熊 瑩， 繆旭紅， 張愛軍， 蔣高明， 劉偉峰

(1. 江南大學 針織技術教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122；2. 海安啟弘紡織科技有限公司， 江蘇 南通 226600)

經(jīng)編閃避墊紗提花織物的計算機仿真

熊 瑩1， 繆旭紅1， 張愛軍1， 蔣高明1， 劉偉峰2

(1. 江南大學 針織技術教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122；2. 海安啟弘紡織科技有限公司， 江蘇 南通 226600)

為滿足經(jīng)編閃避墊紗提花織物開發(fā)設計階段預測花紋形狀的仿真需求，在研究經(jīng)編閃避墊紗提花織物的提花原理及外觀特征基礎上，根據(jù)花梳的組織結構對其進行分類；同時，為該經(jīng)編提花織物建立了通用的穿經(jīng)、墊紗數(shù)碼、梳櫛意匠圖及織物意匠圖等數(shù)學模型，并對不同類型的經(jīng)編閃避墊紗提花織物分別進行了數(shù)學描述和類型判斷，分析了平布類和起絨類經(jīng)編閃避墊紗提花織物的意匠圖矩陣賦值方法。利用 VC++. NET 程序語言作為軟件開發(fā)工具，結合仿真原理，實現(xiàn)了經(jīng)編閃避墊紗提花織物的仿真，并以經(jīng)編閃避墊紗提花絨織物的仿真為例進行驗證，結果表明該仿真方法有效。

經(jīng)編； 閃避墊紗； 提花織物； 仿真； 數(shù)學描述

經(jīng)編閃避墊紗提花織物一般前梳采用經(jīng)平組織，后梳為滿足一定組織條件的提花梳，提花梳的組織部分延展線滑移到織物工藝反面形成小浮線，通過一定的穿經(jīng)及組織變化，這些小浮線構成非連續(xù)、獨立的花紋。這種形成花紋的方法，打破了經(jīng)編上紗線必須縱向連接的局限，可作為一種特殊的設計開發(fā)手段，靈活運用于經(jīng)編平布及經(jīng)編起絨織物上，在織物工藝反面形成獨立、細膩、低調(diào)的小花型。經(jīng)編閃避墊紗提花織物因其創(chuàng)意設計和獨特花紋受到越來越多的關注，應用于高檔汽車坐墊面料、沙發(fā)面料、窗簾面料等。目前，國內(nèi)外對于閃避墊紗織物的研究主要集中在褶裥提花[1-2]和運用雙針床短絨經(jīng)編織物的產(chǎn)品開發(fā)上[3]，并未系統(tǒng)地研究采用閃避墊紗進行提花的方法和特征。由于閃避墊紗提花織物需將穿經(jīng)、組織變化和梳櫛配置相結合，判斷提花梳是否滿足條件及與前梳的配合情況較復雜，采用目前的紡織CAD軟件不能達到該類提花織物設計、仿真的理想效果[4]。本文在分析經(jīng)編閃避墊紗提花織物形成原理和特征的基礎上，建立數(shù)學模型對這類織物進行數(shù)學表征和仿真判斷，并借助計算機程序語言研究該類織物的計算機仿真方法，以達到在經(jīng)編閃避墊紗提花織物花型設計階段預測花型效果，提高設計效率，并開拓該類織物新產(chǎn)品研發(fā)思路的目的。

1 提花方式及外觀特征

經(jīng)編閃避墊紗提花織物的提花原理：用于閃避墊紗組織的提花梳與前梳滿足一定的條件，使提花梳組織的部分或全部橫列的延展線滑移到前梳延展線上，形成工藝反面的斷續(xù)小浮線，并配合穿經(jīng)循環(huán)和紗線原料，形成獨立的花紋。這類織物一般在三梳或者四梳高速特里科經(jīng)編機上織造。閃避墊紗織物的組織不同，形成花紋的特征也不同。閃避墊紗的組織分為二大類：花梳采用襯緯組織，在經(jīng)平梳后面；花梳采用變化襯緯和經(jīng)平組織，在經(jīng)平梳或者起絨梳之后。本文分別討論2種閃避墊紗織物組織形成花紋的原理和特征。

