基于互聯(lián)網(wǎng)技術的成形毛衫設計系統(tǒng)開發(fā)

叢洪蓮， 高梓越， 張愛軍， 蔣高明

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

互聯(lián)網(wǎng)應用程序交互性好，開放性強，結(jié)構(gòu)易于擴展，開發(fā)、維護和升級方便，信息系統(tǒng)集成性功能更強，已逐步成為專業(yè)性軟件的開發(fā)熱點。AutoCAD和Office等常用軟件，也開發(fā)了相關網(wǎng)頁應用程序[1]。針織軟件系統(tǒng)中，目前都以單機版為主，只有部分軟件開發(fā)了基于局域網(wǎng)的軟件系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)的軟件系統(tǒng)發(fā)展仍處于起步開發(fā)階段。針對電腦橫機成形毛衫設計軟件，國外以德國斯托爾公司的M1系列和日本島精公司的 SDS-ONE系列為代表，國內(nèi)以恒強、智能嚇數(shù)為代表。這些成形毛衫設計軟件，設計功能齊全、操作便捷、功能相對完善[2]，但由于都是單機或局域網(wǎng)系統(tǒng)，存在需要固定硬件設備、固定使用場所等缺點，并且不支持并行設計，不利于高端產(chǎn)品設計和集成創(chuàng)新設計。

本文將互聯(lián)網(wǎng)技術與成形毛衫設計相結(jié)合，對成形毛衫設計進行深入研究，開發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的成形毛衫設計系統(tǒng)，用戶將不再受到環(huán)境限制，隨時隨地可完成設計[3]。本文研究對進一步提高毛衫設計效率，提供開放式并行設計模式，加快毛衫行業(yè)的技術進步具有積極作用。

1 互聯(lián)網(wǎng)技術

1.1 網(wǎng)頁應用程序

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，網(wǎng)頁從最初只具瀏覽功能到現(xiàn)在具有繪圖、動畫等多種功能，促進了網(wǎng)頁應用程序的發(fā)展。網(wǎng)頁應用程序一般采用B/S架構(gòu)。該模式下，應用程序安裝在Web服務器端，用戶通過瀏覽器訪問網(wǎng)站即可使用軟件[4]。程序不必安裝、更新，且不受地點的限制?？蛻舳酥恍枋褂脼g覽器，既降低了用戶在軟硬件上的投入，又簡化了軟件的開發(fā)與維護。圖形處理類軟件和工程制圖類軟件在網(wǎng)頁應用程序上都有較好的應用[1]。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)技術與毛衫設計結(jié)合

成形毛衫以其款式多樣、風格獨特等特點受到人們的喜愛，在如今快時尚的消費理念中，成形毛衫設計與互聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)合可實現(xiàn)快速反應、在線協(xié)同設計和個性化定制等服務。成形毛衫設計的主要功能包括花型設計、工藝計算和數(shù)據(jù)輸出[2]，其中花型設計主要是圖形的繪制與編輯，工藝計算與數(shù)據(jù)輸出主要是工藝和上機數(shù)據(jù)的運算和處理。HTML5技術和ASP.NET技術等對圖形處理、計算處理等具有很好的支持。應用數(shù)據(jù)庫技術可自定義成形毛衫工藝數(shù)據(jù)庫、文件數(shù)據(jù)庫，隨時保存設計數(shù)據(jù)。

1.3 互聯(lián)網(wǎng)成形毛衫設計系統(tǒng)

本文系統(tǒng)采用B/S模式，具有花型設計、工藝計算和數(shù)據(jù)輸出等功能。該系統(tǒng)將毛衫的設計顯示與數(shù)據(jù)處理分離，設計顯示部分放在系統(tǒng)前臺即瀏覽器端，如底組織設計、毛衫款式設計；數(shù)據(jù)處理部分放在系統(tǒng)后臺即服務器端，如成形工藝計算、成形工藝轉(zhuǎn)化和花型編譯等[5]。通過發(fā)布網(wǎng)頁程序，將程序安裝在服務器端，利用互聯(lián)網(wǎng)信息務服技術(IIS)生成網(wǎng)頁，即可在瀏覽器上使用系統(tǒng)。

2 毛衫設計原理與模型

通過研究針織毛衫成形原理，將毛衫款式參數(shù)化，根據(jù)成形衣片的特點將毛衫款式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為分部成形數(shù)據(jù)，由分部成形數(shù)據(jù)得到衣片模型，將衣片模型與底組織結(jié)合，可生成成形衣片的編織信息。

