在線自動化測控系統(tǒng)、機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)主要構(gòu)成及工作原理如下：

（1）在線自動化測控系統(tǒng)

在線自動化測控系統(tǒng)包含片材在線測控系統(tǒng)、激光測厚系統(tǒng)和冷凝水回收/集散控制系統(tǒng)三類產(chǎn)品。

片材在線測控系統(tǒng)、激光測厚系統(tǒng)兩類產(chǎn)品搭載的傳感器、檢測原理和檢測指標(biāo)不同，其中，片材在線測控系統(tǒng)可選擇使用X射線傳感器、β射線傳感器、微波水分傳感器或紅外水分傳感器等一種或多種組合使用，采用射線穿透衰減、微波諧振、紅外線吸收反射原理，用來檢測電池極片、銅箔、薄膜、無紡布、紙張等片材的面密度/厚度/克重/定量、灰分、水分等指標(biāo)；激光測厚系統(tǒng)使用激光位移傳感器，采用激光反射原理，用來檢測電池極片輥壓后的厚度指標(biāo)。

片材在線測控系統(tǒng)和激光測厚系統(tǒng)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)和工作原理較為相似，主要由傳感器、掃描架、高速數(shù)據(jù)處理模塊、上位機(jī)（工作站）及控制軟件和供料調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，以“片材在線測控系統(tǒng)”為例對兩類產(chǎn)品的工作原理介紹如下：

①片材在線測控系統(tǒng)

A、產(chǎn)品的構(gòu)成及功能介紹片材在線測控系統(tǒng)由掃描架搭載傳感器對片材做實(shí)時在線精準(zhǔn)掃描檢測，高速數(shù)據(jù)處理模塊對傳感器采集的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、對位和壓縮等預(yù)處理后，將檢測數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)；上位機(jī)根據(jù)檢測到的實(shí)時面密度數(shù)據(jù)與目標(biāo)值對比的偏差，通過橫縱向閉環(huán)算法計算輸出橫向和縱向控制信號給供料調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變對應(yīng)的供料量完成閉環(huán)反饋控制，從而保證片材品質(zhì)的穩(wěn)定一致。同時，系統(tǒng)實(shí)時顯示并記錄檢測數(shù)據(jù)和控制效果。

以鋰電池極片面密度在線測控系統(tǒng)為例，閉環(huán)控制的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖示：

a、橫幅控制

該產(chǎn)品使用高速數(shù)據(jù)處理模塊，具有高速、高精度并行數(shù)據(jù)采集及處理能力，能夠?qū)崟r向上位機(jī)傳輸采集數(shù)據(jù)。上位機(jī)通過自主研發(fā)的橫向?qū)ξ凰惴?，將純滯后的面密度檢測數(shù)據(jù)與前段擠出位置的模頭螺栓一一對應(yīng)，根據(jù)實(shí)時的面密度數(shù)據(jù)，自動映射到模頭物理位置，自動調(diào)節(jié)橫幅分區(qū)供料，實(shí)現(xiàn)自動橫幅面密度閉環(huán)控制，并采用多點(diǎn)解耦算法和反走形算法，有效解決鄰域干擾問題。通過橫幅模頭閉環(huán)控制，有效地改善了橫幅涂布面密度與目標(biāo)值之間的偏差。控制的效果越好，偏離目標(biāo)值的幅度越小，橫幅閉環(huán)控制效果如下圖所示：

b、縱向控制

采用針對大延時純滯后的預(yù)估模型算法，計算控制上料泵的上料量，實(shí)現(xiàn)極片縱向涂布面密度的自動閉環(huán)控制?？v向閉環(huán)控制效果如下圖所示：

②冷凝水回收/集散控制系統(tǒng)

冷凝水回收控制系統(tǒng)使用可調(diào)節(jié)熱泵，利用工作蒸汽減壓前后的能量差作為動力，回收利用低品位的尾汽和蒸汽冷凝水系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸發(fā)汽，從而有效降低新鮮蒸汽的消耗量。制漿造紙過程控制是集散控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用案例。通過采集制漿過程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對蒸煮、洗篩漂到打配漿、流送、網(wǎng)部、干燥、卷取等整個工藝過程進(jìn)行全面控制。該系統(tǒng)可配合片材在線測控系統(tǒng)、機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)使用，全面共享定量、灰分、水分、缺陷等檢測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品最終質(zhì)量與制漿造紙過程工藝參數(shù)的集散控制。

（2）機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)

機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)分為WIS視覺檢測系統(tǒng)、VIS視覺檢測系統(tǒng)和X-ray內(nèi)部缺陷檢測系統(tǒng)三大類，可實(shí)現(xiàn)的檢測功能覆蓋表面瑕疵檢測、內(nèi)部缺陷檢測和尺寸測量系列產(chǎn)品，具體如下面所示：

①WIS視覺檢測系統(tǒng)

WIS視覺檢測系統(tǒng)是基于FPGA圖像處理的視覺檢測系統(tǒng)，由光源、鏡頭、CameraLink接口的工業(yè)線陣相機(jī)（以下簡稱“CameraLink相機(jī)”）、圖像處理板卡、交換機(jī)、上位機(jī)（工作站）等構(gòu)成。工作原理如下圖所示：