1.1 用于襯緯組織的花梳

花梳為與前梳經(jīng)平組織同向的襯緯組織，一般為1把或2把，置于第2把或第3把梳櫛的位置。由于襯緯與前梳經(jīng)平同向，本該處于前梳線圈的主干與延展線之間的襯緯紗不能被成功夾持，在每個橫列的轉折處襯緯紗發(fā)生滑移，滑移到前梳經(jīng)平的延展線之上并被其阻隔，從而使部分襯緯紗以小縱條的形式顯露在工藝反面的最表面，而另一部分襯緯紗被前梳經(jīng)平的延展線遮蓋[5]。若襯緯組織的針背橫移針距數(shù)為U1，前梳經(jīng)平組織的針背橫移針距數(shù)為U2，則襯緯紗被經(jīng)平延展線壓住的根數(shù)Y=U1-U2。

這個特征也可由圖1所示的墊紗運動圖表示，圖1(a)示出前梳經(jīng)平組織1-0/2-3//，花梳襯緯組織為0-0/3-3//；圖1(b)示出花梳襯緯組織發(fā)生滑移后的延展線狀態(tài)。

提花梳襯緯組織需結合穿經(jīng)形成由小縱條形成的花紋，只有1把花梳襯緯時能形成的圖形一般是直線、折線等。當有2把花梳時，變化多樣，可采用不同的組織形成幾何紋和異形圖案。一般為更清晰地展現(xiàn)花梳形成的圖形，花梳原料大都采用黑色滌綸絲或者陽離子改性滌綸使其與底面顏色區(qū)分開來。

1.2 用于變化襯緯和經(jīng)平組織組合的花梳

一般花梳為1把或者2把，位于前梳與地梳之間，采用變化襯緯和經(jīng)平相結合的組織，結合空穿，在工藝反面形成由間斷小縱條浮線組成的花型[6]。當花梳組織滿足一定條件，即花梳某橫列為變化襯緯，而在該橫列的上下橫列均成圈，襯緯延展線與前梳經(jīng)平延展線同向且長度相同，則該部分襯緯將會在工藝反面滑到前梳延展線上面，以涉及到的2個線圈橫列(一般會跨1個橫列)間的最短連接線的形式存在。在不需要浮線的部分，采用不滿足條件的經(jīng)平組織隱藏在前梳后面。這種形成花紋的方式常被運用在經(jīng)編磨絨或起絨織物上，用作汽車坐墊面料。

2把花梳的配合可形成規(guī)則或者錯置的圖形。圖2示出一種閃避墊紗提花織物。展示了2把花梳交替穿經(jīng)，組織互補，由連續(xù)的小縱條形成方格，從而在織物表面形成錯開的均勻矩形格花紋。

2 提花織物數(shù)學模型

采用通用的二維或三維矩陣對經(jīng)編閃避墊紗提花織物進行數(shù)學表征，建立這類織物墊紗數(shù)碼和穿經(jīng)數(shù)學模型，以及前梳、提花梳意匠圖數(shù)學模型和經(jīng)編閃避墊紗提花織物的意匠圖數(shù)學模型。對不同組織的提花織物進行判斷，并分別對意匠矩陣里面的元素進行賦值，將各前梳、花梳和地梳的意匠矩陣復合后得到閃避墊紗提花織物的織物意匠圖。

2.1 通用數(shù)學模型

2.1.1 穿經(jīng)數(shù)學模型

穿經(jīng)循環(huán)的數(shù)學模型[7]用矩陣可表示每把梳櫛的穿經(jīng)方式。

(1)

式中：k=1，2，…，p，p為參加編織梳櫛的總數(shù)；i=1，2，…，m，m為穿經(jīng)循環(huán)的縱行數(shù)；gki的取值為0，a，b，…，其中，0 表示對應的導紗針不穿紗，a，b等字母表示導紗針穿入的紗線顏色代號。

2.1.2 墊紗數(shù)碼數(shù)學模型

墊紗數(shù)碼模型也可采用常規(guī)的數(shù)學模型[8]表示。

(2)

式中，j=1，2，…，n，n為1個組織循環(huán)的橫列數(shù)。U(k，j)=lj+1,1-lj,2=L(k，j+1，1)-L(k，j，2)，用于表示第k把梳櫛第j橫列針背橫移針距數(shù)，可用來判斷、計算延展線的方向及長度。若U(k，j)>0，則第k把梳櫛在第j橫列進行由右向左的針背橫移；若U(k，j)<0，則第k把梳櫛在第j橫列進行由左向右的針背橫移。|U(k，j)|即延展線的長度。

