基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法与流程

1.本发明涉及基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法，属于纺织行业的色彩调控技术领域。


背景技术：

2.在现有的纺纱工艺流程中，从染色纤维、原液着色纤维或者天然彩色纤维中优选不同色彩的纤维作为基色纤维，通过手工混和、拼花混和、棉包混和、并条混和、粗纱混和、细纱混和等手段纺制色纺纱或彩色纱。
3.色纺纱生产过程中，需要把握流行趋势并基于市场需求进行纱线色彩创新设计，推出纱线的系列化色彩，需要构建色纺纱颜色模型及其色彩的全色域调控体系，明晰成型纱线颜色与基色纤维颜色及其混合比的对应关系；需要根据来样色彩快速设计配色方案，快速精准打样复色。因此，如何进行色彩混配及色彩创新是色纺纱及彩色纺纱的关键技术之一。
4.目前，色纺纱行业，尚未建立全色域配色的概念，在配色方法上普遍采用的邻近色配色法，或者采用基于三原色配色理论的三元色宝塔形配色法；在配色模式上是以点对点的来样配色为主，基于体系化色彩创新推出系列化配色方案的工作模式还较少。
5.色纺纱的配色问题，实际上是如何通过几种纤维的基础颜色的混配获得所有可见色彩。如何将牛顿的三原色原理或者印刷领域的四基色(种子色)原理应用在色纺纱领域，仍然存在一个巨大的障碍有待解决。同时，传统的纺纱理论也未能提供如何调控成型纱线的色相、彩度、明度及其色彩的纺纱工艺方法，也未能提供如何纺制全色域混色纱，实现彩色纺纱的工艺方法，目前存在以下四个瓶颈问题需要解决：
6.1、如何依据于色纺纱领域的特点，选择和优化多元基色(种子色)纤维构建全色谱配色模型，通过上述多元基色(种子色)纤维进行不同的组合以及调控多元基色(种子色)纤维混合比，使混色纤维集合体的色相在0～360
°
范围内变化、明度在0～1范围内变化，彩度在0～1范围内变化，这是构建全色域网格化配色模型的关键。
7.2、如何基于全色域配色模型，通过多元基色(种子色)纤维的网格化混配，构建全色域网格化混色模型，需要构建网格化混色算法，实现基于网格点序号获取网格点对应的空间坐标值、颜色值、多元基色(种子色)纤维混合比的算法，并构建等明度、等彩度、等色相网格点的矩阵方程，这是构建全色域网格化混色模型的关键。
8.3、如何通过转杯纺多通道数控纺纱系统及其数控算法，构建多通道喂入比—基色(种子色)纤维混合比—成型纱线色彩的三要素协同调控机理，是实现在全色域范围调控成型纱线的色相、彩度、明度及其色彩的关键技术；
9.4、如何将三通道转杯纺纱机的三要素协同调控机理与全色域网格化配色模型相结合，基于全色域网格化模型提供的全色域彩色纱线的颜色值得到对应全色域彩色纱线的基色(种子色)纤维混合比，再由全色域彩色纱线的基色(种子色)纤维混合比获取全色域彩
色纱线的转杯纺纱工艺，是实现全色域彩色纺纱的关键，也是在全色域范围内调控成型纱线色相、明度及彩度的关键。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是提供基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，以多元基色为基础，经网格化应用，高效获得混色模式下的全色域色谱。
11.本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，首先，以圆柱形颜色模型的梯度化等明度面、梯度化等彩度面、梯度化等色相面相交形成的节点为基准，获取节点的极坐标值及颜色值，进而以各节点颜色值为基准染色获得与各节点对应的多元基色纤维，并得到由多元基色纤维构建的圆柱形全色域配色模型、以及其等明度配色面、等色相配色面、等彩度配色面；
12.然后，以预设梯度将多元基色纤维重量离散化，在等明度面上依次选择相邻色相的两个彩色与灰色纤维以离散重量进行混合，构建三元非线性耦合-叠加混色模型，即多元基色纤维网格化混色模型；
13.最后，将各等明度面上基色纤维的节点坐标与各组三元非线性耦合-叠加混色模型的网格点坐标整合，得到全色域网格化混色模型、以及其等明度、等色相、等彩度混色色谱。
14.与上述相对应，本发明还要解决的技术问题是提供应用基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建的成型纱线色彩调控方法，基于数控三通道转杯纺纱系统，应用全色域网格化混色模型，高效实现纱线色彩的调控。
15.本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法，基于数控三通道转杯纺纱系统，根据全色域网格化混色模型，按如下步骤i至步骤ii，实现三元非线性耦合-叠加混色样的成型纱线色彩调控；
16.步骤i.基于数控三通道转杯纺纱系统结构，以及关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺、成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度比三要素协同调控机理，构建基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理；
17.步骤ii.通过全色域网格化混色模型中各网格点混色样的颜色值，获取各网格点混色样各网格点混色样的混色比，并根据基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，实现成型纱线色彩调控。
18.本发明所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
19.(1)本发明所设计基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法，首先基于圆柱形颜色模型获得的多元基色纤维，构建多元基色纤维对应的圆柱形全色域配色模型；然后通过构建三元非线性耦合-叠加混色模型，获得多元基色纤维网格化混色模型；接着通过节点坐标与网格点坐标的整合，得到全色域网格化混色模型；最后基于数控三通道转杯纺纱系统结构，构建关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺、成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度比三要素协同调控机理，并根据全色域网格化混色模型，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，进而能够高效实现成型
纱线色彩调控，提高实际色彩调控的效率。
附图说明
20.图1是本发明设计基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法的流程架构图；
21.图2是本发明设计中hsl颜色模型及所对应圆柱形色立体示意图；
22.图3是本发明设计中全色域混色的网格模型及全色域网格化混色模型示意图；
23.图4是本发明设计中数控三通道转杯纺纱系统的架构示意图；
24.图5是本发明设计中数控三通道转杯纺纱系统的结构示意图；
25.图6是本发明设计中三通道数控转杯纺纱的三要素调控机理；
26.图7是本发明设计应用实施例中全色域网格化混色模型示意图；
27.图8a是本发明设计应用实施例全色域网格化混色模型中等明度面基色纤维配色体系示意；
28.图8b是本发明设计应用实施例全色域网格化混色模型中等色相面基色纤维配色体系示意；
29.图8c是本发明设计应用实施例全色域网格化混色模型中等色相面基色纤维配色体系示意；
30.图9a是本发明设计应用实施例中灰色纤维混纺比变化曲线示意图；
31.图9b是本发明设计应用实施例中彩色纤维混纺比变化曲线示意图；
32.图9c是本发明设计应用实施例中彩色纤维混纺比变化曲线示意图；
33.图10是本发明设计应用实施例中全色域混色模型示意图；
34.图11是本发明设计应用实施例中全色域混色模型按等明度面展开示意图。
具体实施方式
35.下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
36.牛顿发现，日光经三棱镜分光后会形成一条由红、黄、绿、青、蓝、品红等六种颜色组成的光谱。基于物理光学的研究发现可见光是波长在380nm～780nm范围内的电磁波，不同波长的可见光对应着不同的色彩。通过明晰光产生不同色彩的机理，构建了波长-颜色分布模型并得到了光的色谱图。
37.基于物理光学理论获得与波长对应的光的颜色，称之为可见光的理论色彩或物理色彩。为了明晰物理色彩的呈现机理，基于物理光学研究方法，获取被测物体在标准光源下对380nm～780nm可见光的反射率并将其表达为被测物体的三刺激颜色值，并通过三刺激颜色值标注被测物体的色彩。在此基础上，通过明晰波长-反射率-三刺激颜色值-色彩之间的对应关系，构建了基于三刺激颜色值表达颜色分布规律的的颜色模型。例如，rgb颜色模型、cmy颜色模型。因此，颜色模型是基于光的物理学特性及其三刺激颜色值构建的数字化模型。
38.基于视觉神经系统的生理解剖学研究发现，通过人眼视杆细胞和三视锥细胞将感应到的可见光信号传递至人的大脑，经人脑生物运算将感受到的可见光转化为具有三原色
叠加色彩效应与明暗效应的颜色，由此获得人的视觉颜色。通过人眼可以感知颜色的色相、彩度及明度，通常以色相、彩度及明度来表征某物体的视觉颜色。不透明物体的颜色取决于反射光的波长、透明物体的颜色取决于入射光的波长、半透明物体的颜色既与反射光波长相关又与入射光波长相关。通常在标准光源下测试获取被测物体对380nm～780nm波长可见光的反射率并将其表达为被测物体的三刺激颜色值，再将三刺激颜色值转换为以色相、彩度、明度等颜色视觉特征表达的视觉颜色值。在此基础上，通过明晰波长-反射率-三刺激颜色值-视觉颜色值-色彩之间的对应关系，构建了基于视觉颜色值表达颜色分布规律的色立体模型。例如hsi模型、hsv模型、lab模型等。因此，色立体模型是基于光的视觉特性及其视觉颜色值构建的数字化模型。
39.应用牛顿的光的三原色原理，基于人眼视神经的视杆细胞和三视锥细胞的解剖学结构理论，以品红-青-黄-灰等四基色纤维或者以红-黄-绿-青-兰-品红-灰等七基色纤维作为配色体系，通过七基色纤维梯度离散化重量的网格化混配得到多元基色纤维网格化混配空间，通过变动网格点坐标使多元基色纤维混合比在0-100％范围内变动，调节基色纤维混合体颜色的色相h在0-360
°
范围内变化、彩度s在0-1范围内变化、明度l在0-1范围内变化，由此构建的网格混色模型称为全色域网格化混色模型。
40.在网格化混配空间内，通过各网格点坐标可以获得与各网格点对应的基色纤维组合方式及其混合比，以基色纤维混合比制备得到与各网格点对应混合样，以混合样为基础可以得到与各网格点对应的理论颜色值及实测颜色值。在此基础上，通过明晰网格化混配模型中各混合子样的网格点坐标-基色纤维混合比-网格点混合子样理论颜色值的对应关系，构建了基于多元基色纤维混合体系表达颜色分布规律的多元基色混色模型。因此，多元基色混色模型是基于基色纤维的混合特性及其视觉颜色值构建的数字化模型。
41.本发明所设计基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，首先，以圆柱形颜色模型的梯度化等明度面、梯度化等彩度面、梯度化等色相面相交形成的节点为基准，获取节点的极坐标值及颜色值，进而以各节点颜色值为基准染色获得与各节点对应的多元基色纤维，并得到由多元基色纤维构建的圆柱形全色域配色模型、以及其等明度配色面、等色相配色面、等彩度配色面。
42.然后，以预设梯度将多元基色纤维重量离散化，在等明度面上依次选择相邻色相的两个彩色与灰色纤维以离散重量进行混合，构建三元非线性耦合-叠加混色模型，即多元基色纤维网格化混色模型。
43.最后，将各等明度面上基色纤维的节点坐标与各组三元非线性耦合-叠加混色模型的网格点坐标整合，得到全色域网格化混色模型、以及其等明度、等色相、等彩度混色色谱。
44.关于上述设计，实际应用当中，本专利即具体设计执行如下步骤a至步骤f。
45.步骤a.以hsl为制式构建的圆柱形颜色模型其色域范围为基础，基于其0-1的明度值范围以对应的预设梯度划分若干等明度面、基于其0
°
～360
°
的色相值范围以对应的预设梯度划分6个等色相面、基于其0-1的彩度值范围以对应的预设梯度划分若干等彩度面。
46.具体执行，基于预设基色划分方式中明度值梯度等级色相值梯度等级τ＝1,2,3,4,5,6、彩度值等级μ＝0,1，以彩度值等级μ＝1，系列化色相值梯度等级与明度值梯度等级，构建相对应的6
×
(p+1)个彩色纤维；以及以彩度值等级μ＝0、色相值梯度等
级τ＝0，系列化明度值梯度等级，构建相对应的(p+1)个灰色纤维，进而由各彩色纤维与各灰色纤维共计7
×
(p+1)个基色纤维构成多元基色纤维配色体系。
47.步骤b.以上述等明度面、等色相面、等彩度面相交形成交点作为表征圆柱形颜色模型的节点，给出圆柱形颜色模型内各节点的极坐标值和理论颜色值。
48.步骤c.以圆柱形颜色模型内各节点的理论颜色值为基准，染色获得与各节点对应的多元基色纤维，并等量称取各多元基色纤维的重量作为各节点纤维重量，以及获取各多元基色纤维的颜色值作为各节点的纤维颜色值。
49.上述步骤a至步骤c在实际应用中，基于全色域配色需求，在hsl颜色模型内将内将明度以1/p为梯度划分可获得(p+1)个明度值，将色相以60
°
为梯度划分获得6个色相值，将彩度以1为梯度划分可获得两个彩度值。从这三个维度将hsl颜色模型进行网格化划分，可得到(p+1)个等明度面、6个色相值、1个最大彩度面和1根灰度轴。总计可得到7
×
(p+1)节点，且在每个明度面上获得等明度的7个节点、在每个等色相面上获得等色相的2
×
(p+1)节点、在最大彩度面上获得彩度值为1的6
×
(p+1)个节点，在灰度轴上获得彩度为0的(p+1)个节点。以hsl颜色模型中7
×
(p+1)个节点的颜色值为基准，经染色获得7
×
(p+1)种不同色相、不同明度、不同彩度的染色样，采用测色仪测试获取7
×
(p+1)种染色样的颜色值，再将实测获取的颜色值作为与上述7
×
(p+1)节点对应的多元基色纤维的颜色值，同时将hsl颜色模型中7
×
(p+1)个节点的极坐标值作为与7
×
(p+1)个多元基色纤维对应的节点极坐标值。
50.设在0～1的明度范围内，从低明度值l1到高明度值l
p+1
取明度值梯度差为δ且0《δ≤1/(p+1)，则可得梯度化明度值如下：
[0051][0052]
设τ＝1,2,3,4,5,6，在0
°
～360
°
的色相范围内，均匀获取梯度化色相值h
τ
且使：
[0053][0054]
设μ＝0,1，在0～1的彩度范围内取灰色纤维的低彩度值s0≈0，取彩色纤维的高彩度值s2≈1，则可得梯度化彩度值s
μ
如下：
[0055]sμ
≈μ (μ＝0,1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0056]
设τ＝1,2,...,5,6；μ＝1，以系列化色相值h
τ
、系列化明度值系列化彩度值s
μ
为基准制备彩色纤维，可获得6
×
(p+1)个彩色纤维基色样品设τ＝0；μ＝0，以色相值ho＝0、系列化明度值彩度值so＝0为基准制备灰色纤维，可获得(p+1)个灰色纤维基色样品总计可获得(6+1)
×
(p+1)个基色纤维样品。
[0057]
上述获得的7
×
(p+1)个基色纤维样品可分别组成(p+1)个等明度面、1个等彩度面和一个灰度轴、6个等色相面。基于上述设计的基色纤维样品颜色值，持续调制染液配方和优化的染色工艺，对目标纤维进行多次染色，采用datacolor800台式精密测色仪测量各样品颜色值。
[0058]
设6
×
(p+1)个彩色纤维染色样的颜色值为
(p+1)个灰色纤维染色样为反复调试与优化染液配方及染色工艺，使6
×
(p+1)个彩色纤维染色样的实测颜色值与规定颜色值一致，使(p+1)个灰色纤维染色样的实测颜色值与规定颜色值一致。由此可获得由7
×
(p+1)个基色纤维的颜色值如下：
[0059][0060]
染色获得的7
×
(p+1)个基色纤维样品中，包含6
×
(p+1)个彩色纤维基色样，(p+1)个灰色纤维基色样。根据颜色值将7
×
(p+1)个基色纤维样品放入hsl颜色模型中，可获得7
×
(p+1)节点。
[0061]
针对彩色纤维基色样品，设τ＝1,2,...,5,6；μ＝0,1，与样品色相值h
τ
相对应取其极角坐标为θ
τ
＝360
×
(τ-1)/6，与样品彩度值s
μ
≈μ相对应取其极半径坐标为r
μ
≈μ，与样品明度值相对应取其高度坐标为则各彩色纤维基色样品对应节点的三维极坐标值可表达为:
[0062][0063]
针对灰色纤维基色样品，设τ＝1,2,...,5,6；μ＝0，与样品色相值相对应取其极角坐标为θ0＝0，与样品彩度值s0≈0相对应取其极半径坐标为r0≈0，与样品明度值相对应取其高度坐标为则灰色纤维基色样品对应节点的三维极坐标值可表达为:
[0064][0065]
则由式(4)(5)(6)可知，基于7
×
(p+1)个基色纤维颜色值可获得在hsl颜色模型中对应的7
×
(p+1)节点，由上述7
×
(p+1)节点可定义如图2所示的圆柱形色立体。
[0066]
步骤d.选取高度坐标值相等的多元基色纤维组成圆柱形颜色模型的等明度配色面，集成等明度配色面上各节点给出各等明度纤维的坐标矩阵、重量矩阵、颜色矩阵，获取圆柱形颜色模型各等明度面配色体系；选取极角坐标值相等的节点对应的多元基色纤维组成圆柱形颜色模型的等色相配色面，集成等色相配色面上各节点给出其等色相纤维的坐标矩阵、重量矩阵、颜色矩阵，获取圆柱形颜色模型各等色相面配色体系；选取极半径坐标值相等的多元基色纤维组成圆柱形颜色模型的等彩度配色面，集成等彩度配色面上各节点给出其等彩度纤维的坐标矩阵、重量矩阵、颜色矩阵，获取圆柱形颜色模型各等彩度面配色体系；由此得到由多元基色纤维构建的圆柱形全色域配色模型。
[0067]
具体实际应用中，上述步骤d根据多元基色纤维中彩色纤维与色相值h
τ
相对应取其极角坐标为θ
τ
＝360
°×
(τ-1)/6、与彩度值s
μ
相对应取其极半径坐标为r
μ
＝μ、与明度值相对应取其高度坐标为以及多元基色纤维中灰色纤维与色相值h0相对应取其极角坐标为θ0＝0
°
、与彩度值s0相对应取其极半径坐标为r0＝0、与明度值相对应取其高度坐标为
构建全色域配色模型，包括针对多元基色纤维所对应圆柱形配色模型中的7
×
(p+1)个节点位置，构建圆柱形配色模型各等明度面上的配色体系如下：
[0068]
基于明度值梯度等级各等明度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的三维极坐标值各灰色纤维的节点位置的三维极坐标值如下：
[0069][0070]
将式(7)展开可得：
[0071]
z1高度面：
[0072]
z2高度面：
[0073]
……
[0074]
高度面：
[0075]
……
[0076]zp
高度面：
[0077]zp+1
高度面：
[0078]
并基于(p+1)个等明度面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的三维极坐标值进行整合，构建多元基色纤维对应的三维极坐标矩阵[ψ]
(p+1)
×7如下：
[0079][0080]
进一步基于明度值梯度等级各等明度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的颜色值各灰色纤维的节点位置的颜色值如下：
[0081][0082]
将式(9)展开可得：
[0083]
l1配色面：
[0084]
l2配色面：
[0085]
……
[0086]
配色面：
[0087]
……
[0088]
l
p
配色面：
[0089]
l
p+1
配色面：
[0090]
并基于(p+1)个等明度面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的颜色值进行整合，构建多元基色纤维对应的颜色矩阵如下：
[0091][0092]
构建全色域配色模型，包括针对多元基色纤维所对应圆柱形配色模型中的7
×
(p+1)个节点位置，构建圆柱形配色模型各等色相面上的配色体系如下：
[0093]
基于色相值梯度等级τ＝1,2,3,4,5,6，各等色相面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的三维极坐标值各灰色纤维的节点位置的三维极坐标值如下：
[0094][0095]
将式(11)展开可得：
[0096]
θ1极角面：
[0097]
θ2极角面：
[0098]
θ3极角面：
[0099]
θ4极角面：
[0100]
θ5极角面：
[0101]
θ6极角面：
[0102]
并基于6个等色相面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的三维极坐标值进行整合，构建多元基色纤维对应的三维极坐标矩阵[ψ]
(p+1)
×7如下：
[0103][0104]
进一步基于色相值梯度等级τ＝1,2,3,4,5,6，各等色相面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的颜色值各灰色纤维的节点位置的颜色值如下：
[0105][0106]
将式(13)展开可得：
[0107]
h1色相面：
[0108]
h2色相面：
[0109]
h3色相面：
[0110]
h4色相面：
[0111]
h5色相面：
[0112]
h6色相面：
[0113]
并基于6个等色相面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的颜色值进行整合，构建多元基色纤维对应的颜色矩阵如下：
[0114][0115]
构建全色域配色模型，包括针对多元基色纤维所对应圆柱形配色模型中的7
×
(p+1)个节点位置，构建圆柱形配色模型等彩度面与灰度轴上的配色体系如下：
[0116]
基于彩度值等级μ＝1，构建等彩度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的三维极坐标值如下；以及基于彩度值等级μ＝0，构建灰度轴上多元基色体系对应灰色纤维的节点位置的三维极坐标值如下：
[0117][0118]
将式(15)展开可得：
[0119]
r1半径面：
[0120]
r0灰度轴：
[0121]
进一步基于彩度值等级μ＝1，等彩度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的颜色值如下；以及基于彩度值等级μ＝0，灰度轴上多元基色体系对应灰色纤维的节点位置的颜色值如下；
[0122]
等彩度面：
[0123]
灰度轴：
[0124]
并基于等彩度面与灰度轴，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的颜色值进行整合，构建多元基色纤维对应的颜色矩阵如下：
[0125][0126]
步骤e.以圆柱形全色域配色模型为基础，以预设梯度将多元基色纤维重量离散化，获得以各自离散变量表达的离散重量，以各等明度配色面为基准，在等明度配色面上依次选取色相相邻的两组彩色纤维与一组灰色纤维的离散重量进行三元非线性耦合-叠加混色，其中两组彩色纤维进行耦合混色，再与灰色纤维进行非线性叠加混色，以离散重量为自变量构建三元非线性耦合-叠加混色模式，每组混合样对应一组三元离散变量，每组三元离散变量对应一个网格点且为该网格点的坐标值，每个网格点对应一个三元非线性耦合-叠加混色样，集合各组三元非线性耦合-叠加混色样，构成多元基色纤维网格化混色模型，以网格点坐标为自变量，分别获得三元非线性耦合-叠加混色模型的重量矩阵、混合比矩阵、颜色矩阵。
[0127]
具体实际操作中，上述步骤e基于多元基色纤维中6
×
(p+1)个彩色纤维与(p+1)个灰色纤维，以多元基色纤维所对应圆柱形配色模型上对应中心轴的灰色基色纤维ο，以及对应圆柱形配色模型上明度值为1、彩度值为1、0
°
～360
°
色相值范围关于预设基色划分方式所划分各位置的彩色基色纤维α、β、γ、δ、ε、ο，构成七基色纤维，基于预设基色划分方式中明度值梯度等级获得各基色纤维的重量如下：
[0128][0129]
根据彩色基色纤维对应的预设重量的离散变量i'＝1,2,
…
,n,n+1、灰色基色纤维分别对应的预设重量的离散变量j＝1,2,
…
,m,m+1，对七基色纤维的重量进行离散化处理如下：
[0130][0131]
进一步根据预设的离散变量i1、i2＝1,2,
…
,n,n+1，根据基色纤维的离散重量，以任意两种彩色基色纤维与灰色基色纤维的组合方式，构建6组三元非线性耦合组
即构建6组三元非线性耦合分别对应的混色样重量组三元非线性耦合分别对应的混色样重量如下；
[0132][0133]
针对6组三元非线性耦合-叠加，先以色相相邻两彩色基色纤维耦合混色，再与灰色基色纤维进行非线性叠加混色的方式，构建三元非线性耦合-叠加混色模式，并令离散变量i1＝i2，获得6组三元非线性耦合-叠加混色样的重量分别为如下：
[0134][0135]
接下来，基于多元基色纤维网格化混色构建的全色域网格化混色模型，可通过以下步骤进行:
[0136]
(1)构建多元基色纤维的基色配色体系:基于大数据思维，以全色域颜色调控为目标，选择若干明度不同的彩色纤维和灰色纤维作为多元基色纤维，基于多元基色纤维的有序组合构建基色配色体系；
[0137]
(2)构建多元基色纤维的全色域网格混色模型：基于多元基色纤维离散化重量的三元耦合-叠加混色，穷尽多元基色纤维离散重量的所有组合获得混色空间内所有网格点，明晰全部网格点的色相、明度、彩度的色域范围，构建全色域网格混色模型；
[0138]
(3)构建全色域网格化混色模型：基于基色配色体系的优化和多元基色的全色域网格混色，通过变动网格点坐标使多元基色纤维混合比在0-100％范围内变动时，调节基色纤维混合体颜色的色相h在0-360
°
范围内变化、彩度s在0-1范围内变化、明度l在0-1范围内变化，由此构建的全色域网格混色模型称为全色域网格化混色模型。
[0139]
(4)构建全色域网格化混色模型的网格点矩阵方程：与全色域网格化混色模型网格点坐标对应，构建网格点混色纤维重量矩阵、网格点混合比矩阵、网格点色谱矩阵以及等明度色谱矩阵、等彩度色谱矩阵和等色相色谱矩阵。
[0140]
按上述设计继续进入步骤f。
[0141]
步骤f.基于各等明度配色面，将各三元非线性耦合-叠加混色混色模型的网格点坐标与各基色节点坐标进行整合，得到基于各等明度配色面进行网格化混色的全色域网格化混色模型，并进一步获取基于等明度配色面的全色域网格化混色模型及其网格点重量矩阵、网格点混合比矩阵、网格点颜色矩阵。
[0142]
实际应用当中，上述步骤f中，基于预设基色划分方式中明度值梯度等级展开各等明度面下6组三元非线性耦合-叠加混色样的重量如下：
[0143][0144]
其中离散变量：
[0145]
定义非线性三元耦合-叠加混色样中各基色纤维的重量分别为且其颜色值分别为以及根据预设混合样重量离散化值n，结合三元非线性耦合-叠加混色模式的数量6，定义离散变量i＝1,2,3,
…
,6n-1,6n，非线性三元耦合-叠加混色组的序号为ξ(ξ＝1,2,3,4,5,6)。
[0146]
当i＝1,2,3,
…
,n-1,n时，令
[0147]
当i＝n+1,n+2,n+3,
…
,2n-1,2n；令
[0148]
当i＝2n+1,2n+2,2n+3,
…
,3n-1,3n；令
[0149]
当i＝3n+1,3n+2,3n+3,
…
,4n-1,4n；令
[0150]
当i＝4n+1,4n+2,4n+3,
…
,5n-1,5n；令
[0151]
当i＝5n+1,5n+2,5n+3,
…
,6n-1,6n；令
[0152]
进而按预设混合样重量离散化值n，分别针对多元基色纤维网格化混色模型中的6组三元非线性耦合-叠加混色样进行重量离散化，以各明度值梯度等级下离散化后全部各混色样作为全色域网格化混色模型中的各个网格点，获得各网格点混色样的重量、以及各网格点混色样中的基色纤维混合比如下：
[0153][0154]
[0155]
进而获得各网格点混色样分别关于基色纤维混合比的重量如下：
[0156][0157]
构成全色域网格化混色模式，其中，为各网格点混色样的编号，为各网格点混色样的重量，为各网格点混色样中的基色纤维混合比。
[0158]
进一步基于全色域网格化混色模式中各网格点的三维极坐标如下：
[0159][0160]
则获得：
[0161]
即获得全色域网格化混色模式中6n
×
(m+1)
×
(p+1)个网格点的三维极坐标矩阵如下：
[0162][0163]
进而获得全部各网格点混色样的颜色如下，构成全色域网格化混色模型；
[0164][0165]
或：
[0166]
实际应用中的全色域混色的网格模型、以及全色域网格化混色模型如图3所示。
[0167]
基于明度值梯度等级针对全色域网格化混色模型将所有各网格点座标与节点坐标进行整合，则可得全色域混色模型的网格点重量矩阵如下：
[0168][0169]
基于明度值梯度等级针对全色域网格化混色模型将所有各网格点座标与节点坐标进行整合，则可得全色域混色模型全部网格点混合比矩阵
如下：
[0170][0171]
基于明度值梯度等级针对全色域网格化混色模型将所有各网格点座标与节点坐标进行整合，则可得全色域混色模型全部网格点颜色矩阵如下：
[0172][0173]
基于式(17)(22)(24)可知，当为常数，1≤i≤n时，通过i的变化可调控实现与之间的色相变化；当(n+1)≤i≤2n时，通过i的变化可调控实现与之间的色相变化；当(2n+1)≤i≤3n时，通过i的变化可调控实现与之间的色相变化；当(3n+1)≤i≤4n时，通过i的变化可调控实现与之间的色相变化；当(4n+1)≤i≤5n时，通过i的变化可调控实现与之间的色相变化；当(5n+1)≤i≤6n时，通过i的变化可调控实现与之间的色相变化。
[0174]
基于式(17)(22)(24)，当为常数，1≤j≤(m+1)时，通过j的变化可调控分别实现之间的彩度变化。
[0175]
基于式(17)(22)(24)，当i,j为常数，1≤ζ≤(p+1)时，通过ζ的变化可调控实现c(i,j,1),c(i,j,2),
…
,c(i,j,p),c(i,j,p+1)之间的明度变化。
[0176]
经上述分析可知，基于式(22)(23)(24)构建的全色域网格化混色模型共包含6n
×
(m+1)
×
(p+1)个混色样，该全色域网格化混色模型的色域空间为：
[0177][0178]
基于上述设计，进一步设计应用基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建的成型纱线色彩调控方法，这里所涉及数控三通道转杯纺纱系统，是以多根棉条异步牵伸(多个通道)为本质特征，能对所纺制纱线的混纺比、线密度及捻度的变化进行在线调控的纺纱方法。
[0179]
图4所示的三通道数控转杯纺纱系统主要由纺纱机械系统、纺纱控制系统和纺纱伺服系统构成。纺纱机械系统是转杯纺机最基本的系统，其分梳机构、凝聚加捻机构、卷绕机构使棉条成为纱线。纺纱控制系统与纺纱伺服系统通过数字化与信息化技术控制纺纱机
械系统使成纱过程操作更加简易、精确、智能，主要由触摸屏、plc、伺服驱动器、变频器、编码器以及变频电机、伺服电机等组成，并且如图5所示，三通道数控转杯纺纱系统结构包括多通道牵伸机构、加捻机构与卷绕成型机构。其中1、5、6为传动齿轮，2、3、4为给棉罗拉，7、8、9为棉条，10、11、12为皮辊，13为集棉器，14、15为中罗拉，16为分梳辊，17为转杯，18为引纱皮辊，19为引纱罗拉，20为卷绕罗拉，21为纱管。
[0180]
与单通道转杯纺纱不同，数控三通道转杯纺纱系统具有精巧的多自由度并行的牵伸机构。多通道牵伸机构包括一级牵伸机构和二级牵伸机构，其中一级牵伸机构是由三个独立驱动的同线握持钳口与中罗拉组成，二级牵伸机构是由中罗拉、分梳辊、转杯、引纱罗拉等构成。由三个伺服电机独立驱动的三个同轴心、同外径的嵌套罗拉作为给棉罗拉，与三个同轴心、同外径的皮辊组成三个同线握持钳口，三个独立驱动的钳口握持三根棉条并以独立变化的速度将三根棉条喂入一级牵伸区，经一级牵伸的三根棉条由中罗拉喂入二级牵伸区，经分梳辊的分梳分离，一方面将来自不同棉条的纤维进行横向混合，另一方面在提升其伸直度、平行度及分离度的基础上将喂入的三根棉条分离成单纤维流，经由气流通道进入转杯后先分离再凝聚，由引纱罗拉引出完成二级牵伸。由此通过对三根棉条的异步牵伸和混合分梳及转杯凝聚，使纺纱成型达到预定的线密度与混合比。三通道转杯纺纱的加捻过程与单通道转杯纺纱基本相同，是由转杯转速与引纱罗拉线速度相互配合完成加捻，使纺纱成型达到预定的捻度。三通道转杯纺纱的卷绕成型过程与单通道转杯纺纱基本相同，是由筒管的卷绕转速与导纱横动速度相互配合完成卷绕成型，使纺纱成型达到预定的卷装形式。
[0181]
数控三通道环锭纺纱系统的牵伸运动、加捻运动、卷绕运动是上位机plc控制三个给棉罗拉、中罗拉、分梳辊、转杯、引纱罗拉、卷绕及横动导纱装置的伺服驱动器实现的。操作员通过人机交互界面发送指令到plc，plc将指令转化为伺服驱动器可以识别并接收的数据模拟量，伺服驱动器根据模拟量发送模拟信号到伺服电机进而控制伺服电机的运转，编码器再将电机运转情况反馈给中央处理器完成九轴联动的三通道转杯纺纱工作循环，限位开关设计为机器操作按钮进行开、停纺纱机。
[0182]
数控三通道转杯纺纱的控制系统由控制系统硬件与控制系统软件组成。控制系统硬件由上位机、下位机及通讯接口等组成。根据人机交互模式需求，上位机可由远程电脑、中央控制室或本地工控机、触摸屏等组成，上位机主要完成人机交互功能，通过键盘或触摸屏输入运行转杯纺纱机所需要初始参数(设备初始参数、原料初始参数、运行初始参数)、纱线的规格参数(线密度、混纺比、捻度、分段长度)、(三通道牵伸倍数、成型捻度、横动动程及级升)和设备运行参数(三个给棉罗拉速度、中罗拉速度、分梳辊转速、转杯速度、引纱速度、卷绕速度、横动速度、气流速度与压力)等。下位机可选用可编程控制器plc或单片机，下位机接受上位机的指令并将其转换成相应时序的信号并分别发送至相应的驱动器，驱动器再将其转换成脉冲电压(或电流)信号，进而对三通道数控转杯纺纱系统进行精确控制。上位机与下位机之间的通信，如以触摸屏为上位机，则采用rs232串口通信或rs485串行通信；如以微型计算机为上位机，则采用传统形式的串行通信或profibus-dp形式的双线通信，使用程序开发工具实现plc和上位机的通信；如以远程计算机或运维平台为上位机，采用工业用5g路由器，并以modbus-rtu通讯协议完成相关数据传送，联网宝利用sim卡拨号连网与内部平台连接，智能云端管理平台通过虚拟串口并以tcp/ip通讯协议与内部平台连接，实现plc
可编程控制器到联网宝，联网宝到智能云端管理平台的无线、双向、准确、安全的数据通信。在下位机硬件的搭建中，plc设备控制伺服驱动器从而控制罗拉的速度，通过svds模块，将输入端口(cn6/in)与输出端口(cn6/out)相互连接通讯，实现对罗拉速度的控制。
[0183]
控制系统软件包括上位机触摸屏程序和下位机plc程序，上位机触摸屏通过软件计数器赋值，将工艺参数进行调整，通过触摸屏的使用、sd卡读取的方式将模拟量传递给a/d转换装置，a/d转换装置的作用是将模拟量转换为可以被plc控制器识别的数字量从而进而数模转换，完成信息的传递。在软件功能的设计中，有对罗拉速度的赋值，中断程序的设计，基本工艺参数的赋值，来完成工艺流程的顺利进行。
[0184]
具体基于数控三通道转杯纺纱系统，根据全色域网格化混色模型，按如下步骤i至步骤ii，实现三元非线性耦合-叠加混色样的成型纱线色彩调控。
[0185]
步骤i.基于数控三通道转杯纺纱系统结构，以及关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺、成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度比三要素协同调控机理，构建基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理。
[0186]
上述步骤i中，基于数控三通道转杯纺纱系统结构，定义三通道喂入的三基色棉条线密度分别为ρ
x
,ρy,ρ0，且ρ
x
＝ρy＝ρ0＝ρ，其颜色值分别为c
x
(r
x
,g
x
,b
x
),cy(ry,gy,by),co(ro,go,bo)，经中罗拉牵伸后线密度分别为经引纱罗拉牵伸后线密度变为组合成线密度为的细纱，即：
[0187][0188]
定义为三个给棉罗拉x,y,o的线速度，vz为中罗拉线速度，ω1为分梳辊转速，ω2为转杯转速，vs为引纱罗拉线速度，为成型纱线三基色纤维混纺比，为成型纱线色彩，则按如下构建关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺；
[0189]
(1)转杯纺各级牵伸比：
[0190]
设为引纱罗拉相对三个给棉罗拉o,x,y的各通道总牵伸比，设为中罗拉相对三个给棉罗拉o,x,y的一级牵伸比，设e2为引纱罗拉相对中罗拉的二级牵伸比，则中罗拉相对三个给棉罗拉x,y,o的一级牵伸比为：
[0191][0192]
则引纱罗拉相对于中罗拉的二级牵伸比为e2为：
[0193]
e2＝vs/vzꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(36)
[0194]
则引纱罗拉相对于三个给棉罗拉x,y,o的各通道总牵伸比为：
[0195][0196]
(2)成纱线密度：
[0197][0198]
(3)成纱混纺比：
[0199][0200]
(4)成纱色彩：
[0201]
设c
x
(r
x
,g
x
,b
x
),cy(ry,gy,by),co(ro,go,bo)为三根棉条的色彩，为经牵伸、分梳及转杯凝聚加捻后形成纱线混合比，为成型纱线色彩，且：
[0202][0203]
(5)成纱捻度：
[0204]nw
＝ω2/vsꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(41)。
[0205]
进一步按如下构建成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度三要素协同调控机理；
[0206]
(1)基于给棉罗拉速度调控成纱混纺比及其色彩的机理；
[0207]
据式(37)，通过调节给棉罗拉线速度即可调节成纱混纺比如下：
[0208][0209]
据式(38)，通过调节给棉罗拉线速度即可调节成纱颜色如下：
[0210][0211]
(2)基于混纺比调控成纱色彩与给棉罗拉速度的机理；
[0212]
据式(38)，通过调控成纱混纺比即可调控成纱颜色如下：
[0213][0214]
据式(44)，通过调控成纱混纺比λs(j,δ)＝[λ
x
(j,δ),λy(j,δ),λo(j,δ)]即可调控给棉罗拉线速度如下：
[0215][0216]
(3)基于成纱色彩调控混纺比与给棉罗拉速度的机理；
[0217][0218]
据式(45)，通过调控成纱颜色即可调控成纱混纺比如下：
[0219][0220]
据式(45)，通过调节成纱颜色即可调节给棉罗拉线速度由此获得数控三通道转杯纺纱系统的成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度三要素协同调控机理，如图6所示。
[0221]
步骤ii.通过全色域网格化混色模型中各网格点混色样的颜色值，获取各网格点混色样各网格点混色样的混色比，并根据基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，实现成型纱线色彩调控。
[0222]
实际应用当中，上述述步骤ii首先按如下，通过全色域网格化混色模型中各网格点混色样的颜色值，获取各网格点混色样各网格点混色样的混色比；
[0223]
基于全色域网格化混色模型全体网格混色样的颜色矩阵如下：
[0224][0225]
基于全色域网格化混色模型中各网格混色样的颜色值成型纱线基色纤维混合比为则由式(42)，获得与对应的成型纱线中基色纤维混合比如下：
[0226][0227]
基于式(29)，将全色域网格化混色模型中所有网格混色样的混合比整合为全色域网格化混色模型的混合比矩阵如下：
[0228][0229]
然后根据基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理，按如下，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，实现成型纱线色彩调控；
[0230]
定义全色域网格化混色模型中各网格混色纱的线密度为引纱罗拉速度为vs，三个通道喂入的熟棉条线密度为ρ，则由式(37)，求出纺制该混纺比是对应三个后罗拉的喂入速度的喂入速度通过该参数可纺制对应的全色域网格化混色模型色彩为的混色纱如下：
[0231][0232]
定义则得到与全色域网格化混色模型中所有混色纱对应的三后罗拉喂入的速度矩阵：
[0233][0234]
基于全色域网格化混色模型纺制的混色纱线密度整合为全色域混色模型线密度矩阵如下：
[0235][0236]
在全色域网格化混色模型中，包含6n
×
(m+1)
×
(p+1)个混色纱样当i＝1,2,3,...,6n-1,6n时，混色纱线的色相完成的变化，即色相变化范围为0
°
～360
°
；当j＝1,2,3，...,m,m+1时，混色纱线的色彩完成的变化，其彩度变化范围为si＝0～1；当时，混合样的明度完成的变化，如取l1≈0，l
p
≈1，则明度变化范围为
[0237]
经对式(46)—(51)分析可知，基于全色域网格化混色模型纺制的6n
×
(m+1)
×
(p+1)个混色纱样其色相h、彩度s以及明度l所达到的色域范围如下：
[0238][0239]
将上述设计应用于实际实施例当中，基于5个明度面共计35基色的全色域配色体系的构建，首先是35基色纤维颜色值的获取，基于全色域范围颜色调控的需求，以等明度面作为配色面进行色相和彩度的调控，选择5个梯度化明度值来设计等明度面。在等明度面中，选择6个梯度化色相值进行色相的设计，选择高彩度值和低彩度值进行彩度的设计。由此得到的三十五基色纤维的颜色值如表1所示。
[0240]
