专利名称：纱线和织物模拟系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及显示纱线和织物的系统，特别是根据纱线参数和用户确定的织物参数视觉显示纱线和织物的系统。
细纱(spun yarn)包含随机的和周期性的不匀处。这些不匀处包括疵点，如棉结(小纤维缠结)；和预定花式(planned features)，如粗节(纺纱期间形成的不匀处)。纱线中的不匀处可以很小(一毫米或两毫米范围)或很长(几十毫米或更长的范围)。纱线不匀经常对纱线织成的织物的视觉外观造成非常大的影响，期望的或不期望的影响都有。因而目前已经开发了各种纱线和评测它们适于供织物之用的适用性的方法。
传统的做法是，纱线样品使用称作“纱线卡”的装置来评测。典型的纱线卡是梯形的纸板或金属的扁平片。纱线从梯形物的较薄端向较厚端缠绕。纱线卡的给定边上的每对毗邻的纱线部分具有与在前或在后的一对毗邻纱线部分稍微不同的长度。分析纱线的熟练人员用肉眼检查纱线卡上的纱线，以确定周期性的不匀处是否在纱线中出现和确定这些不匀是否将在纱线织成的织物中出现。检查人员能够检测疵点，如波纹(moire)(起皱表面图案)或横档(barre)(平行于纬纱的条痕)。
即使熟练的检查人员使用了这种纱线卡，但准确地预测纱线织成的织物视觉外观仍然是很困难的。由于检查纱卡是一种主观的过程，因此至少在某种程度上这是真实的。
因此，为了能够确实知道制成织物将呈现怎样的外观，必需采集纱线和编织的样品或织出成品织物的样品。制作这种测试织物需要花费一天或更长的时间。如果因任何一种原因认为得到的织物不合格，那么对织物制造者来说，在产生该测试织物样品所用时间的期间生产的纱线可能是无用的，从而浪费了原材料和机器及工人的劳动。
然而，可能的情况是尽管一个不合格织物样品中使用的纱线不适用于这种实际构成的织物样品，但它也许适于供其它类型的织物使用。在新织物中精确测试纱线的唯一方式是构成另一个测试样品，这既耽误时间又增加费用。
为了更好地分级纱线和预测织物的质量，目前已经开发出各种沿纱线长度测量纱线特性的装置。这种系统的一个实例是由德国Reutlingen的ZweigleTexilprufmaschinen公司制造的被称作G580TM的光学纱线扫描机。该装置用光获取关于纱线结构、纱线均匀度(直径与长度的比较)、发毛程度、强度、体积和其它参数的信息。G580TM在提供很广的先前不能得到的各种纱线数据方面已经获得了巨大的成功，这些纱线数据可以用于更好地预测由测试纱线制造的织物的特性。美国专利第4,812,043、4,887,155、4,963,757、5,319,578和5,541,734号公开了另一种确定纱线特性的装置。
尽管上述装置提供了单用人眼不能检测的纱线结构信息，但所提供的信息仍不能总是能提供由纱线制成的织物外观的精确预测。在复杂的编织花样或织成花样、或不同纱线种类的组合、或者这两种都用于织物时，织物外观的预测尤为困难。此外，这些装置很难根据计算机模拟的理论纱线来预测织物外观。此外，对理论纱线来说，不可能使用纱线卡，和不可能为测定织物外观而制作实际编织或织成的织物。
因此，在不制成实际测试样品的条件下，检查纱线的传统方法和测量纱线的这些较新装置不能提供对由特定纱线构成的织物的可视外观的精确预测。
本发明的主要目的是提供一种模拟纱线和织物的改进系统，该系统可以容易地适应多种用途。
本发明的另一个目的是提供一种纱线模拟系统，该系统可以接受现有的或未来的纱线测量系统的数据并建立有用的纱线模型。
本发明的再一个目的是提供提供一种可以根据纱线模型模拟和显示织物图象的织物模拟系统。
本发明的再一个目的是提供提供一种可以模拟包含各种类型的纱线的织物、和各种类型的编织物或织成物、或任何其它类型的织物的织物模拟系统。
本发明的再一个目的是提供一种纱线模拟系统，该系统可以模拟根据任何当前和未来的生产工艺参数织成的纱线。
本发明的再一个目的是提供一种织物模拟系统，该系统可以有效地消除现有评测方法的主观性。
本发明的再一个目的是提供一种纱线模拟系统，该系统可以确定哪些纱线适于供特定类型的织物中使用。
本发明的再一个目的是提供一种织物和纱线模拟方法和系统，该方法和系统可以由计算机可读介质上存储的计算机程序实施。
本发明的再一个目的是提供一种织物和纱线模拟方法和系统，该方法和系统可以根据理论纱线信息模拟纱线和织物。
为了实现本发明的这些目的，根据本发明的目的，如同这里实施的和广泛描述的，本发明提供一种数值模拟纱线的方法，该方法包括这样一些步骤测量纱线以获得厚度和长度数据；根据获得的数据建立纱线表面的三维图象；确定表面上的多个点；计算各点的位置矢量；和计算各点的取向矢量。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数值模拟纱线的系统，该系统包括测量装置，用于测量纱线以获得厚度和长度数据；根据获得的数据建立纱线表面的三维图象的装置；确定表面上多个点的装置；计算各点的位置矢量的装置；和计算各点的取向矢量的装置。
