[00927735]多臂织物外观三维模拟系统

多臂织物外观模拟系统是在梭织产品试织之前，根据织物参数，预先得到其外观和图案的仿真系统，应用于多臂织机生产的织物辅助设计。但市场成熟的系统一般采用二维显示技术，模拟失真严重，仅适用于色织物设计，生产普及率不到30%。该项目旨在研究纺织面料的计算机三维逼真模拟技术，研制成具有完全自主知识产权的CAD软件系统。项目依托中原工学院和河南省纺织服装产业协同创新中心，由李克兢教授、郑天勇教授负责全面工作。系统实现了如下功能：织物组织结构设计，能够轻松的在计算机上编辑、输入、绘制、保存及调用。单纱、股线和花式线设计，实现纱线颜色、捻度和捻向的模拟。织物上机参数输入和织物几何结构的计算，实现了织物结构、外观形态和图案的三维逼真模拟仿真、打印与参数输出。与国内外同类系统相比，该项目有如下优点：纱线不再是单调的均匀圆柱状物体，纱线造型更加灵活、逼真。利用B样条曲面技术，纱线的截面根据参数自动设计，中心线自由设计。采用1D、2D和3D纹理映射技术能反映纱线表面的捻度与捻向。机织物几何结构计算更加准确，计算的精确度可以被测量证实，能反映纱线材料、织物组织和上机工艺对织物几何结构与外观的影响。对于简单的平纹织物，考虑纱线材料及加载张力，采用串联的滑块-弹簧模型分析纱线的运动趋势、变形情况，不断迭代计算，得到稳定的、符合纺织规律的织物几何平衡结构。利用Keyence 3D超景深测量显微镜，测量了织物结构，按照曲线相似原理，验证计算结果的准确率超90%。对于复杂的变化织物，利用浮长线原理，考虑了浮长线的凸凹、聚集、拉拢和重叠效应，自动判定织物组织的层数和各个组织点所在的层数和空间位置，适用原组织、变化织物(凸条织物、蜂巢织物、透孔织物、网目织物、小提花组织织物)、多层(重)织物的模拟，真实反映了织物结构的特点。利用MSVC结合OpenGL平台，显示织物三维结构与外观，可以多角度、不同放大倍数和光源环境下观察，还可以显示指定范围内的纱线的截面形态等。按照特定格式，输出织物的三维结构，便于其他软件系统二次开发使用。该项目在中国纺织信息中心的国家面料馆(绍兴柯桥)、郑州四棉纺织有限公司得到了应用，取得了2172万元的经济效益。项目于2014年9月经河南省科技厅与教育厅组织专家鉴定，达到国内领先水平。在项目研制期间培养研究生9名，发表高水平学术论文13篇，其中6篇发表在国家一级学术期刊，被SCI三区收录3篇。随着设计观念的更新，织物设计不再局限于织物表面效果。织物的手感风格、光泽、舒适性等物理性能将被更多地关注。对于织物结构的计算和结果输出，有助于利用有限元软件分析织物的强力、光泽、悬垂性能等物理机械性能。织物三维模拟系统更加体现出其优越性，可以预见该项目发展空间巨大，前景光明。