服裝縫紉平整度的研究進(jìn)展

肖 平， 錢伯丹， 魯 虹， 張向輝， 張 媛

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院， 上海 200051； 2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計與技術(shù)教育部重點實驗室， 上海 200051；3. 同濟大學(xué) 上海國際設(shè)計創(chuàng)新研究院， 上海 200092)

服裝的縫紉平整度是評價服裝外觀質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，通常分為洗滌前起皺級差與洗滌后起皺級差的評定。美國紡織化學(xué)師與印染師協(xié)會于2006年公布了標(biāo)準(zhǔn)AATCC 88B—2006《織物經(jīng)多次家庭洗滌后縫線平整度測定》，國際標(biāo)準(zhǔn)組織于2009年公布了ISO 7770—2009《紡織品洗滌后織物接縫外觀平整度的評定方法》，我國先后公布了GB/T 13771—2009《紡織品 評定織物經(jīng)洗滌后接縫外觀平整度的實驗方法》、GSB 16-2952—2012《襯衫外觀縫制起皺五級標(biāo)準(zhǔn)樣照》、GSB 16-2178—2008《絲綢服裝縫制起皺五級樣照》等一系列評測標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)各服裝企業(yè)通常依據(jù)國際或國家服裝外觀縫制起皺標(biāo)準(zhǔn)樣照，采用目測完成服裝外觀質(zhì)量檢測，但是該方法屬于主觀評定法，受到檢測環(huán)境、個人主觀意見等因素影響，同時存在樣卡價格高、評測時間長、檢測結(jié)果穩(wěn)定性差等問題[1]。為此，尋找快速有效評判縫制起皺級差的方法是目前國內(nèi)外學(xué)者研究的主要方向之一。

目前國內(nèi)外縫紉平整度的研究主要集中在運用圖像處理技術(shù)、三維掃描技術(shù)以及數(shù)學(xué)建模預(yù)測技術(shù)來評價織物外觀平整度的級別。部分學(xué)者從織物縫紉平整度的影響因素出發(fā)，剖析各影響因素的相關(guān)性程度，以及對不同織物的服裝縫紉平整度評價的影響程度[2]，但目前相關(guān)的研究側(cè)重在織物水洗后外觀平整度、直線接縫平整度的影響因素上。此外，織物片的縫制研究與服裝成品的縫制研究存在一定的差異性，測評裝置與方法需要進(jìn)一步提高。

本文總結(jié)了服裝生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)中影響服裝縫紉平整度的主要因素，從織物性能、縫紉條件等方面系統(tǒng)歸納上述因素對服裝平整度的影響，并梳理縫紉平整度的評價方法以及國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的特點，提出未來可能的研究方向及發(fā)展趨勢。

1 縫紉平整度的影響因素

圖1示出服裝縫制起皺的主要影響因素。從生產(chǎn)制作角度來看，服裝是將織物通過結(jié)構(gòu)制版、裁剪、縫制而成，其中影響縫制皺褶的因素分別為織物性能與縫紉條件2個因子。本文從織物成分、基本性能、力學(xué)性能3個方面分析影響縫紉起皺的原理。其中織物基本性能包括織物厚度、密度、面密度等；在縫制過程中，縫紉條件著重考慮的是縫紉工藝的參數(shù)設(shè)置，單個參數(shù)的設(shè)置以及多個參數(shù)共同配伍的協(xié)調(diào)性設(shè)置，都會使縫線與服裝面料之間發(fā)生變化，從而影響服裝的縫紉平整度。此外，2個因子交互作用也會導(dǎo)致服裝縫紉起皺。

圖1 服裝縫制皺褶的主要影響因素Fig.1 Main influencing factors of clothing seaming

1.1 織物結(jié)構(gòu)與性能

1.1.1 織物成分

織物的不同原料成分是決定織物服用性能和外觀風(fēng)格的主要因素，而織物性能又是縫紉平整度的重要影響因素，因而不同成分織物的縫紉平整度存在差異。Sülar等[3]通過實驗對比發(fā)現(xiàn)，與棉織物相比，滌綸織物更易發(fā)生縫紉褶皺。Choudhary等[4]指出，以滌綸為主成分的西裝面料具有較低的抗彎剛度，因而會產(chǎn)生較多的縫制褶皺；以棉纖維為主的西裝面料，隨織物抗壓能力的增加，縫紉平整度變好。Liu等[5]發(fā)現(xiàn)，絲綢織物手感柔軟，當(dāng)受到外力或洗滌時，極易發(fā)生不可恢復(fù)的變形，相較于厚型織物更加容易發(fā)生褶皺現(xiàn)象。Kim H A等[6]通過實驗研究不同種類纖維組合的織物接縫褶皺情況發(fā)現(xiàn)，具有高密度和厚度的精紡羊毛織物顯示出良好的織物成形性，其接縫褶皺較少。常婷[2]借助織物面料風(fēng)格儀測試發(fā)現(xiàn)：羊毛/大豆蛋白復(fù)合纖維織物成形性、延伸性好，織物的縫制平整度最好；棉/大豆蛋白復(fù)合纖維織物次之；蠶絲/大豆蛋白復(fù)合纖維織物各項力學(xué)性能都較低，它的平整度也最低；混紡織物的縫紉平整度由于混紡原料的不同出現(xiàn)差異。

