紡織服裝數(shù)碼印花噴墨控制系統(tǒng)探究

宋海燕

（魯泰紡織股份有限公司 山東淄博 255100）

紡織服裝數(shù)碼噴墨印花技術(shù)是一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)印花模式的高新技術(shù)，指的是采用數(shù)字輸入方式，將需要的工藝方案和數(shù)據(jù)資料輸入到計(jì)算機(jī)中，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)印花噴墨頭進(jìn)行控制，以此使印花得到重現(xiàn)[1]。在紡織服裝數(shù)碼噴墨印花技術(shù)中，噴墨控制是確保印花質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是數(shù)碼印花的主要技術(shù)。因此，想要確保紡織服裝成品的質(zhì)量與效果，就需要在數(shù)碼印花過(guò)程中，對(duì)噴墨進(jìn)行精確控制。

1 紡織服裝數(shù)碼噴墨印花的流程

一般來(lái)說(shuō)，紡織服裝數(shù)碼噴墨印花需經(jīng)過(guò)八個(gè)程序：花樣圖形的樣稿→花樣圖形的準(zhǔn)備→印花圖形通過(guò)RIP分色→紡織服裝打印前的工藝處理→數(shù)碼噴墨打印與色彩的糾正→數(shù)碼噴墨打印后的蒸化、固色、水洗→紡織服裝的定型→紡織服裝成品。其中，在準(zhǔn)備花樣圖形的過(guò)程中，需先通過(guò)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)軟件將其轉(zhuǎn)化為噴墨印花機(jī)能識(shí)別的專(zhuān)用數(shù)據(jù)格式，不能將花樣圖形進(jìn)行直接打??；還有RIP技術(shù)，是一種比較常用的柵格圖像處理器，可對(duì)信息進(jìn)行解釋制定的同時(shí)還能將信息轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅臄?shù)據(jù)格式，因此是噴墨印花領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)[2]。

2 紡織服裝數(shù)碼噴墨印花控制系統(tǒng)的研究

紡織服裝數(shù)碼噴墨印花控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。主要模塊包含上位機(jī)、主控制板、子控制板、噴頭驅(qū)動(dòng)電路、電源分配器及運(yùn)動(dòng)控制器。

圖1 噴墨印花控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 上位機(jī)模塊

上位機(jī)模塊具有對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行處理的作用。即通過(guò)專(zhuān)業(yè)的柵格圖像處理器RIP將目標(biāo)圖形進(jìn)行分解變換，將其轉(zhuǎn)化為可以被噴墨頭能辨別的點(diǎn)陣信息以后，再根據(jù)實(shí)際情況將不同的噴頭按照噴墨頭的排列順利對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組合。還有RIP處理器是噴墨印花的開(kāi)端，同時(shí)也是噴墨印花質(zhì)量的關(guān)鍵[3]。因此，其在一定程度上影響著機(jī)器的出產(chǎn)效益和噴墨印花的成品質(zhì)量。

2.2 主控制板模塊

主控制板起著主橋梁的作用。首先，其USB接口與上位機(jī)相連后，會(huì)自動(dòng)接收?qǐng)D形信息，并將其傳送給子控制模塊；其次，主控板上的電源接口會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)電源進(jìn)行分配連接；最后，運(yùn)動(dòng)控制器與主控制板連接的接口可對(duì)噴頭的噴墨控制信息進(jìn)行接收和傳送[4]。

2.3 子控制板模塊

子控制模塊是噴墨控制系統(tǒng)的模塊之一，其將主控制模塊傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收與儲(chǔ)存后，可結(jié)合脈沖信號(hào)的命令將數(shù)據(jù)信息輸送給噴頭驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)向噴頭控制電路發(fā)送噴墨點(diǎn)火的命令。

2.4 噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制模塊

噴頭驅(qū)動(dòng)電路屬于噴頭驅(qū)動(dòng)控制模塊，是噴墨系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用有：第一，噴頭驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)高速接口對(duì)子控制模塊輸送的噴墨數(shù)據(jù)信息和控制信息進(jìn)行接收；第二，將這些噴墨數(shù)據(jù)信息和控制信息輸送給FPGA進(jìn)行處理，然后輸出噴墨頭可以識(shí)別的噴墨數(shù)據(jù)信息和控制信息；第三，噴墨控制信息與數(shù)據(jù)信息與D/A轉(zhuǎn)換芯片需進(jìn)行有效互動(dòng)，從而使傳出的高壓點(diǎn)火脈沖滿(mǎn)足噴墨頭的需要。

2.4.1 噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路介紹

噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路由多個(gè)模塊組成（如圖2），每個(gè)模塊之間由FPGA進(jìn)行協(xié)調(diào)配合。因相鄰的功率模塊之間會(huì)出現(xiàn)干擾，會(huì)影響整個(gè)電路的穩(wěn)定性，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路只包含虛線(xiàn)部分，而電源從虛線(xiàn)外接入，使各個(gè)模塊所需電壓在噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)每次噴墨的控制。

