CC BY
108
— рге88тд_1ешрега1;иге — температура прессования;
— average_delamination — средняя нагрузка расслаивания;
— adhesion_strength — прочность склеивания;
— average_recovery_angle — среднее значение угла восстановления;
— wrinklefree — несминаемость.
Разработанная модель позволяет хранить информацию о материалах, нитях и соответствующие комбинации соединений, применяемых в производстве изделий лёгкой промышленности.
В заключение необходимо отметить, что современные швейные предприятия далеко не всегда располагают данными, наработками экспериментов, оценивающими те или иные свойства производимого изделия. Зачастую даже у крупных производителей нет возможности описать все этапы, используемые в создании готовой продукции. Таким образом, спроектированная база данных будет полезна в качестве инструмента накопления и дальнейшего анализа при описании операций, связанных с изучением многокомпонентных систем для изделий лёгкой промышленности.
Библиографический список
1. Чижик, М. А. Структурный подход к моделированию многокомпонентных систем материалов для изделий лёгкой промышленности / М. А. Чижик, М. Н. Рассказова, В. И. Стариков // Известия вузов. Сер. Технология текстильной промышленности. - 2014. - № 6 (354). - С. 121-124.
2. Чижик, М. А. Метод определения суммарного теплового сопротивления материалов и пакетов одежды / М. А. Чижик, Т. М. Иванцова, Е. Ю. Долгова, Т. Ю. Каргаполова // Известия вузов. Сер. Технология лёгкой промышленности. - 2013. -№ 1 (19). - С. 20-22.
3. Мюллер, Роберт Дж. Базы данных и иМЬ. Проектирование / Мюллер Роберт Дж. - М. : ЛОРИ, 2002. - 420 с.
ДОРКИН Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры «Конструирование и технологии изделий легкой промышленности».
Адрес для переписки: supermega007dima@mail.ru
Статья поступила в редакцию 17.12.2014 г. © Д. В. Доркин
№
уДК 004 421-24-443 5 м. А. ИВАЩЕНКО
А. Б. КОРОБОВА
Омский государственный институт сервиса
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКЕЛЕТНОЙ АНИМАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОЯСНЫХ ИЗДЕЛИЙ В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РЕЖИМЕ
В статье рассмотрены перспективы использования трехмерного проектирования, общие концепции и принципы работы программного продукта для проведения виртуальной примерки поясных изделий в автоматизированном режиме.
Ключевые слова: автоматизированное проектирование, виртуальная примерка, скелетная анимация, цветовое кодирование.
Введение. Развитие швейной промышленности неотделимо от высоких технологий. В последнее время значительно вырос интерес производителей к проектированию одежды с использованием систем автоматизированного проектирования (в дальнейшем САПР) швейных изделий. САПР используют, начиная от выполнения раскладок лекал к градации деталей и далее непосредственно к построению конструкций.
С развитием трехмерных компьютерных технологий в состав САПР швейных изделий также стали включаться ЗБ-модули различного характера и назначения. Некоторые системы реализуют процесс трехмерного проектирования конструкции изделия с последующей разверткой («i-Designer», «СТА-ПРИМ»). Каждая из САПР имеет свои привлекательные стороны и может оказаться наиболее пригодной для конкретных условий работы того или
иного швейного предприятия. Выбор САПР должен осуществляться с учетом масштабов производства, ассортимента изготавливаемых изделии и множества других факторов. Наиболее же универсальной и приемлемой из систем двухмерного проектирования является САПР «Грация». Во-первых, это отечественная система, а значит, она имеют доступную стоимость, понятный русскоязычный интерфейс, немаловажно наличие сопровождения программного продукта фирмой-разработчиком. Но, несмотря на все достоинства, «Грация» все, же является двухмерной системой проектирования, а конструирование одежды нельзя рассматривать только как плоскостное, т. к. одежда представляет собой пространственный объект, взаимоувязанный с другим пространственным объектом — фигурой человека. Поэтому на основе плоскостного конструирования необходимо вести дальнейшее совершенствование
процесса проектирования одежды с использованием информации о закономерностях пространственных линий и параметров конструкции, необходимо развивать направление совмещения систем 2d и 3d. Это позволит значительно облегчить труд конструктора, ускорит процесс проектирования, повысит наглядность и эффективность работы.
Перспективы использования бесконтактных методов проектирования поясной одежды. Сканером называют устройство, позволяющее вводить в компьютер изображения объектов в виде текста, фотографии на плоские носители изображений, а также изображения объемных объектов.
В последнее время в области бесконтактных измерений поверхности тела человека наблюдаются значительные изменения: появляется большое количество новых современных методов, которые заслуживают особого внимания. Существует множество систем, с помощью которых определяются параметры качественно и количественно характеризующие сложную поверхность, использующих цифровое представление этих параметров.
Возможность получения измерений фигуры может быть реализована с помощью современных технических средств: сканеров и видеосканеров, цифровых фото- и видеокамер.
Во всех сканерах есть источник света, механизм перемещения датчика (или оптической системы), а также электронное устройство, преобразующее считываемую информацию в цифровую форму. До сих пор во всех цифровых фотоаппаратах (как и в видеокамерах) используется ПЗС (прибор с зарядовой связью). В перспективе ожидается новая технология: наряду с традиционными ПЗС будут использоваться новые интегральные схемы.
Видеосканер, как один из видов сканирующих приборов, — это комплекс аппаратных средств, предназначенный для захвата видеоизображений. Основным элементом такого сканера является карта для ввода и кодирования видеоинформации.
Видеосканеры (DV видеокамеры, видеопринтеры, видеобластеры) являются альтернативой сканерам других типов, особенно когда необходимо получить изображение трехмерного объекта.
Наряду с перечисленными выше сканерами, существуют еще и 3D сканеры, позволяющие получать наиболее полную информацию о поверх-ности тела или манекена. Например, антропометрический теневой сканер (LASS). Эта система использует несколько видеокамер для наблюдения за соприкосновением профильной линии поверхности тела. Существует ряд других устройств сканирования. Трехмерный дигитайзер Micro Scribe 3D Immersion. Является успешной разработкой с точки зрения точного измерения и воспроизведения сложных поверхностей. Электронное оборудование отличается точностью быстродействием и возможностью воспроизводить не только форму, но и цвета поверхностей.
Model Maker скоростной и функциональный гибкий ручной 3D сканер лондонской компании 3D Scanners, LTD является первой в мире системой, способной воспроизводить сложные объемные модели в цвете. В сканере Model Maker применен принцип, известный как лазерная триангуляция.
Помимо 3D сканеров возможно использование цифровых камер и видеокамер, которые могут быть: бытовые, полевые, студийные, комбинированные.
Во многих камерах для регистрации динамики снимаемой сцены предусмотрен режим покадровой
съемки с частотой фиксации кадров, позволяющей потом создать эффект псевдодвижения.
Цифровые видеокамеры (стандарта РУ) — это более дешевый и менее перспективный способ ввода видеоинформации в компьютер. Цифровой фотоаппарат дает изображение, сравнимое по качеству с фотографией, снятой отличным фотоаппаратом.
По сравнению со сканером, устройство оцифровки видеосигнала предоставляет большие возможности для ввода изображений. С помощью комбинаций видеокамеры и устройства оцифровки можно вводить трехмерные объекты, эти устройства оцифровки видеосигнала осуществляют преобразования изображений в цифровую форму [1—3].
Однако любая сложная система имеет свои недостатки. Трехмерные боди-сканеры — не исключение.
Бесспорно, системы боди-сканирования стоят на шаг впереди сканеров и видеосканеров, цифровых фото и видеокамер, так как при помощи сканирования можно получить более точное компьютерное изображение человеческого тела, поэтому этот метод трехмерного снятия размерных признаков подходит для построения лекал одежды на людей с любым отклонением от стандартной фигуры. Однако в силу высокой стоимости системы боди-ска-нирования у нас в стране в ближайшие несколько лет не имеют перспектив к развитию и совершенствованию.
Таким образом, цели совершенствования и повышения эффективности автоматизированного измерения поверхности фигуры человека могут быть сведены к повышению точности, сокращению времени измерения, уменьше-нию времени анализа обработки данных, повышению информативности и надежности.
Погрешности измерений с использованием фотоснимков. Бесконтактное исследование форм и размеров фигуры человека, основанные на современных цифровых технологиях, все чаще внедряются на производство легкой промышленности. После резкого удешевления цифровой техники наиболее перспективным направлением стало развитие и внедрение в производство систем бесконтактного измерения фигуры человека с помощью цифровых фотографий.
