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1、第2 8 卷第1 期 2 0 0 7 年1 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 1 J a n 2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 1 0 0 4 0 0 4 多梳拉合尔花边的计算机仿真 蒋高明，冯勋伟 ( 东华大学，上海2 0 1 6 2 0 ) 摘要研究了多梳拉舍尔花边的结构特征，根据花边织物的结构特点提出了用样条曲线来模拟线圈结构，并确 定了花梳作成圈、衬纬和压纱组织时线圈结构中控制点的数目和位置，建立了花边织物中线圈结构的理论模型。 针对实际花
2、边织物中由于纱线张力而引起的线圈结构变形，提出了以线圈根部为变形集中点的线圈偏移理论，并 给出了偏移计算公式。运用上述线圈模型和偏移理论，采用V c + + n e t 进行程序设计，实现了对多梳拉舍尔花边 织物的直观、快速、准确仿真。 关键词多梳；拉舍尔花边；经编针织物；计算机辅助设计；线圈结构模型；仿真 中图分类号：T S l 8 6 1文献标识码：A C o m p u t e rs i m u l a t i o nf o rm u l t i b a rr a s c h e ll a c e J I A N GG a o m i n g ，F E N GX u n w e i (
3、D o n g h u aU n i v e n i t y ，S h a n g h a i2 0 1 6 2 0 ，C h i n a ) A b s t r a c tT h ec h a r a c t e r i s t i c so fm u l t i b a rr a s e h e ll a c ew e r es t u d i e di nt h i sa r t i c l e a n dt h es p l i n ef u n c t i o nw a s s u g g e s t e dt os i m u l a t et h el o o ps t r u
4、c t u r ea n dd e t e r m i n et h en u m b e ra n dp o s i t i o no fc o n t r o lp o i n t sn e c e s s a r yf o r f o r m i n gal o o pb yag u i d eb a rt h r o u g hw e f ti n s e r t i o na n df a l l p l a t e A n dt h et h e o r e t i c a lm o d e lf o re a c ht y p eo f l o o pw a ss e tu p
5、F o rs o l v i n gt h ep r o b l e mo fd i s t o r t i o no ft h el o o pc a u s e db yy a r nt e n s i o n ，t h eo f f s e tt h e o r ya n d c a l c u l a t i o nf o r m u l aw e r eg i v e n T h i st h e o r ya s s u m e dt h a tt h er o o to fl o o pw a st h ec e n t r eo fy a r nt e n s i o n A
6、p p l y i n gt h i sm o d e la n dt h e o r y ，u s i n gV C + + n e tt op r o g r a m ，t h eq u i c k ，v i s u a la n da c c u r a t es i m u l a t i o no f r a s c h e ll a c ew a sr e a l i z e d K e yw o r d s m u h i b a r ；r a s c h e l1 a c e ；w a r pk n i tf a b r i c ；C A D ；l o o ps t r u c
