一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法及系统

本发明涉及针织物三维建模，更具体的说是涉及一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法及系统。

背景技术：

1、针织是利用织针把纱线弯曲成线圈，并将这些线圈相互串套，形成针织物的一门工艺技术。针织物的基础结构是单元线圈，通过对针织物结构分析能正确预测针织物的花型特征、物理机械性能和热力学性能。利用计算机图形学和建模成形技术模拟双面集圈组织的编织工艺，模拟真实的针织物，能够减少反复设计、打样的过程，缩短生产周期，降低生产成本，提高生产效率。

2、现存针织物线圈模型大多是由参数方程表示，与真实线圈结合不够紧密，且直接使用曲面造型技术实现线圈三维可视化的方式比较困难，造成在针织cad中织物外观和图案的仿真效果不够理想，使仿真成为cad技术发展的瓶颈。

3、因此，提供一种更加准确、完善以及容易实现的针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法及系统，利用计算机图形学和建模成形技术模拟双面集圈组织的编织工艺，有效解决了针织物三维建模的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，包括以下步骤：

4、获取针织双面集圈组织的表面形貌特征和几何结构参数；

5、基于所述表面形貌特征得到所述针织双面集圈组织的循环单元；

6、根据所述循环单元选取7个关键点和12个辅助点；

7、通过nurbs曲线结合所述7个关键点和所述12个辅助点构建所述循环单元的三维数字模型；

8、将所述三维数字模型进行平移压缩得到单个集圈模型，对所述单个集圈模型进行阵列排布得到针织双面集圈组织的三维数字模型。

9、优选的，所述几何结构参数包括：纱线直径d、线圈宽w、线圈高h、线圈长l、长轴长a、短轴长b、椭圆系数α。

10、优选的，根据所述循环单元选取7个关键点和12个辅助点，包括：

11、将所述循环单元划分为六部分，所述六部分依次为第一椭圆弧、第一直线、第二椭圆弧、第三椭圆弧、第二直线、第四椭圆弧，所述关键点为每部分的起点或终点；每部分上包含两个辅助点。

12、优选的，通过nurbs曲线结合所述关键点和所述辅助点构建所述循环单元的三维数字模型，包括：

13、建立坐标系，计算所述关键点和所述辅助点的坐标值；

14、基于所述关键点和所述辅助点的坐标值对nurbs曲线进行拟合，得到所述循环单元的曲线；

15、结合所述几何结构参数对所述曲线进行渲染，得到所述循环单元的三维数字模型。

16、优选的，以第一椭圆弧、第一直线、第二直线、第四椭圆弧的交点为坐标原点，所述循环单元的高度方向为y轴方向，所述循环单元的长度方向为x轴，建立空间坐标系。

17、优选的，计算所述关键点和所述辅助点的坐标值，包括：

18、根据所述几何结构参数确定椭圆表达式，计算第一椭圆弧、第二椭圆弧上关键点和辅助点的坐标；

19、根据所述第一椭圆弧与所述第一直线的共同的关键点的坐标值、第二椭圆弧与所述第一直线的共同的关键点的坐标值得到所述第一直线的表达式；

20、根据所述第一直线的表达式得到第一直线上的辅助点坐标；

21、根据对称关系，得到所述第三椭圆弧、第二直线、第四椭圆弧上的关键点和辅助点的坐标值。

22、另一方面，本发明还提供了一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模系统，用于实现上述任意一项所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，包括：

23、采集模块，用于获取针织双面集圈组织的表面形貌特征和几何结构参数；

24、循环模块，用于基于所述表面形貌特征得到所述针织双面集圈组织的循环单元；

25、选取模块，用于根据所述循环单元选取7个关键点和12个辅助点；

26、三维建模模块，用于通过nurbs曲线结合所述7个关键点和所述12个辅助点构建所述循环单元的三维数字模型；

27、组合模块，将所述三维数字模型进行平移压缩得到单个集圈模型，对所述单个集圈模型进行阵列排布得到针织双面集圈组织的三维数字模型。

28、优选的，所述三维建模模块包括：

29、坐标计算单元，用于建立坐标系，并计算所述关键点和所述辅助点的坐标值；

30、拟合单元，用于基于所述关键点和所述辅助点的坐标值对nurbs曲线进行拟合，得到所述循环单元的曲线；

31、渲染单元，用于结合所述几何结构参数对所述曲线进行渲染，得到所述循环单元的三维数字模型。

32、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模系统及方法，首先在三维空间里分析集圈结构形态特征，得到循环单元，结合实际集圈参数选关键点和辅助点并计算对应的坐标值；然后根据所得的坐标值，结合peirce线圈模型和b样条曲线法建立针织物循环单元的中心线形态模型；最后通过旋转缩放得到真实双面集圈组织的三维模型。更进一步，本发明借助数值分析的方法，对循环单元的纱线进行曲线拟合分析，分段拟合出其函数表达式，用数学的方法对纬编线圈结构进行精准的描述，为线圈三维仿真的实现提供了必要条件。本发明利用计算机图形学和建模成形技术模拟双面集圈组织的编织工艺，模拟真实的针织物，减少反复设计、打样的过程，缩短生产周期，降低生产成本，提高生产效率。有效解决了针织物三维建模的问题，具有较大的市场推广价值。

技术特征：

1.一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，其特征在于，所述几何结构参数包括：纱线直径d、线圈宽w、线圈高h、线圈长l、长轴长a、短轴长b、椭圆系数α。

3.根据权利要求2所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，其特征在于，根据所述循环单元选取7个关键点和12个辅助点，包括：

4.根据权利要求3所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，其特征在于，通过nurbs曲线结合所述关键点和所述辅助点构建所述循环单元的三维数字模型，包括：

5.根据权利要求4所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，其特征在于，以第一椭圆弧、第一直线、第二直线、第四椭圆弧的交点为坐标原点，所述循环单元的高度方向为y轴方向，所述循环单元的长度方向为x轴，建立空间坐标系。

6.根据权利要求5所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，其特征在于，计算所述关键点和所述辅助点的坐标值，包括：

7.一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-6任意一项所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法，包括：

8.根据权利要求7所述的一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模系统，其特征在于，所述三维建模模块包括：

技术总结
本发明公开了一种针织双面集圈组织三维数字模型的建模方法及系统，属于针织物三维建模技术领域，包括：获取针织双面集圈组织的表面形貌特征和几何结构参数；基于表面形貌特征得到针织双面集圈组织的循环单元；根据循环单元选取7个关键点和12个辅助点；通过NURBS曲线结合7个关键点和12个辅助点构建循环单元的三维数字模型；将三维数字模型进行平移压缩得到单个集圈模型，对单个集圈模型进行阵列排布得到针织双面集圈组织的三维数字模型。本发明利用计算机图形学和建模成形技术模拟双面集圈组织的编织工艺，模拟真实的针织物，减少反复设计、打样的过程，缩短生产周期，降低生产成本，提高生产效率，有效解决了针织物三维建模的问题。

技术研发人员：何天虹,田俊莹,李伟,卫金龙,周亚军
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20