本期精选6项华南区域科研院所的技术成果进行推荐

项目1：碳基电子墨水的产业化和功能化

项目2：基于结构光原理的微型3D深度相机模块研发

项目3：抛光打磨机器人系统

项目4：水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人

项目5：基于四旋翼无人机光伏巡检

项目6：基于四旋翼无人机矿山巡检

项目一：碳基电子墨水的产业化和功能化

成果简介

本项目基于多年柔性电子材料的制备基础，聚焦于解决千吨石墨烯产量“怎么用”的问题，提出石墨烯第三代改性技术，制备出绿色、稳定性好、纯度高的石墨烯基电子墨水，为“能用好”服务。同时，将进一步与下游产业合作探讨产业化应用可能，进一步完善“石墨烯+”产业链，将企业由B-B向B-C转变。

主要技术指标及优势

1.主要产品：纳米金属电子墨水和石墨烯基电子墨水；

2.产品特点：加成工艺、水、醇溶剂，符合国家环保政策；

3.产品性能：全“溶解”状态，室温1年以上稳定性；

4.使用方法：喷墨、丝网、卷对卷、直写等印制工艺；

5.导电性：PET基材，透明度为80%，方阻ohm/sq.；

6.竞争优势：我们提出的第三代碳材料改性技术，可首次大宗量、原生态制备碳基电子墨水（石墨烯、碳纳米管）。

主要应用领域

面向柔性传感，5G电磁屏蔽、天线和导热，功能织物，生物电极，防腐等重要领域。

市场前景及经济效益预测

根据美国IDTechEx公司预测，石墨烯基碳材料技术应用和市场化前景十分广泛，年全球市场规模可达到上千亿美元。我们的石墨烯基电子墨水是当前全球市场上连接石墨烯上下游产业不可或缺的优异产品。根据ScienceNature报道，我们的产品将对年动力电池的能量密度比当前翻一番起积极作用，平均里程将由-km延长至-km，将会带来巨大的经济效益和社会效益。

产业化需求及生产条件

1.资金需求：天使轮A轮融资；

2.生产场地需求：前期需要-m，后期根据需要拓展；

3.产品生产绿色环保，可顺利通过环评。

项目二：基于结构光原理的微型3D深度相机模块研发

成果简介

本项目研发基于结构光原理的手机智能终端三维成像系统。基于红外光及二值空间编码结构光对表面颜色、纹理及反射不敏感这一特性，将二值空间编码结构光技术与红外光相结合实现近距离高精度3D重建，并将其应用于移动设备端，实现高精度人脸3D扫描。其工作原理是：通过移动设备端的结构光模块投射单幅编码图案到目标物体，同时由摄像头捕捉结构光图像，通过移动设备内置结构光解码软件，完成目标3D重建和纹理渲染。项目的主要研究内容包括结构光编码、特征点检测及结构光解码，具体研究思路为：以伪随机编码理论为基础，通过对编码算法的改进和优化，实现具有高编码容量和小窗口特性的编码策略；以二值几何图形为编码元素，提出一种具有高精度和高稳定性的编码特征点检测定位算法，在解码阶段，通过采集大量的不同目标表面的及光照条件下的空间几何编码元素样本，训练具有高识别率的深度学习模型，进而实现结构光图案的高鲁棒性解码，并最终完成目标的3D重建。

