（机械设计及理论专业论文）纹织cad系统软件的开发.pdf

摘要 摘要 大提花织物( 纹织物) 是由多种织物组织构成的复杂织物，其外观表现为数种不同 的织物组织、不同颜色或原料的纱线构成的复杂花纹或图案。大提花织物一个花纹组织 循环的经纬纱线很多，可以从几百根至数千根。复杂的织物组织结构使得大提花织物的 设计过程十分复杂，传统的设计方法已经无法适应当前的市场需求。计算机辅助设计和 辅助制造技术的快速发展，为大提花织物的设计提供了新的发展方向。开发纹织c a d 系 统，替代传统的设计方法，已经成为纺织行业的一个重要的研究方向。 本文在研究纹织c a d 系统在图像、色彩、意匠和组织处理方面的基本理论和一般方 法的基础上，利用v i s u a lc 十+ 6 o 开发平台，设计开发了纹织c a d 系统应用软件。软件 基本上能够实现对纹织物的设计。 主要研究内容有： ( 1 ) 根据纹织基本原理，分析了纹样的设计及意匠处理过程以及提花织物设计系统 应具有的处理功能。 ( 2 ) 比较了多种色彩模式，选择了提花织物设计系统采用的色彩模型，并研究了色 彩处理的方法。 ( 3 ) 根据纹织物设计的要求，分析了提花织物设计系统应用软件的功能需求，设计 了操作界面和功能模块。 ( 4 ) 利用v i s u a lc + + 6 0 开发平台，结合m f c 技术，编制了应用程序，基本上能完 成纹样设计、意匠处理和组织处理全过程。 关键词：纹织物，纹织c a d ，图像处理，色彩处理，意匠处理 竺墅生一 a b s t r a c t j a c q u a r di saf a b r i c sa p p l i e dw i t hw e a v e s t h e r ea r eo n e o rm o r ep a t t e r so ni tm a d e b yd i f f e r e n tw e a v e so rd i f f e r e n tc o l o r so rd i f f e r e n tm a t e r i a l s t h e r ea r em a n yw a r p sa n d w e i t si nap a t t e r nc i r c u l a t i o n , f o re x a m p l ef r o mh u n d r e d st ot h o u s a n d s c o m p l i c a t e d s t r u c t u r e sm a k ej a c q u a r d sd e s i g nv e r yc o m p l e x t r a d i t i o n a lm e t h o dc a nn o tm e e tt h e n e e do fm a r k e t t h ed e v e l o p m e n to fc a da n dc a m s u p p l i e sn e wd i r e c t i o n sf o rt h e d e s i g no fj a c q u 盯d t h ej a c q u a r dc a di n s t e a do ft r a d i t i o n a lw a yh a sb e c o m ea n i m p o r t a n tr e s e a r c hd i r e c t i o ni nt e x t i l ei n d u s t r y t h i sp a p e rr e s e a r c h e dt h et h e o r yo fu s i n gc a di ni m a g e 、c o l o r s 、p a r t i c u l a ra n d w e a v e sp r o c e s s i n g b a s i n go nt h er e s e a r c h i n ga b o v e t h i sp a p e ru s e dv i s u a lc + + 6 0t o d e s i g na n dd e v e l o pt h ej a c q u a r dc a da p p l y i n gs o f t w a r e t h es o f t w a r ec o m p l e t et h e d e s i g no f j a c q u a r db a s i c a l l y t h es u b j e c tr e s e a r c hc o n t e n t so f t h i sp a p e ri n c l u d e s ： ( 1 ) a c c o r d i n gt ot h ej a c q u a r df u n d a m e n t a lp r i n c i p l e ，j a c q u a r dd e s i g na n dp a r t i c u l a r p r o c e s sw a sa n a l y z e d ，a n dt h ep r o c e s s i n gf u n c t i o no f