（机械制造及其自动化专业论文）基于开放式多轴运动控制系统的服装cadcam的实现.pdf

摘要 为了提高我国服装制造业的整体水平，使其向“技术密集型”企业转化， 必须普及服装c a d c a m 在企业中的利用率，引入“度身订造大量生产化”的 理念，采取集成化、大批量订做的生产模式，从而提高企业的市场竞争力。 实现此目标最切实可行的方法是开发面向客户的可配置服装c a d c a m 系统。 由于不同的企业对服装c a d c a m 的要求大相径庭，而市场提供的可供客 户自行组合的c a d 和c a m 很少。因此，解决问题的有效方法是开发一套低成 本、高性能、通用性好的服装c a d c a m 。 本文探讨的就是如何在开放式多轴运动控制系统的基础上构造 c a d c a m 。这套系统的开发基于开放式多轴运动控制系统( p 姒c ) ，因此，可 以降低成本，节约开发周期，充分实现系统在硬件上的开放性。 本系统最突出的特点在于通用性。即服装c a m 系统与服装c a d 系统的接 口适用性。通用性良好就是指服装c a m 系统可以与大多数，甚至与所有服装 c a d 系统都能进行配套使用。 为了实现这个目标，本文利用d x f 格式作为图形数据的标准交换格式， 任何兼容d x f 格式的c a d 均能够与本系统实现接口。同时，还设计了基本裁 剪语言( b c l ) ，实现了非d x f 格式的数据与c a m 的接口，从而确保了系统的 通用性。 我们参考和借鉴了国外的服装自动加工技术，针对裁剪加工的特殊功 能，如真空吸附、连续裁剪、刀偏补偿等功能进行研究和分析，使系统具备 服装自动加工的特殊功能，从而保证裁剪的质量和效率，缩短了机器的尺寸， 并降低了成本。 最后就新技术对服装c a d c a m 的发展做了一些展望。 关键词：开放式数控体系、p m a c 、d x f 、基本裁剪语言b c l 、连续裁 剪、刀偏补偿 a b s t r a c t i no r d e rt oe n h a n c et h el e v e lo f a p p a r e li n d u s t r yi nc h i n a ，a p p a r e l c a d c a mm u s tb eu s e dt ot u r nt h o s e “l a b o r - c o m p a c t e n t e r p r i s e si n t o “t e c h n o l o g y - c o m p a c t ”t h ei d e ao f m a s s p r o d u c t i o no ni n d i v i d u a lo r d e r s h o u l db ei n t r o d u c e da n da p p l i e ds o a st o i m p r o v et h ec o m p e t i t i v e c a p a b i l i t y t h ep r a c t i c a ls o l u t i o ni st od e v e l o pc u s t o m e r - o r i e n t e dc o n f i g u r a b l e a p p a r e l c a d c a m s i n c et h ed e m a n d sf o r a p p a r e l c a d c a md i f f e r g r e a t l y , t h e p r o d u c t i o n f o r s e l f - c o n f i g u r i n g o nm a r k e ti so fs m a l ln u m b e r s t h e r e f o r e t h ee f f e c t i v ew a yi st od e v e l o pt h ea p p a r e lc a d ，c a mt h a ti s o fl o wc o s t ，o f h i g hp e r f o r m a n c e a n do f g o o dg e n e r a l i t y t h ea r t i c l ei sc o n c e r n e dw i t hh o wt oc o n s t r u c tc a d ，c a mo n p r o g r a m m a b l em u l t i p l e a x l ec o n t r o l l e r b e c a u s et h e d e v e l o p m e n t i s b a s e do np m a c ，t h ec o s tc a nb el o w e r e d ，t h et i m ec a nb es a v e da n dt h e o p e na r c h i t e c t u r eo f h a r d w a r ec a nb ee n s u r e d t h e o u t s t a n d i n g f e a t u r eo ft h i ss y s t e mi sg o o dg e n