УДК 687.016; 658.011.56
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ОДЕЖДЫ
О.Л. Родионова
Беларусь, Минск
Приводится краткий анализ существующих подходов при компьютерном проектировании одежды: на плоскости, в объеме и комбинированный. Отмечается, что наиболее близко отвечает современным требованиям комбинированный - сочетание двух- и трехмерного проектирования. Использование комбинированного подхода рассматривается на примере системы компьютерного проектирования одежды САПР "АВТОКРОЙ", ориентированной на специалистов различного уровня квалификации, позволяющей быстро и качественно создавать любые конструкции одежды, соответствующей направлению моды .
1. Существующие подходы в САПР одежды
Разработка конструкций одежды осуществляется, как правило, на основе рисунка модели, не имеющей математического описания поверхностей. Задача состоит в построении на плоскости чертежей развертки поверхностей будущего изделия. При этом необходимо обеспечить хорошую его посадку на фигуре человека, удобство в динамике и высокую технологичность за счет рационального способа формообразования, гарантирующего логическую взаимосвязь между формой, конструкцией и материалом.
Анализ достигнутого уровня автоматизации конструирования одежды позволяет выделить три подхода при проектировании:
1) построение лекал существующими, в основном приближенными, методами проектирования (2D);
2) трехмерное проектирование - от создания трехмерной формы одежды до получения двухмерных лекал (3D->2D);
3) комбинированный - от построения конструкции на развертке поверхности типовой фигуры человека (сетке) по специально разработанной методике автоматизированного конструирования до визуальной оценки объемного изображения модели, "надетой на фигуру", и корректировки при необходимости в интерактивном графическом режиме модельных линий и конструктивно-декоративных элементов с возвратом на плоскость
(2D ->3D -> 2D).
При первом подходе построение конструкции новой модели осуществляется либо "с нуля" по любой методике конструирования, либо методом градации на все размеры и роста типовой фигуры по данным имеющейся конструкции на базовый размеророст после ввода их в компьютер. При этом подходе качество разрабатываемой конструкции зависит от уровня квалификации конструктора гораздо в большей степени, чем от уровня программного обеспечения. Поэтому системы автоматизированного проектирования, базирующиеся на этом подходе, пригодны только для специалистов высокой квалификации.
Суть второго подхода состоит в том, что на объемное изображение манекена накладывается в интерактивном графическом режиме изображение конструируемой поверхности (формы изделия), а затем строится по трехмерному изображению деталей их развертка с учетом деформации ткани. Такое трехмерное проектирование пригодно для простых по форме швейных изделий типа мужских пиджаков, брюк, женских юбок, а также для решения задач конструирования одежды, выполняемой по индивидуальным заказам [1]. Этот подход чрезвычайно сложен в реализации при разработке САПР из-за необходимости перевода трехмерного изображения одежды в двухмерное изображение ее деталей с учетом технологических свойств материалов, ассортимента одежды и различных технологических тонкостей. К тому же при трехмерном проектировании наиболее полно проявляется художественное восприятие конструктором-модельером формы изделия при создании ее трехмерного образа, а накопленные знания и опыт конструирования остаются невостребованными, в результате чего качество конструкции всецело зависит от того математического аппарата, который должен обеспечить получение точных шаблонов деталей с учетом всех технологических нюансов, что практически в настоящее время достигнуть невозможно.
Комбинированный подход в компьютерном проектировании одежды, имея оригинальные отличительные особенности, сочетает достоинства двух вышеуказанных подходов в части
- использования возможностей трехмерной графики для визуальной оценки полученной внешней формы, ее корректировки на объемном макете;
- более точного учета технологических свойств тканей и построения декоративных элементов, что обеспечивает методика автоматизированного конструирования одежды на плоскости.
Комбинированный подход позволяет широко использовать накопленные знания и мировой опыт, что является гарантией качества создаваемых конструкций.
