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

toán) và phương pháp thiết kế 3 chiều và phân tích những ưu điểm, hạn chế của phương pháp thiết kế trong sản xuất may công nghiệp. Để hoàn thiện hơn phương pháp thiết kế trang phục, phù hợp với sự phát triển công nghiệp 4.0, các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam quan tâm nghiên cứu đặc 4 biệt tới phương pháp thiết kế kỹ thuật mới: phương pháp ứng dụng mô phỏng 3 chiều. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu tổng quan, tác giả luận án lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều”. Trong luận án này, tác giả đi sâu nghiên cứu phương pháp thiết kế kỹ thuật quần áo 3 chiều, bao gồm xác định dữ liệu 3 chiều phục vụ thiết kế quần áo, mô phỏng bề mặt lưới cơ thể người, xây dựng bề mặt lưới quần áo, xây dựng bề mặt quần áo 3 chiều, trải phẳng chi tiết quần áo 3D về 2D và xây dựng mẫu kỹ thuật chi tiết quần áo phục vụ quá trình sản xuất tiếp theo. Ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper được nghiên cứu ứng dụng để xây dựng phần mềm mô phỏng các giai đoạn quá trình thiết kế quần áo trong không gian 3 chiều. Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Phạm vi nghiên cứu 1.1. Phạm vi nghiên cứu + Mục tiêu của luận án là xây dựng phương pháp thiết kế quần áo, ứng dụng mô phỏng 3 chiều. Kết quả của quá trình thiết kế này là bộ mẫu kỹ thuật chi tiết sản phẩm phục vụ cho sản xuất công nghiệp may. Vì vậy luận án chỉ tập trung vào lĩnh vực thiết kế kỹ thuật, không đề cập đến vấn đề thiết kế mỹ thuật sản phẩm may. + Đồng thời với mục tiêu chính là xây dựng phương pháp thiết kế chi tiết sản phẩm may nên luận án giới hạn phạm vi về 01 đối tượng đại diện để nghiên cứu và thử nghiệm: * Người mặc: 01 đại diện nam, 01 đại diện nữ, * Sản phẩm: 01 sản phẩm áo T-shirt để quét mẫu thực nghiệm, 01 sản phẩm áo liền váy để thiết kế kiểm chứng, * Vải: luận án không tập trung vào mô phỏng vải. 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu chính là phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều. 5 + Cơ thể người để quét lấy dữ liệu phục vụ quá trình thiết kế và thử sản phẩm: nam và nữ thanh niên Việt Nam trưởng thành, có kích thước nằm trong nhóm cỡ số điển hình, cụ thể lựa chọn: nam 24 tuổi, nữ 23 tuổi, khu vực Thành phố Hà Nội, số đo nằm trong nhóm cỡ: Nam: 164 88−78 C; Nữ: 152 84−80 B + Sản phẩm may:  Sản phẩm để quét mẫu thực nghiệm nhằm xác định giá trị chênh lệch giữa quần áo và cơ thể người là áo T-shirt: không cổ, kiểu dáng đơn giản, mặc ôm sát cơ thể, vải dệt kim có độ dày 0,2 mm.  Sản phẩm thử nghiệm, kiểm chứng phương pháp thiết kế: áo liền váy: dáng ôm sát, không tay, cổ khoét sâu. Vải dệt kim, độ co dọc 2%, độ co ngang 3%, độ dày: 0,2 mm. 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1. Xây dựng dữ liệu phục vụ thiết kế kỹ thuật quần áo 3 chiều Để thực hiện công tác thiết kế, cần xác định các dữ liệu để phục vụ quá trình thiết kế cụ thể: Dữ liệu bề mặt cơ thể người 3 chiều, đặc điểm kiểu mẫu, yêu cầu đối với sản phẩm và đặc tính vật liệu. Đối với phương pháp thiết kế ứng dụng mô phỏng 3 chiều, dữ liệu cơ thể được quét trên máy quét 3 chiều và được xử lý để xây dựng đầu vào cho quá trình thiết kế sản phẩm. 2.2.2. Xây dựng lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo Trên cơ sở dữ liệu quét cơ thể người, cần xây dựng lưới bề mặt cơ thể người. Từ đó xác định các điểm nút (điểm nhân trắc) trên lưới bề mặt cơ thể và điểm nút (điểm thiết kế) tương ứng trên lưới quần áo. Khoảng cách giữa điểm nhân trắc trên cơ thể và điểm thiết kế tương ứng trên quần áo là cơ sở quan trọng phục vụ cho quá trình xây dựng lưới quần áo từ lưới bề mặt cơ thể. 2.2.3. Xây dựng hoàn thiện phương pháp thiết kế quần 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 quần áo từ bề mặt cơ thể, từ đó xây dựng được lưới quần áo. 6 - 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. 