多經(jīng)多緯紋織CAD簡潔設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

余曉紅， 劉洋飛， 鄭小飛

(1. 杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 達(dá)利女裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018；2. 杭州浙大經(jīng)緯計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程有限公司， 浙江 杭州 310012)

隨著紡織面料市場的競爭日趨激烈，越來越多的生產(chǎn)廠家開始重視新產(chǎn)品的研究與開發(fā)[1-2]。各廠商嘗試通過更復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)、更豐富的色彩變化、更特殊的手感肌理來提高面料的美感，織物經(jīng)緯紗排列、比例的變化也更加多樣；因此，隨著面料紋織工藝處理的復(fù)雜程度不斷提高，對其處理軟件的要求也越來越高[3-5]。一般的工藝處理方法和工藝處理軟件，已很難適應(yīng)當(dāng)前愈加復(fù)雜的工藝處理要求，尤其是對多經(jīng)多緯復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的提花織物[6]的處理。

1 多經(jīng)多緯織物的紋織工藝

多經(jīng)多緯織物是由多組經(jīng)紗和緯紗交織形成的雙層或多層織物[7]。根據(jù)多經(jīng)多緯織物上下層的相對位置關(guān)系，分為表層和里層。表層的經(jīng)紗和緯紗稱為表經(jīng)和表緯，里層的經(jīng)紗和緯紗稱為里經(jīng)和里緯[8]。常規(guī)紋織工藝處理多經(jīng)多緯工藝設(shè)計(jì)時(shí)，分為“展開”和“重疊”2種紋織工藝處理方式[9-10]。

“展開”紋織工藝處理方式，先按照織物表經(jīng)表緯密度設(shè)計(jì)意匠圖，然后按該織物組織的經(jīng)重緯重?cái)?shù)擴(kuò)展為展開意匠圖，再根據(jù)展開意匠圖設(shè)計(jì)每個(gè)色塊對應(yīng)的組織，并按展開意匠圖在投梭區(qū)設(shè)計(jì)選緯。展開意匠圖設(shè)計(jì)的是合成組織。合成組織是由多個(gè)簡單組織按一定規(guī)律合并形成新的簡單或復(fù)雜組織[6]。合成組織對于雙層或多層織物，更容易保證組織設(shè)計(jì)的正確性[6]。常規(guī)的多經(jīng)多緯織物工藝通常選用“展開”紋織工藝處理方式。對于帶拋花的多經(jīng)多緯織物，由于拋花是根據(jù)織物圖案形態(tài)來設(shè)計(jì)，其在織物中的位置不固定，因此在投梭展開意匠圖時(shí)會(huì)造成每段意匠圖紋格展開的緯數(shù)不同，從而造成組織設(shè)計(jì)異常復(fù)雜。

“重疊”紋織工藝處理方式處理多經(jīng)多緯織物工藝設(shè)計(jì)時(shí)，按照織物表經(jīng)表緯密度設(shè)計(jì)意匠圖，按重疊意匠圖設(shè)計(jì)組織和投梭。由于意匠圖為重疊意匠圖，所以設(shè)計(jì)選用的組織是單緯組織，并且大部分為簡單組織。雖然單緯組織的每個(gè)組織比較簡單，但由于對應(yīng)每緯的組織并不同，會(huì)使組織表較為復(fù)雜，特別是在多緯且有換道工藝時(shí)，組織表會(huì)更復(fù)雜。如六色經(jīng)六色緯織物，意匠圖上有30種顏色塊，需要在組織表中填寫6×6×30=1 080個(gè)組織。尤其當(dāng)織物各組織經(jīng)緯紗比例不同時(shí)，很難用簡單組織進(jìn)行表達(dá)，在這種情況下，用“重疊”紋織工藝處理會(huì)更加復(fù)雜，只能先合成組織，然后按照經(jīng)緯線比例拆分組織，再將此組織填到組織表中。