图1基于红外二值空间编码结构光技术的移动设备端人脸3D扫描示意图

图2系统硬件

图3重建效果图

主要技术指标及优势

1.图像分辨率

投影图像尺寸：*pixels；

拍摄图像尺寸：*pixels；

2.误差

系统与被拍摄物体距离0.5m时横向投影直径在30-40cm范围内；

平面误差：0.mm；

深度误差：0.mm；

3.编译环境及运行时间

平台：VSC++；

主要调用库：Opencv2.4.9PCL1.8.0(点云处理，显示)；

编译环境：ReleaseWin64；

解码一帧图像时间约ms3s；

插值x点云+曲面渲染的时间约为：ms；

插值x点云+曲面渲染的时间约为：ms；

4.其他指标

特征点数量：点（插值后点）；

支持不同角度多张图片的融合处理；

结构光投影模块尺寸与手机相机模组相当，厚度10mm；

结构光投影模块和红外相机模块的基线距离10cm；

原型系统中相机通过USB与PC机连接，投影模块通过控制电源实现投影。

知识产权

发明专利

主要市场前景及经济效益预测

智能终端的人机交互、人脸识别、人脸支付、手势识别、AR/VR等。

应用领域

iPhoneX，率先展示了在移动智能终端使用3D视觉技术进行人机交互的前沿应用，开启了3D视觉技术的应用热潮。国内厂商也紧随其后，继OPPOR17Pro和vivoNEX之后，华为于上半年推出了搭载TOF3D深度相机的智能手机P30pro，3D视觉技术在手机等移动智能终端的应用已展现出巨大的市场前景和潜在机遇。

产业化需求及生产条件

目前TOF和双目散斑技术获取的3D数据精度较低，为智能安防、人脸解锁等安全性等级要求较高的场合带来诸多安全隐患。本项目研发的3D成像模块基于结构光原理，可以在手机等移动智能终端获取更高精度的实时动态扫描数据，提高3D智能交互的安全性和可靠性，产业化需求迫切。

其中相机模块和DOE投影模块生产条件成熟，已具有产业化基础。需具备DOE光栅设计加工能力，微型光学器件设计生产、和装配能力，摄像头模组开发能力、DSP信号处理模块开发能力。项目投入资金不低于万。

项目三：抛光打磨机器人系统

成果简介

本项目针对汽车、卫浴、五金等行业对抛光、打磨、去毛刺等需求，开发零部件抛磨机器人系统及成套装备，攻克模块化设计、关键部件、作业工具、可靠性与系统集成等关键技术。主要有以下特点：

1.利用恒力传感器，实现自动磨损补偿；

2.采用离线编程进行路径仿真与规划，实现多维度、变曲率复杂曲面的打磨抛光；

3.具有高柔性，可用于不同工件的打磨。

图1封闭式无尘智能打磨工作站设计图及实物图

图2打磨前后效果对比图

主要技术指标及优势

1.六轴自由度机器人：负载12kg，运动半径1.45m，分辨率0.1mm，重复精度±0.1mm；

2.力反馈分辨率1N，具有自动补偿磨具、磨料损耗功能；

3.打磨效果接近人工水平，满足企业要求，维护操作简单。

知识产权

发明专利3个

主要应用领域

本项目成果应用领域广阔，包括3C行业、五金家具、医疗器材、汽车零部件、小家电、重工行业、玻璃行业等等几乎制造业的方方面面。

市场前景及经济效益预测

在抛光打磨行业，基于工业机器人的自动化打磨正迎来一片广阔的应用市场，因为手工劳作不仅劳动强度大、产品一致性差，而且‘招工难’的现象越来越普遍，现在许多企业急切地希望能用机器人来抛光打磨，抛光打磨机器人正迎来庞大的市场需求，前景广阔。

本项目用于打磨大批量的产品，会产生丰厚的经济效益；高效的作业能力和特有的环保性能会产生巨大的社会效益。

产业化需求及生产条件

相关企业具有较好的应用需求和场景，具有维护设备稳定运行的设备维护维修资金，安全生产所需的安全设备和资金投入，具有人员培训所需的培训预算和其他产业化相关的生产条件。

