技术创新令宝石更绚丽(1)
——记梧州学院宝石机械的研发人陈炳忠
梧州学院实验楼里有一间约20平方米大小的实验室，室内的加工设备、宝石样机和一台用于图表设计的电脑靠着墙壁摆放，实验室中间的地板上横七竖八地放着一些正在加工的零部件，几个人在敲敲打打、又割又锯地忙碌着。
这就是梧州学院的广西高校重点实验室——“宝石设计和检测”的一个工作间，在这里诞生了目前国内领先水平的全自动宝石刻磨抛光机、宝石加工快速粘反石机、申报了国家发明4项专利……
这里的主人，就是该研发项目的带头人——陈炳忠高级工程师。在这个窄小、凌乱的地盘里，他兴致勃勃地向我们描绘着未来宝石加工业的宏伟蓝图：“宝石加工可以开着空调，一边喝着六堡茶、一边手摁遥控器来完成。”他说：“那时候的宝石加工，是由一个中央控制系统来控制所有的机械，这样就可以实现大规模的机械化生产。”
老师和商人的角色转换
1975年，从广西大学机械系铸造专业毕业的陈炳忠，来到广播电视大学梧州分校任教。在那个经济改革不断掀起浪潮的年代，宝石加工开始流入梧州。当时还是小伙子的陈炳忠，看好这个行业的发展前景，成为梧州市第一代宝石人。
虽然做的是磨宝石的生意，但机械专业出身的陈炳忠，开始对生产机器进行小改革来提高效率。然而只赚取加工费让他觉得劳动力太低廉，他越来越感觉自己可以在其中有所作为。于是他自费进入中国地质大学，选择宝石设计与制作专业进行研修。1993年，结束了学业的陈炳忠，干脆下海经商，与朋友一起经营首饰厂、宝石厂。
2003年，为整合资源、扩大办学规模，梧州教育学院、梧州师范学院、广西大学梧州分校三校合并，成为新兴的“广西大学梧州分校”。这是一所地方性的院校，本着为地方经济社会培养人才的宗旨，将开设系列服务地方的学科专业。于是，在商海里打拼了10年的陈炳忠，又重新归队，执起教鞭。学校开设有产品设计（首饰设计方向）专科专业，他给大学生上《首饰手工制作》《宝石琢型工艺学》《宝石学基础》等六门课程。
由于是新专业，教学设备和实验器材都相当匮乏，“学校几乎没有课堂所需的宝石矿物标本。刚开始，为了上课，会从家里带一些到课堂上，后来干脆全部拿到学校来”。陈炳忠自1993年下海经商后，每次出差或参加宝石展览时，喜欢收集各类宝石标本，只要看到本地没有的，或者以前没见过的宝石矿物标本，都会买回来。他收藏的矿物标本达200多种，几乎涵盖了现在教学时所用到或者列举到的标本，这都是一些有钱也难以收集到的矿物标本。
研发项目获国家专利
虽然做的是教书匠的活儿，但宝石人的情结，让陈炳忠跟业界联系紧密，加上培养的学生要输送到企业，对宝石加工、销售、机械制造各个环节，他了如指掌。
2008年以前，梧州市宝石加工多以手工操作为主，机械容易磨损而造成刻面不准确，随着劳动成本的不断攀升与产品销售价格竞争的下滑，造成了利润空间的减少。传统宝石加工工艺设备落后和产品品种僵化，严重制约了宝石产业的快速发展。一直关注梧州宝石业发展的陈炳忠，看到了市场对智能机械化的需求。
在这种情况下，以陈炳忠为首的科研攻关小组，依托梧州学院的“宝石设计与检测实验室”的科研平台，承担了“人工宝石粘石、反石、自动刻磨技术及设备研发”自治区级课题的研发。
该科研团队最大的优势在于，它集合了机械、计算机、电子工程、信号处理、艺术等多学科教授、工程师等科研人员。研发小组对人工宝石加工的工艺及技术含量进行了描述、总结，分析了项目开发中的重点和难点，明确了项目的技术研究方向，然后形成了产品开发的初步计划：以机械手实现宝石加工，以MCU为核心控制器的系统，同时植入专用步进电机驱动芯片，配合传感技术、液晶显示器和遥控技术，实现远距离输入各种宝石的设计参数，最后完成以控制机械手代替传统手工，对各种宝石进行研磨和抛光的技术转变，即研发成功粘、反石宝石设备以及人工宝石自动刻磨设备的总体目标。