圖2 噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路模塊圖

噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路的工作流程為：噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路接收子控制器接口輸出的噴墨數(shù)據(jù)信息和與之對(duì)應(yīng)的控制信息后，會(huì)把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紽PGA，對(duì)其進(jìn)行重新組合與緩存，與此同時(shí)FPGA會(huì)將數(shù)據(jù)信息編制成兩個(gè)可驅(qū)動(dòng)噴墨頭的信號(hào)，一個(gè)噴墨頭控制信號(hào)會(huì)與已被FPGR重組的數(shù)據(jù)信息一塊傳送到噴頭接口模塊，另一個(gè)噴頭控制信號(hào)會(huì)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并將其傳送到虛線(xiàn)外的功率放大器模塊中進(jìn)行放大，放大以后的信號(hào)將被輸送到噴墨頭接口模塊，使噴墨頭接收到信號(hào)后，可根據(jù)要求進(jìn)行噴墨。

2.4.2 噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路中各模塊功能介紹

噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路由子控制器接口模塊、FPFA模塊、D/A 轉(zhuǎn)換模塊、功率放大器模塊、噴墨頭接口模塊、電源模塊組成。其中，子控制器接口模塊起橋梁作用，連接整個(gè)噴墨驅(qū)動(dòng)控制電路和子控制器，對(duì)子控制器輸出的噴墨控制與數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收，還有整個(gè)噴墨驅(qū)動(dòng)控制電路的處理信息都以子控制器接口模塊所接收的信息為起始點(diǎn)，因此為保證噴墨控制與數(shù)據(jù)信息的精確輸送，可通過(guò)差分傳輸方法來(lái)進(jìn)行傳輸；FPGA模塊是噴墨頭驅(qū)動(dòng)控制電路的關(guān)鍵部分，具有接收子控制器接口模塊的噴墨數(shù)據(jù)信息和控制信息，對(duì)D/A轉(zhuǎn)換芯片自身運(yùn)行的控制信息進(jìn)行控制以及向D/A轉(zhuǎn)換模塊輸送噴墨點(diǎn)火的控制信息的作用；D/A轉(zhuǎn)換模塊具有轉(zhuǎn)換信號(hào)的作用。即FPGA經(jīng)D/A傳送的數(shù)字串是單一且含有高壓點(diǎn)的，而D/A轉(zhuǎn)換模塊可將接收到的數(shù)字串處理成模擬信號(hào)，以此表示高壓點(diǎn)火脈沖的波形；功率放大器模塊自身功率較大的同時(shí)產(chǎn)生的熱量也比較高，所以為了避免出現(xiàn)干擾，在做好散熱工作的基礎(chǔ)上也將其隔離了出去。但因?yàn)镈/A轉(zhuǎn)換模塊形成的高壓點(diǎn)火脈沖波形功率無(wú)法驅(qū)動(dòng)噴墨頭進(jìn)行工作，所以就需要經(jīng)過(guò)功率放大器來(lái)加大功率；噴墨頭接口模塊具有將FPGA處理并輸出的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，將其輸送到噴墨印花機(jī)終點(diǎn)的作用。但因FPGA輸出的打印數(shù)據(jù)信息的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力、下載控制信號(hào)（Load）、同步控制信號(hào)（Stb）、時(shí)鐘控制信號(hào)（Clk）較低，所以想要確保噴墨頭的正常工作，就需要在噴墨頭接口模塊進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；還有電源模塊提供能量，驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工作，同時(shí)因系統(tǒng)中各個(gè)模塊所需要的電壓不同，所以就需要電源模塊為系統(tǒng)中的各個(gè)模塊提供電平轉(zhuǎn)換。

2.5 電源分配器與運(yùn)動(dòng)控制模塊

電源分配器是系統(tǒng)的主要能量來(lái)源，具有給各個(gè)模塊提供工作電壓的作用。而噴墨的精確度想要得到保證，就需要經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)控制模塊對(duì)驅(qū)動(dòng)噴墨頭進(jìn)行加減速或勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)形成相應(yīng)的噴墨信號(hào)。

3 小結(jié)

數(shù)碼噴墨印花技術(shù)是紡織服裝行業(yè)的一種高新技術(shù)，有著不錯(cuò)的發(fā)展前景，但我國(guó)對(duì)這一技術(shù)的研發(fā)相對(duì)比較緩慢，并且對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)也沒(méi)有全部掌握。因此，我國(guó)想要掌握噴墨印花的核心技術(shù)，就需要在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，加深對(duì)其技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，從而使我國(guó)的自主研發(fā)能力得到重大突破，同時(shí)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力也能得到有效提升。