上海紫竹高新技术产业开发区-超高精密驱控一体研发项目可行性研究报告
思瀚产业研究院    2022-11-07

1、项目概况

本项目拟研发的内容包含小型高功率密度驱动器、高精度伺服驱动器、多轴运动控制系统以及精密制造工艺研发四个部分。

公司将通过新建研发实验室、采购先进实验设备、引进科研人才，来实现驱动器的自主研发以及应用。本项目的实施，将补足公司在驱动器研制方面的技术空缺，并与公司原有控制技术相融合，形成体系化的多轴运动控制系统技术，全面提升公司产品的控制精度，满足公司未来产业布局的技术需求。本项目的研发成果将突破国外厂商在超高精度设备领域的技术垄断，为国产设备实现进口替代奠定技术基础。

2、项目建设的必要性

（1）高精度运动控制技术空白制约高端装备国产化

运动控制系统被广泛地应用于高端制造设备中，是实现机械自动化的基础技术。运动控制系统的精度决定了生产设备制造的精密程度。高精度运动控制技术不足也是国内无法实现超高精密加工的根本的主要原因之一。微米级乃至纳米级的高精度运动控制广泛应用于 3C 及半导体制造所需的精密激光加工设备，这些高端制造设备属于国家战略新兴产业。因此，掌握高精度运动控制技术对国家战略新兴产业具有重要意义。

因此，公司计划通过研发填补国内高精度运动控制系统的技术空白，实现该领域核心技术的自主可控，将为半导体制造所需的精密激光加工设备减少一项技术瓶颈等。

实现高精度的运动控制，需要掌握控制算法、控制器、驱动器等方面的核心技术。公司作为国内激光控制系统先进企业，一直以来专注于 PC-Based 控制器以及控制系统的研发，相关技术已达到国际先进水平，计划更进一步，实施本项目以实现相关领域的技术突破。

公司在激光相关的控制系统技术方面积累了技术优势，已有部分技术性能能够达到并超过国外竞争对手。本项目的实施将实现现有技术和新技术的融合，形成体系化的多轴运动控制技术，在同等功能的前提下，产品的成本相比国外厂家有一定的价格优势。同时，公司还将通过提高技术能力，建立除价格优势以外的技术优势。

通过提高正余弦编码器解析精度、研发高速驱控通信方式以及多轴驱控一体控制等方式，逐步提升产品运动控制精度，最终实现亚微米级、纳米级的高精度多轴运动控制，突破超高精度运动控制系统技术壁垒，推动国产高端装备中高精度运动控制系统的进口替代。

（2）驱控一体技术为公司未来产业布局奠定基础

本项目计划研发的内容将推动公司产业布局向高精度和小型化高功率密度两大方向发展，同时本项目研发的相关技术还能够实现向下兼容，进而提升公司中高端产品的精度标准。

1）高精度控制系统发展方向

在高精度的激光加工行业应用中，由于加工精度的不断提升，激光设备制造商对机床的运动控制模式提出了更高的要求。传统的控制与驱动分离方式，已经无法满足高精度运动控制的要求，无法实现高精度加工，而驱控一体技术是解决该难题的主要方式。通过控制器和驱动器一体化集成，实现一系列的高精度控制算法和控制策略，进而实现高精度的运动控制。驱控一体技术能够实现高响应速度的多轴数据实时交换，多轴并行的精密控制，进而达到亚微米甚至纳米级别的多轴运动控制。

目前国内外的相关行业应用，越来越多的使用了驱控一体技术来实现高精度的运动控制。通过该技术与激光器控制技术，激光加工工艺等相结合，实现激光加工行业的整体解决方案优势，进而构建公司的技术壁垒，实现与国际竞争对手的竞争优势，研发该项技术的必要性凸显。

高精度伺服驱动器的研发与公司已有运动控制系统相结合，将实现高精度的多轴运动控制，提高公司相关产品线的运动控制精度，利于公司进入更高精度的激光加工行业。公司现有的超快激光精密微纳加工控制系统采用驱控分离的控制技术，其控制精度高度依赖外部采购的伺服驱动器，限制了产品精度的进一步提升，对公司业务发展的限制较大。通过研发该技术，为公司进一步拓展进入超高精度控制领域奠定了技术基础。

2）小型化高功率密度控制系统发展方向

在高功率激光切割控制系统中，最重要的部件是高功率激光器，高功率切割控制系统和高功率激光头。高功率激光头中需要集成多块镜片，并实现镜片高精度高响应速度的运动控制，这就需要小型化高功率密度驱动器来实现。

只有将切割头的控制系统与控制器相结合，才能实现高精度和高可靠性的激光镜片位置控制，进而实现高质量的激光加工工艺和加工效果。因此，小型高功率密度驱动器的需求也将伴随着高功率激光设备市场规模的高速增长而持续扩大。

