在8日的國家科技獎勵大會上，浙江大學領銜完成的“超高速數碼噴印設備關鍵技術研發(fā)及應用”項目獲國家技術發(fā)明獎二等獎。

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。幾天后，緊扣潮流脈搏，印花時髦的服飾已出現(xiàn)在市井街頭……反應快、多品種、小批量、個性化，“快時尚”的時代已然到來。于瞬息萬變的市場演繹“速度與激情”，這背后，印花新技術的出現(xiàn)和發(fā)展起著不可忽視的重要作用。

早在2004年，浙江大學生物醫(yī)學工程與儀器科學學院陳耀武教授及其團隊就開始致力于超高速數碼噴印設備關鍵技術研發(fā)及應用。在國家“863”計劃和國家科技支撐計劃項目支持下，聯(lián)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(fā)了噴印速度快、印花精度高、可個性化生產、綠色環(huán)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(yè)轉型升級的核心關鍵力量之一。

讓“智能大腦”高效運轉

我國是紡織印花大國，傳統(tǒng)印花工藝需要人工刻網、調色，生產周期長，印花精度低，且會產生大量廢水，已嚴重阻礙行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。數碼噴印技術的出現(xiàn)，為緩解上述問題帶來了新希望。如同打印機打印紙張一般，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，無法跟上市場需求批量生產，僅能用于設計打樣等應用。開發(fā)超高速數碼噴印設備可以說是滿足大規(guī)模工業(yè)化生產的唯一出路。

經過反復探索，陳耀武團隊突破這一困擾超高速數碼噴印發(fā)展的重大技術瓶頸，發(fā)明了基于眾核處理器和大規(guī)模FPGA的超大流量噴印數據實時并行處理引擎，讓系統(tǒng)擁有了能夠高效運轉的“大腦”。

從2004年開始研究到2009年研制出第一臺超高速數碼印花機樣機，再到今天，項目團隊優(yōu)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，擺脫花回限制，細致逼真地展現(xiàn)顏色漸變、云紋等精美圖案，實現(xiàn)即打即印，立等可取，可以說夢想已成為現(xiàn)實。

到目前為止，超高速數碼噴印已可在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實時轉換為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。由于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，噴孔數據以“位（bit）”而非“字節(jié)（byte）”為單位，所以除了要實現(xiàn)8萬多個噴孔的精準時序控制，系統(tǒng)還必須先將設計圖案按“位”旋轉后再送入噴頭進行噴印，實時處理的噴印數據量之大可想而知。

給機器裝上“火眼金睛”

超高速數碼噴印采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(xiàn)堵塞，就可能出現(xiàn)噴印圖像色彩失真、漏印等問題。

為此，該項目提出了基于視頻的噴頭狀態(tài)高速實時監(jiān)測控制方法及系統(tǒng)。通過攝像頭實時采集高分辨率的圖案，將其與系統(tǒng)中預存的圖案通過算法進行比較、判定，圖像處理系統(tǒng)將檢測結果實時發(fā)送給噴頭控制系統(tǒng)。只要發(fā)生堵塞，噴頭就會自動進行清洗，這有效防止了由于噴頭堵塞引起的嚴重噴印缺陷。

“失之毫厘，謬以千里”，噴印圖像殘缺、噴頭滴墨、噴孔出墨不均勻、導帶步進不準等諸多因素都可能造成織物噴印品質的嚴重下降。當超高速數碼噴印設備進行工業(yè)化生產時，織物紋理和噴印圖像花型往往較為復雜，傳統(tǒng)的機器視覺檢測系統(tǒng)無法在高速生產條件下做到高精度實時微缺陷檢測。而噴印缺陷一旦發(fā)生，出現(xiàn)大量次品，造成原材料的嚴重浪費幾乎是必然。

通過發(fā)明基于高性能嵌入式處理器的噴印缺陷在線自動檢測方法和系統(tǒng)，項目團隊為機器裝上了識別缺陷的“火眼金睛”。當系統(tǒng)判定缺陷產生后，可通過報警、自動停機等方式將損失降到最低。

為行業(yè)換上“綠色新裝”

攻克諸多技術難題，實現(xiàn)超高速數碼噴印，項目獲得了授權發(fā)明專利29件，其中美國專利2件，發(fā)表了SCI/EI論文27篇，研發(fā)了系列具有自主知識產權的超高速數碼印花機。

行業(yè)權威期刊《Digital Textile》曾對全球超高速數碼噴印設備進行對比、評估，該項目總體技術居國際領先水平。此外，據紡織品行業(yè)權威咨詢公司——英國WTiN發(fā)布的2015年度全球市場分析報告顯示，2015年度采用該項目成果噴印的織物產量占全球市場的13%，為全球第二。

目前，項目產品已出口到意大利、日本等20多個國家和地區(qū)，在200多家印花企業(yè)成功應用。近三年，實現(xiàn)新增產值3.07億元，出口創(chuàng)匯9323萬元。項目成果也已被列入國家發(fā)改委《產業(yè)結構調整指導目錄》、工信部《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》和環(huán)保部《國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術目錄》。

作為滿足“中國制造2025”個性化定制生產需求和“快時尚”消費需求的新一代印花設備，超高速數碼噴印設備正成為推動紡織印花行業(yè)轉型升級，提升紡織印花產品國際競爭力的重要力量。

而在節(jié)能減排和環(huán)節(jié)保護方面，該項目也發(fā)揮著積極的作用。不同于傳統(tǒng)印花過量給墨、給槳，布面上50%以上的染料會被洗去，產生大量高污染廢水，超高速數碼噴印過程中，染料的使用由計算機按需分配，化工染料的消耗及廢水排放都大幅度降低，廢水經簡單處理后即可循環(huán)利用。這為紡織印花行業(yè)換上“綠色新裝”提供了新可能。

科技創(chuàng)新，永遠在路上。陳耀武表示，團隊將繼續(xù)攻堅克難，研制下一代超高速數碼噴印技術及應用，讓數碼噴印的速度更快，精度更高，節(jié)能環(huán)保能力更強。

浙江新聞客戶端2018年1月8日