雙色效應(yīng)壓紗賈卡提花織物的計算機輔助設(shè)計

謝遠鵬， 蔣高明， 張愛軍， 張燕婷， 陳方芳(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

雙色效應(yīng)壓紗賈卡提花織物的計算機輔助設(shè)計

謝遠鵬， 蔣高明， 張愛軍， 張燕婷， 陳方芳
(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

為實現(xiàn)帶雙色效應(yīng)的經(jīng)編壓紗賈卡提花織物的快速設(shè)計，在對壓紗賈卡雙色提花織物的編織原理、Piezo賈卡提花原理進行深入分析的基礎(chǔ)上，研究了這類織物的計算機輔助設(shè)計模型，并分別建立壓紗賈卡雙色提花織物的墊紗數(shù)碼設(shè)計、穿經(jīng)循環(huán)設(shè)計、賈卡意匠圖設(shè)計3個方面的數(shù)學(xué)矩陣模型，用于實現(xiàn)經(jīng)編CAD軟件對該類產(chǎn)品進行工藝輔助設(shè)計。以壓紗型賈卡拉舍爾經(jīng)編機生產(chǎn)的雙色提花窗簾為例，從工藝設(shè)計和賈卡意匠圖設(shè)計兩方面著重探討了壓紗賈卡雙色提花織物的CAD輔助設(shè)計方法和流程，并通過上機試織驗證模型的正確性，為企業(yè)研發(fā)這類產(chǎn)品提供了參考。

經(jīng)編； 壓紗賈卡； 雙色提花； 計算機輔助設(shè)計

帶雙色效應(yīng)的壓紗賈卡提花織物是指在帶有壓紗板的賈卡拉舍爾經(jīng)編機上生產(chǎn)的特殊織物，該類織物采用Piezo賈卡元件分別控制奇數(shù)橫列和偶數(shù)橫列針背和針前偏移信息[1]，極大拓展了賈卡提花織物的設(shè)計范圍。與普通提花織物相比，該類織物除了具有厚、薄、網(wǎng)眼等不同的花型效果外，還具有2種不同色彩之間的互相融合與映襯[2]，提花效果更加豐滿、層次更加分明，在窗簾市場極具廣闊的發(fā)展前景。近年來，國內(nèi)外對賈卡雙色提花技術(shù)的研究主要集中在連褲襪、經(jīng)編鞋材以及無縫內(nèi)衣等工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能測試方面[3-6]，但對雙色效應(yīng)壓紗賈卡提花窗簾這種新興織物的研究較少，尤其是對這類產(chǎn)品的計算機輔助設(shè)計的研究還較少。

本文在深入分析雙色效應(yīng)賈卡提花窗簾織物的編織原理、提花原理基礎(chǔ)上，通過建立墊紗設(shè)計模型、穿經(jīng)設(shè)計模型、賈卡意匠圖設(shè)計模型來研究這類產(chǎn)品的計算機輔助設(shè)計方法，對企業(yè)實現(xiàn)賈卡雙色窗簾織物的快速設(shè)計，提高新產(chǎn)品研發(fā)的成功率提供一定的參考價值。

1 壓紗賈卡雙色提花織物編織原理

1.1 編織原理

壓紗賈卡雙色效應(yīng)提花窗簾織物由帶有4把梳櫛的壓紗型賈卡經(jīng)編機生產(chǎn)。機器采用2把分離的半機號賈卡梳JB1.1和JB1.2組合而成，圖1示出為RJPC4F (Raschel Jacquard Piezo Combination 4F) 壓紗型賈卡經(jīng)編機梳櫛配置簡圖。其中，壓紗板前面的2把半機號賈卡梳櫛在織物表面編織主體花型，且作同向墊紗，壓紗板后面的3把地梳編織地網(wǎng)。雙色壓紗窗簾織物目前的生產(chǎn)方法主要有2種：1)JB1.1和JB1.2分別穿不同顏色的紗線，且2把賈卡進行不同組織的墊紗，這種情況，由于機器各把梳櫛的紗線在織物各層上的分布順序已經(jīng)固定，只能依靠色紗的顯現(xiàn)和遮蓋來形成雙色效應(yīng)，但生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品推廣難度大。2)JB1.1和JB1.2選用不同染色性能的原料，如滌綸和錦綸，或者是陽離子改性可染滌綸與普通滌綸，利用這2種紗線染色性能的不同并通過后期的染整加工而實現(xiàn)雙色效應(yīng)，這種方法的生產(chǎn)效率高，成本相對較低，較為理想。

