基于虚拟仿真技术的针织挑孔组织设计与实践

范友红，李小辉

(1.东华大学 服装与艺术设计学院，上海 200051； 2.东华大学 现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051)

随着三维虚拟仿真技术的发展，纬编针织物的三维模拟是国内外学者研究的一个热点课题。如瞿畅等[1]、李英琳等[2]、王姜等[3]通过编程对纬编针织物三维仿真系统进行设计与开发，实现了部分纬编组织线圈之间相互串套关系的模拟，对针织组织设计的教学与研发都有一定的帮助；沙莎等[4]介绍了纬编针织物三维模拟技术的研究现状与发展趋势，指出纬编织物三维模拟技术应该向方法物理化、线圈结构多元化、应用领域多样化方向发展。目前针织领域比较成熟的商业化虚拟仿真系统主要有日本岛精机公司和德国斯托尔公司的花型设计系统，可以将花样色码编译后生成动态的虚拟编织视频，线圈图以及三维的虚拟织片，还可以设置不同纱线颜色、纱线类型，快速生成相应的织物肌理与花型配色效果，大大减少了试样成本与开发周期，满足当下快时尚快节奏的生活方式。

挑孔组织又称挑花组织[5]，是在纬编组织基础上按照花型要求，将某些线圈从一个纵行转移至另一个纵行而形成的织物[6]，移圈后的花样可以形成孔眼效果，呈现出特有的隐约透视感与随性垂坠感[7]，不同的孔眼分布与组合排列可以形成丰富多彩的面料肌理，深受消费者的青睐。为了快速预测孔眼编织效果，避免重复试样，本文基于SIR122 SV12G电脑横机、SDS-ONE APEX3服装设计系统(日本株式会社岛精机制作所)，介绍挑孔组织在电脑横机上的编织原理，并设计几种有代表性的挑孔组织的色码，借助虚拟仿真技术进行编织模拟与实践，旨在为针织挑孔组织的设计与研发提供新的设计思路和方法。

1 挑孔组织的编织原理

在电脑横机上编织挑孔组织，主要是通过翻针、摇床的动作，将线圈进行转移。发生位置转移的线圈叫移圈线圈，接收移圈的织针上原有的线圈叫接收线圈，其与移圈线圈组成重叠线圈。移开线圈的织针重新工作时存在空针起针的动作，织物在此位置形成了孔眼[8]，叫空针线圈，也叫挂目[9]；其他正常编织的线圈叫普通线圈。挑孔组织的线圈结构见图1。

挑孔组织根据移圈方向、移圈重叠方式、移圈个数的不同，可形成不同的外观肌理。由于移圈时线圈与线圈之间相连的部分会相互牵扯，容易断裂，故从编织稳定性角度出发，挑孔组织中一般以移动1个针距为主、岛精服装设计系统部分色码编号及含义见表1。

1.1 移圈的方向与重叠方式

根据移圈方向不同，挑孔组织可以分为左移挑孔、右移挑孔、左移与右移相对挑孔、左移与右移相反挑孔；根据移圈线圈与接收线圈的重叠方式，可以分为移圈线圈覆盖接收线圈与移圈线圈被接收线圈覆盖。本文图中出现的K1、K2、K3、K4表示从下往上编织的第1行至第4行。

1.1.1 左移挑孔组织

左移挑孔组织根据其地组织的不同，可以分为前针床左移挑孔组织与后针床左移挑孔组织，其中前针床左移挑孔组织且移圈线圈被覆盖，用1号与6号色码组合，前针床左移挑孔组织1见图2。图2(a)为其花样色码，图2(b)为第2行前针床编织后第3枚针的线圈翻针至后针床，图2(c)为后针床向左摇床1个针距后，将后针床线圈再翻至前针床第2枚针，完成移圈，图2(d)为第3行前针床编织，其中第3枚针成圈后为开口状态，形成孔眼，图2(e)为第4行恢复正常编织状态。若移圈线圈覆盖接收线圈，用1号、6号与40号色码组合，前针床左移挑孔组织2见图3。主要区别在于图3(a)中6号色码的左侧为40号色码，这样在图3(b)中第2行前针床编织后，第2支与第3枚针的线圈均翻针至后针床，图3(c)中后针床向左摇床1个针距后先将第3枚针的线圈翻至前针床第2枚针上，图3(d)中针床复位后再将后针床第2枚针的线圈翻至前针床第2枚针，由于翻针次序的不同，从而实现移圈线圈覆盖接收线圈的外观，图3(e)为第3行与第4行在前针床依次编织后的线圈图。

后针床左移挑孔组织且移圈线圈覆盖接收线圈，用2号与8号色码组合，后针床左移挑孔组织1见图4。图4(a)为其花样色码，图4(b)为第2行后针床编织后第3枚针的线圈翻针至前针床，图4(c)后针床向右摇床1个针距后，将前针床线圈再翻至后针床第2枚针，完成移圈，图4(d)为第3行后针床编织，其中第3枚针的线圈形成孔眼，图4(e)为第4行恢复正常编织状态。若移圈线圈被覆盖，用2号、8号与50号色码组合，后针床左移挑孔组织2见图5。主要区别在于图5(a)中8号色码的左侧为50号色码，图5(b)第2行后针床编织后，先将第2枚针的线圈翻针至前针床，图5(c)中后针床向左摇床1个针距后再将后针床第3枚针的线圈翻至前针床第2枚针上，图5(d)针床复位后将前针床第2枚针上的2个重叠线圈一起翻至后针床第2枚针，由于翻针次序的不同，从而实现移圈线圈被覆盖的外观，图5(e)为第3行与第4行在后针床依次编织后的线圈图。

图4 后针床左移挑孔组织1

图5 后针床左移挑孔组织2

1.1.2 右移挑孔组织

右移挑孔组织的编织原理与左移相同，只是移圈方向刚好相反，前针床右移挑孔组织见图6。其中图6(a) 用1号与7号色码组合，形成移圈线圈被覆盖的外观；图6(b) 则用1号、7号与40号色码组合，呈现移圈线圈覆盖接收线圈的外观。

图6 前针床右移挑孔组织

后针床右移挑孔组织见图7，图7(a) 采用2号与9号色码组合，形成移圈线圈覆盖接收线圈的外观；图7(b)则用2号、9号与50号色码组合，呈现移圈线圈被接收线圈覆盖的外观。

1.1.3 左移与右移相对挑孔组织

左移与右移相对挑孔组织，指的是左移色码在右，右移色码在左，二者组合后，重叠线圈出现在2个色码的内侧，孔眼在2个色码的外侧。其中比较典型的就是三线圈重叠，以前针床挑孔为例，左移与右移相对挑孔组织见图8。图8(a)为其花样色码，由1号、6号与7号色码组合。图8(b)第2行前针床编织后，第2支与第4枚针上的线圈翻针至后针床，图8(c)中后针床先向左摇床1个针距，将第4枚针上的线圈翻至前针床第3枚针，图8(d)后针床先复位再向右摇床1个针距，将后针床第2枚针上的线圈翻至前针床第3枚针，形成三线圈重叠的外观，图8(e)为第3行与第4行在前针床依次编织后的线圈图。电脑横机在编织时，若同一行既有左移又有右移色码，系统默认左摇床优先处理。

图8 左移与右移相对挑孔组织

1.1.4 左移与右移相反挑孔组织

左移与右移相反挑孔组织，指的是左移色码在左，右移色码在右，二者组合后，重叠线圈出现在2个色码的外侧，孔眼在2个色码的内侧。当6号与7号色码相邻配置时，其上面的线圈分别被移走后，在下一行编织时相邻的2枚空针会形成增大的双孔眼外观，左移与右移相反挑孔组织见图9。由于相邻的2枚空针同时编织时不具备正常成圈条件，根据空起处理方法的不同，其具体又可以细分为大孔眼、中孔眼与小孔眼。图9(a)为第1种方法的色码组合，这2针在移圈后的下1行(即第2行)都参与编织，第3行其中1枚针正常编织，另1枚针不织，用16号色码，第4行正常编织，此种方法形成的孔眼较集中也相对较大，图9(b)与图9(c)分别为其对应的线圈图与样片实物。图9(d)为第2种方法的色码组合，第2行这2枚空针的其中1枚针编织，另1枚针不编织，第3行与第4行这2枚针都编织，形成由浮线隔开的2个大小接近的孔眼，其对应的线圈图与样片实物分别见图9(e)与图9(f)。图9(g)为第3种方法的色码组合，移圈后的这2枚空针在第2行与第3行交替错开编织，形成一大一小的2个孔眼，由于运用了2次16号色码，孔眼整体外观最小，其对应的线圈图与样片实物分别见图9(h)与图9(i)。

图9 左移与右移相反挑孔组织

1.1.5 移圈方向对挑孔图案的影响

挑孔图案指通过设计挑孔色码的分布与排列而形成的面料孔眼图案，当孔眼图案斜向排列时，挑孔色码对斜向的孔眼大小有影响，移圈方向对孔眼图案的影响见图10。当孔眼图案为右斜排列时，图10(a)采用7号右移色码，所形成的孔眼较大，其对应部分线圈图与样片实物见图10(b)与图10(c)。图10(d)采用6号左移色码，所形成的孔眼相对较小，这主要是由于移圈方向与孔眼排列方向相反，重叠线圈位于斜向间隔之间的原因，其对应的部分线圈图与样片实物见图10(e)与图10(f)。同理，当孔眼图案呈左斜排列时，用6号左移色码孔眼较大，用7号右移色码孔眼则相对较小。

图10 移圈方向对孔眼图案的影响

1.2 移圈的个数

移圈的个数是同一次进行转移的线圈个数[10]。挑孔组织在移圈时，可以只移动1个线圈，也可以将1行内某几个线圈进行移动，当移动1个以上线圈时，针床摇床原理以及重叠线圈的覆盖方式与移动1个线圈的原理相同。前针床三线圈左移挑孔组织见图11，图11(a)为其花样色码；图11(b)中第2行前针床编织后将第2～4针的线圈翻针至后针床；图11(c)后针床向左摇床1个针距，再将后针床第2～4针的线圈翻至前针床的第1～3针，完成移圈；图11(d)为第3行与第4行在前针床依次编织后的线圈图。设定多个移圈色码连续描绘时，从左往右数第1针为起始针，最后1针为结束针。由此可以看出，当多个6号左移色码连续描绘时，空针线圈出现在6号左移色码结束针，重叠线圈出现在6号左移色码起始针的左侧相邻针，中间部位的针仍是单个线圈，只是由于位置移动发生了一定程度的歪斜。当多个7号右移色码连续描绘时，空针线圈出现在7号右移色码描绘起始针，重叠线圈出现在描绘结束针的右侧相邻针。

图11 前针床三线圈左移挑孔组织

2 挑孔组织的设计与实践

根据挑孔组织的编织原理，使用岛精服装设计系统分别设计了树叶挑孔组织与罗纹挑孔组织的花样色码，通过虚拟仿真系统进行织片模拟，并采用38.5 tex×2羊毛/腈纶(30/70)混纺纱线在SIR122 SV12G电脑横机上编织出织物小样进行对比与分析，介绍挑孔组织设计中色码的组合与应用。

2.1 树叶挑孔组织

树叶挑孔组织是指花样的整体外观像树叶，是一款非常经典的挑孔组织，根据色码组合方式的不同，可以形成不同的外观肌理。前针床树叶挑孔组织见图12，即其地组织为前针床正针。其中图12(a)是1号、6号、7号与40号色码的组合应用，将移圈个数由1个至6个进行变化排列，形成一定的渐变效应，上半部分是相对方向的移圈，孔眼出现在两侧边缘，重叠线圈出现在内部中间，且为三线圈重叠；下半部分是相反方向的移圈，孔眼出现在内部，重叠线圈出现在两侧，且移圈线圈覆盖接收线圈；图12(b)与图12(c)分别为与其对应的虚拟织片与样片实物。

后针床树叶挑孔组织见图13，即其地组织为后针床反针。其中图13(a)是1号、2号、6号、7号、8号与9号色码的组合应用，既有前针床移圈又有后针床移圈，花样色码在设计时要保证6号与7号色码对应的前1行是1号色码，8号与9号色码的对应的前1行是2号色码，通过花样色码的组合排列，上半部分的孔眼位于外侧的后针床反针，下半部分形成移圈线圈覆盖接收线圈的外观，孔眼出现在内侧，整体的树叶轮廓更加立体与突出；图13(b)与图13(c)分别为与其对应的虚拟织片与样片实物。

图13 后针床树叶挑孔组织

2.2 罗纹挑孔组织

罗纹挑孔组织是以罗纹为地组织进行移圈而形成的挑孔组织， 1+1罗纹挑孔组织见图14。图14(a)为花样色码，左移时用1号与6号、2号与8号色码组合，右移时用1号与7号、2号与9号色码组合，通过前后针床的交错移圈，形成向左与向右不断移动的孔眼与凹凸条纹的肌理，具有较强的视觉冲击力，图14(b) 与图14(c) 分别是与其对应的虚拟织片与样片实物。

图14 1+1罗纹挑孔组织

3 结 论

本文基于虚拟仿真技术，详细介绍了针织挑孔组织在电脑横机上编织时翻针与摇床的动作，以及孔眼的形成原理与色码组合的应用，为针织挑孔组织的开发提供理论与技术支持，主要结论如下：

①6号与7号色码用于前针床线圈的挑孔，其编织过程为先将需要移针的线圈翻至后针床，再通过后针床向左或向右摇床1个针距后翻回至前针床，完成移圈，形成移圈线圈被接收线圈覆盖的外观，且摇床方向与移圈方向相同，即6号左移色码是后针床向左摇床1个针距， 7号右移色码是后针床向右摇床1个针距。

②8号与9号色码用于后针床线圈的挑孔，其编织过程为先将需要移针的线圈翻至前针床，再通过后针床向右或向左摇床1个针距后翻回至后针床，完成移圈，形成移圈线圈覆盖接收线圈的外观，且摇床方向与移圈方向相反。

③40号与50号色码用于调整移圈线圈与接收线圈之间的重叠关系，其中40号色码用于前针床移针时，实现移圈线圈覆盖接收线圈的外观；50号色码用于后针床移针时，实现移圈线圈被接收线圈覆盖的外观。

④相邻2针或2针以上的空针，编织时不能同时正常成圈，需要通过16号色码辅助，使其逐次恢复完全编织状态，且16号色码运用的频次及顺序，影响孔眼外观。

⑤当孔眼图案斜向排列时，挑孔色码对斜向的孔眼大小有影响。当移圈方向与图案倾斜方向一致时，孔眼较大，反之，孔眼较小。

⑥当运用色码组合进行挑孔设计时，要综合考虑地组织、移圈方向与分布、移圈个数、线圈倾斜及重叠方式等因素对面料孔眼外观的影响。