小陈提出的软件补偿方案在车间里引发了新一轮的争论。
王海双手抱胸,盯着白板上密密麻麻的公式和曲线:小陈,你这补偿矩阵有三百多个参数,每个参数都要精确标定。万一标定过程中设备有轻微磨损,或者环境温度变化,整个矩阵就失效了。
李工点头:而且补偿是滞后的。系统检测到误差,计算补偿量,再输出修正指令,这一套流程下来至少要50毫秒。对高速运动来说,50毫秒可能已经错过了最佳补偿时机。
小陈不反驳,只是调出另一组数据:所以我用的是预测补偿。不是等误差发生再补救,是根据运动轨迹提前计算可能产生的误差,提前补偿。
他操作电脑,屏幕上出现一个三维动画。机械臂沿着复杂轨迹运动,动画右侧实时显示预测误差值和补偿量,两条曲线几乎完全重叠。
韩博仔细研究着算法原理,眼镜片反射着屏幕的光:这个思路很新颖。但计算量很大,处理器的负担……
我已经优化过了。小陈切到处理器负载监控界面,补偿算法占用的cpu资源控制在15以内,加上原有的控制程序,总负载不超过80,留了安全余量。
车间里安静下来。只有设备散热风扇的嗡嗡声,和电脑主机箱里硬盘读写的轻微咔嗒声。
王海和李工对视一眼,都从对方眼里看到了震惊。这个刚毕业没几年的年轻人,在算法上的造诣已经超出了他们的预期。
林凡打破沉默:既然理论上可行,那就抓紧验证。小陈,你需要多长时间完成整套补偿系统的搭建和测试?
小陈算了算:算法已经写好了,今晚就能部署。但标定测试需要时间——设备要在全工作空间内做一遍系统标定,采集基础数据,至少要二十小时。
明天这个时候,我要看到测试结果。林凡说,王工,你安排人配合小陈,三班倒,设备二十四小时不停。李工,你继续研究机械精度的提升方案,哪怕只能提高0001毫米,也是进步。
任务分配完毕,车间再次进入高速运转状态。
小陈带着两个年轻技术员开始部署补偿算法。王海安排了三组人轮班,确保标定测试不间断进行。李工回到加工区,重新调试那台老数控铣床,尝试用更极端的工艺参数挑战精度极限。
林凡没有离开。他搬了把椅子坐在车间角落,看着这一切发生。
深夜十一点,标定测试进行了四个小时。设备已经完成了三分之一工作空间的扫描,屏幕上实时生成的误差分布图越来越清晰。
小陈盯着屏幕,眉头越皱越紧。
不对劲。他喃喃自语。
怎么了?王海凑过来。
误差分布有规律。小陈指着屏幕上的一组数据点,你们看,在设备工作空间的左上区域,误差明显偏大,而且呈现梯度变化。这不符合随机误差的特征。
林凡走过来:说明什么?
说明……可能不是简单的机械间隙问题。小陈调出机械结构图,手指在屏幕上滑动,这个区域的误差分布,更像是因为结构刚性不足导致的弹性变形。
王海脸色一变:你是说,设备框架在运动到某些位置时,会发生微米级的弯曲?
对。小陈点头,机械间隙是固定的,但弹性变形是随着负载和位置变化的。如果是这个问题,软件补偿的难度会大很多。
车间里的气氛再次凝重起来。
如果真是结构刚性不足,那就不是软件能解决的问题了。需要重新设计框架,加强结构,这至少需要一个月时间,而且意味着之前的很多设计要推倒重来。
林凡沉默了几秒:能确认吗?
可以。小陈说,我设计一个专门的测试程序,让设备在不同负载下重复同一轨迹,测量误差的变化规律。如果是弹性变形,误差会随着负载增加而增大,而且呈现特定的空间分布模式。
现在就做。
测试程序很快写好。设备开始运行,机械臂抓取不同重量的测试块,在工作空间内往复运动。传感器数据源源不断传回,屏幕上,误差曲线随着负载变化而起伏,形成清晰的对应关系。
果然是弹性变形。小陈的声音有些发沉,在最大工作负载下,框架末端变形量达到0008毫米,远超之前的预估。
0008毫米。这个数字像一块冰,砸在每个人心头。
他们追求的是0006毫米的装配精度,而框架本身的变形就有0008毫米。这意味着,再精密的导轨,再优秀的算法,都弥补不了基础结构的缺陷。
王海一拳砸在工具柜上,发出沉闷的响声:妈的!设计的时候明明计算过刚性,怎么会有这么大变形?
