探营工博会 | 同济大学：神器“画”出高精度城市三维地图！现场展示冷媒灌装智能生产
今天起，以“智能、互联——赋能产业新发展”为主题的第21届中国国际工业博览会在国家会展中心(上海)举办。今年74所国内外参展高校，携大批最新的原创性科技成果惊艳亮相，集中展示代表中国高校最高水平的科研创新项目。
工博会高校展区位于国家会展中心(上海)6.2H馆。现在，请跟随小编去同济大学的展台一睹为快。
同济大学研发的移动激光扫描神器保障城市三维可视化、轨道变形监测高精化
“市民朋友，请遵守交通法规，共同维护安全有序的交通环境。”今年工博会前夕，同济大学测绘与地理信息学院姚连璧教授提起三年前浦东交通大整治的“畅行浦东”APP，说那套主动交通安全位置信息服务平台就是同济大学姚连璧课题组研发的移动激光扫描系统的交通应用。
众所周知，三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。
车载等移动扫描系统搭载的激光扫描仪、惯性导航系统、全景相机等传感器，利用多传感器集成、时间同步、空间同步等技术，可快速移动获取城市的激光点云与影像数据，经过数据后处理，用于制作高精度无人驾驶地图、城市街景、电子地图更新、公路铁路隧道磁浮巡检与管理等各种内容丰富的测绘成果，拥有传统测绘无法比拟的优秀特征。
近年来，姚连璧团队利用新型传感器，集成激光、视觉和惯导，研发了一套低成本车载移动道路扫描系统，可快速提供高精度的城市三维地图，绘制车道级道路底图、交通感知与实时路况预警、进行道路路面信息检测如高速坑槽信息发布、城市街景地图制作、道路标志标线路牌自动化提取等，实现道路信息的高效率采集、更新，为时空数据库的建立提供了坚实的数据基础。
据悉，该团队参与开发的基于高精度位置服务的主动交通安全服务系统，经鉴定达到了国际领先水平，获得教育部科技进步二等奖。团队设计的“畅行浦东”APP，在上海市浦东新区交通大整治行动中，纳入到了“三合一”综合管理平台，截至2016年6月，上海市浦东交警出具的应用证明显示，该项成果的应用示范累计用户数约26万。
与此同时，团队针对铁路隧道的形变监测常采用人工巡检的局面，研发出盾构隧道移动激光扫描测量系统（TLSD），这套系统将激光扫描仪搭载在运轨车或轨检小车上。随着轨道车的移动（每小时0.72-5.4公里），车上搭载的扫描仪“左顾右盼”，便获得隧道内壁上信息，纤毫无遗。
走一遍后，车载平台便获取了隧道的直径收敛、错台变形、渗漏面积、内壁影像、漫游视频等数据。“这些数据，避免了人工巡检缺乏统一检测标准、作业效率低下、容易发生漏检等不足，可广泛用于盾构隧道施工期的现场协调与管控、成型隧道验收、运营隧道的变形监测和病害调查。”姚连璧介绍，这套系统在上海、西安、郑州、苏州等已有应用，目前已与西安中铁一局等公司签订应用合约。
姚连璧说，目前国内外对磁浮轨道主要集中在轨道不平顺性、轨距几何参数等的检测，对轨道本身的病害检测研究较少。
姚连璧团队首次将移动激光扫描技术应用于磁浮运营轨道的限界、轨道面缺角脱落、障碍物遗落等病害的检测。团队还设计出磁浮移动扫描数据采集平台，这套设备可重构磁浮轨道三维全景，进行磁浮滑行面、导向面、定子面等的限界检测与轨道面的病害检查等，为磁浮的安全运营提供了良好的信息支撑。
目前国内外对磁浮轨道主要集中在轨道不平顺性、轨距几何参数等检测，对轨道本身的病害检测研究较少。姚连璧教授团队首次将移动激光扫描技术应用于磁浮运营轨道的限界、轨道面缺角脱落、障碍物遗落等病害检测；设计了磁浮移动扫描数据采集平台，可重构磁浮轨道的三维全景，进行磁浮滑行面、导向面、定子面等的限界检测与轨道面的病害检查等，用于“十三五”国家重点研发计划子课题，为磁浮的安全运营提供了信息支撑。
同济大学研发“冷媒灌装智能生产线”产生良好的经济效益
“近期，我们成功实施‘基于智能机器人应用的发动机自动化柔性总装线’ ‘高精度齿轴加工单元’‘动力电池智能工厂设计’等十多个企业项目，取得了良好的经济效益。”机械学院教授徐立云告诉记者。
2019年上海工业博览会现场，研究团队带来一套智能化灌装设备，供观众参观。只要走进展台，就会看到解冷媒行业自动化灌装车间实施细节，现场工作人员也将为大家解读智能制造及人工智能技术在冷媒行业的创新应用和发展。
冷媒（也称制冷剂）是制冷系统中循环流动的工作介质，其作用是在系统的各个部件间循环流动，实现能量的转换和传递，达到制冷机向高温热源放热，从低温热源吸热，从而实现制冷。冷媒作为一种重要的材料，广泛应用于汽车、航空、家电、轨道交通等行业，市场需求量一直持续增长。
徐立云说，中国已成为冷媒生产大国，据行业预计，到2020年冷媒将仍以10%-15%左右的增速发展。但是，目前国内外冷媒生产存在诸多问题：钢瓶型号多样且行业标准较低，难以满足灌装生产的自动化；普遍采用人工操作方式，劳动强度大，灌装精准度不高，生产环境较为恶劣，效率低下；现行生产是带箱操作，拔安全销和拧螺帽操作难以实现自动化。
旨在有效解决上述问题，徐立云团队采用智能制造和AI技术，自主研发冷媒智能充装站，设计双刀机构，完成安全销的高效插拔；设计专有双枪结构，实现抽真空和冷媒灌装的快速切换；基于多目视觉技术实现钢瓶和包装箱的摆放位姿和质量的智能检测，在单台设备上实现取安全销、拧阀门、抽真空、充装、回收余料、称重等操作。成功研发出的整条生产线，由2台机器人、22个灌装工位和4个辅助工位组成，通过SCADA系统（数据采集与监视控制系统）完成整线工位的数据采集、预警监控和可视化。生产线最大生产能力为5000瓶/天，满足30磅、50磅等多种钢瓶规格，可以实现24小时无人生产。
“我们的生产线具有4个明显的特点。”徐立云说。
一是自动化，即实现拆垛、堆垛、上下料、钢瓶和包装箱的摆放位姿检测、安全销/阀门手柄/加注口塑料帽装配检测、取安全销、拧阀门、抽真空、灌装、余料回收、称重、检漏、贴标签、复秤和喷码，生产流水线一条龙全部实现自动化。
二是柔性化，我们设计的生产线上，拆垛、堆垛、上料和下料分别由2台机器人完成，可以实现不同规格产品的混流生产，且产品批量可以调节。
三是智能化，即基于视觉和多传感技术，实现整条生产线的数据采集、可视化和智能预警。
四是节能化，整线生产能力可以调节，满负荷生产时可以开动两排灌装站，非高峰期生产可以开动单排灌装站，降低整线运行的能耗和成本。
据悉，同济大学徐立云教授团队一直从事智能制造领域的研究和应用，先后完成国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、工信部智能制造新模式项目等数十项科研项目。
作者：储舒婷
编辑：储舒婷
责任编辑：樊丽萍
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