大三學(xué)生研發(fā)激光燒印機(jī)：直接“燒”出字跡
2018-10-16 11:45:45
來源：中國青年報
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不再用碳粉和硒鼓，只要把所需打印的紙張放進(jìn)機(jī)器里，就可以用激光炭燒出想要的字。
吉林大學(xué)自動化專業(yè)大三學(xué)生張逸飛，帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊將這款無污染、無多余耗材的激光燒印機(jī)更新到了第五代，并且與國內(nèi)一家大型快遞公司達(dá)成合作，今年年底激光燒印機(jī)將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
燒印靈感源于一次實(shí)驗(yàn)
激光燒印機(jī)是用高溫激光對普通纖維紙照射，使紙張的局部溫度升高，進(jìn)而纖維發(fā)生碳化、變色、留下痕跡。張逸飛解釋說，這種碳化痕跡是永久性的，可以實(shí)現(xiàn)日常所需的黑白打印功能。
燒印技術(shù)的靈感來源于張逸飛的一次實(shí)驗(yàn)。一次，他正在用激光雕刻機(jī)切割亞克力板，中途在給激光打印機(jī)加碳粉時，打印機(jī)突然停止了工作。張逸飛瞬間聯(lián)想到，“能否用激光雕刻機(jī)代替激光打印機(jī)呢？”
他立即拿出一張A4紙，放在激光雕刻機(jī)上做起了實(shí)驗(yàn)。“但激光一射上來，紙就被燒透了。“如果能控制激光的功率和炙燒時間，結(jié)果也許會不一樣”，看著破洞的紙，張逸飛打算做進(jìn)一步研究。
他的想法得到了指導(dǎo)教師和同學(xué)的認(rèn)可。沒多久，他就用電機(jī)、亞克力板和芯片制作出了一個簡易的激光燒印機(jī)模型，算是第一代激光燒印機(jī)。激光燒印機(jī)用于實(shí)踐，首當(dāng)其沖要解決紙張被燒焦的問題。
張逸飛和研發(fā)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，可以在激光燒印機(jī)里內(nèi)置壓力傳感器和光敏傳感器。當(dāng)紙張放進(jìn)去的時候，傳感器會測試出紙張的緊度、粗糙度，如此一來，紙張就會被解析成各種數(shù)據(jù)。 經(jīng)過4個月的反復(fù)試驗(yàn)，通過控制紙張的緊度和激光的功率，最終克服了紙被燒焦的難題。
控制激光的功率要在芯片里寫代碼，張逸飛就在網(wǎng)上自學(xué)編程，不斷地優(yōu)化激光燒印機(jī)。他介紹，前四代激光燒印機(jī)主要是圍繞燒印機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的算法和光路進(jìn)行改進(jìn)，即將推出的第五代則是一個質(zhì)的飛躍，由學(xué)生作品發(fā)展到可以市場化的商品。
第五代激光燒印機(jī)，實(shí)現(xiàn)了每分鐘120張的打印速度，可比擬市場上激光打印機(jī)的精度和速度。目前激光燒印機(jī)還不能進(jìn)行彩色打印，張逸飛說，“如果需要彩色字體，可以另外安裝一個彩色噴墨。”
“先放棄蛋糕，選擇餅干”
激光燒印機(jī)與打印機(jī)相比，最大的優(yōu)勢是無耗材，環(huán)保健康。無論是硒鼓的生產(chǎn)還是廢棄硒鼓的處理都會對環(huán)境造成很大污染，選擇回收的成本又很高。此外，傳統(tǒng)打印機(jī)使用的碳粉受到多種因素制約，大小偏差很大，碳粉顆粒會在人體積累，長期吸入損傷肺部。
起初，張逸飛把產(chǎn)品的目標(biāo)市場定位為家用或者中小公司辦公使用，“那是一塊還沒人吃的大蛋糕，但目前只能放棄。”
