在兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室的焊接实验平台前,王文楷正调试着一台搭载机器视觉系统的检测设备——屏幕上,焊接坡口的三维尺寸数据实时刷新,精度控制在0.1毫米以内。这位材料学院20级博士班班长、国际焊接工程师,正用一项项硬核成果,践行着“以研促用”的科研初心。
王文楷正在调试试验设备
从车间观察到实验室突破:把行业痛点变成科研起点
“2013年在能源装备企业看到的场景,至今仍刻在我心里。”王文楷回忆道。彼时,车间里的工业机器人因无法适应工件误差成了“摆设”,焊工们顶着高温和烟尘手工焊接,长时间的蹲焊让他们的腰椎无法直立。在这些焊接师傅当中,40岁以后因职业病转行的不在少数。这个行业痛点,成了他后来深耕智能焊接技术的原始动力。
进入兰州理工大学攻读博士以来,王文楷在导师的指引下,将机器视觉、深度学习等技术引入焊接检测领域。他开发的方向角阈值滤除算法,成功排除了强光、烟尘对图像采集的干扰;基于U-ResNet的语义分割模型,实现了各类焊接坡口尺寸的精准提取;在焊接过程中,他构建的焊前工艺预测模型,能够对不同工况条件下焊接工艺参数进行规划,实现了免示教智能焊接。读博期间,他的专业成绩稳居年级第一,发表焊接领域里的5篇高水平学术论文,授权/受理国家发明专利5项,并主持省级科技计划项目1项,用扎实的学术成果为技术落地铺路。
从实验室到生产一线:让科研成果长出“产业腿”
“科研不能只停在论文里,要能解决企业真问题。”王文楷始终秉持这一理念。针对建筑钢结构节点球焊接的行业痛点——坡口加工误差大、依赖人工焊接、效率低下,他带领团队设计自动上料装置,结合机器学习算法建立工艺参数模型,通过预检测扫描自动生成焊接方案,最终实现节点球自适应柔性焊接,让生产效率提升3倍以上。
不仅如此,他参与研发的大型天然气储罐智能焊接系统、乏燃料容器高效 TIG 焊接工艺等成果,已在能源装备领域取得示范性应用。在甘肃兰州新区热电项目中,其团队研发的智能设备让电站锅炉管道焊接从“人工蹲焊”变为“机器人全自动焊”,焊工从体力劳动者转型为设备操作员,焊接效率和质量大幅提升。
从个人探索到团队共进:以红柳精神传递科研力量
作为班长和课题组核心成员,王文楷既是“科研尖兵”,也是“团队粘合剂”。他帮同学解决科研困惑,带学弟学妹参与校企项目,将自己的工作经验转化为团队成长的“养分”。“科研是漫长的求索,相互支持才能抵达彼岸。”他常说。
如今,王文楷正带领团队探索物理现实与 AI 模型的融合路径,开发内嵌机理的全要素焊接工艺大模型。“我们要让智能焊接技术走进更多工厂,为工业强国梦添砖加瓦。” 这位年轻的科研者,正用日复一日的钻研,书写着“研以致用”的生动篇章。