САПР швейной промышленности

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального

  образования 

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИИ  И ДИЗАЙНА»

 

Кафедра конструирования и технологии швейных  изделий

 

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА

по  дисциплине  «САПР-отрасли»

на  тему

«Перспективы развития САПР в швейной отрасли»

 

 

 

 

Мартьянова  Мария  Игоревна

Специальность 260901.65 «Технология швейных изделий»

Группа 4-ШД-2

Форма обучения – очная

Номер зачётной книжки – 1032035

Руководитель  Мишенин О.А.

Оценка  работы:_________

 

 

 

 

Санкт – Петербург

2013

Содержание

Введение …………………………………………………………………………. 3 

1 Обзор рынка и классификация отечественных  и зарубежных САПР швейных изделий…………………………………………………………………4

1.1 Степень специализации системы………………………………………  6

1.2 Тип пространства проектирования……………………………………. 6

1.3 Общая характеристика систем пространственного

проектирования  одежды (3D)……………………………………………… 7

1.4 Степень параметризации САПР………………………………………11

2 Перспективы развития Автоматизированного

проектирования одежды………………………………………………………...13

Заключение……………………………………………………………………...21

Список источников……………………………………………………………..22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Современное состояние легкой промышленности характеризуется  рядом отличительных черт, обусловленных  временем и спецификой экономического развития страны. Поэтому сегодня предприятия швейной отрасли могут сохранить свою жизнеспособность только при быстром реагировании на изменения и запросы рынка. Для этого необходимо не только оперативно перестраивать технологические линии, но и искать новые подходы к решению вопросов проектно-конструкторского блока, занимающего важнейшее место в общей структуре производства. Залог успеха швейных предприятий в настоящее время напрямую зависит от своевременного и эффективного внедрения современных компьютерных технологий и прикладных систем автоматизированного проектирования (САПР) в производственный цикл.

В настоящее  время существуют различные САПР, которые позволяют решать комплекс проектных задач по созданию проектно-конструк-торской и технической документации на изготовление швейных изделий.

Проектные задачи в рамках создания новых моделей  одежды различного ассортимента могут включать как сугубо технические разделы (разработка алгоритма построения модельной конструкции изделия или нормирование расхода материалов, градация комплекта лекал на все размеры и роста, создание табеля мер и т.д.), так и творческую проработку композиционного решения новых моделей.

 

 

 

1 Обзор рынка и классификация отечественных и зарубежных САПР швейных изделий

 

В 1970 г. начинается разработка вопросов автоматизации отдельных этапов проектно-конструкторских работ  в швейной промышленности: первоначально  отдельные элементы и технические  процедуры, поддающиеся полной формализации (ввод рабочих лекал при помощи дигитайзера для определения  нормирования материалов и составления  раскладок, вычерчивание деталей, градация лекал и т.д.).

Девяностые годы XX в. характеризуются переходом России к рыночным методам хозяйствования и, как следствие, изменением структуры процесса промышленного производства швейных изделий. В этих условиях зарождаются новые направления в автоматизированном проектировании одежды, характеризующие создание САПР на базе современных интеллектуальных технологий и разработку трехмерных технологий, в корне изменяющей представление о процессе проектирования. Начинаются поиски более совершенных инженерных методов конструирования разверток деталей одежды по заданной поверхности, позиционированной в трехмерном пространстве. Активно разрабатываются новые подсистемы, позволяющие формализовать неформализуемые этапы проектирования, такие как: создание макетов (манекенов) конкретных фигур заказчиков, разработка технических эскизов и т.д.

В общем виде различают классификацию  САПР по следующим основаниям:

• степени специализации системы;
• типу пространства проектирования;
• типу модели поверхности проектирования;
• степени доступа пользователя к параметрам проектирования (рисунок 1).

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема классификации  САПР

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Степень специализации системы

 

Степень специализации системы определяет способность САПР выполнять задачи, характерные для конкретной профессиональной деятельности.

Универсальные САПР, в отличие от специализированных, предназначены для выполнения общепроектных  задач без учета специфики  работы в конкретной профессиональной деятельности . Первоначально были разработаны для машиностроительной отрасли, но благодаря общности

инженерных вопросов позволяют  решать задачи проектирования в различных  отраслях, в том числе и в  швейной промышленности. Развиваются и обогащаются гораздо быстрее универсальных благодаря своей многопрофильности, открытости архитектуры и возможности их модифицирования под задачи пользователя, что в свою очередь создает возможность использования графического и математического аппарата при проектировании новых специализированных САПР. Таким образом, были созданы и успешно развиваются такие системы САПР одежды, как «Eleandr» и «Ассоль», базирующиеся на графическом и математическом ядре AutoCAD.