光源、鏡頭、相機(jī)等部分負(fù)責(zé)光學(xué)照明、成像和圖像信息采集。在圖像數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，基于FPGA的圖像處理板卡可直接接入相機(jī)信號，進(jìn)行解碼、缺陷定位、特征提取及缺陷過濾篩選等處理，再將處理結(jié)果通過交換機(jī)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行缺陷信息顯示。同時，根據(jù)檢測出的異常情況進(jìn)行警示或輸出控制信號給輔助控制設(shè)備，進(jìn)行報警、貼標(biāo)、在線剔除或報廢等處理。區(qū)別于其他基于上位機(jī)采用純數(shù)據(jù)采集卡的視覺檢測系統(tǒng)，圖像處理板卡采用全FPGA多路并行流水結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)缺陷檢測的本地處理，顯著提高了圖像信息處理速度，保證爆發(fā)性或持續(xù)性大量缺陷的實(shí)時處理，并降低對上位機(jī)的算力要求，在高速、寬幅、多相機(jī)檢測場景下，一臺上位機(jī)可以連接數(shù)十臺相機(jī)，該種系統(tǒng)性價比優(yōu)勢突出。

②VIS視覺檢測系統(tǒng)

VIS視覺檢測系統(tǒng)由光源、鏡頭、相機(jī)、上位機(jī)（工控機(jī)）等組成，是一款基于上位機(jī)進(jìn)行圖像信息處理的視覺檢測系統(tǒng)。VIS視覺檢測系統(tǒng)可搭配網(wǎng)口接口的工業(yè)線陣相機(jī)（以下簡稱“網(wǎng)口相機(jī)”）、3D相機(jī)、CameraLink相機(jī)等使用。VIS視覺檢測系統(tǒng)工作原理如下所示：

光源、鏡頭、相機(jī)等硬件部分主要負(fù)責(zé)光學(xué)照明、成像和圖像信息采集，通過網(wǎng)卡或采集卡等將圖像信息傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)利用視覺算法軟件對成像結(jié)果進(jìn)行處理分析、輸出分析結(jié)果，再將處理結(jié)果通過交換機(jī)傳輸至PLC，PLC實(shí)現(xiàn)對報警燈、貼標(biāo)機(jī)等輔助設(shè)備的控制。

③X-ray內(nèi)部缺陷檢測系統(tǒng)

X-ray內(nèi)部缺陷檢測系統(tǒng)與VIS視覺檢測系統(tǒng)的圖像分析處理原理相似，在圖像采集環(huán)節(jié)搭配的相機(jī)不同，X-ray內(nèi)部缺陷檢測系統(tǒng)搭配X-rayTDI相機(jī)或平板探測器，將X-ray以一定的角度射入鋰電池電芯的邊角位，在檢測器上生成圖像并傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)通過視覺算法軟件查找缺陷信息，從而判斷電芯的質(zhì)量是否符合工藝要求。

X-ray內(nèi)部缺陷檢測系統(tǒng)除了具備電芯缺陷信息檢測外，還運(yùn)用了機(jī)器視覺識別和定位功能，集成了電芯搬運(yùn)、電芯定位、電芯運(yùn)輸、電芯掃碼、不良品分類以及電芯下料等功能，可實(shí)現(xiàn)對電芯檢測信息的追溯管理。

在線自動化測控系統(tǒng)具備在線測量和實(shí)時閉環(huán)控制的特點(diǎn)，屬于過程控制領(lǐng)域。

1、過程控制行業(yè)發(fā)展概況

（1）行業(yè)基本概念

①過程控制行業(yè)介紹

過程控制在工業(yè)領(lǐng)域是指以厚度、水分、成分、溫度和壓力等工藝參數(shù)作為被控變量的自動控制，是計算機(jī)及時地采集檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)過算法得出最佳值迅速地對控制對象進(jìn)行自動控制和自動調(diào)節(jié)，也被稱為實(shí)時控制。過程控制是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗及成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量的重要手段。依據(jù)具體職能和組成的不同，過程控制技術(shù)可分為自動檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、自動保護(hù)系統(tǒng)和自動操縱系統(tǒng)四類。過程控制與工業(yè)自動化、產(chǎn)品之間的關(guān)系如下圖所示：

自動檢測系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)類情況如下：

A、自動檢測系統(tǒng)

自動檢測系統(tǒng)是指自動連續(xù)地對面密度、厚度、灰分、水分等各種工藝變量進(jìn)行測量，并在上位機(jī)中對測量結(jié)果進(jìn)行分析輸出，為實(shí)現(xiàn)自動化控制提供輸入信息。根據(jù)測量原理的不同，自動檢測系統(tǒng)可以分為射線式、激光式、微波式、超聲波式等。目前，片材在線自動檢測主要是片材的厚度/面密度/水分或其它成分含量的在線檢測，如厚度（面密度）國際同行通用的檢測方式主要是射線測厚、激光反射測厚、紅外測厚等，水分的主要檢測方式主要是紅外檢測和微波檢測；其他成分檢測主要是射線檢測或紅外檢測。每種檢測方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體如下：

當(dāng)前片材生產(chǎn)過程中在線實(shí)時、非接觸高精度檢測要求日益提升，射線檢測、激光檢測、紅外檢測、微波檢測在相關(guān)業(yè)務(wù)的檢測場景中仍是行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)發(fā)展的檢測技術(shù)，且隨著涂覆、復(fù)合等深加工新材料應(yīng)用場景增多，射線類面密度檢測技術(shù)性能明顯優(yōu)于其他檢測手段，具有廣闊的市場空間。公司各類產(chǎn)品所使用的射線檢測、激光檢測、紅外檢測、微波檢測等檢測技術(shù)是行業(yè)內(nèi)主流技術(shù)，且符合行業(yè)發(fā)展趨勢。行業(yè)內(nèi)未出現(xiàn)新的技術(shù)替代現(xiàn)有檢測技術(shù)。

B、自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)是指利用自動控制儀表及裝置，對生產(chǎn)過程中某些重要的工藝變量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，使它們在受到外界干擾影響偏離正常狀態(tài)后，能夠自動地重新回復(fù)到規(guī)定的范圍之內(nèi)，從而保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。按控制原理的不同，自動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差；閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在反饋原理基礎(chǔ)之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統(tǒng)進(jìn)行控制，可獲得比較好的控制性能。

②過程控制對于智能制造的重要性

智能制造需要強(qiáng)大的工業(yè)自動化作為支撐。過程控制是工業(yè)自動化的重要分支，廣泛應(yīng)用于新能源電池、薄膜、造紙、無紡布及衛(wèi)材、醫(yī)藥和食品等過程工業(yè)領(lǐng)域。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場競爭的日益激烈，過程工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的層次發(fā)展，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗等要求，過程控制已經(jīng)成為現(xiàn)代過程工業(yè)不可或缺的重要組成部分。我國智能制造尚處于起步階段，過程控制作為智能制造在過程工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的根基，其應(yīng)用水平將直接影響未來智能制造在過程工業(yè)的發(fā)展。

（2）過程控制行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

①應(yīng)用領(lǐng)域拓展和檢測精度提高，檢測設(shè)備需求旺盛

在工業(yè)自動化中，特別是連續(xù)生產(chǎn)過程的自動化中，檢測系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具之一。自動檢測系統(tǒng)通過對過程參數(shù)的準(zhǔn)確檢測，可以及時準(zhǔn)確地反映工藝設(shè)備的運(yùn)行工況，為操作人員提供必要的操作依據(jù)，為自動控制系統(tǒng)提供必要的信號，是過程控制中重要的前端系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展和工業(yè)生產(chǎn)過程中對于檢測精細(xì)度的要求不斷提升，工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)對于檢測設(shè)備的需求日益旺盛。

根據(jù)GrandViewResearch數(shù)據(jù)，2020年全球自動檢測設(shè)備規(guī)模已達(dá)到68.7億美元。未來在全球工業(yè)自動化不斷發(fā)展的驅(qū)動下，市場規(guī)模仍將保持持續(xù)增長。

從細(xì)分領(lǐng)域角度，在線檢測產(chǎn)品主要涉及自動檢測設(shè)備中的射線檢測設(shè)備、激光檢測設(shè)備和微波檢測設(shè)備。射線檢測技術(shù)、激光檢測技術(shù)和微波檢測技術(shù)等作為無損檢測技術(shù)，應(yīng)用范圍廣泛。

射線檢測設(shè)備方面，工業(yè)檢測設(shè)備利用射線特質(zhì)，在不影響、不損害被檢對象使用性能的前提下，檢測物料的缺陷和不均勻性、判斷其狀態(tài)。檢測手段的非破壞性、檢測結(jié)果的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的可視化特性，避免了取樣試驗(yàn)以點(diǎn)帶面的局限性、彌補(bǔ)了人工感官檢查的不足，使檢查結(jié)果更具真實(shí)性、科學(xué)性，被廣泛應(yīng)用到工業(yè)品成分檢測和內(nèi)部缺陷等。隨著檢測精度要求提升和下游應(yīng)用場景的不斷增加，射線檢測需求將保持快速增長。

激光檢測設(shè)備方面，激光廣泛應(yīng)用于儀器與傳感器領(lǐng)域、材料加工與光刻領(lǐng)域、通信與光存儲領(lǐng)域、科研與軍事領(lǐng)域等。激光檢測設(shè)備應(yīng)用的是激光傳感器，

根據(jù)MordorIntelligence數(shù)據(jù)，2020年全球激光傳感器市場規(guī)模達(dá)到9.89億美元。MordorIntelligence預(yù)計未來全球激光傳感器市場規(guī)模將以9.61%的年復(fù)合增長率持續(xù)增長，2026年將達(dá)到17億美元。

微波檢測設(shè)備方面，微波對非金屬復(fù)合材料具有較好的穿透性，多用于檢測塑料、陶瓷、玻璃、橡膠、木材以及各種復(fù)合材料等，如檢測紙張/無紡布中的水分、膠接結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)件中的分層、金屬加工工件表面粗糙度、裂紋等，應(yīng)用場景廣泛，市場需求量較大。

