织物设计预测系统开发

耿 亮，孙 艳 ，伯 燕

(1.成都纺织高等专科学校 纺织工程与材料系，成都 611731；2.四川省出入境检验检疫局，成都 610041)

织物设计预测系统开发

耿 亮1，孙 艳2，伯 燕1

(1.成都纺织高等专科学校 纺织工程与材料系，成都 611731；2.四川省出入境检验检疫局，成都 610041)

为减轻纺织产品开发人员数据处理环节的工作量，通过产品试织对Peirce模型与Love织物紧密结构方程进行了修正，并应用Visual Basic程序开发了织物的织造预测系统。利用该系统可以验证所设计织物织造的可行性，并可以根据织物结构参数的选择对产品类型和风格进行预测。因此，在对理论Peirce数据模型的修正基础上建立自身独立的数据库，对以后的产品开发及企业实际生产经营活动有一定的指导意义。

织物设计；预测系统；Peirce模型；Love织物紧密结构方程；VB程序

专业化的织物辅助设计软件成本较高，中小企业难以承受，所以很多纺织企业及纺织产品设计部门都是用人工计算和实际生产经验来对织物的可织造性进行判断。也就是说，织物设计人员要求有较强的实际操作能力和丰富的基层生产经验，且织物设计中的数据繁多、计算过程复杂、工作量大、容易出错，对初学设计人员存在一定困难。所以，织物的织造预测系统的开发可以为刚接触产品开发的设计人员提供了一定的帮助。

本系统是根据织物结构的Peirce模型与非平纹织物紧密结构方程联合来判断所选择结构参数可否进行生产织造，而主要的原理由非平纹织物的Love结构方程推导完成[1]。

式中：M为完全组织的平均浮长；Kmax为最大盖覆系数；k为组织转换系数；Kj为经向盖覆系数；Kw为纬向盖覆系数；β为纬纱纤度与经纱纤度比值。

通过试验对Peirce数据模型进行了相应的修订，并以Visual Basic语言为基础开发织造预测系统。目的在于利用计算机强大的运算、储存、修改和抗疲劳功能，对织物组织、纤维原料等信息进行运算和处理，大大缩短设计修改周期，提高设计质量。

1 试 验

1.1 样品织造

采用天津隆达机电ASL2000型全自动剑杆织样机进行试验用样品织造。

为修正织物的最大可织造图解公式，本研究用棉纱织造了平纹、斜纹、2/2斜纹、2/2方平、5枚缎纹、8枚缎纹几种有代表性的组织。在经、纬纱纤度不变情况下，参考传统品种的经、纬密度设置，逐渐调整增加纬密，使纬密达到最大可织造极限。可以观察到当纬密达到最大可织造极限时会引起织口向机后方蠕动，并发生撞击，其原因是在织口处织物形成的速度大于相应的卷取速度[2]。

1.2 结果及分析

表1为平纹织物Peirce模型修正结果，选择纬纱纤度为18 tex时，选择不同经纱纤度、经纱密度，来对比由Peirce模型推导出的理论纬密和实际纬密，并作出修正系数。

表1 平纹织物Peirce模型修正结果Tab.1 Peirce model modi fi ed result of plain weave fabric

通过表1可以看出，当经密和经、纬纱纤度一定的情况下，可以得出实际最大纬纱覆盖系数和理论最大盖覆系数之间的拟合方程。用表1中求得的拟合方程分别修正Love非平纹织物结构方程，就可以较为准确地预测织物可织造行为，鉴于篇幅原因，此处只列出部分平纹织物的修正方程。

2 基于VB的设计过程

2.1 系统窗体建立

测试窗体界面如图1所示，输入数据单位均为国际标准制单位。

图1 织物织造预测系统窗体Fig.1 The frame of fabric design forecasting system

该程序的执行顺序为：当测试窗体显示后，输入相应数值，单击“测试”按钮，则在预测结果和织物类别对应的Text栏中输出结果；如果单击“退出”命令按钮，则测试窗体消失，回到登录窗体。

2.2 系统测试原理

1)当输入有关织物织造数据，如经纬密、经纬纱纤度、纱线原料类别和直径、组织等数据。通过这些输入的数据可以求出一个修正后理论上最大的Kw，再通过公式Kj'＝Pj·(tex)0.5·10-1求出一个实际的Kw'，对Kw和Kw'进行比较，如果Kw'＞Kw，则该织物不能织造；反之，则该织物可以织造。