 

1.2 Тип пространства проектирования

 

Тип пространства проектирования характеризует пространство для проектирования и условно подразделяется на двумерные (2D) системы, системы проектирования трехмерного объекта на основе двухмерных проекций методами начертательной геометрии (2,5D) и системы трехмерного проектирования (3D). При этом необходимо акцентировать внимание, что системы 2,5D-проектирования, опираясь на двухмерное графическое ядро, используют методы расчета пространственных форм объекта в трех проекциях, а системы 3D-проектирования базируются на сложном математическом аппарате для визуального представления и управления пространственной формой объекта в трехмерном пространстве .

 

1.3 Общая характеристика систем пространственного проектирования одежды (3D)

 

3D-системы, или системы «пространственного» конструирования, позволяют описывать модели с пространственными координатами X, Y, Z, и основаны на использовании инженерных методов конструирования второго класса. Данные системы ориентированы на решение проектно-конструкторских задач, связанных с созданием пространственных геометрических образов изделий, так как дают возможность просмотра проектируемого изделия в трех измерениях. Необходимо отметить существенные достижения в области трехмерного проектирования конструкций деталей одежды М.В. Стебельского. Однако вследствие необходимости натурального воспроизведения макетов фигур заказчиков и вследствие технической сложности создания цифровых моделей фигур и одежды при автоматизированном способе проектирования одежды данные системы не получили в свое время достаточно широкого применения.

Исходной информацией при разработке САПР одежды на основе трехмерной базы данных является антропометрическая информация о поверхности торса фигур  потребителей в виде их цифровых моделей, которые, в свою очередь, представляют собой топографическую сеть множества  точек пересечения соответствующих  вертикальных и горизонтальных сечений. Вследствие того, что синтез индивидуальной фигуры потребителя проблематичен  в силу небольших колебательных  движений тела, авторами предложена новая  версия программно-технического комплекса, включающая установку по получению плоских моментальных изображений сложных пространственных объектов с помощью методов фотограмметрии и системы зеркал, пакет программ по синтезу цифровых моделей по плоским изображениям и комплекс средств вычислительной техники.

В настоящее время специалистами  многих научных организаций ведутся  исследования в направлении разработки 3D-систем (МГУДТ, СПГУТД, ИвГТА), на основе применения современных вычислительных средств с высоким интеллектом. Выделяют три основных типа задания моделей в 3D-системах:

• каркасные или проволочные;
• поверхностные, когда поверхность представлена множеством точек, составляющих сплошную оболочку;
• модели сплошных тел объемного изображения объекта.

В швейной промышленности в системе 3D используют в основном первые два типа трехмерных моделей, так как на экране дисплея возможно получение изображения каркаса манекена, или «прозрачного» изделия с изображением основных конструктивных линий. В прогрессивных системах этого типа делаются попытки применения трехмерной визуализации для воспроизведения реального облика одежды, при этом процесс проектирования в системе 3D базы данных включает в себя следующие этапы (процедуры) проектирования:

• на первом этапе – намечаются точки, определяющие границу поверхности пространственной формы одежды, причем для каждой точки указывается степень прилегания к поверхности тела человека;
• на втором этапе – на кривых, задающих границу поверхности, выбираются точки, определяющие края детали (так называемые угловые точки);
• на третьем этапе – выбираются участки, определяющие границы деталей.

Участки границы детали определяются как кубические кривые в преобразованном  пространстве, где в качестве первых двух координат выступают параметры  поверхности тела человека, и в  качестве третьей координаты – степень  прилегания в намеченных точках.

По мере того как конструктор  создает детали в виде последовательности соприкасающихся пространственных кривых, генерируется ее отображение  в преобразованном пространстве.

Необходимо отметить возможность  перевода системы 3D в систему 2D, т.е. получение адекватных разверток поверхности, а также решение обратной задачи, которая, однако, сопряжена с определенными трудностями.

Разработка САПР одежды на основе трехмерной антропометрической базы данных ориентирована на выполнение проектно-конструкторских  работ без изготовления промежуточных  макетов и образцов изделий за счет получения точных конструкций  деталей одежды, обеспечивающих антропометрическое соответствие любым фигурам потребителей.

