专用服装三维CAD模型
摘要：
虽然可用于服装计算机辅助设计（ CAD ）系统的织物建模技术已取得相当进展，但是很少有人研究服装CAD系统中指定服装的方法。服装的最后造型是通过省道、接缝、边缘、衬垫和织物的局部延伸得到的。为了赢得信誉， CAD系统应当可以通过简单的界面来指定施工细节，并且有强大的功能处理复杂的服装配件。可行的概念方法有很多。只要有准确悬垂算法，被选择面料的服装样板就可以简单地附着在模特儿上，实现服装的可视化。如果有必要变化，用户将修改二维样板并重新运行可视化程序。另一种可能更富有成效的办法是用先进的绘图工具指定在3维环境下指定所需要的三维形状。三维服装会利用某种方式转化为二维样板并标明实现所需的最后形式的结构细节。本文介绍的计算机辅助设计系统，正在努力实现上述过程。
1 介绍
计算机辅助设计（ CAD ）现在是一个发展了很久的技术，目的是为工程应用产生使用的设计方案。早期系统只是代替了绘图板和绘图工具。然而，现代CAD系统包含了许多分析工具，可以协助设计人员优化设计或对他们的设计进行功能测试。此外，生产信息可以快速的从CAD设计中得到。计算机系统辅助服装生产的技术直到今天一直在发展。服装设计系统的研究集中在服装的可视化，以及需要很快的产生设计形象。这种系统已证明对制造服装的企业非常有效，他们为有大量货物而且必须从顾客处核实设计的大型零售机构生产。CAD系统能够迅速尝试不同的颜色和纹理，这种功能在这种情况下是非常宝贵的。而且，这种系统能够使用最新的打印机技术在原型上产生纺织品印花。此外，它的自动化程度很高，可在后续的生产过程中自动生成二维样板和样板的裁剪路径。
仍然存在着三个计算机辅助设计很少涉及或没有取得成功的领域。 1 、电脑产生完整的三维服装。 2 、自动生成二维样板。
3 、精确敏感的模拟服装面料的视觉感受并自动产生加工方法。
这些领域发展缓慢导致了企业无法真正采用计算机集成方法设计和制造服装。这篇论文的目的为服装设计加工一体化过程提供可行的过程，重点介绍用户界面和促进一体化的核心技术。
2 发展现状和局限
大多数生产大中批量的服装制造公司的当前情况可以用图1来描述。设计师根据以当前的流行趋势产生的创作主题和目标市场设计产品。他们通常把设计画在纸上，表达服装的视觉效果。有时候设计稿上会附有加工时要用的面料样本。需要指出的是，这种设计形式既不能被当做准确的服装结构，也不能被当做三维服装的二维展开图。
设计纸稿
制作样板 纸样
评价和评估
设 计 样衣制作 样衣
图1 普遍使用的服装设计流程
因此，这意味着设计的沟通往往是非正式的，但对进行下一个生产阶段足够已经详细。这种情况的主要限制有两个方面。
1、制板师在制作二维样板时对设计的解释带有主观性。
2、其次，通过评估阶段的设计作品比例较低。
这样做结果不仅是拒绝了大量的样品，更重要的是，浪费了时间和分散了精力。
3 计算机集成方法
这里提出的方法在图2中表示了出来。框图描述了计算机集成方法的核心要素。至今为止阻碍这样一种综合方法被接受的关键因素是：
●没有一种有效的设计界面，可以让设计师方便的创造三维服装；
● 没有功能强大的把三维服装变成二维样板的软件； ● 没有准确的悬垂效果显示技术。
为了顺利的实现集成制造过程，以上三方面的技术都要有较大发展。下文将详细介绍这些因素。
3.1 设计界面
