郑天勇[1]2000年在《机织物结构与外观的三维模拟研究》文中指出现有机织物CAD 系统的外观模拟功能可以快速获取所设计织物的外观效果,但只适合模拟部分织物,其二维模拟图像的真实感不好,已经不能满足设计人员越来越高的要求。用三维图像真实模拟任意机织物的外观已成为新的研究方向和潮流。为了开发机织物CAD 三维模拟软件,必须建立适合各种机织物的结构模型,精确计算机织物结构,得到纱线的空间构型。论文首先回顾了依照传统的计算机织物结构的Pierce 模型建立的基础和计算公式,指出了其特点和不足之处。作为改进,提出了以浮长线为基础来研究机织物结构和外观形成原理。因为织物组织始终是影响织物结构的最重要因素,织物组织变化,组织中的浮长线的长度和浮长线的分布也将随之变化。通过分析,浮长线有如下作用:1 在织物表面形成凹凸和明暗效应。织物组织的浮长长度不等,使纱线离开中心线距离不等,织物表面凸起程度不同。组织点浮长标度大,则在空间垂直高度高,组织点浮长标度小,高度低。纱线的较高部分接受光照充分,亮度高;而照射到较低部分的光线容易被遮挡,亮度低。纱线在空间位置的高低不同是使织物具有立体感的最主要因素。2 使同浮长覆盖下的纱线聚拢和不同浮长覆盖的纱线分离。正常
张璇[2]2005年在《机织物外观与结构仿真的研究与实现》文中研究表明传统机织工业生产流程中,试织是验证织物样式、结构设计是否正确,是否符合客户要求的重要环节。很多情况下试织需要反复进行,往往造成人力、物力的浪费,对机织物结构与外观的计算机仿真,可以大大节约生产成本,提高生产效率,有效地解决由试织带来的资源浪费的问题。随着计算机技术的普及与发展及实际生产、展示、教学的需求,机织物外观与结构的计算机仿真研究越来越受到人们的重视。同时,游戏、电影等娱乐产业蓬勃发展,对织物外观仿真的需求越来越多,质量要求也越来越高,此课题的研究结果,可用于上述行业的实际生产过程中。 本文主要研究内容和贡献有以下几个方面: 纱线的三维仿真 纱线仿真是织物外观仿真的基础。我们基于每一种纱线有唯一形式的横截面片这一观察,提出了基于纱线横截面片的纱线三维绘制方法,以纱线的横截面片作为绘制的基本单位,通过横截面片的平移、旋转等操作,绘制出给定参数和路径的纱线。我们采取起纱点作为中间点,利用B样条插值来绘制出平滑、逼真的纱线。为了增强纱线的真实感,我们还讨论了如何体现纱线的材质,如毛羽效果的绘制,并进行了初步验证。
马维[3]2012年在《机织物几何模型与外观的计算机三维模拟》文中研究指明经过多年的在纺织行业中的应用，纺织CAD技术逐渐在纺织行业对产品创新和成本控制中起着重要的作用，目前随着计算机技术的发展，使得机织物结构与外观在计算机中的三维模拟成为了当前CAD研究的热点。在通过对平纹、斜纹和一些联合组织的研究发现，在机织物中，纱线会因为各种原因产生一些变形及移位等，使得Peirce模型不在能满足织物几何结构的描述。本文主要在于充分对影响织物外观的因素进行分析的情况下，并对这些因素进行分析，建立相应的交织纱线的几何形态模型，在平纹模型上基础上进行拓展补充，分析浮长线影响下纱线偏移的长度，最后通过计算得出纱线初始位置与最终位置，建立织物几何空间结构的数学描述，并按照数学模型绘制组织纱线的三维模拟仿真。结合CAD中的组织结构表示方法，将组织点采用二维数组表示，通过不同组织点所对应的不同浮长段的纱线形态，按照三角函数曲线拟合连接，获得最终的模拟。将相邻的两个组织点之间的纱线一分为二，不同的判定条件采取不同的绘制方法。最后对一些常见的织物组织例如平纹，2上1下斜纹，3上1下右斜纹、蜂巢组织，以VC 6.0开发环境与OpenGL图形库相结合实现织物的三维模拟，最终的模拟效果包含模型的旋转、移动、缩放操作，并为场景增加光照环境时图像效果能够实现正面整体局部和侧面的视图。通过对织物外观的三维模拟，表明利用三角函数来表示纱线中心轴走向和直线，以及加上偏移量的曲线的的组合能够比较真实的展现机织物的外观。不过仍然又很多未完成的操作，例如对织物参数做模块化的输入，对偏移量的精度未能作实际的验证、对模拟的纹理添加比较简单等，这些都会随着研究的继续而改观。
