近日,在北京工业大学正在举行的第十一届学生科技节上,记者观察到一件特别之作:格镭智图——双旋轴激光扫描仪。说它特别,是因为这台由北工大和清华博硕团队联合研发的双旋轴激光扫描仪,其核心器件做到了全国产化,一举打破国外产品的垄断地位,实现国产激光扫描仪的“弯道超车”。
激光扫描仪,在三维测绘领域里相当于人类的眼睛,没有它,工程师在智慧城市建设、智慧矿井、隧道工程、空域探测等项目上会变成彻头彻尾的“瞎子”。据统计,2017年国内三维重建市场规模突破千亿元,预计在2025年突破3200亿元,然而直到2021年,我国尖端激光扫描仪的研制仍然远远落后于世界先进水平,最尖端的双旋轴激光扫描仪的核心技术,以及全球绝大部分市场处于被英国和澳大利亚公司垄断的状态,中国企业大量依赖昂贵的进口设备。中国测绘领域要发展升级,必须解决这个“卡脖子”技术难题。
为了打破这一困局,北京工业大学信息学部与清华大学机械工程系的研究生们组成研究团队,在北工大贾克斌教授、严海副教授和清华大学副研究员王子羲的指导下,着力突破相关技术瓶颈。项目负责人王志举介绍,“选择这个方向,是因为我本科在北工大机电学院学的测控技术与仪器专业,研究生在信息学部学的电子与通信工程专业,有软硬结合的交叉学科背景,对于三维重建需要的设备、算法比较清楚。另外,我担任过相关项目的技术顾问,切身体会到这是一个存在庞大需求又被国外垄断的领域,所以想做出成果,对社会有所贡献。”
在技术创新过程中,各种困难层出不穷。王志举回忆,“实现国外产品的同心轴结构后,我们想研发偏心轴结构做到性能超越,但是国内没有同类产品,没法参考和交流。完全靠研发团队中北工大和清华的博士硕士们自己摸索,仅技术路线就修改了几十次。”
有一次做项目,客户临时变化需求。为了高质量完成验收,王志举与团队成员先后拿出三套改进方案,但发现均不完美,直到第四次原理论证通过后才“光速”执行。经过近一周的高强度开发,平均每天睡不到5个小时,他们终于在验收前出色地完成了产品的功能升级。
在同步定位与建图新技术的基础上,研究团队研发出具有大范围、动态扫描、超广角、开发配套软件(高附加值)和多载具适应性的国内首款双旋轴激光扫描仪,核心器件实现全国产化。格镭智图的出现极大提高了扫描速率和地图构建速率,并实现多地形的高效三维地图构建与实时定位,产品的有效视界高达95%,远超国外同类产品,并且提供与之配套的技术服务。
该项目先后获得2021年第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国家金奖、第三届首都高校大学生创新创业大赛冠军、第十五届iCAN大赛北京赛区一等奖等高规格奖项,目前的意向采购订单超过2000万元,成功实现国产激光扫描仪的“弯道超车”。
□本报记者 任洁 通讯员 刘玮 李晨阳