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國產高端傳感器,如何助力中國智造騰飛?

時間:2022-5-13 11:11:00
摘要: 随着新一代信息技術的高速發展,以3C制造行業為首的勞動密集型產業,受到人口紅利消失、技術叠代更新等因素的影響,各行業的自動化程度越來越高,自動化設備、工業機器人對于傳感器的需求也在大量增長,促使着傳感器朝着高端化、智能化發展。另一方面,工業環境中應用傳感器的細分場

過去很長一段時間裏,在高端智能傳感器的關鍵行業、關鍵技術、高附加值應用上,國際品牌一直處于壟斷地位,其中又以美國、日本、德國的品牌為代表。随着近年來雲計算、人工智能、大數據等技術在國内逐漸成熟落地,傳感技術自主可控成為了不可逆轉的趨勢。

值此背景下,國内許多企業開始布局高端智能傳感器賽道,大批新技術、新裝備的出現,促使3C生產制造環節朝着更快、更智能、更高精度的方向提升,帶動3C電子產業智能制造邁上新台階。

作為具有跨專業領域綜合研發實力的國產高端工業傳感器一線企業,海伯森技術(深圳)有限公司(以下簡稱“海伯森”)一直深耕先進傳感技術研發,不斷豐富產品線,在光學精密測量、工業2D/3D檢測、機器人精密力控等領域已經形成了成熟的產品矩陣。近日,海伯森在3D視覺檢測領域再次發力,正式發布中國首台集光、機、電、算技術于一體的3D閃測傳感器——“大菠蘿”HPS-DBL60。

該產品配備了業界頂級水準的CMOS感光元件、四位一體彩色投光單元和超低畸變遠心光學系統。無需一秒,即可完成62×62mm工作區域的2D尺寸和3D輪廓的測量,重復測量精度可達到1μm。特別優化的光學系統和内置算法,大大提高了對高反光和黑色材料被測表面的适應能力,适合于各種3C、半導體、PCB、精密工件等產品的2D/3D外觀和尺寸高精度在線測量。

借新產品發布之際,OFweek維科網·電子工程也有幸專訪了海伯森CEO王國安博士,共同探讨國產傳感器廠商助力中國智能制造高質量發展背後的邏輯。

聚焦高端傳感,主抓技術研發

在訪談中了解到,海伯森創始人王國安是日本名古屋大學博士,深圳市“孔雀人才”。早年間在日本的求學和工作經歷,讓他在傳感器研發領域積累了豐富的經驗,同時日本社會嚴謹、專注的精神也對他產生了深刻的影響。回國後,王國安于2015年創辦了海伯森,秉承日本所倡導的“工匠精神”,開始了高端傳感器產品的研發。

自成立之初,海伯森就确立了“技術赢市場,誠信待客戶”的經營原則,多年來一直堅持不斷創新,并在高端工業傳感器領域取得了不菲成績。

據王國安介紹,傳感器是一門集合了數學、物理學、微電子學、力學、機械等于一體的復雜學科。回顧傳感器發展史,大體可分為三代:第一代是結構型傳感器,利用結構參量變化來感受和轉化信号;第二代是20世紀70年代發展起來的固體型傳感器,由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成;如今已步入了以智能型傳感器為主的第三代傳感器時代。

随着新一代信息技術的高速發展,以3C制造行業為首的勞動密集型產業,受到人口紅利消失、技術叠代更新等因素的影響,各行業的自動化程度越來越高,自動化設備、工業機器人對于傳感器的需求也在大量增長,促使着傳感器朝着高端化、智能化發展。另一方面,工業環境中應用傳感器的細分場景極多,尤其是在極端工況條件下,傳感器需要抵抗震動、粉塵、高溫、腐蝕等惡劣影響,這就要求現代傳感器需同時具備高穩定性和高可靠性。

毫無疑問,高端傳感器市場潛力巨大,但其技術難度大、研發周期長 ,一款傳感器產品從概念到小批量、大批量進入市場往往需要兩年半到三年半甚至更長時間,還不能保證成功,而想要落地終端行業,仍需要經過漫長的驗證及試用周期。

業内不乏投入數年的時間進行高端傳感器產品研發的業者,最終因為種種困難,產品開發不及預期,無法在市場立足而折戟沉沙,相比之下,将相同的時間與資金投入類似互聯網、金融等其他領域,則可能更容易獲得成果。

“我們一直堅信,海伯森不做簡單的事情,而是要去做難的事情,因為只有克服了真正困難的挑戰,才會在最後爆發出極大的價值。”王國安對此自信且自豪的表示,早期的海伯森也經歷了同樣的艱難時刻,在逐一解決人才短缺、研發時長、技術創新、獲客渠道等難題後,如今再回首審視,無疑是一筆寶貴的财富。

