1、南京精诚光电科技有限公司南京精诚光电科技有限公司南京精诚光电科技有限公司南京精诚光电科技有限公司南京精诚光电科技有限公司南京精诚光电科技有限公司-1-目录目录第一章 执行总结.11.1 公司概况.21.2 产品概述.21.3 市场分析.31.4 营销策略.31.5 公司战略与商业模式.31.6 投资与财务.4第二章 项目背景.62.1 光电行业发展现状及趋势.62.2 微表面形貌检测的必要性.72.3 微表面形貌检测行业发展现状及趋势.7第三章 产品介绍.103.1 核心产品概述.103.1.1 产品定位.113.1.2 产品先进性.123.1.3 产品成熟度.133.2 市场核心竞争力.14
2、3.2.1 价格低.143.2.2 在线与便携.143.2.3 检测效率高.143.2.4 打破被测件口径限制.143.3 产品组成和性能参数.153.3.1 系统结构组成.153.3.2 机械系统结构设计.163.3.3 总体性能指标.173.4 产品技术特色.18第四章 市场和竞争分析.214.1 微表面形貌检测技术的现状及发展.224.1.1 微表面形貌检测技术行业.224.1.2 光电检测技术的发展趋势.234.1.3 我国发展光电检测行业的政策导向.234.2 市场分析.244.2.1 生产检测要求.244.2.2 现有检测手段.254.2.3 市场定位.254.3 细分市场.264
3、.3.1 LED 蓝宝石衬底检测市场.264.3.2 集成电路晶圆检测.334.3.3 高端光学镜片检测.34南京精诚光电科技有限公司-2-4.4 市场差异化.364.5 市场容量及销量预测.374.5.1 市场容量预测.374.5.2 市场销量预测.384.6 竞争力量分析.394.6.1 波利五力模型.394.6.2 竞争对手分析.404.6.3 本产品的竞争优势.43第五章 营销策略.475.1 销售目标.485.2 市场营销组合策略.495.2.1 产品差异化战略.495.2.2 成本领先战略.515.2.3 产品促销策略.525.2.4 营销渠道策略.535.3 客户关系管理（CRM
4、）.555.3.1 建立完善的客户管理系统.555.3.2 客户服务.55第六章 融资计划.586.1 资金需求预测.586.2 资本来源与股本结构.596.3 会计政策与财务假设说明.60第七章 投资计划.627.1 主要财务报表预测.627.1.1 资产负债表.627.1.2 利润表.647.1.3 利润表月报预测.667.1.4 现金流量表.707.2 辅助财务报表预测.727.2.1 外包加工成本预测表.727.2.2 成本费用明细表.747.2.3 人力成本预测表.757.2.4 固定资产明细表.777.2.5 固定资产折旧表.777.2.6 低值易耗品明细表.787.2.7 其他相
5、关费用预测表.787.3 财务能力分析.797.3.1 偿债能力分析.797.3.2 营运能力分析.797.3.3 盈利能力分析.807.3.4 投资收益分析.81南京精诚光电科技有限公司-3-7.4 经营收入与成本预测.827.5 投资收益分析.837.5.1 未来五年现金流量预测.837.5.2 投资净现值.837.5.3 内涵报酬率.847.5.4 投资回收期.84第八章 公司与战略.858.1 公司概述.868.1.1 公司名称.868.1.2 公司使命.868.1.3 公司文化.868.1.4 公司 LOGO.878.1.5 公司选址.878.2 战略规划.888.2.1 初期战略（
6、1-2 年）.888.2.2 中期战略（3-5 年）.898.2.3 长期战略.908.3 商业模式.918.3.1 价值主张.918.3.2 目标客户.928.3.3 分销渠道.928.3.4 客户关系.928.3.5 价值配置.938.3.6 核心竞争力.938.3.7 合作伙伴网络.948.3.8 成本结构.948.3.9 收入来源.958.4 公司团队.958.4.1 专家顾问团.958.4.2 管理团队.968.5 人力资源.1028.5.1 组织形式.1028.5.2 各部门的职责.1028.5.3 薪酬考评制度.1038.5.4 员工激励机制.1038.5.5 工资制定.1038
