三维形状针织布的生产方法(外文).doc

三维形状针织布的生产方法Tatsushi Funahashi 1 Tsuyoshi Miyazaki 2Masashi Yamada 1 Hirohisa Seki 1 Hidenori Itoh 11 Department of Artificial Intelligence and Computer ScienceNagoya Institute of TechnologyGokiso-cho, Showa-ku, Nagoya, Japan, 4662 NEC Corporation tfunajuno.ics.nitech.ac.jp概念：本文将会描述一种生产三维针织布的方法。首先，描述主要三维针织物的生产方法。在这种方法中，一块布首先是由一系列的节点组成的网格接着才能够描述生产这种形状的布的方法。因为这种布是三维立体的，所以要生成这种形状将先考虑网格上的节点在各个方向可移动的空间限制。此外，顶点之间的斥力可防止三维形状的收缩，这个影响是评估的一个方面。最后，通过实践来证实这种生产方法的实用性。1 简介在本文中，对生产三维针织布的方法进行了说明。这种生产三维形状的布的方法可插入编织图案，所以必须考虑节点移动的空间限制对生产三维布的影响。因此我们提出了三维成形需考虑结点在各方向的空间限制的概念。一块布可以表示为mn个节点组成的网格。在生产布料的过程中，各节点在所涵盖的区域和相近的节点的可运动长度限制内移动。针织模式是从伊藤的方法【1】【2】中产生的。三维编织模式是通过复制已有的针织生产模式获得的。2 三维形状布料的生产方法2.1布料的性质 一块布料可以看作mn个节点的集合。这些节点被组织成三维的空间结构。节点连接着节点和（如图1）；节点 ：连接线图1：布料的网格结构（每根连接线的长度给定）2.2节点的运动 在本节中，定义了一种能移动的节点。这种运动可便于三维形状布料的生成。 节点的运动向量可由下列公式（1）表示：其中：R重组后的点（k,l）如到， 和之间的给定长度 运动系数 斥力系数外力表示外力，例如，重力、风力等。运动系数会影响移动量。如果过大，节点之间会发生干扰而且布料的形状将变得不稳定。反之，如果过小，则需要很长的时间使其稳定。斥力系数影响节点之间的排斥力。如果为零，斥力将不产生影响。2.3织造三维针织布的工艺算法 在这里，提出一种生产三维针织布的算法。这种算法考虑到所涵盖的节点运动的空间限制，然后生成布料的三维结构。此算法如下：（1）设置初始状态 -排列三维空间中的网格 -选择网格间的固定节点 -排列三维空间中被覆盖的对象 （2）运用 -随意移动固定的节点。 -移动或改变其中的变量。 （3）移动公式（1）中固定的节点以外的节点。如果有节点在被包括的区域内，则将其移到最近的外节点。 （4）回到步骤（3）直到所有的节点稳定（也就是直到每一个节点稳定）。（5）回到（2）或者结束。3、从线圈符号到编织图的转化技巧我们已经找到了从线圈符号到意匠图的方法【1】【2】。线圈符号（参见图2（a）是JIS（日本工业标准），它是一种基本的缝合模式。 此方法首先从意匠图中生成编织图（参见图2（c），其中意匠图是线圈符号的组合（参见图2（b）。在此过程中，图3作为对照变换法则被使用。通过变换法则线圈符号被转化为相应的编织图。 接下来，用意匠图绘制编织图。在这个过程中，编织图中的交叉点（两个线段交叉点）因为线的张力而移动。当交叉点被移动时，编织图的结构不发生改变。 生产实例如图4所示。编织图4（b）产生于组织意匠图4（a）4、给布料铺上针织组织的方法 通过铺三维针织形状的针织组织生产三维形状的针织布。此生产步骤如下（1）（2）（3）和（4）。(参见图5)（a）线圈符号 （b）组织意匠图 （c）编织图图2：线圈符号，组织意匠图，编织图图3：对照法则（a）花纹意匠图 （b）编织后图案图4：意匠图与编织图对照图5：生产三维形状针织布的过程（1） 把组织图划分成m-1n-1份（2） 这个平面由对应于每个分区的和。（3） 各个分区的组织转换成相同形状的相应的方块织物。（4） 在每个方块上铺上相应的组织。5、三维形状针织布生产系统在本节中将对三维形状针织布的生产系统进行说明。图6为这个系统的流程 首先，这个生产三维形状布料的系统使用了第二节中所述的方法。用这种方法，三维空间中的每一个网格和被包括的节点都会被安排，如图6（a）。网格中的一些节点将会被使用者任意移动和固定。然后，网格中的其他节点将会按方程（1）移动，直到节点稳定。