7、 t u r em o d e l ；s i m u l a t i o n 多梳拉舍尔花边是一类具有丰富花纹图案的薄 型网眼织物，其表面织有大小不一的孑L 洞，具有通透 性。拉舍尔花边以其花纹精致，穿着舒适等特点越 来越受到人们的喜欢。随着拉舍尔花边生产技术的 发展和需求量的增大，拉舍尔花边的花型设计和开 发变得十分重要。为了模拟花边的真实形态，人们 一直致力于对织物变形结构的研究。本文通过对各 类多梳花边织物结构的深入研究，并通过程序做了 大量的实验，最终经过多次修正和优化得出多梳拉 舍尔花边的仿真模型，目的是使用计算机快速地实 现多梳花边织物的外观仿真，使生产者在实际生产 之前得到织物的
8、设计效果，这对多梳花边设计和生 产具有重大的指导意义。 1 多梳拉舍尔花边织物的结构特征 多梳拉舍尔花边在其组织方面有地组织和花纹 组织之分，因此在织物的组织、质地上有明显的 “花”、“地”效应区别。多梳拉舍尔花边地组织是完 全组织循环较小的、垫纱情况较简单的组织，通常由 2 4 把梳栉编织而成，采用比较细的纱线或者弹性 纱线进行编织，如方格、六角网眼、技术网眼、弹力网 眼等组织。花纹组织是利用花梳作复杂垫纱运动而 形成的。利用衬纬花梳做局部衬纬形成花纹，衬纬 纱被衬在地组织之间，花纹效应比较平坦；利用成圈 花梳做长延展线形成花纹，花纹效应立体感强；利用 收稿日期：2 0 0 6 0 7 2
9、4修回日期：2 0 0 6 0 9 2 1 作者简介：蒋高明( 1 阶) ，男，教授，博士生。主要研究领域为数字化纺织技术、纺织新材料的研究与开发。E - m a i l ：j i a n g 5 2 6 c a 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期 蒋高明等：多梳拉舍尔花边的计算机仿真 4 1 压纱板前的压纱花梳形成立体花纹，压纱板后的衬 纬花梳形成平坦花纹，花纹效应层次感强；利用贾卡 梳形成花式底布，贾卡梳前或后的衬纬花梳形成凸 纹效应
10、花纹或平坦效应花纹，利用贾卡梳形成丰富 的地组织效应。图1 为带有贾卡和压纱板的多梳花 边织物。配置方式不同，生产的花边效应也不同， 一种是贾卡梳放在衬纬花梳前，形成的贾卡花纹效 应相对比较平坦，另一种是贾卡梳放在衬纬花梳后， 形成的贾卡花纹效应更具立体感。 图1 多梳拉舍尔花边的结构 F i g 1 S t r u c t u r eo fm u l t i b a rr a s c h e ll a c e 2 多梳拉舍尔花边织物线圈结构模型 按研究方法可将经编线圈数学模型分为2 种类 型：一种是将经编针织物线圈假设为一定的几何模 型，根据这一假定做出线圈参数之间的几何分析，从 而求出线圈
11、参数问的数量关系，再用实验数据进行 修正；另一种方法则是按经验估计线圈参数的影响 因素，再根据实验来求出线圈参数间的经验关 系旧。3 。这2 类研究方法的最终目的都是为了估算 送经量、产量等，且主要是对少梳经编织物的研究， 很少有涉及多梳经编织物线圈结构的研究。 通过大量程序进行实验证实，样条曲线能够很 好地模拟线圈结构中的纱线形态。因此本文将线圈 结构的线圈主干采用样条曲线来表示，并且根据花 边织物中衬纬型、成圈型和压纱型经编线圈结构的 不同特点，考虑计算机仿真时运算时间的因素，确定 了相应的控制点数目和位置。由于延展线在织物中 往往也呈现直线状态，所以选用直线段来表示延 展线。 为了能够快
12、速、形象地实现花边仿真，在建立线 圈模型和偏移理论时应做如下假设：1 ) 把三维的线 圈结构简化成平面的问题来考虑；2 ) 线圈结构中，线 圈主干使用样条曲线表示，延展线使用直线段表示； 3 ) 线圈结构的偏移仅考虑在x 方向，并且集中在线 圈的根部；4 ) 多把梳栉在某线圈位置的偏移是可以 叠加的。 2 1 成圈模型 多梳花边中地组织是作成圈编织的，其成圈运 动一般为编链、变化编链或变化经平，花梳也有作成 圈编织的。根据成圈线圈结构特征，可用6 点 ( P ，一P 。) 连线表示线圈主干，如图2 所示。根据成 圈线圈的结构形态，经程序多次实验，可以确定埘、 埘：、彬，、h 。的取值。当前横列
