橫機(jī)花型準(zhǔn)備系統(tǒng)

橫機(jī)花型準(zhǔn)備系統(tǒng)是一款電腦指定花型的軟件，這款軟件 綜合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和針織工藝, 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法制定了花型準(zhǔn)備系統(tǒng)的總體方案。該花型準(zhǔn)備系統(tǒng)包括圖形編輯、工藝參數(shù)設(shè)定和編譯3 部分。

軟件介紹：

全電腦橫機(jī)制版軟件，包括花型設(shè)計(jì)與控制信號(hào)組織兩部分內(nèi)容，適用于多數(shù)國產(chǎn)電腦橫機(jī)。
支持?jǐn)?shù)字設(shè)計(jì)，是色碼式或圖形式程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，即所有的編織動(dòng)作、控制代碼均由色碼或數(shù)碼給出。軟件提供了豐富的通用彩色繪圖工具，同時(shí)提供了獨(dú)特的花型設(shè)計(jì)工具，從而通過選項(xiàng)制作大型的或者復(fù)雜的花型。進(jìn)一步簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，使編程和打樣更為容易。

圖像轉(zhuǎn)換模塊，可以利用數(shù)碼相機(jī)所攝照片或者掃描儀掃描的圖片以及其它圖片，來進(jìn)行更加簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)。

編織成形模塊，通過輸入常用款式的各部分的長(zhǎng)度、寬度、線圈密度等參數(shù)，會(huì)自動(dòng)計(jì)算出袖片、前片、后片等衣片形狀，從而節(jié)省用戶的設(shè)計(jì)時(shí)間。

該制版軟件操作簡(jiǎn)單，智能性強(qiáng)，能大量減少設(shè)計(jì)者的工作時(shí)間，提高工作效率。

橫機(jī)花型準(zhǔn)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.新型花型準(zhǔn)備系統(tǒng)功能分析

電腦橫機(jī)的花型準(zhǔn)備系統(tǒng)應(yīng)該能接受用戶從外部導(dǎo)入的花型圖和程序代碼, 并提供圖形的繪制、編輯和工藝參數(shù)設(shè)置功能, 為了避免用戶程序出現(xiàn)語法或者工藝錯(cuò)誤, 須提供完備的編譯功能。其處理流程如圖1 所示。根據(jù)處理流程, 可將系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能分為圖形繪制及編輯功能、工藝參數(shù)設(shè)定功能、花型解釋功能和幫助功能, 其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 花型準(zhǔn)備系統(tǒng)的處理流程

圖2 花型準(zhǔn)備系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖形繪制及編輯功能包含了各種花型的編輯和設(shè)計(jì)功能, 能夠完成花型圖的設(shè)計(jì), 提供各種繪圖功能、圖形編輯功能和方便的圖形顯示功能, 讓用戶能方便快捷地設(shè)計(jì)各種織物。工藝參數(shù)設(shè)定由控制條碼和編織參數(shù)設(shè)定2 部分組成。編織參數(shù)設(shè)定各組參數(shù)的具體值, 各行花板的參數(shù)由控制條碼來控制,每條控制條碼控制1 組參數(shù), 不同的色號(hào)代表了不同的控制內(nèi)容�？刂茥l碼控制的是花型圖的1 行,使用者可以通過改變控制條碼的信息來改變其對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)值, 從而控制橫機(jī)的動(dòng)作, 達(dá)到編織的各種效果�；ㄐ徒忉尮δ芊譃轭A(yù)編譯和編譯, 預(yù)編譯主要完成花型圖到意匠圖的轉(zhuǎn)換和程序指令的生成, 編譯完成的是控制數(shù)據(jù)的生成。

2圖形編輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖形編輯系統(tǒng)用于電腦橫機(jī)出帶前的花板繪制, 為用戶提供了一個(gè)花型和組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平臺(tái),其功能是實(shí)現(xiàn)花型的繪制、編輯和顯示。

