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    簇絨地毯織機系列成套裝備技術實現領先突破

    日前，已經壟斷了世界地毯織機行業幾十年的英國Cobble公司和美國Tuftco公司派人到東華大學試探協商，試圖買斷東華大學“簇絨地毯織機系列成套裝備技術”的全部知識產權。

    什么技術可以使在地毯領域里雄踞世界第一和第二的著名企業如此覬覦，甚至不惜折腰以求？

    “簇絨地毯織機系列成套裝備技術，經中國紡織工業協會組織的鑒定，結論為填補了國內高檔簇絨地毯織機成套裝備的空白，達到了國際領先水平。技術成果具有新穎性和原創性，居國際領先地位，成套裝備的部分性能指標優于國外類似裝備，市場應用價值顯著。因此，我們重視該項成果的價值。”東華大學主管科研工作的副校長俞建勇使用了第三方評價來回答記者的提問。

    地毯作為家居和辦公的裝飾材料，已成為歐美發達國家很重要的民生產品，產業規模達數千億美元。簇絨地毯及裝備在地毯產業中占絕對主導地位，擁有近90%的市場份額。在中國，地毯生產是小行業，占紡織品的比重小，國產地毯的總量不足世界總量的3%，但近幾年一直以20%以上的增速發展。可是在國內，即使在紡織行業中，真正熟悉了解地毯裝備、工藝和技術的專家卻鳳毛麟角。

    出色的技術性能指標

    當記者在浙江東方星月地毯產業有限公司高大寬敞的生產車間里，初次目睹我們自主研發的簇絨地毯織機系列成套裝備外形時，心里不免有些失望。因為記者在國內多家地毯生產企業見到過英國Cobble公司和美國Tuftco公司的產品，與那些設備相比，號稱最具先進性的國產裝備從做工和外形上都略顯遜色。但是認真觀察國產裝備的運行情況時，連不懂行的記者也立刻看出了端倪--車速比洋機器快多了，聲音也輕柔多了，繽紛的簇絨地毯像五彩的瀑布從高處緩緩瀉下。

    “我們裝備的主要指標超過了英國Cobble公司和美國Tuftco公司最新的簇絨地毯織機。”陪同參觀的該項目負責人--東華大學學科帶頭人孫以澤教授向記者介紹說，“我們設備在復雜提花時主軸轉速可以達到每分鐘500轉，國外裝備大約是350轉；我們的整機機械效率達到97%，而他們只有90%~93%。我們的圖案分辨率精確度達到1針，Cobble產品是2針，Tuftco產品是3針，在提花精度上我們達到了極限。”一幅正在織造的“龍騰四海”的大型浮雕式圖案印證了孫教授的話。

    “能夠精確掛紗，自動生成排紗工藝圖的數字化花形準備系統，你只能在我們這里看到，外國的機器是絕對沒有的。”浙江東方星月地毯產業有限公司總經理竇秀峰在一旁補充道，“但最讓國際上那些著名公司夢寐以求的關鍵技術是我們可以在一臺織機上實現多種電子羅拉任意組合提花。”

    孫以澤向記者進一步解釋，在國內外現有簇絨地毯織機上主流的提花方式有三種：電磁離合器型電子羅拉三絨高提花、伺服電機型電子羅拉數個成組規則幾何圖案提花、步進電機型電子羅拉多絨高提花。上述提花方式各有特點，但在一臺織機上都只有一種提花方式，這種現狀限制了織機對復雜花型的可織范圍。在復雜花型的高精度織造中，對不同的花型及圖案需要優選相應的提花方式，才能充分利用各種提花方式的特點達到提花效果的最佳化。我國獨創的在線復合提花機構，將多種提花方式集成到一臺簇絨地毯織機上，集成了各種提花方式的特點，通過超越離合器機構和提花方式選擇控制器組件，根據花型在線優選提花方式和在線進行提花方式的組合，極大拓展了花型的可織范圍，使我們能織造出國內外現有織機無法織造的大型復雜花型，并有效提高了織造精度。

