（通信与信息系统专业论文）数字化服装产品设计可重用技术研究.pdf

数字化服装产品设计可重用技术研究 摘要 随着市场竞争的不断加剧和信息技术的不断发展 如何快速的响 应市场 满足顾客需求 并降低成本以获得良好的经营利润 是摆在 现代企业面前的重要课题 目前 企业之间的竞争已相应的转变为企 业数字化应用之间的竞争 基于数字化的产品设计可重用技术己成为 增强企业竞争力的重要方法之一 本文运用智能化技术 计算机技术 从数字化服装产品设计的实 际需求出发 结合服装三维设计的要求 对面向数字化服装领域的产 品设计可重用技术进行了研究 并给出了一个服装产品设计可重用原 型系统 首先 提出将产品设计可重用技术应用于数字化服装领域 并针 对服装制造业的产品设计可重用技术及其计算机实现开展了研究 提 出了适合服装领域的产品设计可重用信息的内容 分类体系 服装产 品设计重用的特点 以及将基于实例的设计 c b d 技术与服装可重 用设计相结合的方法 然后 以服装实例作为计算机建模原型 对服装产品设计可重用 建模技术进行了研究 提出了层级分解树的b n f 描述法 基于模板 的界面设计和参数化建模相结合的建模方法 在建立的服装产品设计 信息可重用模型的基础上 运用智能化技术 结合服装产品设计 研 究了基于数字化服装模型可重用设计信息获取技术 包括款式图特征 信息的提取 智能化分析识别算法和结构图特征建模策略 另外本文 还深入研究了基于实例的可重用数据库检索技术 在分析比较了几种 检索算法优缺点的基础上 提出了适合服装产品设计的二阶段模糊匹 配检索算法 进一步提高了服装产品设计可重用系统的检索效率 接着 针对数字化服装产品设计领域 研究了基于实例的服装产 品设计过程 利用r h i n o c e r o s 平台作为系统的三维显示平台 同时利 用a u t o c a d 与j b u i l d e r 平台 通过v b 与j a v a 语言开发实现了服装 产品设计町重用原型系统 最后 为了在计算机上实现产品在设计 重用 拼接和检验整个 生命周期后的三维可视化显示的需求 本文采用j a v a3 d 这个功能强 大的三维图形接口 建立了真实感较强的场景 实现了参数化的人台 模型 并根据边界曲面片法建立t 维样板到三维衣片的转换 在此 基础上实现了三维可视化显示 综上所述 本文提出的服装产品设计可重用原型系统是数字化服 装产品设计领域应用可重用技术进行产品设计的一种新的方法和途 径 若能在此基础上进行进一步的研究和开发 该系统可为服装企业 的数字化产品设计提供一个较好的平台 关键字 c a d 技术 智能化技术 产品设计重用技术 参数化 建模 服装三维模型 j a v a3 d r e s e a r c ho nt h ea p p l i c a t i o no fr e u s et e c h n o l o g yf a c et ot h e d i g i t a lg a r m e n t p r o d u c td e s i g n a bs t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n gg l o b a lc o m p e t i t i o na n dt h er a p i d l yd e v e l o p i n g i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e s m o d e r nc o m p a n i e sh a v et of a c et h ed i f f i c u l t p r o b l e mt op r o m p t l ym e e tt h em a r k e tr e q u i r e m e n t sw i t hl o w e rc o s ta n d h i g h e rq u a l i t i e s a tp r e s e n t t h ec o m p e t i t i o na m o n ge n t e r p r i s e sh a sb e e n c o r r e s p o n d i n gc h a n g e st ot h ed i g i t a la p p l i c a t i o n sb e t w e e ne n t e r p r i s e so f t h ec o m p e t i t i o n b a s e do nt h ed i g i t a lp r o d u c td e s i g nr e u s a b l et e c h n o l o g y h a sb e c o m eo n eo ft h ei m p o r t a n tm e t h o d st oi m p r o v et h ec o m p e t i t i v e n e s s o fe n t e r p r i s e s t h ep a p e rd i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o ni nt h eg a r m e n