7、.5.6 人才计划.1048.5.7 公司未来 5 年人才计划.106第九章 生产管理.1109.1 生产模式.1109.1.1 公司发展前期（12 年）：.110南京精诚光电科技有限公司-4-9.1.2 公司发展中期（35 年）：.1109.1.3 公司发展成熟期（6 年后）：.1119.2 生产流程.1129.2.1 设计.1129.2.2 外包.1129.2.3 装配与调试.1139.2.4 检验与试用反馈.114第十章 风险管理及对策.11610.1 技术风险.11610.2 市场风险.11710.3 财务风险.11710.4 管理风险.118第十一章 风险资本撤出.12011.1 风
8、险资本的退出方式.12011.2 风险资本的退出时间.122附录.1231、第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中获奖证书.1242、上海市计量测试技术研究院检测报告.1253、南京光学产品质量检验站检测报告.1264、芜湖依维光电科技有限公司试用证明.1295、南京天文光学技术研究所试用证明.1306、南京英特飞光电技术有限公司试用证明.1317、科技查新报告.1328、专家推荐信.143南京精诚光电科技有限公司-1-南京精诚光电科技有限公司第 1 页 共 145 页南京精诚光电科技有限公司第 2 页 共 145 页第一章第一章 执行总结执行总结1.1 公司概况公司概况南京精诚光
9、电科技有限公司以“精金百炼精金百炼，诚至金开诚至金开”为公司使命，专注于研发、生产光电检测产品。针对目前光学表面检测仪抗振性能差、无法检测大口径元件、检测效率低等多方面不足，本公司科研技术团队研发了“便携式光学表面三维形貌在线检测便携式光学表面三维形貌在线检测仪仪”。本公司是大学生创业企业，拥有高素质的管理和营销队伍，成员具有良好的企业管理、沟通交流和问题处理能力。科研团队拥有丰富的专业知识和创新精神，营销人员亲和力强，调研人员拥有敏锐的市场洞察力。团队结构合理，凝聚力强。本团队有幸入选第一批第一批“小平科技创新团队小平科技创新团队”，成为 2014 年中国青少年科技创新奖励基金在全国高校中遴
10、选出的 100 个大学生科技创新团队之一，每年将获得其 4 万元资助经费。该项基金是在 2004 年邓小平同志百年诞辰之际，根据小平同志的遗愿，由其亲属捐献他生前全部稿费，委托共青团中央、全国青联、全国学联、全国少工委共同设立的。1.2 产品概述产品概述本公司核心产品“便携式光学表面三维形貌在线检测仪”由本创业团队成员自主研发与设计安装。该科技创新成果曾在“第十三届第十三届挑战杯挑战杯全国大学全国大学生课外学术科技作品竞赛中生课外学术科技作品竞赛中”荣获特等奖荣获特等奖；并获得了中国科学院崔向群院士中国科学院崔向群院士、千人计划特聘专家韩森教授、中国科学院李新南研究员千人计划特聘专家韩森教授、
11、中国科学院李新南研究员等的高度评价。便携式光学表面三维形貌在线检测仪的核心部分是干涉显微镜干涉显微镜，利用显微成像和干涉原理的完美结合，最快只需数秒，即可通过运行专配的计算机软件，在显示器上呈现被测物体三维轮廓、表面粗糙度、微观尺寸等各类参数的测量结果。本公司产品价格低价格低，检测效率高检测效率高，可以实现在线检测在线检测，打破了被测件口径的打破了被测件口径的限制限制，具备专业市场的核心竞争力，与同类产品相比具有非常大的竞争优势，可以在工业生产中替代价格高昂的进口设备，在光学检测领域具有非常广阔的市场。南京精诚光电科技有限公司第 3 页 共 145 页1.3 市场分析市场分析在近年来，中国的光
12、电产业正在迅猛发展，据统计全球 80%以上的常规光学元件及 50%左右的电子元件都是在中国生产加工的。2013 年中国光电产业更是创造了近千亿美元的总产值。本公司的目标市场为 LED 蓝宝石衬底检测、集成电路硅晶圆检测以及高端光学镜片检测市场。在公司成立初期，我们主要以全国的 LED 蓝宝石衬底生产厂商（如三安光电、同方光电、乾照光电、德豪润达等公司）为目标客户。2013 年中国 LED 行业总产值达 2638 亿元，同比增长 28%，折合蓝宝石衬底需求量总计 4290 万片。其中，LED 中游封装与检测产值为 473 亿元。根据市场调查分析计算，目前全国测试仪的需求总量约为 500 台，进口
13、数量约为 150 台。保守估计，未来五年测试仪的需求将以 30%的速度稳步增长，总量将达到 4521台。1.4 营销策略营销策略本公司的营销以“高科技高科技+高性价高性价+优服务优服务”理念为指导，采取“技术研发与技术研发与产品推广相结合，服务营销与品牌管理相结合产品推广相结合，服务营销与品牌管理相结合”的企业发展策略。鉴于本公司的产品的针对性与专业性，我们决定运用产品差异化战略与成本领先战略，结合市场调研分析报告，以直销为主，展会营销与网络营销等方式为辅，以点盖面，逐渐扩大规模，丰富产品系列，使公司保持长期的活力与竞争力。与此同时，我们将以企业官网为基础，建立完善的客户管理系统并提供全面的售