在市場調(diào)研中他們發(fā)現(xiàn)，一臺燒印機(jī)的售價在5000元到兩萬元，而市面上的激光打印機(jī)千元左右就可以買到。這么高的價格很難得到普通家庭和中小公司的青睞。此時，快遞行業(yè)進(jìn)入了他們的視線。
近年來，網(wǎng)上購物帶動著快遞行業(yè)快速發(fā)展，快遞單的打印量隨之猛增。傳統(tǒng)快遞面單有兩層，底層為傳統(tǒng)不干膠標(biāo)簽紙，上層為用來打印快遞信息的熱敏紙。一張快遞面單的成本為6分錢左右，平均一個快遞集散中心一天耗費(fèi)在快遞面單上的費(fèi)用大概2000元。張逸飛計算過，“如果用激光燒印機(jī)代替激光打印機(jī)，可以節(jié)約一大半成本”。
普通打印不僅成本較高，上面的字跡通過一些技術(shù)手段就可以被涂抹和更改。激光炭燒則是把字跡嵌入紙張之中，可以永久保存，且不易變色。
在吉林大學(xué)創(chuàng)業(yè)研究中心副主任費(fèi)宇鵬的幫助下，張逸飛和團(tuán)隊有了明確的市場定位：主推快遞面單和超市標(biāo)簽的打印領(lǐng)域。“雖然家庭、辦公用的燒印機(jī)需求量遠(yuǎn)大于快遞行業(yè)，但是我得放下這塊蛋糕，先拿起餅干。”張逸飛說。
綠色打印有前景
“如果普及使用激光燒印機(jī)，以某快遞云倉一年700萬發(fā)貨量計算，一個云倉一年可節(jié)省28萬元。僅這家快遞公司這種規(guī)模的云倉就有400多家，一年可以節(jié)省1.12萬元左右。”張逸飛說。
目前，張逸飛團(tuán)隊正在與一家快遞公司合作，研發(fā)與現(xiàn)有標(biāo)簽打印機(jī)印刷及安全指標(biāo)相似的激光燒印機(jī)，這樣可直接在傳統(tǒng)不干膠標(biāo)簽紙表面印刷，不再需要復(fù)合熱敏紙。
“有前景！”費(fèi)宇鵬說，除快遞單打印，商品登記、發(fā)票等存檔打印品的市場也有著很大的需求。在他看來，激光燒印機(jī)要想普及，還得克服兩個難題：一是燒印技術(shù)和產(chǎn)品細(xì)節(jié)需要再完善，例如在快遞行業(yè)里如何優(yōu)化燒印機(jī)的設(shè)計，提高便攜程度，并做好安全防護(hù)；二是產(chǎn)品推廣有難度，一時很難改變用戶的打印使用習(xí)慣。
費(fèi)宇鵬建議，在與企業(yè)合作試點(diǎn)的過程中去發(fā)現(xiàn)問題，獲取用戶反饋，針對反饋意見和要求不斷進(jìn)行產(chǎn)品的更新迭代。
張逸飛團(tuán)隊有10名主要成員，都是來自吉林大學(xué)各個學(xué)院的學(xué)生，正準(zhǔn)備成立一家科技公司。“大家各司其職，工作氛圍很好。”大二學(xué)生朱磊負(fù)責(zé)激光燒印機(jī)的零配件優(yōu)化。他介紹，第五代激光燒印機(jī)最大的創(chuàng)新點(diǎn)在于高速旋轉(zhuǎn)振鏡的使用，這樣可以大幅度地提高打印幅面，增加打印速度。他正通過大量地數(shù)據(jù)演算、實(shí)驗(yàn)，對振鏡的穩(wěn)定性進(jìn)行測試和優(yōu)化。
目前，年底進(jìn)行量產(chǎn)的激光燒機(jī)的工作時長可以達(dá)到8萬個小時，此后激光的功率會不穩(wěn)定。“不過只需要更換一個配件即可，價格在千元左右。”張逸飛說，為了防止激光燒印機(jī)被模仿和復(fù)制，他們計劃每年進(jìn)行兩次產(chǎn)品的更新迭代。明年推出的燒印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)用手機(jī)、藍(lán)牙操控，下一步還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。（記者 王培蓮 實(shí)習(xí)生 張航）