在此基础上，激光微加工、高精度数字振镜、FPC 高速钻孔等精密激光微加工行业近年随着激光设备的应用普及，相关的设备需求实现了高速增长。高精度数字振镜是精密激光切割机半导体激光加工中的关键配件，数字振镜中的振镜电机由小型振镜电机驱动控制器来控制，其要求在极小的行程内实现高动态响应速度和高精度位置输出，这就需要驱动器满足体积小以及高功率输出的条件。

目前国内驱动器生产厂商以生产步进驱动器以及通用中低功率伺服驱动器为主，小型高功率密度伺服驱动器研发技术及生产一直掌握在国外厂商手中。因此，公司很难采购到匹配的小型高功率密度驱动器。通过该技术的研发，能够在未来实现对振镜电机的控制，实现公司的业务拓展。

本项目将通过自主研发小型高功率密度驱动器，搭配公司现有的控制机构产品实现关键类配件的技术突破，进而形成高功率激光运动控制系统整体解决方案及高精度振镜运动控制系统的整体解决方案，为公司进一步扩大高功率激光设备市场和高精度精密激光加工设备市场奠定基础。

（3）保证高精度、高功率密度产品的顺利产业化

无论是高精度、高可靠性，还是高功率密度和恶劣环境应用的设计，都需要能够在制造端实现制造。而一般的制造工艺只能满足普通工业要求。本项目将自主研发一套完整的高精度设备制造、检验以及维护的工艺方法和管理体系，以确保上述几个项目的产业化落地。

本项目将结合不同研发产品需求，对产品试制工艺进行优化升级，提高试制工艺的精密度。同时，公司还将引进或自主开发先进制造设备和高精密检测设备，满足产品的高精度检测和高标准试制要求。

3、项目建设的可行性

（1）政策支持推动运动控制行业不断发展

运动控制系统属于电子信息产业，而电子信息产业是我国优先发展的行业，是国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业。运动控制系统产品可广泛应用于机械自动化、高端设备制造等领域，为推动工业制造智能化、高端设备国产化提供关键技术支持，因此备受国家政策的关注与支持。

早在 2011 年，国家发改委、科技部等部门在《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011 年度）》中，将“工业自动化”之“高性能智能化控制器”定义为国家优先发展的高技术产业，强调了运动控制技术作为基础性技术在发展高新产业上的重要性。

面对欧美国家日益严苛的技术封锁，我国在不断攻克尖端技术的同时，也重点关注核心零部件的技术突破，逐渐完善高新技术产业链。国务院在 2015 年发布的《中国制造 2025》中，明确指出并强调要突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。

《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中也提到，促进高端装备与新材料产业突破发展，引领中国制造新跨越，全面突破高精度减速器、高性能控制器、精密测量等关键技术与核心零部件。

运动控制技术作为国家战略规划中亟待突破的基础性高新技术，是实现工业自动化、智能化，提高生产技术精密度与先进性的核心技术支撑。运动控制系统的技术突破，可以实现高精度设备核心零部件的进口替代，从根本上真正实现高端设备的国产化。

未来，在国家政策的推动支持下，运动控制行业将不断实现技术突破，加速半导体、激光加工、机器人等国家战略性新兴产业的国产化进程。

（2）已有技术与研发成果为本项目提供技术储备

在高精度和高功率的激光控制系统中，产品逐渐呈现出多项技术综合化应用的发展趋势。公司自成立以来，在多个行业运动控制领域深耕十余年，积累了深厚的技术实力，在运动控制领域处于技术领先地位。但是驱动技术的缺失，导致控制系统在发挥高性能和高精度方面受到了限制。本项目的实施，在结合公司现有的技术的基础上进行驱动技术的研发，能够助力公司产品有机会在与国际竞争对手的竞争中胜出。

目前，公司运用现有技术与国际竞争对手竞争时，在一些技术性能如软件界面易用性、软件稳定性、激光工艺等有竞争优势，但是在驱控一

体这个基础架构技术上的短板，导致公司产品的整体性能未能完全显现。结合公司已有的技术积累，本项目的开展有利于补齐短板，实现技术平台与国外竞争对手在同一水平。

公司目前已掌握 CAD、CAM、NC、嵌入式、硬件设计、机器视觉、激光工艺、传感器、驱动技术、工业互联网等核心技术，可作为本项目研发的技术基础。可以用于本项目的技术如下：

CAM 技术：该技术通过计算机辅助生成所需的轨迹以及光路、气路、焦点等相关控制参数和模型，生成可被数控系统(NC)执行的指令。该技术在本项目中主要实现轨迹生成及规划等功能，是运动控制算法的核心技术之一。

NC 技术：该技术实现根据生成的机床代码指令执行具体运动控制及相关加工工序的功能。该技术在本项目中主要实现加工过程中的运动控制、加工控制、核心配件如超快激光器、其他网络通讯设备等外部设备的控制等，是运动控制指令的执行器。

