在“十三五”规划和《中国制造2025》的大背景下,纺织行业正不断推进整体产业结构优化,推进智能制造及绿色制造,以实现当前纺织产业的升级与转型。基于环锭纺的三通道数码纺纱技术以计算机动态控制纱线纺制,并以染色纤维为原料生产纱线,可极大地丰富纱线品种,提高生产效率,减少环境污染,极为顺应当前产业环境。纺织CAD技术是一种利用计算机软件对纺织品进行设计并模拟,展现设计产品特征的技术。该技术通过交互式界面完成图形反馈,避免了传统设计过程须反复多次制样的缺陷,能极大程度地提高设计与生产效率。数码纱颜色丰富,变化多样且循环周期很长,当前针对纱线的模拟方法无法很好的适应数码纱的外观模拟,因此能够适应数码纱设计的纺织CAD系统成为迫切需求。为此,本文提出了一种针对数码纱的数字黑板模拟方法,基于此开发具有工艺参数模拟及来样分析功能的数码纱CAD系统。本文工作主要包括以下四个部分:(1)首先研究数码纱成纱机理,作为数码纱模拟方法的设计基础。数码纱丰富的外观特征源于实时动态变化的三通道异色粗纱喂入比,相较于传统纱线,其最大的特点为颜色搭配丰富多样,颜色循环规律复杂多变,并且通常具有极长的循环周期。通过分析数码纱外观特征,简化数码纱纱干,得出其纱干外观主要构成单元为不同尺寸的色块片段,其尺寸受控于三通道异色粗纱喂入比。因此,得出以各通粗纱道产生的色块片段为模拟的基本单元。(2)分别针对纱干与毛羽提出模拟方案,以实现数码纱仿真模拟。针对纱线主干,基于色块单元,建立了色纱配比工艺参数到数码纱主干模拟图像的映射模型,实现了数码纱整体外观特征的模拟。为丰富纱体局部特征,根据数码纱的捻度,颜色渐变特征,色块尺寸分布特征等建立了颜色渐变模型、捻度映射模型、色块尺寸分布模型、模拟光照模型,其结果能较真实地反应数码纱纱干的颜色规律、纱线捻度、以及光照效果。为实现纱线毛羽模拟,引入分形理论,将纱线毛羽形态类比于树木枝杈及闪电,利用随机中点位移算法,模拟生成不同形态的毛羽。通过参数调整完成毛羽长度、分布及形态的控制,实现了对端毛羽、圈毛羽、浮游毛羽的形态模拟,具有较高的真实感。(3)设计了多组对比实验,以验证该模拟方法的有效性、稳定性、普适性。渐变纱能充分体现数码纱的特点,因此以一组渐变纱工艺参数为试验对象展示了本文方法的具体模拟流程,对比实际产品,得到了较为真实的模拟结果,证明了方法的有效性。讨论了几种主要模型参数对模拟结果的影响,其结果显示参数的选取范围能够满足实际模拟需求,验证方法了自身的稳定性。以渐变纱为例,讨论了不同配色方案和混色比工艺下的模拟效果,其结果验证方法的工艺适应性;将该方法用于混色纱、段彩纱的模拟,得到较真实的效果,验证了方法的品种适应性。(4)基于上述方法,开发数码纱工艺CAD系统,该系统具有完善的图形化界面,可通过输入数码纱工艺参数实时输出数码纱模拟效果图。此外,该系统还具有数码纱来样分析功能,通过对数码纱来样采集的扫描图像进行图像预处理、图像分割、颜色聚类等操作,实现各组份喂入粗纱颜色及喂入比工艺的输出,并以得出的工艺参数进行数码纱模拟,进一步全面辅助数码纱工艺设计。