綜上所述，織物的原料成分會影響服裝的縫紉平整度。單一成分構(gòu)成的織物，因原料服用性能的不同，導(dǎo)致縫紉的外觀平整度不同；多種成分制成的織物(如混紡織物、交織織物、交捻織物、包芯紗織物等)，其服用性能可能受其中某種組分占比較高的原料性能或者多種原料綜合性能的影響，其縫紉平整度各異。

1.1.2 織物基本結(jié)構(gòu)

在織物結(jié)構(gòu)方面，通常織物結(jié)構(gòu)越緊密越容易發(fā)生結(jié)構(gòu)性擠破而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象[7]。當(dāng)縫線穿過結(jié)構(gòu)緊密的織物中時，織物結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出不同程度的紗線變形，因而導(dǎo)致褶皺的產(chǎn)生[8]；結(jié)構(gòu)較稀疏的織物，則僅會發(fā)生縫線和紗線的壓縮，產(chǎn)生褶皺的多余量被吸收，因而產(chǎn)生很少褶皺或沒有褶皺。Hati S等[9]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊密的織物常會出現(xiàn)褶皺，因為織物沒有足夠的空間容納縫紉線。Nassif G A A[10]研究了不同緯密對平紋、斜紋、緞紋織物的物理力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著緯密的增加，3類織物的褶皺也隨之增加。吳巧英[11]研究發(fā)現(xiàn)，在薄型絲織物中，平紋試樣、緞紋試樣的緯向縫紉的外觀平整度比經(jīng)向的好，且平紋試樣的經(jīng)向、緯向縫紉褶皺有明顯的差異。

在織物厚度方面，文獻(xiàn)[12-13]研究結(jié)果顯示，織物的厚度對服裝的平整度有著重要的影響。通過相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，隨著織物厚度的增加，可以提高織物的面內(nèi)抗壓性，從而降低服裝的縫縮皺褶[14]，且接縫的褶皺情況可以通過厚度應(yīng)變來量化。

1.1.3 織物力學(xué)性能

織物成型性是學(xué)者們研究縫紉平整度較早關(guān)注的一個方向[15]，通過不同斜向?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)成型性的好壞對服裝平整度影響較大。高雪蓮等[16]研究表明，在低應(yīng)力下輕薄織物的成型性越好，織物越不易起皺。

當(dāng)織物的拉伸模量即延伸性較小時，織物平整度越好。徐麟健[17]提出羅紋針織面料橫向拉伸彈性比縱向彈性更好，因此在縫制過程中橫向、斜向易發(fā)生褶皺現(xiàn)象。薄型絲織物中的縫縮率與織物的延伸性有著密切關(guān)系[16]，經(jīng)向縫縮率隨著織物延伸性的增大而減小；而緯向縫縮率與延伸性無明顯的關(guān)系，因此，不同品種、不同方向的織物縫縮褶皺與延伸性有著較為復(fù)雜的關(guān)系。

在織物剪切剛度的研究上，織物在縫制過程中能抵抗一定程度的局部形變，因而可緩解縮皺的產(chǎn)生。Ebrahim F等[18]研究發(fā)現(xiàn)，由于具有更高的延展性以及更低的剪切剛度，全棉織物接縫褶皺更多。常婷等[2]實驗發(fā)現(xiàn)，蠶絲/大豆蛋白復(fù)合纖維面料的緯向縮率隨剪切剛度的增加而減小，但經(jīng)向、斜向縫縮率與剪切剛度無關(guān)。

