2024年中国工业级三维视觉数字化产品行业细分领域应用场景分析

报告发布方：中金企信国际咨询《2024-2030年工业级三维视觉数字化产品行业市场调研及战略规划投资预测报告》

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（1）工业级三维视觉数字化产品典型应用场景：

1）汽车制造：汽车制造全产业链作为中国装备制造业支柱产业之一，也是三维数字化扫描产品的重要应用领域。汽车产品开发、模具测量、零部件测量、冲压件检验、汽车车身检测等众多场景和生产制造流程均对三维信息采集、分析、比对具有大量需求。汽车产业链的不断发展和生产过程自动化水平的不断提升，将促进三维视觉数字化产品市场需求的增长。

根据中国汽车工业协会的数据统计，自2020年宏观经济出现波动以来，中国汽车产量呈现先下降后上升的趋势。2022年汽车产量约2,700万辆，其中乘用车构成主要部分，占比约88%，产量超过2,383万辆。未来随着汽车制造业的不断升级，人民收入水平的提升对汽车等交通工具需求上升和新能源汽车细分产业的不断发展。据预测，2022年到2027年间，中国汽车产量将持续稳步增长，并于2027年达到3,016万辆左右水平，其中乘用车产量预计将达到2,757万辆左右水平。

汽车销量水平历史期变化趋势与产量基本一致。2018年到2022年间，中国汽车销量保持相对平稳，于2022年总销量规模达到超过2,680万辆，其中乘用车销量达到超过2,350万辆水平。2022年到2027年间，中国汽车销量预计稳步增长，得益于近年来居民消费需求恢复和不断升级，以及汽车交通出行需求的提升。

中国汽车销量预计将于2027年达到超过2,947万辆水平。新能源汽车产业作为整体汽车制造行业近年来发展最快的细分赛道，一直以来受到国家的高度重视和大力扶持。新能源汽车制造及相关上下游企业形成的全产业链创造的社会和经济价值巨大，同时提升中国汽车制造产业在国际市场的地位。2018年到2022年间，中国新能源汽车产量以超过50%的复合年增长率快速增长，2022年新能源汽车产量超过700万辆，其中纯电动新能源汽车超过540万辆。考虑新能源汽车相比传统燃油汽车在节能减排等方面的优势，以及结合中国致力实现“双碳”目标的宏观环境，预计未来新能源汽车行业快速发展仍将为主流趋势。2022年到2027年间，中国新能源汽车产量预计将以超过20%的复合年增长率持续增长，于2027年超过1,800万辆，其中纯电动新能源汽车将超过1,500万辆。中国新能源汽车销售情况历史期表现强劲。2018年到2022年间，新能源汽车销量以复合年增长率约50%的速度，到2022年超过680万辆，其中纯电动新能源汽车销量超过530万辆。

受益于新能源汽车供给端的快速发展，以及消费者环保节能意识的不断提升带动居民对新能源汽车的购置，预计新能源汽车销量将持续攀升。预计2027年新能源汽车销量将超过1,800万辆，2022年到2027年预测期间复合年增长率超过20%。纯电动新能源汽车销量将超过1,500万辆，复合年增长率约23%。汽车制造产业链作为三维视觉数字化产品的重要下游应用领域之一，三维视觉数字化产品可广泛应用于产品生命周期的各环节中，包括动力电池生产、样车研发、整车生产、后装改装中各类油泥车、整车、模具、铸件、塑料、钣金件以及组件三维扫描，为后期逆向设计与质量检测提供数据基础。三维视觉数字化产品应用在汽车设计、制造、装配、质检和维修等全周期阶段，在传统整车制造及新能源汽车领域均可专业、灵活、高效、便捷的三维数字化解决方案。具体而言：

