實(shí)踐背景：破解“經(jīng)驗(yàn)依賴”難題，助力制造業(yè)智能化升級(jí)
“一塊鋼板如何精準(zhǔn)卷成符合航天標(biāo)準(zhǔn)的圓弧？過(guò)去全靠老師傅‘眼看手摸’，如今我們讓機(jī)器‘長(zhǎng)眼睛’、讓算法‘算工藝’。”8月，南京林業(yè)大學(xué)智眸鍛藝暑期社會(huì)實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，帶著這樣的使命走進(jìn)企業(yè)，扎實(shí)開展研究生新時(shí)代偉大變革暑期實(shí)踐活動(dòng)。四輥滾彎工藝作為船舶、航空航天等領(lǐng)域核心構(gòu)件的成形技術(shù)，長(zhǎng)期存在“工藝參數(shù)靠經(jīng)驗(yàn)、成品測(cè)量靠卡尺、加工誤差難控制”的技術(shù)難題。團(tuán)隊(duì)成員群策群力，將課堂研發(fā)的“工藝計(jì)算模型+機(jī)器視覺”技術(shù)搬進(jìn)車間，探索傳統(tǒng)工藝向智能制造的轉(zhuǎn)型路徑。
實(shí)踐內(nèi)容：從“實(shí)驗(yàn)室算法”到“車間生產(chǎn)線”的三步跨越
第一步：讓參數(shù)“算得準(zhǔn)”——工藝參數(shù)一鍵預(yù)測(cè)
針對(duì)直線型與弧線型四輥滾彎工藝的特點(diǎn)，系統(tǒng)分析其成形機(jī)理，結(jié)合金屬板材彈塑性變形與回彈理論，首次構(gòu)建了適用于兩種工藝的側(cè)輥位移量計(jì)算模型。通過(guò)公式推導(dǎo)與幾何關(guān)系解析，實(shí)現(xiàn)了從“經(jīng)驗(yàn)估算”到“理論計(jì)算”的跨越。同時(shí)利用ABAQUS有限元軟件構(gòu)建了高精度滾彎加工仿真模型，對(duì)多組目標(biāo)半徑進(jìn)行模擬分析，平均誤差僅5.87%，。在實(shí)際應(yīng)用中，只需輸入基本參數(shù)，系統(tǒng)即可自動(dòng)生成側(cè)輥位移量，大幅提升了參數(shù)設(shè)置的效率與準(zhǔn)確性。
第二步：讓加工“看得見”——機(jī)器視覺實(shí)時(shí)測(cè)量
針對(duì)傳統(tǒng)接觸式測(cè)量“加工完才能測(cè)”的滯后性，團(tuán)隊(duì)成員在卷板機(jī)側(cè)邊架設(shè)工業(yè)相機(jī)與環(huán)形光源，搭建無(wú)接觸測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)改進(jìn)的Zernike矩亞像素算法，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)捕捉鋼板邊緣輪廓，測(cè)量精度達(dá)0.1毫米。在試生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，一塊Q235鋼板在滾彎過(guò)程中，屏幕同步顯示成形半徑數(shù)據(jù)，并進(jìn)行五組手工測(cè)量，二者之間的平均誤差穩(wěn)定在0.81%左右。
第三步：讓數(shù)據(jù)“跑得通”——開發(fā)一體化控制軟件
基于上述研究成果，團(tuán)隊(duì)成員在Visual Studio平臺(tái)上利用C#語(yǔ)言開發(fā)了集工藝計(jì)算、運(yùn)動(dòng)控制、視覺測(cè)量與數(shù)據(jù)管理于一體的四輥滾彎加工軟件。該系統(tǒng)具備人性化交互界面，支持手動(dòng)/自動(dòng)雙模式控制：自動(dòng)模式下可基于模型計(jì)算參數(shù)一鍵設(shè)定輥位；手動(dòng)模式下則依托實(shí)時(shí)視覺反饋動(dòng)態(tài)調(diào)整工藝，形成“測(cè)量-反饋-優(yōu)化”閉環(huán)。軟件還集成SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)與歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與追溯，為后續(xù)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。經(jīng)實(shí)際加工驗(yàn)證，該系統(tǒng)成功將成形誤差從7%降至2%以內(nèi)，顯著提升生產(chǎn)精度與效率。
實(shí)踐感悟：從“科研人”到“產(chǎn)業(yè)人”的蛻變
1.紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行
“書本上的完美公式，在車間里要面對(duì)鋼板厚度公差、設(shè)備振動(dòng)、環(huán)境光干擾等變量。”初期算法因未考慮卷板機(jī)液壓系統(tǒng)延遲，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏離實(shí)際。團(tuán)隊(duì)成員連續(xù)蹲守車間，記錄設(shè)備響應(yīng)時(shí)間，最終將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償機(jī)制寫入模型。這讓我們明白，工業(yè)場(chǎng)景才是檢驗(yàn)技術(shù)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
2.技術(shù)是冰冷的，需求是滾燙的
一線工人反饋系統(tǒng)界面太復(fù)雜，團(tuán)隊(duì)成員連夜優(yōu)化交互邏輯，將20余個(gè)參數(shù)簡(jiǎn)化為目標(biāo)半徑、板材厚度兩個(gè)必填項(xiàng)，并增設(shè)語(yǔ)音播報(bào)功能。當(dāng)工人豎起大拇指說(shuō)這軟件真香時(shí)，成員們體會(huì)到技術(shù)必須服務(wù)于人的溫度。