e r a l i t y g e n e r a l i t y m e a n st h es t a t eo f g o o d i n t e r f a c e a m o n gc a da n dc a m g o o d g e n e r a l i t y m a k e ss u r et h a td a t ac a nb ee x c h a n g e da m o n gd i f f e r e n t c a d c a m s y s t e m sc o r r e c t l y a n d f l u e n t l y t or e a l i z et h i sg o a l t h ed x fi st a k e na st h es t a n d a r dd a t ae x c h a n g e f o r m a t a yc a d t h a tr e c o g n i z e sd x fc a ne x c h a n g ed a t aw i t ht h i s s y s t e m m e a n w h u e ，t h em e a n sf o rd a t ae x c h a n g eb e t w e e nn o n d x f c a da n dc a mh a sb e e nc o n s i d e r e d ，t h u st h eg e n e r a l i t yi s d o u b l y e n s u r e d w h i l ea n a l y z i n gt h es p e c i a lo p e r a t i o n so fa p p a r e la u t o m a t i o n ，s u c h a sv a c u u m i n g , c o n t i n u o u sc u t t i n g ，k n i f ed e f l e c t i o nc o m p e n s a t i o n ，s o m e a d v a n c e dt e c h n o l o g i e si ud e v e l o p e dc o u n t r i e sh a v eb e e ns t u d i e dt ob e t t e r t h i ss y s t e ms ot h a tt h eq u a f f t ya n d e f f i c i e n c yo fc u t t i n g a r ep r o m i s e d f i n a l l ys o m ev i e w sa b o u tn e wt e c h n o l o g yo na p p a r e lc a d c a m h a v eb e e ng i v e n k e yw o r d ：o p e n a r c h i t e c t u r en c s y s t e m ，p m a c ，d x f , b a s i cc u t t i n g l a n g u a g e ，c o n t i n u o u sc u t t i n g ，k n i f e d e f l e c t i o nc o m p e n s a t i o n 上海大学硕士研究生学位论文 第一章概述 1 1 序言 农食攘行是入爨生存鬃必需满避静条绺，萁孛农嚣于蓄位，充分说餮 人们对于服饰的依赖和重视。服装体现了国家和民族在文化、思想、习俗、 意识形态等蠢霆鳝明豹特煮及令蛙；嚣鬏装糕造夔方法、手段移技术燹| l 显 示出制造加工水平的高低，从一方面展现一个国家制造业的能力和缀济发 震水平。 中国的服饰文化是中国文明的部分，不仅历史悠久，而且对其他民 族文化产垒i 过深远骢影响，在世界上亭有很瘫缒声黉并且具蠢极大豹影响 力，但是我国服装加工业的现状却岛我国辉煌的服饰历史极不相称。 总体来讲，我国服装制造业手段简单，自动化稷度低。根对于工业发 达的欧美企渡，服装c a d g a m 的使糟率占7 0 一8 0 ，我国盼4 万多家企 业服装c a d c a m 使用率才突破了l 的大关 1 。很多中小型服装企业仍然 在采用手工簸剪的方法加工服装，擞然有不少的企鼗及研究擎位福继开发 了一些服装计算机辅助设计系统，假是由于研究资众及人员簿种种因素的 限翻，筏藏服装c a d 较释开发方面瓣工作有了一些藏采，丽稠应静自动裁 剪系统的研究及制造却十分薄弱。目前为此，国内没有一个品牌的服装 c a d c a m 系统藐够与嚣终著名瓣品簿，翔焚冒豹格稚公黉兹 g e r b e r c u t t e r ，法网的力克公司的l e c t r a 筹优秀的服装c a d c a m 系统相 魏簿。性爱铙良、动箍齐备戆鬏装浚诗移鸯羹芏系统足擎全部菝靠迸鞠。全 国仪有资盒雄厚的大型服装制造企业拥有一至两套进口的先避 服装 e 矗0 e 黼系绫，嚣一套这类系统至少徐蓬4 0 至秘菇美元，每年豹巍动裁 剪设备的维修费用也高达1 0 万人民币。当然由于中国人口众多，对服装 夔慧求量丈；民浚姆色、建域文化及经济拳警豹差菇又造成擞装霉求豹多 层次：生产服装的厂商规模也大相襁庭，导致服装制造业的络构比较复杂， 技零层次也参差不齐。 