【华创证券】“人形机器人的Optimus时刻”系列（二）：编码器：机巧的测量，精度的艺术.pdf

2023-08-18

33页

4MB

一、编码器：高精度的位置/角度测量传感器

（一）技术原理：磁编码器、光编码器以及电感编码器

磁编码器，利用电磁感应原理，将物理信号转换为数字信号，以实现位置和角度的测量。磁编码器由磁性传感器、磁环和信号处理器组成。磁环是由多个磁极组成，并被固定在旋转轴上；磁性传感器通常采用霍尔元件或磁电阻元件，能够检测磁环旋转时磁场的变化，将其转换为电信号输出；信号处理器将电信号转换为数字信号，用于表示旋转轴的位置和方向。磁编码器具有高分辨率、高精度、高可靠性、长寿命等优点，适用于工程机械等灰尘多、油多、水多等严苛环境下的应用场景。

根据工作原理的不同分类，磁编码器可分为霍尔编码器和磁阻编码器。霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过半导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生附加电场，从而在半导体的两端产生电势差；磁阻效应是指给通以电流的半导体材料加以与电流垂直或平行的外磁场，其电阻值会有所增加。磁阻编码器伴随着新型半导体材料的发展不断演变，目前已衍生 AMR、GMR、TMR 三代产品。

光编码器，将旋转位置信息转化为光脉冲信号以对其进行检测。光编码器由发光元件、光敏元件及码盘（即一个刻有规则的透光和不透光线条的圆盘）组成。当安装在电机转轴上的码盘旋转时，固定住的发光元件发出的光经过码盘，产生透光和不透光的光脉冲。光敏元件检测到这些光脉冲后，转换成数字信号输出。光学编码器从结构上分两种。一种是码盘夹在发光元件和光敏元件之间的“透射型”，一种是发光元件和光敏元件在同一平面，通过码盘反射光源的“反射型”。与磁编码器相比，光编码器更容易实现高精度和高分辨率，可用于大直径电机设备等有强磁场干扰的环境。

电感编码器，通过高频电磁感应信号的幅值或相位测量转子位置信息。激励线圈的高频电磁场耦合到接收线圈，当编码器旋转时，编码器转子因电涡流效应产生电磁场，从而影响接收线圈的电磁场强度，使差分接收线圈的信号幅值或相位发生改变，解码电路通过放大、采集、解算、补正等程序，最终实现角度的精准测量。

磁编码器性价比更优，光编码器适用于精度要求更高场景。根据应用场景不同，要求高精度、高分辨率的应用，使用光学编码器；追求环境耐受性强、小型轻量、高可靠性的应用，使用磁编码器。据 MIR 睿工业，光电编码器分辨率已经发展到 25 位，23 位已经商用，17 位已经普遍应用，而磁编码器分辨率已经发展至 19 位，能满足绝大部分工业应用场景。在编码器降本和磁编码器精度、分辨率提高的背景下，磁编码器渗透率有望快速提升。

（二）测量类型：直线编码器（光栅尺）和旋转编码器

直线编码器测量物体的直线位移，旋转编码器测量物体的旋转角度。直线编码器是一种用于测量物体直线运动的装置，通常由传感器和标尺组成；其中标尺被固定在物体上，传感器则测量标尺上的位置信息，主要用于机械加工、数控机床、3D 打印、半导体制造等领域。旋转编码器则是一种用于测量物体旋转角度、速度和方向的装置，可以直接安装在物体上，以测量物体的旋转运动，在机器人、航空航天、工业自动化和医疗设备等领域中得到广泛应用。

光栅尺是直线编码器的代表。光栅尺是一种利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，可用作直线位移的检测，常用于数控系统的全闭环控制。光栅尺由标尺光栅和最关键的光栅读数头两部分组成，光栅读数头由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构组成。光栅尺精度高、稳定性强、分辨率高，广泛应用于数控机床、半导体设备、精密测量仪器、激光切割等领域，以实现对物体位置的高精度测量和控制。

