（服装设计与工程专业论文）基于参数化特征的衣袖结构技术研究.pdf

皋十参数化特征的农袖结构技术研究 设计方法，建立了合体一片袖和两片袖结构设计的参数模型，运用 n u r b s 的绘图原理，通过现有的绘图软件a u t o c a d 进行了曲线拟合。 最后，选用a u t o c a d 为开发平台，其内嵌的编程语言v b a 为程序 接口，采用层次型的模型框架，定制开发了衣袖结构自动生成系统。 同时，建立了衣袖结构数据库，便于用户通过查询参数调出已有的结 构图。 服装纸样自动生成技术符合当前服装c a d 的发展方向，与信息技 术的结合亦可提升服装整个行业的科技含量和经济效益，并且降低了 对非专业人士和新入行人员的使用难度，可解决企业技术人员培训困 难、技术稳定性差、流动频繁等诸多问题。 本课题的研究目标初步完成，成果有效、可行，为服装纸样自动 化生成的实现提出了一条比较科学的途径，具有学术价值和实用价 值，也有一定的创新性。 关键字：衣袖；参数化特征；结构设计：a u t o c a d ；建模 东华人学硕i j 学位论义基于参数化特缸的农袖结构技术研究 p a r a m e t r i cc h a r a c t e r i s t i cs t u d y o ns l e e v ep a t t e r nd e s i g n a b s t r u c t g a r m e n tc o m p u t e ra i d e dd e s i g ns y s t e m ，s i n c ei t sb i r t h ，h a s b r o u g h ta ni n c o m p a r a b l ee f f e c tb o t ho nr a i s i n gt h em o d e mm a n a g e m e n t l e v e lo ft h ee n t e r p r i s e s ，a n dp r o m o t i n gt h em o d e mp r o g r e s sw a l ko ft h e w h o l ei n d u s t r y w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h en e wc o m p u t e rg e n e r a t i o n a n da r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c et e c h n i q u e ，t h ee x p e r ts y s t e m ，k n o w l e d g e e n g i n e e r i n gw i l lb ea p p l i e di n t ot h ec a ds y s t e m , s od e v e l o p i n gt h e i n t e l l i g e n tc a ds y s t e mh a sb e c o m e t h ei n e v i t a b l ed e v e l o p m e n tt r e n d b a s e do nt h ec u r r e n tp d sd e v e l o p m e n tc o n d i t i o na n dt h ea c t u a l n e e do ft h ec o m p a n i e s ，t h i sp a p e rf o c u so nt h ep a r a m e t r i cc h a r a c t e r i s t i c s t u d yo ns l e e v ep a t t e r nd e s i g n t h i sp a p e ra d o p t st h es c i e n t i f i cr e s e a r c h m e t h o d ，a n dc a r r i e so nt h er e s e a r c ha l o n gs u c haw a y ：q u e s t i o n - - - , m o d e l - - - , m e t h o d - - - , p r o g r a m t h i s p a p e r e m p h a s i z e s o nm o d u l a r p r o g r a m m i n gp a r a m e t r i c m o d e l i n gb a s e do nc h a r a c t e r i s t i c s i tt r a n s l a t e st h ep a r a m e t e rm o d e l si n t o p r o g r a ml a n g u a g e ，a n dd e v e l o p st h e a u t o m a t i cs l e e v ep a t t e r nd e s i g n s y s t e m t h em a i nc o n t r i b u t i o n sc o