Nghiên cứu xây dựng phần mềm thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải dệt kim đan ngang

Mục tiêu đề tài: Có được phần mềm thiết kế vải dệt kim đan ngang: + Tính toán thiết kế cấu trúc, kiểu dệt, màu sắc vải dệt kim đan ngang. Kết quả tính toán nhanh và chính xác, giúp tiết kiệm thời gian thiết kế. + Mô phỏng hình ảnh vải dệt kim đan ngang theo cấu trúc, màu sợi, kiểu dệt ở tỷ lệ thực (sản phẩm ảo) và phóng to (để phân tích các kiểu dệt phức tạp). Chức năng mô phỏng giúp giảm thiểu chi phí dệt mẫu thử, tăng khả năng sáng tạo mẫu mới. + Phần mềm chạy trên nền WinXP, Win2000,Vista, giao diện bằng tiếng Việt * Nội dung chủ yếu : + Xây dựng công thức, phương pháp thiết kế vả i dệt kim. + Xây dựng bài toán phần mềm, phân tích thiết kế hệ thống phần mềm. + Viết các mô đun phần mềm tính toán các thông số, thiết kế màu, kiểu dệt, mô phỏng hình ảnh vải. + Kết nối các mô đun, tạo chương trình cài đặt phần mềm; Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm. * Phương pháp thực hiện - Nghiên cứu tài liệu cấu trúc vải dệt kim, phươ ng pháp thiết kế vải, các phần mềm thiết kế vải trong nước và trên thế giới; những ứng dụng tin học trong mô phỏng sản phẩm dệt. Nghiên cứu các phương pháp mô hình hoá vải dệt kim đan ngang, các phương pháp tạo màu vải dệt. - Nghiên cứu sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic, phân tích thiết kế hệ thống, giải thuật lập trình. - Viết phần mềm thiết kế vải * Kế t quả thực hiện: Đã viết được phần mềm thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải dệt kim đan ngang, phần mềm đã được cài đặt và đang được dùng thử nghiệm tại Nhà máy dệt kim Haprosimex thuộc Công ty Sản xuất - XNK Tổng Hợp Hà Nội, Công ty TNHHNN1TV Dệt kim Đông Xuân đáp ứng ban đầu yêu cầu sản xuất: tính toán các thông số đúng theo công thức, mô phỏng đúng cấu trúc hình học và đư a ra hình ảnh vải tương đối sát thực

BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT - MAY VIỆT NAM

VIỆN DỆT MAY -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ CÔNG THƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ VÀ

MÔ PHỎNG HÌNH ẢNH VẢI DỆT KIM ĐAN NGANG

Mã số đề tài : 085.10 RD

Chủ nhiệm đề tài : KS Vũ Văn Hiều

BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT - MAY VIỆT NAM

VIỆN DỆT MAY -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ CÔNG THƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ VÀ

MÔ PHỎNG HÌNH ẢNH VẢI DỆT KIM ĐAN NGANG

Thực hiện theo hợp đồng số 085.10 RD/ HĐ-KHCN ngày 25/2/2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Dệt May

MỤC LỤC

Trang

1.1 Các phần mềm thiết kế vải trên thế giới và trong nước 7

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM - LẬP TRÌNH PHẦN MỀM 14

2.1 Lựa chọn ngôn ngữ, các bước xây dựng phần mềm 14

2.4 Phân tích thiết kế hệ thống phần mềm và giải thuật lập trình 17

2.4.2.2 Block thiết kế màu, kiểu dệt, hoa văn 24

2.4.2.2.2 Mô đun thiết kế kiểu dệt 26 2.4.2.2.3 Mô đun thiết kế hoa văn 27 2.4.2.3 Block mô phỏng hình ảnh và cấu trúc hình học vải 30

2.4.2.3.1 Mô đun mô phỏng hình ảnh thực 30 2.4.2.3.2 Mô đun mô phỏng cấu trúc hình học của vải 32 2.4.2.4 Block tạo biểu mẫu thiết kế, in, lưu thiết kế 42

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN - CÔNG DỤNG PHẦN MỀM

THIẾT KẾ VẢI DỆT KIM

47

3.2 Tính toán thông số 48 3.3 Thiết kế màu, kiểu dệt 50 3.4 Mô phỏng hình ảnh vải 53 3.5 In biểu mẫu, lưu thiết kế 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Phụ lục : HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM

TÓM TẮT NHIỆM VỤ:

* Tên đề tài: : Nghiên cứu xây dựng phần mềm thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải dệt

kim đan ngang

* Mục tiêu đề tài:

Có được phần mềm thiết kế vải dệt kim đan ngang:

+ Tính toán thiết kế cấu trúc, kiểu dệt, màu sắc vải dệt kim đan ngang Kết quả tính toán nhanh và chính xác, giúp tiết kiện thời gian thiết kế

+ Mô phỏng hình ảnh vải dệt kim đan ngang theo cấu trúc, màu sợi, kiểu dệt ở tỷ lệ thực (sản phẩm ảo) và phóng to (để phân tích các kiểu dệt phức tạp) Chức năng mô phỏng giúp giảm thiểu chi phí dệt mẫu thử, tăng khả năng sáng tạo mẫu mới

+ Phần mềm chạy trên nền WinXP, Win2000,Vista, giao diện bằng tiếng Việt

* Nội dung chủ yếu :

+ Xây dựng công thức, phương pháp thiết kế vải dệt kim

+ Xây dựng bài toán phần mềm, phân tích thiết kế hệ thống phần mềm

+ Viết các mô đun phần mềm tính toán các thông số, thiết kế màu, kiểu dệt, mô phỏng hình ảnh vải

+ Kết nối các mô đun, tạo chương trình cài đặt phần mềm; Viết tài liệu hướng dẫn

sử dụng phần mềm

* Phương pháp thực hiện

- Nghiên cứu tài liệu cấu trúc vải dệt kim, phương pháp thiết kế vải, các phần mềm thiết kế vải trong nước và trên thế giới; những ứng dụng tin học trong mô phỏng sản phẩm dệt Nghiên cứu các phương pháp mô hình hoá vải dệt kim đan ngang, các phương pháp tạo màu vải dệt

