一只淡蓝色的“大眼睛”，架在一个长约1米的四轮小车上，不仅能在电力工程的生产线上“丝滑”移动，担负起工业产品的除锈作业，还可以减少设备检修时间83%以上、提高生产效率……日前，在自动化与信息工程学院“光电创客”工作室内，王馨梅教授向记者展示了他们团队研发的除锈机器人。

智能捕捉

曲面自适应检测准确率高达97%

钢铁在生活中运用广泛，但是由于自身的属性，钢铁很容易生锈。据了解，每90秒，全世界就有1吨钢铁被腐蚀成铁锈。与地震、海啸等自然灾害相比，腐蚀同样具备极强的破坏力，却因悄然无息，容易被人忽视。

“有人将腐蚀比喻为金属的癌症，因为由腐蚀引发的危害和经济损失，几乎遍及所有的制造业，金属腐蚀产生的重金属离子会污染土壤、植物、水，从而进入食物链，造成环境危害，工程寿命缩短，产品质量低劣，甚至酿成重大的灾难性事故。”王馨梅介绍，“传统化学除锈需拆卸零件酸洗池浸泡，效率低设备损失大，传统喷砂除锈污染环境。所以企业急需一项新的在线除锈方式。我们团队研发出低成本激光曲面自适应在线除锈机，填补在线除锈市场空白，能避免拆卸工件带来的停工困扰，节约生产成本。”

现有的激光除锈机难以在线除锈，其主要原因就是难以突破自适应曲面瓶颈问题，由于工件形式各异，过近则“过烧蚀”，过远则“欠烧蚀”。记者了解到，王馨梅师生团队通过3年实践积累，突破了2项核心技术，采用AIGaN紫外光电传感器，实现了随焦功能，让聚焦光在线除锈成为现实。“‘过烧蚀’一旦发生，我们怎么样迅速控制它让焦点往后退？我们的办法是用紫外传感器来分辨氧化铁发光谱的不同而识别当前焦点状态，而‘欠烧蚀’时，会经过机器视觉的扫描，发现表面存在欠烧蚀情况后，将焦点往前推 ，让激光再扫一遍，这样就完全不用人工操作和干预即可智能化、自动化完成，检测准确率高达97%。”

更加灵动

二维振镜提升小光斑除锈效率

“除锈机解放了我的双手，我再也不需要用砂纸手搓锈斑了！”一线工人王大江在生产线上使用在线除锈机清除设备上的铁锈时兴奋地说，“不仅效率提高了，我的手也不怕受伤了！”

团队通过“硬件选型”+“软件设计”+“控制算法设计”架构，巧妙利用二维振镜系统，控制振镜振动改变光纤的位置与方向，用20W的低功率聚焦激光代替传统200W以上的高功率平行激光，最终制造成能够满足企业需求且技术指标合格的在线除锈机。“目前第三代样机已经在企业实地使用，相比前代版本，我们对它加入三向自由度的电动平移台、采用双闭环反馈调节系统，不仅方便拆卸维护，且更轻巧，更高效。”学生团队负责人王雨说。

“西理工师生团队研发的在线激光除锈机，满足了我们的在线除锈需求，避免拆卸工件带来的停工困扰，经过几个月的调试、生产、升级，这一设备在线上运行得非常好，节约成本的同时更提高了效率。”山东恒兴电力工程有限公司负责人说道。“产品上线以后我们在两条产线上进行实地使用，减少设备检修时间83%，免去了拆卸带来的停工损失和人力成本，节省约5万/年。”

产教融合育人

推进思创融合 成就双创人才

王雨作为学生团队负责人参与项目研发落地工作，在曲面自适应上下了很大的功夫。作为本科生，他在做实验方面并没有丰富经验，然而设计在线除锈机时往往需要考虑更多现实因素，与单纯的实验测试有着相当大的差别。经过两年多的不断打磨，首次提出用紫外传感监测铁氧比跃变，为展现出一个完美效果，他每次测试前，都需提前将传感器的数据采集、测试、处理好后，将算法和程序运用在机器上，在工作室里工作一下午甚至一晚上也都是常有的事。

“王老师给我们介绍行业前沿动态，也会以团队技术创新为例，结合书本内容进行讲解。这样让我们能真正吃透理论知识，同时了解产业发展最新情况。”王雨说。除锈机项目先后获得2022年全国大学生光电设计竞赛全国一等奖、山东省“互联网+”创新创业大赛金奖、山东省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、山东省电子设计竞赛五校联赛特等奖等奖项。团队成员顺利完成4项大创项目；共获国家奖学金、学业奖学金、企业奖学金等36项；获得学科竞赛国家级奖项12项、创新创业类比赛奖项16人次。

“我们的光电创客团队是成立于2016年，目前已发展成集光电机控于一体的多学科交叉的科研团队，接下来团队将进一步来攻克整个设备的小型化、微型化、智能化问题，以满足企业更灵活的需求，同时我们想把在线的除锈技术拓展到激光的清洗行业，拓展到更多的市场需求上。”自动化与信息工程学院副教授季瑞瑞介绍道，“产教融合育人，深化新工科思维，促进协同创新，团队成员的每位同学都能在每次的困难挑战中培养坚韧、严谨、求实的科学精神，拓展核心素养，推进思创融合，成就双创人才。”

责任编辑：黄蕊