n s i s to f 东华人学硕 ：学位论文基于参数化特征的农袖结构技术研究 f i r s to fa l l ，a n a l y z i n gt h eh u m a nb o d y sd y n a m i ca n ds t a t i cs t a t e ( e s p e c i a l l yt h eu p p e rl i m b s ) ，w h i c hp r o v i d i n gs c i e n t i f i cf o u n d m i o nf o rt h e s l e e v ep a t t e md e s i g n ，a n ds t u d y i n gt h et h o u g h to fp a r a m e t r i cd e s i g n t h e o r e t i c a l l y , i n c l u d i n gt h ec o n c e p t ，t e c h n i q u ec h a r a c t e r , m e t h o da n ds o o n ，w h i c he s t a b l i s h i n gt h ef o u n d a t i o nf o rm o d e l i n g t h e n ，i nt h ep a r to fs l e e v ep a t t e r nd e s i g nt h e o r ys t u d y , c o n s i d e r i n g t h er e l a t e ds t r u c t u r a l f a c t o r s ，o b t a i n i n gt h ec h a n g e a b l er a n g eo fe a c h f a c t o ri nt h e o r y t h i r d l y , a n a l y z i n gt h ep a r e md e s i g nm e t h o do fs u i t a b l es l e e v eo n t h ef o u n d a t i o no ft h e o r yr e s e a r c h ，e s t a b l i s h i n gt h ep a r a m e t e rm o d e l so f t h es l e e v ep a t t e m ，t h e ni n o s c u l a t i n gt h es l e e v ec a pb ya u t o c a db a s e do n t h ep r i n c i p l eo fn u r b s f i n a l l y , c h o o s i n gl a y e rs t r u c t u r ea sm o d e lf r a m e ，c u s t o m i z i n ga n d d e v e l o p i n g t h ea u t o m a t i cs l e e v e p a t t e r nd e s i g ns y s t e mb a s e d o n a u t o c a d a n d e s t a b l i s h i n gad a t a b a s e ，w i t hw h i c hq u e r y i n ga n dc a l l i n g o u tt h ep a t t e r na c c o r d i n gw i t ht h ef a c t o r sk e y e di n t h ea u t o m a t i cg a r m e n tp a t t e r nd e s i g nt e c h n i q u ea c c o r d sw i t ht h e d e v e l o p m e n tt r e n do fc u r r e n tc a d i tn o to n l yi m p r o v e st h eh i g h - t e c h l e v e la n de c o n o m i cb e n e f i t so fg a r m e n ti n d u s t r y , b u ta l s os o l v e ss u c h p r o b l e m sa st r a i n i n gd i f f i c u l t y , b a dt e c h n o l o g ys t a b i l i t ya n df r e q u e n t t e c h n i c i a nf l o w t h i ss t u d y p u t sf o r w a r d as c i e n t i f i cm e t h o df o rt h et e c h n i c a ls t u d yo f 东华人学硕l ：学位论文 幕于参数化特征的农袖结构技术研究 a u t o m a t i cg a r m e n tp a t t e r nd e s i