阴影缎纹组织的计算机辅助设计

王 旭，袁惠芬

（安徽工程大学纺织面料安徽省高校重点实验室，安徽芜湖 241000）

采用增加经（纬）组织点、变化组织点飞数或延长组织点等方法可得到加强缎纹、变则缎纹、重缎纹和阴影缎纹等缎纹变化组织.其中阴影缎纹由于具有良好的影光效果，而广泛应用于毛及丝织的提花织物.和其他缎纹变化组织相比，阴影缎纹的设计过程相对复杂，特别是传统人工意匠纸描绘的设计方法，具有设计时间长、效率低、劳动强度大、易出错等缺点.此外，一旦缎纹基础组织的参数发生改变，则必须重新绘制.因此，如何提高织物组织设计效率已成为纺织企业提高产品开发效率急需解决的问题之一.

随着CAD的不断发展，运用计算机程序进行织物组织设计已经成为纺织产品开发的重要手段.由于计算机辅助织物组织设计具有方便、迅速、易于编辑等优点，使得该研究一直是纺织品设计领域重要的研究方向之一.已开展的研究包括平纹变化、斜纹变化、复杂组织、绉组织等的计算机生成［1－4］，各种组织矩阵模型的实现方法［5－6］，运用意匠图进行组织自动分析［7－8］等，而针对阴影缎纹组织的计算机辅助设计研究尚不多见.本文探讨了基于参数化设计的阴影缎纹计算机辅助设计方法.首先根据阴影缎纹的交织规律，建立了相应的组织矩阵.然后以编制VB程序实现了阴影缎纹的参数化设计.研究表明，运用计算机辅助设计可以方便、迅速地实现阴影缎纹的设计，参数化设计方法可以为设计者提供更加丰富的阴影缎纹组织.

1 阴影缎纹组织矩阵的构建

阴影缎纹是以纬面（或经面）缎纹为基础，通过在原经组织点（或纬组织点）经向或纬向逐渐增加经组织点（或纬组织点）而过渡到经面缎纹（或纬面缎纹）的一种缎纹变化组织.由于组织点分布具有逐渐过渡的特点，所构成的织物也呈现出由明到暗或由暗到明的影光效果.根据组织点过渡方式可分为单向过渡和双向过渡.根据组织点的影光效果可分为直丝影光和横丝影光，前者组织点沿经向增加，后者沿纬向增加.由5枚3飞纬面缎纹为基础构成的横丝阴影缎纹如图1所示.从左到右分为4个部分.图1a为基础纬面缎纹.图1b、图1c所示的横丝过渡组织1、2，分别由图1a基础上，沿经浮点横向增加1、2个经组织点构成.图1d是在图1a的基础上，沿经浮点横向增加3个经浮点而形成的5枚2飞经面缎.由5枚3飞纬面缎纹为基础，沿纵向逐渐增加经浮点，构成的直丝阴影缎纹如图2所示.

根据上述阴影缎纹的构作规律，可以产生相应的组织矩阵.首先建立基础纬面组织的矩阵，然后根据影光方向和过渡方式，分别建立各子矩阵，最后将各子矩阵依次组合得到反映阴影缎纹的组织矩阵.例如图1所示的横丝阴影缎纹的子矩阵，可由图3表示，元素1、0分别表示经、纬浮点.

图1 横丝影光阴影缎纹构作示意图

式（1）、（2）分别用来计算单向、双向阴影缎纹经、纬纱数Rj、Rw.

其中：m为基础纬面缎纹组织枚数.

例如，基础组织为5枚纬面缎纹，单向过渡时，根据式（1）可得经纱数Rj＝20，纬纱数Rw＝5，其组织矩阵可由4个5×5的子矩阵构成，如图4所示，从左至右由虚线分割的每个子矩阵分别对应图3a～图3d；双向过渡时，根据式（2）经纱数Rj＝30，纬纱数Rw＝5，其组织矩阵可由6个5×5的子矩阵构成，如图5所示，前4个子矩阵从左至右分别对应图3a～图3d，第4、5子矩阵分别表示图3c、图3b.

图2 直丝影光阴影缎纹构作示意图

图3 横丝影光阴影缎纹子矩阵

图4 5枚3飞横丝影光单向过渡阴影缎纹矩阵

图5 5枚3飞横丝影光双向过渡阴影缎纹矩阵

阴影缎纹矩阵元素的赋值算法思路如下：（1）根据影光效果和过渡方式，确定矩阵大小及子矩阵数量；（2）对各子矩阵元素按行赋值，从各子矩阵最末行开始，然后按飞数规律依次对相邻行元素赋值；（3）依次连接各子矩阵，形成阴影缎纹矩阵.

2 阴影缎纹参数化设计程序的开发

根据阴影缎纹的构作原理，以Visual Basic 6.0程序作为工具开发出相应程序，以使阴影缎纹的设计更加简便.程序开发过程包括界面设计和代码编程两个部分.根据阴影缎纹的基本要求，设计出具有参数输入及组织图显示功能的界面，如图6所示，同时还提供保存数据、保存图像等功能.

阴影缎纹设计程序的主要功能及实现包括参数输入和相应按钮事件的执行过程，程序框图如图7所示.代码主要执行过程如下：首先，判断枚数和飞数是否合理，如不合理则弹出如图6b的错误提示，如合理则根据影光方向和过渡方式建立阴影缎纹的组织矩阵，并根据循环次数进行矩阵的扩大.当绘图按钮单击事件发生，程序将根据矩阵中各元素的代码，在图片框相应的位置绘制正方形，其中元素“1”和“0”的位置，分别绘制蓝色和白色.如图6a为基础纬面缎纹为5枚3飞，直丝影光，双向过渡，循环次数为1时的阴影缎纹组织图.当保存数据按钮单击事件发生，程序将根据矩阵中各元素的代码以文本文件方式保存.当保存图像按钮单击事件发生，程序将当前图片框的图像以位图文件保存.当退出按钮单击事件发生，将退出程序.

图6 阴影缎纹设计程序界面

图7 阴影缎纹程序框图

3 阴影缎纹组织设计实例

下面以实例方式对本文开发的阴影缎纹程序进行测试，设计实例如图8所示.图8a为横丝双向过渡阴影缎纹组织，其基础组织为5枚2飞纬面缎纹.在程序中分别输入枚数5、飞数2，影光方向选择横丝，过渡方式选择双向，循环次数输入1.图8b为直丝单向过渡阴影缎纹组织，其基础组织为7枚4飞纬面缎纹.在程序中分别输入枚数7、飞数4，影光方向选择直丝，过渡方式选择单向，循环次数输入1.类似方法可以得到8枚5飞直丝双向过渡阴影缎纹图8c及11枚7飞横丝单向过渡阴影缎纹图8d.

上述实例说明，本文所开发的程序可以方便地实现单向过渡、双向过渡、横丝影光、直丝影光阴影缎纹的设计，运用计算机辅助设计的方法具有方便、迅速的特点，可以加速阴影缎纹组织的设计过程.

图8 阴影缎纹设计实例

4 结论

以Visual Basic6.0为开发工具，探讨了阴影缎纹设计程序的开发过程.程序经测试表明，按照阴影缎纹的构作规律和阴影方向，以子矩阵相互拼接的方式建立了阴影缎纹矩阵模型，并实现了参数化阴影缎纹的设计.程序可以方便、快捷地实现阴影缎纹的设计，提高该类组织的设计效率.

［1］ 袁惠芬.平纹变化组织的计算机辅助设计［J］.安徽工程科技学院学报，2009，24（3）：64－67.

［2］ 王旭，袁惠芬.基于矩阵变换的斜纹变化组织计算机生成方法［J］.安徽工程大学学报：自然科学版，2011，26（4）：20－23.

［3］ 陈俊琰，汪军.变化及复杂组织的计算机自动生成［J］.东华大学学报：自然科学版，2007，33（2）：207－211.

［4］ 王旭，毕松梅.绉组织矩阵模型的建立及其CAD实现［J］.河南工程学院学报：自然科学版，2012，24（1）：7－11.

［5］ 施国生，梁道雷.多臂织物组织矩阵的自动设计［J］.纺织学报，2002，23（6）：60－61.

［6］ 祝成炎.大循环双层多臂组织CAD技术的研究［J］.纺织学报，2001，22（6）：37－38.

［7］ 潘如如，高卫东，钱欣欣，等.基于意匠图的机织物组织自动分析［J］.纺织学报，2010，31（11）：30－34.

［8］ PAN Ruru，GAO Weidong，LIU Jihong，et al.Automatic recognition of woven fabric based on pattern database［J］.Fibers and Polymers，2010，11（2）：303－308.