叢洪蓮， 張永超， 張愛軍， 蔣高明

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

緯編均勻提花針織物仿真結(jié)構(gòu)模型的建立

叢洪蓮， 張永超， 張愛軍， 蔣高明

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

為分析緯編均勻提花針織物的結(jié)構(gòu)特征，選取6塊由不同粗細(xì)紗線編織而成的不同密度的緯平針織物進(jìn)行研究，得出了理想狀態(tài)下的線圈模型。采用圣東尼SM-DJ2TS雙向電腦提花圓機(jī)編織反面為芝麻點(diǎn)、縱條紋等不同提花方式形成的雙面提花織物，并對(duì)其結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。受反面線圈的影響，反面為芝麻點(diǎn)時(shí)織物正面呈現(xiàn)菱形隱條紋，反面為縱條時(shí)織物正面呈現(xiàn)二針縱條紋。根據(jù)織物呈現(xiàn)的不同外觀效應(yīng)，利用超景深VHX-600三維顯微鏡觀察其結(jié)構(gòu)，在成圈線圈模型的基礎(chǔ)上分析其線圈變形規(guī)律，從而得到該類織物線圈結(jié)構(gòu)模型，可為緯編均勻提花針織物仿真提供理論參考。

緯編； 均勻提花； 仿真； 結(jié)構(gòu)模型

緯編均勻提花針織物是根據(jù)花型要求在不同的花紋區(qū)域采用不同顏色的紗線進(jìn)行編織，從而在織物表面形成一定的花型圖案。隨著針織智能化的發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為重要的圖像處理、工藝設(shè)計(jì)工具應(yīng)用于針織產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)中，尤其是電腦大提花類產(chǎn)品。傳統(tǒng)的緯編提花針織產(chǎn)品其花型組織的最終確定要經(jīng)過不斷的上機(jī)打樣，這樣浪費(fèi)了大量的時(shí)間、人力及原料，因此還需對(duì)緯編提花針織物進(jìn)行仿真研究。關(guān)于緯編提花針織物計(jì)算機(jī)仿真方面，Kaldor J M等[1]采用三維建模的方法對(duì)織物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并結(jié)合紗線粗細(xì)、質(zhì)量等參數(shù)，利用光線追蹤的方法對(duì)緯編提花針織物進(jìn)行仿真。蘭振華等[2]在Peirce理想線圈模型基礎(chǔ)上結(jié)合Leaf-Glaskin 模型對(duì)緯編平針、羅紋及單面提花等進(jìn)行仿真；吳周鏡等[3]采用三維B樣條曲線建立線圈模型并借助OpenGL與光照模型對(duì)織物進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。

然而緯編均勻提花針織物三維仿真數(shù)據(jù)量大，速度較慢，無法對(duì)復(fù)雜的大循環(huán)提花產(chǎn)品進(jìn)行仿真。針對(duì)以上仿真缺點(diǎn)，本文提出一種基于控制點(diǎn)的二維仿真方法。該方法能快速實(shí)現(xiàn)織物變形分析，數(shù)據(jù)量小，仿真速度快且效果較好。在完成產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)后能夠較為直觀地看到織物的外觀特點(diǎn)，大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高生產(chǎn)效率。

1 緯編均勻提花針織物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

緯編均勻提花針織物包括單面提花和雙面提花2種織物。單面提花針織物反面多為浮線，但是浮線長(zhǎng)度要控制在4～5針之內(nèi)[4]，對(duì)于大循環(huán)單面提花針織物而言，按照一定的要求對(duì)浮線進(jìn)行集圈，形成左斜、右斜、魚鱗等不同的效應(yīng)。單面提花織物反面線圈以浮線形式存在，因此，對(duì)正面線圈沒有力的作用，線圈結(jié)構(gòu)較為均勻。

