智能制板中样板绘制方法的实现

    姚好?谢红?顾语秋

    

    

    

    摘 要：为了提高制板效率，以西装领为例，以AutoCAD为开发平台，采用几何推理计算、数学模型程序化的方法，通过关键参数的输入，驱动程序自动绘制西装领样板。

    关键词：AutoCAD;参数化;智能制板;西装领

    目前，制板技术主要为三种，最早是手绘样板，这要求制板师经验丰富，有些老师傅甚至可以根据款式图绘制出适体的样板;后两种是参数化制板和3D转2D：参数化制板是通过输入关键参数自动生成样板的技术;3D转2D是将立体的服装模型展平成二维样板，类似于立裁。[1]这两种方法在我国于20世纪90年代末提出、应用，3D转2D的方法因涉及空间几何学、力学等学科，应用起来较为复杂，并且误差相对较大。[2，3，4]而参数化制板只涉及解析几何学，因此较为简单，发展较快。虽然这二十年间不断有人提出不同的参数化设计，但大都是基于某种具有绘图功能的开发平台进行设计的。因此，本文选用较为成熟的AutoCAD作为开发平台。

    虽然参數化制板出现较早，技术较成熟，但大多数参数化设计将款式设计与样板绘制分离，并未实现完全的智能制板。因此，本文将基于专家经验，把结构参数模型自动获取的款式特征参数与结构特征参数输入参数化设计程序中，在程序化西装领数学模型的基础上，实现了不同款式西装领的绘制，间接实现了款式设计与样板制作相互联系的智能绘板，为模仿老师傅制板提供了一种方法。

    1 开发技术及开发方法的确定

    1.1 参数化设计的概念

    参数化设计，是通过关键参数的改动驱动产品的设计及改进。[5]它是在尺寸驱动、几何约束等方法上建立的。即在几何约束关系模型的基础上输入不同的尺寸，自动绘制相应的图形。[5，6，7]据统计，样板的绘制约占整个设计流程的70%～90%，[8]这无疑增加了服装制作的成本。而观察每年的流行款式，大多是在以前的基础上稍作修改，由于服装结构线之间的关联性，制板师需要做很多重复工作来获得目标样板。因此，参数化设计的实现可以减少制板时间，节约成本。

    1.2 开发技术与方法的确定

    AutoCAD的二次开发工具主要有ObjectARX、VBA、Visual LISP等。[5]较另外两种工具，VBA的优点是便于学习使用，便于建立交互界面，便于对数据库的编辑及调用。因此，本文选用VBA作为开发工具。

    在VBA的编程环境中，通过ActiveX Automation技术建立与AutoCAD的联系，实现对AutoCAD中对象、方法、属性的调用，进一步实现参数化设计。同时，通过ADO技术来获取、存储、修改Access数据库的各参数属性，间接将AutoCAD与数据库建立联系，实现参数化设计模块的制作。

    2 西装领参数化设计流程

    每年服装款式变化层出不穷，但大多是不同零部件的组合，因此，从零部件的参数化设计出发，有利于减少后期具体服装款式的结构绘制。本文选用衣领中的西装领作为研究对象进行参数化设计。

    与以往基于原型法获取参数模型的方法不同，本文基于结构特征参数模型获取结构图轮廓参数作为交互窗口的输入参数，并在西装领数学模型的基础上，实现西装领的参数化设计。

    结构特征参数模型即通过BP算法建立款式特征参数与结构特征参数的预测模型。详细信息可见《服装智能制板中的结构特征参数模型设计》一文。

    详细的智能参数化设计流程如图1所示，本文主要讲述参数化绘图部分。

    2.1 参数的确定

    在《服装智能制板中的结构特征参数模型设计》一文中我们通过2D款式图垂直投影及采寸比等信息，获得了款式图特征参数，即n（A3 A4）、c（A9 A15）、a、b（A13A15）、d（A11A15）、θ、α、g（A9 A10）（如图2所示）。结构特征参数是通过420款原型法绘制的西装领，量取获得的，部分参数具体确定过程如表1所示，由于西装领轮廓几乎没有水平垂直的线条，本文选用相对坐标确定相对点的位置。最终确定的结构特征参数为∠A1、∠A1'、A1 A14、A6 A7、A6 A8、∠A14、A14 A13。

    注释：

    第一，A13A15=b，因此A14A15=A14A13+b。

    第二，由款式图参数可知，A15A9=c，A15A10=，A13A11=b+d。

    第三，由平时的绘图习惯及结构要求，确定∠A3A5A7=90°，A5A17为后领弧长度8.85cm。

    2.2 西装领数学模型的建立

    对西装领结构建立笛卡尔坐标系，以A1为绝对坐标原点，建立西装领轮廓数学模型，如表2所示。因为在编写程序时，采用绝对坐标更加方便，所以此数学模型是基于结构特征参数确定过程中的相对坐标建立的绝对坐标的模型。

    2.3 数学模型程序化

    基于上述的数学模型，已知西装领轮廓上各点坐标，通过VBA语言编写各坐标点间的几何拓扑关系，最终实现西装领的自动绘制。各点间的约束关系，如表3所示。

    3 系统验证

    3.1 结果误差对比

    通过结构特征参数模型获得3组结构参数，将这些参数输入参数化设计系统中，获得西装领结构图。如图3所示，以A3为基点，将原型法绘制的西装领（细实线）与参数化设计系统绘制的西装领（粗虚线）重合，可以看出这两种方法绘制的误差很小。因此，此参数化设计系统绘制准确率较高，可以广泛应用。

    3.2 参数优化设计

    基于结构特征模型的参数化设计程序，绘图精度较高，并且在一定程度上实现了参数的自动获取。但系统内智能化部分的欠缺，需要人为获得款式特征参数，并不能像一些深度学习算法可以自动学习图形特征。而传统的制板师可以根据款式图制出适体的服装样板，此系统可以进一步用深度学习算法模拟制板老师傅经验，通过款式图特征参数的识别，获取款式特征参数，再结合结构特征参数模型，获取结构参数，进而实现参数化设计的完全智能化。

    4 结语

    本文基于结构特征参数模型，通过款式特征参数得到结构特征参数，为参数化设计程序提供输入参数，进而得到各种款式的西装领，初步实现了西装领的智能化绘图。在一定程度上，提高了制版效率，降低制衣成本，为快速个性化定制提供了一种研究方向。

    参考文献：

    [1] 刘为敏，谢红. BP神经网络下的智能化合体服装样板生成[J].纺织学报，2018，39（7）：116-121.

    [2] 张伶俐，张皋鹏.应用MatLab的服装纸样参数化平面制版[J].纺织学报，2019，40（1）：130-135.

    [3] 张柱. CAD—服装业现代化的必由之路[J].北京纺织，1995（6）：53-54.

    [4] 马飞.基于曲面展平技术的女装结构设计方法研究[D].西安工程大学，2014.

    [5] 王若慧. AutoCAD VBA参数化绘图程序开发与实战编码[M].北京：中国水利水电出版社，2013：4-5.

    [6] 吴战国，吴菁，吴华钰.基于AutoCAD二次开发平台的集装箱参数化设计[J].数字技术与应用，2017.

    [7] 崔丽娜，黄灿艺.基于纸样自动生成的女衬衫纸样参数化约束数据库[J].纺织导报，2016（11）：124-126.

    [8] 周绮.可持续性服装CAD平台开发与研究[D].天津工业大学，2004.