g ns y s t e m i th a sg r e a ts i g n i f i c a n ta n dw i l l b eu s e f u la n dh e l p f u lf o rf u r t h e rs t u d yi nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：s l e e v e ，p a r a m e t r i cc h a r a c t e r i s t i c ，p a t t e r nd e s i g n ， a u t o c a d ，m o d e l i n g 东华人学硕1 j 学位论文 雉十参数化特征的农袖结构技术研究 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的 内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名：赵疵奴 r 期： 司年 f 月2 1 日 东华人学硕i ：学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密酊。 学位论文作者签名：越晓敏 指导教师签名： 日期：z o 司年f 月2 1 同 潮旦参 嗍哼弓月7 日 1 t ? 东牛人学硕l j 学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 第一章绪论 服装作为中国的朝阳产业，对国民经济和社会的贡献日益突出。随着信息技 术的发展和计算机的普及应用，服装行业发生了日新月异的变化。社会的发展对 服装制造技术也提出了更高的要求，促使传统服装制造业向现代服装工业发展。 如何进一步发挥服装行业潜力，加快服装行业的发展速度，是服装业内人士所关 注的焦点。计算机辅助设计的应用，是服装企业达到快速反应的一个重要手段， 给服装行业的发展带来了巨大的推动作用。服装c a d 系统发展至今，服装款式 效果设计、纸样结构设计、放码、排料等功能已基本实现并覆盖了服装设计的全 部过程。它不仅加速了设计过程，降低了产品成本，又提高了产品质量，带来了 良好的社会经济效益。 服装设计环节在服装生产的整个生命周期中占据了重要的地位，因此缩短服 装的设计周期，提高服装的设计效率，对于服装整个生产效率的提高有着举足轻 重的作用。服装c a d 系统主要用于服装产品的设计阶段，是服装生产达到快速 反应的一个重要手段，对于提高企业生产效率起到很大作用，但是对经验的依赖 性很高，对于新入行或新手很具挑战。目前，服装企业面临的一大难题是对熟练 工人的高度依赖，如何更方便、更快捷、更科学地利用计算机设计服装纸样成了 服装c a d 发展的新方向。 近年来，随着人们需求向多样化、个性化发展，服装生产也随之向多品种、 小批量、高质量、周期短推进，这就要求服装生产能更加自动化、智能化、系统 化。开发智能化服装c a d 系统是顺应时代的呼唤，成为服装c a d 技术的发展 方向之一。服装c a d 智能化，适应于服装批量工业化生产和特殊服装定制加工， 对于企业提高设计和生产的自动化水平，提高产品质量和适应市场能力具有现实 意义。 本课题就是立足于服装行业的现实需求，从专业理论研究的角度出发，对衣 袖结构设计进行智能化研究探讨，试图建立衣袖结构设计的参数化模型，实现衣 袖结构设计智能化、自动化。 东华人学硕1 j 学位论文基十参数化特 ：f f ：的农袖结构技术研究 第二章课题的研究背景和现状 本章将阐述课题的研究背景、研究现状及其研究意义和研究内容。 2 1 课题的研究背景 近年来，中国经济发展迅速，人民生活水平不断提高，人们对着装的要求已 不再局限于遮羞、保暖、合体、美观等要求，对服装产品多样化、个性化的需求 增加，使得服装制造业向多品种、小批量定制方式发展。服装业走以信息化带动 工业化的道路迫在眉睫。 服装计算机辅助设计技术自诞生以来，给服装行业带来了巨大的推动力和良 好的经济效益。服装c a d 技术融合了服装设计师的思想、技术经验，通过计算 机强大的计算功能，使服装设计更加科学化、高效化，为服装设计师提供了一种 现代化的工具。随着服装c a d 技术的不断发展，服装c a d 系统功能日趋完善， 已涵盖了服装设计的全部过程。企业应用服装c a d 不仅加速了设计过程，降低 了产品成本，还提高了产品质量，产生了良好的社会经济效益。 然而c a d 系统目前在我国的普及率很低，很大的一个原因是这些系统由非 服装专业的计算机人员开发，系统操作程序比较复杂，使用存在困难。我国服装 企业的打板人员文化素质普遍不高，虽然经过一定的职业培训，具有一定的制版 经验，但计算机知识很差，导致了很多服装打板师拒绝使用计算机进行辅助设计。 而高校毕业生缺乏实践经验，也无法马上胜任服装制版工作。开发人性化、智能 化的c a d 系统显得尤为迫切。 2 2 课题的研究现状 2 2 1 服装c a d 系统的智能化 服装c a d 系统( g a r m e n tc o m p u t e r a i d e dd e s i g ns y s t e m ) ，即服装计算机辅 助设计系统。