1 Характеристика процесса и методов выполнения работ при автоматизированном проектировании одежды

1. Решение интеллектуальных задач конструирования в

САПР «ГРАЦИЯ»

Современный подход к проектированию одежды в системе «Форма фигуры – Материал – Конструкция – Одежда» требует всестороннего учета исходных параметров объектов системы и требований к их использованию при разработке конструкции. Качество разработки базируется на глубоких знаниях и большом опыте проектировщика-конструктора. При отсутствии в его распоряжении функциональных взаимосвязей между входными и результирующими параметрами системы и критериев оптимизации для промежуточных этапов проектирования достижение желаемого результата возможно путем многократных проб и корректировок [5].

Компьютерные технологии позволяют реализовать системный принцип проектирования одежды, расширяют объем и возможности использования исходной информации, повышают точность и ускоряют процесс выполнения расчетных и графических процедур, освобождая проектировщика от рутинных видов работ. Однако в современных системах автоматизированного проектирования конструктор по-прежнему остается ядром процесса, генератором логических выводов и принимаемых решений. А успех проекта во многом зависит от его таланта и опыта.

На начальных этапах разработки новой модели конструктору трудно предусмотреть все функциональные взаимосвязи между параметрами системы и оценить целесообразность принимаемых решений. Затруднительность обуславливается геометрической неопределенностью объекта проектирования и сложностью процесса преобразования плоского текстильного материала с анизотропными показателями свойств в неразвертываемую объемную поверхность деталей и узлов изделия. Поэтому, несмотря на использование компьютерной техники, труд конструктора по-прежнему остается многовариантным и не застрахованным от ошибок и неудач [4,5].

Выходом из этой ситуации является внедрение систем с элементами искусственного интеллекта. Такие системы позволяют организовывать ветвящиеся процессы с многоальтернативным результатом, направленным на достижение оптимальных сочетаний свойств объектов системы не только на конечном этапе, но и на промежуточных стадиях. Системная организация внутрипроцессного прогнозирования результатов проектных действий позволяет предостеречь конструктора от нерациональных действий.

Такими возможностями обладает система автоматизированного проектирования одежды – САПР «Грация». Принципы ее построения и функционирования позволяют решать задачи не только технического, но и интеллектуального плана. Удобный интерфейс, развитая сеть поддерживающих (подстраховывающих и подсказывающих) функций, реализация принципов наследования и саморегулирования, а также открытость системы, создают широкие перспективы для ее использования в системном проектировании одежды

Отличительной особенностью «Грации» является использование алгоритма, представляющего собой своеобразную форму записи процедур проектирования. Каждая строка алгоритма являет собой команду для выполнения системой того или иного действия. Набор команд и последовательность их выполнения определяют маршрут проектирования. Проектировщик видит на экране одновременно и алгоритм, и результат действий системы по каждой выполняемой строке этого алгоритма.

По мере выполнения команд рождается чертеж конструкции, происходит формирование лекал, реализуются последовательные операции по проверке сопряженности срезов деталей, по оценке соответствия конструкции условиям равновесного положения изделия на фигуре.

Содержание алгоритма конструктор формирует сам в соответствии с условиями и задачами проектирования, используя при этом удобные команды экранного меню в так называемом режиме «Мастеров». Система направляет конструктора по необходимой последовательности формирования команды. Каждая записанная команда, мгновенно реализуется на экране в виде очередного построенного элемента конструкции изделия. Режим «Мастеров» не только сокращает время на разработку алгоритма, но превращает труд по его созданию в увлекательный процесс формирования стратегии проектирования.

Наличие алгоритма позволяет воспроизводить по нему процесс разработки конструкции не ограниченное число раз, и каждый раз конструкция будет простраиваться в автоматическом режиме. Построение будет выполнено не только для размера, принятого за исходный при разработке алгоритма, но и для любого другого размерного или ростового варианта фигуры. При этом отпадает надобность в таком трудоемком технологическом этапе как градация лекал.