2. Современные требования к САПР одежды
Большинство применяемых на производстве САПР одежды (отечественных и зарубежных) расcчитаны на специалистов высокой квалификации и качество разработанной даже с помощью компьютера конструкции зависит от знаний и опыта пользователя такой системы, что в полном объеме не может обеспечить производство конкурентоспособной продукции.
Следовательно, на современном этапе автоматизации проектирования одежды должна предшествовать глубокая проработка предметной области, и при разработке САПР необходимо использовать такие экспертные компоненты, как профессиональные знания высококвалифицированных специалистов, оптимизацию проектных процедур, интеллектуальный интерфейс и т.д. Применение баз знаний, созданных на основе обобщения мнений экспертов сокращает возможные варианты решения задач интуитивным путем, исключает субъективные ошибки, обеспечивает высокое качество конструкций одежды.
3. САПР "Автокрой" - эффективный инструмент конструктора одеж-ды
К системам, удовлетворяющим вышеуказанным требованиям, относится САПР "Автокрой", в которой используется комбинированный подход при конструировании - сочетание двух- и трехмерного проектирования.
Отличительными особенностями САПР "Автокрой" являются высокая степень автоматизации всех этапов проектирования, интеллектуальный интерфейс и наличие базы знаний, что дает возможность пользователю любого уровня квалификации решать технические задачи, адекватные его творческому замыслу. Многочисленные эвристические методы конструирования прошли в процессе разработки САПР "Автокрой" проверку и были приняты в качестве определенных правил и критериев, некоторые эвристики приобрели необходимую точность, перешли в класс численных методов решения задач конструирования и легли в основу алгоритмов.
САПР "Автокрой" можно с уверенностью назвать автоматизированным рабочим местом конструктора одежды, позволяющим качественно разработать с минимальными затратами любую конструкцию женской одежды на типовую и индивидуальную фигуры, соответствующую направлению моды.
Несмотря на то, что конструктор - пользователь системы - как бы вынужден использовать определенные (безусловно, лучшие) конструкторские решения, предлагаемые системой и гарантирующие качество посадки будущего изделия на фигуре, создаются условия и для его творческой интеллектуальной деятельности. Система дает возможность конструктору, во-первых, анализировать каждую разработанную конструкцию, предоставляя в конце процесса проектирования вместе с чертежом четкую таблицу расчетных параметров по каждому конструктивному участку, во-вторых, имеется достаточное количество подсказок, комментариев и рекомендаций, воспроизводимых на экране дисплея в нужный момент и не допускающих неоднозначности их толкования. Возможность получить множество проектных решений (вариантов конструкции) одной и той же модели за ничтожно короткое время является хорошей основой для приобретения опыта. Ведь главное для пользователя системы не в том, чтобы точно знать: по какой формуле рассчитывается тот или иной конструктивный участок и как строится конструктивный узел, а в том, как он (пользователь) может влиять на процесс проектирования, чтобы получить желаемую конструкцию.
4. Этапы проектирования в САПР "Автокрой"
В САПР "Автокрой" предусмотрены четыре основных взаимоувязанных этапа:
1) разработка базовых конструкций (БК) расчётно-аналитическим методом, который основан на методике конструирования, представляющей собой общепризнанные конструкторские решения и полученные эвристические зависимости;
2) создание модельных конструкций (МК) путём модифицирования базовых в интерактивном графическом режиме, что позволяет наиболее полно проявить достоинства эвристических методов конструктивного моделирования;
3) корректировка модельных элементов на объемном изображении модели с последующим автоматическим изменением чертежей конструкции;
4) разработка лекал на все типоразмеры расчетно-аналитическим методом.
В настоящее время реализованы 1,2 и 4-й этапы.
На этапе создания БК все задачи конструирования поддаются форма-лизации. В процессе разработки САПР ставилась задача максимально расширить количество создаваемых по определенным алгоритмам базовых конструкций.
В итоге в САПР “Автокрой” можно легко получить около 40 тыс. из тканей и свыше 15 тыс. из трикотажных полотен качественных, хорошо сбалансированных базовых конструкций женской одежды. При этом они отличаются только конструктивными элементами, а время разработки одной конструкции с выводом чертежей на графопостроитель находится в пределах 1 - 10 мин.