光栅尺分为成像扫描和干涉扫描。光栅尺的光电扫描在工作中无接触、无磨损，可以检测到非常细小的光栅，栅线宽度可仅数微米，并能输出非常细小的周期信号。光栅尺往往采用两种扫描原理，成像扫描是用两个栅距相同或相近的光栅与扫描掩膜彼此相对运动，可用于 20 µm 至大约 40 µm 的栅距；干涉扫描是利用精细光栅的光衍射和光干涉生成位移测量的信号，可用于更小栅距的光栅（8 µm）。

（三）输出信号：绝对式编码器和增量式编码器

绝对式编码器用于准确测量物体的绝对位置，即物体相对于一个已知的参考点的精确位置。绝对式测量是指编码器在通电时立即提供位置值并随时供后续电子电路读取，无需移动轴执行参考点回零操作，即在不需要回到初始位置的情况下，可以立即提供物体的精确位置信息绝对位置信息。绝对式编码器的工作原理是基于特定的编码规则，每个位置都对应一个唯一的编码值，常常由一系列绝对码编排的光栅读取，单独的增量刻轨信号通过细分生成位置值，同时用于生成可选的增量信号。绝对式编码器通常具有高精度和高分辨率，但通常比较复杂和昂贵。

增量式编码器用于测量物体相对于初始位置的相对位移，即它们提供的是位置变化的相对值。增量式光栅由周期性的栅线组成，位置信息通过计算自某点开始的增量数获得。由于确定位置值需要绝对参考点，在光栅尺或尺带上还有一条参考点刻轨。栅尺的绝对位置由参考点确定，可精确到一个信号周期。增量式编码器生成两个信号，分别称为 A 相和 B 相信号，这些信号的相位差可以用来确定方向和位移的变化。增量式编码器的输出信号是周期性的，通常称为脉冲，它们的数量用来表示位移的大小。增量式编码器相对较简单，成本较低，但需要初始位置作为基准。

绝对式和增量式编码器的差别主要在于：1、测量方式：绝对式编码器直接测量物体的绝对位置，而增量式编码器测量的是位置的变化，需要初始位置作为参考。2、起始位置：绝对式编码器可以立即提供绝对位置信息，无需回到初始位置，而增量式编码器的位置信息是相对于初始位置的。3、精度和分辨率：由于绝对式编码器直接测量绝对位置，通常具有更高的精度和分辨率。增量式编码器的精度和分辨率取决于脉冲数量。4、复杂度和成本：绝对式编码器通常较为复杂和昂贵，而增量式编码器相对简单且成本较低。

二、多领域推动市场扩容，编码器国产替代正当时

（一）编码器市场高速增长，下游应用分布广泛

全球编码器市场由磁性和旋转主导，规模迅速扩大。随着工业自动化、智能制造和物联网技术的快速发展，编码器作为关键的运动控制装置，在实现精准定位、测量和反馈等方面发挥着不可替代的作用。据 kbv research 预测，全球编码器市场规模将由 2018 年的 24 亿美元增长至 2028 年的 48 亿美元，期间 CAGR 为 9.1%；从技术原理来看，磁编码器仍然在市场上占据着主导地位；从产品类型来看，旋转编码器的市场需求要高于直线编码器。全球编码器市场的成长源于众多下游领域的需求推动和技术进步，整体规模有望继续保持增长势头。

我国编码器市场持续增长，2025 年有望达到 33 亿元。我国制造业的升级换代以及科技的创新，加速了编码器市场的增长。从传统的工业应用到现代的机器人、新能源等高新技术领域，编码器的应用范围不断拓展，为市场的扩大提供了坚实的基础。据 MIR 睿工业，2022 年我国编码器市场规模呈现小幅度增长，为 25.75 亿元，核心原因是疫情的影响和整体 OEM 行业低迷；预计到 2025 年，整体市场规模将达到 33 亿元，期间 CAGR 为 8.62%。国内编码器制造商聚焦提升产品质量和技术水平，不断推出适应市场需求的编码器产品，可以预见，我国编码器市场有望继续保持快速增长，为整个产业链的发展贡献更多动力。（注：此市场规模仅考虑对外销售，不包含自产自销）