2.2.4. Ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế mẫu kỹ thuật 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 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; + 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 và vector pháp tuyến tại các điểm nhân trắc trên cơ thể; + Xây dựng thuật toán tạo lưới áo mới. - Phương pháp trải phẳng chi tiết: Kế thừa mô hình giải phóng năng lượng liên kết lò xo - đàn hồi, xây dựng thuật toán mới để tách khối, tạo ly, chiết và trải phẳng chi tiết sản phẩm. 7 - 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 kết quả phương pháp 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 kỹ thuật quần áo 3 chiều a. Xây dựng dữ liệu cơ thể người 3 chiều - Chuẩn bị mẫu nam, mẫu nữ theo yêu cầu, người mẫu không mặc áo, chỉ mặc gen bó sát. - 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. Buồng quét gồm 16 cảm biến đặt tại 4 góc. * Thông số kỹ thuật: - Máy quét sử dụng ánh sáng trắng, dòng điện 15A - Mật độ lưới điểm 2x2 < mm; 4 góc quét - Mật độ dữ liệu điểm: 6.105 - 10.105 b. Xử lý dữ liệu quét Mẫu quét nhận được từ máy quét được xử lý để làm tăng chất lượng dữ liệu quét, giảm thiểu những sai số do chất lượng máy quét bằng phần mềm Rapidform và Geomagic. 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. 2.3.2 Xây dựng lưới bề mặt cơ thể người và lưới quần áo Từ mẫu quét cơ thể 3D, 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. 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 8 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. a. Nghiên cứu xây dựng các điểm nút trên lưới bề mặt cơ thể Xác định các điểm nút quan trọng trên lưới cơ thể: Các điểm thiết kế trên cơ thể người được xác định dựa theo hệ tọa độ trụ, trước hết xác định mặt cắt ngang qua cơ thể chứa điểm nhân trắc, sau đó trong mặt cắt đó xác định điểm nhân trắc. Trong phần này khi cung cấp giá trị chiều cao và góc xoay từ dữ liệu quét sẽ xác định được điểm nhân trắc tương ứng. b. Tạo các điểm nút tương ứng trên lưới áo Điểm nút tương ứng trên lưới áo đối với điểm nút trên lưới cơ thể chính là giao điểm của tia pháp tuyến của bề mặt cơ thể tại điểm thiết kế với bề mặt áo. Hệ điểm của cơ thể trong các chương trình đối với mỗi mẫu quét cơ thể là đồng nhất c. Xác định thông số khoảng cách giữa các điểm nút tương ứng trên áo và trên cơ thể người Để xây dựng các điểm nút tương ứng trên áo, nghiên cứu được thực hiện bằng cách triển khai quét mẫu ở trạng thái có mặc áo (đối tượng để thực nghiệm là áo T-shirt). Khi quét mẫu, người mẫu phải thực hiện cùng tư thế như khi không mặc áo. Nội dung quét và xử lý dữ liệu quét như phần 2.3.1 Thông số khoảng cách tại các điểm nhân trắc (điểm nút) chính, quan trong 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. 