①汽车设计阶段：三维视觉数字化产品可用来优化油泥模型的设计和改进。在验证模型、修改模型时，三维视觉数字化产品可以实现对汽车油泥模型快速精准的扫描，更加完整、明确、高效、及时地记录设计师的修改意图和理念，捕捉车模的形状特征，并获取物体表面的点云数据。这些数据可用于建立CAD模型来记录各个模型的修改版本，以及后续的数据存档，进而帮助汽车设计师缩短设计和建模周期。

②汽车制造阶段：三维视觉数字化产品可用于汽车整车及零部件制造阶段。以冲压钣金件为例，可用于检测精确度并确保整个冲压过程的稳定性和高效性。通过三维视觉数字化产品对冲压件进行批量化扫描检测，汽车制造商可以快速获取生产件和CAD图纸之间的偏差值，同时提取冲压件的表面偏差、孔径、孔位置、孔间距等数据。

在焊装阶段，可以对焊接分总成和焊接总成进行尺寸检测，保证产品一致性，基于三维视觉数字化技术检测工艺带来的更庞大和更完整的数据，汽车制造商能够及时调整生产线的参数设置和流程工艺，提升产品良率。

以汽车轮毂为例，三维视觉数字化产品可以用来检测汽车轮毂的外型特征是否符合设计要求。利用手持式三维视觉数字化产品的精巧性，汽车工程师可以在窄小的车间开展各类扫描任务，获取汽车轮毂等复杂曲面的数据，进而确认其是否与原始技术参数存在偏差。通过全面直观的三维数据快速生成的检测报告，汽车工程师能尽早验证供应商的零件品质，规避后期可能出现的装配问题。

③汽车装配阶段：在汽车装配阶段，三维视觉数字化产品可用来检测各个零部件之间匹配关系，简化并加速汽车装配流程。由于汽车整体装配过程较为复杂，部分孔位位置特殊，且装配时容易出现误差，通过三维视觉数字化产品的使用，可以快速检测汽车各部位孔位的位置度、相对位置关系以及装配零件的形变等情况，例如汽车座椅与车身之间的干涉及匹配关系、车门内板与汽车内饰侧板间隙与干涉情况、车门及引擎盖和后备箱盖的间隙面差、车灯与车身之间的位置关系以及间隙面差情况等。

通过三维扫描汽车车身及各零部件所获得的高精度三维空间模型，汽车制造商可通过使用专业的三维软件进行装配件的模拟装配，进而轻松快速地获得装配结果及分析。同时，通过检测可进一步提升汽车装配精度，确认各个零部件的整改意见，对提升汽车运行安全性、驾驶体验、乘坐舒适性及汽车整体美观性等方面具有重要意义。

④汽车试验验证阶段：在汽车试验验证阶段，三维视觉数字化产品可以协助提升运行参数精准度。使用三维视觉数字化产品对试验车的撞击部位车身进行扫描，获取车身的三维数据，与同类车型的正常车身三维数据进行比对，得到撞击车身的偏差值，提升数据分析的准确度。

⑤新能源车及配套系统：新能源汽车制造行业智能化自动化水平高，包括动力电池生产、汽车底盘系统等在内的新能源汽车核心零部件需要适应于车载能源的多样性、适用于高度集成的系统模块，对其稳定性、安全性要求更高。以动力电池为例，动力电池总成系统作为新能源汽车控制系统的核心，器件系统精密且复杂，难以避免生成制造过程中出现变形导致精密系统器件产生不良品质，因此，对此类精密曲面零件的精度要求很高。但新能源电池精度高、检测节拍高，传统的检测和扫描工具存在检验难度大、精准度不高、检测时间长、操作难度大等缺点，而三维视觉数字化产品，特别是跟踪式3D视觉数字化产品所具有的轻量化设计、小巧便携、稳定性强等独特优势，使其可随身携带至任何测量环境并进行连续测量。三维视觉数字化产品凭借其高效、高精度与灵活性的特点，可对动力电池、底盘系统等核心零部件进行三维扫描，帮助新能源汽车产业链相关厂商更加高效且稳定地生产精密零部件，控制并不断提升新能源汽车各模块系统的质量。新能源汽车产业的蓬勃发展，将持续推动市场对三维视觉数字化产品需求的增长。

