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新版文化女装衣身原型参数化制图数学模型09

发布时间:2016-08-31 05:00

  本文关键词:新版文化女装衣身原型参数化制图数学模型,由笔耕文化传播整理发布。


第30卷第3期;2009年3月;纺织学报;JournalofTextileResearch;V01.30Mar.;No.32009;文章编号:0253.9721(2009)03.0;新版文化女装衣身原型参数化制图数学模型;王宗荣,张皋鹏;(四川大学轻纺与食品学院,四川成都610065);摘要;比较日本新旧版文化女装衣身原型的区别,分析新版文;主要对省道的位置

第30卷第3期

2009年3月

纺织学报

JournalofTextileResearch

V01.30Mar.

No.32009

文章编号:0253.9721(2009)03.0082.06

新版文化女装衣身原型参数化制图数学模型

王宗荣,张皋鹏

(四川大学轻纺与食品学院,四川成都610065)

摘要

比较日本新旧版文化女装衣身原型的区别,分析新版文化女装衣身原型的特点。新版文化女装衣身原型

主要对省道的位置进行了调整,并进行了重新分配。使省道的分布更加均匀合理,适应各类款式的服装结构设计。根据AutoCAD的制图和编辑功能,研制新版文化女装衣身原型参数化制图的数学模型。对原型结构图中结构复杂的领口线、袖孔线等曲线段绘制的数学模型进行深入探讨,并给出科学精准的数学模型。以AutoCAD2007的VBA二次开发工具,研制新版文化女装衣身原型参数化制图的程序。程序的成功运行实现了原型的参数化制图,为服装结构的参数化制图提供了可参考的路径和方法。关键词

文化服装原型;AutoCADVBA;参数化制图;数学模型

941.2

中图分类号:"IS文献标志码:A

Studyofparameterizedcartography

on

mathematicmodel

forcultural

garmentprototypeoffemalebodies

WANGZongrong,ZHANGGaopeng

(CollegeofZ瘴rhtIndustry&Textile&FoodEngineering,¥ichuanUniversity,Chengdu,Swhuan

610065,Ch/na)

Abstract

Thecharacteristicsofthelasteditionoftheculturalgarmentprototype

are

analyzedaftercomparing

thelatestJapaneseculturalgarmentprototypeoffemalebodies诵tlltheoldones.Thedamshavebeenrelocated

and

distributedinthelasteditionoftheculturalgarmentprototypewithequality.Thismodificationmakesthe

to

prototype

bemoresuitable

to

thevariousgarments’constructiondesign.Themathematicmodelaboutthelast

to

editionofculturalgarmentprototypeforfemalebodiesisexploitedforparameterizedcartographyaccordingthefunctionsofdrawingandeditinginthegarment

AutoCAD.The

onto

complicated

curve

parts

ofthenecklineandarmholeof

prototype

forfemalebodieshavebeenstudiedand

the

theaccurate

mathematic

modelshavebeen

built.The

programfortheparameterizedcartography

mathematic

modeloftheculturalgarmentprototype

forfemalebodiesisdeveloped.Ithasbeenachievedprogramrunningsuccessfully.Italsoprovidesforgarments.Keywords

an

drawtheprototypeinparameterizedprocesswiththe

on

approachofparameterizedcartography

mathematic

model

culturalgarmentprototype;AutoCADVBA;parameterized

cartography;mathematic

model

用计算机绘制服装结构图的方法一般分为2种:手工制图和参数化制图。手工制图指的是模拟手工用笔、尺子和纸张等工具绘制服装结构图的方

由计算机自动计算并确定服装相关结构线的位置、尺寸和形态,最后完成服装结构图的绘制,在参数改变的情况下,计算机能够自动改变并绘制与之相应的结构¨J。手工制图每次只针对单一的尺寸规格,步骤繁琐重复,对不同的尺寸需要通过推档才能获得服装结构图,效率低下,稳定性差,精确度低。而参数化服装制图可以针对任何尺寸进行制图,,不需要推档等作业,操作简便,工作效率高,制图精确,具

式,利用计算机绘图软件中的直线或曲线等绘图命令及相关的图形编辑命令,一笔一画地绘制服装结

构图。参数化制图指的是根据与服装结构有关的关键性约束值(即参数,一般指人体关键部位的尺寸,如胸围、腰围和背长等尺寸),通过一定的数学关系

收稿Et期:2008—03—21

修回13期:2008—10—23

作者简介:王宗荣(1984--),男,硕士生。研究方向为服装CAD。张皋鹏,通讯作者。E-mail!gaopeng-zhang@163.com。

第3期

王宗荣等:新版文化女装衣身原型参数化制图数学模型

‘83‘

有极强的稳定性晗,。

服装结构的平面制图包括工程制图法(又称为比例裁剪法)和原型制图法。工程制图法针对单一

的服装进行结构设计,原型制图法则是根据科学简

便的数学模型来建立服装原型,进而依照逻辑性的结构变化得到针对具体服装款式的服装结构图,其制图原理和方法与AutoCAD的制图和图形编辑功能非常符合,在AutoCAD中最适合采用原型制图法进行服装结构的设计。

与大多数专业的服装CAD软件相比,AutoCAD制图软件的突出特点和优势在于可以采用多种方式进行软件的二次开发或专业化定制。AutoCAD提供了VBA编程语言,开发环境容易理解,与其他Windows应用程序的互操作性强,是开发服装参数化制图程序的有效工具”-。

最新版日本文化服装原型对衣身原型的结构作了较大的改变,其结构比例、省道分配及宽松量更趋科学合理,制图简单,适合参数化制图,适应实际制版的需要H1。由此,本文以日本新版文化女装衣身原型为基础,参考其手工绘制的方法和要求,根据

AutoCAD

2007制图软件的图形绘制及编辑原理,研

制原型参数化制图所依据的数学模型,在此基础上利用AutoCADVBA二次开发工具,研制开发日本新版文化女装衣身原型参数化制图软件,实现原型的参数化制图,为服装成衣结构的参数化制图寻求实现的途径和手段。

1建立数学模型的基本原理

1.1基本原则

新版文化女装衣身原型的制图仍然是针对手工制图方式创建的。前后衣身肩线和侧缝线及各省道闭合后,相关结构线(例如前后领口线和袖孔线)的连续性无法得到有效的控制,因此,要适应AutoCAD精准制图的需要,必须对原型进行更加精确的规范和调整。原型的参数化制图必须建立在科学合理的数学模型基础之上。适应于AutoCAD服装制图的数学模型应当具备以下条件bJ:结构合理;尺寸准确;结构线相互关联;结构线具有可编辑性。

新版文化女装农身原型通常由直线或曲线构成。在AutoCAD中开发服装结构制图程序可以调用直线、射线和多段线等绘图工具绘制直线;可以利用B6zier曲线怕1、椭圆弧、多段线或圆弧等工具建模绘具体使用时还需要利用AutoCAD的剪切、延伸、平移或剪断等图形编辑工具对原型进行结构线的变化,对省道进行分解、合并或转移,最终获得所需要的服装结构图。而在AutoCAD中所有样条类曲线均对这些编辑工具无效[5】,如果使用样条曲线绘制原型中的曲线将限制服装原型进一步的变化和修改,因此,在设计文化女装衣身原型绘图数学模型时,需要选择多段线中的圆弧来拟合领口线和袖孑L线,这样才能满足原型绘制和编辑的需要。

文化女装原型手工绘制的数学模型以胸围、背长和腰围的尺寸为参数,原型图的侧缝线与腰线的交点(图1中的点P)为绘图起点,其余各尺寸均由上述3个参数根据新版文化女装衣身原型【71的数学比例关系推导得出。文化女装原型手工制图的数学模型对一些曲线的定义不是非常明确,除相关的控制点外,曲线的形态确定依赖于制图人的经验和直觉,而且不仅不能确保结构线的连续性(例如前衣身原型中被省道分开的上下2段袖孔线在省道闭合后是否平滑连续),也无法在AutoCAD中进行曲线函数的精确定义和绘制;因此,必须在手工制图的数学模型基础上对相关图形对象进行更加精确的定义,才能精确地实现新版文化女装衣身原型的参数化制

图‘8。111。

1.2方

设定文化女装衣身原型的参数值如下:胸围84

cm,背长38cm,腰围64cm,以此来建立女装原型

制图数学模型(见图1)。

1.2.1数学拟合

文化女装衣身原型中曲线段的数学拟合是建立数学模型的难点。在AutoCAD中原型的所有曲线段都可根据起点、终点以及在起点或终点处曲线的切线方向等项目加以定义并进行绘制。以图1中袖孔省道上段的袖孔线F7∥为例,根据文化女装原型的绘制方法可以确定点F7、∥的确切位置(点的坐标),袖孔线在起点F7的切线方向(垂直于肩斜线)和点∥处的切线方向(2700方向)。确定了上述条件后,在AutoCAD中即可利用“多段线”来绘制这段袖孔线,具体方法如下。

1)经过点F7作肩斜线E7F’的垂线F7j7,与胸宽线相交于点,,比较直线F7,,和直线,K7的长度,以较短的一条线段长度在另一条线段上确定一点(此例是在直线I'K7上确定点-,’,其中F7,,=,-,7)。

2)经过点,作胸宽线的垂线J7G7,与肩斜线的

?84?