j a c q u a r dc a d s y s t e mw a s r a i s e d ( 2 ) c o m p a r i n gv a r i o u sc o l o rm o d e s ，w e c h o s et h ec o l o rm o d eu s e di nj a c q u a r dc a d a n dr e s e a r c h e dt h ew a yo f c o l o rp r o c e s s i n g ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h er e q u i r eo fj a c q u a r dd e s i g n , t h i sp a p e ra n a l y z e df u n c t i o n a ln e e d o fj a c q u a r dc a da p p l y i n gs o f t w a r e ，a n dd e s i g n e do p e r a t i n gi n t e r f a c ea n df u n c t i o n a l m o d u l e s ( 4 ) u s i n g v i s u a lc + + 6 0a n dt h et e c h n o l o g yo f m f c t h i sp a p e rc o m p i l e da p p l i c a t i o n w i t ht h ea p p l i c a t i o n , w ec a nc o m p l e t et h ep r o c e s so fj a c q u a r dd e s i g n ，p a r t i c u l a r p r o c e s s i n ga n dw e a v ep r o c e s s i n g k e y w o r d s ：d a o q u a r d ， j a c q u a r d c a d ， jm a g ep r o c e s s ；n g ，c oio r p r o c e s sing p a r t i o u i a rp r o o a s s i n g 关于硕士学位论文使用授权的说明 论文题目： 筮丞丝丕统筮佳的五筮 本学位论文作者完全了解大连轻工业学院有关保留、使用学位论 文的规定，大连轻工业学院有权保留并向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部 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、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 是否保密( 否) ，保密期至 年月 日为止。 学生签名：委2 过导师签名：监 加广年中月石日 第一章绪论 第一章绪论 计算机技术的迅猛发展推动了计算机辅助设计和制造( c a d c a m ) 技术的快速发 展，使c a d c a m 技术在纺织业中得到广泛地应用n 一1 。新技术的应用使企业产品的开 发快速高效，产品的设计精良，设计和制造的成本得以降低。进一步推广应用c a d c a m 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【引。 在纺织品设计中，往往要进行大量的组织选择及设计，色纱选择、模纹设计及繁琐 的织物设计计算。传统的设计中，以上工作是通过手工完成的。所以每设计一个新品种， 设计人员要付出艰巨的劳动，这样便造成纺织品设计周期长，花样少，满足不了市场的 需要。现代尚新技术的发展，为纺织设计开辟了有效的途径。因而、纺织c a d 应包括： 提供织物形态模拟功能和控制织机的c a m 的功能【4 。“】。 c a d 织物模拟功能是提供织物织成后的图样。系统只要输入颜色、组织及密度等， 织物的最终效果就可在屏幕上显示出来，而不用试织小样。 c a d 控制织机的功能指根据其设计可以直接或间接地控制机器的运行。系统通过 扫描纹样，输入织物每一部分的组织结构，经过显示、修改、更正，然后通过穿孔卡或 穿孔带或软盘或e p k o m 存贮模块输入机器来控制织造过程。 1 1 纹织物计算机辅助设计系统 随着计算机技术的日益发展和纺织机械的不断改进，计算机在纺织工业中的应用越 来越广泛，并逐渐形成了纺织品计算机辅助设计系统。纺织品的整个生产过程可简单地 分为以下几个组成部分：【8 】 图卜1 纺织品生产过程 f i g 1 - 1t h ep r o c e s so f t e x t i l ep r o d u c t i o n 纹样图获取部分是通过多种方法得到纹样的图像文件，它可以通过扫描图像和布 样、应用绘图软件绘制、选取原有图像文件等方法得到。 第一章绪论 纹样图信息处理部分主要是对纹样图进行各种各样的调整、编辑、修改和色彩等图 像处理，取得纹样图的特征信息参数，在此基础上进行工艺和意匠处理最终得到意匠图 数据文件。这一部分又被称为纹织计算机辅助设计( 纹织c a d ) 系统。