Luận án Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều - Lưu Hoàng

LỜI CẢM ƠN. i

LỜI CAM ĐOAN.ii

MỤC LỤC .iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. vi

DANH MỤC CÁC BẢNG.vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .viii

MỞ ĐẦU . 1

CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN . 5

1.1 Các phương pháp thiết kế quần áo . 5

1.1.1 Phương pháp thiết kế 2 chiều . 5

1.1.2 Phương pháp Thiết kế 3 chiều . 7

1.2 Phương pháp xác định dữ liệu cơ thể người và quần áo trong thiết kế quần áo 3 chiều

. 20

1.2.1 Phương pháp đo truyền thống. 20

1.2.2 Phương pháp đo cơ thể người, quần áo 3 chiều. 21

1.2.3 Xử lý dữ liệu đo cơ thể người. 24

1.3 Phương pháp mô phỏng trong thiết kế 3 chiều. 25

1.3.1 Lý thuyết mô phỏng. 25

1.3.2 Cơ sở toán học ứng dụng trong mô phỏng 3 chiều. 28

1.4 Một số phần mềm ứng dụng trong thiết kế quần áo 3 chiều . 33

1.4.1 Một số phần mềm sử dụng trong lĩnh vực mô phỏng 3 chiều nói chung . 33

1.4.2 Một số phần mềm mô phỏng 3D ứng dụng trong thiết kế quần áo . 42

1.5 Kết luận chương 1 và hướng nghiên cứu của luận án . 45

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 47

2.1 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu. 47

2.1.1. Phạm vi nghiên cứu . 47iv

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu. 47

2.2. Nội dung nghiên cứu . 48

2.3. Phương pháp nghiên cứu . 49

2.3.1 Xây dựng dữ liệu phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều . 50

2.3.2 Xây dựng lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo . 53

2.3.3 Xây dựng phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều . 57

2.3.4 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế sản phẩm áo liền

váy . 77

2.4 Kết luận chương 2 . 78

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN . 79

3.1 Dữ liệu phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều . 79

3.1.1 Dữ liệu bề mặt cơ thể người . 79

3.1.2 Kết quả xử lý mẫu quét. 80

3.2 Lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo trong không gian 3 chiều. 83

3.2.1 Hệ điểm trên bề mặt cơ thể. 83

3.2.2 Hệ điểm lưới áo tương ứng. 86

3.2.3 Khoảng cách các điểm nút trên lưới cơ thể người và quần áo . 87

3.3 Phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều . 93

3.3.1 Sơ đồ khối phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều. 93

3.3.2. Trình tự thiết kế . 94

3.3.3 Kết quả kiểm nghiệm và đánh giá . 126

3.3.4 Hướng dẫn quy trình thiết kế 3 chiều. . 131

3.4 Ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế mẫu sản phẩm áo liền váy . 132

3.4.1. Nhập dữ liệu . 132

3.4.2 Tạo lưới bề mặt cơ thể. 133

3.4.3 Xây dựng lưới bề mặt sản phẩm áo liền váy . 133

3.4.4 Tách nhóm . 137v

3.4.5 Trải phẳng. 137

3.4.6. Hoàn thiện mẫu kỹ thuật và Mô phỏng may 3D với Optitex . 137

3.4.7. Kết quả đánh giá của chuyên gia về sản phẩm. 139

3.5 Kết luận chương 3 . 139

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 140

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 141

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 147

PHỤ LỤC . 148

pdf160 trang | Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 632 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều - Lưu Hoàng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
áo 3 chiều - Chọn cơ sở lý thuyết, nguyên lý của phương pháp thiết kế, tạo dữ liệu phục vụ xây dựng phương pháp thiết kế. - Xây dựng thuật toán và chương trình mô phỏng tạo lưới bề mặt quần áo từ bề mặt cơ thể, từ đó xây dựng được lưới quần áo. - Xây dựng thuật toán và chương trình mô phỏng tạo chiết, trải phẳng chi tiết và tính toán các yếu tố công nghệ, hoàn thiện mẫu thiết kế 2 chiều để phục vụ sản xuất. - Đánh giá kết quả trên mẫu thiết kế 2 chiều, may mô phỏng và đánh giá chuyên gia về bộ mẫu kỹ thuật các chi tiết đã thiết kế. - Hoàn thiện và xây dựng quy trình thiết kế theo phương pháp mới. 4. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế sản phẩm áo liền váy - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế sản phẩm áo liền váy đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Trên cơ sở sản phẩm mẫu được may mô phỏng ảo và may thực tế sau khi thiết kế, kiểm nghiệm, đánh giá sản phẩm khi ứng dụng phương pháp thiết kế mới. 2.3. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu các tài liệu khoa học liên quan, nhận xét, đánh giá những vấn đề đã được nghiên cứu, những vấn đề còn tồn tại và xác định nội dung nghiên cứu của luận án. - Phương pháp quét bề mặt cơ thể người: dùng máy quét toàn thân 3 chiều sử dụng công nghệ ánh sáng trắng để quét cơ thể người. - Phương pháp xử lý dữ liệu quét: sử dụng phần mềm Rapidform; Geomagic Studio để xử lý các số liệu nhân trắc, dữ liệu quét để nâng cao chất lượng mẫu quét phục vụ xây dựng hệ điểm trên bề mặt cơ thể. - Phương pháp xây dựng lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo: + Dựa trên mô hình toán học được sử dụng trong kỹ thuật đồ họa máy tính để biểu diễn đường cong và mặt (đường cong B-Spline). + Xây dựng thuật toán xác định hệ điểm nhân trắc và xây dựng lưới cơ thể người làm cơ sở để thiết kế quần áo dựa vào lý thuyết hình học Euclid, ma trận, nội suy điểm, đường cong. + Từ hệ điểm bề mặt cơ thể đã xác định, xây dựng thuật toán tạo hệ điểm áo tương ứng, dựa vào lý thuyết ánh xạ điểm, ma trận, nội suy và vector pháp tuyến tại các điểm nhân trắc trên cơ thể. 50 + Xây dựng thuật toán tạo lưới áo mới dựa trên lý thuyết logic, nội suy đường cong và mặt cong. - Phương pháp trải phẳng chi tiết: Kế thừa mô hình giải phóng năng lượng liên kết lò xo - đàn hồi, lý thuyết động học, động lực học vật lý, xây dựng thuật toán mới tách khối, tạo ly, chiết và trải phẳng chi tiết sản phẩm. - Phương pháp mô phỏng 3 chiều: + Sử dụng ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper, xây dựng chương trình phần mềm mô phỏng cơ thể người và toàn bộ quá trình thiết kế sản phẩm, tách chi tiết, tạo ly, chiết và trải phẳng chi tiết áo trong không gian 3 chiều. + Sử dụng phần mềm mô phỏng ảo 3D Opitex để may mô phỏng ảo mẫu thiết kế nhằm kiểm chứng, đánh giá kết quả thiết kế. - Phương pháp đánh giá chuyên gia: Lập phiếu thăm dò và hỏi ý kiến chuyên gia nhận xét, đánh giá chất lượng mẫu thử nghiệm, đánh