    必須破解的科學技術難題

    孫以澤教授介紹，自主研發簇絨地毯織機系列成套裝備技術存在三大技術難點。

    首先是高速提花系統的設計問題。提花系統的數百個甚至數千個電子羅拉大規模群控，存在電子羅拉間復雜的電磁耦合，運動和力的耦合，單個電子羅拉自身的機、電、粘彈性負載耦合等多學科交叉的前沿技術問題，國內外在該領域的研究成果都是空白的。

    其次是簇絨地毯織機復雜機械系統、電子羅拉大規模群控提花系統、數千束高旦數紗線構成的粘彈性負載系統之間的耦合關系，是復雜、時變的大系統之間的耦合，其理論和技術在國內外也是空白的。

    再次是簇絨地毯織機機械系統的設計方法和協同控制技術問題。它涉及大跨度、分布式高速交變動載荷作用下的多機構同步問題，彎、扭復合的諧振問題，動態剛度的主動控制問題等，對這些問題的研究國內是空白，國際上美國、英國、德國等富有經驗，但對我們在技術上封鎖嚴密。

    孫以澤說，上述技術難點不攻克，就會嚴重影響到簇絨地毯織機系列成套裝備的花型可織范圍、織造精度、織造效率、整機功耗、覆底成品率等關鍵性能。

    “現在看到的這條國產化生產線，可以說是產學研用四方面相結合的一個成功范例。”紡機行業的資深專家吳永升對簇絨地毯織機系列成套裝備技術取得的突破性進展評價很高。他說，“簇絨地毯織造是集機械與化工、機械與電子于一體，集紡織工藝技術與機械制造技術、程序控制技術于一體的多學科集成，因此，要求承擔任務的研究單位擁有比較強的軟實力。項目主要承擔單位東華大學通過深入的研究，在數字化簇絨地毯成套設備整機的設計理論、控制技術及簇絨和覆底的工藝方面，都取得了一些創新性的成果。”

    豐碩的理論研究成果

    孫以澤認為，對于復雜的機電系統的物理現象，都可以用數學模型來表示，他甚至認為，如果無法用數學工具來描述，則說明科研的理論研究還需深入。

    在孫以澤筆記本電腦里，有許多復雜的數學公式，其中一個，據說是多類型電子羅拉大規模群控系統的解耦方程。記者要求孫教授盡量用通俗的語言解釋它的作用。

    孫以澤說，通過對多類型電子羅拉大規模群控系統建立數學模型及解耦，運用滾動優化的預測控制算法，每個采樣周期修正一次耦合影響權重系數，生成新的解耦方程，進行滾動尋優，輸出控制規律，就可以實現對電子羅拉的伺服控制和協同控制，從而實現了數千束紗線喂紗量的精確給定和動態張力的精確控制，徹底解決了織造花型邊界模糊、分辨率低的難題，實現了圖案分辨率為1針的精確織造。
   可惜的是記者到最后還是沒有弄明白公式。不過這使記者理解了中國紡織工業協會科技發展部主任李金寶的評價，他認為該項目能以過硬的指標獲得業內眾多專家給予國際領先的評價，且核心技術不易被破解，不易被復制，一個重要的原因就是理論研究做得深入和扎實。

    順便說一句，該項目在研發過程中，形成了一個創新能力強大的團隊，依托本項目成果，解決了紡織機械許多共性技術問題，形成了紡織機械新的學科方向，培養了40多名碩士、博士。

    后記

    在剛剛結束的中國紡織工業協會理事擴大會議上，中國紡織工業協會會長杜鈺洲明確提出了中國實現紡織強國戰略目標的具體設想。杜鈺洲認為，中國要成為紡織強國，首先要在紡織科學技術方面成為世界強國，改變目前紡織尖端和前沿技術基本上被發達國家壟斷的局面。

    中國紡織工業在國際市場上的競爭能力，已經被這場全球性的金融危機所證明。但在紡織機械產品上，因性能卓越而占據高端市場的產品都是發達國家制造的。然而，在簇絨地毯織機這個領域里，中國卻站到了世界的前沿。記者在這次新聞調查中的所見所聞，對在落實紡織調整振興規劃中謀求突破的各類企業應該有一定的借鑒作用。