（纺织工程专业论文）压纱型贾卡经编针织物结构与仿真研究(1).pdf

中文摘要 中文摘要 论文以经编专业知识为基础，计算机图形学和计算机编程技术为工具，对压纱型贾卡经编 针织物结构与仿真进行了全面的研究。 论文首先对织物计算机仿真技术的应用以及压纱型贾卡经编针织物的发展作一简要概述， 并对当前国内外课题相关的研究与开发现状进行了介绍，在此基础上论文阐明了课题的研究意 义并列出课题的研究目标与内容；接着论文对压纱型经编针织物的组织结构进行了深入的分 析，总体上分析了贾卡组织结构和地组织结构，以及该类织物的外观风格及其影响要素；其后， 论文对该类纵物仿真用的纱线仿真模型和线圈仿真模型以及相关的仿真参数进行了一定的研 究与构建；最后，论文进行了压纱型贾卡绎编针织物仿真系统设计，并利用计算机编程语言v c + + 6 0 初步完成了织物仿真系统的开发，实现了该类织物的计算机仿真，取得了一定的仿真效果。 本论文通过对织物组织结构的研究和仿真模型的构件，最终开发出了仿真效果比较逼真的 仿真系统软件，在仿真研究过程中，影响仿真效果的因素主要有纱线仿真，线圈仿真和整个织 物结构偏移仿真等，这其中论文重点研究纱线仿真和线圈仿真，构建出的纱线仿真模型和线圈 仿真模型比较新颖，使仿真出来的花型比较真实。最后，在仿真中论文采用二进制文件对仿真 过程中所涉及的花型数据进行读取和存储。 关键词：经编针织物；压纱型贾 ；织物结构；仿真模型；软件设计 英文摘要 a b s t r a c t w a r p k n i t t e ds p e c i a l t yk n o w l e d g ei st h ef o u n d a t i o no ft h et h e s i s a n dt h ec o m p u t e r g r a p hs u b j e c ta n dt h ec o m p u t e rp r o g r a m m et e c h n o l o g yi st h et o o l o ft h et h e s i s ，t h e t h e s i sr e s e a r o h so ns t r u c t u r ea n ds i m u l a t i o no ft h ef a l lp l a t ej a c q u a r dw a r p k n i t t e d f a b r i e d u r i n gt h es t u d y ，t h ew a r pk n i t t i n gk n o w l e d g ei st h eb a s i c ，c o m p u t e rg r a p h i c sa n d p r o g r a n m d n gt e c h n i q u e sa r et o o l s ，m u l t i d is c i p l i n a r ya p p l i c a t i o ni sak e yt oc o m p l e t e t h es t u d y f i r s t l y ，t h et h e m si n t r o d u c e st h ea p p l i c a t i o no ff a b r i cs i m u l a t i o na n d d e v e l o p m e n to fs t i t c hf o r m i n gj a c q u a r dw a r d k n i t t e df a b r i cb r i e f l y ，m e a n w h i l e ，i sa l s o g i v e ss o m ei n t r o d u c t i o na b o u ts t a t eo fc o r r e l a t i r er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t ，p o i n t s o u tt h es e n s e ，a i ma n dc o n t e n to ft h es t u d y t h e n ，t h et h e s i sa n a l y s e st h ec o n s t r u c t i o n s o ft h es t i t c hf o r m i n gj a c q u a r dw a r p k n i t t e df a b r i e ，o i lt h ew h o l e ，i ta n a l y s e st h e e o n s z r u o t i o no fj a c q u a r da n dg r o u n df o r m i n g ，g e t st h ef a b r i ea p p e a r a n c ec h a r a c t e ra s w e l la si n f l u e n c i n gp a r a m e t e r so fi l t h et h e s i sd o e sr