Разработка параметрического метода 3-D моделирования женских поясных изделий

На современном этапе развития человеческого общества активно развивается процесс разработки и внедрения во все сферы жизни человека информационных технологий, которые позволяют вместо жесткого механического контроля внедрить гибкое интеллектуальное управление, повысить производительность труда, увеличить объемы производства, снизить себестоимость изготовления изделий [1, 2]. Частным случаем подобного процесса являются развивающиеся программные продукты и научные направления в области проектирования одежды в ЗЭ пространстве, которое даёт возможность использовать виртуальную среду для создания не только поверхности тела человека, но и объёмных моделей одежды [3]. Такой способ создания конструкции изделия является средством формализации макетного метода и визуализации представлений5 проектировщика о внешнем виде будущего образца, что позволяет получать модель без предварительной примерки, а также выполнять примерку без изготовления образца.

Пути развития современных. 30 САПР одежды очень разнообразны. Однако ни в одну из существующих САПР не встроен: модуль полноценной работы над эскизом,. то естьмодуль проектирования, и творческой обработки будущего образа создаваемого изделия-. Данный модуль должен обеспечивать получение объективной конструкторской информации и упростить работу конструктора в процессе проектирования новых моделей сложных форм.

При традиционном проектировании конструкций одежды проект модели одежды задаётся эскизом ил иг техническим рисунком, которые не несут информации о пространственной форме изделия. Поэтому конструктор часто работает в противоречии с художником. Отсутствие полноценного решения проблемы поиска пространственной формы изделия и средств её отображения приводит к другой проблеме — как зафиксировать найденную пространственную форму и передать эту информацию конструктору. Существует необходимость разработки трёхмерного модуля параллельной работы над эскизом (графической трёхмерной моделью изделия) и конструкцией (развёрткой модельной поверхности). Решение данной задачи основывается на разработке методов информационной параметрической связи начальных этапов проектирования: трёхмерного эскиза и интерактивно связанной с ним конструкции, а также разработке эскизно-конструкторского модуля интегрированной САПР. В рамках концептуально новой системы проектирования одежды будут решены не только узко промышленные задачи, но и сложные задачи с точки зрения визуализации объекта и построения конструкций. Новая система позволит модельеру-конструктору выйти за рамки жёстких условий традиционных покроев, позволит создавать творческий продукт, моделировать новые силуэты, проектировать изделия сложных объёмных форм.

Цель работы: организация параметрической среды моделирования новых изделий на основе исследования методов синтеза внешнего образа модели одежды в виртуальном пространстве.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• проведён анализ способов формирования виртуальных объёмных изображений при автоматизированном проектировании-промышленных изделий;

• проведён анализ и систематизация компонентов' современных САПР, применяемых для проектирования моделей одежды;

• исследована и систематизирована информация о способах описания объёмно-пространственной формы моделей одежды;

• исследованы способы оценки объёмно-пространственной формы моделей одежды;

• разработан способ формализованного описания объёмной формы моделей одежды;

• разработан метод математического описания пространственной формы моделей одежды в ЗБ среде;

• разработан способ взаимосвязи параметрической информации изделия в ЗО эскизе и конструкции;

• разработан параметрический способ формирования и модификации ЗБ эскиза одежды;

• изучено влияние физико-механических свойств ткани на объёмно-пространственную форму моделей одежды;

• разработан эскизно-конструкторский модуль интегрированной САПР.

Объектом исследования выбран процесс моделирования женских поясных изделий, как один из наименее изученных и слабоформализуемых процессов в структуре автоматизированного проектирования.

Научная новизна работы состоит в:

• разработке структуры описания объёмно-пространственной формы моделей одежды с точки зрения визуальной обработки информации, в процессе художественного проектирования моделей одежды;

• разработке концептуальной модели метода моделирования одежды в виртуальной среде;

• классификации складок и разработке системы описывающих её характеристик, позволяющих описать формообразование и структуру складчатой поверхности в параметрическом виде;

• разработке системы — параметровописывающих влияние физико-механических свойств ткани на пространственную форму изделия;

• обосновании и разработке метода параметрического моделирования поясных изделий в виртуальной среде.