2.1 毛衫成形原理

在毛衫設計中，可通過變組織、變密度和收放針3種方法改變毛衫形狀。其中變組織與變密度是通過改變線圈的大小、形狀、結(jié)構(gòu)實現(xiàn)毛衫成形[2]。收放針則是通過翻針、針床橫移等動作實現(xiàn)成形。收放針主要分為收針、放針、局部編織。在設計成形毛衫時，常用收放針作為主要成形方法。成形衣片收放針規(guī)律常用數(shù)學表達式K-N-T表示，其中：K表示花型行數(shù)，N表示變化針數(shù)，T表示次數(shù)[6]，如表1所示。

表1 成形衣片收放針規(guī)律

2.2 工藝計算原理

成形工藝計算，是指根據(jù)規(guī)格尺寸將款式分解成衣片，根據(jù)實際測量的密度計算各衣片上編織線圈排列規(guī)律的過程[7]。以V領插肩袖毛衫為例，其款式如圖1所示，參數(shù)及數(shù)據(jù)如表2所示，將其尺寸進行參數(shù)化成形工藝計算，生成衣片模型。

圖1 款式圖Fig.1 Style chart

工藝計算的步驟，首先為選擇毛衫款式，接著設定大身與袖子縱橫密，再進行規(guī)格數(shù)據(jù)設計，然后設定收放針形式，即可生成成形數(shù)據(jù)。

以V領插肩袖毛衫后片為例，對其特點進行分析。成形工藝數(shù)據(jù)包括衣片信息，如橫縱密度，起始針數(shù)，中留針數(shù)等；衣片可被分解為多個形狀不同的部分；每部分由不同收放針規(guī)律行組成，因此，可將成形衣片數(shù)據(jù)由上到下依次分為片信息、部信息、行信息[2,8]，如圖2所示?？蓪⒚篮笃鶕?jù)形狀分為9個分部：a為起底平放；b為腰下部收針；c為腰部平搖；d為腰上部放針；e為胸部平搖；f為拷針；g為肩部收針；h為領部平搖；i為結(jié)束編織行。各部分成形數(shù)據(jù)如表3所示。因衣片對稱結(jié)構(gòu)，表中僅顯示衣片一側(cè)數(shù)據(jù)，以分部b為例，其高度為145 mm，對應高度線圈，即線圈橫列數(shù)為80，寬度較前一部分減少20 mm，對應寬度線圈，即針數(shù)減少8針，高度幅度和寬度幅度可用收放針規(guī)律表達式 “10-1-8”表示，即每10行收1針，執(zhí)行8次。

表2 標準尺寸數(shù)據(jù)

圖2 衣片分部數(shù)據(jù)示意圖Fig.2 Illustration of segment piece

衣片形狀分部高度/mm寬度/mm高度線圈/mm寬度線圈/mm高度幅度/mm寬度幅度/mm類型a0210086086平放b145-2080-8101收針c400220220平搖d1162064881放針e704040平搖f0-100-40-4平收g208-127114-5200收針h402020平搖i0-730-300-30平收

2.3 毛衫成形模型

將成形衣片數(shù)據(jù)逐行展開，根據(jù)每行的K、N、T可得到成形衣片的最寬針數(shù)w、高度行數(shù)h和成形衣片的工藝信息，因此成形信息可用大小為w×h的二維矩陣表示：

式中：sij表示成形衣片每個點的信息，有[o,t,p]3個分量，其中sij.o表示位置分量，取1時表示此點在成形衣片內(nèi)，取0時反之；sij.t表示成形工藝類型，取0時表示平搖，取1時表示收針，取2時表示放針，取3時表示拷針。sij.p表示每個點工藝信息。矩陣p=[k,c] 中，k表示織針動作，c表示紗線顏色[9]。

根據(jù)成形模型數(shù)據(jù)，在底組織上進行放置，即將底組織工藝點信息賦給成形工藝點模型，形成新的組織數(shù)據(jù)。底組織工藝點信息也可用一維矩陣p表示，因此花型行數(shù)為m，針數(shù)為n的底組織信息可以用二維矩陣表示：

需要注意的是，底組織的m要大于衣片模型的h，n要大于w，否則無法放置。用戶通過移動鼠標選擇模型放置的位置。在地組織上確定放置位置(x，y)后，結(jié)合成形數(shù)據(jù)，底組織高度范圍為x～x+h，寬度范圍為y～y+w，且在模型內(nèi)的工藝點信息p賦給S。 賦值結(jié)束后，底組織根據(jù)模型大小裁剪上下左右的多余區(qū)域，有工藝類型數(shù)據(jù)的行則需改變工藝行進行編織工藝處理。模型放置與轉(zhuǎn)化流程如圖3所示。