雙面提花針織物反面根據(jù)要求可形成空氣層、縱條以及芝麻點(diǎn)等效應(yīng)，目前雙面均勻提花針織物顏色數(shù)以二色、三色、四色居多，也有六色提花針織物的設(shè)計(jì)開發(fā)[5]?？諝鈱犹峄p面提花針織物兩面花型相同、顏色互補(bǔ)，因此該類織物表面線圈較為平整，線圈變形可忽略，其織物如圖1(a)所示。反面為芝麻點(diǎn)雙面提花針織物，當(dāng)某一顏色紗線在針筒織針上連續(xù)出針超過一定數(shù)量時(shí)，會(huì)在織物表面形成菱形隱條紋，其織物如圖1(b)所示。若某一顏色紗線在針筒針上連續(xù)出針數(shù)量較少時(shí)，該隱條紋現(xiàn)象可忽略。同反面為芝麻點(diǎn)織物相似，在反面為縱條紋的雙面提花針織物中，當(dāng)某一顏色紗線在針筒織針上連續(xù)出針超過一定數(shù)量時(shí)，會(huì)在織物表面形成兩針的縱條，其織物如圖1(c)所示。而花型中若某種顏色紗線在針筒針上連續(xù)出針數(shù)量較少時(shí)縱條現(xiàn)象可忽略。

注：①為織物正面； ②為織物反面。 圖1 雙面提花針織物Fig.1 Double jacquard fabric. (a) Reverse jacquard fabric; (b) Bird′s-eye jacquard fabric; (c) Vertical stripping jacquard fabric

2 緯編均勻提花針織物模型建立

2.1 線圈結(jié)構(gòu)模型建立

緯編均勻提花針織物正面均顯示成圈線圈，且線圈大小近似相同。為準(zhǔn)確模擬其線圈結(jié)構(gòu)，現(xiàn)采用超景深VHX-600三維顯微鏡對(duì)織物線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。圖2(a)示出放大100倍后顯微鏡下的織物結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合經(jīng)編的6點(diǎn)線圈結(jié)構(gòu)模型，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得出緯編基本成圈線圈的8個(gè)控制點(diǎn)(P1～P8)模型[6-7]，其結(jié)構(gòu)模型如圖2(b)所示。圖中h為圈高，r為圈距。

為進(jìn)一步確認(rèn)理想成圈線圈模型中h1、r1、r2、r3、r4的取值，現(xiàn)選取不同原料、不同密度的緯平針織物(如圖3所示)進(jìn)行測(cè)量[8]，其具體規(guī)格參數(shù)如表1所示。

圖2 實(shí)際與理想線圈結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Physical diagram (a) and structure model (b) of ideal loop

在測(cè)量過程中每種織物試樣選取10個(gè)不同部位的線圈進(jìn)行測(cè)量，取其平均值。具體測(cè)試結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)得出：h1≈0.70h;r1≈r3≈0.17r;r2≈r4≈0.34r。線圈中各控制點(diǎn)的具體坐標(biāo)如表3所示。

圖3 不同類型緯平針織物Fig.3 Different types of weft knitted fabrics

試樣編號(hào)原料橫密/(縱行·(5cm)-1)縱密/(橫列·(5cm)-1)1#滌綸長(zhǎng)絲(4.4tex/12f)60662#粘膠紗(14.4tex)64883#棉紗(40tex)62864#棉紗(18.5tex)761005#滌綸長(zhǎng)絲(7.8tex/48f)881306#棉紗(9.8tex×2)6084

2.2 線圈結(jié)構(gòu)變形分析

采用9.8 tex×2棉紗在圣東尼SM-DJ2TS雙向電腦提花圓機(jī)編織反面分別為芝麻點(diǎn)、縱條紋等織物試樣，并對(duì)其結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行研究分析。

2.2.1 反面芝麻點(diǎn)織物變形規(guī)律

在理想狀態(tài)下織物線圈處于豎直狀態(tài)，但當(dāng)受到外力作用時(shí)線圈將發(fā)生歪斜[9]。為探究反面芝麻點(diǎn)雙面提花針織物正面線圈的變形規(guī)律，采用超景深三維顯微鏡VHX-600對(duì)織物線圈進(jìn)行觀察，圖4(a)所示為線圈實(shí)拍圖，根據(jù)其線圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)繪制出圖4(b)、(c)所示的線圈結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。變形后的左斜線圈控制點(diǎn)Pm1～Pm8到中心線l的距離分別為rm1～rm8，右斜線圈控制點(diǎn)Pm′1～Pm′8到中心線l的距離分別為rm′1～rm′8。現(xiàn)選取10個(gè)不同部位的線圈進(jìn)行P測(cè)量取其平均值，結(jié)果如表4所示。

表2 理想線圈各控制點(diǎn)距離測(cè)量結(jié)果Tab.2 Distance between each control point and center line in ideal loop