它是现代化科学技术与服饰文化艺术相结合的产物，是一项集服装 效果设计、服装结构设计、服装工业样板设计和计算机图形学、数据库、网络通 讯等知识于一体的现代化高新技术，用于实现服装产品开发和工程设计。 2 东华人学硕i ：学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 目前，服装c a d 系统专用软件主要包含有款式效果设计、纸样结构设计、 放码和排料等。专用软件与硬件配置又可称为相对独立的系统：款式效果设计系 统c a s d s ( c o m p u t e ra i d e ds t y l i n gd e s i g ns y s t e m ) 、纸样结构设计系统c a p d s ( c o m p u t e ra i d e dp a t t e r nd e s i g ns y s t e m ) 、放码和排料系统c a g m s ( c o m p u t e r a i d e dg r a d i n g 、m a r k i n gd e s i g ns y s t e m ) 。在我国服装行业中常用的主要国内外 服装c a d 系统：国内有航天的a r i s a 系统、杭州爱科的e c h o 系统、北京日升天 辰的n a c 系统等，国外有日本东丽系统a c s 、法国力克系统l e c t r a 、美国格伯系 统g e r b e r 、日本d r e s s i n gs i m 系统等。随着计算机技术和网络技术等技术的发展， 服装c a d 正朝着智能化、网络化、集成化的方向发展。 目前c a d 技术的优势主要体现在需要大量重复运算的放码和排料上，结构 设计系统操作复杂、自动化程度低，对效率的提高有限。现有的服装纸样结构设 计系统，采用人机交互的打板功能，其操作过程与手工打板过程类似( 图2 1 ) ： 不断地重复输入尺寸，选取工具 和生成各个点、直线、曲线。服 装工作者仍需一步步打板，对于 其本身的打板熟练程度要求和经 验的依赖性很高。从研究服装结 构设计规律出发，利用人工智能 技术开发服装智能化系统成为服 装c a d 新的发展方向。所谓智能 化就是把计算机科学领域中富有 智能化的学科和技术例如知识工 程、机器学习、联想启发和推理 机制、专家系统等技术应用到服 装c a d 系统中。 图2 1 “智能化”是自动化技术当前和今后的发展动向之一，它已经成为工业控制和 自动化领域的各种新技术、新方法、新产品的发展趋势和显著标志。 “智能化有两方面的含义： ( 1 ) 采用“人工智能的理论、方法和技术。 3 南；圈 东华人学硕1 ：学位论文基十参数化特征的农袖结构技术研究 ( 2 )具有“拟人智能”的特性或功能，例如自适应、自学习、自校正、 自协调、自组织、自诊断、自恢复等。 人工智能化包括智能设计、智能控制和智能制造。系统的人工智能化就是将 各类服装设计人员常年积累的成功设计史料和设计经验进行归纳总结，在计算机 里建立起具有自学功能的知识库和专家系统。专家系统吸收优秀服装设计师、样 板师和排板师的经验，以及拥有类似于专家解决实际问题的推理机制，对专家知 识进行选择、判断、组织、排序等操作，电脑将根据三维自动人体测量系统测定 的三维尺寸，纸样自动分类，按选定的尺寸模拟出三维样衣着装效果，并经修正 自动转换成二维的服装工业样板，从而完成从款式设计到自动服装样板设计、自 动排料的过程。 应用智能化样板系统，可以根据自己的款式在智能化系统中找出与之最相近 的各种部件如衣身、衣领、衣袖等等，并把与之相对应的样板调出档案。该样板 可以根据你输入的尺寸进行自动修改。如果样板师不满意的话，还可以作修改。 这样，打样的效率成倍地增长。智能化样板系统积累了众多经验，收集了各种款 式成千上万种板型优秀的样板。打样人员可以在非常友好的界面上，非常简单轻 松地调出各种需要的样板，这些样板都可以直接采用或稍作修改即可使用。 智能化样板系统不仅指样片生成阶段，还包括样片的工业化处理。这些都必 须依赖于专业知识和实践经验。利用计算机来建立强大的专家知识数据库，让计 算机具有服装行业领域的经验、知识，可以使c a d 系统发挥出更有意义的“专 家顾问 、“自动化设计的作用。 至今为止，服装c a d 系统还只是辅助设计系统，其设计指导原则是采用交 互式工作方式。而计算机科学领域中富有智能化的学科和技术，如知识工程、机 器学习、联想启发和推理机制、专家系统等技术，尚未被成功的应用到服装c a d 系统中。但是，智能化的服装c a d 系统是顺应时代发展方向的，适合于批量工业 化生产及大规模定制的要求，降低了系统操作的技术难度。对于企业提高设计和 生产的自动化水平，提高产品质量和适应市场能力具有现实意义。随着计算机硬 件性能的迅速提高和二维服装c a d 技术的逐步完善，智能化的服装c a d 系统 终将开发成功。 国外的一些系统已经在向智能化的方向迈进，并取得了初步成果。g e r b e r 4 东华人学硕1 ：学位论文皋于参数化特征的农袖结构技术研究 公司的智能化系统能自动观察服装公司最好的打样师打板并且将其操作工程储 存下来。a 州u m a r k 度身打板系统能自动按照顾客的需要修改样板。