綜上所述，常規(guī)的“展開”和“重疊”紋織工藝，在處理多經(jīng)多緯復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)織物時(shí)，都存在一些較難克服的弊端，只有對紋織工藝進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，才可能更好地處理較復(fù)雜組織織物。

2 簡潔模式

為更好地設(shè)計(jì)復(fù)雜組織織物的紋織工藝，特別是多經(jīng)多緯織物的工藝，研發(fā)并實(shí)現(xiàn)了紋織工藝處理的簡潔設(shè)計(jì)模式，簡稱簡潔模式。

2.1 組織設(shè)計(jì)

簡潔模式中使用的組織，是按常規(guī)合成組織設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的合成組織。在當(dāng)前的紋織CAD系統(tǒng)中，已具有較完善的制作合成組織的組織合成與分解功能，如圖1所示。

由圖1可看出，“經(jīng)線排列”和“緯線排列”欄目框中，輸入組織經(jīng)緯紗的排列規(guī)律。接著在下方分解組織表中，輸入簡單組織或相應(yīng)分解組織，即可實(shí)時(shí)自動(dòng)生成對應(yīng)的合成組織。組織的合成如圖2所示。經(jīng)線排列為1、2，緯紗排列為1、2、3。下方的分解組織表中，2表示平紋組織，1表示全經(jīng)組織，0表示全緯組織，3為平紋、全經(jīng)和全緯3種組織。合成組織由上述3種6個(gè)簡單組織合成。

“展開”紋織工藝由于整體工藝的限制，很難處理拋花等復(fù)雜工藝，而簡潔模式在整體設(shè)計(jì)方式與設(shè)計(jì)原理上進(jìn)行了優(yōu)化，克服了“展開”工藝處理方式存在的不足，更適合處理拋花換道等復(fù)雜的多經(jīng)多緯紋織工藝。

2.2 設(shè)計(jì)原理

常規(guī)紋織CAD工藝設(shè)計(jì)中意匠圖顏色、組織、投梭、紋板間的相互對應(yīng)關(guān)系，是通過紋針組織表進(jìn)行關(guān)聯(lián)的。意匠圖顏色號和梭號共同決定了組織與紋板信號的一一對應(yīng)關(guān)系[11-12]。此時(shí)紋針組織表是一個(gè)二維關(guān)系表。為了簡化紋織意匠圖顏色與組織的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)研發(fā)了簡潔模式。在簡潔模式中，意匠圖顏色號直接對應(yīng)組織。

簡潔模式充分利用投梭區(qū)作為映射的緩沖區(qū)，利用投梭區(qū)，將意匠圖顏色和梭號對應(yīng)組織的二維關(guān)系，簡化為“意匠圖顏色對應(yīng)組織—組織行對應(yīng)投梭區(qū)中的梭位—梭位對應(yīng)選緯的一維線性關(guān)系”，對應(yīng)關(guān)系如圖3所示。從二維空間到一維空間的簡化，使復(fù)雜的工藝設(shè)計(jì)變得簡單明了。

2.3 梭位概念

梭位是簡潔模式中特別定義的概念，指各組緯紗在投梭區(qū)內(nèi)1橫行中所在位置的序號。例如：在一種意匠圖顏色中第1緯對應(yīng)梭位1，第2緯對應(yīng)梭位2。即梭位是簡潔模式紋織CAD狀態(tài)欄中的緯線排列序號，是投梭區(qū)中的1個(gè)位置，對應(yīng)傳統(tǒng)紋織工藝“1格幾張”中的第幾張。當(dāng)意匠圖顏色不同時(shí)，同一緯號亦隨之對應(yīng)不同的梭號。例如：在另一種意匠圖顏色中可能出現(xiàn)第1緯對應(yīng)梭位2，第2緯對應(yīng)梭位1。

