国产最好的编码器排名前十(国内编码器哪个牌子最好)

(报告出品方/分析师:民生证券 李哲 尹会伟 罗松)

1 背靠中科院光机所,光学实力国内顶尖

1.1 前身为中科院光机所试验场

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背靠中科院光机所,国防领域优势突出。

奥普光电成立于2001年,是一家老牌光电测控厂商,在国防领域有着突出的优势。公司前身为1958年建立的中国科学院长春光机所实验工厂,2010年在深交所上市。

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公司专注于光机电一体化产品的研发和生产,其产品包括光电测控仪器设备、新型医疗仪器、光学材料和光栅编码器等。

公司的下游客户主要是军工企业和国防科研机构,是精确制导武器产业链的重要组成部分。

截至2022年底,公司共拥有近2000台/套先进的精密机械、光学加工设备和检测仪器,在该领域拥有几十项关键技术。

从技术实现和产品生产方面,公司在国内国防光电测控仪器设备的升级和更新换代中处于领导地位,是同行业中的领先者,拥有较高的市场占有率。近几年来,公司逐步从零件级向部件级和组件级转型升级。

1.2 长光所持股42.4%

奥普光电通过“长光所体外孵化+上市公司外延并购”的模式实现快速发展。近几年,公司分别通过收购长光宇航以及参股长光辰芯,在多个下游领域完成了布局,积极为需求释放做准备。

截至目前,公司下属共有七家控股子公司以及四家参股公司,且均为自孵化产业。禹衡光学主营光栅编码器,为国内第一领军企业;长光易格主营精密铸造铝合金;长光宇航主要产出碳纤维复合材料制品;长光辰芯为国内CMOS图像传感器龙头。

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1.3 收入利润稳健增长

从2017年至2022年,公司的营业收入实现了较为稳定的增长,从3.68亿元增长至6.27亿元,CAGR=10.89%。主要归因于公司主打产品的销售提升以及收并购业务带来的新增收入。

费用率方面,公司自2018年以来维持了平稳降本增效的节奏,除研发费用外,各项费用占营收的比例整体呈下降趋势。归母净利润稳步提升,在2022年创新高,达到8179万元,主要系收购标的公司长光宇航拥有较高的利润水平,叠加2023年将全额纳入合并口径,我们预计公司归母净利润和整体净利率在2023年将会进一步提升。

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从毛利率角度看,光电测控仪器受直接人工和直接材料成本上升影响,近几年有所下滑。

光栅传感类产品和复合材料在2022年保持了较高的毛利水平,分别为38.65%和40.24%。光学材料主要为K9光学玻璃,体量较小,对整体利润水平影响有限。

2022年收购长光宇航以前,公司基本维持了10%左右较低的负债率,2022年资产负债率大幅上升,主要系长光宇航拥有较高的流动负债,且资产负债表在并购完成时已全额纳入合并口径所致。

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根据公司主营业务构成来看,光电测控仪器和光栅传感类产品是公司的主打产品。在合并复合材料收入之前,这两类产品贡献了公司营收的90%以上。

从2017年到2021年,光电测控仪器类产品呈现出稳定增长的趋势,从1.71亿元增长至3.15亿元,CAGR为16.63%。

光栅传感类产品受到疫情和管控措施的影响,在2019年和2020年出现了下滑,但在2021年业绩恢复,实现了2.13亿元的收入,同比增长26.44%。

2022年9月,公司成功并表了长光宇航公司,纳入复合材料的收入约为1.16亿元,占总收入的18.45%。由于此次收购不属于同一控制下的企业合并,且利润表并表只包括收购完成日到年底的数据,预计2023年复合材料收入的占比将进一步提升。

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1.4 主营为光学相关产品

公司从事的主要业务为光电测控仪器设备、新型医疗仪器、光学材料、光栅编码器、高性能碳纤维复合材料制品等产品的研发、生产与销售。

公司主导产品为光电经纬仪光机分系统、航空/航天相机光机分系统、新型雷达天线座、精密转台、军民两用医疗检测仪器、光栅编码器、导弹火箭及空间结构件、k9光学玻璃等。

值得注意的是,航天复材需求旺盛,高精度光栅尺和编码器、工业级CMOS图像传感器深度受益国产替代,公司进入业绩快速增长期。

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2 光栅国产龙头,受益数控系统及半导体国产化

2.1 禹衡光学为光编码器龙头,规模居国内首位

控股子公司禹衡光学是国内编码器领域的龙头企业,被国家认定为编码器工程中试基地的公司。禹衡光学在研发能力、技术水平、产业规模和市场占有率等方面均位居国内同行业之首。

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在光栅传感器领域,禹衡光学具有绝对优势,2021年销售116.67万个,同比增长33.47%。此外,公司还提供专门的产品来供应工业机器人和协作机器人,并在近年来实现了较快的增长。

光栅编码器是一种集光、机、电技术于一体的数字化传感器,可高精度测量转角或直线位移,是机器人关节电机的重要部件。

公司积极参与制定行业标准,承担国家重大专项,推动国内光栅编码器产业迅速发展。

自2009年以来,禹衡光学作为标准化技术委员单位,主持制定、修订、参与起草了多项行业标准,包括《光栅旋转编码器》、《光栅角度编码器》、《光栅角位移测量系统》和《CPE-Bus位移编码器双向串行通讯协议规范》等。

此外,公司还承担了2012年国家科技重大专项《高精度、高分辨力绝对式光栅旋转编码器研制》和2013年《高集成化单码道绝对式光栅尺研发及产业化》等项目,并担负起产品产业化的重要任务,这两个项目均已通过国家验收。

另外,公司于2017年成功申报国家重大科学仪器设备开发重点专项“高分辨率角位移传感器研制与产业化”项目,此次申报让公司成为国家关于传感器类的四项重大专项的受益者之一。

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禹衡光学得益于下游需求的释放以及自主可控需求的提升,在2021年实现了2.08亿元的营收,同比增长了25.40%。2022年同比下降13.9%至1.79亿元。

2022年净利润1244.79万元,同比下降了8.5%。2022年的业绩下滑主要系三到五月份疫情的影响较大。经过六到八月份的努力,疫情影响逐渐缓解,公司整体效益得到了提升。尤其在第三季度,公司成功地延续了自六月份以来的良好表现,并取得了更加显著的进步。

无论是订单量还是出库情况,都实现了全面提升。在高端角度编码器和绝对尺领域,公司的表现更加抢眼,这主要得益于国家需求、市场需求以及国际局势等多种因素的叠加影响,这些因素导致国内对高端传感器的需求大幅增加。

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2.2 机床有望迎来景气周期,零部件国产化势不可挡

2.2.1 全球机床受疫情影响,中国是第二机床消费国家

德国 VDW 口径下,2021 年全球工业机床市场规模 700 亿欧元,中国是全球最大的工业机床消费市场。

据德国机床制造商业协会(VDW)对全球市场的统计数据,2002-2012 年全球机床市场产值规模从 345 亿欧元增长至 751 亿欧元;2020 年全球经济受疫情影响机床产值下降幅度较大仅有 592 亿欧元。2021年实现恢复性增长至 709 亿欧元。