Кроме того, единожды созданный алгоритм обеспечивает возможность реализации модульного принципа проектирования коллекций моделей на одной конструктивной основе (рис.1а), а также получения по нему многоальтернативных решений объемно-силуэтных форм (рис.1б). Для перехода от одной модели к другой достаточно изменить численные значения входных параметров в таблице исходных данных. Перестроения конструкции происходят мгновенно без каких-либо дополнительных действий конструктора.

Но особенно широкие возможности в создании ветвящихся процессов открывает использование в алгоритме условного оператора «Если», который направляет процесс проектирования по одному или другому руслу в зависимости от выполнения или не выполнения поставленного условия. Так решена задача автоматического построения по одному алгоритму конструкций с различным количеством вытачек по линии талии.

а)

б )

Рисунок 1 – Проектирование коллекции моделей на одной конструктивной основе автоматически по одному алгоритму.

Разработка коллекций моделей по одному алгоритму основано на оптимизации расчета растворов и расположения вытачек. Введение в структуру алгоритма критерия оптимизации параметров вытачек позволяет реализовать функциональную взаимосвязь параметров объемно-силуэтного решения с формой поверхности фигуры потребителя и со свойствами материалов.

В традиционном конструировании количество вытачек и их параметры связывают только с величиной суммарного раствора вытачек (_выт), который определяют разностью проектируемой ширины изделия на двух смежных уровнях. При этом ограниченная база исходных данных не позволяет в полной мере учесть характер распределения обхватов фигуры и формы изделия на переднюю и заднюю части. А отсутствие критериев внутриоперационной проверки и оптимизации параметров системы зачастую приводят к неправильному распределению общей ширины на детали, к нарушению поперечного баланса конструкции и к последующему дефекту посадки на фигуре потребителя.

К примеру, при построении конструкции юбок рекомендовано проводить распределение общей ширины изделия на переднюю и заднюю по расчетному коэффициенту соотношения размерных параметров фигуры потребителя. Для выбора рационального решения в структуру алгоритма введено дополнительное условие согласования растворов вытачек со свойствами материалов. В результате при выполнении одного алгоритма система проводит расчеты заданных соотношений и реализует построение конструкции юбки рациональному альтернативному варианту: с одной вытачкой на каждой детали (рис. 2а), с одной вытачкой на передней части и двумя вытачками на задней части (рис. 2б) или с двумя вытачками на передней и на задней частях (рис. 2в). Выбор конструктивного решения в алгоритме осуществляется с использованием условного оператора «Если» [5].

а ) б) в)

Рисунок 2 – Конструкции юбок, построенные автоматически по одному алгоритму.

Таким образом, для различных типов фигур и различных величин конструктивных прибавок система автоматически, без участия конструктора, проводит выбор и реализацию правильного конструктивного решения

С использованием САПР «Грация» на кафедре конструирования швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии разработана компьютерная технология диагностирования и оптимизации криволинейных линий в конструкции швейного изделия. Разработанный алгоритм не только определяет возможность управления процессом создания конструкции, но и является средством решения новых не традиционных задач конструирования.

Установлено, что кривизна конструктивной линии в одежде должна быть согласована с физическими возможностями материала изделия. Для каждого материала существует свое предельно-возможное (критическое) значение кривизны линии, которую материал может сформировать без образования неустранимых дефектов: заминов, волн вдоль криволинейной линии. В результате исследований были выявлены показатели свойств материала, определяющие его способность к формированию кривых линий. Найдены математические модели адекватно описывающие причинно-следственные связи между кривизной линии и структурными изменениями, возникающими в ткани при формировании линии. Полученные данные составили информационную базу для разработанной технологии оптимизации конструктивных линий при проектировании одежды.