織物在縫制過程中，受到壓腳壓力、縫線張力等外力的影響而發(fā)生屈曲變形，因而彎曲剛度也對織物的平整度有顯著影響。朱柳靜等[19]發(fā)現(xiàn)，彎曲剛度對經(jīng)向織物的平整度影響最大，當(dāng)彎曲剛度越大時，織物的縫紉縮皺越低，而與緯向織物縫縮率無顯著性關(guān)系，與斜向織物縫縮率顯著性關(guān)系較弱。Juciene M等[20]發(fā)現(xiàn)，具有較小彎曲剛度值的織物更容易變形，即在更輕質(zhì)織物上進(jìn)行的刺繡元件具有更大的表面不均勻性，因而，彎曲剛度對縫紉褶皺有顯著影響，通?？椢锏目p紉平整度隨著彎曲剛度的增大而增大。

綜上所述，目前主要是研究織物的成型性、延伸性、剪切剛度、彎曲剛度等力學(xué)性能與縫紉平整度的相關(guān)性關(guān)系，但缺乏具體的數(shù)值比較，因此，在未來的縫紉褶皺研究中，針對不同的面料品種，需要進(jìn)一步量化分析縫紉褶皺的形成及等級，這對綜合探究縫紉平整度有重要的推動作用。

1.2 縫紉條件

1.2.1 單因子影響

早期，學(xué)者們主要研究縫紉線對平整度的影響，Dobilaite V等[21]經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，由于包芯滌綸縫線的可逆應(yīng)變量最高，其在洗滌和干燥后產(chǎn)生的接縫褶皺最大，而滌綸縫線縫制出來的面料平整度最好。Hati S等[9]認(rèn)為：縫線收縮和織物收縮不一致是產(chǎn)生縫皺的另一個來源；當(dāng)縫紉線被浸濕時，由棉或其他天然纖維制成的縫線通常會收縮，使用滌綸等合成縫紉線可以在很大程度上克服這個問題。此外，縫紉線處于非常高的張力下會發(fā)生張力褶皺，當(dāng)縫線的彈性回復(fù)量和織物的收縮量重合時，不會發(fā)生縫制褶皺現(xiàn)象，因而，最終縫線種類的選擇需配合不同的面料特性。

在壓腳壓力的設(shè)定方面，Mousazadegan F等[22]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓腳對織物施加的壓力高于織物臨界屈曲載荷時，便可形成接縫褶皺。Nassif N A A[23]發(fā)現(xiàn)：隨著機針針頭尺寸的增加，將導(dǎo)致織物接縫褶皺的增加；隨著針跡密度的增加，縫制的平整度越好。Midha V K等[24]主要研究了棉和滌綸織物縫合起皺現(xiàn)象，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著針跡密度的降低，導(dǎo)致2個連續(xù)縫紉線跡覆蓋到的經(jīng)紗與緯紗的數(shù)量增加，從而提高了接縫處織物的抵抗力，降低了縫紉線張力和紗線位移對其的影響，因而縫紉褶皺減小；但同時隨著針跡密度的減小，服裝接縫易脫散，需進(jìn)一步研究其平衡點。

1.2.2 多因子影響

越來越多的學(xué)者綜合分析工藝參數(shù)對服裝縫紉平整度的影響，其中倪紅[25]采用長絲紗線，降低縫線張力，提高中厚型毛精紡面料的縫紉平整度，發(fā)現(xiàn)機針的型號、線跡密度對平整度的影響不明顯。Kim H A等[6]通過研究發(fā)現(xiàn)，低壓腳壓力和縫紉線張力會降低縫制褶皺，而高縫紉速度和張力會降低平整度。Dobilaite V等[26]發(fā)現(xiàn)，不同織物接縫起皺均受到縫紉機主軸的壓力和旋轉(zhuǎn)頻率的影響，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動頻率增大、壓力減小時，接縫褶皺增多。

除此之外，還有一些學(xué)者探究特定面料的最佳縫紉工藝參數(shù)組合，以及建立某一織物的最佳縫紉工藝參數(shù)預(yù)測模型。顧朝暉等[27]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)針織面料較厚，具有較高延伸性時，其最優(yōu)的縫紉工藝參數(shù)為11號機針，針跡密度為11針/(2 cm)，壓腳壓力為1檔，縫紉線線密度為14.6 tex×2。Park C K等[28]利用田口方法研究了2種滌/棉織物接縫褶皺最小化的最佳縫紉工藝組合，結(jié)果表明：對于實驗用織物1(65%滌綸、35%棉混紡的平紋織物，面密度為103.5 g/m2)，最佳縫紉工藝是縫紉速度為400 r/min，縫紉線張力為15 cN，其接縫褶皺預(yù)期減少量可提高2.2倍；對于實驗用織物2(65%滌綸、35%棉混紡的平紋織物，面密度為101.5 g/m2)，最佳縫紉工藝是縫紉速度為400 r/min，針距為3 mm，縫線張力為25 cN，織物接縫褶皺的預(yù)期減少量可提高1.6倍。

