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锂电池产业链的中日韩大战

日期: 2018-01-31
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发表于: 2018-01-31
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如果说人类唯一一个随身携带的能源设备,那就是锂电池了,确切的说是锂离子电池。我们平时用的智能手机,平板电脑,笔记本电脑,乃至深圳,北京,杭州,太原,上海等城市大街上的电动出租车,电动大巴,其内部都有锂离子电池。


锂离子电池产业从90年代初诞生以来,至今已有大约30年时间,这个行业从日本垄断,到日韩争霸,到现在中日韩三足鼎立,现在逐渐开始向中国垄断的方向发展。


我们的用的锂电池,其实主要就是用于两大产业,一个是消费电子产品,一个是汽车。


锂电池的发明者是西洋美国人,毕业于耶鲁大学和芝加哥大学的John Goodenough教授,注意这个名字,goodenough,他爸妈取名的时候不知道是怎么想的。Goodenough教授现在还健在,在各个锂电池的峰会,论坛之类的场合还能看到他的身影。


锂电池这个行业是很有意思的,曾经这个行业是日本人垄断世界的行业,


世界上第一个将锂电池实现商业化生产的公司是日本的索尼,1991年商业化生产锂离子电池用于消费电子产品。


不过大家也知道,一个新技术,新产品,在中国人进来以前都是高端的,一旦中国人进入了该产业,该产业就会迅速白菜化。


还记得90年代手机电池能卖到七八百元甚至上千元人民币一块吗?那个时候中国人一个月的工资才多少钱,一块手机电池顶你几个月的工资,那个时候一个中国的老板,拿出一个价值上万元的大哥大往桌上一放,握草,绝对是土豪,说明这个老板有实力啊。


也因为此,日本人真的赚了不少暴利。后来韩国的三星和LG也进入了这个行业,并且迅速的成为了世界巨头,他们的价格也是高高在上的,毕竟韩国也是小国家,能做锂电池的公司就那么几家,当然也可以联合控制价格卖高价。


不过在2000年以后,中国电池大王比亚迪在锂电池领域率先崛起,标志着中国真正第一次冲进了锂电池(主要是锂离子电池)的行列。为什么是这个时间点?那个年代手机的霸主是诺基亚和摩托罗拉,不像今天是苹果华为三星,


一个摩托V3手机销量上亿台,全国各地的老板拿着现金到天津摩托罗拉工厂去要货,因为太TM赚钱了。


比亚迪在2000年是中国第一家获得摩托罗拉手机锂电池订单的公司,在2002年又是第一家获得诺基亚手机电池订单的公司,标志着中国锂电池的品质和技术得到顶级电子品牌的认可。


随着比亚迪的崛起,一大批中国公司进入了锂电池行业,经过十几年发展,这个行业目前已经成了中日韩三国演义的局面。由于中国公司的崛起,锂电池的价格迅速下降到了100元人民币以下。


为什么一个行业明明大家挣钱挣的好好的,中国人一进来就马上白菜化呢?


这跟中国的国家规模有关系,日韩这种财团高度垄断的国家,锂电池就那么几家做,客户也是那么几家,市场又只有那么大,新公司在财团的打压下根本没有生存的空间。以韩国为例子,锂电池的客户就是三星,LG为主,他们都买自家的电池。其他电池公司根本无法生存。


而中国就不一样了,市场太广阔了,我不说打进大公司的供应商,我就专门做电池瞄准售后市场,也足够让我生存下来。


你的苹果,三星,华为手机的电池坏了,如果走进路边的手机配件店,你十有八九买到的不会是原装的电池,它们都来自哪里呢,就来自中国大大小小的锂电池厂家。


打不进高端品牌产业链,我打进山寨机,打进中小型电子品牌公司的产业链,也足够让我生存下来。中国14亿人的广阔市场,我哪怕一块电池赚10元,一年卖100万块也有1000万的净利润。


那么目前来看三国竞争态势如何?我们看下面的2016年竞争格局图,全球十强锂电池公司,日本有两家:松下和索尼,韩国有两家:三星和LG,剩下全部是中国企业,其中比亚迪是中国的老大。


按照国家来分,中国厂家占了全球60%的销售额,日本占了全球17%,韩国占23%左右。更重要的是,中国厂家的增长速度比日韩要快,也就是中国占世界的份额还在继续提升。