9 2.3.3 Xây dựng phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều 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 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. a. Xây dựng lưới cơ thể phục vụ thiết kế quần 3 chiều Mục đích tạo ra bề mặt cơ thể dựa vào mẫu quét, bề mặt thô hay mịn được kiểm soát tự động bởi số lượng điểm. Tiến hành thiết lập chương trình mô phỏng bằng ngôn ngữ lập trình trực quan 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. - Từ hệ thống điểm đã xác định được, tạo các đường cong qua các điểm: Đường cong mặt cắt ngang và đường cong mặt cắt dọc. Tiến hành xây dựng bề mặt dựa vào hệ thống đường cong đó và định nghĩa trên bề mặt hệ thống điểm chuẩn. Như vậy độ chính xác của bề mặt so với mẫu quét được điều chỉnh tự động thông qua 2 thanh trượt (cho phép tăng hoặc giảm số lượng điểm) số điểm tự động tăng và bề mặt càng bám sát với mẫu quét. - Xây dựng lưới Quad bậc 1, - Xây dựng lưới Quad bậc cao thô và bậc cao tinh mịn. b. Xây dựng lưới bề mặt quần áo 3 chiều Trong môi trường thiết kế, lưới bề mặt áo là đối tượng đồ họa 3D đại diện cho thực thể áo. Giữa lưới bề mặt áo và áo có sự tương đồng về hình dáng, kích thước. Trình tự xây dựng lưới áo mới như sau: - Xây dựng hệ điểm của áo. - Xây dựng hệ đường của áo - Xây dựng lưới bề mặt áo * Xây dựng hệ điểm áo Hệ điểm áo là ánh xạ hệ điểm trên cơ thể thông qua phép dịch chuyển theo hệ vector pháp tuyến với bề mặt áo tại mỗi điểm tương ứng 10 trong hệ điểm áo. Độ lớn của mỗi vector được xác định thông qua việc tổng hợp từ mô hình đã có hoặc thiết kế mới. Tập giá trị độ lớn tương ứng với mỗi vector pháp tuyến được lưu trữ trong dữ liệu D Text. * Xây dựng hệ đường áo - Xây dựng hệ đường cong: Nội suy đường cong B-Spline từ hệ điểm áo. Từ dữ liệu hệ điểm và dữ liệu C Text, nối các điểm tạo thành hệ đường cong của áo. - Phân chia hệ đường cong thành các hệ đường Quad, xây dựng thuật toán tạo lưới bề mặt Quad từ 4 đường bao của Quad sau đó kết nối tất cả Quad lại và chuyển đổi dữ liệu sang dạng Mesh. * Xây dựng lưới bề mặt áo - Nội suy mặt cong B-Spline từ hệ đường áo và chuyển đổi sang cấu trúc bề mặt dạng lưới. - Từ lưới bề mặt Quad, xây dựng lưới áo thô, xây dựng thuật toán làm mịn bề mặt lưới để làm cơ sở thiết kế mới quần áo 3 chiều. c. Tách chi tiết và tạo ly chiết Xây dựng chương trình bằng ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper, sử dụng các lệnh trong chương trình để tách hệ điểm mảnh chi tiết và tạo các mảnh chi tiết quần áo có ly chiết theo yêu cầu. Tất cả các điểm của hệ điểm từng mảng nằm trên bề mặt lưới áo đã thiết kế và đảm bảo các đường bao hợp lý nhất đối với từng mẫu chi tiết áo cần thiết kế. d. Chuyển đổi mẫu 3D về 2D Các chi tiết mặt cong 3D của quần áo sau khi được tách, cần được trải phẳng, tạo chiết ly (nếu có) để phục vụ sản xuất. Luận án kế thừa một phần kết quả nghiên cứu của Charlie C.L. Wang và cộng sự đồng thời bổ sung thêm mô hình lực mới để hoàn thiện thuật toán trải phẳng chi tiết đối với sản phẩm may. Hệ lực mới gồm các lực: Lực liên kết Nút (F); Lực khống chế (F-pen); Trọng lực ảo (P); Lực uốn cong nút (Fb); Lực định hình (Ffo); Lực tạo chiết (Fda). * Chương trình mô phỏng quá trình trải phẳng tấm cong 3D viết bằng ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper và hiển thị kết quả trên Rhino gồm các thành phần sau: - Phân tích lấy giá trị các thông số hình học của mô hình. 11 - Xác định hệ lực tác động lên từng điểm nút của mô hình tại thời điểm cụ thể. - Tính toán thông số động của từng điểm nút và biến đổi mô hình sau mỗi bước lặp 0.1s. - Xác định điều kiện lặp (dừng) của chương trình. Hiển thị kết quả quá trình biến đổi theo thời gian. e. Xây dựng bộ mẫu kỹ thuật phục