基于虛擬仿真技術(shù)的針織挑孔組織設(shè)計與實踐

范友紅，李小輝

(1.東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，上海 200051； 2.東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計與技術(shù)教育部重點實驗室，上海 200051)

隨著三維虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，緯編針織物的三維模擬是國內(nèi)外學(xué)者研究的一個熱點課題。如瞿暢等[1]、李英琳等[2]、王姜等[3]通過編程對緯編針織物三維仿真系統(tǒng)進行設(shè)計與開發(fā)，實現(xiàn)了部分緯編組織線圈之間相互串套關(guān)系的模擬，對針織組織設(shè)計的教學(xué)與研發(fā)都有一定的幫助；沙莎等[4]介紹了緯編針織物三維模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，指出緯編織物三維模擬技術(shù)應(yīng)該向方法物理化、線圈結(jié)構(gòu)多元化、應(yīng)用領(lǐng)域多樣化方向發(fā)展。目前針織領(lǐng)域比較成熟的商業(yè)化虛擬仿真系統(tǒng)主要有日本島精機公司和德國斯托爾公司的花型設(shè)計系統(tǒng)，可以將花樣色碼編譯后生成動態(tài)的虛擬編織視頻，線圈圖以及三維的虛擬織片，還可以設(shè)置不同紗線顏色、紗線類型，快速生成相應(yīng)的織物肌理與花型配色效果，大大減少了試樣成本與開發(fā)周期，滿足當(dāng)下快時尚快節(jié)奏的生活方式。

挑孔組織又稱挑花組織[5]，是在緯編組織基礎(chǔ)上按照花型要求，將某些線圈從一個縱行轉(zhuǎn)移至另一個縱行而形成的織物[6]，移圈后的花樣可以形成孔眼效果，呈現(xiàn)出特有的隱約透視感與隨性垂墜感[7]，不同的孔眼分布與組合排列可以形成豐富多彩的面料肌理，深受消費者的青睞。為了快速預(yù)測孔眼編織效果，避免重復(fù)試樣，本文基于SIR122 SV12G電腦橫機、SDS-ONE APEX3服裝設(shè)計系統(tǒng)(日本株式會社島精機制作所)，介紹挑孔組織在電腦橫機上的編織原理，并設(shè)計幾種有代表性的挑孔組織的色碼，借助虛擬仿真技術(shù)進行編織模擬與實踐，旨在為針織挑孔組織的設(shè)計與研發(fā)提供新的設(shè)計思路和方法。

1 挑孔組織的編織原理

在電腦橫機上編織挑孔組織，主要是通過翻針、搖床的動作，將線圈進行轉(zhuǎn)移。發(fā)生位置轉(zhuǎn)移的線圈叫移圈線圈，接收移圈的織針上原有的線圈叫接收線圈，其與移圈線圈組成重疊線圈。移開線圈的織針重新工作時存在空針起針的動作，織物在此位置形成了孔眼[8]，叫空針線圈，也叫掛目[9]；其他正常編織的線圈叫普通線圈。挑孔組織的線圈結(jié)構(gòu)見圖1。

挑孔組織根據(jù)移圈方向、移圈重疊方式、移圈個數(shù)的不同，可形成不同的外觀肌理。由于移圈時線圈與線圈之間相連的部分會相互牽扯，容易斷裂，故從編織穩(wěn)定性角度出發(fā)，挑孔組織中一般以移動1個針距為主、島精服裝設(shè)計系統(tǒng)部分色碼編號及含義見表1。

1.1 移圈的方向與重疊方式

根據(jù)移圈方向不同，挑孔組織可以分為左移挑孔、右移挑孔、左移與右移相對挑孔、左移與右移相反挑孔；根據(jù)移圈線圈與接收線圈的重疊方式，可以分為移圈線圈覆蓋接收線圈與移圈線圈被接收線圈覆蓋。本文圖中出現(xiàn)的K1、K2、K3、K4表示從下往上編織的第1行至第4行。