②工業(yè)生產(chǎn)過程日趨復(fù)雜，工業(yè)控制系統(tǒng)前景廣闊

工業(yè)控制系統(tǒng)包括監(jiān)控控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及分布式控制系統(tǒng)和使用可編程邏輯控制器控制本地化過程的小型控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)也屬于工業(yè)控制系統(tǒng)范疇。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的迅速提高與生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谧詣涌刂葡到y(tǒng)的要求不斷提升，對于工業(yè)自動控制系統(tǒng)的需求日益旺盛。

根據(jù)AMRAnalysis數(shù)據(jù)，2019年我國工業(yè)控制系統(tǒng)市場規(guī)模為105.6億美元。2020年受外部市場環(huán)境影響，預(yù)計市場規(guī)模有所下降。未來隨著工業(yè)自動化技術(shù)在我國各工業(yè)領(lǐng)域的普及和外部市場環(huán)境的恢復(fù)，我國工業(yè)控制市場規(guī)模將穩(wěn)步提升，AMRAnalysis預(yù)計2027年我國工業(yè)控制系統(tǒng)市場規(guī)模將達(dá)到151.6億美元。

（3）過程控制行業(yè)未來發(fā)展趨勢

①產(chǎn)品形態(tài)從單一系統(tǒng)向整體解決方案轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)模式下，工業(yè)自動化行業(yè)內(nèi)自動控制系統(tǒng)與自動檢測系統(tǒng)相對獨(dú)立，自動檢測系統(tǒng)提供商專注于提供專業(yè)的檢測設(shè)備，自動控制系統(tǒng)提供商專注于對各類設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成和控制。隨著全球工業(yè)和制造業(yè)正向著一體化、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，對檢測、控制設(shè)備等均出現(xiàn)更精細(xì)化、專業(yè)化的要求，對自動化的需求上也將從單一系統(tǒng)轉(zhuǎn)向整體解決方案。

面對下游行業(yè)對于自動化產(chǎn)品的需求，過程控制企業(yè)在設(shè)備生產(chǎn)和發(fā)展上更加關(guān)注下游行業(yè)的生產(chǎn)場景，由原有的僅提供專業(yè)檢測設(shè)備或控制集成服務(wù)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁z測、控制一體的解決方案。

②行業(yè)國產(chǎn)替代趨勢日趨明顯

相較于歐美、日本等國家，我國過程控制產(chǎn)業(yè)起步較晚，國外知名廠商占據(jù)國內(nèi)市場的主要份額。

近年來，我國本土工業(yè)自動化品牌快速發(fā)展。相較于國外企業(yè)，本土企業(yè)在服務(wù)和產(chǎn)品價格上具備明顯優(yōu)勢。服務(wù)方面，本土企業(yè)貼近下游用戶，對客戶的需求和現(xiàn)狀有充分了解，能夠快速響應(yīng)客戶需求，提供全面且有保障的后期服務(wù)；價格方面，國內(nèi)品牌具備成本優(yōu)勢，更加適合國內(nèi)中小企業(yè)快速發(fā)展的節(jié)奏，滿足其低成本自動化改造需求。

根據(jù)工控網(wǎng)統(tǒng)計，我國2017-2021年工業(yè)自動化行業(yè)本土品牌市場份額也由2017年的35.7%提升至2021年的42.9%，本土企業(yè)市占率增幅明顯。目前，我國過程控制行業(yè)仍有廣闊的國產(chǎn)替代空間，未來隨著國內(nèi)廠商技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，行業(yè)內(nèi)國產(chǎn)化替代趨勢不斷強(qiáng)化。

2、機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展概況

（1）機(jī)器視覺行業(yè)基本介紹

①機(jī)器視覺系統(tǒng)組成

機(jī)器視覺是指用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷，是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支。機(jī)器視覺系統(tǒng)由光學(xué)照明與成像、圖像采集、圖像處理和分析、信息決策與應(yīng)用執(zhí)行四個部分組成。

②機(jī)器視覺系統(tǒng)優(yōu)勢

相比于人眼識別，機(jī)器視覺在速度、精度、環(huán)境適應(yīng)性、客觀性、效率性、感光范圍等方面優(yōu)勢明顯，具有檢測速度快、識別精度高、工作時間長、信息方便集成、適應(yīng)惡劣環(huán)境等核心特征。機(jī)器視覺與人眼識別各性能指標(biāo)對比如下表所示：

③機(jī)器視覺系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的功能

機(jī)器視覺功能主要可歸為四類——識別、測量、定位和檢測，四種功能的實(shí)現(xiàn)難度依次遞增，具體介紹如下表所示：

④機(jī)器視覺系統(tǒng)對于智能制造的重要性

機(jī)器視覺系統(tǒng)是智能制造裝備的重要組成部分。智能制造裝備是指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。機(jī)器視覺作為機(jī)器的“眼睛”和視覺“大腦”，屬于智能裝備感知、分析部分的關(guān)鍵零部件，也是整個智能制造系統(tǒng)中的重要信息輸入端口。智能制造的實(shí)現(xiàn)需要廣泛聯(lián)通各類生產(chǎn)設(shè)備，并通過智能控制系統(tǒng)將各類生產(chǎn)設(shè)備所采集的信息進(jìn)行匯總和分析，最終做出高效、精確的自主決策，而機(jī)器視覺技術(shù)是生產(chǎn)設(shè)備采集信息的重要方式，是智能制造的基礎(chǔ)。