ti n d u s t r y o nt h e b a s i so ft h en e w r e q u i r e m e n t o f g a r m e n t 3 dd e s i g n i n t e l l i g e n t t e c h n o l o g y c o m p u t e rt e c h n o l o g y t h ep a p e r s t u d i e s p r o d u c td e s i g n r e u s a b l et e c h n o l o g y p d r t i nt h eg a r m e n tf i e l da n dp u t sf o r w a r da g a r m e n tp r o d u c td e s i g nr e j u s es y s t e m g p d r s b a s e do np d r t f i r s t l y f a c et ot h eg a r m e n td e s i g n t h ep a p e rs t u d i e sp d r t a n di t s c o m p u t e rr e a l i z a t i o n s t h ep a p e rp r e s e n t s t h ec o n t e n to ft h eg a r m e n t p r o d u c t d e s i g n r e u s e i n f o r m a t i o n g p d r i c l a s s i f i c a t i o ns y s t e m g p d r tf e a t u r e sa n dt h ew a yo fc o m b i n e dc b dw i t hg p d r t s e c o n d ly a sc o m p u t e rp r o t o t y p eb yg a r m e n te x a m p l e s t h ep a p e r r e s e a r c ho nt h eg a r m e n tp r o d u c td e s i g nm o d e l i n gt e c h n o l o g y i tp r e s e n t s t h e m o d e l i n gm e t h o do fc o m b i n i n gb n fd e s c r i p t i o n t e m p l a t e b a s e d i n t e r f a c ed e s i g na n dp a r a m e t r i cm o d e l i n gt e c h n o l o g y t h i r d l y b yi n t e l l i g e n tt e c h n o l o g y t h ep a p e rr e a l i z e dt h eg a r m e n t p r o d u c td e s i g n i n f o r m a t i o n a c q u i s i t i o nt e c h n o l o g y i n c l u d i n gs t y l e c h a r a c t e r i s t i c sm e t h o do fe x t r a c t i n gi n f o r m a t i o n i n t e l li g e n ta n a l y s i s r e c o g n i t i o na l g o r i t h ma n ds t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c sm 6 d b l i n gg t r a t e g y f o u r t h l y t h ep a p e rp u t s f o r w a r dt h eg a r m e n tp r o d u c t d e s i g n s e a r c h i n gt e c h n o l o g y t h es e a r c h i n ga l g o r i t h m o ft w os t a g e s f u z z y m a t c h i n ga n df u r t h e re n h a n c e st h er e t r i e v a le f f i c i e n c yo fg p d r s f i f t h l y t h ep a p e rs e t su pg p d r s o nt h eb a s i so ft h er e s e a r c ha b o v e a n dt h ee x i s t i n gp r o d u c td e s i g nr e u s es y s t e m si no t h e rf i e l d g p d r si s f o c u s e do nt h eg a r m e n ti n