这一部分的工 作全部在计算机上完成。对扫描输入的纹样信息或由计算机生成的图案信息，通过人机 交互进行编辑修改处理，使其达到设计要求，并根据织造工艺和意匠处理生成意匠图文 件。图卜2 为纹织计算机辅助设计系统的工作过程框图。 i 输入槲色代5 驶件 一 圉慷躺 工匿 辑与幢 乙 懂l 幽机刨偶蠛l _ 一 改赴理 处 理 i 术圈寨信息文件 _ 一 图卜2 纹织计算机辅助设计系统工作过程框图 f i g 1 - 2t h ea p p l i c a t i o np r o c e s so f j a c q u a r dc a d s y s t e m 驱动单元是纺织机械的控制部分，它主要是将纹样图信息处理部分送来的图像文件 转换成纺织机械工作的数据文件，并控制纺织机械的实时工作。 1 2 国内外纹织c a d 的研究动态和发展趋势 目前，国外c a d c a m 技术发展很快，美国、日本、加拿大、西欧对此十分重视， 把它看作是工业起飞的关键性技术。我国在这方面也取得了很大成绩，但与工业发达国 家相比尚有差距。其中，c a d c a m 技术在纺织工业中的应用最早可追溯到上世纪六十 年代，当时美国m m 公司首先成功研制了纹织工艺自动化系统，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、冲板变为采用交互式的屏幕作图和自动制 板，实现了纹织工艺自动化，使得自动化设计在纺织行业的应用成为现实，c a d 技术 在纺织行业得到了重视和发展。特别是近年来，由于市场竞争及消费者对产品的要求多 样化、个性化，计算机越来越成为纺织品设计和生产中不可缺少的工具。此后，我国 以及英国、法国、日本等相继开展了这方面的研究。 1 2 1 国外纹织0 a d 发展趋势 在欧洲，使用单块纹板的提花机从1 9 2 0 年就停止了生产，取而代之的是使用统一 标准的伏道尔连续纹板的提花机，以实现提花机的高速化。在提高技术发展的同时，也 第一章绪论 提出了对提花织物设计快速化的要求，随着计算机技术的发展使纹织c a d 系统的研制 成了可能。 早期的纹织c a d 系统类似于简单的花型准备系统，将画稿通过一台图像数字转换 器( 摄像机或扫描仪) 输入计算机，利用图形输入板，对显示的图像进行修改，意匠处 理，生成纹板数据文件，再将纹板数据文件输入纹板自动制作系统制作纹板。由于受到 计算机硬件设备性能的制约，只能起到利用计算机来处理简单意匠工艺的作用，低性能 的图像显示系统和微处理器无法进行图案的设计。如英国b o n a s 公司用于自产提花机配 套的c a p s i 型计算机辅助图案设计系统【”。 随后，为了普及纹织c a d 系统的应用，纹织c a d 系统的发展也进入了完善的阶段。 主要对纹织c a d 系统在软件、硬件的应用性能上做了必要的更新。硬件上采用相对高 性能的8 0 3 8 6 c p u 芯片，以提高图像的处理速度，在图形显示设备上，基本上满足了2 5 6 种色彩的显示要求，增扩了主机的内存容量，满足处理大图样花纹的要求。软件上立足 于在d o s 操作平台上用高级语言( 如c 语言) 来编写程序，以增强软件的操作性能和移 植性，并增加了用于修改图像的一系列实用功能，在操作上集简便、快速、界面友好为 一体。提花织物设计的工效比传统的手工设计方式提高了l o 倍以上。如英国b o n a s 公 司的c a p s i i 、i i i 型纹织c a d 系统，德国e a t 公司的j a c q u a r d 型纹织c a d 系统，日本 y i s 公司的s k y 型纹织c a d 系统，都成功地进行了开发和应用m “】。 从九十年代初开始，计算机技术突飞猛进，计算机应用从单机操作向网络发展：图 形、图像技术从二维技术发展到了三维仿真；真彩色图形显示卡的出现；以及高速高性 能的p e n t i u m 系列c p u 芯片的应用都为纹织c a d 系统的发展提供了条件。从这一时期 纹织c a d 系统发展的特点看，主要表现为纹织c a d 系统与提花织物生产的网络化发展 和提花织物设计仿真模拟技术的突破上。提花织物的设计技术性强，工作繁琐，一个很 重要的原因就是设计的产品一定要经过反复试样才能投产。随着电子提花机的应用，从 提花织物设计到生产的中介纹板，从有形变成了无形的数据，这就为纹织c a d 系 统与电子提花机结合形成提花织物设计和生产的计算机控制网络刨造了条件。在网络软 件的支持下实现彼此之间的数据信息资源共享【1 4 t ”1 16 1 。纹织c a d 系统与电予提花机组 成的网络系统就是属于专用的局域网，通过网卡和连线使纹织c a d 系统与电子提花机 的控制器相连接，纹织c a d 系统的纹板数据文件通过网络传到不同的提花机进行生产， 而电子提花机生产的情况即时反馈回纹织c a d 系统的主机，实现即时的生产控制或花 样修改。如果众多或多个电子提花机与纹织c a d 系统进行联网，可以增设一套计算机 系统作为中央电脑用于花样存储和数据信息传输。如英国b o n a s 公司最新推出的 第一章绪论 f r e e s t y l e 型纹织c a d 系统就是基于网络使用的纹织c a d 系统，可以与b o n a s 系列电子 提花机组成设计和生产控制网络【1 7 1 ，系统组成如图1 - 3 所示。 