我们再把眼光放到全球前20名,


2016年的全球TOP 20锂电池生产厂家,中国有15家,日本有3家,松下,索尼,AESC,韩国有2家,LG和三星。




从上面2016年的销售额,


我们可以看到锂电池世界前三名都是日本韩国企业:第一名松下230亿人民币,第二名LG

210亿人民币,第三名三星SDI 205亿人民币。都是200亿人民币以上。


接下来紧跟的第二梯队是中国三巨头:比亚迪160亿人民币,CATL(宁德时代)140亿人民币,ATL 135亿人民币,都是一百亿元营收的级别。


其中宁德时代和ATL实际上可以算是一家,你们注意看下名字,CATL(宁德时代)和ATL很像是OPPO和VIVO的那种关系。宁德时代成立于2011年,专注做汽车用的动力电池,创始人曾毓群就来自ATL。


ATL也是中国人创建的公司,遗憾的是尽管技术和管理团队基本是中国人,但是从资本角度来看,是日本TDK控股的公司


再下来是50-100亿的第三梯队了,索尼世界第七80亿人民币,国内厂家沃特玛第八65亿,天津力神第九 60亿人民币。


但是就增长速度而言,日韩的四大家族和中国狼群完全不能比拟的。


2016年第一名的松下增长15%,第二名的LG增长18%,第三名的三星SDI增长11.4%


第四名的比亚迪增长28%,第五名的宁德时代猛增145.6%,第六名的东莞ATL增长13.4%


如果再往下看,第七名的索尼下降20%,


第八名的中国沃特玛增长199.5%,第九名的力神增长71.4%


实际上,这个TOP20榜单漏掉了中国的两家主流手机锂电池供应商,深圳欣旺达和惠州德赛电子,这两家是苹果Iphone手机的御用电池供应商。


欣旺达2016年可谓是大丰收,其营收为80.90亿元,与上年同期相比增长了25.01%,归属上市公司股东的净利润为4.50亿元,与上年同期相比增长38.59%,


除了苹果以外,欣旺达已经成为华为、OPPO、vivo、小米、联想、魅族、乐视、金立等国内一线手机品牌主要供应商。欣旺达自从意识到国产手机品牌的崛起,开始“远苹果亲国产”以后,其在近两年来,均保持高速增长。


再来看看德赛电池公司在2016年全年实现营收87.24亿元,同比上升3.44%;实现净利润2.55亿元,同比增长10.89%。


整体看来,苹果作为德赛电池第一大客户,在其营收中所占比例高达60%以上,因此德赛电池受到苹果的营收影响非常大。现在德赛也在采取降低对苹果依赖的策略,在开拓电动汽车,电动工具,和国产智能手机品牌的市场。


看到规律了吗,国产供应链都在试图降低对苹果的依赖,这充分说明了国产品牌的崛起。


未来几年,中国锂电池厂家在市场份额,营业收入和利润上全面压倒日韩的时代将会到来。其中宁德时代有可能在2017年取代比亚迪成为中国最大的锂电池厂家,


2017年5月,宁德时代宣布和国内最大的汽车公司上海汽车成立合资公司生产电动汽车锂电池,这给主要给自家电动车供应锂电池的比亚迪带来比较大的刺激,比亚迪目前也在考虑开始外销电动车锂电池,扩大销售额,否则其锂电池业务被宁德时代赶超只是时间问题。


2017年6月,宁德时代发布公告,即将登陆A股,其估值竟然超过1200亿人民币。


中日韩在锂电池领域的实力变化,用下面的图或许更加直观,我们金额上已经超过了日韩,但是世界前三名仍然被日韩企业占据,比亚迪和宁德时代一个第四,一个第五,距离前三名的差距并不大,预计两者将会迅速冲进世界前三。




接下来我们要关心下锂电池上游材料和装备的国产化情况了。我们看下锂电池的上游材料的国产化情况,我们可以用下面的图做参考,注意也就是个参考,四大核心原材料:正极材料,负极材料,电解液,隔膜。




有一点是肯定的,正极材料是锂电池最核心和最贵的部分,他可以说是影响锂电池能量密度和性能的核心材料,成本占了30%--40%。目前四大核心原材料,除了隔膜目前国产化率较低,其他三个都已经实现了自主国产化。


正极材料,中国占世界份额50%以上


正极材料有多种,我们平时说的用于电动汽车的磷酸铁锂,三元锂电池,用于手机和平板电脑的钴酸锂电池,锰酸锂电池等,其实都是正极材料不同


2015 年中国正极材料产量为 10.65 万吨,占全球产量的 47.67%,但是领导厂家还是日韩厂家。


《2017年中国锂电池正极材料产业研究报告》统计数据显示,2016年,中国锂电池正极材料总体产量达到16.2万吨,同比增长51.4%。其中LFP产量5.7万吨,NCM产量6.1万吨,LCO产量3.5万吨,LMO产量0.9万吨。


