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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 針織羊毛衫花紋設(shè)計(jì)三維建模及仿真
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 當(dāng)前緯編針織物三維仿真的研究大多局限在單個(gè)的成圈組織、集圈組織、浮線和移圈組織。本文通過對成圈、浮線、集圈和移圈線圈三維模型的綜合分析，采用粒子模型及彈簧質(zhì)點(diǎn)理論和邏輯位理論方法，實(shí)現(xiàn)了這幾種不同線圈之間的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。并結(jié)合VC++和OPENGL混合編程技術(shù)，得到了所需要的針織羊毛衫花紋的三維仿真模型。使各種羊毛衫花紋效果的提前預(yù)覽成為可能，對計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)取代小樣生產(chǎn)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目從2010年8月份開始至今，我們組六名成員在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，針對現(xiàn)階段國內(nèi)對緯編針織三維線圈模型的研究普遍存在的結(jié)構(gòu)單一、變化性不強(qiáng)等問題，在與企業(yè)合作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一年的科研攻關(guān)，運(yùn)用邏輯位理論和參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，提出了對成圈、集圈、浮線和移圈這幾種基本線圈多因素綜合分析的新思路，實(shí)現(xiàn)了各種線圈之間的混合聯(lián)動(dòng)。研究并開發(fā)出了適用于針織羊毛衫花紋設(shè)計(jì)的三維仿真系統(tǒng)。具體介紹如下： 1、羊毛衫小樣的觀測和分析。 在羊毛衫小樣上機(jī)試織前，需要先確定羊毛衫線圈的圈距、圈高，各種基本線圈之間的組合情況和紗線顏色、粗細(xì)。羊毛衫小樣試織完成后，通過對小樣實(shí)物進(jìn)行觀測，在草紙上繪出小樣各種線圈軌跡的三視圖。 2、羊毛衫三維線圈模型的建立。 對根據(jù)小樣在草紙上繪出的線圈軌跡進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，建立各種線圈在不同情況下的數(shù)學(xué)模型。并通過建立的各種線圈模型，分析這幾種線圈之間組合時(shí)的內(nèi)部關(guān)系和力學(xué)性能引起的變形，進(jìn)而得到線圈之間聯(lián)動(dòng)的一般規(guī)律，建立組合線圈的聯(lián)動(dòng)模型。 3、研制一套具有較強(qiáng)實(shí)用性的針織羊毛衫三維仿真系統(tǒng)。 根據(jù)建立的各種線圈的聯(lián)動(dòng)模型，在OPENGL三維仿真平臺上用程序語言實(shí)現(xiàn)這幾種線圈的聯(lián)動(dòng)效果，完成針織羊毛衫三維仿真系統(tǒng)。并綜合考慮針織廠對羊毛衫設(shè)計(jì)時(shí)的可操作性，通過改變?nèi)嗪腿Ω?、線條顏色和粗細(xì)等相關(guān)參數(shù)提高三維仿真的逼真度，使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)具有較靈活的選擇，適用于各種不同花型的羊毛衫設(shè)計(jì)。 4、根據(jù)在針織羊毛衫三維仿真系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的花紋上機(jī)試織，對比實(shí)物和仿真效果圖。 在羊毛衫三維仿真系統(tǒng)里對羊毛衫花紋設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)際模擬，生成羊毛衫仿真圖。并根據(jù)設(shè)置的參數(shù)在羊毛衫橫機(jī)上試織，對比分析羊毛衫實(shí)物效果和仿真圖，通過反復(fù)調(diào)試各種參數(shù)使仿真的羊毛衫效果圖與實(shí)物具有相同的效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1、目的：研制一套具有較強(qiáng)實(shí)用性的針織羊毛衫三維仿真系統(tǒng)，適用于羊毛衫花紋的設(shè)計(jì)，替代工廠羊毛衫小樣的試織，縮短羊毛衫的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的市場競爭力。 2、基本思路：通過對成圈、浮線、集圈和移圈三維線圈模型的分析，結(jié)合邏輯位理論和參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，來實(shí)現(xiàn)這幾種不同線圈之間的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。并結(jié)合VC++和OPENGL混合編程技術(shù)和粒子模型及彈簧質(zhì)點(diǎn)理論，得到所需要的針織羊毛衫花紋的三維仿真模型。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、科學(xué)性：將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、力學(xué)和針織工藝學(xué)理論知識有機(jī)結(jié)合來建立線圈及力學(xué)變形三維復(fù)合模型。通過理論研究和實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證是可行的。 2、先進(jìn)性：采用粒子模型及彈簧質(zhì)點(diǎn)理論，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)各種羊毛衫線圈混合聯(lián)動(dòng),提高了織物仿真度。經(jīng)相關(guān)專家認(rèn)定，在線圈組合三維仿真效果上處于國內(nèi)同行先進(jìn)水平。 3、獨(dú)特之處：采用粒子模型及彈簧質(zhì)點(diǎn)與針織工藝相結(jié)合的新構(gòu)思，建立各種羊毛衫線圈聯(lián)動(dòng)模型。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 鑒于針織羊毛衫大批生產(chǎn)之前需要上機(jī)試織的現(xiàn)狀， 通過多次對各種針織羊毛衫小樣的實(shí)驗(yàn)觀測和三維仿真效果進(jìn)行對比分析，研制出一套具有較強(qiáng)實(shí)用性的針織羊毛衫三維仿真系統(tǒng)，適用于羊毛衫花紋多樣性的設(shè)計(jì)，可替代工廠羊毛衫小樣的試織，縮短羊毛衫的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的市場競爭力。該系統(tǒng)的建模思路同樣適用于其它緯編針織物和經(jīng)編織物的三維仿真，具有較強(qiáng)的推廣意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 針對當(dāng)前緯編針織物三維仿真的研究大多只考慮單一的成圈組織、集圈組織、浮線和移圈組織。通過對成圈、浮線、集圈和移圈線圈三維模型的綜合分析，采用邏輯位理論方法，實(shí)現(xiàn)了這幾種不同線圈之間的混合聯(lián)動(dòng)。并結(jié)合VC++和OPENGL混合編程技術(shù)，得到了所需要的針織羊毛衫花紋的三維仿真模型。為雙面緯編復(fù)合組織的三維仿真研究奠定了基礎(chǔ)，使各種羊毛衫花紋效果的提前預(yù)覽成為可能，對計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)取代小樣生產(chǎn)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
獲獎(jiǎng)情況
- 作品獲2011年第八屆湖北省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競賽二等獎(jiǎng)。 《針織羊毛衫花紋設(shè)計(jì)三維建模及仿真》2011年8-9月，在國家級中文核心期刊《針織工業(yè)》公開發(fā)表； 《three-dimensional Dynamic Simulation of weft knitted Fabric》2011年4月21日-22日，在第三屆三維織物及其應(yīng)用國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表。
鑒定結(jié)果
- 該作品通過綜合分析羊毛衫基本線圈的三維模型，實(shí)現(xiàn)了各種線圈之間的混合聯(lián)動(dòng)，成功地研制出了一套羊毛衫三維仿真系統(tǒng)?？梢匀〈S小樣的試織，在線圈組合三維仿真效果上處于國內(nèi)同行先進(jìn)水平。
參考文獻(xiàn)
- [1] 王元瑾.計(jì)算機(jī)輔助羊毛衫設(shè)計(jì)[D]. 上海:東華大學(xué), 2001. [2] 劉夙，龍海如.緯平針織物的計(jì)算機(jī)三維模擬[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2007. [3] 史曉麗，耿兆豐. 針織三維效果仿真的研究及實(shí)現(xiàn)[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2003, 29(3):47-50. [4] 汪育桑，馮勛偉. 基于幾何模型的緯編提花織物結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[J]. 中國紡織大學(xué)報(bào), 2000. [5] 張麗哲，蔣高明. 經(jīng)編組織仿真中的線圈偏移[N]. 紡織學(xué)報(bào)，2010. [6] K.F.Choi, T.Y.Lo. An Energy Model of Plain Knitted Fabric[J]. Textile Research Journal, 2003. [7] Kurbak, A., Plain Knitted Fabric Dimensions (Part I), Textile. Asia, March, 33, 36, 41–44 (1998). [8] Savvas G. Vassiliadis. Mechanical simulation of the plain weft knitted fabrics[J]. International of Clothing Science and Technology, 2007. [9] Arif Kurbak, Ozgur Ekmen. A Geometrical Model for Widthwise Curlings of Plain Knitted fabrics[J]. Textile Research Journal, 2008. [10] 蒙冉菊, 方園. NURBS樣條曲線緯編針織物線圈結(jié)構(gòu)的建模分析[J]. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,24(3).
同類課題研究水平概述
- 目前，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，無論在科學(xué)研究還是技術(shù)開發(fā)和工業(yè)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)都顯示出強(qiáng)大的威力，已成為人們研究復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)不可缺少的一種手段，其成效十分顯著。 在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)針織物的仿真關(guān)鍵在于針織物模型的建立。在國外，英國的Chamberlain在1926年首次提出了由圓弧和直線組成的二維線圈模型，pierce在1947年基于紗線中心軸是直線和圓弧的假設(shè)，建立了空心的空間圓柱和圓弧柱的三維線圈模型，此外還有Leaf和Glaskin、Munden、kawabata等的線圈模型。然而，無論是什么樣的仿真模型，都是以系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模為基礎(chǔ)，在一定假設(shè)條件下進(jìn)行的信息處理過程，進(jìn)而在仿真基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 在國內(nèi)，2000年，史曉麗等人在Pierce 模型的基礎(chǔ)上,圈柱用圓柱代替,圈弧用圓弧代替,建立了三維的線圈模型,并通過光照、消隱等方法實(shí)現(xiàn)了針織線圈的模擬。汪育桑和馮勛偉通過對構(gòu)成緯編提花針織物的基本線圈單元進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)分析, 建立幾何模型, 開發(fā)了一套緯編提花針織物計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。張克和等人運(yùn)用有限元法對針織物建模進(jìn)行系統(tǒng)分析,模擬出了平針、羅紋、雙反面組織的三維效果。2007年，蒙冉菊等人運(yùn)用NURBS 樣條曲線進(jìn)行緯編針織物線圈單元模型的數(shù)學(xué)建模, 通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了NURBS 樣條曲線線圈單元模型具有更好的適用性, 使緯編針織物建模結(jié)果更為準(zhǔn)確合理。龍海如等人在Pierce 線圈模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)針織物空間幾何結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),建立了由幾段用參數(shù)方程表示的空間圓弧和曲線連接組成三維幾何線圈模型。并在OPENGL平臺上成功模擬出了緯平針織物的正反面效果。 由于羊毛衫花紋的設(shè)計(jì)不僅僅局限在單個(gè)的成圈、集圈、提花和移圈組織，而是這幾種線圈之間的相互配合。所以羊毛衫花紋的設(shè)計(jì)需要建立成圈、集圈、浮線和移圈組織之間的聯(lián)動(dòng)模型。在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境中將三維線圈模型參數(shù)圖像化，將會極大地方便針織羊毛衫的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，并可替代原有的小樣生產(chǎn)，大大提高企業(yè)對市場的快捷反應(yīng)能力，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