王东峰[4]2006年在《单纱的三维模型的研究及其应用》文中研究说明当今二个方面因素决定纺织行业的发展。一方面,在技术上尤其是在美学上要求愈益精美的产品外观,另一方面在快速反应的意义上,要求尽可能缩短投产过程。因此,计算机辅助的纺织品设计变得越来越重要。本课题在研究国内外CAD技术和CAD系统的基础上,以计算机图形学和软件工程知识为理论基础,应用纺织专业知识,对机织物中纱线的三维几何形态进行深入分析,建立纱线的三维几何结构模型,进行光照材质设置,结合织物空间几何结构模型和受力模型,实现平纹织物面料的计算机三维仿真。本课题的主要目的就是研究纱线的三维外观参数化仿真技术,为纱线、织物真实感三维外观仿真提供设计原理和方法。 本论文首先讨论了纱线的计算机模拟。纱线是组成织物的基本单元,纱线模拟好坏直接关系到织物模拟的效果。因而,三维纱线几何结构模型的构建是本课题的重点。根据纱线的横向结构特征和纱线的纵向结构特征,以及纱线的加捻特性,可将纱线的几何结构模型分解为横向截面几何模型、纵向纱线走向几何模型和捻度结构模型。通过分析织物几何结构理论和纱线的几何结构特征参数,从纱线在织物中的受力模型出发,参数化控制纱线的截形状,建立以三次B样条控制的纱线横向截面形态;并结合Peirce椭圆形截面模型的几何结构特征参数,以三次B样条曲线近似描述纱线纵向的屈曲形态;通过截面旋转来模拟纱线的加捻模型,从而实现参数化表示的纱线三维外观形态。结合纱线的基本光照材质参数设置,模拟出纱线的真实光照效果,利用计算机三维实体造型技术和曲面造型技术,实现纱线的三维真实感仿真。 织物三维外观仿真是一项较难的技术。本研究在现有的织物几何结构理论研究的基础上,利用上述方法建立的三维真实感仿真纱线,结合织物组织空间几何结构参数,建立织物计算机三维外观模拟的基本模型。进而研究织物几何结构模型的特征参数对仿真效果的影响,并利用计算机三维实体造型技术和曲面造型技术,实现织物几何结构的三维计算机图形显示,为织物三维外观的真实感图形显示探索了新的实现思路与方法,也为进一步分析纱线、织物的物理机械性能和服用性能提供了新的辅助手段。
蔡雨[5]2010年在《机织物几何结构的测量与重建及Peirce机织物几何结构模型验证的研究》文中指出机织物(以下简称织物)的结构是经纱与纬纱在织物空间中的几何形态,会影响织物的各项性能。其主要参数是纱线中心线各点的三维坐标和对应的截面形态,但目前对其精确测量尚存在难度。本课题采用非破坏性测量法,利用Keyence VHX-600系列三维数码显微测量系统分别获取织物正反表面关键点位置,并根据校准标尺的长度不变原理,得到织物正反表面关键点在一个统一坐标系的几何位置和截面形态。根据保形B样条曲线原理,纱线中心线采用保形3次B样条曲线,截面采用准均匀2次B样条曲线,构成控制网格模拟纱线在织物中的屈曲状态,最终重建三维织物结构。根据织物结构测量后的重建结果,可以判断各类织物结构模型算法的准确性。论文以平纹、蜂巢织物为例,假设纱线为均匀的椭圆柱体,以Peirce织物结构模型中第五结构相作为纱线初始状态,依据Peirce理论计算各根经纬纱上交错点的三维坐标。同样根据保形B样条曲线原理,模拟出Peirce理论织物结构。论文采用织物中纱线实际测量值模拟的曲线与Peirce织物结构理论计算曲线的相似程度来判断织物结构计算准确性。根据曲线相似性原理,需计算两条曲线上对应波峰点的离散Fréchet距离,对应波谷点的离散Fréchet距离及相邻波峰点与波谷点的离散Fréchet距离差的绝对值,若小于一个已知的阈值ε,则表明曲线相似。通过MATLAB应用程序,对这两种三维重建织物结构模型相似性进行了分析并计算出精确相似度值。由此可见,本研究通过Keyence三维数码显微镜对织物表面进行非破坏性的测量可以获得精确的数据;根据B样条原理对织物结构三维重建的思路可行,能够准确描述织物表面屈曲形态;对于织物结构准确性判断方法是恰当的。本课题的研究成果为其他更为复杂的机织物组织结构及三维重建提供了新的思路。