При проведении измерений с использованием фотоснимков возникают погрешности измерения, обусловленные следующими факторами:
1) геометрические искажения объекта измерения, вызванные геометрическими искажениями при фотосъемке;
2) точность выбора начальной и конечной точки на фотографии не может быть выше размеров одного пикселя монитора, на котором производится выбор;
3) при измерении длин кривых лежащих под углом к плоскости фотографирования их размер на фотоснимке будет меньше реального.
Точность получения размерных признаков по цифровой фотографии затрудняется за счет влияния большого количества факторов, в частности погрешности измерения с использованием фотоснимков. Учет вышеизложенных погрешностей позволяет получить измерения с приемлемой для задач проектирования точностью, тем самым уменьшая вероятность возникновения конструктивных дефектов.
Для полного анализа особенностей нижних конечностей недостаточно только размерной
№
Рис. 1. Абрис фигуры человека по фотографии в программе «Виртуоз — LSM: Абрис» (образец)
характеристики фигуры, также необходимо визуальное исследование.
Снимки фигур позволяют определить проекционные размерные признаки, которые дают подробную информацию о форме тела человека, а их использование в методике проектирования увеличит точность построения конструкций.
Программный продукт, свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012619191 «Виртуоз — ЬБМ: Абрис» [4], позволяющий получить абрис фигуры (рис. 1).
Построение виртуального манекена с учетом индивидуальных особенностей фигуры. Процесс проектирования одежды все чаще дополняют средствами работы не только с плоскими, но и с пространственными объектами, что позволяет решать задачи трехмерного проектирования и моделирования одежды на фигуры человека.
Поверхность тела человека представляет собой сложную незакономерную поверхность, которая нестабильна и зависит от многих изменчивых факторов. Геометрическая модель объекта должна быть его аналогом и повторять те его свойства и их взаимодействия, которые необходимы для изучения объекта, а именно для получения размерных характеристик тела человека и построения поверхности, которая станет базовой моделью [5].
В основу создания базового манекена для поясных изделий была положена скелетная анимация. Скелетная анимация — это способ анимирования трёхмерных моделей в мультипликации и компьютерных играх. Она заключается в том, что мультипликатор создаёт скелет, представляющий собой как правило древообразную структуру костей, в которой каждая последующая кость «привязана» к предыдущей, то есть повторяет за ней движения и повороты с учётом иерархии в скелете. Иерархией в скелете называется система объектов, в которой одни объекты своим расположением в пространстве влияют на расположение других объектов [6 — 8]. Таким образом, ЭБ-скелет описывает иерархию трансформаций объекта; сами объекты называют костями. Скелет можно определить как совокупность костей. В работе авторы исполь-
зуют скелетную трансформацию для построения манекена фигуры человека с индивидуальными особенностями, в частности девушки-подростка [9, с. 78-79].
В основе манекена лежит «скелет», названный так из-за схожести со скелетом человека, но в отличие от скелета человека «скелет» ЭБ модели не является физической основой «тела» и поэтому может не совпадать по расположению и составу со скелетом человека. После трансформации скелета виртуального манекена необходимо провести расчет его поверхности. Поверхность манекена задается полигональной моделью с заданием ориентации ее полигона для задания внутренней и внешней сторон поверхности, а для уточнения формы поверхности нижних конечностей манекена используется метод сжатия/расширения конечностей относительно «кости». Используя разработанную авторами программу «Виртуоз — ЬБМ: Абрис» по заданным точкам производится измерение диаметров (ширин) конечностей моделируемого человека и корректировка конечностей базового манекена в программе «Виртуоз — ЬБМ: Проектирование» [10]. По каждой из «костей» производится корректировка по Э-4 точкам.
Проведение виртуальной примерки поясного изделия на 3D-манекене. На сегодняшний день многие предприятия используют программное обеспечение для построения поясных и плечевых изделий, однако изготовление до сих пор остается достаточно трудоемким процессом. Требуется производить несколько примерок изделия на фигуре человека, поскольку существующие на сегодняшний день манекены рассчитаны на типовые фигуры и не могут учесть всех особенностей фигуры.
В результате вычисления равновесного расположения конструкции на манекене получается дополнительная информация о расположении и степени растянутости (сжатии) ребер конструкции. Информация о растяжении (сжатии) ребер конструкции и их расположении относительно друг друга позволяет оценить дефекты посадки конструкции.
После «примерки» конструкции виртуального изделия модель представляется в виде составляющих
двухмерных деталей с аналогичным цветовым кодированием растянутых (сжатых) ребер. При примерке 3Б-изделия координаты каждого узла сетки детали одновременно хранятся в двухмерном пространстве исходной детали и в трехмерном пространстве, связанном с манекеном.
При этом в двухмерном пространстве узлы сетки не перемещаются в процессе примерки, что позволяет восстановить исходный вид плоской детали, а положение узлов в трехмерном пространстве позволяет визуализировать особенности ее посадки на манекен с использованием цветового кодирования.
Заключение. Проблема автоматизированного проектирования поясной одежды с учетом индивидуальных особенностей фигуры заключается в необходимости проведения большого количества примерок на фигуре человека для выявления причин возникновения дефектов посадки в поясной одежде и возможности их устранения.
Автоматизированные измерения поверхности фигуры человека позволяют сократить время измерения, уменьшить время анализа обработки данных, повысить точность, информативность и надежность.
Разработка методики цветовой визуализации и алгоритмов построения, сборки и примерки конструкций поясных изделий, которые позволят обеспечить на стадии проектирования эффективность по устранению дефектов посадки поясного изделия, является основной задачей в рамках проблемы, на решение которой направлена работа.
Современные средства компьютерной графики позволяют решить множество задач моделирования изделий. Разработанный комплекс программ является одним из возможных вариантов, который имеет большие перспективы развития.
Использование систем виртуальной примерки на 3Б-манекене откроет новые возможности для проектирования и моделирования одежды. Использование цветового кодирования позволит конструктору избавиться от дополнительных примерок изделия на фигуре человека и проверить правильность своих решений с помощью программного комплекса.
В настоящее время для любого производителя одежды компьютерное проектирование выгоднее ручного. Поэтому использование предложенного программного продукта снизит затраты времени на измерение фигуры, облегчит труд конструктора, ускорит процесс проектирования, примерки и разработки модельного ряда, повысит наглядность и эффективность работы.
Дальнейшая модернизация программного комплекса позволит получать визуальное представление дефектов поясных изделий не только в статике, но и в динамике.
Библиографический список
1. Кузнецова, Н. Д. Совершенствование системы конструирования одежды с использованием современных технических средств / Н. Д. Кузнецова. — М. : Наука, 1989. — 46 с.
2. Мичикова, Н. В. Методы бесконтактного измерения фигуры человека / Н. В. Мичикова, И. В. Лашина, В. Ю. Юрин // Региональные аспекты развития легкой промышленности в России: перспективы и конкурентоспособность : сб. ст. науч.-практ. конф. ; под общ. ред. Н. У. Казачуна. — Омск : ОГИС, 2006. - С. 117-121.
3. Мичикова, Н. В. Перспективы получения исходной информации для конструирования одежды с использованием цифровых технологий / Н. В. Мичикова, И. В. Лашина // Современные тенденции развития образования в высшей школе : сб. ст. III Междунар. науч.-практ. конф. ; под общ. ред. Н. У. Казачуна. - Омск : ОГИС, 2005. - С. 73-77.
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012619191 «Виртуоз - Ь8М: Абрис», 11 октября 2012 г.
5. Балжирсурэн, Г. Автоматизация проектирования нестандартных компьютерных манекенов : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.12 / Г. Балжирсурэн. - Омск : СибАДИ, 2009. -178 с.
6. Скелетная анимация [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://unmail22.narod.rU/Books/3D_XNA4/9.7.html (дата обращения: 09.01.2012).
7. Скелетная анимация [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://wat.gamedev.ru/articles/SkelAnim1 ?раде = 2 (дата обращения: 09.01.2012).
8. Цветовое кодирование [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vocabulary.ru/dictionary/896/word/cvetovoe-kodirovanie (дата обращения: 29.04.2012).
9. Иващенко, М. А. Автоматизация процесса виртуальной примерки на трехмерную модель фигуры человека на этапе проектирования / М. А. Иващенко, А. Б. Коробова. А. Г. Бурцев. - Омск : ОГИС, 2013. - 144 с.
10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012619192 «Виртуоз - LSM: Проектирование», 11 октября 2012 г.
ИВАЩЕНКО Мария Алексеевна, магистр гр. Км 141 художественно-технологического факультета, кафедра «Конструирование и технологии легкой промышленности».
КОРОБОВА Антонина Брониславовна, кандидат технических наук, профессор (Россия), декан художественно-технологического факультета; профессор кафедры «Конструирование и технологии легкой промышленности». Адрес для переписки: Mazyanya@gmail.com
Статья поступила в редакцию 28.11.2015 г. © М. А. Иващенко, А. Б. Коробова
