織物設(shè)計預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)

耿 亮，孫 艷 ，伯 燕

(1.成都紡織高等專科學(xué)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(shè)計預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)

耿 亮1，孫 艷2，伯 燕1

(1.成都紡織高等?？茖W(xué)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(chǎn)品開發(fā)人員數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的工作量，通過產(chǎn)品試織對Peirce模型與Love織物緊密結(jié)構(gòu)方程進(jìn)行了修正，并應(yīng)用Visual Basic程序開發(fā)了織物的織造預(yù)測系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可以驗證所設(shè)計織物織造的可行性，并可以根據(jù)織物結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇對產(chǎn)品類型和風(fēng)格進(jìn)行預(yù)測。因此，在對理論Peirce數(shù)據(jù)模型的修正基礎(chǔ)上建立自身獨立的數(shù)據(jù)庫，對以后的產(chǎn)品開發(fā)及企業(yè)實際生產(chǎn)經(jīng)營活動有一定的指導(dǎo)意義。

織物設(shè)計；預(yù)測系統(tǒng)；Peirce模型；Love織物緊密結(jié)構(gòu)方程；VB程序

專業(yè)化的織物輔助設(shè)計軟件成本較高，中小企業(yè)難以承受，所以很多紡織企業(yè)及紡織產(chǎn)品設(shè)計部門都是用人工計算和實際生產(chǎn)經(jīng)驗來對織物的可織造性進(jìn)行判斷。也就是說，織物設(shè)計人員要求有較強(qiáng)的實際操作能力和豐富的基層生產(chǎn)經(jīng)驗，且織物設(shè)計中的數(shù)據(jù)繁多、計算過程復(fù)雜、工作量大、容易出錯，對初學(xué)設(shè)計人員存在一定困難。所以，織物的織造預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)可以為剛接觸產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計人員提供了一定的幫助。

本系統(tǒng)是根據(jù)織物結(jié)構(gòu)的Peirce模型與非平紋織物緊密結(jié)構(gòu)方程聯(lián)合來判斷所選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)可否進(jìn)行生產(chǎn)織造，而主要的原理由非平紋織物的Love結(jié)構(gòu)方程推導(dǎo)完成[1]。

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

通過試驗對Peirce數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了相應(yīng)的修訂，并以Visual Basic語言為基礎(chǔ)開發(fā)織造預(yù)測系統(tǒng)。目的在于利用計算機(jī)強(qiáng)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(jìn)行運算和處理，大大縮短設(shè)計修改周期，提高設(shè)計質(zhì)量。

1 試 驗

1.1 樣品織造

采用天津隆達(dá)機(jī)電ASL2000型全自動劍桿織樣機(jī)進(jìn)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(jīng)、緯紗纖度不變情況下，參考傳統(tǒng)品種的經(jīng)、緯密度設(shè)置，逐漸調(diào)整增加緯密，使緯密達(dá)到最大可織造極限?？梢杂^察到當(dāng)緯密達(dá)到最大可織造極限時會引起織口向機(jī)后方蠕動，并發(fā)生撞擊，其原因是在織口處織物形成的速度大于相應(yīng)的卷取速度[2]。

1.2 結(jié)果及分析

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

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

通過表1可以看出，當(dāng)經(jīng)密和經(jīng)、緯紗纖度一定的情況下，可以得出實際最大緯紗覆蓋系數(shù)和理論最大蓋覆系數(shù)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(jié)構(gòu)方程，就可以較為準(zhǔn)確地預(yù)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(shè)計過程

2.1 系統(tǒng)窗體建立

測試窗體界面如圖1所示，輸入數(shù)據(jù)單位均為國際標(biāo)準(zhǔn)制單位。

圖1 織物織造預(yù)測系統(tǒng)窗體Fig.1 The frame of fabric design forecasting system

該程序的執(zhí)行順序為：當(dāng)測試窗體顯示后，輸入相應(yīng)數(shù)值，單擊“測試”按鈕，則在預(yù)測結(jié)果和織物類別對應(yīng)的Text欄中輸出結(jié)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(tǒng)測試原理

