1基于机器视觉的智能装备创新团队申请书.docx

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1基于机器视觉的智能装备创新团队申请书

附件1：

台州市重点科技创新团队

申请书

团队名称：

基于机器视觉的智能装备创新团队

团队带头人：

颜文俊

牵头单位：

浙江大学台州研究院

通讯地址：

台州市高新技术创业服务中心5楼

联系电话：

0/

申报日期：

2012年5月18日

制

中共台州市委组部

台州市科学技术局

2012年3月

填写说明及要求

一、填写前请仔细阅读申报通知。

二、填写内容应实事求是、内容翔实、文字精炼。

三、本申请书内有关栏目内容填写空间不够的，可在电子版中自行调整，顺次下移填写。

四、附件材料，应一式一份单独装订成册，版面大小应与申请书相同。

五、凡立项、获奖、专利等须注明项目号、文件号、专利号，SCI、EI、ISTP等论文应提供省部级立项、成果评审定点查新单位出具的检索证明。

六、所有成果均须附证明材料复印件（注明与原件核对无误，并加盖所在单位公章）。

七、本申请书电子文档请登陆台州市科学技术局门户网站（）下载。

八、所有材料评审结束后，不作退还处理。

九、本申请书封面请用180克白卡纸印制，内芯请用70克复印纸印制，采用胶装于页面左侧装订。

承诺书

经核实，本表中所填数据准确，情况介绍与实际情况相符。

本人及单位对所填的数据和情况介绍的真实性负责。

牵头单位法人代表（签字）：

年月日

团队带头人（签字）：

年月日

牵头单位（盖章）

年月日

一、简表

创新方向

名称

基于机器视觉的智能装备创新团队

所在创新平台

浙江省台州缝制设备产业技术创新服务平台、浙江省台州农业机械技术创新服务平台、浙江省汽车及零部件产业科技创新服务平台台州分平台；

电气工程国家重点学科、电力电子技术国家专业实验室、电力电子应用技术国家工程研究中心（浙江大学电气工程学院）；

光学工程国家重点学科、现代光学仪器国家重点实验室、国家光学仪器工程技术研究中心（浙江大学光电系）；

机械工程国家重点学科、流体动力与机电系统国家重点实验室、浙江省先进制造重点实验室（浙江大学机械系）。

团

队

带

头

人

姓

名

性别

A.男

B.女

A

出生日期

1965年04月08日

民族

汉

专业技术资格

教授

博导

学位

A.博士

B.硕士

C.学士

A

最终学位

授予国或地区及学校

浙江大学

A.院士

B.国家级人才计划

C.省级人才计划

行政职务

常务副院长

所在工作单位

（院、系、所、实验室、中心）

浙江大学台州研究院

通讯地址及邮编

浙江省台州市高新技术创业服务中心5楼邮编318000

联系电话

7

传真

9

手机

创

新

团

队

构

成

情

况

总人数

45岁以下成员数

高级

人数

中级

人数

初级

人数

博士

人数

硕士

人数

14

10

6

2

8

2

姓名

性别

出生

年月

专业技术

资格/学位

研究

方向

所在单位

签字

核心成员

林斌

男

1964-08

教授/博士

光学工程

浙江大学

台州研究院

姚维

男

1966-12

副教授/博士

智能控制

浙江大学

雷必成

男

1974-09

副教授/博士后

控制理论

浙江大学

台州研究院

其他成员

郑希俊

男

1976-06

高级工程师

检测设备

台州市质量技术监督检测研究院

陈浙泊

男

1979-10

博士后

光学工程

浙江大学

台州研究院

王维锐

男

1978-03

博士后

机电一体化

浙江大学

台州研究院

武建伟

男

1975-06

讲师/博士

机械工程

浙江大学

台州研究院

吴群

男

1978-03

副研究员/博士后

工业设计

浙江大学

台州研究院

黄元津

男

1959-06

高级工程师

计量装备

台州市质量技术监督检测研究院

潘万苗

男

1964-02

工程师

计量装备

台州市质量技术监督检测研究院

周永建

男

1977-09

工程师

材料成型与控制

浙江大学

台州研究院

张林友

男

1982-06

硕士

微电子学

浙江大学

台州研究院

蔡宁

男

1986-04

硕士

系统优化与最优控制

浙江大学

台州研究院

石浩然

男

1984-02

博士

机械工程及自动化

浙江大学

台州研究院

二、创新团队的基本情况

研究方向：

基于机器视觉的智能装备创新团队组建目的在于整合集聚相关学科的优势人才，面向我市区域特色产业，围绕机器视觉技术，结合光学工程、控制工程、机械工程等相关学科，开发一批具有自主知识产权的、光机电一体化的特色产业关键设备和自动化生产线，并在若干行业拓展成智能装备生产产业。