在全球市场竞争方面,日本和韩国企业正极材料以三元材料为主,中国也在逐渐开始使用三元材料,下图是2015年世界主要企业正极材料份额,国外的竞争对手主要是韩国企业优美科和L&F两家,日本企业日亚化学和住友金属两家,都是三元材料为主。例如日亚化学大部分是NCM,住友金属的NCA主要给松下供货,松下是特斯拉的供应商




可以看到,中国的锂电池正极材料企业全部实现高速增长,中国杉杉能源2016年已经成为全球最大的正极材料供应商


正极材料公司杉杉能源2016年实现主营业务收入25.03亿元,同比上升8.12%;归属于上市公司股东的净利润1.74亿元,同比上升121.48%,值得一提,杉杉能源除了给国内电池厂家提供正极材料,还是松下电池的供应商。


厦门钨业的电池材料2016年实现营业收入25.5亿元,而2015年电池材料的营业收入仅为10.85亿元,增长高达135%,该公司60%的产能是三元材料,是韩国三星SDI,LG和日本松下,中国宁德时代的供应商。


当升科技2016年实现营业收入13.35亿元,同比增长55.10%;实现归属于上市公司股东的净利润9928.78万元,同比增长647.56%。当升科技的营业收入包括了锂电池生产设备的收入。


北大先行2016年实现销售收入约11亿人民币,增长超过50%。北大先行以国内客户为主。


湖南瑞翔2016年上半年实现销售收入约9亿元,为三星SDI, LG,东芝,力神,比亚迪等提供正极材料


另外国内还有家格林美,做三元材料正极,主要是NCM和NCA


2016年度格林美电池材料板块实现营业收入为20.7亿元,较2015年增加5.41亿元,增长35.37%,贡献毛利额4.62亿元。


可以看到正极材料领域,磷酸铁锂中国基本算是垄断地位,但是三元材料领域日韩在技术和份额上均有优势,当然中国除了保持在磷酸铁锂的优势地位以外,在三元材料领域也在奋起直追。


负极材料中日垄断全球市场95%,而中国在不断蚕食日本的份额。


与其他材料都是中日韩三家争霸不同,负极材料就是中日两家。


锂电池负极材料就是石墨,目前中日形成了垄断世界市场的态势,两国公司的份额占了全球的95%以上,而这其中中国的市场份额又比日本高。


全球前三位为深圳贝特瑞,日本日立化学,上海杉杉。三家公司占了全球份额的70%。


三强以外还有日本碳素,三菱化学,日本JFE等公司


据日本矢野经济对2014年全球负极材料市场份额的统计,贝特瑞市场占有率为31.8%,排名全球第一。为三星、松下、LG、比亚迪等世界级企业在电池原料层面提供定制方案。


2016年贝特瑞完成营收21.36亿元,同比增长42.28%;实现归属于挂牌公司股东的净利润2.61亿元,同比增长47.12%,


杉杉2016年锂电池负极材料收入大约15.9亿元,增长47%左右,均远远快于日本公司的增速。


这意味着市场份额还在继续玩零和游戏,也就是从日本公司向中国公司转移。


电解液中国厂家逐渐形成垄断之势


电解液市场,我国在国际上的主要竞争对手是四家,日本的三菱化学和宇部兴产,韩国的LG化学和旭成化学,但是这四家份额都在不断下降。


2015年,全球电解液整体产量为11.1万吨,同比增长34.3%;中国电解液产量为6.9万吨,同比增长52.7%; 中国占全球62.2%,从增长速度来看,中国电解液产量的增长速度明显高于全球。


国内电解液的领头羊新宙邦,2016年实现营业收入15.9亿元,增长70.1%,净利润2.56亿元,曾在100.45%,世界市场占有率达到了10%,该公司是三星和索尼的优秀供应商。


国内第二大电解液生产商广州天赐,2016年营业收入18.37亿元,增长94.25%,净利润3.95亿,增长296.87%,当然天赐不止生产电解液,还生产电解液的上游材料六氟磷酸锂,因此其毛利率比新宙邦还要高,净利润率竟然搞到20%以上,达到苹果公司的水平。


国内第三大电解液生产商华荣化工实现营业收入为10.67亿元,同比增长109.3%,净利润为1.44亿元,同比51.47%,


电解液的电解质主要是六氟磷酸锂,可以说,六氟磷酸锂是电解液的上游产品,自从中国公司掌握该技术之后,日韩企业市场份额开始迅速下降。


2004年之前,日本的瑞星化工、森田化学和关东电化垄断了六氟磷酸锂行业,当时六氟磷酸锂的价格在60万元/吨以上。2004年天津金牛公司年产80吨装置投产,打破了日本的垄断,六氟磷酸锂价格下降到30-40万元/吨。


