(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210650815.9 (22)申请日 2022.06.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114741745 A (43)申请公布日 2022.07.12 (73)专利权人 浙江理工大 学 地址 310018 浙江省杭州市江干经济开发 区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 汝欣　胡旭东　史伟民　彭来湖　 王佳铖　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 林超 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 119/14(2020.01)(56)对比文件 CN 113591312 A,2021.1 1.02 CN 106709203 A,2017.0 5.24 CN 106649985 A,2017.0 5.10 WO 2016079354 A1,2016.0 5.26 WO 20170 31718 A1,2017.0 3.02 CN 1400465 A,2003.03.05 US 202109540 3 A1,2021.04.01 Ru,Xin 等.A CAD/ CAM system for complicated jacquard circular k nitting machine. 《2016 3RD I NTERNATIONAL CONFERENC E ON INFORMATION SCIENC E AND CONTROL ENGI NEERING》 .2016, 宋炎锋 等.复杂曲面筒状纬编针织物的建 模仿真研究. 《针织工业》 .2021, 汝欣等.纬编针织物几何建模及其 算法. 《纺 织学报》 .2018,(第09期), 张剑寒等.复合材 料模压成型计算机模拟. 《电脑与电信》 .20 07,(第01期), 审查员 闪赛 (54)发明名称 一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预 测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于纱线动力学的纺织 品成型模拟预测方法。 在图形软件中建立网格 ‑ 线圈模型， 划分网格并确定线圈的所有控制点初始 位置， 用样条曲线拟合处理获得三维 中心线和三 维表面以及几何模型， 根据弹性杆建立纱线的物 理模型， 映射建立初始仿真模型， 进行碰撞检测 并施加碰撞作用力， 建立完整纱线的动力学方程， 计算各个控制点的受力和运动， 重复步骤迭代求 解更新网格 ‑线圈模型和 几何模型， 获得稳定形 态的仿真模型， 以仿真模型中控制点生成纱线。 本发明实现了纺织品模拟预测和成型， 解决了 现 有技术中无法预测多类型组织复合纬编针织物 成型形状， 对针织物变形预测的准确度不足， 导致编织该类 针织产品时需反复打样的技 术问题。 权利要求书3页 说明书10页 附图5页 CN 114741745 B 2022.09.16 CN 114741745 B 1.一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特 征在于： S1、 在计算机的图形软件工具中建立网格 ‑线圈模型， 划分网格并确定线圈的所有控制 点初始位置坐标； S2、 根据网格 ‑线圈模型的控制点利用样条曲线拟合处理获得线圈对应纱线的三维中 心线和三维表面， 由纱线的三维表面组成线圈的几何模型； S3、 根据弹性杆建立 纱线的物理模型； S4、 输入织物初始状态矩阵或者织物初始状态分布图， 根据织物初始状态矩阵或者织 物初始状态分布图结合线圈的几何模型和物理模型并映射建立初始仿真模型； S5、 对纱线 进行碰撞检测并施加碰撞作用力； S6、 根据纱线的物理模型建立完整纱线的动力学方程， 计算完整纱线的各个控制点的 受力和运动； S7、 根据初始仿真模型对完整纱线的动力学方程进行迭代求解， 更新所有控制点的位 置和几何模型； S8、 不断重复步骤S5～S7处理， 使纬编 针织物的变形趋于稳定形态获得仿真模型； 以仿 真模型中的各个控制点 生成纱线， 获得纬编针织物， 包括纬编针织物的成型轮廓和尺寸。 2.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述步骤S1中， 网格 ‑线圈模型的建立， 具体为： 在计算机的图形软件工具中， 将纬编针 织物所在的平面上划分为多个网格， 每个网格对应布置线圈， 根据纬 编针织物的线圈结构， 选取多个控制点并确定各个控制点qi投影在网格中的初始位置 。 3.