Содержание к диссертации
Введение
1. Современное развитие теории трехмерного проектирования швейных изделий 9
1.1 Аналитический обзор систем трехмерного автоматизированного проектирования швейных изделий 10
1.2 Методологический подход к проблеме трехмерного проектирования одежды
1.3 Способы получения информации о трехмерной поверхности 23
1.4 Анализ способов получения разверток трехмерных моделей поверхностей 29
1.5 Выбор базового метода построения разверток деталей одежды 34
1.6 Анализ методов интеллектуализации систем автоматизированного проектирования одежды (САПР) 38
Выводы по главе 1 42
2. Исследование процесса образования пространственной формы сложных поверхностей плечевой одежды 44
2.1. Реализация основных принципов построения рукава в современных САПР 44
2.1.1 Геометрические методы создания объемных поверхностей 46
2.1.2 Физические методы создания объемных поверхностей 48
2.1.3 Гибридные методы создания объемных поверхностей 51
2.1.4 Эмпирический подход к пространственному формированию узла «пройма-рукав»
2.2 Параметры формообразования узла «пройма-рукав» 55
2.2.1 Анализ объемной формы и конструкции узла «пройма-рукав» 56
2.2.2 Структурирование информации о пространственной форме узла «пройма-рукав» 61
2.3. Постановка задачи проектирования объемной формы узла «пройма-рукав» 74
Выводы по главе 2 77
3. Разработка математической модели процесса проектирования пространственной формы узла «пройма-рукав»
3.1 Применимость теории оболочек для визуализации пространственной формы узла «пройма-рукав»
3.2 Механизм образования пространственной формы верхней части оката рукава 81
3.2.1 Процесс формирования пространственной формы верхней части оката рукава 82
3.2.2 Модель пространственной формы оката рукава 93
3.3 Разработка вычислительного алгоритма построения пространственной формы рукава 107
3.3.1 Алгоритм процедуры 1 107
3.3.2 Алгоритм процедуры 2 109
3.3.3 Алгоритм процедуры 3 110
3.3.4 Обобщенный алгоритм построения пространственной формы рукава 115
Выводы по главе 3 120
4. Разработка программно-методического комплекса трехмерного проектирования узла «пройма-рукав» 121
4.1. Разработка методики проведения экспериментов для получения эмпирической информации о пространственной форме узла «пройма-рукав» 121
4.1.1 Методика получения информации о пространственной форме узла «пройма-рукав»
4.1.2. Методика получения информации о деформационных свойствах материала 127
4.2. Разработка схемы процесса трехмерного проектирования узла «пройма-рукав» 130
4.3. Разработка элементов программного обеспечения системы трехмерного проектирования 132
4.4. Апробация разработанных алгоритмов и программ 136
4.4.1. Задача визуализации виртуального образца 137
4.4.2. Проверка степени соответствия виртуального образца его натурному аналогу
Выводы по главе 4 145
Общие выводы 146
Список литературы 148
Приложения 159
- Методологический подход к проблеме трехмерного проектирования одежды
- Геометрические методы создания объемных поверхностей
- Механизм образования пространственной формы верхней части оката рукава
- Методика получения информации о пространственной форме узла «пройма-рукав»
Введение к работе
Автоматизированное проектирование одежды является одним из актуальных направлений совершенствования конструкторско-технологической подготовки производства, обеспечивающих высокое качество и эффективность проектных решений. Прикладные программы и системы, предназначенные для решения профессиональных задач, помогают специалисту грамотно управлять огромным объемом информации; систематизировано хранить, быстро находить, обрабатывать и многократно использовать наработанные проекты.
Создание формы одежды является сложным творческим процессом, предусматривающим взаимосвязь конструкции изделия и материала. Пространственная форма швейного изделия представляет собой совокупность развертываемых поверхностей сложной конфигурации, соединенных определенным образом. На участках опорной поверхности одежда повторяет форму поверхности тела человека. На участках, расположенных ниже опорной поверхности, одежда недостаточно точно повторяет форму тела человека или совершенно ей не соответствует. Задача проектировщиков и изготовителей одежды состоит в том, чтобы из плоских материалов создать сложную пространственную форму одежды. Поэтому при проектировании изделия заданной формы необходима достаточная информация, как о свойствах материала, так и о том, какую форму склонен принимать конкретный материал, особенно в местах наибольшего напряжения. Одним из необходимых шагов в этом направлении является попытка наблюдать поведение материала в конкретной ситуации.
