（系统工程专业论文）机织物组织数学模型及CAD技术的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 加入w t o 以后的中国纺织企业面临着一个前所未有的机遇，也面临着更大的挑 战。在信息化技术、数字化技术驱使下，各类纺织面料的计算机辅助设计系统和计 算机辅助制造系统的发展突飞猛进。在机织物的设计与制造领域有越来越多的高等 院校或科研院所从事织物c a d c a m 技术的研究与开发，也有越来越多的织造企 业应用织物c a d 技术从事产品的设计与生产。 我国纺织企业的信息化与国外同类企业的差距是相当大的，用信息化来提高企 业的竞争力，用信息化来提高企业的效益成为共识。 机织物c a d c a m 技术的核心内容是织物组织的计算机辅助设计，只有较好 地解决织物组织的计算机辅助设计，才会有织物外观图形的真实感模拟，才会使电 子多臂自动轧纹板成为可能，从而实现电子多臂条件下综框的自动控制，达到快 速改变织物组织，实现机织小花纹织物品种的快速翻改，从根本上增强面料生产企 业的竞争力。 织物中经、纬纱相互沉、浮交织的规律，通常采用组织图的方式来表述。如果 将组织图中每一个格子看作一个元素，经浮点用“1 ”表示，纬浮点用“0 ”表示。 于是组织图必然对应于一个布尔矩阵，称之为组织矩阵。组织阵中行代表纬纱，列 代表经纱。当组织图用矩阵进行数学描述后，组织图中经、纬浮点排列的变化规律 及生成方法就可以转化为对组织矩阵的运算和处理。 本课题主要研究织物组织计算机辅助设计中的关键技术织物组织数学模 型，探讨机织物组织计算机分类及数学描述，详细分析了平纹、斜纹、缎纹、变化 平纹、变化斜纹、变化缎纹和毛巾等组织的数学模型。 关键词：机织物织物组织数学模型c a d i 华中科技大学硕士学位论文 = 一= = = = = = = ；= = = = = = = = = = = = ；= = = = = = = = = = = = = = = a = = = = = = = = = = = = = = a b s t r a c t t e x t i l ee n t e r p r i s e si nc h i n aa r ef a c i n ga l lu n p r e c e d e n t e do p p o r t u n i t ya n da l s oal a r g e r c h a l l e n g ea f t e rj o i n i n gi nt h ew t o b a s e do nt h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y a n d d i g ht e c h n o l o g y , c a da n dc a ms y s t e m sf o rw o v e na n d k n i t t e df a b r i c sa r ed e v e l o p i n g r a p i d l y m o r ea n dm o r eu n i v e r s i t i e sa n ds c i e n t i f i cr e s e a r c hi n s t i t u t e sa r ee n g a g e di nf a b r i c c a d c a m t e c h n i q u e r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n t i nw o v e n f a b r i c d e s i g n a n d m a n u f a c t u r i n ga t e a a l s o ，m o r ea n dm o r ef a b r i cm a n u f a c t u r e r sb e g i nt ou s ef a b r i cc a d i n d e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r i n gt e x t i l e s t h e r ei sag r e a tg a pi nt e x t i l ee n t e r p r i s e si n f o r m a t i o n i z a