Удосконалення конструкцій одягу на основі геометричних параметрів тіла людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державна академія легкої промисловості України

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.19.04. “Технологія швейних виробів”

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сьогоднішній стан вітчизняного виробництва одягу вимагає структурної перебудови процесу проектування одягу, автоматизації та комп`ютеризації галузі, що забезпечить зменшення терміну розробки і впровадження у виробництво нових моделей одягу, а також сприятиме підвищенню якості і конкурентоспроможності вітчизняної продукції. Удосконалення процесу проектування виробів проходитиме успішно в тому випадку, коли воно буде здійснюватися на базі розвитку теоретичних досліджень та наукових положень у даній галузі.

Сучасний процес проектування одягу характеризується недосконалістю інформаційної системи щодо розробки конструкцій одягу на різні типи фігур, що зумовлює виробництво виробів, які не відповідають вимогам споживачів. Одним із основних показників, що впливає на споживчу якість одягу є антропометричне узгодження розмірів та геометрії фігури людини з формою та розмірами конструкції одягу. Розмірна характеристика фігури, надана у діючій нормативній літературі, не відображає складної геометрії поверхні тіла, що негативно впливає на якість визначення конструктивного устрою одягу.

Все вищеозначене зумовило необхідність:

визначення методу формування інформації про геометрію поверхні різних типів фігур;

встановлення залежності між конструктивним устроєм одягу та геометричними параметрами тіла людини;

розробки принципового конструктивного устрою одягу на різні типи фігур.

Теоретичні принципи, розроблені в результаті вирішення поставлених питань, можуть бути використані в умовах промислового проектування одягу на різні типи фігур та в індивідуальному виробництві з врахуванням геометрії поверхні тіла.

Мета роботи.

Основна мета роботи полягає у розробці принципового конструктивного устрою (ПКУ) одягу в залежності від геометрії поверхні різних типів фігур, як основи для подальшого отримання різноманітних конструкцій одягу.

Для досягнення поставленої мети були намічені наступні задачі:

1.Створити антропометричну інформаційну базу щодо конструювання одягу на різні типи фігур.

2.Визначити принципи формоутворення поверхні тіла при її площинному відображенні.

3.Визначити вплив геометричних параметрів тіла на конструктивний устрій розгортки.

4.Розробити принципові схеми конструктивного устрою одягу на різні типи фігур.

5.Створити функціональну модель процесу проектування одягу з врахуванням геометрії поверхні тіла.

Об`єкт дослідження. Об`єктом дослідження були макети типових фігур чоловіків та їх антропометрична характеристика, що відображає геометрію поверхні тіла, а також типові конструкції чоловічого плечового одягу.

Науковою новизною роботи є те, що в ній:

-на основі розмірних ознак фігури створено інформаційну модель (ІМ) поверхні чоловічого торсу;

-вперше забезпечено взаємну узгодженість значень лінійних і дугових розмірних ознак фігури в ІМ;

-виділено чотири типи ділянок поверхні чоловічого торсу за характером ліній, що їх обмежують;

-визначено метод апроксимації ділянок кожного типу, що дало змогу отримати їх розгортки з високим ступенем точності;

-встановлено єдині умови орієнтації розгорток окремих ділянок поверхні на площині для отримання розгортки поверхні тіла;

- визначено графічні залежності геометричних параметрів поверхні торсу чоловічої фігури та формоутворюючих розтинів її розгортки;

- обгрунтовано чотири варіанти ПКУ одягу на різні типи фігур.

Практичне значення роботи полягає в тому, що:

-надано можливість візуальної оцінки геометрії поверхні тіла людини на екрані комп`ютера для аналізу принципів її формоутворення;

-удосконалено розмірну антропометричну стандартизацію чоловічих фігур шляхом корегування величин лінійних і дугових розмірних ознак;

-забезпечено побудову розгорток ділянок поверхні торсу різної складності, а також визначення величин формоутворюючих розтинів розгортки при різних геометричних параметрах поверхні з високим ступенем точності;

-розроблено схеми ПКУ чоловічого одягу в залежності від геометрії поверхні тіла, що дозволяє якісно відтворити особливості будови різних типів фігур, а, отже, сприяє підвищенню якості посадки швейних виробів;

-розроблені теоретичні положення щодо побудови креслень конструкцій одягу на різні типи фігур можуть бути використані при масовому та індивідуальному виробництві одягу;

-розроблені принципові схеми конструктивного устрою чоловічого одягу впроваджено на швейному виробництві ВАТ “Володарка” (м.Вінниця);

-теоретичні та практичні результати роботи використовуються в лекційному курсі “Геометрія поверхні одягу” в ДАЛПУ.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні основних теоретичних та практичних задач. За безпосередньою участю автора розроблені методики досліджень, наукові положення, виконаний аналіз, синтез та обробка отриманих результатів. Автору належать основні ідеї, узагальнення та висновки роботи.

