案例一：用于PCB板材的激光打孔机整机研发

（来源：浙江创科自动化设备有限公司 新型激光加工设备团队）

印制电路板激光钻孔设备主要用于电路板生产过程中，精密导通孔的制造。近年来，对于电子产品小型化、多功能化和便携性的要求越来越高，这促使印制电路板朝着更高密度、更多层数的发展。通过机械钻头钻孔的传统电路板导通孔制造方法，逐渐难以满足高密度电路中对于导通孔直径和密度的要求，因此通过激光钻孔的新技术应运而生。

本项目旨在研发一种基于近红外多脉宽复合技术，结合自研核心算法和精密光机设计以实现更高效率、更高精度钻孔的激光钻孔设备。项目创新点：①提出了近红外的多脉宽复合的技术方案，实现高效率、高精度、低成本；②掌握靶标识别、加工系统联合标定、运动补偿等关键性精度控制环节，最终整体加工位置精度可达到±20um；③针对激光扫描系统针对性地研发了路径的优化算法，使得振镜跳转的等效总路程缩短近十倍；④关键光机组件自主设计，十余万次变倍测试后可保证镜片滑动量＜5um，镜片偏转量＜100urad，真正实现一次安装，永久免维护；⑤自研激光加工软件，易用可靠，全面保障设备正常运行。

图2 新型激光加工设备样机图示

本项目组凭借优异的技术能力和执行力设计实现了光学、机械、电气自动化、软件等模块，顺利完成原理样机的开发，并已交付板厂进行打样试生产，板厂测试结果表明样机的精度、加工孔的质量完全满足要求。借由这台原理样机，团队充分掌握了设备功能实现和提升的关键因素，为下一步正式量产机型打下了坚实基础。

案例二：光伏电站大规模电池板缺陷检测

（来源：泛太零碳研究（嘉兴）股份有限公司 现场太阳能组件缺陷检测系统研发团队）

双碳战略是党中央经过深思熟虑，作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。以光伏为主的多能互补模式完成了电能的零排放，是实现双碳目标的重要组成部分。随着大规模太阳能发电站的布局，太阳能的发电效率和安全成为光伏领域的重要难题。如今的光伏电站大多为人工巡检，由于电站面积庞大且受地形影响因素，需要耗费大量时间人力成本，容易产生巡检盲点，在巡检频次上也达不到要求，无法全面检测光伏组件存在的问题。因此发明一种即快速又准确的检测方法，成为光伏行业亟需解决的一个难题。

本项目旨在发明一套应用于光伏电站大规模电池板缺陷检测的无接触式的技术方案。该项目方案采用无人机自动巡检技术，以无人机搭载热成像摄像头和高清CCD摄像头采集光伏组件信息，通过自研机器视觉检测算法处理采集的视频及图像信息，从而对出大面积光伏组件缺陷进行精准定位。该方案经过长时间的实验和现场验证，已经体现出独特的优越性和强大的生命力。

图3 光伏发电站现场

图4 现场电池板热成像缺陷图

图3 电池片隐裂检测图

项目创新点：①在大规模检测技术上实现了无接触式的检测，不会对电站的运行产生任何的干扰和影响；②采用热成像技术，利用光伏面板的温度差，通过软件智能分析和控制，快速的对缺陷进行定位；③通过自主研发实现普通硅相机对电池板硅材料的隐裂等缺陷检测，用更低成本实现检测。④检测方法通过两种方案相结合的方式，通过热成像技术实现高效定位，快速寻找到有缺陷的太阳能组件，又能通过第二方案实现对缺陷的精准定性，对被遮挡、隐裂、异物、虚焊等缺陷性质进行确认；⑤采用无人机自动巡检技术，相比于人工检测，速度快、效果好，可操作性强。

案例三：基于智慧数字矿山系统关键技术研究及应用

（来源：浙江汇光科技有限公司 智能数字矿山系统团队）

本项目旨在研究基于智慧数字矿山系统技术，当前矿山改革着重以人为本和安全生产，关注效率问题、安全问题和效益问题，积极采用现代化新技术、新工艺，不断提高开采设备、智能监控设备运行的安全可靠性，以适应当前煤炭工业的健康发展。智慧数字矿山系统能有效地实现无人开采工作面的自动化生产(至少减员生产)和地面大屏幕室(巷道)的远程安全操控。研究内容包括：自主研发核心激光跟踪导航技术、自主研发核心高压动力电缆数据载波技术、视频图像软件识别算法、嵌入式软硬件等自动化技术，实现智慧数字矿山系统自动化装备。研究技术路线如下：

结合光学、机械、电气和计算机等相关学科，研发设计新一代智慧数字矿山系统自动化装备，将现代信息、控制技术与采矿技术融合，在纷繁复杂的资源开采信息背后找出高效、安全及环保的生产路径，对矿井系统进行最佳的协同运行操控。如智慧矿山系统图所示，激光红点准直射入工作面深度可达1千米，核心激光跟踪导航模组实时采集工作面激光红点图像信息，运用FPGA数字处理器算法实时快速输出坐标数据，该数据流采用核心动力线数据载波模组通过1千米动力电缆安全有效的传输至巷道井下环网，最后到达地面总控制室，结合工控机视频图像软件识别算法、嵌入式软硬件等自动化技术，实现智慧数字矿山自动化操作系统，研发技术指标达到国内领先水准。