根据本发明的再一个方面，本发明提供一种用于数值模拟纱线的包含在计算机可读介质上的计算机程序，该程序包括第一软件模块，用于根据纱线的测量获得厚度和长度数据；第二软件模块，用于根据获得的数据建立纱线表面的三维图象；第三软件模块，用于确定所述表面上的多个点；第四软件模块，用于计算各点的位置矢量；第五软件模块，用于计算各点的取向矢量。
根据本发明的再一个方面，本发明提供一种数值模拟纱线的方法，该方法包括以下步骤获得纱线的厚度和长度数据；根据获得的数据建立纱线表面的三维图象；计算表面上多个点的位置矢量；和计算各点的取向矢量。
根据本发明的再一个方面，本发明提供一种数值模拟实际纱线织物的方法，该方法包括以下步骤测量纱线以获得厚度和长度数据；根据获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；数值模拟理想的纱线织物以建立理想的纱线织物数值模型；和把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型相组合以获得实际纱线织物数值模型。
根据本发明的再一个方面，本发明提供了一种数值模拟实际纱线织物的系统，该系统包括测量装置，用于测量纱线以获得厚度和长度数据；根据获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型的装置；数值模拟理想的纱线织物以建立理想纱线织物数值模型的装置；和把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型相组合以获得实际纱线织物数值模型的装置。
根据本发明的再一个方面，本发明提供一种用于数值模拟实际纱线织物的包含在计算机可读介质上的计算机程序，该程序包括第一软件模块，用于根据纱线的测量获得厚度和长度数据；第二软件模块，用于根据获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；第三软件模块，用于数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；和第四软件模块，用于把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型相组合以获得实际纱线织物数值模型。
根据本发明的再一个方面，本发明提供一种数值模拟实际纱线织物的方法，该方法包括以下步骤获得纱线的厚度和长度数据；根据获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；数值模拟理想的纱线织物以建立理想的纱线织物数值模型；和把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型相组合以获得实际纱线织物数值模型。
根据本发明的再一个方面，本发明提供了一种显示织物的图形模拟的方法，该方法包括以下步骤获得纱线的厚度和长度数据；根据获得的数据来数值模拟纱线以建立纱线数值模型；数值模拟理想的纱线织物以建立理想的纱线织物数值模型；把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型相组合以获得实际纱线织物数值模型；和显示实际纱线织物数值模型的图形模拟。
根据本发明的再一个方面，本发明提供了一种显示织物的图形模拟的系统，该系统包括获得纱线的厚度和长度数据的装置；根据获得的数据来数值模拟纱线以建立纱线数值模型的装置；数值模拟理想的纱线织物以建立理想的纱线织物数值模型的装置；把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型相组合以获得实际纱线织物数值模型的装置；和输出装置，用于显示实际纱线织物数值模型的图形模拟。
根据本发明的再一个方面，本发明提供一种用于显示织物的图形模拟的包含在计算机可读介质上的计算机程序，该程序包括第一软件模块，用于获得纱线的厚度和长度数据；第二软件模块，用于根据获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；第三软件模块，用于数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；第四软件模块，用于把纱线数值模型与理想纱线织物数值模型组合以获得实际纱线织物数值模型；和第五软件模块，用于提供实际纱线织物数值模型的图象模拟。
纳入并构成说明书的一部分的附图示出了至少一个本发明的优选实施例，它与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是显示本发明基本部件的示意图；图2是显示本发明织物模拟系统的概括性实例的流程图；图3是本发明实际纱线模拟功能的详细实例的流程图；图4A是显示本发明机织织物的理想纱线织物模拟功能的具体实例的流程图；图4B是显示本发明编织织物的理想纱线织物模拟功能的具体实例的流程图；图5是显示本发明如何为产生实际纱线织物模型而组合纱线模型和理想织物模型的流程图；图6是显示本发明如何建立实际纱线模型一部分的示意图；图7是显示本发明如何建立实际纱线模型另一部分的示意图；图8是显示本发明如何建立二维理想纱线机织织物模型的示意图；图9是沿图8的线9所取的视图，显示了本发明如何建立三维理想纱线编织织物模型；图10是本发明的三维理想纱线机织织物模型一部分的示意图；图11是显示如果出现纱线重复，本发明如何调整图10的模型的示意图；图12是显示编织织物的线圈的示意图；图13是显示用来逼近图12的线圈位置的各点的示意图；图14是显示本发明的三维理想纱线编织织物模型的一部分的示意图；图15是显示本发明如何为获得实际纱线织物模型来组合实际纱线模型和理想纱线织物模型的示意图；图16是根据本发明显示阴影如何施加到实际纱线织物模型的示意图。