В связи с чем была выявлена необходимость  проектирования адапти-рованных конструкций  моделей одежды с учетом информации о внешнем образе индивидуального  потребителя при использовании  средств компьютерного проектирования. С этой целью созданы соответствующие  базы данных групп зрительно подобных фигур, в которых внешний образ  потребителя складывается из основных габаритов фигуры, особенностей телосложения, антропологических параметров головы, цвета волос, глаз, кожи лица, психофизиологических и социальных особенностей этого  человека.

Но в силу ряда специфических  особенностей «объемного» проектирования одежды в системе 3D (высокая стоимость программного продукта, программно-технического комплекса и применения современных вычислительных средств с высоким интеллектом), повсеместная переориентация предприятий по изготовлению одежды с различным экономическим статусом на САПР в системе 3D в настоящее время представляется нецелесообразным.

В то же время ликвидация недостатков  метода проектирования 2D, а именно: применение инженерных методов конструирования и разработка новых технологий по проектированию и изготовлению одежды беспримерочным методом за счет создания точных макетов поверхности торса заказчика, на основе интеграции двух способов производства (промышленного способа изготовления одежды с учетом индивидуальных особенностей конкретного потребителя) с использованием последних достижений вычислительной техники делает его конкурентоспособным с методом 3D.

Трехмерные системы проектирования разделяют по типу модели поверхности  проектируемого объекта. Условно классифицируют три типа моделей: твердотельную, полигональную и NURBS-поверхностную модель (от Non-Uniform Rational B-Splines – неоднородных рациональных B-сплайнов, которые формируются на основе набора изопараметрических кривых, описываемых контрольными точками ). Мы говорим об условной классификации, так как многие системы используют несколько способов описания объемных тел в зависимости от решаемых ими задач, при этом, как правило, системы, работающие с NURBS-поверхностями, выполняют операции их преобразования в полигональные и наоборот .

Вместе с тем, представленная на рисунке 1 классификация была бы неполной без дополнительного членения специализированных 3D-САПР швейных изделий на так называемые «Развертывающие» и «Одевающие».

В «Развертывающих» 3D-САПР швейных изделий 3D-технологии применяют до этапа двухмерного конструктивного моделирования. САПР этого класса позволяют проектировать форму изделия в трехмерном пространстве, а затем получать развертки изделия на плоскость для дальнейшего их преобразования («Ассоль», Россия; «Стаприм», Россия).

В «Одевающих» 3D-САПР швейных изделий 3D-технологии применяют после этапа двухмерного конструктивного моделирования и предназначены для проектирования плоских лекал изделия традиционными способами, дальнейшего их «сшивания» и «одевания» на виртуальный манекен для проверки посадки изделия и внесения изменений в плоские лекала («Gerber», США; «Investronica» (Испания); «Julivi», Украина) .

 

1.4 Степень параметризации САПР

 

Классификация САПР по степени параметризации определяет способность той или иной системы описывать и запоминать процесс проектирования в виде набора параметров с целью автоматического воспроизведения при новых значениях параметров. В связи с этим выделяют:

• непараметрические системы, в которых процесс проектирования осуществляется на основе графического или универсального редактора;
• системы, поддерживающие концепцию сквозной параметризации, в которых описание объекта проектирования осуществляется на специальном проблемно ориентированном языке;
• комбинированные системы, ведущие запись алгоритма на отдельном этапе (этапах) проектирования.

Параметрические САПР при проектировании швейных изделий позволяют формировать алгоритмы построения и преобразования чертежей конструкций с исключением традиционного процесса градации.

Недостатком параметрических систем является невозможность выполнения процесса алгоритмического представления лекал, разработанных ручным способом, что значительно ограничивает использование подобных систем на предприятиях с накопленной базой, апробированных картонных лекал, выверенных опытом и многолетней практической работой.

Преимуществом параметрических систем является возможность многократного повторения алгоритма с новыми исходными параметрами (размерными признаками, значениями прибавок, поправочных коэффициентов и т.д.).

Основные направления развития параметрических систем ориентированы на разработку новых макросов и сценариев, позволяющих ускорить описание и реализацию процесса конструирования. На российском рынке САПР швейных изделий на сквозной параметризации основаны такие системы, как «Grafis» (Grafis, Германия), «Грация» (Украина), «Леко» (Вилар, Россия).

В непараметрических САПР описание объектов проектирования осуществляется в большинстве случаев с использованием дигитайзеров с помощью методов компьютерной графики, в которых имитируются действия проектировщика при ручном проектировании. Разработка и редактирование лекал ведётся в естественном для конструктора виде представления информации. Архивные базы данных объектов проектирования (комплектов лекал) хранятся в виде координат опорных точек, причём каждая деталь хранится отдельно, что, естественно, занимает большой объем ресурсов памяти компьютера. К числу непараметрических систем относят «СТАПРИМ» и др.

