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熔池监控相机
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李卿云·头豹分析师
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行业定义
熔池监控相机属于工业数字相机(industrial digital camera),是机器视觉系统的关键环节,是由图像传感器、辅助电子器件和标准镜头座组成,将光信号转换成电信号,并通过规定接口发送至接收端,适用于工业应用的一体式设备。在生产焊接中,为保障生产质量,需要操作者通过观察焊接区域、焊丝熔化位置以及熔池状态来调整焊接参数,保证焊缝成形的一致性。而焊接环境十分恶劣,伴有烟尘、强电弧光辐射及飞溅等情况,操作者需要佩戴严密的护具,同时工作条件的恶劣易导致操作者观测疲劳,影响焊接质量。熔池监控相机可帮助操作者精准观察到焊接过程中的焊丝位置、熔池形态,远程高清监视电弧、焊丝/钨极、熔池、焊缝、母材、以及熔池夹渣或者气泡状态,从而及时调整焊接参数,大幅提高焊接质量,提升焊接生产效率,实现熔池、焊道、焊接环境的可视化。
行业分类
根据熔池监控相机使用的图像传感器类型,相机可主要分为CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)熔池监控相机与CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductors,金属氧化物半导体元件)熔池监控相机。
行业特征
熔池监控相机的前期研发与后期量产产线建设成本投入较大,均在千万元以上级别,资金壁垒较高。熔池监控相机产品主要应用于工业环境,相较于民用相机,对图像稳定性、抗干扰能力和传输能力要求更加严格,在解决熔池图像的采集问题之外,还面临着焊接过程中质量监控、分析、反馈、实时在线控制焊机焊枪机械臂的工艺调整等问题的挑战,新一代熔池监控相机产品的研发制造技术难度较大,技术壁垒较高。当前中国工业生产中使用的熔池监控相机以进口产品为主,除南暄禾雅等少数企业从事国产自主研发,国内相关企业主要销售贴牌国外产品,国产熔池监控相机占比极低,国产替代空间巨大。
发展历程

熔池监控相机行业

目前已达到 3个阶段
产业链分析
行业规模
熔池监控相机行业规模
暂无评级报告
SIZE数据
政策梳理
熔池监控相机行业
相关政策 6篇
竞争格局
中国熔池监控相机行业整体尚处发展初期,市场参与者较少,除南暄禾雅等少数企业从事熔池监控相机的国产自主研发,国内相关企业以贴牌国外产品销售为主,例如哈尔滨维捷焊接负责代理加拿大Xiris的高动态焊接监控相机,珠海市迈卡威超声波技术有限公司是美国迈卡威技术公司(Mecaweld Technology LLC)在中国的技术服务中心,目前Xiris与迈卡威的监控相机占据国内较大市场份额。
数据图表
摘要
熔池监控相机属于工业数字相机(industrial digital camera),是机器视觉系统的关键环节,可帮助操作者精准观察到焊接过程中的焊丝位置、熔池形态,远程高清监视电弧、焊丝/钨极、熔池、焊缝、母材、以及熔池夹渣或者气泡状态,从而及时调整焊接参数,大幅提高焊接质量,提升焊接生产效率,实现熔池、焊道、焊接环境的可视化。熔池监控相机的前期研发与后期量产产线建设成本投入较大,均在千万元以上级别,资金壁垒较高,其产品主要应用于工业环境,相较于民用相机,对图像稳定性、抗干扰能力和传输能力要求更加严格,在解决熔池图像的采集问题之外,还面临着焊接过程中质量监控、分析、反馈、实时在线控制焊机焊枪机械臂的工艺调整等问题的挑战,技术壁垒较高。中国熔池监控相机市场规模整体呈高速增长态势,按潜在需求量测算,2022年市场规模达761.6亿元,预计2027年市场规模有望达1,656.1亿元,2022-2027年市场规模年均复合增长率为16.8%。当前国内熔池监控相机市场仍以海外品牌为主导,由于进口产品交货周期较长,国内企业需求较大,供给不足易导致产品溢价提升,增加企业生产成本。中国本土品牌南暄禾雅已具备熔池监控相机的自主研发能力并推出上市产品,可实现对进口产品的高端替代。熔池监控相机的国产化水平提升将有力推动产品渗透率上涨,扩大下游应用规模。同时国产熔池监控相机与国内企业的生产工艺更具适配性,可满足客户的保密性、定制化需求,提供全面的装配服务与开发支持,促进客户群体进一步扩大。
