（纺织材料与纺织品设计专业论文）服装面料性能预测系统的研究.pdf

东华大学硕士论文 服装面料性能预测系统的研究 摘要 传统织物设计主要基于经验，通过打样试制的方法来实 现，这种方法耗时费力，增加了织物开发的周期和成本。随 着经济的发展，市场越来越需要一种高效省时省力的定量设 计方法。自19 98 年以来王府梅课题组就一直致力于织物定量 设计方法的基础研究，首先建立织物结构参数与力学性能之 间的关系方程，然后利用日本成熟的客观评价成果实现面料 性能的科学设计，但在这个设计过程中，大量繁琐的公式和 复杂的计算，使其应用受到限制。为解决这一问题，课题组 在大量研究基础上开发了精纺毛型面料服用性能预测软件 ( w f c a d1 o 版) ，把一些繁琐的公式和计算通过计算机来完 成，该系统曾应用到工广实践中去，取得了较好的效果，但 已有软件的功能还有一定的欠缺，软胖自身还存在运行中可 能出现“死机”等技术方面的问题。 本课题首先以新的可拓展架构对软件进行重建，克服软 件的原有问题并完善其功能，并建立了性能预测的实验教学 系统，在对服装款式细分类的基础上，建立了基于织物基本 力学量的服装款式的推荐模块，研究主要结果如下： ( 1 ) 通过对原软件的分析研究，在核心算法不变的前提 下，研究开发了服装面料性能预测软件2 0 版( w f c a d2 0 版) ， t 主要实现力学量预测、成形性判别、风格预测、款式推荐。 软件使用了m x o u t l o o k b a r 控件以及双嵌套等技术，使界面更 加简明，布局更加合理，颜色更具有亲和力。同时找出了原 软件各种b u g 存在的原因，进行修正，并在软件完成后再认 真反复的调试，努力把程序做到最优的状态，使软件运行更 加流畅。 ( 2 ) 构建面料性能预测的实验系统。通过对面料科学设 计思想的理解，将预测系统的模块按照面料科学设计流程进 行分解，根据实际教学的需要，设计出面料性能认知、面料 设计、力学性能计算、成型性判断、风格计算及和服装款式 推荐六个实验，通过程序表达实验的每个步骤，并对实验过 程中出现的术语进行了较为详细的说明，为学生快速掌握面 料科学设计方法提供了一个有效的教学平台。 ( 3 )建立基于织物基本力学量的服装款式推荐模块。 为帮助面料设计者预测所设计的面料适合的服装小类款式， 预先看到面料制衣后的三维轮廓或形态特征，通过实验建立 了面料力学量与服装款式之间关系的数据库，利用计算机辅 助完成服装款式的推荐过程。 关键词：面料设计，预测系统，教学实验，成型性判断 i l 东华大学硕士论文 s t y d yo np r e d i c t i o ns y s t e m o ft h ef a b r i cp e r f o r m a n c e a b s t r a c t t h et r a d i t i o n a lf a b r i c d e s i g n i n gi sm a i n l yb a s e do nt h e e x p e r i e n c e t h i s m e t h o di s t i m e c o n s u m i n g a n d e n e r g y c o n s u m i n g w i t hi n c r e a s e d p e r i o d s a n dc o s tf o rf a b r i c d e v e l o p m e n t a l o n gw i t ht h ee c o n o m i c a ld e v e l o p m e n t ，t h e r ei s a n i n c r e a s i n gn e e d f o ra ne f f e c t i v e q u a n t m c a t i o n a ld e s i g n m e t h o dw h i c hc a n s a v et i m ea n dl a b o r t h er e s e a r c h g r o u p g u i d e db yw a n gf u m e ih a sc o n t i n u o u s l yc a r r i e dr e s e a r c ho nt h e f a b r i cq u a n t m c a t i o n a ld e s i g nm e t h o de v e rs i n c e19 98 i nt h e f i r s tf e wy e a r s ，r e l a t i o ne q u a t io n sb e t w e e nt h ef a b r i cs t r u c t u r a l p a r a m e t e r sa n dm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e sw e r ee s t a b l i s h e d ，t h e n t h em a t u r e j a p a n e s eo b j e c t i v ee v a l u a t i o na c h i e v e m e n t s w e r e e m p l o y e d t or e a l i z et h es c i e n t i f i c d e s i g n o ff a b r i c p e r f o r m a n c e h o w e v e r ，t h e r ea r et o om a n yt e d i o u sf o r m u l a sa n d c o m p l e xc o m p u t a t i o ni nt h i sd e s i g np r o c e s s ，w h i c hr e s t r i c t e di t s a p p l i c a t i o n i no r d e r t os o l v et h i sp r o b l e m ，t h er e s e a r c hg r o u p i i i 东华大学硕士论文 d e v e l o p e d t h ew o r s t e df a b r i c p e r f o r m a n c ep r e d i c t i n gs y s t e m ( w f c a d1 0e d i t i o n ) b a s e do nal a r g e n u m b e r so fr e s e a r c h a c h i e v e m e n t s t h i ss y s t e mh a db e e np u ti n t op r a c t i c ei nt h e f a c t o r y ，a n dac o m p a r a t i v e l yg o o dr e s u l tw a so b t a i n e d s t i l l ，t h e s o f t w a r eh a ss o m et e c h n i c a ld e f e c t si ni t sf u n c t i o n i tm a yb e d e a dl o c k e dw h e ni tw o r k s i nt h i sp a p e r ，t h es o f t w a r ei sr e b u i l ti nan e ws t r u c t u r e t h e o r i g i n a lp r o b l e m s o ft h es o f t w a r ew e r eo v e r c o m ea n di t s f u n c t i o nw a sp e r f e c t e d t h ee x p e r i m e n t a ls y s t e mf o rt e a c h i n go f t h ep r e d i c t i n gs o f t w a r ew a se s t a b l i s h e da f t e r w a r d s o nt h eb a s i s o fs u b d i v i d i n gt h ec l o t h i n gs t y l e ，t h er e c o m m e n d e dm o d u l ef o r a p p a r e ls t y l e w a se s t a b l i s h e db a s e do nf a b r i cm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ，t h em a i nr e s e a r c hc o n c l u s i o na r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h r o u g hs t u d y i n go nt h eo r i g i n a ls o f t w a r e ，t h ef a b r i c p e r f o r m a n c ep r e d i c t i o ns o f t w a r e2 0e d i t i o n ( w f c a d2 0 e d i t i o n ) w a sd e v e l o p e du n d e rt h ec o r ea l g o r i t h mi n v a r i a b l ep r e m i s e t h e r e s e a r c hr e a l i z e dt h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e sp r e d i c t i o n ，t h e f o r m a b i l i t yj u d g m e n t ，t h es t y l ep r e d i c t i o n a n dt h e s t y l e r e c o m m e n d a t i o n t h es o f t w a r eu s e dm x o u t l o o k b a ra n dd o u b l e n e s t i n gt e c h n o l o g yt o m a k et h es u r f a c ec o n c i s e l y ，t h el a y o u t m o r er e a s o n a b l ea n dt h ec o l o rm o r ea f f i n i t i v e a tt h es a m et i m e ， t h er e a s o nf o rt h eb u gw e r ef o u n do u ta n dr e v i s e d t h es o f t w a r e i v 东华大学硕士论文 w a sr e d e a t e dd e b u g g i n gt oa c h l e v et h eo p t l m a lc o n d i t i o n ss 0 t h a tt h es o f t w a r er u n sm o r ef l u i d ( 2 ) c o m p l e t e d t h e e x p e r i m e n t a ls y s t e m o ft h e f a b r i c p e r f o r m a n c ep r e d i c t i n gs y s t e m t h r o u g ht h ec o m p r e h e n s i o no n t h et h o u g h ts c i e n t i f i c d e s i g no ft h ef a b r i c ，t h em o d u l eo ft h e p r e d i c t i o ns y s t e mw a sd e c o m p o s e di na c c o r d a n c ew i t ht h ef a b r i c s c i e n t i f i c d e s i g np r o c e s s a c c o r d i n g t ot h er e q u i r e m e n to f t e a c h i n g ，s i xe x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e d ：t h ef a b r i cp e r f o r m a n c e c o g n i t i o n ，t h e f a b r i c d e s i g n i n g ，t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s c o m p u t a t i o n ，t h ef o r m a b i l i t yj u d g m e n t ，h a n dv a l u ec a l c u l a t i o n a n dt h e c l o t h i n gs t y l e r e c o m m e n d a t i o n e a c h s t e p o ft h e p r o c e d u r ei nt h ee x p e r i m e n tw a se x p r e s s e db yt h ep r o g r a m ，a n d t h e s p e c i a lt e r m s u s e di nt h e e x p e r i m e n t s 。w e r e d e t a i l e d e x p l a i n e d t h i sp r o v i d e d a ne f f e c t i v e t e a c h i n gp l a t f o r m f o r s t u d e n t st oc a t c ho nt h ef a b r i cs c i e n t i f i c d e s i g n m e t h o d e f f e c t i v e l y ( 3 ) e s t a b l i s h e dt h ec l o t h i n gs t y l er e c o m m e n d a t i o nm o d u l e b a s e do nf a b r i cm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ：i n o r d e rt o h e l p t h e d e s i g n e rp r e d i c tt h ed e s i g n e df a b r i c sf i tt oc l o t h i n gs t y l ea n d a l l o wt h ed e s i g n e rt op r e v i e wt h e3 dp r o f i l eo rf o r m a b i l i t yo f t h e d e s i g n e d f a b r i c ，ad a t a b a s ew a se s t a b l i s h e do nt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nf a b r i c s m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dc l o t h i n g v 东华大学硕士论文 s t y l eb a s e d o nal a r g en u m b e ro fe x p e r i m e n t s f i n a l l y ，t h e c l o t h i n gs t y l er e c o m m e n d a t i o np r o c e s sw a sa c c o m p l i s h e dw i t h t h ea s s i s t a n c eo fc o m p u t e r w a n g z h e n g - y u e ( t e x t i l em a t e r i a l sa n d p r o d u c t sd e s i g n i n gd e p a r t m e n t ) s u p e r v i s e db yw a n gf u m e i k e yw o r d s f a b r i c d e s i g n ，p r e d i c t i o ns y s t e m ，t e a c h i n g e x p e r i m e n t ，f o r m a b i l i t yj u d g m e n t v i 东华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 文中己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。 东华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。本人授权东华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，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密哦 学位论文作者签名：夕z 驴勇 日期：2 o o 绛f 阴；f 目 指导教师签名：形南物 日期：1 年f 月捆 东华大学硕士论文 1 1 本课题的研究背景 第一章绪论 长期以来，服装面料设计主要凭经验进行，当纤维原料和纱线织 物结构发生较大变化时，经验型设计方法往往要不断试制，费时费力， 这与面料求新、求优的发展趋势极不相称。所以，近二、三十年国内 外一直在探寻面料性能的科学设计方法。随着纤维性能和形态结构、 纱线结构、织物结构与面料基本物理性能间关系的系统理论的逐步完 善，以及织物服用性能客观评价体系的成熟，这些为面料的科学设计 提供了基本的理论基础，从而使面料性能预测成为可能。但利用这些 基础理论预测织物服用性能时，涉及诸多变量，计算繁琐，很难应用 到实际。为此，课题组成员何雪莲1 1 】及林洪芹【2 1 曾采用本课题组的多 项研究成果结合日本的客观评价体系，开发了精纺毛型面料服用性能 预测软件，把一些实用但繁琐的设计与计算工作交给计算机完成，取 得了比较好的试用效果，使纺织行业的产品性能设计由目前的经验型 方法上升到快速的智能设计水平。但已有软件的功能还有一定的欠缺， 软件自身还存在运行中可能出现“死机”等技术方面的问题。推广应用 面料性能的智能设计软件，一方面需改进已有的功能，另一方面要增 设一些新的功能： 本课题首先在前人的理论与实践研究基础上，收集、分析、整理 已有软件存在的问题，以新的可拓展架构对软件进行重建，并建立了 预测系统的实验教学系统，在对服装款式细分类的基础上，建立基于 织物基本力学量的面料款式的推荐模块。 1 2 研究历史回顾 1 2 1 成形性的研究 l i n d b e r 9 1 3 4 , 5 】在上世纪6 0 9 代首先提出成形性( f o r m a b i l i t y ) 这 东华大学硕士论文 一概念，将服装加工成形性能定量化为面料的抗弯刚度与面料在自身 平面内压缩变形曲线的线性度的乘积。7 0 年代，k a w a b a t a 6 】运用k e s 系统测量得到的面料机械性能指标，通过主、客观判别分析，研究了 男士西服成形性能。8 0 年代初，得到冬、夏男士西服成形性能与面料 机械性能之间的判别关系，并在西服生产企业中得到运用【7 ，8 1 。二十世 纪8 0 年代末，长期从事服装构成学的凌田雅子与面料专家丹羽雅子根 据服装款式类型与面料力学性能的关系1 9 】，开发出判断面料所适合的 最佳服装款式类型的二群聚类判别公式。随后他们又开发出面料所适 合的基本服装类型的三群判别公式，对于任一给定的面料，只要测试 其力学性能，用三群判别公式计算出判别值，在三群判别图便能找到 该面料对应的坐标位置，进而确认面料所适合的服装款式类别。 1 2 2 风格的研究 自19 2 6 年英人b i n n s 1 0 ，1 1 】首次提出面料风格以来，至今己有7 0 余年的历史。最早使用的是感官评定法，这种方法是以人的主观感觉 为依据来完成对面料手感的评定。此法简单易行，且用人的感官作为 检测工具，较为直接也容易理解。但它有着自身难以克服的缺陷：第一， 感官评价易受心理、生理等因素的影响，评价结果与面料本身所固有 的性能间并不存在严格的一一对应的单值关系，评价结果因人因时而 异，即不可避免地带有随机误差。第二，很难进行合理的定量描述， 数据可比性差，因而很难与纺织技术结合以指导和改善纺织品生产。 19 3 0 年，p e r i c e 1 2 】首次使用悬臂梁方法测量面料的弯曲长度，进而用 弹性力学公式换算出弯曲刚度，并提出用弯曲长度或弯曲刚度来表征 面料风格，从此拉开了面料力学性能与风格关系研究 1 3 , 1 4 15 】的序幕。 到了6 0 年代，b r a n d 1 6 】，h o f f m a n 】对面料风格进行了大量的研究，并 对面料风格感官评价用语做了总结。进入7 0 年代，面料风格研究在日 本有了飞跃的进展，以川端为首的日本面料风格计量与标准化委员会 ( h e s c ) 成立，专门研究风格的主观评价与客观评价方法。研制开发出 以检测面料风格为目标的面料基本力学性能的测试仪器一一k e s 系列 2 东华大学硕士论文 面料风格测量系统，同时通过大量主观评价和仪器检测，采用多元回 归统计分析方法求得了数类典型服装面料的基本风格评价公式及基本 风格与综合风格之间的统计回归方程【1 8 】。从而使面料评定由主观评定 逐渐趋向于客观化、仪器化、数值化和标准化。实践证明上述客观评 价方法精度较高，目前这种面料风格的客观评价方法己在世界许多国 家得到应用。 1 3c a d 的应用和发展趋势 随着全球经济一体化脚步的加快，国内工业面临日益激烈的竞争， 实现全面信息化、提高技术创新能力是工业提高核心竞争力的必然选 择。c a d 系统是以提高产品的设计质量、改进产品的设计水平、降低 产品的制造成本为目的，在工业上有着广泛的应用前景。我国是纺织 大国，纺织产品要适应国际化，市场快节奏、多品种的要求。因此， 推广应用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 的重要途径。 1 3 1c a d 技术的应用和发展 5 0 年代一一技术准备期，大多采用用电子管计算机，用机器语言 编程，其图形设备也仅具有输出功能，计算机主要用于科学计算。6 0 年代开发应用期，美国麻省理工学院开发出s k e t c h p a c l 交互图 形处理系统的同时，首次提出了计算机图形学 1 9 , 2 0 1 、交互技术 2 1 , 2 2 1 等 观点为c a d 技术的应用和发展打下了理论基础。于是，美国的一些大 公司开始研制c a d 和c a m 2 3 , 2 4 - 2 7 】的实用技术，并且推出了许多商品化 的c a d 设备和c a d 工作站。7 0 年代一一实用化期，出现了许多面向中 小型企业的c a d c a m 系统，c a d 工作站的数量也急剧增加。此期 间，出现了多种形式的图形输人输出设备。c a d c a m 与c a t 开始接 台，从而形成了计算机辅助工程( c a e ) 。8 0 年代一一普遍应用期，此期 间，由于3 2 位高档微机的问世及计算机外设的发展，c a d 技术突飞猛 进，图形系统和c a d c a m 的销售量与日俱增。8 0 年代中期以后 东华大学硕士论文 标准化、集成化、智能化的发展期，由于图形接口，图形功能日精标 准化，为c a d 的推广创造了有利条件。随着人工智能和专家系统应用 于c a d 技术，使得工程数据库及管理系统，知识库及专家系统，用户 接口管理系统集于一体，大大提高了自动化设计的程度。 1 3 2 纺织c a d 应用现状 在纺织工业生产中，c a d 技术的应用最早可以追溯到2 0 世纪6 0 年 代，美国i b m 公司首先研制成功了纹制工艺自动化系统，使提花织物 生产过程中的花型设计从原来的手工方式设计、画图、冲版变为采用 交互式的屏幕作图和自动冲版，实现了纹制工艺自动化，使得自动化 设计在纺织行业的应用成为现实。据不完全统计，中国纺织服装行业 使用c a d 系统的企业有近千家，普及率不到2 ，而在工业发达的欧 美，纺织服装c a d 系统在企业中的使用率高达7 0 以上，我国台湾省 纺织服装c a d 的拥有量也在3 0 以上。我国的纺织服装c a d 系统的应 用整体化与国外存在着很大差距。 国外的纺织c a d 系统无论是硬件配置还是软件技术，都优于国内 c a d 2 8 , 2 9 - 3 4 】系统。国外比较注重软件的专业化和系统的兼容性，对硬 件的c a m 、软件的集成化即c i s m 的开发也具有相当的规模与实力， 目前国外c a d 技术正向着智能化、网络化方向发展。国内的c a d 系统 从起步到现在发展得也颇具特色，不少功能模块很有特点，如汉化界 面的亲和度、简易的操作等，这些都比较适合国内用户的使用，而且 价格仅为进口产品的一半或1 3 。 1 3 3 纺织c a d 技术的应用前景及展望 目前我国纺织行业中，织物设计c a d 35 1 、花型c a d t 36 1 、服装以 及印染tc a d 3 7 ，3 8 】( 包括测配色c a d ) 等的推广应用条件较为成熟。 织物组织c a d 技术较为成熟，从软件开发的水平看与国外同类软 件相当，该系统适用于毛纺织和色织等的产品设计，优点是投资少， 见效快。毛纺织和色织企业目前国内约12 0 0 多家，但目前应用c a d 系 4 东华大学硕士论文 统的仅有l0 左右，因此在推广方面具有较大潜力。 目前全国约有30 0 0 余家印染厂，就数量而言，印染c a d 技术的应 用大有发展前途，其主要内容包括印花图案c a d 及花型c a d 系统，在 软件开发和推广应用方面都已经取得了较为显著的成果，涉及到丝、 巾被、针织、印染等行业，量大面广，有很大发展前景。 今后，c a d 技术的主要发展趋势是集成化、网络化和智能化；同 时，价格低、性能高的工作站和微机工作站将成为c a d 系统的主流机 种，而c a d 软件功能的开发将成为发展c a d 技术的关键。 1 3 4 王府梅课题组的研究 自l9 9 8 年以来，王府梅课题组一直从事面料物理性能特别是力学 性能与纱线、织物结构及纤维形态结构参数 3 9 , 4 0 - 4 3 方面的基础研究， 在大量实验基础上，采用结构力学、逐步线性回归等方法，初步得到 了精纺毛型织物、化纤长丝织物的弯曲、剪切、摩擦、压缩性能指标 的预测方程。燕飞【4 4 】主要研究了化纤长丝面料的弯曲刚度、弯曲滞后 量与纤维、纱线、织物结构之间的关系，研究发现纱线的弯曲刚度与 纱线线密度的平方相关最大，并探明了弯曲滞后量与弯曲刚度呈线性 关系，弯曲滞后量随弯曲刚度的增加而增加。崔爱峰和庄鄂 4 5 , 4 6 系统 研究了精纺毛型织物和化纤长丝织物的表面摩擦性能，得到了织物摩 擦性能与结构参数之间的实验规律方程。冯世刚【4 7 】研究了化纤面料的 剪切刚度和剪切滞后量与纤维、纱线、织物结构的关系，从众多可能 影响面料剪切性能的因素中寻找出主要影响因素，并求取了经纬向剪 切刚度和剪切滞后量与各主要影响因素间的回归方程，同时用实验证 明异收缩混纤结构的化纤面料不服从一般面料的回归方程。吴小琴【4 8 j 研究并总结了化纤面料及毛涤混纺面料的压缩性能及蓬松丰满度同纱 线、面料结构及纤维形态结构间的定量关系，得出回归方程。徐广标 4 9 , 5 0 用多元统计分析和神经网络两种方法研究了精纺毛型面料弯曲和 剪切力学指标的预测方程。并且研究了织物剪切、压缩及热湿舒适性 预测的基本理论和更精确的方法，实现了织物服用性能的科学预测。 5 东华大学硕士论文 何雪莲采用课题组的多项研究成果尝试开发了精纺毛型面料服用 性能预测软件初级版( w f c a d1 0 版) ，把一些实用但繁琐的设计与计 算用计算机语言程序解决，并应用到工厂中去，取得了比较好的试用 效果。林洪芹在此基础上对面料服用性能预测软件的结构作进一步的 修改和补充，并将其应用拓展到化纤长丝织物。这些研究使面料性能 的科学设计有比较清楚的了解，为后续软件功能的开放和完善提供了 良好的基础 1 4 本课题所要解决的主要问题及难点 1 4 1 本课题所要解决的主要问题 ( 1 ) 认真研究原有的软件，查阅有关资料，分析原有软件的不足，在 充分考虑用户的需求基础上，研制开发功能更加完善的面料性能预测 和辅助设计软件。 ( 2 ) 建立面料性能预测的实验系统( 主要针对本科生实验课用一套软 件系统) ，根据面料的科学设计思想和实际的设计过程，对原有系统 进行分块组合，构建面料科学设计的实验平台。 ( 3 ) 建立基于基本力学量的服装款式预测模块，首先根据面料制衣后 的三维轮廓或形态特征，通过实验建立了面料力学量与服装款式之间 关系的数据库，利用计算机辅助完成服装款式的推荐过程。 1 4 2 本课题的难点 ( 1 ) 服装面料性能预测的实验系统的完成，关键是如何对整个科学设 计思路进行分解，实现功能的同时让学生易懂易用。必须要深入的构 思和认真的研究前人的研究成果，构建出实验系统各个实验并在实验 里对实验过程中出现的术语和一些公式进行详尽的说明，为学生全面 理解面料性能设计理论与方法提供一个良好的教学平台。 ( 2 ) 如何确定服装款式所对应的基本力学量，建立面料力学量与服装 款式之间关系的数据库，合理的实现服装款式小类的推荐，成为本课 6 东华大学硕士论文 题的又一个难点。 1 5 本课题研究意义 利用本课题开发的面料性能预测与设计软件，应用于纺织面料设 计，可以提高面料设计效率，降低开发成本，加快我国新型面料的开 发，缩小与世界先进国家之间的差距，增强面料生产企业竞争能力， 具有非常现实的意义和推广价值。 面料性能预测系统可以作为生产企业面料设计的辅助工具，有良好 的发展前景，而且用在教学上也很有意义。纺织品性能设计课程在教 材建设方面已经取得了明显成效，若能实现面料性能设计的软件教学， 可以提高教学质量和效率。把国内的纺织教学提高到一个新的水平1 7 东华人学坝：l 论文 第二章面料性能预测软件2 0 版的研制 2 0 0 0 级研究生何雪莲采用课题组的多项研究成果尝试开发了精纺 毛型面料服用性能预测软件初级版( w f c a d1 0 版) ，把一些实用但繁 琐的设计与计算用计算机语言程序解决，取得了比较好的试用效果。 2 0 0 2 级硕士研究生林洪芹在此基础上更进一步做出一些修改和补充， 并且使软件预测功能拓展到化纤长丝织物的性能预测，但该软件目前 部分功能还不够完善，还存在一些软件技术方面需要改进的问题，如 程序运行中可能出现“死机”、界面不够美观、结果的选择排版与打印 不方便等。