e s e a r c ho nc o r r e l a t i v ey a r n a n d1 0 0 pm a t h e m a t i c a lm o d e l sf o rs i m u l a t i o no ft h i ek i n do ff a b r i c a t1 a s t t h et h e s i s d e s i g a st h es o f t w a r ew h i c hjsu s e dt os j m u l a t et h ef a l lp 】a t ej a c q u a r dw a r p - k n i t t e d f a b r i c ，a n dd e v e l o p si tw i t hp r o g r a m m i n gt 0 0 1 _ v c 十+ 6 0 ，r e a l i z e st h es i m u l a t i o n e l t h i sk i a do ff a b r i c ，a n dg e t ss o m ee f f e e t a saw h o l e ，a st h et h e s i sr e s e a r c h so nt h ec o n s t r u c t i o no ft h ef a b r i ca n dt h em o d e l s f o rs i m u l a t i o n ，t h es i m u l a t i o ns y s t e ms o f t w a r ej sr e a l i z e d ，w h i c ht h es i m u l a t i o r ；e f f e c t i sv e r yv i v l d ，i nt h ec o u r s eo ft h es i m u l a t i o n ，t h ef a c t o r sw h i c hi n f l u e n c et h e s i m u l a t i o ne f f e c ti n c l u d et h ey a r nm o d e l ，t h e1 0 0 pm o d e l ，t h ec o n s t r u c t i o no ft h ew h o l e f a b r i ee x c u r s i o na n ds oo n ，t h et h e s i sc h i e f l yr e s e a r c h s0 1 3t h ey a r ns i m u l a t i o na n d t h el o o ps i m u l a t i o n ，t h ey a r ns i m u l a t i o na n gt h el o o ps i m u l a t i o nm o d e lw h i c hi ss e t u pi sv e r yn o v e l ，i tm a k e st h es i m u l a t i o nv e r yr e a l i nt h ee n d ，t h et h e s i su s e st h e b i n a r ys y s t e mf i l et oo p e na n ds a v et h ep a t t e r nd a t a k e yw o r d s ：w a r p k n i t t e df a b r i c ：f a l lp l a t ej a c q u a r d lf a b r i cc o n s t r u c t i o n ；s i m u l a t i o n m o d e l ；s o f t w a r ed e s i g n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本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，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学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。 躲越逝导师繇叠蕴蚴 日期： 肋_ 年；月o p 日 第一章绪论 第一章绪论 本章首先分别就织物计算机仿真技术的应用与压纱型贾卡经编针织物的发展进行了简要 的介绍，然后对课题的研究意义进行阐述，并分别介绍国内外的相关研究与开发现状，最后结 合课题研究的实际情况简要列出课题的研究目标与内容。 1 1 织物计算机仿真技术的应用 近年来，随着计算机应用技术水平的不断发展与提高，计算机的强大数学计算与图形处理 能力已得到了广泛的工业应用。计算机辅助设计( c a d _ - c o 叩u t e ra i d e dd e s i g n ) f 6 】是计算机 在纺织服装行业里的一个重要应用，特别是织物c a d 技术的成功应用，为纺织行业带来了巨大 的经济与社会效益。 