但是由于我国生产工艺没有突破,无法形成大规模量产能力,只能进行成本高昂的小规模试生产,因此2011 年之前,日本的瑞星化工、森田化学和关东电化仍然几乎垄断了六氟磷酸锂行业,当时六氟磷酸锂的毛利率高达80%。


2011 年开始,以多氟多为首的国内厂商成功突破了六氟磷酸锂的生产工艺,并以价格优势进入国内电解液企业的供应链,


随后日本企业为夺回市场份额被迫降价,导致六氟磷酸锂价格由2010年的34万元每吨下降至2015年第二季度的最低点8.4万元每吨,竟然下降了四倍之多,可见当初日本人赚了多少钱。




中国多氟多在2015年已经成为全球第二大六氟磷酸锂生产商,从下图可以看出,世界第一是日本森田化学,第二是中国多氟多,第三是日本瑞星化工,第四是中国天赐材料,第五是中国必康股份




2016年,多氟多公司营业收入28.57亿元,同比增长30.93%;归属净利润5.17亿元,同比增长1219.48%(2016年年报),按照公司自己的说法,国内市场占有率30%,国际市场占有率跃居世界第一。


天赐材料前面已经说过,生产六氟磷酸锂都是给自家生产电解液用


中国第三的必康股份2016年公司实现营业收入37.3亿元,比上年同期增长84.30%;实现归属于上市公司股东的净利润9.33亿元,比上年同期增长65.02%。当然必康股份包括其他业务,但是电解液业务的增长是主要贡献。


四大核心原材料,有三个已经实现了完全的国产化,或者说自主化,因为毕竟还是会进口一部分。那么剩下的一个还没有实现完全国产化的就是锂电池隔膜了,锂电池隔膜其实就是一层用来隔离锂电池正极和负极,防止短路的膜,既要能够起到隔离的作用,又要对锂离子有很好的通过性,这样电池才能正常充放电。


隔膜的成本在锂离子电池中占大约10%左右。为了看下世界市场的变化,我们先来看看2008年世界锂电池隔膜市场的格局


下图是2008年的世界锂电池隔膜市场份额,世界市场90%被美国和日本垄断。


第一是日本旭化成29%,第二是美国Celgard 23%,第三是日本东燃23%,第四是宇部兴产7%,第五是韩国SK 5%,第七的恩泰克是美国企业,占4%。


当然韩国也能少量自产,自家用为主。


当时的中国三强深圳星源材质只占2%,格瑞恩为4%,金辉高科为2%,合计只有8%。


且星源材质当时只是试产性质,还没有真正规模化的大量销售,这个2%的份额实在是很勉强。




8年过去了,下图是2016年的全球锂离子电池隔膜的的产业格局(实际是2015年的数据)


日本旭化成还是世界第一,不过份额从29%下降到了18%,


日本东燃化学世界第二,份额从23%下降到了14%,


第三名换成了异军突起的韩国企业SK,份额12%,


美国Celgard排名世界第四,市场份额从23%下降到了10%。韩国崛起了一家W-Scope是世界第五,8%。


与此同时,中国隔膜厂家也快速崛起,星源材质发展最快,从2%上升到了7%,中科科技5%,金辉高科4%。




从2008年和2016年的对比,我们可以明显看出世界的变化趋势,就是隔膜的世界市场份额从美国和日本转移到中国和韩国手中。


其中美国的Celgard事实上已经被排在世界第一的日本旭化成收购了,所以美国已经退出了竞争,感觉美国真的是去工业化的好榜样。


实际上,上图虽然写的是2016年的锂电池隔膜世界格局,用的是2015年的数据。


在上图里面星源材质排在世界第六位,2016年星源材质全年实现营业收入5.06亿元,较上年同期增长18.97%;归属于上市公司普通股股东的净利润1.55亿元,较上年同期增长31.34%。星源材质现在已经超过了第五名的韩国W-scope,跃居世界第四位(celgard和旭化成是一家了)


星源材质作为中国最大的隔膜生产厂家,其董事长陈秀峰2016年12月在接受记者采访的时候,说起当时为什么要做隔膜,说了三点很有意思。


1:在中国人开始做锂电池隔膜之前,被日本人垄断的锂电池隔膜是暴利


“到2003年,锂电池正极、负极和电解液都实现了国产化,但隔膜一直依赖进口,受制于人,所以价格也非常高。当时制造隔膜的PP、PE原料,大概2万多元/吨,但是做成隔膜后价值达到300多万元/吨,完全是暴利。而且小锂电厂还买不到隔膜,日本厂商要求先款后货,要求提前45天打款,还要审定你的资质,禁止用于军事用途”


