（机械电子工程专业论文）电脑横机花型准备系统的开发.pdf

浙江理工大学硕士学位论文 摘要 本论文通过分析电脑横机花型准备系统的国内外研究状况，指出花型准备系统在一定 程度上已经制约我国电脑横机的发展。由此：本课题研制了针对国内电脑横机有很大适用 性、符合我国针织行业国情的电脑横机花型准备系统，该花型系统在喜利发s e 8 0 8 型电 脑横机上得到应用，结果表明该系统满足花型设计人员的要求，生成的控制数据符合电脑 横机控制器的要求。 本文在分析国内外花型准备系统花型信息和控制信息的表示方式的基础上，结合现 有横机工艺特点，提出本电脑横机花型准备系统的总体设计方案，着重分析花型数据和控 制数据的输入、提取、解析、输出等关键性问题。开发的花型准备系统分花型c a d 系统 和花型解析系统两个大模块，利于将来升级维护，有良好的可扩展性。 根据现有横机工艺的特点，提出一种基于多文档视图显示的花型准备系统实现方法 并给出实现过程。提供导入图像和手动输入两种花型设计的方法，详细给出通过量化方法 使导入图像达到横机工艺要求的实现过程。花型准备系统编辑工具分成常规编辑工具、工 艺编辑工具两个模块，有利于以后添加新的编辑工具，详细阐述了花型准备系统编辑工具 的实现方法，并给出具体的程序实现过程。 通过介绍与花型解析相关的电脑横机机构及与花型解析相关的工艺，为解析提供工 艺基础。详细阐述花型数据和控制数据的提取过程。根据现有电脑横机工艺的特点，制定 合适的数据组织格式，并以此为基础经过反复调试和修改，设计并实现了相应的解析算法， 制定了符合电脑横机控制器要求的输出文件格式，详细给出实现过程。 课题研制的电脑横机花型准备系统在喜利发s e 8 0 8 型电脑横机上进行应用。结果表明： 本课题开发的花型准备系统利于花型设计人员提高设计效率，生成的控制文件很好的满足 了s e 8 0 8 型电脑横机的控制系统的要求，并具备良好的适用性。 关键词：电脑横机电脑横机花型准备系统花型编辑花型解析 浙江理工大学硕士学位论文 t h ep a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e mo f t h ec o m p u t e r i z e df l a tk n i t t i n gm a c h i n e a b s t r a c t t h er e s e a r c hs t a t u s e so fp a t t e r np r e p a r a t i o ns y a e ma rea n a l y z e di n t h i sp a p e r t oac e r t a i n e x t e n t ，p a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e mh a s b e e nt h eo b s t a c l et ot h ed e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e r i z e d f i a tk n i t t i n gm a c h i n ei no u rc o u n t r y i td e v e l o p e dap a t t e mp r e p a r a t i o ns y s t e mb a s e do nt h e d o m e s t i cc o m p u t e r i z e df i a tk n i t t i n gm a c h i n ea n da d a p tt ot h ed o m e s t i ck n i t t i n gm a c h i n ei nt h e p r o j e c t p a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e mh a sb e e nt e s t e do nt h es e 8 0 8 ，a n di ti sr e s u l t e dt h a tc o n t r o l d a t aa c c o r dw i t ht h er e q u i r e m e n to ft h ec o n t r o l l e rt ot h ec o m p u t e r i z e df i a tk n i t t i n gm a c h i n e t oe s t a b l i s ht h ep a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e m ，i ta n a l y s e st h ee x p r e s s i o no f p a t t e r ni n f o r m a t i o n ， s t r u c t u r ei n f o r m a t i o na n dc o n t r o li n f o r m a t i o no ft h ep a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e