按需配色的缝纫线个性化染色器*

□ 颜晓玙 □ 虞世鸣

上海大学 机电工程与自动化学院 上海 200444

1 设计背景

目前,拼布艺术及缝纫机线绣艺术已经成为一种潮流[1],在各种国内外展会中都能见到这类作品,同时也有越来越多的独立工作室、拼布艺术教室成立,对于缝纫线的需求大幅上升。

国内外对于拼布艺术及缝纫机线绣艺术的研究也越来越深入。这项艺术在传统观念上指纯粹依靠制作者的经验,以固有形式来制作一些单调的图谱图案。现在,对具体形象图片进行网格划分[2],经马赛克处理并制作成单元拼布、单元拼线,凭借独有的视觉特质、丰富的色彩性与特殊的纹理效果[3],成为一种新门类。对于单元拼布、单元拼线的制作,虽然通过计算机技术采集布料颜色自动建立布块数据库[4-5],利用算法提取缝制色谱等,能够降低制作的难度,但是缝纫线的颜色总是无法令人满意。可见,对于多样化、个性化缝纫线颜色的需求越来越大。

目前市场上的缝纫线以单色线为主,在一般缝制工作中,往往需要大量不同颜色的线团来满足布艺作品的色彩需求。无论是制作前期的选色配色,还是制作过程中的更换线团,都存在投入多、工作量大、效率低、易疲劳的问题。另一方面,即使线团色卡上的颜色再多,一般情况下也仍无法与用户想要的目标颜色有效匹配。利用视错觉,通过合线器[6],将两股或多股线合线,能够逼近目标颜色,这需要不断尝试,过程烦琐,并不是一个好的解决对策。

已经有很多生产商着眼于周期反复性的混色线,但这些线团混色形式重复单调,多种颜色以相同的排列方式重复组合,不能满足用户个性化的需求。

笔者设计了一款按需配色的缝纫线个性化染色器,只需输入一种白色缝纫线,通过四色喷彩,就能得到任意颜色的彩色缝纫线,可以广泛应用于企业生产、家庭缝制、拼布,以及布艺线艺作品设计开发,轻松满足用户对多种颜色的单色线与多色线需求,能够从根本上解决储备多种颜色线团及频繁替换线团的复杂工作问题。

2 设计理念

设计按需配色的缝纫线个性化染色器,从染色方法入手。市面上常见的线团一般采用浸染的方式进行生产,利用这种原理开发设计的染线器[7],虽然能够顺利实现将白线变为目标颜色的彩线,但是耗时长,线不易干透,在需要多次浸染的情况下,容易污染染缸,造成颜色不准或浪费原材料。

随着数码喷墨技术在纺织品领域中的应用日渐成熟[8],缝纫线个性化染色器能够快速实现用户的个性化定制需求。用户将想要的目标颜色通过蓝牙通信工具传输至缝纫线个性化染色器的主控系统,经过四色墨盒的依次喷染,即可在白色缝纫线上得到所需要的颜色。在这一过程中,需要保证缝纫线始终保持绷直且水平,缝纫线在进入缝制设备或缠绕于线筒上时始终保持干燥,缝纫线被一次喷染,即可将目标区段内的缝纫线圆周表面全部覆盖染料。

3 总体设计方案

从整体效果、宜人性、形态等方面考虑[9],力求各部件均匀布置,操作简便。按需配色的缝纫线个性化染色器总体设计方案如图1所示,由机架、染线盒、喷染机构三部分组成。

▲图1 缝纫线个性化染色器总体设计方案

喷染机构安装于机架中,下端固定于固定架上,确保安装稳固。染线盒安装于喷染机构之间,前后两端对应前导线板和后导线板,可单独取出。从外部线团中引出的白色缝纫线,由染线盒前端进入后,从后端引出。而喷染机构喷射的颜料,经过染线盒外部定位凹槽台上开的孔后从内部的喷口射出,实现对白色缝纫线进行染色。

4 结构

4.1 机架

按需配色的缝纫线个性化染色器机架如图2所示,包括固定架、活动架、转动轴、前导线板、后导线板等部件。固定架水平放置,后导线板垂直固定于固定架后端,活动架的转动轴位于后导线板,可转动开合。前导线板可自由取下,安装时装于固定架前端。活动架合上后,活动架上的卡口自然嵌入前导线板的两个卡口中,确保整个机架在染色器工作时稳定可靠。中央控制系统可以通过移动电话附带的蓝牙通信接口进行运行控制。Type-C型电源接口位于固定架侧面,为整机供电。

