Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Направления развития и совершенствования процесса проектирования головных уборов 9
1.1. Анализ исходной информации, используемой при проектировании головных уборов 12
1.2. Анализ существующих методов и методик проектирования и конструирования головных уборов 17
1.3. Аналитический обзор исследований лицевой части головы 24
1.4. Анализ методов разработки промышленных манекенов 33
Выводы по 1 главе 40
Глава 2. Исследование и разработка размерной типологии женской головы 42
2.1. Разработка усовершенствованной программы массового антропометрического обследования размеров и формы головы 43
2.2. Разработка программы антропометрического обследования лица человека 53
2.3. Разработка дополнительных инструментов и установки для антропометрического обследования головы человека 55
2.4. Сравнительный анализ результатов проведенного антропометрического обследования женских голов и разработка размерной типологии 59
2.5. Разработка макета-эталона женской типовой головы 66
2.6. Исследование взаимосвязи положения головы в глазнично-ушной горизонтали и естественном положении 71
2.7. Исследование изменчивости соотношения правой и левой стороны лица человека 76
2.8. Разработка манекена женской головы для проектирования головных уборов 82
Выводы по 2 главе 84
Глава 3. Разработка исходной базы для проектирования головных уборов 86
Разработка единой системы терминов, определений и обозначений для проектирования головных уборов 86
Определение исходных данных для проектирования головных уборов на основе антропометрических исследований 100
Прибавки, припуски и допуски в проектировании головных уборов 109
Выводы поЗ главе 116
Глава 4. Разработка методики промышленного проектирования головных уборов 118
Методика построения конструкции основных деталей головного убора 120
Методика построения конструкции головки, состоящей из донышка и стенки 121
Методика построения конструкции головки из клиньев 141
Методика построения конструкции дополнительных деталей головного убора 147
Методика построения конструкции детали «поля» 147
Методика построения конструкции детали «козырек» 152
Методика построения конструкции детали «околыш» 157
Методика инвариантного моделирования деталей головных уборов 157
Выводы по 4 главе 168
Общие выводы по работе 170
Список использованной литературы 173
Приложения
- Анализ существующих методов и методик проектирования и конструирования головных уборов
- Разработка программы антропометрического обследования лица человека
- Определение исходных данных для проектирования головных уборов на основе антропометрических исследований
- Методика построения конструкции дополнительных деталей головного убора
Введение к работе
Актуальность темы. Современное массовое изготовление швейных изделий представляет собой высокомеханизированное производство. Основной задачей, стоящей перед швейной промышленностью, является создание конкурентоспособной продукции, постоянное обновление ассортимента и улучшение качества швейных изделий, за счет использования прогрессивных методов их обработки.
Сегодня, мало просто произвести хорошую одежду и довольствоваться отлаженным сбытом. Конкуренция российских и западных марок настолько велика, что работать и «плыть по течению» довольно опасно. Если вчера покупатель был ограничен либо предложением, либо финансовыми возможностями, то сегодня ему представлена широчайшая возможность выбора изделий в доступном ему соотношении «цена-качество».
Поэтому предприятиям необходимо проводить гибкую маркетинговую политику в соответствии с сезонными колебаниями спроса потребителей, изготавливать широкий модельный ряд качественной одежды определённого ассортимента [1].
Жизнедеятельность человека сопряжена с окружающей средой. Излишнее тепло или холод оказывают на него негативное воздействие. В условиях холода у человека может развиваться предельно допустимое тепловое состояние человека, угрожающее ему замерзанием и потерей функций отдельных систем. В условиях повышенных температур человек по мере накопления излишнего тепла может перейти в состояние предельно допустимого состояния, грозящего ему тепловым ударом [2].
Особенности географического положения нашей страны вынуждают население использовать головные уборы практически круглый год. Холодные зимы, жаркий летний период, достаточно прохладные осень и весна приводят к необходимости иметь в своем гардеробе не менее 3 видов головных уборов.
В настоящее время при изготовлении моделей головных уборов не зависимо от направления моды, сезона и половозрастной группы используются уже отработанные базовые конструкции головных уборов соответствующего ассортимента: кепи, кепки, береты, шляпки с полями и без, шапочки всевозможных форм с разной конструкцией головки.
Конструкция деталей головных уборов разрабатывается для конкретной модели, нет единой структуры формул и последовательности построения деталей, используя стандартный набор и сочетание которых конструктор головных уборов может получить любую модную форму и степень прилегания, то есть, нет единой методики проектирования различных геометрических форм деталей и головных уборов в целом. В настоящее время предлагается все больше специализированных САПР, которые можно использовать при проектировании современных головных уборов, что ставит перед конструкторами глобальную задачу: создать единую методику конструирования основных и отделочных деталей головных уборов.
Известно, что размерная типология является основой промышленного проектирования швейных изделий. Однако до настоящего времени нет стандартов, регламентирующих размерные параметры голов и величины их размерных признаков.
В связи с этим разработка нового подхода к вопросам промышленного конструирования и моделирования головных уборов является актуальной.
Цель работы состоит в разработке размерной типологии женской головы и методов промышленного проектирования и моделирования головных уборов.
Объектом исследований явилась теория и практика процесса проектирования головных уборов.
Для достижения поставленной цели решались задачи :
— исследование и анализ современных методов проектирования головных
уборов;
- разработка структуры исходной базы данных для создания единой методики
проектирования головных уборов;
разработка методики антропометрического обследования дающей полную размерную характеристику типовых голов женщин;
проведение математической обработки результатов антропометрического обследования голов женщин, разработка классификации голов женщин для промышленного проектирования головных уборов и разработка проекта размерного стандарта;
разработка манекена типовой женской головы для оценки качества посадки и моделирования головных уборов;
установление закономерностей между параметрами симметрии лиц и форм головных уборов;
разработка теоретических основ промышленного проектирования головных уборов;
разработка алгоритма автоматизированного промышленного проектирования головных уборов;
внедрение результатов исследований на предприятиях отрасли.
Методы исследования. Методологическая база исследований строится на едином системном подходе к разработке поставленной задачи. В ходе выполнения работы использованы принципы и методы систематизированного анализа, классификации, экспериментальные и статистические методы получения и обработки информации, использованы текстовые, статистические и графические программы Microsoft Word, Microsoft Excel, Corel Draw X3 Graphis, Photoshop CS2, AutoCAD 2007, SPSS 11.5.
Научная новизна работы заключается в:
разработке размерной типологии женских голов для промышленного проектирования головных уборов;
разработке измерительного инструмента принципиально новой конструкции для снятия обхватных размерных признаков;
исследовании закономерностей изменчивости величин размерных признаков в зависимости от возраста женщин;
физиономических исследованиях лицевой части головы, позволивших выявить закономерности асимметрии лиц женщин и определить взаимосвязь с формой и пропорциями головных уборов;
установлении математических зависимостей между величинами размерных признаков голов для разработки методов промышленного проектирования головных уборов;
разработке единого алгоритма построения конструкций лекал основных, дополнительных, отделочных деталей головных уборов при промышленном проектировании головных уборов.
Экономическая и социальная значимость работы состоит в повышении удовлетворенности населения качеством головных уборов. Внедрение методики промышленного проектирования головных уборов позволит повысить эффективность и точность процесса проектирования новых моделей, уменьшает материалоемкость и сокращает процесс разработки деталей конструкции за счет устранения макетирования.
Практическая значимость:
разработана программа антропометрического обследования голов, позволяющая создать размерную типологию для промышленного проектирования детских, мужских и женских головных уборов;
разработан инструмент для измерения обхватных размерных признаков головы и экспериментальная установка для получения размерной характеристики симметричности лица человека;
по результатам проведенного антропометрического обследования разработана классификация типовых голов женщин для промышленного производства головных уборов и проект размерного стандарта;
для оценки качества посадки и моделирования головных уборов разработан макет-эталон и манекен типовой женской головы базового размера;
на основании установленных закономерностей взаимосвязи величин размерных признаков голов, разработан единый метод промышленного проектирования головных уборов;
разработан единый алгоритм построения деталей конструкций головных уборов для промышленного производства головных уборов;
разработаны методические рекомендации по подбору форм и пропорций головных уборов в зависимости от асимметрии лиц.
Апробация и реализация результатов исследования.
Апробация результатов работы проведена на предприятиях г. Саратова ОАО «Швейная фабрика №5», ООО <<НЦП - Элит», ООО «Ласка», в лабораториях кафедры «Технология и конструирование швейных изделий» ЭТИ(ф) Саратовского государственного технического университета.
Реализация результатов диссертационной работы подтвердила эффективность применения манекена женской головы в естественном среднем положении головы в процессе моделирования головных уборов и оценки качества посадки и рациональность разработанной единой методики проектирования деталей головных уборов.
Материалы диссертации докладывались и получили положительную оценку на международных, межвузовских научно-практических конференциях, школе молодых ученых, и на научных семинарах и расширенных заседаниях кафедры ТШИ ЭТИ(ф) СГТУ.
Публикации. Основные положения проведенных исследований и практической работы опубликованы в 10 печатных работах.
Защищен один патент на полезную модель на ПМ № 71420 «Обхватомер».
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов по главам и работе в целом, списка использованной литературы из 101 источника и 7 приложений. Работа изложена на 181 странице, содержит 104 рисунка, 18 таблиц. Приложения представлены на 213 страницах, содержащих 61 таблицу и 121 рисунок.
Анализ существующих методов и методик проектирования и конструирования головных уборов
Промышленным проектированием головных уборов в нашей стране занимается достаточно ограниченный круг лиц, анализ работ которых [3-8, 23-24] показывает, что до настоящего времени нет единой научно и технически обоснованной методики конструирования как для разработки конструкции головного убора в целом, так и конструкций отдельных деталей, составляющих головной убор.
Проектирование заданного объема головного убора и воспроизведение его силуэта, создание стандартных условий эксплуатации требует также информации о величинах конструктивных прибавок. При конструировании головных уборов следует различать внешние и внутренние размеры. Информация о внутренней и внешней форме изделия задается набором конструктивных и композиционных прибавок к размерным признакам головы.
Конструктивная прибавка к обхвату головы зависит от направления моды, формы головного убора, рекомендаций методики конструирования и уточняется окончательно в процессе изготовления образца.
В научно-технической литературе имеется мало сведений о способах расчета величин прибавок, применяемых при конструировании головных уборов [6-7]. В ЦНИИШПе разработана система прибавок, припусков и допусков, применяемых при конструировании одежды [25]. Для расчета прибавок и припусков можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в работах [13, 23, 26].
При построении чертежей лекал конструктор учитывает ширину швов, толщину материала (верха, укрепляющей или утепляющей прокладки и подкладки), усадку или растяжение при формовании головного убора, уработку при механической обработке головного убора, декоративно-конструктивные припуски для лучшей вентиляции головного убора.
Автор [13] предлагает использовать при построении чертежей конструкций деталей головного убора и лекал конструктивные и технологические припуски и прибавки: Эти параметры определяются экспериментально или берутся из специальных пособий по конструированию.
Уоринг Лин рекомендует при изготовлении головных уборов муляжным методом прибавку к длине околыша 2 см [24]. Анализ показывает, что нет единой системы прибавок для конструирования головных уборов, каждый автор предлагает свои припуски и прибавки в зависимости от ассортимента головных уборов. Для упрощения процесса проектирования головных уборов необходима единая система припусков и прибавок, учитывающая особенности конструирования всего ассортимента головных уборов.
Большинство головных уборов имеют, как правило, сложную объемную форму. Геометрические методы задания объемных поверхностей и получения их разверток обеспечивает высокую точность построения деталей и сохранение заданной формы при изменении размера изделия (при градации лекал). Геометрическая развертка их поверхности — лекала — может быть найдена на плоскости приближенно.
В процессе творческого конструирования конструктор создает новые формы лекал, вносит новые декоративные и конструктивные линии, ищет нужные пропорции, соответственно видоизменяет лекала.
При творческом конструировании используют расчетный [3-4] и муляжный методы [24]. К расчетным методам конструирования относятся расчетно-графические и сеточные методы. Расчетно-графические методы особенно распространены в промышленности. Они включают в себя большое количество различных способов построения чертежей. Существующие методы конструирования головных уборов отличаются друг от друга расчетными формулами и способами графических построений. Расчетный метод удобен в тех случаях, когда форма головного убора или отдельные его детали (не выпуклые, а плоские) очень близки к правильным геометрическим фигурам [3].
В современной технологии применяются два способа создания объемного изделия из текстильных материалов: конструктивный способ с помощью криволинейных контуров и вытачек, и пластический посредством влажно-тепловой обработки. При этом различают техническое и творческое конструирование.
Техническое конструирование и последующее размножение лекал используются при создании ведомственных головных уборов. Объемная форма создаваемого изделия задается проекциями, на которые наносятся линии членения. Форму головного убора делят на правильные геометрические фигуры, а затем производится развертка фигуры на плоскости, при этом делаются припуски на швы, на толщину материалов, вносится поправка на усадку и растяжимость ткани в разных направлениях.
По этому методу можно конструировать лекала головных уборов, имеющих донышко круглой или овальной формы и прямые стенки. Сеточный или геодезический метод применяется при конструировании головных уборов, имеющих форму неправильных геометрических фигур [23].
Сеточный метод конструирования возможен, если имеются деревянные формы, и заключается в том, что линии швов наносят на форму головного убора мелом, проводят осевые линии через каждые 2-3 см и наносят точки. На рис. 1.5 приведен пример деления поверхности формы головного убора, ограниченного линиями швов, сеточными линиями.
Эти линии пересекают среднюю линию детали под прямым углом, следовательно, и на плоскости эти линии располагаются под прямым углом к линии, которая будет условно (так как лекало может быть и несимметричным) серединой детали. Измерив длину прямых линий и расстояние между ними посередине и на концах, переносят их на чертеж и получают лекало детали.
Сеточный метод, хотя и является более сложным, чем расчетно-графический, позволяет более точно построить развертки. Он сравнительно верно определяет формы и размеры деталей и дает возможность судить о тех измерениях, которым должны быть подвергнуты детали для большего их соответствия форме головного убора [7].
Разработка программы антропометрического обследования лица человека
Для исследования симметричности лица предлагается бесконтактный фотометрический метод исследования, основанный на статистической обработке и дальнейшем анализе зафиксированного с помощью фотокамеры материала. Объектом исследования по предлагаемому методу является соотношение правой и левой сторон лица женщины, а так же положение головы и шеи. Для проведения фотометрического обследования лиц с дальнейшей статистической обработкой разработана программа и схема измерений параметров лица (см. табл. 2.3, рис. 2.2) [54-57]. Контактные методы измерения предполагают применение измерительных инструментов. Проекционные измерения и диаметры определялись традиционно большим толстотным циркулем, дуговые и обхватные измерения - пластиковой сантиметровой лентой и обхватомером [58]. Обхватомер - специально разработанный для данных исследований измерительный инструмент, предназначен для измерения дуговых или кольцевых размерных признаков, а именно, обхватов головы человека (рис. 2.3). На разработанный инструмент подана заявка на полезную модель и получен патент [58]. Обхватомер содержит металлическую измерительную ленту 1 шириной 0,8-К,0 см, с цифровыми делениями в 1 мм и нулевой отметкой. Нулевая отметка установлена на конце металлической ленты, жестко закрепленной внутри металлического призмообразного направителя 2 с щелеобразным вырезом с возможностью свободного перемещения ленты. Передняя грань направителя совпадает с нулевой отметкой металлической ленты. На верхней поверхности направителя установлен винт-фиксатор 3 с возможностью его вертикального перемещения.
Свободный конец измерительной ленты обхватомера пропускается через щелеобразный вырез направителя 2 таким образом, что металлическая лента образует упругое, свободно изменяющее периметр кольцо, а измерительная шкала ленты оказывается снаружи (на внешней стороне кольца). Замкнутый обхватомер надевается на измеряемую сферообразную поверхность, металлическая измерительная лента 1 перемещается в направителе 2 до плотного прилегания к измеряемой поверхности (рис. 2.4). Положение измерительной ленты 1 в направителе 2 фиксируется винтом-фиксатором 3. Обхватомер снимают с измеряемой поверхности, результат измерения определяется по положению передней грани направителя 2 на измерительной ленте. 7999 Использование инструментов позволяет получить точную и достоверную информацию о размерных параметрах головы человека, что и обеспечило высокую точность обработки статистических материалов обследования. Для получения фотоматериалов для фотометрических исследований лица разработана специальная установка (рис. 2.5), состоящая из двух экранов со вспомогательной сеткой (фронтального и профильного) и двух цифровых фотоаппаратов марки OLYMPUS FE -140 установленных на штативах. Основная оптическая ось одного объектива располагается на высоте 175 см от уровня пола — уровень глазнично-ушной горизонтали для максимального роста (182 см) женщин, оптическая ось второго аппарата располагается на такой же высоте и сориентирована по вертикальной осевой линии фронтального экрана. Фигура устанавливается на специальной платформе с пневматическим подъемником для совмещения горизонтальной оптической оси фотоаппаратов установки и исследуемых участков головы с учетом антропометрических характеристик фигуры (роста). Объектив фотоаппарата установлен на расстоянии 60 см от основных плоскостей головы, т.к. при меньшем расстоянии проявляется искажение изображения. Условия проведения фотосъемки определяются в зависимости от назначения фотоснимка и специфики получаемой информации. Фотосъемка головы человека производится в двух плоскостях фронтальной и профильной (вид слева). Основными условиями положения человека в процессе фотосъемки являются: 1. Положение тела фотографируемого в строго определенной позе: человек стоит прямо без напряжения, сохраняя привычную осанку; руки опущены вдоль тела, пальцы вытянуты, пятки вместе, носки раздвинуты на 15-20 см. 2. Положение головы определяется назначением фотоснимка: 2.1. Голова фиксируется в пространстве в естественном положении — фото вида спереди и вида сбоку; 2.2. Голова фиксируется в глазнично-ушной горизонтали совпадающей с горизонталью профильного экрана и плоскостью оптической оси профильного фотоаппарата по высоте и обе козелковые точки ориентированы в одной горизонтальной плоскости - фото вида сбоку; 2.3. Лицо фиксируется во фронтальной плоскости (оба глаза в одной плоскости параллельной плоскости объектива) - фото вида спереди. При выполнении фотосъемки обязательно соблюдалось первое условие, при фотосъемке с применением вариантов второго условия была получена информация о естественной посадке головы (отклонение оси головы от вертикали - угол посадки головы по вертикали и отклонение глазнично-ушной линии от глазнично-ушной горизонтали — угол посадки головы по горизонтали).
Определение исходных данных для проектирования головных уборов на основе антропометрических исследований
Объемно-пространственная форма современных моделей головных уборов различна, часто встречаются головные уборы с достаточно высокой степенью прилегания к голове, почти повторяющие контур макушечной и затылочной области. Максимальное количество потребителей (см. рис. 1.2) отдает предпочтение головным уборам правильной геометрической формы, обосновывая выбор возможностью пространственной вариации головного убора в процессе эксплуатации [2]. Важнейшей характеристикой образа, стиля и формы головного убора является линия присада - посадка его на голове. Видимая масса головного убора изменяется с изменением линии присада. Линия присада является исходной линией в моделировании и в конструировании и проходит вокруг головы по лобной и затылочной части, определяя расположение головного убора на голове. Направление этой линии определяет пропорции частей головного убора и характеризует его общий стиль. В зависимости от направления моды, общего стиля костюма, назначения головного убора линия присада может иметь различное положение. На рис. 3.7 представлены наиболее характерные линии присада головных уборов. Предлагаемое наименование линий присада приведено в табл. 3.4. Головные уборы с различными линиями присада могут иметь форму линии присада в виде окружности или в виде овала (для мягких головных уборов), овоида, эллипса (для жестких головных уборов).