熔池监控相机行业定义
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熔池监控相机属于工业数字相机(industrial digital camera),是机器视觉系统的关键环节,是由图像传感器、辅助电子器件和标准镜头座组成,将光信号转换成电信号,并通过规定接口发送至接收端,适用于工业应用的一体式设备。在生产焊接中,为保障生产质量,需要操作者通过观察焊接区域、焊丝熔化位置以及熔池状态来调整焊接参数,保证焊缝成形的一致性。而焊接环境十分恶劣,伴有烟尘、强电弧光辐射及飞溅等情况,操作者需要佩戴严密的护具,同时工作条件的恶劣易导致操作者观测疲劳,影响焊接质量。熔池监控相机可帮助操作者精准观察到焊接过程中的焊丝位置、熔池形态,远程高清监视电弧、焊丝/钨极、熔池、焊缝、母材、以及熔池夹渣或者气泡状态,从而及时调整焊接参数,大幅提高焊接质量,提升焊接生产效率,实现熔池、焊道、焊接环境的可视化。
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1:https://www.leadleo.com/report/reading?id=63bd217044e21c6a12cbc93b
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2:T/CMVU001-2020《工业数字相机 术语》,创想智控科技有限公司官网,头豹研究院
T/CMVU001-2020《工业数字相机 术语》,创想智控科技有限公司官网,头豹研究院
熔池监控相机行业分类
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根据熔池监控相机使用的图像传感器类型,相机可主要分为CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)熔池监控相机与CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductors,金属氧化物半导体元件)熔池监控相机。
熔池监控相机行业分类(按图像传感器类型分类)
熔池监控相机分类
CCD熔池监控相机
CCD熔池监控相机是使用CCD图像传感器的工业相机。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。CCD的特点在于:(1)技术成熟;(2)成像质量高;(3)灵敏度高,噪声低,动态范围大;(4)响应速度快,具备自扫描功能,图像畸变小,无残像;(5)应用超大规模集成电路工艺技术生产,像素集成度高,尺寸精确。
CMOS熔池监控相机
CMOS熔池监控相机是使用CMOS图像传感器的工业相机。随着应用领域的不断拓展,CCD在小像元(pixel)及低功耗方面逐渐遇到工艺瓶颈,无法满足高帧速和高分辨率的要求。针对该问题,成本更低、功耗更低以及高整合度的CMOS传感器出现。CMOS的光电信息转换功能与CCD的基本相似,区别在于这两种传感器的光电转换后信息传送的方式不同。CMOS具有读取信息的方式简单、输出信息速率快、耗电省(仅为CCD芯片的1/10左右)、体积小、重量轻、集成度高、价格低等特点。鉴于CMOS芯片在成本与稳定性方面的优势,熔池监控相机当前主要采用CMOS芯片,该技术路线短期内不会改变。
[2]
1:《机器视觉发展白皮书(2021版)》,北京盈美智科技发展有限公司官网,专家访谈
《机器视觉发展白皮书(2021版)》,北京盈美智科技发展有限公司官网,专家访谈
熔池监控相机行业特征