d u s t r y f i n a l l y t oa c h i e v e t h er e q u i r e m e n to f3 dv i s u a l i z a t i o no nt h e c o m p u t e ra f t e rp r o d u c td e s i g n r e u s e s p l i c i n ga n dt e s t i n go ft h ee n t i r el i f e c y c l e t h ep a p e rc o n c e n t r a t e so nt h e3 dd i s p l a ym o d u a lo ft h eg p d r s u s i n gt h es u nj a v a3 dl a u n c h e dt h i sj p o w e r f u l3 dg r a p h i c si n t e r f a c et o r e a l i z et h ep a r a m e t e r i z e d3 db o d y f o r m sa n d3 dg a r m e n t o nt h eb a s i so f 3 db o d y f o r m sa n d3 dg a r m e n t t h es y s t e mr e a l i z e d3 dv i s u a l i z a t i o n g p d r si san e ww a yt oa p p l yt h ep d r tt ot h eg a r m e n ti n d u s t r y i f f u r t h e rs t u d yi sm a d e g p d r sw i l lb eag o o dp l a t f o r mf o rg a r m e n td e s i g n i nt h eg a r m e n tc o m p a n i e s s u nm i n g h u i c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m s u p e r v i s e db yt a n gm i n g h a o k e yw o r d s c a d i n t e l l i g e n tt e c h n o l o g y p r o d u c td e s i g n r e u s e t e c h n o l o g y p d r t p a r a m e t r i cm o d e l i n g g a r m e n t3 d m o d e l j a v a3 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 列 a f 蹙 日期 2 0 08 年 月 日 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 7 7 检索 可以采用影印 缩印或扫描等复 制手段保存矛r i t e 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 不保密口 学位论文作者签名 剡 胡慧 日期 1 夕p 吕年f 月8 日 签 翻如 日期 年月 自 数字化服装产品设计可重用技术研究 1 绪论 1 1 研究背景及意义 随着全球市场竞争的加剧 企业面临着越来越大的压力 如何在尽可能短的 时间内 用尽可能低的成本生产出质量尽可能高的产品 已成为左右企业生存和 发展的关键问题 但在目前企业的产品设计过程中却存在着大量的重复劳动 一方面来自标准 件和外购件 通用件和相似件的重复设计 另一方面来自产品设计 概念设计 结构设计 详细设计 及围绕该产品的各种工作的重复n 1 据统计 在产品开发 项目的类型中 三种产品设计类型 变型设计 适应性设计和创新设计 中的变 型设计 适应性设计占产品开发工作的9 0 以上 也就是说 产品设计开发人员 常常在现有设计的基础上进行产品设计口1 产品设计重用技术建立在利用计算机完成产品设计开发过程构想的基础上 它以计算机技术和智能化技术为基础 集可重用信息建模技术 数据库检索技术 可重用信息获取技术和数据仓库管理技术为一体 使新产品的开发转变为重用已 有的设计成果并进行变型调整的结合体口1 从而提高产品在时间 质量 成本 服务环境等多目标中的决策水平 达到全局优化和一次性开发成功的目的 们 产品设计重用技术的出现 对企业产生了巨大的影响 企业实施产品设计重 用技术 可以全面的提高企业的竞争力 1 新产品的开发能力和创新能力将得到提高 所谓温故而知新 设计师 在进行新产品开发时 由于设计知识重用系统的支持 设计师的开发能力和创新 能力将得到极大提高 从而增强企业新产品的开发能力和创新能力佑1 2 缩短新产品的上市时间 由于大部分新产品是在已有的旧产品基础上 的改进 可重用的信息很多 对一般简单件而言 约5 0 以上的零件不需要重新 设计 这样图纸总数可减少1 0 新绘制工作图数可减少3 0 因此 通过设 计重用系统 可以较少设计师的工作量和生产准备时间 从而大大加快新产品的 