13、的P 。与下一横列的 P ，点相连，其中h 为相邻横列之间的纵向距离，伽 为相邻纵行之间的横向距离，n 为衬纬纱针背横移 所跨的针距数。 ( a ) 亩吕线圈( b ) 开口线圈 图2 成圈结构仿真模型 F i g 2 S i m u l a t i o nm o d e lf o rl o o p ss t r u c t u r e ( a ) C l o s e dl o o p s ；( b ) O p e nl o o p s 2 2 衬纬模型 衬纬组织在多梳花边织物中应用最多，该类组 织结构相对比较简单，它只有针背垫纱，没有针前垫 纱，根据其组织特征，可以采用4 点P ，、P ，、
14、P ，与 P 。来控制衬纬组织的形状。这4 点的位置确定可 通过参数h ，、h ：求得。如图3 所示，h 为相邻横列 之间的纵向距离，叫为相邻纵行之间的横向距离，凡 为衬纬纱针背横移所跨的针距数。两端之间用一直 线表示，即当前横列的P 。点与下一横列的P 点的 连线。 2 3 压纱模型 压纱型花纹组织结构相对比较复杂，根据压纱 花梳与地梳针前垫纱方向的关系以及压纱梳采用的 压纱成圈方式，压纱纱线在坯布中会有4 种不同的 线圈形态H j 。根据织物中实际的压纱线圈形态，抽 象出其计算机仿真模型，如图4 所示。其中图4 ( a ) 表示针前同向垫纱闭口线圈的线圈结构，图4 ( b ) 表 万方数据
15、 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 4 2 纺织学报第2 8 卷 图3 衬纬结构仿真模型 F i g 3 S i m u l a t i o nm o d e lf o ri n l a ys t r u c t u r e 示针前反向垫纱闭口线圈的线圈结构，图4 ( c ) 表示 针前同向垫纱开口线圈的线圈结构，图4 ( d ) 表示针 前反向垫纱开口线圈的线圈结构。可见压纱梳与地 梳的针前垫纱方向不同，压纱纱线在织物中线圈结 构也不同。针对这些不同情况，分
16、别确定其控制点 数目和位置，图4 ( c ) 中使用了4 个控制点，图4 ( a ) 和4 ( b ) 中使用了6 个控制点，而图4 ( d ) 使用了7 个 控制点。以图4 ( d ) 为例，此7 个点决定了反向开口 垫纱最终在织物中的形态，通过调整加：、埘，的值， 可以使控制点P 。、P ，的位置调整到最佳，从而使计 算机上模拟的织物线圈形态更加逼真。在常规的多 梳压纱垫纱方式中，一般使用4 ( b ) 和4 ( d ) 的垫纱方 式，即针前垫纱与地组织反向。 上述3 种线圈结构的仿真模型简单合理，并且 计算量比较小，实现容易，因此在计算机上仿真时实 现速度比较快，更易于被花型设计人员接受
17、。 麓( a ) 同向垫纱的闭口线圈i ( b ) 反向垫纱的闭口线圈 ( c ) 同向垫纱开口线圈 2 坞 2 1 乍 1 - 一 P 3 P 6 图4 压纱结构仿真模型 F i g 4 S i m u l a t i o nm o d e lf o rf a l l p l a t es t r u c t u r e ( a ) C l o s e dl o o p sw i t hs a m ed i r e c t i o nl a p ；( b ) C l o s e dl o o p sw i t ho p p o s i t ed i r e c t i o nl a p ；
18、( C ) O p e nl o o p sw i t hs a n l cd i r e c t i o nl a p ；( d ) O p e nl o o p sw i t ho p p o s i t ed i r e c t i o nl a p 3 线圈结构变化规律 实际织物中，线圈结构会在纱线张力作用下发 生变形，因此上述讨论的模型皆为理论模型，还没有 考虑线圈变形形态。花边织物中，由于在某些横列 上相邻纵行之间没有延展线的连接而形成网孔，这 些网孔受纱线张力的作用会向两边偏移扩张，使网 孔尺寸变大。仔细研究花边结构后发现，其变形主 要为网孔周围线圈的偏移。以编链地组织为例，地
