B.R.E.A.K. 台球机器人 — 寓教于乐，倍福学员探索工业自动化新玩法

一项学生创新实践项目已成为新生代人才培养的生动范例：四名参与倍福青年人才培养计划的在校学生，在比勒费尔德应用科学大学（HSBI）居特斯洛校区的机电一体化/自动化工学一体化培养项目学习期间，自主研发出了全自动“B.R.E.A.K.”台球机器人。其名称中的德文缩写意为“可自主执行击球动作的台球机器人”。该设备能够自主分析球局、演算最优击球路线，并精准执行出杆动作。该项目直观展现了学习过程中理论知识与产业实践深度融合的完整路径，也充分彰显了倍福的青年技术人才在成长初期便已具备承接高难度技术任务的能力。正是这种游戏化挑战与工业自动化的有机结合，让 B.R.E.A.K. 成为一个极具示范价值的标杆案例：看似是趣味性的创意项目，实则打造出一个覆盖图像处理、控制技术、机械设计和软件开发的高复杂度综合应用场景。

该项目的研发动力源于团队成员对台球运动与自动化技术的双重热爱。早在入学前，Ben 就萌生了研发台球机器人的想法——他一直痴迷于将策略性游戏与精密自动化技术相结合。尽管这一构想曾因条件受限未能落地，但在倍福的工学一体化培养项目期间，这个想法最终得以实现。Ben 与 Antoine、Michael 以及 Niklas 组成研发团队，以这一技术愿景为基础，将 B.R.E.A.K. 打磨为一套运行稳定、功能完整的机电一体化系统。在第 6 和第 7 学期，这四名倍福项目学员全力投入研发，逐步将创意构想转化为可稳定运行的实体设备。他们的目标十分明确：打造一台全自动台球机器人，能够独立完成八球对局的识别、路线分析与击球执行，同时兼顾高精度、高安全性、便携性与易用性。最终成果与预期完全一致：系统击球命中率约为 80%，水平已超越很多资深台球爱好者。

但通往最终目标的研发之路并非坦途。团队在实操过程中反复遇到大量实际复杂度远超最初预期的技术难题，其中‌球的识别成为攻关难点。因为在台球运动中，往往毫米级的细微偏差就决定了台球走位的精准度。最初计划的目标精度是 1 毫米，而在项目推进过程中，实际成果远超预期：目前这套系统的重复定位精度可达 0.2 毫米，定位精度可达 0.5 毫米。

在真实项目场景中完成工学融合式学习

这个项目最具示范意义的不只是最终交付的技术成果，而是整个团队从零到一走完的完整研发成长路径。四名学生全程自主组织协作，以项目里程碑为节点搭建项目整体框架，明确职责分工，在数月时间内有条不紊地完成了机械设计、控制技术、图像处理、安全功能、电气配置与生产制造等各项工作。整个研发过程完全复刻真实产业项目的运行逻辑：在紧张的时间周期、有限的研发资源约束下，持续对接协调赞助方、校方以及项目相关方的各类需求。正是这种完全贴近产业实际的实践模式，直观展现了理论学习与真实工作场景紧密结合的价值所在——让学生在实操中将专业知识与岗位必备的责任心、独立解决问题的能力以及项目落地能力融合为一体。

图像处理技术助力实现精准定位

这台台球机器人的技术可靠性建立在图像处理、智能软件与高精度控制技术的无缝协同之上。第一步是对台球桌台面进行光学采集：一台倍福工业相机会在不同色彩的光脉冲环境下，分三次完成台面图像拍摄。系统随后对这三张图像进行融合重构，生成完整的高保真彩色图像，从而为所有球的可靠、精准定位提供数据支撑。

后续分析工作则由基于 Python 开发的软件完成。Python 是一种功能强大的编程语言，尤其在图像处理、数据分析和机器学习应用领域占据重要地位。经过训练的模型能够自动完成台球的识别与分类，确定每个球在球台上的精确位置，同时自动补偿光学畸变，为后续处理提供可靠的数据基础。

基于这些信息，系统能够在极短的时间内计算出最优策略及下一杆最佳击球路径。B.R.E.A.K. 由此将台球爱好者往往依靠经验直觉判断的球局形势，转化为精确的数据、算法和运动轨迹。计算得出的目标数据和运动数据通过 ADS 传输至倍福控制系统。ADS 用作软件分析层与控制层之间快速、可靠的通信接口。整套自动化逻辑与运动执行功能完全基于倍福 TwinCAT 自动化软件开发实现。学生们完成了整套设备逻辑的定制化开发，让系统能够安全、高精度地完成击球前对准，全程无碰撞风险，并以可控且可重复的方式完成每一次击球。

