近日,来自山西太原中北大学的本科生团队——梦天科技团队针对现有受损航空发动机涡轮叶片无法维修的困境,潜心研究、首创开发基于视觉识别系统和AI技术辅助下的精密激光熔覆修复技术,实现了缺陷识别—路径轨迹优化—工艺及参数匹配的全流程跨越式贯通,凭借独特的创业项目,展现出非凡的创意与才能。

每一个男生都有一个航空梦,中北大学梦天科技团队创始人肖正光也不例外。从小就在小城市长大的他,童年时常常仰望天空中的飞机,并跟父母说想坐飞机,一次偶然的机场之旅,他亲眼目睹了轰鸣的航空发动机,大为震撼并回忆到:那比人还高的涡扇中仿佛随时会迸发出无穷的力量。此后航空发动机那神秘而伟岸的形象在肖正光的心中埋下了种子,他暗暗发誓未来要和航空发动机打一辈子交道,他的成长背景虽平凡,却孕育了非凡的梦想。

进入大学后肖正光加入了航空发动机涡轮叶片修复项目组,第一次看到航空发动机的内部结构后另他大为惊喜。在后续的研究过程他中发现,现代航空领域发动机长期处于高温、高压、高速等多重恶劣工作环境,导致叶片极易出现腐蚀、划伤和破损等缺陷。对于受损的叶片,如果直接更换会导致批次产品出现不兼容的问题,现有的修复工艺中,由于行业内尚无统一的缺陷判定分级处理标准,加之人为主观差异因素等的影响,极大地阻碍了修复进程,且由于叶片结构的复杂性和精密性,传统的修复工艺,如钎焊修复、镶嵌修复和激光熔覆等,难以应用于此类薄壁复杂异形叶片的修复工作,导致叶片叶盆受损报废率高达80%、尖端受损报废率甚至接近100%。此外目前国内外相关的叶片精密修复技术均处于空白状态,这都极大限制了我国航空事业的发展。

肖正光意识到传统的叶片修复技术难以满足高精度、高质量的修复要求,在这时他做了一个十分大胆的决定,采用一种全新的视觉识别和AI辅助的方式来修复叶片,这种方式在全国乃至全球还没有人有过成功的案例,研发难度极大。但是肖正光认为这是我国突破叶片技术封锁,完成弯道超车的一次好机会。于是从2022年起,肖正光带领梦天科技团队的成员开始了夜以继日的研发,仅最基础的模型搭建就用了一年的时间,这几年,团队五位成员赤膊上阵,夏天激光修复温度高,光着膀子干是常有的事,哪怕脚受伤缠着绷带,肖正光也“轻伤不下火线”,依然在实验室继续探索。肖正光回忆到“虽然过程异常艰难,但当新技术可以完美修复叶片的时候,整个团队都非常激动。”

肖正光带领梦天科技团队致力于解决缺陷识别标准技术落后、识别标准缺失、传统工艺技术难以应用于高性能航空发动机,叶片受损修复等问题,通过与科技企业深度产研学合作,逐步研发出基于视觉识别系统和AI技术辅助下的精密激光熔覆修复技术。团队采用视觉和结构光系统采集受损部位缺陷特征,实现基于yolov8的自动化识别认定,基于BP神经网络的路径轨迹优化和最优激光参类选择,控制激光精密修复,解决薄壁复杂异形叶片难修复问题,大大提高修复精度和效率。

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目前,梦天科技团队首创的AI+激光熔覆修复合金涡轮叶片的方法已获得8项发明专利,发表了12篇高水平论文,通过了中国科学院金属研究所的性能检验,并完成组装发动机测试;与山西航空发动机维修有限公司联合进行中试研究,将要建立施行叶片缺陷分级行业标准。未来,梦天科技团队将继续研发新一代技术,在军事、电力、模具以及汽车等关键领域发挥作用。

梦天科技团队的成功,不仅打破了国外的技术封锁,更彰显了我国在科技创新方面的实力和潜力。他们的奋斗精神和出色表现,必将激励更多的学生和教师投身于科技创新的行列,为我国科技发展注入新的活力。（图文:张祎 邓毅伟）