⑥汽车后市场：在汽车后市场，通过运用三维视觉数字化产品，可以实现对车身部分的快速扫描，进而快速获取车身数据，并进行定制化的开发，如汽车外形改装，车衣制作、汽车排气管改装、汽车内外饰加装等。

2）航空航天：飞机作为大型、复杂的高精密工业产品，对其零部件生产制造和日常周期性维修检测的要求高，三维视觉数字化产品可以在不对飞机零部件工件造成二次伤害的前提下，完成速度更快、数据更全面、灵活性更高的扫描检测工作，更好应对复杂曲面、涡轮叶片、死角等传统方案难以检测部位的测量需求，提高检测效率，减少时间和人力成本。因此，中国民航行业的持续发展和在册飞机数量的不断提升，将带动该领域对三维视觉数字化产品需求的持续增长。

中国民航行业基础设施发展迅速，行业规模历史期呈现稳步增长，为中国民航强国战略奠定良好基础，推动中国从航空运输大国向航空运输强国转变。2018年到2022年间，中国民航运输飞机在册数量从约3,600架稳步上升至约4,200架。预测期内，在《“十四五”民用航空发展规划》等宏观政策指引下，以及中国在国产大飞机研发制造领域不断探索以及实现全球第一架国产大型飞机C919成功投入商业运营，中国民航行业预计将持续维持高质量发展，2022年到2027年间，中国民航运输飞机在册数量将持续攀升，到2027年超过4,800架，以满足日益增长居民交通出行需求和全球贸易运输需求。

①对航空发动机和关键零部件的检测：航空发动机和航空零部件通常具有大型、高精密、高度复杂、异形结构多等特性，指标参数众多且评价体系复杂，依靠人工经验、卡尺、角规等传统检修方式，无法在短时间内有效获取大量相关指标参数并形成比对；同时，大量轮廓复杂的管线、曲面和有限空间环境常常对检测工作造成困难，检修效率低且准确率低。三维视觉数字化产品凭借其灵活便捷性，可以减少环境、空间等条件对其使用的限制，实现异形结构零部件的实体模型数字化，并快速获取三维数据模型对于系统中标准参数比对，提升检修效率，在航空零部件检修的数字化转型过程中发挥重要作用。

②对机身和航空发动机等部位的虚拟装配：在飞机机身和发动机等部位的装配过程中，会涉及到来自不同厂商生产的设备、部件等的装配，因此对不同设备、部件之间的尺寸、形状、位置等参数的精度和匹配度要求高。使用三维视觉数字化产品在各个部件出厂前对其进行三维扫描，飞机总装部门可以提前获得各个零部件的高精度三维模型数据进行虚拟装配，掌握机身与各个设备、部件的匹配度，进一步指导各部件厂商进行调整和优化，以提升真实装配过程的一次成功率，帮助飞机制造商提高生产效率和质量。

③对机身和客舱的数字化检修：在检测由于极端天气、飞鸟撞击等原因导致的机身凹痕或表面破损时，依靠目视检测和深度尺检测等传统检测方式耗时长，检测效率低。使用三维视觉数字化产品对机身等部位进行检测，可以快速创建被测对象的准确三维模型，建立虚拟副本，基于客观标准对凹痕、凸起或局部腐蚀进行量化分析和自动记录，实现机身表面缺陷的有效识别和分析，协助MRO制定相应的维修方案。相较传统检测方式，三维视觉数字化产品大幅提升了机身、客舱等部位的检修效率。

3）工程机械：三维视觉数字化产品在机械制造领域有着广泛的应用前景，可应用在产品设计、产品优化、首件检验、装配分析、质量控制及仿真模拟等环节，助力机械制造型企业更为高效地完成生产制造需求。工程机械市场的持续增长，将带动三维视觉数字化产品市场的持续上升。