最终交付的这套完整的系统，不仅在技术性能层面表现亮眼，更实现了所有关键学科领域的无缝整合——从采用倍福技术完成的光学检测，到智能数据处理，再到高精度运动控制。

以工业控制为核心支撑

该项目的技术基础是倍福基于 PC 的控制技术，工业 PC 作为强大的中央控制平台。团队在此基础上完成了 TwinCAT 自动化软件、驱动技术与工业图像处理（包括工业相机和光源）的集成，打造出一套无缝协同的完整系统。此外，项目还选用了来自东威斯特法伦利普地区其他合作赞助商提供的组件。最终成果充分展现了项目的高产业实践价值：该机器人将多种不同的技术整合为一套稳定可运行的功能应用，展示了工业自动化解决方案如何以高效、可扩展、面向实际应用的方式快速落地实现。

系统开发满足多元需求

B.R.E.A.K. 既要保证技术运行的高精度，作为互动演示装置，也要具备足够的吸引力，将自动化技术转化为可感知的趣味体验。参观者可以通过这套具象化的演示应用，直观理解图像处理、控制技术与机械结构的协同运行逻辑。除了基础功能之外，团队还需要满足大量非功能性设计要求：机器人不仅要保持稳定可靠的击球表现，同时需具备便携性、便于组装特性，且完全满足展会等公开活动场景的安全规范。恰恰是这些非功能性要求，充分凸显了项目系统化开发方法的价值。学生们通过反复测试、针对性调整、筛选迭代方案，一步步完成了系统优化。

项目最初选用的钢制机架方案最终被替换为铝型材搭建的模块化结构，后者灵活性更高，更便于现场运维。团队还对击球机构的初始设计方案进行了系统性改进：四名学生放弃了原定的线性击球系统，转而采用机械效率更高、结构更纤薄的摆锤原理。为确保各类公开活动场景下的使用安全，系统还集成了两台对角布设的安全激光扫描仪，实时监测球台周边区域，一旦有人进入安全区域，系统便会立即触发安全停机。

工学一体化学习 — 产教协同的成功典范

对于倍福而言，这个项目充分展现了其与比勒费尔德应用科学大学（HSBI）居特斯洛校区合作开展的工学一体化学习项目的核心价值。四名学生不仅能将课本里的专业知识运用到实践中，更能在真实项目里锻炼责任意识、决策能力、协调能力，在完全贴近真实产业项目的环境下，把复杂的创意从图纸变成实物。在这个过程中，他们学会了明确需求、划分优先级、以建设性的方式应对挫折，并养成了高效协作的团队习惯。正是这种融合工程知识、主观能动性与执行能力的培养模式，助力青年人才快速成长为合格的工程师，也为倍福的长期创新储备了充足的技术力量。

为青年工程师提供自主研发沃土

这恰恰是倍福对青年技术人才极具核心吸引力的关键特质：在这里，参与工学一体化培养项目的学生并非边缘角色，而是能够深度参与、主动推动公司技术创新进程的核心力量。他们在求学阶段就有机会承担明确的项目责任，接触行业前沿技术，完整体验创意从构思到落地为极具行业影响力的解决方案的全流程。这个项目充分证明，当技术攻关的挑战与探索试错的乐趣相辅相成时，最终必然能催生远超预期的突破性成果。而倍福为这类创新实践搭建了完善的支撑体系：依托高性能的自动化技术、充分的信任，以及在真实产业场景中支持人才自主成长的充足空间。

人才培养投入，终获丰厚回报

这台全自动化 B.R.E.A.K. 台球机器人目前已安置在倍福培训大楼内。它不只是作为这支学生团队倾力协作的可视化成果长期陈列于此，更将作为实践教学资源，持续为后续参与项目的学员提供研发实践支撑。在接下来的“机电一体化系统”课程模块中，新一批学生将接手该项目的后续迭代开发工作。展望未来，项目还可增加更多游戏模式、翻袋、自动摆球以及扩展软件功能。这台高科技台球装置的下一轮技术升级已然在望。