□ 顏曉玙 □ 虞世鳴

上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院 上海 200444

1 設(shè)計(jì)背景

目前,拼布藝術(shù)及縫紉機(jī)線繡藝術(shù)已經(jīng)成為一種潮流[1],在各種國(guó)內(nèi)外展會(huì)中都能見到這類作品,同時(shí)也有越來越多的獨(dú)立工作室、拼布藝術(shù)教室成立,對(duì)于縫紉線的需求大幅上升。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于拼布藝術(shù)及縫紉機(jī)線繡藝術(shù)的研究也越來越深入。這項(xiàng)藝術(shù)在傳統(tǒng)觀念上指純粹依靠制作者的經(jīng)驗(yàn),以固有形式來制作一些單調(diào)的圖譜圖案。現(xiàn)在,對(duì)具體形象圖片進(jìn)行網(wǎng)格劃分[2],經(jīng)馬賽克處理并制作成單元拼布、單元拼線,憑借獨(dú)有的視覺特質(zhì)、豐富的色彩性與特殊的紋理效果[3],成為一種新門類。對(duì)于單元拼布、單元拼線的制作,雖然通過計(jì)算機(jī)技術(shù)采集布料顏色自動(dòng)建立布?jí)K數(shù)據(jù)庫[4-5],利用算法提取縫制色譜等,能夠降低制作的難度,但是縫紉線的顏色總是無法令人滿意?？梢?對(duì)于多樣化、個(gè)性化縫紉線顏色的需求越來越大。

目前市場(chǎng)上的縫紉線以單色線為主,在一般縫制工作中,往往需要大量不同顏色的線團(tuán)來滿足布藝作品的色彩需求。無論是制作前期的選色配色,還是制作過程中的更換線團(tuán),都存在投入多、工作量大、效率低、易疲勞的問題。另一方面,即使線團(tuán)色卡上的顏色再多,一般情況下也仍無法與用戶想要的目標(biāo)顏色有效匹配。利用視錯(cuò)覺,通過合線器[6],將兩股或多股線合線,能夠逼近目標(biāo)顏色,這需要不斷嘗試,過程煩瑣,并不是一個(gè)好的解決對(duì)策。

已經(jīng)有很多生產(chǎn)商著眼于周期反復(fù)性的混色線,但這些線團(tuán)混色形式重復(fù)單調(diào),多種顏色以相同的排列方式重復(fù)組合,不能滿足用戶個(gè)性化的需求。

筆者設(shè)計(jì)了一款按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器,只需輸入一種白色縫紉線,通過四色噴彩,就能得到任意顏色的彩色縫紉線,可以廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)、家庭縫制、拼布,以及布藝線藝作品設(shè)計(jì)開發(fā),輕松滿足用戶對(duì)多種顏色的單色線與多色線需求,能夠從根本上解決儲(chǔ)備多種顏色線團(tuán)及頻繁替換線團(tuán)的復(fù)雜工作問題。

2 設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器,從染色方法入手。市面上常見的線團(tuán)一般采用浸染的方式進(jìn)行生產(chǎn),利用這種原理開發(fā)設(shè)計(jì)的染線器[7],雖然能夠順利實(shí)現(xiàn)將白線變?yōu)槟繕?biāo)顏色的彩線,但是耗時(shí)長(zhǎng),線不易干透,在需要多次浸染的情況下,容易污染染缸,造成顏色不準(zhǔn)或浪費(fèi)原材料。

隨著數(shù)碼噴墨技術(shù)在紡織品領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸成熟[8],縫紉線個(gè)性化染色器能夠快速實(shí)現(xiàn)用戶的個(gè)性化定制需求。用戶將想要的目標(biāo)顏色通過藍(lán)牙通信工具傳輸至縫紉線個(gè)性化染色器的主控系統(tǒng),經(jīng)過四色墨盒的依次噴染,即可在白色縫紉線上得到所需要的顏色。在這一過程中,需要保證縫紉線始終保持繃直且水平,縫紉線在進(jìn)入縫制設(shè)備或纏繞于線筒上時(shí)始終保持干燥,縫紉線被一次噴染,即可將目標(biāo)區(qū)段內(nèi)的縫紉線圓周表面全部覆蓋染料。

