电脑横机制版工艺与设计系统的研究开发 - 图文(3)

1 绪论

头、三机头甚至四机头，每个机头有两个或三个成圈系统，可分开或合起来使用。在编织尺寸小的衣片时，机头可分开单独编织，编织尺寸大的衣片时，两个机头可连在一起，多个系统同时编织。多系统的采用大大提高了编织效率和产品的产量。

b.电脑横机制版工艺与设计系统概述 制版工艺与设计系统是电脑横机的配套软件，是电脑横机不可缺少的一部分，是电脑横机与制版工艺师对话的接口，是电脑横机控制数据的来源，它负责转换和传递花型设计者的设计思想，是实现复杂花型自动化编织的关键技术之一。电脑横机不仅可以编织提花组织、集圈组织及各种移圈组织，还能编织成形产品，因此电脑横机需要很多控制装置，每种电脑横机都配备有制版工艺与花型设计系统，用来设计花型和组织好各类控制信号，输入到横机的控制器中[20]。制版工艺与花型设计系统的功能和性能好坏直接影响电脑横机编织产品的组织花样种类，因此制版工艺与设计系统在整个电脑横机系统中占有十分重要的地位，而且在电脑横机系统中发展最快、技术进步最为显著的就是制版工艺与设计系统，它的发展速度会直接影响到电脑横机的发展。因此，为了促进电脑横机的发展，根据针织工艺的编织过程以及横机控制器和执行部件的要求，设计出方便用户设计花型，并能为控制器正确、高效地组织控制信号的制版工艺与设计系统就变得非常关键。

1.1.3电脑横机制版工艺与设计系统在国内外的发展现状

电脑横机的制版设计技术在羊毛衫生产中的应用主要表现在花型辅助设计和工艺辅助设计两个方面，它不仅可以设计针织花型和织物结构，还可以将生成的控制程序输入到机器的控制器中，在编织过程中控制各控制装置的工作状态

[21,22]

。

a.国外发展现状 国外电脑横机制版系统发展的比较成熟，如德国STOLL公

司的花型设计系统，日本岛精公司的花型设计系统等[23]。这些公司的制版系统大都具有织物结构模拟、模特预穿衣和模拟编织等高级功能，并且可以不断更新画图和工艺设计的工具包，软件升级非常方便[24~26]。但是这些电脑横机针织毛衫工艺制版系统都是各电脑横机生产厂商为自己的横机推出的配套产品，只适用于配套机器。除此之外，还有一些CAD产品可设计花型、模拟织物效果，并产生适合多种类型的机器的控制程序[27~29]。虽然各个厂家的产品侧重点不同，但综合来看国外的电脑横机制版工艺与设计系统主要有以下几个特点：

(1)设计的便利性 前环球公司的制版系统提供VKS子系统，在完成花型设计后，用户只要设定一些编织参数，VKS就能立即创建出编织动作的顺序程序，然后给出意匠图以及编织程序，而且用户可以看到花型转换的全过程并可介入其间做一些必要的修改[30]。此外，VKS提供了大量控制数据参数变量，这些参数

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变量以缺省的形式储存，使得不具备针织专业知识的用户也能使用，同时用户还可以按照自己的意愿修改这些参变量，以达到对自动编程的灵活控制[31]。通过选择不同的编织类型，VKS就可以自动生成包含导纱器的个数、导纱器的起停装置、导纱器的选择、纱线分配等相关信息的编织程序[32]。STOLL公司的花型准备系统实现了先进的触摸控制技术，只需用手触摸控制屏幕上的各选择项就能够轻松完成整个花型程序的设定工作，设计过程直观简便。

(2)强大的数据库 在系统中加入线圈库、模组库、款式库等数据库，是国外先进技术的一大特点，用户可直接调用库中现成的模块，以节省设计时间。例如，在STOLL的SIRIX中用户可以从线圈库中直接取出逼真的线圈，用来设计自己的花型，同时用户可以随时把自定义的线圈模型储存进库。模组库储存一些常用的花型单元及其控制命令，款式库存放一些针织单元的款式及其编织程序[33]。