mi nt h ew o r l d o n t h eb a s i so ft h ea r t sa n dc r a f t so ft h ec u r r e n tc o m p u t e r i z e df i a tk n i t t i n gm a c h i n e ，i te x p a t i a t e so n t h eg l o b a ld e s i g np l a n ，a n di nd e t a i la 1 1 a l y s e st h ei m p o r to f i n f o r m a t i o n ，p a r s ea n ds oo n p a t t e r n p r e p a r a t i o ns y s t e mi sd i v i d e di n t op a t t e r nc a ds y s t e ma n dp a t t e r np a r s i n gs y s t e m ，i nf a v o ro f u p g r a d i n g p r o v i d i n gi m p o r t i n gf i g u r ea n dd e s i g nf i g u r eb yh a n dt od e s i g nt h ep a t t e r n , i ti l l u m i n a t e t h ew a yo fm a k i n gi m p o r t i n gf i g u r ea c c o r d 、析廿lt h er e q m r e m e mo ft h ec o m p u t e r i z e df i a t k n i t t i n gm a c h i n ed e t a i l e d l y ；c o n s i d e r i n gt h a tt h ef a b r i co fc o m p u t e r i z e dk n i t t i n gm a c h i n e c h a r a c t e r i z e sb yd o u b l e - f a c e dj a c q u a r da tp r e s e n t ，t h ep r o g r a mb a s e do nm u l t i - v i e w sw a ss e t f o r t ht or a i s ed e s i g n i n ge f f i c i e n c y i tb r i n g sf o r w a r dp a r s i n ga r i t h m e t i cb ya n a l y z i n gt h ec o m p u t e r i z e df i a tk n i t t i n gm a c h i n ea n d t h ea r t sa n dc r a f t so nt h ep a r s i n g ，i n c l u d i n gp a t t e r nd a t ap r o c e s s i n g ，c o n t r o ld a t ap r o c e s s i n g ， p a t t e r np a r s i n g ，e t c t h ep a t t e r np r e p a r a t i o n s y s t e m h a sb e e nt e s t e do nt h es e 8 0 8k n i t t i n gm a c h i n e s u c c e s s f u l l y i tw a sp r o v e dt h ef e a s i b i l i t ya n da p p l i c a b i l i t yo ft h ep a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e m k e yw o r d ：c o m p u t e r i z e df i a tk n i t t i n gm a c h i n e ；p a t t e r np r e p a r a t i o ns y s t e m ；p a t t e r ne d i t i n g ； p a t t e r np a r s i n g ； i l 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：是闭f 日期： z 纩谬年月t9 日 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在 不保密。 学位论文作者签名： 恕问1 日期： 劲9 睁；月f 9 日 年解密后使用本版权书。 指导教师签名：锄 日期：a 羽年 专月步日 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着经济发展的区域化、全球化和贸易自由化，2 0 世纪9 0 年代以来，世界纺织工业 和纺织品市场发生了深刻的变化。