国外c a d 技术的最早应用起始于2 0 世纪6 0 年代【3 】，当时的美国i b m 公司首先研制出可替代手 工方式进行设计的纹织工艺自动化系统，该系统的应用实现了纹制工艺自动化，使得自动化设 计在纺织行业中的应用成为了现实。此后，c a d 技术在纺织行业中的应用得到了不蕲的重视与 发展，特别是近年来，由于纺织品市场的竞争及消费者对产品的要求越来越多样化、个性化， 计算机已经成为纺织品设计中不可缺少的重要工具。目前该技术在发达国家已较为成熟，相对 而言，国p q c a d 技术的研究与发展虽然也已有了十几年的历史，不少企业与科研院所还研发出 各具特色、适合于国内用户使用的纺织c a d 软件，取得了一定的研究成果，但国内大部分的织 物c a d 软件一直未能赶超国外同类产品【2 】。制约国内织物c a d 软件研发的技术瓶颈之一便是织物 计算机仿真技术研究方面的落后，对于经编针织c a d 软件而言，这个问题显得尤为突出。 所谓织物计算机仿真技术就是指在获取织物c a d 产晶数据及相关工艺参数之后，利用计算 机的强大图形处理能力与图像显示功能，迅速而逼真地模拟出织物外观效应的一种计算机应用 技术。通常情况下，织物计算机仿真技术的应用主要体现在织物c a d 系统的仿真功能模块上， 但有时也直接用于专门的织物计算机仿真系统中，它是对织物计算机辅助设计结果进行检验的 一个重要手段。强大的织物计算机仿真功能将大大方便设计人员在设计过程随时查看所设计产 品的布面效应，进而能够及时有效地进行设计上的修改。这种织物计算机仿真技术的应用不仅 可以大幅度提高设计质量与工作效率，而且更为重要的一点是它的应用彻底改变了织物设计与 生产的传统模式。在织物设计与生产的传统模式中，一般都需要采用多次的试织( 打小样) 来 进行新产品的设计与开发【lo 】。如图卜1 所示，在产品试织过程中设计者若对试织结果不满意就 不得不进行产品设计上的修改，甚至要重新进行产品的设计，如此反复试织直至满意为止。显 然，这种重复试织工作不仅需要大量的时间，而且将耗用大量的人力与物力，无形中就加大了 产品的开发成本并拉长了产品的开发周期。随着织物c a d 系统的设计功能方面的开发越来越完 善，其花型设计变得愈加轻松，特别是这种贾卡经编针织物c a d 系统的花型设计只需要利用软 件中的画笔点绘或组织覆盖功能就能由计算机轻松实现贾卡花型意匠图的设计。然而，由于 江南大学硕士学位论文 图1 1 织物设计与生产的传统模式 贾卡意匠图只能简要地表示贾卡经编针织物的花型轮廓，并不能直接显示出织物的花纹效应。 此外，当利用贾卡意匠图来辨别花型细微处的结构时，其方法复杂、效率低、易出错。总之， 这种缺乏直观性的c a d 产品设计图对于设计者在进行复杂的特别是来样花型设计时显得相当 不便。因此，若能对以计算机图形图像等相关技术为基础的织物仿真技术加以应用，利用电 脑屏幕或者打印机直接输出织物的模拟效应图，将使得原有的从设计到试织的繁琐工作循环 完全被突破，大幅度缩短织物的开发周期，提高产品的设计效率【5 】。可以说，织物计算机仿真 技术的应用不仅可以提高织物c a d 系统的功能集成性与完善性，而且在织物的实际生产过程中 也具有十分重要的现实意义。 1 2 压纱型贾卡经编针织物的发展 贾卡经编针织物就是利用带有贾卡提花装置的经编机生产而出的一类经编针织物，其织造 机器一贾卡经编机一般配有3 8 把梳栉 6 1 ，其中用于提花的贾卡梳栉通常有1 到2 把，利用贾 卡导纱针的偏移就可以形成织物上的各式花纹图案。自1 8 8 4 年第一台贾卡经编机问世以来，贾 卡经编针织物就一直被广泛应用于人们的日常生活之中。随着贾卡经编技术的不断发展，贾卡 提花装置从机械式发展为电磁式，从有绳控制发展到无绳控制，新一代压电陶瓷式匹艾州 ( p i e z o ) 贾卡提花系统的采用令贾卡经编提花技术更趋完善 7 1 。由贾卡经编机编织而出的织物 图案精致、种类丰富，被广泛用作室内装饰或装饰性妇女内衣面料，部分产品甚至已经开始渗 透入花边领域中。贾卡经编针织物具有花型丰满、层次分明、结构复杂而多变等织物风格，堪 与高档花边织物相媲美。这种利用贾卡提花工艺所形成的经编花型织物与利用多梳起花工艺而 形成的花边织物共同构成了现代经编花型织物的主要产品。 根据贾卡提花原理的不同，贾卡经编针织物又可被细分为压纱型贾卡经编针织物、衬纬型 贾卡经编针织物、成圈型贾卡经编针织物以及浮纹型贾卡经编针织物四大类。本课题所涉及的 织物就是这四类织物中的一种压纱型贾卡经编针织物。 2 第一章绪论 压纱型贾卡经编针织物广泛应用于妇女内衣、泳衣、紧身衣、运动衣以及海滩服等服用面 料及装饰性织物领域，它有密实型、半密实型及网眼型之分【s j 。当采用部分弹性纱线进行产品 开发时，根据生产工艺的不同织物将具有优异的单向或双向弹性，这种弹性面料非常适合于弹 力内衣的制作。压纱型贾卡经编针织物的加工机器统称为压纱型贾卡经编机，又名拉舍尔簇尼 克( r a s c h e l t r o n i c ) 经编机，有r j g 5 f 等机型。