伺服行业为编码器下游最大市场，机床市场增速最高。据 MIR 睿工业，2022 年伺服行业为编码器第一大下游市场，占比达到 30%，主要系伺服行业下游多为新能源等景气行业，进一步加大对编码器的需求；受益于机床需求结构升级，叠加对精度的要求的提升，逐渐扩大对编码器和光栅尺的需求，2022 年编码器在机床行业应用的同比增速最快，高达 26%。从整体行业角度，2022 年项目型市场增长 23.8%，OEM 行业市场下滑 4%，OEM 行业端如电梯、起重、工程机械、印刷包装等均出现负增长情况，下游行业需求乏力对工业自动化市场的负面影响贯穿整年。但随着国内经济复苏，居民消费能力提升，且受国家对于房地产政策影响，预计 2023 年国内 OEM 市场将逐步复苏。

日欧编码器厂商占据主导地位，国产厂商面临挑战。海外编码器厂商以日系的多摩川（27.6%）和欧系的海德汉（14.3%）为代表，凭借几十年的技术实力、研发能力以及长期积累的经验，海外龙头厂商在全球范围内享有广泛的声誉和市场份额，持续为市场提供高质量和创新性的产品。据 MIR 睿工业，2022 年我国编码器市场中多摩川、海德汉、西克和堡盟占据了 50%以上的市场份额，行业集中度较高，而国内厂商则受疫情和电梯需求下滑影响，同比增速低于海外龙头的成长速度。

（二）磁编码器以汽车应用为核心，海外龙头先发优势明显

磁编码器行业蓬勃发展，市场规模快速增长。随着现代电磁学技术的飞速发展和自动化需求的不断增加，磁编码器作为一种高精度、高可靠性的测量设备，在工业自动化、汽车制造、半导体等众多智造领域得到了广泛应用；特别是在制造业、工程机械和汽车领域，磁编码器能够实现精准控制和定位，已成为不可或缺的重要组成部分。据 Yole 的预测数据，全球磁编码器（磁位置/速度传感器）的市场规模将从 2021 年的 14.88 亿美元增长至 2027 年的 23.19 亿美元，期间 CAGR 为 7.68%。磁编码器在新行业、新技术的推动下，持续不断地创新和发展，应用前景愈发广阔，市场空间有望进一步扩大。

磁编码器在汽车场景应用多元，占比较高。从下游应用来看，磁编码器在汽车领域发挥着重要的作用，主要应用于车辆的位置检测、转向控制、车速测量以及电动驱动系统等领域。据 Yole 对于整体磁传感器下游行业的统计和预测，汽车应用的占比已经超过了整体市场的 50%。无论是传统燃油车还是新能源汽车，精度高、可靠性和耐用性强的磁编码器都在为车辆的安全性和性能提升做出贡献。随着汽车工业的不断发展和智能化水平的提高，磁编码器在未来汽车应用中的地位有望进一步增强。

整体磁传感器的价值量伴随系统复杂程度不断增加。随着工业 4.0 和物联网技术的发展，制造过程正变得更加智能、高效和自动化，同时系统复杂性的增加通常意味着更丰富、更精细的功能和性能。在这一趋势下，磁编码器作为关键的运动控制和位置反馈装置，将在机器人、自动化生产线、无人驾驶车辆等领域扮演着至关重要的角色。其高精度、稳定性和快速响应特性，将成为实现精密控制和智能化运行的关键驱动力。据 Yole，目前整体磁传感器在工业自动化和汽车应用中价值量较高，伴随未来制造系统的智能化发展，磁传感器的价值量将不断提升。

海外厂商占据主要市场份额，国产替代加速进行。从整体磁传感器行业来看，目前全球磁传感器市场主要由海外大厂主导，包括 Allegro、AKM 和 TDK 等等，国外龙头厂商布局磁传感器产品多年，在产品端、渠道端和客户端优势明显，占据大量市场份额，形成了坚实壁垒。据 Yole，2021 年头部三大海外厂商已经占据 40%以上的市场份额，行业集中度比较高。然而，在国家战略和政策的双重支持下，依托潜力巨大的国内市场，国内磁编码器厂商正不断追赶海外龙头、加速创新，为行业的发展注入了新的活力，打开了更加广阔的国产替代空间。