吉林大學(xué)自動化專業(yè)大三學(xué)生張逸飛，帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊將這款無污染、無多余耗材的激光燒印機(jī)更新到了第五代，并且與國內(nèi)一家大型快遞公司達(dá)成合作，今年年底激光燒印機(jī)將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
燒印靈感源于一次實(shí)驗(yàn)
激光燒印機(jī)是用高溫激光對普通纖維紙照射，使紙張的局部溫度升高，進(jìn)而纖維發(fā)生碳化、變色、留下痕跡。張逸飛解釋說，這種碳化痕跡是永久性的，可以實(shí)現(xiàn)日常所需的黑白打印功能。
燒印技術(shù)的靈感來源于張逸飛的一次實(shí)驗(yàn)。一次，他正在用激光雕刻機(jī)切割亞克力板，中途在給激光打印機(jī)加碳粉時，打印機(jī)突然停止了工作。張逸飛瞬間聯(lián)想到，“能否用激光雕刻機(jī)代替激光打印機(jī)呢？”
他立即拿出一張A4紙，放在激光雕刻機(jī)上做起了實(shí)驗(yàn)。“但激光一射上來，紙就被燒透了。“如果能控制激光的功率和炙燒時間，結(jié)果也許會不一樣”，看著破洞的紙，張逸飛打算做進(jìn)一步研究。
他的想法得到了指導(dǎo)教師和同學(xué)的認(rèn)可。沒多久，他就用電機(jī)、亞克力板和芯片制作出了一個簡易的激光燒印機(jī)模型，算是第一代激光燒印機(jī)。激光燒印機(jī)用于實(shí)踐，首當(dāng)其沖要解決紙張被燒焦的問題。
張逸飛和研發(fā)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，可以在激光燒印機(jī)里內(nèi)置壓力傳感器和光敏傳感器。當(dāng)紙張放進(jìn)去的時候，傳感器會測試出紙張的緊度、粗糙度，如此一來，紙張就會被解析成各種數(shù)據(jù)。 經(jīng)過4個月的反復(fù)試驗(yàn)，通過控制紙張的緊度和激光的功率，最終克服了紙被燒焦的難題。
控制激光的功率要在芯片里寫代碼，張逸飛就在網(wǎng)上自學(xué)編程，不斷地優(yōu)化激光燒印機(jī)。他介紹，前四代激光燒印機(jī)主要是圍繞燒印機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的算法和光路進(jìn)行改進(jìn)，即將推出的第五代則是一個質(zhì)的飛躍，由學(xué)生作品發(fā)展到可以市場化的商品。
第五代激光燒印機(jī)，實(shí)現(xiàn)了每分鐘120張的打印速度，可比擬市場上激光打印機(jī)的精度和速度。目前激光燒印機(jī)還不能進(jìn)行彩色打印，張逸飛說，“如果需要彩色字體，可以另外安裝一個彩色噴墨。”
“先放棄蛋糕，選擇餅干”
激光燒印機(jī)與打印機(jī)相比，最大的優(yōu)勢是無耗材，環(huán)保健康。無論是硒鼓的生產(chǎn)還是廢棄硒鼓的處理都會對環(huán)境造成很大污染，選擇回收的成本又很高。此外，傳統(tǒng)打印機(jī)使用的碳粉受到多種因素制約，大小偏差很大，碳粉顆粒會在人體積累，長期吸入損傷肺部。
起初，張逸飛把產(chǎn)品的目標(biāo)市場定位為家用或者中小公司辦公使用，“那是一塊還沒人吃的大蛋糕，但目前只能放棄。”
在市場調(diào)研中他們發(fā)現(xiàn)，一臺燒印機(jī)的售價在5000元到兩萬元，而市面上的激光打印機(jī)千元左右就可以買到。這么高的價格很難得到普通家庭和中小公司的青睞。此時，快遞行業(yè)進(jìn)入了他們的視線。