国际市场中，这类机器的生产与供应基本上为德 国的l 【a r lm a y e r 纺织机械有限公司所垄断，尽管机器价格昂贵( 约合人民币3 0 0 多万每台 7 1 ) ， 但其所具备的一流生产技术却是毋庸质疑的。由于机器成本及织物产品开发的技术要求非常之 高，在过去，也只有欧美等发达国家的那些资本雄厚、技术一流的高档面料织造商才可能拥有 它们。由这类机器所加工出的面料产品附加值相对于普通纺织品有着较大的提升，正所谓一流 的机器成就一流的产品，一流的产品也带来了一流的价格。近年来，随着中国工业经济迅猛发 展，国内众多面料织造公司的资金实力不断提高，抗风险能力也日益增强，为了瞄准与抢占国 际高档面料市场，不少国内的知名面料生产企业也纷纷开始关注与引进这类优秀的机器。据可 靠资料显示目前国内已有3 0 0 多台这种高档压纱型贾卡经编机正被投入使用，其生产的面料新 颖高档、产品附加值高，大部分产品远销欧美市场，成为众多世界知名服装品牌的主要面料供 货渠道。此外，随着国内服装品牌市场的多年培育与发展，不少国内著名服装企4 她开始加大 了对这类面料的采购力度。可以说，当前国内压纱型贾卡经编面料市场非常具有前景； 1 3 课题的研究意义 通过前一节关于压纱型贾卡经编针织物的介绍可知该类产品的利润空间相当大，然而，这 也意味着其激烈的市场竞争将不可避免。如何成为日益激烈的市场竞争中的胜利者，赢得企业 的发展先机呢? 这是众多压纱型贾卡经编面料生产企业所必须面对的问题。改善产品质量、提 高新产品的开发效率自然是人们首先想到的解决办法之一。在进行纺织品设计与开发过程中， 一套相应的织物计算机仿真软件的运用正好可以达到这个目的，它的使用可以让设计者在完成 织物设计的同时就可以预先得出织物的布面外观模拟效应，以避免大量的产品试织工作。显然， 这种软件的应用将大大降低产品的设计与开发成本，提高产品的质量和新产品的开发效率，进 而提升企业的产品市场竞争力，这对于花型复杂的压纱型贾卡经编针织物设计与开发自然是更 不例外。 关于贾卡经编针织物计算机仿真，国外早就有了较为完整而成熟的研究，并开发出性能一 流的仿真系统，得到了国外贾卡经编针织物生产同行的广泛应用。然而，就国内而言，这方面 的研究与开发则显得差距较大，一方面，可能是过去国内科研机构对其研究的重视程度不够高； 另一方面，在对其进行研究与开发过程中也有可能确确实实存有一定的专业技术障碍。总之， 目前国内关于贾卡经编针织物的仿真研究实在太少，而压纱型贾卡经编针织物的仿真研究就更 为少见，几乎空白。对于国内厂家、特别是中小型企业而言，国外所开发的贾卡经编针织物计 算机仿真系统价格过于昂贵，很难为众厂家所接受。为了更好地协助国内相关厂家对这类压纱 型贾卡经编面料进行产品开发，缩短新产品的开发周期，提高产品的设计效率，有必要尝试对 江南大学硕士学位论文 压纱型贾卡经编针织物的仿真进行研究与攻关，开发出相应操作方便、达到一定专业技术水平 的仿真系统，满足国内压纱型贾卡经编针织物企业生产的需要。 这一研究将填补国内关于压纱型贾卡经编针织物计算机仿真研究的空白，课题的研究将使 得实现缩短压纱型贾卡经编针织物的设计周期、提高产品的设计质量成为可能，为企业产品竞 争力的提高、国内压纱型贾卡经编面料市场的繁荣起到十分积极的作用。此外，课题研究还将 为其它类型的贾卡经编针织物计算机仿真研究提供思路，为贾卡经编针织物c a d 系统的后续开 发与完善提供一定的参考价值。 1 4 国内外课题相关的研究与开发现状 随着国内外关于贾卡经编针织物c a d 系统的研制不断取得突破，贾卡经编针织物计算机仿 真研究已经成为该领域研究与开发中的重中之重，特别是针对这类产品附加值较高的压纱型贾 卡经编针织物计算机仿真研究与系统开发越来越受到行业的重视。目前，国内外关于压纱型贾 卡经编针织物计算机仿真的相关研究与开发情况大致如下。 1 。4 1 国外现状 在国外，关于贾卡经编针织物的仿真研究起步较早，其中研究与开发最为成功的代表就是 德国e a t 电气纺织有限公司与a l c 计算机技术有限公司，由它们合作开发出的p r o c a d 花型设计系 统具有两个子模块系统p r o c a dl i t t l e j a c 与p r o c a ds i m u j a e 。利用这两个模块系统就可以 分别进行压纱型贾卡经编针织物的设计与仿真，软件性能一流，它们不仅可以进行压纱型贾卡 经编针织物的设计与仿真，还可以用于衬纬型、成圈型、浮纹型等其它种类的贾卡经编针织物 的设计与仿真。总之，该系统功能全面而强大，特别是在织物的仿真方面，系统可以得到与实 际织物布面效应几乎一致的仿真效果。p r o c a d 系统在世界范围内占有绝对的市场份额，它也是 目前国内资金雄厚的经编企业所主要采用的设计与仿真系统。国外的另一套比较成功的相关软 件就是由西班牙公司研制而成的花边设计软件l a c ed r a f t i n gs o f t w a r es a p 0 3 ，该软件亦是一 款优秀的花边设计与仿真系统，系统的仿真效果相当逼真，但其仿真的对象仅为花边织物，并 不可以进行压纱型贾卡经编针织物的仿真，其市场也主要是集中于西班牙地区，目前还未能在 我国形成销售市场。