表1
[0241][0242][0243]
接着是35基色的全色域配色模型构建，通过将五个明度面的各七基色纤维红(ri)、黄(yi)、绿(gi)、青(ci)、兰(bi)、品红(mi)、黄(yi)，灰(oi)进行组合，并按照三元非线性耦合-叠加混色模式进行混配，可分别得到低明度面、中低明度面、基准明度面、中高明度面、高明度面，将获得的五个明度面按照明度值顺序进行排列，构成如图7所示的全色域网
格化混色模型，具体如图8a、图8b、图8c所示，五个明度面的获得过程具体如下：
[0244]
低明度面：分别选取r
1-y
1-o1、y
1-g
1-o1、g
1-b
1-o1、b
1-c
1-o1、c
1-m
1-o1、m
1-r
1-o1进行三元耦合-叠加混色获得低明度面。
[0245]
中低明度面：分别选取r
2-y
2-o2、y
2-g
2-o2、g
2-b
2-o2、b
2-c
2-o2、c
2-m
2-o1、m
2-r
2-o2进行三元耦合-叠加混色，可获得中低明度面。
[0246]
基准明度面：分别选取r
3-y
3-o3、y
3-g
3-o3、g
3-b
3-o3、b
3-c
3-o3、c
3-m
3-o3、m
3-r
3-o3进行三元耦合-叠加混色，可获得基准明度面。
[0247]
中高明度面：分别选取r
4-y
4-o4、y
4-g
4-o4、g
4-b
4-o4、b
4-c
4-o4、c
4-m
4-o4、m
4-r
4-o3进行三元耦合-叠加混色，可获得中高明度面。
[0248]
高明度面：分别选取r
5-y
5-o5、y
5-g
5-o5、g
5-b
5-o5、b
5-c
5-o5、c
5-m
5-o5、m
5-r
5-o5进行三元耦合-叠加混色，可获得高明度面。
[0249]
接下来，基于等明度的三变量耦合-叠加混色模式构建，具体基于35基色的全色域配色模型，进行三变量耦合-叠加混色模式的构建，设n＝5、m＝5、p＝4、i＝1,2,
…
,29,30、j＝1,2,
…
,5,6、三种基色纤维按照三变量耦合-叠加混色模式进行网格化混色得到网格点ψ(i,j,k)，网格点对应的混合样重量可用下式进行表达：
[0250][0251]
网格点对应的混合样中基色纤维混合比例可用下式进行表达：
[0252][0253]
由式(49)可得到三种基色纤维的混合比例相对于变量的变化情况,如图9a、9b、9c所示。
[0254]
网格点对应的混合样颜色值可用下式进行表达：
[0255][0256]
通过将五个明度面的各七基色纤维红(ri)、黄(yi)、绿(gi)、青(ci)、兰(bi)、品红(mi)、黄(yi)，灰(oi)进行组合，并按照三元非线性耦合-叠加混色模式进行混配，可分别得到低明度面、中低明度面、基准明度面、中高明度面、高明度面，将获得的五个明度面按照明度值顺序进行排列，构成如图10所示的全色域混色模型。进一步，如图11所示，五个明度面的获得过程具体如下：
[0257]
低明度面：分别选取r
1-y
1-o1、y
1-g
1-o1、g
1-b
1-o1、b
1-c
1-o1、c
1-m
1-o1、m
1-r
1-o1进行三元耦合-叠加混色获得低明度面。
[0258]
中低明度面：分别选取r
2-y
2-o2、y
2-g
2-o2、g
2-b
2-o2、b
2-c
2-o2、c
2-m
2-o1、m
2-r
2-o2进行三元耦合-叠加混色，可获得中低明度面。
[0259]
基准明度面：分别选取r
3-y
3-o3、y
3-g
3-o3、g
3-b
3-o3、b
3-c
3-o3、c
3-m
3-o3、m
3-r
3-o3进行三元耦合-叠加混色，可获得基准明度面。
[0260]
中高明度面：分别选取r
4-y
4-o4、y
4-g
4-o4、g
4-b
4-o4、b
4-c
4-o4、c
4-m
4-o4、m
4-r
4-o3进行三元耦合-叠加混色，可获得中高明度面。
[0261]
高明度面：分别选取r
5-y
5-o5、y
5-g
5-o5、g
5-b
5-o5、b
5-c
5-o5、c
5-m
5-o5、m
5-r
5-o5进行三元耦合-叠加混色，可获得高明度面。
[0262]
关于全色域混色模型的网格点颜色值和混合比，基于三十五基色纤维的耦合叠加混色构建的全色域混色模型，可由三十五基色纤维的颜色得到全色域混色模型内所有网格点的颜色值和混合比例。假设全色域混色模型各网格点的混合比为则全色域混色模型内所有网格点的混合比构成的混合比矩阵如式(58)所示，具体网格点混合比见表2。
[0263][0264]
表2
[0265]
[0266][0267]
表2中，ζ＝1,,2,3,4,5，分别代表5个明度面；在明度面中，当i＝1～5时，进行混色的三基色纤维为r-y-o；当i＝6～10时，进行混色的三基色纤维为y-g-o；当i＝11～15时，进行混色的三基色纤维为g-c-o；当i＝16～20时，进行混色的三基色纤维为c-b-o；当i＝21～25时，进行混色的三基色纤维为b-m-o；当i＝26～30时，进行混色的三基色纤维为m-g-o。
[0268]
假设全色域混色模型各网格点颜色值为则全色域混色模型内所有网格点的颜色值构成的颜色值矩阵如式(59)所示，具体网格点颜色值见表3～7。
[0269][0270]
其中，表3表示全色域网格化混色模型网格点颜色值，表4表示全色域网格化混色模型网格点颜色值，表5表示全色域网格化混色模型网格点颜色值，表6表示全色域网格化混色模型网格点颜色值，表7表示全色域网格化混色模型网格点颜色值。
[0271]
表3
[0272]
[0273][0274]
表4
[0275]
[0276][0277][0278]
表5
[0279]
[0280][0281]
表6
[0282]
[0283][0284]
表7
[0285]
[0286]
[0287][0288]
全色域调控成型纱线色彩的纺纱工艺设计，基于全色域混色模型和数控转杯纺纱机的三要素协同调控机理，通过式(60)由成型纱线的颜色计算纱线的混合比，再通过(61)由成型纱线的混合比计算纱线的三罗拉喂入速度，从而确定纱线的纺纱工艺。
[0289][0290][0291]
假设全色域混色纱的三通道喂入速度为通过公式(60)由全色域混色模型得混合比矩阵得到的全色域混色纱的三通道喂入速度矩阵如式(61)所示，具体数值见表8所示全色域转杯混色纱三罗拉喂入速度参数表，其中，ζ＝1,,2,3,4,5，分别代表5个明度面；在明度面中，当i＝1～5时，喂入的三基色纤维为r-y-o；当i＝6～10时，喂入的三基色纤维为y-g-o；当i＝11～15时，喂入的三基色纤维为g-c-o；当i＝16～20时，喂入的三基色纤维为c-b-o；当i＝21～25时，喂入的三基色纤维为b-m-o；当i＝26～30时，喂入的三基色纤维为m-g-o。
[0292]
表8
[0293]
[0294][0295]
在计算过程中，设计纱线规格为：32tex，800t/m，s捻转杯纱；三通道数控转杯纺纱机的基础工艺参数为：转杯转速18000rpm，分梳辊转速6000rpm，引纱罗拉速度18m/min。
[0296]
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：
1.基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，其特征在于：首先，以圆柱形颜色模型的梯度化等明度面、梯度化等彩度面、梯度化等色相面相交形成的节点为基准，获取节点的极坐标值及颜色值，进而以各节点颜色值为基准染色获得与各节点对应的多元基色纤维，并得到由多元基色纤维构建的圆柱形全色域配色模型、以及其等明度配色面、等色相配色面、等彩度配色面；然后，以预设梯度将多元基色纤维重量离散化，在等明度面上依次选择相邻色相的两个彩色与灰色纤维以离散重量进行混合，构建三元非线性耦合-叠加混色模型，即多元基色纤维网格化混色模型；最后，将各等明度面上基色纤维的节点坐标与各组三元非线性耦合-叠加混色模型的网格点坐标整合，得到全色域网格化混色模型、以及其等明度、等色相、等彩度混色色谱。2.根据权利要求1所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，其特征在于：包括如下步骤a至步骤f：步骤a.以hsl为制式构建的圆柱形颜色模型其色域范围为基础，基于其0-1的明度值范围以对应的预设梯度划分若干等明度面、基于其0
°
～360
°
的色相值范围以对应的预设梯度划分6个等色相面、基于其0-1的彩度值范围以对应的预设梯度划分若干等彩度面；步骤b.以上述等明度面、等色相面、等彩度面相交形成交点作为表征圆柱形颜色模型的节点，给出圆柱形颜色模型内各节点的极坐标值和理论颜色值；步骤c.以圆柱形颜色模型内各节点的理论颜色值为基准，染色获得与各节点对应的多元基色纤维，并等量称取各多元基色纤维的重量作为各节点纤维重量，以及获取各多元基色纤维的颜色值作为各节点的纤维颜色值；步骤d.选取高度坐标值相等的多元基色纤维组成圆柱形颜色模型的等明度配色面，集成等明度配色面上各节点给出各等明度纤维的坐标矩阵、重量矩阵、颜色矩阵，获取圆柱形颜色模型各等明度面配色体系；选取极角坐标值相等的节点对应的多元基色纤维组成圆柱形颜色模型的等色相配色面，集成等色相配色面上各节点给出其等色相纤维的坐标矩阵、重量矩阵、颜色矩阵，获取圆柱形颜色模型各等色相面配色体系；选取极半径坐标值相等的多元基色纤维组成圆柱形颜色模型的等彩度配色面，集成等彩度配色面上各节点给出其等彩度纤维的坐标矩阵、重量矩阵、颜色矩阵，获取圆柱形颜色模型各等彩度面配色体系；由此得到由多元基色纤维构建的圆柱形全色域配色模型；步骤e.以圆柱形全色域配色模型为基础，以预设梯度将多元基色纤维重量离散化，获得以各自离散变量表达的离散重量，以各等明度配色面为基准，在等明度配色面上依次选取色相相邻的两组彩色纤维与一组灰色纤维的离散重量进行三元非线性耦合-叠加混色，其中两组彩色纤维进行耦合混色，再与灰色纤维进行非线性叠加混色，以离散重量为自变量构建三元非线性耦合-叠加混色模式，每组混合样对应一组三元离散变量，每组三元离散变量对应一个网格点且为该网格点的坐标值，每个网格点对应一个三元非线性耦合-叠加混色样，集合各组三元非线性耦合-叠加混色样，构成多元基色纤维网格化混色模型，以网格点坐标为自变量，分别获得三元非线性耦合-叠加混色模型的重量矩阵、混合比矩阵、颜色矩阵；
步骤f.基于各等明度配色面，将各三元非线性耦合-叠加混色混色模型的网格点坐标与各基色节点坐标进行整合，得到基于各等明度配色面进行网格化混色的全色域网格化混色模型，并进一步获取基于等明度配色面的全色域网格化混色模型及其网格点重量矩阵、网格点混合比矩阵、网格点颜色矩阵。3.根据权利要求1所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，其特征在于：所述步骤a中，基于预设基色划分方式中明度值梯度等级色相值梯度等级τ＝1,2,3,4,5,6、彩度值等级μ＝0,1，以彩度值等级μ＝1，系列化色相值梯度等级与明度值梯度等级，构建相对应的6
×
(p+1)个彩色纤维；以及以彩度值等级μ＝0、色相值梯度等级τ＝0，系列化明度值梯度等级，构建相对应的(p+1)个灰色纤维，进而由各彩色纤维与各灰色纤维共计7
×
(p+1)个基色纤维构成多元基色纤维配色体系。4.根据权利要求1所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，其特征在于：所述步骤d中，根据多元基色纤维中彩色纤维与色相值h
τ
相对应取其极角坐标为θ
τ
＝360
°×
(τ-1)/6、与彩度值s
μ
相对应取其极半径坐标为r
μ
＝μ、与明度值相对应取其高度坐标为以及多元基色纤维中灰色纤维与色相值h0相对应取其极角坐标为θ0＝0
°
、与彩度值s0相对应取其极半径坐标为r0＝0、与明度值相对应取其高度坐标为构建全色域配色模型，包括针对多元基色纤维所对应圆柱形配色模型中的7
×
(p+1)个节点位置，构建圆柱形配色模型各等明度面上的配色体系如下：基于明度值梯度等级各等明度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的三维极坐标值各灰色纤维的节点位置的三维极坐标值如下：并基于(p+1)个等明度面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的三维极坐标值进行整合，构建多元基色纤维对应的三维极坐标矩阵[ψ]
(p+1)
×7如下：进一步基于明度值梯度等级各等明度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的颜色值各灰色纤维的节点位置的颜色值如下：
并基于(p+1)个等明度面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的颜色值进行整合，构建多元基色纤维对应的颜色矩阵如下：构建全色域配色模型，包括针对多元基色纤维所对应圆柱形配色模型中的7
×
(p+1)个节点位置，构建圆柱形配色模型各等色相面上的配色体系如下：基于色相值梯度等级τ＝1,2,3,4,5,6，各等色相面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的三维极坐标值各灰色纤维的节点位置的三维极坐标值如下：并基于6个等色相面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的三维极坐标值进行整合，构建多元基色纤维对应的三维极坐标矩阵[ψ]
(p+1)
×7如下：进一步基于色相值梯度等级τ＝1,2,3,4,5,6，各等色相面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的颜色值各灰色纤维的节点位置的颜色值如下：
并基于6个等色相面，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的颜色值进行整合，构建多元基色纤维对应的颜色矩阵如下：构建全色域配色模型，包括针对多元基色纤维所对应圆柱形配色模型中的7
×
(p+1)个节点位置，构建圆柱形配色模型等彩度面与灰度轴上的配色体系如下：基于彩度值等级μ＝1，构建等彩度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的三维极坐标值如下；以及基于彩度值等级μ＝0，构建灰度轴上多元基色体系对应灰色纤维的节点位置的三维极坐标值如下：将式(15)展开可得：r1半径面：r0灰度轴：进一步基于彩度值等级μ＝1，等彩度面上多元基色体系对应各彩色纤维的节点位置的颜色值如下；以及基于彩度值等级μ＝0，灰度轴上多元基色体系对应灰色纤维的节点位置的颜色值如下；等彩度面：灰度轴：并基于等彩度面与灰度轴，针对多元基色纤维对应圆柱形配色模型中全部节点位置的颜色值进行整合，构建多元基色纤维对
应的颜色矩阵如下：5.根据权利要求4所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，其特征在于：所述步骤e中，基于多元基色纤维中6
×
(p+1)个彩色纤维与(p+1)个灰色纤维，以多元基色纤维所对应圆柱形配色模型上对应中心轴的灰色基色纤维ο，以及对应圆柱形配色模型上明度值为1、彩度值为1、0
°
～360
°
色相值范围关于预设基色划分方式所划分各位置的彩色基色纤维α、β、γ、δ、ε、ο，构成七基色纤维，基于预设基色划分方式中明度值梯度等级p+1，获得各基色纤维的重量如下：根据彩色基色纤维对应的预设重量的离散变量i'＝1,2,
…
,n,n+1、灰色基色纤维分别对应的预设重量的离散变量j＝1,2,
…
,m,m+1，对七基色纤维的重量进行离散化处理如下：进一步根据预设的离散变量i1、i2＝1,2,
…
,n,n+1，根据基色纤维的离散重量，以任意两种彩色基色纤维与灰色基色纤维的组合方式，构建6组三元非线性耦合组两种彩色基色纤维与灰色基色纤维的组合方式，构建6组三元非线性耦合组两种彩色基色纤维与灰色基色纤维的组合方式，构建6组三元非线性耦合组即构建6组三元非线性耦合分别对应的混色样重量即构建6组三元非线性耦合分别对应的混色样重量如下；
针对6组三元非线性耦合-叠加，先以色相相邻两彩色基色纤维耦合混色，再与灰色基色纤维进行非线性叠加混色的方式，构建三元非线性耦合-叠加混色模式，并令离散变量i1＝i2，获得6组三元非线性耦合-叠加混色样的重量分别为叠加混色样的重量分别为如下：6.根据权利要求5所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建，其特征在于：所述步骤f中，基于预设基色划分方式中明度值梯度等级展开各等明度面下6组三元非线性耦合-叠加混色样的重量如下：其中离散变量：定义非线性三元耦合-叠加混色样中各基色纤维的重量分别为且其颜色值分别为以及根据预设混合样重量离散化值n，结合三元非线性耦合-叠加混色模式的数量6，定义离散变量i＝1,2,3,
…
,6n-1,6n，非线性三元耦合-叠加混色组的序号为ξ(ξ＝1,2,3,4,5,6)；当i＝1,2,3,
…
,n-1,n时，令ξ＝1,当i＝n+1,n+2,n+3,
…
,2n-1,2n；令ξ＝2,
当i＝2n+1,2n+2,2n+3,
…
,3n-1,3n；令ξ＝3,当i＝3n+1,3n+2,3n+3,
…
,4n-1,4n；令ξ＝4,当i＝4n+1,4n+2,4n+3,
…
,5n-1,5n；令ξ＝5,当i＝5n+1,5n+2,5n+3,
…
,6n-1,6n；令ξ＝6,进而按预设混合样重量离散化值n，分别针对多元基色纤维网格化混色模型中的6组三元非线性耦合-叠加混色样进行重量离散化，以各明度值梯度等级下离散化后全部各混色样作为全色域网格化混色模型中的各个网格点，获得各网格点混色样的重量、以及各网格点混色样中的基色纤维混合比如下：色纤维混合比如下：进而获得各网格点混色样分别关于基色纤维混合比的重量如下：构成全色域网格化混色模式，其中，为各网格点混色样的编号，为各网格点混色样的重量，为各网格点混色样中的基色纤维混合比；进一步基于全色域网格化混色模式中各网格点的三维极坐标如下：则获得：即获得全色域网格化混色模式中6n
×
(m+1)
×
(p+1)个网格点的三维极坐标矩阵如下：进而获得全部各网格点混色样的颜色如下，构成全色域网格化混色模型；
或：基于明度值梯度等级针对全色域网格化混色模型将所有各网格点座标与节点坐标进行整合，则可得全色域混色模型的网格点重量矩阵如下：基于明度值梯度等级针对全色域网格化混色模型将所有各网格点座标与节点坐标进行整合，则可得全色域混色模型全部网格点混合比矩阵如下：基于明度值梯度等级针对全色域网格化混色模型将所有各网格点座标与节点坐标进行整合，则可得全色域混色模型全部网格点颜色矩阵如下：7.应用权利要求1至6中任意一项所述基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建的成型纱线色彩调控方法，其特征在于：基于数控三通道转杯纺纱系统，根据全色域网格化混色模型，按如下步骤i至步骤ii，实现三元非线性耦合-叠加混色样的成型纱线色彩调控；步骤i.基于数控三通道转杯纺纱系统结构，以及关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺、成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度比三要素协同调控机理，构建基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理；步骤ii.通过全色域网格化混色模型中各网格点混色样的颜色值，获取各网格点混色样各网格点混色样的混色比，并根据基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，实现成型纱线色彩调控。8.根据权利要求7所述应用基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建的成型纱线色
彩调控方法，其特征在于：所述步骤i中，基于数控三通道转杯纺纱系统结构，定义三通道喂入的三基色棉条线密度分别为ρ
x
,ρ
y
,ρ0，且ρ
x
＝ρ
y
＝ρ0＝ρ，其颜色值分别为c
x
(r
x
,g
x
,b
x
),c
y
(r
y
,g
y
,b
y
),c
o
(r
o
,g
o
,b
o
)，经中罗拉牵伸后线密度分别为经引纱罗拉牵伸后线密度变为组合成线密度为的细纱，即：定义为三个给棉罗拉x,y,o的线速度，v
z
为中罗拉线速度，ω1为分梳辊转速，ω2为转杯转速，v
s
为引纱罗拉线速度，为成型纱线三基色纤维混纺比，为成型纱线色彩，则按如下构建关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺；(1)转杯纺各级牵伸比：设为引纱罗拉相对三个给棉罗拉o,x,y的各通道总牵伸比，设为中罗拉相对三个给棉罗拉o,x,y的一级牵伸比，设e2为引纱罗拉相对中罗拉的二级牵伸比，则中罗拉相对三个给棉罗拉x,y,o的一级牵伸比为：则引纱罗拉相对于中罗拉的二级牵伸比为e2为：e2＝v
s
/v
z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(36)则引纱罗拉相对于三个给棉罗拉x,y,o的各通道总牵伸比为：(2)成纱线密度：(3)成纱混纺比：(4)成纱色彩：设c
x
(r
x
,g
x
,b
x
),c
y
(r
y
,g
y
,b
y
),c
o
(r
o
,g
o
,b
o
)为三根棉条的色彩，为经牵伸、分梳及转杯凝聚加捻后形成纱线混合比，为成型纱线色彩，且：
(5)成纱捻度：n
w
＝ω2/v
s
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(41)。9.根据权利要求8所述应用基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建的成型纱线色彩调控方法，其特征在于：所述步骤i中，基于数控三通道转杯纺纱系统结构，按如下构建成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度三要素协同调控机理；(1)基于给棉罗拉速度调控成纱混纺比及其色彩的机理；据式(37)，通过调节给棉罗拉线速度即可调节成纱混纺比如下：据式(38)，通过调节给棉罗拉线速度即可调节成纱颜色如下：(2)基于混纺比调控成纱色彩与给棉罗拉速度的机理；据式(38)，通过调控成纱混纺比即可调控成纱颜色如下：据式(44)，通过调控成纱混纺比λ
s
(j,δ)＝[λ
x
(j,δ),λ
y
(j,δ),λ
o
(j,δ)]即可调控给棉罗拉线速度如下：(3)基于成纱色彩调控混纺比与给棉罗拉速度的机理；据式(45)，通过调控成纱颜色即可调控成纱混纺比如下：
据式(45)，通过调节成纱颜色即可调节给棉罗拉线速度由此获得数控三通道转杯纺纱系统的成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度三要素协同调控机理。10.根据权利要求9所述应用基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建的成型纱线色彩调控方法，其特征在于：所述步骤ii中，首先按如下，通过全色域网格化混色模型中各网格点混色样的颜色值，获取各网格点混色样各网格点混色样的混色比；基于全色域网格化混色模型全体网格混色样的颜色矩阵如下：基于全色域网格化混色模型中各网格混色样的颜色值成型纱线基色纤维混合比为则由式(42)，获得与对应的成型纱线中基色纤维混合比如下：基于式(29)，将全色域网格化混色模型中所有网格混色样的混合比整合为全色域网格化混色模型的混合比矩阵如下：然后根据基于数控三通道转杯纺纱系统的全色域彩色纱的纺制机理，按如下，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，实现成型纱线色彩调控；定义全色域网格化混色模型中各网格混色纱的线密度为引纱罗拉速度为v
s
，三个通道喂入的熟棉条线密度为ρ，则由式(37)，求出纺制该混纺比是对应三个后罗拉的喂入速度通过该参数可纺制对应的全色域网格化混色模型色彩为的混色纱如下：
定义则得到与全色域网格化混色模型中所有混色纱对应的三后罗拉喂入的速度矩阵：基于全色域网格化混色模型纺制的混色纱线密度整合为全色域混色模型线密度矩阵如下：

技术总结
本发明涉及基于圆柱形颜色模型的全色域混色模型构建及其成型纱线色彩调控方法，首先基于圆柱形颜色模型获得的多元基色纤维，构建多元基色纤维对应的圆柱形全色域配色模型；然后通过构建三元非线性耦合-叠加混色模型，获得多元基色纤维网格化混色模型；接着通过节点坐标与网格点坐标的整合，得到全色域网格化混色模型；最后基于数控三通道转杯纺纱系统结构，构建关于三元非线性耦合-叠加混色样的数控转杯纺纱成型工艺、成纱色彩-混色比-给棉罗拉速度比三要素协同调控机理，并根据全色域网格化混色模型，构建数控三通道转杯纺纱系统关于混色纱的纺纱工艺，进而能够高效实现成型纱线色彩调控，提高实际色彩调控的效率。提高实际色彩调控的效率。提高实际色彩调控的效率。


技术研发人员：陈宥融 薛元 朱文硕 陈国方 田飞飞
受保护的技术使用者：浙江泰坦股份有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/20