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熔池监控相机的前期研发与后期量产产线建设成本投入较大,均在千万元以上级别,资金壁垒较高。熔池监控相机产品主要应用于工业环境,相较于民用相机,对图像稳定性、抗干扰能力和传输能力要求更加严格,在解决熔池图像的采集问题之外,还面临着焊接过程中质量监控、分析、反馈、实时在线控制焊机焊枪机械臂的工艺调整等问题的挑战,新一代熔池监控相机产品的研发制造技术难度较大,技术壁垒较高。当前中国工业生产中使用的熔池监控相机以进口产品为主,除南暄禾雅等少数企业从事国产自主研发,国内相关企业主要销售贴牌国外产品,国产熔池监控相机占比极低,国产替代空间巨大。
1
资金壁垒较高
熔池监控相机的前期研发与后期量产产线建设成本投入较大,资金壁垒较高。
熔池监控相机“从无到有”主要经历两个阶段:前期研发阶段为形成产品原型,资金投入在千万元级别,研发内容包括PCB(printed circuit board,印制电路板)设计,成像算法研发,内部FPGA(field-programmable gate array,现场可编程门阵列)模块研发(或其他嵌入式技术,例如ARM,Acorn RISC Machine,进阶精简指令集机器),结构设计,封装、控制软件研发,原型机的验证测试与原型产品的迭代完善等。后期熔池监控相机在形成原型产品并通过市场实际检验后,少量生产可依托代工厂,大批量的规模化产线建设也需千万元以上级别的投资,行业资金壁垒较高。
2
技术壁垒较高
熔池监控相机主要应用于工业环境,相较于民用相机,对图像稳定性、抗干扰能力和传输能力要求更加严格,技术壁垒较高。
熔池监控相机应用于各类焊接场景,工作环境恶劣,且在增材制造的过程中,熔池处于动态变化状态,表面较为光滑,易发生类镜面折射,实时准确地获取熔池的特征信息较为困难,相机性能需满足动态范围高、传输速率快、稳定性强的技术要求。当前市场上的主流产品例如南暄禾雅的熔池监控相机MP-C200动态范围可达100dB,分辨率达1624*1240像素,帧率可达60fps(Frame Per Second,画面每秒传输帧数);Xiris的焊接监控相机XVC-1000/XVC-1100动态范围≥140dB,分辨率达1280*1024像素,帧率可达55fps;迈卡威的Mecaweld电弧监控相机动态范围≥150dB,分辨率达1024*512像素,帧率最高可达60fps。在解决熔池图像的采集问题后,熔池监控相机还面临着焊接过程中质量监控、分析、反馈、实时在线控制焊机焊枪机械臂的工艺调整等问题的挑战,新一代熔池监控相机产品的研发制造技术难度较大,技术壁垒较高。
3
国产替代空间巨大
当前中国工业生产中使用的熔池监控相机以进口产品为主,国产熔池监控相机占比极低,国产替代空间巨大。
根据中国电子技术标准化研究院统计,中国机器视觉市场广阔,全球30%以上的需求都来自中国本土,但其中60%的市场需求被国外公司占据,本土机器视觉公司仅赢得40%的市场份额。具体到熔池监控相机细分市场,除南暄禾雅等少数企业从事熔池监控相机的国产自主研发,国内相关企业以贴牌国外品牌销售为主,例如哈尔滨维捷焊接负责代理加拿大Xiris的高动态焊接监控相机,珠海市迈卡威超声波技术有限公司是美国迈卡威技术公司(Mecaweld Technology LLC)在中国的技术服务中心,目前Xiris与迈卡威的监控相机在国内市场占比较高。随着国内金属焊接与增材制造市场需求的快速增长,熔池监控相机行业发展潜力巨大,国产替代市场需求亟待更好的挖掘。
[3]
1:http://www.mecaweld.com/product/171.html
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2:https://www.xiris.com/products/
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3:《机器视觉发展白皮书(2021版)》,南京南暄禾雅科技有限公司资料,王晓玮《熔池图像高速采集与实时处理技术研究》,Xiris官网,珠海市迈卡威超声波技术有限公司官网,专家访谈
《机器视觉发展白皮书(2021版)》,南京南暄禾雅科技有限公司资料,王晓玮《熔池图像高速采集与实时处理技术研究》,Xiris官网,珠海市迈卡威超声波技术有限公司官网,专家访谈
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