纺织工业作为传统的劳动力密集型加工工业，逐渐由西 方发达国家向发展中国家转移，亚洲已经成为世界纺织工业的中心。由此，中国、印度、 巴基斯坦等国家的纺织工业正面临着新的发展机遇。毫无疑问，中国已成为世界上最大的 纺织品生产和出口国。但随着中国经济的发展，劳动力成本日益增加，传统的以手工生产 的纺织品在国际市场上的竞争力也大大削弱。纺织品的生产正朝着机械化、自动化方向发 展，纺织机械的大发展直接促进整个纺织行业的进一步发展。近几年来，虽说我国纺织机 械有较大的发展，但总体上还是落后于国外产品。据中国海关最新统计数据显示，2 0 0 7 年l 一4 月份我国针织机械进口金额为4 5 9 亿美元，同比增长4 9 0 9 ，占1 4 月纺织机械 进口总金额的2 9 5 1 ，列第一位，针织机械是我国进口机械的主要类型。电脑横机是针 织机械的主要机型之一，可编织提花组织、集圈组织及各种移圈组织，还能编织成形产品 等等。因而机器有多类控制装置，如选针、三角变换、密度调节、针床横移、导纱器变换 装置等，在编织过程中，各个装置根据需要及时变换工作状态。电脑横机为了实现高效率 编织以及各种花型组织，就需要花型准备系统来设计花型和组织各类控制信号，电脑横机 花型准备系统的好坏在一定程度上影响了电脑横机的功能和效率。花型准备系统在一定程 度上已经制约了我国电脑横机的发展，根据国家十五规划的要求，纺织机械中电子提花横 机已经作为纺织机械技术创新的重点方向之一，针织设备花型准备系统技术被列为“十五 期间继续攻关解决纺织机械产品关键技术制造技术项目1 1 - 4 。 我国的针织企业尤以中小型民营企业为主，对市场风险的承受力还不强，大多采用中 低档电脑横机进行针织物生产。国外电脑横机花型准备系统虽然功能强大，但其生成的控 制数据格式并不完全适合我国的电脑横机设备，而且价格昂贵，难以让中小型民营企业承 受。因此，国内针织市场急需性能合适而价格相对较低的花型准备系统 5 1 。为此，课题根 据喜利发s e 8 0 8 型电脑横机的工艺特点，开发了一套适合它的电脑横机花型准备系统， 并对其实现过程做了详细的阐述。 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 花型准备系统国内外研究现状 1 2 1 国外花型准备系统的研究现状 德国环球公司、斯托尔公司和日本岛精公司生产的横机代表了世界电脑横机发展的最 新工艺和技术，他们开发的电脑横机花型准备系统功能也比较完善，现在分别阐述他们花 型准备系统的特点如下： 环球公司( u n i v e r s a l ) 程序系统：这是一种专用性很强的指令系统1 6 - 8 l 。其全部程序 主要有五部分组成：意匠图；排针；编制方式；编制流程；其他参数设计。 在程序编制时，可以使用特定的表格，按上述顺序依次填写各部分，然后在专用的程 序编制机上将上述内容以数码形式按要求输入并录制下来，经检查和修改无误后，输入到 横机的电脑里进行编制。这种专用程序编制机只有1 8 个键，操作比较简便，但需要做大 量的手工工作。现在一般都用该公司的辅助设计系统m a 5 5 0 0 型、m a - 7 0 0 0 型或m a - 8 0 0 0 型，根据屏幕提示和相应的窗口内容，直接填写各部分内容，并且可以随时修改，这样就 更直观、更方便。下面分别介绍该程序的各部分： ( 1 ) 意匠图：意匠图用不同的符号或不同的颜色在意匠纸上或屏幕上绘制色彩图或组 织图。符号既可以代表不同的颜色，也可以代表不同的编织方法，如成圈、集圈、移圈等。 在每一横列中，有一种不同的编织方法就需要用一种符号来表示。 ( 2 ) 排针：告诉计算机针床上织针与组织意匠图的对应关系，通过排针可以把意匠图 灵活地安排在织物上。 ( 3 ) 编织方式：给出了机头在各个行程中所编织的图案、组织及所使用的导纱器号等 信息。它不需要给出整个织物所有横列，而只是那些特殊的有变化的横列。在送入计算机 时，这些信息还要一一转换成相应的操作码，过去这些操作码都是由程序员逐个输入，现 在可以由电脑自动将其编译过去。 ( 4 ) 编织流程：上面介绍了编织方式，但并不知道在一块织物上各种编织方式( 如罗 纹、底组织、提花等) 各在什么时候织，织多少横列；排针时也不知道在整个针床上这些 不同的排针各处于什么位置，编织多少次。这些就要在编织流程中确定。 编织流程设置好后，一个完整的编织程序就可完成了。此程序可用磁盘作为载体，输 入到控制横机的电脑中去进行编织。 斯托尔( s t o l l ) 公司的程序系统：与环球公司的程序系统不同，斯托尔公司的程序 9 - 1 2 1 2 浙江理 ： 学硕+ 学位论文 系统基本保持了计算机高级语言( b a s i c ) 的些特点，其程序由一条一条语句组成，每一 条语句同样有行号、“语句体”和“语句定义符”，只是在它的系统中添加了一些特殊的语 句或赋予某些语句以特殊的台义。 在该程序中，虽多司以使用4 9 9 9 行语句，即行号为i 4 9 9 9 ，其中1 1 9 9 9 为控制语句 行，2 0 0 0 4 9 9 9 为花型信息行，相当于数据行，如果花型较大时，花型信息行也可以从1 0 0 0 行开始，即1 0 0 0 4 9 9 9 ，共4 0 0 0 横列。