开发进度 增加了企业的灵活性和适应性 当然也就缩短了新产品上市时间嘲 3 降低产品成本 企业每增加一个新零件将增大企业的制造成本 增加 产品的成本 而采用设计重用技术则会最大限度地避免新零件的出现 同时由于 充分利用了可重用的信息 减少了设计成本 因此 产品的总成本会降低口1 数字化服装产品设计可重用技术研究 4 由于新产品中重用的零部件都是在生产实践中得到过检验的 因此 产品的质量有了保障旧 5 重用本身就是环保的保证 尽管是信息 数据方面的重用 同样符合 环境保护的需要 是绿色制造的需要嗍 因此 产品设计重用技术越来越受到企业广泛的重视 并成为当前制造业的 研究热点 中国服装工业是一个传统的 现代化程度不高的行业 绝大部分的服装设计 至今还停留在以手工设计为主的阶段 与国外的先进服装企业相比 在设计能力 名牌效应等方面都有较大的差距 在数字化的今天 用 信息化带动工业化 将信息技术应用于服装工业的相关研究一直是服装界和信息界研究的热点 面向服装设计与生产领域的产品设计方法与技术的研究是一个富有挑战性 的课题 科研人员也在近年来的研究中取得了一些成果和商业化产品 系统 这主要表现在二维服装c a d 上 当前二维c a d 技术已经比较成熟 许多基于 该技术的商业化产品软件已应用于服装设计和生产 大大缩短了服装产品的开发 周期 缓解了服装流行预测周期长与消费周期短之间的矛盾 但是 将产品设计 重用技术应用于服装领域并用三维可视化的效果表现出来 这方面的研究目前还 基本上是处于空白阶段 服装在设计过程中同样存在着大量的重复劳动 相同款 式的重复 设计的重复 标准件和配件的重复 利用好产品设计重用技术 就能 够大大缩减设计周期 可重用产品设计信息建模技术 可重用产品设计信息获取技术 可重用产品 设计信息检索技术和可重用产品设计资源管理技术是基于数字化的产品设计重 用技术中的四个基础技术条件 基于四个基础技术的产品设计重用是一个研究热 点 目前国内外许多行业的公司都在利用c a d 从事这方面的研究n 伽 数字化服装行业针对产品设计重用技术的相关研究报道却比较少 在基于数 字化的产品设计可重用技术已成为现代制造业发展特征的前提下 对服装产品设 计重用技术进行研究是非常必要的 本文以国家8 6 3 项目 服装产品设计及数据库管理a s p 平台一 编号 2 0 0 4 a a 4 1 4 0 31 和上海市重点学科建设基金项目 数字化纺织服装信息化 编 号 0 8 2 1 0 4 为背景 探讨了面向数字化服装领域的产品设计可重用技术 该项 2 数字化服装产品设计可重用技术研究 研究具有一定的创新性和实际指导意义 1 2 相关研究现状 1 2 1 设计重用技术和理论的研究发展 设计重用的概念最早是根据软件设计的思想而提出 在2 0 世纪五六十年代 设计重用的研究随着零件分类系统的建立而发展起来的 零件分类系统的建立鼓 励设计人员更多地重用已有的产品设计n p a h l 和b e i t z n 2 1 将产品设计分为三种设计形式 即变型设计 适应性设计和 创新性设计 据估计9 0 的设计为变型设计或自适应设计 这意味着大多数的设 计工作可重用以前的产品设计知识 新产品开发中完全重用现有的或供应商提供 的零部件占4 0 修改后重用的零部件占4 0 完全全新设计的零部件仅占2 0 由此可见设计重用在新产品开发中的重要作用 到了2 0 世纪末 设计重用的研究逐渐形成了高潮 在1 9 9 8 年6 月 英国 b r u n e l 大学举行了9 8 工程设计会议 设计重用成为当时的大会主题 标志着设 计重用研究达到了一个阶段性的高潮n 引 在此会议的基础上 s s i v a l o g a n a t h a n 和t m m s h a h i n n 明将有关设计重用的研究划分为七类 并且指出设计重用将成 为一种系统化的设计工具 1 产品创新开发 2 设计重用的认知研究 3 设计重用的计算机建模 4 标准零部件的使用 5 设计重用方法及工具 6 设计重用系统 7 设计重用可能带来的问题 f i n g e r n 7 1 详细研究了设计过程 即设计者在设计过程中想要什么以及他们怎 样使用过去的信息 设计者可能根据功能 行为 形状甚至环境 上下文 来检索 己有的设计 但还没有针对这些属性的形式化表达 f i n g e r 的研究表明 目前 c a d 工具对支持设计重用的作用是非常有限的 要开发支持设计重用的计算机 环境 必须研究产品信息资源的计算机表示 3 数字化服装产品设计可重用技术研究 阢脚n 8 1 等提出了设计重用的过程模型 该模型包括六个知识部件和三个主 要过程 六个知识部件是 领域知识 领域模型 重用库 设计需求 进化的设 计模型 完整设计模型 三个主要过程是 基于重用的设计 面向重用的设计及 领域探索 d u 母的设计重用过程模型用六个知识部件和三个主要过程的交互作 用描述了设计重用的整个过程 构成了知识进化循环 知识的建模和重用是设计重用的重要方面 到目前为止共提出了三种知识建 模方法 基于实例的推理 c a s e b a s e dr e a s o n i n g c b r 基于模型的推理 m o d e l b a s e dr e a s o n i n g m b r 