图1 - 3 英国b o n a s 公司网络化设计生产系统 f i g ，1 - 3t h en e t w o r kd e s i g na n dp r o d u c t i o ns y s t e mo f b o n a sc o m p a n y 纹织c a d 系统的另一个发展趋势是提花织物设计仿真模拟技术的发展【1 ”。提花织 物的设计制约因素多，是一种经验型的技术工作。设计人员要通过反复的设计，用积累 的经验来判断设计的效果，这种按部就班的设计方式制约了新品种的开发。利用纹织 c a d 系统来模拟设计织物的效果就能摆脱繁琐的上机试样过程，使提花织物设计变为 直观，真正做到提花织物设计的多快好省。纹织c a d 系统模拟设计织物的效果起始于 单层纹织物，随着应用的深入，逐渐达到模拟重纬纹织物的要求，从目前德国e a t 公 司推出的新型纹织c a d 系统的模拟技术看，已经能模拟双层纹织物的效果，并且能模 拟特种纹织物如起绒、毛圈织物的效果，由于采用s v g a 真彩色图形显示卡，使图像的 显示色彩达到1 6 7 0 多种，打印出来的织物效果图可以表现织物的仿真效果。 目前，国外纺织c a d 软件的开发内容，主要集中在：织物设计( 提花织物积多臂 织物) 、针织物设计、模拟织物效果或织物映射( 如s o p h i s 等公司已经推出具有3 d 效 果的产品) 、建立可视化数据库，以及通过网络来进行传递信息、实现交互式设计【”1 。 1 2 2 国内纹织c a d 系统的发展现状 在国内，早期研究纹织c a d 系统的单位甚少，在1 9 7 9 年浙江大学完成了黑白丝织 4 第一章绪论 像景计算机辅助设计系统。随后，也有十几家大专院校及科研单位参与了纹织c a d 系 统的开发，如浙江大学自动化研究所、光学仪器厂和山东大学等到单位都成功地开发了 多功能的纹织c a d 系统p 1 甜。 从国内的纹织c a d 系统性能上看，由于受到新型提花技术发展滞后的影响，因此 国内的纹织c a d 系统在网络技术的发展上也相对落后于国外水平。另外在织物效果仿 真模拟技术上，国内的纹织c a d 系统仍处于开发阶段，还无法有效地进行推广应用。 这也是由目前国内的提花织物生产技术落后的现状所决定。从纹织c a d 系统的整个发 展过程看，以下几个方面是国内纹织c a d 系统技术发展的重点 ( 1 ) 智能型的图案设计 目前纹织c a d 系统侧重于图像处理功能，在图案的设计上仍无法体现出计算机智 能化的优势，应充分发挥计算机的优势，加强系统的图案设计功能，如增加计算机矢量 图的设计处理功能和与位图相互转换的功能，满足各种类型的计算机图像通过计算机智 能化处理能直接用于提花意匠处理的要求。 ( 2 ) 仿真织物效果模拟 通过对输入的意匠图和对应组织的判断，模拟出各种结构提花织物的经纬交织效 果，利用三维显示技术使模拟的织物效果仿真，能替代生产出的织物实样。 ( 3 ) 纹织c a d 系统的网络化 通过与电子提花机有效地连接，使提花织物的设计和生产高度的自动化，实现设计 花样、生产信息的资源共享。 ( 4 ) 纹织c a d 系统的多功能化 目前应用于纺织行业的计算机辅助设计系统类型很多，功能相近，但由于开发单位 不同，软件无法相互兼容。随着市场的选择，必然会重新组合，如纹织c a d 系统、印 花分色c a d 系统、地毯图案设计和放样c a d 系统等都拥有相同的辅助设计功能，而有 效地进行综合，使单一应用的各系统综合成多用途的综合系统，这样既有利于相互吸收 彼此的设计风格，又有利于用户的选择，充分发挥计算机辅助设计系统高效多功能的特 点。 国内的纹织c a d 系统从研制到应用基本上走过了三个阶段，如表卜l 。从纹织c a d 系统发展的三个阶段看，目前纹织c a d 系统的应用己改变了传统的提花织物设计的方 式，使提花织物设计局部实现了自动化，而计算机应用技术和新型提花技术的发展仍在 推动纹织c a d 系统的不断更新。 第一章绪论 表1 - 1 国内纹织c a d 系统发展的三个阶段 t a b l e 1 - lt h et h r e ed e v e l o p m e n tp h a s e so f i m e m a lj a c q u a r dc a ds y s t e m 国内的纹织c a d 系统从起步到现在发展也颇具特色，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 。比较有代表性的纹织c a d 系统有以下几种：中国纺织科学研究院 开发的织物仿真c a d 系统，浙江大学电气自动化研究所( 浙大经纬) 开发的纹织c a d 系 统，上海百锐纹织物计算机辅助设计系统等。 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 软件功能的开发将是 发展c a d 技术的关键。 1 3 本文研究的主要内容和意义 国内的多数纹织c a d 系统，在操作时必须进行较为复杂的工艺设计，针对不同型 号的电子提花机要进行不同的工艺设计。