2011年3月，宝石老板蒙汉坤购买了10台第二代全数控技术宝石研磨与抛光机。他说：“以前宝石加工是全手工操作，不仅效率低下、工人费力，而且加工出来的宝石，很难达到统一的标准。自从购进这批机器投入生产后，每天每人生产的直径6毫米的宝石从100粒左右提高到400粒以上，不仅生产效率提高将近4倍，而且加工出来的宝石质量稳定，达到A级以上标准。”
在他的工厂里，我们看到一个工人能够独自操作三台全数控宝石打磨和抛光机。工人小王说：“这机器可以磨32种形状的宝石，只要用遥控器输入相应的参数，所要的宝石形状就毫不费神地被机器生产出来了。”
随后，宝石加工快速粘反石机、自动刻磨抛光机、圆型宝石冠角亭角自动研磨床、刻面宝石复合抛光盘等机械，迅速在市场得以应用。
2012年3月，广西壮族自治区科技厅专家组对“人工宝石粘石、反石、自动刻磨技术及设备研发”项目进行鉴定和验收，做出了如下评价：该项目具有先进的设计理念，尤其是自主开发独特的控制算法与加工数据结构，提出控制程序与加工数据分离的设计方案，使得该技术及设备发明达到了国内领先水平。该项目小组的研发成果，已申报国家发明专利1项、实用新型专利3项，其中“宝石石坯研磨床”、“圆型宝石冠角亭角自动研磨床”和“刻面宝石复合抛光盘”，已获得国家知识产权局的实用新型专利授权。
研发的产品投放到市场，需要收集使用中的数据，对产品再进行改良和改革，于是自动刻磨抛光机（三代机）和刻面宝石加工快速粘反石机（二代机）相继投放市场，打破了长期以来梧州市宝石加工设备落后的局面，缩短了与国内外的差距。陈炳忠的团队也在长期的设计、研发、生产实践过程中，探索出一套行之有效的设计、生产技术和工艺。
从事多年人工宝石加工的莫柱森介绍，高精度宝石自动刻磨机操作简便、产品质量高、市场潜力大。他说：“旧式机生产的宝石，市场收购价仅为0.2元/颗。自动刻磨机生产的宝石，市场收购价高达0.8元/颗。仅这一点，就足以显现两者市场竞争力的巨大差别。”
用技术描绘产业蓝图
随着宝石机械研发的成功，陈炳忠在业界逐渐有了名气。2012年11月，深圳宏通陶瓷科技有限公司负责人在报纸和网络上获知陈炳忠的科研成果后，登门拜访，并邀请陈炳忠到其工厂考察，希望他能够为厂里研发加工宝石材料的手表链条的机器。
由于掌握了核心技术，陈炳忠对这类机械的研发信心十足，考察结束后，陈炳忠立即签下了协议。到2013年9月，他所研发的机械，已经完成了各种调试并申报国家发明专利，准备交付企业使用。目前，陈炳忠又跟该企业协商合作，研发陶瓷3D打印机，把对宝石生产机械的技术研发继续向纵深推进。
技术的发展是永无止境的。陈炳忠所带领的科研小组，对宝石打磨和抛光机的研发没有止步。他们不断进行技术攻关，对第四代刻磨抛光机智能化和性能，提出了更高追求，目前其关键技术已经取得突破，机械组装已具雏形。四代机新增加了垂直抛光宝石台面、宝石加工数据库、质量闭环控制技术等功能，并申报国家发明专利2项。
与宝石打了24年交道、在研发过程中越挫越勇的陈炳忠，深有体会地说：“不同学科专业知识技术的应用与开发，是完成技术攻关的关键；拥有这个产业的知识产权，就等于拥有这个产业的话语权。”
（注：本文曾发表在《西江月》，2013年第11期）
(1) 本文作者：郑文锋、谭永军。
