董智佳， 蔣高明， 叢洪蓮， 張愛軍(1.江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122； 2.江南大學(xué)—德克薩斯州立大學(xué)新型針織結(jié)構(gòu)材料國際聯(lián)合實驗室， 江蘇 無錫 214122)

經(jīng)編全成形運動裝是指在雙針床賈卡拉舍爾經(jīng)編機上使用彈性紗線生產(chǎn)的一次成型且具有提花組織效應(yīng)的貼身、緊身款無側(cè)縫全成形服裝。經(jīng)編全成形運動裝提花效應(yīng)豐富，成形性好，生產(chǎn)率高，透氣性佳，為解決傳統(tǒng)裁剪運動裝裁片縫合厚度、縫合痕跡等引起的不適和外觀破壞性提供了有效解決途徑，且短流程生產(chǎn)工序大幅度節(jié)約了人工和能耗成本。近年來，NIKE、adidas、The North Face等國際品牌均開發(fā)了此類服裝新產(chǎn)品。

國內(nèi)經(jīng)編全成形運動裝新產(chǎn)品研發(fā)處于初級階段，缺少系列產(chǎn)品開發(fā)及配套計算機輔助設(shè)計方法與工具。目前國內(nèi)外已對經(jīng)編全成形服裝的工藝成形原理與款式結(jié)構(gòu)[1-2]、壓力與舒適性[3]、服裝原型衣片建模及虛擬展示[4]等方面進行了研究，但針對經(jīng)編全成形運動裝款式建模與工藝實現(xiàn)方法的研究尚屬空白。本文分析了經(jīng)編全成形運動裝分類與成型結(jié)構(gòu)特點，在其筒形編織原理和實現(xiàn)原型建?；A(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)編全成形運動裝的樣板工藝計算方法，具體以運動背心樣板為例，建立了全成形運動裝款式樣板的數(shù)學(xué)模型，并對經(jīng)編全成形運動裝背心款式設(shè)計、組織工藝和上機文件生成的完整步驟進行概述，實現(xiàn)了快速便捷設(shè)計經(jīng)編全成形運動裝的方法，促使設(shè)計與工藝的直觀與即時銜接，實現(xiàn)高效開發(fā)經(jīng)編全成形運動裝新產(chǎn)品的目標。

1 經(jīng)編全成形運動裝分類

經(jīng)編全成形運動裝是在四梳或者六梳的雙針床經(jīng)編機上生產(chǎn)的無側(cè)縫直筒型結(jié)構(gòu)織物，常用機型為RDPJ4/2和RDPJ6/2，機號為24針/(25.4 mm)、28針/(25.4 mm)或32針/(25.4 mm)[5]，主要用于生產(chǎn)服裝服飾類產(chǎn)品。

經(jīng)編全成形運動裝按使用功能可分為實用基本款、裝飾貼身款和塑身功能款裝；按長度可分為超短款、中長款和長款；按彈性可分為低彈、中彈和高彈；按款式造型可分為上衣類、褲裝類、連體類、套裝類和襪類等。此外，從經(jīng)編全成形運動裝直筒管的成形編織結(jié)構(gòu)出發(fā)，又可將其分為單筒管、雙筒管和分支筒管結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 直筒管結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Straight tube structure.(a) Single tube; (b) Double tube; (c) Branch tube

經(jīng)編全成形運動裝區(qū)別于緯編無縫運動裝的特點為：1)經(jīng)編機器一次可生產(chǎn)多件全成形服裝，織造時同步實現(xiàn)側(cè)面無縫連接和肩部、腋下或者襠部的前后片成型縫合，下機僅需毛邊處理即可，緯編機器一次僅生產(chǎn)1個無縫直筒布，下機后需裁剪縫合等多道加工工序；2)經(jīng)編機器根據(jù)工藝可設(shè)置不同筒徑，一次可生產(chǎn)多條相同或不同筒徑的服裝，如圖2所示，緯編機器筒徑不可調(diào)節(jié)；3)經(jīng)編服裝線圈結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定牢固，不易變形，不易勾絲，勾絲不脫散。

圖2 機上織造示意圖Fig.2 Knitting structure. (a) Same cylinder diameter; (b) Different cylinder diameter

