双色效应压纱贾卡提花织物的计算机辅助设计

谢远鹏， 蒋高明， 张爱军， 张燕婷， 陈方芳(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

双色效应压纱贾卡提花织物的计算机辅助设计

谢远鹏， 蒋高明， 张爱军， 张燕婷， 陈方芳
(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

为实现带双色效应的经编压纱贾卡提花织物的快速设计，在对压纱贾卡双色提花织物的编织原理、Piezo贾卡提花原理进行深入分析的基础上，研究了这类织物的计算机辅助设计模型，并分别建立压纱贾卡双色提花织物的垫纱数码设计、穿经循环设计、贾卡意匠图设计3个方面的数学矩阵模型，用于实现经编CAD软件对该类产品进行工艺辅助设计。以压纱型贾卡拉舍尔经编机生产的双色提花窗帘为例，从工艺设计和贾卡意匠图设计两方面着重探讨了压纱贾卡双色提花织物的CAD辅助设计方法和流程，并通过上机试织验证模型的正确性，为企业研发这类产品提供了参考。

经编； 压纱贾卡； 双色提花； 计算机辅助设计

带双色效应的压纱贾卡提花织物是指在带有压纱板的贾卡拉舍尔经编机上生产的特殊织物，该类织物采用Piezo贾卡元件分别控制奇数横列和偶数横列针背和针前偏移信息[1]，极大拓展了贾卡提花织物的设计范围。与普通提花织物相比，该类织物除了具有厚、薄、网眼等不同的花型效果外，还具有2种不同色彩之间的互相融合与映衬[2]，提花效果更加丰满、层次更加分明，在窗帘市场极具广阔的发展前景。近年来，国内外对贾卡双色提花技术的研究主要集中在连裤袜、经编鞋材以及无缝内衣等工艺结构设计和性能测试方面[3-6]，但对双色效应压纱贾卡提花窗帘这种新兴织物的研究较少，尤其是对这类产品的计算机辅助设计的研究还较少。

本文在深入分析双色效应贾卡提花窗帘织物的编织原理、提花原理基础上，通过建立垫纱设计模型、穿经设计模型、贾卡意匠图设计模型来研究这类产品的计算机辅助设计方法，对企业实现贾卡双色窗帘织物的快速设计，提高新产品研发的成功率提供一定的参考价值。

1 压纱贾卡双色提花织物编织原理

1.1 编织原理

压纱贾卡双色效应提花窗帘织物由带有4把梳栉的压纱型贾卡经编机生产。机器采用2把分离的半机号贾卡梳JB1.1和JB1.2组合而成，图1示出为RJPC4F (Raschel Jacquard Piezo Combination 4F) 压纱型贾卡经编机梳栉配置简图。其中，压纱板前面的2把半机号贾卡梳栉在织物表面编织主体花型，且作同向垫纱，压纱板后面的3把地梳编织地网。双色压纱窗帘织物目前的生产方法主要有2种：1)JB1.1和JB1.2分别穿不同颜色的纱线，且2把贾卡进行不同组织的垫纱，这种情况，由于机器各把梳栉的纱线在织物各层上的分布顺序已经固定，只能依靠色纱的显现和遮盖来形成双色效应，但生产成本较高，产品推广难度大。2)JB1.1和JB1.2选用不同染色性能的原料，如涤纶和锦纶，或者是阳离子改性可染涤纶与普通涤纶，利用这2种纱线染色性能的不同并通过后期的染整加工而实现双色效应，这种方法的生产效率高，成本相对较低，较为理想。

图1 RJPC4F梳栉配置简图Fig.1 Bars division of RJPC4F

1.2 双色提花原理

双色效应压纱贾卡提花窗帘工艺采用压纱贾卡4针新工艺，贾卡基本垫纱组织为0-1/3-2//， 2把分离的贾卡梳JB1.1和JB1.2采用1空1穿和 1穿一空的方式互补成满机号配置且在针背和针前垫纱时均可发生偏移[7]，当处在机前位置观察时，贾卡针接收到偏移信号后，贾卡导纱针向机尾偏移。

在经编CAD系统中，1个提花单元格表示2个横列(奇数横列和偶数横列)，需要4个控制信息：奇数横列针背和针前偏移信息，偶数横列针背和针前偏移信息，不同偏移信息之间的随机组合可以产生24=16种基本垫纱组织效应。图2示出压纱贾卡4针提花技术基本垫纱效应的偏移控制信号。其中T 表示偏移； H 表示不偏移[8]。进行经编压纱贾卡双色窗帘的工艺设计时，只需要在2把分离的贾卡梳JB1.1和JB1.2上采用不同染色性能的原料和贾卡组织，原料的设置在穿经的时候完成，贾卡组织的定义在进行贾卡意匠格设计的时候对奇偶纵行采用不同的贾卡颜色来填充。例如：进行贾卡工艺设计时，在基本组织区域处，JB1.1为4针厚组织即横跨4针的经平组织或重经组织，JB1.2为单针编链组织，JB1.1较长的延展线覆盖了JB1.2贾卡纱线，在织物表面只呈现JB1.1纱线的颜色，反映在贾卡提花单元格上就是在奇纵行填充定义为单针编链组织的贾卡颜色，偶纵行填充定义为4针厚组织的贾卡颜色。图3示出常用的4针厚组织和单针编链组织的垫纱运动图。