设计功能在服装行业是一个创造性和艺术性的过程。任何提供给设计人员的计系统，不得抑制设计人员的艺术天赋。然而，设计者必须根据某些因素，例如成本和最终产品的功能，进行设计。增加在这些困难上的是服装在穿着时的复杂形状变化。设计师应当通过设计界面向计算机表达什么形状？本文提供的是一种全新的界面，可以生成三维服装模型.这种模型在合体性要求高的地方必须能够提供准确的表面描述，例如服装接近基本模特的地方。这种表面描述必须能够通过合适的人机交流界面和数学技术实现。然而，让设计人员描述布料悬垂的三维几何形状是不恰当的。CAD系统使用的技术（如各种形式的双三次曲面）一定要能够准确地表现织物悬垂的形状，而不是让设计师完成这些工作。其次，为了准确地预测或想象服装的形状，设计师非常了解面料的性质。为了设计界面，在图3 （a）中的表述可以被认为是初始服装的风格形式，包含施工生产所必需的所有的细节。
接受 拒绝 重设计 CAD 服装三维效果 评价 不适用 样板展开 服装可视化 面料特性 电脑生成的样板 悬垂引擎 样板优化系统 生产样板
图2 建议使用的服装设计方式
由于设计师不能准确的描述服装的每个细节，因此设计界面应当提醒设计师界定其他细节。例如，如果选中了两个毗邻的小组件，那么系统应当询问它们应当怎样被连接。而且所以设计的面料属性都要被确定。实际上，这一阶段应确定所有参数以便进行随后的悬垂仿真。
在这个阶段显示的服装三维表面有两个重要的作用。首先，它提供了一个三维框架，在这个框架中，样板的关系才能通过服装组成被充分确定。此外它为悬垂性模拟提供了一个很好的起点。因此，通常用来定义一个样板的样板节点将有三重作用：
1、 作为初始的三维样板的节点； 2、 作为被转化成的二维样板的节点； 3、 作为样板悬垂性模拟的节点。
3.2 样板展开
曾有人试图做出生成服装二维样板的软件。然而，这些努力几乎没有结果，因为二维样板的生成需要一个完整的3D模型。此外，必须有一个智能化检验系统验证样板展开过程是否足够精确。作者建议，服装3D模型应当被自动分成合体和悬垂两部分。检验服装属于哪部分的标准是服装与模特是否被抵消，以及服装被迫抑制这种抵消的程度。
根据这一划分，展开过程中合体部分和悬垂部分被分开对待.另一个重要因素是织物的材料特性。由于面料通过梭织或针织结构产生各向异性特性，这是个难以解决的问题。最后，二维扁平样板不只是一个二维轮廓。需要有一个服装如何从三维到二维映射的说明，这样，需要考虑悬垂性时，反向进程可以实现。有人研究过，三维模型转变为二维的平坦算法。该算法能够根据相关的曲率特性处理任意位置的接缝，包括省道和节点。
3.3 悬垂引擎
此模块应能处理以下信息：
1、一个二维模式的几何描述（包括足够的内部点以及与其他件的连接方式） 。
2、通过主要特点描述确定的织物种类。 3、制约机制，如肩带，拉链。 4、人体模特表面曲面描述。 5、表面纹理描述。
并且能够准确预测织物的最后形状。这是一个非常困难的要求大量计算的过程。有些人研究过其它方法。作者们所采取的模式必须能模拟服装穿着时的各种耗能方式。这是研究拉伸刚度、抗弯刚度和屈曲行为得到的成果。
能够用来准确描述材料特性的参数是：经纱的方向拉伸应变能量不变，Ksu；纬线方向拉伸应变能量不变，Ksv；裁剪应变能量不变，Kr；平面弯曲能量不变，Kb；由织物单位质量产生的潜在能量，Kg。
已经出现了模型，可以根据面料性质测量以上几个参数。当3D系统中的某个节点的运动会减少总能量，问题就出现了。系统必须不断的检查，确保服装样板的节点与下面的模特儿不重合。这个问题可以通过在上述清单中另加入一个能量部件解决，它可以纠正与模特重合的样板节点。此外，三维样板有时会和自身重合。这些因素大大增加了计算的复杂性。该模型，体现出能源和几何造型元素，称为悬垂引擎。表现的方法和关闭它的方法对形成样板的最终形状
【经典外文翻译】-专用服装三维cad模型毕业论文
