基于WinCE圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 敏，史偉民，彭來(lái)湖

（浙江理工大學(xué)浙江省紡織裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310018）

基于WinCE圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 敏，史偉民，彭來(lái)湖

（浙江理工大學(xué)浙江省紡織裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310018）

通過對(duì)電子提花圓緯機(jī)的花型文件與花型位圖文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，利用其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的花型寬度、花型高度和顏色表示方式的相同點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式WinCE平臺(tái)下的圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了花型文件與花型位圖文件之間的轉(zhuǎn)換，以及花型文件的編輯、編譯和下載。省去了花型文件必須在裝有打版軟件的計(jì)算機(jī)上修改的過程，簡(jiǎn)化了工作人員的修改過程，可提高工作效率。

圓緯機(jī)；WinCE；花型數(shù)據(jù)；位圖文件

0 引 言

電腦提花圓緯機(jī)主要采用成圈、集圈和浮線三個(gè)位置的選針形式，通過控制選針器的動(dòng)作，利用不同顏色的色紗從而實(shí)現(xiàn)各種花型圖案的編織。電腦提花圓緯機(jī)的編織動(dòng)作及花型生產(chǎn)過程均受電腦控制器的控制，而花型組織的設(shè)計(jì)均在計(jì)算機(jī)上完成［1］。計(jì)算機(jī)上完成的花型數(shù)據(jù)文件可直接通過U盤拷貝到上位機(jī)進(jìn)行處理。在此過程中，由于人為因素導(dǎo)致花型數(shù)據(jù)出錯(cuò)，以及現(xiàn)場(chǎng)工作人員無(wú)法及時(shí)進(jìn)行修改，必須在計(jì)算機(jī)上重新打版，這極大地降低了生產(chǎn)效率，同時(shí)也不利于現(xiàn)場(chǎng)工作人員直觀地了解花型圖案。為了解決這個(gè)問題，本文在基于WinCE平臺(tái)下設(shè)計(jì)圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從而在嵌入式平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)花型文件轉(zhuǎn)化為BMP文件、花型圖形文件編輯、編譯和下載等功能，以提高圓緯機(jī)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。

1 花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在花型獲取中通常有兩種方式：一種是使用專用軟件設(shè)計(jì)新花型，另一種是直接由客商提供樣片花型［2-3］。兩種獲取方式都需通過計(jì)算機(jī)對(duì)圖形文件進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)花型文件的生成，其中圖形文件一般都為位圖文件。因此，本文所設(shè)計(jì)的基于WinCE圓緯機(jī)的花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要包括花型文件與花型位圖文件轉(zhuǎn)換模塊和花型位圖文件編輯模塊。花型處理系統(tǒng)的功能如圖1。

圖1 花型處理系統(tǒng)的功能

花型文件與位圖文件的轉(zhuǎn)換模塊主要實(shí)現(xiàn)將抽象化的花型文件轉(zhuǎn)換為具體化的圖形文件，以便于工作人員修改，同時(shí)必須具有將具體化的圖形文件轉(zhuǎn)換為控制器所能識(shí)別的花型二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件的功能；文件編輯模塊主要對(duì)具體化的圖形文件進(jìn)行顏色的修改，設(shè)置圓緯機(jī)的成圈系統(tǒng)等參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)對(duì)修改過的文件進(jìn)行編譯和下載。

2 花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)界面

圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要基于WinCE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)花型的修改、編譯和下載等功能，因此，系統(tǒng)主要包括花型圖形顯示編輯界面、成圈系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面以及全圖查看界面。圓緯機(jī)花型處理系統(tǒng)界面框架如圖2。

圖2 圓緯機(jī)花型處理系統(tǒng)界面

文件之間的轉(zhuǎn)換是圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的前提，BMP位圖顯示界面則是花型修改的基礎(chǔ)。因此，在WinCE平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中關(guān)鍵點(diǎn)就是如何對(duì)圓緯機(jī)花型文件進(jìn)行BMP位圖文件轉(zhuǎn)換以及在圓緯機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)界面上顯示BMP位圖文件信息。

對(duì)于花型文件與位圖文件之間的轉(zhuǎn)換，本文主要對(duì)比花型文件和位圖文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而明確花型文件和位圖文件之間的關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)花型位圖文件的顯示界面，本文綜合考慮程序結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、顯示效果以及界面刷新時(shí)間等因素，提出了兩種實(shí)現(xiàn)方案：（1）對(duì)位圖文件像素值進(jìn)行圖形化，即一種顏色對(duì)應(yīng)特定的一張BMP圖片，本文所設(shè)計(jì)的花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)總共有16種顏色，則最多有16張BMP位圖；（2）位圖文件的像素值完全通過C#本身的繪圖語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)方案都可實(shí)現(xiàn)位圖文件的顯示界面，為了得到更合適的方案，本文綜合考慮各種因素，得出了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，具體如表1所示。

表1 方案1和方案2的特點(diǎn)