（2）機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

①國外機(jī)器視覺發(fā)展較早，應(yīng)用場景不斷擴(kuò)充，全球市場規(guī)模持續(xù)提升

自1969年成像傳感器誕生起，國外機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)開始萌芽，經(jīng)多年發(fā)展，目前已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)發(fā)展中期，具體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段如下圖所示：

機(jī)器視覺相較于人眼識別在速度、精度、適應(yīng)性、效率性等方面的優(yōu)勢顯著，已成為智能制造領(lǐng)域中的重要組成部分。隨著自身技術(shù)的成熟和各行業(yè)智能制造需求的增長，機(jī)器視覺的應(yīng)用場景不斷擴(kuò)充，在電子制造、平板顯示、汽車、印刷、半導(dǎo)體、食品飲料包裝、制藥、生命科學(xué)等眾多行業(yè)均成功應(yīng)用。根據(jù)《機(jī)器視覺發(fā)展白皮書（2021版）》的數(shù)據(jù)，2015-2020年全球機(jī)器視覺市場規(guī)模不斷增長，2020年已達(dá)到107億美元。未來隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷豐富，全球機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模有望進(jìn)一步提升，預(yù)計2025年全球機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達(dá)到215億美元。

②我國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)起步晚，發(fā)展迅速，未來前景廣闊

我國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)起步較晚，早期主要以技術(shù)引進(jìn)的方式快速掌握國外機(jī)器視覺的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。憑借我國發(fā)達(dá)的制造業(yè)基礎(chǔ)，我國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，已進(jìn)入發(fā)展中期，具體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段如下圖所示：

近年來，國家大力推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型和智能制造，國內(nèi)制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型和國產(chǎn)化替代的趨勢明顯加快，我國機(jī)器視覺行業(yè)迎來了空前的發(fā)展機(jī)遇，市場規(guī)?？焖偬嵘?。根據(jù)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）數(shù)據(jù)，2020年我國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達(dá)到128.82億元,預(yù)計2025年，我國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達(dá)到393.13億元。

（3）機(jī)器視覺行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢

①嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展推動相機(jī)智能化

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等要求嚴(yán)格的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件組成，軟件內(nèi)容包括軟件運(yùn)行環(huán)境及其操作系統(tǒng)，硬件內(nèi)容包括嵌入式處理器、存儲器、通信模塊等。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在機(jī)器視覺中的應(yīng)用不斷拓展，形成以智能相機(jī)為代表的智能化機(jī)器視覺設(shè)備。相比于基于上位機(jī)的視覺技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)將用于實(shí)現(xiàn)圖像處理和深度學(xué)習(xí)算法的AI模塊集成至工業(yè)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)邊緣智能，能夠同時勝任圖像采集與數(shù)據(jù)處理工作。

②逐步將上位機(jī)的圖像處理能力移至圖像采集卡或圖像處理板卡

隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中的高精度化、高自動化對機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)的存儲和傳輸都提出了更高的要求，傳輸過程中的大容量數(shù)據(jù)、高分辨率圖像給上位機(jī)的算法處理帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

采集卡主要作用為將相機(jī)輸出的圖像信號采集到圖像處理和存儲設(shè)備中。圖像處理板卡主要作用為利用其硬件完成對圖像的各種復(fù)雜處理，應(yīng)用在數(shù)據(jù)量大或?qū)崟r性高的應(yīng)用場合。

為解決大容量數(shù)據(jù)的處理問題，以德國Basler為代表的采集卡廠商，推出帶預(yù)處理功能的數(shù)字圖像采集卡，該卡利用FPGA+軟件平臺，預(yù)先完成一部分圖像處理工作，簡化了上位機(jī)的算法處理壓力。采用將圖像信息在經(jīng)過嵌入式FPGA圖像處理板卡上進(jìn)行解碼、目標(biāo)識別、特征提取后，將信息結(jié)果直接傳輸給上位機(jī)，上位機(jī)只需做缺陷信息的顯示和人機(jī)交互。

隨著FPGA技術(shù)和并行處理技術(shù)等多種底層技術(shù)的發(fā)展，圖像采集卡的預(yù)處理能力和圖像處理板卡處理能力未來將日益強(qiáng)化，大數(shù)據(jù)量復(fù)雜運(yùn)算的實(shí)時處理都變?yōu)榭赡?，上位機(jī)將成為簡單的信息交互界面。

③深度學(xué)習(xí)技術(shù)逐步融入機(jī)器視覺系統(tǒng)

作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高階發(fā)展產(chǎn)物，深度學(xué)習(xí)通過大腦仿生使得計算機(jī)從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)知識，根據(jù)層次化概念體系理解環(huán)境，進(jìn)而去擬人化地解決難以形式化描述的任務(wù)。深度學(xué)習(xí)的常用模型主要包括循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和稀疏編碼等，主要應(yīng)用于圖像處理、數(shù)據(jù)分析、語音識別等領(lǐng)域。