此外，日本武村公司的s u p e rl e c s - i i i 花型设计系统近年来开始推向国内 市场，该系统具有一定的花型仿真功能，但与s a p o 软件类似，它也只是用于花边织物的仿真， 并不具备压纱型贾卡经编针织物的仿真功能。 1 4 2 国内现状 相比国外，国内关于贾卡经编针织物c a d 系统的研发本来就少，相应的仿真研究特别是压 纱型贾卡经编针织物的仿真研究自然更是少之又少，几乎空白。因此，国内的耜关研究与开发 4 第一章绪论 则主要表现为贾卡经编针织物c a d 系统的开发，很少真正涉及到贾卡经编针织物仿真方面的研 发，如浙江大学电气自动化研究所研制而出的贾卡经编针织物c a d 软件，该软件可以进行压纱 型贾卡经编针织物的计算机辅助设计，但却不具有织物的仿真功能；武汉科技学院也研制成功 了一套专门用于贾卡经编针织物设计的c a d 系统，但与之前的软件类似，系统也同样没有真正 涉足到贾卡经编针织物的仿真；在本课题研究之初，江南大学曾开发出一套用于经编针织物设 计的c a d 系统，该系统中有个关于贾卡经编针织物设计的子模块( w k c a d3 o 。) ，其主要 用于多梳花边织物中的衬纬型贾卡设计，该模块虽然有仿真功能，但贾卡的仿真效果有限：此 外，与本课题同时进行的另一个c a d 与仿真研究的项目是江南大学的m d s l 0 系统，该系统可进 行花边织物的设计与仿真，具有一定的仿真功能，但与国外的s a p o 软件及日本武村公司的软件 类似，其贾卡的仿真也同样只是针对衬纬型。 总之，关于压纱型贾卡经编针织物的仿真与研究国内外间的差距较大，这也说明在国内进 行压纱型贾卡经编针织物的仿真与研究、开发出适合于国内市场的仿真软件意义非常。从另一 个角度来看，所存在的差距也正是我们进行课题研究的一个良好锲机，希望本文能对其进行尝 试性研究与开发，早日推出符合我国国情的压纱型贾卡经编针织物计算机仿真系统。 1 5 课题的研究目标与内容 压纱型贾卡经编针织物与传统的贾卡经编针织物大有不同。传统的贾卡经编针织物的地组 织结构简单，缺少变化，其织物中的贾卡提花主要为衬纬型，产品大部分只能用于窗帘、台布、 床罩、提花蚊帐等室内装饰用，但压纱型贾卡经编针织物则既可以具有精致的凹凸花纹效应也 可以拥有平坦花纹效应。根据弹性氨纶纱的使用与否，压纱型贾卡经编针织物还可以有弹力与 非弹力织物之分，产品广泛用于高档妇女内衣、运动休闲服及部分装饰性织物领域。压纱型贾 卡经编针织物的花型设计灵活多变、丰富多样，不同的提花技术应用将产生不同风格的贾卡花 纹，而不同地组织的配合也将为织物带来不同的外观风格。 i 5 1 研究目标 本课题的研究目标就是深入细致地分析压纱型贾卡经编针织物的工艺组织结构，实现对该 类织物的外观风格有个全面的把握，对该类织物的相关仿真数学模型进行研究，结合其自身相 关影响要素建立出压纱型贾卡经编针织物计算机仿真用数学模型，对其相应的软件系统进行设 计，开发出相应的仿真系统，进而实现压纱型贾卡经编针织物的计算机仿真。 1 5 2 研究内容 为了完成课题的研究目标，首先，课题将从压纱型贾卡经编针织物的组织结构分析入手， 通过对其织物的贾卡组织结构与地组织结构两部分的形成原理、种类形式及相应的花纹效应进 5 江南大学硕士学位论文 行分析，以实现对这类织物的外观结构特征的真正掌握；其后，课题将对压纱型贾卡经编针织 物计算机仿真用数学模型进行研究，并结合课题的实际情况与相关影响要素进行各种相应数学 模型的构建；最后，课题将对压纱型贾卡经编针织物计算机仿真软件进行设计与开发，利用计 算机图形学与软件开发工具编制出压纱型贾卡经编针织物计算机仿真软件。 具体而言，本课题所进行的研究内容主要体现在以下两个方面： 一、压纱型经编织物工艺组织结构研究： 1 分析压纱型贾卡经编针织物的贾卡提花组织结构； 2 分析压纱型贾卡经编针织物的地组织结构； 二、压纱型经编织物仿真模型的建立： 通过对上面织物组织结构的分析确定织物仿真模型 1 压纱型贾卡经编针织物的仿真参数； 2 纱线仿真模型； 3 线圈仿真模型； 三、压纱型经编织物仿真系统的实现： 1 探讨v c 中的a d o 数据库操作技术，实现软件系统中的部分参数数据的配置与操作； 2 研究二进制文件操作技术，实现r s j 花型文件( 宰r s j ) 的读取与保存； 3 研究坐标映像方式，为软件系统建立合理的用户坐标系： 4 利用计算机图形处理技术，完成压纱型贾卡经编针织物的计算机仿真目标。 1 8 本章小结 本章主要对课题研究作一个简要的述说，首先从介绍织物仿真技术的应用出发，童点介绍 了织物计算机仿真技术的概念及其实际生产意义，然后结合压纱型贾卡经编针织物的发展情 况，详细地阐述了国内进行该类织物计算机仿真研究的重要现实意义。此外，就国内外课题方 面的相关研究与开发现状所作的介绍也是本章的重要内容，在最后一节中，文章还简要列出了 课题的研究目标与内容。 6 第二章压纱堑贾卡经编针织物的组织结构分析 第二章压纱型贾卡经编针织物的组织结构分析 随着现代机械与电子控制技术水平的不断提高，贾卡经编提花技术也得到了不断的发展与 完善，尤为值得一提的就是p i e z o 贾卡提花系统，它的运用不仅提高了贾卡经编针织物的生产 效率，而且大大简化了机器的提花机构，节约了机器空间，使得机器上的地梳加装变得更为灵 活，进而可以开发出结构愈加复杂而多样的贾卡经编针织物，压纱型贾卡经编针织物就是这其 中的一类典型产品。 