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坡头18岁高中生文浩发明“磁悬浮数控激光切割机”

2016年03月07日 08:48中国机床商务网点击:6622

  【中国机床商务网 国内新闻】近日,记者获悉,湛江市小发明家,高二在读学生文浩发明了一款“磁悬浮数控激光切割”,这是继他所研发的“基于Aricloud模式互云网服务架框开发搭建”、“双频谐振耦合无线输电装置”之后的第三个项目。据了解,文浩的发明曾获省赛金奖,其产品已投入市场使用。他将受邀参加今年5月由教育部主办的中美青年创客大赛。
  


投入研发时,文浩的眼神极为专注。
  
  研制磁悬浮切割机
  
  3月2日,记者在文浩家中看到,一个规格约1平米的正方形机器被摆放在客厅内,泛黄色的灯光透过玻璃照射出来,科技气息十足。这就是“磁悬浮数控激光切割机”。别小看这一平米的机器,麻雀虽小五脏俱全,整台机器由磁悬浮系统、导轨、二氧化碳激光管、有机玻璃制作的载物架、液态散热系统、数控系统等构件组成。
  
  在现场,文浩在电脑屏幕前操控数控系统,开始展示他的小发明。机器启动后,漂浮在空中的激光头,根据预定的路线对有机玻璃进行切割。很快,一个“心”字型的玻璃片被切割出来。文浩说,这一机械稍微改进,可以在磁悬浮系统下方增设3D打印功能。
  
  磁悬浮数控激光切割机的原理,是利用磁悬浮系统使激光头达到悬浮状态,通过底座XY轴移动,带动激光头根据指定的轨迹运行。激光头通过三道程序的反光,让激光到达聚光镜,对物体进行切割。该机器经改进后,可投入到工业模具如有机玻璃、皮革等物料的切割和生产当中。
  
  与当今市面上的数控激光切割机相比,“磁悬浮数控激光切割机”的切割面幅可以无限延伸,悬浮在空中的激光头可随心所欲地行走,不受边界控制。切割面积更宽、作业效率更高。悬浮的特性还可减少机械磨损。
  
  已有发明投入市场应用
  
  说起发明“磁悬浮数控激光切割机”的初衷,文浩说,他从小就喜爱上发明、制作,并且比较注重发明的实用性及现实意义。
  
  2013年10月18日,文浩摸索出了“基于Aricloud模式互云网服务架框开发搭建”,只要有网络,用户可以通过手机、平板、PC随时随地在线进入他们的云系统。
  
  2015年,文浩又发明了“双频谐振耦合无线输电装置”,通过无线链接输电,给手机及其他家用电器供电。在当年的第30届广东省青少年科技创新大赛上,这一作品项目荣获一等奖、广东工业大学校长创新奖和专利申请奖等三项奖励,并被省科协选送参加第30届全国青少年科技创新大赛。
  
  文浩发明的“双频谐振耦合无线输电装置”,让他在业内小有名气。2015年,广东一家研发磁悬浮的公司看中了这一无线输电技术,该公司的负责人找到文浩,希望和文浩取得合作,提供技术支持,将磁悬浮系统和无线输电相结合,生产磁悬浮音响、地球仪、台灯、悬浮盆栽等工艺品。目前,一部分产品已经通过国家及美国的辐射强制认证,并且在市面上销售,文浩也得到了一笔相应的回报。
  
  去年,在和该家公司多次沟通过程中,文浩获得了发明创作灵感,在利用磁悬浮系统和无线输电相结合基础上,发明一款“磁悬浮数控激光切割机”,试图应用到工业制造方面。
  
  课余“充电”攻克难关
  
  今年18岁的文浩看起来有一些清瘦,眼神专注,如果没有与他交谈,很难发现他和普通高中生的区别。不过,当谈论到电脑、互联网技术时,他口若悬河,蹦出一堆专业术语。很难想象,这是一名18岁高中生所涉及的知识范围。
  
  为了让“磁悬浮数控激光切割机”理念成为现实,从去年8月份开始,文浩通过上网查阅资料、购买专业书籍,甚至到国外网站学习、摸索,初步制定了方案。文浩说,一开始,他采用一个磁悬浮系统,在浮盘上方加上激光头装置,但他很快发现,激光头不能横向移动,并且自转非常厉害。“这是磁悬浮系统的特性,浮盘会不断寻找零点,产生自转。”
  
  为了增加磁悬浮系统的稳定性,文浩采用两个磁悬浮系统,并用亚克力将其固定,但问题仍没有得到解决,被固定后的磁铁不能归零,导致电流增大,系统被烧毁了。文浩又想出了一套方案,用润滑油涂在磁铁上方,不过进行老化测试时,一个星期后润滑油被挤出来,系统又被烧坏了。
  
  要寻找突破口,最好的方法是给自己“充电”。文浩利用周六日时间,上国外网站搜索材料,结合自己高中所学的物理知识,终于悟到了其中的玄机。采用螺母垫片原理,解决了磁悬浮寻找归零的问题,激光头的抖动最终得到解决。该机器的切割精密度达到128细分,而传统的切割机普遍在16或32细分。
  
  从理念到现实,文浩的这一发明仅用了5个月时间。“现在系统还未接近完美,还要进一步解决激光头作业时的惯性问题,偶尔会出现轻微抖动,如果要试产应用还需要改进,已做出解决方案。”文浩说,目前这一项发明已申请了专利。
  
  将参加“创客大赛”
  
  提到研发“磁悬浮数控激光切割机”过程的辛酸苦辣。文浩说,为了寻找重量轻、硬度强的导轨,他前后共找了8家模具工厂。在接近绝望时,行内朋友向他推荐了一家生产机床模具公司。文浩制作产品规格图纸发送给该公司定制,才解决了这一个问题。
  
  通过电脑端的数控系统控制激光头的运行方向,这是数控激光切割机的运作原理,当增设磁悬浮系统,数控系统会出现与磁悬浮水土不服的问题。所以,数控系统必须要进一步优化。“要优化的代码有1000段,也就是说我要一步一个脚印,重新编写1000段代码。这个功夫可不小。那段时间,放学后到家了,我都在埋头写代码。前后共花了一个多星期时间。”文浩说,“为了研发这台机器,有时候忙碌到凌晨2点钟才入睡。”
  
  今年1月份,文浩发明的“磁悬浮数控激光切割机”获得湛江市第31届青少年科技创新大赛一等奖。今年5月,他将受邀到深圳参加教育部举办的中美青年创客大赛。
  
  曾有一家科技公司邀请文浩大批量研发产品,并给予丰厚的报酬;去年重庆医科大学向他伸来橄榄枝,希望特招入学。不过,文浩经过多方考虑都拒绝了。对于文浩的发明爱好,其家人希望,他应多放点心思在学业上。“我家人还是希望我先念完高中,考上一所较好的大学,研发的路子还长着呢。”文浩说。
(来源:湛江日报)

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