国内18岁高中生发明“磁悬浮数控激光切割机”

　　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机”，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。
　　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。