2.1 圖形編輯系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

為了使花型的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單和靈活, 圖形編輯系統(tǒng)采用了分層繪圖的設(shè)計(jì)思想。圖層可以使用戶在不破壞其它元素的情況下, 對(duì)其中的某一個(gè)元素進(jìn)行處理�；ㄐ蛨D是由5 個(gè)圖層( 即紗色層、織法層、翻針層、搖床針數(shù)層和提花層) 組成, 它的1 個(gè)像素表示5 種編織信息, 用戶可在系統(tǒng)提供的編織符號(hào)庫中自由組合動(dòng)作, 設(shè)計(jì)出各種各樣的花型, 克服了國內(nèi)外很多同類軟件在編織動(dòng)作上的局限性, 最大限度地體現(xiàn)了系統(tǒng)的靈活性。各圖層之間既相互******又有一定的聯(lián)系, 各圖層都可******編輯和顯示,它們之間的畫筆顏色和模式互不干擾, 但各圖層的坐標(biāo)和操作工具是統(tǒng)一的, 操作方式也一致。

由于該系統(tǒng)采用了靈活的多圖層設(shè)計(jì)概念, 圖形編輯系統(tǒng)既要對(duì)多畫布層進(jìn)行統(tǒng)一管理, 協(xié)調(diào)畫布層之間的邏輯關(guān)系, 又要保證各畫布的******性。當(dāng)繪圖工具操作畫布時(shí), 按照用戶要求快速顯示是其中的關(guān)鍵, 因此, 如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和類管理機(jī)制至關(guān)重要。針對(duì)本花型準(zhǔn)備系統(tǒng)的功能特點(diǎn), 研究并提出以面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)的基Windows GDI二維圖形引擎結(jié)構(gòu)框架, 如圖3 所示。

圖3 基于Windows GDI 二維圖形引擎結(jié)構(gòu)框架

該結(jié)構(gòu)框架是封裝在動(dòng)態(tài)連接庫中的二維繪圖類, 主要功能是為了各圖形元素的創(chuàng)建、編輯及顯示, 就整個(gè)系統(tǒng)而言, 該圖形編輯系統(tǒng)還包括Windows GDI 二維圖形庫。

畫布是編輯圖形的一個(gè)矩形區(qū)域, 是用戶利用工具直接操作的對(duì)象和實(shí)現(xiàn)命令的載體, 也是本圖形編輯系統(tǒng)的接口。操作命令直接對(duì)畫布進(jìn)行操作, 為實(shí)現(xiàn)任意一步的undo??redo 操作, 所有的操作命令都按先后順序存儲(chǔ)在操作歷史中。操作歷史記住每一個(gè)******的操作, 統(tǒng)一undo??redo 函數(shù)接口, 從而可以非常方便地編程來支持此功能。

2.2 圖形編輯系統(tǒng)類的設(shè)計(jì)

為了使整個(gè)繪圖引擎具有良好的可擴(kuò)充性和實(shí)現(xiàn)形式, 方便在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展支持更多的圖形繪制和操作, 必須采用良好的設(shè)計(jì)思想和類管理模式。軟件系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想, 主要分為畫布類( GCanvas) 、工具類( GTool ) 和命令類(GCommand) 3 大類。

GCanvas 作為一個(gè)實(shí)現(xiàn)繪圖畫布管理的公共基類, 是創(chuàng)建圖形、操縱圖形的一個(gè)矩形區(qū)域, 是所有其他圖形的容器。其中定義了畫布的共有屬性, 圖層變量和公共接口, 這些類成員決定了可以操作的畫布對(duì)象的方法, 所有繪圖工具必須以畫布管理類作為實(shí)現(xiàn)命令操作的載體, 所有繪圖畫布必須通過它來創(chuàng)建和實(shí)現(xiàn)。