图2 压纱型贾卡4针技术偏移信息Fig.2 Fall plate Jacquard four-needle technique drift information

图3 4针厚组织和单针编链组织垫纱运动图Fig.3 Lapping motion of four-needle thick organization and one-needle chain organization.(a) Four-needle thick organization; (b) One-needle chain organization

2 压纱贾卡双色提花织物的设计模型

经编压纱贾卡双色提花窗帘织物的工艺设计主要取决于各把导纱梳栉的垫纱运动规律、穿经循环规律以及贾卡导纱针的偏移规律，基于此原则，提出构建三者的数学理论模型来进行该类织物的计算机辅助设计。

2.1 垫纱数码设计模型

压纱贾卡拉舍尔经编机的梳栉横移机构通常配置在机器的右端，以自然数0、1、2、3、……，从右向左标注针间间隙，并从下往上顺序记录各横列导纱针在针前的横移情况[9]。经编压纱贾卡双色提花窗帘织物由若干把导纱梳编织而成，因此可用三维矩阵KMN2(λ，μ，2)来表示该织物各把梳栉的垫纱运动规律。其中：M表示编织该织物所用的梳栉数；N表示编织一个完全花型循环的横列数；kλμ1表示第λ把梳栉在编织第μ横列时导纱针做针前横移起始点处的针间编号；kλμ2表示第λ把梳栉在编织第μ横列时导纱针做针前横移终点处的针间编号，按照以上描述，经编贾卡提花织物的垫纱数码矩阵模型见下式：

式中：λ=1、2、3、…、M；μ=1、2、3、…、N；若用eλu表示第λ把导纱梳栉在编织第μ线圈横列时导纱针在针前垫纱横移量，则eλu=kλμ2-kλμ1，若用dλu表示第λ把导纱梳栉在编织第μ线圈横列到第μ+1线圈横列时导纱针在针背垫纱横移量，则dλu=kλ(μ+1)1-kλμ1，梳栉垫纱运动规律如表1所示。

2.2 穿经循环设计模型

穿经循环是指纱线在导纱梳栉上的排列情况，不同的穿经形式可映射出不同的花纹效果[10]，不同原料、颜色、粗细的纱线可用不同的字母A、B、C和符号*来表示，例如：GB1：1穿，1空；则穿经可表示为：GB1：1A，1*；现采用二维矩阵DLC=d(i，j)来表示各把导纱梳栉的穿经信息，其中：i表示编织经编贾卡提花织物所用的导纱梳栉数，i=1、2、3、…、L；j表示编织一个完全花型循环组织的纵行数；j=1、2、3、…、C；d(i，j)表示第i把导纱梳栉在编织第j纵行时导纱针的穿经情况，按照以上描述，各把梳栉的穿经循环模型如下列公式所示。

表1 梳栉垫纱判断表Tab.1 Lapping of yarn guide bars

如经编贾卡双色提花工艺中，两把半机号贾卡导纱针的穿经为JB1.1：1*，1A；JB1.2：1B，1*；则对应的穿经矩阵为

D1=[*,A]，D2=[B,*]

2.3 贾卡意匠图设计模型

经编压纱贾卡双色提花窗帘织物在设计过程中，通常采用贾卡意匠图来描述贾卡导纱针的偏移状态，意匠图中不同的贾卡颜色代表不同的提花效应[11]。为计算机在进行辅助设计时能够准确快速的识别贾卡导纱针的偏移信息，通过建立二维数学矩阵PCK=p(c，k)对其进行表示，各梳栉的贾卡意匠图设计模型如下列公式所示：

式中：C表示编织一个完全花型循环组织的纵行数，即花宽；c=1，2，…，C，代表贾卡意匠格在横向编号；K表示编织一个完全花型循环组织的横列数(花高)的一半；k=1，2，…，K，代表贾卡意匠格在纵向编号。pck代表该经编织物的贾卡颜色编号，江南大学研发的WKCAD4.3系统默认的是64色模式，而经编贾卡双色提花工艺采用压纱贾卡4针新工艺，共有16种基本垫纱组织，通常习惯用贾卡颜色中的前16种色号分别代表这16基本垫纱效应，即pck=1，2，…，16。

经编贾卡双色提花织物工艺设计中，每个贾卡颜色都需要4个控制信号，现用一个一维矩阵L来代表每个提花意匠格所控制的贾卡导纱梳的偏移信号，如下式所示。L1～L4分别代表贾卡针奇数横列的针背和针前垫纱效应、偶数横列的针背和针前垫纱效应，取值为H或T，其中T代表偏移，H代表不偏移。