以上學(xué)者都是針對不同種面料進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，并將各縫紉工藝參數(shù)水平進(jìn)行細(xì)化，以期得到最優(yōu)的工藝參數(shù)組合，為服裝企業(yè)高效迅速地選擇適宜的縫制參數(shù)提供借鑒。

2 縫紉平整度的等級評價方法

2.1 主觀評價法

國際上廣泛使用的縫紉外觀質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)樣卡是美國紡織化學(xué)師與印染師協(xié)會的AATCC 88B標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)不僅對單線，還對雙線的縫紉平整度制作等級評價標(biāo)準(zhǔn)卡，標(biāo)準(zhǔn)有1～5類不同的平整度等級，起皺級別依次降低，其中“ss-1”表示平整度最低，“ss-5”則是平整度最高。起皺級別1、2級不可接受，3級為臨界值，4、5級可接受[29]。

目前，國家、紡織行業(yè)按照款式、品種對不同服裝制定標(biāo)準(zhǔn)，也同樣針對不同的面料特點制定相關(guān)的服裝標(biāo)準(zhǔn)。表1示出了我國關(guān)于服裝各部位起皺的相關(guān)等級標(biāo)準(zhǔn)。紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于連衣裙、牛仔服裝、茄克衫都無明確的部件等級要求，僅僅概述了服裝各部件的外觀質(zhì)量要求。

表1 國家標(biāo)準(zhǔn)與紡織行業(yè)服裝標(biāo)準(zhǔn)的對比分析Tab.1 Comparative analysis of national standards and textile industry standards

主觀評價的評判標(biāo)準(zhǔn)較為方便、直觀，但其評價過程需多名評測者共同參與，由于人對特定顏色或圖案的偏好，評價時間較長，進(jìn)而導(dǎo)致評委之間的不一致以及培訓(xùn)需求等缺點，極易受到環(huán)境、個人的因素影響，穩(wěn)定性較差，因此，客觀評定服裝的縫制皺褶是智能新技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

2.2 客觀評價法

圖2示出縫紉平整度的客觀評價方法，主要由硬件設(shè)備及軟件技術(shù)部分構(gòu)成。其中硬件設(shè)備主要是用于服裝褶皺圖案數(shù)據(jù)的采集，在此軟件技術(shù)是指各類計算機技術(shù)，主要對已采集好的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通常是先進(jìn)行圖像特征提取，然后對服裝縫制褶皺的等級分類。

圖2 客觀評價方法Fig.2 Objective evaluation method

2.2.1 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

在接觸式測量方面，主要有折皺測定儀，該設(shè)備是通過傳感器對實驗試樣進(jìn)行直接接觸測量的儀器。Shiloh M[30]通過折皺測定儀來追蹤線跡輪廓曲線，測量縫跡斜度、 縫跡高度，計算得到“起皺嚴(yán)重程度指標(biāo)”來評價接縫的起皺程度。另外Galuszynski S[31]開發(fā)了SAWTRI折皺測定儀，通過對起皺的和沒有起皺的縫合線的長度比較得到“折皺指標(biāo)”來評價接縫起皺程度。因折皺測定儀可重復(fù)性較差，影響了此測試方法的推廣及應(yīng)用。上述基于尺寸變化的客觀評價方法指標(biāo)雖然在應(yīng)用中取得了一定的效果，但是與主觀評價等級的相關(guān)性不夠高。

在非接觸式測量方面，早期的研究者們利用光電照相裝置，將光線投射到起皺織物表面形成陰影圖案，通過測量投影圖案得到接縫曲線長度與接縫長度比值，并以該比值作為客觀評價指標(biāo)來評定織物的平整度等級[32]。后來學(xué)者們使用不同配置的照明和圖像捕捉設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。陳麗麗[33]使用照相機以固定拍攝距離采集縫紉試樣。Mohri M等[34]調(diào)整照明角度以最大化圖像中的對比度，并以相機來捕獲圖像。這些方法僅適用于白色或鮮艷的平紋織物，無法評估深色織物，因為褶皺產(chǎn)生的陰影可能無法與平滑區(qū)域區(qū)分開來，同時有圖案織物也不能被可靠地評估，因為由褶皺產(chǎn)生的陰影與圖案效果無法區(qū)分。與此同時，相機圖像數(shù)據(jù)的采集不僅僅局限于二維平面，還可分別對織物進(jìn)行三維重建，獲取織物表面的三維信息[35]。