纺织学报第30卷

(a)前衣身Co)后衣身

.图1新版文化女装原型衣身数学模型

Fig.1

Mathematicmodelofculturalgarmentprototypeforfemale

body.(a)Frontbody;(b)Back

body

斜角(肩线与水平线的夹角),其值为22。,即圆弧,7_,7所对应的圆心角为220。

3)以点F7为起点,点,7为终点,直线,,,为切线方向,圆心角为220(11M90),绘制圆弧,并用直线连接点_,7和∥。

通过上述方法所绘制的曲线经过了起点F7和终点∥,并且曲线在这2点处的切线方向都满足原型结构的制图要求(与肩斜线垂直,与胸宽线相切),整个曲线由平滑连续的圆弧段F7,和直线段.,7∥组成。与手工制图相比,该方法所绘制的袖孔线增加了控制点.,7,使得袖孔线在满足手工制图要求的基础上更加精确,适应在AutoCAD中精确建模的要求。1.2.2曲线绘制

根据1.2.1中曲线的绘制模型即可利用AutoCAD“多段线”的“圆弧”选项来完成这类曲线的绘制。其具体方法为使用Polyline(多段线)对象的SetBulge(设置凸度)进行圆弧的精确计算和绘制。在程序中的表达格式为object.SetBulge(index,value)。编写程序的步骤如下。

1)定义一个多段线数组。即将各段圆弧的起点和终点的坐标值赋给所定义的数组。例如前衣身袖孔线上段曲线(见图1(a))需要设置数组元素个数为6的大数组,分别接受3个结构点(F7、_,7和r)的横、纵坐标值。

多段线数组:a[6]坐标赋值:

a[0]=F7菇;a[1]=F7Y;a[2]=J7戈;a[3]=J'y;a[4]=K'x;a[5]=K'yo

该步骤确定了曲线各段圆弧的起点和终点的坐

标以及圆弧绘制的顺序。

2)设置多段线。在程序中调用“AddPline(a,O)”函数,其中参数“a”为步骤1)所设定的多段线数组名,“0”表示多段线的线宽。

3)绘制多段线。在程序中调用函数“SetBulge(index,value)”,index是所设置的圆弧的位置,它是从0开始记数的整数,index=0,1,2分别表示第1、第2、第3段多段线为圆弧;参数“value”为圆弧的凸度。在该函数中凸度是指在指定的2个顶点之间的圆弧所包含的圆心角的1/4的正切值¨1。

’’

利用AutoCADVBA语言中的函数Polyline.SetBulge(index,value)所绘制的圆弧经过了指定的圆弧起点和终点,并且保证了圆弧在起点和终点处与对应的直线方向相切,符合原型中曲线的绘制方法和模式,因此,利用该函数进行圆弧的绘制最终归结于如何确定圆弧的起点、终点以及起点和终点的切线方向所确定的圆心角。

2文化女装衣身原型的数学模型

新版文化女装衣身原型制图数学模型的建立,其难点和重点在于领口线和袖孔线。本文将就这2个部位制图的数学模型进行深入探讨。

2.1衣身原型领口线的数学模型

新版文化女装衣身原型领口线是先确定前衣身领口线,然后再绘制后衣身领口线。前衣身领口线要求在前领侧点处与竖直线层7C7(直开领)相切,在中心线处与水平线B7C7(横开领)相切(见图1(a))。为

。85。

第3期王宗荣等:新版文化女装衣身原型参数化制图数学模型

心角”的圆弧绘制模式,需要确定上述3个结构要素。

如图1(a)所示,直线E’C’比直线B7C7长,因此,可在直线E7C7上取点D7,使直线D7C7=B’c’。由于前领口线在顶点D7和B7处的切线相互垂直,因

,_‘。、

此,D7曰7对应的圆心角为900(7c,2)。根据上述设计,设置多段线的顶点依次为点E7、D7和日7,多段线在E7D7段的凸度为0(绘制直线),在D7曰7段的凸度为tan[(7c/2)/4],由此所绘制的前领口线连续平滑,经过各结构控制点,并与横开领和直开领相切。