工具類主要由工具基類GTool、工具管理類GToolMgr、創(chuàng)建工具類GCreateTool 和它的派生工具類組成。

在所有工具對(duì)畫布的操作過程中, GCommand 負(fù)責(zé)管理所有的工具操作命令, 其派生類GCreatCommand 實(shí)現(xiàn)了其具體的方法, 可以將每次操作的歷史記錄按照?qǐng)D層進(jìn)行分類管理, 實(shí)現(xiàn)了圖層間命令歷史鏈表互不相關(guān), 達(dá)到圖層和命令鏈表的統(tǒng)一。

3花型解釋功能模塊的設(shè)計(jì)

3.1 基本編織元件的分類及定義

在花型圖的設(shè)計(jì)過程中, 涉及到很多針織工藝,包括各種固定組織針法和各工藝參數(shù)的設(shè)定。在得到輸入的圖形后, 如何通過選取固定的組織針法設(shè)計(jì)出各種花型, 并盡可能使操作簡(jiǎn)單是一個(gè)關(guān)鍵的問題。組織針法種類很多, 無法讓設(shè)計(jì)者去一一熟記, 同時(shí)新的組織針法也會(huì)不斷出現(xiàn)[ 3] 。系統(tǒng)編織符號(hào)庫中提供了28 種織法符號(hào)、84 種翻針符號(hào)、35種可供選擇的搖床針數(shù)和7 種提花符號(hào)。每種符號(hào)都有它特定的工藝, 為了減輕用戶對(duì)這些符號(hào)的記憶負(fù)擔(dān), 系統(tǒng)的編織符號(hào)圖標(biāo)采用擬人化的設(shè)計(jì)方法, 使其與線圈結(jié)構(gòu)相似, 讓用戶在設(shè)計(jì)花型圖的組織結(jié)構(gòu)時(shí), 不需記住這些編織符號(hào)的具體工藝, 只需在花型圖上添加對(duì)應(yīng)的編織符號(hào)即可, 系統(tǒng)內(nèi)部有一套數(shù)據(jù)庫文件專門對(duì)這些符號(hào)的動(dòng)作進(jìn)行解釋。

3.2 花型圖轉(zhuǎn)換成意匠圖

為了設(shè)計(jì)的方便和直接導(dǎo)入衣片圖形的需要,花型圖的花型和整體形狀必須和織物相近, 它上面的1 行既為實(shí)際織物的1 行, 但是, 在橫機(jī)編織工藝中, 有些織物的1 行需要機(jī)頭走2 行甚至更多行才能完成, 如1 ! 1 芝麻點(diǎn)提花需要機(jī)頭走2 行才能完成, 因此要將花型圖轉(zhuǎn)換成反映機(jī)頭運(yùn)動(dòng)過程的意匠圖。

3.2.1轉(zhuǎn)換模型的建立

意匠圖是5 張繪圖畫布的疊加, 這5 張畫布表示的信息分別為紗色、織法、翻針、搖床針數(shù)和提花,它們有統(tǒng)一的坐標(biāo)系, 既是一個(gè)******體, 相互之間又有一定的聯(lián)系, 且還與控制條碼有關(guān)。綜合考慮各因數(shù), 花型圖到上機(jī)圖的轉(zhuǎn)換順序?yàn)榭刂茥l碼∀ 翻針和搖床針數(shù)∀紗色、織法和提花。

由于編織時(shí)織針三角凸起織針走編織位, 翻針時(shí)翻針三角凸起織針走翻針位, 由橫機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)決定, 織針三角和翻針三角是由同一個(gè)電磁鐵控制, 其中一個(gè)凸起另一個(gè)就凹下, 所以花型圖同一行中的編織動(dòng)作和翻針動(dòng)作必須拆成2 行來完成。因而上機(jī)圖的總行數(shù)為:

N = 翻針和搖床針數(shù)拆行行數(shù)+ 紗色、織法和提花拆行行數(shù)

翻針動(dòng)作分編織前和編織后的翻針, 則上機(jī)圖的總行數(shù)為:

N = 編織前的翻針動(dòng)作行數(shù)+ 編織行數(shù)+ 編織后的翻針動(dòng)作行數(shù)