2.1.3 前梳與提花梳意匠圖矩陣

前梳為經(jīng)平梳或絨梳，經(jīng)平梳的意匠圖與花梳意匠圖類似，用1個三維矩陣絨梳意匠圖Qk表示，表達方式與以下花梳矩陣一致。而若前梳為絨梳，則前梳的意匠矩陣表示1個花紋循環(huán)中絨梳線圈絨毛狀況，用1個三維矩陣Rk來表示。ri,j=R(k，i，j)，表示第k把絨梳在第j橫列第i縱行的線圈處的絨毛狀態(tài)[9]。ri,j=0，±a，±b，…，0表示當前線圈點沒有絨毛，a，b，…，分別表示該線圈點有絨毛以及絨毛的顏色代號，+表示絨毛向左邊傾斜，-表示絨毛向右邊傾斜。

花梳意匠圖用來表示1個花紋循環(huán)的花梳線圈狀況，用1個三維矩陣Hk表示。

(3)

式中，hi,j=H(k，i，j)，表示第k把花梳在第j橫列第i縱行的線圈狀態(tài)。hi,j=0，±a，±b，…，0表示當前線圈處無花梳線圈，a，b…表示當前線圈處有線圈以及線圈的顏色代號，+表示開口線圈，-表示閉口線圈。

2.1.4 織物意匠圖矩陣

織物意匠圖表示1個花紋循環(huán)中織物整體的線圈狀況，用1個二維矩陣Emn來表示。Emn由所有前梳意匠圖和花梳意匠圖矩陣復合而成。由于前梳存在經(jīng)平梳和絨梳2種情況，在判斷類型后，Emn需分別表示。

(4)

k=1，2，…，p

2.2 織物意匠矩陣賦值

根據(jù)經(jīng)編織物的墊紗數(shù)碼和穿經(jīng)數(shù)學模型，利用相關的數(shù)學條件對不同類型經(jīng)編閃避墊紗提花織物類型進行判斷，并分別對平布織物和起絨織物的織物意匠圖進行賦值。重點是判斷從提花梳組織滑移到前梳延展線上的浮線的位置和長度等信息。

2.2.1 閃避墊紗提花織物類型的判斷

設定前梳為kA，花梳為kB，其中kA有2種，采用經(jīng)平組織的為kA1，用于為起絨的前梳為kA2，花梳有2種，采用襯緯組織的花梳為kB1，采用變化襯緯組織與經(jīng)平相結合的花梳為kB2。

1)判斷提花梳采用襯緯組織的提花織物。

(5)

式(5)表示當花梳所在的第j橫列和第j+1橫列均為襯緯，且花梳延展線與前梳延展線的方向相同時，滿足襯緯組織閃避墊紗提花條件，第j橫列和第j+1橫列的襯緯延展線會部分滑移到前梳延展線之上。在前梳延展線上畫連接線的具體方法如下：

若前梳U(kA，j)﹥0，即第k把梳第j橫列的延展線由右向左，則在第j橫列，由lj,1+1到lj,2+1位置畫線段，在第j+1橫列，由lj+U(k， j)，1-1到lj+U(k， j)，2-1畫線段。而在前梳延展線之后，需由lj,2+1到lj+U(k， j)，1-1畫線段。

若前梳U(kA，j)<0，即第k把梳第j橫列的延展線由左向右，則在第j橫列，由lj,1-1到lj,2-1畫線段，在第j+1橫列，由lj+U(k， j)，1+1到lj+U(k， j)，2+1畫線段。而在前梳延展線之后，需由lj,2-1到lj+U(k， j)，1+1畫線段。

2)判斷花梳采用變化襯緯和經(jīng)平組織的提花織物。

(6)

式(6)表示當?shù)趈橫列花梳延展線與前梳延展線長度相同且同向，第j橫列與j+x橫列成圈，其中x=2，3，4，即有可能是第j+2或j+3或j+4橫列成圈，第j+1橫列不墊紗，則在織物工藝方面，會顯現(xiàn)由第j橫列線圈與第j+x橫列線圈之間的連接線，連接線的顏色為花梳意匠圖的賦值。若x的數(shù)值超過4，則在絨面上的浮線將會過長，影響美觀和織物使用性能。