圖1 RJPC4F梳櫛配置簡圖Fig.1 Bars division of RJPC4F

1.2 雙色提花原理

雙色效應(yīng)壓紗賈卡提花窗簾工藝采用壓紗賈卡4針新工藝，賈卡基本墊紗組織為0-1/3-2//， 2把分離的賈卡梳JB1.1和JB1.2采用1空1穿和 1穿一空的方式互補成滿機號配置且在針背和針前墊紗時均可發(fā)生偏移[7]，當(dāng)處在機前位置觀察時，賈卡針接收到偏移信號后，賈卡導(dǎo)紗針向機尾偏移。

在經(jīng)編CAD系統(tǒng)中，1個提花單元格表示2個橫列(奇數(shù)橫列和偶數(shù)橫列)，需要4個控制信息：奇數(shù)橫列針背和針前偏移信息，偶數(shù)橫列針背和針前偏移信息，不同偏移信息之間的隨機組合可以產(chǎn)生24=16種基本墊紗組織效應(yīng)。圖2示出壓紗賈卡4針提花技術(shù)基本墊紗效應(yīng)的偏移控制信號。其中T 表示偏移； H 表示不偏移[8]。進行經(jīng)編壓紗賈卡雙色窗簾的工藝設(shè)計時，只需要在2把分離的賈卡梳JB1.1和JB1.2上采用不同染色性能的原料和賈卡組織，原料的設(shè)置在穿經(jīng)的時候完成，賈卡組織的定義在進行賈卡意匠格設(shè)計的時候?qū)ζ媾伎v行采用不同的賈卡顏色來填充。例如：進行賈卡工藝設(shè)計時，在基本組織區(qū)域處，JB1.1為4針厚組織即橫跨4針的經(jīng)平組織或重經(jīng)組織，JB1.2為單針編鏈組織，JB1.1較長的延展線覆蓋了JB1.2賈卡紗線，在織物表面只呈現(xiàn)JB1.1紗線的顏色，反映在賈卡提花單元格上就是在奇縱行填充定義為單針編鏈組織的賈卡顏色，偶縱行填充定義為4針厚組織的賈卡顏色。圖3示出常用的4針厚組織和單針編鏈組織的墊紗運動圖。

圖2 壓紗型賈卡4針技術(shù)偏移信息Fig.2 Fall plate Jacquard four-needle technique drift information

圖3 4針厚組織和單針編鏈組織墊紗運動圖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 壓紗賈卡雙色提花織物的設(shè)計模型

經(jīng)編壓紗賈卡雙色提花窗簾織物的工藝設(shè)計主要取決于各把導(dǎo)紗梳櫛的墊紗運動規(guī)律、穿經(jīng)循環(huán)規(guī)律以及賈卡導(dǎo)紗針的偏移規(guī)律，基于此原則，提出構(gòu)建三者的數(shù)學(xué)理論模型來進行該類織物的計算機輔助設(shè)計。

2.1 墊紗數(shù)碼設(shè)計模型

壓紗賈卡拉舍爾經(jīng)編機的梳櫛橫移機構(gòu)通常配置在機器的右端，以自然數(shù)0、1、2、3、……，從右向左標注針間間隙，并從下往上順序記錄各橫列導(dǎo)紗針在針前的橫移情況[9]。經(jīng)編壓紗賈卡雙色提花窗簾織物由若干把導(dǎo)紗梳編織而成，因此可用三維矩陣KMN2(λ，μ，2)來表示該織物各把梳櫛的墊紗運動規(guī)律。其中：M表示編織該織物所用的梳櫛數(shù)；N表示編織一個完全花型循環(huán)的橫列數(shù)；kλμ1表示第λ把梳櫛在編織第μ橫列時導(dǎo)紗針做針前橫移起始點處的針間編號；kλμ2表示第λ把梳櫛在編織第μ橫列時導(dǎo)紗針做針前橫移終點處的針間編號，按照以上描述，經(jīng)編賈卡提花織物的墊紗數(shù)碼矩陣模型見下式：

式中：λ=1、2、3、…、M；μ=1、2、3、…、N；若用eλu表示第λ把導(dǎo)紗梳櫛在編織第μ線圈橫列時導(dǎo)紗針在針前墊紗橫移量，則eλu=kλμ2-kλμ1，若用dλu表示第λ把導(dǎo)紗梳櫛在編織第μ線圈橫列到第μ+1線圈橫列時導(dǎo)紗針在針背墊紗橫移量，則dλu=kλ(μ+1)1-kλμ1，梳櫛墊紗運動規(guī)律如表1所示。

2.2 穿經(jīng)循環(huán)設(shè)計模型

穿經(jīng)循環(huán)是指紗線在導(dǎo)紗梳櫛上的排列情況，不同的穿經(jīng)形式可映射出不同的花紋效果[10]，不同原料、顏色、粗細的紗線可用不同的字母A、B、C和符號*來表示，例如：GB1：1穿，1空；則穿經(jīng)可表示為：GB1：1A，1*；現(xiàn)采用二維矩陣DLC=d(i，j)來表示各把導(dǎo)紗梳櫛的穿經(jīng)信息，其中：i表示編織經(jīng)編賈卡提花織物所用的導(dǎo)紗梳櫛數(shù)，i=1、2、3、…、L；j表示編織一個完全花型循環(huán)組織的縱行數(shù)；j=1、2、3、…、C；d(i，j)表示第i把導(dǎo)紗梳櫛在編織第j縱行時導(dǎo)紗針的穿經(jīng)情況，按照以上描述，各把梳櫛的穿經(jīng)循環(huán)模型如下列公式所示。

表1 梳櫛墊紗判斷表Tab.1 Lapping of yarn guide bars

如經(jīng)編賈卡雙色提花工藝中，兩把半機號賈卡導(dǎo)紗針的穿經(jīng)為JB1.1：1*，1A；JB1.2：1B，1*；則對應(yīng)的穿經(jīng)矩陣為

D1=[*,A]，D2=[B,*]

2.3 賈卡意匠圖設(shè)計模型

經(jīng)編壓紗賈卡雙色提花窗簾織物在設(shè)計過程中，通常采用賈卡意匠圖來描述賈卡導(dǎo)紗針的偏移狀態(tài)，意匠圖中不同的賈卡顏色代表不同的提花效應(yīng)[11]。為計算機在進行輔助設(shè)計時能夠準確快速的識別賈卡導(dǎo)紗針的偏移信息，通過建立二維數(shù)學(xué)矩陣PCK=p(c，k)對其進行表示，各梳櫛的賈卡意匠圖設(shè)計模型如下列公式所示：

式中：C表示編織一個完全花型循環(huán)組織的縱行數(shù)，即花寬；c=1，2，…，C，代表賈卡意匠格在橫向編號；K表示編織一個完全花型循環(huán)組織的橫列數(shù)(花高)的一半；k=1，2，…，K，代表賈卡意匠格在縱向編號。pck代表該經(jīng)編織物的賈卡顏色編號，江南大學(xué)研發(fā)的WKCAD4.3系統(tǒng)默認的是64色模式，而經(jīng)編賈卡雙色提花工藝采用壓紗賈卡4針新工藝，共有16種基本墊紗組織，通常習(xí)慣用賈卡顏色中的前16種色號分別代表這16基本墊紗效應(yīng)，即pck=1，2，…，16。

經(jīng)編賈卡雙色提花織物工藝設(shè)計中，每個賈卡顏色都需要4個控制信號，現(xiàn)用一個一維矩陣L來代表每個提花意匠格所控制的賈卡導(dǎo)紗梳的偏移信號，如下式所示。L1～L4分別代表賈卡針奇數(shù)橫列的針背和針前墊紗效應(yīng)、偶數(shù)橫列的針背和針前墊紗效應(yīng)，取值為H或T，其中T代表偏移，H代表不偏移。

L=[L1L2L3L4]T

在用計算機進行經(jīng)編賈卡雙色提花織物的輔助設(shè)計過程中，考慮到壓紗賈卡新工藝的特點，需要完成矩陣PCK和矩陣L的復(fù)合。

3 壓紗賈卡雙色提花織物CAD設(shè)計

根據(jù)建立的壓紗賈卡雙色提花織物的數(shù)學(xué)矩陣模型，利用Visual C++ 程序語言實現(xiàn)經(jīng)編CAD軟件對雙色提花織物的輔助設(shè)計。以一個RJPC4F的壓紗型賈卡拉舍爾經(jīng)編機生產(chǎn)的雙色提花窗簾工藝設(shè)計為例，闡述壓紗型經(jīng)編賈卡雙色提花織物工藝的CAD設(shè)計方法，其中包括基本工藝參數(shù)設(shè)定、賈卡意匠設(shè)計、賈卡基本組織設(shè)計、導(dǎo)出上機文件等方面。