上機(jī)圖的實(shí)際高度由N 決定。

3.2.2 轉(zhuǎn)換優(yōu)先級(jí)別的確定

翻針和搖床針數(shù)轉(zhuǎn)換的優(yōu)先級(jí)別遵循如下規(guī)則。只有同類翻針符號(hào), 并且搖床方向和搖床針數(shù)相等時(shí), 才能在上機(jī)圖的同一行完成。本系統(tǒng)中翻針符號(hào)主要分為4 大類, 即織法前的翻針、織法前的次翻針、織法后的翻針和織法后的次翻針, 它們轉(zhuǎn)換時(shí)的優(yōu)先級(jí)別, 在上機(jī)圖中由下至上的排列順序?yàn)?織法前的翻針符號(hào)∀織法前的次翻針符號(hào)∀織法后的翻針符號(hào)∀織法后的次翻針符號(hào)。每類翻針符號(hào)中, 再根據(jù)搖床動(dòng)作的方向和針數(shù)確定轉(zhuǎn)換順序, 其轉(zhuǎn)換優(yōu)先級(jí)別為: 搖床不動(dòng)作∀ 搖床向左1 針∀ 搖床向右1 針∀搖床向左2 針∀搖床向右2 針∀ # #∀搖床向右5 針。

由于機(jī)頭運(yùn)動(dòng)時(shí)1 個(gè)系統(tǒng)只能帶1 個(gè)紗嘴, 因此只能將同一紗色的織法信息放在上機(jī)圖的同一行。在沒有提花組織時(shí), 意匠圖中有幾種紗色, 對(duì)應(yīng)上機(jī)圖上就應(yīng)該為幾行, 且紗色轉(zhuǎn)換的優(yōu)先次序?yàn)檎{(diào)色板中的排列次序。當(dāng)有提花組織時(shí), 轉(zhuǎn)換的優(yōu)先次序就按∃ 編譯參數(shù)設(shè)定%中提花紗色次序。

3.2.3 意匠圖的生成

在實(shí)際應(yīng)用中, 花型圖上的顏色只是用來區(qū)分花型, 未必是實(shí)際的紗色, 所以要進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換, 把花型圖上的顏色轉(zhuǎn)換為實(shí)際編織紗色�；ㄐ臀募�是一個(gè)Windows 的位圖文件, 分成位圖文件頭、位圖信息頭、調(diào)色板和位圖數(shù)據(jù)區(qū)4 部分, 最簡(jiǎn)單快速的實(shí)現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)換的方法就是直接改變位圖調(diào)色板。意匠圖的轉(zhuǎn)換流程如圖4 所示。

圖4意匠圖的轉(zhuǎn)換流程

轉(zhuǎn)換完后所得到的內(nèi)存流即為上機(jī)圖的實(shí)際位圖數(shù)據(jù)區(qū), 因此根據(jù)內(nèi)存流的大小和意匠圖的寬度,就可以計(jì)算出上機(jī)圖的高度。

3.3 程序指令的意義

程序指令描述的是機(jī)頭的運(yùn)行情況, 程序指令只是一種助記符, 沒有相對(duì)應(yīng)的操作碼, 真正傳給控制器的只有控制器數(shù)據(jù)[ 4] , 但由于控制器數(shù)據(jù)繁多,且不方便閱讀, 用戶無法在上機(jī)前就對(duì)設(shè)計(jì)的意匠圖進(jìn)行檢查, 只能通過試織的方式體現(xiàn)編織效果, 因而大大降低了生產(chǎn)效率, 不能適應(yīng)現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)。上機(jī)圖和程序指令的配合使用正是為了解決這一問題, 能讓用戶在上機(jī)前就對(duì)機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬, 方便對(duì)意匠圖進(jìn)行檢查和修改。此外, 用戶也可以不繪制意匠圖, 直接手動(dòng)打碼來設(shè)計(jì)特殊花型,沒有程序指令這項(xiàng)功能不可能實(shí)現(xiàn)。

