20.面向智能制造的三维在位精密测量技术及装置

【技术开发单位】北京航空航天大学

【技术概述】针对航空制造业等领域中缺乏高精度原位测量技术问题，通过产学研用合作，研制了面向“加工—测量—调控”一体化的原位三维精密测量系统。采用基于投影栅相位双目立体视觉方法，攻克了自适应数字化条纹投射控制、高动态（多亮度等级）条纹投射、基于最佳条纹调制度的自动优选相位解算等多项关键技术，一举解决了强反光表面无喷涂直接测量的世界性技术难题，测量数据的有效率由不足40%提高到99%以上，实现了强反光金属表面原位测量的技术跨越。同时解决了大尺寸高精度测量的现场标定溯源、原位自动化测量等多项技术难题，在国际上首次实现了强光反射条件下大型整体结构件的直接三维测量，使测量结果反馈到加工工艺调控具备了数据基础，成为智能制造中不可或缺的测量装备。获2013年度国家技术发明奖二等奖。

【技术指标】

智能制造领域用测量系统：

单视场：300mm×400mm；精度：0.015mm。全局测量范围与加工设备运动范围相同。

3C制造领域测量系统：

单视场：200mm×150mm；精度：0.010mm。

集成于三坐标测量机的小型三维测量系统：

传感器重量：小于500g；单视场：200mm×150mm；精度：0.015mm。

性能指标也可根据用户需求进行个性化定制。

【先进程度】国际先进

【技术状态】试生产，工程应用阶段

【适应范围】大型铸、锻件和3D打印件的毛坯测量与加工余量分析；强反光金属零件、蜂窝芯和碳纤维等复合材料零件的三维测量与加工质量分析。可广泛应用于航空、航天、消费电子、交通运输等智能制造领域、机器人自动视觉检测；视觉三坐标测量等计量领域；文物文创、医学等领域。

【专利状态】授权国家发明专利25项。

【合作方式】投资需求3000万元，合作模式包括技术转让、许可使用、合作开发、技术服务等。

【预期效益】

“三维精密测量系统”可广泛集成于数控机床、工业机器人、自动化生产线和三坐标测量机等精密制造与测量装备，实现大尺度复杂强反光金属结构件、铸锻毛坯件和复合材料件等的快速、高精度、非接触三维测量，可为我国智能制造领域技术升级提供重要支撑。随着我国制造业的转型和升级，预计仅在航空航天、3C电子、机械制造等工业领域，每年市场需求在800台以上，预计市场规模在4亿元以上，具有广阔的市场前景。

【联系方式】于婷婷0532-58666721/18354222623

21.激光雷达用硅APD探测器

【技术开发单位】中国电子科技集团公司四十四所重庆声光电公司

【技术概述】

硅雪崩光电二极管（APD），是一种具有信号内部放大功能的光电探测器。具有响应速度快、灵敏度高、响应光谱范围宽、可靠性高、抗电磁干扰等优点，可广泛应用于汽车自动/辅助驾驶、激光测距、自动搬运机器人、无人机、光通讯、智能家电、3D打印等领域。

硅APD主要有两个功能：光电转换和电信号的放大。其工作原理为：光信号照射到硅APD光敏面上，被APD吸收区吸收转换为光生载流子（光电转换）；光生载流子在吸收区漂移电场作用下，漂移到雪崩区；而硅APD雪崩区具有很强的电场，光生载流子受到雪崩区电场的加速作用，可获得很大的动能，载流子与雪崩区的晶格原子发生碰撞，能把价键上的电子碰撞出来成为导电电子，同时产生一个空穴，碰撞出来的电子和空穴还会继续被电场加速，继续发生碰撞，如此继续下去，犹如雪崩效应，载流子大量增加，从而实现光电信号的内部放大。

硅APD技术包括：雪崩区高精度高均匀性掺杂、电荷区缺陷修复、响应增强、暗电流与噪声抑制、高温耐压保护、温度系数减小、MEMS工艺等，涉及的细节多、工艺要求高，研发与生产难度较大。中国电子科技集团公司重庆声光电公司在国内率先突破了相关关键技术，保证了高性能硅APD的自主可控。

【技术指标】

响应光谱范围：400nm～1100nm；

响应率：≥40A/W@650nm；≥55A/W@905nm；≥40A/W@1060nm；

光敏面直径：0.1～30mm（可定制）；

暗电流：≤30nA@M=100；

击穿电压：70V～450V（可定制）；

温度系数：≤1V/℃@650/905nm系列器件；≤3.3V/℃@1060nm系列器件；

【技术特点】

响应速度快、灵敏度高、响应光谱范围宽、光敏面积大、可靠性高、抗电磁干扰、成本低等

【先进程度】国内领先

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【适用范围】

硅APD可应用于汽车自动/辅助驾驶、激光测距、自动搬运机器人、光通讯、扫地机器人、无人机、3D打印等领域。

【专利状态】

申请硅APD探测器相关发明专利12项，实用新型2项，已授权发明专利6项，实用新型2项。

【合作方式】

（1）许可使用。允许其他单位根据范围、时限、数量等约定条件使用相关技术成果和专利。

（2）合作研发。与激光雷达、激光测距、自动搬运机器人、无人机、光通讯、智能家居等上下游厂商合作进行技术开发、市场开拓等，并共享新产品有关权益。

（3）技术服务。利用技术为其他单位提供设计开发、难题诊断及技术攻关、设备及生产线研发、工程设计等服务。

【预期效益】

随着汽车辅助/自动驾驶、无人机防撞、智能家电等应用的兴起，激光雷达市场将有一个爆发式的增长。根据世界著名咨询公司MarketsandMarkets的预计，全球激光雷达市场从2016到2022年以12.4％的年复合增长率增长，到2022年将增加到32.2亿美元以上。

预计我国汽车十三五期间年复合增长率5%，若到2022年，20%的新生产汽车至少安装1部激光雷达，则车载激光雷达APD（阵列）探测器年需求量将超过750万只，以每只单价50元RMB计（相较目前超过300元/只单价，降价幅度超过83%），国内市场规模仍可达3.8亿/年。

【联系方式】黄建18002310060

22.高转速精密微小型数控车铣复合加工中心

【技术开发单位】北京理工大学

【技术概述】具有车、铣、车铣、钻、镗、绞、螺纹等多种加工功能，适合加工各种材料如钢件、铝及铜质零部件和各种复杂三维结构件。

【技术指标】机床行程：X向320mm；Y向60mm；Z向270mm；车削主轴转速：0-8000rpm，铣削主轴转速：0～60000rpm，加工精度IT6级；车铣最低粗糙度Ra为0.3mm；重复定位精度：X，Y，Z轴±2mm，B、C轴±32；x/y/z/B/C五轴可控和联动。轴类零件加工范围：Φ0.1mm-Φ40mm，车铣加工件三维尺寸：0.1×0.1×0.1mm～100×50×50mm。

【技术特点】微小型数控车铣，高转速，复合加工中心

【先进程度】国内领先

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【适用范围】广泛用于军民精密承载复杂结构件、光学、仪表及节能产品等相关微细结构件的制造领域。

【获奖情况】国防科工委科技进步三等奖；兵器集团科技进步一等奖

【专利状态】获国家专利1项，申请3项

【合作方式】技术转让许可使用

带有自主开发的国际市场上最高转速、最小刀具适配器的自动换刀电主轴，可配备32把刀具的国际上最小的刀库；可实现精密微小型复杂结构件一次装夹完成全部或大部分工序的完整性加工。

【预期效益】可广泛用于军民精密承载复杂结构件、光学、仪表及节能产品等相关微细结构件的制造领域。该设备技术成熟，价格为国际市场上部分功能接近的设备的三分之一左右。

【联系方式】张昊68912328/13488845687

23.超大型结构超低频姿态监测系统

【技术开发单位】中国航空工业集团有限公司北京长城计量测试技术研究所

【技术概述】依托于航空工业既有的空间对接机构综合试验系统、超低频大振幅振动校准技术，有效集成了超低频加速度传感器、光纤陀螺仪、数据采集及分析模块，采用数据融合算法及动态测试技术实时输出超大型结构的运动姿态，位移测量精度达到毫米级。

【技术指标】加速度幅值范围：10μg~0.1g，水平位移范围：±10mm~±2000mm，频率范围：0.01H~10Hz，位移精度：±10mm，倾角精度：±0.05°。

【技术特点】采用惯性方式测量物体位移、角度等运动姿态，不需要参照物，便于安装，可对超大型结构超低频姿态进行实时监测显示，准确度高，不受外部工作环境（可见度、流体等）影响。

【先进程度】国际先进

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【适用范围】深水大型沉管水下高精度无人沉放对接的姿态监测，空间大型机构对接姿态测量监测，隧道工程施工对接，超低频小振幅姿态测量等相关领域，无人驾驶车辆姿态高精度测量。

【获奖情况】正在申请

【专利状态】授权发明专利1项

【合作方式】合作开发技术服务

（1）投资需求。寻求投资扩展技术服务市场开拓，形成定型量产的监测系统，资金需求2000万元，实施周期36个月。

（2）技术服务。培养专业技术服务人员，实现现场技术服务支撑。

（3）合作开发。对产品进行外观优化设计，软件界面优化等，实现量产。

【预期效益】

超大型结构超低频姿态监测，可在深水大型沉管水下高精度无人沉放对接的姿态监测，空间大型机构对接姿态测量监测，隧道工程施工对接，超低频小振幅姿态测量等相关领域，无人驾驶车辆姿态高精度测量等领域进行应用。按照每套产品100万元，每年100套，每年市场应用规模在亿元以上。

【联系方式】邵新慧010-62457135/13611246052