▲图2 缝纫线个性化染色器机架

4.2 染线盒

按需配色的缝纫线个性化染色器染线盒如图3所示,包括上盖和盒体,可上下打开。盒体外部设有定位凹槽台,对应位置的内部设有喷口。喷口上装有探测头,以确定缝纫线染色部分的位置,保证喷染工作精准进行。染线盒内部每个喷口的两侧都设有微型风扇,确保缝纫线始终保持干燥。染线盒的两端设有夹紧片,当缝纫线夹入后,能够始终保持绷直状态,保证之后喷染过程的精度。

▲图3 缝纫线个性化染色器染线盒

4.3 喷染机构

喷染机构是整个按需配色的缝纫线个性化染色器的核心,由三个染色单体构成,每个染色单体包括墨水囊、墨水口、外壳、蠕动泵、支撑片、定位片、弹簧和喷头,如图4所示。墨水囊可拆下更换,总墨水量可供标准3 000 yd(1 yd=0.914 4 m)大卷缝纫线喷染。为了保证墨水能够全部顺利输送至蠕动泵,墨水囊内加装了墨水弯管。

▲图4 缝纫线个性化染色器喷染机构

蠕动泵位于整个喷染机构的中心,由微型蠕动泵搭载直流无刷电机。通过蠕动泵的工作,染色墨水从墨水囊中泵出,经过定位片后输送至喷头,经过染线盒外壳上的孔从染线盒内部的喷口射出,完成喷染工作。

为了保证染线盒能够顺利并正确装入喷染机构,每个染色单体上的喷头可借助弹簧,根据染线盒外壳外侧上的定位凹槽台前后伸缩移动。染线盒安装后如图5所示。

▲图5 缝纫线个性化染色器染线盒安装

墨水选择分散染料数码喷墨印花墨水,在保证喷染质量的前提下,成本较低,约为市售墨水价格的1/3[10]。将墨水囊作为耗材,更能为消费者所接受。

5 控制系统

按需配色的缝纫线个性化染色器,其控制系统结构如图6所示,包括中央处理器、只读存储器、随机存取存储器、非易失性存储器和通信接口[11]。

▲图6 缝纫线个性化染色器控制系统结构

中央处理器执行喷染工作的运算处理,负责对需要的目标颜色进行分析,将印刷数据传输至泵驱动电路。同时,中央处理器对喷口探测电路返回的数据进行处理,定位缝纫线的位置,确保喷染工作能够顺利、精确进行。中央处理器执行的程序和数据来自于只读存储器,随机存取存储器临时保存中央处理器处理中的数据。非易失性存储器用于存储喷染处理程序和程序中使用的数据,以及用户传输至染色器的目标颜色图片等。通信接口的作用在于使染色器与其它设备进行通信,实现用户通过蓝牙传输,将目标颜色数据存入染色器。

6 使用方法

打开活动架,取下前导线板,将按需配色的缝纫线个性化染色器的喷染机构安装于固定架上,通过位于固定架上的定位插槽与卡扣扣紧,装入后即可实现电源线路及控制线路导通。

将需要染色的白色缝纫线从线团引出,穿过前导线板的导环,经过染线盒盒体前端的夹紧片,再穿过微型风扇至后方夹紧片,利用微型导槽保证白色缝纫线绷直,盖上染线盒上盖。穿线方法如图7所示。

▲图7 穿线方法

将已安装白色缝纫线的染线盒插入喷染机构,喷头会根据染线盒表面的定位凹槽台来回伸缩,直至所有喷头均完成定位。

将前导线板安装于固定架的卡口上,合上活动架至卡口完全卡入前导线板的插槽内,喷染机构两侧被活动架的卡口固定。将白色缝纫线穿过后导线板的导环,保证缝纫线绷紧且处于完全水平,完成整个安装及穿线过程。

通过位于固定架侧面的Type-C型电源接口连接电源,使用移动电话附带的蓝牙通信接口将目标颜色或图片传输至控制系统,便可进行自动喷染。

按需配色的缝纫线个性化染色器使用安装过程如图8所示。

▲图8 缝纫线个性化染色器使用安装过程

7 结束语

笔者设计了按需配色的缝纫线个性化染色器,操作简便,机构简单可靠,染线快捷,可以满足对白色缝纫线配色、染色的多样化与个性化需求,能够提高布艺线艺制作的效率,在缝制行业中具有应用价值。