在这个 系统中，专家的裁剪和打样的经验知识被数字化后存入数据库。法国l e c t r a 的m o d a r i sf i tn e t 系统能在几秒内按照顾客的尺寸自动完成样板的修改。 2 2 2 相关研究回顾 在服装结构设计中，衣袖结构设计是其中一个很重要的部分。设计时，要与 服装的整体风格相统一，以整体美为准则。袖子的设计是根据人体腋窝的形状及 其手臂的运动状态而配套设计的。其中衣袖结构数学模型的建立是其研究的重 点。 吴志吲2 】研究了上肢带的构造及运动特点，提出了适合上肢带构造和运动特 点的纸样设计理论和方法：一般而言，贴体服装的袖子采用比较高的袖山，袖子 与衣身组合后形成的腋下夹角较小，外肩角明显，贴体程度较高，但袖子具有的 运动量较小。为了增加袖子的运动量可适当减小袖山高度，以增加袖缝线的长度， 但随着袖山高度的降低，贴体程度下降。因此袖山的降低必须根据袖窿、袖子造 型要求综合确定，当袖窿确定后，袖山高的变化范围比较小，为减少袖山高，可 以采用较浅的袖窿深。简言之，袖子应根据手臂的形状而适当向前倾斜，以确保 袖口及袖肘部有较好的运动性。 杨玉芝【3 】就袖山高的确定方法进行了探讨，得出这样的结论：袖山高的确定， 首先要根据设计目的和对象来决定，对于贴体程度要求高的服装，袖山高相对要 大，而宽松服装相对要小。其次，袖山高要服从袖窿高、袖肥宽和袖窿弧长的约 束。即要保证服装造型对袖肥的要求，同样要保证缝纫工艺对袖山弧长的要求。 周莉英【4 】对袖深与袖肥的确定进行了研究，提出：袖山弧线、袖深和袖肥三 者之间呈相互制约的关系，即在袖山弧线一定的前提下，袖深与袖肥呈反比关系。 但不论袖深与袖肥怎样变化，袖山弧线的长度是不会变化的。如果以袖窿弧线长 来推导袖深确定袖肥，袖山弧线的长度容易控制又比较准确。当袖窿弧线发生变 化时，袖山弧线也随之变化。在袖窿弧线的制约下，袖山弧线总是以恰当的缩缝 量与袖窿弧线相吻合，降低了袖山与袖窿配合的难度，提高了准确性。 金子敏，阎玉秀【5 】通过对织物性能与袖子吃势的测试，应用对应分析与回归 东华大学硕f ：学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 分析的方法进行研究，得出：厚度是影响吃势的最主要因素，它们之间呈正线性 相关：次要因素依次为经纬向密度，在厚度相同时，与吃势负相关。 成月华【6 j 利用袖山弧线和袖窿弧线i 日j 的长度关系，从缝缩量的大小入手，根 据袖山、袖窿的形态和结构，定量地确定了袖系结构的对位点，为成衣制作中对 位点的准确定位提供了一种方法。 贾东文【_ 7 】从袖山的外观表现形式、起肩袖的变化方法及变化规律三个方面， 对袖山的结构变化进行了详细的分析，得出了袖山的变化规律：利用袖基型，采 用剪开放出法；运用工艺手段，收缩展开量；新的袖山弧长与袖窿弧长相吻合。 张道英【8 】通过对两片圆装袖结构及缝制特点的研究，提出一种两片袖简单而 有效的衣袖与袖窿对位的方法，使绱袖效率提高，袖子前后位置正确率提高。其 中，关于对位点的选择，文中提n - 由于装袖的要求是前圆后顺( 女装) 或前圆 后登( 男装) ，即对袖f j 部要求特别高，而且袖子向前弯曲倾斜，所以决定袖子 方向的第一个定位点应设在前袖山下端部位较合适，第二定位点设在袖山顶部较 合适。这两个定位点确定后，按袖山缝缩量分配来装袖，就能得到理想的装袖效 果。 詹淑灵【9 】以最常用的两片袖为研究对象，在确定衣身袖窿形状的情况下，通 过实验的方法，寻找面料厚度与袖吃势量之间的相互关系。通过数值方法来表示 面料厚度与袖吃势量之间的关系，以及袖吃势量的分配情况，结果表明：袖吃势 量随着面料厚度的增加而增加。 姚忠妹，张文斌，张渭涮1 0 】从人体工学角度研究了袖山结构设计理论，并通 过建立数学模型找到袖山立体形态与平面形态之间的关系，从而得出了4 种基本 款式的衣袖结构设计方法，使袖山形状与袖窿形状相互吻合。 2 0 0 2 年戴玮，张渭源【l l 】在人体理论的基础上建立了衣袖结构数学模型，提 出影响衣袖外观效果的几何参数，并对重要参数袖立体倾角的取值范围进行理论 推导与论证，得出了3 5 。- - 一6 0 。是一般及合体衣袖的袖立体倾角范围。其中衣 袖结构设计几何参数包括：袖立体倾角b ，椭圆长袖和短袖的比例k ，衣袖纸样 上的袖斜线倾角0 ，衣袖纸样上的袖山高h ，衣袖纸样上的袖壮宽s ，衣袖纸样 上的袖斜线长度1 ，袖山弧线上拐点离袖顶点的距离l ，袖山弧线外凸( 内凹) 的距离d 。 6 东o # 人学硕1 ：学位论文基于参数化特征的农袖结构技术研究 戴玮、张祖刊1 2 】在已建立的衣袖结构数学模型和几何参数运算公式基础上， 对影响衣袖外观效果的重要参数进行定性与定量分析。研究表明：越贴体的服 装，袖斜线的倾斜度越大，反之越小。1 3 与0 之间可以近似用函数表达为：0 = - 0 7 61 3 + 6 6 7 3 。越宽松的服装，袖山高占袖斜线的比重越小，而袖斜线的长 度由袖窿弧线的长度决定，袖窿弧线与成衣胸围呈一定比例关系，即当胸围不变 的情况下，越宽松的服装，袖山高越低。可以得到函数：h 17 0 0 11 3 + 1 0 9 。 袖窿弧线一定的情况下，随着袖立体倾角1 3 的增大，a 值是增大的，而d a 值 逐渐减小，d 1 的值减小，所以d 值也在减小。