織物設計預測系統開發

耿 亮，孫 艷 ，伯 燕

(1.成都紡織高等專科學校 紡織工程與材料系，成都 611731；2.四川省出入境檢驗檢疫局，成都 610041)

織物設計預測系統開發

耿 亮1，孫 艷2，伯 燕1

(1.成都紡織高等專科學校 紡織工程與材料系，成都 611731；2.四川省出入境檢驗檢疫局，成都 610041)

為減輕紡織產品開發人員數據處理環節的工作量，通過產品試織對Peirce模型與Love織物緊密結構方程進行了修正，并應用Visual Basic程序開發了織物的織造預測系統。利用該系統可以驗證所設計織物織造的可行性，并可以根據織物結構參數的選擇對產品類型和風格進行預測。因此，在對理論Peirce數據模型的修正基礎上建立自身獨立的數據庫，對以后的產品開發及企業實際生產經營活動有一定的指導意義。

織物設計；預測系統；Peirce模型；Love織物緊密結構方程；VB程序

專業化的織物輔助設計軟件成本較高，中小企業難以承受，所以很多紡織企業及紡織產品設計部門都是用人工計算和實際生產經驗來對織物的可織造性進行判斷。也就是說，織物設計人員要求有較強的實際操作能力和豐富的基層生產經驗，且織物設計中的數據繁多、計算過程復雜、工作量大、容易出錯，對初學設計人員存在一定困難。所以，織物的織造預測系統的開發可以為剛接觸產品開發的設計人員提供了一定的幫助。

本系統是根據織物結構的Peirce模型與非平紋織物緊密結構方程聯合來判斷所選擇結構參數可否進行生產織造，而主要的原理由非平紋織物的Love結構方程推導完成[1]。

式中：M為完全組織的平均浮長；Kmax為最大蓋覆系數；k為組織轉換系數；Kj為經向蓋覆系數；Kw為緯向蓋覆系數；β為緯紗纖度與經紗纖度比值。

通過試驗對Peirce數據模型進行了相應的修訂，并以Visual Basic語言為基礎開發織造預測系統。目的在于利用計算機強大的運算、儲存、修改和抗疲勞功能，對織物組織、纖維原料等信息進行運算和處理，大大縮短設計修改周期，提高設計質量。

1 試 驗

1.1 樣品織造

采用天津隆達機電ASL2000型全自動劍桿織樣機進行試驗用樣品織造。

為修正織物的最大可織造圖解公式，本研究用棉紗織造了平紋、斜紋、2/2斜紋、2/2方平、5枚緞紋、8枚緞紋幾種有代表性的組織。在經、緯紗纖度不變情況下，參考傳統品種的經、緯密度設置，逐漸調整增加緯密，使緯密達到最大可織造極限。可以觀察到當緯密達到最大可織造極限時會引起織口向機后方蠕動，并發生撞擊，其原因是在織口處織物形成的速度大于相應的卷取速度[2]。

1.2 結果及分析

表1為平紋織物Peirce模型修正結果，選擇緯紗纖度為18 tex時，選擇不同經紗纖度、經紗密度，來對比由Peirce模型推導出的理論緯密和實際緯密，并作出修正系數。

表1 平紋織物Peirce模型修正結果Tab.1 Peirce model modi fi ed result of plain weave fabric

通過表1可以看出，當經密和經、緯紗纖度一定的情況下，可以得出實際最大緯紗覆蓋系數和理論最大蓋覆系數之間的擬合方程。用表1中求得的擬合方程分別修正Love非平紋織物結構方程，就可以較為準確地預測織物可織造行為，鑒于篇幅原因，此處只列出部分平紋織物的修正方程。

2 基于VB的設計過程

2.1 系統窗體建立

測試窗體界面如圖1所示，輸入數據單位均為國際標準制單位。

圖1 織物織造預測系統窗體Fig.1 The frame of fabric design forecasting system

該程序的執行順序為：當測試窗體顯示后，輸入相應數值，單擊“測試”按鈕，則在預測結果和織物類別對應的Text欄中輸出結果；如果單擊“退出”命令按鈕，則測試窗體消失，回到登錄窗體。

2.2 系統測試原理

1)當輸入有關織物織造數據，如經緯密、經緯紗纖度、紗線原料類別和直徑、組織等數據。通過這些輸入的數據可以求出一個修正后理論上最大的Kw，再通過公式Kj'＝Pj·(tex)0.5·10-1求出一個實際的Kw'，對Kw和Kw'進行比較，如果Kw'＞Kw，則該織物不能織造；反之，則該織物可以織造。

2)根據所讀入數據對Ej和Ew及織物平衡系數進行計算，并確定織物的結構區域，判定織物產品的大類[3]。

2.3 測試窗體程序

2.3.1 纖維類別和織物組織組合框內容

用AddItem或者初始化方法把紡織品常用材料裝入圖1中纖維種類和織物組織組合框，系統使用過程通過選擇所設計織物的原料及織物組織，以配合Select Case語句讀取各類材料紗線直徑系數Y，可以分別對不同材料產品的規格參數進行驗證，以驗證織物織造的可行性及產品所屬類型。

采用下列語句實現初始化組合框原材料后，讀入紗線直徑系數Y的選擇：

Private Sub Form_Load()

Combo1.List(0)＝"棉"

Combo1.List(1)＝"粗毛"

……

End Sub

Private Sub Combo1_Click()

Dim Y AS Single

Select Case Combo1.ListIndex

Case 0

Y＝3.57

Case 1

Y＝3.85

……

End Select

End Sub

對應紗線的直徑系數見表2。

表2 紗線直徑系數Tab.2 Diameter coef fi cient of yarns

表2中的Y用于非平紋織物緊密結構方程的可織造驗證過程。

織物組織的選擇實現讀取組織循環紗線數和組織交叉次數的計算，程序和紗線直徑系數Y調用類似。

2.3.2 測試系統對可否織造進行判定

該模塊選擇Peirce模型與非平紋織物緊密結構方程來對織物可織造情況進行預測，程序實現過程是假定Pj為選定參數，對比實際所設計Kw和用修正后Peirce模型所求出的Kw'，若Kw＜Kw',則所設計參數為合理范圍。

程序開始，首先根據織物參數的選擇對調用擬合方程；然后進行Love非平紋織物結構模型的對比計算。

部分主程序算法如下：

Private Sub Command1_Click()

e＝2.718281828459

B＝Ttj/Ttw

Kj＝(Pj/10)*Sqr(Ttj)*10 ^ -1

Kw＝(Pw/10)*Sqr(Ttw)*10 ^ -1

Kmax＝1000/Y*10 ^ -1

F＝R / t

C＝((F*(Kmax*k/Kj - 1)＋k)/(k*(1＋B))) ^ 2

If C＞1 Then

Text7.Text＝"參數選擇異常" 此時織物經密選擇過小，會造成織物過于松散；

Else

A＝Sqr(1－C)

Kw1＋Kmax*k/(((Sqr(1－(1－A) ^ 2)*k*(1 ＋B)/B)－k)/F＋1)

以上為修正前由Kj已知求出理論最大Kw的算法；

If B＝1 and Y＝3.57 Then

Kw2＝41.34－55.18*e ^ (-Kw1/18.45)

ElseIf B＝2 and Y＝3.57 Then

Kw2＝41.25－69.25*e ^ (-Kw1/16.87)

……

End If

End If

以上調用修正參數，并對比擬合后理論蓋覆系數和實際設計蓋覆系數的值；

If Kw2＞＝Kw Then Text7.Text＝"可以織造"

If k＝1 And Y＝3.57 And 34＜Ej And Ej＜56 And 40＜Ew And Ew＜53 And 0.97＜d And d＜1.15

Then Text7.Text＝"可以織造，平布類"

ElseIf k＝1 And Y＝3.57 And 65＜Ej And Ej＜79 And 37.5＜Ew And Ew＜45 And 1.58＜d And d ＜2.07 Then Text7.Text＝"可以織造，府綢類"

……

根據結構區域可以實現對織物類別的判定；

Else: Text7.Text＝"可以織造"

對部分類型織物的結構區域出現在傳統品種區域外時，不能確定風格具體類別，需要進一步分析產品更接近哪種織物的風格。

End If

Else Text7.Text＝"不可以織造"

End If

End Sub

根據所讀入數據對Ej和Ew及織物平衡系數進行計算，并確定織物的結構區域，判定織物產品的大類。由程序可以看出，修正系數和織物結構區域數據過多會給程序建立增加工作量，可以通過建立修正系數和結構區域數據庫來解決這一問題。

2.4 程序測試范例

以給定純棉平紋織物經緯紗纖度均14.5tex，經緯密為551×338根/10cm為例，測試結果如圖2所示。產品結構參數選擇可以順利織造，且屬于府綢類。

3 結論與討論

圖2 程序測試范例Fig.2 The example of forecasting

1)對Love非平紋織物緊密結構方程進行了修正，并獲得擬合方程，可以更好地用于預測新品種開發時的織物結構參數是否合理。

2)所開發的織物織造預測系統通過擬合方程推測出織物在特定結構參數條件下的最大可織造密度，從而對產品的織造可行性進行預測，并利用結構區域概念預測織物所屬類別，對結構區域判定仍然存在一定局限性，因此要隨時對結構區域數據庫進行更新。

3)在對理論Peirce數據模型進行修正的基礎上，建立自身獨立的數據庫，為以后的產品開發及企業實際生產經營活動打下一定的基礎。

最大可織造測試系統目前正處在開發階段，尚無一個標準的程序可循。計算機設計軟件(如VB、C語言等)成功地應用于紡織領域，對最大可織造測試系統技術在紡織品設計中潛在創造力的認識、挖掘有一定的推動作用。

[1] 黎明，劉成安.Visual Basic程序設計教程[M].成都：電子科技大學出版社，2004：1-20.

[2] SCYAM A. 織物結構(第二部分：變直徑紗線織造極限的實驗分析)[J].紡織科學研究，1991(4)：45-51.

[3] 顧平.織物結構設計與應用[M].上海：東華大學出版社，2006：155-184.

Development of fabric design forecasting system

GENG Liang1, SUN Yan2, BO Yan1
(1.Department of Textile and Materials Engineering, Chengdu Textile College, Chengdu 611731, China; 2.Sichuan Enter-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Chengdu 610041, China)

In order to reduce the workload of data processing in the textile development, this paper modified the Love's fabric closely structural equation and Peirce model by test weaving, and then developed the forecasting system of fabric design with Visual Basic. This system can be used to verify the feasibility of the given fabric structure parameters, and it also can predict the style of fabric according to the given fabric parameters.Therefore, to create the database based on modified Peirce model, it has a certain guiding significance for further production development and actual manufacture of the enterprise.

Fabric design; Forecasting system; Peirce model; Love's fabric closely structural equation; Visual Basic

TS105.1

A

1001-7003(2011)11-0022-04

2011-06-15；

2011-10-09

耿亮(1981－ )，男，講師，主要從事紡織材料與紡織品設計的教學與研究。