Автоматизация конструирования элементов одежды

Анатолий Донецков, к.т.н., доцент кафедры компьютерных систем и сетей, Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

Задача автоматизации конструирования элементов одежды является одной из наиболее интересных и важных проблем, стоящих перед разработчиком автоматизированных систем. Это связано с решением вопроса оперативного и качественного выпуска в производство новых моделей одежды. Существует достаточно большое количество автоматизированных систем, связанных с проектированием одежды [1, 2, 3]. Несмотря на это, аналогичные системы еще будут появляться на рынке, так как основным условием успешного решения данной задачи является создание автоматизированной системы, в которую можно будет включить все этапы — от разработки одежды до выпуска всей необходимой документации. Автором статьи была разработана подобная автоматизированная система конструирования одежды, которая получила условное название САПР «Конструктор».

Данная система предназначена для работы в OS Windows. После запуска программы «Конструктор» на экран пользователя выводится список имеющихся моделей (рис. 1).

Рис. 1. Работа с моделями

Пользователю предоставляется возможность создавать новые модели или редактировать имеющиеся. Модель может содержать следующую информацию:

• чертежи;
• лекала;
• раскладки;
• описание моделей.

Система автоматизированного проектирования «Конструктор» условно разделена на четыре составные части: подсистема проектирования элементов одежды, подсистема проектирования лекал модели, подсистема раскладки лекал, подсистема формирования описания модели.

Особое место в САПР «Конструктор» занимает подсистема проектирования элементов одежды, являющаяся основой для разработки готовых лекал (рис. 2).

Рис. 2. Подсистема проектирования элементов одежды

Для описания чертежей лекал в системе используются графические примитивы (линии) трех видов: прямая, дуга (окружность) и кривая. Особое место в подсистеме занимают операции по моделированию одежды. Применяя возможности средств моделирования в системе автоматизированного проектирования «Конструктор», легко производить различные операции по проектированию новых элементов одежды из базовых моделей. Из разработанных чертежей могут быть получены лекала для подсистемы проектирования лекал модели.

Подсистема проектироваия лекал модели (рис. 3) предусматривает ввод готовых лекал или лекал, полученных в подсистеме конструирования чертежей. Изменение размеров и формы лекал производят по определенным техническим правилам, называемым техническим размножением лекал. Техническое размножение лекал реализуют по размерам и ростам. Переход от размера к размеру осуществляют посредством межразмерных приращений. В данной подсистеме имеется функция определения значений приращений по размерам и ростам для автоматического получения размера­роста из базового лекала. Например, если введено базовое лекало 50­го размера роста 176 см, то, определив значения приращений, можно автоматически получать произвольное лекало с другим размером и ростом. Площади и габариты нового лекала при этом вычисляются автоматически. Для разработки значений приращений подсистема предлагает пользователю построить или нужный профиль, или место, куда должна сместиться конструкторская точка. Система сама определит значение приращения. Таким образом, легко добиться, чтобы при техническом размножении по размеру (росту) на заданное значение изменилась длина линии, сместилась конструкторская точка по кривой и т.д. Предусмотрена также возможность построения контура с другим размером или ростом для сравнения его с базовым. В случае неудовлетворительного результата технического размножения, исправив значения приращений, получают правильное значение. В системе имеются эталонные модели лекал со значениями приращений, которые можно использовать для определения приращений введенных лекал. Зная значения приращений, можно из базового источника получить лекало с произвольным значением размера и роста.

Рис. 3. Подсистема проектирования лекал

Рис. 4. Подсистема раскладки лекал

Подсистема раскладки лекал (рис. 4) занимает особое место в САПР «Конструктор». Решение задачи оптимальной раскладки относится к классу задач перестановочного типа, рассмотренному автором в работе [4, 5]. Подсистема раскладки лекал позволяет пользователю производить укладку с учетом направления долевой линии, вида рисунка, вида настила, обеспечивая минимальный коэффициент межлекальных потерь. Система дает возможность учитывать, если необходимо, направление ворса, рисунок ткани: полоска, клетка или гладь. При определении новой раскладки необходимо ввести следующие параметры: наименование, ширина раскладки, коэффициент межлекальных потерь (желательное значение), зазор между лекалами, позволяющий учитывать вид обмеловки (мел, карандаш), вид рисунка (гладь, полоска, клетка), перечень лекал, участвующих в раскладке. Для определения лекал, участвующих в раскладке, следует вводить следующие параметры: размер, рост, количество, расположение на раскладке относительно долевой линии. При изменении размера или роста лекала его параметры изменяются автоматически (площадь, длина, ширина). После подготовки всей необходимой для раскладки информации система переходит в режим укладки. Все лекала, участвующие в раскладке, выведены на экран с указанием количества еще не уложенных лекал. Подсистема также автоматически вычисляет текущий коэффициент межлекальных потерь и длину раскладки. Введенное значение коэффициента является справочным и позволяет пользователю оценивать качество получаемой раскладки. В случае неудовлетворительного качества раскладку следует переделать. В САПР «Конструктор» предусмотрена также возможность прогнозирования качества раскладки без ее полной укладки, что позволяет еще на ранней стадии проектирования принять верное решение об укладке. Подсистема укладки лекал предполагает восстановление сохраненной ранее информации о ней, в случае если предыдущая раскладка оказывается более удачной. Автоматизированная система предлагает пользователю свои варианты укладок или возможность самому укладывать конкретное лекало. Укладку можно производить со стыками, что особенно ценно в случае, когда ткань оказывается некачественной. Причем стыки легко вставляются и убираются из готовых раскладок. В системе предусмотрена возможность автоматической укладки лекал. Пользователь определяет район укладки и те лекала, которые будут укладываться автоматически. Система сама выбирает наилучшее лекало с лучшим профилем, которое в данный момент дает наименьший коэффициент межлекальных потерь. Пользователю предоставляется возможность согласиться с выбором или отказаться от него. В случае отказа от выбора необходимо будет изменить установки на раскладку, а затем возобновить ее. Таким образом, последовательно получают всю раскладку. Особый интерес представляет укладка на ткани с рисунком «полоска» (или «клетка»). В этом случае в системе предусмотрены команды выравнивания лекала по границам или углам рисунка.

Рис. 5. Подсистема создания базовых моделей

Система рассчитана на пользователя — неспециалиста в области ЭВМ, и поэтому в ней применяются такие понятия, как наименование, длина раскладки и т.д. Система сама выбирает названия файлов для работы с операционной системой.

Одной из основ успешного внедрения САПР является наличие в системе доступного для пользователя — неспециалиста в области ЭВМ языка проектирования моделей. Основным требованием, предъявляемым к такому языку, является программирование с применением терминов, понятных конструктору, и выбор параметров проектирования непосредственно на проектируемой модели. Пользователь выбирает нужные элементы языка на самой проектируемой модели. Если в результате построения конструктор не знает конкретного значения (хочет менять в процессе построения), например, глубины проймы, длины плеча, то предусмотрено формирования запроса.

Подсистема создания базовых моделей (основы) — рис. 5, — разработанная автором, является надстройкой САПР «Конструктор» и позволяет проектировать базовые модели. На основе полученной с помощью данной подсистемы базовой модели можно создавать лекала, производные от данных, путем изменения различных параметров, например, полуокружности груди, глубины проймы и т.д. Другими словами, базовая модель — это программа, написанная на языке, разработанном для САПР «Конструктор». Каждая точка, линия, параметр, результаты измерений и вычислений формул в данном языке являются переменными, а действия по построению чертежа — командами.

После вызова конкретной программы на экран выводится программа модели, состоящая из команд проектирования. Каждая команда состоит из следующих четырех частей: порядковый номер, код, параметры, комментарии. Порядковый номер, который присваивает команде подсистема, — это номер команды от начала. Код команды выбирается из списка команд. В зависимости от выбранной команды подсистема сама формирует подсказку конструктору, а именно — какие используются параметры и комментарии. Параметры команды отделены пробелами, а комментарии начинаются после символа ‘#’. Параметры команды можно вводить как в диалоговом, так и в графическом режиме. В случае ввода параметров в графическом режиме пользователь выбирает на экране необходимые ему элементы команды, например точки, линии и т.д., а система сама формирует текст команды.

Выбор команды осуществляется из списка доступных конструктору команд. В зависимости от выбранной команды подсистема заносит в поле «Код» код команды, а в поле «Операнды» — параметры.

Каждый графический примитив (точка, линия, дуга, кривая) идентифицируется именем. Имя должно быть уникально и иметь длину не более 20 символов. В формулах, используемых в языке описания моделей, операндами могут быть: числовые константы, значения параметров, результаты вычислений, ответы на вопросы и результаты измерений.

Описанная в работе автоматизированная система обеспечивает существенное сокращение времени, необходимого как для конструирования одежды, так и для получения необходимых проектных документов для изготовления одежды.

Литература

1. http://www.lekala.info/leko/firm.html/ — система проектирования одежды «ЛЕКО».
2. http://assol.org/ — САПР «АССОЛЬ».
3. https://www.gerbertechnology.ru/ — Gerber Technology.
4. Донецков А.М. Метод решения задачи коммивояжера // Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. № 7. С. 40­43.
5. Донецков А.М. Приближенное решение задачи коммивояжера // Электромагнитные волны и электронные системы. 2017. № 3. С. 60­