Автоматизация проектирования изделий сервиса на основе формирования геометрической модели объекта

Все графические образы одежды отражают геометрические свойства и структуру проектируемого изделия, в связи, с чем принято выделять геометрическую и структурную модели графического образа изделия.

Геометрическая модель является формализованным представлением формы и размеров изделия или его элементов. Она бывает двух- (2-D) и трехмерной (3-D).

Двухмерная геометрическая модель представляет собой совокупность базовых графических элементов (иначе, графических примитивов) - точек, отрезков, дуг окружности и пр., определенным образом расположенных на плоскости чертежа.

Трехмерные геометрические модели также могут рассматриваться как совокупность графических примитивов, которые ориентируются не на плоскости чертежа, а в пространстве, то есть их обязательным атрибутом является наличие третьей координаты Z [2].

На сегодняшний день в области автоматизированного проектирования одежды сформировалось, развивается и используется направление трехмерного геометрического моделирования одежды. Его развитие осуществляется путем глубокого проникновения в пространственную конструкцию изделия, что приводит с одной стороны, к усложнению трехмерной геометрической модели, и с другой - повышает точность разработки лекал.

Трехмерные геометрические модели подразделяются на каркасные («проволочные») и поверхностные («модели твердого тела») [2].

Каркасные модели состоят из граней и применяются при редактировании объемных объектов. К их достоинствам относятся простота и быстрота визуализации, а к недостаткам - прозрачность, невидимость объема объекта.

Поверхностные модели состоят из полигонов и позволяют удалить невидимые точки объектов, более выгодно показать объем, использовать текстуры, а также учитывать расположение источника освещения [2].

Трехмерная (3-D) модель является наиболее полным и точным представлением как геометрической, так и структурной информации об изделии.

В результате исследований Раздомахина Н.Н.[3,4,5] по проблеме трехмерного проектирования графического образа одежды одним из актуальных направлений является преобразование двухмерной модели (лекал, разверток) в трехмерную пространственную модель изделия и наоборот, получение двухмерной модели из трехмерного графического образа одежды.

Получение развертки деталей конструкции из трехмерного графического образа одежды считается достаточно реализованным. Графический образ одежды создается непосредственно на виртуальном манекене с учетом зазоров между конструктивными точками одежды и соответствующими им антропометрическими точками манекена. Плоская развертка (лекала изделия) получаются путем разворачивания объемной конструкции различными методами.

Компонентами структуры трехмерного графического образа одежды в этом случае являются:

  1. Проекционные размерные признаки.
  2. Проекционные прибавки.

Аналитически модель объекта проектирования - трехмерный графический образ одежды представляется в виде кортежа (1):

ГОО={ ПР,ПП}, (1)

где ПР - проекционные размерные признаки, полученные бесконтактным способом обмера фигуры (с помощью цифровой камеры);

ПП - проекционные прибавки, образующие зазор между телом человека и одеждой.

Процесс преобразования двухмерных лекал, созданных ручным традиционным способом в трехмерный графический образ одежды путем накладывания на трехмерный виртуальный манекен является трудно реализуемым и требует больших временных затрат на построение высокоточных чертежей конструкций, отражающих наиболее полную информацию о фигуре [32].

Существуют другие подходы к формированию структурной модели объекта проектирования. Холина Т.Ю.[6] выделяет семь компонентов, отраженные на высшем (нулевом) уровне структурной модели графического образа одежды: Модель поверхности фигуры.

Модель поверхности манекена (с учетом толщины пакета нижележащих слоев одежды). Модель внутренней поверхности изделия. Модель наружной поверхности изделия.

Сетка (каркас) пространственных кривых на поверхности фигуры, соответствующих основным сечениям фигуры, а также линиям снятия размерных признаков.

Сетка (каркас) пространственных кривых на поверхности изделия, соответствующих основным сечениям фигуры.

Сетка (каркас) пространственных кривых, определяющих линии членения поверхности изделия на детали.

На основе вышеизложенного, графический образ одежды можно представить следующим образом (2):

ГОО= {МПФ,МПМ,МВПИ,МНПИ,СПК1,СПК2,СПК3}, (2)

где       МПФ - модель поверхности фигуры;

МПМ - модель поверхности манекена;

МВПИ - модель внутренней поверхности изделия;

МНПИ - модель наружной поверхности изделия;

СПК1 - сетка пространственных кривых на поверхности фигуры, соответствующих основным сечениям фигуры, а также линиям снятия размерных признаков;

СПК2 - сетка пространственных кривых на поверхности изделия, соответствующих основным сечениям фигуры;

СПК3 - сетка пространственных кривых, определяющих линии членения поверхности изделия на детали.