罗敏[6]2010年在《机织物产品设计及其交织形态三维仿真》文中认为随着三维技术的发展,其在纺织行业的运用也越来越广泛,三维模拟机织物的交织结构是当前织物CAD研究的热点。已有数据显示,机织物中纱线常常会产生各种形变及偏移。本文主旨在研究织物组织及纱线线密度不同时对交织外观的影响,并对其模拟绘制。现国内外对织物的三维交织模拟多采用B样条线来表达纱线的屈曲形态,本文以Peirce模型为基础,用三角函数及线段的组合来拟合纱线实际屈曲形态,使计算方便快捷提高了系统效率。还针对不同受力情况下的纱线分别采用圆形或椭圆形来模拟截面形状。本文首先对交织纱线的几何形态建模,分析平纹交织及浮长线的表示、线密度、屈曲波高及纱线偏移等,以便计算屈曲曲线的点坐标。为了方便程序移植,本文在VC6.0开发环境下,借助OpenGL图形库实现织物的三维模拟,利用图形变换对模型进行旋转、移动、缩放操作,多方位显示织物交织过程,并为场景增加光照环境及在模型表面增加纹理效果,更加真实的还原织物外观效果。最后通过现有织物CAD系统对机织物进行产品设计,用数学模型表达纱线的几何形态,在OpenGL中实现产品三维外观效果。展现了不同线号经纬纱的平纹交织效果、带浮长线的透孔织物的孔洞效应,并利用真实纱线的外观,对产品表面纹理进行修饰。通过对织物外观的三维模拟,表明利用三角函数与线段的组合能够合理展现织物中纱线的屈曲型态及不同参数对产品外观带来的影响,证实此方法的合理性。虽然此模型还存在片面性,如未考虑上机张力对织物外观的影响、纱线材质对屈曲度的影响等,但随着研究的深入将会改善。
秦芳[7]2006年在《基于OpenGL的织物外观三维模拟》文中研究说明开发织物CAD三维模拟软件关键在于建立适合的织物结构模型,精确计算织物中纱线的空间构型。目前国内外对织物外观三维模拟的研究中大部分采用B样条来模拟纱线屈曲形态。本论文在Peirce模型的基础上进行改进,利用多项式曲线拟合的方法来模拟纱线的屈曲形态,代替Peirce模型中直线和圆弧所构造的纱线弯曲形态,更加符合织物实际情况。利用多项式曲线拟合将纱线弯曲的曲率与经纬纱线半径、几何密度、屈曲波高结合起来来计算纱线屈曲轨迹上的每个点,通过对经纬纱线的排列来展示组织。为了逼真地在计算机上模拟出织物的外观,本论文利用所建立的数学模型在VC+ +6.0开发环境下,利用OpenGL图形函数库其特有的图形函数结合OpenGL内部的光照模型,实现了平纹织物和斜纹织物外观的三维模拟,能对图形进行移动、旋转、缩放等图形定位操作,并在一定程度上改变光照效果,还可以改变一个或几个结构参数,瞬时显示改变后的三维图形。本论文用多项式建模和OpenGL开发的程序实现了平纹、斜纹组织的织物外观的三维模拟,展现经、纬纱在织物中的屈曲交织形态以及不同几何结构参数对织物外观的影响,证实了多项式曲线拟合在模拟纱线屈曲形态上的可行性,为今后进一步模拟复杂组织织物外观模拟提供了一种可行的数学建模方法。
