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.     

三维单纱的计算机模拟

为了缩短产品开发周期,实现纱线仿真效果,采用基于织物结构的Peirce模型和非圆形纱线的几何结构参数,探讨三维纱线结构中纱线截面的变化和纱线中心轴线的空间位置,以建立真实的纱线三维结构模型.借助于Visual C 与Open GL开发工具,把光照和纱线材质因素引入纱线三维结构模型中,实现计算机纱线三维模拟.     

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.     

利用纹理几何约束进行织物场景模拟

针对真实场景当中织物纹理的虚拟模拟问题,提出一种利用纹理几何约束进行场景模拟的方法。该方法通过提取织物纹理中的平行、垂直约束,利用空间透视模型可求出相机焦距,并计算出纹理的空间法向量。同时确定一个基平面,使基平面法向量绕x轴,y轴旋转到纹理法向量位置,计算出旋转角度,然后在Visual C++6.0下通过交互操作并利用纹理映射技术进行织物场景模拟。实验表明该方法模拟的织物纹理三维效果逼真。     

应用色纺纱图像的纬编针织物外观模拟

针对试织打样预测色纺纱针织物产品布面颜色造成的耗时、费力问题,提出一种应用真实色纺纱图像的针织物外观模拟方法。首先利用图像处理技术对采集到的色纺纱彩色图像进行预处理,包括图像分割、形态学开运算和闭运算得到色纺纱的主体二值图像,获取纱线主体的边界和中心线,进而得到原始纱线图像主体部分;然后利用改进的Peirce线圈模型,将真实色纺纱线纹理映射至线圈的几何模型上;最后根据建立的织物组织变换模型,改变线圈的覆盖关系,完成纬编针织物的模拟。模拟结果表明:该模拟算法可快速、准确地模拟出不同密度、不同纱线的织物布面效果,且与真实扫描的织物视觉效果一致,有望取代实物打样。     

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.     

应用混色纱纹理信息的纬编针织物模拟

为研究数码混色纱纬编针织物的外观色彩及纹影的模拟方法,利用图像处理技术对采集的图像进行平滑去噪,得到剔除细节的模糊图像,在Lab 空间下运用彩色图像硬聚类算法对平滑后的图像进行聚类分割,得到混色纱主体图像,获取其左右的边界和中心线信息;然后在经典的Pierce 线圈模型的基础上,利用混色纱主体图像的廓线信息完成由纱线到线圈圈弧和圈柱的映射;最终根据不同组织的圈弧和圈柱的覆盖关系,得到基本纬编针织物组织。结果表明,提出的纱线映射线圈算法,通过织物组织结构及密度可模拟混色纱纬编织物的混色色彩及外观纹影。     

基于TexGen的筒状纬编针织物的三维仿真

为建立筒状纬编针织物三维几何模型,突出其立体感,以传统的二维Pierce线圈模型作为织物在其厚度方向上的投影,利用几何关系得到能描述纬编针织物纱线形态的15个节点及其二维坐标值的计算方法,再将织物厚度方向扩展为节点坐标的第三维度,根据节点位置的不同得到其三维坐标值,基于这些节点在TexGen软件中使用Bezier样条曲线建立织物的纱线轨迹,再以指定的纱线横截面形状扫掠轨迹,建立通用的筒状纬编针织物三维模型。模拟结果较好地表现了线圈的相互串套关系和织物的空间形态,且能为后续的有限元分析提供前处理工作。     

纬编针织物几何建模及其算法

为更真实地模拟纬编针织物几何形态,丰富细节特征,采用三层纤维螺旋的加捻纱线模型刻画针织物中纱线形态。将最小旋转标架作为计算加捻纱线中各纤维位置的局部坐标,通过几何变换、坐标变换等方法,构建任意曲线为中心线的加捻纱线模型。根据成圈、集圈、浮线3种典型纬编针织物线圈结构,通过反算法求取3次非均匀有理B样条曲线控制点,进而构建线圈纱线中心线模型。在此基础上,提出根据结构意匠图构建加捻纱线针织物几何模型的算法,并给出相应算例。结果表明：本文算法所建立的加捻纱线针织物几何模型保留了纱线加捻的细节特征,外观更加贴近真实织物。     

织物外观仿真模拟方法的比较

作为织物CAD的重要组成部分,织物外观仿真技术得到了足够的重视和研究,形成了一些相对比较成熟的模拟方法,这些仿真方法可归为3类:配色模纹法、基于纱线设计的织物外观模拟法、基于织物几何结构和光照模型的织物外观模拟法。分别介绍了这3类方法的仿真原理,分析了每类方法中不同仿真模型的主要优点与缺点,同时对3类方法进行了系统的比较和评价,指出相应方法的适用性,并提出了该研究领域的研究方向。     

平纹织物三维模型的建立和侵彻实验的数值模拟

提出平纹织物模型的函数,根据此函数建立了平纹织物的三维几何模型,并应用于数值模拟分析.所建立的几何模型考虑到了平纹织物真实的纱线间距、纱线的屈曲和纱线的截面形状.为建立此模型,需要测量平纹织物的3个参数:纱线间距、纱线厚度和纱线宽度.使用Creo Elements/ProR软件建立织物模型,模拟了子弹侵彻多层平纹织物的过程.实验对比表明,织物的真实变形情况与实验一致性较好.     