2.4 空梭概念

在傳統(tǒng)工藝處理中，每次投梭均對應(yīng)1次選緯，即對應(yīng)1張紋板。為更方便地處理復(fù)雜工藝，在簡潔模式中引入空梭的概念。空梭的處理方式是先按空梭位假定生成一張空梭紋板，然后再在總的紋板中，自動(dòng)將空梭紋板刪掉?？账蟮脑O(shè)置，實(shí)現(xiàn)了組織行與梭位的完全一一對應(yīng)，使梭位與選緯的對應(yīng)關(guān)系更加簡潔明晰，見圖3。

2.5 組織分行

為使組織的位置與梭位準(zhǔn)確對應(yīng)，在簡潔模式中，采用了組織分行的方法。組織分行是將組織中的連續(xù)幾行歸為1組，對應(yīng)意匠的1格。由于意匠的1格與投梭區(qū)的1橫行梭位相對應(yīng)，所以這1組中的連續(xù)幾行組織也就與投梭區(qū)這一橫行中的幾個(gè)梭位相對應(yīng)，見圖3。

2.6 簡潔模式處理多經(jīng)多緯紋織工藝的優(yōu)勢

簡潔模式將紋針組織表由原來的二維關(guān)系轉(zhuǎn)化為一維線性關(guān)系，簡化了紋織意匠圖顏色與組織的對應(yīng)關(guān)系。在具體的意匠圖工藝設(shè)計(jì)階段，采用合成組織，由1色對應(yīng)多個(gè)組織簡化為1色對1個(gè)合成組織，優(yōu)化了組織設(shè)計(jì)過程和檢查糾錯(cuò)環(huán)節(jié)。在投梭設(shè)計(jì)上，通過設(shè)置梭位和空梭，使選緯和組織設(shè)計(jì)都更為簡單，整體紋織工藝設(shè)計(jì)更清晰明確。

3 實(shí)例比較

現(xiàn)以一款較常見的多經(jīng)多緯沙發(fā)布紋織工藝設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行常規(guī)紋織工藝與簡潔模式工藝處理過程的比較。織物實(shí)例如圖4所示。

此織物的組織結(jié)構(gòu)為二重經(jīng)二重緯加拋花。二重經(jīng)中白色經(jīng)紗為甲經(jīng)，黑色經(jīng)紗為乙經(jīng)，緯紗為5種。織物表層由1組緯紗和1組經(jīng)紗交織，形成五枚緯面組織，織物里層由另外1組緯線和另外1組經(jīng)紗交織，形成平紋組織。圖案中淺色部分表層是第1緯與甲經(jīng)交織的五枚緯面組織，形成織物的第一重組織結(jié)構(gòu)；圖案中的菱形塊分為黃色、綠色、橙色3種，黃色菱形塊表層為第2緯與甲經(jīng)交織的五枚緯面組織，綠色菱形塊表層為第3緯與甲經(jīng)交織的五枚緯面組織，橙色菱形塊表層為第5緯與乙經(jīng)交織五枚緯面組織。圖案中的深綠和深咖部分為拋花部分，深綠表層為第3緯與乙經(jīng)交織五枚緯面組織；深咖部分為第4緯與乙經(jīng)交織五枚緯面組織。

3.1 常規(guī)紋織工藝設(shè)計(jì)

此例織物是帶拋花的多經(jīng)多緯織物，如用“展開”紋織工藝處理方式，每段意匠圖擴(kuò)展的紋格數(shù)會(huì)因合成組織段和拋花段對應(yīng)的緯紗數(shù)不同而不同，使后續(xù)的組織設(shè)計(jì)異常復(fù)雜?！罢归_”紋織工藝處理方式不適合處理帶拋花的多經(jīng)多緯織物，故選擇用“重疊”紋織工藝處理方式進(jìn)行工藝處理。

意匠圖按表經(jīng)表緯進(jìn)行設(shè)計(jì)，紋針數(shù)為2 320，紋格數(shù)為160。投梭按“重疊”紋織工藝處理方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，二重緯換道加拋花按梭號依次進(jìn)行投梭。緯紗順序依次為淺米黃、黃、綠、咖、橙5色。

