三維形狀針織布的生產(chǎn)方法外文

TatsushiFunahashi1TsuyoshiMiyazaki2MasashiYamada1HirohisaSeki1HidenoriItoh11DepartmentofArtificialIntelligenceandComputerScienceNagoyaInstituteofTechnologyGokiso-cho,Showa-ku,Nagoya,2NECCorporationtfuna@juno.ics.nitech.ac.jp概念：本文將會(huì)描述一種生產(chǎn)三維針織布的方法。首先，描述主要三維針織物的生產(chǎn)方法。在這種方法中，一塊布首先是由一系列的節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)格接著才能夠描述生產(chǎn)這種形狀的布的方法。因?yàn)檫@種布是三維立體的，所以要生成這種形狀將先考慮網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)在各個(gè)方向可移動(dòng)的空間限制。此外，頂點(diǎn)之間的斥力可防止三維形狀的收縮，這個(gè)影響是評估的一個(gè)方面。最后，通過實(shí)踐來證實(shí)這種生產(chǎn)方法的實(shí)用性。1簡介在本文中，對生產(chǎn)三維針織布的方法進(jìn)行了說明。這種生產(chǎn)三維形狀的布的方法可插入編織圖案，所以必須考慮節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的空間限制對生產(chǎn)三維布的影響。因此我們提出了三維成形需考慮結(jié)點(diǎn)在各方向的空間限制的概念。一塊布可以表示為m×n個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)格。在生產(chǎn)布料的過程中，各節(jié)點(diǎn)在所涵蓋的區(qū)域和相近的節(jié)點(diǎn)的可運(yùn)動(dòng)長度限制內(nèi)移動(dòng)。針織模式是從伊藤的方法【1】【2】中產(chǎn)生的。三維編織模式是通過復(fù)制已有的針織生產(chǎn)模式獲得的。2三維形狀布料的生產(chǎn)方法2.1布料的性質(zhì)一塊布料可以看作m×n個(gè)節(jié)點(diǎn)的集合。這些節(jié)點(diǎn)被組織成三維的空間結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)連接著節(jié)點(diǎn)和（如圖1）；節(jié)點(diǎn)：連接線圖1：布料的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（每根連接線的長度給定）2.2節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)在本節(jié)中，定義了一種能移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。這種運(yùn)動(dòng)可便于三維形狀布料的生成。節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)向量可由下列公式（1）表示：其中：R——重組后的點(diǎn)（k,l）如到，——和之間的給定長度——運(yùn)動(dòng)系數(shù)——斥力系數(shù)——外力表示外力，例如，重力、風(fēng)力等。運(yùn)動(dòng)系數(shù)會(huì)影響移動(dòng)量。如果過大，節(jié)點(diǎn)之間會(huì)發(fā)生干擾而且布料的形狀將變得不穩(wěn)定。反之，如果過小，則需要很長的時(shí)間使其穩(wěn)定。斥力系數(shù)影響節(jié)點(diǎn)之間的排斥力。如果為零，斥力將不產(chǎn)生影響。2.3織造三維針織布的工藝算法在這里，提出一種生產(chǎn)三維針織布的算法。這種算法考慮到所涵蓋的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的空間限制，然后生成布料的三維結(jié)構(gòu)。此算法如下：（1）設(shè)置初始狀態(tài)--排列三維空間中的網(wǎng)格--選擇網(wǎng)格間的固定節(jié)點(diǎn)--排列三維空間中被覆蓋的對象（2）運(yùn)用--隨意移動(dòng)固定的節(jié)點(diǎn)。--移動(dòng)或改變其中的變量。（3）移動(dòng)公式（1）中固定的節(jié)點(diǎn)以外的節(jié)點(diǎn)。如果有節(jié)點(diǎn)在被包括的區(qū)域內(nèi)，則將其移到最近的外節(jié)點(diǎn)。（4）回到步驟（3）直到所有的節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定（也就是直到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定）。（5）回到（2）或者結(jié)束。3、從線圈符號到編織圖的轉(zhuǎn)化技巧我們已經(jīng)找到了從線圈符號到意匠圖的方法【1】【2】。線圈符號（參見圖2（a））是JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），它是一種基本的縫合模式。此方法首先從意匠圖中生成編織圖（參見圖2（c）），其中意匠圖是線圈符號的組合（參見圖2（b））。在此過程中，圖3作為對照變換法則被使用。通過變換法則線圈符號被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的編織圖。接下來，用意匠圖繪制編織圖。在這個(gè)過程中，編織圖中的交叉點(diǎn)（兩個(gè)線段交叉點(diǎn)）因?yàn)榫€的張力而移動(dòng)。當(dāng)交叉點(diǎn)被移動(dòng)時(shí)，編織圖的結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。生產(chǎn)實(shí)例如圖4所示。編織圖4（b）產(chǎn)生于組織意匠圖4（a）4、給布料鋪上針織組織的方法通過鋪三維針織形狀的針織組織生產(chǎn)三維形狀的針織布。