對花梳意匠圖賦值后，根據(jù)下列條件進行判斷，并在前梳意匠圖上畫連接線。

當(lj,2-lj,1)×(lj+1，1-lj,2)≥0，第j橫列線圈為開口線圈，即hi,j>0，從lj,2到lj+x，1畫線段表示該連接線；

當(lj,2-lj,1)×(lj+1，1-lj,2)<0，第j橫列線圈為閉口線圈，即hi,j<0，從lj,1到lj+x，1畫線段表示該連接線。

2.2.2 平布織物意匠矩陣的賦值

在平布織物上進行閃避墊紗提花，即前梳采用經(jīng)平組織。從第1把經(jīng)平梳開始依次對每把梳進行判斷和意匠圖矩陣賦值。先根據(jù)穿經(jīng)矩陣對前梳意匠圖矩陣第1橫列的元素賦值，得到線圈顏色信息，其他橫列的線圈顏色信息根據(jù)穿經(jīng)矩陣和墊紗組織進一步判斷及賦值，得到下式：

(7)

根據(jù)意匠圖中的線圈信息，判斷每個橫列延展線情況，并在仿真時畫出前梳延展線。延展線的表示方法為一條線段，按照已知2點坐標畫直線的方式來進行繪制。

當qi,j>0，即第j橫列線圈為開口線圈，從lj,2到lj+1，1畫線段表示該延展線；

當qi,j<0，即第j橫列線圈為閉口線圈，從lj,1到lj+1，1畫線段表示該延展線[10]。

在前梳延展線的基礎上復合上花梳的延展線，得到織物的意匠矩陣賦值。

2.2.3 起絨織物意匠矩陣的賦值

對于前梳采用起絨組織，花梳采用變化襯緯與經(jīng)平組織的閃避墊紗提花織物而言，除判斷花梳在前梳上的延展線狀態(tài)，還需判斷花梳延展線到前梳延展線上面后，對于絨梳延展線起絨的影響。具體分為以下幾種情況討論。

1)當滑移后為短浮線時，其延展線涉及的范圍是第j橫列到第j+2橫列，第i縱行和第i+1縱行之間，壓住絨梳延展線使其不起絨的情況如圖3所示。圖中粗線表示滑移后的延展線，虛線表示被壓住不起絨的延展線部分。

若絨梳U(kA2，j)﹥0，即第k把絨梳第j橫列的延展線由右向左，則ri+1,j+1=0；

若絨梳U(kA2，j)<0，即第k把絨梳第j橫列的延展線由左向右，則ri-1,j+1=0。

2)當滑移后為斜浮線時的示意圖，如圖4所示。這不會影響絨梳延展線的起絨情況。

3)當滑移后為長浮線時，其延展線涉及范圍為j～j+4橫列，i～i+1縱行之間，壓住絨梳延展線使其不起絨的情況如圖5所示。

若絨梳U(kA2，j)>0，則ri+1,j+1=ri+1,j+3=0；同理，若絨梳U(kA2，j)<0，則ri-1, j+1=ri-1, j+3=0。

復合時，絨梳意匠圖在本身基礎上，結合上述討論的花梳對絨梳的影響，形成最終的織物意匠圖，同時在仿真時將花梳上滑移后的延展線顯示于絨梳上面。

3 仿真實現(xiàn)

3.1 仿真原理

對經(jīng)編閃避墊紗提花織物仿真時，將其看作具有2個層次，第1個層次為經(jīng)平或者絨梳，第2個層次為提花梳。在判斷每個層次的類型之后，就可根據(jù)經(jīng)編閃避墊紗提花織物的組織結構工藝參數(shù)及上述意匠圖賦值方法對前梳、花梳意匠圖分別賦值，賦值包括各延展線的顏色、形態(tài)等信息。再根據(jù)閃避墊紗提花原理，判斷花梳延展線在織物工藝反面的延展線狀態(tài)并畫上相對應的延展線線段。對于閃避墊紗起絨織物，再按照花梳延展線對絨梳的影響對各層次的意匠值進行一定的判斷和調(diào)整，完成織物的意匠圖賦值。運用計算機VC++. NET 程序語言作為軟件開發(fā)工具進行編程，實現(xiàn)經(jīng)編閃避墊紗提花織物的仿真[11]。