vụ sản xuất Mẫu chi tiết quần áo, sau khi được trải phẳng sẽ được tính toán các lượng dư như: độ co của vải, cợp chờm, ra đường may.Vẽ lại các đường bao chi tiết sau khi đã cộng các lượng dư. Xuất chi tiết sang sản phẩm Opitex 3D hoặc V-sticher để may mô phỏng ảo 3 chiều. f. Kiểm nghiệm, đánh giá kết quả thiết kế sản phẩm bằng phương pháp thiết kế 3 chiều - Sử dụng hệ công thức thiết kế 2D (theo phương pháp tính toán) để thiết kế mẫu kỹ thuật chi tiết áo. So sánh kích thước, hình dáng mẫu thiết kế kỹ thuật chi tiết áo được thiết kế bằng phương pháp thiết kế 3D và chi tiết áo được thiết kế bằng phương pháp truyền thống 2D. - May mô phỏng ảo: Chuyển mẫu thiết kế đã trải phẳng 2D bằng Grasshopper sang phần mềm Opitex, tiến hành may mô phỏng 3D trên mẫu quét cơ thể trong nghiên cứu của luận án. Mẫu may xong sẽ được kiểm tra, đánh giá về độ vừa vặn và độ chênh lệch so với mẫu quét của sản phẩm trong phần mềm mô phỏng mẫu 3D - Opitex. - Đánh giá chuyên gia: Các chuyên gia được lựa chọn đánh giá bộ mẫu kỹ thuật đã thiết kế. Địa điểm đánh giá độc lập, tránh các tác động khách quan. Mỗi chuyên gia đánh giá độc lập 3 lần, mỗi lần cách nhau 1 giờ và điền nội dung theo phiếu. 2.3.4. Ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế chi tiết sản phẩm áo liền váy a. Thiết kế áo liền váy Sử dụng hệ điểm và lưới điểm cơ thể người mẫu nữ để thiết kế sản phẩm áo liền váy thử nghiệm phương pháp thiết kế mới. Từ lưới cơ thể, bổ sung thêm các điểm theo chiều dài của sản phẩm trong Grasshopper và tạo lưới áo theo mẫu yêu cầu cần thiết kế. Thực hiện tách chi tiết, tạo 12 chiết và trải phẳng theo chi tiết. Thiết kế mẫu kỹ thuật và xuất sang phần mềm 3D-Opitex để may mô phỏng. b. Đánh giá chuyên gia Các chuyên gia được lựa chọn đánh giá về sản phẩm áo liền váy Địa điểm đánh giá độc lập, tránh các tác động khách quan. Mỗi chuyên gia đánh giá độc lập 3 lần, mỗi lần cách nhau 1 giờ và điền nội dung theo phiếu. Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Dữ liệu phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều 3.1.1 Dữ liệu bề mặt cơ thể người Để có dữ liệu phục vụ thiết kế quần áo 3 chiều, tiến hành quét cơ thể người mẫu nam và mẫu nữ trên máy quét NX- 16 3D Body Scanner của hãng [TC]² tại Viện Dệt May - Tập đoàn Dệt May Việt Nam. Kết quả thu được là bộ dữ liệu quét 3D của 2 người nam và nữ cùng bảng số đo kích thước cơ thể người do phần mềm của máy quét trích xuất. Bộ dữ liệu số hóa 3D mô phỏng cơ thể người được thể hiện dưới nhiều dạng như: dạng đám mây điểm, dạng sơ đồ số đo các kích thước... a) Mẫu cơ thể nam (b) Mẫu cơ thể nữ Hình 3.1 Bộ dữ liệu số hóa 3D mô phỏng cơ thể người dưới dạng đám mây điểm Sau khi xử lý mẫu quét (màu xám) các điểm nhiễu được loại bỏ, bề mặt cơ thể phẳng và mịn hơn. Việc xác định các điểm trên bề mặt cơ thể tập trung và chính xác hơn. Mẫu quét chưa xử lý, bề mặt chưa mịn còn nhiều điểm nhiễu, sau khi được xử lý bề mặt mẫu quét đã mịn hơn. Quá trình xử lý bề mặt nằm trong sai số cho phép của phần mềm xử lý. 13 (a) (b) Hình 3.2 Mẫu quét trước và sau xử lý (a-mẫu trước xử lý; b-mẫu quét sau xử lý) * Tạo đối xứng Mẫu quét sau khi quét, được xử lý vị trí và chất lượng mẫu quét bằng phần mềm Rapidform XOR3 và Geomagic Studio, được xử lý lấy đối xứng để tạo cơ thể cân đối phục vụ nghiên cứu. Hình 3.3 Tạo đối xứng cơ thể người nam và nữ Mẫu quét sau quá trình xử lý đã có được bề mặt trơn, mịn hơn, các lỗi trên bề mặt cơ thể do quét lỗi đã được điền