Процессы проектирования одежды относятся к трудноформализуемым. Именно поэтому наибольшее влияние на качество результата проектирования оказывают опыт и интуиция проектировщика.
На сегодняшний день наиболее прогрессивной технологией проектирования швейных изделий является трехмерное автоматизированное проектирование. Использование ЗБ-модели фигуры человека позволяет наглядно представить форму будущего изделия с последующей ее разверткой, а
также выполнить примерку изделия без отшива образца.
При создании технологии трехмерного проектирования одежды требуется решить целый ряд проблем, связанных с отсутствием однозначно определяемой пространственной формы одежды и сложностью учета всех деформационных свойств материала при образовании этой формы. В существующих системах трехмерного проектирования одежды наиболее полно эти проблемы решены для стана изделия, однако для узла «пройма-рукав» эти проблемы остаются открытыми.
В швейных изделиях плечевой группы узел "пройма-рукав" относится к наиболее сложным, к качеству которого предъявляют высокие требования. Хороший внешний вид и высокое качество посадки рукава достигается при его соответствии размерам и форме руки, правильной ориентации и согласованности с проймой изделия, зачастую в результате многочисленных примерок и "доработок". При этом наиболее сложным для формализации является процесс сопряжения оката рукава с проймой с учетом деформационных свойств материала, который изначально наделен интуитивной составляющей.
Поэтому одним из перспективных направлений исследований в этой области является формализация опыта, накопленного при плоскостном проектировании, что в конечном итоге, должно привести к созданию высокоорганизованной интеллектуальной САПР.
Вследствие вышеизложенного целью диссертационной работы является исследование механизма формообразования узла «пройма-рукав» и разработка математической модели построения пространственной формы оката рукава по плоской развертке.
Объектом исследования выбраны пространственная линия проймы и участки оката втачного рукава верхней одежды; свойства материала, влияющие на пространственную форму узла «пройма-рукав».
Основные этапы работы: - анализ существующей теории трехмерного проектирования швейного
изделия;
исследование влияния различных факторов на объемную форму узла пройма-рукав;
определение взаимосвязи между параметрами плоской развертки исследуемого узла и его трехмерного аналога;
структурирование информации о пространственной форме узла «пройма-рукав»;
исследование механизма образования пространственной формы верхней части оката рукава;
разработка математической модели связи плоской развертки и пространственной формы узла пройма-рукав;
разработка модели пространственной формы оката рукава с учетом деформационных свойств материала;
разработка вычислительного алгоритма построения пространственной формы рукава;
разработка методики проведения экспериментов для получения эмпирической информации о пространственной форме узла «пройма-рукав»;
выбор программной среды для создания элементов 3D САПР швейных изделий.
Методы исследований.
Исследования предполагается проводить с помощью методов системно-структурного анализа, классификации, методологии автоматизированного проектирования, каркасной теории задания поверхности, контактных и бесконтактных методов исследования поверхности одежды, математического и информационного моделирования, математической аппроксимации, аналитической и начертательной геометрии.
Научная новизна работы заключается в изучении механизма формообразования узла «пройма-рукав», создании математической модели этого процесса и разработке методов проведения экспериментов для постепенного насыщения моделей эмпирической информацией.
Практическая значимость результатов работы состоит в разработке вычислительного алгоритма построения пространственной формы оката рукава с учетом ряда деформационных свойств материала с целью создания элементов информационного и программного обеспечения 3D САПР швейных изделий.
Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на: международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2007, ИГТА, Иваново, 2007), VIII Международной научно-методической конференции «Непрерывное профессиональное образование в области технологии, конструирования изделий легкой промышленности (МГУДТ, Москва, 2007), научно-технической конференции «Молодые ученые -науке и производству» (СГТУ, Саратов, 2007), международной научно-технической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (КГТУ, Казань, 2006).
