Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Системы автоматизации проектирования одежды и используемые в них методы 12
1.1 Опыт создания и внедрения САПР на швейных предприятиях 13
1.2 Методы проектирования, используемые в САПР одежды 25
1.2.1 Исходные данные для проектирования одежды 26
1.2.2 Расчетно-графические методы конструирования одежды 29
1.2.3 Задачи совершенствования САПР одежды 32
Выводы по главе 1 33
ГЛАВА 2 Теоретические и технологические аспекты разработки диалоговой системы проектирования одежды 36
2.1 Виды обеспечения и основные подсистемы САПР одежды.. 37
2.2 Подготовка исходной информации об особенностях телосложения различных фигур для САПР одежды 41
2.3 Систематизация способов построения и корректировки лекал базовых конструкций одежды 55
2.3.1 Построение точек, прямых или отрезков на чертежах деталей одежды 56
2.3.2 Построение кривых на чертежах деталей одежды 61
2.3.3 Приемы корректировки лекал швейных изделий 64
2.4 Разработка элементов программного обеспечения для про
ектирования одежды на индивидуальные фигуры 69
2.4.1 Программирование функции деления отрезка в заданном отношении 72
2.4.2 Программирование функции построения перпендикуляров 73
2.4.3 Программирование функции пересечения 2-х окружностей 75
2.4.4 Программирование функции пересечения прямой и окружности 76
2.4.5 Реализация рисования кривой 3-го порядка в графических системах и средах программирования 79
Выводы по главе 2 84
ГЛАВА 3 Основные компоненты диалоговой системы проектирования одежды 85
3.1 Принципы создания пользовательского интерфейса графи
ческого редактора САПР 86
3.1.1 Выбор модели пользовательского интерфейса 88
3.1.2 Принципы объектно-ориентированного подхода и полиморфизма 90
3.1.3 Технология управления окнами 91
3.2 Создание основных и вспомогательных объектов программы 93
3.3 Интерфейс системы 96
3.4 Внутренняя архитектура программы 103
3.4.1 Представление объектов рисования 104
3.4.2 Вывод объектов рисования 106
3.4.3 Построение новых графических объектов 107
3.4.4 Сохранение и загрузка данных из файлов ПО
3.5 Функциональные приложения системы 111
3.5.1 Приложение "Размерные признаки" 111
3.5.2 База данных "Типы телосложения и осанки" 113
3.5.3 База данных "Дефекты одежды" 121
Выводы по главе 3 127
Заключение 129
Литература 131
Приложения 145
- Исходные данные для проектирования одежды
- Подготовка исходной информации об особенностях телосложения различных фигур для САПР одежды
- Реализация рисования кривой 3-го порядка в графических системах и средах программирования
- Создание основных и вспомогательных объектов программы
Введение к работе
Появившееся в последнее время большое число САПР одежды свидетельствует о том, что данные разработки пользуются спросом, как на производстве, так и в учебных заведениях. Каждая из систем имеет ряд отличительных особенностей, но их объединяет направленность на серийное изготовление швейных изделий, поскольку данный процесс легче поддается формализации, в нем значительно снижена сменяемость моделей по сравнению с единичным производством, развита стандартизация и унификация, а разнообразие размеров и ростов фигур регламентируется стандартами. Внедрение на предприятиях массового производства систем автоматизации расчетов и проектирования, ведения складского хозяйства и оптимизации раскроя способствуют значительному увеличению выпуска изделий высокого качества.
Применение подобных систем на предприятиях единичного производства одежды представляется малоэффективным, поскольку они отличаются, как правило, невысокой мощностью, разнообразием поступающих материалов, сменяемостью моделей, типов фигур и т. д. Поэтому автоматизированный комплекс для данных предприятий должен быть более гибким, учитывающим особенности технологического процесса, и менее дорогим.
Решению задач, связанных с созданием САПР, включающей различные этапы конструирования, в том числе специфические, присущие процессу изготовления одежды по индивидуальным заказам, посвящена данная работа,
Для проектирования одежды характерно определенное единство конструктивного исполнения различных моделей, деталей и форм, что делает возможным формализовать задачи графического конструирования в рамках САПР. Выделение элементарных графических примитивов для построения и редактирования объектов обеспечивает выполнение чертежей различной сложности. Например, получивший широкое распространение пакет прикладных программ AutoCAD предоставляет пользователю графическую ере-
5 ду и набор инструментов для автоматизации чертежных работ [114] и может быть использован в легкой промышленности, если дополнить его универсальной системой задания и расчета входных параметров. В проектировании одежды такими параметрами являются размерные признаки и прибавки. Используемые расчетные формулы не отличаются большой сложностью, поэтому основная задача на данном этапе состоит в разработке визуального диалога [97, 98].
На сегодняшний день процесс конструирования одежды состоит из следующих этапов: построение основы конструкции, уточнение ее в процессе примерки, создание базовой, а затем — модельной конструкции. Выбор методики проектирования регламентирует набор исходных данных, расчетных формул, совокупность геометрических приемов и последовательность построения чертежа. В обобщенном виде конструирование одежды может быть представлено как некий алгоритм, реализованный средствами выбранной системы проектирования. Выделение унифицированных этапов, связанных с геометрическими построениями, позволяет создать систему, не зависящую от способа конструирования и, более того, предоставляющую пользователю свободу для творчества, поиска новых методов решения [100].
Наличие примерки в технологическом процессе изготовления одежды по индивидуальным заказам значительно удлиняет сроки изготовления изделий и снижает производительность труда [48]. Усовершенствовать этот этап можно в случае создания и внедрения на предприятия единичного производства модуля САПР, который обеспечит автоматизацию процесса корректировки лекал швейных изделий по результатам примерки.
Формирование информационного обеспечения САПР, как одного из наиболее важных ее элементов, решает задачу накопления, хранения и доступа к информации и может быть реализовано в виде баз данных размерных признаков, типов телосложения и связанных с ними методов конструирова-
ния, а также других специфических особенностей технологического процесса, обеспечивающих его четкое функционирование.
Применение вычислительной техники в САПР базируется на системном подходе, который характеризуется рассмотрением проектируемых объектов, как взаимодействующих элементов для раскрытия их целостности, выявления многообразных видов связей и предполагает участие человека в этом процессе, активность которого определяется степенью автоматизации [42].
Существенный вклад в решение проблемы развития и совершенствования методов проектирования одежды внесен трудами сотрудников Московского государственного университета дизайна и технологии (МГУДТ), Центрального научно-исследовательского института швейной промышленности (ЦНИИШП) и их научной школой, составляющими основу накопленного опыта в области автоматизации проектирования одежды [22,41,43,48-50, 64, 65,78,85,110,112,120,124].
Кобляковой Е.Б разработана общая классификация методов конструирования одежды и принципы определения конструктивных параметров при проектировании одежды [48, 50]. Дунаевской Т.Н., Кобляковой Е.Б., Ивлевой Г.С систематизированы методы исследования тела человека и разработана классификация измерений [29]. В работе Рахманова Н.А., Стахановой СИ. [84] и Шершневой Л.П. [122] предложены классификации существующих дефектов одежды, а также методы их устранения. Ивлевой Г.С. [43] проанализированы предпосылки автоматизированного проектирования разверток деталей одежды с помощью ЭВМ.
Большой вклад в формирование теоретических и методологических принципов автоматизированного проектирования в различных отраслях техники трудами Норенкова И.П. [74]. Под руководством Кобляковой Е.Б. [52, 56, 57], Ивлевой Г.С. [43] и Романова В.Е. [50] проведены исследования, составившие теоретическую основу автоматизированного проектирования швейных изделий серийного производства, разработана методология получе-
7 ния обобщенных антропометрических данных, как основы автоматизации проектирования бытовой и специальной одежды.
Под руководством Раздомахина Н.Н. ведется работа по формированию 3-х мерной модели манекена и поверхности одежды [81-83], исследованы типовые конструкции верхней женской одежды с втачным рукавом для получения конструкторской документации в автоматизированном режиме.
Фирмами Investronica, Lectra, Gerber, Asahi, Assyst [140, 144, 147, 148] созданы CAD системы, которые обеспечивают автоматизацию отдельных этапов проектирования, начиная от создания коллекций [148] и заканчивая выпуском конструкторской документации в различных комбинациях основных стадий проектирования. Из последних разработок следует выделить PAD System и Grafis [3,41, 62, 150, 151].
Заслуживают внимание появившиеся на рынке САПР отечественных производителей и стран СНГ: "Ассоль", "Автокрой", "Грация", "ЛЕКО", "Силуэт" и др. [4-6,15, 16,42,108, 143, 145, 150-152].
На сегодняшний день современные САПР одежды предполагают автоматизацию лишь отдельных этапов производства одежды (или их сочетания), ограниченную область применения и достаточно жесткую связь с одной из известных методик построения чертежей, не обеспечивая сквозную автоматизацию [4-6, 11,13, 14, 15-16, 52, 87, 88, 106, 108].
Объектом исследования является процесс проектирования одежды на предприятиях единичного производства и возможность его совершенствования за счет автоматизации проектных работ с помощью САПР.
Целью исследований данной диссертации является разработка диалоговой САПР для автоматизации процесса проектирования одежды по индивидуальным заказам на основе создания принципов параметризации чертежей при использовании средств визуального программирования.
Для достижения поставленной цели в работе должны быть решены следующие задачи:
выполнить анализ существующих САПР одежды и обосновать на его основе рациональную структуру и функциональный состав системы для предприятий единичного производства швейных изделий;
выполнить анализ методик конструирования одежды для создания комплекса геометрических элементов, позволяющего проектировать чертежи на индивидуальные фигуры;
сформировать модуль ввода и оценки исходных данных для систематизации информации об особенностях строения женских фигур;
создать интерфейс диалоговой системы с целью проектирования и преобразования конструкций одежды в визуальном режиме;
разработать систему изменения параметров чертежей с учетом особенностей телосложения;
- разработать модуль корректировки лекал по результатам примерки.
Методы исследования. Работа базируется на применении системного
подхода к решению поставленных задач, который выбран в диссертационной работе за основное методологическое направление. На отдельных этапах исследования использованы теоретические и практические разработки в области проектирования одежды, методы аналитической геометрии, алгоритмизации и программирования.
Научная новизна заключается в разработке:
принципа структурирования исходной информации и ее анализа с целью определения типа телосложения, группы размеров и осанки;
систематизации графических приемов и методик расчета параметров для проектирования и корректировки чертежей одежды на фигуры различных типов телосложения и осанки;
системы параметризации чертежей, которая дает возможность учитывать индивидуальные особенности фигуры;
методов обобщения и структурирования информации о видах дефектов и способов их устранения;
- модулей диалоговой системы проектирования швейных изделий на ин
дивидуальные фигуры средствами визуального программирования.
Практическая значимость заключается в создании:
графического редактора, поддерживающего возможность параметризации чертежей;
интерфейса программы, выполняющего рабочие, управляющие и сервисные функции;
приложения "Размерные признаки";
баз данных "Типы телосложения" и "Дефекты одежды".
Данные модули предназначены для предприятий единичного производства одежды и могут быть использованы в практике подготовки специалистов швейной отрасли.
Внедрение результатов работы. Созданная система прошла производственную апробацию на предприятиях сервиса в процессе проектирования одежды по индивидуальным заказам. Система используется в учебном процессе в рамках изучения курсов "Системы автоматизированного проектирования" и "Автоматизированные методы художественного проектирования одежды", "Конструирование швейных изделий" при проведении практических занятий, в курсовом и дипломном проектировании. Издано 2 учебных пособия [103, 113], одно из них с грифом УМОЛегпром [103].
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на международных конференциях: "Проблемы оптимизации и экономические приложения" (Омск, ОмГУ, 1997 г.); "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, ОмГТУ, 2002); "Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство, архитектура (Омск, СИБАДИ, 2003); "Актуальные проблемы подготовки специалистов для сферы сервиса (Омск, ОГИС, 2003); "Наука сервису" (Москва, МГУС, 2003), а также на ежегодных научных конференциях ОГИС (1997 - 2003 гг.). Основные теоретические результаты исследования выносились на обсуждение научного семинара ОГИС "Компь-
10 ютерные технологии, сервис и дизайн" (2001). Практические результаты работы были представлены на отраслевом семинаре "Новые тенденции моды, новые технологии обучения и проектирования одежды" (2001), а также в рамках научно-практического семинара "Использование педагогических и информационных технологий в учебном процессе и научно-исследовательской работе" (2002).
Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, а также разделы в отчете по НИР.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений.
Первая глава посвящена анализу современных САПР и методов проектирования одежды. В данной главе выявлены достоинства и недостатки существующих САПР, сформулированы требования к подобным системам и задачи для их разработчиков. Кроме того, в первой главе сделан обзор традиционных методов проектирования одежды и антропометрических измерений тела человека. По результатам анализа определен предмет исследования -расчетно-графические методы и способы их автоматизации на основе использования средств визуального программирования.
Во второй главе рассматриваются закономерности создания и специфика САПР одежды, виды обеспечения и основные подсистемы, сформулированы основные требования и предложена структура автоматизированной системы проектирования швейных изделий по индивидуальным заказам. С целью систематизации исходных параметров предложена их классификация с учетом методики конструирования. Систематизация исходных данных о строении и внешней форме фигуры человека позволяет осуществить структурирование и кодирование информации для проектирования одежды на индивидуальные фигуры.
В результате анализа расчетно-графических методов проектирования были выделены геометрические элементы для построения и корректировки
чертежей, которые были описаны средствами аналитической геометрии и программно реализованы. Создание комплекса геометрических элементов на основе анализа известных методик конструирования одежды и обобщения используемых в них приемов, позволяет решить задачу проектирования чертежей с учетом индивидуальных особенностей телосложения заказчиков.
В третьей главе сформулированы требований, предъявляемые к прикладным программам, выполняющимся под управлением Windows; разработан интерфейс графического редактора, инструментами которого являются геометрические элементы, использующиеся для проектирования и корректировки чертежей. В данной главе описаны основные объекты языка и синтаксис команд, внутренняя архитектура программного средства, обеспечивающего автоматизацию графических построений.
Кроме основных элементов интерфейса, в данной главе рассмотрены структура и работа автономных приложений: "Размерные признаки", "Типы телосложения" и "Дефекты одежды".
В заключение диссертационной работы приведены основные результаты исследований, подтверждающие научную новизну и практическую значимость.
Исходные данные для проектирования одежды
Исходной информацией для проектирования одежды является характеристика внешней формы тела человека и система прибавок. Внешняя форма тела человека описывается с помощью основных морфологических признаков и размерной характеристики, которая дается обычно в виде комплекса измерений, называемых размерными признаками [29].
Программа антропологических измерений для конструирования одежды включает большое число (до 60 - 70) размерных признаков, в том числе основные тотальные морфологические признаки (длина тела, обхват груди, масса тела) [50]. Существует несколько классификаций измерений тела человека. Например, по способу измерения, размерные признаки подразделяются на: дуговые и линейные, которые в свою очередь представлены проекционными, прямыми, продольными и поперечными размерами (рис. 1).
Классификация по половозрастным признакам выделяет следующие измерения: мужские, женские и детские (для мальчиков и девочек). В зависимости от ассортимента одежды, цели и способа проектирования количество и наименование размерных признаков регламентируется государственными и отраслевыми стандартами, а также методиками проектирования. Например, ОСТ 17-326-81 устанавливает измерения типовых фигур женщин [76], ОСТ 17-325-86 [75] и ГОСТ 17.521-72 [23] -размерные признаки типовых фигур мужчин и т. д.
Согласно ОСТ 17-325-81 [76] и 17-325-86 [75] для взрослого человека определяют 60 размерных признаков, 54 из них находят посредством прямых измерений, а 6 - расчетным путем как разность двух измерительных признаков [50].
Единый метод конструирования, разработанный на базе ОСТов, предусматривает 20 основных и 9 дополнительных размерных признаков [37-40, 66]. В методику Мюллера [70, 71] заложено 5 основных (полученных путем прямых измерений) и 12 вспомогательных измерений, которые могут быть получены как в результате обмеров, а также расчетным путем. ЕМКО СЭВ (Единая методика конструирования одежды стран — членов СЭВ) [32-36] включает 40 размерных признаков и т. д.
Из анализа стандартов [23-26, 75, 76], а также методов конструирования [66, 70, 71, 37-40] и методики ЦНИИШП [111] можно сделать следующие выводы: - в каждой методике предусмотрено деление размеров на группы по половозрастному признаку: для женских, мужских или детских фигур; - часть измерений повторяется в различных методиках, т. е. их можно считать универсальными. Например, рост, обхват груди третий, обхват талии, обхват бедер и т. д.; - в рамках каждой методики выделяется группа специфичных размерных признаков, которые связаны с особенностями построения чертежа и снимаются несколько иначе. Например, длина спины до талии первая (ОСТ), длина спины до талии вторая (Единый метод) и т. п.; - выделяется группа размерных признаков, связанная с проектированием определенного вида одежды: плечевой или поясной. Например, высота сиденья, длина ноги и уровень колена для брюк; длина изделия спереди, сбоку и сзади для юбки; - выделяются измерения, связанные с особенностями осанки и телосложения. Например, ширина груди вторая, выступ живота, лопаток, грудных желез и пр. Сделанные выводы могут быть использованы для формирования исходной информации при создании САПР.
Поскольку состав и число размерных признаков регламентируется рамками определенной методики проектирования, то в такой привычной форме они и представлены в различных САПР. Как правило, после выбора способа проектирования в той или иной системе автоматизации (например, "Грация" см. п. 1.1) предлагается ввести соответствующие значения измерений фигур.
Такой подход привычен для пользователей, но ограничивает проектировщика уже на самом первом этапе - задания исходной информации. Для того чтобы пользователь мог менять состав и количество измерений, ему необходимо предоставить большую свободу действий: возможность варьировать измерениями, записывать дополнительные, не предусмотренные методикой конструирования. В этом случае система проектирования будет более гибкой уже на этапе ввода исходной информации и предоставит специалисту простор для творчества. Синтез измерений позволит иначе подойти и к процессу проектирования, т. е. комбинировать при построении чертежа элементы из различных методик или даже разработать новый способ конструирования. Рассмотрим широко известные расчетно-графические методы проектирования более подробно.
Подготовка исходной информации об особенностях телосложения различных фигур для САПР одежды
Исходная информация для проектирования конструкций одежды может быть разделена на оперативную и условно-постоянную.
Массив оперативной информации содержит величины ведущих размерных признаков. Условно-постоянная информация — это коэффициенты, позволяющие изменить конструктивные параметры лекал деталей одежды при изменении размерных признаков внешней формы тела человека. При разработке новой модели одежды перед проектировщиком возникает задача субъективного выбора параметров и конструктивной формы будущего изделия, т. е. выбор исходных данных осуществляет человек. В то же время расчет базисной (габаритной) сетки чертежа конструкции и положения узловых точек проводится в последовательности, диктуемой методикой.
Вычислительные методы, представленные в методиках конструирования [32-40, 61, 66, 70-71, 111], содержат простые арифметические действия, которые удобно описывать с помощью следующих формул: где Р - размер детали; М- размерный признак; П - прибавка; а, Ь, с - коэффициенты предполагаемой связи между искомыми размерами детали и размерным признаком фигуры, которые определяются эмпирическим путем; М - размерный признак фигуры, непосредственно не характеризующего размер детали; Р — размеры деталей, определяемые по размерам других деталей, ранее найденным на чертеже.
Степень соответствия размеров детали одежды Р размерам тела человека зависит от ряда факторов. Во-первых, от точности проведенных обмеров и выбора прибавок (1). Во-вторых, от того, насколько верно установлена зависимость между размерами одежды и фигурой. Эта зависимость непостоянна и справедлива лишь для фигур определенного типа телосложения и отдельных моделей одежды (2). В-третьих, от правильности установленной зависимости величины искомого размера детали от уже найденного, а с другой стороны - от точности определения ранее найденного размера (3).
Использование формул типа 1 -3 для расчета параметров чертежа еще раз подтверждает факт, что все расчетно-графические методы конструирования позволяют установить лишь приближенную связь размеров деталей чертежа и тела человека. Эта связь будет ближе, если в расчетах используются результаты прямых измерений (1).
Как следует из пункта 1.2.1, существующие классификации размерных признаков не учитывают особенности построения чертежей, хотя каждая методика проектирования использует специфичные измерения.
При автоматизированном проектировании одежды на фигуры различного телосложения вся исходная информация должна быть представлена в удобном для ввода и использования в ЭВМ виде. Поэтому на этапе формирования массива оперативной информации, необходимо предоставить пользователю возможность заложить именно те параметры, которые будут присутствовать в расчетах, а затем - при построении чертежей. Другими словами, необходимо представить массив оперативной информации в наиболее удобной форме. Достаточно наглядно специфику размерных признаков отражает классификация, представленная на рисунке 2.3, в которой на первом уровне предлагается использовать деление размеров по половозрастному признаку, а на втором - по способу проектирования, т. е. в зависимости от выбранной методики.
Внутри каждой методики (на третьем уровне) выделяются основные и дополнительные измерения. Группа "основные" включает набор измерений, связанных с методикой проектирования. Дополнительные размерные признаки обусловлены ассортиментом одежды и особенностями телосложения.
Из анализа рисунка 2.3 видно, что в такую классификацию легко добавить новые измерения (другая методика), либо предусмотреть синтез методик. Например, можно объединить методику Мюллера и ЦОТШЛ, выделив в качестве основных одноименные (однотипные) измерения, а в качестве дополнительных - специфичные с точки зрения методик, ассортимента и телосложения. методики проектирования Данная классификация учитывает специфику методики проектирования и может дополняться новыми показателями. С точки зрения проектирования одежды в классификации заложен единый принцип задания исходных параметров, который может быть взят за основу при создании автоматизированной системы. Но такая классификация больше соответствует типовому про 44 ектированию, а при работе с индивидуальными фигурами возникает необходимость их более детального анализа с помощью группы дополнительных измерений, а также их сравнительной оценки.
Анализ размерных признаков позволяет сделать вывод о полнотной группе, типе телосложения и осанки заказчика. Для анализа фигуры необходимы измерения, наименование и условные обозначения которых представлены в ПРИЛОЖЕНИИ 1.
Для определения полнотной группы фигуры сравниваются размерные признаки ri и Г2. Полученная разность измерений позволяет сделать вывод о полнотной группе клиента (рис. 2.4). Для типовых фигур женщин выделяют 4 пол нотные группы [76], а для индивидуальных фигур — 9 и более [59]. В отличие от отраслевого стандарта в классификации ЦОТШЛ [37] отражено не четыре, а девять полнотных групп: от 2-й до 6-й. Дополнительные группы (-2)-я, (-1)-я, 0-я, 5-я и 6-я определены аналогично основным полнотным группам, отраженным в ОСТ [76].
Дальнейший анализ размерных признаков проводится с целью определения осанки фигуры, т. е. рассматривают балансовую разницу измерений Дтт и Дтс2 Последовательность определения осанки представлена на рисунке 2.5. Балансовая разница для конкретной и типовой фигуры вычисляется следующим образом:
Реализация рисования кривой 3-го порядка в графических системах и средах программирования
В целях совершенствования процесса проектирования одежды по индивидуальным заказам целесообразно сочетание индивидуального подхода к заказчику с промышленными методами конструирования. В системе автоматизированного проектирования этого можно достичь путем получения конструкции одежды на фигуры различного телосложения способом модифицирования базовой конструкции, разработанной на фигуры типового телосложения. Этот способ основан на данных о закономерностях изменения конструктивных параметров базовой конструкции в зависимости от особенностей внешней формы фигуры заказчика.
Однако при значительных различиях в измерениях типовой и конкретной фигур происходит искажение контуров деталей одежды и первоначальной формы, заложенной в базовых лекалах. Поэтому возникает необходимость выделения наиболее крайних (Вв и Нн) типов телосложения женских фигур и учета особенностей их телосложения при проектировании базовых и модельных конструкций одежды с помощью расчетной величины межпол-нотной разницы.
Анализ конструкций, построенных на нетиповые фигуры путем приращения к типовым размерным признакам межполнотной разницы, и конструкций, выполненных по измерениям конкретных фигур (ПРИЛОЖЕНИЕ 3) показал, что конструкция на конкретную фигуру лишь незначительно отличается от усредненной конструкции по приращениям. Конструкция, полученная по типовым размерным признакам, требует значительных изменений и дополнительных примерок.
Величины приращений (межполнотной разницы) являются исходными данными для графического воспроизведения новых контуров при автоматизированном проектировании БК на фигуры Вв и Нн типов телосложения. Задачи построения и преобразования чертежей на фигуры различных типов телосложения в автоматизированном режиме требуют систематизации и обобщения графических приемов. Большинство задач проектирования в технике сочетает необходимость выполнения вычислений и процедур графического характера [4]. Поэтому при решении графических задач на ЭВМ необходимо определить способ представления геометрических объектов в памяти машины и создать комплекс алгоритмов для обработки геометрической информации. В практике конструирования швейных изделий 2D методами под геометрическим объектом понимается плоская развертка детали, а не ее пространственный образ. Вследствие этого геометрические преобразования лекал можно рассматривать как решение геометрических задач на плоскости. Все геометрические задачи, решаемые в процессе проектирования одежды, можно условно разделить на три вида [28]: задачи, сводимые к математическим формулам; задачи, алгоритм решения которых неизвестен, но разрешаемые человеком на основе опыта, интуиции; задачи, которые нельзя решить алгоритмически по тем или иным причинам. Задачи первого вида считаются формальными, второго - неформальными, третьего - неформализуемыми. Большинство графических операций при разработке формы деталей одежды и их преобразований носит неформальный характер, т. е. выполняется конструктором на основе методов и приемов, которые выработались у него в результате практической деятельности. В то же время расчет базисной (габаритной) сетки чертежа конструкции и положения узловых точек проводится в последовательности, диктуемой методикой, и геометрическая задача по их определению может быть отнесена к формализуемой. Следовательно, алгоритмическое решение таких задач должно учитывать поведенческие действия человека в ходе их решения, возможность сочетания формальных и неформальных задач. ЭВМ в этом процессе является только помощником человека, поэтому основная задача в автоматизированном проектировании состоит в рациональном распределении обязанностей между человеком и ЭВМ.
Наилучшим образом для решения таких задач подходят диалоговые системы, предлагающие пользователю возможность вмешаться в процесс проектирования на любом этапе. Поэтому и сам процесс автоматизированного проектирования должен быть понятен пользователю и строится по единому принципу, несмотря на различия методик и многообразие типов фигур.
Анализ расчетно-графических методов проектирования одежды (см. п. 1.2.2) показал, что при построении чертежа основы конструкции (ОК) в них используются общие принципы определения конструктивных параметров: по расчетным формулам, аргументами которых являются размерные признаки тела человека (1 - 3). С другой стороны, в основе каждой методики заложен специфичный набор исходных данных (см. п. 1.2.1) и связанных с ними расчетов. Кроме того, все известные методики отличаются последовательностью построения конструкций, и набором геометрических элементов (примитивов), составляющих основу чертежных работ [50, 149]. Выделение и структурирование геометрических элементов, а также их единичное или комплексное применение позволит проектировать множество разнообразных форм швейных изделий на индивидуальные фигуры. Такие геометрические элементы были выделены в результате анализа чертежей одежды различного ассортимента и сложности, выполненных известными методами конструирования. Их можно разделить на группы.
Создание основных и вспомогательных объектов программы
Появление операционных оболочек типа Windows существенно осложнило процесс разработки программ [47]: теперь любое приложение должно следовать канонам Windows в плане оформления пользовательского интерфейса, рабочим полем которого уже не является весь экран дисплея, допускавший в рамках MS-DOS прямую адресацию видеопамяти, а перемещаемое по экрану и изменяющее свои размеры типовое окно, снабженное большим количеством элементов управления; работа в среде Windows потребовала отказа от традиционной процедурно-ориентированной схемы, в которой последовательность действий приложений жестко запрограммирована. Прикладные программы, выполняющиеся под управлением Windows, организованы в виде набора процедур, откликающихся на адресованные им сообщения. В этом смысле их функционирование повторяет схему работы Windows, что заставляет программиста учитывать довольно большое количество типовых событий и связанных с ними форматов системных сообщений.
Снижению трудоемкости процесса создания Windows-приложений в значительной мере содействовала разработка библиотек типа Object Windows Library (OWL), в которых накапливаются как объекты интерфейсного типа, так и классы объектов, упрощающие реализацию типовых процедур обработки данных (графика, работа со списками и таблицами, редактирование текстов). Несмотря на очевидный прогресс объектно-ориентированного подхода, традиционная работа с постоянно возрастающим количеством объектов и порождающих их классов требует знания многочисленных деталей — иерархии семейств, параметров, характеристик соответствующих методов и т. п.
Наиболее простое и удобное решение указанных проблем, обеспечивающее минимальные затраты на создание Windows-приложений, предлагает технология визуального программирования. Визуальная среда принимает на себя всю работу по оформлению типовых окон (главного окна программы, диалоговых окон ввода строк и вывода стандартных сообщений). Она предоставляет программисту возможность без каких-либо хлопот встроить в приложение любой объект, приписать ему необходимые свойства, сформировать схему поведения объекта в случае возникновения определенных событий.
Всем этим требованиям удовлетворяют системы для создания приложений типа клиент-сервер, т. к. в них содержатся средства для создания пользовательского интерфейса, описания процедур обработки данных и т. д. Эти системы, как правило, позволяют работать с самыми различными СУБД (системами управления базами данных) — Oracle, Sybase, Microsoft SQL Server и другие. Среди наиболее популярных систем такого рода можно назвать Power Builder фирмы Sybase, Visual Basic фирмы Microsoft, Borland С1-1" Builder и Delphi фирмы Borland [47, 63, 107, 114, 126]. .
Большой опыт в описании графических объектов различной сложности накоплен фирмой Autodesk, реализованный в пакете прикладных программ (ППП) AutoCAD. Использование в системе AutoCAD языка AutoLISP ускоряет процесс разработки проектной документации и позволяет создать новые команды графического редактора, специализированные меню, осуществлять доступ к графической базе данных и т. д. Кроме того, в связи с развитием Windows-технологий, разработчики реализовали в своем пакете среду визуального программирования Visual LISP [58].
С целью выбора среды для автоматизации проектных работ в области конструирования одежды были проанализированы системы Visual Basic, Borland C++ Builder, Delphi и Visual LISP (AutoLISP).
Система Visual Basic предполагает действие локальной системы координат в каждом графическом объекте, начало которой расположено в левом верхнем углу. Кроме того, можно ввести свою систему координат методом Scale (масштабирования). Для обозначения позиций текущей точки используются свойства CurrentX и CurrentY. Абсолютная или относительная позиция воспроизводимой точки задается парой вещественных значений (х, у). К графическим объектам Visual Basic относятся компоненты Line и Shape. Точки с координатами (хь у і) задают концы отрезка или диагональ прямоугольника. Построение окружности, эллипса, дуги и сектора осуществляется по методу Circle, для которой задаются координаты центра и радиус (для эллипса - коэффициент сжатия полуосей, для дуги — угол начального и конечного радиус-векторов).
Рисование в Delphi и Borland С1- " Builder — достаточно простой процесс. При разработке проекта пользователю предоставляются: полотно (свойство Canvas), карандаш (свойство Реп), кисть (свойство Brush) и некоторое количество примитивов (линий, прямоугольников, эллипсов и т. д.). Этот набор инструментов позволяет создавать достаточно сложные графические изображения. Кроме того, Delphi позволяет использовать многие ресурсы Windows.
Использование 111111 AutoCAD для автоматизации графических работ целесообразно по ряду причин: большое число готовых геометрических функций, возможность работать как в режиме графического редактирования, так и графического программирования, удобный интерфейс.
Но, несмотря на большое число функций черчения и редактирования ППП AutoCAD, специфика процесса проектирования одежды, во-первых, требует создания дополнительных графических элементов (пересечения, касательных, перпендикуляров), т. е. описания ряда команд на языке AutoLISP. Во-вторых, необходимо создать систему параметризации чертежей для обеспечения возможности учитывать индивидуальные особенности фигуры. Использование команд "объектной привязки" (osnap) для получения сочетаний примитивов предполагает или приближенное значение результата, или участие человека в процессе построения (вызов соответствующих команд AutoCAD из программы для запроса координат точки). Как показывает практический опыт, накопленный в результате исследований, проводившихся на кафедре "Конструирование швейных изделий" Омского государственного института сервиса (ОГИС), и первый, и второй случай неприемлемы для использования в программах построения конструкций одежды. Исправить отмеченные недостатки поможет разработанный нами пакет функций. Рассмотрен его на примере определение точки пересечения 2-х окружностей, окружности и отрезка (прямой), построения перпендикуляров [113].