14、前支持，专业的售中与完善的售后服务，提高客户对产品的满意度，进而建立起客户对公司的品牌忠诚。1.5 公司战略与商业模式公司战略与商业模式本公司致力于研发、生产光电检测产品，为生产厂商提供高精度、高效率的在线检测仪器。本公司的核心产品具有“低价”、“在线与便携”、“检测效率高”、“打破被测件扣将限制”的特点，使得光电检测从实验室走进生产车间，让生产企业能更便捷地对所生产的零件做检测，完成从抽检到全检的质变，大大提高了南京精诚光电科技有限公司第 4 页 共 145 页出厂产品的质量，为企业带来可观的效益。在公司成立之初，力求以精密的产品和真诚的服务迅速打入市场，树立自己的品牌，立足光电检测行业。中
15、期，对产品做进一步的改进，保持先进技术的同时，利用已有的客户群和口碑，提高市场占有率。后期，注重科研投资，保持技术领先；注重人才计划的实施，储备优秀人才；稳固中国市场的同时，积极拓展国外业务。我们将采取直接营销的策略，根据订单来制定生产模式。以产品销售收入为主要收入来源，并采取一系列措施控制成本、保护利润。1.6 投资与财务投资与财务公司拟定注册资本 400 万元，其中创业团队出资 200 万元（50%），技术发明人和负责人以无形资产入股 50 万元（12.5%），专家顾问团队以现金入股 50万元（12.5%），预计引入风险投资 100 万元（25%）。公司未来营业收入稳步增长，第二年开始盈利
16、，第三年开始按净利润的 30%向投资者分配股利。此外，各项财务比率也充分体现了公司较强的盈利、营运和偿债能力。综合考虑无风险报酬率、通货膨胀率以及风险溢价等因素后，我们确定项目折现率为 10.6%，据此计算出的项目净现值 522 万元，内涵报酬率为 78%，动态投资回收期为 2.90 年。本公司方案可行，且具有丰厚的投资回报。根据公司实际情况，计划在第五年年末实现风险资本的退出。南京精诚光电科技有限公司第 5 页 共 145 页南京精诚光电科技有限公司第 6 页 共 145 页第二章第二章 项目背景项目背景2.12.1 光电行业发展现状及趋势光电行业发展现状及趋势光电产业是以光电子技术为核心的
17、高新技术产业，是世界公认的战略性新兴产业之一。作为 21 世纪全球最具活力与潜力的产业，在大力发展战略性新兴产业的历史机遇下，中国的光电产业迎来了快速的发展时期，产业规模持续壮大，产业层次不断提高。目前，我国已初步建立了比较完整的光电子产业链，产业基础雄厚，产业结构逐步升级，内需市场逐渐壮大，产业投资充盈，国家政策扶持力度不断增强。自 2000 年以来，“武汉光谷”、“广东光谷”、“长春光谷”等国家级光电子产业发展园区相继筹建，上海、西安、福州、南昌、无锡、合肥、宁波、重庆、北京通州等地的光电子产业园区的筹建也加速进行。据统计据统计，全球全球 80%80%以上的常规光学元件以及以上的常规光学元
18、件以及 50%50%左右的电子元件都是在中国左右的电子元件都是在中国生产加工的生产加工的。中国光电制造业已取得辉煌的成果，达到了发展的高峰期，形成了很强的生产能力，成为国际光学加工的大国。2004 年全国光电产业产值达到 1100 亿人民币，比 2003 年增长了 43%，到2010 年，我国光电产业约有 450 亿美元的产值，占世界市场 10%的份额。全国全国光电产业的产值正以每年光电产业的产值正以每年 20%20%的速度增长的速度增长。巨大持久的市场潜力和朝气蓬勃的产业发展速度使得光电子产业成为拉动国家或者区域经济的支柱产业和龙头产业。基于光电行业下游企业发展的良好趋势，对产业链上游企业的
19、光学元器件的需求量也大幅增加，为了应对国内以及国际市场的巨大需求，国内零件生产制造企业不断提高产量，急于求成的心态以及生产工艺的不成熟导致大批量产的零件的次品率明显升高。而光学元器件的质量检测和筛选是从生产到销售过程中提高产品质量与可靠性的重要环节。因此，光电检测作为光电产业中游的一个重要产业分支，其地位日益提高，对光电检测设备的质量及数量的要求与日俱增。南京精诚光电科技有限公司第 7 页 共 145 页2.22.2 微表面形貌检测的必要性微表面形貌检测的必要性表面粗糙度是机械零件的一个主要几何精度指标，它直接影响机器或仪器的使用性能和使用寿命。在加工过程中，即使光学元件的表面有微小的凹凸不平