giá kết quả thiết kế. 2.3.1 Xây dựng dữ liệu phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều Như đã trình bày trong phần tổng quan, đối với phương pháp thiết kế quần áo bằng phương pháp truyền thống 2 chiều, dữ liệu để phục vụ thiết kế quần áo là các số đo kích thước nhân trắc của cơ thể người. Tuy nhiên với phương pháp thiết quần áo 3 chiều, dữ liệu để phục vụ thiết kế quần áo lại là mô hình bề mặt cơ thể người trong không gian 3 chiều. Bên cạnh đó còn có các yếu tố khác như: yêu cầu của quần áo khi thiết kế, đặc điểm của vật liệuĐể có được dữ liệu bề mặt cơ thể người, tiến hành quét mẫu cơ thể người bằng máy quét toàn thân 3 chiều và xử lý mẫu quét thu được để tăng chất lượng mẫu quét phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều. 2.3.1.1. Xây dựng dữ liệu cơ thể người 3 chiều a. Chuẩn bị mẫu - Chuẩn bị mẫu nam, mẫu nữ theo yêu cầu, người mẫu không mặc áo, chỉ mặc quần gen, sáng màu bó sát cơ thể. * Yêu cầu đối với người được đo: Thực hiện theo quy định về tư thế của người đo theo yêu cầu của thiết bị đo [19] tại Viện dệt may, Tập đoàn Dệt may Việt Nam. Cụ thể: - Tư thế: Đứng đúng tư thế theo quy định, hai tay để vào đúng vị trí, chân đúng vị trí quy định trong buồng đo. Mắt nhìn thẳng, tâm lý người được đo thoải mái. - Trang phục: Người được đo thay đồ, không mặc áo, chỉ mặc quần gen màu sáng, đi chân đất, nữ tóc buộc gọn và đội mũ chuyên dùng màu ghi sáng. 51 b. Thiết bị quét mẫu Quá trình quét được thực hiện trên máy quét toàn thân NX- 16 3D Body Scanner của hãng [TC]² tại phòng máy đo 3D của Viện Dệt May. Hệ thống thiết bị quét mẫu gồm: máy tính và buồng quét có 16 cảm biến đặt tại 4 góc. * Thông số kỹ thuật [19]: Máy quét sử dụng ánh sáng trắng, dòng điện 15A; 4 góc quét; Mật độ dữ liệu điểm: 6.105 - 10.105. Hình 2.3. Buồng quét gồm 16 cảm biến (nguồn: [19]) * Các bước tiến hành đo: - Người được đo đứng trong buồng quét, hai chân đứng đúng vị trí của dấu hai bàn chân, tay nắm vào chỗ giữ của bàn tay. - Thái độ người được đo nghiêm túc, tư thế đứng thẳng tự nhiên. - Điều khiển máy quét ở chế độ tự động, kỹ thuật viên kiểm tra kết quả và yêu cầu quét lại khi cần. Mỗi đối tượng đo được đặt một mã số. Hình 2.4. Hình minh họa tư thế đứng trong buồng máy (nguồn: [19]). 2.3.1.2 Xử lý dữ liệu quét Mẫu quét nhận được từ máy quét toàn bộ cơ thể không tiếp xúc 3D Body Scanner [TC]2 NX-16, dạng đuôi (.wrl). Quá trình quét mẫu trên máy, phần mềm xử lý kết quả chủ yếu cho các giá trị số đo nhân trắc của mẫu như kích thước vòng, kích thước chiều cao khá tốt [19]. 52 Tuy nhiên để có thể sử dụng bề mặt của mẫu quét làm cơ sở để phát triển mẫu quần áo thì rất cần phải xử lý mẫu để tăng chất lượng dữ liệu quét, giảm thiểu những sai số do chất lượng máy quét, giảm nhiễu trong quá trình quét. Trong lĩnh vực thiết kế 3 chiều hiện nay, chủ yếu sử dụng phần mềm Rapidform và Geomagic để xử lý mẫu quét. * Xử lý vị trí mẫu quét trong không gian bằng Rapidform XOR3: Mục đích là tùy chỉnh vị trí đối tượng phù hợp không gian làm việc của các phần mềm khác nhau. Giảm thiểu các sai số vị trí của các đối tượng trong quá trình quét mẫu. * Xử lý chất lượng dữ liệu quét bằng phần mềm Geomagic studio: Mục đích tăng chất lượng dữ liệu quét, giảm thiểu những sai số do chất lượng máy quét, giảm nhiễu trong quá trình quét Những biến đổi dữ liệu được thực hiện nằm trong giới hạn dung sai cho phép. Nội dung xử lý mẫu quét được trình bày chi tiết tại Phụ lục 1 của luận án. * Tạo mẫu cơ thể đối xứng. - Mỗi người có một đặc điểm cơ thể khác nhau, trong quá trình sinh ra, trưởng thành, trải qua các hoạt động vui chơi, học tập, lao động và cả thói quen nên cơ thể người