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经编无缝服装的计算机辅助设计

董智佳  
【摘要】:计算机辅助设计(简称CAD)是指设计人员利用计算机及图形设备进行设计工作的过程,计算机辅助设计是变革传统设计模式的核心技术所在。CAD系统的应用有效提高了生产力、降低了开发成本、提高了产品质量并且加快了产品更新上市的速度;同时CAD具备可视化的优点,可即时调整新产品设计方案,提高了准确性、减少了错误;通过使用CAD系统,已有的设计数据可重用性也得到极大的提升,加快了设计进程,使设计工作更加方便快捷。计算机辅助服装设计是计算机图形学在纺织服装行业的延伸应用,传统方式设计一款服装从前期准备到完成需要准备大量的实物素材,耗费半天甚至几天时间才能完成最终的设计方案,而应用CAD系统只需要几个小时甚至十几分钟就可完成,大大缩短服装设计周期,同时设计款式和图案都可以重复使用并进行系列产品的开发,计算机辅助服装设计系统的发展已经给服装产业带来了巨大的影响,未来必将发挥更大的作用。经编无缝服装是在现代化全电脑加工设备基础上应运而生的,区别于传统服装从纱线-面料-款式设计-制版-裁片-缝制-成品的多道生产及加工过程,无缝服装是从纱线直接到服装的现代化生产过程,后道只要进行染色、定型和极少的废边处理工序即可。目前无缝类新产品开发还主要集中于情趣类和连裤袜类产品,与横编无缝服装和纬编无缝服装相比,在新产品设计和开发上仍有很大的差距。经编无缝服装的生产设备以及配套控制系统和工艺CAD系统功能均日趋完善,但在无缝服装设计系统开发方面,尚未展开相关课题的研究。计算机辅助服装设计作为与计算机图形学交叉的研究领域,已经得到了越来越多的纺织服装行业人士和研究人员的关注。目前该领域仍然面临很多待解决的问题:例如服装品种很多,不同种类的服装有不同的原型结构、设计规律、穿着效果以及生产方式,如何针对不同类型服装建立相关模型和CAD设计系统;如何设计一套实时直观的的交互式工具让设计师更加快捷地设计,实现在二维窗口设计同步显示到三维展示窗口;如何实现设计系统与工艺实现系统的无缝对接,设计师完成设计即为完成服装款式结构上机工艺。本文主要针对经编无缝服装计算机辅助设计系统的建立进行研究,在详细阐述经编无缝服装生产技术与形成原理的基础上,围绕参数化三维人体建模与人体模型的参数化变形、经编无缝服装衣片原型建模以及经编无缝服装三维虚拟展示三方面内容进行研究,具体如下:1.建立参数化三维人体模型并实现人体模型的参数化变形。主要技术包括人体模型的重建,人体模型的参数化以及参数驱动的人体模型变形。首先从三维人体图像POSER软件的模型库中调用女性人体数据,仅导入人体表面的顶点列表,使用顶点在列表中索引表示的人体表面三角面片信息,采用二维投影法和Alpha-Shapes算法提取人体的特征点及特征面信息并建立相应的截面凸包,建立了参数化标准人体模型,并最终通过RBF变形技术顺利实现了标准人体模型的参数化变形。2.建立经编无缝服装衣片原型模型。在参数化人体模型以及分析经编无缝服装原型结构原理的基础上,采用B-Rep数据结构描述无缝服装原型模型的三角网格,建立了原型边界表示数据结构GMesh以及构建轮廓线模型数据结构GProfs,利用水平切面切割人体顶点,求取切面的凸包模型,通过在轮廓线上进行规则化的顶点重新采样并按顺序连接相邻轮廓线上的顶点生成规则的三角网格模型,拟合结构点实现基于三维人体衣片原型模型到二维无缝服装衣片模型的建立,并使用相同算法生成了裙子原型模型。3.实现经编无缝服装的三维虚拟展示。建立二维衣片模型平面顶点与三维网格顶点的一一对应关系,提取与衣片对应的三维顶点及其三角网格面片,通过基于切割平面及重网格化的技术对三维服装原型的网格进行切割,获取不同平面衣片对应的三维服装网格顶点及三角面片,建立三维衣片原型,并利用网格平面参数化技术将三维衣片展平到二维衣片上,从而建立二维衣片顶点与三维衣片顶点的映射关系,使用纹理映射技术实现经编服装的虚拟展示功能。以上三个方面密切围绕建立经编无缝服装计算机服装设计系统展开的研究,在经编无缝服装的形成原理和编织结构基础上进行的设计系统开发,是帮助设计师直观高效的完成经编无缝服装设计的基础系统,能够高效实现经编无缝服装的新产品研发,参数化技术的实现也为将来实现经编无缝服装的个性化定制服务打下坚实基础。


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