项目四：水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人

成果简介

本项目研制的液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，主要有以下特点：

1.通用性好。具有自适应调节装置，可适用于不同直径规格的活塞杆检测。

2.检测效率高。单次检测17米高活塞杆时间不超过2小时，而传统搭脚手架检测一次需20天。

3.锈斑缺陷定位精度高。采用激光传感器和高精度伺服控制，精准定位锈斑位置。同时可搭载工业相机、超声探伤、涡流探伤等设备。

主要技术指标及优势

1.机器人可检测-mm直径的圆柱活塞杆；

2.移动控制精度10mm，缺陷识别精度1mm，遥控距离m；

3.搭载2D和3D两款相机，可识别缺陷大小和缺陷深度。2D线阵相机分辨率x3，最小识别缺陷精度0.02mm；3D激光相机深度分辨率0.mm；

4.机器人可搭载超声涡流等其它无损探伤设备，也可搭载清洗设备，功能扩展性好。

知识产权

发明专利2个

主要应用领域

可应用于水电大坝活塞杆、石油化工管道、建筑等行业管状物表面和内部缺陷检测、清洗等领域。

市场前景及经济效益预测

电站内部圆柱活塞杆检测目前以人工搭建脚手架检测为主，检测单根17米活塞杆工期长约20天，检测成本15万，电站内部有数十个活塞杆，维修检测的综合成本较高。研制的机器人可代替人工检测，缩短检测时间，降低检测成本，每年可以节省数十万至上百万的检修费用。

该机器人还可以检修其他管状物的探伤，例如石化管道裂缝等检测，市场前景广阔。

产业化需求及生产条件

本项目具有机器人技术、缺陷视觉检测等技术支撑，拥有以教授、工程师组成的专业团队作为人才支撑。机器人主要零部件便于采购和加工，生产要求不高。本项目将整合优势资源，与相关水电站合作，具有完备的要素投入，可以最终实现产业化。

项目五：基于四旋翼无人机光伏巡检

成果简介

本项目在无人机的基础上搭载基于红外热成像相机，完成故障光伏组件的排查，可以轻松应对各种企业楼顶、鱼塘、高山斜坡等光伏组件的巡检，智能无人机具备机动性高，不受地形限制可以自由移动的特性，可携带的任务设备多种多样。项目以大疆M为载体，开发出航迹规划地面站，巡检人员能够以友好的操作画面进行无人机巡检航迹的规划，并且完成无人机的飞行姿态及相机参数等的设置；基于图像处理的故障实时预警，及时排除故障组件；以及依靠高清电子地图的故障点定位，给巡检人员最清晰明了的故障组件更换位置。

图1无人机巡检场景以及太阳能板红外图像

图2太阳能板阵列分布高清图

主要技术指标及优势

无人机：

轴距：mm；

最大起飞重量：g；

悬停精度：垂直0.5m，水平2.5m；

最大上升速度：5m；

最大下降速度：4m；

最大水平飞行速度：22m/s（ATTI模式，无风），17m/s（GPS模式，无风）；

最大旋转角速度：俯仰轴:°/s，航向轴:°/s；

最大可承受风速：10m/s；

工作环境温度：-10°C至40°C。

红外热成像相机结合本项目算法，能够实时监测出故障点，并回传图像数据。

控制平台能够通过相机返回数据实时做出反应，调整无人机姿态。

通过本项目算法与红外图像数据、控制平台以及数据处理系统之间的连通，能够实现从拍摄到检测，再到位置确定的全自动化，极大的减少了工作人员的任务量。平台操作简单，巡检效率高，巡检误差小，巡检周期短，故障点定位清晰，能够应对各种复杂的空况环境。

知识产权

专利6个

主要应用领域

该光伏巡检无人机主要应用在大范围光伏太阳能板阵列中，实现对故障光伏板的检测，并反馈故障位置。

市场前景及经济效益预测

我国已经成为世界上最大的光伏制造国，而且伴随着可持续发展的国家战略，未来我国在太阳能利用方面还会继续加大力度，可以预见大规模太阳能阵列市场在未来还会有极大的发展。而人工巡检光伏板费时费力，结合无人机能够极大的提高巡检效率，节省人工巡检的巨额成本。而且巡检效率的提升也在一定程度上能更好的预防事故发生，这种无人机巡检方式必能引起越来越多光伏发电厂的

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