按机床类型来看,2021 年全球金属切削机床、金属成形机床分别为 501 亿欧元、207 亿欧元。

按区域来看,2021 年中国地区工业机床消费规模 236 亿欧元,全球占比约 34%。

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2.2.2 高端数控机床规模持续扩大,国产替代启动在即

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我国是数控机床的主要生产国家,2022年国内数控机床市场规模占全球超65%。

近年来,我国数控机床产业规模持续扩大。

根据MarketWatch估计,2022年全球数控机床市场规模869亿美元,按2022年美元:人民币平均汇率6.72计算约5839亿元,我国数控机床产业规模3825亿元,占全球市场超六成,同比增长6.6%。

根据中商产业研究院预测,2023年我国数控机床产业规模将达4090亿元。从产业结构来看,我国数控金属切割机床产业规模最大,占比53.2%,数控金属成形机床紧随其后,产业规模占比28.5%,数控特种加工机床产业规模占比较小,仅17.0%。

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2.2.3 核心零部件自制率低,国产化空间巨大

根据前瞻产业研究院的调查整理,我国数控机床行业目前的主要问题前两位是“精度和稳定性差”、“故障多发”,所以在中低端市场能够得以应用,在高端市场则显得不足。

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核心零部件自制率低,或是核心问题。

我国机床行业参与厂商众多,但核心零部件自制能力较为薄弱,在部分核心技术领域受制于人。

根据海天精工的招股书内容,数控机床的核心零部件根据其成本占比依次为结构件、控制系统、传动系统、驱动系统、刀塔、倒库及组件和光栅尺。

当前我国机床行业已经在结构件、驱动系统领域实现了在中、低端机床上的国产替代,控制系统、传动系统方面国产替代已取得初步进展,但在高精密零部件和电气元件等方面仍然依赖于进口。

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2.2.4 十年更新周期或将开启

机床一般更换周期约为10 年,国内机床消费量和产值在 2011 年达到顶峰后回落,进入长达 10 年的下行周期。国内制造业复苏深化,机床产业迎更新替换新周期。

机床使用寿命普遍超过设计寿命,行业下行期更新需求小。机床的设计使用寿命即折旧年限一般为 8~10 年,受机床本身质量、使用期间维护情况、为延长寿命所采取的设备大项修等影响,其实际使用寿命普遍超过 10 年,但超过 10年的机床稳定性和精度均会下降。目前我国大部分机床处于超期服役状态。

更新替换的原因:1)原有机床设备,尤其是数控类机床,在经历多年的高强度使用后,设备加工精度、稳定性明显下,需要及时进行更替换;2)传统机床设备在经历多轮的升级迭代后,无论从效率还是精度上,均无法适应当前材料及工艺的加工需求,因此,需要使用更为先进的切削机床进行升级替代。

2.3 光栅传感器为高技术壁垒零部件产品

2.3.1 光栅编码器:高精度位移测量器件

光栅编码器是一种测量旋转角度和线性位移的高精度传感器。

其工作原理是利用光栅尺或码盘的特殊设计结构进行测量,光栅尺由透明与不透明的区域相互交替,密密麻麻而组成。当传感器内部的光信号打到光栅,照到透明区域时会显示“1”,照到不透明的区域时显示“0”,“1”与“0”的相互交替就输出了脉冲信号,使得传感器内部的光信号转换成了电信号。

对于光栅编码器中的码盘,光源会通过透明的光栅线与不透明的间隔区域相交,形成光栅模式。

当光线照射到光栅模式时,会产生交替的亮暗条纹,这些条纹的数量和间距与光栅线的密度和间距有关。当光线通过光栅模式照射到光敏元件上时,会产生正弦波形的电信号,根据这些电信号可以确定码盘的位置和速度。

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编码器按测量准确度可分为角度编码器和旋转编码器:测量精度高于20角秒的编码器被称为角度编码器,其主要应用于数控分度盘、精密转台、DD马达等。

测量精度低于20角秒的编码器被统称为旋转编码器,主要应用于纺织机、包装机、加工中心、机器人等。旋转编码器又可按生成信号的模式进一步细分为绝对式、增量式和混合式。

按照编码方式可分为增量式编码器和绝对式编码器:增量式编码器输出脉冲,从A、B两组正交的脉冲的相位关系来确定旋转的方向,靠累积计数的方式来确定角度和位移。增量式编码器结构相对简单,但断电后无法保留当前位置信息,需要重新回零点。绝对式编码器结构相对复杂,但可记录当前唯一的地址信息,掉电后不需要回零点,可在当前位置继续工作。

以旋转编码器为例,如图19,绝对式旋转编码器中每一个角度和位置输出的编码值都是固定的,在这种编码器内部有许多通道孔洞的排列组合,每一种组合代表一个编码值。绝对式旋转编码器可以测量角度。其工作原理为轴上的开槽盘与固定式接收元件的配合使用。

当轴旋转时,会产生一个独特的编码曲线,这意味着轴的每个位置都有一个模式,该模式用于确定旋转的确切位置。如果关掉编码器的电源并转动轴恢复供电后,编码曲线会显示断电之前的绝对位置。

在需要较高精确度的项目中,编码器是最佳选择,因为编码器始终根据生成的唯一模式来确定位置。绝对测量编码器可以是单圈或多圈,单圈编码器用于短距离的测量,而多圈编码器更适合于长距离,可以满足更复杂的定位要求。

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增量式旋转编码器与绝对式编码器相同,也有一个码盘,编码器内部的光源会不断照射码盘上的孔洞,每照射过一个孔洞就会产生一次脉冲输出进行计数。与绝对式编码器不同的是,增量式编码器码盘上的孔洞大小是相同的,如图19(左),并且在编码器输出上会有AB两路信号,这两路信号可以用于判断编码器的正反转。每次轴旋转测量时都会创建输出信号,然后根据每转的信号数来定义输出信号,增量编码器上电后开始计数。所以与绝对编码器不同,增量编码器没有位置记录。由于增量编码器在启动时会因电源中断而从零开始计数,因此有必要为所有需要定位的项目确定一个参考点。

2.3.2 光栅编码器为精测主导技术

光栅测量技术在精密测量领域占据着重要的地位。

从上个世纪50年代至70年代,栅式测量系统经历了从感应同步器到光栅、磁栅、容栅和球栅的演变过程。与其他四种技术相比,光栅测量系统具有综合技术性能更好、制造成本更低的优势。因此,光栅技术的发展速度最快、技术性能最高、市场占有率最高、产业规模最大。

据《绝对式光栅传感器关键技术的研究》所述,目前光栅测量系统在整个测量领域中市场份额占据了80%以上。相比激光测量技术,光栅常数受环境影响小,抗干扰能力强,在实际生产中更加实用。

一般来说,光栅编码器具有高分辨率、高精度和高可靠性等优点,适用于各种高精度测量和定位应用。它们广泛应用于机床、半导体、医疗设备、航空航天等领域,是现代高精度制造和测量的重要组成部分。同时,由于编码器涉及到很多技术领域,例如电磁、光电、电感、电容和激光等,编码器领域的门槛相对较高。

2.3.3 精度性能均优越,广泛应用于高端数控机床

光栅编码器是一种高精度的测量装置,广泛应用于机床、机器人、自动化生产线、半导体生产设备、医疗设备、航空航天、国防军工等领域。在机床领域,光栅编码器可用于数控机床、加工中心等设备的位置控制和运动控制,以实现高精度的加工。普通车床上,直接安装编码器的有机床主轴编码器、刀架编码器、手轮编码器,间接安装的主要在伺服电机上,高端的车床配有光栅尺。

在机器人和自动化生产线领域,光栅编码器可用于机器人的定位和轨迹跟踪,以及自动化生产线中机械手臂的控制和运动监测。在半导体生产设备领域,光栅编码器可用于晶圆切割机、薄膜涂覆机等设备的位置测量和控制。

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在医疗设备领域,光栅编码器可用于放射治疗机器、医学成像设备等高精度的医疗设备中,以实现对患者的精准治疗和诊断。在航空航天领域,光栅编码器可用于航空航天器的导航、控制和姿态测量等方面,以确保飞行器的精准控制和稳定运行。

在国防军工领域,编码器可以应用于各种军用武器随动系统中,也作为光电经纬仪的重要功能元件,用于实现导弹初始方位角的定向和瞄准。可以说,需要实现定位测量功能的部位均有使用编码器的需求和空间。

光栅编码器在机床伺服系统中被广泛应用,伺服控制系统又可分为半闭环和全闭环控制系统两种。在半闭环控制进给伺服系统中,位置检查装置通常安装在驱动电机或丝杆的端部,以间接检测丝杠或回转马达的回转角来测量机床运动部件的实际位置。这种测量方式会带来一系列测量误差,包括滚轴丝杠的节距误差、反向误差、驱动系统变形以及滚轴丝杠热膨胀引起的定位误差等。

相比之下,全闭环控制进给伺服系统采用位置测量装置(如光栅尺)安装在机床运动部件上,并对移动部件进行实时反馈,自动补偿机床运动误差。全闭环控制系统的优点在于实现了运动部件的直接终端位移测量,克服了半闭环系统的间接测量误差,系统精度更高。在采用全闭环控制进给伺服系统的情况下,机床精度几乎只取决于光栅尺的精度和安装位置。

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相比于其他类型的编码器,光栅编码器具有更高的分辨率和更高的精度,能够实现更高的运动控制精度。此外,光栅编码器的工作原理也比较稳定可靠,能够适应机床高速运动时产生的振动和干扰。因此,在高精度机床和数控加工中心等领域,光栅编码器已经成为了必不可少的测量设备。

目前,国内外最新高端机床基本全部采用绝对式光栅尺。绝对式光栅尺以其卓越的动态性能而著名,被比喻为“数控机床的眼睛”。

在测量方向上,其可靠的运动速度和加速度性能既满足了常规轴的动态性能要求,也能满足直线电机等高动态性能设备的要求。以五轴数控机床为例,其三个直线轴和两个旋转轴需分别需要对应三个光栅尺和两个角度编码器。禹衡光学传感器系列产品中,JFT-10、JZN-1、JKN-2C、JKW-1、JKD-4C等光栅旋转编码器在高端数控机床已经得到了应用,其主要客户包括华中数控、广州数控、科德数控等国内一流机床厂家。

2.3.4 先进位置编码器技术提升光刻工艺水平

1)光刻机中的应用

在光刻工艺中,光刻机的使用是必不可少的。首先,在硅晶圆上涂覆一层光敏性的光刻胶,也称为光致抗蚀剂材料。接下来,通过光束照射晶圆,使光刻胶上显示出光掩模中的图形。然后,使用显影剂去除经过曝光的光刻胶区域。最后,在晶圆上的裸露区域进行选择性的蚀刻或填充半导体、导电或绝缘材料,以构建所需的微电子特征层。通常需要进行多次光刻流程,大约30次左右。

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在光刻过程中,光掩模与晶圆衬底需要精确对准,以便将每片掩模上的图案准确地刻画到已存在的蚀刻图形层上。这是制造集成电路(IC)的关键步骤。晶圆和光掩模上的基准点会自动对准,并在误差范围小于±20纳米(具体取决于IC特征尺寸)的情况下,校正X、Y和θ(旋转)方向上的偏移量。在半导体芯片制造过程中光刻机的掩模台、工件台的定位精度直接影响半导体芯片加工的线宽。因此,在光刻机中需设置高精度的位移测量系统以保证掩模台、工件台的运动精度和定位精度。

目前高精度位移测量方法包括激光干涉仪和光栅尺位移测量系统。光栅尺位移测量系统是以光栅的周期作为基准,也可以获得与激光干涉仪相类似的测量分辨率。

和激光干涉仪相比,光栅尺的读数头结构紧凑,受空气扰动影响小,环境温度变化带来的误差也可通过使用极低热膨胀系数材料等技术手段缩减到最小。因此在一般工况条件下能够具有较好的测量精度和稳定性,有助于开发超高精度微位移监测装置。

2)平板显示器制造

平板显示器 (FPD) 制造中应用的传统光刻工艺也用于半导体芯片制造。芯片研发的一个主要驱动因素是电子设备尺寸的愈加微型化。另一方面,在FPD行业内,则按照能够制造出的玻璃基板的最大物理尺寸(单位为平方毫米)对每一代制造技术进行分类。例如,第十代 (G10) FPD是从2880 mm ×3080 mm的玻璃基板上切割的。薄膜晶体管 (TFT) 是必不可少的显示器元件,其临界尺寸 (CD) 接近3微米,在好几代制造工艺中都保持稳定。

每一代新产品都可加工出更大的基板,因此必须提高生产率,实现通过单次曝光在基板的更大区域内形成电路图案。有人提出将多透镜系统作为问题解决方案,以覆盖更大区域。

然而,FPD行业的一个重大挑战是制造和处理越来越大的光掩模,因为光掩模尺寸必须与基板尺寸成正比。无掩模投射系统逐渐流行,成为FPD生产中的替代技术。其中有这样一种技术,即使用空间光调制器 (SLM) 以类似于数字印刷的方式直接在基板上刻画图案。

例如,一种并行光刻系统,如图26所示,包含呈并行阵列排布的一组SLM成像单元,每个单元又包含一个SLM压模组件、一个球面镜、多个光源和一套投射透镜组件,如图25所示。SLM压模组件是MEM(微机电系统)器件,具有数千个可控微型镜组,通过镜组的倾斜可使入射光在透镜焦平面中产生高对比度的明暗掩模图案。需要精确的运动控制来协调成像单元及其下方面积更大的基板运动平台。在这种情况下,基板沿着X轴移动,SLM单元沿着Y轴移动,如同打印头一样。两个平台均由空气轴承支撑,并由直线电机驱动。