在袖窿弧长一定的情况下，随 着袖立体倾角1 3 的增大，袖深比越小。在袖窿弧线长度一定的情况下，随着袖 立体倾角1 3 的增大，袖山高h 减小，袖壮宽s 增大，所以a 值也增大，h a 值相 应减小，当1 3 为9 0 度时，袖山高减d , n0 。 周丽华【1 3 】在基础理论研究的基础上，通过严格准确的实验设计，对影响上装 结构的设计因素作了全面考虑，得到各结构因素的取值范围，进行了实验样衣的 制作，并建立了主观评价体系。然后对实验数据进行了分析处理，利用回归分析， 建立了各类别样衣结构因素之间的回归函数，从而有针对性地分析不同特征服装 的结构因素配伍关系，建立了袖窿及袖山参数模型和判别函数及判别规则，并提 出了建立模型系统的思想。 左平地，黄宗文，潘波【1 4 】总结了开发参数化服装结构c a d 软件的经验，提 出并实现了约束链和连接器的概念，实现约束的在位编辑；提出基于构造过程的 参数化服装结构c a d 系统的软件框架，该框架包括约束、约束参数、约束链、 连接器、反应器等。 周静【”】提出了服装成衣配伍性样板技术研究翻领智能化模块的理论研 究和实际探索。通过进行实验、获取数据、资料处理、数学建模等各项工作进程， 对翻领样板处理技术进行了专业性的理论研究和探讨，具体阐述了翻领理论和深 化，从数学分析、平面立体几何的角度深入研究翻领立体模型的各特征之间的关 系，并将图形特征值参数变量化，建立起了推理机制和专家知识库。然后在样板 自动化生成的基础上，进行基于a u t o c a d 的参数化特征成衣样板智能化处理技 术的研究，进行系统整体框架和翻领智能模块的开发和实现。 谢剃1 6 l 在分析服装c a d 设计理论的基础上，总结服装纸样计算机辅助设计 7 东华人学硕1 二学位论文基于参数化特征的农袖结构技术研究 ( 服装纸样c a d ) 参数化设计的基础方法，并对其适用性进行探讨。 王晓云，张鸿志【l 。7 】通过对衣袖造型规律的分析，揭示了典型衣袖纸样的设计 规律和技巧：袖宽与袖山高的关系：凡是以功能性为主的服装，袖山尺寸均宜 缩短；以造型为主的服装，袖山高宜做适当加长。一般情况下，袖山高值有一定 数值范围。袖山曲线与袖窿曲线的配合：当袖山高较小时，袖宽尺寸较大，袖 山曲线变得较平滑，曲度变小，适宜与比较细长平滑、曲度较小的袖窿配合。当 袖山高较大时，袖宽尺寸较小，袖山曲线曲度较大，与曲度较大的袖窿配合。 袖口宽与袖口线设计：a 当袖肘处袖宽比袖口处袖宽尺寸大时，袖口线应设计成 向内凹的弧线。b 当袖肘处与袖口等宽时，袖口设计成直线即可。c 当袖肘处袖 宽比袖口处袖宽尺寸小时，袖口线应设计成向外凸的弧线。并通过服装c a d 技 术的应用，实现了典型衣袖的计算机辅助设计，从而降低了衣袖纸样设计的难度。 2 3 课题的研究意义 服装是人类精神文明与物质文明的浓缩，是文化的象征。随着社会主义市场 经济的建立与逐步完善，服装业取得了长足的发展。服装专业人才不再停留在感 性认识服装的阶段，而是用定量和定性相结合的分析方法对服装进行研究，阐述 了服装造型构成的规律和结构设计原理，有了较强的理论性、系统性和实用性。 虽然服装c a d 并不能完全降低生产过程对技术的要求，也不能代替天赋，但 加速了设计过程，既降低了生产成本，又提高了产品质量，带来了良好的社会经 济效益。随着科学的进步，新一代计算机和人工智能技术的发展，服装c a d 技术 也开始朝着更加人性、自动、智能的方向发展。研究开发p d s ( 服装结构设计) 智能化系统则是开发智能化服装c a d 系统的重要组成部分。 而对于服装专业理论而言，课题的确立和研究将具有很大的理论和科研价 值，是对结构技术和服装样板设计理论的深入研究，是数字化技术在服装领域中 的进一步研究应用，也是服装纸样设计智能化的进一步探索。 2 4 课题的研究内容 作为“为了应用而研究技术 的发展技术模式，首先要对在生产、生活所要 解决的问题有一个明确认识和界定，再通过对现有技术的集成与改进，或通过进 东4 # 人学硕l ：学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 一步的科学研究找出解决问题的方法、途径或工具、手段。 衣袖结构设计是上衣结构设计中最复杂的结构部位，不仅要考虑结构设计的 合理性，还要考虑到衣袖与衣身的合体性配伍问题，还涉及面料、工艺等因素。 目前对于衣袖样板设计和处理仍停留在以经验为主。尽管服装企业都有一套自己 的处理方法，但对于很多不太规范的企业来说，采用通过假缝过程不断修改样板 的方法，不仅费时费工，不适应服装大规模定制的生产模式，也不适应计算机应 用和管理。 而服装c a d 系统虽然可以把设计师从费时的重复性劳动中解放出来，但不 能完全降低对技术的要求，而且对操作人员的熟练程度和经验的要求较高。计算 机水平差的制版人员使用起来还没有手工制版来的方便、准确，对于非专业人员 更是一个很大的挑战，很难提高他们的工作效率。这就要求我们进一步开发服装 c a d 系统，使其自动化、智能化，降低c a d 系统的操作难度。 本课题就是要建立一个较为智能化的衣袖结构设计自动生成系统，用户通过 输入衣袖结构设计的相关参数，来自动生成衣袖结构样板。