近年來，網(wǎng)上購物帶動著快遞行業(yè)快速發(fā)展，快遞單的打印量隨之猛增。傳統(tǒng)快遞面單有兩層，底層為傳統(tǒng)不干膠標(biāo)簽紙，上層為用來打印快遞信息的熱敏紙。一張快遞面單的成本為6分錢左右，平均一個快遞集散中心一天耗費(fèi)在快遞面單上的費(fèi)用大概2000元。張逸飛計算過，“如果用激光燒印機(jī)代替激光打印機(jī)，可以節(jié)約一大半成本”。
普通打印不僅成本較高，上面的字跡通過一些技術(shù)手段就可以被涂抹和更改。激光炭燒則是把字跡嵌入紙張之中，可以永久保存，且不易變色。
在吉林大學(xué)創(chuàng)業(yè)研究中心副主任費(fèi)宇鵬的幫助下，張逸飛和團(tuán)隊有了明確的市場定位：主推快遞面單和超市標(biāo)簽的打印領(lǐng)域。“雖然家庭、辦公用的燒印機(jī)需求量遠(yuǎn)大于快遞行業(yè)，但是我得放下這塊蛋糕，先拿起餅干。”張逸飛說。
綠色打印有前景
“如果普及使用激光燒印機(jī)，以某快遞云倉一年700萬發(fā)貨量計算，一個云倉一年可節(jié)省28萬元。僅這家快遞公司這種規(guī)模的云倉就有400多家，一年可以節(jié)省1.12萬元左右。”張逸飛說。
目前，張逸飛團(tuán)隊正在與一家快遞公司合作，研發(fā)與現(xiàn)有標(biāo)簽打印機(jī)印刷及安全指標(biāo)相似的激光燒印機(jī)，這樣可直接在傳統(tǒng)不干膠標(biāo)簽紙表面印刷，不再需要復(fù)合熱敏紙。
“有前景！”費(fèi)宇鵬說，除快遞單打印，商品登記、發(fā)票等存檔打印品的市場也有著很大的需求。在他看來，激光燒印機(jī)要想普及，還得克服兩個難題：一是燒印技術(shù)和產(chǎn)品細(xì)節(jié)需要再完善，例如在快遞行業(yè)里如何優(yōu)化燒印機(jī)的設(shè)計，提高便攜程度，并做好安全防護(hù)；二是產(chǎn)品推廣有難度，一時很難改變用戶的打印使用習(xí)慣。
費(fèi)宇鵬建議，在與企業(yè)合作試點(diǎn)的過程中去發(fā)現(xiàn)問題，獲取用戶反饋，針對反饋意見和要求不斷進(jìn)行產(chǎn)品的更新迭代。
張逸飛團(tuán)隊有10名主要成員，都是來自吉林大學(xué)各個學(xué)院的學(xué)生，正準(zhǔn)備成立一家科技公司。“大家各司其職，工作氛圍很好。”大二學(xué)生朱磊負(fù)責(zé)激光燒印機(jī)的零配件優(yōu)化。他介紹，第五代激光燒印機(jī)最大的創(chuàng)新點(diǎn)在于高速旋轉(zhuǎn)振鏡的使用，這樣可以大幅度地提高打印幅面，增加打印速度。他正通過大量地數(shù)據(jù)演算、實(shí)驗(yàn)，對振鏡的穩(wěn)定性進(jìn)行測試和優(yōu)化。
目前，年底進(jìn)行量產(chǎn)的激光燒機(jī)的工作時長可以達(dá)到8萬個小時，此后激光的功率會不穩(wěn)定。“不過只需要更換一個配件即可，價格在千元左右。”張逸飛說，為了防止激光燒印機(jī)被模仿和復(fù)制，他們計劃每年進(jìn)行兩次產(chǎn)品的更新迭代。明年推出的燒印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)用手機(jī)、藍(lán)牙操控，下一步還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。（記者 王培蓮 實(shí)習(xí)生 張航）
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