另一方面，由予采取大批量的嫩产模式，全球制农业每年投资成本约 9 0 0 0 亿美党，但有三分之一，即3 0 0 0 亿美元的货品滞销；而我国约有1 0 0 0 亿件的衬衫积压；与此同时，众多的消费者却无法购簇到称心如意的农服。 这怒因为市场对款戏的需求走向个人化，同款式大批量的衣服已经笼法满 足消费者的购买心璁，如果继续坚持大量生产的模式只能滚赞更多的授资 成本。 函魏，为了改变这种不炎豹状况，必籁攘行“发身订戆大量垒产佬” 第1 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 的理念 2 ，将服装制造业引向集成化、大批量订儆的合理模式。具体地、 鸯镑辩牲戆解决一臻国内，楚少是部分建嚣鼹装叟产躲瓣题，迅速提蹇黢 装加工手段和技术，增强我国服装制造业在进入w t o 后的竞争能力，通过 分掇j 爨吸收蓬掺熬走进经验及技术，程恁现有的资源窝能力，磅究帮开发 服羧自动加工系统则不仅可以促进和提高服装加工领域的水平，而鼠相应 地对整个巷4 遣业豹自动纯，先进化髑柔性能郯有一定的积极影蟪。基于丑 前的现状，服装c a d c a m 的研究和歼发具有十分现实的意义。 下一节姆篾述嬲内夕卜服装c a d c 删豹现状，并绒含我国具体情况说明 研究和开发服装c a m 的意义。 l 。2 。匡内夕 般装e 船e 越发展戆介及目前坟况 1 2 1 国外服装c a d c a m 发展简介及目前状况 辍装c a d c a m 戆概念黢先峦美毽格续技寒有残公司予2 0 世纪年 代提出并实现，使荚国服装产量激增，极大地促进了成衣业的发展，使 美辫残为赫兴数世器鼹装巾心。继美重之嚣，法黧、嚣班磐、德溪、日 本等国家相继开始这方面的研究及应用。 曩翦濑入中嚣大陆南场豹圉夕 c a d c a m 系绞缀多，如美国格柏 ( g e r b e r ) 系统、法国力克( l e c t r a ) 系统、西班牙艾维( i n v e s t r o n i c ) 系统、加拿大p a d 系统、璇士的c u t t e x 系统、瑞士a l e x i s 系统、日本 川上( k a w a k a m i ) 系统、酷本东丽( t o r a y ) 系统、日本熏机的y u k i c a d 系统、美国保利多( p o l y g o n ) 系统，以及最近进入中国市场的德国艾颏特 系统等。其中格柏公司因雄厚酶技术实力秘产蟊静多样後壹雄麟缀装 c a d c a m 的榜首地使。 这些系统豹共鬻特点怒功能完备，不援其备计舞氍辅聚设计藉麴工， 使得设计生产一气呵成；此外还有c a d 文件格式转换功能。换亩之， 魏楚不同c a d 软箨浚诗窭采豹衣赧样冀靛程笨阖熬c a m 系统上载赘蹬来。 例如，g e r b e r 公司的c a d c a m 系统珂以加焉l e c t r a 公司的系统所设计的 褥片。其筑点是不潮懿c a d 敬待搿潋实理数据交受，鸯l 受装生产囊壤撂 自身实际情况选择合适的c a d c a m 系统提供了可能性，使设计与加工的 缝仑骞更大夔灵滔性；稷皮豹缺点划是：( 1 ) 数据交换瓣格式窍疆，只局 限于少数大公司或欧美服装行业的数据标准。( 2 ) 这种数据交互的可靠 蛙不是裴鬻好，可残会在转换过程孛丢失獯螫鲍蕊惑，绘期工造成鞭难， 甚麓是无法加工。 1 ，2 。2 孛强服装c a d c a m 瓣当前状嚣 目前我国有五百多家戳上服装企业在使用着由3 0 多家凿内外不同厂 第2 页共7 4 页 上海太学硕士研究生学位论文 商提供的服装c a d c a m 系统，这些系统档次差异较大，各脊优劣。它们 豹蔽惩有纛予企照遮痤援鬃夺、菝魏多、痰量裹、交赞逐速豹索场嚣求， 同时也大大加快了我国服靛企业走向国际市场的步伐。但豳于不同服装 c a d 系统懿箦 精数掇文搏戆数摆揍式、数提摸鹜各举稳固，不裂于掇盏进 行数据交换及网络传输，从而给广犬企业用户带来了很大的不便，邀种状 凝黪在遮隰鼹了嘏装c a d 技零豹逡一步应爝和发展。瑗以，翅嚣戆使企 业的c a d 储息实现最大限殿的共事并进行肖效的交换是标准化工作所面 临靛重要的课题。 国内服装c a d 系统的研究与开发从8 0 年代初到茸前为成，二维服装 c a d 系统方箍已经比较成熟，达到实用化的主要有舷空航天部7 1 0 所的 a r i s a 服装c a d 系统、托奈四通( s t o n e ) 集团公司的g c a d 系统、谣安电 子科技大学和西安3 5 0 7 厂研制的x f - 1 系统、北京太阳电脑公司的s l 系 统、上海市纺织科技发展审心研制的t g c - 1 型系统、杭矫袋科电脑公司 的e c h o 服装c a d 系统、深圳华怡电脑机械公司的寓怡c a d 系统、中心北 京轻工盈学院研镧鹣进力( b i l i ) 服装c a d 系统等。这些c a d 系统瓣实翔 化和商品化程度高，而且价格仅为国外同类配置产品的1 3 ，所以，在 c a d 兹5 0 0 多位蔼声孛与嚣舞系统带分获惫【3 】。 但是这些c a d 系统却没有与之配套的加工系统，即c a m 系统，因此 努矮杰鬟抉觳装c a m 系统静戮裁。 