20、，都会引起光的散射，致使光学系统的性能变差，从而影响整个系统的性能。例如一个光学显微镜的镜头，如果其表面粗糙度不合格，该镜头将达不到规定的测量精度，影响对被测物的检验结果，因此成为残次品或者需要重新进行加工。据Optical Measurementof Surface Topography统计，由于元件表面粗糙度不达标（粗糙度国际标由于元件表面粗糙度不达标（粗糙度国际标准准ISO4287ISO4287），导致导致 10%10%的工业产品变为废品的工业产品变为废品。因此社会的迫切得需要一款精确而又效率高效的仪器，降低废品率提高社会价值。2.32.3 微表面形貌检测行业发展现状及趋势微表面形貌检测
21、行业发展现状及趋势在当前国际范围内，超光滑表面加工行业的检测水平甚至落后于生产水平。这一问题在国内表现更为突出，由于受经济发展制约，国内检测行业仍处在成长阶段，技术落后，尚未形成体系标准，产品缺乏竞争力，严重落后于欧美等工业发达国家。综合分析当前国际上现有的检测设备，主要面临三大问题：一是对检测环境要求极其苛刻。受到生产车间机床振动和空气扰动影响，高精度检测仪不能满足在线检测要求，只能用于实验室抽检。二是无法检测大口径元件。现有仪器由于受到仪器测量腔尺寸限制，对直径超过 200mm 的大口径元件无法进行检测。三是检测效率低。现有检测仪定位调焦十分复杂，单件检测时间就要超过 5分钟，严重限制了该
22、类仪器在工业生产中的广泛应用。针对这三大问题，国际上几家知名光电检测设备生产商也采取了一系列改进措施：美国 4D 公司采用动态干涉技术，体积小巧，增强了仪器稳定性和便携性。但是该方案导致检测准确度降低，严重限制了该仪器的适用范围。南京精诚光电科技有限公司第 8 页 共 145 页英国泰勒霍普森公司在检测仪中采用“龙门架”结构，体积巨大，增加了横向测量范围。但该设备没有解决在线检测的抗振性能和检测效率问题，不适用于工业生产。在市场的推动下，表面形貌检测仪器开始向“小型化”和“大型化”两个方向发展。可以预见的是，未来占据微表面形貌检测行业的必然是一款同时满足高精度与高效率的在线检测设备。南京精诚光
23、电科技有限公司第 9 页 共 145 页南京精诚光电科技有限公司第 10 页 共 145 页第三章第三章 产品介绍产品介绍3.13.1 核心产品概述核心产品概述本公司核心产品便携式光学表面三维形貌在线检测仪，是一款在生产加工过程中，运用光学干涉测量方法，从三维分布和微观粗糙度两个方面检测超光滑表面微观形貌的高精度、智能、在线在线检测仪器。本产品可以满足国内外相关领域超光滑表面的检测需求，具有打破国外技术垄断打破国外技术垄断，实现技术创新的特点。本产品是第十三届第十三届“挑战杯挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖特等奖作品。中国科学院崔向群院士、千人计划特聘专家韩森教授、中国科学院李新南
24、中国科学院崔向群院士、千人计划特聘专家韩森教授、中国科学院李新南研究员研究员等都高度评价了本公司产品。崔向群院士在推荐信中评价“本产品很有意义，试用范围和前景广泛”（详见附录 8 专家推荐信）。“便携便携”是指仪器的轻便和易携带性，其重量只有 4.5KG，可以方便的携带和运输。“在线在线”是指该仪器抗振能力强，可以在生产车间里使用，不会被车间里振动和空气扰动等因素的影响。而一般的高精度光学检测设备必须在高精密实验室里使用，对环境的要求是十分苛刻的。“三维形貌三维形貌”：不同于传统意义的表面粗糙度检测手段，只能提供被测零件表面粗糙度的数据资料，本公司的产品不仅能为客户提供物体表面粗糙度数据，还能
25、将物件微观表面的形貌以三维图的形式显示出，如下图：图 3-1CGH 表面三维形貌图南京精诚光电科技有限公司第 11 页 共 145 页3.1.13.1.1 产品定位产品定位便携式光学表面三维形貌在线检测仪的实质就是干涉显微镜干涉显微镜，通过显微成像和干涉原理的完美结合，最快只需数秒；通过运行专配的计算机软件，就能在显示器上呈现被测物体三维轮廓、表面粗糙度、微观尺寸等各类参数的测量结果。本产品主要用于检测超光滑表面的粗糙度信息，以解决机械、微电子、光学领域超精密元件加工过程中的在线检测问题，例如超大集成电路晶元、LED 蓝宝石衬底等元件的生产检测，可应用在芯片、LED、微机械、微光学、航空航天用