后衣身的领口线是在前衣身领口线的基础上进行绘制的。后衣身领口线要求与横开领线AC相切,并经过后领侧点D(见图l(b)),同时要求前后衣身在肩线缝合后保持前后领口线的整体平滑性。要满足上述要求,首先须确定后领口线在后领侧点D处的切线,然后确定控制点口,计算圆弧对应的圆心角。设想前后衣身原型在肩线处对接并使前、后领侧点重合。要保证前、后领口线的连续性,前、后领口线在领侧点处的切线应为同一条直线,因此,么CDF(见图1(b),点F为后肩线与后衣身上平线的交点)与么F7E7C7(见图l(a))互补。文化女装原型前衣身的肩斜度为22。,那么么F7

E7C7=90。一

220=680,则么CDF=180。一680=1120,这样可以确定后领侧点的切线CD的方向。如图l(b)所示,以直线AC和CD较短的线段长度为准在直线AC上取点曰,使BC=CD。分别经过点曰和点D作2条切线AC和CD的垂线,2条垂线的交点为E。由于后肩斜线的倾斜角(后肩线与水平线的夹角)为180,所以么DFC=180。由此,根据三角形内角和定理,可以求得

[DCF=1800一么CDF一[DFC=

180。一1120一18。=50。

在四边形BCDE中,根据四边形的内角和定理以及该四边形中1组对角均为直角的特殊性,可以得出另外1组对角么BED与么县CD互补,而么DCF与么BCD互为补角,所以么BED=么DCF=500。即

,_一、

BD所对应的圆心角为500(5耳/18)。

根据上述建立的数学模型,设置多段线的顶点依次为点A、曰和D,多段线在AB段的凸度为0,在BD段的凸度为tan[(5兀/18)/4]。由此所绘制的后领口线连续平滑,经过各结构控制点,并与横开领相切,与前领口线保持连续。

2.2后衣身原型袖孔线的数学模型

在图1(b)所示的新版文化女装后衣身原型中,

点G为后肩端点,直线DG为后肩斜线,其倾斜角为180,直线JN为后背宽线。新版文化女装后衣身原型袖孔线要求在后肩端点处与后肩线垂直相交,在点.,处与背宽线相切,同时要求在最低点肘处与胸围线MN相切。为此可以按以下方法建立后袖孔线制图的数学模型:经过后肩端点G作后肩斜线DG的垂线,与后背宽线JN相交于点,,以直线甜和直线Ⅳ较短的长度为准在直线a上取点日,使

椰=刀。分别经过点日和.,作直线G,和Ⅳ的垂

线,2条垂线相交于点£。由于HL和DG均与c,垂直,故2条直线平行,同时直线皿为水平线,因此,么Hid与前肩线的水平倾斜角相等,其值为180(兀,10)。

后衣身袖孔线在拐点,以下段的曲线类似前衣身领口线,以直线JN和MN中较短线段的长度为

,_。、

准,在直线JN上取点K,使KN=MN,这样KM所对应的圆心角为900(7:/2)。

根据上述建立的数学模型,应用多段线绘制后袖孔线的方法为:设置多段线的顶点依次为点G、

日、,、K和膨,多段线在伽段的凸度为0,在HJ段

的凸度为tan[(7【/10)/4],在腰段的凸度为0,在

KM段的凸度为tan[(7c,2),4],由此所绘制的后袖孔线连续平滑,经过各结构控制点,并与后肩线垂直相交,与胸围线相切。

2.3前衣身原型袖孔线的数学模型

新版文化女装前衣身原型袖孔线被袖孔省道分为上、下2段(见图l(a))。前衣身下段袖孔线要求在最低点处与胸围线MN7相切,在端点Q’处与竖直线p7S7相切。为此可以按以下方法建立前袖孔线下段部分制图的数学模型:

在新版文化女装衣身原型中(见图1),由于p7S7=JN,MS7=MN,以直线Q757和MS7中较短线段的长度为准,在直线p7S7上取点R7,使R’S7=MS7,这样弧线MR7所对应的圆心角为90。(州2)。

根据所建立的数学模型,设置多段线的顶点依次为点肘、尺7和Q7,多段线在MR’段的凸度为t锄[(州2),4],在R7Q7段的凸度为0,由此所绘制的袖孔线连续平滑,经过各结构控制点,并与胸围线和竖直线p7S’相切。

前衣身上段袖孔线是在下段袖孔线的基础上进行绘制的。在结构上前衣身上段袖孔线要求与肩线垂直相交,与胸宽线相切,同时要求前衣身上段袖孔

?