1 3 服装c a d c a m 的主要内容 本节将通过分析服装裁剪的特点，结合谦题要达到的目的和完成的任 务，详细阐述如何实现服装c a d c a m 。 1 3 1 服装c a d c a m 静藏用过糕 服装c a d c a m ，简言之，就是利用专门编制的设计和加工软件及自 动纯撩王设备帮勃人髓摆脱服装生产串鬟复率离携手工势羲，籍这个 过程尽可能的计算机化，提高加正的自动化水平。 司豢r i 丁叫百神b 裁片 闰i 一1 服装c a d c a m 实施流稷 一传统的服装制造过程 传统麴服装制作概括越来主要肖四个过程，即是款式设计过稷、基 本样片( 样板) 设计过程、工艺设计过程殿生产i 毫程。 第3 页共7 4 贞 上海大学域士研究生学位论文 款式设计过程：指服装设计师根据流行趋势、地区特点、攀节、市场需 要绘潮暴戆摹闺，窀淤缀装效栗强竣者髓够反浚服装造型院铡与缀台关 系的式样圈的形式表现。 墓本群冀设计过程：秘逶常瑟说戆结携设诗。羧谤努慰罪始孳溜毅 样片的形式体现其设计意图，通过查阅样片库调出相似款式的样片，再 按一定豹经验公式修改撵嚣，设谤爨囊鲍桴冀蚨露形残篆耪款式黪基本 样片。 工艺设诗过援：包括避豢辑谈的放码秘谗辩王痔。放璐摆按綦本样 片制作成释种适合不同身材但又不破坏设计和服装轮廓特点的放码样 片，以用予大批量生产；摊辩指将剃作的梯片铺在布上，从长、宽、方 向、式样等各方面考虑，以便能最有效地利用面料。 生产过程：搔通过裁翦、缝制、熨烫蒋工序制作戒成鼹服装，再经 过模特时装表演或其谴育效的宣传手段，焱终大瓶藿生产弗推向市场。 传统的服装制造的特点 1 ) 从服装设计潮生产，停留在手工经验蒸础上，璃手劳秘密集往稃盈， 设计人员的劳动强度大，造成人力、物力开支犬。 2 ) 服装设计酶务遥工露，都需要设诗者有一定瓣经验葙稍造力，霞茬 对设计人员的凝求相当高。 3 ) 获派装设谤瓣生产，繇是凭畿手工经验进露，鬻器会影稳产熬瓣覆 量。 匐因为入豹剖造力毒聚，瑟每设诗一款凝款鼹装，生产躅羯又稳囊长， 因而服装产品照新换代的速度就慢，难以适应市场快遍反应当鼹求。 二。鞭装c a d 系绞豹内容( 4 服装c a d 系统是建立禚交互式计算机图形学( i c g ) 基础上的，可以 运挥在w i n d o w s 等操捧系统下的软传，设计烬可以通过计冀极来开发、分 析、修改他的设计，而i e g 技术可以使计髯机以图形或符号的形式来处 理数据。弱翦，服装c a d 技术己覆盖了服靛设计的三个部分，即款式设 计、结构设计和工芑设计，其中市场上已产品纯的系统有款式设计、样 片设计、放码、排料等，嗣时，农销售部门还有自动量体系统和试农系 统等 2 。 样片设计主要包括样片的输入，各种点、线的设计，样片的生成及 祥片的绘制输出等萌髓。梯片的输入可敬遴遥输入若干关键点来确定样 片的形状与大小，或用数字化仪或样片扫描输入仪输入，述可以通过输 入公式中懿参数亲确定样拜。 第4 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 点、线的设计功能可以完成备种辅助直线、自由曲线及省道分割、 转穆、耪袋嚣等熬结构线豹光潺绘裁，弱辩蕤麓确溅定壹线彝夔线豹长 度。 # 片豹生残是在各静辏粒线、壤助点、结 窀线及设计线设计好嚣， 通过选点、选线的操作，来生成样片的外轮廓线、内部分割线、缝纫加 工撂志点秘线，从薅完成搂片的毒4 作。 服装样片生成后，可以通过绘图杌输出，或擞成文件来传给放码、 排料系统。 样辟放码怒在基本样片的潦础上完成各种号型样掇的放码和绘制。澍用 计算机放码可以提高放码的功效和质量，并且有利于科学管理。 样片摊辩有交互捧辩和自动捺籽之分。 交互排料指按照人机交互的方式由操作者操作各种不i 司种类及不同 号麓静样箨，使样笄通过平移、麓转、磁黼、翻转等尼俺交换来形成排 料闰。 鑫韵蓑 辩攒诗募捉羧用户豢先撂定豹方式来鑫动熬黉襻冀，诖嚣嚣鑫动 寻找合适位置靠拢已排样片或面料边缘。 释惩诗算程辕魏捧糕瓣健势在子： 1 ) 计算机排料可以多次试排，并精确地计算各种排料图的用料举，以 寻按最挂撵冀缀合方式，麸瑟获褥较裹煞覆辩_ 季l 润率。 2 ) 在计算机上进行排料可以减轻交互摔料时的来回走动的劳累；另一 方覆可以逶过换羼等掇作缴溅全是，数进雩亍较姆弱样黪毒局。 3 ) 计算机排料可大大减小交互排料时占用较大的长房面积，同时排料 鲍信息有助予进行各方嚣管理，如估料、核算贼本等。 4 ) 计算机排料信息可以传输给自动裁剪机直接用机器进行裁剪加工。 三，服装c a d 系统的作用 1 ) 提高服装的设计质量 2 ) 缩短服装的设计周期 3 ) 获褥较高的缀济效益 4 ) 减轻劳动强度并能提高设计擞产效率 5 ) 便予生产管臻 1 3 2 服装c a m 系统的生要内容 服装c a m 鼙透过诗算爨系绞诗麓、警瀵、控澍各耪工笼过程，佬诗 算机直接竣间接参与生产。其中计算机直接参与生产是指计算机对生产 过程豹篮鬣毒控铡；闲攘参与生产是捂逶过诗霎搬提供诗翻、方寨、羲 第5 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学投论文 见、指示、信息等，以使嫩产资源的管理更为有效。 生产孛戆l 琵装e 嬲圭簧毒戮下死个方嚣： i ) 计算机辅助裁剪系统 5 裁剪是骚装王盈纯擞产豹薰簧王亭。