纬编提花织物计算机辅助设计模型与算法

王 薇， 蒋高明， 高梓越， 汤梦婷

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

随着计算机技术的不断发展，其应用已经深入到针织行业各个领域，从花型设计中应用的图像处理技术，到工艺设计应用的信息处理技术，再到来样处理及上机编织等均体现了针织行业的智能化[1]。纬编提花针织物是按照花纹要求将纱线垫放在所选择的某些织针上进行编织成圈，从而在织物表面形成一定的花型图案[2]。传统的纬编提花针织产品花型组织的确定需要手工绘制并经过不断的上机打样，生产周期长，生产成本较高[3-4]。随着纬编提花织物的不断发展，市场需求量不断增加，传统的手工设计已不能满足市场需求。运用计算机辅助设计可提高设计人员的工作效率和设计精度[5]，提高产品附加值。

目前市场上现存的纬编提花织物设计软件，如：WAC designer虽然界面操作简单，但是功能较少，处理复杂的花型图案较为繁琐，且没有工艺编织图，表达不够直观；迈耶西的Pattern Knit软件虽然比较成熟，但只与本厂的机型配套使用，兼容性不强，而且缺少重要的织物仿真功能[6]。

本文针对纬编提花织物特点建立数学模型，并探讨转化算法，根据理论算法开发基于互联网的纬编CAD系统iKDS，该系统集花型设计、工艺设计、输出上机文件功能于一体，最终通过C#、JavaScript编程语言实现。

每个政策制定主体都有自己的利益考量，要打破各个部门固有的利益藩篱绝非易事，因此要加强对各个政策制定主体的约束。要加强对各个部门制定的科技创新政策的评估力度，必要时可以引进第三方专家对科技创新政策进行政策一致性评估，保证各个部门所构成的科技创新政策集合的有效性。

1 纬编提花织物结构特点

提花组织是根据所设计的花型图案，通过工艺处理生成对应的编织信息来控制织针编织成圈，在不成圈的织针上，纱线以浮线的形式处于织针的背面形成的一种纬编花色组织，包括单面提花组织和双面提花组织2种。单面均匀提花组织一般采用不同颜色或种类的纱线进行编织，每种色纱在每个横列都至少编织1次，不成圈的纱线以浮线的形式出现在线圈背面，但连续浮线数不能超过4～5个，在花型较大的组织中一般通过一定的间隔添加集圈的方法来解决该问题；单面不均匀提花组织常采用单色纱线进行编织，某些织针连续几个横列不编织从而形成拉长的线圈，这些拉长的线圈抽紧平针线圈，使织物表面产生凹凸效应。

式中，n为花型意匠图中的颜色数。根据花型意匠矩阵C可得到花型意匠图中存在的不同颜色的数量用n来表示，定义一维矩阵D来储存花型意匠图中不同的颜色值，从c(1,1) 开始到c(h,w)遍历矩阵C得到的第1种颜色值赋给d(1)，第2种颜色值赋给d(2)，…，第n种颜色值赋给d(n)。在得到H、n和D后，可根据C计算得到工艺花型意匠信息，定义二维矩阵E来表示。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0对数据进行统计分析。计量资料采用t检验，计数资料采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结合知识点播放一段自然纪录片，不但能引起学生的注意，还能印证教学内容中的基础理论。通过提问和讨论，往往会达到出乎意料的效果[2]。

2 花型意匠图数学模型建立

提花组织的花型意匠图用于表达提花织物花型意匠信息，表示的是织物最终的花纹效果，一般取最小的花纹循环，作为织物花型意匠图的基本结构单元[8]。在意匠图中每一行表示1个织物横列，每一列表示1个织物纵行，每个意匠格不代表纱线颜色，而是表示织物表面各个位置不同颜色的线圈排列情况，或者1组线圈的组合情况，采用相对应的颜色号对不同颜色的线圈进行区分，其表现形式为二维平面图，可利用二维矩阵对颜色信息进行描述，建立花型意匠图二维矩阵C如下。

《英语课程标准》设置九级目标体系，其中三至五级为初中阶段英语课程目标，五级为初中毕业时应达到的基本要求。初中英语教学评价应严格依据课程目标要求来确定评价内容与标准。评价包括对学生认知领域的评价和情感领域的评价两个层面。认识领域的评价包括对知识、技能和智力的评价。情感领域的评价包括态度、习惯、兴趣、意志、品德及个性形成等的评价。

