大三學生研發(fā)激光燒印機：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機器里，就可以用激光炭燒出想要的字。
吉林大學自動化專業(yè)大三學生張逸飛，帶領研發(fā)團隊將這款無污染、無多余耗材的激光燒印機更新到了第五代，并且與國內一家大型快遞公司達成合作，今年年底激光燒印機將實現(xiàn)量產。
燒印靈感源于一次實驗
激光燒印機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，可以實現(xiàn)日常所需的黑白打印功能。
燒印技術的靈感來源于張逸飛的一次實驗。一次，他正在用激光雕刻機切割亞克力板，中途在給激光打印機加碳粉時，打印機突然停止了工作。張逸飛瞬間聯(lián)想到，“能否用激光雕刻機代替激光打印機呢？”
他立即拿出一張A4紙，放在激光雕刻機上做起了實驗。“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，結果也許會不一樣”，看著破洞的紙，張逸飛打算做進一步研究。
他的想法得到了指導教師和同學的認可。沒多久，他就用電機、亞克力板和芯片制作出了一個簡易的激光燒印機模型，算是第一代激光燒印機。激光燒印機用于實踐，首當其沖要解決紙張被燒焦的問題。
張逸飛和研發(fā)團隊發(fā)現(xiàn)，可以在激光燒印機里內置壓力傳感器和光敏傳感器。當紙張放進去的時候，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)。 經過4個月的反復試驗，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，張逸飛就在網上自學編程，不斷地優(yōu)化激光燒印機。他介紹，前四代激光燒印機主要是圍繞燒印機運轉的算法和光路進行改進，即將推出的第五代則是一個質的飛躍，由學生作品發(fā)展到可以市場化的商品。
第五代激光燒印機，實現(xiàn)了每分鐘120張的打印速度，可比擬市場上激光打印機的精度和速度。目前激光燒印機還不能進行彩色打印，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”
激光燒印機與打印機相比，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，張逸飛把產品的目標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。”
在市場調研中他們發(fā)現(xiàn)，一臺燒印機的售價在5000元到兩萬元，而市面上的激光打印機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)進入了他們的視線。
近年來，網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在快遞面單上的費用大概2000元。張逸飛計算過，“如果用激光燒印機代替激光打印機，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。
在吉林大學創(chuàng)業(yè)研究中心副主任費宇鵬的幫助下，張逸飛和團隊有了明確的市場定位：主推快遞面單和超市標簽的打印領域。“雖然家庭、辦公用的燒印機需求量遠大于快遞行業(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，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，張逸飛團隊正在與一家快遞公司合作，研發(fā)與現(xiàn)有標簽打印機印刷及安全指標相似的激光燒印機，這樣可直接在傳統(tǒng)不干膠標簽紙表面印刷，不再需要復合熱敏紙。
“有前景！”費宇鵬說，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，激光燒印機要想普及，還得克服兩個難題：一是燒印技術和產品細節(jié)需要再完善，例如在快遞行業(yè)里如何優(yōu)化燒印機的設計，提高便攜程度，并做好安全防護；二是產品推廣有難度，一時很難改變用戶的打印使用習慣。
費宇鵬建議，在與企業(yè)合作試點的過程中去發(fā)現(xiàn)問題，獲取用戶反饋，針對反饋意見和要求不斷進行產品的更新迭代。
張逸飛團隊有10名主要成員，都是來自吉林大學各個學院的學生，正準備成立一家科技公司。“大家各司其職，工作氛圍很好。”大二學生朱磊負責激光燒印機的零配件優(yōu)化。他介紹，第五代激光燒印機最大的創(chuàng)新點在于高速旋轉振鏡的使用，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、實驗，對振鏡的穩(wěn)定性進行測試和優(yōu)化。
目前，年底進行量產的激光燒機的工作時長可以達到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被模仿和復制，他們計劃每年進行兩次產品的更新迭代。明年推出的燒印機可以實現(xiàn)用手機、藍牙操控，下一步還可以實現(xiàn)遠程控制。（記者 王培蓮 實習生 張航）
吉林大學自動化專業(yè)大三學生張逸飛，帶領研發(fā)團隊將這款無污染、無多余耗材的激光燒印機更新到了第五代，并且與國內一家大型快遞公司達成合作，今年年底激光燒印機將實現(xiàn)量產。
燒印靈感源于一次實驗
激光燒印機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，可以實現(xiàn)日常所需的黑白打印功能。
燒印技術的靈感來源于張逸飛的一次實驗。一次，他正在用激光雕刻機切割亞克力板，中途在給激光打印機加碳粉時，打印機突然停止了工作。張逸飛瞬間聯(lián)想到，“能否用激光雕刻機代替激光打印機呢？”
他立即拿出一張A4紙，放在激光雕刻機上做起了實驗。“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，結果也許會不一樣”，看著破洞的紙，張逸飛打算做進一步研究。
他的想法得到了指導教師和同學的認可。沒多久，他就用電機、亞克力板和芯片制作出了一個簡易的激光燒印機模型，算是第一代激光燒印機。激光燒印機用于實踐，首當其沖要解決紙張被燒焦的問題。
張逸飛和研發(fā)團隊發(fā)現(xiàn)，可以在激光燒印機里內置壓力傳感器和光敏傳感器。當紙張放進去的時候，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)。 經過4個月的反復試驗，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，張逸飛就在網上自學編程，不斷地優(yōu)化激光燒印機。他介紹，前四代激光燒印機主要是圍繞燒印機運轉的算法和光路進行改進，即將推出的第五代則是一個質的飛躍，由學生作品發(fā)展到可以市場化的商品。
第五代激光燒印機，實現(xiàn)了每分鐘120張的打印速度，可比擬市場上激光打印機的精度和速度。目前激光燒印機還不能進行彩色打印，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”
激光燒印機與打印機相比，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，張逸飛把產品的目標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。”
在市場調研中他們發(fā)現(xiàn)，一臺燒印機的售價在5000元到兩萬元，而市面上的激光打印機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)進入了他們的視線。
近年來，網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在快遞面單上的費用大概2000元。張逸飛計算過，“如果用激光燒印機代替激光打印機，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。
在吉林大學創(chuàng)業(yè)研究中心副主任費宇鵬的幫助下，張逸飛和團隊有了明確的市場定位：主推快遞面單和超市標簽的打印領域。“雖然家庭、辦公用的燒印機需求量遠大于快遞行業(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，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，張逸飛團隊正在與一家快遞公司合作，研發(fā)與現(xiàn)有標簽打印機印刷及安全指標相似的激光燒印機，這樣可直接在傳統(tǒng)不干膠標簽紙表面印刷，不再需要復合熱敏紙。
“有前景！”費宇鵬說，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，激光燒印機要想普及，還得克服兩個難題：一是燒印技術和產品細節(jié)需要再完善，例如在快遞行業(yè)里如何優(yōu)化燒印機的設計，提高便攜程度，并做好安全防護；二是產品推廣有難度，一時很難改變用戶的打印使用習慣。
費宇鵬建議，在與企業(yè)合作試點的過程中去發(fā)現(xiàn)問題，獲取用戶反饋，針對反饋意見和要求不斷進行產品的更新迭代。
張逸飛團隊有10名主要成員，都是來自吉林大學各個學院的學生，正準備成立一家科技公司。“大家各司其職，工作氛圍很好。”大二學生朱磊負責激光燒印機的零配件優(yōu)化。他介紹，第五代激光燒印機最大的創(chuàng)新點在于高速旋轉振鏡的使用，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、實驗，對振鏡的穩(wěn)定性進行測試和優(yōu)化。
目前，年底進行量產的激光燒機的工作時長可以達到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被模仿和復制，他們計劃每年進行兩次產品的更新迭代。明年推出的燒印機可以實現(xiàn)用手機、藍牙操控，下一步還可以實現(xiàn)遠程控制。（記者 王培蓮 實習生 張航）
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