3 總體設(shè)計(jì)方案

從整體效果、宜人性、形態(tài)等方面考慮[9],力求各部件均勻布置,操作簡(jiǎn)便。按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示,由機(jī)架、染線盒、噴染機(jī)構(gòu)三部分組成。

▲圖1 縫紉線個(gè)性化染色器總體設(shè)計(jì)方案

噴染機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)架中,下端固定于固定架上,確保安裝穩(wěn)固。染線盒安裝于噴染機(jī)構(gòu)之間,前后兩端對(duì)應(yīng)前導(dǎo)線板和后導(dǎo)線板,可單獨(dú)取出。從外部線團(tuán)中引出的白色縫紉線,由染線盒前端進(jìn)入后,從后端引出。而噴染機(jī)構(gòu)噴射的顏料,經(jīng)過染線盒外部定位凹槽臺(tái)上開的孔后從內(nèi)部的噴口射出,實(shí)現(xiàn)對(duì)白色縫紉線進(jìn)行染色。

4 結(jié)構(gòu)

4.1 機(jī)架

按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器機(jī)架如圖2所示,包括固定架、活動(dòng)架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、前導(dǎo)線板、后導(dǎo)線板等部件。固定架水平放置,后導(dǎo)線板垂直固定于固定架后端,活動(dòng)架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于后導(dǎo)線板,可轉(zhuǎn)動(dòng)開合。前導(dǎo)線板可自由取下,安裝時(shí)裝于固定架前端?；顒?dòng)架合上后,活動(dòng)架上的卡口自然嵌入前導(dǎo)線板的兩個(gè)卡口中,確保整個(gè)機(jī)架在染色器工作時(shí)穩(wěn)定可靠。中央控制系統(tǒng)可以通過移動(dòng)電話附帶的藍(lán)牙通信接口進(jìn)行運(yùn)行控制。Type-C型電源接口位于固定架側(cè)面,為整機(jī)供電。

▲圖2 縫紉線個(gè)性化染色器機(jī)架

4.2 染線盒

按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器染線盒如圖3所示,包括上蓋和盒體,可上下打開。盒體外部設(shè)有定位凹槽臺(tái),對(duì)應(yīng)位置的內(nèi)部設(shè)有噴口。噴口上裝有探測(cè)頭,以確定縫紉線染色部分的位置,保證噴染工作精準(zhǔn)進(jìn)行。染線盒內(nèi)部每個(gè)噴口的兩側(cè)都設(shè)有微型風(fēng)扇,確?？p紉線始終保持干燥。染線盒的兩端設(shè)有夾緊片,當(dāng)縫紉線夾入后,能夠始終保持繃直狀態(tài),保證之后噴染過程的精度。

▲圖3 縫紉線個(gè)性化染色器染線盒

4.3 噴染機(jī)構(gòu)

噴染機(jī)構(gòu)是整個(gè)按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器的核心,由三個(gè)染色單體構(gòu)成,每個(gè)染色單體包括墨水囊、墨水口、外殼、蠕動(dòng)泵、支撐片、定位片、彈簧和噴頭,如圖4所示。墨水囊可拆下更換,總墨水量可供標(biāo)準(zhǔn)3 000 yd(1 yd=0.914 4 m)大卷縫紉線噴染。為了保證墨水能夠全部順利輸送至蠕動(dòng)泵,墨水囊內(nèi)加裝了墨水彎管。

▲圖4 縫紉線個(gè)性化染色器噴染機(jī)構(gòu)

