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，通過對三維實物的測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)計提供了一條捷徑，被廣泛的用于航空、機械、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，能通過智能化設(shè)計實現(xiàn)三維人體特別是服裝曲面的自動展平，實現(xiàn)服裝領(lǐng)域的自動智能打板，是很多學(xué)者研究的熱點也是難點。
　　 目前

2、對三維人體和服裝曲面展平技術(shù)的研究，更多的從機械或者自動化角度進行，能夠結(jié)合服裝專業(yè)知識和人體特點的研究還是不多，展平后的曲面實用性比較差。同時對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現(xiàn)，擬合度不高是主要的問題，或者對曲面進行簡單的區(qū)域劃分來進行定義，使服裝曲面缺少一種精確的數(shù)學(xué)定義形式。
　　 本文針對三維服裝曲面展平的研究狀況，以標(biāo)準(zhǔn)女裝人臺模型為研究對象，提出基于形體特征點和特征線的三維數(shù)據(jù)測量方法，獲取曲面數(shù)

3、據(jù)，設(shè)計了基于特征點和線的曲面三角網(wǎng)格化方法。對網(wǎng)格化曲面上節(jié)點的離散高斯曲率的計算給出了計算公式，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用性。最后結(jié)合服裝打板和工藝歸拔原理，針對不同的分割，設(shè)計了不同的物理修正算法，分別實現(xiàn)了展平，并對展平后的樣板進行實物制作，對算法有效性進行評價和驗證。論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:

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)計測量曲面上的關(guān)鍵點和關(guān)鍵線，對曲面上測量得到的節(jié)點進行三角網(wǎng)格化技術(shù)方面，提出了基于特征點和線進行有規(guī)律的三角網(wǎng)格化方法，得到了網(wǎng)格化的三維人臺曲面以及各節(jié)點的拓?fù)湫畔??；跀?shù)據(jù)訪問特點，提出了四維雙向鏈表的數(shù)據(jù)存儲方式。通過驗證所設(shè)計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)對提高展平樣板的實用性非常有效。
　　 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)點表示為頂點集合和三角面片集合，給出了三角面片法向量的計算公式?；谀Ｐ?，提出了一種離散化高斯曲率的計算方法，設(shè)計了算法對曲面上的節(jié)點計算離散化的高斯曲率。通過試驗設(shè)計了一評判值，比較各節(jié)點高斯曲率的絕對值

6、與評判值的大小，將節(jié)點定義成可展性節(jié)點和非可展性節(jié)點。
　　 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)點尋找路徑的旅行商問題(TSP)，以區(qū)域節(jié)點所占各區(qū)域的平均百分比為評價目標(biāo)確定是否終止搜索，建立了數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了合適的信息素、更新概率和啟發(fā)式信息等參數(shù)，并對算法的收斂性進行了分析了驗證，實現(xiàn)了對曲面的分割。最后通過紙片實驗，驗證了算法的有效性。

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和特征線的新型展平算法，算法首先沿形體上的特征點和特征線將曲面進行幾何展平，然后基于胡克定律建立了一種新型能量評價模型，對幾何展平結(jié)果進行物理修正。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)計輔助線進行分割線類型轉(zhuǎn)變，在輔助線設(shè)計上提出了最短路徑搜尋算法，與未進行分割線類型轉(zhuǎn)變的展平