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在这类制造系统中,除了提供用于直线电机换向的数据之外,位置传感器反馈还有助于精确控制位置。为了达到FPD行业要求的对准精度,即 <±2微米,编码器的分辨率要显著小于1 µm。高性能直线光栅和干涉测量激光尺适用于此类应用。

3)未来的高通量纳米蚀刻技术

现代光刻技术是在整个硅晶圆上扫描或步进光掩模,长期目标是以低成本实现纳米级分辨率和高通量。无掩模直写光刻技术无需使用众多昂贵的光掩模,而恰恰是掩模限制了最新型微电子器件的最小可实现特征尺寸。

近场扫描光刻 (NSOL)特别适合这类应用,因为它可以突破分辨率的瑞利衍射极限。如图27和图28所示,NSOL技术使用具有纳米尺寸孔径的扫描探针作为掩模上的“超衍射极限”光源,可在光学近场尺度范围内直接写入表面特征。从这些纳米尺寸孔径射出的光会严重发散高达几十纳米,因此必须精确控制掩模和基板之间的间隙,使其维持在几十纳米之内,这对于确保工艺性能至关重要。

通过用激光依次扫过每个孔,可以直接在基板上构建图像。多轴压电平台用于相对于掩模定位基板。这些平台的位置编码器反馈需要保持在亚纳米级分辨率范围内,因此激光干涉仪型系统更适合进行更精细的调整。传统的高性能光栅可以用于粗调直线电机平台的换向。

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4)高精度运动平台的重要性

光掩模运动平台是光刻设备的核心技术之一。这些先进的运动平台使用包括音圈电机(VCM) 在内的多种不同类型的电机执行粗略 (>100 mm) 运动控制和更精细 (<2 mm) 的运动控制。运动命令模式通常是“加速—匀速—减速”类型。典型的掩模平台通常具有六个自由度,要用到多根需要高精度位置反馈的驱动轴。高分辨率、高速度和低延迟的位置编码器是动态平台定位的关键,因为它们可以尽可能增加带宽并降低不稳定性。在这些应用中,编码器的选择至关重要。编码器的周期误差低,则对伺服回路的输入负载干扰较小,从而实现更精细的速度控制。

5)总结

先进的光栅技术可满足光刻工艺苛刻的高精度、重复性和稳定性要求。对于某些反馈应用,机器设计人员应考虑紧凑型先进光栅解决方案是否能够替代传统的干涉测量激光尺系统。鉴于无掩模光刻技术的进步,有朝一日可能不会再需要光掩模的多重曝光,但未来对测量性能的要求一定不会降低。

2.3.5 多因素决定旋转编码器精度

旋转编码器的精度主要取决于以下因素:

1)编码器的线数:编码器的线数是指光栅盘上每圈的刻线数量。每个刻线的过渡(从一个刻线到下一个刻线)会产生一个脉冲信号。因此,线数越高,每圈的刻线越多,每圈产生的脉冲信号数量也就越多。

2)电磁兼容:电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指设备在电磁环境下正常工作并与其他设备共存的能力。它涉及到设备对电磁辐射的抗干扰能力和对外部电磁场的免疫能力。

3)径向光栅的方向偏差:径向光栅的方向偏差指的是光栅刻线相对于其理想位置的偏移程度。在径向光栅中,光栅刻线沿着圆弧或螺旋状排列,用于测量旋转运动或圆周运动。方向偏差是指光栅刻线与其理想位置之间的角度差异或偏移量。

4)圆码盘相对轴承的偏心量:偏心量(Eccentricity)是指在旋转运动或者圆周运动中,物体旋转轴心与其几何中心之间的距离。当旋转轴心与几何中心重合时,偏心量为零。如果旋转轴心与几何中心不重合,则偏心量为非零值。在工程和机械设计中,偏心量通常用于描述物体旋转或者圆周运动时的几何特征和运动状态。

5)轴承的径向跳动:轴承的径向跳动(Radial runout)指的是轴承在旋转时轴向中心线的波动或偏移。它是指轴承内径或外径表面与其理想轴线之间的最大距离差异。径向跳动可以由多种因素引起,包括制造误差、装配不良、轴颈磨损、轴承磨损等。轴承的径向跳动会导致轴承在旋转时产生震动、噪音和不稳定性。较大的径向跳动可能会导致轴承寿命缩短,降低旋转系统的性能和可靠性。

6)联轴器连接导致的误差(对于带定子联轴器的旋转编码器,该误差包含在系统精度内):联轴器(Coupling)是一种用于连接两个轴(通常是旋转轴)的机械装置,用于传递动力和扭矩。它通常位于两个轴的连接点,将两个轴连接在一起,使它们能够共同旋转或传递运动。

2.3.6 编码器线数决定精度上限

光栅线数是光栅盘上的细微标记或条纹,通常采用等间距的方式排列。例如,一个具有1000线的光栅编码器,表示在光栅盘上有1000个等间距的光栅线。当光栅盘旋转一周时,光栅编码器可以提供1000个位置测量值,从而实现较高的分辨率和位置精度。

2.3.7 电磁兼容决定稳定性

简单来讲,光栅编码器的电磁兼容能力就是设备在电磁环境下的抗干扰能力,兼容性越好的设备在运行的过程中稳定性越高。不同环境下的干扰不同,解决方法也不同。除了上面提到的刻划精度以外,禹衡光学产品的电磁兼容性略逊于海德汉,主要由于电磁兼容主要涉及了电路的设计,有很大一部分取决于电路设计师的经验。

2.3.8 单圈与多圈旋转编码器应用场景不同

旋转编码器又分单圈旋转编码器和多圈旋转编码器。单圈旋转编码器每转一圈重复绝对位置信息,多圈编码器还能区分其它各圈。因此,虽然多圈结构并不会增加测量的精度,但测量范围不再局限于0°—360°,与钟表式的分针、时针原理相似。

单圈编码器多用于数控机床。目前数控机床普遍要求的最高精度大约为220位的旋转编码器以及229位的角度编码器,旋转编码器中217位用的最多。

从精度升级的角度看,从222到225的难度并不大,但是20位以上的旋转编码器最后一次方位的精度普遍稳不住,空气中细小的环境变化和电压的微弱抖动都会影响精度稳定性,这个问题在禹衡和海德汉均存在。

目前海德汉的单圈旋转编码器中,“ECN ”和“ROC”系列中有多个产品可以做到最高单圈225bit,禹衡光学的“JKW-6”系列产品最高单圈为226bit。最高单圈分辨率仅能作为对比参考,因为不同型号的产品适用场景不同,在同一场景下编码器精度与稳定性的综合性能才是比较的关键。