由于基础设施建设、房地产等行业的周期性调整，工程机械行业市场呈现周期性特征。近年来，尽管受宏观经济波动影响，中国工程机械市场仍保持稳步增长，2018年到2021年间，工程机械销售收入以复合年增长率超10%的速度增长，2022年市场销售收入规模大约3,215亿元。市场的增长主要由以下因素推动：1）下游行业的需求增加，特别是基础设施建设、房地产和采矿业；2）标准化体系的建设和完善；3）供给端厂商运营交货状况稳定。2021年到2023年在经历了周期调整后，中国工程机械市场预计于2023年开始恢复，同时考虑中国人口老龄化和劳动力成本上升导致的机械应用渗透率总体上升，以及政府出台的经济稳定政策有望提振下游基建行业等因素，中国工程机械市场销售收入预计将以约12.5%的复合年增长率，于2027年达到约5,800亿元水平。

①产品设计数字化：在产品设计阶段，三维视觉数字化产品可以用来改良机械设备的逆向设计工程。如在矿山机械这类大型机械的逆向设计中，使用三维视觉数字化产品扫描矿山挖斗及配件的表面，可以获得被测对象高精度的三维数据，在兼顾死角的三维数据采集的同时，也能弱化传统方法中数据采集对外界光照的要求。根据扫描获取的关键尺寸，工程师可以进行机械设备的虚拟装配、二次开发或设计改良，为机械制造企业节省开发成本，缩短开发周期，帮助企业在实现机械产品性能上的研发突破。

②产品质检精细化：在产品质检阶段，三维视觉数字化产品可以用来精准把控大型工程机械装备的质量。相比于接触式检测方式，三维视觉数字化产品可以更快、更全面、更灵活地实现机械零部件的无损检测。在无需移动待测的大型设备的情况下，将扫描得到的数据和CAD数模导入检测软件中对齐，即可对关键尺寸偏差值进行注释和分析，得出完善的修正方案。同时可以基于扫描数据建立三维数据库，实现数据的可追溯性，为零部件的后续保养维修提供依据。

③产品验收高效化：在产品验收阶段，三维视觉数字化产品可以助力机械产品的验收交货流程。特别对于一些需要交付给海外市场的大型工业机械设备，在设备实物交付前，可以通过高精度三维视觉数字化产品采集先出具产品的三维模型发给客户，客户可将其导入检测软件，快速确认待交付的设备外形指标等是否符合要求，以及装配点的尺寸是否合格。工程师方可在确认质量合格后再发货，有效避免因质量问题而造成的往返运输和时间成本、人力成本等不必要的浪费。

④产品维修便捷化：在产品维修阶段，三维视觉数字化产品可以用来检测高精度钢结构钣金件的形变程度，从而制定有效的维修方案。相较于需要依次局部测量且耗时长的传统测量设备，三维视觉数字化产品可不受复杂环境影响，快速获取钣金件的整体表面点云数据，并提取诸多如曲面、同轴度、圆柱度等传统检具无法检测的参数种类。通过分析基于扫描数据建模而成的偏差色谱图，工程师可以快速得到钢结构钣金件整体变形量数据，判断其是否符合使用要求或者是否需要更换，大大提升检测效率和避免事故发生。

4）能源电力：能源电力领域，在国家大力推动绿色经济发展的背景下，以光伏、风电等为代表的清洁能源发电发展迅速。据国家能源局和中国电力企业联合会的统计数据，2018年到2022年间，中国光伏累计装机量和风电累计装机量的复合年增长率大约在20%的水平，2022年分别达392.6GW和365.4GW。预计未来随着清洁能源发电技术的不断进步，社会生产活动用电需求的不断提升，以及清洁能源对传统能源的替代，中国光伏和风电的累计装机量将持续快速提升。2022年到2027年间，光伏和风电的累计装机量预计将分别以18.3%和13.0%的复合年增长率增长，于2027年分别达到909.8GW和673.6GW。能源电力行业是国民经济支柱型产业之一，在光伏、风能等清洁能源的开发领域，产品的设计研发、模具制造、质量检测、过程控制均离不开三维视觉数字化产品提供的高效精密的测量解决方案，通过对产品设计和质量的把控，最终达到提升能源转化效率的目的。以能源零部件检测为例，三维视觉数字化产品可以快速、精确、完整的采集包括风机头铸件等在内的大型机械零部件三维信息，不仅可以用于尺寸测量、输出检测报告，同时也可以保存数据以及更好与产业链上下游数字化对接。以光伏、风电等为代表的清洁能源产业的发展，也将产生源源不断的三维视觉数字化产品需求。

5）交通运输：

①轨道运输:随着经济的快速增长和城市化进程的加速推进，中国轨道交通行业在过去十年中取得了高速发展，中国成为全球轨道交通领域的领军国家之一。据国家统计局数据，2018年到2022年间，中国铁路交通运营里程从13.2万公里持续增长至15.5万公里。在《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》等宏观政策的引导，以及轨道交通为民生、贸易产业发展不断带来便利等的推动因素作用下，中国轨道交通行业预计将保持平稳增长态势，据中金企信统计数据，到2027年，中国铁路交通运营里程预计将达到约17.4万公里。在轨道交通行业中，三维视觉数字化产品的使用对确保轨道装备的质量、安全和可靠性起着关键作用。凭借高精度和非接触式的测量能力，三维视觉数字化产品可以应用在轨道交通产品的检测、设计分析和维护保养等众多方面。随着技术的不断进步和应用场景的进一步扩展，三维视觉数字化产品将继续推动轨道交通行业的创新发展，并为行业安全运营提供有力保障。

以列车维修保养为例，考虑到轨道列车长时间运行过程中车轮的内缘和铁轨的磨损程度会影响到列车的刹车性能和行车的稳定性，因此当磨损达到一定程度后必须对相应的零部件进行更换。使用三维视觉数字化产品能快速完整准确地获取车轮等关键零部件的三维外形数据，通过专业的数字化分析获取相应尺寸，为维护保养提供技术支持和监测。

②船舶运输:船舶业作为劳动、资金、技术密集型的现代综合性产业，其在推动机电、钢铁、化工、航运和海洋资源勘探等上下游产业发展方面发挥着重要的带动作用。加上其在发展出口贸易和保障海防安全中的关键地位，近年来，中国船舶业发展迅速，取得了显著成就。据交通运输部的数据，以中国船舶净载重量为例，2018年至2022年期间，该项数据从约2.5亿吨稳步增长至3.0亿吨。未来随着航运市场的强势复苏以及国家对海洋强国的战略定位利好因素驱动下，中国船舶业将继续保持增长。据预测，2022年到2027年间，中国船舶净载重量预计将以年复合增长率约10.3%的速度，于2027年达到约4.9亿吨。在船舶产品设计、制造、评估和维修过程中，三维视觉数字化技术可以精确捕捉和重建船舶的复杂几何形状和曲面结构，为船舶设计和制造提供了准确的数据基础；此外，在船舶维修和维护方面，三维视觉数字化技术可以实现船舶零部件的快速检测和精确匹配，提高维修效率和质量。

以船舶磨损分析为例，船舶在使用过程中受到海水和海面空气的侵蚀，不可避免地会发生破损或形变，给船只的安全运行带来潜在风险。传统的磨损分析方法需要使用超声波测量仪逐个提取各测量点附近的磨损数据，并最终集成整个船体表面的数据，这种方法耗时长，影响航运周期。使用三维视觉数字化产品，可以快速获取船体使用前后的三维数据，并进行对比分析船体表面的磨损情况。通过分析得到的对比色谱图，可以清晰地展示个船体表面的形变位置和程度，为后续的船体修复工作提供直观的数据支持。