(jīng)建立起相對完整的從上游零部件生產(chǎn)到下游系統(tǒng)集成的業(yè)務鏈,除此之外,邦納、達爾薩、Euresys 也是國際知名的零部件生產(chǎn)商。
國內(nèi)企業(yè)在系統(tǒng)集成和設備制造上優(yōu)勢明顯。系統(tǒng)集成商提供硬件集成、軟件服務等解決方案,面向設備制造商或者最終用戶,可根據(jù)用戶的要求提供非標服務,主要工作是集成和軟件開發(fā);設備制造商提供標準化的產(chǎn)品。由于國內(nèi)企業(yè)對客戶工藝有更深的理解,能夠提供更便捷的服務,優(yōu)勢明顯,系統(tǒng)集成及設備制造成為國內(nèi)企業(yè)的著力點。
數(shù)據(jù)來源:安信證券
國內(nèi)的主要生產(chǎn)廠商關鍵零部件上多為進口,但中低端產(chǎn)品也有突破,按產(chǎn)業(yè)鏈可以分為三類:
第一類是主要生產(chǎn)硬件零部件的廠商如奧普特(相機)、奧光電(鏡頭)、維視圖像(相機)、沃德普(光源)、大恒圖像(相機、鏡頭、光源)、上海偉朗、上海鉑美等;
第二類是主要從事軟件開發(fā)的企業(yè)如大恒圖像、凌云電子、深科達、超音速;
第三類是從事整機生產(chǎn)的企業(yè),主要是集中在大恒圖像、天準科技等。