3.1 基本工藝參數(shù)的設(shè)定

基本工藝參數(shù)主要在江南大學(xué)自主研發(fā)的經(jīng)編CAD系統(tǒng)中進行設(shè)置。機型RJPC4F，機號E18，門幅330 cm，機速600 r/min，成品橫密25.4縱行/cm，成品縱密45.72橫列/cm，花高114橫列，花寬1148縱行，面密度135 g/m2，產(chǎn)量21.5 m/h。

3.2 梳櫛墊紗和穿經(jīng)

壓紗賈卡網(wǎng)眼窗簾織物的設(shè)計過程中，地梳櫛常選用編鏈組織墊紗，具有固定和夾持的作用，而 2把分離的賈卡梳櫛選用較粗的紗線進行壓紗組織墊紗，且兩把賈卡梳選用不同染色性能的紗線。在CAD系統(tǒng)中對各把梳櫛的墊紗數(shù)碼、穿經(jīng)信息、紗線原料進行設(shè)置，如表2所示。

在WKCAD系統(tǒng)中設(shè)置好各把梳櫛墊紗、穿經(jīng)信息后，系統(tǒng)可根據(jù)墊紗運動規(guī)律和墊紗數(shù)碼設(shè)計模型直接生成墊紗運動軌跡，如圖4所示，有效加快設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

表2 各把梳櫛墊紗、穿經(jīng)及原料信息Tab.2 Lapping, drawing-in and materialinformation of each bar

圖4 賈卡花型意匠圖Fig.4 Jacquard pattern desig

3.3 賈卡意匠設(shè)計

經(jīng)編賈卡雙色提花織物工藝設(shè)計的關(guān)鍵是賈卡組織的設(shè)計，即在WKCAD系統(tǒng)中給不同的賈卡圖案區(qū)域填充不同的賈卡顏色，并分別給這些賈卡顏色定義不同的偏移信息，使不同的賈卡組織對紗線顏色的顯隱產(chǎn)生影響[12]，進而在布面上體現(xiàn)出雙色效果。賈卡意匠圖設(shè)計完成后，需要進行賈卡基本組織的定義，由于壓紗賈卡雙色提花織物采用4針技術(shù)新工藝，有針前針背4個偏移信號，因此采用1×4的組織定義，即線圈縱行為1、線圈橫列為4，且賈卡信息數(shù)為0，表示既有針前橫移又有針背橫移，并進行包邊處理，工藝設(shè)計完成后，導(dǎo)出相應(yīng)格式的上機文件，在RJPC4F型經(jīng)編機上進行試織，最后對坯布進行洗練、預(yù)定形、染色、成品定形等后整理工序，得到最終的雙色效果。由于窗簾工藝的花寬花高比較大，無法完全展示，這里只給出了局部的賈卡意匠圖(見圖4)和成品圖，如圖5所示。

圖5 織物成品Fig.5 Finished fabric

4 結(jié) 論

1)提出從理論上建立經(jīng)編壓紗賈卡雙色提花窗簾織物的墊紗運動設(shè)計、穿經(jīng)循環(huán)設(shè)計、賈卡意匠圖設(shè)計的數(shù)學(xué)矩陣模型，為實現(xiàn)計算機對經(jīng)編壓紗賈卡雙色提花織物進行輔助設(shè)計提供了理論參考，并通過實際舉例來驗證其正確性。

2)以家紡用壓紗賈卡雙色提花窗簾織物的經(jīng)編CAD設(shè)計為例，通過經(jīng)編CAD系統(tǒng)對織物進行基本工藝參數(shù)設(shè)定、梳櫛墊紗和穿經(jīng)信息設(shè)計以及賈卡意匠圖設(shè)計等過程，闡述了經(jīng)編壓紗賈卡雙色提花織物的計算機輔助設(shè)計流程，為企業(yè)研發(fā)該類產(chǎn)品提供了一定的指導(dǎo)意義。

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

國家自然科學(xué)基金項目(61602212)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金-前瞻性聯(lián)合研究項目(BY2015019-31，BY2016022-20)

謝遠鵬(1990—)，男，碩士生。主要研究方向為數(shù)字紡織技術(shù)。蔣高明，通信作者，E-mail:jgm@jiangnan.edu.cn。