一种新型六角形编织机器的构建与应用

文章首先简单地回顾了传统编织技术,然后阐述新型的六角形编织基本原理,并从编织运动实现原理以及编织控制方面详细讲述基于Labview计算机控制的六角形编织机器的构建方法。最后,通过举例方式展示这种六角形编织的初步应用。可以看出,这种新颖的六角形编织机器的开发,对未来利用精细化微观编织产品的新兴领域来说具有重大意义。

三维六角形编织结构的计算机模拟

基于三维六角形编织原理,采用编织纱线位置点的矩阵表示法,根据纱线的运动情况,得到每一步运动后的纱线位置坐标,然后采用B-spline曲线对每一根纱线进行拟合,用管状实体代表纱线对整个编织体进行三维显示,经过优化后得到编织体的仿真图像.仿真结果表明,该模拟方法能够对复杂六角形编织结构进行形象模拟,为探索编织体中内部纱线排布提供有力工具.

六角形编织物的微观结构模拟

为研究第2代六角形编织物的复杂结构并预测其性能,利用MatLab软件设计出一套可直接模拟六角形编织物细观结构的算法,得到了可很好地反映编织结构的模型。根据第2代六角形编织角轮和转换装置的运动规律,推演携纱器的运行路径,编写出模拟携纱器行走路线的代码程序。通过编织轴向的路程计算,获得纱线运动的空间路径,并利用B样条法对空间路径进行优化,最后运用Solidtube函数进行实体化模拟,实现了细观结构的可视化。本文算法基于最基本的角轮与转换装置的关系编写,对于六角形编织物结构模拟具有普适性;同时进行了不同六角形预制件的编织实验发现,实验成品与模拟编织结构吻合度高,验证了算法的准确性。

血管支架预制件的六角形三维虚拟编织

为解决六角形三维编织血管支架的编织工艺复杂、开发周期长的问题,提出了基于MatLab编程的支架三维虚拟编织方法,以快速完成编织工艺开发。首先,基于六角形编织机底盘的结构特点,对底盘单元进行坐标数值化,从而可将支架编织的工艺和工序转换为不同时刻下携纱器在底盘上的XY平面坐标和运动信息以及纱线在芯棒上的高度坐标z值,并应用数值计算方法进行连接和拟合,建立纱线空间轨迹的数学模型,得到虚拟支架的三维基本形态。然后,将编织支架的三维形态展开为二维形态,分析二维平铺形态下单向支架沿螺旋方向缠绕的特点,应用线性方程组求解纱线的交织点坐标,并通过层内和层间的纱线交织关系判断得到各交织点的交织类型。最后,通过方程修正得到具有六角形编织特征的纱线波动方程,进一步建立了具有纱线立体交织特征的虚拟支架实体化数学模型。经不同编织工艺的支架虚拟仿真实验,将虚拟支架与其实物进行比较发现,虚拟支架均能准确直观地表达实物的几何特征和交织特征。由此验证了虚拟仿真建模的正确性,有利于六角形三维编织工艺的快速开发。

基于三维打印的六角形编织物几何模型的构建

相对于传统的编织技术，六角形编织在织物形状的兼容性、纱线交织率和纱线容积率等方面具有独特的优势。为分析六角形编织物的几何结构，先按照六角形编织方法编织出圆形预制件，由六角形编织预制件编织过程中的纱线轨迹重复性和对称性特点，绘制出初始的CAD模型，再利用三维打印技术打印出对应的模型。由于三维打印实体模型具有直观性，可以较为方便地观察并分析其几何结构，利用坐标变换对初始CAD模型进行优化，得到较为接近六角形编织预制件的三维打印模型，并对六角形编织物的微观结构进行了初步分析。

六角形三维编织物结构的Matlab仿真及优化

基于六角形三维编织工艺,通过分析编织过程中携纱器的运动规律,利用Matlab编写算法将其所读取的电机控制矩阵转化为编织纱线的空间轨迹点坐标,利用B-spline曲线对纱线运动轨迹进行拟合,再对纱线截面和花节长度进行优化,得到一种能够很好地反映真实编织样本的结构纱线模型。仿真结果显示,纱线模型中的纱线形态与真实织物中的纱线相似,纱线编织角规律符合实际织物。研究结果为六角形三维编织物的纱线空间结构可视化和单胞体划分提供了理论和技术基础。