Комбинированные САПР представляют собой комбинацию простоты использования непараметрических систем и широкие возможности формализации процесса проектирования параметрических. При этом все комбинированные САПР классифицируют по степени доступа пользователя к параметрам проектирования на 3 типа:

• с ограниченным доступом;
• полным доступом на отдельных этапах проектирования;
• полный доступ на всех этапах проектирования .

Комбинированные системы первого  типа с ограниченным доступом пользователя к параметрам проектирования основаны на непараметрическом подходе и предлагают пользователю готовые алгоритмы проектирования с возможностью изменения параметров («EleandrCAD», Россия; «Lectra», Франция).

Комбинированные САПР второго типа с полным доступом на отдельных этапах проектирования имеют четкое разделение на подсистемы в зависимости от этапа  проектирования, при этом некоторые  подсистемы обладают полной или частичной  параметризацией («Comtense», Россия; «Gerber», США; «Investronica», Испания; «Optitex», Израиль; «PADsystem», Канада; «Реликт», Россия).

Комбинированные системы третьего типа с полным доступом к параметрам проектирования позволяют пользователю по своему усмотрению включать режим  записи алгоритма и самому определять его параметры на любом этапе  проектирования изделия. К таким  системам относится САПР «Ассоль» (Россия) и «Грация» (Украина).

 

2 Перспективы развития Автоматизированного проектирования одежды

 

Прослеживая эволюцию производства швейных  изделий за последние 25–30 лет, нельзя не отметить, что многие самые смелые идеи создания одежды, соответствующей  внешнему облика потребителя, имеющей  высокую степень соответствия фигуре, изготовленной без примерок за максимально  короткие сроки, сегодня вполне реальны  и, более того, – это принцип  работы многих отечественных предприятий  по производству одежды.

Вместе с тем, всегда существовала объективная сложность в общении  конструктора и дизайнера по представлению  и воплощению оригинальных художественных разработок, особенно изделий новых  форм, объемов и пропорций, из новых  видов материалов.

До внедрения САПР в швейное  производство арсенал конструктора при разработке проектов новых решений  моделей ограничивался использованием традиционных методик плоскостного проектирования, базирующихся на собственных  методиках определения и набора исходных данных (размерных признаков  и прибавок), интуиции и опыта  проектировщика. При этом традиционные технологии плоскостного проектирования одежды представляют собой феноменологическое обобщение сложного процесса обеспечения соответствия между плоскими чертежами (лекалами) и трехмерным образом одежды. Сложность состоит в том, что в процессе проектирования отсутствует трехмерный образ одежды или он «содержится» лишь в воображении одаренного конструктора. Сложно и практически невозможно получить развертки высокой точности, если самой одежды не создано ни в каком виде, кроме плоскостного эскиза.

Мега вариабельность формы и  размеров тела человека является основной причиной невозможности разработки формализованного математического  аппарата для получения исходной информации о поверхности тела заказчика  при изготовлении одежды традиционными (плоскостными) способами проектирования. Сложность изготовления одежды с  высокой степенью соответствия конкретной фигуре объясняется также использованием приближенных способов получения исходной информации контактными методами исследования размеров и формы поверхности  тела человека. При этом, анализ любой  традиционной методики плоскостного проектирования одежды показывает минимальное использование (или полное отсутствие) проекционных размерных признаков. Вместе с тем, известно, что именно данная группа размерных признаков фигур человека имеет высокую информативность  о пространственных особенностях тела человека и положена в основу создания пространственной формы манекенов.

Начало научных исследований, направленных на разработку пространственной формы  тела человека было положено в конце 50-х – начале 60-х гг. XX в. в Московском технологическом институте легкой промышленности (Московский государственный университет дизайна и технологии) под руководством А.В. Савостицкого. С этого же времени начинают свое развитие бесконтактные методы исследований внешней формы тела человека. Появление и широкое использование цифровой фотографии открыли новые возможности и пути разработки бесконтактных методов измерения внешней формы тела человека и создания макетов фигур на основе использования принципов контурографии. К современным устройствам, реализующим принципы контурографии, относятся 3D-дигитайзеры.