- Nghiên cứu sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic, phân tích thiết kế hệ thống, giải thuật lập trình

- Viết phần mềm thiết kế vải

* Kết quả thực hiện: Đã viết được phần mềm thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải

dệt kim đan ngang, phần mềm đã được cài đặt và đang được dùng thử nghiệm tại Nhà máy dệt kim Haprosimex thuộc Công ty Sản xuất - XNK Tổng Hợp Hà Nội, Công ty TNHHNN1TV Dệt kim Đông Xuân đáp ứng ban đầu yêu cầu sản xuất: tính toán các thông số đúng theo công thức, mô phỏng đúng cấu trúc hình học và đưa ra hình ảnh vải tương đối sát thực

1 MỞ ĐẦU

Ngành dệt may là một trong những ngành có doanh số xuất khẩu hàng đầu (năm

2009 đạt hơn 9 tỷ USD vượt dầu thô); thu hút nhều lao động Tuy nhiên ngành dệt may được coi là một trong những ngành chưa có sự cạnh tranh cao, còn phụ thuộc nhiều yếu

tố nước ngoài Phần lớn nguyên liệu, phụ kiện, thiết bị phải nhập ngoại Mục tiêu phát triển của ngành là nâng cao năng lực cạnh tranh: tăng dần tỷ lệ nội địa hoá như phát triển nguồn nguyên liệu trong nước, sản xuất xơ sợi tổng hợp từ chế xuất dầu mỏ, phát triển sản xuất phụ kiện ngành may, sản xuất vải chất lượng cao thay thế dần nhập ngoại Một trong những công việc góp phần nâng cao năng lực canh tranh là vấn đề thiết

kế mẫu mã sản phẩm Cùng một nguồn nguyên liệu, qui trình sản xuất (tức là giá thành sản xuất như nhau), một thiết kế sản phẩm hợp lý sẽ làm tăng giá trị sản phẩm Với sự phát triển mạnh của tin học ngày nay, việc có một phần mềm thiết kế sản phẩm là hữu ích, đặc biệt với chức năng mô phỏng sản phẩm ảo là công cụ hiệu quả cho việc sáng tác mẫu mới, giúp giảm thiểu chi phí dệt thử

Trên thế gới đã có hầu hết các phần mềm mô phỏng sản phẩm dệt: Phần mềm thiết

kế và mô phỏng hình ảnh vải ca rô, vải dệt kim, phần mềm thiết kế và mô phỏng sản phẩm may Các phần mềm này phần lớn có giao diện bằng tiếng Anh, có giá thành cao

so với các doanh nghiệp vừa và nhỏ Gặp khó khăn khi máy tính hỏng, khi cài đặt lại hay khi cập nhật bổ sung chức năng mới Việc có được phần mềm thiết kế sản phẩm dệt trong nước có giao diện bằng tiếng Việt tiện lợi khi sử dụng cho các doanh nghiệp dệt là mong muốn của các nhà thiết kế: có giá thành rẻ hơn, thuận tiện khi cài đặt lại, khi cập nhật chức năng mới, phù hợp với công nghệ và thiết bị hiện có của Việt Nam Hiện tại chưa có phần mềm thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải dệt kim được viết tại Việt Nam Việc tính toán thiết kế vải được thực hiện thông qua hàng chục công thức khác nhau Mỗi thiết kế vải cần tính một vài phương án và từ đó chọn phương án phù hợp hơn Khi thực hiện tính toán bằng phần mềm, kết quả tính toán nhận được tức thì, ta chỉ việc nhìn kết quả và lựa chọn phương án

Công việc thiết kế kiểu dệt, màu sắc đối với mẫu có hoa văn phức tạp còn công phu

và tốn nhiều thời gian hơn so với việc tính toán Người thiết kế cần vẽ một bảng kẻ ô, dùng ký hiệu biểu diễn màu hay kiểu đan kết vòng sợi và điền vào ô gọi là hình vẽ kiểu dệt, ví dụ:

Hình 1: Hình vẽ kiểu dệt có hoa văn theo màu - thiết kế thủ công

Trên hình vẽ chỉ là các ký hiệu, không có hình ảnh sự liên kết các vòng sợi hay màu sợi, người thiết kế phải tự hình dung ra kiểu liên kết các vòng sợi trong lúc thiết kế, chỉ khi mẫu vải được dệt xong ta mới có được hình ảnh sản phẩm, Ví dụ ảnh vải sau khi dệt:

Hình 2: Hình ảnh chụp từ thiết kế trong hình 1 sau khi dệt

Với việc sử dụng phần mềm ta có được hình ảnh mô phỏng tương tự như trên mà chưa cần dệt thử, giúp cho việc thiết kế được cụ thể hoá hơn so với thiết kế thủ công Hướng tới mục tiêu phát triển và nội địa hoá các phần mềm thiết kế dệt, thay thế nhập ngoại, thuận tiện trong sử dụng Trong những năm qua Viện Dệt May đã xây dựng được một số phần mềm phục vụ nhu cầu thực tế sản xuất dệt may Tiếp tục mục tiêu phát triển các phân mềm thiết kế sản phẩm dệt trong ngành, Viện Dệt May đã được Bộ Công Thương giao nhiệm vụ xây dựng phần mềm thiết kế vải dệt kim nhằm mục đích:

- Tạo công cụ tính toán thiết kế nhanh, chính xác

- Tạo công cụ mô phỏng hình ảnh vải giúp thiết kế mẫu mới được thuận tiện

Chức năng mô phỏng hình ảnh vải giúp cho người thiết kế nhìn thấy sản phẩm ảo

Phần mềm có giao diện bằng tiếng Việt và cài đặt được trên hệ điều hành Win2000, WinXP, Vista

Phần mềm được xây dựng góp phần tin học hoá khâu thiết kế vải, tăng năng lực thiết kế mẫu mã sản phẩm dệt