Данная структура не реализовалась в 3D, а только в 2D и 2,5D графическом образе изделия. Выделены три составные части    трехмерного графического образа одежды на высшем (нулевом) уровне структурной модели [1]:

  1.  Трансформируемый каркас фигуры.
  2. Трансформируемый каркас поверхности одежды.
  3. Модель эффектов (свойств) материала.

Аналитическая модель трансформируемого трехмерного графического образа одежды представляется кортежем (3):

ГОО={ТКФ, ТКО,МЭМ}, (3) где        ТКФ   -   трансформируемый   каркас   фигуры,   состоящий   из множества геометрических примитивов;

ТКО   -   трансформируемый   каркас   поверхности   одежды,   также   состоящий из примитивов и связей между ними и элементами ТКФ; МЭМ - модель эффектов материала, содержащая в себе двухмерные элементы эффектов материала: цвета, рисунков, прозрачности, драпируемости и трехмерную текстуру меха. 

Структурный элемент МЭМ представляет обобщенные свойства для различных видов материалов, в том числе и натурального и искусственного меха.

Для формирования графической модели объекта проектирования из натурального или искусственного меха целесообразно использовать при указании свойств и характеристик для имитации аналогичных материалов в программной среде термин объемная подвижная поверхность.

Объемная подвижная поверхность (ОПП) - это модель, имитирующая структуру и свойства волосяного покрова и кожевой ткани натурального меха.

Модель ОПП состоит из следующих компонентов: система волосяного покрова (ВП) и система кожевой ткани (КТ). Системы ВП и КТ определяютмя как группы (совокупности объектов, объединенных некоторой формой регулярного взаимодействия или взаимозависимости для выполнения заданной функции.

Система ВП определяется совокупностью характеризующих ее объектов:

  • Густота
  • Высота
  • Упругость
  • Угол наклона к КТ
  • Цвет
  • Отражающая способность - блеск

Система КТ определяется совокупностью характеризующих ее объектов:

  • Толщина КТ
  • Плотность КТ (пористость)

Исходя из этого, системы ВП и КТ можно определить следующим образом (4), (5): ВП= {Г, В, Уп, Ун, Ц, Б} (4) КТ={Т, Пл} (5)

Параметры объектов систем ВП и КТ определяются реальными величинами, задаваемыми оператором, который создает ОПП, и выбираются им произвольно в пределах, допустимых программой.

Сходство ОПП со свойствами и структурой натуральных пушно-меховых полуфабрикатов называется степенью изоморфизма. Для того, чтобы быть изоморфной, то есть идентичной или сходной по форме и свойствам, модель ОПП должна удовлетворять следующим условиям:

  • Однозначное соответствие между элементами ВП и КТ и элементами представляемого объекта.
  • Сохранение точных соотношений и взаимодействий между элементами.
  • Степень изоморфизма модели относительна, и большинство моделей являются гомоморфными, чем изоморфными.

Под гомоморфностью модели понимается сходство по форме при различии основных структур, причем имеет место лишь поверхностное подобие между различными группами элементов модели и объекта. Гомоморфные модели являются результатом процессов упрощения и абстракции.

Геометрическая модель отражает все нюансы изменения размеров и формы изделия в целом и ее составных частей, зависящие как от конструкции изделия, так и от выбранного способа расположения частей объекта проектирования относительно друг друга (в пространстве или на плоскости).

Структурная модель является формализованным представлением информации о последовательности и способах соединения элементов изделия как такового или же описывающей

изделие геометрической модели. В последнем случае структурная модель тесно связана с графическими примитивами, составляющими данную геометрическую модель. 

Литература:

1. Карцева И.В. Разработка системы автоматизированного проектирования трансформируемого графического образа одежды с объемной текстурой меха: Автореф. дис. к. т. н. Омск: 2004. - 16с.

2. Порев В.Н. Компьютерная графика. - Спб.: БХВ - Петербург, 2004. - 432 с.

3. Раздомахин Н.Н. Проекционные прибавки - основа трехмерного проектирования поверхности одежды// Швейная промышленность. - 2004. - № 3. - С. 32-34.

4. Раздомахин Н.Н, Басуев А. Актуальность и реальность трехмерного проектирования одежды// В мире оборудования. - 2004. - № 3.

5. Раздомахин Н.Н, Сурженко Е, Наумович С. Развитие трехмерного проектирования одежды// В мире оборудования. - 2005. - № 5. - С. 45 - 46.

6. Холина Т.Ю. Разработка информационной технологии процесса проектирования моделей одежды: дис. канд. техн. наук. - М., 1997.

Фамилия автора: Салихова Т.Ю., Карцева И.В. , Шалмина И.И.
Год: 2013
Город: Караганда
Категория: Экономика
Яндекс.Метрика