3 互聯(lián)網(wǎng)成形毛衫設計系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 底組織設計

3.1.1圖案繪制

瀏覽器本身不具有繪圖功能，依靠HTML5的元素，利用腳本函數(shù)JavaScript可以在瀏覽器上進行繪圖，是實現(xiàn)花型設計的關鍵。Canvas提供了LineTo()、fillRect()等一系列繪圖方法，可以實現(xiàn)鉛筆畫、直線、填充矩形等各種操作。此外，提供鼠標、鍵盤等監(jiān)聽事件，可以很好與用戶進行交互。圖案繪制還包括導入BMP位圖，導入圖片有2種選擇，一種是導入圖片作為花型，底組織花高花寬變?yōu)閳D片的高度和長度，底組織每個工藝點的顏色對應圖片每個像素點的顏色；另一種是導入圖片作為花型元素，底組織大小不變，在花高花寬范圍內(nèi)循環(huán)放置導入的圖片[10]。

圖3 成形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化流程圖Fig.3 Flow chart of shaping data transformation

3.1.2提花編輯

提花組織是指將紗線顏色和前后針床出針方式相結(jié)合編織而成的一種組織[11]。底組織圖案繪制完成后進行提花編輯，將繪制好的花型行拆分為工藝行，即任一顏色的紗嘴在該顏色區(qū)域內(nèi)前針床出針編織，在其他顏色區(qū)域內(nèi)前針床不出針。選擇提花類型即選擇提花反面組織，提花反面組織有浮線、橫條、芝麻點、空氣層等。以兩色提花為例，提花類型如圖4所示。

圖4 提花類型示意圖Fig.4 Illustration of jacquard type. (a) Pattern view; (b)Float jacquard; (c) Stripe jacquard;(d) Sesame jacquard;(e)Net jacquard

底組織上允許有2種或2種以上的提花方式，在執(zhí)行多種提花編輯時，要先選擇提花區(qū)域，再選擇提花類型。對于提花區(qū)域的選擇，系統(tǒng)將記錄提花開始的花型行號T1和結(jié)束行號T2，在提花編輯時只對T1～T2之間的花型進行處理。

3.2 成形設計

根據(jù)成形工藝計算流程，用戶首先選擇款式，然后輸入大身縱密、橫密及袖子的縱密、橫密；接著根據(jù)需求修改各部位對應的款式參數(shù)；最后設置收放針規(guī)則，即可得到各衣片的模型。選擇任一衣片后可在底組織上放置模型，如圖5所示。

圖5 模型轉(zhuǎn)化示意圖Fig.5 Illustration of model placed

3.3 文件輸出

文件輸出前要進行花型編譯，花型編譯的目的是完善編織過程，主要包括安排機頭方向、優(yōu)化系統(tǒng)分配、減少不必要行程等。本文系統(tǒng)編譯后生成JAC、SET、SIN 3個文件。JAC文件表示每枚織針在所有工藝上的出針動作，JAC文件每行除行號外，由選針信息與紗線信息2部分構(gòu)成，通過“-”連接。SET文件主要表示機器編織過程中的上機參數(shù)，包括機速、密度、牽拉等。SIN文件通過編織指令控制編織系統(tǒng)，編織指令根據(jù)JAC文件中對應織針的選針信息執(zhí)行編織動作。本文系統(tǒng)在遠程服務器生成文件，用戶點擊相應文件導出，則從遠程服務器下載至本地。

4 成形毛衫設計實例

以提花毛衫為例進行互聯(lián)網(wǎng)成形毛衫設計，首先選擇瀏覽器，輸入網(wǎng)址進入系統(tǒng)，通過驗證后進行設計，設計過程主要分以下幾步。

1)底組織設計。選擇一幅費爾島花型作為花型元素導入圖片進行底組織填充，如圖6所示。將其提花方式設置為浮線提花。

圖6 導入BMP示意圖Fig.6 Illustration of input BMP

2)成形編輯?？钍竭x擇V領插肩袖毛衫，輸入表格尺寸參數(shù)，衣身和袖山處的收針幅度設為1，分別生成前片、后片和袖片模型，放置模型得到編織衣片如圖7所示。

圖7 編織衣片F(xiàn)ig.7 Knitting piece.(a) Front piece (b) Back piece (c) Sleeve piece

3)文件輸出。進行成形毛衫的花型編譯，生成JAC、SET、SIN 3個文件。

5 結(jié)束語

本文基于HTML5技術和ASP.NET探索成形毛衫在互聯(lián)網(wǎng)上的設計方法。研究了成形毛衫的設計模型，建立了基于款式參數(shù)化的成形工藝計算方法，有效提高了成形毛衫的設計效率。通過建立成形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、底組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確定了底組織信息與成形工藝信息的轉(zhuǎn)換關系，實現(xiàn)了成形衣片的完整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。本文還研究了JAC、SET、SIN文件結(jié)構(gòu)，花型編譯后可直接生成這3個文件。

基于互聯(lián)網(wǎng)的成形毛衫設計系統(tǒng)也存在一定不足，例如受網(wǎng)速影響較大，處理大花型響應慢等局限性。

參考文獻：

[1] 余飛. 基于HTML5的圖形圖像協(xié)同處理技術研究與實現(xiàn)[D].荊州:長江大學,2015:1-10.

YU Fei.A Reaserch and implementation of graph and image collaborative processing technology based on HTML5[D]. Jingzhou：Yangtze University,2015:1-10.

[2] 盧致文. 橫編針織物CAD系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].無錫：江南大學,2016:87-103.

LU Zhiwen. Investigation and realization of computer aided design system for flat-knitted fabric[D]. Wuxi：Jiangnan University, 2016:87-103.

[3] 閆怡，張瑞云，李汝勤．紡織 CAD 的網(wǎng)絡設計發(fā)展趨勢[J]． 紡織學報，2004，25(1):115-118．

YAN Yi，ZHANG Ruiyun，LI Ruqin． The trend of network aided design of fabric CAD [J]． Journal of Textile Research，2004，25(1):115-118．

[4] 王松,馬崇啟. 織物CAD在線設計系統(tǒng)[J]. 紡織學報,2014, 35(3):132-135.

WANG Song，MA Chongqi. Online fabric design system using CAD[J]. Journal of Textile Research，2014, 35(3):132-135.

[5] 成舟,邵志清,張歡歡,等. HTML 5 Canvas技術在工程流程圖中的研究與應用[J]. 華東理工大學學報(自然科學版),2015, 41(2):260-265.

CHENG Zhou,SHAO Zhiqing,ZHANG Huanhuan,et al. Investigating and using HTML5 Canvas techniques in engineering flowchart[J]. Journal of East China Unversity of Science and Technology (Natural Science Edition),2015, 41(2):260-265.

[6] 洪巖. 橫編毛衫工藝設計系統(tǒng)的開發(fā)[D].無錫：江南大學,2014:1-2.

HONG Yan.Research and development of the CAD system for flat-knitted woolen sweater technology[D]. Wuxi:Jiangnan University, 2014:1-2.

[7] 孟家光.羊毛衫設計與生產(chǎn)工藝[M].北京:中國紡織出版社, 2006：393.

MENG Jiaguang. Sweater Design and Production Process[M].Beijing: China Textile & Apparel Press，2006: 393．

[8] 叢洪蓮,王迪. 針織毛衫的袖型建模與工藝實現(xiàn)[J]. 紡織學報,2014,35(8):69-75.

CONG Honglian, WANG Di. Modeling and technology realization of knitted sweater sleeve type[J]. Journal of Textile Research,2014,35(8):69-75.

[9] 徐巧,叢洪蓮,張愛軍,等. 緯編針織物CAD設計模型的建立與實現(xiàn)[J]. 紡織學報,2014,35(3):136-140，144.

XU Qiao, CONG Honglian, ZHANG Aijun,et al.Establishment and implementation of weft-knitted fabric′s design model in CAD system[J]. Journal of Textile Research,2014, 35 (3):136-140，144.

[10] 羅冰洋,莫易敏,郭艷. 電腦橫機花型準備系統(tǒng)的設計[J]. 紡織學報,2007, 28 (7):116-120.

LUO Bingyang, MO Yimin, GUO Yan. Design of pattern preparation system of computerized flat knitting machine[J]. Journal of Textile Research,2007, 28 (7):116-120.

[11] 裘玉英,陳天里. 電腦提花針織物組織結(jié)構(gòu)設計及性能分析[J]. 絲綢,2013,50(2):35-38.

QIU Yuying, CHEN Tianli. Stitch design and performance analysis of computer jacquard knitted fabric[J]. Journal of Silk,2013,50(2):35-38.