應(yīng)用激光掃描技術(shù)的設(shè)備有多種，分別有激光投影儀、激光掃描板、三維非接觸式掃描儀等。通常將激光投影儀、CCD相機、旋轉(zhuǎn)臺及特殊軟件組成激光輪廓儀[37]，以提取織物的表面輪廓來表征褶皺。褶皺是折痕的三維形式，因而可以借助激光掃描板掃描織物表面，并采集皺紋幾何特征[38]。文獻(xiàn)[39]采用三維非接觸式掃描系統(tǒng)進(jìn)行接縫和皺紋評估，三維非接觸式掃描儀可以更加精確地獲取織物表面的三維坐標(biāo)，以評估織物表面特性。激光掃描技術(shù)不受面料色彩、圖案等因素的影響，但在激光測量過程中，需同時處理多幅圖像，時間成本較高，并且測量結(jié)果受面料的漫反射等因素影響，易產(chǎn)生掃描盲點。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

除了進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像的采集，更加關(guān)鍵的是進(jìn)行特征信息的提取，并進(jìn)行褶皺等級分類。通常特征信息的提取方法有分形理論、小波分析、灰度共生矩陣、LOESS算法中的閾值等。由于織物的褶皺圖像自相似性較突出，因而可通過分形理論計算出不同平整度的分形維數(shù)，進(jìn)而評定不同的平整度等級。Kim M等[40]使用基于掃描樣品三維形狀的分形維數(shù)計算來分配接縫褶皺等級。還有學(xué)者使用小波變換分解織物圖像[41]。Koehl L等[43]以光譜分析、紋理分析、多尺度小波分析和分形分析提取出測試樣本和接縫標(biāo)準(zhǔn)中的特征信息。Pan R等[44]通過MatLab中的LOESS算法計算并平滑投影輪廓，之后基于閾值從輪廓中提取5個不同級別的縫紉褶皺特征。Fernando S等[45]基于Phong的著色算法開發(fā)出了一種亮度模型，并且預(yù)估出模型的參數(shù)以提取縫紉褶皺的尺寸特征。

綜上所述，用于評價服裝縫紉平整度的計算機技術(shù)主要解決圖案特征信息的提取以及平整度的等級分類，但該類技術(shù)還僅僅應(yīng)用于學(xué)術(shù)研究中，在企業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用還有待進(jìn)一步的探究。

3 結(jié)束語

服裝縫紉平整度是評價服裝外觀質(zhì)量的重要評價方法之一，調(diào)整及預(yù)測影響服裝平整度的影響因素對于提高服裝外觀質(zhì)量具有重要意義，然而提高服裝外觀質(zhì)量的研究重點之一在于如何調(diào)整影響服裝縫紉平整度的各因素的最佳配伍關(guān)系。目前學(xué)者更多關(guān)注縫紉平整度等級的評判方法，關(guān)于影響縫紉平整度的各項因素與平整度等級之間預(yù)測模型的精度研究，仍有很大的探索空間。

服裝各部件的縫制不僅包含同一織物裁片的縫合以及不同織物裁片的縫合，還包括同一織物裁片的自縫紉。目前關(guān)于以棉、毛、滌綸、蠶絲等單一原料構(gòu)成的織物以及多種原料制成織物的服用性能對服裝縫紉平整度的研究較多，但對如同一裁片的自卷邊以及不同織物屬性裁片的縫合平整度的研究較少。

在服裝縫紉平整度的檢測方法中，主要是針對一維平面內(nèi)服裝各部件的直線縫紉起皺等級進(jìn)行評價。從服裝著裝角度出發(fā)，目前該領(lǐng)域研究還存在問題，如袖窿等服裝部件在不同穿著維度狀態(tài)下呈現(xiàn)出不同的外觀效果，因此，未來可運用三維虛擬技術(shù)提取人體著裝下各部件的三維平整度，綜合考慮不同織物性能特征為基礎(chǔ)的縫制工藝參數(shù)優(yōu)化，即多因素影響不同維度下的服裝外觀平整度評價。

目前，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)時代的到來，關(guān)于服裝縫紉平整度的評價方法，不僅僅局限于依靠人工的主觀、客觀等測量方法，還要建立大數(shù)據(jù)庫下的智能評價模型。此外，隨著消費者對成衣品質(zhì)的高要求，企業(yè)迫切需要在縫紉加工的過程中控制好成衣品質(zhì)。為了解決企業(yè)的這一實際生產(chǎn)需求，未來要重點關(guān)注服裝縫紉平整度的研究以及客觀評價方法。

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