在核心算法不变的前提下，以新的可拓展架构对软件进行 了重建，克服软件的原有问题并完善其功能，开发出了服装面料性能 预测软件2 0 版，使该软件能尽快应用到教学、科研和生产中。本章将 从几个方面对软件进行介绍。 2 。l 软件的设计原理 本软件是基于王府梅课题组长期基础理论研究和已有的成熟的性 能定量设计方法体系构建的，软件中使用的预测公式包括3 个方面的 内容：力学量预测公式、三群判别公式以及织物风格的客观评价体系， 预测流程示意图如图2 1 所示。 图2 1 中虚线框( 一) 部分为面料的基本力学量预测。在预测力学指 标方面，采用川端的k e s 系统测试指标。这套指标在表达织物小变形 条件下的织物力学量方面广泛应用，但k e s 测试仪昂贵的售价以及过 多的指标限制了它在大多数工厂的普及与应用，这使得歼发力学量的 预测功能显得十分必要和重要。力学量预测公式主要利用王府梅课题 组基本力学量预测公式，包括拉伸、弯曲、剪切、压缩及表面摩擦等 性能。这些预测公式为开发本应用软件提供了力学量预测的理论基础。 图2 1 中虚线框( 二) 部分为面料的成形性预测。成形性主要指二维 面料制成三维服装时面料性能对服装三维曲面造型的适合程度。由于 东华人学顾卜论文 修 改 广一一一一一一一一l( ) 图2 1 服装面料性能预测流程图 服装款式多样，不同款式服装的空间曲面造型情况差别很大，所以对 面料成形性的要求也不同。大量研究表明面料的成形性主要与剪切、 弯曲性能、单位面积重量及低负荷拉伸性能有关。为了能够对面料的 成形性进行判别，主要采用丹羽、菱田等人的聚类判别方法由面料实 测的物理性能指标或预测的物理性能指标判别面料适合的服装款式大 类( 成形性判别) 。： 判别面料适合的服装款式类型目前有一次判别和二次判别两种公 式1 5 1 , 5 2 ，王府梅课题组曾用5 0 多种差别化长丝织物和4 0 多种精纺毛型 织物验证过两种公式的实用性，结果是一次判别公式适合精纺毛型织 物，而二次判别公式更适合差别化长丝织物的成形性判别。所以，本 软件中采用一次判别公式预测精纺毛型面料适合的服装款式大类，而 采用二次判别公式预测化纤面料。 面料的形态风格评价，日本只有粗略的三群判别方法。我们通过 大量的实验，将制服类、悬垂类和宽松挺括类服装进步细分，如制 服类细分为冬秋西服、盛夏西服、套裙、套服、晚礼服、西裤等，而 后通过实验寻找出各小类服装面料的力学指标分布范围，根据这些统 计数据建立起各类服装款式要求的面料性能数据库，简称服装款式数 9 汇 总 盟 东乍入学硕j j 论之 据库。通过预测面料的力学量数据与服装款式数据库进行对比，实现 了服装款式推荐。用户可以直接在电脑屏幕上看到推荐款式的图片。 图2 1 中虚线框( 三) 部分为面料的触觉风格预测。利用川端等人研 究的面料的基本风格和综合风格评价公式【5 ”，预测面料的触觉风格。 由于面料的不同物理力学性能产生不同的面料风格，所以面料的物理 力学性能应该是评价面料风格的基本依据，用面料的各项物理力学性 能参数，就有可能客观的定量描述面料风格。这样，对于给定的未知 纺织品，只要用k e s 系统测出或预测出的面料物理力学特征值，代入 转换式( 1 ) 和( 2 ) ，即可计算出该面料的基本风格值( h v ) 和总风格值 ( t h v ) ，t h v 值越大，说明面料风格越好。当然，这里最终是通过计 算机编程来实现如此复杂的计算。 2 2 软件语言环境 精纺毛型面料服用性能预测软件( 1 o 舨) 是用v b 语言编写完成的， v b 和d e l p h i 作为当前w i n d o w s 下的r a d ( 快速应用程序开发) 工具都 有广泛的应用。本次软件的设计将使用d e l p h i 语言进行编写，d e l p h i 是 由b o r l a n d 公司开发的可视化软件开发工具。d e l p h i 被称为第四代编程 语言，它具有简单、高效、功能强大的特点。 d e l p h i 具有以下的特性：基于窗体和面向对象的方法，高速的编 译器，强大的数据库支持，与w i n d o w s 编程紧密结合，强大而成熟的 组件技术。最重要的是o b j e c tp a s c a l 语言，它才是一切的根本。o b j e c t p a s c a l 语言是在p a s c a l 语言的基础上发展起来的，简单易学。 d e l p h i 提供了各种开发工具，包括集成环境、图像编辑( i m a g e e d i t o r ) ，以及各种开发数据库的应用程序，如d e s k t o pd a t a b a s e e x p e r t 等。除此之外，还允许用户挂接其它的应用程序开发工具，如 b o r l a n d 公司的资源编辑器( r e s o u r s ew o r k s h o p ) 。 在d e l p h i 众多的优势当中，它在数据库方面的特长显得尤为突出： 适应于多种数据库结构，从客户机服务机模式到多层数据结构模式； 高效率的数据库管理系统和新一代更先进的数据库引擎：最新的数据 分析手段和提供大量的企业组件。 i o 东华大学硕士论文 d e l p h i 发展至今，从d e l p h il 、d e l p h i 2 到现在的d e l p h i7 ，不断添 加和改进各种特性，功能越来越强大。d e l p h i 5 添加了对i d e ( 集成开 发环境) 的很多改进新特性，扩展了数据库支持( a d o 和i n t e r b a s e 数据库) ，带有i n t e r n e t 支持的m i d a s 改进版，t e a m s o u s e 版本控制工 具，转换功能，框架概念以及很多的新组件与新特性。 2 3 软件设计 2 3 1 总体设计 软件在中文w i n d o w s 环境下进行程序开发，制作w i n d o w s 应用软 件。利用d e l p h i 7 作为数据库开发平台，进行软件界面设计，构造可 视对象，以事件驱动方式进行程序开发，以实现各功能模块的相互联 系，并利用a c c e s s 2 0 0 0 管理数据库文件。本软件的出发点是利用 d e l p h i 7 开发出功能完善，界面简洁而优美的面料性能预测与设计软件 来满足实际应用需求。 该软件由一个主控模块和多个子模块组成，用户只需利用提示框、 窗体对话框等输入或选择有关设计参数，就可较为准确地预测面料的 力学量，再通过预测的力学量或输入实测的力学量对面料的成形性进 行判别以及风格计算，快速地显示设计预测汇总单，并可打印出来。 在面料成形性判别后，为用户提供智能化、形象直观的面料适合款式 类型的评价信息和决策，并推荐面料合适的服装款式图片，辅助用户 更快、更好地设计符合用户要求的面料。 2 3 2 模块设计 面料性能预测软件的界面如图2 2 所示。从图2 2 可以看出该软件 包括一个主模块和六个主要子模块，分别是面料设计、力学量预测、 成形性判断、服装款式推荐、风格预测、设计预测汇。其中主模块是 软件的核心，起着管理、协调各模块的作用。 东毕学硕i 论立 墨圈一 墨盈一 ，。一一 嶝篓：严，、 图2 - 2 软件主模块界面 为了方便用户操作和形成具有w i n d o w s 一般应用软件相同风格的 应用程序。在主模块上使用的o u t l o o k b a r 控件，上面有弹跳按钮 ( h e a d e r ) ，使用起来非常方便。精纺毛型面料服用性能预测软件( 10 版) 中，面料设计是用的一个t a b s t r i p 组件，然后通过改变上面的t a b 项来选择原料设计，纱线设计还是织物设计。力学量模块中，用询问 窗体选择进行力学量预测或是力学量查询。成形性判断中一次判别法 和二次判别法的选择也是用询问窗体的。在风格计算里，会跳出 个 子窗体，以进行选择四种服装面料类型的风格计算，然后再点击复选 框时跳出风格计算。这些跳出窗体的会使用户操作比较复杂- 而且容 易出错。在服装面料服用性能预测软件20 版本中这些都是用 m x o u t l o o k b a r 控件实现的，用户直接点击弹跳按钮( h e a d e r ) 里面的小按 钮r b u t t o n ) 就可以了。 子模块中，面料设计模块主要包括原料、纱线、织物的设计，如 三一一 东华 学硕论史 原料种类、细度、组织、密度等。在设计时，将面料设计模块分为三 小块，原料设计、纱线设计和织物设计。力学量除拉伸、弯曲、剪切、 压缩的特征值外，还有厚度和单位面积重量两个特征值以及经、纬向 最大拉伸负荷下伸长率e m i 和e m 2 ，共18 个指标。在力学量模块中 可分别进行预测和查询力学量操作。成形性判断模块就是由面料实测 或预测的基本力学指标根据判别公式算出判别值，同时在服装款式类 别的聚类判别图上立即显示其位置，因而让用户一目了然地看到设计 的面料或已有面料适合制作的服装太类，并能通过力学量计算出面料 适合的具体款式类型，并文本框中显示出来。基于力学量的服装款式 推荐模块，将会在第四章详细介绍。风格计算模块分为男士夏冬季西 服面料和女士中厚和轻薄型面料进行计算，用户可以根据想要设计的 面料类型进行选择。部分子模块的界面如图2 - 3 所示。 慵# a h膨# ， p 自唰厨jt 计 嘲i 懈h 莉一习t # 胛 ( a ) 原料设计 东毕大学硕十论女 ( b ) 力学萤预测 ( c ) 服装款式判断 东华大学碰论女 一 一 63 0 8 * 女g 233 界面设计 ( d ) 风格计算 图3 3 部分子模块界面 一个程序的界面很重要，一个美观的人机界面会大大提高用户对 程序的好感，使程序变得易用、更容易被接受。应用程序的观感与感 觉窗体的构图或布局不仅影响它的美感，而且也极大地影响应用程序 的可用性。构图包括诸如控件的位置、元素的一致性、动感、空白空 | l i 】的使用以及设计的简单性等因素。控件的位置在大多数界面设计中， 不是所有的元素都一样重要。仔细地设计是很有必要的，以确保越是 重要的元素越要很快地显现给用户。精纺毛型面料服用性能预测软件 20 版的界面在10 版的基础上作了较大的改进，更加美观。界面如图 2 4 所示。 1 界面布局 精纺毛型面料服用性能预测软件20 版和10 的界面比较如图2 - 4 所示。 1 5 东华大学顾t 论女 图2 420 版