按需配色的縫紉線個性化染色器*

□ 顏曉玙 □ 虞世鳴

上海大學 機電工程與自動化學院 上海 200444

1 設計背景

目前,拼布藝術及縫紉機線繡藝術已經成為一種潮流[1],在各種國內外展會中都能見到這類作品,同時也有越來越多的獨立工作室、拼布藝術教室成立,對于縫紉線的需求大幅上升。

國內外對于拼布藝術及縫紉機線繡藝術的研究也越來越深入。這項藝術在傳統觀念上指純粹依靠制作者的經驗,以固有形式來制作一些單調的圖譜圖案。現在,對具體形象圖片進行網格劃分[2],經馬賽克處理并制作成單元拼布、單元拼線,憑借獨有的視覺特質、豐富的色彩性與特殊的紋理效果[3],成為一種新門類。對于單元拼布、單元拼線的制作,雖然通過計算機技術采集布料顏色自動建立布塊數據庫[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。可見,對于多樣化、個性化縫紉線顏色的需求越來越大。

目前市場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,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顏色有效匹配。利用視錯覺,通過合線器[6],將兩股或多股線合線,能夠逼近目標顏色,這需要不斷嘗試,過程煩瑣,并不是一個好的解決對策。

已經有很多生產商著眼于周期反復性的混色線,但這些線團混色形式重復單調,多種顏色以相同的排列方式重復組合,不能滿足用戶個性化的需求。

筆者設計了一款按需配色的縫紉線個性化染色器,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,可以廣泛應用于企業生產、家庭縫制、拼布,以及布藝線藝作品設計開發,輕松滿足用戶對多種顏色的單色線與多色線需求,能夠從根本上解決儲備多種顏色線團及頻繁替換線團的復雜工作問題。

2 設計理念

設計按需配色的縫紉線個性化染色器,從染色方法入手。市面上常見的線團一般采用浸染的方式進行生產,利用這種原理開發設計的染線器[7],雖然能夠順利實現將白線變為目標顏色的彩線,但是耗時長,線不易干透,在需要多次浸染的情況下,容易污染染缸,造成顏色不準或浪費原材料。

隨著數碼噴墨技術在紡織品領域中的應用日漸成熟[8],縫紉線個性化染色器能夠快速實現用戶的個性化定制需求。用戶將想要的目標顏色通過藍牙通信工具傳輸至縫紉線個性化染色器的主控系統,經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,縫紉線在進入縫制設備或纏繞于線筒上時始終保持干燥,縫紉線被一次噴染,即可將目標區段內的縫紉線圓周表面全部覆蓋染料。

3 總體設計方案

從整體效果、宜人性、形態等方面考慮[9],力求各部件均勻布置,操作簡便。按需配色的縫紉線個性化染色器總體設計方案如圖1所示,由機架、染線盒、噴染機構三部分組成。

▲圖1 縫紉線個性化染色器總體設計方案

噴染機構安裝于機架中,下端固定于固定架上,確保安裝穩固。染線盒安裝于噴染機構之間,前后兩端對應前導線板和后導線板,可單獨取出。從外部線團中引出的白色縫紉線,由染線盒前端進入后,從后端引出。而噴染機構噴射的顏料,經過染線盒外部定位凹槽臺上開的孔后從內部的噴口射出,實現對白色縫紉線進行染色。

4 結構

4.1 機架

按需配色的縫紉線個性化染色器機架如圖2所示,包括固定架、活動架、轉動軸、前導線板、后導線板等部件。固定架水平放置,后導線板垂直固定于固定架后端,活動架的轉動軸位于后導線板,可轉動開合。前導線板可自由取下,安裝時裝于固定架前端。活動架合上后,活動架上的卡口自然嵌入前導線板的兩個卡口中,確保整個機架在染色器工作時穩定可靠。中央控制系統可以通過移動電話附帶的藍牙通信接口進行運行控制。Type-C型電源接口位于固定架側面,為整機供電。

