加快科学工程计算领域中并行计算算法研究及流体力学中复杂流动机理研究，为机械流体工程上流体力学领域中无法模拟的商业软件的开发提供基础理论支持

本发明公开了一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测优化方 法，包括：对待检测的复杂曲面零件 CAD 模型与扫描模型执行采样； 将复杂曲面零件 CAD 模型与扫描模型执行重心对齐；计算复杂曲面 CAD模型与扫描模型之间的对应点对；基于布谷鸟算法得到转换矩阵； 根据转换矩阵更新复杂曲面零件的扫描模型；复杂曲面零件扫描模型 与 CAD 模型之间执行匹配误差计算，并执行迭代更新。通过本发明， 能够有效解决现有技术中计算收敛速度慢、且易陷入局部最优的问题， 并尤其适用于大型复杂曲面零件如航空发动机叶片的高精度质

由本团队研制开发的便携式大范围三维场景全景重构与智能监控系统是用于移动机器人、环境监控、灾难救援等领域的三维环境感知、建模与监控的最新一代产品。本产品由自主研发的硬件设备和专用配套软件两部分构成。本产品还可与视觉传感器配合使用，并基于自主专利技术实现三维激光数据与视觉数据的像素级融合，从而基于RGB-D数据实现大范围三维场景的建模与重构。该成果属于自主创新成果，技术性能达到国际先进水平，填补了国内空白。本产品利用自主研发的高精度旋转云台，可实现360度全景激光测距数据实时采集与处理、多

根据地面大跨度壳体结构的力学原理研究设计地下三维网壳锚喷支护结构，大幅度提高喷层的抗弯能力,同时使喷层整体具有一定的可缩性,能承受强大变形地压及采动荷载, 达到用较少材料又提高喷层支撑能力与让压的目标。该结构既可在巷道内单独组装对围岩进行连续支撑，又可先撑后喷，在围岩表面形成半刚性钢筋混凝土薄壳衬砌结构。 三维网壳锚喷支护实质上仍是锚网喷支护，其技术特色是用一种在地面加工成型的特殊钢筋网壳支架代替普通的钢筋网，大幅度提高了锚网喷结构的支撑能力，不需要使用型钢支架、锚索、围岩注浆等手段进行加固就能对破坏巷道进行有效的治理。三维网壳锚喷结构由普通锚杆、三维钢筋支架和喷层等组成，该结构具有以下特点： （1）三维钢筋支架在空间内形成众多小网格状结构，包裹着混凝土，能降低混凝土拉剪应力和钢筋的弯曲变形，提高结构的三向稳定性和承载力。 （2）支架联接处的可缩性垫板和支架自身的柔性让压性能，使混凝土喷层也具有可缩性，这样混凝土喷层的应力能得到削弱，因此能够适用于高地压环境中。 （3）该支护结构是连续支撑体系，架间无薄弱部分，支护结构受力均匀，提高结构的整体稳定性。

产品详细介绍

先临三维科技股份有限公司（杭州先临三维科技股份有限公司）成立于2004年，公司专注于高精度3D数字化产品的研发、制造和应用。先临三维致力于成为具有全球影响力的3D数字技术企业，推动高精度3D数字化技术的普及化应用。 公司总部设于杭州，在成都、天津、德国斯图加特、美国旧金山等地设有子公司。总部基地占地面积33亩，大楼建筑面积40000平米；公司于2014年8月8日在新三板挂牌（证券代码：830978） 先临三维是专注基于计算机视觉的高精度3D数字化软硬件技术的科技创新企业。公司自主研发了多项3D领域核心技术，拥有超过300项的授权专利和100多项软件著作权，建有省级重点企业研究院，公司起草了“牙颌模型三维扫描仪技术要求”国家标准、“白光三维测量系统”行业标准等，参与了“口腔修复体3D打印应用研究与临床示范”国家重点研发计划项目，并承担了其他10余项国家、省、市重要科技项目，与浙江大学、四川大学华西口腔医学院、北京大学口腔医学院等高校开展科研合作。 公司拥有结构光立体匹配及三维重建算法、三维视觉测量高精度标定算法、高品质3D数据智能处理及设计软件、相机及投影系统等核心器件设计、光机电算一体化控制系统设计等自主核心技术。产品主要聚焦齿科数字化及专业3D扫描两大方向，一方面深耕口腔健康领域，提供以齿科口内3D扫描仪及软件为入口的口腔可视化接诊、修复、正畸、种植等口腔数字化解决方案。另一方面专业3D扫描业务提供在工业制造、文化创意、精准医疗、教育科研等领域的高精度3D数字化设计和视觉检测应用。