本团队由浙江大学台州研究院为牵头单位，浙江大学有关院所、台州市质量技术监督检测研究院为合作单位，由三家相关学科的技术骨干组成。

基于已有研究基础和国内外相关领域技术的发展趋势，重点研究：

1、面向台州汽摩配、机电、泵与电机、船舶、信息、新材料等特色产业，瞄准生产过程中急需解决的检测、加工、装配等环节所面临的自动化水平低下等问题，充分应用机器视觉技术、计算机信息技术、智能控制技术的成果，从系统级、单元级两个层面解决相关的核心技术问题，并研发相应的智能单元和智能系统。

2、研究针对具体行业应用的高端智能装备的制造，该装备以机器视觉技术为核心,具有自动化程度高，人机界面友好，检测或者加工精度高等特点。

装备研制坚持产业化导向，追求形成压倒性的技术优势和市场优势。

3、针对目前制造业中普遍存在的检测自动化低、控制手段落后问题，采用智能控制技术中的模糊控制、人工智能等技术，通过将数据挖掘技术、知识挖掘技术与检测数据、生产数据结合，开发低成本、高性能的智能化嵌入式控制单元、通讯接口及系统。

4、研究机器视觉核心器件的开发设计，包括用于机器视觉的LED照明光源的设计与制造，具有特种功能的深度相机，高动态范围相机，全景相机等成像器件。

团队形成的背景：

智能制造装备通常是具有感知、分析、推理、决策和控制功能的制造装备的统称，它是先进制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合，体现了制造业的智能化、数字化和网络化的发展要求。

智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志。

智能制造装备产业是战略性新兴产业的重要组成部分，属于高端装备制造领域范畴，尚属比较新的概念，是高端装备制造业中唯一尚未被市场充分认识的金矿。

预计智能制造装备产业在未来5-10年内将获得高速成长，未来五年有望实现年均25%以上的增长。

国家《智能制造装备产业“十二五”发展规划》的指导思想中明确提出要以实现制造过程的智能化和绿色化为目标，以突破关键智能基础共性技术为支撑，以推进智能测控装置与部件的研发和产业化为核心，以提升重大智能制造装备集成创新能力为重点，促进示范应用推广。

并把感知系统、智能仪表等核心智能测控装置与部件列为十二五重点发展方向。

《浙江省高端装备制造技术专项实施方案》里也把“结合我省区域特色产业集群，研究光机电集成技术及其应用，开发一批具有自主知识产权的特色产业关键设备和自动化生产线”作为优先领域。

《台州市高技术产业发展“十二五”规划》里把先进装备制造业列为重点发展行业，强调加大用高技术改造提升传统设备制造业的力度，推动设备制造业向模块化、网络化、智能化方向发展。

从国家到省市的十二五规划里，都把发展高端智能装备作为了重点发展的战略性产业。

机器视觉是自动化技术的眼睛，是制造装备的核心感知系统。

机器视觉与先进制造技术的融合，使高端装备制造业朝着更智能、更快速的方向发展。

机器视觉技术的研究包括照明光源的设计与制造，成像镜头的设计与加工，成像传感器及配套电路的设计，图像处理技术，以及综合以上元素进行应用的综合解决方案设计。

机器视觉在制造业中的应用主要有两个方面，一是基于产品特征的检查，包括产品空间特征、产品表面品质特征及产品结构特征的检查，在大批量生产中，能快速、准确、高效地检测产品的品质，可大大地提高生产效率；二是应用于机器人，为机器人建立视觉系统，使得机器人能更灵活、更自主地适应所处的环境，以满足在柔性生产方式中对自动定位、装配、搬运和自动焊接的需要。

国内机器视觉应用起源于20世纪80年代的技术引进。

半导体及电子行业是机器视觉应用较早的产业之一，其中大都集中在如PCB印刷电路组装、元器件制造、半导体及集成电路设备等，机器视觉在该产业的应用推广，对提高电子产品质量和生产效率起了举足轻重的作用。

如今，中国正成为世界机器视觉发展最活跃的地区之一，应用范围涵盖了工业、农业、医药、军事、航天等国民经济的各个行业。

其重要原因是中国已经成为全球制造业的加工中心，高要求的零部件加工及其相应的先进生产线，使许多具有国际先进水平的机器视觉系统和应用经验也进入了中国。

近两年来国内机器视觉市场增速保持30%以上，目前国内机器视觉行业一般以代理或者生产各种器件为主，只有少量科研院所和企业进行集成方案的服务及图像算法的开发，主要应用范围也比较集中于电子制造业。

除去电子制造、汽车、制药和包装机械外，其他工业制造业中机器视觉技术的使用只有三成左右。

这种分布状态显示了机器视觉技术的应用范围仍然非常有限，因此将机器视觉技术推向制造业的各个环节市场前景远大，大有可为。

面对国内制造业劳动力相对不足、人工成本持续高涨、高级技工严重缺乏等诸多问题的呈现，越来越多的制造企业开始注重高效率、快节奏的生产方式，产业自动化的发展趋势使得机器视觉技术在制造生产中占据了越来越重要的地位。

制造业从劳动密集化向自动化转型是必然趋势。

在十二五期间我国将迎来自动化换装高潮，这势必将为机器视觉技术在该行业的应用带来新的增长点。

台州中小企业中，劳动密集型企业仍然占据主体地位，众多主导行业的产业流水线上需要大量的熟练工人进行高强度的重复操作。

基于机器视觉技术的光电一体化设备是替代人工完成重复操作的最佳选择。

在这样的背景下集中科技研发力量对机器视觉技术进行攻坚开发，针对台州汽摩配、机电、泵与电机、船舶、信息、新材料等特色产业开发智能特色装备，不但可以解决相关产业的人力瓶颈，提升生产效率，同时可为台州的自动化装备制造产业打下坚实基础。

浙江大学台州研究院经过几年的发展，在机器视觉和高端装备制造技术领域具备了较强的研究基础和良好的研发条件，并通过研究院牵头承担的浙江省台州缝制设备产业技术创新服务平台、浙江省台州农业机械技术创新服务平台、浙江省汽车及零部件产业科技创新服务平台台州分平台等省部级平台在台州市内外建立了广泛深入的产学研合作关系，可以为创新团队的工作开展提供包括人力资源、研发试制与检测、产业化推广等多方面的保障条件。

创新团队依托的浙江大学电气工程学院、浙江大学光电系、浙江大学机械系等拥有电气工程国家重点学科、光学工程国家重点学科、机械工程国家重点学科、现代光学仪器国家重点实验室、电力电子技术国家专业实验室、电力电子应用技术国家工程研究中心和国家光学仪器工程技术研究中心、浙江省先进制造重点实验室等国内顶尖的学科背景和技术资源，可以为创新团队提供强大的技术支撑和国际视野。

创新团队联合的台州市质量技术监督检测研究院拥有先进的质量检测及分析平台，建有国家电机及机械零部件产品质量监督检验中心，可以为相关产品的研发和制造生产提供全面的质量检验检测，为研发成果产业化提供有力保障。

