不锈钢管是现代工业、城市建设和民生生活中不可或缺的基础用材，在城市供水、燃气输送、石油化工、能源电力、机械制造、航空航天、生物医药、食品饮料等众多行业，都有着极为广泛的应用。但不锈钢管如果存在较多裂纹，就会为将来的使用埋下安全隐患。在传统生产过程中，人工处理无法精准消除钢管裂纹，处理环境粉尘较为严重，工况状态对工人健康有较大威胁。
上海第二工业大学智能制造与控制工程学院学生创新创业团队在专家指导下，努力攻克复杂工况下微米级裂纹精准识别难题，成功研发了集智能检测、仿生打磨、绿色除尘为一体的钢管智能打磨设备。引入深度学习与多光谱成像技术，能够在不同光照条件下准确识别不锈钢管上的微小裂纹和其他表面缺陷，大大提高检测的准确性；同时利用仿生智能打磨技术实现裂纹的精准去除；利用人工智能技术减少粉尘，大大提升了工况环境质量。相关技术国内领先，目前团队已将研发过程中的技术创新等梳理提炼，发表相关科研论文，不仅固化了技术创新亮点，也为行业内同类技术研发提供了理论参考和实践借鉴。
中国是全球不锈钢管（含镍基耐蚀合金管）的第一大生产国，2025年，中国不锈钢管材产量已突破682万吨。相关成果适用于低中高不锈管钢管的裂纹去除，有望大大提升不锈钢管质量，形成的产品有着较为广阔的市场前景。
直面产业难题，团队迎难而上攻坚破局
浙江省丽水市松阳县有“中国不锈钢管第一县”“不锈钢无缝管之都”的美誉，无缝管产量占全国1/3，2024年产值高达109亿元，覆盖钢管生产全产业链的企业有60家，其中规上企业占比91.7%，就业达到近万人。
不锈钢钢管裂纹检测，是当地管材企业生产过程中一道至关重要的关键工序。上海第二工业大学智能制造与控制工程学院机械电子系主任何成教授介绍说，钢管属于承压类压力容器用材，若出厂前未能有效检出并消除裂纹缺陷，产品在实际承压工况中，原有裂纹极易扩展延伸，潜藏重大安全隐患。因此，裂纹缺陷是否受控、能否精准检出，已成为衡量不锈钢钢管品质优劣的核心关键指标之一。
当地企业相关负责人告诉记者，以往钢管裂纹检测长期依靠人工操作，判定标准不统一、一致性差，检测准确率完全依赖工人从业经验：资深工人裂纹识别率仅70%—80%，新手仅有50%左右。裂纹打磨工艺包含外圆抛光、内孔研磨、端面去毛刺等，这些开放式作业会产生大量粉尘，严重危害工人身体健康，即便企业给出月薪万元以上的高薪，相关岗位应聘人员仍逐年递减，用工缺口持续凸显。
面对产业升级和发展的困境，当地的相关负责人向上海第二工业大学的科研人员进行求助。如何利用人工智能技术来赋能裂纹检测？上海第二工业大学智能制造与控制工程学院的师生团队主动接下了这块难啃的 “硬骨头”。
实现智磨微痕，高科技赋能裂纹精准测控
在实践中，团队针对裂纹识别效率低、质量控制困难、劳动环境差等痛点问题，打造了一套由控制、运动、拍照三大模块组成，搭配机械臂和吸尘柜等核心部件，能实现一体化作业的专业设备。
团队负责人介绍说，团队使用了基于混合域注意力机制算法改进的Mask R-CNN算法来进行钢管表面裂纹检测，实现三维空间内的实时跟随；采用弧度进给磨削方式模拟人工打磨的倾斜角度与路径去实现裂纹精准去除；同时实施尘埃处理技术来进行空气的高效过滤。
在项目推进实施过程中，团队成员分工明确、各司其职、高效协同、合力攻坚。有的同学聚焦硬件研发与工程落地，负责硬件适配优化、机械结构设计、成套设备集成安装及现场调试运维等关键工作，为AI钢管裂纹检测系统顺利落地、稳定运行夯实硬件基础与工程保障。有的同学深耕算法研究与机器视觉领域，在项目中牵头软件算法研发、系统联调测试及后续功能迭代升级等任务。还有一些团队成员负责市场对接与运营推广工作，为项目有序推进提供全方位保障。
实施效果喜人，未来产业空间巨大
团队研发的全自动设备已在国内不锈钢管及管件领域的龙头企业上上德盛集团股份有限公司等企业进行了应用。经现场实际运行验证：设备可连续72小时稳定无故障运行；定位精度达0.1mm，粉尘收集率高达95%，从源头控制了职业病的风险；裂纹最小识别精度可达0.1mm，裂纹整体识别准确率超97.5%，传统钢管单根打磨时间25-40分钟，而设备打磨时间仅需10-15分钟，与传统人工模式相比，打磨作业效率提升，次品率下降，综合性能稳居行业先进水平。
团队负责人表示：“这套设备最大优点是在复杂工况下可以保持性能稳定，在不同光照条件下都可以精准识别。我们还在继续努力，希望将检测精度从100微米提高到50微米。”
在未来的市场竞争中，团队的目标不仅仅放在不锈钢管裂纹的检测和打磨中，还希望将成果应用于通用的管道裂纹检测，横向拓展产品边界覆盖铜管、铝管、铸件等，这其中有很大的市场空间。放眼长远，团队将持续深耕技术优化与产品迭代，不断拓宽应用场景、延伸产业服务链条。
从产业痛点出发，到技术攻坚克难，再到成果落地应用，上海第二工业大学的学生团队用创新与实干，为传统不锈钢管制造行业注入了一股“智造”清流，不仅让微米级裂纹无所遁形，更让打磨车间的粉尘与噪音成为过去。正如团队成员所言：“我们愿做智能制造的追光者，用青春和智慧为中国智造做贡献。”在这条产学研深度融合的赛道上，这群年轻学子正跑出属于新时代的加速度。
编辑 | 上海科促会
来源 | 上海科技报
作者 | 吴苡婷