Практическая значимость работы состоит в*разработке:

• формализованного описания объёмно-пространственной формы, женского поясного изделия на примере юбки;

• базы данных графических элементов ЗО эскиза;

• основных принципов параметрической взаимосвязи ЗD эскиза и 2Т> конструкции изделия;

• математического обеспечения для проектирования пространственной формы изделия в трёхмерной среде;

• информационной модели влияния свойств ткани и параметров конструктивного решения на объёмно-пространственную форму моделей одежды;

• способа формирования ЗБ эскиза моделей одежды;

• программно-методического модуля «ЗО Эскиз».

Методы исследования. В работе использованы методы логического и системного анализа, математическое моделирование, теоретические и практические достижения в области проектирования* одежды, теоретические достижения в области создания САПР. В работе так же использованы основы аналитической геометрии и теории организации баз данных и знаний.

Апробация. Практическая значимость результатов работы подтверждена результатами промышленных испытаний в условиях ООО «Ателье-2», ООО «Бизнес Партнер», ЗАО Дизайн студия «Прет-а-Шорте», ООО «Славянка».

Основные выводы и теоретические положения по работе докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры «Художественное моделирование, конструирование и технологии' швейных изделий» МГУДТ, научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых II Московского. Фестиваля^ науки (Москва- 2007), 60-ой? научной конференции НИДС «Молодые ученые — XXI веку"(Москва, 2008) и научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых III Московского фестиваля науки (Москва, 2008).

Публикации. Основные положения проведенных исследований и их результаты опубликованы в следующих изданиях: издания, рекомендованные экспертным советом ВАК:

1. Киселева М. В., Гетманцева В. В. Этапы разработки ЗБ модуля проектирования декоративных элементов. // Научный журнал «Дизайн и технологии» № 9., — М.: ИИЦ МГУДТ, 2008, с. 56 — 60. — 0,5 п.л. (лично автором 0,25 п.л.).

2. Киселева М. В., Гетманцева В. В. Основные этапы разработки параметрического модуля ЪТ> проектирования декоративных элементов 8 одежды. // Научно-технический журнал «Швейная промышленность», № 3. -М., 2008, с.49−51. — 0,435 п.л. (лично автором 0,25 п.л.) Киселева М. В., Максутова М. Т., Гетманцева В. В. Разработка метода задания пространственной формы внутренней поверхности женской одежды. // Научный журнал «Дизайн, Материалы, Технология», № 1(16). СПб, 2011, с. 100 — 104. — 0,575 п.л. (лично автором 0,35 п.л.) другие издания:

Кофанова Ю.А., Киселева М. В., Гетманцева В .В. Исследование свойств формообразования юбки в 3D САПР. // Техника и технология № 5. — М.:Спутник+, 2009, с. 56 — 57. — 0,25 п.л. (лично автором 0,10 п.л.) Kiseleva M.V., Galtsova O.G., Getmantseva V.V. Development of the method to calculate the spatial form of the internal surface of skirt. // название журнала № 2. Textile Engineers and Technicians Union of the Republic Sebia, Beograd 2011, p. 12 — 0,525 п.л. (лично автором. 0,4 п.л.) материалы конференций:

Мурашова Н. Г, Киселева М. В., Гетманцева В. В. Основные аспекты разработки автоматизированного модуля «Проектирование декоративных элементов». // II. Московский фестиваль науки. Доклады научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. М.:ИИЦ МГУДТ, 2007, с. 129−132. — 0,13 п.л. (лично автором 0,04 п.л.) Николайчик A.B. Киселева М. В., Классификация объёмных форм одежды. // Сборник тезисов докладов^ 60-ой научной конференции НИДС «Молодые ученые — XXI веку». — М.: МГУДТ, 2008, с. 156. — 0,05 п.л. (лично автором 0,02 п.л.).

