先臨三維科技股份有限公司精度實驗室主任

先臨天遠品牌創(chuàng)始人

李仁舉

Q1

李總您好，了解到您本碩在清華大學機械工程系學習，后進入北京大學智能科學系攻讀博士學位，在測量領域深耕多年，您認為高精度3D視覺技術需要哪些核心技術能力？能分享一下您的學術經歷如何轉化為產業(yè)實踐中的優(yōu)勢嗎?

李仁舉：高精度三維視覺是一個多學科交叉融合的領域，涉及計算機、機械、光學、電子、力學、材料、自動控制等多個領域。我求學期間圍繞結構光三維掃描開展研究，涵蓋系統(tǒng)標定、結構光編解碼、三維重建、點云數據處理等各個環(huán)節(jié)，這為后來的產品開發(fā)奠定了扎實基礎。

高精度三維視覺技術是通過采集、分析和處理視覺數據，對現(xiàn)實世界物體進行微米級到亞毫米級三維感知、測量和建模的技術。

高精度三維視覺技術研發(fā)需要聚焦在核心算法及關鍵器件上，不斷提升這些核心技術模塊的性能和穩(wěn)定性，實現(xiàn)算法與硬件的深度協(xié)同和集成，同時需要不斷優(yōu)化使用流程、提升自動化及智能化水平、降低用戶使用及學習成本并建立從研發(fā)、生產到檢驗的全流程精度保障體系。這些核心技術能力的積累會極大推動高精度3D視覺技術的普及化應用。

Q2

先臨三維將工業(yè)計量作為核心板塊，能否詳細介紹公司在此領域的布局嗎？

李仁舉：在工業(yè)計量領域，我們擁有專業(yè)品牌——先臨天遠，這個品牌在工業(yè)制造領域的三維掃描技術應用已經深耕20余年。我們構建了完善的產品線，涵蓋固定式藍光三維掃描、手持式激光三維掃描、跟蹤式激光三維掃描等主流技術類型設備，以及自動化三維檢測智能方案，服務于汽車工業(yè)、民用航空、工程機械、電子電器等眾多細分制造業(yè)領域。

作為3D測量工具，我們深知測量精度的重要性。為了打造設備的高精度水平，先臨三維采取了多重措施：

建立了通過CNAS認可的精度實驗室，具備科學、標準的設備精度校準能力；持續(xù)自主研發(fā)核心技術，不斷探索三維視覺測量的精度極限；積極與第三方專業(yè)機構合作交流，參與多項技術標準的起草工作，共同推進三維掃描儀行業(yè)精度校準的標準化進程；嚴格按照相關技術標準進行設備精度校準，確保每臺生產設備都達到高精度水平。

Q3

先臨三維的計量級設備如何實現(xiàn)微米級精度？

李仁舉：目前我們OptimScan系列設備的最高精度是4微米，去年實現(xiàn)了一個重要突破——從5微米提升到4微米。別小看這1微米的進步，背后是長期的技術積累和持續(xù)努力。

先臨三維20多年來一直專注高精度三維視覺測量領域，積累了大量研究成果和實踐經驗。從2012年起，我們每年將營業(yè)收入的20%投入研發(fā)，目前擁有400多項授權專利和211項軟件著作權。

我們自主研發(fā)了多項核心技術：三維視覺測量高精度標定技術、三維視覺實時立體重建算法、自主架構的三維幾何建模及數據處理與測量檢測軟件、相機與投影及無線硬件計算模組等核心器件設計技術、光機電算集成控制系統(tǒng)平臺等。

基于這些核心算法和核心硬件的深入研究和開發(fā)，通過精度實驗室對影響三維測量精度的各個影響因素進行分析和驗證，從理論研究到實驗測試等多個角度不斷提升各算法和硬件的性能及協(xié)同度，探索三維視覺測量的精度極限。

Q4

行業(yè)是如何統(tǒng)一精度判定標準的？

李仁舉：就像稱重需要標準砝碼校準一樣，三維掃描儀的精度判定需要使用標準器進行校準。市場監(jiān)督管理總局2021年發(fā)布的JJF 1951-2021《基于結構光掃描的光學三維測量系統(tǒng)校準規(guī)范》，規(guī)定了校準條件、項目和方法等。

值得一提的是，先臨天遠和航空工業(yè)北京長城計量測試技術研究所、中國計量科學研究院、浙江省計量科學研究院等專業(yè)計量機構和?？怂箍怠⒉趟綠OM等機構企業(yè)共同參與了該規(guī)范的起草，對精度校準有深刻理解并能嚴格執(zhí)行。

Q5

您作為先臨三維精度實驗室主任，您如何看待實驗室在公司高精度技術體系中的核心作用？以及如何確保從實驗室到量產的精度一致性？

李仁舉：精度實驗室作為先臨三維精度保障體系的中樞，深度參與從算法研究、硬件設計到產品開發(fā)、生產組裝及最終檢驗的全流程精度把控，在保障計量級三維掃描儀精度水平方面發(fā)揮著關鍵作用。