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多圈编码器主要用于伺服电机、机器人关节和军工等,按分圈方式又可分为电子多圈和机械多圈。机械多圈和电子多圈的差别在于多圈数据的原理不同,机械多圈是齿轮组产生的,而电子多圈是芯片生成的,单圈部分用的都是光栅盘。

机械多圈方面,目前主流编码器的机械圈数最高为4096圈(212位),禹衡的机械多圈编码器主要用于军工,因为军工领域设备一般不允许使用电池;电子多圈的圈数远大于机械多圈,准确度最高可以达到1角秒误差,且禹衡已经开始上手1角秒以内的技术突破。

电子多圈应用最多的领域是伺服电机,同时也可以用于机器人关节。海德汉的“ECI/EBI 4000”系列产品最高达220圈,禹衡光学的“HKD-2C”系列产品最高可达223圈,在量程上高于海德汉。

单圈的分辨率是用2的N次方位数来表示其分辨位置编码,8位就有256个编码位置,10位1024线,12位4096线,以此类推。

多圈绝对值编码器是以单圈多少位乘以多圈多少位的方式表示其分辨率和测量圈数行程,禹衡光学的“HKD-4C”系列的绝对值多圈编码器最大可以达到222×223(单圈4,194,304线,8,388,608圈),而海德汉的“ROQ”和“EQN”系列的绝对值多圈编码器可以达到225×212(33,554,432线,4096圈),单圈最大分辨率是禹衡的4倍,说明海德汉的多圈编码器在精度上限上强于禹衡光学。

但是实际上,普遍用户如果只用来测速的话,对精度的要求并不高。禹衡目前的中端产品(ZXF、ZKD、ZJE)已经达到与海德汉同水平的产品质量,但是常规品的准确度还有差距,主要体现在光栅刻度精度上。

3 高端复材龙头,受益航空航天需求放量

3.1 收购长春长光宇航,深化复合材料领域布局

2022年9月,奥普光电以3.128亿现金结算,完成了对长春长光宇航复合材料有限公司40%股权的收购。标的的估值为7.82亿元,增值达到6.61亿元,增值率高达543.77%。交易完成后,公司共持有长光宇航51%的股权,达到控制。

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长光宇航是国内航天复材领域的重要供应商,其产品主要应用于商业航天、空间相机、武器装备等领域。截至2022年,公司的年营收为2.42亿元,两年复合增速达到72.2%;归母净利润为7265万元,两年复合增速为159.5%。

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从需求端来看,公司受益于卫星、火箭和导弹需求的快速增长。

其中,2022年12月,“快舟十一号”火箭成功复飞,我们预计后续该型号的制造、发射以及新型号的研制都将快速推进。根据公司2022年4月9日的公告,公司在“快舟十一号”等型号的火箭整流罩、舱段等产品领域目前没有其他竞争对手。

在导弹方面,根据公司2022年9月26日的公告,公司的导弹业务也快速增长。公司之前参与研发的多个型号陆续开始批产,并且军品任务量大幅增加。此外,商业遥感卫星发射也加快推进。以长光卫星研制的“吉林一号”卫星为例,截至2021年底,该型卫星在轨数量达到31颗,而到2022年底已增至72颗。

根据长光卫星的招股书,公司预计在2025年底前将实现300颗卫星在轨。公司还在持续拓展下游客户及产品应用领域。根据公司投资者关系活动披露,公司目前主要涉及星、船、弹、箭、器等五个领域,并新拓展了电科和核工业集团领域。

从供应端看,产能扩充和高利润将为公司带来高增长。

根据长春政府发布的消息和公司22年4月9日公告,公司二厂已经建设完成,产能已从21年的345套扩大到800套。特别是箭体/弹体结构件产能已从100套扩大到400套。在利润方面,公司22年的业绩大幅超过了承诺数额,有望继续保持高增长。

此外,宇航产品的利润率较高,22年的毛利率为40.24%,净利率为30.03%,而22年的合并口径综合毛利率为29.95%,净利率为16.56%。随着宇航业绩的不断提高,其在营收中所占比重将会增加,公司的盈利水平也有望持续提高。

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从下游角度来看,长光宇航的主要配套单位是光机所、航天科工以及航天科技集团的下属单位。2019年-2021年,这三个重要客户的合计占比均超过95%。

由于下游行业具有特殊性,标的公司所服务的客户相对较为集中。光机所是长光宇航的重要客户之一,与其的合作中具备较强的渠道优势。

从营收数据来看,2021年宇航在与光机所及航天科工集团的业务中实现了大幅增长。

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3.2 航空复材空间将扩张,我国国防支出提升仍可期待

3.2.1 复合材料在航空航天领域的应用优势

碳纤维增强聚合物(CFRP)位于产业链中游,上游包括碳纤维、树脂原材料及金属模具加工等行业,下游包括航空航天、武器装备、风电、体育用品等。

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由于多种原因,航空航天工程中对复合材料的需求不断增加。相较于传统材料如金属,复合材料的重量更轻。在航空航天工程中,减轻重量至关重要,因为这可以提高发动机性能并减少排放。轻质复合材料在减少航空航天部门的财务支出和生态影响方面也非常有用。

复合材料具有广泛的应用性,因为它们可以塑造成复杂的形状,不受传统材料的限制。工程师可以根据特定飞机的要求定制零件。

此外,复合材料还具有出色的抗风化和抗疲劳性能,是制造飞机的理想材料。它们具备承受极高温度的能力,尤其适用于航天器和再入飞行器等应用。正因为这些原因,复合材料被广泛用于构建飞机和航天器的主要承重结构,如机翼、机身、起落架和发动机舱等部件。

在过去几年中,碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料因其紧凑的尺寸、优异的耐久性和耐腐蚀性而成为航空航天和风能设备中的重要材料。碳纤维增强碳基复合材料(C/C),也称为碳/碳复合材料,由于其低密度,成为轻质复合材料的杰出组成部分。

两款备受欢迎的远程飞机,空客A350和波音787,超过50%的机身采用CFRP构造。而A380是第一款采用CFRP复合材料核心翼盒的飞机,相比先进的铝合金,可减轻1.5吨重量。

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3.2.2 复合材料有望迎来高增长

我国航空航天市场规模较大,处于快速发展阶段。当前在新型技术持续突破、“太空+互联网”跨界融合、新兴航天企业蓬勃发展、私有资本纷纷涌入的背景之下,全球即将进入全新的航空航天时代,2021年中国航空航天行业市场规模达到8933亿元,同比增长7.11%,正处于快速蓬勃发展的阶段。

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根据Marketsandmarkets发布的报告,全球航空航天复合材料市场在2022年估计为297亿美元,预计到2027年将达到516亿美元,复合年增长率为11.7%。

按上述数据计算,2022年全球航空航天复材占复材总量的72.4%。这个市场的扩大得益于航空复合材料的卓越性能,使其能够在恶劣条件下发挥作用。此外,全球对于节油型飞机的需求不断增长,预计在短期内将推动市场的扩张。