繪制花梳在工藝反面形成的線段時，需首先創(chuàng)建一個畫筆。其中畫筆的樣式nPenStyle選擇PS_SOLID，畫筆寬度nWidth根據(jù)紗線的直徑d來確定，畫筆顏色crColor與當前線圈的紗線顏色一致，即與hij的值一致。

畫線語句為BOOL LineTo(intx, inty)。

3.2 仿真舉例

以一個由2把花梳形成間斷縱條的經(jīng)編閃避墊紗絨織物進行仿真試驗。

該織物基本參數(shù)是花高12橫列，花寬6縱行，在E28四梳特里科經(jīng)編機上織造，再經(jīng)起絨機起絨整理。成品橫密為15縱行/cm，縱密為23橫列/cm。

首先在系統(tǒng)中輸入織物的墊紗數(shù)碼、穿經(jīng)信息和原料信息，如表1所示。再根據(jù)意匠圖賦值方法及起絨織物絨毛的二維幾何模型[12]對其進行仿真。

表1 織物的工藝參數(shù)表Tab.1 Fabric process parameters

注：A表示83.3 dtex/144 F，滌綸DTY；B表示83.3 dtex/72 F，黑色滌綸FDY；C表示55.6 dtex/24 F，滌綸FDY； *表示空穿。

3.3 仿真效果

圖6示出經(jīng)編閃避墊紗提花絨織物的實物圖和仿真圖對比情況。圖6(a)為被選中織物的實物圖，圖6(b)為采用絨毛模型及上述仿真方法得到的仿真整體圖。普通仿真方法還不能仿真此類特殊組織，所有花梳的延展線都隱藏在絨毛之后。

由圖6可看出采用本文研究的仿真方法能得到與實物花紋形狀較接近的仿真圖，特別是能反映花梳滑移到絨面上來的短浮線與絨毛的位置關系。

4 結 論

1)對經(jīng)編閃避墊紗提花織物的提花方式和特點進行了描述，并根據(jù)組織結構和提花方式不同將其分為花梳采用襯緯組織的提花織物和花梳采用變化襯緯和經(jīng)平結合的提花織物。

2)采用數(shù)學矩陣表征了這類經(jīng)編提花織物，其中每個矩陣元素對應織物的1個線圈點，包含前梳和花梳的線圈信息。提出了判斷經(jīng)編閃避墊紗提花織物意匠矩陣賦值的計算方法，包括平布提花織物和閃避墊紗起絨提花織物的織物意匠圖賦值方法。

3)根據(jù)經(jīng)編提花起絨織物意匠矩陣的賦值，采用 VC++. NET 程序語言實現(xiàn)了經(jīng)編閃避墊紗提花織物的仿真。通過將經(jīng)編閃避墊紗提花起絨織物仿真圖與實際織物圖進行比對和分析，驗證了該仿真方法的可實現(xiàn)性及有效性。

FZXB

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Computer simulation of warp knitted dodge lap jacquard fabric

XIONG Ying1, MIAO Xuhong1, ZHANG Aijun1, JIANG Gaoming1, LIU Weifeng2

(1.EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.HaianQihongTextileTechnologyCo.,Ltd.,Nantong,Jiangsu226600,China)

To meet the simulation need of warp knitted dodge lap jacquard fabric for forecasting pattern shape in the stage of development design, some researches are made. On the basic research of jacquard method and appearance features of warp knitted dodge lap fabric, general mathematics models like drawing-in, lapping, guide bar pattern grid and fabric pattern grid for the fabric were established according to different structures. Then, different types of warp knitted dodge lap jacquard fabric were subjected to mathematics description and judge, respectively, jacquard graph matrix assigned value methods of warp knitted dodge lap plain fabric and brushed fabric were analyzed. Combining the jacquard graph matrix assigned value, VC++. NET programming language was implemented as a software development tool to realize the simulation of warp knitted dodge lap jacquard fabric. Finally, a warp knitted dodge lap jacquard pile fabric was used as an example to verify the availability of the simulation.

warp knitted; dodge lap; jacquard fabric; simulation; mathematical description

10.13475/j.fzxb.20151203006

2015-12-31

2016-09-02

國家自然科學基金項目(61602212); 江蘇省產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新資金-前瞻性聯(lián)合研究項目(BY2016022-35)

熊瑩(1991—)，女，碩士生。主要研究方向為針織物CAD研究及針織產(chǎn)品開發(fā)。繆旭紅，通信作者，E-mail：miaoxuhong@163.com。

TS 186.1

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