基于初等函數(shù)的針織圖案自動(dòng)設(shè)計(jì)

陳 莉，葉介茂

（天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300160）

基于初等函數(shù)的針織圖案自動(dòng)設(shè)計(jì)

陳 莉，葉介茂

（天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300160）

以初等函數(shù)Z=acos xc+bsin yd為基礎(chǔ)，通過(guò)fij=[〈Z〉/n]將Z值變換，采用VB編程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)生成花型.當(dāng)n分別為2、3、4時(shí)，改變參數(shù)a、b、c、d的值均能生成許多豐富多彩的圖案效果.文中采用德國(guó)STOLL電腦橫機(jī)配套的M1花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)導(dǎo)入圖片，對(duì)其在實(shí)踐中的應(yīng)用加以舉例.實(shí)踐表明：該方法可拓寬花型設(shè)計(jì)的思路，提供豐富的圖案源泉，且操作方便快捷、適于快速反應(yīng)市場(chǎng)變化.

針織；圖案設(shè)計(jì)；電腦橫機(jī)；初等函數(shù)；VB編程；圖案生成

CAD/CAM為現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展注入了活力，也提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力.近些年隨著針織行業(yè)的發(fā)展，針織品由原來(lái)數(shù)量、價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)逐步被質(zhì)量、技術(shù)、花色品種的競(jìng)爭(zhēng)所取代[1].有報(bào)道稱(chēng)[2]，在世界經(jīng)濟(jì)趨于復(fù)蘇的大形勢(shì)下，電腦橫機(jī)制造廠商機(jī)器的銷(xiāo)售量成倍增長(zhǎng).這無(wú)疑都預(yù)示著一個(gè)事實(shí)，針織企業(yè)正逐漸向高科技領(lǐng)域轉(zhuǎn)型.電腦針織機(jī)的引進(jìn)確實(shí)提高了生產(chǎn)效率，但是其配套的花型輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能主要還是用軟件繪圖，然后經(jīng)軟件處理轉(zhuǎn)換成一套適合加工的工藝參數(shù)信息，用以驅(qū)動(dòng)特定機(jī)器完成編織，在花型設(shè)計(jì)方面實(shí)際還是要靠人腦去想.隨之而來(lái)的問(wèn)題就是如何使花型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)適合市場(chǎng)的快速反應(yīng).有許多學(xué)者[3-5]正致力于研究如何采用數(shù)學(xué)的方式在計(jì)算機(jī)上生成花型，并將其應(yīng)用在機(jī)織、印染等領(lǐng)域.廣袤的數(shù)學(xué)領(lǐng)域可提供豐富的圖案源泉.本文以初等函數(shù)為例，結(jié)合針織物花型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，采用VB編程在計(jì)算機(jī)上生成圖案，以期能夠拓展針織花型的設(shè)計(jì)思路.

1 理論部分

初等函數(shù)是由冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、反三角函數(shù)與常數(shù)經(jīng)過(guò)有限次四則運(yùn)算及有限次復(fù)合所構(gòu)成的函數(shù)[6]，因此初等函數(shù)可以具有多種形式.本文選擇如式（1）所示的二元初等函數(shù)為例.式中：x和y為變量；a，b，c，d為函數(shù)的參數(shù).可以將x和y看作計(jì)算機(jī)圖像每一個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，因變量Z如果是對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的顏色值，則通過(guò)式（1）可給計(jì)算機(jī)圖像每一個(gè)像素點(diǎn)賦予一個(gè)顏色，從而在整個(gè)窗口形成一幅圖案.實(shí)際上，計(jì)算機(jī)圖像顏色值的取值范圍應(yīng)為0～255內(nèi)的整數(shù)；而且，對(duì)于針織物而言，多色提花針織物一般為2色、3色，最多不超過(guò)4色提花.因此，將Z值按照下式[7]進(jìn)行轉(zhuǎn)換.

式中：〈Z〉指取得Z的最大整數(shù)值（如當(dāng)Z=4.37，〈Z〉= 4）；n為圖案所用的顏色數(shù)量；[〈Z〉/n]為〈Z〉除以n后的余數(shù)；則fij是0～n－1之間的任意一個(gè)整數(shù)，每一個(gè)整數(shù)可以給予一個(gè)顏色值.

2 圖案的生成

采用VB編程生成圖案，流程圖如圖1所示.

在窗口中建立一個(gè)圖片框用來(lái)顯示圖像.計(jì)算機(jī)的圖像是以數(shù)字圖像的形式顯示的，圖像畫(huà)面由被稱(chēng)作像素的各個(gè)離散點(diǎn)組成，每個(gè)像素可以用一種顏色顯示.以式（1）、（2）作為模型建立像素顏色值與像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系，當(dāng)圖像顯示的顏色數(shù)量分別取n為2、3、4時(shí)，變換式（1）中a、b、c、d的值，根據(jù)所建立的模型，圖片框中每一點(diǎn)，都有對(duì)應(yīng)的顏色值可以顯示，從而在整個(gè)圖片框中可得到不同效果的圖案.

（1）當(dāng)n=2時(shí)，生成的兩色圖案如圖2所示.

（2）當(dāng)n=3時(shí)，生成的三色圖案如圖3所示.

（3）當(dāng)n=4時(shí)，生成的四色圖案如圖4所示.

3 在電腦橫機(jī)上的應(yīng)用

在電腦針織機(jī)上編織花型，首先需要將圖案導(dǎo)入到該電腦針織機(jī)的花型輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行處理.以德國(guó)STOLL電腦橫機(jī)的M1花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)為例.首先，打開(kāi)“文件”菜單，選擇“導(dǎo)入”“圖片”，將所要處理的圖片導(dǎo)入到M1花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，如圖5所示，確定后將圖案導(dǎo)入到織物視圖中.

以圖2（f）為例，導(dǎo)入后圖案的織物視圖為兩色提花織物，如圖6所示.

M1花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)還具備替換線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的功能，當(dāng)圖6中不同的顏色采用不同的線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)替換時(shí)，織物視圖顯示為不同類(lèi)型的組織結(jié)構(gòu).設(shè)計(jì)好的圖案若想上機(jī)編織需要經(jīng)過(guò)與機(jī)器相配置的軟件進(jìn)行處理.如用MI花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行處理，首先為圖案配置導(dǎo)紗器，然后點(diǎn)擊F10鍵進(jìn)行工藝程序處理，從而生成機(jī)器可以識(shí)別的語(yǔ)言進(jìn)行上機(jī)編織.

4 結(jié)束語(yǔ)

采用本文方法設(shè)計(jì)圖案快捷、方便，適合快速反應(yīng)的市場(chǎng)變化.本文采用一種初等函數(shù)即可以得到多種不同效果的圖案，文中選取的只是其中的一部分.由基本初等函數(shù)組合而成的初等函數(shù)還可以有許多種其它形式，因此采用這種方式能夠挖掘出更多優(yōu)美的圖案.

[1]萬(wàn)振江，曾 麗.針織工藝與服裝CAD/CAM[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]宋廣禮.中國(guó)國(guó)際紡織機(jī)械展覽會(huì)暨ITMA亞洲紡織機(jī)械展覽會(huì)電腦橫機(jī)述評(píng)[J].毛衫縱橫，2008（14）：34-35.

[3]楊旭紅，顏曉華.復(fù)平面上分形信息的可視化及在紡織紋樣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].絲綢，2007（7）：39-41，47.

[4]張 聿，李棟高，楊旭紅.紡織設(shè)計(jì)中Mandelbrot集可視化信息表征方法的研究[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，22（2）：24-28.

[5] 楊旭紅，眭建華，朱美男，等.基于分形圖的數(shù)碼紋織產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[J].絲綢，2008（12）：12-14.

[6] 同濟(jì)大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系.高等數(shù)學(xué)[M].2版.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

[7]梁春金，馮勛偉.針織花型的生成系統(tǒng)及其在橫機(jī)上的編織轉(zhuǎn)換[J].上海紡織科技，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

陳 莉（1974—），女，博士，副教授.

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