长丝加捻纱形态的数学模型与CAD软件设计

摘要

该文针对长丝加捻线形态CAD,从众多的纱线中筛选出并捻线、股线和抱合线这三种具有广泛应用前景且在形态上也存在显著性差别的三种长丝纱线作为研究对象.根据这三种加捻线的轮廓特点及加工工艺特点,对它们的形态特征及成形机理进行研究.参照长丝加捻线横断面纤维排列的两种聚集态结构理论,结合三种线型的形态特征,分别为它们建立了纱线横截面模型.再运用长丝加捻线纵向的理想螺旋形结构理论,通过纱线横截面的空间旋转和行进,为三种线型建立了三维形态数学模型.根据所建立的三种加捻线的数学模型,用Visual C++6.0编写程序,得到用于构造模型的所有点的三维坐标数据,通过点坐标值的数值比较,得到将三维数学模型投影到二维后可见点的集合,并将形态显示出来,实现了三维数学模型的二维计算机显示.并提取出用于描述模型形态特点,包括单股长度、螺距及最大径,加捻纱线最大、最小径在内的8个形态特征值.再利用计算机图像处理技术对纱线扫描图像进行二值化(颜色提取)、去除噪声(腐蚀与膨胀)、轮廓提取等处理后,进行数据分析,通过编程提取与模型相应8个形态特征值,并将图象同模型的特征值比较,通过误差分析来进行模型验证.验证结果表明,该文所建立的三种长丝加捻纱线形态数学模型与真实纱线形态具有较好的吻合度.但由于纱线是粘弹体,存在受力变形现象,模型与纱线扫描图像比较,在直径及抱合线外包线长度上存在一定误差.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章长丝加捻纱形态的数学模型

2.1长丝加捻线类别及加工方式

2.2长丝加捻线的几何结构

2.2.1纵向结构特征——理想的螺旋形结构

2.2.2横向结构特征

2.3三种长丝加捻线的数学模型

2.3.1纱线样本制作

2.3.2三种长丝纱线计算机模型及其计算机显示

第三章三种长丝加捻纱线模型显示及验证应用程序

3.1系统开发环境

3.2程序的框架介绍

3.3程序流程说明

3.3.1纱线扫描图像的计算机图像处理与特征值测量

3.3.2三种线型模型的计算机显示及特征值测量

3.3.3模型与真实扫描图像的直观比较显示

3.4程序功能的算法说明

3.4.1 24位位图格式说明

3.4.2计算机图像处理、图像分析及其算法说明

3.4.3“并捻线”、“股线”、“抱合线”应用程序函数说明

第四章模型验证实测数据分析

4.1并捻线

4.1.1并捻线特征参数示意图

4.1.2三种捻度并捻线扫描图像实测与模型特征值的测量及误差计算

4.1.3不同捻度并捻线扫描图像实测与模型特征值差异的比较

4.2股线

4.2.1股线特征参数示意图

4.2.2三种捻度股线扫描图像实测与模型特征值的测量及误差计算

4.2.3不同捻度股线扫描图像实测与模型特征值差异的比较

4.3抱合线

4.3.1抱合线特征参数示意图

4.3.2三种捻度抱合线扫描图像实测与模型特征值的测量及误差计算

4.3.3不同捻度抱合线扫描图像实测与模型特征值差异的比较

4.4导致模型误差的原因分析

4.4.1抱合线模型外包线长度偏大原因分析

4.4.2三种长丝纱线模型直径普遍偏小原因分析

第五章长丝加捻纱模型质感模拟及长丝加捻纱形态CAD框架设计

5.1三种长丝加捻纱线模型质感计算机模拟

5.2长丝加捻纱形态CAD软件对话框的设计运行

结 论

6.1主要工作内容总结

6.1.1三种长丝加捻线形态数学模型的建立

6.1.2三种长丝加捻线形态数学模型的计算机显示

6.1.3三种长丝加捻线形态模型的验证

6.1.4三种长丝加捻线形态模型的质感模拟

6.2本论文的创新处

6.2.1三种长丝加捻线形态数学模型的建立

6.2.2三种长丝加捻线横截面模型的建立

6.2.3质心的求法

6.2.4编程显示、验证模型

6.3存在的问题和进一步的研究方向

6.3.1存在的问题

6.3.2进一步的研究方向

参考文献

致谢