三維衣身原型曲面展平技術(shù)的研究.pdf

1、三維曲面展平技術(shù)是逆向工程技術(shù)的非常重要的一部分，通過對(duì)三維實(shí)物的測(cè)量研究及信息獲取到二維圖紙的制作，該技術(shù)為產(chǎn)品的快速研制開發(fā)以及快速原型化設(shè)計(jì)提供了一條捷徑，被廣泛的用于航空、機(jī)械、輕工、家電、汽車、玩具等領(lǐng)域。服裝及人體曲面作為一種非常復(fù)雜的三維曲面，其曲面的研究及展平一直是三維服裝CAD領(lǐng)域的難點(diǎn)，能通過智能化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三維人體特別是服裝曲面的自動(dòng)展平，實(shí)現(xiàn)服裝領(lǐng)域的自動(dòng)智能打板，是很多學(xué)者研究的熱點(diǎn)也是難點(diǎn)。
　　 目前

2、對(duì)三維人體和服裝曲面展平技術(shù)的研究，更多的從機(jī)械或者自動(dòng)化角度進(jìn)行，能夠結(jié)合服裝專業(yè)知識(shí)和人體特點(diǎn)的研究還是不多，展平后的曲面實(shí)用性比較差。同時(shí)對(duì)于人體和服裝曲面的定義更多的是通過曲面擬合的形式實(shí)現(xiàn)，擬合度不高是主要的問題，或者對(duì)曲面進(jìn)行簡(jiǎn)單的區(qū)域劃分來進(jìn)行定義，使服裝曲面缺少一種精確的數(shù)學(xué)定義形式。
　　 本文針對(duì)三維服裝曲面展平的研究狀況，以標(biāo)準(zhǔn)女裝人臺(tái)模型為研究對(duì)象，提出基于形體特征點(diǎn)和特征線的三維數(shù)據(jù)測(cè)量方法，獲取曲面數(shù)

3、據(jù)，設(shè)計(jì)了基于特征點(diǎn)和線的曲面三角網(wǎng)格化方法。對(duì)網(wǎng)格化曲面上節(jié)點(diǎn)的離散高斯曲率的計(jì)算給出了計(jì)算公式，然后基于蟻群算法原理，提出了一種比較精確的定義復(fù)雜三維人體曲面的數(shù)學(xué)形式?；诤硕?，提出了一種幾何與物理結(jié)合的新型展平算法，提高了曲面展平后的實(shí)用性。最后結(jié)合服裝打板和工藝歸拔原理，針對(duì)不同的分割，設(shè)計(jì)了不同的物理修正算法，分別實(shí)現(xiàn)了展平，并對(duì)展平后的樣板進(jìn)行實(shí)物制作，對(duì)算法有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:

4、>　　 1)基于形體特征的三維曲面數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的研究
　　 提出了基于形體特征的三維曲面數(shù)據(jù)獲取方法，將決定服裝樣板造型的人體控制部位加入到服裝曲面數(shù)據(jù)獲取技術(shù)中。設(shè)計(jì)測(cè)量曲面上的關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵線，對(duì)曲面上測(cè)量得到的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三角網(wǎng)格化技術(shù)方面，提出了基于特征點(diǎn)和線進(jìn)行有規(guī)律的三角網(wǎng)格化方法，得到了網(wǎng)格化的三維人臺(tái)曲面以及各節(jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔ⅰ；跀?shù)據(jù)訪問特點(diǎn)，提出了四維雙向鏈表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。通過驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的基于形體特征的數(shù)據(jù)獲取方

5、法及三角網(wǎng)格化技術(shù)對(duì)提高展平樣板的實(shí)用性非常有效。
　　 2)基于離散高斯曲率的三維原型曲面的定義
　　 基于微分幾何中的高斯曲率理論和Guass-Bonnet定理，設(shè)計(jì)了一種三角網(wǎng)格化模型，以線性表的形式將曲面上的節(jié)點(diǎn)表示為頂點(diǎn)集合和三角面片集合，給出了三角面片法向量的計(jì)算公式?；谀Ｐ?，提出了一種離散化高斯曲率的計(jì)算方法，設(shè)計(jì)了算法對(duì)曲面上的節(jié)點(diǎn)計(jì)算離散化的高斯曲率。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一評(píng)判值，比較各節(jié)點(diǎn)高斯曲率的絕對(duì)值

6、與評(píng)判值的大小，將節(jié)點(diǎn)定義成可展性節(jié)點(diǎn)和非可展性節(jié)點(diǎn)。
　　 3)衣身原型曲面的智能分割
　　 將蟻群優(yōu)化算法應(yīng)用到服裝曲面的分割技術(shù)中，將衣身原型曲面的分割問題定義為過各節(jié)點(diǎn)尋找路徑的旅行商問題(TSP)，以區(qū)域節(jié)點(diǎn)所占各區(qū)域的平均百分比為評(píng)價(jià)目標(biāo)確定是否終止搜索，建立了數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了合適的信息素、更新概率和啟發(fā)式信息等參數(shù)，并對(duì)算法的收斂性進(jìn)行了分析了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了對(duì)曲面的分割。最后通過紙片實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的有效性。

7、從而得到了衣身原型曲面上的兩種區(qū)域分布:可展區(qū)域和非可展區(qū)域。
　　 4)非可展曲面的智能化展平算法的研究
　　 對(duì)非可展曲面，基于幾何與物理相結(jié)合技術(shù)，提出了一種基于特征點(diǎn)和特征線的新型展平算法，算法首先沿形體上的特征點(diǎn)和特征線將曲面進(jìn)行幾何展平，然后基于胡克定律建立了一種新型能量評(píng)價(jià)模型，對(duì)幾何展平結(jié)果進(jìn)行物理修正。在能量釋放問題上，考慮了與分割線位置分布的關(guān)系，提出了功能性分割線和非功能性分割線兩種定義，并提出沿功

8、能性分割線釋放能量的展平算法，將本文算法與領(lǐng)域相關(guān)算法進(jìn)行比較，得出本文算法既保證了曲面展平后的材料絲縷方向，又保證了能量積聚的最小化和樣板形狀的規(guī)則。
　　 5)基于省道轉(zhuǎn)移原理和服裝歸拔技術(shù)的曲面展平算法的研究
　　 對(duì)各種分割線分布形式的衣身原型曲面，基于省道轉(zhuǎn)移原理，提出將非功能分割線轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄苑指罹€的能量釋放方法，設(shè)計(jì)輔助線進(jìn)行分割線類型轉(zhuǎn)變，在輔助線設(shè)計(jì)上提出了最短路徑搜尋算法，與未進(jìn)行分割線類型轉(zhuǎn)變的展平