世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。

北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心沈波和杨学林课题组与俞大鹏、刘开辉课题组合作，成功实现了Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长，相关工作于2019年7月23日在Advanced Functional Materials上在线刊登 [doi.org/10.1002/adfm.201905056]。 GaN基宽禁带半导体具有带隙大、击穿电场高、饱和电子漂移速度大等优异，能够满足现代电子技术对高温、高频、高功率等性能的要求，对国家的高技术发展和国防建设具有重要意义。由于缺乏天然的GaN单晶衬底，GaN基半导体材料和器件主要在异质衬底上外延生长。因具有大尺寸、低成本及易于集成等优点，Si衬底上外延GaN成为近年来学术界和产业界高度关注的热点领域。 目前用于GaN外延生长的Si衬底主要是Si(111)衬底，其表面原子结构为三重排列，可为六方结构的GaN外延提供六重对称表面。然而，Si(100)衬底是Si集成电路技术的主流衬底，获得Si(100)衬底上GaN外延薄膜对于实现GaN器件和Si器件的集成至关重要。但Si(100)表面原子为四重对称，外延生长时无法有效匹配；同时Si(100)表面存在二聚重构体，导致GaN面内同时存在两种不同取向的晶畴。迄今国际上还未能实现标准Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长。图 Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长 沈波和杨学林课题组创造性地使用单晶石墨烯作为缓冲层，在Si(100)衬底上实现了单晶GaN薄膜的外延生长，并系统研究了石墨烯上GaN外延的成核机理和外延机制。该突破不仅为GaN器件与Si器件的集成奠定了科学基础，而且对当前国际上关注的非晶衬底上氮化物半导体外延生长和GaN基柔性器件研制具有重要的指导价值。

项目成果/简介:世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助

01. 成果简介 世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。图1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统02. 应用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收声和发声于一体，可直接贴附于失语者喉部，并将喉部的不同动作转化为对应声音，有望帮助失语者正常与他人“交谈”。在未来，该器件将与声纹识别、机器学习等技术结合，在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。03. 知识产权 已获得国家发明专利授权2项。04. 团队介绍 本成果项目团队负责人为任天令教授，清华大学信息科学技术学院副院长，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，清华大学环境与健康传感技术研究中心副主任。担任IEEE电子器件学会副主席（中国大陆首次）、国际微电子领域顶级学术会议IEDM执委（中国大陆首次）、IEEE电子器件学会教育委员会主席（中国大陆首次）、中国微米纳米技术学会理事等。近年来，承担国家自然科学重点基金、国家重大科技专项、国家公益性行业科研专项、国家重大仪器专项、国家863计划、国家973计划等多项国家重要科技项目，做出一系列具有重要国际影响的创新学术成果。主要研究方向为智能微纳电子器件、芯片与系统，包括：智能传感器与智能集成系统，二维纳电子器件与芯片，柔性、可穿戴器件与系统，智能信息器件与系统技术等。在国内外重要学术期刊和会议发表重要SCI期刊论文400余篇，国际微电子领域顶级学术会议IEDM论文11篇；获国内外发明专利70余项，入选2018年爱思唯尔（Elsevier）“中国高被引学者”（微电子领域唯一入选者）。获2018年电子学会自然科学一等奖，“石墨烯智能人工喉”荣获科技导报评选的2017“中国十大重大技术进展”，“人工智能微纳电子器件”荣获2017“清华大学十大重大学术成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全国科技活动周被评为“最受公众喜爱项目”，还入选2018年中国国际智能产业博览会十大“黑科技”创新产品（从1082项创新产品中脱颖而出）。团队成员有副教授、助理教授、助理研究员等7人。05. 合作方式 技术许可。06. 联系方式 邮箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn