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纺织工程专业虚拟仿真实验教学探究-纺织

技术论文-轻手工业论文

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摘要:虚拟仿真实验因教学效率高、成本低等优势，已成为纺织工

程专业实验教学的重要手段。开发纱线设计仿真、织物组织与结构仿

真、纹织物设计仿真与织造、多臂织物设计仿真与织造、绣花设计仿

真与刺绣、纺织品三维贴图、虚拟外贸单证实训等纺织工程专业虚拟

仿真实验教学项目，提出以案例教学法为导向，寓教于练，自主学习

的理念，使学生在个性化设计的案例中掌握理论知识，提高纺织品设

计和创新实践能力。

关键词:纺织工程专业;纺织品设计;虚拟仿真;实验教学

一、虚拟仿真实验教学理念

纺织工程专业虚拟仿真实验教学体系在实验系统的各个环节将实

验项目由基础实验逐渐向综合性、创新性实验拓展，具体的教学理念

包括:(1)案例教学。教学资源准备充实、素材多样。(2)寓教于练。强

调实践，尽可能少教甚至不教。(3)自主学习。设置阶段性目标，使学

生获得成就感，激发学生学习的主动性。在此基础上，形成覆盖纺织

加工全流程的低成本、低能耗、零排放、易管理的绿色实验教学平台。

高能耗和高污染是纺织行业面临的主要问题，此外，无论是新型纤维

的开发，还是纺织新产品的设计与工艺优化，均存在染化药剂、纤维、

坯布、织物成品消耗带来的开发成本问题，这也是我国原创性纺织新

产品逊色于发达国家的主要原因之一。根据纺织产业的特征，构建较

完整的绿色实验教学平台，与传统的实验教学相比，具有低成本、低

能耗、零排放、易管理的显著优势［4］。

二、虚拟仿真实验教学内容

1．纱线设计仿真

大多数高校纺织工程实验室均配备有梳理、并条、粗纱、细纱等

全套或部分纺纱实验机和生产样机，甚至可实现从纤维原料到纱线成

品的全流程加工。但由于纺纱加工流程长、工序多，实验室设备台(套)

数有限，原料和能源消耗大，存在安全隐患等，无法在有限的实验教

学时间里满足每名学生的自主设计实验需求。而纱线设计虚拟仿真实

验教学可显著提高实验教学效率，降低实验成本，使学生快速了解单

纱、股线、花色纱线的基本形态特征，以及纱线线密度、捻度、捻向、

色彩、光泽对纱线形态特征的影响等知识点。通过项目组自主研发的

纱线设计仿真软件，或采用其他商用纺织CAD软件［5］，一般可实

现:(1)设计与模拟不同线密度、色彩、光泽、毛羽度、捻度(向)的单纱;(2)

设计与模拟不同合并根数、合并方式、捻度(向)的股线;(3)设计与模拟

不同色彩配置、不同线密度配置、不同芯线与饰线配置等花式纱线;(4)

对设计模拟的纱线和实体纱线图像创建纱线数据库。

2．织物组织与结构仿真

传统的“织物组织与结构”课程需要学生手工绘制组织图、穿综图

和纹板图，效率低、周期长。而通过计算机软件辅助，学生可以快速

设计组织结构，并预览各种织物组织结构的仿真效果，同时深刻理解

织物组织的构成要素，进一步了解组织图、穿综图及纹板图三者之间

的相互关系。多款纺织CAD软件均可实现织物组织与结构仿真。一

般可实现:(1)设计经纬循环数、经纬组织点点数、经纬向飞数等值，

生成组织图;(2)输入穿综图、纹板图生成组织图，或者输入组织图、

纹板图生成穿综图，或者输入组织图、穿综图生成纹板图;(3)调整参

数，观察生成组织的变化。

3．纹织物设计仿真与织造

全自动或半自动提花织样机可以满足纺织工程专业学生在实验室

织造纹织物的需求，但整经、穿综、穿筘等织前准备工作会耗费大量

时间，且实验室一般没有配备多台提花织机，因此并不具备让多数学

生在有限的教学时间内完成自主设计和织造个性化纹织物的条件。

而纹织物设计仿真实验可以显著提高教学效率，降低实验成本，同时

满足每名学生个性化自主设计实验的需求，因此也成为纺织CAD实

验教学的重点内容。使用荷兰Nedgraphics公司的提花设计软件等多

种纺织CAD软件，可实现从原始设计图到纹板图、仿真效果图的纹

织物仿真设计，模拟织物成品的真实效果，同时还可以完成上机织造。

4．多臂织物设计仿真与织造

小样织机因其简单易用、单台占地小、台套数多、成本低等特点，

成为纺织工程专业学生在学校实验室接触最多也是实验教学中使用

频率最高的设备之一，学生可以地完成小提花织物的设计和织造。

通过纺织CAD软件的辅助，学生可以在几分钟内预览多臂织物的仿

真效果图，并根据需要快速调整设计方案，完善实物作品。学生可以

通过调整经纬纱线密度、组织参数设计不同的多臂织物，