緯編針織物耗紗量預測研究進展

李冉冉，柯寶珠

(上海工程技術大學 服裝學院，上海 201620)

隨著緯編針織物占紡織行業比重日益增加[1-3]，其已被廣泛用于人們日常生活中。然而在實際生產過程中企業通常需根據設計好的花型上機試織后，稱量織物才能得到各色紗線的消耗量，但是該方式周期長、紗線損耗大，影響企業效益[4]。快速準確地預測織物在織造過程中的紗線消耗量可以為企業預估成本提供參考，進而通過快速報價，加速訂單運作周期，增強企業效益。因此緯編針織物耗紗量預測的研究具有重要意義[5-6]。

目前緯編針織物耗紗量預測的方法主要有面積法和累計線圈法，二者都有其優點與需要改進的地方[7-8]。快捷準確地獲得織物單位面積耗紗量與組織線圈長度分別是面積法與累計線圈法的核心問題。目前，對于緯編針織物單位面積耗紗量的研究較多，也有專門用于測試的儀器與方法。對于線圈長度測量的研究主要分為編織后、編織時的測量和編織前的預測[9-11]。其中：編織后的測量有拆散法和圖像處理法；編織時的測量主要采用動態測量法；編織前的預測主要是對織物組織線圈進行建模，通過線圈模型計算線圈長度，國內外有關線圈建模的方法主要有幾何法、力學法和有限元法[12]。

本文以面積法與累計線圈法預測緯編針織物耗紗量的研究進展為基礎，重點圍繞平方米克重、線圈長度預測進行研究，為企業預測緯編針織物耗紗量提供參考，也為其進一步研究提供理論依據。

1 緯編針織物結構特點

緯編針織物是由1根或幾根紗線在針織機上沿著橫向依次地墊放在各個相應的織針上編織形成線圈，并在縱向相互串套形成的織物，主要分為單面和雙面二類織物。

1.1 緯編單面針織物

緯編單面針織物是在1個針床上編織[13]，織物一面為正面線圈，另一面為反面線圈。圖1為緯編單面織物編織形態圖。常見的單面組織包括緯平針組織、集圈組織、移圈組織、浮線組織和單面提花組織。

a—沉降片；b—織針；c—針床；d—紗線。下同。圖1 緯編單面針織物編織形態圖

1.2 緯編雙面針織物

緯編雙面針織物是在2個針床上編織[14]，正面線圈分布在針織物的正、反兩面。圖2為緯編雙面針織物編織形態圖。常見的雙面組織包括羅紋組織、雙反面組織、雙面提花組織。

圖2 緯編雙面針織物編織形態圖

2 耗紗量預測方法

2.1 面積法

2.1.1 面積法預測思路

企業常用面積法預測緯編針織物耗紗量[15-16]。具體方法為：在已知織物的不同位置處裁取相同面積的若干樣片，分別稱量，取其平均值，計算該織物單位面積的耗紗量，再根據訂單需求的總面積數計算出生產該批織物的耗紗量。

2.1.2 面積法預測具體方法

面積法的主要影響因素是織物總面積與單位面積耗紗量。織物總面積一般來源于訂單需求量，單位面積質量一般用面密度表示[17-18]。通常其面密度的測量方法為：用取樣器在織物上裁取若干面積為100 cm2的樣片，分別稱量并取平均值為M(g)，則織物面密度為100×Mg/m2；目前市場上有很多專門用于測量織物平方米質量的電子天平，在設定好模式后，放上100 cm2的裁樣即可直接讀取織物的面密度。

2.1.3 面積法應用前景

面積法預測緯編針織物耗紗量操作簡單，運算快捷，但是只有在選取的多個樣本質量偏差不大時才能具有代表性，因此面積法預測緯編針織物主要適用于組織結構較為單一的緯編針織物，不適用于含有較多組織的緯編針織物，因為組織結構較多的織物各位置的單位面積耗紗量不一致。

2.2 累計線圈法

2.2.1 累計線圈法研究進展

為了克服面積法無法準確預測含有多個組織結構的緯編針織物耗紗量，很多學者運用累計線圈法預測該類緯編織物耗紗量。

李津等[19]運用VB語言開發的毛衫質量預測系統根據毛衫工藝單，繪制毛衫衣片的樣板圖，用不同顏色紗表示不同組織結構，統計衣片各種顏色的線圈數量，輸入不同組織線圈質量便可預測整件毛衫的耗紗量，但是輸入該預測系統的各組織線圈的質量需要另外測量。

羅璇等[20]建立的緯編毛衫耗紗量預測模型，將各組織線圈個數與紗線線密度通過矩陣表示出來，再結合幾何法建立5種常用組織(成圈組織、集圈組織、浮線組織、移圈組織和羅紋組織)的線圈模型得到各組織線圈長度，最終預測出毛衫編織時紗線消耗量。該模型可以在已知緯編機針床參數的情況下，在毛衫設計階段就可以較為準確地預測毛衫耗紗量，無須上機試織，但是該方法只能對含有5種基本組織毛衫的耗紗量進行預測。未對組織結構比較復雜、花型循環較大的緯編針織物耗紗量進行研究。

綜上所述，累計線圈法預測緯編針織物耗紗量的計算公式為：耗紗量=線圈長度×線圈個數×紗線線密度。

2.2.2 累計線圈法影響因素

累計線圈法主要影響因素是組織線圈的個數與長度。目前，線圈個數的獲取主要有2種方法：一是對于花型循環較簡單的緯編織物可以人為統計；二是采用緯編織物設計軟件來統計。線圈長度累計線圈法是預測織物耗紗量的主要指標。線圈長度的測量方法有很多種，主要分為編織后的測量、編織時測量和編織前預測。

編織后測量分為拆散法和圖像處理法2種方法。拆散法一般取1個線圈橫列為100個線圈的縱行做好標記后將織物拆散，量取總長度，除以線圈個數，得到單個線圈長度[21]。拆散法所得結果較準確，常用該方法檢驗其他預測方式的準確性，但是該方法需要先織樣片后再拆散統計，工作量大且效率較低。宋廣禮等[22]利用Matlab軟件對掃描得到的織物結構圖像進行處理,提取線圈特征點,測量二維線圈長度, 再利用回歸分析得到三維線圈長度。該方法不需要將樣片拆散，效率相對較高，但同樣也需要編織后才能測量。

編織時測量采用動態測量法，目前常見的動態測量法主要是借助線速圈長儀測量針織物在編織過程中的線圈長度，線速圈長儀放置在編織的紗線上即可讀出某時刻織物的線圈長度值。該方法操作方便，結果精確，但仍需上機試織。

編織前測量主要思路是對織物組織線圈進行建模，通過線圈模型來計算線圈長度。目前國內外對線圈模型的研究分為幾何方法，力學方法和有限元方法，力學方法與有限元方法較為復雜，其中幾何方法建立線圈模型的相關研究較多。最為經典的是Peirce線圈模型[23]，該線圈模型單個線圈由針編弧、沉降弧和圈柱組成，該模型簡單，但是由于假定條件較多，形態較為單一，預測結果的準確性較低。王輝等[24]以Pierce線圈模型為基礎，考慮了紗線的屈曲形態，運用 B 樣條曲線進行線圈形態的控制和線圈模型的優化,結果表明B樣條模型預測的線圈長度更為準確。

文獻[25-26]通過觀察橫機緯平針織物與羅紋織物的編織過程，建立了預測緯平針織物與羅紋織物線圈長度的幾何模型，發現單針床編織地緯平針組織的線圈長度與彎紗深度具有較好的線性關系，在雙針床上編織的羅紋組織線圈長度分別與彎紗深度和齒口距有著較好的線性關系。該方法可以在編織前對線圈長度進行預測，但是其只分析了組織結構較為簡單的緯平針組織與羅紋組織。

2.2.3 累計線圈法應用前景

累計線圈法適用于花型設計較為復雜、含有較多組織結構的緯編織物。通過建立緯編織物中各類線圈的線圈模型計算出各個組織的線圈長度，再統計出各類組織線圈的個數，最后在計算機上設計1個運算流程就可以較為準確地預測耗紗量。該方法可以實現在織物設計階段預測織物的耗紗量，減少上機打樣的成本，且通過計算機運算更加精準、快速。然而該方法還不能有效地預測組織結構較為復雜的織物在織造過程中的紗線消耗量。

3 結 論

①緯編針織物耗紗量預測的方式主要有面積法和累計線圈法，單位面積質量耗紗量與織物組織線圈長度分別是這2種預測方式的主要因素。

②用于表示單位面積耗紗量的面密度一般通過取樣后用專業的儀器測量，因此在提高取樣的合理性與測量儀器的精準度方面需要做進一步的研究。

③線圈長度測量法主要分為編織后、編織時測量及編織前預測3類。其中編織后測量分為拆散法和圖像處理法，編織時測量采用動態測量法。編織前預測主要是應用幾何法對織物組織線圈進行建模，通過建立的線圈模型來計算線圈長度。與編織時及編織后測量相比，編織前預測可以在織物設計階段預測各組織線圈長度，從而預測緯編織物耗紗量。該方法應用前景較大，但目前研究的組織結構較為簡單，對于組織結構較為復雜的織物線圈長度的研究尚不完善，因此，今后可對該類組織結構做更深入的研究，從而在設計階段快速準確地預測織物在織造過程中的紗線消耗量，提高企業效率。