2 經(jīng)編全成形運動裝原型建模

服裝原型是指平面裁剪中使用的基本紙樣，即簡單的、不帶任何款式變化因素的立體型服裝的二維平面紙樣實物[6]。經(jīng)編全成形服裝款式結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是指在人體體型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將三維無縫筒形編織結(jié)構(gòu)通過展平得到的二維原型結(jié)構(gòu)的過程，上裝原型和長褲原型結(jié)構(gòu)展開示意圖如圖3、4所示。具體實現(xiàn)方法可通過提取參數(shù)化標準人體模型特征點、特征線和特征截面，并結(jié)合經(jīng)編無縫直筒型成形結(jié)構(gòu)特征簡化生成的平面原型結(jié)構(gòu)。經(jīng)編全成形運動裝原型主要包括上裝衣身原型模型和下裝長褲原型模型2類。

圖3 上衣原型結(jié)構(gòu)Fig.3 Coat prototype structure. (a) Cylindrical coat; (b) Coat patterns

圖4 長褲原型結(jié)構(gòu)Fig.4 Trousers prototype structure. (a) Cylindrical trousers; (b) trousers patterns

2.1 人體模型特征提取

應(yīng)用二維投影法提取參數(shù)化標準三維人體模型的正面與側(cè)面人體尺寸主要特征點信息，如圖5所示，長度尺寸通過計算特征點間距離提取，圍度尺寸通過Alpha-Shapes算法[7]提取人體的特征截面信息獲取，如圖6所示。

圖5 人體模型特征點Fig.5 Human modeling feature points. (a) Front; (b) Back

圖6 人體模型特征線和特征面Fig.6 Human modeling feature line and feature surface. (a) Front; (b) Back

2.2 上裝衣身原型模型

經(jīng)編全成形上裝原型從人體模型特征提取中獲得胸圍、背長、肩寬、領(lǐng)圍、袖窿弧長、側(cè)縫長、肩斜的數(shù)據(jù)信息。在服裝原型制圖法原理[8]基礎(chǔ)上，簡化為直筒結(jié)構(gòu)，以胸圍截面凸包為橫向尺寸，如圖7所示。背長為縱向尺寸，使用貝塞爾曲線[9]擬合領(lǐng)口和袖籠弧線，生成上裝衣身原型模型，如圖8所示。

圖7 胸圍截面圖Fig.7 Bust section. (a) 3-D section; (b) Bust convex hull

圖8 衣片原型Fig.8 Coat prototype

2.3 下裝長褲原型模型

經(jīng)編無縫下裝原型從人體模型特征提取中獲得腰圍、臀圍、襠長、褲長的數(shù)據(jù)信息?；诜b原型制圖法原理[8]，以臀圍截面凸包尺寸為橫向尺寸，如圖9所示，褲長為縱向尺寸，生成下裝長褲原型模型，如圖10所示。

圖9 臀圍截面圖Fig.9 Hip section. (a) 3-D section; (b) Hip convex hull

圖10 長褲原型Fig.10 Trousers prototype

2.4 經(jīng)編全成形服裝工藝計算方法

服裝成品密度參數(shù)是經(jīng)編全成形服裝編織工藝計算的重要參數(shù)，成品密度直接決定工藝計算與制作的準確性。實際生產(chǎn)中，使用分析樣衣規(guī)格計算或試織圓筒小樣估算2種方式獲取，具體通過測量樣衣或圓筒小樣數(shù)據(jù)計算獲得成品密度，使用單位為縱行/cm和橫列/cm。主要服裝部位針數(shù)的工藝計算方法如表1所示。

表1 工藝計算表Tab.1 Technology Calculation method

3 經(jīng)編全成形運動裝款式建模

經(jīng)編全成形運動裝款式建模，是在原型模型基礎(chǔ)上通過款式結(jié)構(gòu)線設(shè)計變化實現(xiàn)，經(jīng)編全成形運動裝的貼身、緊身款直筒型結(jié)構(gòu)，決定了其服裝款式變化簡潔，主要集中在領(lǐng)口和袖窿弧線變化以及下擺、腰部和褲腳口的長短變化上，典型款式主要包括背心和緊身褲2類。運動背心的款式變化更多，具體以背心為例，說明經(jīng)編全成形運動裝款式建模的方法。