和计划重用 p l a nr e u s e 其中实例表示具体的知 识 模型表示通用的知识 而计划重用是主动重用n 明 s h a h i n 啪3 研究基于设计功能分配的设计重用系统 该重用系统模型支持设计 人员在不同设计阶段重用过去产品设计知识 王昕 熊光楞等就产品的设计历史建模进行了研究 通过与产品数据管理系 统的集成 有效弥补了现有产品数据管理系统功能的不足 并为设计历史建模以 及利用设计历史支持设计回溯和设计重用提供了良好的基础和环境 王听和熊光 楞提出了集成的设计原理模型 系统提供智能信息检索 自释模拟示范 基于约 束网络的相关检查 多属性决策支持的功能瞳 王克明 熊光楞等分析了协同设 计中产品模型信息传递技术存在的问题 提出了基于产品特征信息重用的设计仿 真协同技术陴1 浙江大学机械系工程及计算机图形学研究所的张树有 谭建荣和陆国栋就可 重用设计的产品设计和进化进行了研究 提出了基于多角度的己有产品设计信息 的协同理解 基于进化的产品设计信息的异构映射 基于网络的产品设计信息共 享等方法 较好地满足了可重用已有产品设计信息快速设计与进化的要求 同时 工程及计算机图形学研究所在工程信息获取 工程信息重建 设计过程和设计历 史建模 设计知识重用等方面也进行了大量研究啪3 祁国宁 顾新建 苏宝华等 就大规模定制下产品建模技术进行了研究 其中余军合 祁国宁和吴昭同对基于 零件库标准的产品信息建模技术进行了研究 1 王玉 邢渊和阮雪榆嘶 矧等研究了机械产品的重用策略 给出了机械产品设 计重用层次与设计重用空间的概念 总结概括了设计重用的使能技术 即c a d 技术 人工智能技术和w e b 技术 并且给出了基于这些使能技术的设计重用框 4 数字化服装产品设计可重用技术研究 架 模型和策略 提出了基于重用的层次 智能c b r 检索模型以及基于重用的 新产品开发研究方法 邱浩波和李从心将面向对象的方法和特征技术应用到零件 分类中 建立了一种新的分类模型 实现了零件级的重用 重庆大学的张建勋 何玉林等研究了可重用集成设计单元和设计重用的理 论 提出了可重用集成设计单元 用于表达 组织和管理可重用的信息 以上研究从不同的角度和出发点对设计重用进行了探讨 但仍然缺乏系统的 理论和方法 研究表明具体到产品设计可重用关键技术的研究 可以归纳为对以 下几个方面内容的研究 1 可重用信息建模技术的研究 2 可重用信息获取技 术的研究 3 可重用信息检索技术的研究 4 可重用信息管理和组织技术的研 究等 下面分别就四个基础技术的研究发展进行综述 1 2 2 可重用产品设计信息建模技术 产品模型是随着现代工业的发展和计算机技术的应用而逐步发展起来的 经 过十九世纪中期从手工制作到工业生产的过渡 直到本世纪5 0 年代 产品定义 的表达方式主要有 自然语言描述 徒手草图 工程图 实体模型以及物理模型 等 到了6 0 年代初之后 随着c a d c a m 的发展 相继出现了二维模型 三 维线框模型 表面模型 g t 代码 实体模型 以及后来出现的特征模型 集成 产品信息模型等 产品信息建模是计算机应用于产品设计技术中的核心内容 在产品可重用设计的研究中 产品设计信息建模方法的灵活性与高效性直接关系 到设计重用系统的应用和发展啪1 在c a d 发展的历史中 为了更好适应新的产品设计方式和制造模式 人们 相继提出了多种产品建模方法 例如 产品信息的几何建模 特征建模 集成建 模 智能建模和生物型建模 建模方法的不断发展反映了产品设计和制造智能化 集成化要求的不断提高口 m i t c h e l l 1 在研究大批量定制设计 d e s i g nf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n 简称 d f m c 过程中 认为产品族模型是满足客户需求多样性的基础 产品族模型建 立初期 就充分考虑了产品的范围经济性和批量经济性 使完成的产品设计能够 满足一定客户群体的需求 而不是单个客户的需求 李慧 等通过对产品建模及基于实例等有关理论和技术问题的分析研究 提 5 数字化服装产品设计可重用技术研究 出了在并行工程先进管理理念指导下的机械产品设计平台的概念 该设计平台为 设计过程中深层次的设计问题提供了有效的解决方案 并能促进对企业的设计成 果及丰富的设计经验进行全面有序的管理与利用 c h i h h s i n gc h u 和y u n g c h a n g h s u 1 提出基于实例的3 d 模型检索的一种新方法 并指出可以解决关于特征继 承等相关的问题 p j j a b d r e w s 啪1 针对详细工程设计给出了两种可重用的方法 1 一般的方法采用交互特征识别和参数化c s g 树技术 2 变量方法克服了 产生通用表达模型的困难 更适合于表达相似的设计族 rga n t c l m e 嘶1 提出了 以特征模式来表达可重用设计知识和基于数据流图的重用过程模型来支持设计 重用 1 2 3 可重用产品设计信息获取技术嘲 3 力 目前 可重用产品设计信息的获取方法主要有两种 一种是离线式 另外一 种是在线式 在离线式产品设计信息的获取技术的相关研究中 基于工程图样的 扫描输入和识别 工程图样理解 三维重建 离线式参数化等都是典型的研究 实例 此外 