如今,海伯森通過多年的技術沉澱,從研發理念、組織架構、研發流程和管理制度上進行系統的構建,建立起了屬于自己的技術研發體系。多年積累,海伯森已是國家高新技術企業,公司已通過ISO9001質量管理體系認證和ISO14001環境管理體系認證,在力學、光學、聲學、機械、電子、算法等方面均擁有自主核心技術,取得了數十項產品自主知識產權。目前,海伯森掌握了多項前沿高端傳感技術,并持續推出業内領先的高性能工業傳感器產品。

核心技術自主可控乃大勢所趨

雖然近年來國内的智能傳感器無論是在技術還是應用領域,都取得了巨大進步,但總體來看仍然存在不足。王國安告訴OFweek維科網·電子工程,當他還在日本的時候,中國很少有很好的技術和產品來支撐高端智能傳感器領域的市場發展,因此還得大量依賴國外進口,這導致歐美以及日本的企業每年都在中國賺得缽滿盆盈。事實上,伴随着中國的崛起,實現核心技術的自主可控是必然趨勢。

公開數據顯示,中國市場上的高端傳感器進口占比達85%,國產化率非常低。王國安認為,主要原因在于兩點:一是國内傳感器廠商基礎積累比較薄弱;二是傳感器產品的研發極度依賴“經濟成本”與“時間成本”。除此之外,還要重點保證核心技術的自主可控。

“以一台自動化檢測設備為例,其中的外殼、平台、電機驅動等模塊都是很常規的部分,真正實現這台設備進行高精度檢測等功能,其核心還是在于工業傳感器,”王國安表示,“高端工業傳感器在當前工業設備中扮演着核心零部件的角色,這也是為什麽過去談傳統傳感器而如今都在談智能化傳感器的原因,就是因為基于工業級場景下,它豐富了精度、傳輸、算法等更加細化的功能。”

值得注意的是,高端工業傳感器在實現生產過程中的數據采集時,機器視覺技術的出現賦予了生產制造“智慧之眼”。相比人類視覺,機器視覺檢測優勢明顯,因為其檢測效率高、速度快、精度高、可靠性好,工作時間更長、信息方便集成、能适應惡劣環境。随着深度學習、3D視覺、高精度成像技術的持續發展,機器視覺的性能優勢将進一步加大。

助力中國智造,國產替代正當時

公開數據顯示,國内傳感器市場年復合增長率超過11%,預計2023年市場總量将超過2500億元。然而,當前國產工業廠商在購買高精度、高可靠性的傳感器時大多偏愛國外品牌,對于國產品牌存在一定刻板印象,認為國產的質量得不到保障。但随着近兩年來新冠肺炎疫情,以及國際貿易摩擦加劇等因素影響,許多廠商将目光投向了國產傳感器。

王國安告訴OFweek維科網·電子工程:“以前很多集成商為了安心,更願意花大價錢購置國外的傳感器,但是由于外部環境變化,許多廠商開始主動找到我們來測試產品,結果發現原來國產傳感器也能做得很好。所以如今國内傳感器廠商其實肩負起了打破高端工業傳感器‘卡脖子’局面的重任。在高端工業傳感器領域,海伯森也會全力以赴研發高精度、高可靠性產品,以幫助國内緩解當前的供需壓力。”

國外高端傳感器發展時間悠久,產品在實踐中不斷進行叠代更新,所以才有了今天的高品質。海伯森在工業場景實踐的經驗不如國外廠商幾十年的技術積累的條件下,無疑更需要一顆耐得住寂寞的心。王國安表示,“高端工業傳感器技術不是通過大量堆砌人力、物力、财力就能解決的,最難突破的還是在于時間維度上。我們哪怕是坐五年、十年冷板凳,也要在這個行業當中去深挖下去。總之,要想成功沒有捷徑可走,唯有埋頭苦幹。”

總體而言,高端工業傳感器目前正處于一個龐大的增量市場,随着5G到來,無論是在技術上還是應用場景上都會實現大的突破。王國安表示,未來,海伯森一方面将保持研發投入力度,依靠多年來積累的行業經驗,繼續沿着高端工業傳感器方向去深耕,擴大技術壁壘,做出更多更好的高可靠性、高性能產品提供給終端客戶。另一方面,海伯森也會瞄準未來趨勢,從與工業比較接近的領域出發,去提供更多的高附加值產品和服務,助力中國智造騰飛。

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