北京中远通科技有限公司
创新应用组|二等奖
研究现状：
无人天车在智能工厂中的作用是很重要的，在工厂车间中日常生产所需物料搬运，离不开起重机，更离不开智能起重机设备，智能制造是制造业发展的重大趋势，是推进制造业供给侧结构性改革的重要体现，是构建新型制造体系的必然选择，也是促进制造业向中高端迈进，促进企业各个行业蓬勃发展的有力举措。北京中远通研发的激光3D扫描是天车的视觉系统，用于板卷、钢筋、高线盘圆、废钢、集装箱码头、煤场、矿场、物流库、装配车间等装卸物料、装配安装工件进行立体扫描，实现物料的精准定位。该系统通过伺服电机的旋转，配合二维扫描设备形成3D扫描成像，并完成物体三维图像构建。本系统与主控计算机以数字通讯形式连接，给天车提供物料的抓取位置，直接或间接控制天车的运行。
目前该技术在国外已有多家拥有自己的核心产品，如施耐德、ABB、西门子等几家大公司，但应用场景不多，如钢卷板卷库、集装箱码头等为数不多的地点。对上述提到的多个场景由于技术和其他原因少有涉及，本系统针对上述场景都有具体的应用，从底层算法到扫描方式都有不同的策略和解决方案。
创新理念：
该系统通过伺服电机的旋转，配合二维扫描设备形成3D扫描成像。针对不同的应用场景，本系统中的二维扫描激光器的波长、功率、测量频率、测量距离、扫描周期都是不同的，另一维的旋转扫描速度也是不同的。因此获得的三维点云图能较真实反应被扫描物体的形状和空间坐标。
创新描述：
扫描系统由扫描头、控制处理系统组成，如下图：
其中扫描头由激光器、伺服电机、伺服控制器组成，数据通过以太网与控制处理系统连接。控制处理系统收到数据后，形成物体的点云图，并通过算法根据不同的场景给出物体的三维数据，如重心、边缘数据、特征点位置等，根据天车和扫描系统的三维相对位置，发出可执行的命令坐标，完成自动化装卸、安装、抓取等特定的任务。
其中要解决的重点也是难点：不同不规则物体的剥离、物体的叠加和交互处理。吊运过程为了避障，路径的选择。为了提高运行效率，吊运的优化等。
使用时间：
本产品设计完成时间为2015年12月，第一台应用时间为2016年3月，到2019年10月25日，已有20几个应用，十几个不同的场景。
图片展示：
控制系统和扫描头现场安装图
天车上和厂房顶走桥安装图
电厂抓斗智能无人系统
废钢吸盘智能无人系统
棒线钢筋捆智能无人系统
高线盘圆和铝卷智能无人系统
铸模车间智能无人系统
钢卷库智能无人系统
扫描点云图
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