它是通过编程写语句，之后编译生成控制数据。 现在可采用斯托尔的m 1 花型准备系统 1 318 ，通过图像得到编织程序而不需要写编织 语句。m 1 花型准备系统用画图的方式输八，但可同时生成“工艺视图”知“织物视图”。 在其中一个图进行修改后，另个图将立刻更新，从图像中完成编织程序。 m 1 花型准备系统使州过程 19 2 0 l ： ( 1 ) 导八图片。将图片导入到m i 中，转换成织物视图连行编辑。例如，将s i r l x 中 的0 号图像导入到m i 上方法是将s i r i x 文件夹中的带后缀“s # 0 j a c ”的花型文件拖人， 生成一后缀为t i f 的文件，再从m 1 中选择“文件卜导入图片”实现导入。 ( 2 ) 由图片生成“工艺视图”和“织物视图”，如图11 。 图1 1 “工艺视图”和4 织物视图”的模块例图 ( 3 ) 工艺编辑。在工艺编辑前可通过工艺助手修改一些相抵触的编织，补充丢失的数 据。经过工艺编辑可生成机器的编织程序s i n t r a l 。 岛精公司( s h l m a s e i k ) 公司的s d s 程序系统：日本岛精公司的电脑横机在我国占有 较大的份额，其程序系统【2 12 6 1 也有独特之处。它是一种图像式或称为色码式程序系统，即 其所有的编码方式或控制代码均由色码绘出，不同的色号就代表了不同的编码方式或控制 方式。处于程序系统中可部分的是织物结构或花纹图案区，这里根据规定的色号绘制出了 织物的图案，不同的色号就代表不同的编制方式或不同的色纱。它的左右浙边各有1 2 条 1；孑爱雌 浙江理工大学硕士学位论文 控制线，共有2 4 条控制线。这些控制线中每一条都代表了一种控制内容，不同的色号就 代表了不同的控制方法。它们的每一行与中间意匠图的每一行一一对应。 ( 1 ) 意匠图区：在意匠图区用不同的色号代表不同的编制方式，其具体内容如下表所 一 不： 表1 1 编色码表功能 编织状态色码功能 o不编织 1 前针床成圈 2 后针床成圈 成圈3 前后针床成圈 5 1 前后针床成圈( 不移圈) 5 2 后针床成圈( 不移圈) l l前针床成圈 1 2 前针床集圈 集圈 4 1前针床成圈，后针床集圈 4 2 前针床集圈，后针床成圈 编制成圈：在编制成圈中，该系统主要有五个色码表示。其中0 表示不编制，1 ，2 ， 3 表示编制并带有移圈，而5 l ，5 2 表示编制不带移圈。所谓编织并带有移圈，是指在某 一针床编织成圈后，如果下一行程该针床不编织而对面针床相应的织针编织时，就自动 将该针床织针上的线圈移到对面针床的织针上。 绞花：绞花是电脑横机中使用较多的一种产品，所以该系统专门设置了一组用于 绞花的色号，共有6 个。其中前针床绞用4 ，5 和1 4 ，1 5 两组色号来实现，它们必须成对 使用，这二组色号的功能完全一样。 移圈：在电脑横机中，可以通过移圈产生网眼、波纹等效应，也可以进行收针放 针。在该系统中，移圈色码由前后针床的编织加向左或向右移动针数来规定不同的色码， 如以6 字开头的数字为前针床成圈并向左移n 针，如6 1 为左移1 针，6 2 为左移2 针， 以次类推，这在色码中所占个数最多。 ( 2 ) 控制线区 在意匠图左右两边，各有1 2 条控制线，其中右边控制线用r 1 ，r 2 到r 1 2 表示，左边 控制线用l 1 ，l 2 到l 1 2 表示。 r 1 ：内循环重复区。用于设定花型和控制数据的重复区域，以便节省程序，重复次 4 浙江理工大学硕士学位论文 数可以在程序中设定，当它取色码0 ，l ，2 ，3 时，其意义为： o 一不设置 l ，2 一花型和控制数据均重复 3 ，4 二只控制数据重复，花型不重复 此时，如果两块重复区域是相连的，必须分别用l ，2 或3 ，4 区分开来。 1 2 2 国内花型准备系统的研究现状 国内企业对于电脑横机花型准备系统基本上还处于研制、消化、吸收阶段，但在纺 织工业“十一五”发展纲要和中国纺织工业协会纺织工业科技发展纲要的指导下已 经取得了长足的进步1 2 7 1 。在第十届中国国际纺机展上出现一个明显的现象，在针织物设 计上，已实现针织物计算机辅助设计如模拟仿真等。以下介绍国内花型准备系统研究现状： 横机伴侣f 2 8 】是为横机用户和手工编织者设计的编织图案设计软件，本文按基本功能 和增强功能总结如下： ( 1 ) 基本功能： 提供扫描功能。扫描照片或其它平面图案，在很短的时间内直接生成编织花样。 如果对直接生成的编织花样不满意，完成初步设计且具备了基本轮廓后，再通过绘图工 具对花样部分细节进行细化处理。 可快速生成花样。识别多种图像格式，如b m p 、g i f 、j p g 、p c x 、t i f f 等格式 的图像文件，导入图象后显示界面如图1 6 。由此可将其直接转化为横机伴侣专用的存储 格式即l c n l 文件。 提供橡皮擦、画笔、直线、曲线、矩形、椭圆、填充、写文字等工具。 ( 2 ) 增强功能： 配色模拟。使用户可以在计算机上观看配色效果，并保存模拟的颜色。 织物模拟。预先了解编织完成后的织片效果，使用户在试织前直观地了解到织片 的外观，省去以往设计、试织、苒设计的反复过程。 毛线弹性预算。