Апробація роботи. Основні теоретичні положення та результати роботи доповідались та одержали позитивну оцінку на розширеному міжкафедральному семінарі; на наукових конференціях молодих вчених та студентів ДАЛПУ (1993,1996-1998рр.)

Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 робіт.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п`яти розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел, що містить 137 найменувань, та додатків.

Основна частина роботи виконана на 134 сторінках машинописного тексту та містить 32 рисунки та 17 таблиць. Додатки займають 40 сторінок.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, подано короткий аналіз стану проблеми, сформульовано наукову новизну та практичне значення роботи, визначено мету і задачі дослідження.

В першому розділі виконано аналіз літературних джерел щодо сучасного процесу проектування одягу та визначені напрямки його удосконалення.

Перехід на автоматизований рівень проектування та виготовлення швейних виробів, створення гнучких технологій вимагає ретельного аналізу спадщини у галузі конструювання та створення принципово нових методів виконання проектно-конструкторських робіт, а саме методів побудови креслень конструкцій одягу.

В результаті аналізу цих методів за різними вхідними даними: принципами розгортування, точністю кінцевого результату, врахуванням чинників, що впливають на формоутворення одягу встановлено, що існуючі методи побудови розгорток поділяються на дві групи. За допомогою першої групи методів можна побудувати креслення конструкції одягу за розмірними ознаками фігури, але без врахування геометрії поверхні тіла. Методи другої групи дають можливість побудувати розгортку будь-якої геометричної поверхні, але нездатні довести ці розгортки до технологічних креслень конструкцій одягу. Для формування вихідної інформації щодо побудови креслень конструкцій одягу необхідні чіткі дані про геометрію поверхні тіла людини та форми одягу, а також їх взаємну просторову орієнтацію.

Незважаючи на наявність майже сотні вимірів фігури людини, які надані у промислових стандартах, вони не відтворюють складної геометрії поверхні тіла, що негативно впливає на якість визначення принципового устрою конструкції та вибору засобів формоутворення одягу. Не дивлячись на спроби удосконалення розмірної характеристики фігури людини та розвиток методів конструювання типовий конструктивний устрій чоловічого одягу за останні 40 років суттєво не змінювався. Однак, не існує чітко визначених технічних параметрів формоутворення конструкції під впливом різних чинників, серед яких особливо важливим є геометрія поверхні тіла. Саме геометрія поверхні різних типів фігур визначає конструктивний устрій одягу.

Методологічні принципи САПР дають можливість створення трьохмірної інформації про поверхню тіла людини та використання її для розробки конструкцій одягу на фігури з різною геометрією поверхні. Це дозволить автоматизувати основні етапи процесу конструювання одягу, починаючи з розробки конструктивного устрою нової моделі і закінчуючи розробкою комплекту документації на виріб.

Проведений аналіз літератури дозволив конкретизувати мету і задачі наукового дослідження.

В другому розділі розроблено метод надання інформації про геометрію поверхні тіла щодо побудови її розгортки для конструювання одягу.

В результаті аналізу ОСТів 17-325 та 17-327 визначені розмірні ознаки необхідні для побудови точкового каркасу поверхні чоловічого торсу у 3-х проекціях. Однак, через недостатність розмірних ознак, визначення положення ряду точок здійснено аналітичним шляхом, а також геометричною побудовою з використанням методів нарисної геометрії.