2:日本人拒绝提供技术合作机会,星源材质开始找四川大学自主研发


“我们最初其实是想找日本人合作,但日本人认为这个技术是他们的国家机密,严禁外泄于是我们就找到四川大学。四川大学在高分子这个领域里面,在全国是非常强的。所以从2003年开始,我们就和四川大学向明教授合作,开始投入研发,到2006年,我们就掌握了湿法隔膜的制备技术,建了中试生产线。2007年,我们突破了干法隔膜制备关键技术。由于湿法隔膜生产线投资很大,所以我们在2008年就先建了我们的干法隔膜生产线,因此星源材质也是全球第一家同时掌握了干法和湿法两种隔膜制备技术的企业。”


3:首先买星源材质的是中国的锂电池厂家


2008年8月18日,我们出产了第一卷膜,也算是中国第一卷干法单拉隔膜,具有里程碑的意义。因为隔膜制备工艺复杂,技术点非常多,产品刚出来的时候,一些物性指标、外观,跟国外产品比还是有一定的差距。而一旦突破了关键原理技术,不断进行工艺和设备优化,进步就非常快。到2009年3月,产品正式进入了市场。我们产品第一家供给了中航锂电,2009年5月就进入了比亚迪供应链。


2011年新能源市场井喷,星源材质迅速获得了天津力神、国轩高科、万向集团、中聚电池、优特利等优质客户。2013年,星源材质又获得韩国LG化学的青睐,成为其锂电池隔膜供应商。而这也实现国产隔膜出口零突破。


我在之前的文章里面一再强调的观点,要想把上游做起来,就必须先把下游做起来,星源材质从2008年开始生产,2009年开始大批量供应市场,买他家产品的,第一家是中航锂电,第二家是比亚迪,再到后来的力神,国轩高科,万向等,全部是中国公司,一直到5年后的2013年,才有第一家外国公司LG化学开始购买星源材质的产品。


谁说产业竞争没有国家和民族的界限?事实会一次又一次的告诉你,在中国公司起步需要生存的关键时刻,只有自己人才会扶你一把。


中国的网络上,在知乎上,不断有所谓“理性人士”分析说,民族是想象出来的共同体,试图虚无化中华民族的存在,试图证明爱国没有意义,民族主义没有意义。


然而事实却一次又一次的告诉你,国家和民族不是想象出来的,而是现实的利益共同体。你身边的每一个中国人,每一家在奋力和欧美日韩企业进行产业竞争的中国公司,他们和你的利益息息相关,他们的努力和奋进也会让你从中受益。