发展目标：

本团队将以建立三个平台为目标，即力争3到5年内，建设成为开放式的机器视觉及智能装备技术研究平台、高层次人才培养平台和政产学研结合的产业服务平台。

具体包括：

（1）培养3名以上副高级科研人员。

从而形成含有10人左右副高级以上的科研人才团队。

（2）产生一批前沿性的高水平研发成果，实现科研活动、学术成果接轨国家和区域战略发展需求、接轨国际技术前沿的目标。

包括获得1项以上国家级重点项目支持；升级为省级创新团队。

（3）服务于区域经济发展的需求，创建2个以上院企技术研发中心，作为研发实践、成果转化和服务地方的有力支撑。

三、主要学术技术成绩、创新点及其科学意义、经济和社会效益

本团队由浙江大学台州研究院牵头，依托浙江大学电气工程学院和浙江大学光电系、机械系的学科优势，并联合台州市质检院，形成了一支学术水平高，科研开发能力强的创新梯队。

团队带头人和团队成员在机器视觉技术和智能装备制造等相关领域开展了多年的科研工作，作为第一负责人承担多项国家及省部级重点项目，获省部级科技奖励十多项。

如颜文俊教授负责的国家攻关项目“大型纸厂的计算机控制与优化”获国家科技进步奖，“智能模糊控制在集散控制中的应用”获浙江省科技进步奖，“水泥回转窑集散系统的模糊智能控制与优化研究”获教育部科技进步二等奖，林斌教授负责的国家攻关项目“数字式光电图像传感器的研究及应用”获教育部科技进步二等奖，“多媒体视觉系统研究与开发”获浙江省高校科技成果一等奖，姚维教授负责的“动态非线性系统的在线学习控制及应用研究”获浙江省科技进步二等奖等。

近年来相关领域的科学研究、高新技术创新及集成创新性研究的主要成果：

1、数码相机、数码摄像机用光学低通滤波器研发及产业化

光学低通滤波器（简称OLPF）属国家863计划新材料技术领域所指的光电子材料及器件技术中高性能CCD/CMOS光电成像器件产业化技术领域的高科技产品，是数码相机、摄像机的核心部件之一，是一种新型的空间频率高频滤波兼具红外光滤波器件。

OLPF与CCD或CMOS成像传感器相匹配，采用前置滤波方式，利用光学水晶的双折射特性,以不同切型的组合设计使入射光点通过OLPF后所形成的光点列阵与CCD或CMOS图像传感器的像素周期相匹配,降低图像在光敏面上的频谱宽度,以达到有效抑制高于CCD或CMOS成像传感器所能分辨的最高频率（奈奎斯特频率）成分，消除频谱混叠现象。

同时，OLPF采用IR-cut膜系消除红外光的伪色现象，在CCD或CMOS前面加置OLPF，可以使高像素数码相机获得高清晰、色彩逼真的图像。

本团队成员在这个项目中承担并完成了下列工作：

研究OLPF器件的最佳结构，根据各种CCD或CMOS图像传感器的结构参数完成与光学成像系统相匹配的OLPF的最佳设计程序；研究设计并镀制高性能OLPF的红外截止膜系和宽带减反膜系；.研究完成OLPF器件中用的高质量石英晶片的抛光技术，紫外光固化技术；研究开发OLPF性能质量指标的检测技术和仪器，如OLPF光点阵列测试仪，保证产品质量；研制光学薄膜材料折射率测量仪及MTF光学传递函数测试仪。

申请专利两项，成果主要技术指标达到国外同类产品的先进水平，实现了与国际知名数码企业的产品相配套的目的，项目被列入国家发改委企业技术进步和产业升级专项项目、国家科技部863计划引导项目。

该项目的实施使合作企业-水晶光电科技股份有限公司成为国际知名的光电元器件的产业基地，填补了国内高性能光电成像器件技术领域的产业化空白，形成了月产120万套OLPF的生产能力，实现年销售收入12000万元，年销量居全球第四位。

2、机器人焊接集控流水线研制

电阻焊是工业产品制造中广泛使用的材料加工工艺。

在以往传统的焊接方法多采用人工手动的方法操作，在焊接工艺上很难保证焊接的可靠性，使焊接成品率无法有效提高。

同时高强度、高危险的工作环境无法满足现在企业对高效率安全生产的要求。

本项目研制应用于微电机制造过程中的机器人集中控制电阻焊焊接流水线。

机器人集控焊接流水线基本工作逻辑为：

环行流水线将待焊接工件输送到精夹紧工位—机械手从精夹紧位置抓取待焊接工件—送至精密焊接机头进行焊接作业—焊接结束送回流水线精夹紧位置；若焊接数据不符合设定要求，则自动将不合格工件送至废料处理箱—继续下一个工作循环。

