文/吴苡婷

《上海科技报》高级记者，中国科技新闻学会科技传播理论研究专委会理事。

目前，中国各大行业的智能制造成熟度还不高，整体智能化程度不足10%。特别是在冶金、化工、

目前，中国各大行业的智能制造成熟度还不高，整体智能化程度不足10%。特别是在冶金、化工、煤炭等传统工业领域，智能化目标的实现困难重重。

上海大学通信与信息工程学院曾丹教授敏锐地意识到视觉技术与工业的结合是未来的蓝海，智能制造和智能工厂有着巨大的产业需求。看清努力方向的曾丹逐渐将研究重心从计算机图形学转向计算机视觉，力求解决实际应用中的难题。计算机视觉技术可谓是工业领域的“万精油”技术，由两个核心内容组成，一是测量，二是定位。

曾丹团队与上海宝冶集团有限公司（以下简称上海宝冶）、中冶宝钢技术服务有限公司、云从科技集团股份有限公司、中国科学院微小卫星创新研究院等单位合作完成“智能工厂复杂工况时变目标精细感知关键技术与应用”项目，形成相关技术体系，并获得从组件、设备到系统的一体化创新成果。该项目荣获2023年上海市科技进步奖一等奖。

直击痛点，找到根源

一直以来，不少测量工作需要工程师到现场完成，另需要安装很多用于采集数据的传感器，之后还得训练大模型。然而，传统工业领域的工况条件很差，温度会发生变化，设备免不了移动，由此造成测量精度大大下降。例如，高温下钢材会形变，架设传感器的钢架也会形变，机械臂受工况影响亦会产生误差，这些在生产流程中会不断累积、放大，最终严重影响测量结果。

炼钢车间里，机器的轰鸣声此起彼伏，生产线旁火花四溅、烟尘弥漫。这里温度常年超过50℃，炉内温度高达上千摄氏度。工作人员无法长时间在如此恶劣的环境里工作，产品质量的实时监控成为难题。

曾丹团队从机理研究起步，一方面在车间实地蹲点，另一方面在实验室写代码、模拟测试，几经努力，终于“啃”下这块“硬骨头”。在实际测试中，这套柔性自适应智能感知系统的测量相对误差比传统测量技术减少了约43%，测量成本则下降了85%。最终，上海宝冶的系列高炉大修任务取得安装就位精度优于5毫米、工期缩短9%的优秀成绩。

如今，在上海宝冶的智能化示范车间内，工作人员通过控制室的电脑屏幕就可以看到产品的全貌，钢坯的夹渣、裂纹等一览无余。有了柔性自适应智能感知系统的助力，瑕疵在第一时间就被去除。只需对着屏幕操控传感器、机械臂等，就能完成连铸坯的缺陷查找和吹扫等工作。带温连铸坯进入车间后，摄像头会自动拍摄并将数据传到后台进行处理。整个处理过程从原先的25分钟缩短到5分钟。这套柔性自适应智能感知系统使特种钢材的后续生产精度提升至微米级成为可能。

迈向通用，赋能各大工业领域

“‘智能工厂复杂工况时变目标精细感知关键技术与应用’项目最大的特点是通用性。这套可以用到各行各业的柔性智能感知系统，能根据客户需求自动快速地计算，给出最优的建设方案，比如‘怎么布设传感器最省钱’‘用什么样的摄影机效果最好’，可以根据其需求给出最佳数字化生产方案。目前服务较多的是高精尖的头部企业，技术的最大极限在亚微米级。” 曾丹介绍说。

核心技术的“窗户纸”一旦被捅破，应用之路就越走越宽。近年来，在推动宝钢工厂全流程智能化升级的同时，项目的关键技术还形成了多个子系统，在各大行业得到充分应用。

曾丹认为，人体癌症早期的症状与钢材的表面缺陷类似，因此她创新性地将系统引入医疗领域。目前，项目组已与上海联影智慧医疗投资管理有限公司、郑州大学第一附属医院、海南医科大学合作进行了癌症检测的探索，相关成果荣获2023中国产学研合作创新成果一等奖。

这套系统还被用于2022年北京冬奥会国家雪车雪橇中心的建设。有了它的助力，近2 000米的赛道的建造精度优于3毫米。

深耕航天，服务于星辰大海

“智能工厂复杂工况时变目标精细感知关键技术与应用”项目不仅在地面的智能制造中发挥重要作用，还进入茫茫太空彰显实力。

卫星使用时间长了，会出现各种故障。如果用传统通信设备与地面联系，将有时间延迟，而在轨卫星一直运动变化着，因此无法远程遥控卫星完成维修工作。“过去只能让其报废，”曾丹说，“现在只要在一个飞行器上安装相关设备，就可以自主对其他飞行器进行智能化维修。”

高精度目标实时定位系统解决了空间站机械臂手眼相机标定与小目标高精度实时定位的问题，可有效辅助完成在轨卫星维护的精细维修任务。此外，该系统具备毫秒级的响应，能够实现动态卫星的精准对接。考虑到卫星之间的距离较为遥远，团队专门研发了时空频三域联合增强技术，大幅提升微弱信号的检测、定位与性能识别功能，促使卫星修复工作更精准。

“我们期待高精度目标实时定位系统走进各大中小企业，赋能各大产业，为各行各业的数字化转型工作、促进新质生产力发展的工作作出自己的贡献。”曾丹说。

转自：科学画报