吴周镜[8]2010年在《无缝针织物的织物外观模拟技术的研究与实现》文中认为在传统工艺上,纺织品的设计需要经历多次打样(试织)、参数修正的过程,然后才投入正式生产。由于每次打样需要花费大量时间、人力和原料,而且纺织品的种类、图案千变万化,因此,采用实物打样不能满足当前纺织品生产的低成本、快生产的需求。随着科学技术特别是计算机相关技术的发展,计算机图形学、计算机辅助设计(CAD)越来越多的应用于纺织品生产中。因此,以无.缝针织产品为对象,研究计算机模拟织物设计过程,生成织物模拟效果,并显示产品的虚拟效果,具有很好的实用价值和现实意义。本论文以“无缝针织产品智能设计和虚拟加工”项目为背景,以三维Pierce线圈模型为基础,从不同角度对模型进行修改,并建立了适用于针织物的三维几何线圈模型,同时研究了纱线的毛羽、股线等三维模拟技术,用以提高织物真实感。最后结合OpenGL,在VS平台下开发针织物外观模拟系统。本文主要研究工作包括：(1)通过分析纬编针织物物理结构和三维Pierce线圈模型,建立了适用于无缝针织产品的纱线三维几何线圈模型。根据纱线线圈的中心线走向,将线圈分为两个部分：弧段(如针编弧、沉降弧)和圈柱段。纱线三维几何线圈模型是用椭圆描述弧段、三次B样条曲线模拟圈柱段。由于真实织物不同纱线之间在串套时受力影响,很可能导致纱线的弯曲或扭曲现象,因此相比Pierce线圈模型中圆弧描述弧段、直线描述圈柱,三维线圈模型实现的模拟效果更真实。(2)支持多种织物组织的织物外观模拟,如平针组织、罗纹组织。对于平针组织,在三维线圈模型基础上,其织物模拟效果可利用OpenGL库函数实现。与平针组织不同的是,罗纹织物常表现重叠现象,原因是其正、反线圈在衔接时在纵深方向有拉伸、横向上会压缩。因此本文引入压缩系数来描述正、反线圈衔接时的重叠程度。(3)研究纱线的毛羽、股线设计方法。按照毛羽形态的不同,采用不同的毛羽方法。稀疏而且较长的毛羽效果用B样条曲线实现,稠密而且较短的毛羽效果通过给纱线增加噪声的方法模拟。股线可通过旋转截面的方法实现。试验表明：在给纱线增加毛羽、股线效果后,织物模拟效果的真实感有了很大的提高。(4)实现了提花图案设计。带提花图案的织物可看成是由不同颜色的纬平针线圈组成。在OpenGL中,通过为织物的不同线圈定义不同材质属性,并结合光照模型,实现了织物组织的提花图案效果。(5)基于项目的需要,设计和实现了针织物外观模拟系统。该系统包括三维线圈模型选择及建模、织物外观模拟、毛羽及股线设计、提花图案文件保存及导入等功能。产品设计人员可以实时查看织物的设计效果,如对效果不满意,可以对设计方案修改。该系统大大提高了织物设计的效率,也缩短了设计周期,具有很好的应用价值。
张瑞云[9]2002年在《织物设计与三维实体着装模拟系统研究》文中认为本论文针对纺织品服装设计，运用纺织品设计理论、三维人体服装建模理论，结合数学矩阵运算、计算机图形学、数字图象处理等技术手段，构建了织物设计与三维实体着装模拟这一集成系统的框架结构，对织物组织的自动生成、织物外观仿真、三维人体服装的构造和曲面拟合、织物对三维服装的纹理映射等技术问题和算法，进行了较深入的研究和探讨。 对于集成设计系统中最基本的一项内容——织物组织自动生成的算法进行了系统分析。对单系统织物组织类别，首先根据数学描绘的需要进行了重新划分，分为规则组织、准规则组织和非规则组织，接着分别建立了各种类别组织的数学模型，并对组织自动生成的参数和组织构成条件进行了归纳和总结；对于多系统组织的重组织和层组织，结合不同系统纱线按排列比的分组法和矩阵的Kronecker叉积运算建立了组织结构矩阵自动生成的数学模型，并对多系统组织构成条件的数学模型进行了分析。 织物外观仿真是一项难度较高的技术。我们在论文中对几种典型的织物外观仿真方法进行了探索和实现。