按每組經(jīng)與每組緯的交織規(guī)律分別對應(yīng)每個(gè)意匠顏色進(jìn)行組織設(shè)計(jì)。其中，甲經(jīng)(白色經(jīng)紗)與每組緯紗交織的組織為甲經(jīng)組織，乙經(jīng)(黑色經(jīng)紗)與每組緯紗交織的組織為乙經(jīng)組織。意匠圖顏色如圖5所示，甲經(jīng)組織設(shè)計(jì)如圖6所示，乙經(jīng)組織設(shè)計(jì)如圖7所示。

3.2 簡潔模式工藝設(shè)計(jì)

基于簡潔模式工藝處理方式，意匠按表經(jīng)表緯進(jìn)行設(shè)計(jì)，紋針數(shù)為2 320，紋格數(shù)為160。

投梭按梭位方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，二重緯換道加拋花都投到相應(yīng)梭位上。緯紗順序依次為淺米黃、黃、綠、咖、橙5色。

組織設(shè)計(jì)，分別對每個(gè)顏色塊設(shè)計(jì)合成組織。因織物組織結(jié)構(gòu)為二重緯加一梭拋花，故組織結(jié)構(gòu)按二重經(jīng)三重緯進(jìn)行設(shè)計(jì)。簡潔模式中的組織行與梭位一一對應(yīng)，對于梭位上是空梭的情況，簡潔模式處理紋板時(shí)，該位置會(huì)自動(dòng)跳過。意匠顏色的簡潔模式組織設(shè)計(jì)如圖8所示。

3.3 簡潔模式與常規(guī)工藝比較

通過實(shí)例可看出，簡潔模式在紋織工藝處理過程中，合理地將復(fù)雜組織的紋織工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行簡化。實(shí)例中的織物是二重經(jīng)二重緯加拋花的復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)，但其紋織工藝設(shè)計(jì)中每個(gè)意匠圖色塊的合成組織并不復(fù)雜，且通過分解方式可非常明確地顯示每個(gè)色塊的組織結(jié)構(gòu)。簡潔模式的紋織處理工藝，只需要設(shè)計(jì)6個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的合成組織，明顯優(yōu)于需要設(shè)計(jì)60個(gè)組織的常規(guī)“重疊”紋織工藝。尤其當(dāng)織物經(jīng)重?cái)?shù)、緯重?cái)?shù)和意匠圖顏色數(shù)增加時(shí)，“重疊”紋織工藝需要設(shè)計(jì)的組織也會(huì)成倍的增加，從而使組織工藝設(shè)計(jì)非常復(fù)雜?？椢镌綇?fù)雜，簡潔模式優(yōu)勢越明顯，設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)流程會(huì)更加清晰簡單，也相應(yīng)地減少了工藝設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤率，大大提高了整體工藝設(shè)計(jì)水平。

4 結(jié) 論

簡潔模式優(yōu)化了多經(jīng)多緯織物的紋織工藝設(shè)計(jì)過程。簡潔模式中組織只與梭位相關(guān)聯(lián)，簡化了紋織意匠圖顏色與組織的對應(yīng)關(guān)系，優(yōu)化了組織設(shè)計(jì)過程。在具體意匠圖工藝設(shè)計(jì)階段，采用合成組織，由1色對多個(gè)組織簡化為1色對1個(gè)合成組織，使檢查組織結(jié)構(gòu)的搭配更容易并大幅減少出錯(cuò)率；在投梭區(qū)按梭位進(jìn)行投梭，使設(shè)計(jì)更清晰，且使后期的工藝檢查更方便直觀?？傊?，簡潔模式加強(qiáng)了紋織工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，特別是為多經(jīng)多緯復(fù)雜提花織物的設(shè)計(jì)提供了更合理有效的工藝處理方式。