В настоящее время ассортимент  бесконтактных методов исследования форм сложных криволинейных поверхностей (к которым относят и тело человека) значительно расширен и включает фотограмметрию, стереофотограмметрию, теодолитную (угловую) съемку, прямого и косого ортоскопического проектирования, фотопрофилографии, растрографии или муар-эффекта, голографии.

Среди современных бесконтактных  методов измерения выделяют методы, базирующиеся на принципе проецирования  световой «сетки», а также отражения  от исследуемой поверхности различного рода излучений (лазерного, электромагнитного, ультразвукового).

В настоящее время швейной промышленности получают широкое распространение  трехмерные дигитайзеры, которые используются в качестве систем трехмерного боди-сканирования (3D- bodyscan, т.е. «трехмерное сканирование человеческого тела») (рисунок 2).

Автоматическая установка 3D-сканирования WB4 позволяет «измерить» все размерные признаки, путем сканирования поверхности тела человека в полный рост всего за 12 сек. Несмотря на необходимость «защиты» человека от лазерных излучений в таких САПР, как «Lectra» и «Gerber», используется лазерный сканер Scanliner компании Tecmath.

Данные устройства автоматического  измерения поверхности фигуры человека позволяют интенсифицировать процесс  обмера, но в отечественной промышленности их использование весьма проблематично, в том числе и за счет высокой  стоимости оборудования.

Вследствие чего представляют интерес  разрабатываемые в настоящее  время комплексы бесконтактной  антропометрии на основе системы  технического зрения, в том числе и заявленный в способ «снятия размерных признаков при помощи цифрового фотоаппарата + программа LF1».

Первоначально, для фиксации существующих нелинейных и масш-табных искажений  фотоаппарата фотографируется «сетка», нанесенная на лист с шагом 10´10 см, и все искажения «запоминаются».

Положение камеры фиксируется специальной  стойкой (возможно использование переносного  штатива). Заказчика фотографируют  не менее четырех раз. Желательно, чтобы он принял естественную осанку (рисунок 3).

Далее по ведущим размерным признакам (рост, обхваты груди и бедер) в  системе формируется трехмерный манекен, который совмещается с  фотографиями в различных проекциях. Оператор совмещает антропометрические точки манекена и фотографии заказчика (рисунок 4) и получает набор индивидуальных размерных признаков («электронный двойник») (рисунок 5).

Далее эти размеры передаются в  систему конструирования, где по традиционной методике или технологии 2,5D-проектирования, лекала рассчитываются, выводятся на принтер или плоттер  и передаются в раскрой (рисунок  6).

 

 

 

 

Рисунок 2 – Автоматическая установка 3D боди-сканирования WB4

 

 

Рисунок 3 – Пример проведения фотосъемки цифровым фотоаппаратом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Пример совмещения антропометрических точек манекена

и фотографии заказчика

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Пример разработки «электронного двойника»

 

 

Рисунок 6 – Разработка комплекта лекал проектируемого изделия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение 

 

Последние годы характеризуются значительным совершенствованием систем геометрического моделирования. Активно используются технологии параметризации, позволяющие пользователю вносить изменения на любом этапе проектирования. Появились средства трехмерного поверхностного и твердотельного моделирования. Значительно улучшился интерфейс ведущих САПР швейных изделий.

Основными задачами совершенствования современных систем автоматизированного проектирования швейных изделий в настоящее время являются:

1. разработка сквозной интеграции и параметризации процесса проектирования швейных изделий от разработки эскиза до технологической подготовки производства на основе модульного проектирования;
2. переориентация процесса автоматизации на преобразования объектов, а не процесса проектирования;
3. разработка комплексных САПР от элементов чертежа эскиза, конструкции до элементов технологического потока при организации и передаче потоков между ними позволят пользователю управлять процессом проектирования без дополнительных затрат времени на новую проработку всех стадий;
4. разработка и организация САПР на основе единой информационной системы, интегрирующей и управляющей всеми этапами проектирования;
5. применение интеллектуальных технологий, в том числе и исполь-зование искусственного интеллекта экспертных систем.

 

 

 

 

Список используемых источников:

 

1. Интернет источник http://slovari.ruprint.ru

2. Интернет источник http://www.lectra.com

3. Интернет источник http://www.gerbertechnology.com

4. Интернет источник http://www.investronica-sis.es

5. Конструирование одежды с элементами САПР [Текст] : учебник для вузов / Е.Б. Коблякова, Г.С. Ивлева, В.Е. Романов, А.И. Мартынова [и др.] ; отв. ред. Е.Б. Коблякова. – М. : Легпромбытиздат, 1988. – 464 с. : ил.