下面，将结合附图所示的一个或多个实例对本发明的优选实施例作详细说明。每个实例是以解释本发明的方式给出的，而不是用来限制本发明的。实际上，本领域的熟练人员将会明白在不背离本发明精神和范围的条件下可以对所述的实例作出各种变形和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或说明的特征可以用于另一个实施例，从而提供再一个实施例。也就是说，本发明包含落入权利要求书及其等同物范围内的各种变形和变化。部件和图形的编号在整个申请文本是一致的，在每幅图中相同的或相似的部件具有相同或相似的标号。
图1总的示出了本发明的模拟系统的优选实施例。模拟系统20包括一个通用计算机22、用户输入装置24、一个数据输入装置26、和一个输出装置28。通用计算机22可以是平常可得到的含有中央处理单元、控制器、存储器、设备驱动器和输入输出接口的通用计算机。此外，通用计算机22应该具有至少96兆比特的存储器和150MHz的处理器速度，以便允许根据本发明进行的大量计算被执行和不过分地被延迟。然而，本发明可以利用任何的适于获得输入、执行计算、和提供输出的计算机。用户输入装置24可以包括任何通常可得到的键盘或鼠标，或两者的结合。输出装置28可以包括任何通常可得到的CRT(阴极射线管)显示器或打字机，或两者的结合。
通过使用用户输入装置24和输出装置28，用户可以根据参数，如编织或机织花样、机织花样中纱线密度或编织花样中横列(courses)和纵行(wales)、图案中不同部分的纱线选择、和织物的颜色和尺寸，来选定要被模拟的纱线类型。计算机22的存储器可以存储任何类型的织物图案供用户选择，或者也可以从绘图(scratch)定义织物图案。最好是，计算机22通过CRT提示用户，以通过键盘和/或鼠标指示计算机20所需的信息以建立期望的织物模型。
数据输入装置26最好是用于确定实际纱线厚度的纱线均匀度测试机或其它装置。尽管其它装置可以用于这一目的，但上述的G580TM最适合用作数据输入装置26。无论那个装置被选作数据输入装置26，它最好至少能够沿一根纱线测量各点的纱线厚度，和向计算机22输入一组对应的厚度和位置数据。正象以下将要说明的那样，计算机22在存储器的阵列中存储该数据，以便以后使用该数据生成所测量的纱线和多个纱线表面的几何模型(“实际纱线模型”)。
或者，数据输入装置26可以是三维纱线信息的源。例如，数据输入装置26可以提供关于包含纱线表面上各点的表面图象的纱线轮廓的三维信息，而不只是均匀度测试机提供的对应的长度和直径数据。
或者，数据输入装置26可以为不是根据实际纱线测量的纱线几何模型(“理论纱线模型”)的源，如CAD(计算机辅助设计)系统提供的。理论纱线模型可以包括规则重复特点和随机出现特点-不论它们是期望的或不期望的任何组合，并可以是和计算机生成的或用户定义的。因而本发明不但适于提供包含实际纱线模型的织物的织物模型，而且还能提供包含理论纱线模型的织物的织物模型。此外，本发明还能够生成组合实际纱线模型和理论纱线模型的织物模型。
图2总的示出了实现织物模型的系统20利用的基本步骤。首先，在步骤30中，系统20数值模拟要被使用的纱线或多个纱线。每个要被使用的纱线的数值模型最好以均匀度测试机或其它类似的装置输出的信息为基础，尽管该信息可以显示计算机生成的或用户定义的理论纱线。如果要使用多根纱线，则必须为每个纱线建立各自的数值模型。其次，在步骤32中，系统20数值模拟一种理想纱线(即，理想圆柱纱线)制成的所需织物的形式。最后，系统20把步骤30中建立的所有纱线模型与步骤32中建立的织物模型结合，以在步骤34建立经输出装置28向用户提供的成品织物模型。步骤30、32和34以及图4A、4B和图5所示的子步骤可以在计算机22存储的计算机程序的n个软件模块中实现。下面详细说明形成三个基本步骤的每一个子步骤。
图3示出了本发明的建立本发明的纱线数值模型中涉及的子步骤的细节。步骤30、32和34以及图4A、4B和图5所示的子步骤可以计算机22中存储的计算机程序的软件模块来实现。首先，获得纱线长度和厚度数据(步骤36)，该数据最好来自均匀度测试机。该数据以两组的方式被提供，每组数据包含从纱线的端部测量的长度位和对应的厚度位。因而，在纱线首端，长度测量应该为零。沿纱线的下一个抽样点应该具有与抽样间隔相等的长度测量值。每个随后的抽样点应该具有等于前一个抽样点的长度测量值加抽样间隔的长度测量值，这样直到到达纱线的终点。本发明适于供具有几千米或更长范围的长度的纱线使用。如上所述，如果需要的话，本发明可以从理论纱线模型交替地获得纱线长度和厚度信息。