86

?

纺织学报

第30卷

闭合后重合,并且还要保持整段袖孔线的整体平滑性。而袖孔省的大小么Q7N7M7=(B/4—2.5)o,其中曰为胸围的净体尺寸。

要满足上述要求,首先须确定下段袖孑L线在省道底端点肼7处的切线,然后确定控制点∥,计算圆弧对应的圆心角。如图1(a)所示,要保证上、下袖孔线的连续性,则上、下袖孔线在端点Q7和M7重合时,二者的切线应为同一条直线,因此,么N’Q7S7与么Ⅳ7M7£7互补。直线MN7为前衣身胸围线,设N7Q7所成的矢量角(即直线与水平向右的方向所形成的夹角)为口,N7M7所成的矢量角为口。在三角形N'Q7S7中,根据三角形的内角和定理得

么N’Q’S’=1800一[N’S’Q’一[Q’N—S=

1800一900一(1800—a)=口一900么Ⅳ7M7L7=1800一(tTt一900)=2700一口这样就可以确定袖孔省道底端点肘7处的切线肘’己7。

在胸宽线上取点∥,使M7L7=K'L7。分别经过点膨7和K7作2条切线M7L7和K7£7的垂线,2条垂线相交于点P7。在直线肘7£7、Ⅳ7肘7和胸宽线所组成的三角形中,根据三角形的内角和定理可推算出直线肘7£7与胸宽线的夹角为口一口。由于图l(a)中的四边形M7L’K'P7和图1(b)中的四边形BCDE具有相同的性质,同理可得

么M7P7肜=(tTl一口)=(B14—2.5)。前文已对前衣身K7F7段袖孔线绘制的数学模型做了分析和计算,此处不再赘述。

根据所建立的数学模型,设置多段线的顶点依次为点M7、∥、.,7和F7,多段线在肘7K7段的凸度为tan[(B/4—2.5)丌/720],在K7.,7段的凸度为0,在,,段的凸度为tan[(117t/90)14]。由此所绘制的前衣身上段袖孔线连续平滑,经过各结构控制点,并与胸宽线相切,与下段袖孑L线保持连续。

3程序调试

根据数学模型,利用AutoCAD2007的二次开发语言VBA(Visual

Basicfor

Application)编制了新版

女装衣身原型参数化制图的程序。在AutoCAD中调用该程序将会出现参数录入对话框(见图2),在对话框中输入相应的人体尺寸(包括胸围、腰围和背长),确定制图的起始点位置(输入坐标或在屏幕上自动拾取一点)即可绘制前衣身或后衣身的原型结构图。在参数录入框中,输入不同的胸围、腰围和背

长尺寸,可以制得不同尺寸的女装衣身原型结构图

(见图3)。

图2输入参数的对话框

Fig.2

DiMogboxforinputofparameter

图3参数化绘制的文化女装衣身原型

Fig.3

Culturalgarmentprototype

forfemale

bodiesdrawn

basing

on

programofparameterizedcartography

根据本文所讨论的数学模型研制的参数化制图了每段结构线的完整性和相对独立性,并且这2种型的制版作业。这样可以充分发挥服装原型灵活机参数化程序制图不仅具有效率高,制图精准,质以及各设计要素之间的关联性,由此造成省道的两程序采用AutoCAD的多段线或直线绘制原型,保证线型几乎适应于AutoCAD所有的编辑功能,因此,操作者能够调用相关的编辑指令对原型图进行必要的编辑和修改,实现结构线的变化,省道的转移、分解

或合并,线条的平移、修剪或延伸,缝份的增放等原动的制版功能。

量稳定,操作简便等优点,同时还弥补了手工制图数学模型不够精确,结构线不易控制等问题。例如手工制图是分部件进行制图,往往忽略了各部件之间边不等长,而导致省道合闭后所在的结构线不平滑;前后衣身对接后,对接线的长度不相等或曲线的切

线方向不一致,相对接的结构线不平滑等问题。本

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