亚洲地区仍然处于领先地位,但增长速度有所放缓。根据中国复合材料工业协会官网透露,未来几年,亚洲的复合材料市场预计以4%的年复合增长率(CAGR)保持领先,其次是北美地区(3% - 4%)和欧洲地区(1% - 2%)。亚洲地区是全球市场最大的占比,达到47%。在亚洲地区,预计到2027年,复合材料市场将增至730万吨,其中电气和电子(E&E)行业预计占据大部分,达到180万吨。

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CFRP方面,据贝哲思信息咨询,2021年全球碳纤维增强塑料(CFRP)市场总规模达到1038.4亿元,预计在2027年增长至1915.52亿元。

3.2.3 航空复材竞争格局

长光宇航的竞争对手主要包括航天材料及工艺研究所、中国航发北京航空材料研究院、西安航天复合材料研究所、上海复合材料科技有限公司、哈尔滨玻璃钢研究院有限公司、天津爱思达航天科技有限公司和浙江宝旌炭材料有限公司。

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3.3 长光宇航技术领先,受益于弹体结构下游放量

3.3.1 核心产品自研自产,满足军工高端需求

据母公司奥普光电透露,长光宇航的产品靠自主研发。高端配方中采购来的树脂需要与特殊工艺相结合,技术难度较高,所以行业的壁垒主要体现在这里。

航天、军工领域所需要的CFRP制品单价高、结构复杂、性能要求严苛,对结构体供应方在模具设计生产与树脂配方等多方面提出了尤其高的要求。

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长光宇航掌握多项核心技术,在航天复材领域优势明显。

截至2022年4月,长光宇航拥有已授权的发明专利10项,申请中的发明专利21项,在复合材料领域经过多年的深耕细作,已经成为行业的领军者。公司在氰酸酯预浸料制造、定量化成型工艺、超大尺寸一体化复合材料研制以及低成本制造方面取得了重要的成就,填补了国内在这些领域的空白。

长光宇航在国产碳纤维预浸料制备、复合材料结构仿真分析、树脂配方研制、复合材料模具设计以及复合材料成型等五个方向拥有核心技术。

公司还成功开发了环氧树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和邻苯二甲腈树脂等五种树脂体系,可以覆盖150°C到400°C耐温等级范围,形成了成熟的工艺,并建立了适用于工业化生产的热熔预浸料生产线。

在火箭箭体领域,长光宇航成功实现了低成本制造的箭体复合材料,在原有结构的基础上实现了30%的减重,并且成本降低了30%。公司还成功发射了多颗火箭配套产品。在固体火箭大尺寸喷管领域,长光宇航首次在国内研制出直径达到4米的一体化成型复合材料喷管,并成功点火。

公司攻克了多项关键技术,包括大宽度大角度布带斜向缠绕、Z-Pin增强技术(Z型复合材料微细杆增强技术)、大型金属壳体预埋共固化技术、大型碳/碳喉衬预埋共固化技术以及超大尺寸复合材料火箭喷管一体化制造技术,相较于传统喷管,重量减轻了50%。

在卫星领域,长光宇航实现了高精度卫星结构的轻量化,提高了卫星整体技术性能和天线的整体性能和精度,同时降低了卫星结构的质量。多颗卫星配套产品已经在轨道上成功运行,其中包括“风云三号”卫星、“行云二号”卫星、“珠海一号”卫星、中欧合作SMILE卫星以及“吉林一号”卫星等。

在空间相机领域,长光宇航成功实现了高尺寸稳定性、高热导率、可定量化控制、大尺寸和结构复杂的先进复合材料零部件制造。这些零部件在空间环境中的力学性能保留率达到85%以上,吸水率不超过0.1%。在真空条件下,总质量损失率不超过0.2%,总可凝性挥发物含量不超过0.01%。导热系数可在2~40W/(m·K)范围内进行定量化设计,热胀系数达到(0±0.12)×10-6/°C的零膨胀桁架杆。长光宇航还成功研制出国内目前口径最大、分辨率最高的空间相机复合材料机身结构,并已在轨道上运行,合计已有30余台相机配套产品正在轨道上运行中。

人才储备方面,长光宇航拥有一支高水平的科研团队、精干的管理团队和成熟稳定的一线员工队伍。科研团队积累了多年的专业复合材料研制、开发和生产经验,具备强大的科研开发能力。核心技术人员的学历水平较高,大多数是国内985院校的硕士和博士研究生,涉及力学、化学、材料学、机械工艺、复合材料工艺、计算机模拟技术等多个学科背景。团队内部形成了学科交叉的优势互补,已经形成了仿真分析、材料研发、产品研发、工艺研发、模具设计等多个研发方向。技术团队的规模一直在逐年增长。一线员工中,超过70%拥有大专及以上学历。此外,长光宇航与哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、吉林大学等高校建立了良好的合作关系。

设备方面,长光宇航目前拥有200多台复合材料生产设备和检测设备,涵盖了树脂配方研制、预浸料制作、产品成型、加工等各个生产环节。这些设备包括先进的热熔预浸线、大型数控缠绕机、1,000吨液压机、国内最大尺寸的布带缠绕机、直径为5米的最大压力热压罐等,形成了预浸料生产线、复合材料火箭/导弹舱段生产线、复合材料空间相机结构生产线、复合材料卫星结构生产线、复合材料喷管及扩张段生产线、复合材料发射装置生产线等。

在试验测试设备方面,长光宇航拥有国内首台高精度热膨胀精测设备、高真空度空间环境模拟设备、高低温万能材料试验机、三坐标检测设备、超声波探伤仪、激光跟踪仪、DHR流变仪、差式扫描量热仪、3D扫描仪等设备,建立了理化分析、力学测试、结构试验、无损探伤、检验检测、精密测量等六大测试体系。其中,大吨位高精度数控布带缠绕机代表着国内先进水平,它在制品直径、芯模重量承载能力和控制精度方面均达到国内最高水平。此外,长光宇航还自行研制了国内首台高精度热膨胀系数测量系统,其测量精度可达到10E-8量级,能直接测量碳纤维桁架杆件的热膨胀系数,填补了国内的技术空白。

3.3.2 航天复材龙头地位稳固,受益于导弹、火箭放量

长光宇航拥有一支国内一流的CFRP(碳纤维增强复合材料)设计研发团队,公司在国家重点型号CFRP制品研制方面积累了丰富的经验。

公司具备高效的生产能力、完善的产业化生产体系和成本控制优势。近两年来,长光宇航已经完成了40多项科研项目,取得了重要成果。其中,包括高性能树脂配方、高性能热熔预浸料产业化、火箭箭体成型、卫星及空间相机结构轻量化、超大尺寸复合材料喷管成型等五个关键技术,并已进入产业化阶段。长光宇航的CFRP空间光学设施结构、火箭舱体结构以及大口径固体火箭喷管等产品都处于国内领先水平。

