關于紡織ＣＡＤ的教學思考與應用分析

摘要：紡織CAD設計系統已經得到了應用并取得了突破性進展。紡織專業采用CAD軟件教學是大勢所趨，也是師生必須掌握的基本技能。雖然它的研究開發與實際生產和教學中的應用已經為大多數人所認同，但是在繪制工具中還存在一些問題，菜單欄的一些命令存在欠缺，本文最后提出了今后研發的目標和建議。

關鍵詞：紡織CAD；教學；數碼技術；圖案紋樣

紡織CAD概述

紡織CAD的市場快速反應能力被紡織、服裝、印染企業普遍使用有關紡織品計算機輔助設計（以下簡稱CAD）的研究始于20世紀70年代末，美國IBM公司首先研制成功了紋織工藝自動化系統，使提花織物生產過程中的花型設計從原來的手工方式設計、畫圖、沖版變為采用交互式的屏幕作圖和自動沖版，實現了紋織工藝自動化，使得自動化設計在紡織行業的應用成為現實。經過二十多年的發展，紡織CAD已經漸趨成熟。紡織CAD作為現代化高科技設計工具，因其簡易的操作和對市場的快速反應能力而被紡織、服裝、印染企業普遍使用。越來越多的廠家開始認識到它的價值，并逐漸用紡織CAD代替傳統的手工設計，從而大大提高了設計效率，縮短了設計周期，適應了目前紡織廠多品種、中小批量生產的要求，成為加速新產品開發，增強市場競爭力的有效手段。

CAD軟件的基本功能CAD軟件的版本多種多樣，但其功能基本相同，一般由機織物設計和機織物效果模塊兩部分組成。機織物設計模塊中含有紗線設計、組織設計、面料設計和工藝設計四部分。在紗線設計菜單下，軟件為設計者提供了原料、紡紗形式、紗支、股線和各種花式紗線的設計空間，并提供了色板模塊，供設計者選擇所設計紗線的色彩。在此平臺上，設計者可以設計所想象出的任何一種紗線。也可隨機設計出多種紗線，從中選擇出理想的紗線，達到出其不意的效果；在組織設計菜單里，一般都有三種設計方法，一是利用菜單選擇組織，一種是用畫筆繪制組織，對于小提花等多種組合的合成組織，軟件也會為設計者提供合成組織的專門設計頁面。許多軟件在繪制組織圖這一功能里，還為設計者提供了多層復雜組織的設計空間，使得紡織CAD軟件的使用面更為寬廣。面料設計面版則只要用自己設計的紗線按一定的密度和順序放置在經緯紗的指定位置處，就會自動生成相應的面料，同時還能設置同一面料的系列配套色，達到事半功倍的效果。設計好的紡織品一經確定，只要打開工藝設計菜單，軟件就會自動完成復雜的工藝計算任務。機織物效果模塊一般由歸納色彩、設置四配色、花點繪畫、色條繪畫、面料轉帖、花樣組織等六個部分構成，歸納色彩模塊中，可以分析提供設計布料的色彩組成，為紗線染色工藝提供幫助，四配色模塊能設計出同一品種的系列產品，花點設計和色條設計是對紡織面料的印花設計，面料轉帖是紡織品做成服飾品以后的效果展示，花樣組織合成可以對所設計面料進行組織填充。總之，機織物效果模塊是對機織物設計模塊的進一步完善，它可以堅定設計者的信心。目前，許多CAD系統都集成了工藝計算模塊，即根據設計的組織和規格自動生成上機工藝，包括用紗量、總經根數、平方米重量、重量偏差、筘號、每筘穿人數等，可以直接打印工藝單，指導上機生產。有的CAD系統不僅僅局限于工藝計算，還是一個工廠的管理系統，包括布機監控系統、質量管理系統、物料管理系統、成本管理和財務管理系統等。相當多的CAD系統設計的產品之間的信息可以交換，一些系統支持企業內部網絡。