表3 理想線圈模型各控制點(diǎn)坐標(biāo)Tab.3 Coordinate of control points in ideal loop model

注：坐標(biāo)原點(diǎn)為P1和P7連線中點(diǎn)。

表4 反面芝麻點(diǎn)提花織物線圈各控制點(diǎn) 到中心線距離測(cè)量結(jié)果Tab.4 Distance between each control point and center line in loop of speckle fabric

圖4 反面芝麻點(diǎn)織物線圈結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure of loop of speckle fabric. (a) Physical diagram of loop; (b) Model of left slanting loop; (c) Model of right slanting loop

假設(shè)變形后的線圈各控制點(diǎn)縱坐標(biāo)保持不變，令變形后線圈控制點(diǎn)與理想線圈相對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)之間的距離△d=±|r-rmi(rm′i)|，其中i=1,2,…，8。則△dm1=-0.014≈-0.086r，△dm2=0.020≈0.123r，△dm3=0.022≈0.136r，△dm4=-0.016≈-0.099r，△dm5=0.018≈0.111r，△dm6=-0.016≈-0.099r，△dm7≈0，△dm8≈0；△dm′1=-0.018≈-0.112r，△dm′2=0.014≈0.087r，△dm′3=0.017≈0.106r，△dm′4=0.013≈0.081r，△dm′5=0.010≈0.062r，△dm′6=-0.015≈-0.094r，△dm′7=-0.017≈-0.106r，△dm′8=-0.018≈-0.112r。從而得出變形后各控制點(diǎn)的坐標(biāo)，結(jié)果如表5所示。

表5 反面芝麻點(diǎn)提花織物變形后線圈坐標(biāo)Tab.5 Coordinate of deformative loop of speckle fabric

根據(jù)反面為芝麻點(diǎn)提花織物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合織物的編織圖繪制織物的正面結(jié)構(gòu)圖。圖5(a)示出某一正面為平針反面為三色芝麻點(diǎn)的提花織物編織圖，圖中1、3路穿入色紗A，2、5路穿入色紗B，4、6路穿入色紗C，圖5(b)示出與編織圖對(duì)應(yīng)的織物正面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可看出，與針盤無線圈織針相鄰的2個(gè)針筒線圈在浮線的作用下相互靠近，而針盤有線圈織針相鄰的2個(gè)針筒線圈則相互遠(yuǎn)離，從而使線圈發(fā)生歪斜。織物中線圈歪斜加之沉降弧收緊作用使得其表面出現(xiàn)菱形的隱花紋。

圖5 反面芝麻點(diǎn)提花織物編織圖及正面結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Weaving diagram (a) and face side structural (b) of double jacquard fabric with speckled surface of reverse side

2.2.2 反面縱條紋織物變形規(guī)律

為探究反面縱條紋針織物正面線圈的變形規(guī)律，采用超景深三維顯微鏡VHX-600對(duì)織物線圈進(jìn)行觀察，圖6(a)示出線圈實(shí)拍圖，根據(jù)其線圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)繪制出如圖6(b)、(c)所示的線圈結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。變形后的左偏移線圈控制點(diǎn)Pt1～Pt8到中心線l的距離分別為rt1～rt8，右偏移線圈控制點(diǎn)Pt′1～Pt′8到中心線l的距離分別為rt′1～rt′8?，F(xiàn)選取10個(gè)不同部位的線圈進(jìn)行測(cè)量取其平均值，結(jié)果如表6所示。

同反面芝麻點(diǎn)正面線圈相似，假設(shè)變形后的線圈各控制點(diǎn)縱坐標(biāo)保持不變，令變形后線圈控制點(diǎn)與理想線圈相對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)之間的距離△d=±|r-rti(rt′i)|，其中i=1,2,…，8。則△dt1=-0.018≈-0.108r，△dt2=-0.024≈-0.144r，△dt3=-0.027≈-0.162r，△dt4=-0.023≈-0.138r，△dt5=-0.020≈-0.120r，△dt6=-0.024≈-0.144r，△dt7=-0.038≈-0.227r，△dt8=-0.066≈-0.395r; △dt′1=0.020≈0.120r，△dt′2=0.025≈0.151r，△dt′3=0.019≈0.114r，△dt′4=0.023≈0.138r，△dt′5=0.028≈0.169r，△dt′6=0.026≈0.157r，△dt′7=0.060≈0.361r，△dt′8=0.022≈0.132r。從而得出變形后各控制點(diǎn)的坐標(biāo)，結(jié)果如表7所示。