目前，压纱型贾卡经编针织物的加工机型主要有r j g 5 f 等，产品主要用于服用领域。为了 进行这类压纱型贾卡经编针织物的仿真研究，课题自然要涉及到该类织物的外观风格方面的分 析。对于观察者而言，除了纱线颜色外，影响织物外观风格的最重要因素其实就是织物的组织 结构，为此，论文将着重从压纱型贾卡经编针织物的组织结构出发进行该类织物的详细分析。 由于压纱型贾卡经编针织物的组织结构又主要表现为贾卡花型组织结构和地组织结构两部分， 因此本章主要就分别从这两个方面进行展开，并将结合一些典型的压纱型贾卡经编针织物实例 进行分析。 2 1 织物贾卡组织结构分析 2 1 贾卡基本提花原理【1 】 压纱型贾卡经编针织物花纹精致，这主要得益于织物中贾卡组织结构部分的丰富变化其 贾卡花型的形成主要是由于织物中贾卡线圈的延展线长短不断变化而引起织物的厚薄不一，进 而形成花纹效应的。贾卡线圈延展线部分的长短不一意味着贾卡梳栉上的导纱针在作针背横移 时，其针背横移量大小不等。这种针背横移量的大小不等是利用了贾卡导纱针在作基本组织运 动的同时根据花型需要而进行了贾卡导纱针的偏移运动。贾卡导纱针的横移量可用下列公式进 行表示： t。 u 贾卡导纱针横移量= u 贾卡导纱针基本横穆量+ u 贾卡导纱针偏罄量 其中，贾卡导纱针基本横移量将由下文所述的贾卡选针技术而定，其值通常为0 、l 或2 针； 贾卡导纱针的偏移量则通常为0 或1 针，当该贾卡导纱针有偏移产生时其值为1 ，相反，当贾卡 导纱针未有偏移产生时则其值为0 ， 贾卡导纱针的偏移控制由早期的机械式控制发展为后来的电磁式控制。随着技术的发展， 电磁式控制又发展到现今的新一代p i e z o 压电陶瓷式控制。但不论为何种控制方式，其贾卡的 提花原理基本上都是相同的，每一枚贾卡导纱针都可进行单独控制，当其受到控制时，贾卡导 纱针将产生一针偏移，其贾卡基本提花原理如图2 一l 所示f 】。 7 江南大学硕士学位论文 2 。1 2 贾卡组织结构 盼豌垫纱 毽块排列 鲁刳背垫掺( 傍穆) p 针静缈 一 兰升臂垫纱( 壕謦 ，计前垫抄 钎前垫纱 4 钟臀整钞c 德穆) ： 盱霄鼙纱( 荫移 j套。 种翦蕊妙 图2 1 贾卡基本提花原理 压纱型贾卡经编织物主要用于生产网眼窗帘、台布、服装网眼和围巾等。根据不同的选针 技术编织出的织物可以形成厚薄不一的花纹效应，还可以实现立体的毛圈效应等。下面通过分 析不同的选针技术来说明织物的组织结构。 2 1 2 1 三针技术 贾卡导纱针被分成两条横移线，两个分离的贾卡梳互补成为满机号。织针和针芯配置成 满机号；地梳导纱针满穿。由第2 个花盘控制两个分离的贾卡梳栉横移。链块号如下： j b l 1 ：0 - 2 - 2 2 4 4 4 2 2 2 一o o j b l 2 ：p 2 _ 2 2 4 4 4 2 _ 2 _ 2 一o _ 0 三针贾卡提花技术基本原理如下： ( 1 ) 绿色( h h 0 - 2 4 - 2 ) ：如图2 - 2 ( 1 ) 所示，贾卡导纱针在针背横移时没有偏移，在压纱 板的作用下两端以衬纬形式连接到地组织中。在织物表面形成“薄”花纹效应。 ( 2 ) 白色( h t 。2 - 2 4 - 2 ) ：如图2 2 ( 2 ) 所示，贾卡导纱针在针背横移时发生偏移，作一个 像编链的组织。在织物表面形成“网孔”花纹效应。 ( 3 ) 红色( t h ，0 - 2 6 - 2 ) ：如图2 2 ( 3 ) 所示，贾卡导纱针在针背横移时发生偏移，在压纱 板的作用下两端以衬纬形式连接到地组织中。在织物工艺反面形成“厚”花纹效应。并浮在 织物表面，具有立体效应。 在花型设计时，按r t = o 设计；输入r t 参数时，r t 输入1 ；在编织过程中计算机执行r t = i ， 即偶数横列自动向右横移一针。船值的选择在第三章第二节有具体说明。 8 第二章压纱型贾卡经编针织物的组织结构分析 鸸；墨锺蟊鳓謇 ( 3 ) t h 图2 2 三针技术( 满机号) 2 i 2 2 四钎技术 同样，贾卡导纱针被分成两条横移线，两个分离的贾卡梳互补成为满机号。织针和针芯 配置成满机号；地梳导纱针满穿。由第3 个花盘控制两个分离的贾卡梳栉横移。链块号如下： j b i 1 ：0 - - 2 一z 一2 6 6 6 4 4 4 0 一o j b l 2 ：0 - 2 2 2 6 6 6 4 4 4 一o o ( 1 ) 绿色( 删一t h ) ：如图2 3 ( 1 ) 所示，意匠图绿色方格，是由命令“删一t h ”在纵向和横向的 行与行之间交替组成，在织物表面形成“薄”花纹效应。 ( 2 ) 自色( h t ) ：如图2 - 3 ( 2 ) 所示，贾卡导纱针在针背横移时发生偏移，通过压纱板的下压， 贾卡纱线形成单针衬纬，在织物表面形成“网孔”花纹效应。 ( 3 ) 红色( t h ) ：如图2 3 ( 3 ) 所示，贾卡导纱针在针背横移时发生偏移，通过压纱板的作用， 在四针范围内形成压纱效应。在织物工艺反面形成具有浮雕效应的“厚”花纹效应。 ( 4 ) 黄色( h h ) ：如图2 3 ( 4 ) 所示，用于意匠图上白色到绿色的左边。 ( 5 ) 蓝色( t h ) ：如图2 3 ( 5 ) 所示，用于意匠图上红色到白色的右边和用于绿色到白色的右 边。 在花型设计时，按r t = o 设计i 输入r t 参数时，r t 输a i ；在编织过程中计算机执 y r t = i ， 即偶数横列自动向右横移一针。盯值的选择在第三章第二节有具体说明。 澜鞴障量勰蕃 ( 1 )( 2 ) ( 3 ) 图2 - 3 四针技术( 满机号) 2 i 2 3 三针和四针技术 两个分离的贾卡梳栉横移分别由第2 个花盘和第3 个花盘控制。链块号如下； j b l i ：0 - 2 2 2 6 - 6 6 4 4 4 0 o j b l 2 ：0 - - 2 2 - 2 - 4 - 4 4 - 2 2 一 旷o 三针和四针技术基本原理提花原理如图所示。地梳l 穿1 空，织针和针芯都是满置，3 针和4 针技 9 墓 江南大学硕士学位论文 术可以形成毛圈效应。 图2 4 三针和四针技术 1 0 第二章压纱型贾卡经编针织物的组织结构分析 2 2 织物地组织结构分析 压纱型贾卡经编针织物花纹精致，除了德益于织物的贾卡组织结构部分外，还与织物的地 组织结构有着密切的关系，其织物的花纹效应在相当程度上取决于贾卡组织与地组织间的相互 配合。在压纱型贾卡织物中形成底布的地组织主要有编链和编链加衬纬两种。 2 2 1 编链地组织 g b 2 ：0 - 0 2 2 2 2 2 - 2 0 0 - 0 - 0 1 1 这类组织应用比较广泛，其垫纱运动图如图所示。这类地组织和压纱梳结合形成的织物， 花纹比较凸出，网孔效应也很明显，如图所示。 图2 - 5 编链地组织织物图 2 2 2 编链加衬纬地组织 g b 2 ：0 - 0 2 2 2 2 2 2 一o o 一0 - 0 g b 3 ：o - o 4 4 2 - 2 4 - 4 0 0 2 - 2 g b 4 ：6 - 6 0 - - 0 2 2 0 - 0 6 6 4 - 4 在三针技术上，这类组织应用最为广泛，其垫纱运动图如图所示。这类组织形成方格底布， 压纱梳在其上形成的花纹比较平坦，整个织物花纹鲜艳度比较高，如图所示，特别适合制作窗 帘，台布等家用装饰物。 g b 4 图2 6 编链加衬纬垫纱运动闰图2 - 7 编链加衬纬地组织织物图 图动 运纱 ，l 女 k饼。誉_群鬻-跏 链曩羹亩撇 图 江南大学硕士学位论文 2 3 本章小结 通过本章的分析与探讨可知，尽管压纱型贾卡经编针织物的花纹组织结构复杂、形式多变， 但其织物组织结构及其风格效应仍然集中体现在其贾卡花型组织结构与地组织结构两大部分 上。文章主要就是通过这两大部分，对压纱型贾卡经编针织物的形成原理、组织结构及其花纹 效应进行了一定深入而详细的分析，据此而对该类织物有了较为全面的掌握与理解，为下一章 将要进行的压纱型贾卡经编针织物计算机仿真用数学模型的研究与构建打下了坚实的专业理 论基础。 第三章压纱型贾卡经糖针织物仿真用数学模型研究 第三章压纱型贾卡经编针织物仿真用数学模型研究 数学因为其众所周知的准确而成为研究者们最广泛用于交流的语言，数学模型就是指通过 分析实际事物或现象的内在规律与联系，利用数学的语言将其描述而出，它一般是实际事物的 一种数学简化，常常以某种意义上接近实际事物的抽象形式存在。在工程学应用中利用数学模 型的建立即数学建模这一手段来解决实际问题已经有了悠久的历史，特别是伴随着计算机的出 现，数学建模已经成为各个领域中计算机工业应用的一个重要环节。在纺织服装行业的计算机 应用中，数学建模集中体现在：c a d c a m 、及计算机仿真等方面 9 1 。选择与建立合理的数学模型， 对于成功解决实际工程问题有着重要的意义。 为了进行关于压纱型贾卡经编针织物计算机仿真的研究，文章就有必要对该类织物仿真用 相关数学模型进行详细的研究与构建，这就本章的主要内容 3 1 贾卡意匠图数学模型 压纱圈型贾卡经编针织物中的贾卡花纹就是利用贾卡导纱针的提花而形成的，贾卡导纱针 在作基本维织垫纱运动的同时，还将根据织物组织设计的情况而决定在某些横列的针背横移过 程作侧向的偏移运动，进而控制并形成织物中的贾卡花纹，这就意味着贾卡花纹组织设计图决 定了贾卡花纹的形成。这里所提的贾卡花纹组织设计图又常被称为贾卡意匠图，它也是采用了 类似于杌织物组织设计的意匠图方式来表述的，如图3 _ l 所示，其贾卡意匠图上各意匠格的不 同 图3 - - 1 贾卡意匠图 ， 颜色使用主要是为了方便贾卡花纹的设计需要，具体的颜色种类则因各系统的开发情况而定， 如之前豹e a t 系统常用1 6 色模式，然面，目前各系统则常选择使用6 4 色模式，即可以有从0 号 色至6 3 号色的6 4 种颜色选择来进行贾卡花纹的提花设计。单位贾卡意匠格所占花宽为1 、花高 为2 ，因此。图3 - l 所示的花型其花高花宽= i o x 2 2 ，由于贾卡意匠图是一个二维的平面图1 4 】， 因此。