隨著計算機軟件、硬件的發展以及CAD技術研究的不斷深入，紡織CAD的功能必將愈加強化，將以其方便、直觀、節約等優勢最終取代傳統的設計工作。

《紡織CAD》課程教學的魅力

隨著計算機硬件和軟件技術的不斷提高，紡織CAD/CAM實用系統也日漸成熟，在其短短的發展過程中已給紡織行業帶來了巨大的經濟效益。我國加入WTO后，紡織業有了更大發展空間。因此，紡織品設計專業人才的需求將更加迫切，而紡織CAD是基本技能之一，加強這方面的人才教育和培養是刻不容緩的事情。

利用CAD軟件進行紡織品設計，在很短的時間內可以完成過去十幾天甚至更長時間才能完成的工作，而且具有易于修改的優點。這一軟件的使用，為紡織專業課程的教學注入了活力：（1）使《織物組織結構與設計》課程煥然一新，更好地實現了專業課的實訓教學。以前在進行該門課程的教學時，先講上機圖、織物結構、配色模紋、結構相等基本知識，然后才進行織物設計教學，并以小樣試織的方法實現自己的設計內容。小樣試織也成為該課程的主要實訓內容。采用CAD軟件后，可以在學完任意一個組織后，在現場模擬該組織的織物品種，對于一些教材中難以理解的重點內容，也可以利用軟件進行很好的說明。例如，在講平紋組織構成的織物時，教材強調了利用結構參數的變化可形成不同品種這一觀點，用軟件就可現場設計出不同結構參數的織物品種，使抽象的問題一目了然。在學完每一個組織后，利用軟件給學生安排一定的計算機模擬實訓課程，使得織物設計這一宗旨貫穿在整個教學中，學生有了相當的自我設計空間，既實現了專業課的計算機現代化教學，加大了專業課的實訓力度，又為他們走上工作崗位奠定了良好的基礎。較好地體現了現代職業教育的特色。（2）激發學生對《紡織CAD》課程的學習興趣，提高了教學效果。《紡織CAD》課程需要學生具有相當的數學、英語、計算機編程和專業知識。該課程的學習可為紡織CAD的軟件開發打下一定的基礎，是高職學生的重要專業課程。學生在上機實訓時，由于計算機的嚴格要求，學生往往運行不通自己所編的CAD程序，如果一直進行此項訓練，就會挫傷學生的學習積極性，此時，適當地添加CAD軟件內容，就能給學生增加趣味，也能調動學生的學習熱情。

近兩年的畢業生反饋信息表明，掌握好CAD軟件，對學生走上工作崗位，適應工作十分重要，這就要求專業教師不斷創新紡織專業職業教育，發揮紡織CAD軟件的資源優勢，進一步做好高職專業教學。首先，要積累教學資源，開展紡織品教學科研。好的紡織品種總會占據一定的紡織品市場，為企業帶來良好的經濟效益。利用CAD軟件，通過師生的共同努力，把優秀的師生作品打印收藏起來，建立紡織品設計產品樣庫，可以為進行專業的紡織品設計奠定基礎。進而可成立紡織品生產設計室，走集教學、科研、生產于一體的、具有職業教育特色的路子，走在企業的前面，增強職業教育的辦學實力。其次，要充分利用計算機網絡系統，更好地體現現代教學特色。在應用CAD軟件進行教學和實訓時，自然就引出用計算機完成作業的問題。如果學生還是以紙張形式交給教師批改，則需要學生打印出自己的作業，不但造成大量的彩墨浪費，也給學生造成一定的經濟負擔。這時，教師可以讓學生在計算機上完成作業，以郵件形式發給教師，同時也可以通過郵件進行問題解答，從而使教學、實訓、作業和答疑等整個教學過程全部應用計算機完成，充分體現和發揮現代化教學特色，實現專業教學的計算機化。

紡織CAD設計系統中存在的問題及對策

紡織CAD設計系統具有友好的交互界面和較強的編輯處理功能，雖然已經被設計者認可，但是目前尚屬于推廣研發階段，并不是很成熟。基于對紡織CAD設計系統的應用與教學實踐，筆者認為以下問題還有待于繼續完善。