Nội dung báo cáo gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan tài liệu - Thiết kế vải dệt kim: các phần mềm thiết kế vải trên thế giới và trong nước; Cấu trúc vải dệt kim và công việc thiết kế vải dệt kim

Chương 2: Thực nghiệm - Thiết kế hệ thống và giải thuật lập trình phần mềm: Cấu trúc dữ liệu; Công thức tính thiết kế; Phân tích thiết kế hệ thống phần mềm và giải thuật lập trình

Chương 3: Kết quả và bình luận - Các chức năng phần mềm thiết kế vải dệt kim: Các chức năng của phần mềm trong thiết kế vải, nhận xét và kết luận

Tài liệu tham khảo và phụ lục hướng dẫn sử dụng phần mềm

CHƯƠNG 1

1.1 Các phần mềm thiết kế vải trên thế giới và trong nước

Các phần mềm thiết kế vải dệt kim trên thế giới:

Hiện nay, hầu hết các sản phẩm công nghiệp đều có sử dụng máy tính trong thiết kế

để tính toán và mô phỏng hình ảnh sản phẩm trước khi sản phẩm được sản xuất Ứng dụng tin học trong thiết kế sản phẩm dệt may đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu và sử dụng trong nhiều năm nay, đó là các phần mềm: các phần mềm thiết kế vải dệt thoi, phần mềm thiết kế vải dệt kim, phần mềm thiết kế may, Dưới đây là các ví dụ một

số phần mềm thiết kế vải dệt kim:

* Tên phân mềm: Weftknit

Department MTM Katholieke Universiteit Leuven 2002 (Belgium)

Giao diện phần mềm

Hình 3: Hình vẽ thiết kế kiểu dệt vải dệt kim đan ngang của phần mềm Weftknit

Hình 4: Hình vẽ mô phỏng cấu trúc vải của phần mềm Weftknit

Phần mềm có công cụ thiết kế kiểu dệt, mô phỏng cấu trúc vải ở tỉ lệ phóng to, không có chức năng mô phỏng vải ở tỉ lệ thực

Hình 5: Hình vẽ mô phỏng hình ảnh vải vải của phần mềm Easy knit

Các phần mềm thiết kế vải trong nước

Hiện tại đã có một số phần mềm thiết kế sản phẩm dệt được xây dựng tại Việt Nam: + Phần mềm thiết kế vải dệt thoi, phần mềm là kết quả đề tài "Xây dựng phần mềm thiết kế vải dệt thoi" năm 2005 do Viện Dệt May chủ trì thực hiện Phần mềm đã được ứng dụng tại các công ty dệt như: Công ty dệt lụa Nam Định, Công ty Dệt Nam Định, Công ty dệt Vĩnh Phú, Công ty Dệt Thắng Lợi, Công ty Dệt Phong Phú, Công ty Dệt Việt Thắng, Công ty Dệt Đông Á, Công ty dệt Phước Long, Nhà máy Dệt Tân Tiến - Nha Trang, Trường đại học kinh tế kỹ thuật công nghiệp, Công ty dệt 19/5 Hà Nội,

Phần mềm thực hiện các công việc về thiết kế vải: Thiết kế và tính toán các thông

số vải thành phẩm, vải mộc, các thông số dệt Thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải ca rô Thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải theo kiểu dệt kết hợp với mô phỏng màu sợi, tự động tìm hình xâu go và điều go Thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải jacquard Có các công cụ điền kiểu dệt tự động Điều khiển máy đục bìa tự động theo mẫu đã thiết kế Chức năng

mô phỏng hình ảnh vải giúp cho người thiết kế cũng như người kinh doanh vải nhìn thấy sản phẩm ảo trước khi sản xuất, từ đó có thể chỉnh sửa theo yêu cầu Hình ảnh vải được

mô phỏng theo màu sợi, chi số, mật độ sợi, theo kiểu dệt với tỉ lệ thực Phần mềm có chức năng phóng đại hình ảnh vải giúp cho ta dễ dàng phân tích và thiết kế các mẫu vải

có kiểu dệt và hoa văn phức tạp

Hình 6: Hình vẽ mô phỏng hình ảnh vải của phần mềm Thiết kế vải dệt thoi TRI (Viện Dệt May)

- Phần mềm thiết kế vải Jacquard và máy đục bìa tự động của Viện Dệt May: tính toán các thông số thiết kế vải, công cụ thiết kế kiểu dệt, thiết kế hao văn, chế tạo máy đục bìa tự động Phần mềm đã được ứng dụng tại làng nghề dệt tơ tằm Vạn Phúc - Hà Đông -

Hà Nội

Hiện tại chứa có phần mềm thiết kế và mô phỏng hình ảnh vải dệt kim được viết tại Việt Nam

1.2 Cấu trúc vải dệt kim

Bên cạnh vải dệt thoi, vải dệt kim là một trong những mặt hàng chủ yếu dùng để may mặc

Vải dệt kim được tạo ra bằng sự liên kết các vòng sợi với nhau theo một quy luật nhất định Do được tạo thành bởi các vòng sợi nên vải dệt kim thường có tính đàn hồi; xốp thoáng khí và nhiều đặc tính khác so với vải dệt thoi và vải không dệt

Hình 7: Cấu trúc vòng sợi vải dệt kim

Đơn vị cấu trúc cơ bản của vải dệt kim là vòng sợi Vòng sợi trong vải có dạng ường cong không gian và được chia ra làm ba phần (Hình 7): cung kim 1, hai trụ vòng 2

đ-và các cung platin hay còn được gọi là các chân vòng 3 Các vòng sợi kề tiếp nhau theo hàng ngang được gọi là hàng vòng và theo hàng dọc được gọi là cột vòng Các thông số khác: chiều dài vòng sợi; bước cột vòng; bước hàng vòng là các thông số kỹ thuật quan trọng của vải dệt kim