韩博快速翻阅设计图纸:计算模型可能简化了。实际加工中的焊接变形、材料不均匀、连接件松动……这些因素在计算时很难完全考虑。
现在怎么办?李工问,重新设计制造框架,时间肯定来不及。
林凡在车间里踱步。金属地板传来沉重的脚步声,每一步都像在思考的重量。
所有人的目光都跟着他移动。
走了三圈后,林凡停下:框架不能换,但可以加固。
怎么加固?王海问,焊接?加筋板?
用碳纤维复合材料。林凡说,在现有框架的关键位置粘贴碳纤维增强层,提高局部刚性。这是航空航天领域常用的轻量化加固方案。
韩博眼睛一亮:对!碳纤维的比强度是钢的五倍,粘贴施工快,不需要改变原有结构。但,成本很高。
多高?
一公斤高品质碳纤维预浸料要两千多。韩博快速估算,咱们这个框架,至少要十公斤,再加上专用胶粘剂和施工费用,大概三万左右。
三万。林凡没有犹豫,批了。王工,你马上联系供应商,要最快到货。韩博士,你负责设计加固方案,哪里变形大就加固哪里,用最少的材料达到最大的效果。
命令下达,车间再次动起来。
王海去打电话联系供应商,韩博开始用有限元软件模拟不同加固方案的效果,小陈继续完善软件补偿算法,即使加固后,变形也不可能完全消除,补偿仍然是必要的。
林凡看了眼时间,凌晨一点。
他走到车间外的走廊,掏出手机。有三个未接来电,都是妻子打来的。还有一条短信:女儿烧退了,睡了。你也早点休息。
林凡心里一暖,回复:知道了,马上回。
但他没有马上走。他站在走廊窗前,看着外面漆黑的夜色。
城市已经睡了,但红星厂的车间还亮着灯。那里有一群人,在为着一个看似不可能的目标拼命。
技术攻关就是这样,问题永远比想象的多。解决了间隙,发现了变形;解决了变形,可能还会发现振动、热膨胀、控制系统延时,每一个问题都需要时间,都需要智慧,都需要坚持。
而他们最缺的就是时间。
手机又震了一下,这次是宋卫国:厂长,科锐的交付仪式定在下周三上午十点,地点在省汽车厂新落成的智能车间。他们邀请了三十多家媒体,阵势很大。
林凡回复:知道了。咱们按原计划,低调准备。
刚收起手机,王海从车间里跑出来,脸上带着兴奋:厂长,供应商说有一批货明天下午能到,是从其他订单里挤出来的。韩博士的模拟结果也出来了,在三个关键位置加固,刚性可以提高40,变形量能控制在0003毫米以内。
好消息。林凡点头,但还不够。0003加上其他误差,离0006还有距离。
小陈那边说,如果变形规律稳定,他的补偿算法可以把剩余误差压到0002以内。王海说,这样加起来,整体精度有望达到0005毫米。
0005毫米,比原定的0006还要好。
林凡眼睛一亮:真的?
韩博也出来了,手里拿着打印出来的模拟结果:理论上是可行的。但实际效果要等加固完成、重新标定后才能知道。
那就抓紧干。林凡说,我只有一个要求,下周一之前,我要看到一台能在0005毫米精度下稳定运行八小时的设备。
今天周四,到下周一还有四天。
时间紧得让人窒息。
但王海和韩博同时点头:保证完成任务。
林凡离开车间时,已经是凌晨两点。
坐进车里,老刘已经困得打哈欠,但还是强打精神:厂长,回家?
嗯。林凡靠在座椅上,闭上眼。
车驶出厂区,街道空无一人。路灯的光晕在车窗上滑过,像流动的银河。
林凡脑海里闪过很多画面,女儿发烧的脸,妻子疲惫的眼神,车间里那些布满血丝的眼睛,屏幕上跳动的数据,还有两个月后与科锐的那场对决。
所有画面交织在一起,沉甸甸的。
但奇怪的是,他并不觉得累。
反而有一种奇异的兴奋感,像战士即将走上战场,像运动员即将踏上跑道,像登山者即将冲击顶峰。
他知道,这种感觉叫斗志。
手机又震了一下,这次是系统提示。
又涨了一千四。
林凡看着那个数字,嘴角微微勾起。
还差一万三千三。
快了。
车在寂静的街道上行驶,载着一个不眠的人,驶向短暂的休息。
而车间里的灯,一直亮到了天亮。