如特征识别 设计过程重建 设计历史重建等方面的研究也是离线 式产品信息获取技术研究的扩展 离线式产品信息获取的研究对象就是已有的产 品设计知识 在线式产品信息获取技术研究基本上集中于产品信息建模方面 离线式产品可重用信息获取方法 是指产品信息的建立过程和产品信息的获 取过程相分离 在产品信息建立过程中 设计者根据自己的作业习惯 不考虑后 续信息的再使用情况 这种情况的出现 主要是因为在产品信息的建立过程中 没有考虑到后续产品信息应用的新情况 在产品设计的发展历史中 这种情况是 无法避免的 因此面临着对大量已有产品设计知识的处理 因此就出现了离线式 的产品可重用信息获取 获取的目的就是为了重用 传统的产品信息获取方法是通过人们读图样 然后进行图样理解 这种信息 获取方法有一定的局限性 主要表现在能够得到有用设计信息的人必须受过严格 的专业训练 这种局限性限制了产品设计知识的可重用范围 使只有有经验的或 者经过专业训练的技术人员才能重用这些设计知识 然而这种通过人工获取信息 的方法 很难确保在信息交流过程中 对产品信息的理解的准确性 因为产品信 息的建立者和产品信息的使用者往往处于不平等的地位 传统的产品信息建模如 6 数字化服装产品设计可重用技术研究 果针对产品信息建立者而言 是一种在线式的信息获取方法 然而对于非产品信 息的建立者而言 则又是一种离线式的信息获取方法 使用者需要对产品信息进 行理解 理解之后 才能为己所用 三维特征信息获取技术是将不同造型方法建立的产品实体模型 利用人工智 能的方法来获取能够满足产品生命周期下游应用的需求 为实现c a d c a m 一 体化提供方便 其中特征识别是最主要方法之一 根据特征信息表达方式不同 特征识别可以分为 基于模式匹配的特征识别 技术 基于体分解模型的特征识别技术 基于c s g 模型的特征识别技术 1 2 4 可重用产品设计信息检索技术 设计检索的目的就是在已有的产品设计中 找到能够满足设计需求的设计方 案 关于设计检索技术的研究 主要集中在索引的建立 基于实例推理 基于神 经网络的检索三个方向汹1 基于实例推理的设计中 根据a a m o d t 和p l a z a 提出的4 r 模型 整个推理过 程可以分为四个阶段 检索 r e t r i e v a l 重用 r e u s e 修正 r e v i s e 和更新 r e t a i n 系统首先根据问题描述生成查询实例 在实例库中检索出与查询实例 最为接近的库存实例 综合分析查询实例和库存实例 通过重用过程生成候选实 例 然后经过修正过程对实例进行验证和修改生成修正实例 最后通过更新过程 将修正实例转换为学习实例 并且更新实例库m 重用设计知识和设计经验的需求推动了基于实例推理这一人工智能技术在 产品设计领域的发展和应用 基于实例的设计方法是指在以前成功设计的实例库 中搜索与用户需求的设计目标特征最相匹配的一个设计实例的过程 基于实例的 设计方法与人类的决策思维过程相似 都是通过联想以前的类似问题的解决方 法 并且对其进行适当的修改以应用于新问题的解决 与基于规则的知识表达方 法可以用于领域知识非常完善的情况相比 基于实例的知识表达方法可以用于领 域知识不能够完全清楚表达的设计问题 因此 这种方法是对已有设计知识的积 累和获取的有效手段 基于实例推理的方法已经得到越来越多的重视并且在很多 领域得到广泛的应用 随着基于实例设计方法的发展 基于实例的设计过程可以 描述为5 个标准步骤 实例的表达和索引 实例检索 实例重用 实例编辑和实 7 数字化服装产品设计可重用技术研究 例存储 其中实例的表达和存储是最重要的嘲 1 2 5 可重用产品设计资源管理技术 f u j u nw a n g 首先提出了设计资源管理的概念性方法 产品设计资源管理 d r m d e s i g n r e s o u r c em a n a g e m e n t 是一项建立在p d m 设计原理获取 知 识库技术之上的一种全新的设计资源管理技术 其目的就是最大限度地实现对己 有产品设计资源的重用n 4 m 邬町 1 p d m 技术 p d m 技术最早出现在2 0 世纪8 0 年代初期 目的是为了解决大量工程图纸 技术文档以及c a d 文件的计算机管理问题 然后逐渐扩展到产品开发过程中的 三个主要领域 设计图纸和电子文档的管理 材料明细表的管理和工程文档的集 成 工程变更请求指令的跟踪与管理 2 设计原理获取技术 设计原理获取是在软件自动设计领域发展起来的一门技术 是在设计过程中 记录设计决策 通过所获取的设计原理 设计人员可以通过了解设计目的 推断 和学习设计原理 来重用设计资源 3 知识库技术 设计知识库是一种智能的 基于知识的设计产品建模系统 设计知识库便于 协作知识的表达 获取 共享和重用 设计知识库是在大量产品设计知识的基础 上 为用户获取可重用的设计资源提供搜索引擎 能解决在普通的设计数据管理 无法解决的分布环境下知识共享的问题 n i s t 设计知识库项目主要就基于w e b 的知识库建立 产品设计知识的表达等问题进行了研究 并且建立了一个知识库 原型系统 建立一种产品建模语言 实现创建 编辑 浏览产品知识库的交互界 面 辨识功能和关联流的分类 1 2 6 参数化特征造型技术 参数化设计是c