基于VRML-Java的机织物三维模拟系统开发

为了从组织结构上模拟织物的真实外观效果,建立了以椭圆形为纱线截面、三次B样条曲线为纱线屈曲形态的织物几何结构模型.在VB开发环境下.采用参数化设计方法.利用VRML和Java图形技术开发了机织物计算机三维模拟系统,介绍了系统的开发流程、特点及实现织物三维模拟的关键技术.系统生成的模拟图像文件体积小,网络传输便利,并能实时对模拟图像进行移动、旋转、缩放等操作,能在线交互输入纱线的颜色及光照效果等材质属性,瞬时改变织物的模拟效果.     

机织物外观模拟技术及其实现方法

以机织物模拟技术的发展和实现方法为线索,从理论模型、实现原理、运用方法及织物模拟各阶段的内在逻辑关系方面,对织物的平面模拟、纱线和织物由二维到三维的立体外观效果的过渡和发展做出全面细致的总结,并指出了每种方法的优缺点、机织物外观模拟技术仍然存在的问题,在此基础上对织物模拟技术未来的发展重点和方向作了展望.     

织物结构的多项式数学模型与三维模拟

在Peirce模型的基础上,利用多项式曲线拟合的方法模拟纱线的屈曲形态,以纱线弯曲的曲率、经纬纱线的半径、几何密度、屈曲波高来计算纱线屈曲轨迹上的每个点,再通过经纬纱线的排列来展示织物的结构图.在VC 6.0开发环境下,按照多项式数学模型,利用OpenGL图形技术实现了平纹和斜纹织物结构的三维模拟.模拟时,能对图形进行移动、旋转、缩放等图形定位操作;能改变一个或几个结构参数,展现经、纬纱在织物中的屈曲交织形态,并瞬时显示改变后的三维图形;通过改变法线向量的求法,改变织物结构模拟的光照效果.     

基于VRML的机织物结构三维仿真

在依据织物组织建立织物数学模型的基础上,构建了以圆形为纱线截面形态,3次B样条曲线为纱线屈曲形态的织物空间几何模型。借助VB和VRML开发工具,采用参数化设计方法,实现了单层织物组织结构的三维仿真。该三维仿真图像适宜于网络传输,资源共享,提出了一种网络环境下可以得到真实感较强的织物三维仿真图像的方法。     

机织物结构三维模拟软件系统的开发

为真实展现机织物结构立体效果,借助Maya骨骼技术和机织物结构相理论开发的机织物结构三维模拟软件系统,在解决纱线弯曲、浮长模拟的基础上,通过工艺参数模块和上机图模块基本参数的输入,实现对机织物特别是复杂组织织物结构的三维模拟,可以任意角度、任意距离观察织物结构细节,为初学者理解织物组织结构及其形成提供具有沉浸式感官体验的学习工具;同时,该软件系统能够根据输入参数实时绘制三维机织物结构,为产品开发人员提供真实高效的研发工具。     

织物仿真CAD在纱线模拟技术方面的新进展

纱线设计是织物仿真CAD中一个重要的模块,纱线模拟的好坏直接影响到织物模拟效果。本文从纱线细度、纱线捻度、纱线毛羽、纱线类型、纱线颜色、纱线模拟光照模型、纱线模拟效果等方面对纱线设计模块进行了详细阐述。此系统的实现为下一步的织物仿真模拟打下了坚实的基础。     

二重组织织物计算机三维模拟的实现

探讨利用计算机进行二重组织织物三维模拟的实现方法.在建立二重组织织物计算机设计模型的基础上,依据其整数矩阵中各组织点的性质,基于织物结构的Peirce模型,利用虚拟现实建模语言(VRML),构建了二重组织织物结构的三维仿真模型.进一步结合Java语言编程,实现了表、里组织纱线颜色、光照等参数的网络交互设计.以经二重组织为例,进行了计算机三维模拟及网络交互设计.     

机织物外观计算机模拟方法的探讨

评述了织物ＣＡＤ系统中机织物外观计算机模拟现状,指出了其存在的问题,提出建立在纱线实体模型基础上的织物外观三维计算机模拟方法,该方法不仅可以模拟织物结构参数变化时织物外观的变化,还为实现复杂组织结构的可视化奠定了基础。     

机织物仿真模拟方法探讨

基于机织物结构模拟中由于纱线屈曲而产生的光线反射不均衡性,文章系统分析和探讨了改进机织物外观效果的基本方法,提出了一种能够快捷、有效提高织物外观数字化模拟效果的新算法.该算法综合考虑了织物中相邻经纱或纬纱之间的部位,以及经纬纱交织的部位亮度较低,而经纬浮长的中央突出部位亮度较高,使得同一根纱线的不同部位由于在织物中所处的位置不同而产生不同亮度的情况.该算法以二维的方法模拟实际织物表面的三维效果,具有速度快、效果好的优点.     

基于Matlab的机织物结构相三维仿真

为真实、快速、形象地显示织物,基于Peirce及其衍生模型采用正余弦函数模拟了纱线屈曲状态;利用圆形和椭圆形分别描述纱线截面形态,避免了纱线弯曲处出现尖角或交叉;加入织物多类控制参数,实现了不同纱线直径、经纬密、结构相、纱线线密度的快速变换控制。基于坐标变换原理,建立了以空间曲面描述织物三维形态的模型;采用Matlab语言进行编程,基于所建数学模型进行三维结构形态模拟;加入颜色插值、添加光源等,更好地进行了仿真效果呈现。     

Computer simulation of plain woven fabric appearance from yarn photographs

This article proposes a method for simulating plain woven fabric appearance based on photographs taken by still camera of actual yarns along their lengths. The survey mathematically models the transformation of yarns from a straight circular cylinder to a flattened and crimped form in the fabric structure. The simulation is performed by yarn images that are obtained by image processing techniques and resized according to mathematical models developed by means of the software prepared. Transforming circular yarn cross-section to elliptical one for simulating yarn flattening and modelling the crimped shape of yarn by an elastica curve are both convenient and realistic. The simulation of plain woven fabric can be performed by a method based on raster graphics. This article provides a model for yarn shape in fabric structure as well as a method for simulating plain woven fabric appearance. This method may be used in textile industry for design and quality control.     

基于TexGen的经编针织物的三维仿真

针对经编针织物复杂的三维仿真问题,采用TexGen软件对经编针织物进行三维仿真。基于TexGen的建模原理,先确定最小重复单元线圈上的数个节点,通过样条插值的方法获得纱线长度方向的三维中心线,然后通过扫掠二维的横截面,再经过重复最小单元的方法获得经编针织物中纱线的三维几何模型。结果表明,由TexGen对经编针织物进行三维模拟的方法简单可行,模拟得到的效果图中线圈过渡平滑,线圈间的连接较平滑,可达到比较理想的仿真效果。     

球形弹体冲击下三维正交机织物结构破坏机制有限元分析

为深入研究抗冲击三维正交机织物的破坏机制,通过有限元建模分析,以三维正交机织物为靶体,在纱线尺度细观结构模型上计算其在不同初始速度球形弹体冲击下的渐进破坏过程。对不同初始速度下球形弹体的速度和加速度变化历程、各纱线系统吸能比例、材料渐进破坏过程以及最终破坏形态等进行分析。结果表明:平直排列的纱线系统在吸收与耗散球形弹体冲击能量的过程中发挥重要作用,可使能量以很快的应力波速扩展到三维正交机织物靶体的大面积区域,并提高吸能效果;球形弹体初始速度为100 m/s时,经、纬、Z纱系统可分别吸收总能量的39.6%、48.37%、12.03%,经、纬纱系统为三维正交机织物靶体抵抗冲击力过程中的主要承力部位;通过增加纱线层数、织物体积及织造密度等可提高三维正交机织物材料的抗冲击性能。     

应用纱线序列图像的电子织物构建

为检测纱线条干均匀性对织物外观的影响,在纱线条干图像测量的基础上,提出了一种基于纱线序列图像的电子织物的构建方法。通过建立织物组织变化模型和光照模型,将纱线直径值与基元组织点外观灰度纹理分布相结合,构建电子织物外观数学模型。实验中通过将采集的纱线序列图像进行图像分割和形态学运算等处理,获取纱线直径数据,代入到构建的织物外观数学模型中,实现基于纱线序列图像的电子织物的模拟并且相关参数可调。通过选择合理的织物结构参数,提出的电子织物模型能够真实的反映纱线条干均匀性对织物外观的影响,准确预测布面效果。     

机织物CAD系统中的仿真技术

通过对机织物CAD系统主要功能的分析，运用软件工程学的基本原理，利用Visual C中图像技术，并结合机织物的特点，阐述了机织物CAD系统在Windows98平台下的实现过程。该系统包括组织图设计、纱线仿真、配色和织物小样剪切与外观模拟穿着效果图等功能。在组织图设计与纱线份真功能模块中，分别涉及到其设计思想、原理，设计框图及设计的效果等；在小样剪切功能模块中，介绍了DIB技术、图像处理类的构建等有关图像处理技术的问题。该系统运行稳定、适用面广，其方便、快速、准确的优点在一定程度上缩短了产品开发周期，为纺织厂的工艺设计提供了一条简捷适用的新途径。     

Air permeability of multilayer woven fabric systems

A model to predict the air permeability of a multilayer woven fabric system from the air permeability and construction parameters of a single fabric has been developed. A new factor to account for the distortion of the threads in the fabric due to the flow of air through the layers of the fabric is proposed. This model incorporates the fabric cover factor (determined using an image‐processing method) and the proposed distortion factor (determined based on yarn linear density and fabric structure). The performance of the proposed model has been successfully validated by using it to predict the air permeability of other multilayer woven fabric systems and comparing it to experimentally determined values. The model can thus be used as a valuable tool in the engineering design of multilayer woven structures with desired air permeability performance requirements.     