首先，為了能夠進行客觀、標準、科學的設備精度校準，我們對精度實驗室的每一個建設環(huán)節(jié)也是精準把控。我們建立了高標準的實驗環(huán)境：溫度嚴格控制在20°C±0.5°C，相對濕度穩(wěn)定在40%RH~60%RH，并采取嚴格隔振措施。實驗室配備三坐標測量機、激光跟蹤儀、激光干涉儀等高精度測量儀器，以及標準球、標準球棒、15m長導軌、15m×5m空間坐標墻等不同尺寸的高精度標準器，所有標準器均定期經權威計量機構校準。

為保障公司批量生產三維掃描儀的精度水平和穩(wěn)定性，我們在生產和檢驗環(huán)節(jié)均執(zhí)行嚴格的精度控制措施。在生產環(huán)節(jié)，我們會通過精度實驗室對計量級三維掃描儀所用的標定器進行精確數據測量，并在一些關鍵生產環(huán)節(jié)進行精度控制。在產品檢驗環(huán)節(jié)，我們在通過CNAS認可的精度實驗室內進行嚴格的精度校準，按照國家計量技術規(guī)范JJF1951-2021以及VDI/VDE 2634 Part2&3等技術標準對計量級三維掃描儀進行精度校準，出具精度校準報告。這套完整的精度保障體系為全球工業(yè)制造用戶提供了值得信賴的高精度尺寸測量解決方案。

Q6

面對"精度過剩"的質疑，如何平衡技術前沿性與客戶需求？

李仁舉：在精密制造領域，測量技術對生產能力的發(fā)展至關重要。只有能夠準確測量，才能做到精確生產。正如譚久彬院士所說，我國裝備制造要邁向中高端，必須解決超精密測量能力問題。

作為一個3D測量設備的研發(fā)人員，我認為不斷提升精度是我們應該追求的目標。每一次精度突破，都可能成為制造企業(yè)新發(fā)展的起點。

當然，不同用戶的需求確實不同。我們的產品線從微米級到亞毫米級都有覆蓋，可以為用戶提供最適合的解決方案。 

Q7

高精度設備能為工業(yè)制造帶來什么價值？

李仁舉：我們的設備為用戶提供了高效的全尺寸檢測方式，幫助他們實現(xiàn)生產能力升級和效率提升。

舉個例子，航空葉片的檢測過去主要用三坐標測量機，但葉片是復雜的曲面形狀，測量效率很低。引入高精度三維掃描后，檢測效率大幅提升。

還有一個更直觀的案例：某企業(yè)生產大型礦車，車軸長達7-8米，過去因為缺少合適的檢測設備，車軸的生產偏差無法確認，嚴重影響后續(xù)裝配。有了三維掃描技術后，大型工件的測量難題得到解決，礦車的裝配效率顯著提高，為企業(yè)帶來了良好效益。

Q8

最新的“三維掃描第三代無線技術”有什么突破？

李仁舉：這是先臨三維在三維掃描儀應用過程中的重大創(chuàng)新。無線掃描技術經歷了三個發(fā)展階段：

第一代技術需要外置無線模塊盒，傳輸速度慢、穩(wěn)定性差；第二代技術將無線模塊內嵌到掃描儀中，速度和穩(wěn)定性大幅提升；第三代技術則在掃描儀中搭載了強大的AI處理器和高清觸摸屏，從掃描到輸出網格全程無需電腦，真正實現(xiàn)即掃即得。

這是一個數據獲取效率和應用便攜性不斷演進的過程。使用第三代技術，工程師只需要一臺掃描儀就能完成全部工作，無需電腦和電源，可以輕松應對工廠、工地、戶外等各種復雜環(huán)境。先臨基于多年的技術積累，在有限硬件條件下實現(xiàn)算法/架構/應用流程的整體優(yōu)化，從而在掃描儀設備上實現(xiàn)高速的掃描以及數據處理，為行業(yè)開創(chuàng)了一個發(fā)展新時代。

Q9

在AI和元宇宙時代，高精度三維數據有什么新的應用前景？

李仁舉：高精度三維掃描技術是連接物理世界和數字世界的重要橋梁。它能夠將物理世界中的事物轉化為數字世界可用的三維數據。

除了工業(yè)測量，我們也有彩色3D掃描儀，可以掃描人體，為制作數字人或真人手辦提供數據基礎。在AI快速發(fā)展的時代，三維掃描也為專業(yè)領域的AI訓練提供了重要的三維數據支持。

隨著虛擬仿真、數字孿生等技術的發(fā)展，高精度三維數據的價值將進一步凸顯。我們會繼續(xù)深耕這個領域，為數字化轉型提供更好的技術支撐。