Hình 8: Các dạng liên kết chính (cơ bản) của vòng sợi

Để vải được tạo thành, các vòng sợi phải được liên kết hai chiều với nhau, thường chúng được lồng qua nhau theo hướng dọc và liên kết liền với nhau theo hướng ngang hoặc hướng chéo Ở trường hợp lên kết theo hướng chéo, vòng sợi của hàng vòng này có thể được liên kết liền với vòng sợi của hàng vòng trên hoặc dưới nó Tùy thuộc vào h-ướng liên kết của các vòng sợi mà vải dệt kim được chia ra thành hai nhóm lớn

1 Vải dệt kim đan ngang: Ở nhóm vải này, các vòng sợi được liên kết liền với nhau

theo hướng ngang Mỗi hàng vòng thường do một sợi tạo thành, các vòng sợi trong một hàng vòng được tạo thành nối tiếp nhau trong quá trình dệt, VD:

Hình 9: Vải dệt kim đan ngang

2 Vải dệt kim đan dọc: Ở nhóm vải này, các vòng sợi có thể được liên kết liền với

nhau theo hướng chéo hoặc hướng dọc Mỗi hàng vòng được tạo thành bằng một hoặc nhiều hệ sợi, trong đó mỗi sợi thường chỉ tạo ra một vòng sợi của hàng vòng Tất cả các vòng sợi của một hàng vòng đều đồng loạt được tạo thành trong quá trình dệt, VD:

Hình 10: Vải dệt kim đan dọc

Trong phạm vi đề tài ta chỉ bàn tới vải dệt kim đan ngang

1.3 Mô hình hình học của vòng sợi

Có nhiều nghiên cứu trên thế giới về mô hình hình học vải dệt kim, mô hình hình học của giáo sư Dalidovi cho kết quả tính toán khá chính xác với thực tế Mô hình hình học của GS Dalidovic trong vải đan ngang một mặt phải dệt trơn được xây dựng dựa trên các giả thiết sau:

1 Sợi có tiết diện hình tròn với đường kính d

2 Các cung vòng (cung kim và cung platin) có dạng nửa đường tròn Các trụ vòng

có dạng đoạn thẳng

Hình 11: Mô hình vòng sợi vải dệt kim đan ngang

Chiều rộng bước cột vòng A Các cung vòng có đường kính như nhau nên các điểm tiếp khoảng bằng b/2 Chiều dài l của vòng sợi được GS Dalidovic xác định theo ba ph-ương án:

Phương án 1

Đối với mô hình phẳng được đơn giản hóa, độ nghiêng của các trụ vòng được bỏ qua Như vậy, chiều dài của các trụ vòng được xem như bằng bước hàng vòng B Tổng chiều dài của các cung vòng của một vòng sợi bằng chu vi của đường tròn có đường kính

D = A/2 + d Từ đó suy ra:

ưa

Với những phân tích trên, phương án 1 được chọn làm cơ sở cho việc tính toán và

mô phỏng hình ảnh vải Đường kính sợi tính theo độ nhỏ sợi, bước cột, bước hàng tính theo mật độ cột, mật độ hàng Những vòng sợi biến đổi như vòng chập, vòng chuyển các trụ vòng được tính theo định lý pitago

1.4 Thiết kế vải dệt kim

Để tạo ra các mặt hàng đa dạng khác nhau, người ta thay đổi các thông số thiết kế như loại nguyên liệu, độ nhỏ sợi, mật độ vòng, kiểu dệt, màu sắc Với việc thay đổi các thông số này người thiết kế thu được nhiều mẫu sản phẩm khác nhau Tuỳ mục đích sử dụng và yêu cầu khách hàng mà người thiết kế tính toán các thông số sao cho đạt các yêu cầu đề ra

Qui trình thiết kế vải:

Yêu cầu mẫu vải:

+ Nguyên liệu

+ Kiểu dệt

+ Mật độ cột vòng, hàng vòng

+ Màu sắc, hoa văn

+ Rộng vải, khối lượng vải

+ Các yêu cầu khác (độ co, yêu cầu chất lượng )

Tính toán các thông số vải mộc:

+ Tính các thông số: độ nhỏ sợi, mật độ cột, hàng vòng vải mộc; chiều rộng vải mộc; chiều dài vòng sợi

+ Xác định độ co vải mộc, độ co vải trong công đoạn hoàn tất khối lượng vải mộc

+ Thiết kế kiểu dệt, màu sắc, hoa văn

Tính các thông số dệt:

+ Cấp máy, số kim, rộng mắc

+ Lượng cấp sợi dệt

+ Thứ tự sắp xếp cam, kim, màu sợi

Hiệu chỉnh thiết kế: Hiệu chỉnh các thông số dệt phù hợp với thiết

bị và công nghệ nhà máy, tính lại các thông số mộc, thông số thành phẩm theo các thông số dệt đã hiệu cỉinh

So sánh thiết kế với yêucầu đề ra của mẫu vải

Dệt mầu thử hoặc triển khai sản xuất

Đạt Không đạt

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ GIẢI THUẬT LẬP TRÌNH PHẦN MỀM

2.1 Lựa chọn ngôn ngữ, các bước xây dựng phần mềm

Xét về phương diện quản trị tin học: đặc điểm phần mềm là tại mỗi thời điểm, phần mềm làm việc với 1 file dữ liệu độc lập (tương ứng với 1 thiết kế được mở), không có những dữ liệu kết nối động phức tạp Kỹ thuật chủ yếu sử dụng trong lập trình là tính toán công thức và kỹ thuật đồ hoạ

Từ đặc điểm trên, có nhiều ngôn ngữ lập trình đáp ứng được công việc: Java, Visual C, Visual Basic, Như vậy ta có thể lựa chọn ngôn ngữ lập trình nào cũng được tuỳ khả năng và "sở trường" của nhóm thực hiện đề tài Đề tài lựa chọn ngôn ngữ lập trình Visual Basic với lý do:

- Ngôn ngữ đáp ứng được các kỹ thuật lập trình tạo phần mềm

- Trong ngôn ngữ Visual Basic có thể sử dụng một số công cụ có sẵn trong môi trường Windows mà không cần lập trình từ đầu (như sử dụng các hộp hội thoại: OpenFile, SaveFile, MsgBox, InputBox )

- Kế thừa một số mô đun đã được lập từ những kết quả đề tài nghiên cứu trước đây (các đề tài như Xây dựng phần mềm thiết kế vải dệt thoi; Chế tạo máy đục bìa, đã được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic do Viện Dệt May chủ trì thực hiện.) Ứng dụng những giải thuật lập trình tương tự của các đề tài trước thay vì phải xây dựng từ đầu

Trong phạm vi báo cáo sẽ trình bày các giải thuật lập trình cơ bản, đặc trưng của mỗi mô đun, là những mô đun có những tính chất riêng biệt của phần mềm thiết kế vải Những giải thuật mang tính lý thuyết sẽ không trình bày (như phương pháp tạo hệ thống menu, phương pháp tạo thanh công cụ, ), những phần lập trình mà phần mềm nào cũng cần thực hiện và phương pháp có trong các tài liệu chuyên môn

Hệ thống Menu lệnh, Thanh công cụ, công dụng các lệnh, cách sử dụng được trình bày trong phần phụ lục

Phần mềm thiết kế vải là phần mềm ứng dụng mang tính chuyên môn, vì vậy việc xây dựng bài toán bắt nguồn từ nhiệm vụ và các công việc của người thiết kế vải

Các bước xây dựng phần mềm

Công việc 1 đã được trình bày trong chương 1, các công việc còn lại sẽ được trình bày trong chương 2 này

2.2 Cấu trúc dữ liệu:

Các dữ liệu của một bản thiết kế vải:

+ Dữ liệu số: các thông số về cấu trúc (mật độ vòng, độ nhỏ sợi, rộng vải, lượng sợi ); Các thông số về công nghệ dệt (cấp máy, số kim, rộng mắc ) Các dữ liệu này được lưu dưới dạng biến đơn (integer, single )

+ Dữ liệu màu: màu sợi sử dụng để tạo nên vòng dệt, hoa văn mẫu vải theo màu sợi Các dữ liệu này được lưu dưới dạng mảng Với vải dệt kim hàng ngang 1 màu, rapo màu được lưu dưới dạng mảng 1 chiều (mỗi phần tử là màu của một hàng) Với vải dệt kim nối tiếp nhiều màu / hàng, rapo màu được lưu dưới dạng mảng 2 chiều (mỗi phần tử

là màu của 1 vòng sợi)

+ Dữ liệu kiểu dệt (vòng dệt phải, dệt trái, vòng không dệt, vòng chập, vòng chuyển ); máy dệt 1 giường kim, 2 gường kim Hoa văn mẫu vải theo kiểu dệt Dữ liệu kiểu dệt được lưu dưới dạng mảng 2 chiều, mỗi phần tử lưu kiểu dệt của vòng dệt theo toạ độ hàng và cột

+ Dữ liệu hình sắp xếp kim được lưu dưới dạng mảng 1 chiều, mỗi phần tử lưu tên nhóm kim của kim tại vị trí của chỉ số mảng

+ Dữ liệu hình điều kim được lưu dưới dạng mảng 2 chiều, trong đó cột lưu nhóm kim và hàng lưu thứ tự điều kim

1 Phân tích nhiệm vụ, các công việc khi thiết kế vải

2 Lập bài toán : nhiệm vụ, công việc mà phần mềm cần có trong công việc thiết kế vải

3 Phân tích thiết kế hệ thống phần mềm và giải thuật lập trình

4 Viết phần mềm, đóng gói phần mềm, tài liệu hướng dẫn sử dụng

Ngoài các dạng dữ liệu chính nêu trên, mỗi một thiết kế vải còn có dạng dữ liệu văn bản (text) như: tên nguyên liệu, tên màu, tên kiểu dệt, các chú thích Các dữ liệu này được lưu dưới dạng biến chuỗi (string)

Để tiện việc quản lý, tất cả các dữ liệu trên về một mẫu vải được lưu trong 1 file duy nhất Như vậy cấu trúc file dữ liệu là dữ liệu hỗn hợp

l- Chiều dài vòng sợi (cm)

L- Chiều dài 1 hàng sợi (cm)

GM - Khối lượng vải mộc (g/m)

GM2 - Khối lượng vải mộc (g/m2)

GTP - Khối lượng vải thành phẩm (g/m)

GTP2 - Khối lượng vải thành phẩm (g/m2)

EhaoTP - Tỷ lệ tiêu hao khối lượng hoàn tất

EM - Độ co ngang vải mộc (%)

ENtp - Độ co ngang vải thành phẩm (%)

EDtp - Độ co dọc vải thành phẩm (%)

Rmac - Chiều rộng mắc sợi (cm)

Rmoc - Chiều rộng vải mộc (cm)

L=∑

=

n i i

l

1Khối lượng vải mộc g/m

GM = ∑

=

10

* 1

h k k

n i ki

Rtp = Rmoc(1-ENtp)

2.4 Phân tích thiết kế hệ thống phần mềm và giải thuật lập trình

2.4.1 Xây dựng bài toán:

Yêu cầu phần mềm: đảm nhiệm được các nhiệm vụ tính toán và thiết kế truyền thống như sơ đồ qui trình thiết kế vải nêu trên, ngoài ra còn có công cụ mà thiết kế bằng thủ công không có: mô phỏng hình ảnh vải, mô phỏng cấu trúc hình học Từ tính chất công việc thiết kế vải, ta xây dựng sơ đồ nhiệm vụ phần mềm:

Hình 13: Sơ đồ phân tích nhiệm vụ bài toán phần mềm

Yêu cầu mẫu vải: + Nguyên liệu

+ Kiểu dệt

+ Mật độ cột vòng, hàng vòng

+ Màu sắc, hoa văn

+ Rộng vải, khối lượng vải

+ Các yêu cầu khác (độ co, yêu cầu chất

ượng )

Tính toán các thông số vải:

+ Tính các thông số : độ nhỏ sợi, mật độ

cột, hàng vòng vải mộc; chiều rộng vải

mộc; khối lượng vải mộc, chiều dài vòng

sợi

+ Xác định độ co vải mộc, độ co vải trong

công đoạn hoàn tất

Tính các thông số dệt:

+ Cấp máy, số kim, rộng mắc

+ Lượng cấp sợi dệt

Hiệu chỉnh thiết kế: Hiệu chỉnh các thông

số dệt phù hợp với thiết bị và công nghệ nhà

máy, tính lại các thông số mộc, thông số

thành phẩm theo các thông số dệt đã hiệu

chính

So sánh thiết kế với yêu cầu đề

ra của mẫu vải

Dệt mẫu thử hoặc triển khai sản xuất

Đạt

Chưa đạt

Sử dụng các công cụ:

+ Thiết kế kiểu dệt + Thiết kế màu + Thiết kế hoa văn

Mô phỏng hình ảnh vải:

+ Mô phỏng hình ảnh thực (sản phẩm ảo

+ Mô phỏng cấu trúc hìnhhọc + Thứ tự sắp xếp cam, kim, màu sợi

Đánh giá ngoại quan mẫu vải (màu sắc, hoa văn, kiểu dệt )

Phần mềm

Dữ liệu vào phần mềm

Dữ liệu ra phần mềm

Mục trước đã nêu cấu trúc dữ liệu về mặt tin học Xét về tính chất công việc, có thể chia dữ liệu thiết kế thành 2 dạng:

+ Dữ liệu định lượng: các thông số vải (độ nhỏ sợi, mật độ, vòng, khối lượng vải ) Những đại lượng này được tính toán và liên quan với nhau bằng công thức Việc tính toán dựa vào yêu cầu mẫu vải Dữ liệu này quyết định tới cấu trúc vải (dầy thưa, nặng nhẹ )

+ Dữ liệu định tính: dữ liệu màu, kiểu dệt, hoa văn Dữ liệu này quyết định tới ngoại quan của mẫu vải

Trong sơ đồ nhiệm vụ phần mềm chia thành 2 nhánh công việc thực hiện việc tính toán thiết kế 2 dữ liệu trên

Dữ liệu định lượng được mẫu vải tính toán tự động mỗi khi người thiết kế nhập sửa thông số theo công thức đã được cài đặt trong phần mềm

Dữ liệu định tính không được phần mềm tự động tính toán và đưa ra, dữ liệu này do người thiết kế tạo ra theo yêu cầu mẫu vải Phần mềm có nhiệm vụ tạo ra các công cụ để người thiết kế thực hiện việc tạo dữ liệu Ví dụ: phần mềm không tự tạo màu sắc, hoa văn, người thiết kế sử dụng các công cụ phần mềm tạo màu sắc, hoa văn Nhờ có công cụ

mô phỏng người thiết kế thấy được sản phẩm ảo

Cơ chế làm việc của người thiết kế với phần mềm:

- Nhập các yêu cầu ban đầu về mẫu vải cần thiết kế, phần mềm tính các thông số còn lại

- Sử dụng các công cụ phần mềm hiệu chỉnh các thông số cho phù hợp với thiết bị

và công nghệ nhà máy đồng thời đáp ứng được các yêu cầu đề ra

- Sử dụng các công cụ phần mềm thiết kế màu, kiểu dệt, hoa văn

- Sử dụng công cụ mô phỏng hình ảnh vải, phân tích, nhận xét kết quả và đưa ra phương án chỉnh sửa mẫu vải đạt được yêu cầu đề ra của mẫu vải

Điểm đặc trong phần mềm thiết kế sản phẩm:

- Sau khi đã nhập dữ liệu đầu vào, tiếp theo người thiết kế luôn luôn hiệu chỉnh và thay đổi dữ liệu thiết kế, mỗi lần hiệu chỉnh, phần mềm tính tự động lại các kết quả Người thiết kế dựa vào kết quả, phân tích và đưa ra phương án công việc tiếp theo tới khi đạt được kết quả theo yêu cầu (Khác với các phần mềm thống kê là sau khi nhập dữ liệu đầu vào, các thao tác tiếp theo của người sử dung sẽ không làm thay đổi dữ liệu mà chỉ là lựa chọn phương án kết xuất kết quả)

Hình 14: Sơ đồ cơ chế làm việc của người thiết kế với phần mềm

Từ những phân tích trên ta có nhiệm vụ của việc lập tình phần mềm là:

- Cài đặt các công thức tính toán tự động trong phần mềm để người thiết kế thấy được ngay kết kủa mỗi khi nhập chỉnh dữ liệu

- Tạo các công cụ để nhập chỉnh dữ liệu theo đặt thù công việc của người thiết kế vải (bao gồm các công cụ hiệu chỉnh thông số, thiết kế màu, kiểu dệt, hoa văn )

- Mô phỏng hình ảnh sản phẩm giúp người thiết kế thấy được sản phẩm ảo để đưa phương án chỉnh sửa tiếp cho tới khi đạt yêu cầu

Như vậy để đánh giá giá trị sử dụng phần mềm thiết kế dựa vào:

- Tính chính xác, nhanh trong việc tính toán và hiệu chỉnh các thông số thiết kế

- Tính linh hoạt và tiện lợi của các công cụ thiết kế (kiểu dệt, màu, hoa văn ) theo đặc thù công việc của người thiết kế cần tới trong quá trình thiết kế một mẫu vải

- Chất lượng mô phỏng hình ảnh sản phẩm so với mẫu thực

- Khả năng lưu trữ, quản lý, tạo biểu mẫu, tính toán thông số dệt đáp ứng nhu cầu sản suất thực tế theo thiết bị và công nghệ hiện có của doanh nghiệp

2.4.2 Hệ thống phần mềm và giải thuật

Từ yêu cầu nhiệm vụ thiết kế, cơ chế làm việc phần mềm đã được phân tích, hệ thống phần mềm được xây dựng như sau:

Dữ liệu thiết kế Phần mềm

Yêu cầu mẫu vải

Người

thiết kế

Bản thiết kế

Hệ thống phần mềm được chia thành 4 block tương ứng 4 mảng nhiệm vụ chính:

Các giải thuật lập trình chủ yếu:

- Cài đặt công thức tính toán

- Sử dụng các câu lệnh lập trình rẽ nhánh xét các kiểu dệt phối hợp

- Phân tích vòng sợi thành các phần hình học cơ bản, sử dụng các kỹ thuật đồ hoạ

để vẽ các phần hình học cơ bản ghép thành vòng sợi Toạ độ, độ to nhỏ các phần hình học, màu vẽ, thứ tự vẽ phụ thuộc vào cấu trúc vải, màu sợi, kiểu dệt vì thế hình ảnh mô phỏng phản ảnh đúng cấu trúc hình học của vải

- Sử dụng kỹ thuật lập trình hướng đối tượng, trong đó mỗi công cụ được gán bằng một đối tượng Mỗi thao tác của người sử dụng tác động tới đối tượng (nhập, chỉnh sửa giá trị ) được gán thành một sự kiện (event) của đối tượng Ứng với mỗi sự kiện là một loạt các chương trình con tính các thông số còn lại theo công thức hoặc các chương trình

về đồ hoạ được thực thi

Mỗi block được chia thành các mô đun đảm nhiệm nhiệm vụ chi tiết hơn

Tạo biểu mẫu thiết kế, in, lưu thiết kế

2.4.2.1 Block tính thông số vải

Hình 16: Block tính thông số vải

Từ yêu cầu mẫu vải (dữ liệu vào), phần mềm tính các thông số thành phẩm và thông

số mộc Các yêu càu mẫu vải có được từ:

- Dựa vào mục đích sử dụng để xác định các thông số ban đầu (ví dụ áo len mặc màu đông cần dầy, chi số sợi nhỏ, nguyên liệu len hay acrylic; áo phông mặc mùa hè cần nhẹ, thoáng, nguyên liệu bông, bông pha )

- Theo yêu cầu khách hàng (khách hàng yêu cầu một số thông số cụ thể của sản phẩm lúc đặt hàng sản xuất )

- Các thông số có được từ việc phân tích mẫu thực do khách hàng cung cấp (khách hàng có thể yêu cầu dệt đúng mẫu thực hoặc một số thông số như mẫu thực, một số thông

số khác cần yêu cầu thay đổi khác đi )

* Mô đun tính thông số vải thành phẩm:

Hình 18: Giao diện mô đun tính thông số vải thành phẩm

Mô đun tính thông số vải mộc:

Hình 19: Giao diện mô đun tính thông số vải mộc

Giải thuật lập trình tính các thông số :

Các công thức được cài đặt trong lâp trình, khi một thông số được nhập sửa, các thông số khác được tính theo Như vậy thông số đang nhập sửa là biến, các thông số còn

Các thông số có thể nhập sửa được gán bằng nút lệnh (Button - hiển thị 3D) Các thông số tính theo được gán bằng nhãn (Label - hiểnthị 2D)

2.4.2.2 Block thiết kế màu, kiểu dệt, hoa văn

Hình 20: Block thiết kế màu, kiểu dệt, hoa văn

2.4.2.2 1 Mô đun thiết kế màu

Nhiệm vụ: tạo công cụ để người thiết kế

+ Thay đổi màu

+ Đặt tên màu

Hình 21: Bảng chỉnh màu và đặt tên màu

Sử dụng Picture Box để thể hiện bảng màu gồm màu, mã màu trong hệ màu RGB,

Thiết kế màu, kiểu dệt, hoa văn

dệt

Thiết kế hoa văn

Thay đổi màu

Màu sắc trong thiết kế vải đòi hỏi sự chính xác cao, vì vậy phần mềm tạo công cụ chọn màu với độ vi chỉnh màu nhỏ

Hình 22: Công cụ chỉnh màu 24bit

Trên công cụ tạo màu 24 bit có các nút vi chỉnh sử dụng khi cần chỉnh màu với sự sai khác nhỏ (1/256 của mỗi màu thành phần RGB)

Để tạo được công cụ pha màu trên, ta sử dụng các đối tượng để lập trình như: Picture box để thể hiện các cửa sổ màu, các Scroll bar tạo các thanh vi chỉnh, sử dụng các TextBox để nhập dữ liệu số

Khi di chuyển toạ độ điểm màu, ta đã thay đổi toạ độ điểm màu trong hệ HSL Để chuyển màu từ hệ HSL sang hệ RGB ta sử dụng chương trình con chuyển đổi sau:

R = 255 * Hue_2_RGB( var_1, var_2, H + ( 1 / 3 ) )

G = 255 * Hue_2_RGB( var_1, var_2, H )

B = 255 * Hue_2_RGB( var_1, var_2, H - ( 1 / 3 ) )

Thay đổi tên màu: thay đổi tên màu khá đơn giản, ta chỉ việc sử dụng Textbox để

nhập lại tên màu

2.4.2.2.2 Mô đun thiết kế kiểu dệt

Nhiệm vụ: tạo công cụ vẽ kiểu dệt

Công cụ vẽ kiểu dệt: Mỗi dạng kiểu dệt được gán bằng một nút lệnh trên tranh công

cụ Khi kiểu dệt được chọn, mỗi khi ta nhấn chuột phải, kiểu dệt được vẽ tại điểm nhấn chuột

Có các công cụ vẽ kiểu dệt sau:

Hình 23: Hình vẽ kiểu dệt

2.4.2.2.3 Mô đun thiết kế hoa văn

Mô đun thiết kế hoa văn có nhiệm vụ thiết kế hoa văn và tải hình vẽ từ các ứng dụng khác của windows tới phần mềm