Для построения конструкций деталей головного убора необходимо знать величины размерных признаков типовой головы и длину соответствующей линии присада головного убора. Для каждой из выделенных линий присада рассчитаны коэффициенты соотношения параметров линии присада и соответствующих размерных признаков характеризующих линию присада № 15 «Надбровная точка -Затылочная точка» расположенную в плоскости размерного признака Д «Обхват головы горизонтальный» и совпадающую с ним по размерным характеристикам (табл. 3.5). Абсолютные величины размерных признаков (диаметр передне-задний, диаметр поперечный, высота головки, дута передне-задняя, дуга поперечная) для выделенных линий присада головных уборов приведены в табл. 3.6, в приложении 4 представлены профильная и фронтальная проекции женской типовой головы в масштабе 1:2 с нанесенными передне-задними и поперечными диаметрами линий присада и высотой головки (см. рис. П. 4.1). Линии присада замыкающиеся на верхнюю переднюю и нижнюю переднюю шейные точки применяются при проектировании капюшонов и их длина зависит от модельных особенностей, поэтому длина этих линий присада не рассчитывается. При одной и той же длине линии присада ее форма может быть как окружностью, так и овалом, однако длина окружности, рассчитанная при aN aN , не соответствует длине овала с aN - Поэтому рассчитан коэффициент приведения k\.N - коэффициент іов взаимосвязи величины среднего диаметра овала " и диаметра окружности d при условии, что длины окружности и овала равны между собой. Диаметр овала средний определяется: Диаметр окружности длиной равной длине овала определяется по формуле: Тогда длина линии присада в виде окружности равна:
Методика построения конструкции дополнительных деталей головного убора
Поля являются дополнительной деталью головного убора и играют важную роль в композиционном решении костюма в целом, для чего должны иметь модную линию отлета и четко выраженную форму. Поля головного убора можно приближенно представить как усеченный конус. Наклон полей определяется углом между образующей конуса и плоскостью линии присада. Конструкцию полей можно строить как развертку усеченного конуса, в котором угол наклона его образующей равен углу наклона полей а (рис. 4.27), углы равны между собой как накрест лежащие [95, 96]. На рис. 4.28-4.29 представлены конструкции полей опушенных вниз и поднятых вверх для линии присада в виде окружности. Единый алгоритм построения конструкции полей представлен в приложении 5 табл. П. 5.17. Конструкция полей головного убора для линии присада в виде овала представлена на рис. 4.30. Рис. 4.29. Конструкция полей поднятых вверх для линии присада в виде окружности Длина хорды стягивающей концы передней и задней частей полей рассчитывается по формуле (4.8) или (4.45) где і? і - длина образующей конуса, в основании которого линия околыша головного убора. (4.45), (4.46). Если поля имеют разный угол наклона или разную ширину спереди и сзади рассчитывается длина двух хорд стягивающих внутреннюю линию полей: На рис. 4.32 представлена конструкция полей для линии присада в виде овала с различной шириной полей и углом наклона спереди и сзади. Алгоритм и этапы построения конструкции полей с разным утлом наклона для линии присада в виде овала представлены в приложении 5 в табл. П. 5.17 и на рис. П. 5.3. Для построения конструкции полей в графической среде AutoCAD 2007 разработан алгоритм представленный в приложении (табл. П. 5.18). В интерактивном режиме изменяется конфигурация любой конструктивной линии, для этого линия выделяется и вытягивается. Козырек — дополнительная деталь головного убора с практической и эстетической функциями. Козырек имеет неограниченное разнообразие по форме, размерам и кривизне внутренней линии, задающей положение козырька относительно головки. Козырьки классифицируются по форме (прямые, сферические, полусферические), по наклону относительно плоскости , околыша (горизонтальные, поднятые вверх, опущенные вниз), по ширине и длине. Длина, ширина и конфигурация внешней линии козырька зависит от модели и перспективного направления моды.
Традиционно длина внутренней линии козырька составляет —-г-— \Щ(длины околыша). Если длина внутренней линии козырька --ЦЇ, козырек называют — полуполя. В головных уборах, головка которых состоит из клиньев, длина внутренней линии козырька должна быть соразмерной ширине основания и-клиньев. Кривизна внутренней линии и наклон козырька имеют обратно пропорциональную зависимость, чем круче линия, тем меньше наклон козырька и наоборот. На рис. 4.37 представлены проекции средней линии козырька в зависимости от угла наклона к плоскости линии присада. наклона к плоскости линии присада
При горизонтальном расположении козырька, конфигурация внутренней линии совпадает с конфигурацией линии околыша. Минимальна кривизна внутренней линии у козырька, опущенного вниз под о углом 90 (прямая линия). Козырек представляет собой участок боковой поверхности усеченного конуса с образующей равной длине козырька, а, следовательно, разработка конструкции козырька начинается с построения развертки усеченного конуса. Величина угла ограничивающего развертку боковой поверхности конуса рассчитывается по формуле (4.2). Длина хорды 7-26 стягивающей концы дуги -внутренней линии козырька (рис. 4.38) рассчитывается по формуле
