基于初等函数的针织图案自动设计

陈 莉，叶介茂

（天津工业大学 纺织学院，天津 300160）

基于初等函数的针织图案自动设计

陈 莉，叶介茂

（天津工业大学 纺织学院，天津 300160）

以初等函数Z=acos xc+bsin yd为基础，通过fij=[〈Z〉/n]将Z值变换，采用VB编程在计算机上自动生成花型.当n分别为2、3、4时，改变参数a、b、c、d的值均能生成许多丰富多彩的图案效果.文中采用德国STOLL电脑横机配套的M1花型设计系统导入图片，对其在实践中的应用加以举例.实践表明：该方法可拓宽花型设计的思路，提供丰富的图案源泉，且操作方便快捷、适于快速反应市场变化.

针织；图案设计；电脑横机；初等函数；VB编程；图案生成

CAD/CAM为现代企业的发展注入了活力，也提高了企业的竞争力.近些年随着针织行业的发展，针织品由原来数量、价格的竞争逐步被质量、技术、花色品种的竞争所取代[1].有报道称[2]，在世界经济趋于复苏的大形势下，电脑横机制造厂商机器的销售量成倍增长.这无疑都预示着一个事实，针织企业正逐渐向高科技领域转型.电脑针织机的引进确实提高了生产效率，但是其配套的花型辅助设计系统的功能主要还是用软件绘图，然后经软件处理转换成一套适合加工的工艺参数信息，用以驱动特定机器完成编织，在花型设计方面实际还是要靠人脑去想.随之而来的问题就是如何使花型设计环节适合市场的快速反应.有许多学者[3-5]正致力于研究如何采用数学的方式在计算机上生成花型，并将其应用在机织、印染等领域.广袤的数学领域可提供丰富的图案源泉.本文以初等函数为例，结合针织物花型设计的特点，采用VB编程在计算机上生成图案，以期能够拓展针织花型的设计思路.

1 理论部分

初等函数是由幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数与常数经过有限次四则运算及有限次复合所构成的函数[6]，因此初等函数可以具有多种形式.本文选择如式（1）所示的二元初等函数为例.式中：x和y为变量；a，b，c，d为函数的参数.可以将x和y看作计算机图像每一个像素点的坐标值，因变量Z如果是对应坐标点的颜色值，则通过式（1）可给计算机图像每一个像素点赋予一个颜色，从而在整个窗口形成一幅图案.实际上，计算机图像颜色值的取值范围应为0～255内的整数；而且，对于针织物而言，多色提花针织物一般为2色、3色，最多不超过4色提花.因此，将Z值按照下式[7]进行转换.

式中：〈Z〉指取得Z的最大整数值（如当Z=4.37，〈Z〉= 4）；n为图案所用的颜色数量；[〈Z〉/n]为〈Z〉除以n后的余数；则fij是0～n－1之间的任意一个整数，每一个整数可以给予一个颜色值.

2 图案的生成

采用VB编程生成图案，流程图如图1所示.

在窗口中建立一个图片框用来显示图像.计算机的图像是以数字图像的形式显示的，图像画面由被称作像素的各个离散点组成，每个像素可以用一种颜色显示.以式（1）、（2）作为模型建立像素颜色值与像素点坐标之间的关系，当图像显示的颜色数量分别取n为2、3、4时，变换式（1）中a、b、c、d的值，根据所建立的模型，图片框中每一点，都有对应的颜色值可以显示，从而在整个图片框中可得到不同效果的图案.

（1）当n=2时，生成的两色图案如图2所示.

（2）当n=3时，生成的三色图案如图3所示.

（3）当n=4时，生成的四色图案如图4所示.

3 在电脑横机上的应用

在电脑针织机上编织花型，首先需要将图案导入到该电脑针织机的花型辅助设计系统中对其进行处理.以德国STOLL电脑横机的M1花型设计系统为例.首先，打开“文件”菜单，选择“导入”“图片”，将所要处理的图片导入到M1花型设计系统中，如图5所示，确定后将图案导入到织物视图中.

以图2（f）为例，导入后图案的织物视图为两色提花织物，如图6所示.

M1花型设计系统还具备替换线圈结构的功能，当图6中不同的颜色采用不同的线圈结构替换时，织物视图显示为不同类型的组织结构.设计好的图案若想上机编织需要经过与机器相配置的软件进行处理.如用MI花型设计系统进行处理，首先为图案配置导纱器，然后点击F10键进行工艺程序处理，从而生成机器可以识别的语言进行上机编织.

4 结束语

采用本文方法设计图案快捷、方便，适合快速反应的市场变化.本文采用一种初等函数即可以得到多种不同效果的图案，文中选取的只是其中的一部分.由基本初等函数组合而成的初等函数还可以有许多种其它形式，因此采用这种方式能够挖掘出更多优美的图案.

[1]万振江，曾 丽.针织工艺与服装CAD/CAM[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]宋广礼.中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲纺织机械展览会电脑横机述评[J].毛衫纵横，2008（14）：34-35.

[3]杨旭红，颜晓华.复平面上分形信息的可视化及在纺织纹样设计中的应用[J].丝绸，2007（7）：39-41，47.

[4]张 聿，李栋高，杨旭红.纺织设计中Mandelbrot集可视化信息表征方法的研究[J].苏州大学学报，2002，22（2）：24-28.

[5] 杨旭红，眭建华，朱美男，等.基于分形图的数码纹织产品开发[J].丝绸，2008（12）：12-14.

[6] 同济大学应用数学系.高等数学[M].2版.上海：同济大学出版社，2007.

[7]梁春金，冯勋伟.针织花型的生成系统及其在横机上的编织转换[J].上海纺织科技，2003，31（3）：34-35.

Pattern automatical design based on elementary function

CHEN Li，YE Jie-mao
（School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300160，China）

Based on elementary function Z=acos xc+bsin yd，pattern could be created automatically by using VB program after the value of Z is transformed with fij= [〈Z〉/n].Many wonderful patterns could be created with inputting different values of parameter a，b，c and d when n is 2，3，4 respectively.With M1 pattern design system of STOLL company，an example is taken for the application in practice.It illustrates that the automatic design method can not only broaden ideas for pattern design and provide a rich source for it，but also suit quick response to market changes.

knitting；pattern design；computer flat knitting machine；elementary function；VB program；pattern creation

TS181.8

A

1671－024X（2010）06－0032－03

2010-10-14

陈 莉（1974—），女，博士，副教授.

陈 莉（1974—），女，博士，副教授.E-mail：clwsy@163.com