在织物的设计时，必须由专业的设计人员和提 花机的操作人员协同工作。本文的纹织c a d 系统在设计时简化了手工勾边、装造等工 艺设计过程，使得软件的操作更加简单，普通设计人员就能很好的操作该软件进行纹织 物的设计。在对图像颜色的处理中应用r g b 色彩模型，使对颜色的处理转换成对空间 三维坐标的处理，从而简化颜色处理过程。目前纹织c a d 系统要经过软盘把控制文件 6 第一章绪论 传送给电子提花机，软盘对数据的存储很不可靠，在生产现场极易损坏，针对这一问题 本文的纹织c a d 系统在设计时开发了通信功能，经纹织c a d 系统设计好的控制文件可 以通过通信线路直接传送到电子提花机。 本文所研究的纹织c a d 系统涉及图像处理、c a d 、纺织机械、控制技术等多个方 面，需要研究的问题很多。本文重点进行以下的研究工作： ( 1 ) 深入研究与纹织c a d 系统相关的图像处理理论和方法。 计算机技术和图像处理技术的发展使获得丰富的原始图像成为可能，但这些图像不 能壹接用于提花织物的花型。其原因除图像需经选择以适合织物的要求外，主要是因为 一幅提花织物花样的颜色数( 即织物组织种类) 要少得多。建立能利用多渠道图像源( 包 括小样稿和输入设备输入的图像) 的纹织c a d 系统的关键在于解决图像处理问题，使原 始图像适合提花工艺的需要。因此着重研究纹织c a d 系统相关的图像处理理论和方法， 以及颜色量化方法，为完成纹织c a d 系统中的图像处理和显示功能下基础。 ( 2 ) 对纹织的原理和关键技术进行了系统的研究。 研究与纹织c a d 系统相关的纹织基本原理，包括织物组织原理、意匠原理及纹织 的工艺过程。着重对花型数据转换成选针控制信号的方法进行研究。分析花型数据和选 针数据的数据结构，设计数据转换算法，实现花型数据到选针数据的转换。研究电子提 花机的工作过程，用以实现纹织c a d 系统与电子提花机之间的数据交换。 ( 3 ) 根据纹织物设计的要求，完成纹织c a d 系统的软件开发。 根据纹织基本原理，在分析了纹样的设计及意匠处理过程的基础上，确定提花织物 设计系统应具有的处理功能，进行纹织c a d 系统应用软件的功能需求分析。利用v i s u a l c 抖6 0 开发平台，结合m f c 技术，编制了应用程序，完成纹样设计、意匠处理、组织 处理和数据交换等功能。 一个产品的诞生需要经过许多环节，从产品调研开始，直至正式投产需要花费大量 的人力、物力和时间。随着计算杌技术的发展，微机在织物设计中的应用日益普及，尤 其是计算机辅助设计( c a d ) 技术，可以将设计人员从繁杂的劳动中解放出来、使之能够 将更多的对阊和精力投入到产品构思及开发中去，所以对纺织c a d 软件产品进行研究 开发，是具有很强的现实意义和应用价值的。 近年来，计算机辅助设计锻造技术日趋成熟，应用也越来越广，纺织业的各个方面， 如印花图案、织物组织结构、服装设计等，采用计算机技术后，不仅大大提高了效率， 而且质量也大为提高。我国是纺织品大国，产品要跟上国际快节奏、多变化的潮流，必 须尽快普及应用计算机辅助设计制造技术。 7 计算机辅助织物设计在国内外的迅猛发展和广泛应用，为产品设计人员提供了先进 的设计手段，它突破了传统的设计方式，用显示器屏幕和鼠标等代替了意匠纸和笔，设 计者可以在屏幕上很方便地设计和修改织物的组织，使设计者从繁重的手上设计中解放 出来，可以有更多的精力用于新产品的构思和开发之中。但这并不是织物c a d 技术发 展的终极，一方面，现行的织物c a d 系统在织物组织( 特别是复杂组织) 设计功能上有待 进一步完善，现行织物c a d 系统离真实模拟织物外观的要求还有相当的距离，因此， 从单纯的组织设计向组织外观效果的真实模拟方向发展将仍是织物c a d 技术的研究主 题，而从织物的组织结构入手，研究织物的几何模型，从而进行三维模拟的研究将是实 现外观效果真实模拟的较为理想的途径，国外正在开展这方面的研究。另一方面，计算 机辅助设计的最终目的是为了生产，由计算机根据设计参数控制机器工作，这就是 c a m ( 计算机辅助制造) 的内容，而由设计、生产、成本核算到管理等一系列企业活动则 是c i m s ( 计算机集成制造系统1 的内容，因此，从c a d 到以c a m 直至c i m s ，对枫织 物c a d 系统提出了更高的要求，也为机织物c a d 技术的发展指明了方向f 2 0 1 。 随着计算机软件、硬件的不断发展和更新换代，我国纺织c a d 技术也将向着更高 级、更方便、更实用的方向发展，向着机电一体化方向发展。这需要从事纺织c a d 研 究及软件开发的人员，做大量的研究和开发工作。这将极大的推动我国纺织工业的发展， 为我国纺织工业从设计到生产实现电脑全自动控制提供保证，从而提高我国纺织工业的 国际竞争能力。 第二章纹织基本原理 2 1 纹织概述 第二章纹织基本原理 随着人类科技的发展，制成纺织品的方法已有多种，根据其生产方式的不同可分为 机织物、编织物和非织造物三大类。其中由经纬两个系统纱线在织机上互相沉浮交织而 成的一类称之为机织物。传统的机织物又根据其主要原料的不同可分为棉织物、毛织物、 丝织物和麻织物四种。