đầy và hoàn toàn cân đối. Quá trình tiếp theo sẽ đi xác định các điểm nhân trắc quan trọng trên cơ thể và xác định các điểm nhân trắc tương ứng trên áo. 3.1.2 Dữ liệu quét mẫu có mặc áo * Kết quả quét mẫu có mặc áo sẽ cho dữ liệu là lưới bề mặt của sản phẩm, trong luận án này kết quả quét mẫu áo thu được dữ liệu như hình dưới đây. 14 (a) Mẫu nam (b) Mẫu nữ Hình 3.4 Dữ liệu quét người mẫu nam và nữ có mặc áo 3.2 Xác định mối quan hệ giữa lưới bề mặt cơ thể và quần áo trong không gian 3 chiều 3.2.1. Xác định hệ điểm lưới bề mặt cơ thể Trên cơ sở xác định các điểm nhân trắc trên cơ thể người, xác định được tập hợp hệ điểm trên bề mặt cơ thể. Vị trí các mặt cắt ngang chủ yếu trên cơ thể có chứa các điểm nhân trắc (điểm nút) chính như: điểm đầu vai trong, điểm đầu vai ngoài, điểm đốt sống cổ 7, điểm hõm cổ, điểm ngang gầm nách, điểm đầu ngực trên, điểm đầu ngực, điểm ngang eo, điểm ngang bụng, ngang mông Để xác định một điểm trên cơ thể trong không gian cần 3 thông số: + Các điểm phải nằm trên cơ thể. ` + Thông số chiều cao + Thông số góc xoay Hình 3.5 Sơ đồ vị trí các mặt cắt ngang trên cơ thể 15 Sử dụng thêm 2 tọa độ trụ (độ cao và góc xoay) để định vị điểm căn cứ vào đặc tính của cơ thể và điều chỉnh trực quan. Hệ điểm cơ thể bao gồm hệ điểm nhân trắc và các điểm phụ phục vụ quá trình thiết kế tiếp theo. Đặc điểm hệ điểm cơ thể phục vụ thiết kế: Hệ điểm cần đảm bảo khả năng tạo ra hệ đường cong giao cắt nhau tạo thành các khu vực tứ giác. Hệ điểm trên cơ thể được mô tả trong chương trình phần mềm thiết kế bằng ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper. Hình 3.6 Hình biểu diễn vị trí điểm nhân trắc qua độ cao điểm và góc xoay. Số điểm trên bề mặt cơ thể có thể tăng lên hàng nghìn điểm để tăng độ chính xác khi mô phỏng bề mặt cơ thể bằng cách điều chỉnh biến góc xoay và biến chiều cao. Tốc độ xử lý của máy tính là tham số tham chiếu để lựa chọn số điểm phủ hợp yêu cầu và thời gian tính. * Kết quả xây dựng hệ điểm cơ thể như hình dưới đây: Hình 3.7 Sơ đồ hệ điểm chính trên cơ thể mẫu nam và mẫu nữ 16 3.2.2. Xác định hệ điểm lưới áo tương ứng Chương trình tạo điểm nút trên lưới áo: Bước 1: Nhập hệ điểm cơ sở Bước 2: Xác định pháp tuyến tại điểm cơ sở. Bước 3: Xác định điểm tương ứng trên áo. Sau khi xác định vector pháp tuyến tại điểm cơ sở, xác định 2 tia có gốc tại điểm cơ sở và có phương pháp tuyến (có 2 tia như vậy ở mỗi điểm). Xác định giao điểm các tia đó với lưới áo và khoảng cách giữa điểm cơ sở với giao điểm đó, lọc lấy giá trị phù hợp tại mỗi điểm. 3.2.3. Khoảng cách các điểm thiết kế trên cơ thể và quần áo không gian 3 chiều Điểm thiết kế trên cơ thể và quần áo có mối liên hệ mật thiết với nhau thông qua giá trị khoảng cách giữa các điểm thiết kế trên cơ thể và quần áo. Trên hình 3.8 thể hiện điểm (màu đỏ) là điểm trên cơ thể, điểm (màu xanh) là điểm sẽ tạo lưới quần áo. Hình 3.8 Mô tả mối liên quan giữa hệ điểm trên cơ thể & hệ điểm trên lưới áo Chương trình xác định giá trị chênh lệch tại các điểm nhân trắc (điểm nút) được xây dựng tự động tính toán giá trị khoảng cách từ điểm trên lưới cơ thể đến điểm trên áo dọc theo chiều vector pháp tuyến tại bề mặt cơ thể. Đây là cơ sở thực nghiệm quan trọng để xây dựng một cách tổng quát dữ liệu D Text, từ đó xác định được khoảng cách từ các điểm thiết 17 kế trên bề mặt cơ thể đến các điểm tương ứng trên sản phẩm cần thiết kế trong phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều. Công thức mối quan hệ điểm trên quần áo và điểm tương ứng trên cơ thể .ci bi i uiOP OP D n  Trong đó: biOP : Vector tọa độ điểm biP trên cơ thể. ciOP : Vector tọa độ điểm ciP tương ứng trên quần áo. iD : Giá trị tương ứng thứ i trong DText. uin : Vector pháp tuyến đơn vị của bề mặt cơ thể tại điểm ciP Ví dụ điểm thứ 20, i=20. 