thường không đối xứng tuyệt đối. Trong phạm vi nghiên cứu của luận án chỉ quan tâm đến phương pháp thiết kế nên mẫu quét được coi là đối xứng chuẩn như các ma nơ canh. Vì vậy quá trình xử lý mẫu quét sẽ đưa người mẫu về dạng chuẩn, cân đối với nhau bằng cách dịch chuyển mẫu quét về vị trí gốc tọa độ và điều chỉnh trên giao diện phần mềm Rapidform sao cho mặt phẳng (xOz) chia đôi cơ thể người qua trục Oz. - Chia cơ thể thành 2 nửa khác nhau, bên trái và bên phải và lấy đối xứng bên phải bằng lệnh Mirror Hình 2.5 Chia cơ thể người thành hai phần, tạo đối xứng cơ thể Mẫu quét sau quá trình xử lý sẽ có được bề mặt trơn, mịn hơn, các lỗi trên bề mặt do quá trình quét bị lỗi đã được xử lý và mẫu quét hoàn toàn cân đối. Đây là dữ liệu quan trọng, là cơ sở để nghiên cứu các nội dung tiếp theo. 53 2.3.2 Xây dựng lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo Mẫu quét cơ thể 3D sau khi được xử lý đảm bảo chất lượng, tiến hành xây dựng các điểm nhân trắc trên cơ thể và tạo lưới bề mặt cơ thể người. Từ các điểm nút trên lưới cơ thể người, dựa vào thông số giá trị khoảng cách giữa cơ thể người và quần áo sẽ xây dựng được điểm nút tương ứng trên lưới quần áo [24]. Thông số khoảng cách giữa các điểm nút trên lưới quần áo và lưới cơ thể người trong nghiên cứu này được gọi là D Text. Tập hợp giá trị thông số D text là cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ xây dựng phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều. Trong phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều, ngân hàng dữ liệu D Text được xây dựng theo từng chủng loại sản phẩm, tùy theo yêu cầu thiết kế mà chọn lựa giá trị D Text trong ngân hàng dữ liệu cho phù hợp. Trong phạm vi nghiên cứu của luận án này, tác giả sẽ xác định giá trị D Text cho một trường hợp cụ thể để làm cơ sở phục vụ xây dựng phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều theo mục tiêu nghiên cứu. Một số thuật ngữ về cách gọi tên điểm cần thống nhất để thuận tiện trong quá trình nghiên cứu: - Điểm nhân trắc là điểm trên bề mặt cơ thể người. - Điểm thiết kế là điểm nằm trên bề mặt quần áo. - Điểm nút là điểm tạo nên lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo 2.3.2.1 Nghiên cứu xây dựng các điểm nút trên lưới bề mặt cơ thể a. Xác định các điểm nút quan trọng trên lưới cơ thể Để điều chỉnh vị trí mỗi điểm trong hệ điểm thuận lợi, phù hợp đặc điểm sinh học cơ thể người, hầu hết các điểm trong hệ điểm cơ thể được xây dựng theo tọa độ trụ. Vị trí của một điểm trong hệ trục tọa độ được biểu diễn như sau [5]. 54 Để mô phỏng các điểm nút trên lưới bề mặt cơ thể và lưới quần áo, chương trình mô phỏng đã được xây dựng sử dụng ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper chạy trên nền tảng chương trình đồ họa 3D Rhinoceros. Phân tích thuật toán để xác định điểm nhân trắc trên cơ thể gồm các bước: + Phân tích dữ liệu vào. + Xác định mặt cắt cơ thể qua điểm nhân trắc. + Xác định điểm nhân trắc trong mặt cắt đó. + Hiển thị và lấy số liệu đầu ra. * Phân tích dữ liệu vào. Có thể cung cấp tại đầu vào dữ liệu (Data) của nhiều điểm nhân trắc, chương trình sẽ đưa ra kết quả theo trình tự. Do đó dữ liệu được xử lý và được chứa vào các (List) với chỉ số thích hợp theo trình tự. Bảng số đo được trích xuất từ kết quả quét mẫu thí nghiệm, * Xác định mặt cắt cơ thể qua điểm nhân trắc. Tạo mặt phẳng song song mặt phẳng (xOy) theo giá trị biến chiều cao. Tìm giao của mặt phẳng đó với lưới quét chính là mặt cắt cần xác định. Giá trị kích thước tại các vị trí giao được xác định qua bảng thông số đo trong dữ liệu quét cơ thể người. Mặt trước Mặt sau Hình 2.6 Mô tả vị trí các mặt cắt ngang chính trên cơ thể 1. Mặt cắt qua vị trí ngang điểm đốt sống cổ 7 2. Mặt cắt qua vị trí ngang đầu vai trong 3. Mặt cắt qua vị trí ngang đầu vai ngoài 4. Mặt cắt qua vị trí ngang gầm nách 5. Mặt cắt qua vị trí điểm đầu ngực 6. Mặt cắt qua vị trí ngang ngực dưới 55 7. Mặt cắt qua vị trí ngang eo 8. Mặt cắt qua vị trí ngang điểm cao mông 9. Mặt cắt qua vị trí ngang mông * Xác định điểm nhân trắc trong mặt cắt đó Xác định vị trí một tia bất kỳ đi qua gốc O, cung cấp giá trị góc xoay phù hợp, giao của tia đó với mặt cắt cơ thể là điểm nhân trắc cần xác định. Các điểm nhân trắc chính như: Điểm đốt sống cổ 7, điểm đầu vai trong, điểm đầu vai ngoài, điểm gầm nách, điểm đầu ngực, điểm đầu ngực dưới, điểm ngang eo, điểm ngang cao mông, điểm ngang mông, điểm ngang gầm đũng b. Xây dựng hệ điểm cơ thể người. Xây dựng thuật toán hiển thị thông số điểm trong ngôn ngữ lập trình Grasshopper. Thực hiện xác lập hệ điểm phần bên trái cơ thể sau đó lấy đối xứng sẽ thu được đầy đủ hệ điểm trên bề mặt cơ thể. Góc (φ) = 00 đối với các điểm nằm trên trục đối xứng và ở phía trước của cơ thể. Mô tả: Thuật toán này cho phép hiển thị trực quan vị trí một điểm trên bề mặt cơ thể, đồng thời thể hiện các kích thước liên quan trực tiếp tới điểm đó như cao độ, khoảng cách tới điểm tâm, góc xoay với trục tọa độ, kích thước vòng cơ thể tại điểm đó. Hình 2.7 Mô tả vị trí điểm nhân trắc trên mặt cắt 56 Hình 2.8 Chương trình hiển thị thống số điểm trong Grasshopper 2.3.2.2 Tạo các điểm nút tương ứng trên lưới áo Từ mẫu quét 3D của cơ thể người và áo tương ứng đã được điều chỉnh vị trí trong không gian 3 chiều đúng với trạng thái thực tế, tại những điểm nút trên lưới bề mặt cơ thể, xác định điểm nút tương ứng trên lưới quần áo. Điểm tương ứng trên quần áo đối với điểm nút (điểm nhân trắc) cơ bản trên lưới bề mặt cơ thể chính là giao điểm của tia pháp tuyến của bề mặt cơ thể tại điểm nhân trắc với bề mặt áo. Hệ điểm nhân trắc (điểm nút) của cơ thể trong các chương trình mô phỏng đối với mỗi mẫu quét cơ thể là đồng nhất. * Pháp tuyến bề mặt Vector pháp tuyến của bề mặt lưới tại điểm nút là vector trung bình của các vector pháp tuyến các mặt lân cận điểm nút đó. Hình 2.9 Mô tả vector pháp tuyến bề mặt tại các điểm nút trên lưới [21] 2.3.2.3 Xác định thông số khoảng cách giữa các điểm nút tương ứng trên lưới áo và trên cơ thể người. Như đã trình bày ở trên, trong nghiên cứu của luận án, tác giả sẽ xác định giá trị D Text cho một trường hợp cụ thể để làm cơ sở phục vụ xây dựng phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều theo mục tiêu nghiên cứu. Để xác định D Text, tác giả lực chọn phương án quét cơ thể người có mặc và không mặc quần áo, giá trị khoảng cách D Text chính là độ chênh lệch giữa điểm trên bề mặt cơ thể người và điểm tương ứng trên bề mặt áo. D Text được xác định sẽ bao gồm cả độ dầy vật liệu (trong nghiên cứu này là 0,2 mm). Khi áp dụng với loại vật liệu khác, D Text phải được tính thêm sự chênh lệch độ dầy vật liệu so với 0,2 mm. 57 Khi quét mẫu có mặc áo, người mẫu tuyệt đối phải thực hiện các yêu cầu như khi quét mẫu không mặc áo để đảm bảo giảm thiểu tối đa sai số khi quét. Nội dung quét mẫu và xử lý dữ liệu quét khi người mẫu có mặc áo được thực hiện như ở (phần 2.3.1) và được xử lý về cùng vị trí với nhau nhờ phần mềm Rapidform. Thông số khoảng cách tại các điểm nhân trắc (điểm nút) chính, quan trọng trên cơ thể người và áo được thể hiện trong bảng giá trị độ chênh lệch tại các điểm nút quan trọng. Chương trình được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình hiển thị trực quan Grasshopper sẽ tự động tính toán giá trị tọa độ của hệ điểm nhân trắc trên cơ thể người và