基于深度學(xué)習(xí)的缺陷視覺檢測，借助特征可視化手段對深度學(xué)習(xí)模型提取到的特征進(jìn)行可視化分析來檢測產(chǎn)品瑕疵，提升分級模型訓(xùn)練的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的高效準(zhǔn)確分級，解決工業(yè)生產(chǎn)過程中外觀檢測的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)檢測手段，基于深度學(xué)習(xí)的視覺檢測在產(chǎn)品缺陷檢測中應(yīng)用具有更高效及自動的提取特征能力、突出的抽象和表達(dá)能力。然而，復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、多種多樣的生產(chǎn)工藝等因素，造成外觀缺陷種類和特征各不相同。

目前，基于深度學(xué)習(xí)的缺陷視覺檢測系統(tǒng)在行業(yè)應(yīng)用上尚無通用的檢測算法，針對不同的應(yīng)用場景，需要分析設(shè)計最優(yōu)的圖像采集和檢測方案。未來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，深度學(xué)習(xí)技術(shù)有望與機(jī)器視覺系統(tǒng)在工業(yè)檢測領(lǐng)域充分融合，進(jìn)一步提升生產(chǎn)制造過程中的檢測水平。

行業(yè)下游及終端市場情況分析

在線自動化測控系統(tǒng)和機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣。其中新能源電池和光伏行業(yè)景氣高擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模大，市場規(guī)模大；無紡布和造紙等傳統(tǒng)行業(yè)改擴(kuò)建規(guī)模較小，市場規(guī)模雖相對較小，公司產(chǎn)品競爭力較強(qiáng)，市場占有率較高。薄膜的細(xì)分種類多，光伏膜材之外的其他膜材存在較高的國產(chǎn)化替代空間。

（1）新能源電池

隨著碳中和成為全球各國的共識，新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。新能源電池作為新能源產(chǎn)業(yè)重要組成部分，是各國大力發(fā)展的新興領(lǐng)域。公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于新能源電池領(lǐng)域的鋰電池。鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。在手機(jī)、新能源汽車等下游行業(yè)對鋰電池的能量密度、壽命、安全等技術(shù)指標(biāo)不斷提升的背景下，鋰電池生產(chǎn)廠商對于自動化檢測和控制系統(tǒng)需求不斷提升。相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品在電池生產(chǎn)過程中的應(yīng)用場景較為豐富，包括極片涂布的參數(shù)檢測及控制、隔膜以及鋁塑膜等相關(guān)膜類組件的生產(chǎn)及質(zhì)量測控、極耳或電芯焊接后的質(zhì)量檢測、電芯內(nèi)部缺陷檢測等。鋰電池極片與隔膜的厚度不標(biāo)準(zhǔn)、涂布不均勻、外表面缺陷、內(nèi)部缺陷等將直接影響鋰電池的性能。

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，鋰電池可分為動力鋰電池、消費(fèi)鋰電池和儲能鋰電池等，其中動力鋰電池是占比最大的細(xì)分領(lǐng)域。受益于國家對新能源汽車的扶持和終端用戶的接受度不斷提高，我國新能源汽車滲透率不斷提升，有效拉動對動力鋰電池的需求，將成為鋰電行業(yè)增長的主要推動力。

根據(jù)起點(diǎn)研究院數(shù)據(jù)顯示，2021年全球鋰電池出貨量為601GWh。未來隨著新能源汽車滲透率的不斷提升及儲能其他下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計2025年全球鋰電池出貨量將達(dá)到4,100GWh。具體情況如下：

鋰電池領(lǐng)域每GWh產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)，對在線自動化測控系統(tǒng)和機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)的投資需求額分別約為145萬元（常規(guī)配置）和736.64萬元。單GWh投資額是根據(jù)產(chǎn)線配置數(shù)量、相關(guān)產(chǎn)品的平均單價和GGII相關(guān)報告推算得出。具體如下：

（2）薄膜

光伏膠膜和光伏背板膜方面，根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，在多國“碳中和”目標(biāo)、清潔能源轉(zhuǎn)型及綠色復(fù)蘇的推動下，樂觀預(yù)計2022-2025年，全球光伏新增裝機(jī)將達(dá)到240GW-330GW。根據(jù)福斯特、明冠新材等光伏膜材客戶的產(chǎn)線配置情況測算，1GW新增裝機(jī)量對光伏膜材厚度在線測控系統(tǒng)的需求量約為2套，按照公司該類產(chǎn)品的單價約12.5萬元計算，1GW對應(yīng)的該產(chǎn)品需求額約為25萬元；光伏膜材機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)2套，按照公司該類產(chǎn)品的單價約16.5萬元計算，1GW對應(yīng)的該產(chǎn)品需求額約為33萬元。在光伏領(lǐng)域，除了光伏膜材需要機(jī)器視覺檢測設(shè)備，光伏玻璃、電池組件等生產(chǎn)環(huán)節(jié)也需要配置機(jī)器視覺檢測設(shè)備。據(jù)相關(guān)公開報告進(jìn)行估算，每新增1GW光伏裝機(jī)量，對機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)的需求量約400萬元。2021年-2025年，光伏產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)產(chǎn)帶來的市場容量分別為7.23億元、10.20億元、11.69億元、12.75億元和14.03億元，具體測算如下：