a d 中最为重要的研究领域之一 参数化设计的基础是基于 尺寸驱动几何图形 即通过更改尺寸可以达到修改产品的几何模型的目的 与传 统的建模方式比较 参数化设计将设计者从琐碎的拼凑几何元素的操作中解放出 8 数字化服装产品设计可重用技术研究 来 大大简化了用户生成和修改产品模型的操作 提高了设计效率口 姚建盛在 使用三维c a d 进行机械设计 一文中指出 机械零件常用的特 征信息 主要包括 形状特征 精度特征 技术特征 装配特征和管理特征 采 用以零件的特征模型为基础的基于特征的设计方法 使得设计人员的操作对象不 再是原始的线条和体素 而是产品的功能要素 如倒角 圆角 螺纹孔 定位孔 键槽等 它使产品设计工作在更高层次上进行 因此基于特征的设计更符合设计 人员的设计思路 基于参数化特征造型设计的建模方式 要求设计人员建立特征 模型库 而且当设计人员更改某一尺寸或实体时 与其相关的尺寸或实体也会自 动更新 从而避免了更改设计时必须参考多张视图的困扰m 1 赵静等在 虚拟产品的参数化设计与研究 一文中 以 面天线虚拟产品开 发 为背景 深入研究面天线的结构特征 获取了该类产品结构的设计知识 对 该类虚拟产品开发的设计任务进行了抽象和分类 进而提出一套对产品的参数化 设计具有普遍指导意义的方案 产品参数化的基本思路 是研究被参数化对象的 设计过程 将设计工作划分为规律性 事务性 任务和非规律性 创造性 任务 非规律性任务由设计者完成 规律性任务由计算机完成 人机结合 实现最大的 工作效率 1 3 本文研究内容 本文基于智能化技术和计算机技术 面向数字化服装领域 从制造业产品设 计的需求出发 结合服装结构设计等专业知识和三维设计的需求 研究了服装产 品设计可重用关键技术和方法 并建立了面向数字化服装领域的产品设计重用原 型系统 主要研究内容如下 1 服装产品设计信息的可重用性的研究 针对产品设计的可重用性进行了研究 包括设计重用的定义 设计重用的层 次和类型 概括总结了基于实例的设计关键技术 并结合服装领域 提出了服装 产品设计重用的特点以及c b d 技术与服装产品设计的结合方法 2 服装产品设计可重用信息建模技术的研究 为了建立一种适合于服装产品设计的可重用建模技术 来实现基于信息模型 的产品重用设计过程 本文提出了一种层级分解树的b n f 描述法 基于模板的 9 数字化服装产品设计可重用技术研究 界面设计和参数化建模相结合的建模方法 并以服装产品设计为实例进一步的验 证了此建模方法 3 服装可重用产品设计信息获取技术的研究 可重用产品设计信息的获取技术 离线式特征信息的获取和在线式功能信息 的获取 基于二维模型的服装产品设计信息获取技术 款式图特征信息的提取方 法 智能化分析识别算法 结构图特征建模策略 4 服装可重用产品设计信息的检索机制 产品设计检索的特点及具备的条件 产品可重用设计过程中的实例检索机 制 基于实例的检索算法 包括 最相邻近方法 知识引导策略 模板检索策略 等 本文也在此基础上提出了面向服装领域的二阶段模糊匹配检索算法及算法示 例 5 面向服装领域的产品设计重用原型系统的研究 原型系统的建立 提高重用效率的解决方案 针对数字化服装产品设计的可 重用建模 基于实例的数据库建立方法与三维可视化技术的研究 6 人台与衣片三维建模的研究 本文针对服装产品设计可重用系统中产品模型三维显示这一模块 采用了 s u n 公司推出的j a v a3 d 这个功能强大的三维图形接口 直接建立了真实感较强 的场景 实现了参数化的人台模型 并根据边界曲面片法实现了二维样板到三维 衣片的建模 课题采用v b a 和a u t o c a d 作为服装产品设计重用系统的开发平台 采用 j a v a3 d j b u i l d e r 9 0 和r h i n o3 d 作为三维图形接口的开发和显示平台 系统的 总体模块设计如图1 1 所示 1 0 数字化服装产品设计可重用技术研究 图i 1 系统功能模块框图 本文的创新点在于 提出将产品设计可重用技术应用于数字化服装领域 对减少服装制造业中的 重复性劳动 缩短服装产品的开发 设计周期 提高服装企业的竞争力作了 积极的探索 详细探讨了适合于服装领域的产品设计可重用信息的内容 特点及基于实例 的服装产品可重用设计方法 并讨论了服装产品设计可重用建模 信息获取 及数据库检索模块的具体实现技术 最终搭建了服装产品设计可重用系统的 平台 本文所研究的内容在国内外该领域处于领先水平 目前已申请了专利 专利名称 数字化衣身款式图识别及衣领拼接系统 申请号 2 0 0 7 1 0 1 7 2 2 4 6 7 针对可重用技术生成的服装产品 运用人台进行三维显示来加以评判其着装 效果 为服装重用设计后三维可视化显示系统的研究和开发作了有益的尝 试 1 4 章节安排 本文遵循提出问题 解决问题的思路 针对数字化服装领域的特点 展开工 作 具体章节安排如下 第一章 明确提出研究背景 意义及内容 全面介绍相关技术 产品设计 信息可重用关键技术 参数化特征造型技术的研究现状 在此基础 上 提出本文的切入点 明确研究内容 数字化服装产品设计可重用技术研究 1 2 第二章 详细研究了服装产品设计信息的可重用性 本章主要是对产品设计 信息可重用性的基本问题进行了细致的分析研究 包括重用的基本 