例如,在运载火箭领域,公司产品在火箭舱段(整流罩、转接舱、间段)、发动机喷管等部位均有应用。在“快舟十一号”整流罩、舱段等产品上目前没有竞争对手。鉴于“快舟十一号”不但可以实现随时随地发射,且成本较低可商用,我们预测后续该型号的制造、发射以及新型号的研制将快速推进,公司的复合材料产品在运载火箭应用领域的竞争优势将使其业绩充分受益。

4 参股长光辰芯,深度布局机器视觉CMOS

4.1 长光辰芯是国内CMOS图像传感器龙头

参股公司长光辰芯(持股25.56%)是国内CMOS图像传感器领域的龙头企业。其技术和生产能力在国内处于领先地位,其高端产品的问世也打破了国外企业在该领域的垄断局面。

公司已经开发出多款标准货架产品,同时不断探索下游应用领域,目前已经广泛应用于科学成像、工业成像、专业成像、医疗等多个领域。

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GSENSE系列图像传感器芯片针对科学市场而设计,助力科学成像迈入CMOS时代。

长光辰芯于2015年推出了全球首款背照式、科学级CMOS图像传感器——GSENSE400BSI,推动了中国高端相机的发展。

2015年10月7日,我国首颗商用高分辨率遥感卫星“吉林一号”成功验证了国产CMOS在轨技术。随着CMOS工艺的进步和科学级sCMOS的问世,CMOS开始逐渐取代CCD在市场上的地位。

公司不断推出多款背照式科学级CMOS产品,分辨率范围从400万像素到3600万像素,光学尺寸从1英寸小芯片到84mm大靶面芯片,形成了公司核心产品系列GSENSE,助力科学成像市场成功从CCD时代迈向CMOS时代。

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超高分辨率、全局快门CMOS聚焦工业市场。

工业市场应用场景广泛,包括定位、识别、检测和测量等领域,具有碎片化和快速迭代的特点。工业检测需要高效率和高精度,推动了相机替代人眼、视觉系统代替人工的趋势。

全局快门CMOS在高速在线工业检测中具有刚性需求,能够保持图像无扭曲,满足工业市场对低读出噪声、高分辨率和快速速度的要求。

长光辰芯自2017年以来致力于工业视觉领域的发展,推出了全球最小的电荷域全局快门像素,产品广泛应用于C口工业相机。

其产品范围包括500万像素到2500万像素的分辨率,光学尺寸从1/2英寸到1.1英寸,具备出色的快门效率和角度响应。

针对工业领域需求,长光辰芯推出了高帧率的高速芯片和线阵产品系列,涵盖了从2K到16K的分辨率。

2021年,长光辰芯推出了1.52亿像素的全局快门CMOS芯片——GMAX32152和首个堆栈式CMOS传感器,实现了超高分辨率和超高速输出,成为高端应用的理想选择。

2022年,长光辰芯推出了针对锂电池检测和PCB检测等行业需求的8K分辨率线阵CMOS芯片——GL7008,覆盖了多个像素尺寸和分辨率范围。

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近几年公司业绩实现快速增长。

2022年,公司实现营收6.07亿元,同比增长34.4%,17年到22年CAGR41.6%。由于摊销股份支付费用3.63亿元,公司2022年净利润为-0.79亿元。不过,按长光辰芯适用的15%企业所得税率还原后,公司2022年实际净利润为2.30亿元,同比增长29.5%。

相较于2021年按15%所得税率调整后的净利润为1.77亿元(基于净利润为-0.13亿元,股权支付费用为2.24亿元)大幅增长30%。2023年,随着长光辰芯股权支付费用对公司业绩的影响减弱,该公司将成为上市公司业绩的重要支撑。

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深度合作学术机构,实现工业相机进口替代。

2022年,公司与参股公司长光辰芯联动,研发出全国产化工业相机,打破国外垄断,实现国产化替代;在国防、商用星载航天/空遥感器方面,与国内多家知名大学及研究所深度合作,发挥产学研合作优势,研制出系列高分辨率、宽幅面的轻型星载航天/空遥感器;在可见/红外侦查用轻小型光电吊舱、大面阵及高灵敏度CMOS图像传感器成像机芯等技术方面取得突破。通过内部研发立项,持续开展新产品新技术的开发工作,持续巩固公司核心技术和产品的市场竞争力。

4.2 千亿级市场逐渐成型,国产替代蓄势待发

CMOS传感器具备卓越的性能,有望取代CCD传感器。根据产品类型划分,当前主流图像传感器分为CCD图像传感器(电荷耦合器件图像传感器)和CMOS图像传感器(互补金属氧化物半导体图像传感器)两大类。

在过去几十年中,CCD芯片垄断了科学成像市场,其开发难度高、价格昂贵,并且厂商主要集中在欧美地区。

然而,随着CMOS技术的不断发展,CMOS图像传感器的噪声和暗电流水平逐步得到优化,在许多行业中已经开始取代CCD。

根据感光元件的安装位置,CMOS传感器可以分为前照式(FSI)、背照式(BSI)和堆栈式(Stack)等不同类型。

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全球CMOS图像传感器市场规模呈持续增长趋势,预计到2026年全球销售额将达到2374亿元,2022到2026年复合增长率达到10.5%。

在政策红利的推动下,国内CMOS传感器市场正在持续扩容,预计到2023年将超过千亿元。作为基础半导体元件,CMOS传感器正在逐渐取代CCD传感器,成为市场的主流选择。随着下游应用场景的不断拓展,如安防监控和汽车车载等领域,CMOS传感器仍具有巨大的增长空间。

国内CMOS传感器厂商对技术研发的重视程度不断提高,技术不断升级,国产化率有望持续提升。根据头豹研究院的数据,预计到2026年,中国CMOS传感器市场规模将达到1247.7亿元。

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海外企业几乎垄断CMOS图像传感器行业,国产化空间巨大。根据Frost&Sullivan数据统计,2020年全球CIS出货量排名前三的分别为Galaxycore、索尼和三星,销售额排名前三的为索尼、三星和Omnivision。

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4.3 中国CMOS起步较晚,长光辰芯抢占高精品市场

中国的CMOS传感器行业起步较晚,参与的企业数量相对较少。这主要是因为CMOS传感器属于半导体产业,需要进行大规模批量生产,具有显著的规模效应。因此,CMOS传感器供应商需要在研发阶段进行稳定的前期投入,这导致了行业的准入壁垒较高。

中国的CMOS传感器行业的产业链可以分为三个主要部分。上游部分主要包括晶圆代工厂和封装测试厂商,负责提供CMOS传感器生产所需的基础材料和加工工艺。下游部分主要包括模组厂商、系统厂商和终端厂商,公司将CMOS传感器集成到各种设备和系统中,如摄像头、手机、智能家居设备等。

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技术优势明显,顺利研制超高清8K/16K CMOS图像传感器,打破国外垄断。长光辰芯在国内CMOS图像传感器领域具备明显的竞争优势。2022年3月3日,长光辰芯推出了8K分辨率、高速线阵CMOS图像传感器——GL7008,打破了我国超高清成像芯片及系统长期依赖国外进口、发展严重受限的局面。