hệ điểm tương ứng trên áo. Đồng thời cho kết quả giá trị khoảng cách giữa bề mặt cơ thể người và áo. Nghiên cứu mối quan hệ giữa lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo trong không gian 3 chiều là vô cùng quan trọng, đây là cơ sở thực tiễn để xác định khoảng cách giữa cơ thể người và quần áo nhằm xây dựng phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều. Hình 2.10 Mô tả giá trị thông khoảng cách D Text tại một điểm 2.3.3 Xây dựng phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều 2.3.3.1. Cơ sở lý thuyết để xây dựng phương pháp. Việc nghiên cứu phát triển một hệ điểm, hệ đường từ một điểm trên bề mặt cho trước trong không gian 3 chiều là cơ sở lý thuyết quan trọng để xây dựng và phát triển hệ điểm áo mới từ hệ điểm trên bề mặt cơ thể người trong nghiên cứu của luận án này. Trong nội dung này, luận án kế thừa một phần kết quả nghiên cứu của tác giả B.K. Hinds và J. Maccartney, trường đại học Belfast Queen, Vương quốc Anh [24] về xác định điểm đại diện bề mặt cơ thể người, nguyên tắc xây dựng lưới điểm quần áo từ lưới điểm trên bề mặt cơ thể. 58 Từ nghiên cứu của mình, tác giả đã chỉ ra rằng 28 phần có chứa 72 điểm là đủ để đại diện cho phần thân cơ thể con người. Điều này sẽ tương ứng với việc đặt một người trong một máy số hoá và chụp mặt đứng bao gồm 28 điểm từ eo đến cổ tại mỗi thời điểm vị trí quay 5 °. Tuy nhiên, với tốc độ và dung lượng bộ nhớ của máy tính hiện đại, hầu như là không có giới hạn các kích thước và do đó sự phức tạp của bề mặt cơ thể được nghiên cứu sử dụng. Một mảng các điểm rời rạc đã được sử dụng để đại diện cho bề mặt cơ thể, một mặt liên tục xấp xỉ giữa các điểm này có thể được tạo ra bằng áp dụng kỹ thuật hình học tính toán như nội suy xấp xỉ B-Spline. Do vậy, có thể xây dựng hai dạng hình thức thể hiện bề mặt cơ thể. - Một mặt phẳng hai tham số và các bề mặt 3D thực tế. Trong hình 2.12, mô tả quá trình mà các kích thước nêu trên (28 × 73) đã được thông qua. Do quá trình xoay là liên tục, nên cột đầu tiên của dữ liệu được lặp đi lặp lại ở cột thứ 73. Do đó, khi một điểm được xác định trên mặt phẳng hai tham số, sẽ có một điểm tương đương trên bề mặt 3D. Quá trình nội suy một điểm trong mảng các điểm rời rạc đại diện cơ thể 3D bao gồm các bước sau đây. Hình 2.11 Không gian mặt phẳng 2 tham số (nguồn: [24]). 59 Hình 2.12 Sơ đồ không gian tọa độ tham số trong không gian tọa độ Đề các (nguồn: [24]). a. Xây dựng một điểm Pir, jr trên cơ thể. Theo tác giả [42], giả sử cho một điểm đặc biệt được xác định là nằm trên bề mặt cơ thể, như trên hình 2.13. - Xác định một mảng các điểm rời rạc trong không gian 3 chiều Bi,j mô tả bề mặt, nơi mà i và j là các số nguyên trong phạm vi 1 ≤ i ≤ 28 và 1 ≤ j ≤ 73. - Xác định các giá trị số thực (ir, jr) đối với thông số i và j, mà một điểm Pir, jr trên bề mặt cơ thể được xác định. - Xác định các phần số nguyên (i, j), tương ứng, trong những giá trị thực (ir, jr). - Xây dựng ba ma trận hình học cho các toạ độ x, y và z của 4 × 4 thành phần thuộc mảng Bi, j. Nếu điểm (i, j) có tọa độ (Bxi, j, Byi, j, Bzi, j), Khi đó ma trận hình học Gxi, j để mô hình hóa các tọa độ x là: (2.1) Ma trận Gyi,j và Gzi,j đối với tọa độ y, z được xây dựng tương tự như vậy. - Sử dụng các ma trận trên, phương pháp B spline tạo ra một điểm với 2 thông số (s,t) cho bề mặt thỏa mãn: S=ir-i; T=jr-j Cụ thể đối với tọa độ x được xác định theo công thức: 60 (2.2) trong đó S = [s3 s2 s 1], T = [t3 t2 t 1] và M là ma trận cơ sở của mảng mặt B spline (2.3) Để xác định điểm Pir,jr cho thông số điểm (ir,jr). Ma trận Gyi,j và Gzi,j đối với tọa độ y, z thực hiện bằng quá trình B Spline như trên với cùng ma trận