（三）光编码器市场增速放缓，光栅尺国产替代需求迫切

磁编或代替光编，光编码器市场增速趋缓。光编码器相比于磁编码器成本较高，随着磁编码器分辨率提升和工业场景应用落地，磁编逐渐开始替代光编，导致光编码器市场增速的放缓。根据睿略市场调研的数据，预计 2022 年至 2028 年，全球光编码器市场规模将由 124.9 亿元提升至 143.4 亿元，期间 CAGR 为 2.33%；其中，我国市场占比 23.8%，规模达到 29.7 亿元，在假定占比不变的前提下，到 2028 年，我国光编码器市场规模有望超过 34.1 亿元。我国光编码器市场的主要参与者主要包括以海德汉、博通、雷尼绍、堡盟和欧姆龙为代表的海外厂商，以及国产厂商禹衡光学和汇川技术。

光栅尺市场小而精，机床为最大下游应用。据 Global Info Research，2022 年全球光栅尺市场规模为 6.52 亿美元，预计 2029 年将达到 8.42 亿美元，期间 CAGR 为 3.7%。光栅尺凭借应用的专业性和高度的精密性，有望拓展更广泛的应用。机床作为光栅尺最大的下游应用领域，同期占比从 54.05%提升至 61.82%，全球机床光栅尺市场规模在 2029 年有望达到 5.21 亿美元。在机床制造过程中，光栅尺的高精度测量能力使其成为实现精密加工的理想选择。机床制造商广泛应用光栅尺技术，以提升产品精度和生产效率，满足日益严苛的市场需求。

海德汉、雷尼绍占据我国光栅尺市场 80%以上份额，国产替代空间广阔。根据新思界产业研究中心，2020 年我国光栅尺市场规模在 10.5 亿元左右，伴随着经济复苏，以及各产业自动化程度提升，光栅尺市场规模将进一步扩大，预计 2025 年将达到 15.6 亿元。据 Global Info Research，我国光栅尺市场主要生产商有由海德汉和雷尼绍，二者市场份额超过 80%，国产厂商包括长春禹衡光学、广州数控、华中数控、航天惯性等，研发实力逐渐增强，中高端光栅尺生产能力稳步提升，打开了更加广阔的国产替代空间。

（四）拆解编码器增量市场：人形机器人、工业母机和新能源汽车

1、人形机器人：单特斯拉 Optimus 编码器需求量 50+，价值量约为 7500 元

这一节，我们不赘述人形机器人产业化落地中持续降本，带给国产供应商巨大机会的逻辑，主要对直线执行模组、旋转执行模组和灵巧手所需的编码器进行拆解。特斯拉 BOT 运动控制模块主要分为直线执行模组、旋转执行模组和灵巧手。旋转执行模组包括无框力矩电机、谐波减速器、双编码器、力矩传感器以及轴承，赋予 BOT 精准的旋转控制能力。直线执行模组包括无框力矩电机、行星滚柱丝杠、编码器、力传感器以及轴承，这些零部件相互协作，使 BOT 能够实现精准的运动。灵巧手使用的空心杯电机模组则由空心杯电机、减速器和编码器构成，从而使得 BOT 手部能够实现高度敏感和灵活的运动，为实现复杂的抓取和操作任务提供了坚实的基础。

单 BOT 直线、旋转执行模组各为 14 个。旋转执行模组主要由手臂、腿部和躯干构成，覆盖肩、肘、髋、腰关节；直线执行模组由手臂和腿部构成，覆盖腕、肘、髋、膝、踝关节。每个单独的 BOT 都由 14 个直线执行模组和 14 个旋转执行模组组成，构成了其精密而高效的运动控制系统。这些执行模组通过精确的位置和角度控制，使机器人能够实现多样化的动作和姿态。模组的协同工作，为 BOT 带来了出色的机动性和操作灵活性，使其能够应对各种复杂的环境和任务要求。