由表1可知，方案1比方案2占優(yōu)，因此本文采用方案1實(shí)現(xiàn)BMP位圖文件的顯示。顯示界面如圖3。

圖3 圓緯機(jī)花型位圖顯示界面

3 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 花型文件與位圖文件的轉(zhuǎn)化

電子提花圓緯機(jī)的花型可執(zhí)行文件主要為控制器可以識(shí)別的記錄圓緯機(jī)選針器狀態(tài)的二進(jìn)制文件?；ㄐ涂蓤?zhí)行文件主要采用自上而下的方式，以1圈為單位的選針信息進(jìn)行存儲(chǔ)，1圈里面以1針選針器信息為單位存放（其中1針總共含有n=S/C組選針信息）。因此，一幅完整的具有Q=（H×C）/ S圈的花型可執(zhí)行文件采用以1個(gè)提花橫列花型數(shù)據(jù)線性存儲(chǔ)的方式，從第1針到第W針信息依次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可表示：

其中Q為花型圈數(shù)，H為花型高度，W為花型寬度，S為選針器總數(shù)，C為色彩數(shù)即每組選針信息含有的選針器個(gè)數(shù)，n為組數(shù)即花型中每圈所具有的行數(shù)；gjm為一組選針器中第m針第j個(gè)選針信息；矩陣Gm表示花型一行中第m針位選針信息；矩陣Nk表示花型中一圈第k針的選針信息；矩陣Xi表示第i圈的選針信息；矩陣F表示一幅花型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

一幅完整的花型采用行數(shù)表示方式，綜合矩陣（1）（2）（3）（4）可得出：

其中g(shù)（i，j）表示第i針第j個(gè)選針器信息。

為了簡(jiǎn)明清楚地表明緯編織物的結(jié)構(gòu)，圓緯機(jī)上一般用意匠圖矩形來(lái)表示一個(gè)完全組織的花紋循環(huán)，它是織物上的花紋在橫向、縱向重復(fù)的最小單元。一般來(lái)講，決定意匠圖的3個(gè)參數(shù)分別是花寬W、花高M(jìn)（最小單元的花型高度）和色彩數(shù)C［4］。采用意匠圖形式所繪制出的花型圖形所生成的是Windows系統(tǒng)下常用的位圖文件。位圖文件由文件頭、位圖信息頭、顏色信息和圖形數(shù)據(jù)四部分組成。其中圖形數(shù)據(jù)記錄了位圖的每一個(gè)像素，則根據(jù)花型的寬度W、花型的高度H可得出圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)［5-6］：

其中P（x，y）表示花型數(shù)據(jù)中的第y行的第x針處的圖形元素即像素值。其中P（1，1）處于右下角，這是因?yàn)閳A緯機(jī)的編織順序是逆時(shí)針順序。

綜合式（5）和式（6）得出花型可執(zhí)行文件與花型位圖文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系：

其中i=x，C×j=y。

圓緯機(jī)花型可執(zhí)行文件前64個(gè)字節(jié)記錄了花型的寬度W、花型的高度H、花型的圈數(shù)Q、每組選針器的個(gè)數(shù)C和總選針器數(shù)S。而位圖文件的圖像的像素值的存儲(chǔ)方式是以從左到右、從下往上的方式，同時(shí)存儲(chǔ)圖像的每一行像素值時(shí)，如果存儲(chǔ)該行像素值所占的字節(jié)數(shù)為4的倍數(shù)，則正常存儲(chǔ)，否則，需要在后端補(bǔ)0，湊足4的倍數(shù)［7］。針對(duì)嵌入式WinCE系統(tǒng)內(nèi)存容量不大的特點(diǎn)，以及考慮圓緯機(jī)色彩數(shù)一般為1～8，所以記錄顏色的位數(shù)取值bit-Count等于4，即1個(gè)像素占用4bit，可代表16種顏色。因此，可根據(jù)花型寬度W和花型高度H得到位圖數(shù)據(jù)量D（單位byte）計(jì)算公式［8］：

其中L為每行數(shù)據(jù)量，其單位為byte。

花型可執(zhí)行文件轉(zhuǎn)化為位圖文件還選計(jì)算不足4的倍數(shù)的后端補(bǔ)0個(gè)數(shù)，即補(bǔ)齊數(shù)B（單位為bit）可由以下公式獲得：

由以上分析，花型可執(zhí)行文件與位圖文件之間的轉(zhuǎn)化可通過花型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、花型的數(shù)據(jù)量大小以及補(bǔ)齊數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此花型可執(zhí)行文件轉(zhuǎn)化為位圖文件的程序流程如圖4。

圖4 文件轉(zhuǎn)化程序流程

基于Visual Studio 2008開發(fā)環(huán)境，花型可執(zhí)行文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：

其中PatternWidth為花型寬度，Pattern Height為花型高度，CircleNum為花型圈數(shù)，Selector Num為選針器總數(shù)，Color Num為花型色彩數(shù)，OneCirclePatternData為一圈的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

