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《江南大学》 2010年
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经编针织物的计算机三维仿真

张丽哲  
【摘要】: 经编CAD技术是伴随着计算机绘图技术的发展而迅速发展起来的一种新技术。近年来,随着经编行业的飞速发展,该技术在经编针织物的生产实践过程中得到了广泛的应用,能够辅助工艺设计人员进行花型设计、效果仿真、工艺计算、数据输出等。随着对经编CAD软件功能要求的提高,设计人员已不仅仅局限于对织物进行二维平面仿真,而是更迫切地希望能观看所设计织物的三维立体效果,增强对织物的视觉观感。因此,开发经编针织物的三维仿真功能成为当前经编CAD软件的发展趋势所在,这样可以使用户在织物设计过程就可以查看其三维效果,方便上机生产。基于此,本课题的主要目的在于通过研究少梳经编针织物的线圈结构,建立合理的三维结构模型,进而开发出计算机三维仿真系统,实现经编针织物的三维仿真。 本文首先对经编针织物中线圈的几何结构进行了详细研究,并以此为依据建立了线圈几何结构模型。形成经编针织物的组织结构众多,但使用最多的为成圈组织和衬纬组织,这两种组织基本能满足各种结构的少梳经编针织物的生产需求。根据成圈梳栉所垫纱的针床数和针前横移的针数,可以将成圈线圈分为普通单针床成圈线圈、重经线圈和双针床成圈线圈。少梳经编针织物中采用的衬纬组织一般为局部衬纬,根据织物结构的需要可形成单列衬纬、双列衬纬和多列衬纬。本文就这几种线圈的几何结构进行了研究,通过实验测量得到织物平面和横截面上线圈的各项几何结构尺寸,并分别由线圈高度和纱线直径进行定义,由此建立了各类线圈的几何结构模型。 随后,根据经编线圈的几何结构模型,本文采用NURBS曲线和曲面原理建立了各类线圈的三维实体模型,并对线圈的偏移问题进行了深入研究。在用NURBS原理建立线圈的三维实体模型时,本文将编织经编组织的纱线简化为具有圆形截面的均匀柱体,这样纱线的中心轴走向可以确定NURBS曲面的u参数,圆形截面确定v参数。根据各类经编线圈的结构特点,分别对其线圈形态采用不同数目的型值点进行描述,普通单针床成圈线圈和双针床成圈线圈采用10个型值点,重经线圈采用16个型值点,衬纬线圈采用5个型值点。然后通过插值方法由型值点反算线圈模型的控制顶点,从而建立起线圈的实体结构模型。由于经编组织的多样性,线圈之间相互串套连接时会产生各种形态结构。因此,本文根据线圈的针前垫纱方向和相邻横列线圈的垫纱数码对线圈形态进行详细分类,通过逐层推导确定每种线圈结构的型值点坐标,最终实现对所有形态的经编线圈的三维模拟。 实际织物中由于各种因素的作用,线圈呈现不同程度的倾斜。本文对线圈发生倾斜的原因进行了分析,认为纱线张力和线圈延展线的拉力是致使线圈偏移的主要原因。通过分析上述各类经编线圈的受力情况,分别得到了计算线圈偏移量的公式。为简化受力分析过程,本文采用先求单个线圈偏移量再进行累加的方法,从而求得线圈的最终偏移量。由于线圈模型中各型值点处于不同的位置,其偏移程度各不相同,因此,根据各点的位置关系将其分为多组,分别计算各点的偏移量。然后将各点偏移量值与其横向坐标值相加,得到各点的最终坐标值,从而实现更为逼真的线圈形态模拟。 基于上述经编线圈三维模型的建立,本文采用VC++.NET语言和OpenGL图形库联合开发了经编针织物的计算机三维仿真系统,从而实现了少梳经编针织物的三维仿真。本系统在开发过程中,解决了坐标体系的转换、织物组织结构信息的转换、织物类型的判断、穿经循环的读取等一系列实际编程问题,最终采用这两个功能强大的开发工具联合开发了经编针织物三维仿真系统。本系统具有文件管理、基本参数设置、垫纱数码输入、穿经设置和原料设置几个功能模块,可用于少梳单针床经编针织物和双针床经编间隔织物的三维仿真。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TS186.2

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