编码器用于测量关节角度和位置，确保 BOT 的运动精度和稳定性。特斯拉 BOT 需要实现高度精准的运动控制，以模拟人类的动作。通过实时监测编码器反馈信息，BOT 可以准确地控制肢体的运动，实现平稳的步态和灵活的动作。旋转执行模组采用双编码器主要包含电机侧的编码器和减速器输出端的编码器，两个编码器可以增加系统的动态响应，提高系统带宽，缩短响应时间。

单 BOT 编码器价值量约为 7500 元。根据特斯拉 AI Day 发布会展示的解决方案，每个旋转执行模组具备独立的输出和输入两个编码器，而每个直线执行模组则配置了一个编码器；在灵巧手模块中，为满足其复杂功能需求，每个空心杯电机模组均搭载了一个编码器，总计单 BOT 需要 54 个编码器；结合国产厂商定价，我们假定执行模组所使用编码器的价格为 150 元/个，空心杯电机模组所使用的编码器价格为 100 元/个，经过测算，单 BOT 的编码器价值量约为 7500 元。

特斯拉 Optimus 产业化进展加速，赋能编码器浩瀚市场。2023 年特斯拉股东大会上马斯克表示，“未来每个人都会拥有一个人形机器人，如果人形机器人和人的比例是 2 比 1 左右，那么人们对机器人的需求量可能是 100 亿乃至 200 亿个”；参考马斯克公开言论，我们假设 2025 年 Optimus 目标交付量按悲观、中性、乐观情况，分别达到 10 万台/50 万台 /100 万台，根据上文的价值量测算，有望为编码器带来 70 亿元的新增市场空间。

2、工业母机：中高端机床扩大编码器精度需求，国产化率亟待提升

我国机床进入新一轮 8-10 年的更新周期。自 2001 年我国加入 WTO 以来，贸易额迅速增长拉动了制造业对机床的需求，产量实现较快速提升。2000-2011 年，我国金属切削机床产量从 17.7 万台提升至 86.0 万台，复合增速达 15.5%。金属切削机床产量在 2011 年达到历史顶峰，并在 2012-2016 年保持在 70 万台以上的高水平。随着机床存量快速提升， 2017-2019 年机床行业进入低潮期，呈现逐年下行态势。2019 年金属切削机床产量 41.6 万台，相比 2011 年高点的 86 万台下降 52%；2020 年以来金属切削机床产量呈现底部回升态势，一方面得益于疫情后我国出口需求拉动并推动制造业迅速复苏，另一方面与机床更新周期形成共振。2022 年我国金属切削机床产量有所下降至 57.2 万台，同比下降 5.0%。

产业转型及自主可控推动机床行业向中高端迈进。相比于欧洲和日本聚焦中高端路线，国内机床产品多聚集在中低端，产品趋同，红海竞争；同时国内高端机床产业链配套尚待健全，基础材料、高性能功能部件竞争力弱，无法满足高端需求，导致用户对国产高端机床信任度较低。随着我国工业结构的优化升级，对作为工业母机的机床的加工精度、效率、稳定性等精细化指标要求逐渐提升，中高端产品的需求日益增加。在此大背景下，我国机床市场的结构升级将向自动化成套、客户定制化和普遍的换档升级方向发展，产品由普通机床向数控机床、由低档数控机床向中高档数控机床升级。

机床核心零部件国产化率低，对外依赖度较高。机床行业已经上升到国家发展战略核心的高度，近年来我国相继出台多项相关政策加快高端数控机床发展，高端机床国产化进程有望提速。根据前瞻研究院的数据，2018 年我国低档数控机床国产化率约 82%，中档数控机床国产化率约 65%，高档数控机床国产化率仅约 6%。当前我国高端机床数控系统、传动部件和功能部件等一系列核心零部件主要依赖日本及德国品牌，国产零部件使用率较低。从长远看，实现中高端机床国产化率提升是实现自主可控关键。

光栅编码器决定机床加工精度，绝对式光栅尺成为首选。机床精度在很大程度上受测量系统的准确性和分辨率影响，而精准且高分辨率的位移检测成为确保加工产品质量的重要手段。光栅编码器以其纳米级的高分辨率和百米以上的测量范围，在数控机床的精准走刀中发挥着关键作用，其中绝对式光栅尺动态性能优越，沿测量方向可靠的运动速度及加速度性能不仅满足了常规轴的动态性能需求，也适应了直线电机高动态性能的要求，成为国内外高端数控机床的首选方案，应用前景非常广阔。