数据组最好以数字形式提供。如果输入装置26提供模拟数据，则计算机22应该包含模-数转换器(未示出)。一旦获得数据组，计算机22就把它们存储在其存储阵列中。
如图3所示，获得每个要被使用的纱线的纱线长度和厚度信息后，就建立每个纱线的三维表面图象(步骤38)。图6是显示数学定义的纱线表面42的这种三维表面图象40的一个实例。在建立图象40方面，要作两个假设。第一，假定沿纱线长度的所有点的轴向横截面是圆形。第二，假定使用数学仿样插值法可以有效地近似纱线的直径变化。因而本发明的实际纱线模型是关于纵轴的中心对称的变直径的圆管。
如图6所示，纱线中心轴位于世界坐标系统的z-轴上。点l0位于纱线首端的纱线中心轴上，点l2位于相隔一个抽样间隔的中心轴上，点l4位于相隔两个抽样间隔的中心轴上。点l0上的直径d0等于纱线首端上的测量厚度，d2是点l2上的测量厚度，d4是点l4上的厚度。
如果数据输入装置26提供的抽样间隔足够小，则在图3中的下一个步骤44中可以直接使用点l0、l2、l4、等把表面42分割成若干片。例如，G580TM均匀度测试机使用2mm抽样间隔。尽管该间隔足以满足某些应用，但申请人已经确定大约1/4毫米的抽样间隔提供更精确的织物模拟，特别是用于编织织物的模拟。因而，最理想的情况是在抽样点之间插值产生附加点的直径。
如图6所示，点l1和点l3是沿具有直径d1和d3的中心轴的插值点。在图6中，实线示出了基于测量厚度的直径(d0、d2、和d4)，虚线示出了插值直径(d1和d3)。尽管在每对测量直径之间只示出了一个插值直径，但应该明白在每个相邻的一对测量直径之间可插值出任意数目的直径都属于本发明的范围。尽管直径的插值可能会改善基于当前可用均匀度测试机的结果，但插值并不是本发明所一定要求的。插值的数据被存储在计算机22的存储阵列中。
如图3所示，获得纱线模型的步骤44把表面42分成若干片。图7示出了把两个相邻点ln与ln+1之间的表面42分割成六片46a-46f的情况。最好是两个相邻点之间的表面至少被分割成五至七片，以确保织物模型的精度。如图7所示，如果展平的话，片46a-46将近似为梯形或矩形(取决于点ln和ln+1的直径相对尺寸)。
如图3所示，在获得纱线模型的下一个步骤48中，计算各片的转角点位置。如图7所示，片46a的转角点是点ln(1)、ln(2)、ln+1(2)、ln+2(2)。很明显，每个转角点是对四个片的公共转角点。确定二维位置矢量以确定相对纱线的中心轴的每个转角点的位置。如图7所示，矢量Pn(1)、Pn(2)、Pn+1(1)、Pn+1(2)分别确定了相对z轴线的上述四个转角点的位置。
如图3所示，模拟纱线的下一个步骤50是计算各片的转角点上的表面42的取向。如图7所示，转角点ln(1)-ln+1(2)的取向由三维取向矢量On(1)-On+1(2)指示。这些取向矢量与纱线模型的表面42垂直，但不一定与纱线的中心轴垂直。然后把所有的八个计算的矢量存储到计算机22的存储器阵列中。
此时，以从输入装置26获得的厚度信息为基础，在每个抽样间隔和任何插入的纱线长度上，纱线表面的多个点的位置已经用二维矢量绘制，每个点上的表面取向已经用三维矢量绘制。因而，现在完成了“实际纱线模型”。然而，需要说明的是沿理论纱线的所有点的位置和取向矢量也可以使用本发明上述的相同计算来获得。此外，如果三维纱线表面数据由输入装置26提供，则位置和取向也可以通过使用该数据容易地计算出来。如果在单一织物中要使用不同的纱线，则应建立不同的模型；除了模型中纱线的选择外，多纱线织物的模拟与单纱线织物的模拟相等。
在建立实际纱线织物模型34之前，计算机22必须生成与实际纱线模型30结合的理想纱线模型32。理想纱线模型32根据存储的参数或经用户输入装置24由用户输入的参数来构成。在数值模拟理想纱线模型(而不是实际纱线模型)中，假定织物中所有纱线是理想纱线并假定所有纱线具有彼此相等的直径。尽管这些假定对所有模拟的织物来说不一定都成立，但这些假定简化了模型，而且不会对最终构成的实际纱线织物模型造成过于不利的影响。由于以不同方式模拟机织织物和编织织物，因此下文分别说明每种类型织物的模拟。
图4A示出了数值模拟(32a)机织织物的步骤。首先，计算机22在步骤52获得由用户经用户输入装置24输入的关于要被模拟的织物的数据。对机织织物来说，该数据包括织造的类型、花样的密度等。
然后，计算机22在步骤54建立理想纱线织物中心线的二维模型。图8示出了这种二维模型56，它包括交叉的经纱(线)58和织造纱线60。相邻的经纱与织造纱线之间的距离部分地由织造花样和部分地由纱线密度确定。
然后，计算机22读出从数据输入装置26获得的纱线厚度数据的阵列，并在步骤62计算织物中使用的所有纱线的平均厚度。由于假定理想织物中所有纱线具有相等的直径，因此两个接触纱线的中心线将总是相距一个纱线平均直径，这有利于简化织物模型。
然后，计算机在步骤64建立纱线58和60中心线的三维图象。参照图9可以更好地理解三维图象，在图9的三维坐标中示出了二维织物模型56的一部分。在图9中，经纱58在与织造纱线60接触的点上的中心线的位置由点58a指出。类似地，织造纱线60在与经纱线58接触的点上的中心线的位置由点60a指出。为了建立三维图象，必须确定这些点的三维位置，见步骤66。
最好是，纱线中心线的三维图象56a包含沿纱线长度相隔开的各抽样点，其相隔距离与沿图7所示的实际纱线模型计算的抽样点(ln,ln+1)的距离相同。如果这样，则可以容易地组合实际纱线模型与理想纱线织物模型。因而，为了建立合适的理想织物的三维中心线图象56a，在纱线58和60的接触点58a与60a之间插值出附加点很可能是必需的。如图8和图9所示，通过使用任何合适的插值法，可以在点58a与60a之间分别插值出点58b和60b的位置。图10示出了，沿机织织物中纱线58、60的中心线上各个点的一部分完成(插值后的)的三维图象以及世界坐标系统70的各轴线。
可以确定相对世界坐标系70的图9所示的每个点58a、58b、60a、60b的位置矢量，从而提供纱线58和60的中心线位置的矢量图。图9用举例的方式示出了两个这样的位置矢量68。根据织物中单根纱线在计算机22的存储器阵列中存储位置矢量的各组。因此，每组矢量提供织物模型中给定纱线中心线的位置，并且矢量组的总的组合提供整个理想纱线织物内的纱线的中心线的模型。
如果用户输入的织物参数要求两个或多个相邻经纱或织造纱线，在其间没有织造纱线或经纱，则可以在确定位置矢量68之前通过在步骤72计算纱线位置调整量任选地稍微改善织物模型。如图11所示，纱线74将从定线位置向实线位置彼此相向移动，这是因为垂直纱线如纱线76不分开它们而是从它们上面经过。
每个纱线朝向另一个移动的偏离量可以通过用刚性常数乘纱线直径来近似求出。刚性常数大致与纱线直径成正比，并对于例如0.3至0.4mm直径范围在1/10的范围内。因而，可以近似算出这种纱线将在这种织造花样(pattern)中移动其直径的十分之一的距离。如果相关并且如果期望有改进的精度，则该信息可以用于调整一些中心线位置矢量68。在任何情况下，调整步骤72都是任选的，不在本发明必须的范围之内。不论调整步骤72是否被执行，位置矢量68的组可以与先前计算的位置和取向矢量相结合，以建立实际纱线机织织物的模型，下面将对此情况进行详细说明。
本发明还包括建立图4B所示的编织织物的理想纱线织物模型。特别是，根据下面所述的步骤模拟单乔赛(jersey)编织织物。
在开发理想纱线编织织物模型中，假定织物的每个圈与另一个圈相互之间是基本对称的，每个圈的形状由公用双仿样(bispline)曲线确定。此外，还假定编织织物中的纱线一旦编织成将进行自调节，以便在织物结构的限制内，使沿纱线各点中的曲率量最小。最小曲率意味着曲率半径最大。沿双仿样曲线的任何点的曲率半径与该点的曲线方程的二阶导数成正比。因而，假定对沿曲线长度的各间隔上的点抽样来说使方程的二阶导数的总和最大的公用双仿样方程的常数参数组是将提供最可能的双仿样的形状(即，织物圈)的参数组。这里，申请人假定对双仿样参数各数值进行迭代试验直到沿曲线提供二阶导数值的最大和的参数组被完成为止，可以给出一个织物圈的精确模型。用户输入的线圈横列/纵行密度参数可以用来在迭代求解前修改双仿样方程。这里假定单乔赛编织之外的编织也可以使用相同的方程和方法来简单地模拟，本发明不局限于这里所述的单乔赛编织织物一个实例。
不论使用哪个织物模型，用于建立三维理想纱线编织织物模型的过程在图4B中示出。首先，如同在机织织物模型的情况下，在步骤78获得用户经用户输入装置24输入的织物数据。然后，如同在机织纱线模型的情况下，在步骤80计算测量的所有实际纱线的平均直径。最后，使用上述的双仿样方程、织物数据和平均纱线直径在步骤82计算纱线圈的三维模型。
如图12所示，单乔赛编织的单线圈84在点A与B之间扩展。根据本发明，确定沿单线圈84的中心线的各点86的位置以建立理想纱线织物模型。为了进行这一确定，使用以下的假设确定每个线圈的十三个点的位置。
如图13所示，为每个线圈确定十三个点ⅰ-ⅹⅲ的位置。这些位置部分地以用户经用户输入装置24输入的线圈84的高度和宽度为基础。具体地说，用户给定每英寸纵行和横列的数目，而且这些数目(数字)的倒数是高度和宽度的值。此外，还确定要使用的纱线的平均直径。
根据这一信息，确定关于线圈84的中心为基础的坐标系的图13标出的十三个点的位置。如下表所示，十三个点的位置被假定具有下列的坐标。
表
如果除这些标出的点之外还期望增加其它点来提高模拟的精度，则可以在确定点ⅰ-ⅹⅲ的位置后用标准的三次仿样插值法计算这些点的位置。
在确定表中使用的数值中，要作两个假设。第一，每个线圈关于y轴对称。因此，点ⅳ和点ⅸ的y坐标相同。第二，假定织物内的每个线圈具有相同的形状。因此，点ⅰ和ⅳ的x坐标和点ⅰ和ⅹⅱ的y坐标相同。作出这些假定可以把未知参数的数量减至7(a1至a7)。
如上所述，假定实际织物的线圈将达到使线圈的曲率最小的位置。为了确定点ⅰ至ⅹⅲ的位置，对于参数的所有可能数值改变参数a1至a7，并通过由这些参数a1至a7，确定的点ⅰ至ⅹⅲ，取点ⅰ至ⅹⅲ之间适当分段拟合的三次仿样插值的二阶导数来计算用于每组参数的沿线圈的曲率总和。对于高度、宽度和直径数值产生最小曲率的参数组a1至a7被认为是代表实际编织织物内的线圈的实际取向的参数组。