薄膜的種類較多，除了光伏膜材外，包裝膜、衛(wèi)生膜、鋁塑復(fù)合膜等其他膜材也存在廣泛的市場需求。根據(jù)對薄膜市場需求調(diào)研，薄膜生產(chǎn)線所必備的模具年出貨量約為3,000套，1套模具對應(yīng)1條薄膜生產(chǎn)線，所配套的薄膜厚度在線測控系統(tǒng)和表面瑕疵檢測系統(tǒng)各1套，公司該類產(chǎn)品對應(yīng)的平均單價分別約為20萬元和20萬元。據(jù)此推算1條薄膜產(chǎn)線厚度在線測控系統(tǒng)和表面瑕疵檢測系統(tǒng)投資需求合計為40萬元。2021年-2025年，其他膜材市場容量各年均為12億元。

（3）無紡布及衛(wèi)材

近年來，無紡布行業(yè)在中國發(fā)展迅猛，我國已成為全球最大的無紡布生產(chǎn)國與消費(fèi)國。2020年，口罩、防護(hù)服、消毒濕巾等衛(wèi)生用品的需求旺盛，導(dǎo)致國內(nèi)無紡布市場迅速擴(kuò)大。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020年高達(dá)878.8萬噸，同比增長35.9%。

與發(fā)達(dá)國家相比，中國人均無紡布消費(fèi)量處于較低水平，中國一次性防護(hù)用無紡布產(chǎn)品使用比例遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平，隨著消費(fèi)者健康衛(wèi)生意識增強(qiáng)，生活習(xí)慣逐漸改變，個人衛(wèi)生護(hù)理及清潔擦拭無紡布制品整體市場需求還將進(jìn)一步擴(kuò)大，長期來看醫(yī)用無紡布消費(fèi)量有望持續(xù)增長。

根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會對會員單位的統(tǒng)計，2020年水刺、紡粘、針刺無紡布生產(chǎn)線分別新增160條、200條和170條，合計為530條，其中這三類無紡布產(chǎn)量占總量的80%以上。根據(jù)銷售部對無紡布客戶采購需求預(yù)計，預(yù)計2021年-2025年，無紡布產(chǎn)線需求量分別為2020年無紡布產(chǎn)線需求量的60%、50%、50%、50%和50%，對應(yīng)的水刺、紡粘和針刺無紡布產(chǎn)線需求量合計數(shù)分別為318條、265條、265條、265條和265條。根據(jù)1條無紡布產(chǎn)線配置1套無紡布克重/水分在線測控系統(tǒng)和1套無紡布表面缺陷檢測系統(tǒng)，公司該類產(chǎn)品對應(yīng)的平均單價分別約為18萬元和29萬元，2021年-2025年，兩類產(chǎn)品在水刺、紡粘、針刺無紡布的市場容量分別為1.49億元、1.25億元、1.25億元、1.25億元和1.25億元。

（4）造紙

我國是傳統(tǒng)造紙大國。改革開放以來，通過引進(jìn)技術(shù)裝備與國內(nèi)自主創(chuàng)新相結(jié)合，我國造紙行業(yè)從早期的產(chǎn)能分散、工藝粗放式生產(chǎn)向集約型發(fā)展模式的過渡。部分國內(nèi)優(yōu)秀造紙企業(yè)已完成由傳統(tǒng)造紙業(yè)向現(xiàn)代造紙業(yè)的轉(zhuǎn)變，步入世界先進(jìn)造紙企業(yè)行列。目前，中國已成為全球紙品產(chǎn)銷大國，造紙總產(chǎn)量和消費(fèi)量已經(jīng)躍居世界首位。根據(jù)中國造紙協(xié)會的數(shù)據(jù)，2021年我國紙及紙板生產(chǎn)量達(dá)到12,105萬噸，創(chuàng)下歷史新高。

根據(jù)中國造紙行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《造紙行業(yè)“十四五”及中長期高質(zhì)量發(fā)展綱要》，2025年和2030年全國紙及紙板總產(chǎn)量目標(biāo)分別為1.4億噸和1.7億噸。2021年-2025年和2025年-2030年，全國紙及紙板總產(chǎn)量的復(fù)合增長率分別為3.70%和3.96%；同時提出主動淘汰落后產(chǎn)能，關(guān)閉排放不達(dá)標(biāo)、能耗水平相對落后、產(chǎn)品競爭力弱的生產(chǎn)設(shè)施，持續(xù)進(jìn)行技術(shù)改造，對產(chǎn)能進(jìn)行優(yōu)化提升。未來，紙及紙板總量持續(xù)上升，疊加落后產(chǎn)能淘汰“擠出”新增產(chǎn)能。預(yù)計國內(nèi)造紙領(lǐng)域未來市場需求額能夠維持5%以上的增長率，2021年-2025年，國內(nèi)造紙產(chǎn)線市場需求量分別為133條、140條、147條、162條和179條，1套造紙機(jī)產(chǎn)線對應(yīng)的紙張定量/水分/灰分/在線測控系統(tǒng)、冷凝水回收/集散控制系統(tǒng)和紙張表面缺陷檢測系統(tǒng)需求量分別為1套、1套和0.35套，公司該類產(chǎn)品對應(yīng)的平均單價分別約為24萬元、42萬元和28萬元。據(jù)此推算1套造紙機(jī)產(chǎn)線紙張定量/水分/灰分/在線測控系統(tǒng)、冷凝水回收/集散控制系統(tǒng)和紙張表面缺陷檢測系統(tǒng)投資需求合計約為75.80萬元，經(jīng)測算造紙領(lǐng)域市場容量合計數(shù)分別為1.01億元、1.06億元、1.11億元、1.23億元和1.36億元。

