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计算机辅助织物创新设计与制作系统的研究与实现

马凌洲  
【摘要】:织物面料的设计是纺织产品设计工作的核心内容,织物CAD/CAM系统已经在织物的设计与生产中得到了广泛的应用,但随着人民生活水平的提高,市场上对织物面料生产提出了“批量小、质量高、交货快”等新要求,因此对织物CAD/CAM系统也提出了更高的创新设计要求。 创新设计技术,主要包括产品创新设计、降低成本设计、快速设计、仿真与虚拟设计、智能设计、广义优化设计等设计技术。织物设计快速响应对织物CAD系统提出了新的要求,包括图案创新设计、织物性能设计、纱线及织物外观模拟、应用效果展示等等。 本文就是基于创新设计技术的理论与内容,结合织物设计快速响应的目标与要求,在若干织物创新设计的关键技术方面进行研究与探索,并以此为基础实现了一个织物创新设计系统——TOP2004系统。论文的具体内容如下: 简单地介绍与回顾了当前织物CAD系统的现状,分析了现有的织物CAD系统的优点和所存在不足,根据创新设计方法的基本原理及其主要内容,结合织物设计快速响应的要求,提出了织物创新设计中的若干关键技术。 介绍了织物组织的参数化设计方法,对多种不同类型的织物组织提出各自的数学模型,对织物组织自动化生成的算法进行了系统分析;研究了像景织物的创新设计技术,在系统中增加了针对像景织物的设计工具与方法。提出基于基原色分色与专色分色相结合的分色方法,提高像景织物的色彩表现力;并对像景织物的边缘轮廓进行特殊处理,使得像景织物的最终效果更加的形象逼真,色彩饱满。 研究了织物图案的自动描稿技术,介绍了图案自动描稿的功能要求,提出自动描稿功能模块的划分,着重提出并实现了一种基于MSEL的图案自动描稿算法。MSEL的边缘检测算法,有很好的边缘连续性,边界单象素点宽度,以及较小的错误率,所以具有较好的实用性。 研究了织物表面外观模拟技术,提出了一种简易的基于三亮度色纱模型的织物表面外观模拟方法。在该模型中,纱线的颜色、以及纱线的捻纹、明暗变化,是用三种不同亮度的颜色来体现的,模拟效果图打印稿能够满足人们的肉眼要求,而且模拟速度快,计算量不大。从而提高了系统效率,增强了织物CAD系统的实用性能。另外,本文还尝试以三维的方式去模拟织物纱线,考虑纱线在织物中的排列与走向,最终生成外观模拟效果图。这种方法更能够体现织物中的纱线交织结构。 研究了织物场景模拟的相关原理,并提出了一个基于网格模型的面料二维场景模拟方法。相对于三维模型的纹理映射,该方法在实现上相对比较简单,算法效率高,而且得到的效果逼真,具有广泛的应用前景。 设计并实现了一个织物创新设计系统TOP2004。该系统中包括了图案数据库子系统、图案创作及色彩处理子系统、织物组织设计处理子系统、织物工艺设计处理子系统、织物输出处理子系统、织物表面外观模拟子系统及织物场景模拟子系统,并成功地验证了前述的若干关键技术,在纺织行业中得到了推广应用,取得了巨大的经济效益和社会效益。


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