位圖文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：

其中BMPWidth為BMP文件的花型寬度，BMPHeight為BMP文件的花型高度，bitCount為像素的數(shù)值取值，BMPColorNum為花型色彩數(shù)，OneLineBMPData為一行的數(shù)據(jù)值。

3.2 花型編輯與編譯

花型的編輯是在花型位圖文件上實(shí)現(xiàn)的，主要是對(duì)花型顏色的修改以及花型參數(shù)的修改。其中花型參數(shù)的修改主要通過修改每組選針器的數(shù)目，達(dá)到增加或者減少花型的色彩數(shù)?；ㄐ偷木幾g主要是將修改好的花型位圖文件轉(zhuǎn)化成控制器可以識(shí)別的花型可執(zhí)行文件。

花型顏色的修改針對(duì)該點(diǎn)像素值的修改。程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先存儲(chǔ)16種顏色，需要修改時(shí)，直接調(diào)用選擇的顏色值替換原來(lái)的顏色值。

花型參數(shù)的修改，其前提是原花型的大小保持不變。因此，修改花型的參數(shù)只改變花型的圈數(shù)以及花型色彩數(shù)的改變。假設(shè)原花型寬度為W1，高度為H1，圈數(shù)為Q1，每組選針器數(shù)為C1；修改參數(shù)后的花型寬度為W2，高度為H2，圈數(shù)為Q2，每組選針器數(shù)為C2。則根據(jù)參數(shù)修改的前提，可得到如下關(guān)系式：

由式（11）（12）（13）（14）得到Q2的計(jì)算公式：

花型編譯后產(chǎn)生花型可執(zhí)行文件，其程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖5。

圖5 花型編譯程序流程

3.3 花型下載

花型編譯成控制器可識(shí)別文件之后，需要重新將文件下載到控制器中，實(shí)現(xiàn)織物的編織。

本文采用數(shù)據(jù)包的形式，將花型數(shù)據(jù)分解，逐個(gè)下載到控制器中。因此，在花型傳輸?shù)倪^程中就涉及到花型傳輸之間的協(xié)議，包括花型傳輸請(qǐng)求、花型傳輸應(yīng)答和花型傳輸功能三個(gè)部分。這樣設(shè)計(jì)就保證了花型數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，同時(shí)本文在花型數(shù)據(jù)提取時(shí)對(duì)原始數(shù)據(jù)與提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，確?；ㄐ蛿?shù)據(jù)的正確性。

4 結(jié) 論

本文所設(shè)計(jì)的電子提花圓緯機(jī)花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是基于WinCE開發(fā)的圓緯機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)中的重要組成部分。通過對(duì)花型可執(zhí)行文件和花型位圖文件的測(cè)試，本文所設(shè)計(jì)的花型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在WinCE平臺(tái)下能有效地實(shí)現(xiàn)花型可執(zhí)行文件與花型位圖文件之間的轉(zhuǎn)換以及花型的編譯和下載，省去了花型文件拷入電腦進(jìn)行編輯再拷到圓緯機(jī)的復(fù)雜過程，方便了工作人員的對(duì)花型的修改，提高了工作效率。

［1］張成俊，左小艷，張 弛.電腦提花圓緯機(jī)提花數(shù)據(jù)讀寫與實(shí)現(xiàn)［J］.針織工業(yè)，2011（11）：15-18.

［2］李翔文，萬(wàn)光逵.一種新的FCM初始化算法實(shí)現(xiàn)花型自動(dòng)識(shí)別［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2009（11）：179-182.

［3］萬(wàn)永菁，俞子榮，萬(wàn)光逵，等.提花毛皮花型繪制及花型自動(dòng)識(shí)別軟件的設(shè)計(jì)［J］.針織工業(yè)，2005（3）：14-17.

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The Design of Pattern Data Processing System on Circular Knitting Machine Based on WinCE

YANG Min，SHI Wei-min，PENG Lai-hu
（Zhejiang Key Laboratory of Textile Equipment，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China）

This paper designs a pattern data processing system of circular weft knitting machine based on embedded WinCE platform by using pattern width，pattern height and similar points in color expression mode in its data structure through the analysis on pattern file in electronic jacquard circular weft knitting machine and data structure of pattern bitmap file，which realizes the transformation between pattern file and pattern bitmap file and the edition，compilation and download of pattern file，omits the necessary process that pattern file must be modified on a computer with pattern making software and simplifies the modification process of workers and can improve the work efficiency.

circular weft knitting machine；WinCE；pattern data；bitmap file

TS103.7

A

（責(zé)任編輯：張祖堯）

1673-3851（2014）01-0045-04

2013-06-19

國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2013BAF051301）

楊 敏（1987-），男，浙江三門人，碩士研究生，主要從事機(jī)電控制及其自動(dòng)化方面的研究。

史偉民，E-mail：swm@zstu.edu.cn