S và T ta được: (2.4) b. Xây dựng một điểm tương đương với điểm cơ thể P*ir, jr. [24]. Bằng cách hạn chế sự di chuyển chuột để hoạt động trong hai tham số mặt phẳng, di chuyển phần mềm sẽ tạo ra một con trỏ chuột mà chỉ di chuyển trên bề mặt cơ thể 3D. Tuy nhiên, để mở rộng chức năng, một điểm P*i,j trong không gian Đề các được tạo ra điều khiển dọc theo pháp tuyến của bề mặt cơ thể. Người dùng xác định vị trí mỗi điểm đó thông qua nhấn chuột. Pháp tuyến với bề mặt cơ thể Nir,jr tại vị trí điểm có thông số (ir, jr) xác định thông qua hai vector tiếp tuyến với bề mặt tại vị trí đó và , Các vector thành phần của vector pháp tuyến được xác định thông qua phép đạo hàm các tọa độ điểm. Thành phần tiếp tuyến theo x được xác định như sau: Với và (2.5) Tương tự xác định các thành phần tiếp tuyến theo y và z ta được: 61 (2.6) Vector pháp tuyến đơn vị Nir,jr được xác định thông qua phép nhân hữu hướng các vector tiếp tuyến. (2.7) Điểm thẳng góc P*ir, jr với giá trị k bất kỳ tính theo công thức là: P*ir, jr = P*ir, jr + kNir,jr (2.8) Trong thực tế, hoạt động của giao diện này được chứng tỏ hiệu quả truy cập nhanh chóng không gian thiết kế 3D thích hợp cho mỗi cơ thể 3D riêng biệt. Máy tính có thể thực hiện trong thời gian thực do đó dễ thực hiện thao tác hơn. Hơn nữa, thông tin sản phẩm, tên bề mặt, hướng pháp tuyến được khai thác để cải thiện hiệu quả chức năng hiển thị hình ảnh. c. Xây dựng một cạnh đường cong tuyến tính Trong suốt quá trình xây dựng đường cong 3D, một hệ điểm được cung cấp với điểm cuối cùng là vị trí hiện tại của con trỏ. Việc nội suy đường cong qua các điểm là liên tục và dọc theo vị trí của con trỏ. Điều này giúp người thiết kế thấy được sự phản hồi để quyết định nếu đường cong đặt ở vị trí chính xác và có hình dáng yêu cầu. Các điều kiện đã dùng để xác định các điểm ở xa hơn để điều khiển hình dáng đường cong hoặc kết thúc đường cong. Ở hình 2.13 (a), bộ 3 điểm (P0, P1, P2) được xác định. Lưu ý rằng đường cong chỉ được ràng buộc để đưa ra yêu cầu giá trị khoảng cách theo chiều vuông góc Kr tại các điểm đã xác định. Các đoạn cong của đường cong sẽ trơn mịn, bất chấp hình dạng của cơ thể ở dưới như được chỉ ra ở hình 2.13 (b). Trong quá trình người dùng xác định 3 điểm điều khiển cho đường cong, các thông số (i, j, k) và tọa độ đề các của các điểm đã tạo ra đều được chỉ rõ. Với mục đích hiển thị, điều kiện liên tục xác định hệ điểm bên trong các đoạn cong để xác định được đường cong. Các điểm bên trong được dùng để xây dựng các bước tuyến tính dễ dàng vẽ đường cong trong không gian Đề các. 62 Để đạt được mục đích các đoạn thẳng xấp xỉ với một đoạn cong mà vẫn không làm thay đổi sự thẳng góc như hình 2.13 (c), các điểm bên trong cần được xác định lại. Khi thực hiện theo cách này, một đoạn cong bên trong giới hạn một cạnh. Sơ đồ hình 2.14 làm rõ hơn quá trình chi tiết cho điểm bên trong đầu tiên P* bắt đầu ở điểm xác định đầu tiên, P0. Sự tạo thành các điểm bên trong tiếp theo cho các đoạn cong theo cách tương tự. Số lượng xác định các đoạn cong giữa các điểm tạo ra là sự khởi đầu hệ thống. Bằng cách tính toán chiều dài các cung giữa P0 và P1 và chia ra bởi số lượng các đoạn, điểm P* được tìm thấy trong hệ tọa độ Đề các từng bước thông qua các đoạn cong liên tục cho tới khi đạt được khoảng cách phù hợp dọc theo đường cong tính từ điểm P0. Đối tượng của việc tìm kiếm là tìm ra một điểm Pt nằm trên pháp tuyến qua điểm P* có yêu cầu về giá trị khoảng cách Kr. Để thực hiện được giá trị vuông góc không thay đổi, đầu tiên cần quyết định các thông số tọa độ của điểm P*. Xem xét lại bộ ba giá trị (ir, jr, kr) xác định một điểm thẳng góc từ bề mặt cơ thể