(1)

式中：h为花高；w为花宽；j为花纹循环的横列号，取值范围为 1，2，…，h，从下至上编号；k为花纹循环的纵行号，取值范围为 1，2，…，w，从左至右进行编号；c(j,k) 为花纹循环中第j横列第k纵行处的意匠信息，利用颜色编号来赋值，具体取值为0，1，…，15，分别代表不同的颜色信息。选用不同颜色对意匠格进行点击填充后，意匠信息将以二维矩阵的形式被定义并保存。

他声音低沉得像个真正成熟的大人，稳健的脚步一步步撕开我记忆中的黑幕，那条路在我颠倒的视线里渐渐清晰明了。

在提花组织的设计中绘制完花型意匠图后，可得到花宽w、花高h，以及花型意匠信息矩阵C。定义H为工艺花高，则其与花高存在一定的转化关系：

H=nh

(2)

双面提花组织是在具有2个针床的圆纬机上编织的，织物两面都显示正面线圈效果，以两色、三色、四色最为常见，也有六色提花针织物的设计开发[7]，织物的反面效应有横条、纵条、芝麻点以及空气层。横条反面双面提花组织的正面由不同的色纱形成一个提花线圈横列，反面由一种色纱编织一个横列，形成横条效应，正面线圈面密度为反面的n(色纱数)倍。在编织纵条反面双面提花组织时，每种色纱都只垫放在相同的针盘织针上，形成纵条效应。为克服纵条织物的露底现象，在生产中通常使2种色纱的反面线圈呈一隔一配置，即芝麻点反面提花组织。空气层双面提花针织物两面花型相同，颜色互补，因此，该类织物表面线圈较为平整，线圈变形可忽略。

D=[d(1)…d(i)…d(n)]

(3)

(4)

双面提花织物是由针筒和针盘同时编织形成一种线圈类型的组织，为方便计算，将矩阵S分为针筒矩阵T和针盘矩阵P2个矩阵。

以常规护理方式为对照组患者开展护理,包括接受患者电话咨询、发放健康知识手册等,观察组则在此基础上行网络健康护理干预,具体措施如下。

式中：H为工艺花高；w为花宽；j为花纹循环的横列号，取值范围为 1，2，…，H；k为花纹循环的纵行号，取值范围为 1，2，…，w；t(j,k)为花纹循环中针筒在第j横列第k纵行处的编织信息；P(j,k)为花纹循

在梁体混凝土浇筑过程中，现场试验员除按规范要求的取样频次随机对混凝土进行取样外，还应根据情况至少多取5～10组同条件养护抗压试件，将试件放置在构件上或旁边随构件一起养护并逐日记录同条件养护温度；混凝土浇筑完成一天后每隔12h取一组同条件养护试件在商品混凝土公司试验室进行试压，测出的混凝土强度满足张拉或拆模要求后再送检测机构检测并及时取得检测报告，根据检测报告的结果决定拆模或进行预应力张拉压浆，全部工序完成并经验收后再进行下一节段的施工。

表1 e(j,k)与c(j,k)的对应关系Tab.1 Correspondence of e(j,k) and c(j,k)

注：m为整数；j表示第j行；e(j,k)表示第j行第k列的工艺花型意匠信息。

3 工艺编织图数学模型建立

在纬编电脑提花圆机中，一般采用工艺编织图来描述织针的编织情况。工艺编织图是一种将针织物的横截面形态按编织顺序和织针的工作情况用图形表示的方法[9-10]。织针根据每个编织信息进行选针成圈、集圈或浮线。在计算机中为方便准确地识别选针信息，通过二维矩阵对编织信息进行描述，建立如下矩阵：

(5)

式中：H为工艺花高；w为花宽；j为花纹循环的横列号，取值范围为 1，2，…，H；k为花纹循环的纵行号，取值范围为 1，2，…，w；s(j,k) 为花纹循环中第j横列第k纵行处的编织信息，可用编织动作编号m来赋值，其具体取值为1(针筒成圈针盘浮线)、2(针筒浮线针盘成圈)、3(针筒集圈针盘浮线)、4(针筒浮线针盘集圈)、5(针筒成圈针盘成圈)、6(针筒成圈针盘集圈)、7(针筒集圈针盘成圈)、8(针筒集圈针盘集圈)、0(针筒浮线针盘浮线)。

式中：n为花型意匠图中的颜色数；d(i)为第i种颜色的颜色值；H为工艺花高；w为花宽；j为花纹循环的横列号，取值范围为 1，2，…，H；k为花纹循环的纵行号，取值范围为 1，2，…，w；e(j,k) 为花纹循环中第j横列第k纵行处的工艺编织信息。

(6)

(7)

矩阵E与C之间存在一定的转换关系，如表1所示。

通过自主设计或导入bmp图片的方法完成花型意匠图的设计，当设计完成后意匠信息将被保存，根据花型信息可得到相应的花型数据，包括花型意匠图矩阵(C)，花宽(w)、花高(h)以及花型意匠图的颜色数(n)等。图1示出两色提花组织花型意匠图及其对应的矩阵，由图1(a)可得到相应的花型数据：w=6，h=6，n=2，W=w=6，H=2h=12以及花型意匠图矩阵C(j,k)，由C(j,k)和颜色数n经过表1的相应算法可得到工艺花型信息矩阵E(j,k)，定义该组织为芝麻点反面双面提花织物，根据花型意匠信息C(j,k)和工艺花型信息E(j,k)经过一定的算法可得到相应的工艺编织信息s(j,k)，其转化流程图如图2所示。图3(a)示出由图1(a)经过转换得到的反面芝麻点双面提花组织的工艺编织图，图3(b)示出其所对应的矩阵。

4 提花织物模型转化算法

环中针盘在第j横列第k纵行处的编织信息，其具体取值为0(浮线)、1(成圈)、2(集圈)。

图1 两色芝麻点花型意匠图及对应编织图Fig.1 Pattern view of two-color sesame jacquard.(a) Pattern view; (b) Array of pattern view

图2 花型意匠信息和工艺编织信息转化流程图Fig.2 Flow chart of transformation from jacquard pattern to drawing knitting plan

图3 两色芝麻点提花组织工艺编织图及对应矩阵Fig.3 Technical view of two-color sesame jacquard.(a) Technical view; (b) Array of technical view

4.1 短浮线单面不均匀提花组织转换算法

单面不均匀提花组织也可用来编织短浮线的单面多色提花组织，此时为使浮线减少而将提花线圈和平针线圈按照一定的比例适当排列，俗称混吃条。编织时，提花线圈纵行对应的织针按照花纹选针编织，平针线圈纵行对应的每个成圈系统织针均参加编织[10]。设计时可按花纹风格要求，将提花线圈纵行与平针线圈纵行按照2∶1、3∶1或4∶1间隔排列。

基于单面不均匀提花的以上特征，在绘制完花型意匠图后，可得到花型意匠数据C(j,k)、颜色数n以及一维颜色值矩阵D，进而得到s(j,k)。表2、3分别示出当n=2和n=3时短浮线的单面多色提花组织的工艺编织信息。

表2 两色不均匀提花组织编织信息Tab.2 Knitting information of two-color uneven jacquard

注：m表示整数；k=2m表示偶数列；j=2m表示偶数行；100表示成圈；50表示浮线。

表3 三色不均匀提花组织编织信息Tab.3 Knitting information of three-color uneven jacquard

注：m表示整数；k=3m表示能被3整除的横列；j=3m-2表示除以3余2的纵行；100表示成圈；50表示浮线。

4.2 单面均匀提花组织转换算法

单面均匀提花组织也称浮线提花组织，一般由不同颜色或种类的纱线编织而成，上机时织针根据花型的工艺编织信息进行选针编织，在不成圈的位置纱线以浮线形式存在于织物反面，基于单面均匀提花组织的结构特征，在绘制完花型意匠图后，根据花型意匠图矩阵C可得到相对应的工艺编织图矩阵T，具体转化算法见表4。以此来确定单面均匀提花组织编织图的工艺编织信息。

表4 两色提花织物针筒编织信息的数学表Tab.4 Mathematical expressions of knitting needle information of two-color jacquard notation

注：m表示整数；k=2m表示偶数列；j=2m表示偶数行；100表示成圈；50表示浮线。

4.3 横条反面双面提花组织转换算法

在编织横条反面双面提花组织时，针盘的每个成圈系统所有的织针均参加编织。正面由2根或3根不同色纱形成1个线圈横列，由上机文件控制选针编织形成一定的花纹图案，反面由1种色纱编织1个线圈横列，形成横条效应[11]。

基于横条反面双面提花组织的以上特征，在绘制完花型意匠图后，得到相应的花型意匠图信息c(j,k)、花宽(w)、花高(h)、工艺花高(H)、颜色值数组d(i)以及e(j,k)，根据得到的这些信息经一定的算法计算得到t(j,k)和p(j,k)，具体算法见表4～7，在得到t(j,k)，p(j,k)后可根据表8得到s(j,k)，以此来确定横条反面双面提花组织编织图的编织信息。

4.4 纵条反面双面提花组织转换算法

在编织纵条反面双面提花组织时，每种色纱都只垫放在相同的针盘织针上。根据纵条效应的结构特点，在绘制完花型意匠图后，根据得到的相关信息经一定的算法计算得到t(j,k)和p(j,k)，具体转换算法见表4～7，在得到t(j,k)，p(j,k)后可根据表8确定s(j,k)，以此来确定纵条反面双面提花组织编织图的编织信息。

4.5 芝麻点反面双面提花组织转换算法

在芝麻点反面双面提花组织中，不管色纱数为多少，织物反面每个横列的线圈都是由2种色纱编织而成，并成一隔一排列，其正反面线圈的纵密差异随色纱数的不同而不同，当色纱数为2时，正反线圈纵密比为1∶1；色纱数为3时，正反面线圈密度比为2∶3[12]。

基于芝麻点反面双面提花组织提花的以上特征，在绘制完花型意匠图后，可根据相关花型信息得到t(j,k)，p(j,k)，见表4～7。在得到t(j,k)，p(j,k)后可根据表8得到s(j,k)，以此来确定芝麻点反面双面提花组织编织图的编织信息。

4.6 空气层提花组织转化算法

空气层提花组织是指针盘和针筒均为电子选针，按照花型信息进行选针编织的提花组织。基于两面提花组织提花的以上特征，在绘制完花型意匠图后，得到相应的花型意匠图信息c(j,k)、花宽(w)、花高(h)、工艺花高(H)、颜色数(n)、颜色值数组d(i)以及工艺花型信息e(j,k)，根据得到的这些信息经一定的算法计算得到t(j,k)和p(j,k)，两色空气层提花组织转换算法见表4、5，三色空气层提花组织转换算法见表6、7，在得到t(j,k)，p(j,k)后可根据表8得到s(j,k)，以此来确定空气层提花组织编织图的编织信息。

表5 两色提花织物针盘编织信息表Tab.5 Mathematical expressions of knitting dial information of two-color jacquard notation

注：m表示整数；k=2m表示偶数列；j=2m表示偶数行；100表示成圈；50表示浮线；j=4m′-3表示m为奇数；j=4m′-1表示m为偶数。

表6 三色提花织物针筒编织信息表Tab.6 Mathematical expressions of knitting needle information of three-color jacquard notation

注：m表示整数；k=2m表示偶数列；j=2m表示偶数行；100表示成圈；50表示浮线。

表7 三色提花织物针盘编织信息表Tab.7 Mathematical expressions of knitting dial information of three-color jacquard notation

注：m表示整数;k=2m表示偶数列;j=2m表示偶数行;100表示成圈;50表示浮线。

表8 由针筒针盘编织信息来确定s(j,k)Tab.8 Determine ation of s(j,k) by knitting dial information and knitting needle information

注：100表示成圈；50表示浮线；0表示针筒和针盘浮线；1表示针筒成圈针盘浮线； 2表示针筒浮线针盘成圈；5表示针盘和针筒成圈。

5 结 论

本文研究了纬编提花织物计算机辅助设计的方法，构建了花型意匠图模型和工艺编织图模型，根据不同提花组织的结构特点总结出单面提花织物和双面提花织物(反面芝麻点双面提花织物织物、反面横条双面提花织物、反面纵条双面提花织物以及空气层双面提花织物)花型意匠图与工艺编织图转化关系的数学模型；结合理论算法，通过C# JavaScript编程实现了由花型意匠和结构意匠图直接生成工艺编织图。本文结论为纬编提花织物软件设计提供了参考价值。

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