项目主要创新点：①首创矿用激光指向作业数字化导航技术，应用核心激光导航模组精准控制掘进机推进工作面深1000m时偏差小于5cm；②首创井下移动综采设备的动力线数据载波通讯技术，核心数据载波模组不惧怕变频器牵引回馈干扰，有非常安全可靠的实用价值；③优化视频图像数据软件识别算法，有效实现井下防撞、煤岩识别、记忆截割、自动化截割等安全生产自动化。

图1 智慧数字矿山系统图

图2 本案例核心激光跟踪导航装置

图3 本案例核心高压动力电缆数据载波模组

案例四：NEC患儿肠道病情实时无创监测仪研制

（来源：嘉兴合浙兴光电传感技术有限责任公司硅基异质集成光电芯片团队）

新生儿坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis，NEC)是多见于新生儿特别是早产儿的一种累及回肠和／或结肠的肠道炎症坏死性疾病，近年来发病率迅速升高，在出生体重低于1.5千克的早产儿中约为5％～10％，病死率可达20％～30％。[新生儿坏死性小肠结肠炎外科手术治疗专家共识, 《中华小儿外科杂志》：37（10），2016]。图一左、中、右分别给出了无NEC病变及NEC病变初期和晚期肠道照片，可见如果能实时监测NEC患儿肠道病情，可及早进行干预，降低救治难度和死亡率。

图1左、中、右分别为无NEC病变及NEC病变初期和晚期肠道照片

本项目即旨在为儿童医院研制一款NEC患儿肠道病情实时无创监测仪，其技术路线为：通过集成多个光源和多个传感器实现多参量的同时探测（芯片结构如图二所示），并利用多路探测的数据进行相互参考、去除不稳定因素和噪声，以达到精准分析的目的。同时，集成化有利于各组件共用器件的基础单元（如电源和热沉），以减小整体设备的尺寸和功耗，达到便携式的目的。进一步地，在获得患儿肠道氧饱和度、腹壁张力实时数据后，建立多元 Logistic 回归模型，分析不同腹部区域氧饱和度及腹壁张力对预测NEC患儿出现早期肠穿孔的特异性及敏感度，为是否需要早期外科干预治疗提供有力依据。

图2 NEC患儿肠道病情监测仪传感单元示意图

本项目结合智能光电创新中心硅基异质集成光电芯片团队在传感芯片的技术积累、合浙兴公司的整机研发能力以及合作单位浙江大学医学院附属儿童医院在医学知识和技术上的支持，将开发世界首套专用NEC患儿肠道病情实时无创监测仪，首先为挽救生命做贡献以实现社会效益，同时预测产品定型后可年出货国内1000套、海外1500以上，其中单套价值预计2-10万元。

案例五：皮肤OCT血流成像系统

（来源：嘉兴弘丰科技有限公司定量医学光学技术与仪器团队）

本项目旨在研发基于光学相干层析血管造影（OCTA）技术的皮肤OCT血流成像系统，该技术将OCT结构成像与血管造影高度融合，通过项目组自行开发的算法在无需外源性造影剂的情况下可快速获取皮肤的微血管以及高分辨率三维成像，以提高对病灶区域的精准诊疗。

具体而言，硬件设计及系统安装、信息提取及血流算法开发是该系统研制的核心内容。综合利用光学低相干技术的空间散射信号收集能力以及动态光学散射技术的运动识别能力,将血红细胞与周围组织的相对运动作为内源性的血流标记特征,在三维空间中识别动态血管区域,剔除周围静态组织,实现微米级高分辨率、活体、无标记、三维光学血管造影,快速获取毛细血管水平的血流灌注形态结构与生理功能信息，从而实现对生物组织血管形态的三维可视化。系统适用于对皮肤高分辨、活体、无标记、三维光学血管造影成像；能够提供高质量的结构与功能的图像，并实现双模成像的信息配准与分析；能够适配不同位置的皮肤做出高灵活性、高灵敏度的手持探头以满足临床需求。研究技术路线如下：

图1 皮肤血流OCT成像系统技术路线

图2 皮肤血流OCT成像系统外观图

产品主要功能：①实现皮肤结构成像：观察皮肤表层结构、测量表皮层厚度：检测皮肤粗糙度及观察皮肤结构，包括血管丛和皮肤毛孔。②精准测量和分层分析：对感兴趣的皮肤区域任意血管直径、皮肤结构分层厚度精准测量；自动切割分层，逐层分析血管密度、复杂度等指标。③3D查看：观察血管形态，并可任选某一剖面量化分析。

图3 测试结果展示 (Luzhe Huang, Yiming Fu, Ruixiang Chen, Shanshan Yang, Haixia Qiu, Xining Wu, Shiyong Zhao, Ying Gu, and Peng Li*, IEEE Transactions on Medical Imaging, 2019, 38(11): 2695-2704.)

图4 鲜红斑痣OCT成像