科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

随着科技的不断发展，各种先进的测量和检测技术不断涌现，为各行各业提供了更加高效、准确的解决方案。激光传感测量软件、三维成像测量软件和机器人应用软件等软件正是这些先进技术的代表。

激光传感测量软件利用激光传感器对目标物体进行距离、角度、速度等参数的实时测量，具有高精度、高稳定性和非接触式测量等优点，广泛应用于工业制造、航空航天、汽车制造等领域。

三维成像测量软件通过获取目标物体的多个角度或位置的图像信息，经过计算处理生成物体的三维模型，实现对物体形状、尺寸、表面质量等方面的精确测量。这种技术在制造业、建筑业、文物保护等领域具有广泛的应用前景。

机器人应用软件则是为各类机器人提供控制、编程、仿真等功能的软件平台，使机器人能够更好地适应复杂多变的工作环境，提高工作效率和准确性。随着工业自动化和智能制造的发展，机器人应用软件的需求将持续增长。

需解决的主要技术难题

主要的技术难题包括：

1. 高精度的三维建模：三维成像测量软件需要获取目标物体的多个角度或位置的图像信息，经过计算处理生成物体的三维模型。如何提高三维模型的精度和细节表现是一个重要挑战。

2. 实时性要求：对于激光传感测量软件和机器人应用软件，实时性是至关重要的。例如，在高速生产过程中，如何使用激光三角测量技术来快速捕获三维测量数据。

3. 环境适应能力：无论是在室内还是室外、稳定还是动荡的环境中，软件都需要保持良好的性能和稳定性。

4. 系统整合：将激光扫描系统、卫星定位系统和惯性导航系统等多元素整合在一起形成一个完整的系统，如激光雷达技术，并确保它们之间的协同工作，这同样是一大技术挑战。

5. 精确的手眼标定：在工业机器人应用中，如何准确地校准机器人的手眼关系（即机器人末端执行器与机器视觉系统之间的相对位置和姿态关系），以确保机器人能够精确地执行任务，尤其是当目标物体的位置和姿态发生变化时。

6.公司所研制的钢轨智能检测设备需要采用一维、二维激光传感器，线阵3D相机等，在应用软件和控制逻辑方面存在开发困难

期望实现的主要技术目标

相关技术指标或要求

   分辨率：±0.01mm    

   精度：0.02mm/200mm

   采样波长：≤5mm

主要的技术目标包括：

1. 高精度的三维建模：通过激光扫描系统、卫星定位系统和惯性导航系统的结合，使用激光雷达技术获得目标的三维立体图像。该技术具有快速、高效和精准的显著优势，被广泛应用于军事、航空航天以及民用三维传感等领域。同时，期望超越传统相机或成像系统的功能范围，能够测量和采集物体的高度、宽度、深度和形状，从而更接近于复制人类视觉感知。

2. 实时性要求：在高速生产过程中，如何使用激光三角测量技术来快速捕获三维测量数据，保证数据的实时性和准确性。

3. 环境适应能力：无论是在室内还是室外、稳定还是动荡的环境中，软件都需要保持良好的性能和稳定性。例如，针对飞行时间（TOF）相机每个像素利用光飞行的时间差来获取物体的深度的3D成像方法，需要优化处理环境变化带来的影响。

4. 系统整合：将多种元素整合在一起形成一个完整的系统，如激光雷达技术，并确保它们之间的协同工作。尤其是当目标物体的位置和姿态发生变化时，如何准确地校准机器人的手眼关系（即机器人末端执行器与机器视觉系统之间的相对位置和姿态关系），以确保机器人能够精确地执行任务。

5. 独特的测量原理和方法：比如线结构光传感器与工业机器人相结合的柔性视觉形貌测量方法，具备灵活性好、通用性好、非接触测量、自动化程度高等优点。对于这种新颖的测量方式，需要研究其测量原理、数学模型等关键问题。

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