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    2024 - 01 - 21
    在制造业、航空航天、光学制造等行业中,准确地测量工件表面的平整度和倾斜度对于产品质量、设备性能和工程安全至关重要。为了适应这一需求,本文将详细介绍运用高精度激光位移传感器进行非接触测量工件倾斜度的具体操作步骤、应用领域以及如何通过实例演示其测量原理和效果。首先,测量设备的配置环节。需要准备3到5个高精度激光位移传感器,并配合用于数据分析处理的微机软件。在开始测量之前,传感器需要先行进行标定,以一个已知的标准平面作为参照进行校准,并让所有传感器的数值归零。这一步骤保证了测量过程的准确性,也为后续的数据分析奠定了基础。进行实测时,将待测工件放置在需要测量的表面上。根据物体表面的倾斜情况,每个传感器所显示的数值会出现差距。后续,我们可以通过微机软件读取这些二次数据,进行处理,从而精确地得出倾斜度和平整度等参数。值得注意的是,我们选择3-5个传感器进行测量的原因是,三个传感器可以保证确定一个平面的最少需求。在成本允许的情况下,增加到五个传感器进行多点测量,可以有效提高测量的准确性和稳定性。另外,在使用过程中,对传感器的同步性有很高的要求,尤其是采样速度。最好达到5k以上,以便实时调整待测表面,使得调整结果更精准,并且满足实时性的需求。当然,高精度激光位移传感器的应用领域非常广泛。在制造业,尤其是汽车制造业和机械加工行业中,通过测量工件表面的倾斜度和平整度,可以有效进行质量控制和生产过程优化...
  • 3
    2023 - 02 - 20
    1、激光位移传感器在轮胎转速测量中有重要作用。通常,一台汽车的轮胎都包含有激光位移传感器,它可以准确地测量出车轮的输出速度。该传感器利用轮胎上绕着水平或垂直线的激光点来测量轮胎行驶距离和变速器输出转速,从而确定变速比。此外,它还能准确地测量车轮上的前后运动,特别是对于汽车行驶的直线行驶和转弯的控制都有着重要的作用。2、激光位移传感器在防撞技术中也得到了广泛应用。它通常会被安装在前脸和侧面,通过测量前脸物体和周围物体的距离来调整外防撞车身和限速 门控驾驶,从而有效地防止汽车发生碰撞,保护汽车行驶的安全。 3、激光位移传感器在停车技术中也得到了广泛应用。它不仅可以测量汽车行驶距离、角度和速度,还可以准确地记录汽车在停车时的位置,并在遇到障 害的情况下立即触发保护电路或自动脱离,从而避免发生碰撞事故。 4、激光位移传感器也被广泛用于汽车行驶辅助系统中,它可以准确地测量出汽车行驶距离、方向及车速, 为汽车驾驶员提供实时信息,以增加驾驶操控质量,帮助驾驶员进行准确的行驶安排和调整。 5、激光位移传感器也在汽车悬挂系统中得到应用,它可以测量每个车轮的距离及方向,并建立一个三维的实时图像 。这种三维的实时图像可以非常准确地反映出汽车悬挂系统的表现,从而使汽车行驶的平稳性和操控性都大大提高。6、激光位移传感器还可用于汽车智能辅助驾驶系统中, 这种系统结合了导航、安全显...
  • 4
    2023 - 09 - 16
    大家好,今天给大家详细说明下目前我们市面上用的激光位移传感器内部构造及详细原理、应用、市场种类、及未来发展,我在网上搜索了很多资料,发现各大平台或者厂商提供的信息大多千篇一律或者式只言片语,要么是之说出大概原理,要买只讲出产品应用,对于真正想了解激光位移传感器三角回差原理的朋友们来说总是没有用办法说透,我今天花点时间整理了各大平台的大牛们的解释,再结合自己对产品这么多年来的认识,整理出以下这篇文章,希望能给想要了解这种原理的小伙伴一点帮助!好了废话不多说我们直接上干货首先我们要说明市面上的激光测量位移或者距离的原理有很多,比如最常用的激光三角原理,TOF时间飞行原理,光谱共焦原理和相位干涉原理,我们今天给大家详细介绍的是激光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量,而激光回波分析法则用于远距离测量,下面分别介绍激光三角测量原理和激光回波分析原理。让我们给大家分享一个激光位移传感器原理图,一般激光位移传感器采用的基本原理是光学三角法:半导体激光器:半导体激光器①被镜片②聚焦到被测物体⑥。反射光被镜片③收集,投射到CMOS阵列④上;信号处理器⑤通过三角函数计算阵列④上的光点位置得到距物体的距离。一 、激光位移传感器原理之激光三角测量法原理1.激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面,经物体反射的激光通过接收器镜头,被内部的CCD线性相机接收,根据...
  • 5
    2024 - 01 - 21