26、光学陀螺、强激光、天文望远镜等生产与科研领域。为了针对不同行业的具体情况，本公司设计三款不同档次的三维形貌检测仪，分别为 JC001 型、JC002 型、JC003 型三维形貌检测仪。表 3-1JC001 型、JC002 型、JC003 型三维形貌检测仪简介仪器型号 售价（万元）涉及行业及行业特点不同型号间的比较JC00118光学加工行业，例如天文望远镜的加工检测，此类行业使用仪器次数不太频繁。JC00235LED 行业，用以检测 LED 蓝宝石衬底，鉴于蓝宝石衬底产量较高，附加值较高。JC002型较 JC001型仪器总体性能更为稳定，CCD 的分辨率更高JC00350微电子行业，用于检测超大
27、规模集成电路硅晶圆，由于微电子行业需求量大，使用该类仪器最为频繁。JC003型较 JC002型仪器总体性能更为稳定，计算机处理速度加快，使检测效率更高，使用寿命也大大增加，成像质量和精度得到充分保证。更加入了白光扫描干涉测量法（VSI），使得其垂直测量范围大大增加，由原来的01um 变成02mm南京精诚光电科技有限公司第 12 页 共 145 页3.1.23.1.2 产品先进性产品先进性本产品的核心部分是一台 Mirau 型干涉显微镜，其光路原理如图 3-2 所示。根据光学干涉测量原理，光源系统发出的光信号汇聚到被测元件表面，并接受被测面的调制，系统再将返回后的调制信号解调，进而计算出被测表面
28、的形貌信息。这种方法理论上可以达到 0.1nm 的垂直检测精度，但是受到环境干扰、电路噪声、光学分辨率等因素的影响，现有的国际最先进仪器的在线检测精度也只能达到0.5nm。图 3-2干涉显微镜光路示意图本产品最突出的特点就是对粗糙度信息检测的精度能达到 0.30.3 纳米纳米，南京市技术监督光学产品质量检验站出具的检测报告检测报告对此进行了验证。报告指出其报告指出其检测精度达到了国际领先水平，填补了国内粗糙度亚纳米级检测的空白，具有检测精度达到了国际领先水平，填补了国内粗糙度亚纳米级检测的空白，具有打破国外技术垄断的重要意义打破国外技术垄断的重要意义。“教育部科技查新工作站”提供的科技查新报科
29、技查新报告告 表明本产品在国内外科学研究中具有加工元件在线反馈测量、被测件快速切换、测量过程自动化控制的功能，在国际上具有领先地位。国外同类产品中美国4D 公司的 Nanocam 型干涉显微镜销量最大，使用最为广泛。以下是本公司 JC001型产品与 Nanocam 的对比结果：南京精诚光电科技有限公司第 13 页 共 145 页主要主要性能指标性能指标对比对比三维形貌检测仪三维形貌检测仪生产厂家生产厂家：美国 4D 公司型号型号：Nanocam上市时间上市时间：2011 年JC001准确度0.5nm0.3nm最大跃变115nm135nmRMS 精度0.1nm0.1nm技术方案同步偏振干涉技术相
30、移迭代干涉技术应用领域仅适用于大口径元件仅适用于大口径元件通用通用价格售价：￥售价：￥120 万万预计价格预计价格：￥18 万万注注：美国 4D 公司是世界精密检测仪器的引领者引领者4D Nanocam 三维形貌检测仪的相关参数来源于其产品说明书图 3-3JC001 与美国 4D 公司 Nanocam 的对比图3.1.33.1.3 产品成熟度产品成熟度JC001 型产品已经研发完成，在芜湖依维光电科技有限公司、中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所、南京英特飞光电技术有限公司等进行了试用，详细的试用证明试用证明见附录 4、5、6。图 3-4 是使用 JC001 型仪器的试用的现场图片。JC
31、002 与 JC003 型产品在组成仪器的零部件质量上较 JC001 有所提高，整体的性能有所提高，在技术上没有任何障碍。图 3-4使用 JC001、JC002 测试镜片的图南京精诚光电科技有限公司第 14 页 共 145 页3.23.2 市场核心竞争力市场核心竞争力3.2.13.2.1 价格低价格低与世界领先品牌美国 4D 公司的同类产品进行比较，Nanocam 型三维形貌检测仪的价格为 20 万美元。而本公司 JC001 型产品的价格为 18 万元，相对国外产品价格下降 80%以上，所以本公司产品在价格上具有无与伦比的优势。3.2.23.2.2 在线与便携在线与便携目前用于科学研究与工业生
32、产的主流干涉显微镜大部分是坐式的，其体积庞大，不便移动，并且对被测量样品有尺寸限制。而本产品采用了高集成化的结构设计，大大缩小了仪器的主体尺寸。在保证纳米级精度的同时，使仪器的高度下降到 30cm 以内，横向宽度下降到 15cm 以内，从而使三维形貌检测仪具有了便携性的特点。仪器结构稳定性增加，提高了对震动和气流等环境因素的抗干扰能力。不但可以用于科研中高精度光学元件的实验室检验，而且可以用于工业化批量生产的在线检测。本产品的在线检测是对此类检测方式的变革。3.2.33.2.3 检测效率高检测效率高本公司产品系统配有智能在线检测软件，不仅可以精确而直观地显示被测表面微观轮廓信息，还可以实现光学
33、元件的在线即时测量与反馈。通过智能软件系统将检测环节嵌入到加工环节中去，即可实现光学元件加工与检测的一体化。采用背测式结构，测量调节过程不受被测件厚度的影响，可以实现被测件的快速切换，而不需要重新调焦，从而大大提高了检测速率。传统光电检测仪器每次切换被测件时都需要重新调焦，比如 Vecco 公司的 NT9100 每次测量需要 5 分钟以上，而本公司产品仅仅需要 15 秒，效率提高了 2020 倍倍之多。效率的大幅提升，从而实现从抽检抽检到全检全检的质变，可预计使企业的次品率降低 1%，企业效益平均提高 500万。3.2.43.2.4 打破被测件口径限制打破被测件口径限制传统的三维形貌检测仪器比
34、如 NT9100 只能检测小口径的被测件，而 4D 公司的 Nanocam 型仪器只能检测大口径的被测件。本公司的产品的测量台采用背南京精诚光电科技有限公司第 15 页 共 145 页测式结构，具有正、倒两种测量模式，可以在不移动试件加工状态的前提下，实现小口径和大口径光学表面的检测，并且可以实现被测件的快速切换。如图 3-5所示。(a)倒置工作模式(b)正置工作模式图 3-5两种工作模式示意图当被测件为大口径光学元件时，仪器采用倒置工作模式，物镜端向下放置在被测件表面不同位置，从而完成每次微观轮廓的测量。当被测件为小口径光学元件时，仪器采用正置工作模式，物镜端向上放置，将被测件被测面向下放置
35、在载物台上，从而完成测量。两种测量模式满足了不同口径光学元件测量的需要。综上，本公司产品具有价格低价格低、可以实现在线检测在线检测、打破了被测件口径的限被测件口径的限制制、检测效率高检测效率高等市场核心竞争力，与同类产品相比具有非常大的竞争优势，不但可以替代价格高昂的进口设备，而且可以填补中小型企业的需求空白，在光学检测行业具有广阔的市场前景。3.33.3 产品组成和性能参数产品组成和性能参数3.3.13.3.1 系统结构组成系统结构组成便携式光学表面三维形貌在线检测仪由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括：干涉显微镜、工控机、显示器、光源电源、移相器电源、CCD 电源以及键盘和鼠标，如
36、图 3-6 所示。南京精诚光电科技有限公司第 16 页 共 145 页图 3-6便携式光学表面三维形貌在线检测仪完整设备图其中，干涉显微镜是仪器最核心的部分，包含光路系统、机械调整结构、移相器和 CCD 摄像器。工控机是整个仪器的控制器和运算器，通过它实现对软件的控制，从而协调各系统完成移相信息的采集和面型信息的测量。各电源设备为相应系统提供稳定电压，其中移相器电源用于实现 PZT 移相的压电驱动，因而对其电压输出精度和响应频率要求较高。3.3.23.3.2 机械系统结构设计机械系统结构设计便携式光学表面三维形貌在线检测仪的光机结构如图 3-7 所示：图 3-7便携式光学表面三维形貌在线检测仪
37、光机结构图单筒干涉显微镜外形结构主要由五部分构成：显微镜筒、PZT 移相器、干涉南京精诚光电科技有限公司第 17 页 共 145 页显微物镜、LED 光源系统和 CCD 成像系统。干涉仪的所有光路都封装在显微镜筒中，尽可能的提高光路的集成度，这样不仅减少了仪器的整体体积和重量，实现了便携性，还可以降低震动的干扰，提高测量精度。PZT 移相器连接在显微镜筒和干涉显微物镜中间，通过计算机软件程序智能控制测量过程中的位移量大小，从而带动 Mirau 干涉显微物镜完成每步移相操作。LED 光源系统包括 LED 灯及其可调电源，在使用移相法（PSI）对超光滑表面进行高精度测量时，我们使用绿光 LED，在
38、使用白光扫描法测量被测件微观轮廓时，我们使用白光 LED。CCD 与计算机相连接，将获得的每幅干涉图传递给软件处理程序。仪器支座结构的功能主要是加持固定干涉显微镜以及调整测量台的位移与倾斜。它的结构设计有两个特点：(1)该支座结构使用三根金属支柱共同支撑整个仪器系统该支座结构使用三根金属支柱共同支撑整个仪器系统。与传统单支柱干涉显微镜相比，同时使用三根支柱可以使系统结构更加稳定，增强系统的抗震能力，可以减少振动对测量过程的影响。(2)支座底部使用环形三维调整台支座底部使用环形三维调整台。由于系统测量精度在纳米量级，要求机械位移调节精度达到微米量级。该三维调整台采用三点定位结构，依赖对三个可调旋
39、钮实现整个调节台的高精度倾斜与纵向位移调节。同时，测量台的中空结构使得光路可以通过圆孔，完成底座下方被测表面的检测，从而可以实现对大口径光学元件表面微观轮廓的测量。3.3.33.3.3 总体性能指标总体性能指标(1)横向分辨率横向分辨率系统的横向分辨率取决于干涉显微镜的光学分辨率，根据瑞利判据可知其计算公式为：0.61xNA 对于本系统，物镜数值孔径 NA=0.4，如果取白光波长为 550nm，则系统的横向分辨率为 838.75nm。(2)垂直分辨率垂直分辨率系统的垂直分辨率是指测量过程中反映出的被测面高度变化量的最小值。根据 PSI 干涉测量的原理可知，测量系统是通过移相器等间隔移相时用 C
40、CD 记录被测面干涉图像的光强变化来获得被测表面高度变化信息的，所以系统的垂直分辨南京精诚光电科技有限公司第 18 页 共 145 页率与移相器的位移分辨率有关。另外，处理短相干光干涉信号的算法对系统的垂直分辨率也有影响。本系统采用重叠平均移相算法，由实际的测试结果可知其分辨率优于 0.5nm。研究表明被测面两点的横向距离接近分辨极限时，受衍射效应的影响，光学系统的纵向分辨率会受影响，从而导致高度测量能力下降，测量高度范围变小。为了提高纵向分辨率，应该尽量提高系统的横向分辨率。(3)横向测量范围横向测量范围系统横向测量范围与干涉显微成像系统和 CCD 有直接关系，在本系统中横向测量范围由干涉显
41、微成像系统物镜的视场和 CCD 的分辨率决定，系统采用的干涉显微物镜的视场为 0.32*0.24mm。(4)垂直测量范围垂直测量范围系统采用基于短相干光干涉成像技术的测量原理，即通过在零级条纹附近移相计算的方法来测量表面形貌的高度。因此系统的垂直测量范围和工作台的结构参数、CCD 分辨率以及相干长度范围有关。目前使用的 LED 光源相干长度范围大于 10，工作台的调节范围远大于 10，系统的垂直测量范围大于 1。表 3-2仪器的主要技术指标主要技术指标数据CCD 分辨率512512ppi物镜数值孔径0.4mm光源单色 LED垂直测量范围0-1m垂直分辨率0.5nmRMS 精度0.1nm横向分辨
42、率1m3.43.4 产品技术特色产品技术特色本产品主要研究内容包括：使用短相干 LED 干涉成像技术，提高成像质量；依据干涉条纹对比度变化选定最佳采样区间，减小了系统误差；优化了光机系统结构和电路控制，提高了系统的便携性和稳定性；使用背测式结构，载物台位于物镜和被测面之间，从而对被测面口径无尺寸限制；使用了重叠平均移相干涉测量技术，将干涉测量精度提高到亚纳米量级；开发了一套集 PZT 移相、CCD 采集南京精诚光电科技有限公司第 19 页 共 145 页和面形计算分析于一体的软件，将检测时间压缩到 10 秒钟。具体研究成果体现在以下几个方面：(1)短相干光干涉显微成像技术短相干光干涉显微成像技
43、术LED 短相干光与激光相比具有较短的干涉波列长度范围，这就避免了干涉光路中杂散光参与干涉成像，从而提高成像质量。但也由于相干长度减少到微米量级，导致干涉条纹定位遇到困难。因此本产品在优化光路结构基础上，采用高精度的调整平台来解决这一问题，其调节精度达到亚微米量级，有效调节被测件的三维倾斜和轴向位移，为干涉成像提供保证。(2)干涉条纹区间选取和移相精度校准干涉条纹区间选取和移相精度校准由于干涉波列长度的减小，不仅使成像面干涉条纹数减少，还使干涉条纹对比度随光程差增大而迅速衰减，这就给从干涉条纹变化中解调相位信息带来了困难。本产品一方面引入干涉滤光片，适当增长相干长度并优化干涉零位附近条纹对比度
44、分布，另一方面严格确定 PZT 移相起始位置和条纹图像采样范围，使条纹采样集中在干涉零位左右两个波长范围内，从而有效解决了对比度变化导致的系统误差。(3)光路系统和机械系统集成优化设计光路系统和机械系统集成优化设计在通用干涉显微镜中，光路系统、机械步进系统和机械调整平台由不同的模块组成，在空间上相互独立。这种结构不仅增大了系统的体积，还会减弱系统的稳定性。本产品采用光机电算集成化技术，实现了光路、机械、电路和软件各系统的高度集成。机械系统采用三点定位支撑，光路系统嵌入机械系统内部，从而使系统体积减小、稳定性增加，对振动和气流等环境影响因素有很强的抑制作用。(4)背测式载物台设计和两种测量模式的
45、开发背测式载物台设计和两种测量模式的开发在应用光机电算集成化技术的基础上，本产品的载物台采用背测式结构，即载物台位于被测表面与物镜之间，物镜通过载物台通光孔检测样品表面形貌信息。这种结构避免了嵌入式测量模式引起的稳定性下降，同时也打破了对被测样品横向尺寸的限制。采用正置测量模式时，完成小口径元件的检测；采用倒置模式时，完成大口径元件的检测。(5)移相算法的优化和软件系统的开发移相算法的优化和软件系统的开发本产品采用重叠平均移相干涉算法，保证了亚纳米量级的测量精度，采用拥有自主知识产权的软件，完成对 PZT 相移系统和 CCD 采集系统的控制，以及检测数据的分析处理。使用优化后的软件控制系统使每
46、次检测时间压缩到 10 秒钟以内，完善的数据评价系统为用户评价产品面形质量提供了方便。南京精诚光电科技有限公司第 20 页 共 145 页南京精诚光电科技有限公司第 21 页 共 145 页南京精诚光电科技有限公司第 22 页 共 145 页第四章第四章 市场和竞争分析市场和竞争分析4.14.1 微表面形貌检测技术微表面形貌检测技术的现状及发展的现状及发展4.1.14.1.1 微表面形貌检测技术微表面形貌检测技术行业行业行业现状及特点行业现状及特点随着科技日新月异的发展，纳米、亚纳米等高精度的光电测量技术已经成形；小型、快速的微型光、机、电检测系统在各个领域应用越来越广泛。非接触、快速在线测量
47、已经取代原始的接触式、较缓慢的检测技术，并向微空间三维测量技术和大空间三维测量技术方向发展。光电检测技术分为微表面形貌检测技术、激光散斑干涉检测技术、激光偏振干涉仪、干涉光谱仪、激光瞬态干涉仪、白光干涉等。本产品技术属于微表面形貌检测技术，该技术具有以下突出特点：测量精度高测量精度高、速度快速度快、非接触非接触、频宽与频宽与信息容量极大、信息效率极高和自动化程度高。信息容量极大、信息效率极高和自动化程度高。这些优势使其发展十分迅速，也推动着信息科学技术的发展。该检测技术将光学技术与现代电子技术相结合，被广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等领域。我国光电检测行业受经济发展的制约
48、，落后于欧美等工业发达国家，仍处我国光电检测行业受经济发展的制约，落后于欧美等工业发达国家，仍处于初始阶段于初始阶段。近年来，随着国内科研团队自主研发与检测意识的增强，相关技术领域不断发展，国内专业研发和生产企业逐渐赶超国际水平，但仍有不少业务领域落后于国际水平。行业竞争状况行业竞争状况目前，国外微表面形貌检测行业处于高速成长期，我们的竞争对手主要为欧美的检测设备生产企业；国内的同类生产企业仍处在初步发展阶段，相比国外还不成熟。国外生产光学表面微观形貌检测仪的主要公司是美国 4D 公司、Veeco 公司、ZYGO 公司和 Taylor-Hobson 公司。这四个公司主流的表面形貌检测仪分别是N
49、anocam、Veeco NT 9080、ZYGO NewView 7300 和 Taylor-Hobson CCI 3000A。他们拥有相对成熟的技术，是世界精密检测仪器的引领者，全球市场占有率高达80%。近年来，鉴于三维形貌测量的重要性，基于光学干涉测量法的微观形貌检测仪越来越受到国内光电设备制造企业以及科研机构的重视，然而国内产品仍处于南京精诚光电科技有限公司第 23 页 共 145 页起步阶段，产品精度、检测速度、体积、适应性均达不到国际水平，尚不能满足实际生产的需要，对本公司产品构不成威胁。行业存在的问题行业存在的问题目前，该检测行业仍在成长阶段，技术还不成熟，普及率较低，且尚未形成
50、体系标准。比较国内外生产企业的同类产品，国内产品精度低、体积大精度低、体积大，缺乏竞争力。国外的同类产品虽然有各式各样的优点，如测量精度高、技术领先，但是这些产品体积大、受振动和气流影响大，稳定性不足稳定性不足，必须配以抗振平台，这就增加了增加了仪器研发成本仪器研发成本；加之采用传统的测量台结构设计，限制了被测件的横向尺寸，无无法实现对大口径光学元件表面的检测法实现对大口径光学元件表面的检测；另外，由于每次更换被测件都需要重新调整距离，检测时间长检测时间长，因此抽检率较低从而次品率较高。简而言之，在高精度表面形貌检测行业，国内这类仪器依赖实验室环境依赖实验室环境，无法满足工业生产中在线测量无法
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