t i o nb e t w e e nc h i n aa n d f o r e i g nc o u n t r i e s i ti sc o m m o n l yk n o w nt h a tw em u s tu s ei n f o r m a t i o n i z a t i o nt oe n h a n c e e n t e r p r i s e sc o m p e t i t i o nc a p a c i t ya n db e n e f i t s t h ec o r ec o n t e n to fw o v e n - f a b r i cc a d c a mi st h ec o m p u t e ra i d e dd e s i g no ff a b r i c w e a v e s ，o n l yw i 也t h es o l u t i o no ft h i sp r o b l e m , w o u l di tb ep o s s i b l et og e tav i v i di m i t a t i o n o ft h ea p p e a r a n c eo fw o v e n - f a b r i c ，a n dt oa p p l ye l e c t r o n i cd o b b ya n dc a r r yo u ta u t o m a t i c c a r di n f o r m a t i o ni n p u t , i nt u r nr e a l i z eh a r n e s sa u t o m a t i cc o n t r o lu n d e rt h ec o n d i t i o no f e l e c t r o n i cd o b b y , i no r d e rt oq u i c k l yc h a n g ef a b r i cw e a v ea n dr e a l i z er a p i dc h a n g eo f d o b b y w e a v ef a b r i cv a r i e t y , a n df i n a l l yc o m p l e t e l ye n h a n c et h ef a b r i cm a n u f a c t u r e r s c o m p e t i t i o nc a p a c i t y n l ei n t e r l a c i n gf o r mo f w a r pa n dw e f t y a r n si nf a b r i ci su s u a l l yi n d i c a t e dw i t hw e a v e d i a g r a m s t a k ee v e r yg r i di nt h ed i a g r a ma sa ne l e m e n t ，a n du s e 1 t oi n d i c a t ew a r p i n t e r l a c i n gp o i n ta n d 0 f o rw e f tp o i n t t h e nt h ew e a v ed i a g r a mw i l lh a v eac o r r e s p o n d i n g b o o l e a nm a t r i xc a l l e dw e a v em a t r i x , i nw h i c ht h er o wr e p r e s e n t st h ew e f ta n dt h ec o l u m n r e p r e s e n t st h ew a r p 昕曲t h i sm a t h e m a t i c a ld e s c r i p t i o no fm a t r i xf o rw e a v ed i a g r a m , t h e v a r i a t i o nr u l ea n dc r e a t i o no ft h ea r r a n g e m e n to fw a r pa n dw e f ti n t e r l a c i n gp o i n t sc a nb e t r a n s l a t e di n t ot h ec a l c u l a t i o na n dt r e a t m e n to f t h ew e a v em a t r i x t h ea i mo ft h i sp e s e a r c hs u b j e c ti st os t u d yt h ek e yt e c h n i q u eo ff a b r i c - w e a v ec a d f a b r i c w e a v em a t h e m a t i c a lm o d e l t h i sp a p e rs t u d i e st h ec o m p u t e rc l a s s i f i c a t i o na n d m a t h e m a t i c a ld e s c f i p t i o no ff a b r i cw e a v e ，a n da n a l y z e si nd e t a i lt h em a t h e m a t i c a lm o d e l s o fp l a i nw e a v e ，t w i l lw e a v e ，s a t i nw e a v e ，f a n c yp l a i nw e a v e ，f a n c yt w i l lw e a v e ，f a n c ys a t i n w e a v e ，a n dt e r r yp i l ew e a v ee t c k e y w o r d s ：w o v e nf a b f i c ，w e a v e ，m a t h e m a t i c a lm o d e l ，c a d 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。刘本文的研究做出贡献的个人和集体， 均己在文中以明确方式标明。本人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：剜缸圭孝z 日期：2 邸侔q - 月? 6 日 学位论文版权使用授权书 本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，即：学校有 权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，允许论文被查阅和 借阅。本人授权华中科技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。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密s o 。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：新多筐希 日期：2 。，年q - 月2 臼 指导教师签名：纱v , c o 日期：z 州年y 月 占日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 织物c a d 的概念 1 绪论 织物c a d ( c o m p u t e r a i d e d d e s i g n f o r w o v e n o rk n i t t e d f a b r i c s ) ，是利用计算机强 有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助进行织物设计与分析的理论和技术。 它可以利用入机交互的手段进行织物设计，充分发挥入和计算机两方面的优势，使 设计的质量与效率大大提高。 织物c a d 是利用计算机图形技术将织物设计人员的设计意图以织物仿真模拟的 方法快速、形象、直观地在计算机显示器上显示出来，设计人员可以简单方便地改 变织物组织、纱线排列、纱线的号数，随心所欲地对织物模拟图上各种色彩的经纬 纱线进行调色配色，淋漓尽致地将设计思想表达出来，在织物上机织造前就能看到 实际织造的结果，缩短了设计的周期，以达到辅助设计的目的。 机织物面料c a m 系统主要反映在大，j 、提花设计c a d c a m 系统上，从意匠图 编辑器到提花龙头完成图案加工，这过程中光电转换、电磁机构的准确动作就是c a m 系统完成的。大大缩短了设计加工周甥，提高了生产效率和生产质量f 。 1 2 国内外纺织品c a d 现状 纺织品c a d 综合了计算机快速、准确和直观等优点以及纺织专业的成熟经验， 它为设计人员进行更高层次的创造性劳动提供了良好的工作环境，使产品开发对社 会需求的快速反应成为现实。 1 ，2 1 纺织品c a d 概貌 8 0 年代以来，c a d 技术逐渐在纺织行业特别是i 茎l # l - 的纺织行业得到推广应用。 目静，与纺织品设计衣生产有关的c a d 有：祝织物用多臂c a d 、纹织c a d 、配色c a d ： 针织物用圆纬机花型c a d 、电脑横机花型c a d 、经编机花型c a d ；印染用印花图案 c a d 、分色制版c a d 、测配色c a d ；服装用三维款式设计c a d 、衣片设计c a d 、放 华中科技大学硕士学位论文 码排料c a d 、服装试衣c a d 、刺绣c a d 和商标c a d 等等。织物c a d 和印花c a d 设计 出来的“面料”配上服装c a d 设计的款式可以直观地显示设计效果，并且可以方便、 快捷地根据客户需要修改“面料”，还可以根据服装设计师的构思设计“面料”，充分发 挥创造性口吲。 1 2 2 织物c a d 的发展现状和趋势 ( 1 ) 模拟范围扩大，仿真取代原物 从对普通色纱线的模拟扩展到对花式纱线和新型纱线的模拟，从对织物的二维 外观模拟到三维模拟织物的质感和立体结构，模拟织物的起毛、起绒效果以及悬垂 性等；在色彩方面模拟墨水色、颜料色等，拓宽软件的设计范畴，提高仿真程度和 使用效果从而大大地提高产品开发的成功率口1 。 目前，在色彩方面，要实现显示屏、打印纸和最终织物之间颜色的真正一致还 有一定的难度，因为至今尚未找到很好地表达物色和光色之间关系的换算公式。因 此，先进的软件都具有色彩调校功能。尽管如此，一些c a d 系统的仿真效果几乎达 到以假乱真的程度，面料加工企业可运用织物c a d 仿真的面料“纸样”供面料采购商 参考订货【1 0 1 ，对于老客户甚至可用“仿真纸样”取代传统的“样布”，做到“先销售后生 产”一不需等看样品，从而大大缩短产品开发周期 3 1 。 ( 2 ) 最终应用效果显示 利用最终产品模型显示所设计织物的最终使用效果。如对于服装用织物，在显 示屏上呈现模特穿着效果，对于装饰用织物。则显示该织物作成窗帘或床上用品等 时的三维室内效果图。 目前，最终应用效果显示的实质，是将用织物c a d 设计完成的面料图档转贴到 由扫描仪或数码照相机事先输入软件的模特儿或家具的图像上 3 , 1 t , i2 】。使用这一贴图 功能，操作者必须熟知各种面料( 包括用c a d 设计出来未经生产的图档“面料”) 的风格 和用途，并且在拥有详细分类的服装库的基础上，才能恰如其分地将面料图档贴到 合适的服装上，否则可能会闹出将柔软悬垂的面料“做出”挺括合体的西服之类的笑 话。 理想的织物c a d 软件应该可以根据面料的基本力学特征参数模拟面料的三维质 2 华中科技大学硕士学位论文 感效果，甚至直接根据面料的各种组织规格参数( 如原料种类、纱线结构、组织结构、 经纬密度) 以及加工条件和工艺等直接仿真面料的三维质感效果( 当然也可以算出织 物的力学特征参数，如果需要的话) ，如面料的悬垂性、飘浮性、柔软性、硬挺度、 丰满度等等，这是真实风格的仿真，而非贴图技术的风格“复制”。目前，仅有极少 数软件( 如美国c d i 公司的c o n c e p t3 d e l 3 1 ) 可以较真实地模拟面料的悬垂性。织物的 组织规格特征和织物风格等特性之间的关系，在数理上是靠织物的力学性能搭桥表 示的，而织物的组织结构和力学性能之间关系的理论还尚在研究之中。因此，要实 现这一功能，尚有更深的理论及技术难题有待解决。但是，毫无疑问，倘若能实现 这一功能，必将会开创织物设计的新纪元。 f 3 ) 智能化、集成化和网络化 一方面通过引入专家系统和知识工程，c a d 趋向智能化，另一方面c a d 向c a d c a m 乃至c i m s 集成，c a d 的效益将通过集成更好地体现。 目前，机织物c a d c a m 可以接入纹板冲孑l 机冲制纹板，或直接与电子开口机 构连接控制开口【】；印花c a d c a m 的印花图案设计、电子分色制版和测配色也已 经集成为印前一体化系统，甚至可以无版印花【】，从而大大提高面料开发和生产的 速度。织物c a d 正在向生产流程管理、定单跟踪、库存控制、财务管理等方向扩展， 向c i m s 集成【4 1 6 】。值得一提的是：国外的纺织应用软件开发商常常通过强强联合增 强和扩展功能，特别是在c a d 和其它生产用软件集成时，他们通过联合寻求共同发 展，更好地满足市场需求，提高竞争力。此外，纺织品c a d 技术还呈现纺织上下游 纵向联合、提供整个纺织行业c a d 技术服务的倾向。如在纺织服装c a d 方面领先的 法国l e e t r a 公司，方面收购c o l o r a d oi n t e r n a t i o n a l 、m o d a c a d 和香港澎马；另一方面 与荷兰s t o r k 公司以及德国s t o l l 公司合作，以实现其整合性系统方案，使其系统涵盖 从产品和服装的虚拟设计直到生产和销售的整个过程，其设计系统囊括计算机辅助 针织物、机织物、印花和服装设计，数字式喷墨印花系统也使得从几米到几十米的 织物印花成为现实。 1 2 3 机织物c a d 的发展概况 与纺织品设计和生产有关的c a d 技术有机织物c a d 、针织物c a d 、印染c a d 、 3 华中科技大学硕士学位论文 服装c a d 和刺绣c a d 等。由于机织物设计和生产分为小提花和大提花两种，所以机 织物c a d 又分为小提花c a d 和大提花c a d 。小提花c a d 2 称多臂c a d ，可设计的织 物的经纬纱组织循环较小，目前主要用在色织物的设计上。大提花c a d r 称纹织 c a d ，可设计织物的经纬纱循环数可达数千，主要用在丝绸、毛巾、商标、领带、 家俱布和地毯等经纬纱组织循环较大的织物的设计上。 1 2 4 国内外主要的机织c a d 系统 近年来，世界各国尤其是发达国家竞相开展与纺织品开发和生产有关的计算机 辅助设计系统，开发和研制了许多著名的机织c a d 系统，具有代表性的有美国的p g m 系统、意大利的h i t e x 系统、日本的t l s 系统等。 另外国外还有一些著名的机织c a d 系统，如b o n u s 、s c o t w e a v e 、s t o r k 、t g s 、 g e m w e a v e 、u m i s t 、c i s 、j a c 系列、n e d o r a p h i c s 、d i l a n 、u 4 i a 、s o p h i s 等等， 这一系列c a d 系统的开发，给纺织行业的产品开发与生产提供了强有力的辅助工具， 显示出了很强的生命力 1 7 1 。 国内一些科研单位和高等院校在这一领域也进行了大量的研究，开发和研制了 一些商品化的c a d 系统，如中国纺织科学研究院研制的奔腾系列，上海毛麻纺织研 究所研制的o f d 8 系统，浙江大学研制的j w p c c s 系统，浙江丝绸工学院研制的z i s 系统等。 1 2 5 我国机织物c a d 市场分析 我国织物c a d 市场中占主导地位的仍是基于微机的c a d 系统，集合研究资料， 统计目前在国内应用的机织物c a d 系统如表1 1 所示【1 8 】。 1 3 课题研究的目的 加入w t 0 以后的中国纺织企业面临着一个前所未有的机遇，也面临着更大的挑 战。在信息化技术、数字化技术驱使下，各类纺织面料的计算机辅助设计系统和计 算机辅助制造系统的发展突飞猛进。在机织物的设计与制造领域有越来越多的高等 院校或科研院所从事织物c a d c a m 技术的研究与开发，也有越来越多的织造企 4 华中科技大学硕士学位论文 业应用织物c a d 技术从事产品的设计与生产。 表1 1目前国内应用的机织物c a d 系统 系统名称生产国家和地区开发公司应用范围 宝铃中国 淄博宝铃纺织机电技术公司大提花 o f d 8 中国 上海毛麻纺织研究所小提花 g g s 中国 杭州宏华电脑技术有限公司小提花 j w p c c s中田浙江大学光学仪器厂大提花 奔腾系列 中国 中国纺织科学研究院小提花 z i s 系统中国浙江丝绸工学院大提花 r b l u 系列香港特别行政区天虹电脑机槭公司大提花 w o s ，凯普系列香港特别行政区京华自动化有限公司太、小提花 p f i m a r i c h p e a c e 香港特刷行政区香港富怡电脑系统公司大、小提花 j u n香港特别行政区* 华科仪有限公司大、小提花 l e c t r a法国法国力克公司l e h小褪花 p g m美国l e hs i n gi n t l c o小提花 h ；1 色x意大利 c o l o r a d oi n t e r n a t i o n a lc o l t d 大提花 t l s 日本 j t s ，t a k e m u r ac o l t d大提花 y o u n gw 0 0韩图杭州宏华电脑代理销售 小提花 i n v e s m a r k西班牙l n v e s t r o n i e ac o l i d 小提花 a t德墨 德国e a t 公司大提花 我国纺织企业的信息化与国外同类企业的差距是相当大的t 用信息化来提高企 业的竞争力，用信息化来提高企业的效益成为共识。 在织物缀织设计中，建立合适的数学模型是实现组织设计手段现代化的关键a 本课题基在为织物组织设计建立数学模型，为机织物c a d c a m 技术的研究与开 发奠定良好的基础。 1 4 课题研究的主要内容和意义 c a d 技术不仅深刻改变了人们以往的设计和制造观念，而且影响到企业的管理 和商业对策。我国是纺织生产大国，推广应用纺织c a d 技术是迅速提高纺织企业综 合技术实力和市场竞争能力的一个重要途径。据统计，我国纺织企业机织物c a d 系 统的使用率不到1 0 ，一些厂家即使已经购买了c a d 系统，也由于系统实际效果欠 佳，而长期搁置不用。因此，大力提高机织物c a d 系统，尤其是小提花c a d 系统 5 华中科技大学硕士学位论文 的纺织技术含量，乃是当务之急【6 1 。随着纺织企业的信息化、自动化水平不断提高， 纺织c a d c a m 将成为纺织企业信息化的坚实的基础。在加入w t o 和网络大潮的 冲击下，纺织企业的c a d c a m 技术将受到越来越多纺织企业的青昧。 机织物c a d c a m 技术的核心内容是织物组织的计算机辅助设计，只有较好 地解决织物组织的计算机辅助设计，方会有织物外观图形的真实感模拟，才会使电 子多臂自动轧纹板成为可能，从而实现电子多臂条件下综框的自动控制，达到快 速改变织物组织，实现机织小花纹织物品种的快速翻改，从根本上增强面料生产企 业的竞争力。 本课题主要研究织物组织计算机辅助设计中的关键技术织物组织数学模 型，探讨机织物组织计算机分类及数学描述，详细分析了平纹、斜纹、缎纹、变化 平纹、变化斜纹、变化缎纹和毛巾等组织的数学模型。 6 华中科技大学硕士学位论文 2 机织物组织计算机分类及数学描述 2 1 机织物组织基本知识 2 1 1 机织物组织基本概念 ( 1 ) 机织物 由相互垂直的两个系统的纱线在织机上按照一定规律交织而成的制品称为机织 物。 ( 2 ) 经纱与纬纱 机织物中，沿织物长度方向配置的纱线称为经纱。沿织物宽度方向配置的纱线 称为纬纱。图1 中，1 、2 、3 、4 ”为经纱，一、二、三、四”为纬纱。 ( 3 ) 织物组织 机织物中，经、纬纱相互交错或彼此沉浮的规律称为织物组织。平纹组织的经、 纬纱的交织规律为：每一根经( 或纬) 纱与各根纬( 或经) 纱一浮( 或沉) 一沉( 或 浮) 的交错。当经( 或纬) 纱由浮到沉，或由沉到浮，经纬纱必定交错一次。当经 ( 纬) 纱由浮到沉，再由沉回到浮；或由沉到浮。再由浮回到沉，经纱和纬纱进行 交织一次，联结成一体而形成织物。图2 1 所示的经纬交织方式是经纱为二浮一沉， 纬纱为二沉一浮。 六 五 皿 一 = 圈2 1 机织物交织示意囝 ( 3 ) 组织点 机织物中，经纬纱相交处，即为组织点( 或称浮点) 。凡经纱浮在纬纱上，称经 组织点( 或经浮点) ：凡纬纱浮在经纱上，称纬组织点( 或纬浮点) 。连续浮在纬纱 7 华中科技大学硕士学位论文 = ：= = = = = ；= = = = ；g = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = ；= = = = = = ；= = = 上的经纱长度称为经浮长：连续浮在经纱上的纬纱长度称为纬浮长。浮线的长短用 组织点数表示。 ( 4 ) 组织循环 当经组织点和纬组织点浮沉规律达到循环时，称为一个组织循环，或称完全组 织。 构成一个组织循环的经纱数用r i 表示，构成一个组织循环的纬纱数用r w 表示。 如平纹组织其组织循环经( 纬) 纱数等于2 。在图1 中，第4 、5 、6 根经( 纬) 纱的 浮沉规律是第l 、2 、3 根经( 纬) 纱的重复，其组织循环经( 纬) 数等于3 。 ( 5 ) 组织图 表示织物中经、纬纱交织规律的图解称为组织图。织物交织示意图，绘制时较 繁琐，特别是复杂的组织。用来描绘织物组织的带有格子的纸称为意匠纸，其纵行 格子代表经纱，横行格子代表纬纱。在简单组织中，每个格子代表一个组织点( 浮 点) 。当组织点为经组织点时，应在格子内填满颜色或标以其它符号，常用的符号有 “回、回、因、”等。当组织点为纬组织点时，即为空白格子“口”。图2 2 是平纹 组织图，图中用箭矢a 和b 标出织物组织的一个循环。箭矢b 左侧的经纱根数为 r j ，箭矢a 下面的纬纱根数为r 。，r r = r 。= 2 ；在组织图中，规定经纱的顺序自左 至右，纬纱的顺序自下而上。在绘制组织图时，只需绘出一个组织循环。在绘出组 织循环时，一般都以第一根经纱和第一根纬纱的相交处，作为组织循环的起始点。 图2 2 方格表示法的组织图 圈 12 图2 3 组织点飞数示意图 ( 6 ) 组织点飞数 为了了解织物组织的构成和表示织物组织的特点，常用组织点飞数来表示织物 组织中相应组织点的位置关系。组织点的飞数以符号s 表示。但组织点飞数除特别 指出以外，都是观察同一系统相邻两根纱线上相应经( 纬) 组织点间相距的组织点 8 华中科技大学硕士学位论文 数。沿经纱方向计算相邻两根经纱相应两个组织点间隔相距的组织点数是经向飞数， 以s j 表示：沿纬纱方向计算相邻两根纬纱上相应组织点间相距的组织点数是纬向飞 数，以s 。表示。 图2 3 中，在l 、2 两根相邻的经纱上，经组织点b 对于经组织点a 的经向飞数 为3 ；在一、二两根相邻的纬纱上经组织点c 对于经组织点a 的纬向飞数为2 。 组织点飞数在一个织物组织中，除大小可能不同和其数值是常数或变数之外， 还与飞数的方向有关。对经纱方向来说，飞数向上为正，向下为负；对于纬纱方向 来说，飞数向右为正，向左为负。 2 1 2 机织物组织的组织学分类 在织物结构与设计中，把各种不同的织物组织按照组织的复杂程度划分为 原组织、变化组织、联合组织和复杂组织，具体划分如下： ( 1 ) 原组织：原组织是各种组织的基础，它包括平纹、斜纹和缎纹三种组织， 通常又称为三原组织。 ( 2 ) 变化组织：变化组织是在原组织的基础上，变化组织点的浮长、飞数、排 列斜纹线的方向及纱线循环数等诸因素中的一个或多个，而产生出来的各种组织。 变化组织仍保持原组织的一些基本特征，可分为平纹变化组织、斜纹变化组织和缎 纹变化组织。 ( 3 ) 联合组织是将两种或两种以上的组织( 原组织和变化组织) ，按各种不同 的方法联合而成的新组织。构成联合组织的方法是多种多样的，可能是两种组织的 简单合并也可能是两种组织纱线的交互排列，或者在某一组织上按另一组织的规律 增加或减少组织点等等。按照各种不同的联合方法，可获得多种不同的联合组织， 其中应用较广且具有特定外观效应的有如下几种：条格组织、绉组织、透孔组织、 蜂巢组织、凸条组织、网目组织和平纹地小提花组织。 ( 4 ) 复杂组织：在复杂组织的经纬纱中，至少有一种是由两个或两个以上系统 的纱线组成。这种组织结构能增加织物的厚度而表面细致，或改善织物的透气性而 结构稳定，或提高织物的耐磨性而质地柔软，或能得到一些简单织物无法得到的性 能和模纹等。这种组织包括：二重组织、双层组织、起毛组织、毛巾组织和纱罗组 9 华中科技大学硕士学位论文 _ ：= = = = 目= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = _ = = = = = 织【19 1 。 2 _ 2 织物组织的计算机分类 在织物结构与设计中，把各种不同的织物组织按照组织的复杂程度进行划 分，但是。从计算机辅助设计的角度来看，这种划分就不再合适了。例如七平纹和击 斜纹，在传统的分类中归于三原组织和变化组织两种类别，但这两种组织在各自的 组织循环中均保持组织点运动规律不变，飞数不变，而且完全组织的经、纬纱数的 计算方法也相同，因而从计算机生成组织角度，可建立相同的数学模型与算法，应 归属为一类。 根据构成织物组织的交织规律、交叉数和飞数，可将织物组织划分为规则组织、 准规则组织和非规则组织( 复杂组织除外) 。各自的定义如下： ( 1 ) 经( 纬) 向规则组织：组织循环中，经( 纬) 向交织规律一定，且经( 纬) 向飞数一定的组织。既是经向规则组织，又是纬向规则组织的称为经、纬两向规则 组织。该类组织包括平纹、简单斜纹、加强斜纹、复合斜纹等协0 1 。 ( 2 ) 经( 纬) 准向规则组织：组织循环中，经( 纬) 向交织规律一定，但经( 纬) 向飞数不定的组织。经、纬两向交织规律均一定，但经、纬两向飞数均不定的组织 称为经、纬两向准规则组织。该类组织包括曲线斜纹、山形斜纹、锯齿斜纹、变则 缎纹等川。 ( 3 ) 非规则组织：组织循环中，经、纬向交织规律与飞数均不定的组织。该类 组织包括重平、方平等平纹变化组织以及芦席斜纹、菱形斜纹等。 由以上定义可见，组织点运动规律及其飞数可以唯一地决定一个规则组织 1 9 1 。 2 3 织物组织的数学描述 织物中经、纬纱线相互沉、浮交织的规律，通常采用组织图( 方格图) 的方式来 表述。如果将组织图中每一个格子看作为一个元素，经浮点用“1 ”表示；纬组织点 用“o ”表示。而且组织图又明确地表明了它由n l 根纬纱( r w = n i ) 和n 2 根经纱( r = n 2 ) 1 0 华中科技大学硕士学位论文 构成，于是组织图必然对应于一个布尔矩阵，称之为组织矩阵或组织阵。组织阵中 行代表纬纱，列代表经纱。设组织矩阵为f ，则 f = a n la 1 2 a 2 1a 2 2 a l la a n i a n ，2 a l j a ： a u ： a n i j a l “2 a 2 n 2 ： a i n z ： a “j “， 在式中，a i j = o ，1 ：i - - - 1 ，2 ，n l ；j = l ，2 ，r 1 2 【2 2 1 。 例如右斜纹的组织图如图2 4 所示，式子不同于数学中的分式，它表示一 个织物组织循环里每根经纱或纬纱上的交织规律为“3 上1 下”，即每根经纱或纬纱 上有3 个经组织点和一个纬组织点。 圉2 4 右斜纹的组织图 右斜纹的组织矩阵f 可表示如下：f 三1 右斜纹= o1ll l1 10 110l 1oll 当组织图用矩阵进行数学描述后，组织图中经、纬浮点排列的变化规律及生成方 法就可以转化为对组织矩阵的运算和处理。式( 2 一1 ) 称为织物组织数学模型的一 般形式。 华中科技大学硕士学位论文 ；= = ；自；= = = = ；= ；= 目；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 3 织物组织及其数学模型 3 1规则组织及其数学模型 3 1 1 规则组织的组织参数 规则组织可以甩浮沉规律和飞数两个参数来表达。 3 1 1 1 浮沉规律 浮沉规律通常用分式表示。以经向浮沉规律为例：分子表示经纱在纬纱之上连 续跨越的纬纱根数，即连续的经组织点数；分母表示经纱在纬纱之下连续跨越的纬 纱根数，即连续的纬组织点数，对于复杂的浮沉规律可以用复合分式的形式表示。 用来表示浮沉规律的复合分式不仅表明了经纱的浮沉顺序，而且表明了各段浮 长线的长度。在计算机中浮沉规律用个数列 码) = a l ，a 2 ，a 3 ，表示，数列中的各 个元素即为复合分式中的分子和分母，一般奇数元素与分母相对应，偶数元素与分 子相对应。 织物组织z 的复合分式的一般形式可用下式表示： z - ! ! 1 2 ：! ：! m( m - n ) d i d 2 d y d 。 式中，c 一经组织点的连续浮长； d 纬组织点的连续浮长： m ，r r 一个完整组织循环中出现连续经( 纬) 组织点的次数。 例如组织： 2l 1 2 c 1 2 2 ，c 2 = 1 ，d l = l ，d 2 = 2 ，m = 2 ，n = 2 我们按照组织z 填画组织图中第一根经纱时，填画的顺序是：由下向上先面第 c i 个经组织点，然后画d 1 个纬组织点，再画c 2 个经组织点，d 2 个纬组织点，最 1 2 华中科技大学硕士学位论文 后画c 。个经组织点，d 。个纬组织点。 3 1 1 2 飞数 组织点的飞数以符号s 表示。经向飞数以s j 表示；纬向飞数以s 。表示。规则组 织的经纬向飞数为常数。 3 1 1 3 规则组织的组织参数分析 ( 1 ) 平纹组织 f 七( c l ：1 ，d l = l ，m = l ，州) ；s j = s w - + l a ( 2 ) 原组织斜纹 f ( c i + d - 至3 - m 2 1 ，n - 1 ) ；s j 2 s 。= 1 。 (