其数学模型可用如下矩阵e 来表示： 扛南大学硕士学位论文 i = 1 ，2 ，3 m ， j = l ，2 ，3 u ， 岛产o ，】。2 c 此处，i 的值为意匠纵格。其中m 对应于完全组织的花纹横列数( 花高) 的一半：j 的值为 意匠横格，其中u 对应于完全组织的花纹级行数( 花宽) ；e 。，的值代表该意匠格的贾卡颜色号， 其中c 由系统所采用的颜色模式而定，论文中采用的是6 4 色模式，因而此处c 对应为6 3 。 3 2 意匠图转为花纹组织的数学描述 根据贾卡意匠图进行压纱型贾卡经编针织物的仿真，则必然需要建立由意匠图转换为贾卡 花纹组织的相关数学模型，而在进行此项工作之前，首先需要完成以下两项工作：1 进行意匠 图的颜色定义，2 进行拉舍尔技术参数r t 值选择。 3 乞1 贾卡意匠曝的颤色定义 贾卡意匠图的颜色定义常用四种基本色：1 号色( 红色) 、4 号色( 绿色) 、8 号色( 蓝色) 以及 1 2 号色( 自色) ，可分别用t h 、h h 、1 i t 、h t 来表示。如图3 - 2 所示，当进行了贾卡意匠图的 颜色定义后，所得的标准贾卡意匠图( 即通过颜色定义后，由基本色所构成的贾卡意匠图) 才能 表述出织物贾卡花纹的厚、薄及网孔等颜色效应，一也只有在进行了该项工作之后，系统才可以 根据由贾卡意匠图转为花纹组织的数学模型进行织物的贾卡花纹仿真。 图3 _ 2 标准贾卡意匠图的转换 1 4 第三章压纱型贾卡经编针织物仿真用数学模型研究 3 乏2 拉舍尔技术参数r t 值选择 这里的拉舍尔技术参数r t 值是一种控制信息【“，在进行贾卡经编针织物的设计过程中r t 值 为0 ，这是按照实际效应层次来进行设计的，但要生产或仿真出与标准贾卡意匠图中颜色效应 相对应的织物，则必须选择r t 值为1 ，这是因为贾卡经编机在进行贾卡织物的提花过程中需要 进行贾卡导纱针的偏移，而在进行偶数横列的偏移时其效应总是滞后一个纵行，因此必须将偶 数横列的控制信息先向右偏移个纵行，从而使得生产出的织物花型与设计效应相一致。如图 3 - 3 ( 1 ) 中所示的标准贾卡意匠图，此处的r t 值为0 ，其对应的各控制信息如图中所标为了获 得这种贾卡花纹垫纱效应，在进行织物的仿真工作时就需要将r t 值选为l ，即将r t = o 时所对应 的各偶数横列的控制信息右移一个纵行，得出r t = i 的控制信息，如图3 - 3 ( 2 ) 所示。计算机将根 据r t _ 1 时所对应的这些控制信息进行贾卡意匠图转为花纹组织的判断与操作。 r t , , or t - l ( 1 ) ( 2 ) 图3 _ 3r t 值的选择 此外，意匠格颜色号为8 ( 蓝色) 的相应贾卡导纱针位置为t t ，这意味着贾卡导纱锋在奇偶 数横列都将左移一针。 3 3 纱线仿真模型 织物中的纱线就是指由纤维或长丝的线形集合体所组成的，具有类似纺织品特性的连续纤 维束。根据分类方法的不同，纱线可以分为许多种。从纤维原料和纱线结构两方面出发，纺织 纱线可分为短纤纱，长丝纱和特殊纱三大类。短纤纱又有多种不同的分类形式，按外形结构可 分为单纱与股线按纤维原料组成可分为纯纺纱与混纺纱，按纺纱系统可分为粗梳纱、精梳纱 和废纺纱，按纺纱方法可分为环锭纱、自由端纺纱( 转杯纺纱、静电纺纱，涡流纺纱等) 、非自 由端纺纱( 自捻纺纱、喷气纺纱等) 与无捻纱( 粘合纱) 等。长丝纱可分为单丝、复丝和捻丝。特 殊纱主要包括变形纱( 弹力丝、膨体纱、网络丝等) 和各种花式纱线等l “l 。 纱线作为绝大部分织物成形的载体与基础，它是织物外观风格评定中的一个重要影响因 素，因此，在进行织物的计算机仿真研究过程中，我们就需要进行相关的纱线模拟仿真方法的 江南大学硕士学位论文 探究【1 2 1 。 纱线的几何性质及品质评定因素表现在多方面，例如，纱线粗细、纱线颜色、纱线捻度、 纱线原料、纱线毛羽、纱线条干均匀度、纱线回潮率、纱线强度等，但真正影响纱线外观计算 机模拟的主要因素则集中为前面几项，即纱线粗细、纱线颜色、纱线捻庞、纱线原料、纱线毛 羽。纱线的颜色由于纱线捻度、股数和纤维粗细等本身特性以及张力、光照等外部因素的不同 影响而有着丰富的变化。图3 4 ( 1 ) 为一纱线样品的扫描图，当利用计算机软件对其图像进行放 大观察时，不难发现纱线的颜色是由中间向两边逐渐过渡的，如图3 - 4 ( 2 ) 所示。 图3 - 4 纱线样品扫描图 目前，进行纱线计算机仿真研究时，几种较为常见韵模型建立方法主要有；色块填充法、 颜色空间转换法以及颜色数字化处理法等。下面文章分黝对这些方法及其模型的建立进行分析 与研究，并以此为基础结合压纱型贾卡经编针织物仿真的实际需要，寝立出适合于压纱型贾卡 经编针织物仿真用的纱线模拟思路。 3 3 1 几种典型的方法及模型 3 3 1 1 色块填充法 这种模拟方法的基本原理即为纱线的线型定制，具体就是利用计算机图形学的知识以适当 的图形色块组合的形式来实现纱线的外观模拟。如图3 - 5 所示的就是这种方法的典型模型应用， 运用这种斜置小方块的形式就可以简单完成多种纱线的外观仿真，它的设计思想就是利用一组 循环排列的倾斜放置带有一定颜色小方块的图形来模拟出普通加捻纱线的形态【1 3 】 其主要的参数描述及相关