概念 重用层次与重用空间等 概括总结了基于实例的设计关键技 术 并结合服装领域 提出了服装产品设计重用的特点以及c b d 与服装产品设计的结合方法 第三章 总结了服装可重用产品设计信息的建模技术 研究了设计重用的产 品建模法 在此基础上提出了适合于服装产品设计的可重用建模技 术 层级分解树的b n f 描述法 基于模板的用户化界面设计和参 数化建模技术相结合的建模方法 并以女士开衫为例作了进一步的 阐述 第四章 研究了服装可重用产品设计信息的获取技术 获取技术分为离线式 的特征信息获取和在线式的功能信息获取 并在此基础上 提出了 基于二维模型的服装产品设计信息获取技术 款式图特征信息的提 取方法 智能化分析识别算法和结构图特征建模策略 第五章 研究了服装可重用产品设计信息的检索机制 本章阐述了产品实例 的索引策略和检索机制 分析研究了基于实例的检索算法 包括 最相邻近方法 知识引导策略 模板检索策略等 也在此基础上提 出面向服装领域的二阶段模糊检索算法及算法示例 第六章 详细介绍了面向服装产品设计可重用系统的实现 本章详细阐述了 此系统的环境配置 系统的框架结构 基于实例的服装产品设计过 程和基于实例的服装产品设计工具 并逐一介绍了系统各功能模块 的实现方法 包括 重用检索查询系统 款式图识别系统 实例建 模管理系统和三维模型显示系统 第七章 研究了服装产品设计可重用系统中的三维显示模块 采用了s u n 公司推出的j a v a3 d 这个功能强大的三维图形接口 直接建立了真 实感较强的场景 实现了参数化的人台模型 并根据边界曲面片法 实现了二维样板到三维衣片的建模 在人台和衣片模型的基础上 实现了可视化显示 第八章 结束语 本章对全文进行总结和展望 数字化服装产品设计可重用技术研究 2 数字化服装产品设计可重用技术 产品设计方法通常可分为基于零部件的产品设计 基于实例的产品设计和基 于设计规则的产品设计等 在服装产品设计可重用系统的研究中 针对数字化服 装领域的产品设计 本文采用了基于实例的产品设计方法 本章首先从设计重用技术概述出发 给出了设计重用的定义与类型 然后对 基于实例的产品设计进行了研究 最后重点讨论了面向服装领域的产品设计重用 技术 提出了服装产品设计信息的内容 服装产品设计重用的特点以及服装产品 基于实例的可重用设计方法 2 1 设计重用技术概述 2 1 1 设计重用的定义 在人类文明发展的开始阶段 人们就学会了利用有用的生活经验来解决日常 生活中遇到的各种问题 在解决某一问题时 通常会考虑将以前类似问题的解决 方法 应用到新问题的解决过程中 如果在发现解决新问题时 只是用到解法中 的一部分东西 那么就要改造它 使之适合于解决新问题 如果一些解决方法经 过反复用于解决同类问题 并且其可靠性和正确性经过了验证 那么这些解决方 法就会进一步通用化 标准化 并为更广泛的使用者所接受 在产品设计过程中 设计者在面临一个新的设计任务时 也同样自然地考虑 以前有无该类设计的相关经验 或者有无类似设计的相关实例 如果存在这样的 经验或实例 那么 我们在设计过程中就可以参照这些已有的设计经验或实例 来进行新的设计 产品需求 设计人员设计重用系统 识 图2 1 进化设计过程模型 基于设计知识的继承性及相似性 图2 1 给出一进化设计过程模型 其输入 数字化服装产品设计可重用技术研究 为设计需求 输出为产品描述 新获取的设计知识又会存储到设计重用系统 以 指导下一次设计重用过程 定义2 1 n 1 设计是从设计需求s o 到设计方案s n 的映射 表示为 专s 由于知识的有限性 该映射难以直接实现 b a r d a s z 和z e i d 指出 设计过程 可以看成是从初始状态经过多个中间状态 最后达到目标状态的转换过程 表现 为 专5 js 2 专 一最 设计需求s o 设计方案s n 以及实现它们映射的中 间状态称为设计状态 可见 提高设计效率和质量的关键在于找到初始可行解 减少中间状态 对于设计重用而言 就是要在设计伊始 通过相似检索找到与设 计目标最相似的实例产品 定义2 2 n 1 设计重用是对设计本身及设计活动中所获得知识的重新使用 设计重用是将过去设计的信息 知识或者经验应用到当前的设计活动 英国学者d u 母阻1 等人受软件设计重用的启发 提出了设计重用的过程模型 较系统全面地描述了设计重用过程中的各个关键要素 见图2 2 该模型包括三 个主要过程和六个知识部件 各自的含义简要说明如下 领域知识 d o m a i nk n o w l e d g e 关于过去设计的知识源 领域模型 d o m a i nm o d e l 对设计领域的概念化描述 重用库 r e u s el i b r a r y 重用知识的结构化存储 设计需求 d e s i g nr e q u i r e m e n t 对设计需求的描述 进化设计模型 e v o l v e dd e s i g nm o d e l 一个不完整的 建议的以及最终设 计在任何抽象层次上的描述 完整设计模型 c o m p l e t e dd e s i g nm o d e l 一个新设计完整而详细的定义 基于重用的设计 d e s i g nb yr e u s e 在新的设计环境中对以前获得的概念的 重用 面