20 20 20 20.c b uOP OP D n  * Khoảng cách giữa cơ thể người và quần áo là dữ liệu D Text D Text là danh sách các giá trị khoảng cách giữa các điểm trong hệ điểm cơ thể với các điểm tương ứng trong hệ điểm quần áo. D Text đóng vai trò là tham số đầu vào định lượng của thuật toán biến đổi lưới cơ thể thành lưới quần áo. Với trường hợp quần áo bó sát cơ thể, các giá trị trong danh sách D Text xấp xỉ bằng 0. Trong nghiên cứu này danh sách D Text được lưu trữ trong một danh sách chứa các số thực. 3.3. Phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều 3.3.1. Sơ đồ khối phương pháp thiết kế quần áo 3 chiều Trên cơ sở kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã triển khai, xác lập được sơ đồ khối mô tả phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều như sau: Dữ liệu cơ thể người  Xây dựng lưới bề mặt cơ thể  Xây dựng bề mặt quần áo  Chia tách nhóm chi tiết, tạo ly  Trải phẳng chi tiết 2D, hoàn thiện mẫu kỹ thuật. 3.3.2. Trình tự thiết kế theo phương pháp thiết kế 3 chiều a. Nhập dữ liệu thiết kế 18 * Nhập dữ liệu cơ thể người, dữ liệu sản phẩm, vật liệu,... b. Tách lưới bề mặt cơ thể Sau khi xác định được hệ điểm cơ thể, lưới bề mặt cơ thể được xây dựng ở các mức độ lưới bậc 1, lưới bậc cao, lưới bậc cao tinh mịn. (a) mẫu nam (b) mẫu nữ Hình 3.9 Lưới cơ thể bậc cao tinh trong chương trình thiết kế 3D- Grasshopper. c. Tạo lưới bề mặt quần áo * Xây dựng hệ điểm quần áo, thông qua thuật toán trong chương trình ứng dụng ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper. (a) Mẫu nam (b) Mẫu nữ Hình 3.10 Nội suy hệ điểm áo trong không gian được gán chỉ số và màu sắc trực quan. d. Thiết kế lưới bề mặt áo Lưới bề mặt của áo được tạo ra dựa trên lưới bề mặt cơ thể và dựa vào giá trị chênh lệch của các điểm nhân trắc (điểm nút) trên cơ thể và 19 trên áo là nghiên cứu có độ tin cậy cao, được thực nghiệm trên sản phẩm thực tế trong điều kiện Việt Nam. Đây là dữ liệu quan trọng, làm cơ sở phục vụ thiết kế quần áo trong không gian 3 chiều. (a) b) Hình 3.11 Lưới quần áo thiết kế mới được xây dựng. (a) Mẫu nam; (b) Mẫu nữ * Thiết kế áo: Từ lưới áo xây dựng được tiến hành thiết kế áo trên mô hình lưới 3D, vẽ đường biên chi tiết thân trước, thân sau theo mẫu cho trước và tiến hành trải phẳng. Thân trước Thân sau Hình 3.12 Lưới áo đã được thiết kế đường bao hoàn chỉnh e. Chia tách nhóm các chi tiết Các chi tiết được tách thành các mảnh chi tiết nhỏ theo ý đồ thiết kế và yêu cầu khi thiết kế. Quá trình tách chi tiết được thực hiện theo lưu đồ thuật toán đã xây dựng. * Tách mảnh trải phẳng: Để trải phẳng được, chi tiết cần được tách thành các mảnh theo yêu cầu của thiết kế. g. Kết quả trải phẳng chi tiết Trải phẳng thân trước có lực kéo thẳng và chiết 20 (a) (b) Hình 3.13 Trải phẳng thân trước có lực kéo thẳng và chiết theo thời gian (vòng lặp) Trong trường hợp (b) sau 384 vòng lặp, sai số diện tích chi tiết thân trước giảm dần và biến đổi rất chậm. Với kết quả này chi tiết thân trước được trải phẳng tối ưu nhất, sai số diện tích nhỏ, hình dáng được phù hợp và ứng suất trên bề mặt gần như được triệt tiêu. * Trải phẳng thân sau có lực kéo thẳng và chiết -