Разработанный модуль оптимизации предназначен для включения в общую структуру алгоритма построения конструкции изделия и может быть использован неограниченное число раз для любых конструктивных линий. Программа осуществляет процедуру проверки контролируемых параметров конструктивных линий в исходной конструкции изделия, определяет перспективность и направление оптимизации. Система реализует процедуру поиска оптимума по принципу итерационного приближения по трехступенчатой схеме (рис. 3) [3,5]:

• формирование альтернативы (конструктивной линии с измененным значением кривизны);

• оценка альтернативы;

- принятие решение о продолжении или прекращении поиска.

Рисунок 3 – Последовательность одного цикла оптимизации конструктивной линии

Поиск проводится до момента достижения оптимальной кривизны линии.

Разработанная программа обеспечивает согласование геометрических параметров конструктивных линий со свойствами материала изделия.

Разработчики САПР «Грация» постоянно усовершенствуют систему в части расширения функций, обеспечивающих дополнительные удобства в работе. Так, в последней версии системы включена функция «Супер идентификация», которая позволяет выделить цветом и идентифицировать на чертеже имя объекта, указанного курсором в алгоритме. Или при указании курсором объекта на чертеже – в алгоритме выделяется строка, определяющая этот объект.

С учетом новых разработок в системное программное обеспечение Грации включена функция автоматического построения угловых участков лекал, которая избавляет конструктора от необходимости последовательного проектирования элементов угловых участков лекал и их последующей проверки и уточнения в целях достижения технологичности.

Функция автоматического построения угловых участков лекал реализована в виде экранного меню с вариантами угловых участков (рис. 4). Конструктор курсором выбирает нужный вариант, и система автоматически выполняет построение этого уголка в проектируемой детали.

Рисунок 4 – Варианты технологичного решения угловых участков лекал.

В настоящее время специалисты САПР «Грации» разработали подсистему трехмерного проектирования, которая позволяет генерировать объекты по трехмерным координатам и осуществлять манипуляции с этими объектами в виртуальном трехмерном пространстве. Подсистема 3D является продуктом совершенствования и развития системы 2D проектирования.

В системе 3D сохранена возможность использования ее и для двухмерного проектирования параллельно с трехмерным. В рамках одного алгоритма может происходить построение как двух, так и трехмерных объектов. В изображение, создаваемое в трехмерном пространстве, можно копировать объекты чертежа, созданные в системе 2D текущего алгоритма

Специалистами кафедры разработаны параметрические модели поверхности фигур типового и нетипового телосложения, которые нашли свое применение при разработке виртуальных изображений внешней формы проектируемых изделий. Разработана компьютерная технология проектирования объектов системы «Фигура – Манекен – Одежда», в которой учтены объемно-пространственные взаимосвязи размерных характеристик фигур и одежды и особенности ее формообразования. По одному алгоритму в подсистеме 3D можно создавать разные объемные формы изделий путем изменения исходных параметров (прибавок, коэффициентов распределения формы и показателей жесткости материала) (рис.5).

Рисунок 5 – Различное объемное и конструктивное решение юбок

В дополнении к имеющимся возможностям в подсистеме 3D введена функция динамической манипуляции, позволяющая с помощью мыши двигать генерированные трехмерные изображения параллельно и перпендикулярно плоскости экрана, одновременно увеличивая или уменьшая его, вращать изображения вокруг различных осей (рис. 6).

Рисунок 6 – Изменение изображения юбки при применении функции динамической манипуляции

Удобство работы в САПР «Грация» как в 2D, так и в 3D версиях обеспечено многообразием функций, доступных для использования, простотой действий при выполнении проектных процедур, широтой задач предметной области, решаемых с использованием САПР, краткостью маршрутов в ветвящихся процессах, наличием направляющих и предостерегающих функций и широким развитием средств для снижения напряженности труда проектировщика. Все это позволяет проводить качественное многовариантное проектирование, не ограничивая пути творческого поиска формы и учитывая особенности телосложения потребителя и свойств материалов [5].