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“智慧大腦”讓印花速度1000平方米/小時

時裝秀場上, 模特身著色彩絢麗、印花生動、質料各異的華美服飾, 解鎖新一輪流行趨勢。 幾天後, 緊扣潮流脈搏的時髦印花服飾已出現在市井街頭……這背後, 印花新技術的出現和發展起著不可忽視的作用。

早在2004年, 浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院教授陳耀武及其團隊就開始致力於超高速數碼噴印設備關鍵技術研發及應用。 在國家“863”計畫和國家科技支撐計畫專案支援下, 聯合杭州宏華數碼科技股份有限公司等單位進行產學研合作, 團隊通過多年攻關, 研發了噴印速度快、印花精度高、可個性化生產、綠色環保的超高速數碼噴印技術及設備。 它正逐漸成為引領紡織印花行業轉型升級的核心力量之一。 “超高速數碼噴印設備關鍵技術研發及應用”項目, 也獲得了2017年度國家技術發明獎二等獎。

我國是紡織印花大國, 傳統印花工藝需要人工刻網、調色, 生產週期長, 印花精度低, 且會產生大量廢水, 已嚴重阻礙行業的可持續發展。 數碼噴印技術的出現, 為緩解上述問題帶來了新希望。 如同印表機打印紙張一般, 只要在電腦中輸入圖像, 人們就可以便捷地拿到實際樣品。

然而, 長期以來,

數碼噴印生產速度慢, 無法跟上市場需求的批量生產, 僅能用於設計打樣等應用。 開發超高速數碼噴印設備可以說是滿足大規模工業化生產的唯一出路。

經過反復探索, 陳耀武團隊突破了這一困擾超高速數碼噴印發展的重大技術瓶頸, 發明了基於眾核處理器和大規模FPGA的超大流量噴印數據即時並行處理引擎, 讓系統擁有了能夠高效運轉的“大腦”。

從2004年開始研究到2009年研製出第一台超高速數碼印花機樣機, 再到今天, 項目團隊優化技術的腳步從未停歇。 在同一塊面料上混合噴印出豐富細膩的色彩, 細緻逼真地展現顏色漸變、雲紋等精美圖案, 實現即打即印, 立等可取, 可以說夢想已成為現實。

到目前為止,

超高速數碼噴印可在1200×600dpi精度下對最大寬幅3.2米的織物進行彩色高精度噴印, 且噴印速度達1000平方米/小時以上。

事實上, 要做到這些, 相當不易。 它意味著要將電腦上的設計圖案即時轉換為32個噴頭的控制信號, 而每個噴頭上有2656個噴孔同時以2萬次/秒的速度進行著噴印。 由於超高速數碼噴印設備的噴頭陣列排布方向與電腦設計圖案方向相差90度, 噴孔資料以“位元(bit)”而非“位元組(byte)”為單位, 所以除了要實現8萬多個噴孔的精准時序控制外, 系統還必須先將設計圖案按“位元”旋轉後再送入噴頭進行噴印, 即時處理的噴印數據量之大可想而知。

超高速數碼噴印採用墨水進行圖像噴印, 而墨水很容易在噴墨口上凝聚結塊, 使噴孔堵塞。

84992個直徑為20微米的噴孔, 一旦有幾個出現堵塞, 就可能出現噴印圖像色彩失真、漏印等問題。

為此, 該專案提出了基於視頻的噴頭狀態告訴即時檢測控制方法及系統。 通過攝像頭即時採集高解析度的圖案, 將其與系統中預存的圖案通過演算法進行比較、判定, 影像處理系統將檢測結果即時發送給噴頭控制系統。 只要發生堵塞, 噴頭就會自動進行清洗, 這有效防止了由於噴頭堵塞引起的嚴重噴印缺陷。

“失之毫釐,謬以千里”。當超高速數碼噴印設備進行工業化生產時,織物紋理和噴印圖像花型往往較為複雜,傳統的機器視覺檢測系統無法在高速生產條件下做到高精度即時微缺陷檢測。而一旦發生噴印缺陷,出現大量次品,就會造成原材料的嚴重浪費。

通過發明基於高性能嵌入式處理器的噴印缺陷線上自動檢測方法和系統,專案團隊為機器裝上了識別缺陷的“火眼金睛”。當系統判定缺陷產生後,可通過報警、自動停機等方式將損失降到最低。

目前,該專案產品已出口到義大利、日本等20多個國家和地區,在200多家印花企業成功應用。近3年實現新增產值3.07億元,出口創匯9323萬元。項目成果已被列入國家發改委《產業結構調整指導目錄》、工信部《工業節能“十二五”規劃》和環保部《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄》。

編輯:江英華

“失之毫釐,謬以千里”。當超高速數碼噴印設備進行工業化生產時,織物紋理和噴印圖像花型往往較為複雜,傳統的機器視覺檢測系統無法在高速生產條件下做到高精度即時微缺陷檢測。而一旦發生噴印缺陷,出現大量次品,就會造成原材料的嚴重浪費。

通過發明基於高性能嵌入式處理器的噴印缺陷線上自動檢測方法和系統,專案團隊為機器裝上了識別缺陷的“火眼金睛”。當系統判定缺陷產生後,可通過報警、自動停機等方式將損失降到最低。

目前,該專案產品已出口到義大利、日本等20多個國家和地區,在200多家印花企業成功應用。近3年實現新增產值3.07億元,出口創匯9323萬元。項目成果已被列入國家發改委《產業結構調整指導目錄》、工信部《工業節能“十二五”規劃》和環保部《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄》。

編輯:江英華

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