由于编织时不同的密度设置及由此产生的织片的弹性差异，防止 花型失真，此软件可根据编织密度设置的大小，生成编织花样。 打印功能。打印网格大小由编织密度决定，可设置格子大小倍数。可设置每隔多 少格打印加重线，黑白打印时用1 6 种打印符号打印，也可以彩色打印。打印之前可以先 看打印预览，了解打印结果。设计及打印时均考虑实际编织密度，保证按图编织的成品 s 浙江理工大学硕士学位论文 图案不失真。 花样定位。可以在实际尺寸的衣片上调整花样的位置，告诉用户在多少针多少行 处开始编织花样。避免了因为花样位置摆放不当而造成的重织错误。 天元数控公司：南京天元数控公司生产的电脑横机在国内有一定规模，其花型准备系 统在国内具有一定的代表性。绘图的基本功能和使用习惯类似于w i n d o w s 绘图软件，花 型设计人员可以在很短的时间内上手使用。针对针织打版的特殊要求，增加了很多高级的 功能，如支持小样平铺和转换、换色便捷、复制粘贴快速、插入多行多列、删除多行多列。 制版软件制版分展开前和展开后两步进行，展开前绘制的是织物的组织形式，所用的 颜色是新系统定义的1 0 6 个编织色；展开后绘制的是编织的实际动作，所用的颜色是代表 织针动作的1 6 个颜色。展开前到展开后的过程大部分是自动进行的，小部分需要在自动 展开的基础上手工修改。熟练掌握1 0 6 个编织信号并灵活运用它们是使用好新制版软件的 关键【2 9 】。 该花型准备系统集成了常用组织的模板，但由于明细数据少，打版仍然不是很方便， 自动生成的花型文件需要用户改动的地方比较多。另外该花型准备系统不具备高效检测、 模拟功能，不具有网络通信功能。 3 富怡打版系统 富怡打版系统【2 7 ，3 m 3 1 1 使用以图元为基础的花版设计方式，提供输入、编辑和管理花版 的快捷、方便的方法；界面采用w i n d o w s 风格。 ( 1 ) 输入法：可以输入直线、曲线和圆弧几何样条、复杂填充。 扫描打版：不仅可以使用数字化仪进行打版，而且能够使用扫描图直接在屏幕上 进行打版。 字母打版：可选择字体、字号，控制字符间距，进行拼写检查等。对字体进行编 辑，将生成的字体修改成自己想要的形状，任意放大、缩小、旋转、拉斜等。 提供了密度表、渐变密度等密度类型，使用渐变密度可以制作出某种特殊效果的 花版。 可以使用小花样生成新花版，对生成的花版可以修改，如缩放、镜像、旋转、倾 斜等。 ( 2 ) 花版编辑： 选择想要的基线类型( 直线、圆、圆弧、三角形、钻石形、菱形等) 。 可以对花版进行拷贝、删除、缩放、旋转、倾斜、分割、镜像、头尾变换、宽窄 6 浙江理工大学硕士学位论文 调整，整体修改密度、针步、纹路、针数等，您还可以使用插入图元功能将漏打的部分 弥补上。 排序功能可使您按颜色或按自己喜欢的方式重排花版中图元的制作顺序。 ( 3 ) 显示花版：在视窗内可以模拟显示、全屏显示、整体显示、慢速显示、单色显示、 缩放显示花版。模拟显示功能可在编织前看到花版的效果图。 ( 4 ) 自动保存花版，当断电、非法操作等故障出现时。 ( 5 ) 可以根据用户希望的格式打印多种派工单，打印真实图样及花版信息。 ( 6 ) 提供详细的在线帮助信息。 1 3 研究目标及内容 1 3 1 研究的目标 课题的目标：提出一种针对国内现有电脑横机工艺特点的电脑横机花型准备系统的实 现方案，并根据此方案研制具有自主知识产权和具备核心竞争力的适用电脑横机控制的花 型准备系统。 花型准备系统在提供给花型设计人员友好的用户界面的基础上，通过更多的常规编辑 工具、工艺编辑工具提高设计人员的花型设计效率，同时保证快捷直观的设置花型、组织 对应的控制信息。 花型设计人员完成花型信息、控制信息的设计后，花型准备系统根据横机控制系统及 执行机构的特点生成符合横机控制器的控制数据，为横机完成编织功能提供保障，还要使 花型准备系统解析生成的控制文件减少横机编织时的空行程，提高横机工作效率。 利用此花型准备系统为杭州嘉大精密机械有限公司生产的横机进行花型设计、提供控 制数据。 1 3 2 主要研究内容 本课题在浙江省现代纺织装备重点实验室进行，并得到了杭州嘉大精密机械有限公 司的大力支持。结合课题研究的目标和现有的实验条件，笔者主要做了以下几个方面的工 作： ( 1 ) 在研究和借鉴国内外花型准备系统的花型信息、组织信息表示方式的基础上进行 改进，提出在花型设计区的颜色只表示织物线圈的纱色，组织信息通过控制条的颜色输入， 7 浙江理工大学硕士学位论文 一种颜色对应一个数值的实现方案，这种数字化的表述，简化了花型的设计工作，提高了 花型准备系统的工作效率。 ( 2 ) 详细阐述了根据现有电脑横机工艺特点的花型准备系统的实现方案，充分考虑到 系统的工作效率、以后的升级和可维护性，将花型准备系统分为花型c a d 系统和花型解 析系统两大模块，降低复杂度。 ( 3 ) 在已有量化算法的基础上提供系统与花型设计人员交互的工具，不仅保证原图像 的精确轮廓，还可以保留原图像的一些细节，满足横机工艺要求，提高花型设计效率；在 花型编辑部分，将编辑工具分为常规编辑工具和工艺编辑工具两个模块，有利于以后添加 新的编辑工具；结合现有电脑横机的编织物多以双面提花织物为主的工艺特点，采用对象 合成技术实现多文档视图花型准备系统，方便花型设计人员进行花型设计；本花型准备系 统将解析后的单色行显示给花型设计人员，设计人员可直观的了解电脑横机进行编织时的 前针床、后针床出针情况，根据自己的要求再次修改，进行二次解析。 ( 4 ) 分析了电脑横机各执行机构的特点，由此制定了适合电脑横机控制器控制的各执 行机构的数据格式；详细给出了本花型准备系统实现花型数据、控制数据输入、提取、处 理的过程；鉴于花型数据和控制参数的组织方式是花型解析的基础，在综合分析了大量数 据的基础上，为花型准备系统选择了合适的数据组织方式；电脑横机以后升级实现更多组 织时，此数据组织实现方式不必进行过多改动，只需要在预留位置添加新组织的数据格式： 在此数据组织方式的基础上，经过反复调试和修改，制定了相应的解析算法，在满足现有 电脑横机工艺要求的基础上，提高了横机编织效率。 ( 5 ) 电脑横机花型准备系统生成的控制文件在s e 8 0 8 型电脑横机上进行了应用，很好 的满足了该电脑横机控制器的控制要求，验证了本课题开发的电脑横机花型准备系统方案 的可行性，体现了该花型准备系统具有良好的适用性。 1 4 本章小结 本章首先介绍了开发电脑横机花型准备系统的背景，为课题的提出提供了实用性的前 提依据。详细阐述了国内外花型准备系统编织程序的实现过程，花型信息、组织信息和控 制信息的表示方式，为花型准备系统方案的提出及其实现奠定基础。之后提出了本课题的 研究目标，详细给出了本课题的主要研究内容。 浙江理工大学硕士学位论文 第二章花型准备系统总体设计方案 2 1 花型准备系统总体方案的提出 2 1 1 现有电脑横机工艺特点 现有电脑横机实现的织物可分为基本组织、花色组织两大类。基本组织有前针床单面 纬平、后针床单面纬平等单面平针组织，满针罗纹、隔针罗纹、l x 2 、2 x 2 等罗纹组织： 花色组织有集圈、单面提花、双面提花等。每种组织不仅需要花色信息、还需要控制信息， 不同组织需要不同的控制信息，如：现有电脑横机实现满针罗纹时需要移床数据、实现隔 针罗纹时需要选针数据；实现提花组织时需要选针数据、密度数据、罗拉数据、移床数据 等。因此，电脑横机编织每行织物时不仅需要花色信息，还需要控制信息。 根据各组织的特点，现有电脑横机编织一件完整的衣织物时，在不同地方采用不同的 组织，比如：毛衫的下摆、袖口、裤口等弹性要求高的部位采用隔针罗纹；之后就需要结 构简单，织物轻、薄、柔软，横向延伸性好的纬平针组织；大身就需要有花色的提花组织。 电脑横机实现不同组织时，各执行机构的状态就需要相应的变化，例如罗拉要根据不同组 织变换牵拉速度：在某些组织中有较多的集圈等复杂工艺时就要求适当降低牵拉速度；反 之花色组织简单则要求适当提高牵拉速度；而空行程则要求不牵拉。电脑横机的执行机构 都是按照电脑横机控制器发出的控制指令动作，而电脑横机花型准备解析后生成的控制数 据是横机控制器发出指令的依据，这就要求花型准备系统要把各组织和其对应的控制数据 进行组合，使组织数据和相应的控制数据成为一个整体。 2 1 2 花型准备系统总体方案 花型准备系统作为花型设计人员和电脑横机控制器交互的桥梁，不仅要提供给设计人 员设计花型的工具，还要把花型数据转化成控制器可以识别的数据格式。因此，本课题把 花型准备系统分成花型c a d 系统和花型解析系统两大模块，减小系统实现的复杂度，便 于系统实现和以后的维护。花型c a d 系统主要用于织物花样设计，即花型设计人员常说 的打样；花型解析系统则根据横机的结构和控制系统的要求对织物花样进行解析，并生成 控制系统可识别的控制文件。 如图2 1 为电脑横机数据流程图。数据流从织物样品经过c a d 系统生成花型图像文 9 浙江理工大学硕士学位论文 件，图像格式可以为任何常用的图像格式，如j p g 、j p e g 、b m p 等。在花型设计区，不同 的颜色表示横机编织时的纱色不同，即颜色只表示纱色信息，组织通过控制条输入，避免 花型设计人员记忆大量信息。控制信息通过左右两边的控制条输入，不同颜色表示不同的 控制信息，它们的每一行与中间花型设计区的每一行二一对应。 将设计完成的图像文件送给图像解析器解析生成电脑横机控制系统可识别的控制文 件。该控制文件中包含整机信息、织物信息、行程信息。整机信息包含横机的系统数、选 针器的刀数、导纱器的个数以及初始位置等。织物信息包含当前织物的宽度、长度、总针 数、总行程数等。行程信息指横机完成一纬的编织工作所需要的信息，包含控制信息和提 花信息。提花信息指选针器每把刀的控制数据信息，数据大小随织物宽度和选针器刀数变 化而不同；控制信息包含当前行程导纱器号及其位置、机头方向、密度信息、针床横移、 特殊处理等。其中特殊处理指工艺处理信息，如提花、罗纹、四平、前针床单面纬平、后 针床单面纬平等。所有的数据按照制定的数据格式存放，将解析生成的数据下载到控制系 统的存储系统上，下载方式可以有磁盘、串口、优盘和网络等，此花型准备系统采用优盘。 图2 1 花型准备系统总体方案设计 花型c a d 系统：花型c a d 系统包括花型设计及添加花型控制信息两大部分。 花型输入与花形编辑过程也就是花型设计的过程。花型设计人员可以导入j p g 、j p e g 、 b m p 格式的花型文件，在其基础上进行编辑。