本团队成员在项目中承担了机器人焊接集控流水线控制系统和硬件环境的设计研发，并在以下方面实现了技术创新：

多种机构直接通讯快速协调，采用机器人和焊接机之间的协调控制以及相互间的直接通讯，这样处理大大加快了速度和精度，也降低了成本；焊接质量全过程智能监控，通过对位移距离、夹持力、焊接时间等多种要素综合控制，直接实现对焊接全过程的质量智能监控，废品分检准确度达到100%；焊接机传感器和压力控制的独特创新，解决了焊接时对工件压力和焊接时间可变调节与控制。

该设备的研发是高度集成的自主创新，通过机器视觉技术与智能控制技术的键接，将机器人、焊接机和监控器有机地结合在一起，实现定位、抓取、焊接、质量监控为一体的智能系统。

该流水线与国外同类设备（韩国STATCOL）相比生产效率提升一倍，焊接件出厂合格率也提高到%以上，性价比大幅提升。

该项目由研究院与浙江省三门县巨力电机成套设备有限公司合作研发，获2008年度浙江省重大科技专项项目支持。

通过该项目的研制，在机器视觉定位、检测识别和多自由度机械臂、自动焊接等方向形成了多项自主技术，为机器人焊接技术在船舶、农业机械、汽摩配等制造行业的拓展和推广奠定了基础。

3、用于交通监控的防眩光图像传感器研制

该项目是研制一种全新的用于夜间交通监控的防眩光图像传感器系统，使用本图像传感器系统能够将原有图像传感器的动态范围提高100倍以上，防眩光图像输出延时在100毫秒以内，达到实时防眩光监控的目的。

主要利用阵列空间光调制器件对物方光线产生的眩光现象部分进行调制，减弱眩光部分空间光的光强。

调制后的光线由固体成像器件进行采集，有效提高图像传感器的动态范围，从而达到防眩光现象、得到更多监控细节的目的。

其中，阵列空间光调制器可以是微反射镜阵列（DMD），反射式液晶阵列（LCoS），透射式液晶阵列（TFT-LCD）等。

采用空间光调制器实时的对物方光线进行调制，从而尽量使像面上的强光减弱，达到扩展动态范围的目的，防止在交通道路监控的图像中出现眩光现象。

本团队成员在该项目中承担了光学系统设计、算法设计、电路设计以及嵌入式系统设计的研发工作。

样机各项技术指标达到国际领先水平，VGA输出格式下达到15帧/秒，除去图像传感器输出及空间光调制器的延时100毫秒后，系统延时小于50毫秒，动态范围在图像传感器原有动态范围的基础上扩展100倍。

该项目成果可以广泛应用于城市道路、国道和高速公路的白天和夜间监控当中，在夜间监控中有效防止眩光产生。

如将产品进行改进，可以应用于小区夜间防眩光监控、物流场站夜间防眩光监控等场合。

相关技术可扩展于恶劣工况条件下的现场图像监控传输。

4、机床滑动导轨副中动导轨表面纹理设计及加工技术研究

该项目针对机床滑动导轨副动导轨刮研表面，通过机器视觉技术，以分形和小波方法建立表面形貌模型，进一步结合润滑理论，建立全面反映滑动导轨副润滑状态的润滑模型，揭示动导轨表面纹理参数对滑动导轨副润滑特性的影响，提出优化的动导轨表面纹理设计方案，促进动导轨表面纹理设计理论及动导轨表面纹理加工向机械化与自动化发展。

本团队成员在这个项目中承担并完成了下列工作：

动导轨人工刮研表面的形貌建模，制作动导轨人工刮研试样，通过机器视觉技术建立动导轨人工刮研表面形貌的三维模型；建立导轨副润滑模型，研究不同工况条件下表面纹理参数对润滑状态、润滑膜厚度、摩擦力、摩擦系数等导轨副润滑特性的影响；动导轨人工刮研表面润滑特性研究，针对不同的导轨副工况条件，寻求有利于将润滑状态控制在流体动力润滑阶段的纹理设计方案。

该项目获国家博士后基金立项支持，项目成果建立了动导轨表面纹理设计理论、完善了表面纹理评价方法，为实现动导轨表面纹理的机械化加工奠定了理论研究基础。

现在已启动自动刮削机床研制及产业化项目，项目的实施可提高动导轨表面纹理的加工质量、加工稳定性与加工效率，从而促进机床整体水平的提高、制造周期的缩短和制造成本的降低，具有巨大的经济效益。