1)當(dāng)輸入有關(guān)織物織造數(shù)據(jù)，如經(jīng)緯密、經(jīng)緯紗纖度、紗線原料類別和直徑、組織等數(shù)據(jù)。通過這些輸入的數(shù)據(jù)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(jìn)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(jù)所讀入數(shù)據(jù)對Ej和Ew及織物平衡系數(shù)進(jìn)行計算，并確定織物的結(jié)構(gòu)區(qū)域，判定織物產(chǎn)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(nèi)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(tǒng)使用過程通過選擇所設(shè)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(shù)Y，可以分別對不同材料產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行驗證，以驗證織物織造的可行性及產(chǎn)品所屬類型。

采用下列語句實現(xiàn)初始化組合框原材料后，讀入紗線直徑系數(shù)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(yīng)紗線的直徑系數(shù)見表2。

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

表2中的Y用于非平紋織物緊密結(jié)構(gòu)方程的可織造驗證過程。

織物組織的選擇實現(xiàn)讀取組織循環(huán)紗線數(shù)和組織交叉次數(shù)的計算，程序和紗線直徑系數(shù)Y調(diào)用類似。

2.3.2 測試系統(tǒng)對可否織造進(jìn)行判定

該模塊選擇Peirce模型與非平紋織物緊密結(jié)構(gòu)方程來對織物可織造情況進(jìn)行預(yù)測，程序?qū)崿F(xiàn)過程是假定Pj為選定參數(shù)，對比實際所設(shè)計Kw和用修正后Peirce模型所求出的Kw'，若Kw＜Kw',則所設(shè)計參數(shù)為合理范圍。

程序開始，首先根據(jù)織物參數(shù)的選擇對調(diào)用擬合方程；然后進(jìn)行Love非平紋織物結(jié)構(gòu)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(shù)選擇異常" 此時織物經(jīng)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(diào)用修正參數(shù)，并對比擬合后理論蓋覆系數(shù)和實際設(shè)計蓋覆系數(shù)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(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)域可以實現(xiàn)對織物類別的判定；

Else: Text7.Text＝"可以織造"

對部分類型織物的結(jié)構(gòu)區(qū)域出現(xiàn)在傳統(tǒng)品種區(qū)域外時，不能確定風(fēng)格具體類別，需要進(jìn)一步分析產(chǎn)品更接近哪種織物的風(fēng)格。

End If

Else Text7.Text＝"不可以織造"

End If

End Sub

根據(jù)所讀入數(shù)據(jù)對Ej和Ew及織物平衡系數(shù)進(jìn)行計算，并確定織物的結(jié)構(gòu)區(qū)域，判定織物產(chǎn)品的大類。由程序可以看出，修正系數(shù)和織物結(jié)構(gòu)區(qū)域數(shù)據(jù)過多會給程序建立增加工作量，可以通過建立修正系數(shù)和結(jié)構(gòu)區(qū)域數(shù)據(jù)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(jīng)緯紗纖度均14.5tex，經(jīng)緯密為551×338根/10cm為例，測試結(jié)果如圖2所示。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇可以順利織造，且屬于府綢類。

3 結(jié)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(jié)構(gòu)方程進(jìn)行了修正，并獲得擬合方程，可以更好地用于預(yù)測新品種開發(fā)時的織物結(jié)構(gòu)參數(shù)是否合理。

2)所開發(fā)的織物織造預(yù)測系統(tǒng)通過擬合方程推測出織物在特定結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下的最大可織造密度，從而對產(chǎn)品的織造可行性進(jìn)行預(yù)測，并利用結(jié)構(gòu)區(qū)域概念預(yù)測織物所屬類別，對結(jié)構(gòu)區(qū)域判定仍然存在一定局限性，因此要隨時對結(jié)構(gòu)區(qū)域數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。

3)在對理論Peirce數(shù)據(jù)模型進(jìn)行修正的基礎(chǔ)上，建立自身獨立的數(shù)據(jù)庫，為以后的產(chǎn)品開發(fā)及企業(yè)實際生產(chǎn)經(jīng)營活動打下一定的基礎(chǔ)。

最大可織造測試系統(tǒng)目前正處在開發(fā)階段，尚無一個標(biāo)準(zhǔn)的程序可循。計算機(jī)設(shè)計軟件(如VB、C語言等)成功地應(yīng)用于紡織領(lǐng)域，對最大可織造測試系統(tǒng)技術(shù)在紡織品設(shè)計中潛在創(chuàng)造力的認(rèn)識、挖掘有一定的推動作用。

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

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

[3] 顧平.織物結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用[M].上海：東華大學(xué)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(shè)計的教學(xué)與研究。