    白光干涉测厚仪是一种非接触式测量设备,广泛应用于测量晶圆上液体薄膜的厚度。其原理基于分光干涉原理,通过利用反射光的光程差来测量被测物的厚度。白光干涉测厚仪工作原理是将宽谱光(白光)投射到待测薄膜表面上,并分析返回光的光谱。被测物的上下表面各形成一个反射,两个反射面之间的光程差会导致不同波长(颜色)的光互相增强或者抵消。通过详细分析返回光的光谱,可以得到被测物的厚度信息。白光干涉测厚仪在晶圆水膜厚度测量中具有以下优势:1. 测量范围广:能够测量几微米到1mm左右范围的厚度。2. 小光斑和高速测量:采用SLD(Superluminescent Diode)作为光源,具有小光斑和高速测量的特点,能够实现快速准确的测量。下面是使用白光干涉测厚仪测量晶圆上水膜厚度的详细步骤:1. 准备工作:确保待测晶圆样品表面清洁平整,无杂质和气泡。2. 参数设置:调整白光干测厚涉仪到合适的工作模式,并确定合适的测量参数和光学系统设置。根据具体要求选择光谱范围、采集速度等参数。3. 样品放置:将待测晶圆放置在白光干涉测厚仪的测量台上,并固定好位置,使其与光学系统保持稳定的接触。确保样品与测量台平行,并避免外界干扰因素。4. 启动测量:启动白光干涉测厚仪,开始测量水膜厚度。通过记录和分析返回光的光谱,可以得到晶圆上水膜的厚度信息。可以通过软件实时显示和记录数据。5. 连续监测:对于需要连续监测晶圆上水膜厚度变...
  • 6
    2023 - 02 - 20
    相位法激光测距传感器是一种用于测量距离的传感器,它使用衰减激光来测量距离。激光在一个激光发射器中发出,并由一个接收器接收。激光发射持续一段时间,称为测量时间,根据接收信号的强度和相位推导出一般的相对距离和数据。       激光距离传感器的原理有点像各种闪烁的表盘表,只是发射的激光光源更小而且激光传播时间更短,所以更快。传感器通过测量当激光发出后多久接收到信号来测量物体之间的相对位置,也就是距离。由于抛物线和容积衰减,激光越远越弱,为了准确测量距离,必须使用准确的激光,并且随着距离的增加接收性能衰减越多,因此必须调整传感器的接收阈值,以确保可以正确测量所需的距离。       当激光被发射出去时,传感器会记录发射的时间,当激光被接收时,传感器记录激光接收的时间。然后,将发射时间和接收时间相减,就可以得到大约的信号传播时间,就可以用它来测量形成到目标物体的距离。       然而,如果电路中的任何一部分停顿,传感器就不能正确测量距离,可能会产生一些不准确的测量。因此,为了防止这种情况的发生,许多传感器使用了自适应滤波器,可以有效地滤除由尘埃、碰撞或干扰引起的杂散信号,从而确保测量准确。       相位法激光测距传感器具有较低...
  • 7
    2023 - 09 - 25
    由于半导体生产工艺的复杂性和精密性,对晶圆切割的技术要求极高,传统的机械切割方式已经无法满足现代电子行业的需求。在这种情况下,光谱共焦位移传感器配合激光隐切技术(激光隐形切割)在晶圆切割中发挥了重要作用。以下将详细介绍这种新型高效切割技术的应用案例及其优势。原理:利用小功率的激光被光谱共焦位移传感器设定的预定路径所导,聚焦在直径只有100多纳米的光斑上,形成巨大的局部能量,然后根据这个能量将晶圆切割开。光谱共焦位移传感器在切割过程中实时检测切口深度和位置,确保切口的深广和位置的精确性。激光隐切与光谱共焦位移传感器结合的应用案例:以某种先进的半导体制程为例,晶圆经过深刻蚀、清洗、扩散等步骤后,需要进行精确切割。在这个过程中,首先,工程师根据需要的切割图案在软件上设定好切割路径,然后切割机通过光谱共焦位移传感器引导激光按照预定的路径且此过程工程师可以实时观察和测量切口深度和位置。优点:这种技术最大的优势就是它能够实现超微细切割,避免了大功率激光对芯片可能会带来的影响。另外,因为切割的深度和位置可以实时调控,这 法也非常具有灵活性。同时,由于使用光谱共焦位移传感器精确控制切割的深度和位置,所以切割出来的晶圆表面平整,质量更好。总的来看,光谱共焦位移传感器配合激光隐切在晶圆切割中的应用,不仅提升了生产效率,减少了废品率,而且大幅度提升了产品质量,对于当前和未来的半导体行业都将是一个革新的技...
  • 8
    2024 - 03 - 05
    非接触式激光位移传感器在生产线上的应用具有多方面的优势,下面将从精度、速度、可靠性、灵活性和安全性等方面进行逐一分析,并通过具体的应用场景来说明其应用价值。同时,还会与传统的接触式传感器进行比较,以突显非接触式激光位移传感器的独特优势。精度:非接触式激光位移传感器采用激光三角测量法,具有极高的测量精度。例如,在半导体制造过程中,需要精确控制薄膜的厚度,非接触式激光位移传感器可以实现微米级的测量精度,从而确保产品质量。相比之下,传统接触式传感器可能会因为接触力度的不同而影响测量精度。速度:非接触式激光位移传感器具有快速响应的特点,可以在生产线上实现高速测量。例如,在包装机械中,需要实时监测包装材料的位置和速度,非接触式激光位移传感器可以迅速捕捉到这些变化,从而确保包装过程的顺利进行。而传统接触式传感器可能会因为接触摩擦等因素而影响测量速度。可靠性:非接触式激光位移传感器无需与目标物体直接接触,因此可以避免因摩擦、磨损等因素导致的传感器损坏。此外,非接触式传感器还具有较好的抗干扰能力,可以在恶劣的生产环境中稳定工作。相比之下,传统接触式传感器更容易受到环境因素的影响而出现故障。灵活性:非接触式激光位移传感器可以适应不同的测量需求,通过调整激光发射角度、接收透镜焦距等参数,可以实现不同距离、不同角度的测量。此外,非接触式传感器还可以与计算机、PLC等设备进行连接,实现自动化控制和数据处理...