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2023年4月28日,长光辰芯更是发布了分辨率高达16K的高速线阵CMOS图像传感器——GL3516。扫描速度和成像质量是衡量线阵相机检测时效的关键指标。GL3516在具备高分辨率、高成像质量的同时兼顾了数据的传输速度。

芯片通过25对Sub-LVDS通道进行数据传输,可实现24Gbps的最大数据率,在单线模式下的最高行频可达120kHz,双线模式最高行频60kHz。GL3516凭借高速传输、高分辨率、高画质的卓越性能,将进一步为超高清CMOS图像传感器的国产替代提供新的机会。

05 盈利预测与估值

5.1 盈利预测假设与业务拆分

公司主要产品包括光电测控仪器、光栅传感器、复合材料和光学材料,主要应用行业包括航空航天、军工和工业自动化行业。

公司2020-2022年营业收入同比增速分别为9.6%/24.1%/14.7%。根据公司产品新增业务行业增速及传统业务维持情况,我们预测公司2023-2025年营业收入将达到9.4/12.1/15.9亿元,分别同比增长50.1%/28.9%/30.5%,我们预测公司2023-2025年归母净利润将达到1.72/2.43/3.44亿元,同比增长110.3%/41.4%/41.4%。

假设1:光栅传感器:

2020-2022年内,公司光栅传感器收入占比均维持在30%以上,收入分别同比增长13.3%/26.4%/-10.8%,主要得益于下游需求的释放以及自主可控需求的提升,2022年收入下滑主要受三到五月份疫情影响。我们预计随着伺服行业需求的稳定增长,伴随着高端角度编码器和光栅尺的国产化需求提升,公司光栅传感器类业务将迅速增长。综合考虑行业整体增速、公司产品竞争力情况以及经济下行导致收入下滑的潜在风险,我们假设2023-2025年增速分别为50%/40%/40%,收入达到2.85/3.99/5.59亿元。

毛利率方面,公司2020-2022年光栅传感器毛利率为35.0%/35.5%/38.7%,毛利率较前几年有所下滑,但是随着国家推进高端装备自主可控、国产化替代、工业母机等领域,公司的产品结构逐渐倾向高端化将推动毛利率迅速提升。我们假设2023-2025年光栅传感器毛利率将达到50%/52%/54%。

假设2:光电测控类仪器:

2020-2022年内公司光电测控类仪器收入占主营业务收入的比例均保持在 50%左右,同比增速分别为9.9%/20.8%/-4.8%。光电测控仪器是公司的传统业务,将维持稳而不快的增长节奏。我们假设2023-2025年增速分别为10%/10%/10%,收入将达到3.30/3.63/3.99亿元。

毛利率方面,公司2020-2022年光电测控类仪器毛利率为31.5%/27.4%/ 22.5%,随着直接材料占营业成本比重逐年上升,公司毛利率受到影响。我们假设2023-2025年光电测控仪器毛利率将缓慢增长,达到23%/24%/25%。

假设3:复合材料:

2022年9月,公司完成了对长光宇航的非同一控制下的控股合并,计入合并口径的复合材料收入为1.16亿元。鉴于2023年公司将100%纳入长光宇航全年的收入,叠加卫星、火箭和导弹需求的快速增长以及产能的扩充,我们假设2023年复合材料营收将在长光宇航2022年2.42亿的基础上增长24.3%到3.01亿元,全额并表后将呈现160%左右的增长。受益于新材料、碳纤维和航空航天领域良好的大环境,我们预计2024-2025年将继续保持40%左右的高增长,未来三年收入达到3.00/4.21/5.90亿元。

毛利率方面,长光宇航2020-2022年复合材料毛利率为41.3%/42.8%/40.2%,毛利率水平较高。结合下游行业及客户的特性,我们预计复合材料业务的毛利率将维持目前的水平,2023-2025年复合材料毛利率维持40.2%。

假设4:光学材料:

公司的光学材料业务主要涉及高端k9光学玻璃,用于加工高端光学元器件,2020-2022年收入为1155/1894/2138万元,相较于公司其他主营业务占比较低。

毛利率方面,公司2021-2022年光学材料毛利率为-1.09%和0.76%,仍未在盈利方面作出贡献。我们预计公司暂时没有大力发展该领域的业务的计划,毛利率在未来几年内保持在当前较低水平,2023-2025年毛利率分别为0.76%/0.76%/0.76%。

假设5:期间费用:

公司2020-2022年三费率(管理费用、销售费用和财务费用合计)分别为28.0%/26.5%/23.6%,研发费用分别为10.86%/10.14%/7.57%。财务费用方面,受控股收购长光宇航对合并口径资产负债率的影响,我们假设2023-2025年财务费用率略微提升,分别为0.48%/0.32%/0.22%;管理费用、销售费用和研发费用方面,公司没有重大方针变动,且往年都维持在较稳定的水平,我们假设后续公司这三项费用率基本维持稳定,分别保持在13.2%/2.56%/7.57%。

基于以上收入、毛利率及期间费用假设,我们预测公司2023-2025年归母净利润将达到1.72/2.43/3.44亿元,同比增长110.3%/41.4%/41.4%。

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5.2 估值分析

从主营业务和市场竞争地位来看,奥普光电对标的上市公司主要有汇川技术(300567)、鸣志电器(688361),奥普光电核心产品主要包括光栅传感器,属于高端光电类产品,与汇川技术的伺服电机与鸣志电器的微电机可属于同类,且奥普光电的光栅尺产品聚焦高端市场。

在估值分析中,考虑到奥普光电业务成长性较好,且对标的汇川技术、鸣志电器也具备较好的成长性,我们使用PEG值作为评估公司投资潜力的指标。横向对比来看,奥普光电的PEG值为2.00,低于可比公司均值。

公司背靠长光所,过去几年净利润持续稳定增长,并且我们预计在未来几年内保持良好的增长势头,叠加公司技术领先,所处行业前景广阔,我们认为其投资潜力高于行业内可比企业。

综上所述,考虑到公司光栅编码器行业领先,高端品国内技术领先,发展潜力较大,复合材料核心产品自研自产,在航天复材领域优势明显。

国产最好的编码器排名前十(国内编码器哪个牌子最好)插图43

6 风险提示

1)政策风险。机床工具行业与汽车和工程机械、轨道交通、新能源等行业密切相关,宏观政策和机床工具下游行业的变化,将对公司客户需求造成影响,进而影响公司产品销量。

2)市场风险。目前国际、国内宏观经济形势复杂多变,国内外经济同步增长但仍存在不确定性,国际贸易格局、外汇市场及资本市场等如发生不利变化或调整,都将可能对公司生产经营环境产生不利影响。

3)原材料价格波动的风险。公司原材料及零部件的成本可能受到多种因素的影响,如市场供求、供应商变动、替代材料的可获得性、供应商生产状况的变动及自然灾害等

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