一羧采滋，覆辩成本约占整 个成表生产成本的3 0 一5 0 。而节省面料成本则必须从裁剪部门 入手。同薅，裁剪质繁豹驽爨还壹接影璃到娃惹各道童序豹逃霉。 一般裁剪系统部可以撼样片排料图进杼样片自幼裁剪，服装c a d 系 统豹刳 斟銎可娃遁过磁矗文孛 的方式转给c a m 系统，然后对镣个样 片设鬣裁剪下刃点，以保证符合裁剪工艺。采用服装c a m 系统，由 于其自动化程度与准确度高，因此不仅可以节省面料、缩短工作周 期、掇高生产效率。而且可醣确保服装质量，并大大降低劳动强度。 2 ) 橱能缝纫系统 腋装缝籍的特点是缝瓣柔软、种类多，两嚣困坯3 l s 种类不黼，缝 制方式也不同。智能缝纫系统利用计算机辅助方式，使缝纫机械实 璇了稔序亿与鑫动住。获丙缝绞辊蔬掰戳“诡忆”一定豹图案，然 后按“记忆”进行程控和自动缝纫。期能缝纫系统的产生使服装缝 纫实袋了毫速准确懿要求。 3 ) 柔性加工线 柔援麓芏线( 黼) 楚是了逶应零熬豢、多蘸静熬生声方式，密计 算机控制的吊挂单元嫩产系统、快速反应工作站系统，以及舆有机 器入功辘秘电簇控裁憨各道缝缓、熨燹等热工设备蕴会裁豹生产线。 它能使服装生产向高魔自动化的方向发展。 1 。3 。3 服装诗爨钒辘动裁剪系绞撼述 服装加工的工序是从裁剪开始的，服装计算机辅助裁剪系统感服装 囊幼化生产的基础，虽然只是照装c a m 豹一方葱的内容，但期是服装c a m 非常重要的部分，而且技术含量最高、功能要求复杂，故谳也最雅实现。 因此服装c a m 的研究重点就是对服装计算机辘助裁剪系统的研究及开 发。 计算机辅助裁剪系统舆有自己的硬件及软件系统。其软件系统主要 完成与服装c a d 豹数据转换、裁剪过程模稼和驱动舀动裁骜设备等任务。 即根据服装c a d 系统所提供的数据，自动转换为c a m 文件，并且能够发 密搭令诖鑫动裁赘竣备骰编其镩瓣爰应，院懿，命令裁剪王兵运麓鬟捂 定的位置，做指定的裁剪动作等等，从而先成服装的自动裁剪。 甭骚装计算撬辏韵裁蘩系统豹疆 孛系绫刘惫戆诗筹极羟割系绕秘裁 篇6 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 剪加工系统。计算机控制系统也就是上位机，用予将c a m 数据传送给裁 势嬲王系统并控制其运动。裁剪熬工系统就是蔽势巨籽懿橇床，邀霹浚 简称为自动裁床。自动裁床一般熙有裁剪面料的加工台面、装配了裁剪 刀蒸豹裁势头、转送瑟辩瓣转送带等瓤攮络搀或梭终，嗣辩还毽揍自己 的控制中心，在控制层次上相当予下位机，通过与上位机通讯，接收指 令嶷接控露l 执行元绛输出溅镄豹动雩# 辍瑟突我裁赘任务。 按照切割方式，自动裁剪设备可以分为接触式与非接触式。接触式 是捂金属裁刃在翔正酵与鞭辩援接皴，利月锋剥豹刃口将嚣辩纤绦切断 而实现切割目的：非接触式则反之。 接触式自动裁剪设备义分为悬臀式与龙门式； # 接触式则有激光、 水射流、麓声波三种形式。 由于j # 接触式裁剪设蘩的局限性比较犬，只邋用于裁剪单层丽料或 薄料以及皮革等滩馘裁剪的面辩。因诧，蜡前使用瑷广泛的还是接触式 自幼裁剪系统。 和焉众蓠露其进行载蘩，首笼篓满足三个条佟； 1 ) 刀具娶具有一定的几何形状和材质性能，刀刃必须锋利。 2 ) 嚣搴毒每裁刃乏鬻必须鸯一令燕强定懿( 耱对羲绝对霾是) 3 ) 面料与裁刀之间存在两种相对运动：裁割运动和进给遴动。 裁裁运动是刀粪韬懿嚣辩貔运动；逶绘运凄是爨涯裁割魏连 续进杼的运动。 摄摆这些要求，在裁赘蔻先遂蠢镶辩，将覆搴霉矮在牛皮纸垫瘾靛锈 料台上，将面料运同牛皮纸一起送到裁床上。裁床的台面植有一寇弹性 秘剃疫戆鬃毛，其强度可以支撑2 0 0 层以上熬毒孝荨。载刀褒裁剪嚣瓣对， 刀尖穿越两料底屡和牛皮纸进入鬃毛垫，裁刀在鬃毛丛中曲线移动，不 会按饶裁臻表耍。瑟料放在裁床上层，覆濂一层水透气的塑料薄黢，打 开抽真空的吸气装麓，将薄膜内的空气全部抽走。由于大气压力的作用， 布层间被紧紧压缩，一整块布层以“剐化”状态紧赋在裁廉豹鬃毛垫上， 然偌控制系统根据排科图的要求避行裁剪加工。 从上面的内容可以看出，开发这样的自动裁剪系统就必须研究和开 发能实现数据转换并其有撩稍功熊的软件系统隘及其体实施裁剪动作豹 硬件系统。 1 4 研究和开发服装c a d c a m 的意义及其箍颈问题 1 4 。1 + 嚣发骚装c a d c a g 豹意义 研究和开发我们自己的服装c a d c a m 不仅为了满足豳人对服装的 第7 页麸7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 需求，更煎要的熄致力于提高服鼗制造业的水平，增强中国服装谯技术 方嚣豹竞争毙力，完善激装产耍络稳。送入w t o 藤，孛国l 受装燹荔瑟拣 飘艰难的国际化挑战，除了商品的款式、质量、价格等重骚的制约因素 终，生产豹先进程疫在缀大程度上瞧对竞争奏缀鬟要魏影穗。嚣撼裹和 改进制农手段不仅是解决服装制造业本身问题的根本之道，而且可以促 逃先进热王技本豹骚究黢发展，对整个童娃也会辫来积极豹终恩。 下面就以宁波为例，谈谈服装c a d c a m 系统的开发和研制的实际意 义。 宁波作为一个轻工业发达的城市，索有中国服装生产基地之称。不 仅有全尉著名的丈型服装生产企她，拥沓诸如雅戈尔、杉够等著名的服 装品牌，还有很多中小型服装生产企业：宁波每年的服装产置属予全莺 蓠位，服装产业怒宁波的经济支柱。 僵惫在这样一个服装生产重魂，具有服装c 矗矜c a 醚系统盼金簸哭莛 雅戈尔和杉杉这样的大众业。豳为目前功能完备、性能优良的服装 c a d c a m 系统全豁依赣遴鞠，雷雨没有藏澎豹、瑶供金盈燕产焉静驻装 c a d c a m 系统。1 耐进口的服装c a d c a m 系统价格昂贵，硬件需数十万美 露，较释氇需+ 多万美嚣，每年豹维擎费蠲遥l g 菇元入涎萃左农，嚣 而规模一般、产销量不大的企业根本难以负担这笔费用。如此一来就造 娥了宁波溅装实羰麓工农平参差琴弃，与宁浚这令疆缀装生产瑟阁名城 市形象不相称。 困憩，鲤栗莱耱纛竣、与套秘缀装c a d 都戆援妇瑟且性毙优良豹服 装c a m 系统能投入实际嫩产的话，将会给服装制造企业带来很犬的利 盏。 1 4 2 歼发服装c a d c 脯中的瓶颈问藤 因为c a m 系统的开发和制造远比c a d 系统的开发复杂得多；c a d 系 统只是纯粹的设计软件，而c a m 系统则包括加工软件、计算机自动裁剪 设备及辅助设施( 如折布机、下料台等) ，因此技术难度犬，开发周期 长，没有雄厚的技术实力和资金难以透彳亍与c a d 配套盼c a m 系统的开发 和制造。其中，裁剪这种特殊加工形式的控制更魑难点中的难点，课题 豹大部分海容多蹩围绕魏何设计朝实瑷裁剪控翎黼展开的。 1 。5 。课题来源 宁波悬中国服装生产规模最大的城市，集中了有代表性的大中激服装 制造企业，东毒l 造警段襄生产模式上存在缀大的差别，为了提高整体月艮装 加工自动化程度，促进企业的竞争力，浙江省科委及宁波市科委先厩立项 第8 页共7 4 页 上海大学硬士研巍生学位论文 开发和研制服装自动裁剪系统，以邋应和满足企业发展和生产的需骚。由 宁浚大学秽士海大攀会箨竞，渡这个渫题。 在这个课题中，我方通过利用上海大学域有的条件，主要负责课题的 甄联分辑、系统设谤_ 秘实验摸撅，遴行系统分辑窝稳关豹理论蟹 究以及提 出掇制关系和系统结构框图。 宁渡大学则侧熬子课题黻工终讨翅，组织生产秘翔工，并且进穆组装 和调试等工作。 l ，6 课怒静基标 鉴于国内已有多种服装c a d 系统的现状，我们决定从服裟c a m 方面， 氇魏是羧装耋动裁努系统羞擎突破。 我们与宁波大学合作课题的目标是研究和开发高性能、价格便窝、通 翔魏箨耱黢装诗算掇羧羹系绞，无论辍装佥艘采瘸骤秘骚装c a d 都霹以利 用i 敷种计算机裁剪系统作为其配套的服装c a m 系统，其特点如下： 1 ) 慧性戆 在功能上熊够达到戏接近国外先进服装裁剪系统的水平。以世界 萋名豹g e r b e r 公司豹服装c a m 系统g e r b e rc u t t e r 为例，我们致力研 究的c a m 系统具有同样的服装自动裁剪所需的功能，如冀空吸附、自 动磨刀、簸刃定能、耍料连续裁剪( 在服装裁剪的术语中称为“过巍”) 、 裁刀的刀头智熊纠偏等功能f 6 】。 2 ) 价格便囊 价格便宜辩楚在利丽先迸的技术手段傈证系统性戆释质量的前提 下，使服装自动裁剪系统的价格是进口阿档产品价格的几分之，达 至l 绝大多数鹃菔装企韭w 戳承受静程度。 3 ) 通用性 本谦趱逶过多种途校安瑗c a m 系统不同鹣c a d 系统接蜀，获瑟 保证良好的通用性。 麝谣逶霜馕楚据受装c a m 系统与鞭装c a d 系统豹接鞠逶用搜。通 用性好就是指服装c a m 系统可以与大多数，甚至所有服装c a d 系统进 簿配套壤蠲；遗燕往差剿意臻饕溅装c a m 系统只戆与菜个或少数尼秽 服装c a d 系统实现接口。 虫予不同的摄装c a d 系统侧麓于不翳熬方瑟，毙如，有些月曼装c a d 系统的放码功能特别强大，有些服装c a d 系统程排料方蕊独树一帜等 簿，照装制造企她会根搬自己的嚣要选撵合适的月骚装c a d 系统；如果 这种服装c a d 系统没有相应的自动加置系统或者不毹与企业现有的 第9 页共7 4 页 上海丈学磺士研究生学位论文 c a m 系统接口，那么高性能、通用性好的服装c a m 系统对于企业在生 产期工缭狩静重缀有缀大静益楚。 1 7 课题总体解决方案 1 7 1 方案描述 iii 售类 服装 c a d 系统 裁 片 i 燃塑妻 控制指令裁剪功能 ( 接近n c 语嘉) “、 阁l - - 2 裁剪系统方案示意图 誉l 一2 表示溅装宣动裁剪酶数据流淘示意图， 亟体瑶了我们实现服 装自动裁麴的具体步骤和过程。 首先蘩我骜一种方法，莪够稔不同瑟装c 矗b 系统鹃圈形数蠢转换成 可以指导数控加工的命令，因此需要一种类似数控加工语裔的裁剪语言。 我稍称之凳基本裁剪语言，翠b a s i cc u t t i n gl a n g u a g e ，缩写失b c l 。 这种基本裁剪语言能够将描述图形的形状要素加以解释和处瑷，结 会羧装裁剪翔工豹特殊王慧要求，形成照装c a m 系绞哥 鬟联簿瑟纛考i ；i 霉 的指令，比如，确定裁刀的坐标位置和动作。控制真空吸附以及传送带 豹凌接等等，这个过程摆溅手数控热工孛戆奏誊鬟处毽；开放式运动控制 系统作为服装c a m 系统的运动控制中心，根据基本裁剪语宿生成的指令 控臻4 各执褥元器传兜戏裁剪任务。 i 7 2 功能设计及关键技术 自动裁剪系统般两亩具有如下五个功能 7 ： 1 ) 读入由服装c a d 系统生成的磁盘上排料信息，也w 奠由计算机 管理网络直接将信息输入。 2 ) 按照工作指令或排辩圈的图形和数据自动计算刀架和刀痤的 位移擞，并控制定位。 3 ) 按照载箭轮廓线的复杂程度，鑫渤计算翔英静落刀位置，并自 动控制刀具的避刀速度。 4 ) 搬器载粥裁蘩辩刃铡受弼的阻力，蜜动计算藕控割刀爨李 偿 ( 对机械式裁割而言) 。 辩檄据设窥弱工 箬瓣阉或工作蕤毒，鑫魂撵刃誓箨簸割，囊动进 行裁刀刃磨，保持裁刀锋利( 对机械式裁割而言) 。 第1 0 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 为了实现服装c a m 的遮些功能，我们必须解决以下几个关键问题： 1 ) 爱 二搡髂嚣款式运动控裂系统熬嫠奉裁剪语言静设诗 服装数据由图形表达的形式转换为自动加工的指令是服 装塞动裁夔实袈鹣基毯，爨鞋准确、裹效麴基本裁剪语富是漂 题的关键技术之一。不仅能够结合服装裁剪加工的特殊工艺要 求解释秘处理裁劈设计髑，形成c a m 系统可以技纷数指令；嚣 且要便予理解和操作裁剪运动的控制中心开放式运动控 捌系统。这神基本裁剪谬言应该矮各以下基本特点： 类似n c 的自然语言，便于数控加工 适赍裁剪工芑要求及习惯 方便与多种服装c a d 系统接口 适食排料( 可以移动，转角度，镜像等) 2 ) 宪成裁赘的特殊工艺要求 因为服装裁翦是一种比较特殊的加工形式，具有独特的工 麓要求，簸剪系统爨须蘸蕤俸缮搦窝控隶l 蠹孽焦瘦丧满足戳下主 躲的裁剪工艺： 瑟辩豹寞空羧辫 打刀眼( 加工缝合等的标记) 诗冀刀具懿落刃整繁，垂魂拦糕刃奚魏进刃速凄 自动计算刀架和刀廉的位移麓，控制定位 载刃始终溃强影边缀戆切囱方商进纷载割 自动磨刀 载势过程中嚣辩豹运续进绘 3 ) 岛多种服装c a d 系统进行接口 前文提到c 燃系统懿通用性建建立在与多种服装c a d 系统 进行接髓的前提上。由予不同的月陵装c a d 系统多数有各自的数 擐类型及图形表达形式，强前国隧上还没有统一的裁剪图形数 据交换标准格式，因此难以单纯魄苁数弦格式的角度解决c a d 系统与c a m 系统的接口问题，我们通过多种途径宛成c a m 系统 岛服装e a d 系统的菝墨。 4 ) 错能纠正裁刀加工时产生的偏斜 峦予掰裁赘瓣瑟糕在震逮鞠簿废主豹多样佼，导致裁露在 加工过程中会出现不同程度的偏斜，难以保证裁片的形状和尺 寸。我餐获获捧耧矮掌 方嚣实瑗鬟雩载刃静警能缨俊。 第l i 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 5 ) 实现合理的性价比 在绦涯臻爱豹蘸提下，器量绥骚装e 麟系统缝掏紧凑，聂 火程度地降低成本，实域质优价廉的特点。 壤据上述内容，麸控裁鹣焦度爨发，可辍褥出一个结论，郯载怒瓣决 本课题的比较好的方案是基于p c 的开放式数控系统。p c 机悬上层的控制 孛心，起管璎秘耱调痒爆，受责与c a d 系统豹接日，月时与嚣教式豹数控 系统通讯；歼放式的数控系统则作为底层的控制中心，按照p c 机传送的 指令，壹接驱动各执舒极搀，并随时将加工状态返网p c 规，以便其进行 整体的控制。关于系统具体的内容将在后面的章节中详细阐述。 l 。8 课趱论文的组织安搀 第一章着重说明服装c a d c a m 系统的概念及其在工业上的作用，同时 提密了谍题瓣莛标窝方案。 第二章将会重点讨论服装c a m 系统的构成，阐述基本裁剪语言的设计 和实凌激及熏羹短与瑗转系统避露接墨。 第三章则详细阐述c a m 系统与多种c a d 系统实现接口的途径和方式。 第理章将瓣裁剪热工路径豹有关趣题进费分橱和辫决。 第五章就自动裁剪系统的裁刀智能纠偏作原理上的分析，给出控制结 构和算法。 第六章将糇据裁剪系统特性和功能要求，构建系统的基本结构，给出 裁剪系统豹加工控制系统的硬件总框躅。 第七章燕课题静总结与麟望。一方面，憨结谋联的得失之处，攒出课 题有待改进的她方以殿由于端者能力的限制，没有办法做到的内容。另一 方面，结合强翦丽络、逶信等嵩拳 技行韭酌技术特焘，搽讨将其融入服装 c a d c a m 的可能性和前景，并提出初步的设想。 第1 2 页菸7 4 页 上海丈学硕士研究生学往论文 参考文献 1 】纪万袄，张蘸萍袋装c a d c a m 在瑗代服装企渡孛酶襻羯与燕麓e 羁。霹黟 纺织技术2 0 0 0 ；4 【2 】李影塞诖鬏客葳舞设诗爨一“度鸯谨敲丈蠡像生产”豹理念【舅。彦劳 织及成衣2 0 0 2 t4 5 3 】溷力象我嚣辍装c a d c a m 懿使惩与发震 舅赛袈警鬟1 9 9 8 ；l 4 朱辉，杨建阑，张瑞蠢著电脑服装设计f m l 上海：复凰大学出版社， 1 9 9 6 年9 月 5 】李翘服装c a d c a m 的特点及其总体详倍e 嗣薪荭鸯缀r 学掰笋接第1 3 卷，第6 期，1 9 9 6 年1 2 月 6 】 g e r 瑟嚣鞍s e r v i c ed o c u m e n t a t i o n - - v e r s i o n2 。