即使用传统的计算机进行处理，对于给定高度、宽度和直径数值迭代改变参数a1至a7和确定线圈的曲率总和也是非常费时的处理。因而，对于在模型中可能利用的每组可能的高度、宽度和直径数值，计算a1至a7的参数期望值是有用的。一旦确定了这些参数，就可以把参数值存储在用于在系统使用期间直接访问的存储器阵列中。如果预先确定基于高度、宽度和直径数值的足够多的a1至a7数值组，则对于未计算的高度、宽度和直径数值的其它组的a1至a7数值可以从存储器阵列中方便地插值产生。
一旦参数a1至a7的所需组被确定，十三个点ⅰ至ⅹⅲ的组就可以容易地从参数a1至a7中确定。如果需要，也可以在点ⅰ至ⅹⅲ之间插值产生附加点。点ⅰ至ⅹⅲ(和任何插值的点)确定了编织织物的的线圈的中心线，然后通过在x和y方向上加上增量获得整个理想纱线织物的纱线的中心线。用于每个点的x、y、z坐标确定了存储在存储器阵列中的位置矢量。图14示出了一段生成的理想纱线模型，它具有位于按上述方式计算的线圈84的中心线的点86。这些点86可以对应于点ⅰ至ⅹⅲ和任何附加的插值点。
如图2一般性所示，之后把实际纱线模型30和理想纱线织物模型32相结合以建立实际纱线织物模型34。如图5具体所示，通过把纱线定义矢量48、50与织物定义矢量68或88结合，建立实际纱线织物模型。图15示出了如何进行这种结合。
在图15中，线92是理想纱线织物模型中纱线的中心线，如图9中的纱线58的中心线，当然线92可以代表任何纱线的中心线。点94和96代表图9中的点58a和58b和图7中的点ln和ln+1。图15中的理想纱线织物模型矢量68确定了相对世界坐标系70的点94和96。因而，一旦矢量68确定了点94和96，实际纱线位置矢量Pn(1)_Pn+1(2)就确定了表面点ln(1)-ln+1(2)和实际纱线取向矢量On(1)-On+1(2)，以便提供由测量的实际纱线构成的预定织物的矢量模型。
在生成实际纱线织物矢量模型之后，可以经输出装置28向用户提供该模型。最好是给用户输出矢量模型，以便可以用眼睛检查。如图5和图16所示，这样做的话，在步骤98选择光源位置和类型以及眼睛位置和织物取向，以便形成模拟的实际纱线织物100的虚拟图象。这些选择可以经用户输入装置24由用户完成，或者这些选择可以是计算机22的存储器中存储的选项。
然后，在步骤102把现有技术中公知的标准Gouraud(格罗德)描影算法施加到织物矢量模型上，以便生成可以用来构成实际纱线织物的图象显示的象素亮度信息。如果需要，颜色也可以加到显示中，颜色可以从实际纱线测量并经数据输入装置26送给计算机22或者可由用户选择。然后，在步骤104经输出装置28(CRT或打印机)向用户输出实际纱线织物的图象显示。然后用户可以评估由测量的实际纱线制成的模拟织物的外观。
根据生成的织物显示，用户能够检测视觉效果，如上述的带状物、条痕、去斑或晦暗。为了提高这些效果的可视性，应该使用高分辨率CRT和/或彩色打印机。因此，用户可以作出质量控制的决定，并可以确定测量的纱线是否适于模拟的织物。
本领域的熟练人员应该明白在不背离本发明的精神和范围的条件下可以对本发明作出各种变形和变化。例如，所述的分开步骤中的各步骤可以合在一起作为一个步骤执行，或者反之亦然。还应该明白所使用的特定数学仿样、插值法、和描影算法不是限制性的，在本发明的范围内可以用其它的合适的数学仿样、插值法和描影算法来替代。因而本发明包括这些变形和变化。
权利要求
1．一种用于数值模拟纱线的方法，包括以下步骤测量纱线以获得厚度和长度数据；根据所获得的数据建立该纱线表面的三维图象；确定该表面上的多个点；计算所述各点的位置矢量；和计算所述各点的取向矢量。
2．根据权利要求1所述的方法，其中所述测量步骤由均匀度测试机执行。
3．根据权利要求1所述的方法，其中沿所述纱线纵轴线方向的相邻的表面上所述点的任何给定对的相隔距离不大于2mm。
4．根据权利要求3所述的方法，其中所述各点的给定对的相隔距离不大于1/4mm。
5．根据权利要求1所述的方法，其中位于所述纱线的公共边缘上的表面上所述各点的任何给定组至少包括5个点。
6．根据权利要求5所述的方法，其中所述给定组包括至少7个点。
7．一种用于数值模拟纱线的系统，包括测量纱线以获得厚度和长度数据的测量装置；根据所获得的数据建立该纱线表面的三维图象的装置；确定该表面上多个点的装置；计算所述各点的位置矢量的装置；和计算所述各点的取向矢量的装置。
8．根据权利要求7所述的系统，其中所述测量装置包含一个均匀度测试机。
9．根据权利要求7所述的系统，其中沿所述纱线纵轴线方向相邻的表面上所述各点的任何给定对的相隔距离不大于2mm。
10．根据权利要求9所述的系统，其中所述各点的给定对的相隔距离不大于1/4mm。
11．根据权利要求7所述的系统，其中位于所述纱线的公共边缘上的表面上所述各点的任何给定组至少包括5个点。
12．根据权利要求11所述的系统，其中所述给定组包括至少7个点。
13．一种用于数值模拟纱线的包含在计算机可读介质上的计算机程序，包括第一软件模块，用于根据纱线的测量获得厚度和长度数据；第二软件模块，用于根据所述获得的数据建立纱线表面的三维图象；第三软件模块，用于确定该表面的多个点；第四软件模块，用于计算所述各点的位置矢量；和第五软件模块，用于计算所述各点的取向矢量。
14．根据权利要求13所述的计算机程序，其中所述第三软件模块确定的各点相互隔开，使得沿所述纱线纵轴线方向相邻的表面上所述各点的任何给定对的相隔距离不大于2mm。
15．根据权利要求14所述的计算机程序，其中所述各点的给定对的相隔距离不大于1/4mm。
16．根据权利要求13所述的计算机程序，其中所述第三软件模块确定的各点相互隔开，使得位于所述纱线的公共边缘上的表面上所述各点的任何给定组至少包括5个点。
17．根据权利要求16所述的计算机程序，其中所述给定组包括至少7个点。
18．一种用于数值模拟纱线的方法，包括以下步骤获得纱线的厚度和长度数据；根据所获得的数据建立纱线表面的三维图象；计算所述表面各点的位置矢量；和计算所述各点的取向矢量。
19．一种用于数值模拟实际纱线织物的方法，包括以下步骤测量纱线以获得厚度和长度数据；根据所述获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；和把所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型相组合，以获得实际纱线织物数值模型。
20．根据权利要求19所述的方法，其中所述测量步骤包括测量多个纱线，并且所述数值模拟纱线步骤包括建立每个纱线的纱线数值模型，所述组合步骤包括组合所述各纱线数值模型与所述理想纱线织物模型。
21．根据权利要求20所述的方法，其中所述多纱线的平均直径用作所述理想纱线织物数值模型中的理想纱线的直径。
22．根据权利要求19所述的方法，其中所述理想纱线织物是编织织物。
23．根据权利要求19所述的方法，其中所述理想纱线织物是机织织物。
24．根据权利要求19所述的方法，进一步包括从用户获得织物直径信息的步骤。
25．根据权利要求24所述的方法，其中所述织物直径信息包含纱线花样。
26．根据权利要求24所述的方法，其中所述织物直径信息包含纱线密度。
27．一种用于数值模拟实际纱线织物的系统，包括测量装置，用于测量纱线以获得厚度和长度数据；根据所获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型的装置；数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型的装置；和用于组合所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型，以获得实际纱线织物数值模型的装置。
28．根据权利要求27所述的系统，其中所述测量装置获得多个纱线的数据，所述数值模拟纱线的装置建立每个纱线的纱线数值模型，并且所述组合装置组合各纱线数值模型与所述理想纱线织物模型。
29．根据权利要求28所述的系统，其中所述多个纱线的平均直径用作所述理想纱线织物数值模型中的理想纱线的直径。
30．根据权利要求27所述的系统，其中所述理想纱线织物是编织织物。
31．根据权利要求27所述的系统，其中所述理想纱线织物是机织织物。
32．根据权利要求27所述的方法，进一步包括从用户获得织物直径信息的步骤。
33．根据权利要求27所述的方法，其中所述织物直径信息包含纱线花样。
34．根据权利要求27所述的方法，其中所述织物直径信息包含纱线密度。
35．一种用于数值模拟纱线的包含在计算机可读介质上的计算机程序，包括第一软件模块，用于根据纱线的测量获得厚度和长度数据；第二软件模块，用于根据所述获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；第三软件模块，用于数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；第四软件模块，用于组合所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型以获得实际纱线织物数值模型。
36．根据权利要求35所述的计算机程序，其中所述第一软件模块获得多个纱线的数据，所述第二软件模块建立每个纱线的纱线数值模型，和所述第四软件模块组合所述各纱线数值模型与所述理想纱线织物模型。
37．根据权利要求36所述的计算机程序，其中所述第三软件模块计算所述多个纱线的平均直径以用作所述理想纱线织物数值模型中的理想纱线直径。
38．根据权利要求35所述的计算机程序，其中所述第三软件模块数值模拟理想纱线编织织物。
39．根据权利要求35所述的计算机程序，其中所述第三软件模块数值模拟理想纱线机织织物。
40．根据权利要求35所述的计算机程序，进一步包括第五软件模块，用于从用户获得织物直径信息。
41．根据权利要求40所述的计算机程序，其中所述织物直径信息包括纱线花样。
42．根据权利要求40所述的计算机程序，其中所述织物直径信息包括纱线密度。