5、一次性注射器自动包装设备

该项目设计研制一次性注射器自动包装设备，能够实现使用管状包装袋对一次性注射器进行自动包装和封口。

研究内容包括：

设计一次性注射器自动包装装置，装置通过机器视觉等技术的综合应用，能够对散装的一次性注射器和包装袋进行自动排序、分流、定位、装入、打标、封口等工序；设计设备的集成化总控制系统，控制各个工序的动作方式、实时采集各个传感器输入信号并加以处理、从人机界面读取必要信息或对人机界面输出相应信息。

通过控制系统能够有效识别并排除各工序中存在的可能造成装配失败的状况，保证装配合格率。

本团队成员在这个项目中承担并完成了设备的设计及试制工作。

样机实现装配速度不低于100支/分钟、成品合格率不低于%的技术指标，达到国际同类产品先进水平。

对于替代同类进口产品，提高我国医疗器械企业竞争力和发展我国整个医疗器械行业具有较大作用。

目前该项目成果已联合企业进入产业化实施。

四、创新团队带头人简介

简述大学以上学历、主要学术任职、主要科研工作经历，包括近五年主持或参加的国家级重大科研项目、工程项目以及所获取得的标志性成果等，1000字以内。

颜文俊：

浙江大学电气工程学院教授，博士，博士生导师。

长期从事控制理论、优化控制、离散事件系统和复杂系统等方面的理论及应用研究。

分别在1986年、1991年和1994年获浙江大学学士、硕士和博士学位，1996年6月在浙江大学电工学博士后流动站完成博士后工作后留校工作。

曾任浙江大学系统科学与工程系副主任，电气自动化研究所副所长。

现为浙江大学台州研究院常务副院长，浙江大学电气自动化研究所所长。

2001年到2002年在英国Cranfield作访问学者，主要从事基于LMI方法的低阶控制器设计和多目标优化领域的工作。

近年来，参加了国家攻关项目—“大型纸厂的计算机控制与优化”，获国家科技进步奖；作为项目第二负责人主持完成浙江省科委项目—“智能模糊控制在集散控制中的应用”，并获浙江省科技进步奖；作为项目第一负责人主持的项目“水泥回转窑集散系统的模糊智能控制与优化研究”获得教育部科技进步奖二等奖。

主持国家自然科学基金资助项目“基于LMI的低阶鲁棒控制器的多目标优化设计”的研究，并参与国家自然科学基金项目“基于LMI方法的标准神经网络模型及其应用研究”，2007年负责浙江省科技计划重点项目“高能耗生产过程的优化与智能节能控制器开发”，2008至2009年负责国家863计划项目“风电机组智能控制技术及在线监测技术”和“典型耗能企业关键设备和厂级节能优化技术”。

编著“智能预测控制及其应用”（浙江大学出版社，和主编“控制理论CAI教程”（科学出版社，第一版，第二版）。

在国内外一级期刊和核心期刊发表论文60余篇，其中30余篇被SCI、EI索引。

五、核心成员（不超过3人）简介

林斌，1995年浙江大学物理电子学与光电子学专业博士研究生毕业，现为浙江大学光电与信息工程学系教授，博士生导师；现代光学仪器国家重点实验室主要成员，国家光学仪器工程技术研究中心副主任，浙江省光学学会秘书长，浙江大学台州研究院光电与信息研究所所长。

当前主要研究领域及方向涉及生物医学检测技术及仪器、光电子技术及器件、图像传感及处理技术、光电测量技术及仪器等。

负责主持的主要科研项目有：

国家863计划项目“高性能微型LCoS投影设备关键技术及样机研究”、国家863计划项目“数码相机数码摄像机用光学低通滤波器。

获得的主要学术奖励：

“数字式光电图像传感器的研究及应用”其成果获教育部科技进步二等奖，“计算机印签自动识别管理系统”获浙江省科技进步二等奖，“多媒体视觉系统研究与开发”获浙江省高校科技成果一等奖，“数字式光电图像转换器光学匹配器