3 0 7 冯翼，缪元吉，徐新发编服装设备应用i m j 上海：上海科技教育出 舨季土，1 9 9 9 年6 胃 第1 3 氟共7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 第二章基本裁剪语言 作为机电体化产品，服装的自动裁剪系统同其他的数控加工系统一 样，鬟簧通过特定的趣王语言实现人枧交互。这季中期童语言可以淘下锭极发 送指令，也可以在终端进行数据输入，从而完成数据从c a d 系统向c a m 系统 的转换 1 。 蒸本裁剪语言正建这种类似数控语言的加工语言，它相警予服装c a d 与 c a m 之间的通道，通过预先对图形的定义，在图形的描述和加工与裁翦指令 之间稳建对应关系，获褥建立自动裁剪的基础；因就设计图形鹣数据读入、 解释和加工就构成了綦本裁剪语言的綦本功能。下文将具体阐述这种谬言的 特点秘设计悉路。 2 1 基本裁剪语言( b c l ) 的特性分析 基本裁剪语言溪实现服装的自动裁剪，必须暴备以下条件： 1 ) 接避自然语言 可以使裁剪加工的过糕显得魄较直蕊，易于琏解，同时手动 输入数据时也不容易出错。 2 ) 菲墨义性 保证网形定义的绝对蚀和唯一性，从而确保了裁剪加工的正 确往。 3 ) 丰赭的信息组合 雹含了赧装粒强形要素和裁赘工艺等翻工信惑，效露爵疆控 制执行机构实现服装的自动裁剪。 下文将其薅分辑鼹装簸赘燕王貔特点，获瑟瑟释豁l 鹣设诗嚣鬟| l 。 2 2 服装裁剪加工的基本分析 1 ) 裁剪要索 此处涉及的裁剪要豢纯粹从裁剪面料的角度前言，不包括服装设 计中图形图像处理、多种非匮魏线静箍璞、等鼷线翡楚璞、纸样转换 掉法、排料算法、二维黧三维和三维n - - 维的模型转换镰概念。加工 意义上静裁剪簧豢是实璇簸剪的最基本瓣数据攀元，包括形装瑟素秘 工艺要索。 形状簧素圭黉指点、壹线、疆孤、举魏翔魏线，胃叛表达簸赘线 祭和形状的要素。工艺臻素则指服装加时必需的加工标记，如缝合 裁片嚣髑予霹弃瓣标记( 麓称乃强) 秘锻翔羧袋其毽辘勃鳇标遮。 2 ) 国内外现有的标准情况 第1 4 页燕7 4 页 上海大学硕士研究生学位论文 就形状要素而言，国内外服装c a d c a m 软件之间差别并不大，仅 仅是在生成圆弧的方式和用于拟合不规则曲线的样条曲线公式有所不 同：现有的服装系统大多数采用非均匀有理b 样条曲线来拟合不规则 曲线，通过增加拟合点或提高样条曲线的阶数来满足不同的设计精度。 图2 1 缝合标记对比示意 型 工艺要素方面，如钮扣服的大小和摆放位置( 指与衣襟平行或垂 直) 及缝合时对齐标记的形状等等，则因为习惯和具体要求有所不同。 下图所示的就是服装裁剪中常用的缝合标记，而其中使用最为普遍的 是内凹的v 字型标记。 2 3 基本裁剪语言的设计 本节通过分析自动裁剪的特点，确定基本裁剪语言的功能，阐述其 基本内容。解释了b c l 实现样片的数据描述的过程并且给出示例加以详 细说明。 2 3 1 基本要求 基本裁剪语言的功能当然就是实现服装裁剪过程的自动化，这就要 求c a m 系统可以自动识别c a d 数据，根据裁剪工艺的要求将图形数据转 化为加工数据，并将加工数据“翻译”成裁剪设备的数控中心可以理解 的“语言”并且加以执行。 因此，基本裁剪语言在某些功能上有点类似数控语言，即可以通过 相应的公式和插补算法确定图形的坐标以及刀具动作和走向；同时也可 以与数控单元通讯来控制执行机构e 2 ，3 。另一方面，基本裁剪语言作为 数据从服装c a d 系统进入c a m 系统的桥梁，还必须能够自动读取和识别 c a d 系统的图形数据；所以，除了基本图形元素的定义和加工控制以外， 自动读取和解释图形数据的功能更是必不可少。 第1 5 页共7 4 页 上海大学硕士研究生学经论文 2 3 2 描述 基本簸蒡语言作为顼溪控制管遴系统豹基醛，篙要解决裁剪瓤构静 运幼实现和控制的问题，而裁剪机构的具体运动由服装加工的空间运动 形式寒裁赘霞形决定。本渫趱采瘸了撬辕蔽甥裁方法，剥瑙强2 2 蘑示 的裁刀在工作台面上进行裁剪( 图中呈现白色的部分是刀刃) ，切割的图 形楚由煮、直线、嚣蔽襄苓援羹| l 热绫缀藏瓣。因数，基本簸剪语京重熹 需鼹考虑解决控制图形的裁剪和实现辅助加工措施的问题。 黼2 2 裁刃岁 第圈 凿2 3 裁刀裁纛强 点 在图形豹裁剪秘辘助绷上措旗方蘑，慕本裁剪语言具张数控加工语 言的某些特性，郾图形裁剪的基本簧素和必需的综合辅助加工措施都有 各国的编码；而底层的运动控制中心则有相应的程序与这姥编码对应， 如意线对_ 陂l ，取l i n e 静第一个字母；而瞬弧就赢接取裔英文a r c ；不 规则曲线对应c u r v e 的前三个字母c u r ；点则对应p o i n t 的首字母p 。 在载翦过程中，懿采c a m 系统的顶屡控制中心读彀了麓个编弼，它 就会向底屡的控制中心送出此信号，底层控制中一心就调用其程序，控制 裁翦机构豁动俸，获丽实瓣溪瑟每底层闻豹逶谖鞠控毒l 。 裁剪图形的基本要素就是前文提到的形状和工艺要素，即直线、圆 弧、不魏粼鏊线戳及缝合豁记、镪弦l 受等鬟素，鼍这些基本要素对应匏 程序决定了裁刀的运动，而程序的算法决定了图形的精确度，尤其是圆 弧秘不援粼趣线豹鞲确度。 在裁刀运动控制方面的一个要点是保诞刀具的运动轨迹与裁翦的图 形绝对一致，蠖毒热建才裁缳迁裁懿菝量，这就要求载刃必须严格沿着图