市場競爭

A、新能源電池領(lǐng)域HoneywellInternationalInc.（以下簡稱“Honeywell”）憑借其在造紙領(lǐng)域積累的在線測控技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入國內(nèi)新能源鋰電池領(lǐng)域。ThermoFisherScientificInc.（以下簡稱“賽默飛”）是全球領(lǐng)先的檢測分析儀器/設(shè)備供應(yīng)商，推出面密度/克重在線檢測系統(tǒng)。新能源鋰電池領(lǐng)域經(jīng)過多年的發(fā)展，已實(shí)現(xiàn)對國外廠商的進(jìn)口替代，國內(nèi)的鋰電池廠商具備較強(qiáng)競爭優(yōu)勢。在鋰電池極片面密度/厚度檢測環(huán)節(jié)涌現(xiàn)出、深圳市大成精密設(shè)備股份有限公司（簡稱“深圳大成”）等國內(nèi)企業(yè)。深圳大成是動力鋰電龍頭寧德時代的供應(yīng)商，具有較高的行業(yè)知名度。

B、薄膜領(lǐng)域ScantechGroup（以下簡稱“Scantech”）是薄膜領(lǐng)域國際知名的厚度在線測控系統(tǒng)解決方案提供商，其在薄膜領(lǐng)域深耕多年，技術(shù)積累比較深厚。

C、無紡布MahloGmbH&Co.KG（以下簡稱“Mahlo”）是無紡布領(lǐng)域全球領(lǐng)先的測量、控制方案制造商。

D、造紙領(lǐng)域Honeywell和ABBLtd.（以下簡稱“ABB”）是全球領(lǐng)先的自動化過程控制廠商。

②機(jī)器視覺智能檢測系統(tǒng)

機(jī)器視覺檢測行業(yè)的主要企業(yè)有IsraVisionAG（以下簡稱“ISRAVISION”）、WintrissEngineeringCorporation（以下簡稱“Wintriss”）、天準(zhǔn)科技、精測電子、矩子科技、奧普特等企業(yè)。

過程控制領(lǐng)域

美國Honeywell、瑞士ABB、美國賽默飛、美國Mahlo等國外龍頭企業(yè)在過程控制領(lǐng)域發(fā)展較早，在技術(shù)水平、品牌知名度、業(yè)務(wù)規(guī)模等方面相較于本土企業(yè)具備競爭優(yōu)勢，占據(jù)以石油、化工等大型復(fù)雜項目為代表的高端市場主要份額。我國過程控制領(lǐng)域企業(yè)眾多，呈現(xiàn)業(yè)務(wù)多集中單一或具有類似特征下游應(yīng)用行業(yè)，如集中在石油、化工等過程工業(yè)。經(jīng)過多年的發(fā)展與技術(shù)積累，以、中控技術(shù)等為代表的國內(nèi)過程控制企業(yè)逐步進(jìn)入各細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，逐步實(shí)現(xiàn)對于國外品牌的國產(chǎn)替代。

機(jī)器視覺領(lǐng)域

機(jī)器視覺的可應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，覆蓋3C電子、半導(dǎo)體、平板顯示、食品飲料、汽車、印刷、電池、薄膜、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領(lǐng)域。機(jī)器視覺領(lǐng)域的參與者眾多，主要分為兩類：一是專注于相機(jī)、鏡頭、光源、算法等底層核心軟硬件開發(fā)，為各應(yīng)用行業(yè)提供基礎(chǔ)部件解決方案，如基恩士、康耐視、奧普特等，位于產(chǎn)業(yè)鏈上游；二是專注于為某一個或某幾個行業(yè)提供應(yīng)用解決方案，位于產(chǎn)業(yè)鏈中游，如天準(zhǔn)科技在消費(fèi)電子領(lǐng)域的視覺測量/檢測設(shè)備，得到蘋果、三星等行業(yè)龍頭的認(rèn)可；精測電子主要產(chǎn)品為平板顯示檢測設(shè)備，服務(wù)于京東方等下游知名的面板或模組廠商；矩子科技的3C電子光學(xué)檢測設(shè)備進(jìn)入華碩等知名廠家的生產(chǎn)線；的機(jī)器視覺檢測設(shè)備，廣泛應(yīng)用于新能源電池、薄膜、無紡布/衛(wèi)材和造紙領(lǐng)域。

機(jī)器視覺行業(yè)中具備工業(yè)相機(jī)的研發(fā)及生產(chǎn)能力的公司較少，Wintriss、奧普特、基恩士、康耐視、凌云光具備相機(jī)研發(fā)及生產(chǎn)能力。

審核編輯 ：李倩