2)根据所读入数据对Ej和Ew及织物平衡系数进行计算，并确定织物的结构区域，判定织物产品的大类[3]。

2.3 测试窗体程序

2.3.1 纤维类别和织物组织组合框内容

用AddItem或者初始化方法把纺织品常用材料装入图1中纤维种类和织物组织组合框，系统使用过程通过选择所设计织物的原料及织物组织，以配合Select Case语句读取各类材料纱线直径系数Y，可以分别对不同材料产品的规格参数进行验证，以验证织物织造的可行性及产品所属类型。

采用下列语句实现初始化组合框原材料后，读入纱线直径系数Y的选择：

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

对应纱线的直径系数见表2。

表2 纱线直径系数Tab.2 Diameter coef fi cient of yarns

表2中的Y用于非平纹织物紧密结构方程的可织造验证过程。

织物组织的选择实现读取组织循环纱线数和组织交叉次数的计算，程序和纱线直径系数Y调用类似。

2.3.2 测试系统对可否织造进行判定

该模块选择Peirce模型与非平纹织物紧密结构方程来对织物可织造情况进行预测，程序实现过程是假定Pj为选定参数，对比实际所设计Kw和用修正后Peirce模型所求出的Kw'，若Kw＜Kw',则所设计参数为合理范围。

程序开始，首先根据织物参数的选择对调用拟合方程；然后进行Love非平纹织物结构模型的对比计算。

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＝"参数选择异常" 此时织物经密选择过小，会造成织物过于松散；

Else

A＝Sqr(1－C)

Kw1＋Kmax*k/(((Sqr(1－(1－A) ^ 2)*k*(1 ＋B)/B)－k)/F＋1)

以上为修正前由Kj已知求出理论最大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

以上调用修正参数，并对比拟合后理论盖覆系数和实际设计盖覆系数的值；

If Kw2＞＝Kw Then Text7.Text＝"可以织造"

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＝"可以织造，平布类"

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＝"可以织造，府绸类"

……

根据结构区域可以实现对织物类别的判定；

Else: Text7.Text＝"可以织造"

对部分类型织物的结构区域出现在传统品种区域外时，不能确定风格具体类别，需要进一步分析产品更接近哪种织物的风格。

End If

Else Text7.Text＝"不可以织造"

End If

End Sub

根据所读入数据对Ej和Ew及织物平衡系数进行计算，并确定织物的结构区域，判定织物产品的大类。由程序可以看出，修正系数和织物结构区域数据过多会给程序建立增加工作量，可以通过建立修正系数和结构区域数据库来解决这一问题。

2.4 程序测试范例

以给定纯棉平纹织物经纬纱纤度均14.5tex，经纬密为551×338根/10cm为例，测试结果如图2所示。产品结构参数选择可以顺利织造，且属于府绸类。

3 结论与讨论

图2 程序测试范例Fig.2 The example of forecasting

1)对Love非平纹织物紧密结构方程进行了修正，并获得拟合方程，可以更好地用于预测新品种开发时的织物结构参数是否合理。

2)所开发的织物织造预测系统通过拟合方程推测出织物在特定结构参数条件下的最大可织造密度，从而对产品的织造可行性进行预测，并利用结构区域概念预测织物所属类别，对结构区域判定仍然存在一定局限性，因此要随时对结构区域数据库进行更新。

3)在对理论Peirce数据模型进行修正的基础上，建立自身独立的数据库，为以后的产品开发及企业实际生产经营活动打下一定的基础。

最大可织造测试系统目前正处在开发阶段，尚无一个标准的程序可循。计算机设计软件(如VB、C语言等)成功地应用于纺织领域，对最大可织造测试系统技术在纺织品设计中潜在创造力的认识、挖掘有一定的推动作用。

[1] 黎明，刘成安.Visual Basic程序设计教程[M].成都：电子科技大学出版社，2004：1-20.

[2] SCYAM A. 织物结构(第二部分：变直径纱线织造极限的实验分析)[J].纺织科学研究，1991(4)：45-51.

[3] 顾平.织物结构设计与应用[M].上海：东华大学出版社，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，讲师，主要从事纺织材料与纺织品设计的教学与研究。