- Nhập sửa hoa văn trực tiếp: Ta có thể nhập sửa hoa văn trực tiếp trên hình vẽ theo màu hay kiểu dệt Mỗi khi nhấn nút phải chuột, vòng sợi có màu, kiểu dệt chọn được vẽ tại toạ độ nhấn chuột Ở đây sử dụng sự kiện (event) MouseDown để gọi thủ tục vẽ vòng sợi theo màu, kiểu dệt và cập nhật dữ liệu vào cơ sở dữ liệu, thủ tục như sau:

Private Sub Pk_MouseDown(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y

As Single)

CapNhatDuLieuVongsoi(mau, kieudet,vitri)

Vẽ kí hiệu vòng sợi trên hình vẽ kiểu dệt

Vẽ lại vòng sợi trên hình ảnh vải

End Sub

Hình 24: Hoa văn trên hình vẽ kiểu dệt và hình mô phỏng

- Nhập hoa văn từ các ứng dụng khác của windows

Khi ta đã có mẫu hoa văn từ các ứng dụng khác của windows, tải hình vẽ vào phần mềm Ví dụ: Cần dệt hoa văn trên sản phẩm được vẽ như sau:

Bước 1: Chuyển hình vẽ vào phần mềm

Hình 25: Hoa văn cần dệt từ file ảnh logo.bmp

Bước 2: Chuyển hình vẽ sang dạng ô lưới: Kẻ ô lưới theo kích thước ảnh và kích thước vòng sợi

Gọi x và y là kích thước hoa văn (đơn vị pixel)

X và Y là kích thước hoa văn cần dệt trên vải (cm)

Hình 26: Hình vẽ hoa văn được kẻ ô lưới hình

- Chuyển hoa văn sang kiểu dệt: Tính màu trung bình của mỗi ô, so sánh màu mỗi ô

màu của ô Việc so sánh được tính trong hệ toạ độ màu RGB Mỗi màu của bảng màu sẽ

là một điểm trong hệ toạ độ, màu ta cần gán cho ô có khoảng cách với màu của ô là gần nhất Nếu gọi B(r1,g1,b1) là màu của bảng màu, màu của ô là M(r2,g2,b2), khoảng cách

2 màu trong hệ toạ độ là d= (r2 −r1 ) 2 + (g2 −g1 ) 2 − (b2 −b1 ) 2 ) có giá trị nhỏ nhất (hai màu gần nhất) Kết quả tính toán cho ta một hình vẽ kiểu dệt đã được điền màu:

Hình 27: Hoa văn đã được chuyển thành kiểu dệt

Công cụ tiếp theo là điền mỗi màu của hoa văn bằng kiểu dệt được chọn

Phương pháp phân tích màu và công thức được cài trong phần mềm và được phần mềm tính tự động, khi chạy phần mềm, ta chỉ tải hình vẽ, nhập kích thước ô là có được kết quả

2.4.2.3 Block mô phỏng hình ảnh và cấu trúc hình học vải

Có 2 chế độ mô phỏng riêng biệt:

+ Mô phỏng theo hình ảnh thực của vải để người thiết kế thấy được hình ảnh ảo sản phẩm

+ Mô phỏng theo mô hình hình học (ở tỷ lệ phỏng to) giúp người thiết kế thấy được cấu trúc hình học các mẫu có kiểu dệt phước tạp

Hình 29: Block mô phỏng hình ảnh vải, mô phỏng cấu trúc hình học

2.4.2.3.1 Mô đun mô phỏng hình ảnh thực

Mô phỏng hình ảnh vải

Mô phỏng

hình ảnh thực

Mô phỏng cấu trúc

mô hình hình học

Ở đây ta sử dụng đối tượng Picture box để vẽ hình ảnh Dùng các phương thức Line, Circle, Pset để vẽ các đường thẳng, cung tròn, điểm ảnh là các đơn vị hình học tạo nên vòng sợi

Bước 1: Vẽ vùng màu theo màu và toạ độ, ở bước này ta chỉ thấy được vị trí vòng sợi mà chưa thấy được "hình dáng" vòng sợi

Hình 30: Hình vẽ màu xác định vị trí vẽ vòng sợi

Bước 2: Tạo các điểm màu đậm nhạt sáng tối theo màu sợi của từng vòng sợi, giữa thân sợi tô màu sáng, viền sợi tô màu đậm Ta đã thấy được "hình dáng" vòng sợi, nhưng hình mô phỏng giống "hình vẽ" mà chưa sát với hình ảnh thực của vải

Bước 3: Tạo hiệu ứng texture theo hình ảnh đặc trưng của vải dệt kim, các điểm ảnh đậm nhạt không xuất hiện theo trật tự nhất định mà xuất hiện ngẫu nhiên giống như ảnh chụp từ vải

Hình 32: Hình vẽ vòng sợi tạo hiệu ứng texture

Nếu chỉ căn cứ mô hình hình học để vẽ vòng sợi, tức là các khối hình học ghép lại với nhau ta không nhận được hình ảnh giống thực, cần có những biến đổi đồ hoạ tiếpp theo để hình ảnh "tự nhiên" hơn

Giải thuật lập trình tương tự như mô phỏng cấu trúc hình học được trình bày các mục sau

Mô phỏng hình ảnh vải dạng rapo liên tiếp và dạng sản phẩm

Xét về chu kỳ kiểu dệt và màu, vải dệt dệt kim chia 2 loại : dạng vải rapo liên tiếp

và dạng sản phẩm

- Dạng vải rapo (chu kỳ hoa văn) liên tiếp: Vải dệt liên tục theo từng cuộn vải một (mỗi cuộn có chiều dài khoảng 100-200m) Ở dạng này có vải dệt kim tròn và dệt kim phẳng Với các loại vải này, ta chỉ cần thiết kế 1 rapo Các rapo nối tiếp nhau theo chiều ngang hết khổ vải hoặc hết chu vi đường ống với vải dệt kim tròn tạo thành một hàng rapo Các hàng rapo nối tiếp nhau theo chiều dài tới hết cuộn vải Với loại vải dạng liên tiếp, sau khi hoàn tất, người ta phải giác mẫu, cắt và may thành sản phẩm may, ví dụ: