相对于2D视觉系统,3D视觉系统具备深度信息获取能力,将自动化设备对外界信息的获取从过去的二维感知向三维感知推进,为机器视觉的应用带来广阔想象空间,同时也弥补了过去2D视觉系统无法满足的下游需求。
3D视觉近年来一直保持高速发展态势,无论在资本层面还是应用层面都有亮眼表现。GGII统计数据显示,2022年中国机器视觉行业共发生融资32起,涉及金额近30亿元,其中,大部分融资主要集中于3D视觉、视觉芯片、视觉软件平台等领域。在应用方面,3D视觉近年来已在3C、汽车、物流、锂电、半导体、金属加工、食品饮料等行业逐步渗透,目前已逐渐从早期的小批量试用转化为细分场景批量出货,应用逐渐走向深水区。
相比于2D视觉,3D视觉行业尚处于发展初期,产品处于早期落地阶段。同时,由于工业场景复杂程度较高,且产品落地也对3D视觉厂商在相关工艺场景的认知水平提出较高要求,导致目前国内大部分企业的硬件产品通常需要与解决方案进行配套,从而实现产品的落地以及工艺场景认知度的积累。真正专注于3D相机硬件产品研发、生产的企业相对较少。
市场层面,2021年,受锂电池企业产能扩张以及物流市场高速发展的影响,3D视觉行业市场规模增速一度达到100%以上。但是在2022年,区域性疫情以及3C、物流等下游需求疲软影响下,3D视觉市场增速出现一定幅度下滑。
从市场规模来看,GGII数据显示,2022年中国3D工业相机市场规模为18.40亿元,同比增长59.90%,增速较2021年下降42.74个百分点。随着制造业智能化趋势的加深,3D视觉有望受益其中,GGII预计,未来几年3D工业相机市场仍将延续高增长态势,到2027年该市场规模将接近160亿元。
2016-2027年中国3D工业相机市场规模及预测(单位:亿元,%)
3D相机是实现3D视觉系统功能的主要载体之一,能够获取目标物体每个点距离摄像头的距离,进而获取图像中每个点的三维空间坐标信息,进而通过三维空间坐标就能还原真实场景。从成像技术来看,目前主流3D成像技术主要包括:双目立体视觉、激光三角法、结构光、飞行时间法(ToF)、光场成像法等,不同成像技术对应应用场景有一定差异,如:激光三角法主要应用于检测、测量;飞行时间法主要应用于定位、测量;结构光主要应用于引导、检测等。
与此同时,部分优秀企业已经在基于自身核心技术突破的条件下,向其他应用场景拓展。2022年,梅卡曼德推出面向检测/测量场景的微米级精度工业3D相机Mech-Eye UHP-140,可广泛应用于汽车零部件生产和组装等工艺中位置度、间隙、面差等检测/量测类应用;2023年,海康机器人发布光伏组件汇流带视觉检测解决方案,可满足串EL外观检、排版定位、接线盒焊后检测等需求;同年,图漾科技推出面向无序分拣和测量检测等多种场景工业相机PS800-E1。
3D视觉应用概况
3D视觉行业目前仍处于发展初期阶段,视觉引导机器人更是一颗冉冉升起的新星。由于场景定制化需求较高,视觉引导机器人通常需要匹配应用软件,并根据场景差异进行定制化开发,叠加细分场景需求量有限,导致前期单一场景中批量化出货难度相对较大。近两年来部分厂商通过细分场景的深度打磨,已在部分场景实现大批量落地应用,并形成良性复购,为未来的起量复制奠定了基础。
GGII调研数据显示,2022年中国3D工业相机销量超过5万台,其中,机器人引导类3D相机出货量超过8500台。
GGII根据对2022年中国市场3D工业相机出货量情况梳理与调研,结合公开数据与行业专家访谈,发布《2022年度中国市场工业引导类3D相机出货量排行榜》榜单。
2022年中国市场
工业3D引导类相机出货量排行榜
随着3D视觉行业的不断发展,行业内企业也逐渐摸索出适合自身发展的战略逻辑,并在市场的不断打磨与历练中形成自身核心优势。结合上榜企业来看:
梅卡曼德专注于3D工业相机和3D视觉软件算法开发,协助下游集成商交付3D视觉项目,并在此基础上积累了大量落地应用,在机器人引导分拣、拆码垛、上下料等细分领域中构筑自身技术优势。目前梅卡曼德3D相机已在汽车、物流、重工、新能源、家电、金属加工等行业中实现大量应用,且下游行业仍在持续拓展。
知象光电与熵智科技主要面向工艺类场景。其中,知象光电拥有自主研发的微结构光投射芯片、成像算法芯片、模组和整机,产品体积小,精度、可靠性高。自研3D焊接视觉软件可实现复杂焊缝特征提取、轨迹寻位、工件找正定位等功能,有效解决焊接机器人落地卡脖子问题。
熵智科技则面向切坡口、焊接、上下料等场景推出流程化解决方案,产品已渗透入工程机械、金属、煤矿机械、食品饮料等行业中。
迁移科技专注于3D工业相机和3D视觉机械臂引导系统,其中,迁移科技3D相机软硬件产品具备稳定、易用、高交付率的特点,在2022年规模化量产后,其在业绩上也取得了较大突破。目前,迁移科技已经服务新能源、汽车、化工、家电、金属制造等多个行业领域。
与2D视觉不同,3D视觉系统价值量虽然远高于2D视觉系统,但是下游需求量存在较大差异,下游应用离散化程度高,导致大部分3D视觉企业在钻研自身软硬件产品的同时,还需要兼顾产品落地方案设计,因此许多3D视觉企业主要以产品解决方案的形式服务于下游客户,此现象在视觉引导机器人领域尤为突出。
GGII认为,前期的方案落地对于企业技术积累以及产品推广是必不可少的,但是从行业生态发展的角度来看,解决方案在一定程度上压缩了系统集成商的市场空间,同时对于企业自身发展专注度有一定影响。在市场竞争日趋激烈的当下,叠加下游市场仍处于恢复阶段,3D视觉行业仍旧充满了太多的不确定性。
GGII预计,未来视觉引导机器人领域或将出现分化态势,在市场需求量稳定发掘的基础上,硬件将逐渐回归硬件本身,行业生态逐步建立。同时,部分系统集成商难以触达的细分场景中,也会衍生出一批“小而美”的视觉方案供应商。
总的来说,3D视觉行业发展尚处早期,沿途仍有太多的坎坷需要克服,也有太多的新蓝海需要发掘,希望行业内的各个企业能够砥砺前行,共同成为行业的缔造者。