图6中，四个角落节点被选择并下移固定，然后，其他节点按方程（1）移动直到他们稳定。接着根据第三节中描述的方法，系统用编织图生成组织意匠图。如图6示出从线圈符号（图6（c）绘出组织意匠图。最后，系统通过第四节中描述的方法在三维形状布料上铺上组织，生成三维形状的针织布，如图6（e）。图6：完整的三维针织布的生产过程6、实例在图7中，肘部是模拟的。该网共有5020个节点。节点连接着和。此外，连接着。网格在初始状态是圆柱状，覆盖在两个气缸上，它们表示上臂和前臂。在变化环境中的圆筒是一点一点提高的前臂。在这个例子中，参数是和零向量。在图8中，该套筒是模拟的。该网格有3020个节点。节点连接和。此外，网格在初始状态时圆柱体，覆盖在圆柱上的为前臂，为向下的引力。压脉带上的联动是给定长度且短于其他地方的。在这个例子中，参数是在袖口，其他地方、。7、斥力系数的影响 图9说明了生产三维针织布的方法。在和时，左边和右边的组织开始编织。当时，针织组织有稍许变化，但当时组织没有变化。 表1示出了编织线圈总长度占初始状态线圈总长度的百分比。很明显，当时，编织线圈总长度变得很短。图7：实例（模拟肘）图8：实例（模拟套筒）图9：时和时的对照 表1：编织时线圈总长度占初始线圈总长度的百分比8结论 在本文中，我们提出了一种生产三维形状针织布的方法。在这种方法中，布料被表示成在一定三维空间区域内移动的网格和节点。此外，节点之间的排斥力可防止布料形状的收缩。用线圈符号绘制织物组织意匠图以产生布料的三维空间形状。在未来，我们将继续探究如何使胳膊肘内侧线圈宽松的方法。参考文献1.Itoh, Y., Yamada, M., Miyazaki, T., Seki, H. and Itoh, H: Processing for Knitting Patterns Using a Representation Method for 3D String Diagrams, Trans. of IPSJ, Vol 37, No. 2,pp.249-258(1996). 2.Itoh, Y., Yamada, M., Miyazaki, T., Kunitachi, T., Fukumura, Y., Seki, H. and Itoh, H.: A Transformation Technique from Symbolic Media to 3-dimensional Patterns for Knitting, Proceedings of the Multimedia Japan 96, pp. 338-345(1996).3.Yamada, M., Itoh, Y., Seki, H. and Itoh, H.: An Implementation of a Knit-Pattern Generating System for Supporting Knit Designing, Trans. of IPSJ, Vol 36, No. 11,pp.2728-2735 (1995). 4.Yamada, M., Budiart, R., Itoh, H. and Seki, H.: A String Diagram Transformation Process using a Generic Algorithm - A Cats Cradle Diagram Generating Method -, Proc. of PRICAI94, Vol 1, pp.429-434(1994). 5.Yamada, M., Budiart, R., Itoh, H. and Seki, H.: A Cats Cradle String Diagram Dis-play Method Based on a Genetic Algorithm, FORMA Vol.9, No.l, pp.11-28(1994). 6.Yamada, M., Budiart, R., Itoh, H. and Seki, H.: An Implementation of a Knit De-signing System Based on a Genetic Algorithm, Proc. of ICARCV94, Vol.1, pp.1277-1281(1994). 7.R. Budiarto, M. Yamada, H. Seki, K. Itoh, T. Miyazaki and H. Itoh.: A S