43．一种用于数值模拟实际纱线织物的方法，包括以下步骤获得纱线的厚度和长度数据；根据所获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；和组合所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型，以获得实际纱线织物数值模型。
44．一种用于显示织物的图形模拟的方法，包括以下步骤获得纱线的厚度和长度数据；根据所获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；组合所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型，以获得实际纱线织物数值模型；和显示所述实际纱线织物数值模型的图形模拟。
45．根据权利要求44所述的方法，其中所述显示步骤包括经CRT显示。
46．根据权利要求44所述的方法，其中所述显示步骤包括经打印机显示。
47．根据权利要求44所述的方法，其中所述显示步骤包括把描影算法应用于所述实际纱线织物数值模型。
48．根据权利要求44所述的方法，其中所述显示步骤包括显示纱线的颜色。
49．根据权利要求44所述的方法，其中所述获得步骤包括用测量装置来测量所述纱线。
50．根据权利要求44所述的方法，其中所述获得步骤包括获得用户输入值。
51．一种显示织物的图形模拟的系统，包括获得纱线的厚度和长度数据的装置；根据所获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型的装置；数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型的装置；组合所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型，以获得实际纱线织物数值模型的装置；和显示所述实际纱线织物数值模型的图形模拟的输出装置。
52．根据权利要求51所述的系统，其中所述输出装置是CRT。
53．根据权利要求51所述的系统，其中所述输出装置是打印机。
54．根据权利要求51所述的系统，进一步包括把描影算法应用于所述实际纱线织物数值模型的装置。
55．根据权利要求51所述的系统，其中所述输出装置显示纱线的颜色。
56．根据权利要求51所述的系统，其中所述获得数据的装置包括测量装置。
57．根据权利要求51所述的系统，其中所述获得数据的装置包括获得用户输入装置。
58．一种包含在计算机可读介质上的用于显示织物的图形模拟的计算机程序，包括第一软件模块，用于获得纱线的厚度和长度数据；第二软件模块，用于根据所述获得的数据数值模拟纱线以建立纱线数值模型；第三软件模块，用于数值模拟理想纱线织物以建立理想纱线织物数值模型；第四软件模块，用于组合所述纱线数值模型与所述理想纱线织物数值模型以获得实际纱线织物数值模型；和第五软件模块，用于提供所述实际纱线织物数值模型的图形模拟。
59．根据权利要求58所述的计算机程序，其中所述第五软件模块经CRT提供图形模拟。
60．根据权利要求58所述的计算机程序，其中所述第五软件模块经打印机提供图形模拟。
61．根据权利要求58所述的计算机程序，进一步包括一个第六软件模块，用于把描影算法应用于所述实际纱线织物数值模型。
62．根据权利要求58所述的计算机程序，其中所述图形模拟包括纱线的颜色。
63．一种用于生成关于要被制造的织物的外观的信息的方法，包括以下步骤(a)从第一存储器中取出代表纱线性质的纱线数据；(b)从第二存储器中取出代表预定的制造处理的处理数据；(c)组合所述的纱线数据和所述的处理数据，以生成表示由上述处理从所述纱线制成的模拟织物的织物数据；和(d)输出所述的织物数据。
64．根据权利要求63所述的方法，其中所述的纱线数据包括纱线厚度数据。
65．根据权利要求64所述的方法，其中所述的纱线数据包括纱线厚度与长度数据。
66．根据权利要求63、64或65任何之一所述的方法，其中所述的纱线数据包括纱线颜色数据。
67．根据权利要求63至66任何之一所述的方法，其中所述的纱线数据表示实际纱线的测量性质。
68．根据权利要求63至66任何之一所述的方法，其中所述的纱线数据表示虚拟纱线的性质。
69．根据权利要求63至68任何之一所述的方法，其中所述的处理数据包括织造粘合数据。
70．根据权利要求63至68任何之一所述的方法，其中所述的处理数据包括编织组织数据。
全文摘要
本发明提供了根据纱线参数和织物参数模拟纱线和织物的方法、系统和计算机程序。纱线参数可以直接从实际纱线确定。织物参数可以由用户定义。实际纱线通过使用位置和取向矢量来模拟,理想织物通过使用部分基于实际纱线数据的位置矢量来模拟。实际纱线纱线模型和理想纱线织物模型可以组合,以建立可以视觉显示的实际纱线织物模型以模拟由纱线制成的织物。
文档编号G01N33/36GK1211319SQ97192236
公开日1999年3月17日 申请日期1997年10月13日 优先权日1996年10月15日
发明者克劳斯·哈特, 阿恩弗里德·尤里格 申请人:Cis图像处理有限责任公司