在传统工艺上,纺织品的设计需要经历多次打样(试织)、参数修正的过程,然后才投入正式生产。由于每次打样需要花费大量时间、人力和原料,而且纺织品的种类、图案千变万化,因此,采用实物打样不能满足当前纺织品生产的低成本、快生产的需求。随着科学技术特别是计算机相关技术的发展,计算机图形学、计算机辅助设计(CAD)越来越多的应用于纺织品生产中。因此,以无.缝针织产品为对象,研究计算机模拟织物设计过程,生成织物模拟效果,并显示产品的虚拟效果,具有很好的实用价值和现实意义。本论文以“无缝针织产品智能设计和虚拟加工”项目为背景,以三维Pierce线圈模型为基础,从不同角度对模型进行修改,并建立了适用于针织物的三维几何线圈模型,同时研究了纱线的毛羽、股线等三维模拟技术,用以提高织物真实感。最后结合OpenGL,在VS平台下开发针织物外观模拟系统。本文主要研究工作包括：(1)通过分析纬编针织物物理结构和三维Pierce线圈模型,建立了适用于无缝针织产品的纱线三维几何线圈模型。根据纱线线圈的中心线走向,将线圈分为两个部分：弧段(如针编弧、沉降弧)和圈柱段。纱线三维几何线圈模型是用椭圆描述弧段、三次B样条曲线模拟圈柱段。由于真实织物不同纱线之间在串套时受力影响,很可能导致纱线的弯曲或扭曲现象,因此相比Pierce线圈模型中圆弧描述弧段、直线描述圈柱,三维线圈模型实现的模拟效果更真实。(2)支持多种织物组织的织物外观模拟,如平针组织、罗纹组织。对于平针组织,在三维线圈模型基础上,其织物模拟效果可利用OpenGL库函数实现。与平针组织不同的是,罗纹织物常表现重叠现象,原因是其正、反线圈在衔接时在纵深方向有拉伸、横向上会压缩。因此本文引入压缩系数来描述正、反线圈衔接时的重叠程度。(3)研究纱线的毛羽、股线设计方法。按照毛羽形态的不同,采用不同的毛羽方法。稀疏而且较长的毛羽效果用B样条曲线实现,稠密而且较短的毛羽效果通过给纱线增加噪声的方法模拟。股线可通过旋转截面的方法实现。试验表明：在给纱线增加毛羽、股线效果后,织物模拟效果的真实感有了很大的提高。(4)实现了提花图案设计。带提花图案的织物可看成是由不同颜色的纬平针线圈组成。在OpenGL中,通过为织物的不同线圈定义不同材质属性,并结合光照模型,实现了织物组织的提花图案效果。(5)基于项目的需要,设计和实现了针织物外观模拟系统。该系统包括三维线圈模型选择及建模、织物外观模拟、毛羽及股线设计、提花图案文件保存及导入等功能。产品设计人员可以实时查看织物的设计效果,如对效果不满意,可以对设计方案修改。该系统大大提高了织物设计的效率,也缩短了设计周期,具有很好的应用价值。