Weave pattern recognition by measuring fiber orientation with Fourier transform

An effective method based on measuring the fiber orientation of yarn floats with two-dimensional Fourier transform (2-D FFT) is proposed to recognize the weave pattern of yarn-dyed fabric in the high-resolution image. The recognition process consists of four main steps: 1. High-resolution image reduction, 2.Fabric image skew correction, 3.Yarn floats localization, 4. Yarn floats classification. Firstly, the high-resolution image is reduced by the nearest interpolation algorithm. Secondly, the skew of the fabric image is corrected based on Hough transform. Thirdly, the yarn floats in the fabric image is localized by the yarns segmentation method based on the mathematical statistics of sub-images. Fourthly, the high-resolution image is corrected and its yarns are segmented successively according to the inspection information of the reduced image. The fiber orientations are detected by 2-D FFT, and the yarn floats are classified by k-means clustering algorithm. Experimental results and discussions demonstrate that, by measuring the fiber orientation of yarn floats, the proposed method is effective to recognize the yarn floats and the weave pattern for yarn-dyed, solid color, and gray fabrics.     

三维整体经编夹芯结构预制件的制备工艺

在传统经编间隔织物研究的基础上进行玻纤经编间隔织物的研究,包括玻纤原料的选用、织物组织结构设计、上机试验编织的研究等。结果表明：优化设计经编间隔织物结构,选用细度较小、捻度较小的玻璃纤维纱并在编织过程中对玻纤采取适当的润滑处理,可大大减小玻纤因脆性大,起静电,易钩毛引起的断纱。同时,上机织造时选择利于编织的成圈机件配置,优化织针形状,合理调节上机过程中牵拉与送经参数的配置关系,选用较大的牵拉角度,可以较好的改善玻纤的编织性能,提高三维整体经编预制件的成型质量,为实际生产提供参考价值。     

嵌入机织物的碳纳米管纱线应变传感性能

为研究以碳纳米管（CNT）为传感元件的智能织物的传感性能,采用嵌入方式将碳纳米管纱线与机织物结合,测试碳纳米管纱线的电阻变化率与机织物的应变关系。结果表明：实验所用的CNT 纱线的传感系数为1.02,采用5%的聚乙烯醇（PVA）溶液对其进行复合后的CNT/PVA纱线其传感系数提高到了1.43;将CNT 纱线与CNT/PVA 纱线分别沿经向和纬向嵌入平纹织物,均沿经向施加3%的应变,CNT/PVA 纱线传感系数经向为0.67,纬向为0.27,CNT 纱线传感系数经向为0.33,纬向为0.1１。改变CNT/PVA 纱线嵌入平纹的经浮长,浮长越长时织物的传感系数越高,连续6 个经浮长对应的传感系数最高为0.81;改变CNT/PVA 纱线经向嵌入平纹的长度,在一定范围内,嵌入的纱线长度越长织物的传感系数越高,将3cm 的CNT/PVA 纱线经向嵌入平纹织物经向拉伸7%时对应的传感系数约为1.07。     

Peirce平纹机织物结构模型的计算精确度

为提出一种可估计任意机织物结构理论模型精度的思路,利用Peirce织物结构理论计算平纹织物纱线的几何形态。用Keyence数码显微镜非破坏性地实际测量织物的关键点位置,并利用保形3次B样条曲线模拟织物结构。采用离散Fréchet距离进行判别理论计算的纱线构形曲线和实测模拟的纱线构形曲线的相似性程度。计算两条曲线上对应波峰点、波谷点及相邻波峰点与波谷点的离散Fréchet距离差的绝对值,得到一个可认为曲线相似时的阈值 ,并与织物厚度相比较,提出纱线中心线形状相似度的概念。阈值 越小,则相似度越高,织物结构模型计算的精确度越高。通过MatLab应用程序,对两种平纹组织三维重建织物结构模型的相似性进行了分析并计算出样品1和样品2经、纬纱的相似度值分别为90%,86%,82%,94%。