本课题首先从女士衣 袖结构设计理论研究入手，通过总结影响其结构设计的主要因素及它们之间的相 互关系，从数学分析的角度对样板进行考察，建立基于参数化特征的衣袖结构数 学模型。然后通过模拟人工制版的方法和步骤，用数学语言描述其内在规律，确 定相应的算法，最后用计算机语言实现衣袖样板自动生成。因此，本课题的主要 研究内容有： ( 1 ) 基于特征的参数化设计理论研究 ( 2 ) 青年标准女性人体体型与衣袖结构设计研究 ( 3 ) 衣袖结构数学模型建立 ( 4 ) 衣袖结构智能化技术研究 本课题最后借助a u t o c a d 二次开发平台，用v b a 语言设计开发出具有参 数特征的衣袖结构自动生成系统。 课题的研究路线如图2 2 所示： 为了更清楚的反映论文内容，图2 3 简要的介绍了整个论文的组织结构。 9 东# 人学硕i ：学位论文基于参数化特征的农袖结构技术研究 2 5 本章小结 本章主要 l 、从社会背景和行业需求出发，提出了基于参数化特征的衣袖结构设计技 术研究的研究课题，并从多方面分析了了课题研究的实际意义和理论价值，阐述 了研究的必要性和可行性。 2 、回顾了与本课题有关的研究成果 3 、通过比较分析提出了课题所要达到的理论研究和技术实现目标。 l 确定要解决的问题 上 用数学模型描述问题 上 i 确定解决模型的计算方法 上 计算机实现 上 i评价 i 图2 2 1 0 东华人学硕l ：学位论文基于参数化特征的农袖结构技术研究 u 第二章课题的研究背 景和现状 ij 第三章基丁参数化特 征的衣袖结构技术研究 7 v 第四章衣袖结构智能 化技术研究研究与实现 上上 第五章结论 图2 - 3 论文的组织结构 东华人学硕一l 学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 第三章基于参数化特征的衣袖结构技术研究 本章是课题研究的重点，首先就本课题的基本思想和开发平台进行了介绍； 然后从理论上对衣袖结构设计进行了专业分析，确定了平面制图方法：最后在理 论研究的基础上，建立了基于特征的衣袖结构数学模型。 3 1 基于特征的参数化设计思想 服装c a d 是应用计算机技术以产品信息建模为基础，以计算机图形处理为 手段，以图形数据库为核心，对纸样进行定义、描述和结构设计，它的理论基础 是参数化设计理论。 3 1 1 参数化设计的概念 参数化设计理论是利用现代化计算机辅 助设计手段，采取人工智能技术的现代设计方 法。所谓参数化设计就是在纸样设计中采用的 尺码、数据、变量和表达式具有一定的相关性， 改变某一参数即可带动所有与之有关的图形 变化。参数化设计包含了三个基本要素，即参 数、基于形体特征的设计和统一数据库。参数 化设计过程如图3 1 。参数化设计系统的原理 如图3 2 。 i 建立产品模型 l l 确定参数 l 上 i 设计开发程序 土 i 参数化绘图 图3 - 1 参数化设计过程图 图3 - 2 服装纸样是由一系列的点或线所构成，也可以看成是一系列几何元素的叠 1 2 东华人学硕j ：学位论文 基十参数化特征的衣袖结构技术研究 加。纸样设计参数化就是根据服装款式和规格要求，将服装规格尺寸定义为参数， 把各部位的尺寸用参数或参数表达式的形式输入电脑来完成纸样设计。即采用定 义的办法建立样板图形的集合约束集，制定服装规格尺寸作为参数与几何约束集 相关联，并将所有的关联式融入到应用程序中，由程序根据这些参数顺序地执行 表达式来实现的方法。参数化方法能自动完成相同款式不同规格样板的生成，还 可通过交互方式修改参数尺寸，从而实现依据个体尺寸的自动设计。其参数化的 程度越高，对该设计的修改就越容易，设计效率就越高；参数设计及参数关系确 定得越科学，纸样设计就越合理。但是，由于该方法要保持样板图形间的几何约 束关系，在制板灵活性上面将会有所限制。 3 1 2 参数化设计的技术特点 1 约束 约束是参数化与非参数化的根本区别。从人工智能的角度看，纸样设计问题 是约束满足问题，即给定功能、结构和工艺等多方面的约束描述，求得设计对象 的细节，因此纸样的参数化设计过程，即一个基于约束的纸样设计过程。 对于服装参数化设计，约束可分为参数约束和几何拓扑约束。参数约束又可 分为数值约束和关系式约束。数值约束一般指针对对象的大小、角度、坐标位置 等具体测量的数值进行限制。关系式约束由可变的数值说明和另外的一些参数 ( 比如打板规则，加工工艺限制) 组成。几何拓扑约束一般指平行、垂直、共线、 相切等非数值的几何关系方面的限制，在纸样中往往是隐含的。 约束的求解过程：首先将约束信息分解为若干个基本约束类型，然后转化为 约束方程或方程组，再对其求解，从而得到各几何元素的参数值。 根据约束的求解结果，几何约束系统会出现过约束、欠约束、约束完备三种 情况。在参数化设计中，过约束的纸样是不能接受的。而在初始阶段，欠约束是 必然存在的，随着设计的不断深化和细化，可持续地对欠约束系统施加约束，是 指一步步走向完备的约束系统。对于一个完备约束系统，通常存在有限个不同的 解，但用户一般只能接受其中一个。因此，多解的取舍问题是约束满足问题的一 个十分重要的问题。在参数化设计中多采用通过过约束方法指定正确解。 