На этапе же создания МК некоторые задачи конструктивного моделирования формализовать не представляется возможным. Поэтому в процессе разработки САПР ставилась задача обеспечить эффективность и максимальное удобство модифицирования базовых конструкций. Эта задача решена, во-первых, путем создания такой графической среды, в которой конструктивное моделирование осуществляется как с помощью простейших геометрических команд (провести отрезок, дугу, ломаную, сплайн, создать прямоугольник, трапецию и т.д.), так и макрокоманд, соответствующих операциям конструктивного моделирования одежды (перевод и распределение вытачки, параллельное и коническое расширение, построение складок, сборок, членение деталей, преобразование контуров деталей сплайном, дугой, ломаной). Помимо возможности работать с геометрическими примитивами и операциями конструктивного моделирования в подсистеме имеется возможность разворачивать, копировать и зеркально отображать детали, удалять контур детали, внутренние элементы, участки контура, соединять и разъединять детали, измерять расстояние, масштабировать и т.п.
Для каждой операции конструктивного моделирования создается как бы своя среда, работая в которой пользователь имеет свободу творчества, несмотря на то, что каждый программный модуль содержит в своем составе часть, в которой автоматически реализуются формализуемые процедуры, в частности: производится взаимоувязка деталей между собой после модифицирования одной из них или изменения параметров. Это еще более ускоряет процесс компьютерного конструктивного моделирования и страхует пользователя от ошибок.
Таким образом, при создании МК на основе БК решающая роль отдается геометрическим преобразованиям, с помощью которых можно “насытить” конструкцию теми или иными модельными особенностями. Алгоритмы конструктивного моделирования являются инвариантными для всего ассортимента швейных изделий.
Модифицируя базовые конструкции в специальном графическом редакторе - подсистеме "Моделирование" САПР "Автокрой", можно создать неограниченное множество МК и хранить их в компьютере. В архиве модельных конструкций каждая конструкция может быть идентифицирована не только именем, но и рисунком.
5. Интерфейс САПР "Автокрой"
САПР “ Автокрой” обладает интеллектуальным интерфейсом, благодаря чему работа с системой исключительно проста и удобна. Диалог автоматически генерируется системой. Причем при разработке базовых конструкций в меню предлагается только то, что может удовлетворить предыдущий выбор. Это дает возможность пользователю не задумываться над тем, что характерно для того или иного изделия, вида конструкции, силуэта, покроя рукава и т.д., по сути маршрут проектирования оптимизирован.
В САПР “Автокрой” величина каждого из исходных данных может быть задана системно как рекомендуемая или изменена по желанию пользователя. Однако для некоторых параметров такое изменение допускается в пределах заданной оптимальной области. Это аргументируется тем, что математическая модель конструкции одежды динамична, т.е. параметры точек контура изменяются в зависимости от результатов измерений фигуры человека, свойств ткани, направления моды, а элементы конструкции взаимосвязаны настолько, что малейшее отклонение от значений, лежащих в определенной разработчиком оптимальной области, не гарантирует получение конструкции высокого качества.
Интерфейс имеет широкий диапазон способов ввода и вывода данных, богатый синтаксис, обеспечивает доступность пользователя к информационным ресурсам. Пользователь общается с компьютером, не выходя за пределы языка своей проблемной области. Можно сказать, что интерфейс разработан в соответствии с моделью мира задачи, которая близко соответствует модели этого мира в уме пользователя.
В системе решен ряд технологических задач: учет в конструкции свойств материалов (усадка от влажно-тепловой обработки, растяжимость и т.п.), построение припусков на швы, рациональная раскладка лекал в интерактивном режиме.
САПР "Автокрой" успешно эксплуатируется на ряде предприятий и в учебных заведениях Беларуси.
Л и т е р а т у р а
1. Конструирование одежды в системе САПР. Швейная промышлен-ность. Обзорная информация.- Вып.4.- М., 1992. - C.8.