công thức (2.4). Điều này yêu cầu xác định giá trị thông số riêng phần tương ứng với điểm P*. Tìm kiếm kĩ thuật xây dựng vector lỗi Ep thể hiện khoảng cách giữa điểm P* và điểm xác định bởi bộ ba (ir, jr, kr). Phương pháp tìm kiếm Newton–Raphson được dùng để tối thiểu Ep và khi đó điểm P* nằm ở lân cận của điểm P0. Chấp nhận giá trị gần bắt đầu cho các thông số đã có (i0, j0, kr). Bắt đầu với: (2.9) Phương pháp tìm kiếm Newton - Raphson tìm ra các thành phần x,y, z tối thiểu của vector lỗi Ep bằng cách thay đổi các bước i,j,k trong không gian thông số phụ thuộc phía trên vector độ dốc Lặp lại liên tục quá trình tìm kiếm sẽ cho ra vị trí chính xác của P1′, P2′, P3′, . . . , Pn′ trong hệ tọa độ Đề các cho tới khi độ lớn của lỗi gần như đủ nhỏ sau n lần lặp, trạng thái đó : P’n '≈ P * (a) 63 (b) (c) Hình 2.13 Hình thể hiện các điểm nội suy (nguồn: [24]). các khu vực xung quanh của P0, giá trị khởi đầu hợp lý chặt chẽ đối với các thông số có sẵn, ví dụ: (i0, j0, kr). Để bắt đầu với Ep = P * - P0 = P * - (Pi0, j0 + krNi0, j0) Các nghiên cứu của Newton-Raphson tìm cách giảm thiểu x, y, z các thành phần của các Ep vector lỗi bằng cách thay đổi kích thước bước trong i, k và không gian tham số k phụ thuộc vào độ dốc của vector ∂Ep / ∂i, ∂Ep / ∂j, ∂Ep / ∂k. kế tiếp lặp đi lặp lại của các kỹ thuật tìm kiếm điểm sản xuất ngày càng chính xác P1, P2, P3,. . . , Pn 'trong tọa độ Đề các cho đến khi độ lớn lỗi được coi là đủ nhỏ sau n lần lặp lại ở giai đoạn nó được giả định rằng: Pn '≈ P * Hình 2.14 Giá trị thẳng góc không đổi theo phương pháp tìm kiếm Newton - Raphson [nguồn: 24]. 64 Thực tiễn, điểm đạt yêu cầu trong mối liên hệ độ nhẵn bề mặt được tìm sau 10 lần lặp. Thông số thẳng góc kn tìm được nhìn chung không bằng yêu cầu thẳng góc kr khi các điểm xác định được nhập vào. Do vậy để xác định được giá trị thẳng góc không đổi nội suy điểm Pt. Sự điều chỉnh thẳng cuối cùng được thực hiện trong khi giữ lại tọa độ (in, jn) được tìm thấy trong quá trình tìm kiếm. (2.10) Lần nội suy điểm Pt đầu tiên được tìm thấy, thông số tọa độ (in, jn, kr) của nó được dùng làm giá trị khởi tạo cho vị trí của điểm nội suy thứ 2 và kế tiếp. Theo cách đó, hệ thống thiết kế tạo ra số lượng các đoạn thẳng (20 đoạn trong hệ thống hiện tại) để thể hiện cạnh giữa các cặp điểm thiết kế được xác định thành công. Ở trường hợp này, không có sự lặp lại điểm kết thúc đường cong 3D, giá trị vuông góc không thay đổi ở trên của cạnh để thay thế.  Việc nghiên cứu phát triển 1 hệ điểm, hệ đường từ một điểm trên bề mặt cho trước trong không gian 3 chiều là cơ sở lý thuyết quan trọng để xây dựng và phát triển hệ điểm áo mới từ hệ điểm trên bề mặt cơ thể người trong nghiên cứu cứu của luận án này.  Luận án kế thừa cơ sở lý thuyết của tác giả B.K. Hinds và J. Maccartney [24], luận án đã phát triển lý thuyết xây dựng lưới quần áo từ lưới bề mặt cơ thể, bám sát theo điều kiện và mục tiêu nghiên cứu cụ thể của luận án. 2.3.3.2 Xây dựng lưới cơ thể phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều Mục đích tạo ra bề mặt cơ thể dựa vào mẫu quét, bề mặt thô hay chính xác được kiểm soát tự động bởi số lượng điểm (điều khiển số lượng điểm thông qua con trượt). Sau khi nhập file quét (thô, hoặc đã qua xử lý bằng phần mềm Geomagic, Rapidform) vào phần mềm Rhino, tiến hành lập trình trên Grasshopper, Grasshopper và Rhino liên kết chặt chẽ với nhau, những kết quả khi lập trình sẽ được cập nhật liên tục trên giao diện Rhino. Gán mẫu quét thành một biến, việc này rất cần thiết, chỉ cần viết chương

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_xay_dung_phuong_phap_thiet_ke_ky_thuat_tr.pdf
Tài liệu liên quan