Точковий каркас заданий основними антропометричними точками, положення яких на поверхні фігури зафіксоване антропометричними вимірюваннями, а також додатковими точками утвореними на поверхні тіла перетином відповідних горизонтальних та вертикальних площин. Для зображення точкового каркасу на площині визначене положення вісі орієнтації торсу у просторі (рис.1.). Ця вісь проведена через конструктивний центр тяжіння фігури (Кт), положення якого розраховано як точки перетину бісектрис кутів Ш13Т13Ж33 та Ш13Ж33Т13:

(1)

де

За властивістю бісектрис кутів координати точок А і Б:

де (2)

де (3)

Побудова точкового каркасу дає лише лінійні співвідношення розташування точок, але не відтворює геометрії поверхні фігури. В зв`язку з цим, на основі точкового каркасу створений лінійний каркас апроксимованої поверхні торсу. Побудова лінійного каркасу полягає у з`єднанні відповідних точок фігури кривими лініями на основі значень дугових розмірних ознак з використанням методу сплайну.

Лінійний каркас утворений сукупністю ліній горизонтальних та вертикальних перетрізів тіла, положення яких визначається характерними антропометричними точками (рис.1.). Лінії перерізів проектуються на відповідні площини проекцій у натуральну величину, і тому для їх зображення використані абсолютні величини відповідних дугових розмірних ознак.Розроблено принцип узгодження кількості та положення точок каркасу зі значеннями дугових розмірних ознак фігури. Для автоматизації процесу побудови лінійного каркасу використано вітчизняний програмний продукт “Грація” (м.Харьків). Лінійний каркас заданий графічно і аналітично є інформаційною моделлю (ІМ) поверхні торсу, оскільки він містить у собі всю інформацію необхідну для конструювання одягу:

1)положення основних антропометричних точок;

2)абсолютні величини лінійних і дугових розмірних ознак;

3)характеристику зовнішньої будови тіла - осанка, пропорції, повнота;

4)можливість побудови розгортки вихідної поверхні.

Розробка ІМ різних типів фігур за їх розмірними ознаками надає можливість створення інформаційної бази фігур різних розміро-зростів, щодо побудови їх розгорток та визначення конструктивного устрою одягу в залежності від геометрії поверхні тіла.

В третьому розділі наведено послідовність побудови розгортки поверхні торсу, заданої лінійним каркасом.

Лінії каркасу обмежують на поверхні торсу 28 ділянок різної кривизни. Кожна з ліній проектується на одну з площин проекцій у натуральну величину, що дає можливість проаналізувати всі ділянки поверхні. На основі аналізу виділено чотири типи ділянок за характером ліній, що їх обмежують. Для ділянок 1-го і 2-го типів, що найбільше наближені до плоских, існує два рівноцінні варіанти апроксимації їх багатогранною поверхнею. Для ділянок 3-го і 4-го типів - три і більше варіантів апроксимації. Для побудови розгорток ділянок проведені дослідження, в результаті яких з`ясовано метод апроксимації ділянок кожного типу з максимальним врахуванням кривизни поверхні при її площинному відображенні, що дало можливість отримати розгортки-шаблони окремих ділянок поверхні з достатньо високим ступенем точності. Побудова розгорток здійснена методом триангуляції з застосуванням ЕОМ та муляжним методом з використанням жорсткої оболонки.

У даному розділі розроблено єдині умови орієнтації розгорток-шаблонів на площині з метою подальшого співставлення та порівняння розгорток поверхонь торсів різних типів фігур. При орієнтації враховано вплив сітчастої структури тканини, напрям ниток основи і утку, а також типовий устрій конструкцій чоловічого плечового одягу.

З метою дотримання встановлених вимог розгортки-шаблони окремих ділянок поверхні накладалися на базисну сітку, побудовану для певного розміру, зросту та повнотної групи (рис.2.). Лінії базисної сітки - це сліди горизонтальних та вертикальних площин, які утворюють трьохмірну систему, орієнтовану відносно вісі, що проходить через конструктивний центр тяжіння фігури, і визначають положення кожного шаблону.

За єдиними умовами орієнтації побудовано розгортки поверхонь торсів 20 манекенів чоловічих фігур з різною геометрією поверхні. Встановлено, що розгортки різних типів фігур мають різний конструктивний устрій, що характеризується напрямом та величиною формоутворюючих розтинів.

На основі кластерного аналізу виділено чотири кластери розгорток за їх конструктивним устроєм. Кожен кластер характерний для певної повнотної групи.

В четвертому розділі розроблено принципові схеми конструктивного устрою одягу в залежності від геометрії поверхні тіла.