由于纺织技术的提高，新型纺织材料的不断涌现，制织工艺的不 断完善，棉织物、毛织物、丝织物和麻织物之间的界线己愈来愈不明显。但根据棉织物、 毛织物、丝织物和麻织物生产方式和织物组织的不同，仍可分为素织物、小提花织物和 大提花织织物。大提花织物俗称提花织物，学名为纹织物”1 。织物分类如图2 一l 所示。 r - - - - - t l ! 编织物 织 + 编织物厂一棉织物 物l 机织物卜毛织物 卜丝织物 l 麻织物 图2 一l 织物分类 f i g 2 1t e x t i l ec l a s s 七鬟鬻 ( 纹织物) 织物之间的差别首先表现在表面视觉效应不同：索织物表面素洁，没有花纹：小提 花织物表面具有细小的花纹，花纹组织循环很小；而纹织物的表面显出各种花纹图案， 一个花纹循环经纬线数很大。之所以有这样的差别，是因为构成这些织物的组织组合不 同，素织物是由单一的三原组织或是简单变化组织构成的表面光洁的织物，例如平布、 牛仔布、贡缎、电力纺、美丽绸、索软缎等，可在踏盘或多臂机上制织。小提花织物是 应用复杂变化组织或联合组织构成在多臂机上制织的花织物，由于受提升经纬的综框数 的限制，小提花织物的织纹多由变化组织或联舍组织所构成，花样简单、规律性强，如 四维呢、条格布、素浪纺、新意绉、桑条绸等；而在提花机上制织的花织物称为大花纹 第二章纹织基本原理 织物，即提花织物，如图2 - 2 。提花织物采用色经色纬结合运用多种变化组织配制交织 而成，一个花纹循环的经纱数由所配提花机的纹针总数决定，目前新型的电子提花机的 纹针数达一万多针，用于装饰挂毯的生产。由于提花织物花纹循环的经纱数限制小，因 而提花织物的织纹图案风格丰富多彩，既可玲珑细致、娴静幽雅。又可雄伟壮观、富丽 堂皇，如传统提花产品中的花塔夫、织锦缎、古香缎、提花沙发布、提花窗帘布、像景 等品种繁多，不能一一列举【2 3 川。大提花织物( 纹织物) 如图2 2 所示。 图2 - 2 大提花织物( 纹织物) f i g 2 - 2j a c q u a r dw e a v e 提花织物是融艺术性和技术性为一体的产品，具有良好的装饰效果和高附加值，属 于中高档的纺织产品，其应用与人们生活密切相关。随着经济和文化的日益发展，人们 对美化生活的要求的提高，提花织物被广泛应用于制作高档服装、服饰用品、室内装饰 品和旅游工艺品等，是具有实用性和装饰性的产品。这就要求提花织物的花色品种开发 和生产应朝多品种小批量的方向发展，快节奏地更薪花色品种，以满足人们日益提高的 审美要求。 提花织物的制织是一个相当复杂的过程，包括产品设计、提花机装造、原料准备及 上机试织等工序。其中产品设计是整个制织过程的灵魂，它决定了提花织物产品的基本 风格和所器的工艺条件。好的提花织物产品设计应该是品种、图案和色彩的完美结合。 一般地，把提花织物的设计归纳成品种工艺设计和花色纹制设计两大部分，两者是密不 可分的有机整体，相互关联又相互制约，依附于提花织物而存在。 品种工艺设计是指提花织物基本规格的设计，是提花织物的设计的先导它决定了 l o 笙三兰塾墼差查堕望 一一一 提花织物从外观风格到内在结构、质地的总体品质。它包括产品类别设计、经纬纱原料 组合设计、织造工艺及成品规格设计、装造形式设计、布边的设计和后期整理工艺设计 等。 提花织物的花色纹制设计是与织造工艺规格相关的织物织纹图案设计和组织结构 设计，它是提花织物设计的主要环节，它包括纹样设计、意匠设计、样卡编辑、纹板轧 制( 机械式提花机由纹板控制纹针的运动) 。如果说提花织物的品种工艺设计决定了提 花织物产品的内涵与气质，那么花色纹制设计就是提花织物的外观与形象设计。内涵与 外观这两者的结合便形成了织物的整体风格。 提花织物的组织结构复杂，花纹细腻，层次丰富，要在织物上表现出这些特点，需 经过以下设计步骤【2 2 】。 ( 一) 整体设计 整体设计是其它设计的基础。这部分设计主要根据织物的用途、使用对象、流行趋 势等因素，全面考虑织物的风格特征，选定原料、线型，制定织物规格，确定门幅、经 纬密度，设计组织结构和织造工艺过程及必要的后续处理工艺，并确定提花机型号及绘 画纹样的尺寸大小和对花型提出要求。 ( 二) 纹样设计 美丽的花纹是纹织物的特征，纹样设计要根据品种设计提出的要求，结合花型选用 题材，它除了做到布局合理，构图完整，设计的纹样达到设计者满意，消费者喜爱的目 的外，还要兼顾组织配置和机织工艺的适应性。 ( 三) 意匠绘画 纹样所展示的是纹织品的视觉图案，要使提花机织出这个图案，首先必须把纹样放 大移绘到特定的意匠纸上。意匠纸上印有许多小方格，每一个小方格都代表一个或几个 组织点，从而能够反映出经纬的交织变化。根据纹织物经纬纱的密度、组织和装造类型， 计算和选用意匠纸，并把小张的意匠纸拼接成特定大小的大意匠纸，然后将纹样放大移 绘到大意匠纸上：确定意匠绘画用的颜色，间丝和勾边方法：绘制纹板轧法图作为纹板 轧孔的依据。 根据设计的要求，意匠图上的每一种颜色，都代表着一种组织，某些复杂的组织除 了涂色外，还褥点绘组织点。过去靠人工意匠，从放大、勾边、涂色到点绘组织点，需 花费大量的工作时间。现在用计算机绘制，极大提高了工作效率。 ( 四) 轧制纹板 ， 意匠图能把纹织物各部分的组织清楚显示，但还不能直接控制提花机的纹针运动， 墨三兰竺堡茎查壁望一一一 必须把意匠图上信息移植到纹板上。