岛精SDS ONE花型准备系统采用独特的配色功能，使用彩色资料库提供准确的彩色标准，可根据组织与布料的结构创造出逼真的效果，并提供各种花样图案的资料库和程式。这样可以大大减少绘图工作的时间，生产效率大幅缩短[34]。

(3)模拟和仿真 模拟编织使得用户无需织出成品就可以在计算机上看到所设计花型的真实效果。岛精的模拟编织程序能对嵌花、结构花型和单双面提花进行模拟，并直观地显示出导纱器的分配情况，它的SES A42花型准备系统具有独特的离线仿真模块，可以在计算机上仿真电脑横机部分执行部件的运动时序。岛精的SDS ONE花型准备系统，集成了组织花板设计系统，毛衫CAD设计系统，强大的布纹模拟功能以及逼真的纱线仿真和三维纹理仿真，这套系统的诞生标志着花型准备系统已经进入了一个新领域，建立了花型准备系统设计的新标准

[35]

。

STOLL在这方面做的也非常出色，它的三维程序能够得到类似实际效果的

三维线圈结构图，而且能够操纵和旋转衣片的编织图像，使用户可从任何角度观察衣片图像[36]。当其纱线程序与编织程序一起使用时，可以得到用一定颜色和品质的纱线模拟的衣片图像，它和实际衣片图像非常相似，然后用一简单的变换程序就可以立即改变编织模拟图像，得到一系列用来评价效果的“衣片”[37,38]。

(4)全成形编织 传统的针织服装生产首先是编织矩形衣片，然后经过裁剪并缝制成衣，这种生产方式使得原料损耗太大，生产成本太高。若采用全成形编织技术则可以明显降低原材料损耗，降低劳动力成本，并可提高服装档次。SHIMA SEIKI的“整体服装”概念和STOLL的“织可穿”技术是这方面的典型代表[17]。

b.国内发展现状 近些年，国内一些高校和科研机构也在这方面做了大量的研究工作，可实现一些简单结构的静态模拟仿真，建立一些基本组织的线圈模型。但国内开发的产品大多在设计与生产相结合、智能化、集成化、网络化等方面做

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的不够。虽然价格上有优势，但和国外同类产品相比，接受率还是不高[39]。

国内开发的制版工艺系统，功能还不完善，使用不够灵活，不能适应企业的实际作业，实用性差，软件无法做到为不同的企业提供不同的工艺算法，以适应不同设计人员的需要。同时国内开发的CAD系统，设计的款式变化少，品种不丰富。而且羊毛衫的时装化趋势越来越明显，使得其翻新速度加快，花样品种丰富多变，其相关设计工艺也必然跟着需要不断变化[40,41]。

总体来说，国内开发的相关软件普遍存在以下不足：

(1)款式设计方面不规范 大多数软件在设计时没有充分考虑软件的实用性，存在款式设计步骤复杂、辅助设计功能不完善、系统提示少、款式设计规范性差等弊端，对于经验不丰富的设计人员来说，难以达到设计的正确性[42]。

(2)编织工艺单设计方面灵活性不强 由于每个企业的生产要求不同，每个设计人员的设计习惯各有差异，因此对编织工艺计算公式的使用也略有不同，所以计算公式的灵活性设计就显得非常。如果可以允许设计人员对计算公式进行修改，则可以提高软件灵活性和实用性。

(3)织物模拟系统不成熟 目前市场中推广的系统多以二维半来模拟三维效果，即首先建立具有立体层次感的位图小模型，然后据此形成整个编织衣片的视觉效果[43,44]。同时，织物的动感、质感和人体着装运动效果模拟等方面与国外相比还存在一定的差距[45]。