此生產(chǎn)步驟如下（1）（2）（3）和（4）。(參見圖5)（a）線圈符號（b）組織意匠圖（c）編織圖圖2：線圈符號，組織意匠圖，編織圖圖3：對照法則（a）花紋意匠圖（b）編織后圖案圖4：意匠圖與編織圖對照圖5：生產(chǎn)三維形狀針織布的過程把組織圖劃分成m-1×n-1份（2）這個(gè)平面由對應(yīng)于每個(gè)分區(qū)的和。（3）各個(gè)分區(qū)的組織轉(zhuǎn)換成相同形狀的相應(yīng)的方塊織物。（4）在每個(gè)方塊上鋪上相應(yīng)的組織。5、三維形狀針織布生產(chǎn)系統(tǒng)在本節(jié)中將對三維形狀針織布的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖6為這個(gè)系統(tǒng)的流程首先，這個(gè)生產(chǎn)三維形狀布料的系統(tǒng)使用了第二節(jié)中所述的方法。用這種方法，三維空間中的每一個(gè)網(wǎng)格和被包括的節(jié)點(diǎn)都會(huì)被安排，如圖6（a）。網(wǎng)格中的一些節(jié)點(diǎn)將會(huì)被使用者任意移動(dòng)和固定。然后，網(wǎng)格中的其他節(jié)點(diǎn)將會(huì)按方程（1）移動(dòng)，直到節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定。圖6中，四個(gè)角落節(jié)點(diǎn)被選擇并下移固定，然后，其他節(jié)點(diǎn)按方程（1）移動(dòng)直到他們穩(wěn)定。接著根據(jù)第三節(jié)中描述的方法，系統(tǒng)用編織圖生成組織意匠圖。如圖6示出從線圈符號（圖6（c））繪出組織意匠圖。最后，系統(tǒng)通過第四節(jié)中描述的方法在三維形狀布料上鋪上組織，生成三維形狀的針織布，如圖6（e）。圖6：完整的三維針織布的生產(chǎn)過程6、實(shí)例在圖7中，肘部是模擬的。該網(wǎng)共有50×20個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)連接著和。此外，連接著。網(wǎng)格在初始狀態(tài)是圓柱狀，覆蓋在兩個(gè)氣缸上，它們表示上臂和前臂。在變化環(huán)境中的圓筒是一點(diǎn)一點(diǎn)提高的前臂。在這個(gè)例子中，參數(shù)是和零向量。在圖8中，該套筒是模擬的。該網(wǎng)格有30×20個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)連接和。此外，網(wǎng)格在初始狀態(tài)時(shí)圓柱體，覆蓋在圓柱上的為前臂，為向下的引力。壓脈帶上的聯(lián)動(dòng)是給定長度且短于其他地方的。在這個(gè)例子中，參數(shù)是在袖口，其他地方、。7、斥力系數(shù)的影響圖9說明了生產(chǎn)三維針織布的方法。在和時(shí)，左邊和右邊的組織開始編織。當(dāng)時(shí)，針織組織有稍許變化，但當(dāng)時(shí)組織沒有變化。表1示出了編織線圈總長度占初始狀態(tài)線圈總長度的百分比。很明顯，當(dāng)時(shí)，編織線圈總長度變得很短。圖7：實(shí)例（模擬肘）圖8：實(shí)例（模擬套筒）圖9：時(shí)和時(shí)的對照表1：編織時(shí)線圈總長度占初始線圈總長度的百分比8結(jié)論在本文中，我們提出了一種生產(chǎn)三維形狀針織布的方法。在這種方法中，布料被表示成在一定三維空間區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的網(wǎng)格和節(jié)點(diǎn)。此外，節(jié)點(diǎn)之間的排斥力可防止布料形狀的收縮。用線圈符號繪制織物組織意匠圖以產(chǎn)生布料的三維空間形狀。在未來，我們將繼續(xù)探究如何使胳膊肘內(nèi)側(cè)線圈寬松的方法。參考文獻(xiàn)1. Itoh,Y.,Yamada,M.,Miyazaki,T.,Seki,H.andItoh,H:ProcessingforKnittingPatternsUsingaRepresentationMethodfor3DStringDiagrams,Trans.ofIPSJ,Vol37,No.2,pp.249-258(1996).2. Itoh,Y.,Yamada,M.,Miyazaki,T.,Kunitachi,T.,Fukumura,Y.,Seki,H.andItoh,H.:ATransformationTechniquefromSymbolicMediato3-dimensionalPatternsforKnitting,ProceedingsoftheMultimediaJapan96,pp.338-345(1996).3. Yamada,M.,Itoh,Y.,Seki,H.andItoh,H.:AnImplementationofaKnit-PatternGeneratingSystemforSupportingKnitDesigning,Trans.ofIPSJ,Vol36,No.11,pp.2728-2735(1995).4. Yamada,M.,Budiart,R.,Itoh,H.andSeki,H.:AStringDiagramTransformationProcessusingaGenericAlgorithm-ACat'sCradleDiagramGeneratingMethod-,Proc.ofPRICAI'94,Vol1,pp.429-434(1994).5. Yamada,M.,Budiart,R.,Itoh,H.andSeki,H.:ACat'sCradleStringDiagramDis-playMethodBasedonaGeneticAlgorithm,FORMAVol.9,No.l,pp.11-28(1994).6. Yamada,M.,Budiart,R.,Itoh,H.andSeki,H.:AnImplementationofaKnitDe-signingSystemBasedonaGeneticAlgorithm,Proc.ofICARCV'94,Vol.1,pp.1277-1281(1994).7. R.Budiarto,M.Yamada,H.Seki,K.Itoh,T.MiyazakiandH.Itoh.: