当今二个方面因素决定纺织行业的发展。一方面,在技术上尤其是在美学上要求愈益精美的产品外观,另一方面在快速反应的意义上,要求尽可能缩短投产过程。因此,计算机辅助的纺织品设计变得越来越重要。本课题在研究国内外CAD技术和CAD系统的基础上,以计算机图形学和软件工程知识为理论基础,应用纺织专业知识,对机织物中纱线的三维几何形态进行深入分析,建立纱线的三维几何结构模型,进行光照材质设置,结合织物空间几何结构模型和受力模型,实现平纹织物面料的计算机三维仿真。本课题的主要目的就是研究纱线的三维外观参数化仿真技术,为纱线、织物真实感三维外观仿真提供设计原理和方法。 本论文首先讨论了纱线的计算机模拟。纱线是组成织物的基本单元,纱线模拟好坏直接关系到织物模拟的效果。因而,三维纱线几何结构模型的构建是本课题的重点。根据纱线的横向结构特征和纱线的纵向结构特征,以及纱线的加捻特性,可将纱线的几何结构模型分解为横向截面几何模型、纵向纱线走向几何模型和捻度结构模型。通过分析织物几何结构理论和纱线的几何结构特征参数,从纱线在织物中的受力模型出发,参数化控制纱线的截形状,建立以三次B样条控制的纱线横向截面形态;并结合Peirce椭圆形截面模型的几何结构特征参数,以三次B样条曲线近似描述纱线纵向的屈曲形态;通过截面旋转来模拟纱线的加捻模型,从而实现参数化表示的纱线三维外观形态。结合纱线的基本光照材质参数设置,模拟出纱线的真实光照效果,利用计算机三维实体造型技术和曲面造型技术,实现纱线的三维真实感仿真。 织物三维外观仿真是一项较难的技术。本研究在现有的织物几何结构理论研究的基础上,利用上述方法建立的三维真实感仿真纱线,结合织物组织空间几何结构参数,建立织物计算机三维外观模拟的基本模型。进而研究织物几何结构模型的特征参数对仿真效果的影响,并利用计算机三维实体造型技术和曲面造型技术,实现织物几何结构的三维计算机图形显示,为织物三维外观的真实感图形显示探索了新的实现思路与方法,也为进一步分析纱线、织物的物理机械性能和服用性能提供了新的辅助手段。