L=[L1L2L3L4]T

在用计算机进行经编贾卡双色提花织物的辅助设计过程中，考虑到压纱贾卡新工艺的特点，需要完成矩阵PCK和矩阵L的复合。

3 压纱贾卡双色提花织物CAD设计

根据建立的压纱贾卡双色提花织物的数学矩阵模型，利用Visual C++ 程序语言实现经编CAD软件对双色提花织物的辅助设计。以一个RJPC4F的压纱型贾卡拉舍尔经编机生产的双色提花窗帘工艺设计为例，阐述压纱型经编贾卡双色提花织物工艺的CAD设计方法，其中包括基本工艺参数设定、贾卡意匠设计、贾卡基本组织设计、导出上机文件等方面。

3.1 基本工艺参数的设定

基本工艺参数主要在江南大学自主研发的经编CAD系统中进行设置。机型RJPC4F，机号E18，门幅330 cm，机速600 r/min，成品横密25.4纵行/cm，成品纵密45.72横列/cm，花高114横列，花宽1148纵行，面密度135 g/m2，产量21.5 m/h。

3.2 梳栉垫纱和穿经

压纱贾卡网眼窗帘织物的设计过程中，地梳栉常选用编链组织垫纱，具有固定和夹持的作用，而 2把分离的贾卡梳栉选用较粗的纱线进行压纱组织垫纱，且两把贾卡梳选用不同染色性能的纱线。在CAD系统中对各把梳栉的垫纱数码、穿经信息、纱线原料进行设置，如表2所示。

在WKCAD系统中设置好各把梳栉垫纱、穿经信息后，系统可根据垫纱运动规律和垫纱数码设计模型直接生成垫纱运动轨迹，如图4所示，有效加快设计效率，缩短产品开发周期。

表2 各把梳栉垫纱、穿经及原料信息Tab.2 Lapping, drawing-in and materialinformation of each bar

图4 贾卡花型意匠图Fig.4 Jacquard pattern desig

3.3 贾卡意匠设计

经编贾卡双色提花织物工艺设计的关键是贾卡组织的设计，即在WKCAD系统中给不同的贾卡图案区域填充不同的贾卡颜色，并分别给这些贾卡颜色定义不同的偏移信息，使不同的贾卡组织对纱线颜色的显隐产生影响[12]，进而在布面上体现出双色效果。贾卡意匠图设计完成后，需要进行贾卡基本组织的定义，由于压纱贾卡双色提花织物采用4针技术新工艺，有针前针背4个偏移信号，因此采用1×4的组织定义，即线圈纵行为1、线圈横列为4，且贾卡信息数为0，表示既有针前横移又有针背横移，并进行包边处理，工艺设计完成后，导出相应格式的上机文件，在RJPC4F型经编机上进行试织，最后对坯布进行洗练、预定形、染色、成品定形等后整理工序，得到最终的双色效果。由于窗帘工艺的花宽花高比较大，无法完全展示，这里只给出了局部的贾卡意匠图(见图4)和成品图，如图5所示。

图5 织物成品Fig.5 Finished fabric

4 结 论

1)提出从理论上建立经编压纱贾卡双色提花窗帘织物的垫纱运动设计、穿经循环设计、贾卡意匠图设计的数学矩阵模型，为实现计算机对经编压纱贾卡双色提花织物进行辅助设计提供了理论参考，并通过实际举例来验证其正确性。

2)以家纺用压纱贾卡双色提花窗帘织物的经编CAD设计为例，通过经编CAD系统对织物进行基本工艺参数设定、梳栉垫纱和穿经信息设计以及贾卡意匠图设计等过程，阐述了经编压纱贾卡双色提花织物的计算机辅助设计流程，为企业研发该类产品提供了一定的指导意义。

FZXB

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Computer-aideddesignoffall-platejacquardfabricswithdoublecoloredeffect

XIE Yuanpeng， JIANG Gaoming， ZHANG Aijun， ZHANG Yanting, CHEN Fangfang
(EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi，Jiangsu214122，China)

In order to realize the rapid design of the fall plate jacquard warp knitted fabric with double colored effect, a mathematical matrix design model of computer-aided designing of the double colored fall- plate jacquard warp knitted fabric was established, the mathematical model takes chain notation, threading and jacquard designing as its three essential elements, which is used to design the double colored jacquard warp knitted fabric with CAD software. Taking the double colored jacquard curtains for an example, with the characteristics of the double colored jacquard fabric, studying its CAD auxiliary design method and process from two aspects of process design and jacquard graph design emphatically, it is of guiding significance to develop the product for enterprise.

warp-knitted; fall-plate jacquard; double colored jacquard; computer-aided design

10.13475/j.fzxb.20170203705

TS 184.3

A

2017-02-23

2017-07-21

国家自然科学基金项目(61602212)；江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目(BY2015019-31，BY2016022-20)

谢远鹏(1990—)，男，硕士生。主要研究方向为数字纺织技术。蒋高明，通信作者，E-mail:jgm@jiangnan.edu.cn。