1.2课题的研究内容与解决方法

(1)收集电脑横机的相关资料和当前国内外电脑横机制版工艺与设计系统的相关文献，了解电脑横机及其制版系统的最新技术和发展趋势。

(2)根据实践调研和收集到的技术资料，分析制版工艺与设计系统的总体需求，确定设计的思想和原则，建立完整的、准确的逻辑模型，设定系统总体框架和方案。

(3)运用分层叠加的设计思想，设计并实现花型绘制和组织结构设计工作平台。

(4)实现款式设计功能。建立数据库，通过身、袖款式的选择和主要参数的输入，自动生成编织工艺单，并将款式花型图案加载到花型绘制工作平台。

(5)运用模块化的设计思想，利用动态链接技术封装各功能模块，以保证各模块的稳定性、准确性、灵活性、独立性和可拓展性。

(6)利用GDI内存绘图和内存流压缩技术实现图形的快速绘制和快速存储，并有效提高GDI绘图质量。

(7)实现花型图案的的分解转换，并生产编织文件。

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(8)实现编织信号分解，逐行演示编织信息。

1.3课题研究的目的和意义

本课题立足于国内外现有同类软件的发展现状，以开发羊毛衫编织制版工艺与设计系统为目标，结合企业的实际生产情况及确定的电脑横机品牌，预以模块化的程序设计方法开发实用性强、功能齐全、操作方便、界面友好的电脑横机制版工艺设计系统软件。软件依据实用、灵活、人性化的原则，在提供总的设计模块的前提下，为企业设计人员留有充足的设计余地，使设计者的思路可以得到充分的发挥，从而逐步改善旧的工艺流程，缩短生产周期、降低设计人员的劳动强度、方便生产与管理，适应激烈的市场竞争，为企业带来更高的经济效益。

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2 电脑横机的工作原理

2 电脑横机的工作原理

电脑横机编织时，是利用机头内编织三角组作用在舌针的针踵上，迫使舌针在针床的的针槽内作纵向有规律的运动的过程。舌针进行线圈编织时一般分为退圈、垫纱、带纱、闭口、套圈、脱圈、弯纱与成圈、牵拉等几个过程，也称成圈过程。电脑横机最大的特点之一就是可以进行成形编织，在移床、翻针和收放针的配合下，电脑横机可以轻松地实现单个衣片的一次成形编织，甚至是整件毛衫的全成形编织。电脑横机主要分为下面五大结构：编织系统、送纱机构、牵拉机构、传动机构和控制系统，此外还有脱离机器独立操作的制版工艺系统。

2.1电脑横机的选针过程

目前应用最广泛的是用电子技术驱动的机械式有触点选针，传统电脑横机由电磁铁控制选针器作用于选针片进行选针[46,47]。选针器上有6到12片刀片，每片刀片有两个位置，通过选针器对针床上的织针进行预选针、一次选针、二次选针，使得织针处于编织所需的成圈、集圈、浮线三个位置，并且每个系统相互独立。目前，越来越多的横机厂家采用无驱动的、无触点的选针器，并且选针技术由三位选针发展为五位选针。随着选针技术的发展，一些新型的编织工艺也相继出现，如前后针床相互移针、分针补圈、回形编织等[48,49]。

2.1.1三功位选针工作原理

如图2-1所示，机头从左向右运动时，其第2系统的选针是由机头中间标号为12的两个选针器来完成的。右边的选针器将编织成圈、集圈或移圈、接圈的选针片选上，选针片的下片踵沿14上升，推动选针导片由B到达H位置(此时右边的三角8进入工作，而左边的三角8退出工作)；不参加编织或移圈工作的选针片不被右边的选针器选上，其选针片的下片踵不沿三角14上升，对应的选针导片仍处于B位置。接着，由左边的选针器对已被右边选针器选上将编织成圈、集圈或移圈、接圈的选针片进行第2次选针，左边的选针器将编织成圈或移圈的选针片选上，其选针片的下片踵沿三角13上升，推动对应的选针导片由H位置到达A位置；已被右边选针器选上将编织集圈或接圈的选针片，不被左边选针器选上，其对应的选针导片仍保持在原位置；未被右边选针器选上的选针片，仍不被左边的选针器选上，其不沿三角上升，对应的选针导片仍处于B位置。至此，将选针导片选到了B、H、A三种位置，完成了三功位选针工作。第1系统的选针是由最右边的选针器，在机头换向前进行第1次选针，将编织成圈、集圈或移圈、接圈的选针片选上，使其对应的选针导片由B位置到达H位置，在机头换向后进行第2次选针，编织成圈或移圈的选针片选上，使其对应的选针导

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