把 AI“缝”进布里：生成式编织神经网络让布料自带摄像头
一、背景：智能织物为何一直“不够智能”？
• 导电布：只能做心率带，分辨率<5×5像素
• 柔性摄像头：硅基背板+塑料基板，弯曲半径>5cm
• 手工设计：像素走线靠工程师一笔笔画，设计周期6周，容错率0
2025年，我们把生成式扩散模型搬进编织机控制器：
• 输入：一句需求（“0.5mm弯曲半径、64×64像素、30fps、可水洗”）
• 输出：可直接上机的编织程序（*.jacquard）+ 走线图+ 电气网络表
• 实测：0.45mm弯曲半径，64×64像素，27fps，水洗50次性能不降，设计周期6小时
全文开源：训练代码+编织文件+柔性PCB 全部放出。
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二、任务定义：把“布料”当“3D像素+电路+机械”
维度 表示方式 分辨率 通道数
像素电路 2D走线图 128×128 3（经线/纬线/导电丝）
机械弯曲 2D折弯图 128×128 1（曲率半径）
电气网络 超图 256节点 2（信号/VCC）
指标 文本 — 768（Sentence-BERT）
输出：
• .jacquard（可直接上机）
• 走线PNG（视觉检查）
• 电气网络表（导入Altium）
• 弯曲疲劳报告（Ansys自动脚本）
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三、数据：0→15万条“编织+电路+弯曲”样本
1. 数据源
• Stoll、Bonas编织机CAD → 3万条真实走线
• 自研参数化脚本 → 生成10万条虚拟图案
• Ansys批跑 → 弯曲疲劳数据2万条
• 总量15万条 → 增强10倍 → 150万训练集
2. 自动化pipeline
文本需求 → 参数化生成 → 走线+电路+弯曲图
→ 上机验证（小样）→ 性能标签 → 训练集
3. 条件文本
ChatGLM3-6B生成25万句自然语言需求，覆盖96%常用织物规格
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四、模型架构：TextileDiff-LOOM（走线-电路联合扩散）
文本指标 → Sentence-BERT → 条件向量 c
↓
噪声走线 + 噪声电路 → Swin2D-UNet → 去噪走线 & 电路
↓
后处理 → .jacquard → 上机验证 → 性能报告
• Swin2D-UNet：4层Swin-T，窗口8×8，输出8×下采样
• 电路分支：GraphTransformer，节点256×256注意力
• 条件融合：Cross-Attention注入文本向量
总参数量：268 M，FLOPs≈180 G@128×128×3
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五、训练策略：织物也要“QAT”
1. 走线-电路一致性损失
去噪后走线 → 自动导出电气网络 → 与预测网络表对齐，梯度回传
2. 弯曲疲劳奖励
曲率半径<0.5mm、1000次折叠应力<80MPa → Reward=+1，REINFORCE微调1epoch，折叠性能↑22%
3. 多尺度噪声
128²→64²→32²渐进式训练，收敛速度↑50%
4. 条件Dropout
10%概率丢弃文本条件，防止过拟合关键词
训练资源：8×RTX 4090 48G，FP16 + DeepSpeed Zero-3，72 h收敛
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六、实验结果：6小时交付，一次编织成功
指标 手工设计 传统CAD TextileDiff-LOOM
设计周期 6 周 2 周 6 小时
像素密度 32×32 48×48 64×64
弯曲半径 1.2 mm 0.8 mm 0.45 mm
水洗50次 -15% 信号 -8% -2%
误码率 3% 1.2% 0.3%
实测视频：
• Stoll ADF 机器（128 针，0.3mm 线径）
• 6 小时完成 1m×1m 织物
• 64×64 像素阵列，帧率 27fps（FPGA 驱动）
• 水洗 50 次（30℃），信号幅度下降 2%，无断线
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七、后处理：从体素到 .jacquard + 仿真
1. .jacquard 生成
走线像素→编织指令 → Stoll ADF 格式 → 直接上机
2. 电气网络导出
Graph→KiCad PCB → 柔性 FPC 连接器（0.5mm 间距）
3. 弯曲疲劳仿真
Ansys Mechanical → 1000 次±180°折叠 → 应力云图
4. BOM 实时报价
导电丝+普通涤纶 → 立创 API → ￥45/1m×1m
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八、开源资源
内容 地址
训练代码 https://github.com/ai4textile/TextileDiff-LOOM
数据集 https://huggingface.co/datasets/ai4textile/loom-240w
在线 Demo https://textile-diff.ai（输入文本→8 min 出 .jacquard）
打印文件 同 repo /loom
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九、未来 roadmap
1. 彩色像素：RGB 导电丝，256 色织物显示屏
2. 能量收集：光伏纤维+超级电容，自供电
3. 实验闭环：编织机 + 机械臂 + 暗室，24 h 自动验证
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十、结语
当AI学会“画”编织走线，硬件像素终于从硅片走向布料：
6小时、64×64像素、0.45mm弯曲半径，一次编织成功，成本降60%。
如果你也在做柔性电子+AI，欢迎GitHub点星+提PR，一起把智能织物变成next-generation display！