▲圖2 縫紉線個性化染色器機架

4.2 染線盒

按需配色的縫紉線個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。盒體外部設有定位凹槽臺,對應位置的內部設有噴口。噴口上裝有探測頭,以確定縫紉線染色部分的位置,保證噴染工作精準進行。染線盒內部每個噴口的兩側都設有微型風扇,確保縫紉線始終保持干燥。染線盒的兩端設有夾緊片,當縫紉線夾入后,能夠始終保持繃直狀態,保證之后噴染過程的精度。

▲圖3 縫紉線個性化染色器染線盒

4.3 噴染機構

噴染機構是整個按需配色的縫紉線個性化染色器的核心,由三個染色單體構成,每個染色單體包括墨水囊、墨水口、外殼、蠕動泵、支撐片、定位片、彈簧和噴頭,如圖4所示。墨水囊可拆下更換,總墨水量可供標準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泵,墨水囊內加裝了墨水彎管。

▲圖4 縫紉線個性化染色器噴染機構

蠕動泵位于整個噴染機構的中心,由微型蠕動泵搭載直流無刷電機。通過蠕動泵的工作,染色墨水從墨水囊中泵出,經過定位片后輸送至噴頭,經過染線盒外殼上的孔從染線盒內部的噴口射出,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構,每個染色單體上的噴頭可借助彈簧,根據染線盒外殼外側上的定位凹槽臺前后伸縮移動。染線盒安裝后如圖5所示。

▲圖5 縫紉線個性化染色器染線盒安裝

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

5 控制系統

按需配色的縫紉線個性化染色器,其控制系統結構如圖6所示,包括中央處理器、只讀存儲器、隨機存取存儲器、非易失性存儲器和通信接口[11]。

▲圖6 縫紉線個性化染色器控制系統結構

中央處理器執行噴染工作的運算處理,負責對需要的目標顏色進行分析,將印刷數據傳輸至泵驅動電路。同時,中央處理器對噴口探測電路返回的數據進行處理,定位縫紉線的位置,確保噴染工作能夠順利、精確進行。中央處理器執行的程序和數據來自于只讀存儲器,隨機存取存儲器臨時保存中央處理器處理中的數據。非易失性存儲器用于存儲噴染處理程序和程序中使用的數據,以及用戶傳輸至染色器的目標顏色圖片等。通信接口的作用在于使染色器與其它設備進行通信,實現用戶通過藍牙傳輸,將目標顏色數據存入染色器。

6 使用方法

打開活動架,取下前導線板,將按需配色的縫紉線個性化染色器的噴染機構安裝于固定架上,通過位于固定架上的定位插槽與卡扣扣緊,裝入后即可實現電源線路及控制線路導通。

將需要染色的白色縫紉線從線團引出,穿過前導線板的導環,經過染線盒盒體前端的夾緊片,再穿過微型風扇至后方夾緊片,利用微型導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構,噴頭會根據染線盒表面的定位凹槽臺來回伸縮,直至所有噴頭均完成定位。

將前導線板安裝于固定架的卡口上,合上活動架至卡口完全卡入前導線板的插槽內,噴染機構兩側被活動架的卡口固定。將白色縫紉線穿過后導線板的導環,保證縫紉線繃緊且處于完全水平,完成整個安裝及穿線過程。

通過位于固定架側面的Type-C型電源接口連接電源,使用移動電話附帶的藍牙通信接口將目標顏色或圖片傳輸至控制系統,便可進行自動噴染。

按需配色的縫紉線個性化染色器使用安裝過程如圖8所示。

▲圖8 縫紉線個性化染色器使用安裝過程

7 結束語

筆者設計了按需配色的縫紉線個性化染色器,操作簡便,機構簡單可靠,染線快捷,可以滿足對白色縫紉線配色、染色的多樣化與個性化需求,能夠提高布藝線藝制作的效率,在縫制行業中具有應用價值。