1.1.1 左移挑孔組織

左移挑孔組織根據(jù)其地組織的不同，可以分為前針床左移挑孔組織與后針床左移挑孔組織，其中前針床左移挑孔組織且移圈線圈被覆蓋，用1號與6號色碼組合，前針床左移挑孔組織1見圖2。圖2(a)為其花樣色碼，圖2(b)為第2行前針床編織后第3枚針的線圈翻針至后針床，圖2(c)為后針床向左搖床1個針距后，將后針床線圈再翻至前針床第2枚針，完成移圈，圖2(d)為第3行前針床編織，其中第3枚針成圈后為開口狀態(tài)，形成孔眼，圖2(e)為第4行恢復(fù)正常編織狀態(tài)。若移圈線圈覆蓋接收線圈，用1號、6號與40號色碼組合，前針床左移挑孔組織2見圖3。主要區(qū)別在于圖3(a)中6號色碼的左側(cè)為40號色碼，這樣在圖3(b)中第2行前針床編織后，第2支與第3枚針的線圈均翻針至后針床，圖3(c)中后針床向左搖床1個針距后先將第3枚針的線圈翻至前針床第2枚針上，圖3(d)中針床復(fù)位后再將后針床第2枚針的線圈翻至前針床第2枚針，由于翻針次序的不同，從而實現(xiàn)移圈線圈覆蓋接收線圈的外觀，圖3(e)為第3行與第4行在前針床依次編織后的線圈圖。

后針床左移挑孔組織且移圈線圈覆蓋接收線圈，用2號與8號色碼組合，后針床左移挑孔組織1見圖4。圖4(a)為其花樣色碼，圖4(b)為第2行后針床編織后第3枚針的線圈翻針至前針床，圖4(c)后針床向右搖床1個針距后，將前針床線圈再翻至后針床第2枚針，完成移圈，圖4(d)為第3行后針床編織，其中第3枚針的線圈形成孔眼，圖4(e)為第4行恢復(fù)正常編織狀態(tài)。若移圈線圈被覆蓋，用2號、8號與50號色碼組合，后針床左移挑孔組織2見圖5。主要區(qū)別在于圖5(a)中8號色碼的左側(cè)為50號色碼，圖5(b)第2行后針床編織后，先將第2枚針的線圈翻針至前針床，圖5(c)中后針床向左搖床1個針距后再將后針床第3枚針的線圈翻至前針床第2枚針上，圖5(d)針床復(fù)位后將前針床第2枚針上的2個重疊線圈一起翻至后針床第2枚針，由于翻針次序的不同，從而實現(xiàn)移圈線圈被覆蓋的外觀，圖5(e)為第3行與第4行在后針床依次編織后的線圈圖。

圖4 后針床左移挑孔組織1

圖5 后針床左移挑孔組織2

1.1.2 右移挑孔組織

右移挑孔組織的編織原理與左移相同，只是移圈方向剛好相反，前針床右移挑孔組織見圖6。其中圖6(a) 用1號與7號色碼組合，形成移圈線圈被覆蓋的外觀；圖6(b) 則用1號、7號與40號色碼組合，呈現(xiàn)移圈線圈覆蓋接收線圈的外觀。

圖6 前針床右移挑孔組織

后針床右移挑孔組織見圖7，圖7(a) 采用2號與9號色碼組合，形成移圈線圈覆蓋接收線圈的外觀；圖7(b)則用2號、9號與50號色碼組合，呈現(xiàn)移圈線圈被接收線圈覆蓋的外觀。

1.1.3 左移與右移相對挑孔組織

左移與右移相對挑孔組織，指的是左移色碼在右，右移色碼在左，二者組合后，重疊線圈出現(xiàn)在2個色碼的內(nèi)側(cè)，孔眼在2個色碼的外側(cè)。其中比較典型的就是三線圈重疊，以前針床挑孔為例，左移與右移相對挑孔組織見圖8。圖8(a)為其花樣色碼，由1號、6號與7號色碼組合。圖8(b)第2行前針床編織后，第2支與第4枚針上的線圈翻針至后針床，圖8(c)中后針床先向左搖床1個針距，將第4枚針上的線圈翻至前針床第3枚針，圖8(d)后針床先復(fù)位再向右搖床1個針距，將后針床第2枚針上的線圈翻至前針床第3枚針，形成三線圈重疊的外觀，圖8(e)為第3行與第4行在前針床依次編織后的線圈圖。電腦橫機在編織時，若同一行既有左移又有右移色碼，系統(tǒng)默認(rèn)左搖床優(yōu)先處理。

圖8 左移與右移相對挑孔組織

1.1.4 左移與右移相反挑孔組織

左移與右移相反挑孔組織，指的是左移色碼在左，右移色碼在右，二者組合后，重疊線圈出現(xiàn)在2個色碼的外側(cè)，孔眼在2個色碼的內(nèi)側(cè)。當(dāng)6號與7號色碼相鄰配置時，其上面的線圈分別被移走后，在下一行編織時相鄰的2枚空針會形成增大的雙孔眼外觀，左移與右移相反挑孔組織見圖9。由于相鄰的2枚空針同時編織時不具備正常成圈條件，根據(jù)空起處理方法的不同，其具體又可以細(xì)分為大孔眼、中孔眼與小孔眼。圖9(a)為第1種方法的色碼組合，這2針在移圈后的下1行(即第2行)都參與編織，第3行其中1枚針正常編織，另1枚針不織，用16號色碼，第4行正常編織，此種方法形成的孔眼較集中也相對較大，圖9(b)與圖9(c)分別為其對應(yīng)的線圈圖與樣片實物。圖9(d)為第2種方法的色碼組合，第2行這2枚空針的其中1枚針編織，另1枚針不編織，第3行與第4行這2枚針都編織，形成由浮線隔開的2個大小接近的孔眼，其對應(yīng)的線圈圖與樣片實物分別見圖9(e)與圖9(f)。圖9(g)為第3種方法的色碼組合，移圈后的這2枚空針在第2行與第3行交替錯開編織，形成一大一小的2個孔眼，由于運用了2次16號色碼，孔眼整體外觀最小，其對應(yīng)的線圈圖與樣片實物分別見圖9(h)與圖9(i)。

圖9 左移與右移相反挑孔組織

1.1.5 移圈方向?qū)μ艨讏D案的影響

挑孔圖案指通過設(shè)計挑孔色碼的分布與排列而形成的面料孔眼圖案，當(dāng)孔眼圖案斜向排列時，挑孔色碼對斜向的孔眼大小有影響，移圈方向?qū)籽蹐D案的影響見圖10。當(dāng)孔眼圖案為右斜排列時，圖10(a)采用7號右移色碼，所形成的孔眼較大，其對應(yīng)部分線圈圖與樣片實物見圖10(b)與圖10(c)。圖10(d)采用6號左移色碼，所形成的孔眼相對較小，這主要是由于移圈方向與孔眼排列方向相反，重疊線圈位于斜向間隔之間的原因，其對應(yīng)的部分線圈圖與樣片實物見圖10(e)與圖10(f)。同理，當(dāng)孔眼圖案呈左斜排列時，用6號左移色碼孔眼較大，用7號右移色碼孔眼則相對較小。

圖10 移圈方向?qū)籽蹐D案的影響

1.2 移圈的個數(shù)

移圈的個數(shù)是同一次進行轉(zhuǎn)移的線圈個數(shù)[10]。挑孔組織在移圈時，可以只移動1個線圈，也可以將1行內(nèi)某幾個線圈進行移動，當(dāng)移動1個以上線圈時，針床搖床原理以及重疊線圈的覆蓋方式與移動1個線圈的原理相同。前針床三線圈左移挑孔組織見圖11，圖11(a)為其花樣色碼；圖11(b)中第2行前針床編織后將第2～4針的線圈翻針至后針床；圖11(c)后針床向左搖床1個針距，再將后針床第2～4針的線圈翻至前針床的第1～3針，完成移圈；圖11(d)為第3行與第4行在前針床依次編織后的線圈圖。設(shè)定多個移圈色碼連續(xù)描繪時，從左往右數(shù)第1針為起始針，最后1針為結(jié)束針。由此可以看出，當(dāng)多個6號左移色碼連續(xù)描繪時，空針線圈出現(xiàn)在6號左移色碼結(jié)束針，重疊線圈出現(xiàn)在6號左移色碼起始針的左側(cè)相鄰針，中間部位的針仍是單個線圈，只是由于位置移動發(fā)生了一定程度的歪斜。當(dāng)多個7號右移色碼連續(xù)描繪時，空針線圈出現(xiàn)在7號右移色碼描繪起始針，重疊線圈出現(xiàn)在描繪結(jié)束針的右側(cè)相鄰針。

圖11 前針床三線圈左移挑孔組織

2 挑孔組織的設(shè)計與實踐

根據(jù)挑孔組織的編織原理，使用島精服裝設(shè)計系統(tǒng)分別設(shè)計了樹葉挑孔組織與羅紋挑孔組織的花樣色碼，通過虛擬仿真系統(tǒng)進行織片模擬，并采用38.5 tex×2羊毛/腈綸(30/70)混紡紗線在SIR122 SV12G電腦橫機上編織出織物小樣進行對比與分析，介紹挑孔組織設(shè)計中色碼的組合與應(yīng)用。

2.1 樹葉挑孔組織

樹葉挑孔組織是指花樣的整體外觀像樹葉，是一款非常經(jīng)典的挑孔組織，根據(jù)色碼組合方式的不同，可以形成不同的外觀肌理。前針床樹葉挑孔組織見圖12，即其地組織為前針床正針。其中圖12(a)是1號、6號、7號與40號色碼的組合應(yīng)用，將移圈個數(shù)由1個至6個進行變化排列，形成一定的漸變效應(yīng)，上半部分是相對方向的移圈，孔眼出現(xiàn)在兩側(cè)邊緣，重疊線圈出現(xiàn)在內(nèi)部中間，且為三線圈重疊；下半部分是相反方向的移圈，孔眼出現(xiàn)在內(nèi)部，重疊線圈出現(xiàn)在兩側(cè)，且移圈線圈覆蓋接收線圈；圖12(b)與圖12(c)分別為與其對應(yīng)的虛擬織片與樣片實物。

后針床樹葉挑孔組織見圖13，即其地組織為后針床反針。其中圖13(a)是1號、2號、6號、7號、8號與9號色碼的組合應(yīng)用，既有前針床移圈又有后針床移圈，花樣色碼在設(shè)計時要保證6號與7號色碼對應(yīng)的前1行是1號色碼，8號與9號色碼的對應(yīng)的前1行是2號色碼，通過花樣色碼的組合排列，上半部分的孔眼位于外側(cè)的后針床反針，下半部分形成移圈線圈覆蓋接收線圈的外觀，孔眼出現(xiàn)在內(nèi)側(cè)，整體的樹葉輪廓更加立體與突出；圖13(b)與圖13(c)分別為與其對應(yīng)的虛擬織片與樣片實物。

圖13 后針床樹葉挑孔組織

2.2 羅紋挑孔組織

羅紋挑孔組織是以羅紋為地組織進行移圈而形成的挑孔組織， 1+1羅紋挑孔組織見圖14。圖14(a)為花樣色碼，左移時用1號與6號、2號與8號色碼組合，右移時用1號與7號、2號與9號色碼組合，通過前后針床的交錯移圈，形成向左與向右不斷移動的孔眼與凹凸條紋的肌理，具有較強的視覺沖擊力，圖14(b) 與圖14(c) 分別是與其對應(yīng)的虛擬織片與樣片實物。

圖14 1+1羅紋挑孔組織

3 結(jié) 論

本文基于虛擬仿真技術(shù)，詳細(xì)介紹了針織挑孔組織在電腦橫機上編織時翻針與搖床的動作，以及孔眼的形成原理與色碼組合的應(yīng)用，為針織挑孔組織的開發(fā)提供理論與技術(shù)支持，主要結(jié)論如下：

①6號與7號色碼用于前針床線圈的挑孔，其編織過程為先將需要移針的線圈翻至后針床，再通過后針床向左或向右搖床1個針距后翻回至前針床，完成移圈，形成移圈線圈被接收線圈覆蓋的外觀，且搖床方向與移圈方向相同，即6號左移色碼是后針床向左搖床1個針距， 7號右移色碼是后針床向右搖床1個針距。

②8號與9號色碼用于后針床線圈的挑孔，其編織過程為先將需要移針的線圈翻至前針床，再通過后針床向右或向左搖床1個針距后翻回至后針床，完成移圈，形成移圈線圈覆蓋接收線圈的外觀，且搖床方向與移圈方向相反。

③40號與50號色碼用于調(diào)整移圈線圈與接收線圈之間的重疊關(guān)系，其中40號色碼用于前針床移針時，實現(xiàn)移圈線圈覆蓋接收線圈的外觀；50號色碼用于后針床移針時，實現(xiàn)移圈線圈被接收線圈覆蓋的外觀。

④相鄰2針或2針以上的空針，編織時不能同時正常成圈，需要通過16號色碼輔助，使其逐次恢復(fù)完全編織狀態(tài)，且16號色碼運用的頻次及順序，影響孔眼外觀。

⑤當(dāng)孔眼圖案斜向排列時，挑孔色碼對斜向的孔眼大小有影響。當(dāng)移圈方向與圖案傾斜方向一致時，孔眼較大，反之，孔眼較小。

⑥當(dāng)運用色碼組合進行挑孔設(shè)計時，要綜合考慮地組織、移圈方向與分布、移圈個數(shù)、線圈傾斜及重疊方式等因素對面料孔眼外觀的影響。