基于Rhino-Python的多圈高簇绒地毯三维仿真
发布时间：2021-08-10 21:12
为解决空间结构复杂的多圈高簇绒地毯在实现其外观三维仿真时缺乏真实感的问题,利用Rhino环境下的PythonScript实现了簇绒地毯外观的三维仿真。将绒圈中心线及截面曲线分段后局部求解相关控制点坐标,再由B样条曲线对二者进行拟合。同时考虑到地毯绒圈之间的相互挤压导致绒圈发生了随机偏转变形,通过设计算法模拟了绒圈产生形变后的状态。在此基础上添加绒圈表面纹理及光照模型,进一步渲染输出仿真结果。测试结果表明:利用B样条曲线拟合原理并借助于Rhino-Python平台的簇绒地毯三维仿真方法是可行的,且易于实现;与实际地毯样品相比,能够较为真实地模拟不同排纱规律下多种花型图案、绒圈高度变化的簇绒地毯。
【文章来源】：纺织学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
簇绒地毯基本结构示意图
考虑到簇绒地毯空间结构的复杂性，本文利用Rhino软件所支持的PythonScript模块通过程序算法实现了簇绒地毯整体外观的三维仿真。Rhino是一款适用于建立高精度的复杂三维非均匀有理B样条(NURBUS)模型的建模软件，结合PythonScript能够实现通过算法生成几何模型，并且可以自动执行大量重复的计算任务，提高了仿真效率。图2示出基于Rhino-Python的簇绒地毯三维仿真流程图。文中PythonScript开发环境下编写的簇绒地毯三维模拟程序采用模块化设计，主要包括地毯工艺参数读取、模型绘制、纹理添加等部分。其中，模型绘制程序对地毯绒圈受到挤压后所产生空间位置角度上的随机变化进行了描述，反映出地毯织造完成后绒圈分布的不规则性。绒圈表面纹理及光照的添加使地毯外观模拟获得更加真实的效果。本文最终初步实现了簇绒地毯的整体外观仿真，提供了一种可行的簇绒类织物三维仿真方案。
图3示出二次B样条曲线拟合原理，P0、P1和P2为该段B样条曲线的3个控制点，P01和P12分别是线段P0P1和P1P2的中点，O是△P01P12P1边P01P12中线的中点。分别是P0P1、P01P12和P1P2的切向矢量。二次B样条曲线段P01OP12就是由控制点P0、P1和P2生成的，即只要求出控制点坐标便能获得相应的B样条曲线[9]。二次B样条曲线总是与特征多边形相切，根据二次B样条曲线端点位置向量以及端点切向量的性质[10]，可以得到如下方程组:
【参考文献】：
期刊论文
[1]多圈高簇绒地毯空间结构分析和模拟[J]. 韩冲,孙以泽,陈广锋,孟婥. 东华大学学报(自然科学版). 2009(06)
[2]多圈高簇绒地毯外观的三维仿真[J]. 韩冲,孟婥,陈广锋,孙以泽. 纺织学报. 2009(09)
[3]用B样条曲面构建纱线三维模型的研究（Ⅱ）:纱线捻度的三维模拟[J]. 郑天勇,崔世忠. 纺织学报. 2006(03)
[4]用B样条曲面构建纱线三维模型的研究（Ⅰ）:具有不同截面的三维纱线模型的构造[J]. 郑天勇,崔世忠. 纺织学报. 2006(02)
硕士论文
[1]簇绒地毯织机织造过程中织针与底布的耦合特性研究[D]. 原蕊.东华大学 2015
[2]基于Open Inventor的圈绒地毯花型仿真技术研究[D]. 李青青.东华大学 2012
[3]纱线建模和纹织物三维仿真技术研究[D]. 夏本亮.山东大学 2010
本文编号：3334789
【文章来源】：纺织学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
簇绒地毯基本结构示意图
考虑到簇绒地毯空间结构的复杂性，本文利用Rhino软件所支持的PythonScript模块通过程序算法实现了簇绒地毯整体外观的三维仿真。Rhino是一款适用于建立高精度的复杂三维非均匀有理B样条(NURBUS)模型的建模软件，结合PythonScript能够实现通过算法生成几何模型，并且可以自动执行大量重复的计算任务，提高了仿真效率。图2示出基于Rhino-Python的簇绒地毯三维仿真流程图。文中PythonScript开发环境下编写的簇绒地毯三维模拟程序采用模块化设计，主要包括地毯工艺参数读取、模型绘制、纹理添加等部分。其中，模型绘制程序对地毯绒圈受到挤压后所产生空间位置角度上的随机变化进行了描述，反映出地毯织造完成后绒圈分布的不规则性。绒圈表面纹理及光照的添加使地毯外观模拟获得更加真实的效果。本文最终初步实现了簇绒地毯的整体外观仿真，提供了一种可行的簇绒类织物三维仿真方案。
图3示出二次B样条曲线拟合原理，P0、P1和P2为该段B样条曲线的3个控制点，P01和P12分别是线段P0P1和P1P2的中点，O是△P01P12P1边P01P12中线的中点。分别是P0P1、P01P12和P1P2的切向矢量。二次B样条曲线段P01OP12就是由控制点P0、P1和P2生成的，即只要求出控制点坐标便能获得相应的B样条曲线[9]。二次B样条曲线总是与特征多边形相切，根据二次B样条曲线端点位置向量以及端点切向量的性质[10]，可以得到如下方程组:
【参考文献】：
期刊论文
[1]多圈高簇绒地毯空间结构分析和模拟[J]. 韩冲,孙以泽,陈广锋,孟婥. 东华大学学报(自然科学版). 2009(06)
[2]多圈高簇绒地毯外观的三维仿真[J]. 韩冲,孟婥,陈广锋,孙以泽. 纺织学报. 2009(09)
[3]用B样条曲面构建纱线三维模型的研究（Ⅱ）:纱线捻度的三维模拟[J]. 郑天勇,崔世忠. 纺织学报. 2006(03)
[4]用B样条曲面构建纱线三维模型的研究（Ⅰ）:具有不同截面的三维纱线模型的构造[J]. 郑天勇,崔世忠. 纺织学报. 2006(02)
硕士论文
[1]簇绒地毯织机织造过程中织针与底布的耦合特性研究[D]. 原蕊.东华大学 2015
[2]基于Open Inventor的圈绒地毯花型仿真技术研究[D]. 李青青.东华大学 2012
[3]纱线建模和纹织物三维仿真技术研究[D]. 夏本亮.山东大学 2010
本文编号：3334789
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3334789.html