Будова деталей спинки і бочку у розгортках різних кластерів принципово не відрізняється та характеризується формоутворюючими розтинами на опуклість лопаток і сідниць. Для визначення залежностей між геометрією поверхні тіла людини та конструктивним устроєм пілочки був проведений аналіз гомеоморфності інформаційних моделей різних типів фігур та їх розгорток. В результаті отримані графічні залежності величин розтинів пілочки на опуклість грудей і живота - кути і (рис.3.б. і 4.б.) від кутів нахилу верхньої та нижньої опорних ділянок торсу на профільній проекції - і (рис.3.а. і 4.а.).

На рис.3.в. наведені графіки залежності кутів та для фігур різних повнотних груп: характер залежності у межах однієї повнотної групи залишається приблизно однаковим і наближається до прямолінійної - із зростанням розміру збільшується величина розтину на опуклість грудей у конструкції.

Залежність кутів та (рис.4.в.) є нелінійною, причому для різних розмірів і повнотних груп характерна одна лінія залежності, тобто величина розтину на опуклість живота у конструкції одягу визначається геометрією поверхні конкретного типу фігури. Дана залежність виражена аналітично - рівнянням кривої 2-го порядку:

; (4)

Кути та виражені через відповідні розмірні ознаки фігури:

; (5)

; при , (6)

; при (7)

де […] - номери розмірних ознак за ОСТ 17-327 ([8]*- висота виступної точки живота, яка розраховується аналітичним шляхом).

Отже, наведені графіки дають можливість за розмірними ознаками будь-якої фігури визначити величини відповідних розтинів у конструкції одягу.

На основі розгорток чотирьох кластерів шляхом технічного моделювання з введенням мінімально необхідного припуску на вільне облягання, розроблені схеми принципового конструктивного устрою чоловічого одягу на різні типи фігур (рис.5.). Дані схеми є основою для отримання базових конструкцій одягу на фігури відповідних повнотних груп.

В п'ятому розділі розроблено функціональну модель процесу побудови базових конструкцій одягу з врахуванням геометрії поверхні тіла людини (рис.6.).

ПКУ одягу для певного типу фігури визначається за належністю її до тієї чи іншої повнотної групи. Встановлені залежності величин формоутворюючих розтинів пілочки від геометричних параметрів тіла можуть використовуватись для розробки конструкцій одягу на основі визначеного ПКУ для будь-якої фігури.

Визначені види інформаційного та програмного забезпечення на кожному етапі процесу розробки ПКУ одягу на різні типи фігур. Виділені елементи інформаційного та модулі програмного забезпечення розроблені у даній роботі передбачають вирішення наступних задач:

-формування вихідної інформації у пам`яті ЕОМ, що містить дані про розмірну характеристику типових фігур та схеми ПКУ для кожної повнотної групи;

-визначення ПКУ одягу для будь-якої фігури на основі її розмірної характеристики;

-визначення величин формоутворюючих розтинів пілочки на опуклість грудей і живота на основі розмірних ознак індивідуальної фігури.

У даному розділі розроблена методика та програмне забезпечення підбору і трансформації ПКУ з врахуванням індивідуальних особливостей фігури людини.

Апробація результатів роботи виконувалась в умовах ВАТ “Володарка” (м.Вінниця). Об`єктами апробації були базові конструкції чоловічого одягу, отримані на основі розроблених схем ПКУ одягу на типові фігури різних повнотних груп.

Оцінка економічної ефективності проводилась із застосуванням елементів функціонально-вартісного аналізу. Річний економічний ефект від впровадження результатів дослідження на одному підприємстві складає 4920 грн. на рік.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

одяг геометричний антропометричний конструювання

1.На основі аналізу літературних джерел виявлена недосконалість інформаційної системи щодо побудови креслень конструкцій одягу на різні типи фігур, що впливає на термін виконання та якість кінцевого проектного рішення.

2.Встановлено, що незважаючи на наявність майже сотні вимірів фігури людини, що надані у промислових стандартах, вони не відтворюють складної геометрії поверхні тіла, що негативно впливає на точність визначення принципового устрою конструкції та вибору засобів формоутворення одягу.

3.Створено точковий каркас поверхні чоловічого торсу, орієнтований у просторі відносно вертикальної вісі, що проходить через конструктивний центр тяжіння фігури (Кт). На основі точкового каркасу поверхні торсу побудовано лінійний каркас з врахуванням геометрії поверхні тіла.

4.Розроблено алгоритм побудови точкового та лінійного каркасів, у якому закладений принцип узгодження лінійних і дугових розмірних ознак фігури, та забезпечена його реалізація на ЕОМ. Лінійний каркас є інформаційною моделлю поверхні торсу певного типу фігури, що може бути включена до САПР одягу.

5.Вперше виділено чотири типи ділянок поверхні торсу за характером ліній, що їх обмежують. Визначено метод апроксимації ділянок кожного типу, в основі якого лежить максимальне врахування кривизни поверхні при її площинному відображенні, та побудовані їх розгортки-шаблони.

6.За єдиними умовами орієнтації розгорток-шаблонів побудовано розгортки поверхонь торсів з різною геометрією. В результаті кластер-аналізу виділено чотири кластери розгорток за їх конструктивним устроєм, що визначається напрямом та величиною формоутворюючих розтинів.

7.На основі аналізу гомеоморфності інформаційних моделей поверхонь торсів різних типів фігур та їх розгорток виявлена лінійна залежність величини формоутворюючого розтину на опуклість грудей від кута нахилу верхньої опорної ділянки торсу у межах кожної повнотної групи.

8.Виявлена нелінійна залежність величини формоутворюючого розтину на опуклість живота від кута нахилу нижньої опорної ділянки торсу.

9.Вперше розроблено та обґрунтовано чотири схеми принципового конструктивного устрою чоловічого плечового одягу, що є основою для розробки базових конструкцій на фігури відповідних повнотних груп.

10.Розроблено функціональну модель процесу розробки конструкцій одягу в залежності від геометрії поверхні тіла та визначені елементи інформаційного та програмного забезпечення, що забезпечують реалізацію кожного етапу робіт у САПР.

11.Розроблений метод та програмне забезпечення підбору і трансформації ПКУ одягу з врахуванням індивідуальних особливостей фігури можуть бути використані для виробництва одягу за індивідуальними замовленнями.

12.Використання результатів проведених наукових досліджень дасть можливість:

- знизити витрати праці на стадії ескізного проекту;

- виключити повторне макетування;

- встановити оптимальні норми витрат матеріалів за рахунок зменшення припусків на уточнення конструкції;

- підвищити якість посадки готових виробів на фігурі;

- підвищити задоволеність населення готовими швейними виробами.

13.Результати роботи відкривають можливість для подальших досліджень в галузі просторового проектування одягу з врахуванням геометрії поверхні різних типів фігур.

ЛІТЕРАТУРА

1.Богута (Хиневич) Р.В. Використання методів прикладної геометрії при конструюванні одягу // Збірник наукових праць молодих вчених та студентів.-К.:ДАЛПУ,1996.-Ч.1.-С.37-38.

2.Богута Р.В. Розробка інформаційної моделі поверхні тіла людини // Легка промисловість.-К.:ДАЛПУ,1997.-Ч.1.-С.22-23.

3.Сушан А.Т., Богута Р.В., Дорошенко Ю.О. Удосконалення інформаційної системи щодо побудови креслень конструкцій одягу // Труды 1-й международной конференции “Современные технологии ресурсо-энергосбережения”.-К.-Вып.2.-1997.-С.103-105.

4.Богута Р.В. Створення комп`ютерної геометричної моделі поверхні тіла людини для конструювання одягу // Збірник статей “Інженерна графіка та геометричне моделювання із застосуванням комп`ютерної технології”.-Рівне,1997.-С.13.

5.Сушан А.Т., Богута Р.В., Дорошенко Ю.О. Комп`ютерна технологія конструювання одягу: формування інформаційної моделі // Збірник статей “Інженерна графіка та геометричне моделювання із застосуванням комп`ютерної технології”.-Рівне,1997.-С.14-17.

6.Богута Р.В. Розробка інформаційної моделі поверхні тіла людини в системі автоматизованого проектування одягу // Вісник Технологічного університету Поділля,1998.-№2.-С.43-45.

7.Сушан А.Т., Богута Р.В. Розробка вихідних розгорток конструкцій одягу з врахуванням індивідуальних особливостей будови тіла людини // Легка промисловість.-К.:ДАЛПУ,1998.-Ч.1.-С.27-28.

8.Богута Р.В., Музыка А.И., Пашко И.И., Сушан А.Т. Совершенствование метода построения чертежа типовой конструкции одежды // Тезисы докладов научной конференции молодых ученых и студентов.-К.:УГАЛП,1993.-С.25.

Размещено на Allbest.ru