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在测量被透明物体覆盖的目标时,环境照明补偿和透视测量是如何帮助提高测量准确性的? 2024 - 03 - 05 在测量被透明物体覆盖的目标时,环境照明补偿和透视测量是提高测量准确性的重要手段。这些技术的应用,在智能手机等电子设备的制造过程中,具有至关重要的作用。首先,让我们来探讨一下环境照明补偿的作用。在生产线环境中,照明条件往往并不稳定,这会对测量精度产生严重影响。环境照明补偿技术通过自动调整传感器参数,以补偿外部光照条件的变化,使得测量系统能在不同的照明条件下都能保持稳定的测量性能。这就使得我们在测量被透明物体(如手机屏幕)覆盖的目标时,能够得到更为准确的结果。其次,透视测量技术则能够解决透明物体对测量造成的干扰。由于透明物体会让部分光线穿过,使得传统的测量技术难以准确捕捉目标的位置和形状。而透视测量技术则能够通过特殊的光学设计和算法处理,使得传感器能够“看透”透明物体,直接对其背后的目标进行测量。这样,我们就可以在不接触目标的情况下,对其进行准确的测量。在智能手机等电子设备的制造过程中,这两种技术都有着广泛的应用。例如,在手机屏幕的生产过程中,环境照明补偿技术可以帮助我们确保屏幕在各种光线条件下都能显示清晰。而透视测量技术则可以用于测量手机屏幕下的各种元器件,如触摸屏、摄像头等,确保它们的位置和尺寸都符合设计要求。此外,这两种技术还可以结合使用,以提高测量的精度和效率。例如,我们可以先使用透视测量技术确定目标的位置,然后使用环境照明补偿技术对其进行精确测量。这样,我们不仅可以得到更准确...
激光三角测量法是如何实现对透明物体测量的?折射率校正在这个过程中起到了什么作用? 2024 - 03 - 05 激光三角测量法:精确测量透明物体的科技新突破在精密测量领域,激光三角测量法已成为一种非常重要的技术手段。这种测量方法尤其适用于透明物体的测量,因为它可以有效地解决透明物体测量中的诸多难题。本文将详细介绍激光三角测量法的原理、步骤,以及折射率校正在此过程中所起到的关键作用。一、激光三角测量法的原理激光三角测量法是一种基于光学三角测量原理的非接触式测量方法。其基本原理是:半导体激光器发出的激光束照射在目标物体上,接收器透镜聚集目标物体反射的光线并聚焦到感光元件上。当目标物体与测量设备之间的距离发生改变时,通过接收器透镜的反射光的位置也会相应改变,光线聚焦在感光元件上的部分也会有所不同。通过精确测量这些变化,就可以得出目标物体的位移、形状等参数。二、激光三角测量法的步骤设定参照距离:首先,需要设定一个参照距离,即在此距离下,激光束与感光元件之间的位置关系已知且稳定。照射激光:然后,通过半导体激光器发出激光束,照射在待测的透明物体上。接收反射光:接收器透镜会聚集从透明物体反射回来的光线,并将其聚焦到感光元件上。分析数据:当透明物体移动或形状发生变化时,反射光在感光元件上的位置也会发生变化。通过精确分析这些变化,就可以得出透明物体的位移、形状等参数。三、折射率校正的作用在测量透明物体时,一个关键的问题是需要考虑光的折射现象。由于透明物体的折射率与空气不同,光线在从空气进入透明物体时会发生折射...
非接触式激光传感器在生产线上的应用有哪些优势? 2024 - 03 - 05 非接触式激光位移传感器在生产线上的应用具有多方面的优势,下面将从精度、速度、可靠性、灵活性和安全性等方面进行逐一分析,并通过具体的应用场景来说明其应用价值。同时,还会与传统的接触式传感器进行比较,以突显非接触式激光位移传感器的独特优势。精度:非接触式激光位移传感器采用激光三角测量法,具有极高的测量精度。例如,在半导体制造过程中,需要精确控制薄膜的厚度,非接触式激光位移传感器可以实现微米级的测量精度,从而确保产品质量。相比之下,传统接触式传感器可能会因为接触力度的不同而影响测量精度。速度:非接触式激光位移传感器具有快速响应的特点,可以在生产线上实现高速测量。例如,在包装机械中,需要实时监测包装材料的位置和速度,非接触式激光位移传感器可以迅速捕捉到这些变化,从而确保包装过程的顺利进行。而传统接触式传感器可能会因为接触摩擦等因素而影响测量速度。可靠性:非接触式激光位移传感器无需与目标物体直接接触,因此可以避免因摩擦、磨损等因素导致的传感器损坏。此外,非接触式传感器还具有较好的抗干扰能力,可以在恶劣的生产环境中稳定工作。相比之下,传统接触式传感器更容易受到环境因素的影响而出现故障。灵活性:非接触式激光位移传感器可以适应不同的测量需求,通过调整激光发射角度、接收透镜焦距等参数,可以实现不同距离、不同角度的测量。此外,非接触式传感器还可以与计算机、PLC等设备进行连接,实现自动化控制和数据处理...
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