19、组织纱线会受到多梳花型和贾卡花型纱线的张力而 发生偏移，其偏移规律如图5 所示。 图5 中虚线表示偏移前的编链线圈图，实线是 偏移后的编链线圈图。由于无论是成圈、衬纬和压 尸I p r 图5 线圈结构的偏移 F i g 5D i s p l a c e m e n to fl o o p ss t r t l e t l l i 一 一 TJ! 一 一 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期蒋高明等：多梳拉舍尔花边的计算机仿真 4 3 纱梳栉都是
20、2 根纱线作用于线圈根部，因此可以考 虑偏移主要集中在线圈根部，并且偏移以横向为主， 为方便计算机模拟，可以暂且忽略纵向变化，并且不 考虑线圈大小的变化。 根据以上假设，可以得出单个线圈的偏移量 公式： 菇( i ，尼) ：观( ，) 一觇( J 川) 弛 ) = 南。 【0 f ( i ，t ，_ ) k ( 1 ) 式中：蜀为纱线张力系数，其大小根据地梳组织、贾 卡组织、轮廓线、主体花纹线和阴影花纹线将有所不 同；，( i ，t ，歹) 为第i 把梳栉第t 根纱在第J 横列上作 用的纵行号；U L ( ) 为当前横列的针背垫纱矢量长 度；U L ( j 一1 ) 为上一横列的针背垫纱矢量长
21、度。 各把梳栉在第i 横列第k 纵行上的垫纱运动产 生了最终的线圈结构偏移，这些偏移是可以叠加的。 d x ( j ，k ) = 芝：A x ；( ，k ) ( 2 ) j 该线圈结构偏移规律是在分析研究了众多花边 结构之后归纳出来的，非常适合于计算机模拟仿真。 4 仿真模型的实现 以上述理论为基础，运用功能强大的 V C + + n e t 进行仿真软件的开发。各把梳栉的垫纱 运动与穿经规律在设计过程中已得到，在纱线显示 时，分若干层，分别为压纱线、编链延展线、衬纬纱、 贾卡纱、编链线圈主干、贾卡纱和衬纬纱。由于采用 简单的样条曲线和直线段相连，程序运行较快。 。若考虑纱线的材质，可以选用不
22、同粗细或不同 颜色的线条，可得到形象逼真的花边织物，如图6 所 示。该花型贾卡花色底布的变化较为丰富，外观效 应较为逼真。设计人员可进行各种工艺参数的修改 或微调，直至满意为止。 图6 多梳拉舍尔花边仿真图 F i g 6 S i m u l a t i o no fm u l t i b a rr a s c h e ll a c e 5结论 本文深入研究了多梳拉舍尔花边的结构特征， 全面分析了多梳花色组织的线圈结构形态，提出了 一种科学的多梳拉舍尔花边仿真模型。 1 ) 从理论上建立了多梳拉舍尔花边中衬纬、压 纱与成圈的线圈结构数学模型。运用该模型对多梳 经编针织物进行仿真，实践证明建立的
23、仿真模型是 科学和实用的。 2 ) 对多梳经编针织物线圈结构的变形规律进行 了详细的数学描述，能够涵盖所有的多梳针织物结 构形态。 3 ) 运用该模型进行仿真系统的开发，可以直观、 快速、准确地对多梳拉舍尔花边进行仿真，大大提高 了多梳经编针织物设计效率，缩短了产品开发周期， 从而提高了产品在市场中的竞争力。黼 参考文献： 1 蒋高明现代经编工艺与设备 M 北京：中国纺织 出版社，2 0 0 1 ：3 3 3 2 陈惠兰，冯勋伟经编针织物线圈几何结构研究的进 展 J 上海纺织科技，1 9 9 6 ，2 4 ( 6 ) ：3 7 4 0 3 R a zS W a r pK n i t t i n gP r o d u c t i o n M H e r d e l b e r g ： M e l l i a n dT e x t i l b e r i c h t eG m b H ，1 9 8 7 ：5 0 8 5 1 4 4 蒋高明现代经编产品设计与工艺 M 北京：中国 纺织出版社，2 0 0 2 ：7 3 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark