无缝针织物的织物外观模拟技术的分析与实现

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1、：、．-’，i东华大学硕士研究生学位论文摘要无缝针织物的织物外观模拟技术的研究与实现摘要在传统工艺上，纺织品的设计需要经历多次打样(试织)、参数修正的过程，然后才投入正式生产。由于每次打样需要花费大量时间、人力和原料，而且纺织品的种类、图案千变万化，因此，采用实物打样不能满足当前纺织品生产的低成本、快生产的需求。随着科学技术特别是计算机相关技术的发展，计算机图形学、计算机辅助设计(CAD)越来越多的应用于纺织品生产中。因此，以无缝针织产品为对象，研究计算机模拟织物设计过程，生成织物模拟效果，并显示产品的虚拟效果，具有很好

2、的实用价值和现实意义。本论文以“无缝针织产品智能设计和虚拟加工”项目为背景，以三维Pierce线圈模型为基础，从不同角度对模型进行修改，并建立了适用于针织物的三维几何线圈模型，同时研究了纱线的毛羽、股线等三维模拟技术，用以提高织物真实感。最后结合OpenGL，在VS平台下开发针织物外观模拟系统。本文主要研究工作包括：(1)通过分析纬编针织物物理结构和三维Pierce线圈模型，建立了适用于无缝针织产品的纱线三维几何线圈模型。根据纱线线圈的中心线走向，将线圈分为两个部分：弧段(如针编弧、沉降弧)和圈柱段。纱线三维几何线圈模型

3、是用椭圆描述弧段、三次B样条曲线模拟圈柱段。由于真实织物不同纱线之间在串套时受力影响，很可能导致纱线的弯曲或扭曲现象，因此相L匕Pierce线圈模型中圆弧描东华大学硕士研究生学位论文摘要述弧段、直线描述圈柱，三维线圈模型实现的模拟效果更真实。(2)支持多种织物组织的织物外观模拟，如平针组织、罗纹组织。对于平针组织，在三维线圈模型基础上，其织物模拟效果可利用OpenGL库函数实现。与平针组织不同的是，罗纹织物常表现重叠现象，原因是其正、反线圈在衔接时在纵深方向有拉伸、横向上会压缩。因此本文引入压缩系数来描述正、反线圈衔接时

4、的重叠程度。(3)研究纱线的毛羽、股线设计方法。按照毛羽形态的不同，采用不同的毛羽方法。稀疏而且较长的毛羽效果用B样条曲线实现，稠密而且较短的毛羽效果通过给纱线增加噪声的方法模拟。股线可通过旋转截面的方法实现。试验表明：在给纱线增加毛羽、股线效果后，织物模拟效果的真实感有了很大的提高。(4)实现了提花图案设计。带提花图案的织物可看成是由不同颜色的纬平针线圈组成。在OpenGL中，通过为织物的不同线圈定义不同材质属性，并结合光照模型，实现了织物组织的提花图案效果。(5)基于项目的需要，设计和实现了针织物外观模拟系统。该系统

5、包括三维线圈模型选择及建模、织物外观模拟、毛羽及股线设计、提花图案文件保存及导入等功能。产品设计人员可以实时查看织物的设计效果，如对效果不满意，可以对设计方案修改。该系统大大提高了织物设计的效率，也缩短了设计周期，具有很好的应用价值。东华大学硕士研究生学位论文摘要关键词：针织物CAD；Pierce线圈模型；织物毛羽；三维模拟技术；OpenGL；东华大学硕士研究生学位论文ABSTRACTRESEARCHANDIMPLEMENToFAPPEARANCESIMULATIoNTECHNoLoGYINSEAMLESSKNITTED

6、FABIUCABSTRACTInthetraditionalcraft，thetextiledesignneedstoexperiencesuchaprocessmanytimes：triestoweaveandrevisesparameter,andthenitmaybegintheofficialproduction．Becauseweavingneedstospendmassivetime，manpower,andmaterial，andthefabricsandthepaaemdesignhavegreatvar

7、iety．Therefore，usingthematerialtoweavecannotsatisfythecurrentdemandthatlowcost，quickproduction．Withsciencetechnologydevelopment，especiallythecomputertechnology,thecomputergraphicsorcomputer-aideddesign(CAD)aremoreandmorebeappliedinthetextileproduction．Therefore，w

8、iththeseamlessknittingproductsasresearchobject，theresearchaboutsimulatingdesignprocesses，generatingsimulationresultsoffabricandthenshowingvirtualeffectofproduc