圖6 反面縱條紋織物線圈結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of loop of vertical stripe fabric. (a) Physical diagram of loop; (b) Model of left offset loop; (c) Model of right offset loop

指標(biāo)左偏移線圈/mm右偏移線圈/mmrt1(rt'1)0.0460.010rt2(rt'2)0.0800.031rt3(rt'3)0.0550.009rt4(rt'4)0.0050.051rt5(rt'5)0.0360.084rt6(rt'6)0.0040.054rt7(rt'7)0.0180.116rt8(rt'8)0.2600.216r0.1670.166

表7 反面縱條紋織物變形后線圈坐標(biāo)Tab.7 Coordinate of deformative loop of vertical stripe fabric

根據(jù)反面為縱條紋提花織物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合織物的編織圖繪制織物的正面結(jié)構(gòu)圖。圖7(a)示出某一正面為平針反面為縱條紋雙面提花織物的編織圖，圖中1、3、5路穿入色紗C，負(fù)號(hào)2、4、6路穿入色紗D，圖中奇數(shù)路穿入色紗C，偶數(shù)路穿入色紗D，圖7(b)所示為與編織圖相對(duì)應(yīng)的織物正面結(jié)構(gòu)示意圖。由于針盤線圈的作用使得其相鄰針筒線圈相隔較大，而針盤無線圈織針相鄰的針筒線圈在沉降弧的作用下相隔距離較小，從而在織物正面形成條紋。

圖7 反面縱條紋提花織物Fig.7 Knitting diagram(a) and face side structural (b) of double jacquard fabric with vertical stripe surface of reverse side

3 結(jié) 論

本文對(duì)緯編均勻提花針織物的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了深入研究，分析總結(jié)了當(dāng)反面采用不同提花組織時(shí)，織物正面線圈的變形規(guī)律，構(gòu)建了線圈結(jié)構(gòu)模型，為該類織物仿真研究提供理論參考。

1)反面為芝麻點(diǎn)雙面提花針織物，受到反面線圈影響，線圈發(fā)生左右歪斜。當(dāng)某一顏色紗線在針筒織針上連續(xù)出針超過一定數(shù)量時(shí)，在織物正面形成菱形隱條紋。

2)反面為縱條紋雙面提花針織物，受到反面線圈影響，線圈發(fā)生左右偏移。當(dāng)某一顏色紗線在針筒織針上連續(xù)出針超過一定數(shù)量時(shí)，在織物正面形成兩針縱條紋。

3)根據(jù)反面不同提花方式的織物所呈現(xiàn)的不同外觀效應(yīng)，在成圈線圈模型的基礎(chǔ)上對(duì)其線圈變形規(guī)律進(jìn)行分析研究，得到該類織物線圈結(jié)構(gòu)模型，為緯編均勻提花針織物仿真奠定理論基礎(chǔ)。

FZXB

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Simulation structure model of weft knitted flat jacquard fabrics

CONG Honglian, ZHANG Yongchao, ZHANG Aijun, JIANG Gaoming

(EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

Six pieces of fabrics with different yarns and densities were selected to analyze the structure of weft knitted flat jacquard fabric, and the ideal model of loop was obtained. A Santoni SM-DJ2TS computer jacquard knitting machine was used to knit double-faced jacquard fabric with speckle and vertical stripe surface of the reverse side. And the structure of the two kinds of fabric were studied. The face side shows diamond strips when the reverse side is speckle and the face side shows two needles longitudinal strips when the reverse side is vertical stripe due to the influence of the reverse loop. According to the different appearances of fabric rendering effects, 3-D microscopy was used to research the deformation law of the loop so as to acquire the structure model of the loop. The study can provide a theoretical foundation for the weft knitting flat jacquard fabric simulation.

weft knitted; flat jacquard; simulation; structure model

10.13475/j.fzxb.20150803406

2015-08-18

2016-03-23

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(JUSRP51404A)

叢洪蓮(1976—)，女，副教授，博士。主要研究方向?yàn)獒樋桟AD/CAM技術(shù)，針織產(chǎn)品的開發(fā)與性能。E-mail：cong-wkrc@163.com。

TS 186.2

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