（一）繪制工具

紡織CAD設計系統有一些專門的圖案繪制工具都放置在主工具條內。這些主工具除了與其他軟件類似的常用工具外，還有一些主要是根據傳統染織的技法來編寫的繪制工具。

選取工具有套索、曲線選曲、魔棒、矩形選取、橢圓選取等工具。建議添加磁性套索選取工具，對于區域的選擇將會更加便利。

撇絲撇絲是表現圖案紋樣最常用的技法，特別是花卉的表現，在傳統的圖案繪制中很多就是采用撇絲的方法。撇絲運用隨意，表現力很強。在紡織CAD設計系統中撇絲雖然有單筆撇絲和多筆撇絲，但總是按照固定的總體形狀和撇絲的走向來進行，而且撇絲的輪廓也總是由粗到細變化。這樣比較單調，很難表現花樣圖案的多變性，因此，撇絲應該盡量改變它的走向和邊緣的形狀，比如配合壓感筆，根據壓感調整它的形狀和粗細變化。

云紋（漸變）云紋是一種色彩的過渡形式，是單色到單色或者單色到多色均勻過渡的圖案表現技法。云紋有著豐富的表現能力，也是圖案表現最常用的技法之一。但是在紡織CAD設計系統中，國內外的軟件對于云紋圖案的支持都不高，而且云紋的計算量大，機器的運行速度就慢，繪制出來的云紋也大多圖案單一，缺少變化。因此，云紋的完善是一個緊迫的問題。可以借鑒其他軟件，比如Photoshop中的色彩漸變，在繪制云紋的時候設定幾個“滑塊”來確定各色彩所占的比重，在多色間漸變，豐富云紋的色彩效果。還可以在軟件中預設一些云紋的效果或者計算機隨機自動生成一些隨意的云紋效果。另外，云紋（漸變）工具在未來的研發色中可以借鑒Illustrator和CorelDRAW的網格工具，通過節點的調整運用不同的色彩。這樣云紋的色彩會更加豐富，真正達到色彩絢麗、千變萬化的效果。

色塊圖案和寫意圖案色塊圖案就是邊界清晰的圖案，可以直接進行填充，在軟件中的工具填充基本不存在什么問題。寫意圖案的圖案邊界不清晰，沒有明顯的邊界，與國畫的寫意畫法基本類似，在紡織CAD設計系統還沒有有效的工具來表現這類紋樣。在設計的時候，大多用泥點或者云紋來完成類似效果，設計者的思想和意圖不能得到淋漓盡致的發揮，達不到原作的效果，也不能滿足客戶的心理要求。現在的印花面料的圖案變化豐富，人們更喜歡寫意花型，追求隨意多變的色彩和紋樣，而不是單純的色塊填充。因此，研發一種支持寫意圖案的繪制工具是當務之急。建議研發的此類工具應該能支持數位板使用，通過壓感來確定顏色的深淺和濃淡，達到寫意的效果。

色替換工具色替換工具在修改圖案設計的時候只有圓形、矩形和簡單的畫筆形狀。色替換工具可以預設更多的形狀，也可以作為一種繪制工具來使用。

（二）菜單欄中的功能

菜單欄有諸多的命令來進行圖案的設計、制作、保存等。主要存在的問題如下：

文件的創建創建新文件的時候，1位是位圖，8位是索引色模式（灰階），24位是真彩色模式，這三個命名筆者認為不夠嚴謹，紡織CAD設計系統的圖案設計創建的文件都是位圖，而不僅僅1位是位圖。

文件的格式目前的紡織CAD設計系統可以打開PCX、TIF、BMP、3D和GROUP五個類型的文件。紡織CAD設計系統的功能還不夠強大，在很多情況下需要借助其他軟件進行設計、繪制，難免會碰到文件交互使用的問題，軟件僅僅支持五個格式的文件是不夠的。應該開發紡織CAD設計系統的程序結構，增強與其他軟件的交互性，支持更多的文件類型和格式，便于圖案文件在各個軟件之間的兼容與操作。紡織CAD設計系統的文件保存應該有更多的類型可供選擇，便于在其他軟件中打開作進一步的潤色。

對于圖案面料質感的模擬在圖案設計完畢，紡織CAD設計系統有一個強大的功能就是三維場景模擬，可以看到面料在現實場景中的應用效果，但是，看到的僅僅是圖案的模擬效果，卻不能看到基于某種面料的模擬效果。同樣的圖案紋樣運用到絲綢、麻布、棉布、或者呢絨等不同質感的面料上，它的效果是千差萬別的。在面料投產前，印花的效果是設計者急于要知道的，更是客戶急于了解的。但是在目前的紡織CAD設計系統中缺少面料模擬這個功能，在軟件開發的過程中，研發者更多地注重于圖案的繪制工具的研發，對于面料的質感模擬則幾乎沒有考慮。在研發中對于不同工藝處理的面料的質感仿真模擬，是今后紡織CAD設計系統研發設計的一個重點。

黑色圖案的模擬問題因為三維模擬所選的場景是固定的，面料也是固定的，黑色的圖案就不容易被模擬出來，對于黑色圖案的模擬也是應該著重解決的一個問題。

圖案效果的進一步處理紡織品圖案設計重在圖案的效果，但是僅僅憑借繪制是達不到最理想的效果的。可以借鑒Photoshop的濾鏡，在菜單欄可以增加濾鏡功能，或者增加一些外掛的濾鏡，這樣處理出來的圖案效果會更加多變，適應不同的客戶需求。

織花圖案的尺寸問題紡織CAD設計系統的織花圖案一般是在Photoshop中設計或處理，然后導入紡織CAD運用。它的尺寸是根據在圖案的像素點多少來確定的，這樣就給設計者帶來很多不確定因素。如果在圖案導入的時候可以由設計者確定它的尺寸大小，然后軟件根據尺寸自動運算它的各個色塊所占面積的大小，相應地占多少個經緯點，這就會給設計者更大的設計自由空間。是設計者希望解決的一個問題，也是今后研發的一個難點。

另外，紡織CAD設計系統所設計的圖案是直接投入生產，一般的圖像文件是位圖，容量都很大，這樣文件的運算量也很大，設計、讀取、顯示、處理速度、網絡間傳輸速度就會很慢，提高速度是設計者、使用者期待解決的重要問題。可以借鑒矢量軟件的一些技術來提高軟件的運行速度；應該進一步強化它的層管理功能，比如增加層的“鎖定”功能，便于設計和修改；對于圖像的移動，應該設置快捷鍵，而不是僅僅靠點取“手形”按鈕，比如：空格鍵+鼠標左鍵組合時可以自由移動圖像，便于瀏覽、察看圖像的各個部位。

最后，作為設計軟件，應該增加支持數位板壓感筆的壓感功能，繪制的時候層次會更加豐富，可以讓設計者的思想得到更大程度的發揮。

總之，紡織CAD設計系統的開發極大地方便了設計者，該軟件基于傳統的手繪技法作了研究開發，大大提高了工作效率，也讓一直處于傳統手繪的設計師看到了希望并感受到了運用先進的數碼技術的欣喜。當前，CAD軟件還存在著不足之處，比如紗線的模擬效果、原料的仿真效果還不是很完善；紡織品的各種性能還不能進行計算機模擬測試等等。但隨著計算機技術的不斷發展，紡織CAD技術的不斷進步，更合理、更智能化、更仿真的紡織CAD軟件必將會產生。紡織專業采用CAD軟件教學是大勢所趨，也是師生必須掌握的基本技能，學生往往會對電腦操作課程產生濃厚的興趣，進而就會進一步探索和提高，有助于學生掌握操作技能，并在此過程中發揮創意思維，設計出較優秀的作品。因此，合理地利用CAD軟件資源，改善教學方法，對紡織行業的人才培養和師資水平提高都是十分必要的。

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作者簡介：

劉紀營（1968—），男，山東莒縣人，工程師，研究方向為紡織新材料、新技術。