也可手动新建一个花型文件，设定花宽和 花高，之后通过编辑工具进行花型设计。在花型设计区的两边有控制条，各列颜色不同分 别代表不同的控制信息，花型设计人员通过对话框选中控制信息并且输入相应值后，跳到 i o 浙江理工大学硕士学位论文 对应的控制条进行设置，织物的每一行和控 制条的每行一一对应，即如要设置此行织物 的控制参数就设置控制条的同一行。 花型解析：添加各类编织控制参数后形成 编辑好的花版数据，进行预解析看展开成每 行单色的情况，如符合设计人员的要求就可 解析生成编织控制数据存在优盘中，把盘中 的数据送入横机控制器，即完成了花型的准 备工作。 2 1 3 电脑横机花型准备软件功能需求分析 图2 2 花型准备系统工作流程 ( 1 ) 花型编辑功能：提供图像导入、图像量化，画直线、圆、椭圆、曲线、多边形等 画笔绘图功能；图样填充、换色、旋转、放大、缩小、拷贝、喷枪、剪切和镜像等图像编 辑功能 ( 2 ) 模块库：用户可以自行定义各种布纹的织法并保存起来，在自动编程的时候，通 过在一个布片上指定填充区域，可以把指定的布纹与织片相结合生成控制信息。 ( 3 ) 设定控制信息：可设置密度信息、针床横移、机头速度、罗拉速度等控制信息； 纱嘴、选针等花型数据；提花、四平、前针床单面纬平、后针床单面纬平、四平、前成圈、 后成圈、前集圈、后集圈等组织数据。 ( 4 ) 花型解析：按照花型文件的定义规则解析花型文件，根据一定的数据结构把它转 化成可直接作为电脑横机控制控制器的控制文件。 ( 5 ) 提供存盘、删除、打印和加载文件等基本文档管理功能。 2 2 花型准备系统设计方案 2 2 1 开发工具 本花型系统以b o r l a n dd e l p h i 为平台，采用面向对象( o o p ) 技术。b o r l a n dd e l p h i 是 b o r l a n d 公司1 9 9 3 年推出的全新3 2 位w i n d o w s 开发工具。d e l p h i 使用简便，功能强大， 可以说是至今较好的开发工具【3 2 3 5 1 。 从程序设计方法学的角度来看，面向对象技术完全不同于传统软件工程的功能方法， l l 浙江理工大学硕士学位论文 其以对象为中心。它不仅是一种程序设计技术，更体现了一种思维方法。对象是数据和 有关操作的封装体，每个对象都是某一抽象类的实例，一个类实质上定义的是一种对象 类型，描述了属于该类型的所有对象的性质。面向对象方法突破了传统的将数据与操作 分离的模式，较好地实现了数据的抽象。面向对象的继承性体现了概念分离抽象，在对 象继承结构上，下层对象继承上层对象的特征( 属性和操作) ，便于软件的演化和增量式扩 充。与传统的模块的调用不同，面向对象方法采用了灵活的消息传递方式，用消息将对 象动态连接在一起，从而便于在概念上体现秉性和分布式结构。面向对象方法具有信息 隐藏性，对象将其实现细节隐藏在其内部，无论是对象功能的完善扩充，还是对象实现 的修改，影响仅仅限于该对象内部，而不会对外界产生影响，这就保证了面向对象软件 的可构造性和可维护性。 2 2 2 软件结构框图 本花型系统的目的就是要实现花型设计、控制信号组织和花型解析，结合本横机的特 点其实现方案如下： 为了降低开发成本和缩短开发周期，提高可维护性和可扩充性，本花型系统软件采 用模块化并使其具有软件重构能力，这些都是提高花型系统软件市场竞争力的的必由之 路。模块化是确定系统有哪些模块组成和模块之间的相互关系以及模块独立的功能和输 入输出数据的规格，使模块不会产生混乱。程序在设计时首先进行总体设计，然后再进 行细节设计。 运用面向对象方法分析现有的花型准备系统和用户需求，建立花型准备系统软件的面 向对象模型，确定各控制功能单元的属性和行为，对其进行封装，使得各功能对象在系统 中作为一个具有一定功能的独立对象，并定义该类对象的统一接口，以实现该类对象与其 他类对象之间的相互作用，从而使各控制功能对象可以柔性组合。 为了充分实现本系统软件的可塑性、可重用性，其模块化模型分两个层次实现：基本 类、系统。基本类是对花型系统功能的细粒度分解的结果，是面向对象技术的最小单位， 构成面向对象花型准备系统软件的类体系。通过对花型准备系统功能与数据的抽象，对各 功能元的接口进行定义，设计成封装良好的类。系统是由一系列控制单元组成的某种类型 的花型准备系统软件。它包含花型c a d 系统和花型解析系统。花型准备系统划分的模块 如图2 3 所示： 1 2 浙江理工大学硕士学位论文 图2 3 花型解析系统的模块划分 系统界面分为2 个部分，中间部分是花型设计区，这里绘制出织物的图案，不同的色 号就代表不同的色纱；左右两边为控制条，这些控制条中每一条都代表一种控制内容，不 同的色号就代表了不同的控制要求。右边分别表示针床横移、机头速度、卷布速度、前床 密度、后床密度；左边分别表示特殊工艺、提花标志、前成圈、后成圈、前集圈、后集圈。 控制条的每一行与中间意匠图的每一行一一对应。花型c a d 系统的界面设计模块图2 4 所示： 1 3 浙江理： 大学硕士学位论文 图2 4 花型解析系统界面模块 输 入 模 块 密 度 数 据 设 定 控制数据部分 工 艺 参 数 设 定 横 移 参 数 设 定 输 出 模 块 其 他 参 数 设 定 花型设计部分即图像输入与编辑子系统，可编辑和设计各种花型，包括如下模块： 花型导入：可导入b m p 、j p g 、j p e g 等格式的文件，在此基础上要经过颜色量化等处 理才可以达到横机的工艺要求，作为横机编织物的花型。 花型编辑：主要实现图像的回复、复制、粘贴等。 花型设计：主要是一些简单和复合图像的处理，比如画点、画线、画圆等等，并且实 现操作的任意步u n d o r e d o 。 视图模块：图像的缩放，界面调整等。 帮助文件：即提供软件运用的帮助。因为横机花型准备系统也是相对比较复杂的系统， 而且又涉及很多工艺，操作比较繁琐。只要输入关键字，即可完成帮助的查找。 花型显示模块：针对目前电脑横机织物以双面提花为主的特点，实现多文挡视图显示。 控制数据部分将各种图像数据进行处理，并最终转化为符合系统控制要求的各种控制 数据。包含如下模块： 输入模块：提供花型设计区左右两侧的控制条。 工艺参数设定：花型设计区两边是控制条。控制条对应着横机的控制参数。通过控制 参数的设置，可以控制横机动作，从而达到编织的各种效果。 输出模块：此模块并不属于界面模块部分，但为了完整性。输出模块负责花型信息、 控制信息的处理，以及最终输出到横机控制器的控制文件的生成，分为如下几个小部分： 花型展开：将花型设计人员设计的一行多种颜色的织物转化成一行只有一种颜色的 1 4 浙江理工大学硕士学位论文 电脑横机编织图。 花型解析：花型解析模块是相对比较复杂的一个模块，因为这涉及到很多工艺。经 过上面的输入过程以及工艺参数设定以后，要生成对应的可以使横机控制器识别并且动作 的文件。文件中包含对针织机对应部件的控制，里面有选针信号，两边控制条的控制数据， 以及具体纱嘴、起始地址的信号，花版的行宽和列宽。 文件输出：在最后的控制文件中，每个位表示一个选针信号，内含控制数据或者组 织和纱嘴数据。织物组织的意匠图最后可转化成由选针信号和实时控制信号来确定的文 件。 2 3 本章小结 电脑横机花型准备系统需要为花型设计人员提供花型组织设计、控制信息输入的平 台，还要对花型设计人员输入的数据进行处理生成电脑横机控制器可以识别的控制数据。 本章主要从以下几方面做了详细的阐述： ( 1 ) 根据现有横机的工艺特点，将花型准备系统分为花型c a d 系统和花型解析系统两 大模块，降低复杂度，不仅提高了花型准备系统的工作效率，还利于以后升级和维护。 ( 2 ) 在花型c a d 系统的花型设计区的颜色只表示织物线圈的纱色，组织信息通过控制 条的颜色输入，避免了以往的花型准备系统通过颜色既表示花色又表示组织的花型表示方 式，后者要求花型设计人员记忆大量信息，不利于提高设计效率。 ( 3 ) 在电脑横机花型准备系统的整体设计方案基础上，列出了花型准备系统的功能需 求分析，之后分系统架构、界面设计两部分分别阐述了采用模块化实现花型准备系统的设 计方案。 浙江理工大学硕士学位论文 第三章花型c a d 系统 花型c a d 系统和花型解析系统是花型准备系统的两个模块，花型c a d 系统主要实 现花型输入、花型编辑和花型显示功能：花型解析系统实现花型信息、组织信息和控制信 息的提取、处理和输出。本章首先介绍通过颜色量化实现花形输入：接着按常规编辑工具、 工艺编辑工具两个模块讨论提高花型设计人员设计效率的编辑方法，在其基础上给出程序 实现编辑工具的过程；最后，针对目前电脑横机织物以双面提花为主的特点，以提高设计 人员设计效率为目的，阐述一种多文挡视图电脑横机花型准备系统的设计思路，采用面向 对象编程语言通过对象合成技术实现了此花型系统，不仅提高双面提花织物的设计效率， 而且利于以后的系统维护。 3 l 花型c a d 系统界面设计 花型c a d 系统界面包括编辑工具区、花型设计区、调色板区、快捷设计模块区、控 制数据设置区、导航区、坐标显示区、颜色显示区，现分别介绍如下： 图3 1 花型c a d 系统界面 编辑工具区：在此有线形、填充域形、放大、缩小、般色、魔法设置等常规编辑工具 1 6 浙江理工大学硕士学1 1 i ) = 论文 加针、减针等工艺编辑工具。 花型设计区：此为多文档视图显示，花型设计人员在此进行花型设计，此处颜色只表 示纱色，不表示组织信息。 调色板区：花型设计人员可以在此选择颜色作为线形、填充域形等常规编辑工具绘图 的颜色。 快捷设计模块区：如某一花型循环，可提取出循环区的基本单位存在此模块区作为快 捷方式，提高花型设计效率。 控制数据设置区：花型设计人员在此设定组织信息和电脑横机各执行机构的控制数 据。 导航区：多文档视图显示时，可通过导航区知道当前视图对应另个视图的位置，对花 型设计人员进行双面提花织物花型设计时有很大帮助。 坐标显示区：花型设计人员通过坐标显示区可知道织物当前线圈的位置。 颜色显示区：给出鼠标所在像素处的颜色值。 3 2 花型c a d 系统花型输入实现 电脑横机花型准备系统为电脑横机织物设计花型时需要输入花型，本花型准备系统提 供两种花型输入方法，即导入已有的b m p 、j p g 、j p e g 格式的图片和手动设计花型两种方 法。 3 2 1 导入图片 为提高花型设计人员设计效率，此花型准备系统提供导入图片的功能。如导入图片