东华人学硕l 学位论文基十参数化特征的农袖结构技术研究 比如袖子的前袖肥点，该 点的约束为：求已知直线l 上 一点p ( x ，y ) ，使之到线外 已知点p o ( x 0 ，y o ) 的距离 定长为d ，如图3 3 所示。 直线l 的解析表达式为 y - - 0 ，p 0 点的坐标为( x 0 ， a h 4 + 2 5 ) ，d = a h 2 + 0 5 。 则约束方程为： y p 0 ( x 0 ，y 0 ) ，、p ( x ，y ) o l 图3 3 x 厂y = 0 tx = x 0 ( a h + l - 4 ( y 0 - y ) 1 4 一= x o 川4 ( a h + 1 ) 3 一( a h + 1 0 ) 3 i i6 解得： 广i f = x 0 + 、【耋( a h + 1 ) 1 一( 矗h + lo ) 1 】1 6 - 乙y l = o rx 2 = x 0 一 嘎( a h + i ) 1 一( a 丑+ l o ) 3 】1 6 - c ly 2 ：0 此约束虽为完备约束，但仍有两个解。此时需加一个约束：点p 在直线吊。 的正方向上，得到唯一解p l ( x l ，y 1 ) 。其中， x o = ( a h + i ) 一4 ( y 0 一y ) 4 = ( a h + 1 ) 一4 ( a h 4 + 2 5 川4 根据约束：点p 0 在直线y - - - 0 上方，可知x 0 为正。 2 一次性设计 参数化设计是直接运用人工智能设计的计算机辅助设计技术。采用参数化设 计，修正设计简单容易，设计效果也可大幅度提高，所以又称参数化设计为一次 性设计。 参数化设计的动力是参数驱动，即通过约束推理确定需要修改某一尺寸参数 时，系统自动检索出此尺寸参数对应的数据结构，找出相关参数计算的方程组， 并计算出参数，从而驱动几何图形的变化。参数的修改导致其他相关参数中的相 关尺寸得以全部更新。参数化设计的关键是几何约束关系的提取、表达、求解以 及参数化几何模型的构造。 1 4 东华人学硕l ：学位论文 基于参数化特征的农袖结构技术研究 在参数化设计过程中，从已有的纸样文件中，利用纸样设计原理，找出约束 关系，将固定尺寸的纸样自动转换成参数化纸样，当参数发生变化时，驱动纸样 做相应的变化，这是目前参数化设计中应用最多的方法。 3 1 3 参数化设计的方法 服装纸样由各种图形元素构成，要先有点，再连线，最后得到完整纸样。在 这一点上，计算机设计的过程同人工打板一样。参数化设计的方法分类如图3 - 4 ： 1 求点方法 点是基本几何元素，对应参数化设计点的约束类型，求点方法也分成两类： 数值约束型点和几何拓扑约束型点。其中，数值约束型点包括坐标点、等分点、 定长分点、定比分点、旋转点等。几何拓扑约束型点包括相交点、对称点、旋转 点、垂直相交点等。 2 画线方法 画线方法主要指将点连成线的方法，包括画直线、画自由曲线和控制曲线。 3 测量方法 测量方法主要指求得参数的方法，这需要用到测量工具，包括测量距离、长 度、角度等。 图3 4 参数化方法分类 具体求解方法见附录l 。 3 1 4 参数类型与作用 在服装纸样计算机辅助设计的过程中，设计参数可归纳为规格参数、数据参 数、图形参数和复合参数。 一、 规格参数 1 5 东华人学硕： ：学位论文基于参数化特征的农袖结构技术研究 规格参数即我们常说的“尺寸参数”。规格参数不仅对服装整体造型起决定 作用，也是检验成品质量的重要依据。规格参数既可根据国家号型规格系列标准 来制定，也可直接测量人体，在人体测量所得的净体尺寸数值的基础上加上一定 的放松量。 二、数据参数 数据参数也称“自定义参数”，包括在设计过程中操作者根据规格参数自行 定义的“放量”、“收量”、“吃量”、“归量”、“拔量”等，或者规格参数中未作定 义的其它尺寸参数。 三、图形参数 图形参数由直线或曲线的线段长度、相关点之间的距离、线间夹角等图形元 素构成的参数，也称变量。在服装结构设计中采用变量作为表达相关结构间比例 关系的参数，以建立相关结构之间的关联是计算机辅助设计所特有的功能。例如， 袖山的设计，常以袖窿弧线长度( 注册变量) 的三分之一确定袖山高；以前后袖 窿弧线的长度与某一调节数值的和( 或差) 确定前后袖山斜线的长度从而确定袖 肥。此外，结构设计中常用的一些特殊符号“、o 、一、口、上、 穴等都是图形参数。 - 四、造型参数 设计衣身、衣袋、衣领纸样的圆、尖角造型时，需要设置造型参数a 和b ， 选择的参数值不同，圆、尖角的形状也会不同。 五、复合参数 当用以上四类简单参数难以表达式，可将它们用数学算符或逻辑算符连接在 一起，构成“复合参数。例如加、减、乘、除；与、或、非：s i n 、c o s 、t a n 、 l o g 、e e a r c s i n 、及开方、乘方等。 3 2 基于a u t o c a d 平台的定制开发 3 2 1a u t o c a d 定制开发的必要性 a u t o c a d 是目前应用最广泛、使用人数最多的c a d 软件。但是a u t o c a d 所提供的只是一般通用的c a d 功能，如造型、编辑、注释等。如果不利用a u t o c a d 开发系统，要想完成某一具体的设计，就会显得较为复杂