光栅编码器在机床中应用广泛，单台五轴数控机床光栅编码器价值量约为五千元。参考王忠杰等《光栅编码器在机床行业中的应用》，光栅编码器在机床中可以应用于主轴、分度头、刀架，伺服系统等。根据海天精工招股书，光栅尺的价值占机床总成本的 2%；以五轴数控机床为例，其中包括三个线性轴和两个旋转轴，每个线性轴需要搭配一个光栅尺和旋转编码器，而每个旋转轴则需要配备一个旋转编码器。按国产光栅尺单价 1400 元 /个，旋转编码器 150 元/个进行测算，单台五轴数控机床中光栅编码器价值量约为 5000 元。

3、新能源汽车：相比传统燃油车需求量提升，带动单车价值量增长

传统燃油车中，磁编码器在传动系统、制动系统和安全监测有大量应用空间。在传动系统中，磁编码器被用于监测传动轴的转速和位置，以实现平稳的换挡操作和提供驾驶员所需的动力输出；在安全性方面，磁编码器可以用于制动系统，帮助监测车轮的转速变化，从而实现防抱死制动系统（ABS）和电子稳定控制（ESC）等关键功能；在车辆的仪表板和驾驶舱中，磁编码器还可以用于测量方向盘角度和车速等信息，为驾驶员提供准确的车辆状态反馈。磁编码器在传统燃油车中的应用场景，涵盖了发动机控制、传动系统、制动系统、悬挂系统以及驾驶信息反馈等诸多方面，确保了车辆的性能、安全性和驾驶舒适度。

新能源汽车相比传统燃油车主要多了三电系统。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。因为是电池供电，新能源汽车新增大三电系统（电池、电机、电控），和小三电系统—OBC（车载充电系统）、DCDC（直流变换系统）、BMS（电池管理系统）。

新能源汽车磁编码器单车价值量至少提升 500 元。我们根据海外龙头 Allegro 的新能源汽车解决方案进行拆解，对 OBC、BMS、DCDC、逆变系统以及启动发电机等各子系统进行磁编码器使用量统计，磁编码器主要应用在逆变系统、电机冷却系统和启动发电机系统，总计需要 5 个磁编码器；参考国产磁编码器售价 100 元/个，相比传统燃油车，预计新能源汽车磁编码器单车价值量提升至少 500 元。

新能源汽车渗透率提升，打开磁编码器增量空间。作为新能源产业化发展的关键指标，我国新能源汽车渗透率正在大幅提升，持续替代燃油车，打开了整个产业长期成长的新空间。按照《新能源汽车产业发展规划（2021—2035 年）》提出的目标，2025 年我国新能源车新车销量占比将达 20%，对比 2022 年 27.7%的渗透率，已提前完成目标。另根据欧洲汽车制造商协会统计，2022 年欧洲新能源汽车渗透率为 22.9%。我国新能源车渗透率已经全球领先。2023 年 8 月 9 日，比亚迪董事长王传福乐观预测，2025 年我国市场新能源汽车渗透率有望达 60%。新能源汽车渗透率的快速增长，叠加磁编码器单车价值量的提升，带动了磁编码器新增市场空间的充分释放。

三、奥普光电：背靠中科院光机所，国产光栅编码器龙头企业

（一）领跑光电测控领域，产研能力突出

奥普光电成立于 2001 年 6 月，是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所牵头，和广东风华高科等共同出资设立的高新技术企业。其前身是始建于 1958 年的中科院长春光机所实验工厂，并于 2010 年在深交所挂牌上市。公司多年来承接多个国家重点研发项目并参与载人航天工程等国家重大工程项目，获评高新技术企业、国家技术创新示范企业和国家级专精特新“小巨人”企业等荣誉。经过多年经营和发展，公司已在光电测控领域形成强大的综合优势，并在技术、生产上处于国内同行业佼佼者，同时也具有国内一流的光学精密机械与光学材料研发和生产能力。

子公司禹衡光学负责光栅编码器业务。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。其中公司主要负责光学测控仪器、新型医疗仪器和光学材料的业务。而光栅编码器业务主要在子公司禹衡光学，复合材料则主要由子公司长光宇航负责。近些年来，公司产品已经逐步从零部件向组件和整机设备转型。

下游客户以军工企业为主，逐步扩大民用市场需求。子公司禹衡光学的主要产品伺服电机编码器、电梯编码器和角度编码器等的主要下游客户有华中数控、广数、科德数控等企业。而长光宇航的下游客户主要是航天军工科研院所及其下属企业，例如航天科工集团、航天科技集团、光机所等。近两年公司也在拓展民用客户方面发力，就 k9 玻璃应用于车灯方面新开发了浙江华聚等客户，同时布局结合地方产业政策，扩大民用产品输出。

（二）营业收入稳步增长，盈利能力逐渐提升

公司营收稳健增长，净利润提升显著。随着公司不断开拓市场、拓展业务领域以及积极开展并购，公司综合实力不断提升，营业收入和净利润都得到稳步提升。2018-2022 年，公司分别实现营收 3.84、4.02、4.4、5.47 和 6.27 亿元，保持稳定增长，同期，归母净利润分别为 0.41、0.44、0.49、0.47 和 0.82 亿元，盈利能力稳定。2022 年公司归母净利润提升幅度较大，主要得益于收购子公司长光宇航产生的较高收益。2023 年第一季度公司实现营收 1.9 亿元，同比提升 63.57%；归母净利润达 0.21 亿元，同比提升 23.04%。

光电测控仪器和光栅传感产品为创收主力，各业务营收整体均有提升。公司产品结构稳定，光电测控仪器和光栅传感类产品为公司贡献了最主要的营业收入，2018-2021 年期间营收占比维持在 90%以上，其中光电测控仪器的营收贡献常年维持在 50%以上。2018 年 -2021 年期间，光电测控仪器的营业收入呈现稳步增长趋势，2021 年达到 3.15 亿元。2019- 2021 年，在疫情和进口替代的背景下，国产光栅传感类产品需求增加，公司光栅传感类产品销量保持增长。2022 年公司并入长光宇航的复合材料业务，其营收约为 1.16 亿元，占总营收的 18.45%，收购丰富了公司航天军工领域的产品类型，拓展并优化了业务布局和产品结构，进一步提升了公司的营收活力，有利于公司的持续良性发展。

盈利能力稳步向好，毛利率重回上行通道。2019-2021 年，由于营业成本的不断增长，公司的毛利率有所下降，但依然维持在 30%以上。2022 年将长光宇航并表后公司净利率得到大幅提升，2023 年第一季度毛利率提升至 38.4%。从各分业务来看，光电测控仪器由于逐年直接成本的增加，尤其是受直接材料和直接人工的影响，毛利率近几年有所下降。光栅传感类产品的毛利率长期维持在较高水平，2022 年达到 38.65%。光学材料的毛利率由负转正，但是体量较小，对公司总体影响不大。新并入的复合材料业务的毛利率较高， 2022 年的毛利率为 40.24%。

（三）背靠中科院光机所，持续研发创新

背靠中科院光机所，国防军工背景深厚。截至 2023 年第二季度，中国科学院长春光机所直接拥有公司 42.4%的股权，为公司实际控制人。公司第二大股东为广东风华高科，直接拥有 4.99%的公司股权。中科院长春光机所始建于 1952 年，是新中国成立的第一个光学领域的研究所，也是中科院规模最大的研究所。建院以来，在多位科学家的带领下创造了十几项“中国第一”，先后参与“两弹一星”、“载人航天工程”等多项国家重大工程项目，是我国研究光学领域的领军单位。公司与光电所一直以来维持深入合作，根据光电所做出的承诺，公司是光电所在拥有同类业务企业中的首选合作方，拥有优先购买光电所出售的公司经营相关资产的权利，也是光电所研发项目转化为批量生产的唯一合作企业。长春光机所强大的技术支持和在行业内的广泛影响力将为公司的持续发展提供源源不断的动力。

积极开展并购，优化拓展业务布局。公司目前投资了多家企业，主要的控股子公司禹衡光学、长光易格和长光宇航均通过收购获得股权。2013 年收购的禹衡光学是国内光栅编码器的领军企业，2022 年收购的长光宇航主要生产碳纤维复合材料制品，参股的长光辰芯是国内高端 COMS 传感器龙头企业。通过投资和并购，公司的业务领域不断拓展，产品结构不断优化，增强了公司的核心竞争力和抗风险能力。

研发投入不断增长，重视研发人才。公司重视技术创新及研发，坚持核心技术自主可控的发展战略，常年研发投入年均超过 3000 万元。依托长春光电所雄厚突出的学科优势，公司始终处于光电子产业发展的技术前沿，具备持续创新能力。2022 年，公司从事高新技术研究、开发的人员占全体员工的 20.07%，研发人员总数已经超过了 330 人。

以项目带动技术创新，综合能力强大。公司具有光机电一体设计、加工、装调、检测的全面技术能力。在精密机械加工、光学元器件加工、光机装调、光学材料备制方面独有几十项关键技术。公司技术创新及新产品研制开发能力较强，平均每年推出专利和新技术 10 余项，多种技术和产品达到国内领先，国际先进水平。公司的综合技术优势是其在相关领域取得主导地位的最主要原因，通过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。

四、行业观点

编码器：高精度的角度/位置测量传感器。编码器是一种用于测量角度、速度和位置的传感器。根据技术原理，可以分为磁编码器、光编码器、电感编码器等不同类型。根据测量类型的不同，编码器可以分为直线编码器和旋转编码器。根据输出信号的特性，编码器又可以分为绝对式编码器和增量式编码器。编码器具备高精度、高分辨率和快速响应等特点，因此在工业自动化、汽车制造、机床等许多需要精准位置测量的应用领域得到广泛应用。

编码器市场高速增长，下游应用分布广泛。受益于我国制造业的升级换代和科技创新，据 MIR 睿工业预测，到 2025 年，我国编码器市场规模将突破 33 亿元。在海外编码器制造商中，以日系的多摩川和欧系的海德汉为代表，凭借数十年的技术实力、研发能力和长期积累的经验，在全球范围内赢得了广泛声誉。2022 年，我国编码器市场中，多摩川和海德汉两家公司的市场份额超过 40%，稳坐市场的龙头位置。磁编码器以汽车为核心，光栅尺国产替代需求迫切。在新兴行业和前沿技术的推动下，磁编码器的应用前景变得更加广泛。根据 Yole 的预测，全球磁编码器市场规模预计将在 2027年达到23.19亿美元，其中汽车领域是最为核心的应用场景。另据Global Info Research，到 2029 年，全球光栅尺市场规模预计将达到 8.42 亿美元，其中机床领域是光栅尺应用的最大下游市场。我国光栅尺市场主要生产商有由海德汉和雷尼绍，二者的市场份额超过了 80%。然而，国内厂商中高端光栅尺生产能力的稳步提升和研发实力的逐渐增强，为国内光栅尺的自主研发和替代提供了更加广阔的空间。

拆解编码器增量市场：人形机器人、工业母机和新能源汽车。1、人形机器人：编码器主要应用在人形机器人的旋转、直线执行模组和灵巧手，单特斯拉 Optimus 编码器需求量 50+，价值量约为 7500 元，若在 2025 年实现 100 万台目标交付量，有望为编码器带来 70 亿级别的增量市场。2、工业母机：在自主可控、更新周期及产业转型三因素共振的推动下，机床行业正向中高端迈进，光栅编码器作为机床的核心零部件，应用前景非常广阔。我们以五轴数控机床为例，测算单台机床光栅编码器价值量约为 5000 元。3、新能源汽车:根据我们对新能源汽车解决方案的拆解，磁编码器主要应用在逆变系统、电机冷却系统和启动发电机系统，相比传统燃油车，单车价值量提升至少 500 元；叠加国内新能源汽车渗透率的快速增长，带动了磁编码器新增市场空间的充分释放。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）