网络环境下的机织物三维仿真模拟

为探索网络环境下的机织物三维仿真方法,建立了以圆形为纱线截面,三次B样条曲线为纱线路径中心线的织物空间几何模型;采用参数化设计方法,利用虚拟现实建模语言（VRML）和JAVA语言实现了网络环境下的机织物计算机三维模拟。上述方法生成的织物模拟图像文件体积小,通过Cortona等浏览插件即可实现网络发布,并能在网络环境下对三维模拟图像进行移动、旋转、缩放等操作,能在线交互输入纱线颜色及光照效果等材质属性,实时改变织物的模拟效果。为研究网络环境下的织物三维模拟提供了一种方法。     

NURBS曲线反算不同参数取值法在纬平针织物仿真中的比较

为精准模拟和灵活控制纬平针组织三维仿真效果，通过分析纬平针织物的几何结构改进成圈线圈模型，建立纬平针组织三维结构模型，获得线圈中心线型值点数据和纱线的结构特征。使用Code::Blocks开发环境、C++语言和OpenGL函数库，基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线原理，采用均匀参数化法、弦长参数化法和向心参数化法3种不同的节点矢量计算方法，反算控制点，之后拟合曲线模拟线圈中心线，比较使用不同节点矢量计算方法时线圈中心线结构的模拟效果，最终得到合理通用的仿真效果，并可根据型值点的选取情况以及各方法的特性选择合适的节点矢量计算方法。基于NURBS曲面原理可模拟纬平针组织纱线表面，并增加光照与材质效果，实现纬平针组织三维实体仿真。     

纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型构建与实现

纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几何结构模型,接着分析了纬编双面移圈织物结构特征,并在传统弹簧-质点模型的基础上构建了多层弹簧-质点模型,然后采用牛顿第二定律和Velocity-Verlet数值积分法求解了多层弹簧-质点模型的最终位置,最终提出了一种纬编双面移圈织物结构模拟的算法流程。本文建立的多层弹簧-质点结构模型能够反映纬编双面移圈织物的组织结构,具有较好的结构模拟效果。     

应用ABAQUS的织物热传递有限元分析

为拓展机织物热舒适性设计、评估和优化的思路,提供一种有效预测织物热阻的方法,基于织物的三维模型及传热学理论,对织物系统进行一维热传递的数值模拟,得到织物传热过程中的温度分布特征。利用显微图像及切片技术获取织物几何结构参数,建立平纹织物的几何模型,并与纱线周围静止空气装配,构成织物系统的三维模型,借助有限元分析软件ABAQUS,根据模拟环境设置边界条件与相互作用,计算模型的数值解。最后通过模拟皮肤散热的恒温平板实验,对数值模拟结果进行验证,结果显示：织物外表面温度的模拟值与实验值随时间变化的一致性较好,理论热阻值与实验热阻值相对误差为3.9％,二者吻合度较高。     

基于Web的少梳经编色织物仿真与虚拟展示

为实现少梳经编色织物的仿真与服装的虚拟展示,便于分析少梳经编织物的编织原理和结构特点,通过测量与分析实际线圈尺寸建立经编线圈几何模型,根据每把梳栉垫纱数码的规律,建立了单根纱线的线圈坐标数学矩阵与坐标平移矩阵,利用矩阵运算得到少梳经编色织物线圈的坐标。采用Web中的双缓存技术分别绘制每把梳栉的线圈和延展线,并进行叠加组合实现仿真;然后利用截图手段获得花型纹理单元,并基于纹理映射技术实现服装的虚拟展示;最后通过与实际织物对比仿真结果进行检验。结果表明,该方法能够准确模拟少梳经编色织物的尺寸与花型,实现可视化设计与展示。     

全成形双层结构针织服装部件化虚拟展示研究

针对双层全成形服装开发少且虚拟展示实时性欠佳的问题,在分析全成形双层服装的异形结构样板模型特征要素基础上,对部件化分类后的双层样板模型进行参数化设计,并建立二维样板与三维样板模型的拓扑几何映射关系,应用弹簧-质点模型实现里外层二维样板的三维部件化建模,通过使用数字化纱线仿真模拟与纹理映射技术,对纹理映射后的二维样板的工艺结构特征点进行校准对位,最终实现了全成形双层针织服装无缝化部件虚拟建模设计与快速虚拟仿真展示,为全成形异形结构类针织服装的系列化产品开发与快速交互提供创新方案。     

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。     

光线跟踪算法在织物CAD中的应用

根据织物的组织、纱线的结构以及花纹图案对织物进行仿真模拟是织物CAD系统的主要功能之一,为了在真实感方面进一步提高仿真效果,将光线跟踪技术用于织物CAD系统中,把二维平面效果图变成三维立体效果图,并在跟踪过程中引入跟踪深度和衰减指数的概念提高算法效率,针对纺织品的特点建立非折射透明模型,运用光线跟踪算法模拟织物表面的反射、透射以及阴影等光照效果,并通过场景造型、光照计算以及纹理、反走样等技术的综合运用,获得较好的视觉效果。     

玻璃纤维织物的自动几何建模研究

织物的组织结构与其性能有很大的关系。通过设计并织造了四种不同组织(二维方平组织、3/1斜纹组织、双层斜纹组织,以及三维角连锁组织)、不同厚度的玻璃纤维织物,并对它们的几何形态进行模拟。结果表明,根据纱线的物理结构参数和织物的实际照片创建织物几何模型可行,且模型能够反映纱线的空间结构。