传感器技术：通过设计和制造相关的传感器硬件，实现对温度、湿度、压力、光电、视觉、等因素的控制，从而提高加工效率，提高智能化水平。本项目中需要设计温度传感器以监控系统工作温度，需要设计高精度位置传感器以实现高精度位置反馈数据的采集和处理。

硬件设计技术：通过嵌入式软件及硬件电路设计技术，定制开发相应硬件产品，合理的硬件设计和专业的检测手段可以起到提高切割稳定性及抗干扰能力的作用。本项目中主要涉及到设计高精度运动控制器和驱动器的硬件设计和开发，需要用到该项技术。

公司自主研发的第六代运动控制算法在激光金属切割领域可实现 150mm/s速度，1G 加速度下，0.01mm 的加工精度，性能不输于国外同类产品。其他相关技术在运动控制领域也属于领先水平。

本项目计划研发的高精度伺服驱动器，将于公司现有控制技术相结合，形成高精度的多轴运动控制系统。公司已有的控制器技术与运动控制算法，可为多轴运动控制系统的研发提供基础技术支持。

针对小型高功率密度驱动器的研发，公司已成功研制出第一代小型高功率密度驱动器，并初步完成研发测试。测试产品的各项性能已初步达到对标进口产品水平，这验证了公司目前已具备项目研发所需的技术水平，为本项目的实施提供了技术基础。

（3）公司拥有高素质研发团队与完善的研发管理体系

公司坚持以研发能力作为核心竞争力，公司创始人均为运动控制领域的专业人才，从事工业自动化产品研制十余年，积累了丰富的技术研发与产品开发的经验，对行业技术发展具有深刻见解。公司创始人作为核心技术人员全部参与研发管理，并作为研发带头人组建起稳定、专业、高素质的研发团队。

近年来，公司投入大量资金用于技术创新与产品研发，研发费用占营业收入的比例不断提高，从 2017 年的 9.88%逐步提升到 2020 年的 14.41%。在不断引进优秀研发人才的同时，公司还投入大量资金采购国内外先进实验设备，为研发人员创造更优质的研发环境。

除了研发团队、研发设备等方面的提升，公司还通过实践积累，不断吸收国内外先进管理理念，逐步形成并完善适合公司实际发展的研发管理体系。

公司从产品开发的角度出发，实行储备一代、研发一代、销售和维护一代的策略。在技术储备阶段主要实行能力小组管理，在产品开发阶段主要实行项目制管理。每一个产品的开发中除了能力小组提供最新技术支撑之外，还单独配备市场、研发和测试三个专职负责人，分别负责市场需求、研发进度管控和质量保障。

公司使用专用的研发项目管理系统进行项目管理，每一个项目的开始阶段，与项目相关的市场、研发、测试等人员进行集中评审，共同确定技术方案、验收标准和开发计划，评审结果和意见被记录到研发项目管理系统中；项目执行过程中的所有需求进展、缺陷跟踪、方案文档、任务和工时消耗都被记录到研发项目管理系统中进行统一管理，确保项目开发保质保量完成，并且实现研发经验的持续积累。

持续不断的技术创新是公司的核心战略之一，高素质的研发团队、完善的研发管理体系，以及公司战略上的高度重视，为公司保证了持续创新的研发以及产品化的能力，为本项目的顺利实施奠定了坚实基础。

4、投资概算

本项目投资总额为 40,419.94 万元，其中建设投资 36,534.94 万元，研发费用3,885 万元。

5、实施主体、项目选址和建设期限

（1）实施主体

本项目实施主体为上海柏楚电子科技股份有限公司。

（2）项目选址

本项目实施地位于上海市闵行区紫竹高新技术产业开发区。

（3）建设期限

本项目计划两年时间完成（24 个月）。

6、项目备案和环评情况

（1）项目备案文件

2021 年 3 月 10 日，公司取得上海闵行区经济委员会出具的《上海市企业投资项目备案证明》（上海代码：31011266606207220211D2308001，国家代码：2103-31-112-07-01-684543）。

（2）项目环评批复

根据自 2021 年 1 月 1 日生效的《建设项目环境影响评价分类管理名录（2021年版）》（生态环境部令第 16 号）第四十五类的规定，从事研究和试验发展的项目需要编制环境影响报告书或报告表（不产生实验废气、废水、危险废物的除外），并在第五条规定：“本名录未作规定的建设项目，不纳入建设项目环境影响评价管理”。

经咨询，当地环保局答复：“按照“名录”第五条的规定，该项目属名录未作规定的建设项目，不纳入建设项目环境影响评价管理”。

此报告为正式摘取部分，需编制政府立项、银行贷款、投资决策等用途可行性研究报告咨询思瀚产业研究院。