对于机械式提花机，纹板由硬纸板或塑料膜片制作， 纹板相应位置上有孔或无孔分别代表经组织点和纬组织点，通过纹板和纹针的接触，控 制纹针的运动。按照意匠图在纹板上打孔的工作即称为轧纹板。在轧孔前根据意匠图的 横格数和每一横格代表纬纱数，首先把纹板进行逐块编号，并根据样卡画好分格卡。然 后根据意匠图所表示的花纹和轧法图上的组织，在纹板上进行车l ：f l 。 用人工轧纹板非常耗时耗力，目前己由电脑接受纹织c a d 编制好的纹板文件，控 制轧花机自动轧制。对于电子提花机，c a d 编制好的文件转化为电子纹板，可以输入 软盘，直接控制一台织机，也可以输入中心控制电脑，通过网络控制车间里的任何一台 或多台提花织机。 ( 五) 装造 装造是通过通丝、综丝等建立一套装置使提花机的每根纹针和相应的经纱相连，从 而使经纱受控于纹针。装造前，应根据织物花型循环的大小，经纱密度的多少和组织结 构情况，以及提花机型号，合理设计装造类型和装造方法。装造工作主要包括以下三个 步骤： ( 1 ) 装造设计： ( 2 ) 装造准备； ( 3 ) 上机装造。 ( 六) 试织 纹板轧孔和织机装造完成后，即可进行试织。试织分试小样和试大样两步，试小样 的目的是检查纹织物设计的基本技术规格和纹样表现是否达到预期的设计要求。它的后 期处理工艺往往在实验室模拟进行。小样鉴定通过可试大样，试太样的目的是分析出织 制该品种的工艺参数，所有工艺条件和工序都应和大批量生产一样，得出的工艺参数将 指导大批量生产。如发现闳题应进一步分析原因，并加以改进。由此制订该品种织物的 工艺条件和织造时所用纹板，为批量投产提供必要的技术资料。 从提花织物设计内容看，品种工艺设计和花色纹制设计相辅相成。品种工艺设计确 定提花织物的基本要求，花色纹制设计在此基础上配置出合适的织纹图案，以得到最佳 的织物风格。然而传统的提花织物设计方式全靠手工完成，其工艺流程如图2 3 。特别 是花色纹制中的意匠绘制和纹板轧制是极繁琐的工序，劳动强度大，效率低，而且容易 出错，是制约着提花织物产品开发节奏的主要原因。 第二章纹织基本原理 图2 - 3 传统纹织工艺流程 f i g 2 - 3f l o wo f t r a d i t i o n j a c q u a r dp r o d u c t i o n 传统的纹织工艺，流程长，工作费时，对操作工技能要求高，花样更新速度慢，不 能适应生产发展需要，尤其是千变万化的外向型经济发展的需要，远远跟不上国内外市 场“批量小，花色多，质量高，交货快”的要求。是制约着提花织物产品开发节奏的主 要原因。直到8 0 年代初，提花织物计算机辅助设计系统( 纹织c a d ) 的出现，才给提花 织物设计带来了技术上的突破。通过计算机处理就可得到纹板信息，直接控制提花机工 作。这样可简化品种设计步骤，缩短产品开发周期，为快速设计新品种提供方便2 6 1 。 2 2 织物组织原理 织物都是由纵向的经纱( 丝) 和横向的纬纱( 丝) 相互交织而成的，交织的规律称为 “织物组织”。当织物组织发生变化时，织物的外观及其内在性质也随之改变1 2 ”。 第二章纹织基本原理 图2 - 4 织物组织结构图 f i g2 - 4s t r u c t u r eo f j a c q u a r dw e a v e s 经纬线相交之处称为组织点，如图2 - 4 所示。经纱覆盖在纬纱上的组织点称为“经 浮点”，纬纱覆盖在经纱上的组织点称为“纬浮点”。经纬两个方向经过定根数后，经 纬组织点沉浮规律出现重复，经组织点和纬组织点的排列规律在织物中每重复一次所需 的纱线根数称为一个组织循环或一个完全组织。构成一个组织循环的经纱根数称经纱循 环数或完全经纱数，构成一个组织循环的纬纱根数称纬纱循环数或完全纬纱数。不同的 组织的变化交织会产生不同的织物外观效应，组织变化愈多，织纹花样愈复杂，织物外 观愈能显现出丰富的织纹效应。 图2 - 5 织物的组织图、结构图与剖面图 f i g r 2 4w e a v e s t n l e t u l ea n ds e c t i o np l a n eo f j a c q u a r d 1 4 第二章纹织基本原理 织物组织可以用图形来表示，这种表示织物组织的图形称为组织图e 2 4 j 。有意匠纸表 示法( 即方格表示法) 和煮线表示法两种。意匠纸表示法即把织物组织描绘在印有小方 格的意匠纸上。如图2 - 5 ( 1 ) 所示的意匠纸，纸上小方格的纵行表示经纱，经纱的次序为 自左至右；横行表示纬纱。纬线的次序为自下而上。每根经纱与纬纱相交的小方格表示 组织点。在方格内绘有符号一者表示经纱浮于纬纱之上，称经组织点( 经浮点) ，方格 内不绘符号者表示纬纱浮于经纱之上，称纬组织点( 纬浮点) 。 图2 5 中( 1 ) 为意匠纸表示的组织图，( 2 ) 为组织结构图，( 3 ) 为第一根经纱径向剖 面图，( 4 ) 为第一根纬纱纬向剖面图。在描绘织物组织时，一般只需画出一个组织循环 即可，如图2 5 ( 1 ) 中箭头标出的范围。 2 3 意匠原理 意匠是制织纹织物的一个重要环节，是纹样和组织结构相结合的过程。