花型解釋功能分為預(yù)編譯和編譯2 部分。預(yù)編譯主要完成花型圖到意匠圖的轉(zhuǎn)換和程序指令的生成, 編譯完成的是控制數(shù)據(jù)的生成�；ㄐ蛨D實(shí)際為本系統(tǒng)中的自動(dòng)花板, 為方便導(dǎo)入工藝圖的需要和設(shè)計(jì)的便利性, 花型圖和衣片形狀一致, 它的一行即為實(shí)際織物的一行。意匠圖即為本系統(tǒng)中的手動(dòng)花板, 它反應(yīng)的是橫機(jī)的編織動(dòng)作和選針情況[ 5] , 它的總行數(shù)要比織物的總行數(shù)大。程序指令按人性化的設(shè)計(jì)原則, 采用易讀、易寫的語句形式, 為用戶提供的信息有當(dāng)前語句編號(hào)、機(jī)頭運(yùn)動(dòng)方向、本行程使用的系統(tǒng)號(hào)、各系統(tǒng)的編織動(dòng)作和所帶的紗嘴號(hào)、編織參數(shù)組號(hào)、節(jié)約次數(shù)、編織布片需要的時(shí)間等[6] 。程序指令完整地反映了整個(gè)布片的編織情況, 對(duì)機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行模擬, 通過檢查程序指令的語法和工藝原理就可實(shí)現(xiàn)編織前的查錯(cuò)功能。

控制數(shù)據(jù)是橫機(jī)對(duì)應(yīng)部件的控制信號(hào), 是上位機(jī)和下位機(jī)的接口文件, 整個(gè)花型準(zhǔn)備系統(tǒng)的最終目的是生成控制數(shù)據(jù)并傳給控制器。經(jīng)過花型解釋可生成對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù), 控制數(shù)據(jù)主要包括行程指令、衣片的尺寸、選針數(shù)據(jù)、三角控制數(shù)據(jù)、羅拉數(shù)據(jù)、衣片循環(huán)數(shù)據(jù)、紗嘴的停放位置等等[ 7] 。

4 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

為了達(dá)到提供一個(gè)穩(wěn)定、高效、直觀、易學(xué)且操作方便的目的, 對(duì)界面的設(shè)計(jì)采用窗口式指令和菜單式編程相結(jié)合。編程方式分為自動(dòng)編程和手動(dòng)編程, 由于其編程方式不同, 主界面也不同。

自動(dòng)編程主界面分7 大區(qū): 調(diào)色板區(qū)、繪圖編輯工具欄區(qū)、菜單及常用工具區(qū)、狀態(tài)顯示區(qū)、繪圖工作區(qū)、編織符號(hào)庫區(qū)和控制條碼區(qū)。手動(dòng)主界面比自動(dòng)界面少了編織符號(hào)庫區(qū)和控制條碼區(qū)。為方便用戶操作, 常用工具區(qū)設(shè)置了常用的一些工具按鈕,其功能和菜單里對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)一樣。菜單包括了軟件的所有功能選項(xiàng)及其快捷鍵, 主要由文件、編輯、顯示、工具和幫助組成; 調(diào)色板區(qū)提供32 種可供選擇的畫筆顏色。在自動(dòng)編程中表示紗色信息, 在手動(dòng)編程中表示編織動(dòng)作; 繪圖編輯工具欄區(qū)顯示所有的圖形繪制和編輯工具; 狀態(tài)顯示區(qū)用于顯示各種提示或狀態(tài)信息, 如畫布尺寸、畫筆顏色、鼠標(biāo)位置和顏色、當(dāng)前激活工具等信息; 控制條碼區(qū)僅在自動(dòng)編程中使用, 用于設(shè)定花型圖的工藝參數(shù); 編織符號(hào)庫區(qū)提供織法庫、翻針庫、搖床針數(shù)選擇和提花組織庫; 繪圖工作區(qū)用于工作人員進(jìn)行花型和組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。