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述步骤S2中， 纱线几何中心线和三 维表面的建立， 具体为： 针对所有线圈的网格 ‑线圈 模型中的所有控制点进行分布排列， 使用三次样条曲线按照控制点的顺序拟合构成完整纱 线的三维中心线， 且使用圆形截面扫描三维中心线， 构成纱线的三维表面。 4.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述步骤S3中， 根据弹性杆建立 纱线的物理模型， 具体为： 将柔性的纱线视为具有弹性模量的可弯曲的弹性杆， 利用弹性杆的拉伸弹性、 弯曲弹 性特性参数建立纱线的物理属 性， 并通过弹性杆的欧拉 ‑拉格朗日方程构建纱线的动力学 方程作为 纱线的物理模型。 5.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述步骤S4中： 所述的织物初始状态 矩阵， 具体为： 将完整的纬编针织物所在平面抽象地离散为一个数字矩阵作为织物初始状态矩阵， 织 物初始状态矩阵中的每个矩阵元素表 示网格‑线圈模型中的一个网格的编织密度， 网格 ‑线 圈模型中的每个网格的编织密度用一个字母及其下标表示， 用不同的下标表示不同编织密 度； 所述的织物初始状态分布图， 具体为： 用BMP位素图代替织物初始状态矩阵， 织物初始状态矩阵中的每个矩阵元素对应BMP位 素图中的一个像素， 在代表网格的像素上涂以编织密度对应的颜色， 颜色相同表示编织密 度相同。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114741745 B 26.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述步骤S4中， 包括： 读取织物初始状态矩阵或者织物初始状态分布图中的每一矩阵元素的下标值或者像 素的RGB值， 不同下标值/RGB值对应不同编织密度的线圈， 根据读取的编织密度， 预先测量 编织密度下的线圈的静止长度； 在初始情况下中， 所有线圈的形状相同， 所有线圈在纬 编针 织物中于均匀分布状态。 7.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述步骤S5中， 对纱线 进行碰撞检测， 具体为： 对网格‑线圈模型中各个线圈中的每段纱线， 依次进行包围盒检测和几何形态检测， 使 纱线间产生 正确的碰撞响应： 先针对所有线圈中每相邻 两个控制点之间对应的纱线段建立最小包围盒， 并判断纱线 段的最小包围盒间是否 碰撞： 若两个纱线段的最小包围盒之间不碰撞， 则不继续进行几何形态检测； 若两个纱线段的最小包围盒之间碰撞， 则再在该两个纱线段上间隔采样建立多个采样 点， 以每个采样点为球心、 直径和纱线直径相同建立球体， 进 行以下几何形态检测判断球体 间是否碰撞： 若两个球体间不碰撞， 则不作处 理； 若两个球体间碰撞， 则在两个 球体中心之间施加碰撞作用力； 所述的碰撞作用力具体按照以下公式设置： 对于两段纱线段k和l上发生碰撞的两个球体  α和β， 建立碰撞产生的碰撞作用力表示 为： Fc=(‑λΔd‑μd')k 其中， Fc表示碰撞作用力， λ表示弹性刚度系数， Δd表示球心距， μ表示阻尼 系数， d'表示 两个球体之间的相对速度， k表示和球心 距同方向的单位向量。 8.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述S6中， 针对每 个控制点建立以下动力学 方程： q''t =M‑1(‑▽qtU(qt)+F) 其中， q''t表示控制点q在时间步t下的加速度， t表示时间步， qt表示制点q在时间步t下 的位置， M表示所有控制点的质量矩阵， ▽qt表示对控制点q在时间步t下的位移求导运算， U (qt)表示控制点q所在纱线段在时间步t下的内能，  F表示控制点q的外力。 9.根据权利要求1或8所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征 在于： 所述S7中， 根据当前时间步t下控制点的信息按照以下公式更新下一个时间步t+Δt 下的控制点的位置： qt+Δt=qt+(q't +q''tΔt)Δt 其中， qt+Δt表示控制点q在下一个时间步t+Δt下所在的位置坐标， Δt表示时间步长， qt 表示控制点q在当前时间步t下的位置， q't表示控制点q在当前时间步t下的速度， q''t表示 控制点q在当前时间步下的加速度。 10.根据权利要求1所述的一种基于纱线动力学的纺织品成型模拟预测方法， 其特征在 于： 所述S7中， 在迭代过程中， 根据动力学方程的能量部分设定以下收敛条件， 达到收敛条权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114741745 B 3