蠕動(dòng)泵位于整個(gè)噴染機(jī)構(gòu)的中心,由微型蠕動(dòng)泵搭載直流無刷電機(jī)。通過蠕動(dòng)泵的工作,染色墨水從墨水囊中泵出,經(jīng)過定位片后輸送至噴頭,經(jīng)過染線盒外殼上的孔從染線盒內(nèi)部的噴口射出,完成噴染工作。

為了保證染線盒能夠順利并正確裝入噴染機(jī)構(gòu),每個(gè)染色單體上的噴頭可借助彈簧,根據(jù)染線盒外殼外側(cè)上的定位凹槽臺(tái)前后伸縮移動(dòng)。染線盒安裝后如圖5所示。

▲圖5 縫紉線個(gè)性化染色器染線盒安裝

墨水選擇分散染料數(shù)碼噴墨印花墨水,在保證噴染質(zhì)量的前提下,成本較低,約為市售墨水價(jià)格的1/3[10]。將墨水囊作為耗材,更能為消費(fèi)者所接受。

5 控制系統(tǒng)

按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器,其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示,包括中央處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器和通信接口[11]。

▲圖6 縫紉線個(gè)性化染色器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中央處理器執(zhí)行噴染工作的運(yùn)算處理,負(fù)責(zé)對(duì)需要的目標(biāo)顏色進(jìn)行分析,將印刷數(shù)據(jù)傳輸至泵驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí),中央處理器對(duì)噴口探測(cè)電路返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,定位縫紉線的位置,確保噴染工作能夠順利、精確進(jìn)行。中央處理器執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)來自于只讀存儲(chǔ)器,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器臨時(shí)保存中央處理器處理中的數(shù)據(jù)。非易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)噴染處理程序和程序中使用的數(shù)據(jù),以及用戶傳輸至染色器的目標(biāo)顏色圖片等。通信接口的作用在于使染色器與其它設(shè)備進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)用戶通過藍(lán)牙傳輸,將目標(biāo)顏色數(shù)據(jù)存入染色器。

6 使用方法

打開活動(dòng)架,取下前導(dǎo)線板,將按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器的噴染機(jī)構(gòu)安裝于固定架上,通過位于固定架上的定位插槽與卡扣扣緊,裝入后即可實(shí)現(xiàn)電源線路及控制線路導(dǎo)通。

將需要染色的白色縫紉線從線團(tuán)引出,穿過前導(dǎo)線板的導(dǎo)環(huán),經(jīng)過染線盒盒體前端的夾緊片,再穿過微型風(fēng)扇至后方夾緊片,利用微型導(dǎo)槽保證白色縫紉線繃直,蓋上染線盒上蓋。穿線方法如圖7所示。

▲圖7 穿線方法

將已安裝白色縫紉線的染線盒插入噴染機(jī)構(gòu),噴頭會(huì)根據(jù)染線盒表面的定位凹槽臺(tái)來回伸縮,直至所有噴頭均完成定位。

將前導(dǎo)線板安裝于固定架的卡口上,合上活動(dòng)架至卡口完全卡入前導(dǎo)線板的插槽內(nèi),噴染機(jī)構(gòu)兩側(cè)被活動(dòng)架的卡口固定。將白色縫紉線穿過后導(dǎo)線板的導(dǎo)環(huán),保證縫紉線繃緊且處于完全水平,完成整個(gè)安裝及穿線過程。

通過位于固定架側(cè)面的Type-C型電源接口連接電源,使用移動(dòng)電話附帶的藍(lán)牙通信接口將目標(biāo)顏色或圖片傳輸至控制系統(tǒng),便可進(jìn)行自動(dòng)噴染。

按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器使用安裝過程如圖8所示。

▲圖8 縫紉線個(gè)性化染色器使用安裝過程

7 結(jié)束語

筆者設(shè)計(jì)了按需配色的縫紉線個(gè)性化染色器,操作簡(jiǎn)便,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,染線快捷,可以滿足對(duì)白色縫紉線配色、染色的多樣化與個(gè)性化需求,能夠提高布藝線藝制作的效率,在縫制行業(yè)中具有應(yīng)用價(jià)值。