3.1 算法描述

基于計算機圖形學(xué)基本原理，將經(jīng)編全成形運動裝款式分解成若干能精確利用函數(shù)表達的圖元集合[10]。根據(jù)原型模型款式結(jié)構(gòu)特點，將經(jīng)編全成形服裝款式算法描述分解為關(guān)鍵點、直線段和曲線段。

關(guān)鍵點是二維平面工藝圖的基本單位，經(jīng)編全成形運動裝款式結(jié)構(gòu)圖由若干關(guān)鍵點組成，定義關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

Point{int Type;intx;iny}

式中：Type為關(guān)鍵點類型；x、y為該點的位置信息。

獨立的關(guān)鍵點不能構(gòu)成款式廓形，需要應(yīng)用直線段將相鄰的結(jié)構(gòu)點間進行連接。設(shè)決定直線段位置的關(guān)鍵點坐標Pa(xa,ya)和Pb(xb,yb)，則其連接線的函數(shù)可表達為

x(t)=xa+t(xb-xa)

y(t)=ya+t(yb-ya)

式中：0≤t≤1(當t=0時，x(0)=xa,y(0)=ya; 當t=1時，x(1)=xb,y(1)=yb)。

連接關(guān)鍵點的另一種方式是曲線連接，本文采用貝塞爾曲線實現(xiàn)曲線連接建模。假設(shè)曲線的起始和終點關(guān)鍵工藝點分別為Pa(xa,ya)，Pb(xb,yb)，通過在起點和終點間添加貝塞爾曲線控制點Pc1(xc1,yc1),Pc2(xc2,yc2)，可通過調(diào)整控制點的位置創(chuàng)建所需的任意曲線形狀。貝塞爾曲線方程滿足以下公式：

x(t)=(1-t)3xa+3t(1-t)2xc1+

3t2(1-t)xc2+t3xb

y(t)=(1-t)3ya+3t(1-t)2yc1+

3t2(1-t)yc2+t3yb

式中： 0≤t≤1(當t=0時，x(0)=xa,y(0)=ya;當t=1時，x(1)=xb,y(1)=yb)。

則款式圖可用集合{∑P，∑P_Curve，∑P_Line}表示，其中P為關(guān)鍵點，P_Curve為曲線段，P_Line為直線段。這些元素均可用具體函數(shù)表達，因此經(jīng)編全成形運動裝款式圖形和工藝計算均可應(yīng)用程序進行設(shè)計。

3.2 背心款建模

在上衣原型模型基礎(chǔ)上，基于關(guān)鍵點、直線段和曲線段的集合算法，在程序中實現(xiàn)經(jīng)編全成形運動背心款式設(shè)計的矢量圖繪制，如圖11所示，并存儲建立矢量圖格式的衣片模板文件庫。

圖11 運動背心款式圖Fig.11 Sports vest style

4 經(jīng)編全成形運動背心工藝實現(xiàn)

在經(jīng)編無縫工藝軟件WKCAD系統(tǒng)中，打開矢量圖格式的衣片模板文件庫，選擇背心款式矢量圖文件，并輸入工藝計算得出的長度和圍度針數(shù)的工藝參數(shù)，在工藝軟件里生成工藝位圖文件，并在工藝軟件里進行顏色填充和內(nèi)部分割設(shè)計，如圖12所示。

圖12 色塊圖Fig.12 Color block

在色塊圖基礎(chǔ)上進行經(jīng)編賈卡提花組織的填充，完成連邊、縫合、分離等工藝設(shè)定，生成工藝意匠圖如圖13所示。并使用軟件中的織物仿真功能生成仿真圖，如圖14所示，檢查無誤后即可輸出上機文件進行上機織造，織造后進行染色定型和領(lǐng)口、袖口以及下擺縫制即完成了運動背心成衣產(chǎn)品。

圖13 賈卡組織圖Fig.13 Jacquard stitch

圖14 仿真圖Fig.14 Jacquard simulation

5 結(jié) 論

在研究參數(shù)化人體模型特征提取和經(jīng)編全成形織物直筒形結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計并生成了經(jīng)編全成形運動裝衣片和褲子原型，結(jié)合生產(chǎn)實際中的估算經(jīng)驗，總結(jié)了用于指導(dǎo)經(jīng)編全成形運動裝工藝設(shè)計的計算方法。具體以運動背心款式為例，說明基于原型模型的款式設(shè)計實現(xiàn)方法，并以矢量圖文件格式存儲為款式模版，在工藝軟件中實現(xiàn)了模版調(diào)用、色塊設(shè)計和組織填充等工藝設(shè)計制作的全流程工序，首次系統(tǒng)總結(jié)了經(jīng)編全成形運動裝產(chǎn)品款式設(shè)計與工藝制作方法，為經(jīng)編全成形服裝的快速新產(chǎn)品開發(fā)提供了新的途徑。

FZXB

[1] 董智佳，蔣高明. 經(jīng)編提花無縫服裝的成形結(jié)構(gòu)與設(shè)計方法[J]. 紡織學(xué)報, 2012,33(1): 102-106.

DONG Zhijia, JIANG Gaoming. Shaping structure and design method of warp knitted jacquard seamless

garment[J]. Journal of Textile Research, 2012, 33(1): 102-106.

[2] 張吉生，吳志明. 經(jīng)編無縫女束身上衣成形方法研究[J]. 紡織學(xué)報, 2012, 33(12): 107-111.

ZHANG Jisheng, WU Zhiming. Research on forming method of warp knitted seamless tunic blouse[J]. Journal of Textile Research,2012, 33(12): 107-111.

[3] 吳志明，趙敏. 基于壓力舒適性的經(jīng)編無縫上衣賈卡分區(qū)設(shè)計[J]. 紡織學(xué)報, 2012, 33(2): 89-93.

WU Zhiming, ZHAO Min. Jacquard partition design of warp knitted seamless upper outer garment based on pressure comfort[J]. Journal of Textile Research, 2012,33(2): 89-93.

[4] 董智佳，蔣高明，叢洪蓮, 等. 經(jīng)編無縫服裝計算機輔助設(shè)計[J]. 服裝學(xué)報, 2016, 1(2):170-175.

DONG Zhijia, JIANG Gaoming, CONG Honglian, et al. Warp-knitted seamless garment computer aided design [J]. Journal of Clothing Research, 2016, 1(2): 170-175

[5] 董智佳. 經(jīng)編無縫服裝的計算機輔助設(shè)計[D]. 無錫：江南大學(xué), 2015:15-16.

DONG Zhijia. Warp-knitted seamless garment computer aided design [D].Wuxi: Jiangnan University, 2015:15-16.

[6] 中澤愈. 人體與服裝[M]. 袁觀洛，譯. 北京: 中國紡織出版社, 2000:26-28.

NAKAZAWA Yu. Human and Garment [M]. YUAN guanluo, Translating. Beijing: China Textile & Apparel Press, 2000:26-28.

[7] XU X, HARADA K. Automatic surface reconstruction with alpha-shape method[J]. Visual Computer, 2003, 19(7/8):431-443.

[8] 三吉滿智子. 服裝造型學(xué)：理論篇[M]. 鄭山榮，張浩，韓潔羽，譯. 北京: 中國紡織出版社, 2006:150-160.

MIYOSHI Machiko. Garment Plasticism: Theoretical Articles [M]. ZHENG Rong, ZHANG Hao, HAN Jieyu, Translating. Beijing: China Textile & Apparel Press, 2006:150-160.

[9] 成振波, 柯善軍. NURBS曲線控制點幾何關(guān)系在產(chǎn)品三維建模中的應(yīng)用[J]. 機械設(shè)計, 2016(7):105-108.

CHENG Zhenbo, KE Shanjun. Application of geometric relationship of NURBS curve control points in product 3D modeling[J]. Journal of Machine Design,2016(7):105-108.

[10] 和青芳.計算機圖形學(xué)原理及算法教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2007:24-30.

HE Qingfang, Principles and Algorithms of Computer Graphics[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2007:24-30.