对不同纱支色号、经纬密度、各种组织结构均配备好的织物外观进行了真实尺寸的仿真，探讨了纱线尺寸和织物密度与分辨率的匹配问题，实现了机织物的参数化仿真；通过对纱线的扫描获取，内存数据处理，再按织物密度所计算的纱线轴线定位的方法嵌入到织物中，实现了真实效果纱线在织物中的嵌入仿真；通过讨论织物中经纬纱的绒毛长度、绒毛方向、绒毛密度、绒毛控制点等参数的设置，采用低阶的Bezier曲线拟合绒毛，实现了织物起毛效果的仿真；采用底纹抖动矩阵结合Kronecker叉积对花型织物图象进行有规律变亮度处理，模拟了体现织物结构的底纹；通过对织物内纱线的截面形态、空间弯曲形态和相对位置关系的分析，模拟纱线在织物中真实的拓扑结构，再通过设定光照参数仿真了织物的三维外观。 对于三维人体和服装的建模与曲面拟合，设计了基于人体采集数据的人体数据库，建立了人体的对象层、特征层与几何层三层特征模型，并结合三层特征模型建立了人体类的继承关系。采用NURBS曲面拟合方法对几何层的人体曲面网格数据进行了拟合。论文还介绍了以偏离值作用于人体数据的服装造型点的生成方法。对于三维模型描绘的光照处理，从光照模型原理、颜色模式、表面原材料属性等方面进行了讨论。 针对于织物三维着装效果的展示，论文介绍了纹理映射技术的原理，研究了织物纹理对服装曲面的纹理映射关系和纹理光照模型，并对涉及三维着装图形显示的图形变换和纹理细化技术进行了探讨。 针对内容庞大的集成设计系统，论文采用面向对象方法进行了系统的分析与设计，识别了系统的各主要的对象模型以及对象间的关系，通过动态模型和功能模型对整个系统的状态流和数据流进行了规划。
杨桦[10]2009年在《织物组织三维结构的远程模拟和网络环境开发》文中研究表明计算机辅助设计即CAD是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力,辅助进行产品的设计与分析的理论和方法。用三维图像真实模拟任意机织物的外观已成为新的研究方向和潮流。本文是在前人研究的基础上,通过分析现有CAD系统在三维模拟方面的不足,提出了新的模拟平台3DSMAX,并利用Asp.Net实现了B/S应用环境的开发。在模拟过程的实现上,本课题基于Pierce圆柱理论,采用3DSMAX内置编程语言MaxScript,实现了三原组织,变换组织和部分联合组织结构的全自动化模拟。同时通过三维模拟给出了三原组织在各个结构相下的模拟效果图。模拟过程具有全自动;参数可控制;模拟效果即时可见等特点;模拟效果具有质感强;可自由几何变换;真实三维等特点。在模拟的应用平台上,本课题使用了目前最流行的网络应用程序结构,即B/S(Browser/Server)结构。基于此应用结构,用户可以直接通过浏览器进行远程操作,突破了传统单机软件在使用上的空间限制。程序前台使用Asp.Net(C#)开发,拥有良好的安全性和兼容性。本课题开发的系统,为产品开发人员、教学研究人员和市场人士,提供了一个易用的、可操作性强的、立体模拟织物成型结构的展示平台。
参考文献：
[1]. 机织物结构与外观的三维模拟研究[D]. 郑天勇. 天津工业大学. 2000
[2]. 机织物外观与结构仿真的研究与实现[D]. 张璇. 山东大学. 2005
[3]. 机织物几何模型与外观的计算机三维模拟[D]. 马维. 武汉纺织大学. 2012
[4]. 单纱的三维模型的研究及其应用[D]. 王东峰. 东华大学. 2006
[5]. 机织物几何结构的测量与重建及Peirce机织物几何结构模型验证的研究[D]. 蔡雨. 中原工学院. 2010
[6]. 机织物产品设计及其交织形态三维仿真[D]. 罗敏. 武汉纺织大学. 2010
[7]. 基于OpenGL的织物外观三维模拟[D]. 秦芳. 苏州大学. 2006
[8]. 无缝针织物的织物外观模拟技术的研究与实现[D]. 吴周镜. 东华大学. 2010
[9]. 织物设计与三维实体着装模拟系统研究[D]. 张瑞云. 东华大学. 2002
[10]. 织物组织三维结构的远程模拟和网络环境开发[D]. 杨桦. 苏州大学. 2009