Реализация результатов работы. Разработанный в диссертационной работе алгоритм получения пространственной формы оката втачного рукава с учетом свойств материалов и особенностей технологии изготовления в виде накопления интуитивного опыта конструктора одежды прошел производственную апробацию и внедрение и одобрен техническими советами предприятий ООО Научно-производственный центр «Элит», ЗАО ЦМС «Евразия», ОАО «Швейная фабрика №5», города Саратова.
Публикации. Основные положения проведенных исследований опубликованы в 6 работах, в том числе: двух тезисах, двух статьях в сборниках статей и двух статьях в научных и научно-популярных журналах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой главе и работе, списка литературы, приложений.
Работа изложена на 158 страницах, содержит 54 рисунка, 5 таблиц. Список литературы включает 124 наименования. 7 приложений изложено на 42 страницах.
Методологический подход к проблеме трехмерного проектирования одежды
Пространственное отображение двухмерной конструкции на фигуре человека или разработка трехмерных моделей одежды непосредственно на экране монитора - оптимальная возможность контроля за точностью воспроизведения формы разрабатываемой модели. Основные направления для решения основной задачи проектирования - получения точных разверток поверхностей швейных изделий развиваются в соответствии с прямой и обратной задачами конструирования одежды.
Обратная задача конструирования одежды представлена в САПР визуализацией процесса плоскостного проектирования на виртуальном манекене и методологически в большей степени соответствует современному традиционному способу проектирования одежды. Детали одежды, выкроенные в соответствии с разработанными каким-либо способом плоскими лекалами, накладываются на имеющуюся виртуальную поверхность манекена с выявлением дефектов или особенностей модели. Отличие всего процесса только в том, что проработка в материале выполняется виртуально. Такой подход осложнен отсутствием информации, на сколько необходимо изменить лекала для исправления дефекта, если таковой имеет место быть, или как необходимо изменить лекала для получения несколько иной формы, если начальный ее вариант не устраивает дизайнера или заказчика. Вследствие вышеуказанных проблем процесс проектирования может превратиться в бесконечный виртуальный процесс получения желаемой формы по постоянно изменяющимся лекалам. Кроме того, эти разработки не устраняют потребностей в совершенствовании методов плоскостного конструирования с изменением эмпирических коэффициентов в соответствии с новыми типологиями населения, новыми силуэтными формами, направлением моды и т.д. Поэтому этап развертывания поверхностей при такой методологии остается традиционным, т.е. принципиально нового качественного проектирования разверток деталей одежды этот способ проектирования не рассматривает [18]. Следует также отметить, что в таких САПР отсутствует возможность формализации опыта конструктора, сосредоточенного в чертежах конструкций, полученных непараметрическими способами, что затрудняет "примерку" изделий сложных форм и визуализацию сопряжений сложных поверхностей (в частности узла «пройма-рукав»).
Другой подход к проектированию разверток поверхностей одежды представлен прямой задачей конструирования. Основной проблемой в решении прямой задачи конструирования, является задание формы одежды. Существует несколько разработок [20-25], в которых представлены методы пространственного образования формы манекена и одежды, одетой на него, а также получения разверток деталей одежды в автоматизированном режиме. Однако наиболее развитой в плане конкретной реализации рассматриваемого подхода является СТАПРИМ. Форма в данной системе задается изменением приращений воздушных зазоров между виртуальным манекеном и параметризованным компьютерным образцом изделия. Причем базовая форма, выбираемая за начальную в системе, уже содержит оптимальное соотношение величин воздушных зазоров по разным направлениям, задавая тем самым совершенную форму. Модификация базовой формы позволяет получить форму проектируемого изделия. В других САПР отсутствует подобное некоторое накопление опыта по изучению расположения материала вокруг фигуры человека. Однако остаются открытыми вопросы о соответствии заданной формы изделия полученным разверткам; оценки деформации поверхности при использовании конкретного материала и учет этой деформации при переходе от пространственной формы к плоской, что, как и при первом подходе, наиболее актуальным становится при проектировании сопряжений сложных поверхностей одежды.
Методология трехмерного проектирования поднимает вопрос о первичности формы или развертки [18]. Некоторые участки одежды (опорная поверхность) подвержены сильному влиянию поверхности тела человека. На этих областях первична поверхность сначала тела человека, а потом и одежды. На отдельных же участках ткань принимает форму под воздействием силы тяжести, т.е. свободно повисает в пространстве. В этих областях первична развертка, но при выборе развертки отправным этапом конструкторского процесса теряется смысл трехмерного проектирования. Таким образом, должна существовать взаимоувязанная задача получения формы и развертки.
В МГУДТ разработана новая концепция трехмерного проектирования одежды, объединяющая оба, описанных выше, подхода [18,19]. Согласно предложенной к.т.н., доц. Рогожиным А.Ю. концепции, разработка пространственной формы изделия ведется на основе базовых (эталонных) форм поверхности одежды, для которых имеются соответствующие развертки. Эти базовые формы являются опорными экспериментальными точками для аналитико-эмпирической модели процесса трехмерного проектирования. В предлагаемой концепции алгоритм получения развертки должен обладать свойствами обратимости: решать как прямую (получение развертки), так и обратную задачу (получение формы) проектирования. В этом случае конструктор получает возможность вести модифицирование как формы, так и развертки. Система предупреждает пользователя о наполненности модели экспериментальными данными, при этом сохраняется возможность пополнения новыми данными базы данных. По мере накопления экспериментальных данных модель будет постепенно уточняться, что в общем соответствует процессу накопления индивидуального опыта конструктора. Положения концепции следующие: - проектирование поверхности ведется на основе базовых (эталонных) форм поверхности одежды, для которых имеются соответствующие им развертки; - пользователь может осуществлять проектирование путем модификации как формы, так и соответствующей ей развертки; - система должна аккумулировать эмпирическую информацию, получаемую в результате проведения заранее спланированных экспериментов на натурных образцах швейных изделий; - система должна предупреждать пользователя о степени наполненности модели экспериментальными данными; - система должна позволять осуществлять визуализацию конструкции в динамике; - система должна иметь модель трансформации, т.е. градации, поверхности одежды базисной типовой фигуры, на которой проводятся все эксперименты, на все множество как типовых, так и нетиповых фигур. Концепция, при которой рассматривается прямая задача, но объектом исследования являются формы реальных изделий, дает возможность: - получить более тесную модель взаимосвязи формы поверхности и ее развертки; - разрабатывать форму изделий в соответствии со свойствами материала, выполняя градацию формы в зависимости от размера; - наблюдать виртуальную форму реального изделия и изменять ее интерактивно по замыслу дизайнера в соответствии со свойствами материала.
Геометрические методы создания объемных поверхностей
Геометрическая технология сосредоточена на реализации внешнего вида одежды, в частности складок и сгибов, которые представлены с помощью математической модели [74].
На этой стадии модель представляет собой всего лишь набор линий, примерно определяющий структуру изделия. Для обеспечения должной эмуляции формы необходимо добавление поверхностей, которые вырабатываются из треугольников, образованных цепными линиями, соединяющими фиксированные точки. Новые цепные линии образуются между этими треугольниками, следовательно, появляются сгибы при высвобождении каждой точки до тех пор, пока не достигнута граница области. В ходе процесса на поверхность накладываются сплайновые кривые, позволяющие смоделировать ее более гладкой. В итоге одежда представляется набором трассированных цилиндрических объектов [74].
Используя эту идею, сгибы моделируются с помощью преобразования колец в многоугольники. На рис. 8 (а) показано развернутое кольцо Ri на плоскости ху. Затененная область показывает поперечное сечение руки. Процесс упрощается путем допущения того, что кольцо Ri является симметричным относительно оси у.
Процесс образования многоугольников повторяется для всех колец рукава. Полученные острые углы должны быть сглажены перемещением каждой точки в позицию равноудаленную от четырех соседних.
Процессы, описанные в имеющихся материалах, описывают применение данного метода только для конкретной модели рукава. Пороговые значения выбраны эмпирически [74].
Геометрическая технология не учитывает физических свойств материалов для одежды. Для геометрической технологии очень важна квалификация исполнителя, она предполагает значительную степень вмешательства пользователя в разработанные алгоритмы. При этом не трудно заметить, что основное применение данного метода - создание деформированных поверхностей из недеформированных, что характерно для создания сцен реального движения при мультиплицировании. Модель рукава при этом упрощается, свойства материалов используются только для виртуального создания деформаций.
В физических методах [76-82] модели одежды представляются как треугольные или прямоугольные сетки с массами в точках пересечения. Энергия данных точек рассчитывается относительно остальных.
Форма и количество соседствующих точек зависят от метода. Так называемые энергетические методы [76] рассчитывают энергию объекта с помощью уравнений и перемещают точки для получения положения, при котором эта энергия минимальна. При использовании метода сил [77, 78, 79] рассчитываются силы, с которыми точки действуют друг на друга, как дифференциальные уравнения и используются множественные интеграции для определения позиций точек в каждый момент времени. В общем можно сказать, что энергетический метод предназначен для статического моделирования, а метод сил для динамического [74].
Для получения такого результата уравнение (2) дискретизировано методом конечных разностей или конечных значений, результатом чего стала система независимых дифференциальных уравнений. В процессе интегрирования уравнений по времени можно проанализировать динамику каждой стадии. Модель достаточно затратная.
Аопо [79] на основе теории эластичности и принципа D Alember разработал волновую модель заминов. В его модели одежда выглядит как среда, по которой распространяются складки (сгибы). Позже Volino et al [80], используя теорию эластичности и динамический закон Ньютона, разработал модель деформируемых объектов, включая предметы одежды. Элемент одежды в данной модели представлен как набор элементов, реализованных маленькими треугольниками (рис. 10). Модель предполагает двуходовое приближение. Первое включает в себя влияние внутренних связей и внешние условия, такие как сила притяжения земли и ветер. Второе определяет контакты, используя первый закон Ньютона.
Система моделирования одежды, разработанная Okabe [81] для добавления эффекта деформирования реальной одежды формализует механические характеристики как энергетические уравнения и использует технологию минимизации для определения равновесного состояния.
При механическом анализе эффектов растягивания и сгиба их система представляет предмет одежды как треугольную рамку (рис. 11). Параметры и и v (представляющие собой форму и ткань предмета одежды) используются таким образом, что точкуp(u,v) можно сопоставить точкеp(x,y,z) модели.
Использование физических методов для проектирования одежды имеет ряд ограничений. Во-первых, детали одежды обычно представлены как набор небольших элементов, следовательно, время необходимое для проведения расчетов, достаточно велико. Во-вторых, очень сложно получить точные параметры дифференциальных уравнений, описывающих проектируемый объект. Математические модели и расчеты, производимые компьютером, сложны для восприятия предметным специалистом и требуют дополнительной квалификации.
Механизм образования пространственной формы верхней части оката рукава
В результате проведенных исследований выявлено, что при образовании пространственной формы рукава во всех методиках основополагающими являются геометрические и конструктивные факторы формообразования рукава. Наименьшее внимание при этом уделяется технологическим факторам, в особенности свойствам материала. Анализ литературных источников и ранее проведенные работы позволили сделать следующие выводы: - при проектировании узла «пройма-рукав» недостаточно внимания уделяется учету деформаций, возникающих в материале при создании пространственной формы узла; - отсутствуют инструментальные методы исследования изменения свойств материалов при фиксации формы; - рекомендуемые нормы посадки приведены либо для групп материалов, либо в больших допустимых пределах; - распределение нормы посадки по окату рукава основано в основном на интуитивном опыте конструктора и формализации не поддается; - недостаточно рассмотрены причины возникновения различных дефектов узла «пройма-рукав»; - деформационные свойства материала влияют на форму оката рукава; основополагающим свойством является величина угла перекоса нитей в ткани.
Далее предлагается рассматривать формирование объемной формы оката рукава исходя из сетчатой структуры материала, т. е. с учетом свойств материалов и изменений, происходящих в его структуре.
На восприятие сложной поверхности верхнего участка узла «пройма-рукав» существенное влияние оказывает наполненность верхней части оката рукава, которая в первую очередь зависит от деформационных свойств используемых материалов. Именно они оказывают существенное влияние на пространственную форму всего узла и являются труднопрогнозируемыми с точки зрения компьютерного трехмерного проектирования.
Способность материалов образовывать пространственную форму и устойчиво сохранять ее в условиях эксплуатации определяется механическими свойствами материала и способностью к различным видам деформаций: утонению, изгибу, растяжению и сжатию. Деформации утонения, происходящие в материале в основном за счет изменения структуры нитей, на образование пространственной формы существенного влияния не оказывают, так как толщина материала мала по сравнению с другими геометрическими размерами. Возможность их учета ограничивается высокой вычислительной сложностью описания процессов, происходящих на уровне волокон (набухания волокон, «прямая усадка», «структурная усадка», сжатие ткани по толщине и ДРО Основное влияние на образование сложной пространственной формы верхней части оката рукава оказывают деформации растяжения и сжатия, происходящие в материале из-за его сетчатой структуры вследствие изменения угла между нитями основы и утка [104]. Но при изготовлении швейного изделия недостаточно получить объемную форму. Максимальное изменение между нитями основы и утка можно производить в пределах допускаемого для данной ткани угла перекоса нитей. Объемная форма, созданная за счет деформации материала и находящаяся в напряженно-деформированном состоянии, со временем релаксирует и изменяется. Поэтому устойчивость формы определяется устойчивостью тех деформаций, за счет которых получена форма, и зависит от способа закрепления структуры материала (ВТО, прокладочные материала, швы, кромки и т. д.). Так для деталей, где перекос нитей закрепляется только ВТО, должен быть не более 10 , а для деталей с дополнительным закреплением кромкой, швами, прокладками - до 15 [45].
При образовании пространственной формы верхней части оката рукава основные изменения в структуре материала происходят на участках прилегающих ко шву втачивания рукава в пройму. Процесс втачивания рукава в пройму сопровождается таким понятием как «посадка по окату рукава», т.е сопряжение меньшей длины проймы с большей длиной оката происходит за счет смещения нитей в ячейке ткани и изменения угла перекоса. Следует также отметить, что в процессе втачивания рукава в пройму изначально не происходит образование гладкой формы оката рукава, при дальнейшей обработке окат должен быть обязательно подвергнут влажно-тепловой обработке - «сутюживанию посадки» рукава, в результате которого происходит фиксация изменений произошедших в ячейках ткани, прилежащих ко шву втачивания. При этом, чтобы избежать дефектов по окату рукава и получить его гладкую форму, необходимо контролировать величину сутюживания в определенных пределах.
На большей же части поверхности рукава заметных деформаций материала не наблюдается и объемная форма создается за счет упругой деформации нитей под действием сил тяжести и трения. Можно выделить ряд факторов, которые определяют пространственную форму оката: 1) шов втачивания рукава накладывает ограничения на перекос нитей по шву и близлежащим участкам, в свою очередь, закрепляя уже созданную форму, фиксируя систему нитей; 2) ограничение на перекос нитей зависит от направления шва к нитям основы и утка; 3) оптимально допустимый угол перекоса ограничивает величину деформации в определенных пределах; 4) силы трения между нитями основы и утка уменьшают их подвижность, фиксируя форму ячейки ткани; 5) величина посадки, заложенная на участке оката, при ее малой величине не позволяет получить необходимую и достаточную объемную форму, а ее излишняя величина приводит к возникновению дефектов; 6) жесткость материала сдерживает деформации за счет увеличения упругости нитей; 7) вид переплетения влияет на проявление сил трения и сцепления между системами нитей; 8) силы тяжести, зависящие от удельной плотности материала; 9) силы трения между материалом рукава и нижележащими слоями материалов пакета одежды или поверхностью тела человека; 10) соотношение кривизн проймы и оката рукава в развертке; 11) наличие дополнительных опорных участков (подокатник, плечевая накладка, зона контакта с рукой).
Пространственная форма оката определяется суперпозицией этих факторов. Для адекватного моделирования пространственной формы необходимо знать долю участия каждого фактора в механизме формообразования. Так как действие этих факторов концентрируется в основном на узком участке оката, непосредственно примыкающем ко шву втачивания рукава в пройму, инструментальное исследование данного процесса вызывает сложности.
В технике, для решения подобного вида задач, исследования проводятся на модели объекта, физической или виртуальной [105].
Такая модель имитирует только основные, очевидные свойства реального объекта. Варьируя параметры модели, и сравнивая результаты с поведением реального объекта, можно изучить механизм его функционирования.
Методика получения информации о пространственной форме узла «пройма-рукав»
Исходной информацией для построения пространственной формы узла «пройма-рукав» являются: - пространственные координаты исходной линии проймы; - вариант наполнения узла вспомогательными материалами; - положение направляющей в соответствии с выбранным вариантом наполнения; - основные геометрические параметры развертки рукава. Для проведения эксперимента по разработке методики снятия трехмерной информации об узле "пройма — рукав" был использован лазерный дальномер PD-30 фирмы Hilti. Прибор предназначен для использования в следующих целях: измерение расстояний; вычисление площадей, объемов, длин; сложение и вычитание длин.
Принцип измерения: прибор испускает волны по направлению видимого лазерного луча, при отражении этих волн от препятствия происходит сдвиг их фазы, который регистрируется прибором, расстояние измеряется по величине сдвига фазы. Этот принцип позволяет проводить очень точные и надежные измерения расстояний до объектов без использования специальных отражателей.
Расстояние может быть измерено по любым отдельным неподвижным целям из бетона, камня, дерева, пластика, бумаги и т. п. Измерение расстояний возможно в двух различных режимах: единичное измерение и непрерывное измерение. Непрерывное измерение используется для откладывания заданных значений и при измерениях в труднодоступных местах. При единичном измерении на табло высвечиваются четыре последних измерения, всего прибор сохраняет в памяти пять последних измерений. При непрерывном измерении значения расстояний обновляются в строке результатов каждые 8-15 секунд [112].
Дальномер имеет на своей поверхности горизонтальный уровень. При измерениях через стекло или другие прозрачные материалы могут возникнуть ошибки измерения. Технические характеристики прибора PD-30 представлены в приложении 4 (табл. П. 4.1.)
Для получения информации о положении проймы в пространстве используется способ бесконтактного измерения по принципу топографии поверхности объекта. Он основан на последовательном измерении вдоль продольной вертикальной оси объекта контуров дискретных поперечных горизонтальных сечений его поверхности, по последовательности которых осуществляется геометрическая реконструкция поверхности объекта, образующая дискретный линейный каркас - топографию поверхности объекта. Расстояния между горизонтальными сечениями составляют 10 мм.
В вертикальном положении устанавливается щит, размеченный измерительной решеткой с ценой деления по вертикали и горизонтали 10 мм. Установку щита необходимо проверить с помощью строительного уровня. Манекен с одетым на него макетом женского жакета устанавливается на поворотной площадке с возможностью фиксации его в ортогональных положениях. Дальномер устанавливается в штатив для исключения погрешностей измерения, вызванных человеческим фактором.
Чтобы получить информацию о расположении шва соединения рукава с проймой со стороны спинки необходимо:
1. Манекен установить спинкой к щиту. Используя непрерывный способ измерений дальномера проверить правильность установки манекена: расстояние от уровня расположения угла подмышечных впадин до щита должно быть одинаковым с обеих сторон.
2. Выставить дальномер перпендикулярно щиту (используя горизонтальный уровень), направляя луч на шов втачивания рукава на пройму изделия. Начать замерять расстояния с верхней плечевой точки, используя единичный способ измерений. Отметить на щите расположение центра на основании дальномера. Затем опустить дальномер на 10 мм вниз и замерить расстояние до шва втачивания рукава в пройму. Так повторить 4 раза, затем записать данные отображенные на табло прибора. Продолжить измерения до уровня расположения угла подмышечной впадины.
Аналогично, применяя те же способы измерения, что и при измерении расстояний до шва втачивания рукава в пройму со стороны спинки, получаем информацию о расположении шва втачивания рукава в пройму со стороны полочки (табл. П. 4.2).
Для получения информации о положении в пространстве направляющей рукава требуется подготовка макета изделия. Необходимо наметить расположение направляющей рукава. Направляющая рукава может быть намечена на развертке макета рукава до его втачивания в пройму. Если данная операция произведена не была, то необходимо применить метод бесконтактного измерения проекции направляющей рукава во фронтальной плоскости, поскольку направляющая представляет собой плоскую кривую. Для этого используют теневую проекцию направляющей рукава во фронтальной плоскости на щит или комбинацию двух лазерных лучей расположенных ортогонально и пересекающихся между собой на контуре рукава. Экспериментально проверено, что полученные измерения проекционных размеров дают достоверную информацию о положении направляющей в пространстве. Экспериментально получено, что информация о координатах проекции контура рукава является информацией о пространственном положении направляющей рукава.
Размеры и форма верхней части оката рукава являются производной от пространственной линии проймы, поэтому в значительной степени определяются величинами значений параметров построения проймы и пакетом вспомогательных материалов на плечевом участке проймы.
Пространственная конструкция верхней части стана одежды содержит два основных аспекта, требующих особого внимания при его проектировании первый, как известно - опорная поверхность, а второй - разработка "каше" (от французского "прятать"). Основная часть "каше" расположена ниже опорной поверхности и формируется в области проймы (рис. 49).
Если о важной роли точного построения опорной поверхности одежды отмечается практически во всех исследованиях, которые касаются этой части изделия, то каше, хотя и общепризнанна его важность, говорится крайне редко и делается это чаще практиками, занимающимися индивидуальным производством одежды. Говорить о "каше" удобнее всего на примерке, когда его видно или оно отсутствует. Преднамеренно проектировать "каше" сложно, используя плоскостной подход к разработке конструкции. При трехмерном проектировании получена возможность его проектирования.
Как показало трехмерное проектирование - "каше" формируется прогибом проймы под рукой, который преобразует исходную пройму в трехмерную модель. Прогиб проймы под рукой в сторону корпуса человека позволяет теоретической руке приблизиться к туловищу без искажения трехмерной конструкции [84].
Для получения информации об области "каше" были произведены следующие действия: 1. При помощи маркера усилена видимость шва соединения рукава с проймой в области "каше". 2. Манекен установлен боковой частью к щиту. Расстояние от щита до верхней плечевой точки зафиксировано. 3. У макета высекается часть размером 10 х 10 см на предполагаемом уровне расположения шва в области "каше" начиная со стороны спинки, ниже уровня расположения угла подмышечной впадины на 10 мм. Расположение шва соединения рукава с проймой в области "каше" можно уточнить следующим образом: высечь часть у правого рукава на предполагаемом уровне расположения шва соединения рукава с проймой. 4. Дальномер устанавливается перпендикулярно щиту, отмечая на щите расположение центра на основании дальномера. Расстояние от щита до шва в области "каше" замеряется сквозь отверстие в рукаве. 5. Измерения производятся до уровня расположенного ниже угла подмышечной впадины на 10 мм на полочке.
Для получения трехмерного вида узла "пройма - рукав" полученная информация переведена в систему координат: X, Y, Z. Следует отметить, что для проведения экспериментов с натурными образцами, использование одного лазерного дальномера является недостаточным, поскольку наличие слепых зон в области контакта руки с телом человека в зоне "каше" не позволяет получить достоверную информацию только бесконтактным измерением. Проведенные в эксперименте измерения по определению положения нижних участков оката рукава не позволяют получить достоверную картину пространственного положения узла «пройма-рукав», т. к. были проведены на манекене без «руки», что изменило положение направляющей рукава в пространстве.
Похожие диссертации на Разработка метода трехмерного проектирования сопряжения сложных поверхностей плечевой одежды