Яйлоян Е.С., Киселева М. В. Проектирование объёмно-пространственной формы моделей одежды в виртуальной среде. // Сборник тезисов докладов 60-ой научной конференции НИДС «Молодые ученые — XXI веку». — М.: МГУДТ, 2008. с. 146. — 0,05 п.л. (лично автором 0,02 пл.) Киселева М. В., Гетманцева В. В. Формализация описания внешнего образа моделей для целей 3D проектирования. // III Московский фестиваль науки. Тезисы докладов научно — практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. М.: ИИЦ МГУДТ, 2008.с.47. — 0,05 п.л. (лично автором 0,03 п.л.).

10. Киселева М. В., Бояров М. С., Гетманцева В. В. Разработка метода задания пространственной формы нижней опорной поверхности женской фигуры. // Инновации и перспективы сервиса: Сборник научных статей VII Международной научно-технической конференции. Часть II — Уфа: Уфимская государственная академия экономики и сервиса, 2010. с. 44 -0,25 п.л. (лично автором 0,15 п.л.) интернет издания:

11. Kiseleva M.V., Galtsova O.G., Getmantseva V.V. Development of the method to design the spatial form of internal surface of garment, Fibre2fashion. Industry — article/submit-free-articles.asp, June 20, 2011 — 0,525 п.л. (лично автором 0,4 п.л.).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой главе и работе в целом, списка литературы, приложений. Диссертация изложена на 232 страницах машинописного текста, которые включают 20 таблиц, 68 рисунков, 49 формул. 11 приложений, представленных на 87 страницах.

Список литературы

включает 119 библиографических и электронных источников.

Общие выводы по работе.

1. Разработана классификация элементов описания внешней формы одежды, позволяющая структурировать процесс создания информационных моделей описания сложных пространственных форм одежды.

2. Разработан способ описания объёмно-пространственной формы моделей одежды с точки зрения визуальной оценки образа, включающей систему характеристик, необходимую для художественного проектирования и моделирования одежды.

3. Разработаны вербальные и математические модели описания объёмно-пространственных форм и вариантов* конструктивно-композиционного решения, на примере юбок, позволяющие формализовать процесс проектирования и моделирования внешнего вида модели.

4. Разработана БД рациональной < совокупности ИМФ, отвечающей творческим потребностям конструктора и учитывающая возможности современных программных средств создания сложных пространственных форм.

5. Разработана концептуальная модель метода моделирования одежды в виртуальной среде, содержащая* последовательность проектирования новых моделей, задачи и способы их решения на каждом этапе разработки пространственнойформы изделия.

6. Разработан метод параметрического описания пространственной поверхности юбки сложной формы, включающий систему формообразующих параметров, методику их расчёта и способ построения, являющийся информационным обеспечением для расчёта и построения моделей одежды в ЗБ среде.

7. Разработана классификация складок и система описывающих её характеристик, позволяющих описать формообразование и структуру складчатой поверхности в параметрическом виде.

8. Разработан метод моделирования пространственной формы изделия на примере юбки, позволяющий организовать интерактивную параметрическую связь параметров внешней формы изделия, конструкции и характеристик материалов.

9. Разработаны информационные модели влияния свойств ткани и параметров конструктивного решения на объёмно-пространственную форму моделей одежды;

10.Разработана структура программно-методического* модуля «ЗБ Эскиз», включающая следующие функциональные этапы: ввод и редактирование ведущих размерных признаковформирование и отображение внутренней поверхности одеждысоздание, трёхмерного эскиза изделиямоделирование желаемой формы изделия на ЗБ эскизеформирование плоскостной конструкции модели.

11.Произведён расчёт экономической эффективности от применения модуля «ЗБ Эскиз», который показал, что внедрение программно-методического модуля «ЗЭ Эскиз» в производство позволит сократить сроки разработки проектно-конструкторской документации почти на 30%.

Экспериментально доказано, что использование разработанных методов моделирования САПР одежды* в условиях производства обеспечивает согласованность работы художника и конструктора, что значительно повышает эстетический уровень разрабатываемых изделий.