意匠绘画， 就是将设计好的纹样移绘放大到选定的意匠纸上，同时根据织物的经纬密度、花地组织 和装造条件进行组织点覆盖。填入相应的组织( 或代表组织的色彩) ，使平面图案成为 立体的组织结构表现方式，从而绘制成一张意匠图【2 ，如图2 - 6 所示，以便用来制作 纹板。意匠图绘画的方法和步骤如下： 图2 - 6 意匠图 f i g 2 - 6t h ep a r t i c u l a ri m a g e 第二章纹织基本原理 ( 1 ) 纹样放大 将纹样移绘到已经计算好的意匠纸上，因意匠纸的面积比纹样大，所以纹样移绘时 需要放大。为正确地反映纹样原作，在放样前，必须对原作进行细致地观察和分析，除 了解图案的风格特点外，还必须了解图案的技巧、色彩、层次及它们之间的关系。检查 纹样的边界是否互相垂直，边界处的花纹是否四方连续，不然需要校正，以保证花纹循 环的连续。放大方法如图2 7 所示。 ，、f彦、 ?愈= l 警冬：、 f1 f)、1、厂、 (ff) 、嗲 7 ， 鼙 m _ l p i m a g e = 第五章纹织c a d 系统应用软件的程序编制和调试 ( l p b y t e ) n e wc h a r mp d i b w i e w n e w 一 m _ l p b m h - b i s i z e l m a g e ，再将图像文件逐点选 入内存， ，遍历图像中每一点 f o r ( y = 0 ；y h e i g h t ；y + + ) 图像高度方向循环 f o r ( x = 0 ；x g e t p i x e l ( x , y ) ；取像素点的颜色值 e c o l o r g e t = ( c c o l o r c u r r e n t r g b r e d )r g b q u a d 结构转换为 ，c o l o r r e f 结构 l ( e c o l o r c u r r e n t r g b g r e e n 8 ) l ( c c o l o r e u r r e n t r g b b l u e s e t p i x e l ( x , y , c c o l o r g e t ) ；川荨颜色值写入内存 ) ) 这样对图像的运算处理就变成对图像数据进行运算和处理。 意匠处理时，通过编制对话框获取图像的像素点数，并输入织物的经纬线的数量， 对话框如图5 - t o 所示，对话框弹出时编辑框里显示的是图像在宽度和高度两个方向上 的像素点个数，输入织物的经纬线数后，将经纬线数分别赋给变量mn j t h c o u n t 和 mn w t h c o u n t 。 图5 一l o 经纬线数对话框 f i g 5 _ 1 0t h ed i a l o gb o xo f a m o u n to f l o n g i t u d ea n dw o o f 然后按照织物的经线和纬线的数量把原图像分格( 意匠格) ，每个意匠格代表织 物的一个组织点，把每一格内的颜色全部变为该格内所占比例最大的颜色。处理结果见 图5 - 1 l 。 4 7 第五章纹织c a d 系统应用软件的程序编制和调试 5 3 5 织物组织处理 图5 - 1 1 意匠处理后的意匠图 f i g 5 i1t h ep r o c e s s e dp a r t i c u l a ri m a g e 经过意匠处理的织物图像中，每一格内只有一种颜色，每一格代表织物的一个组织 点。要将它转换成能控制电子提花机的纹板文件，纹板文件可以抽象成经循环数为n ， 纬循环数为m 的矩阵彳= 卜2 h - 口l ： l _ 口柳。 口耐： 一个组貅嘞蓑纛。 至，矩阵a中的每个元素对应织物的 在将意匠图文件转变成电子提花机能够识别的纹板文件前，需要通过人机对话的方 式，把意匠图中的每一种颜色与一种基本组织对应起来，即：意匠设色。 意匠设色在组织选择对话框中完成，见图5 - 1 2 ，通过组织文件浏览器选取基本组织， 并把组织以直观的图像方式显示出来。给意匠圈中的每一种颜色选取一个对应的组织， 然后通过对矩阵的运算，将意匠图文件转换成表示织物组织结构的纹板文件。 4 8 第五章纹织c a d 系统应用软件的程序编制和调试 图5 一1 2 组织选取对话框 f i g 5 1 2t h ed i a l o gb o xo f s e l e c tw a v e s 矩阵运算过程如下； 意匠图中第i 种颜色对应的基本组织为0 a ： 叫， 口二 口二 口i ： a 二 - 或：刭 1 3 为基本组织的经向点数；l l a 为基本组织的纬向点数。 意匠图可以抽象成色代码矩阵c i ，矩阵的每个元素对应一个意匠格 c i ：= c l l l c z 2 l c i , 2 c ，2 2 q 。， c 1 2 n c l m w ： n t 为意匠圈的经线数，曲为意匠图的纬线数。 4 9 第五章纹织c a d 系统应用软件的程序编制和调试 组织处理后的纹板文件矩阵为y i ： y i = 1 y 1 2 l 珥2 y 1 2 2 取。， y 】2 n 巩，砜，：巩 n w 为织物的经线数，m w 织物的纬线数。 设意匠图中第i 种颜色对应的意匠格的坐标为( x ，y ) ，则从意匠图矩阵到纹板矩阵 的运算过程，即组织填