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数字化鞋样设计的精确度分析
2016-08-02 21:30:00  作者:琚海燕 李亚萍  来源:互联网
  •   1 引言   版样设计和制作在制鞋过程中有着举足轻重的地位,直接影响成鞋的舒适性和美观性。传统的鞋样设计是采用手工"贴楦法"制版,即将美纹纸粘贴于鞋楦外表面,然后绘制分片帮线,将绘制的帮片放样, ...

  1 引言

  版样设计和制作在制鞋过程中有着举足轻重的地位,直接影响成鞋的舒适性和美观性。传统的鞋样设计是采用手工"贴楦法"制版,即将美纹纸粘贴于鞋楦外表面,然后绘制分片帮线,将绘制的帮片放样,版样送往研发部门生产样品鞋,用以检验是否符合设计要求[1]。 显然,这种制版方法的周期长、劳动力成本高、信息化水平非常低,很难适应当今"小批量、多品种、更新速度快"的市场要求,严重阻碍了我国制鞋业的高速发展 [2]。

  近年以来,全球制鞋技术正在向以计算机技术为主的信息技术发展,CAD/CAM( 计算机辅助设计 / 制造)技术是缩短成鞋研发周期和提升产品竞争力的关键技术[3]。周佳立等[4] 运用基于灰度图像中弱特征检测方法[5-6],对获取的足部图像进行不同方位的检测, CAD 系统的足部重建率可达90% 以上。徐从富等[7] 采 用经典的DFFD[8] 的变形方法,设计了基于人脚动力学原理的个性化皮鞋CAD 软件系统。

  目前,常见的鞋类设计软件主要有Shoepower、 Delcam Crispin、Shoemaster、Miorodynamics 和 Dimension 等。其中,Delcam Crispin 广泛用于鞋面和鞋底的设计、工艺、加工及鞋类个性化定制和舒适性等方面的研究。赵宏艳等[9] 研究了计算机辅助在鞋衣设计与制造等工业领域中的市场应用, 实现了人机交互式设计功能。秦绪佳等[10] 提出并实现了鞋样真实感设计的关键技术与方法,并将此技术应用于自主开发的 Shoepower 鞋样 CAD 系统中,效果良好。

  然而,上述众多计算机制鞋软件的应用和研究中,有关数字化鞋样设计样版的精确度研究至今尚未见报导。为此,本文选用鞋样开发技术处于领先地位的DCE (Delcam Crispin Engineer) 设计软件,以跷度上具有代表性的鼻梁式女靴(4 寸)为实验对象,通过具体的实验操作和Coreldraw 软件对版样尺寸的测量,比较DCE 开发的版样与手工制作的版样的尺寸差异,分析DCE 软件数字化制版的精确度,以探索鞋样设计CAD 系统在制鞋行业的实用性。

  2 材料与方法

  2.1 实验材料

  DCE(Delcam Crispin Engineer)版样设计软件;二维平面设计 Coreldraw软件;尖头高跟女靴鞋楦F609,刻刀,铅笔,牛皮纸,美纹纸等。

  2.2 制版方法

  2.2.1 实验对象

  本实验选取在取跷问题上有代表性的鼻梁式女靴(4 寸)为实验对象, 图1 为其尺寸示意图。

  2.2.2 手工制版方法

  贴楦,绘制款式线,揭下贴楦版样,展平,粘贴于牛皮纸上,手工处理后得到母样(如图2)。将母版的鼻梁处进行取跷处理,对称内怀, 得到鼻梁折边样;后帮背中线放1.5mm合缝量,复制得到后帮内外怀样。

  

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  复制母样,处理复制样得里样工作版样, 取里样工作样版统口线以下25mm 作为护口皮版样,余下部分为帮里样。取帮里版样拉链前端,将跖趾围长与背中线的交点对齐对折纸,前尖取跷,对称前尖的内怀版样,得到外怀前帮里版样;取前帮的后半部分,对称得到前帮内怀里样; 复制里子工作版样的后跟部位, 即可得到后跟里样。 为了保证手工开版的准确度,本实验用以上版样制作了样鞋,结果发现绷楦效果很好,说明此套版样符合标准。

  2.2.3 DCE 版样制作方法

  选取手工制作的母样( 如图2), 扫描, 用 Coreldraw 描绘,导出dxf 格式图像,再导入Delcam Crispin Engineer 系统进行版样设计。

  2.3 测量及分析方法

  以1 ∶ 1 扫描手工版样,导入Coreldraw 进行标记,然后测量两 标定点之间直线距离;Delcam Crispin Engineer 设计版样保存为dxf 格式,导入Coreldraw 软件进行标定和测量;结果分析以手工版样尺 寸为标准,用手工版样长度减去DCE 版样长度得到差值,差值与手工 版样标定长度之比,得到差值百分比(E1),用以版样尺寸精确度(A1) 的分析,其计算公式如下:

  E1=(L1-L0)/L0X100%

  A1=1-E1

  式中:L0 ─手工版样两标定点直线距离,mm; L1 ─ DCE 版样 两标定点直线距离,mm。

  3 实验结果

  通过手工制作和DCE 数字化设计得到两套样版,以手工制作的版样为标准,用差值、差值百分比及尺寸精确度来分析并评价DCE 设计版样的可行性。

  3.1 鼻梁版样分析

  采用两种版样制作方法得到的鼻梁版样如图3 所示,鼻梁折边样的测量结果见表1。由表1 可知,手工鼻梁版样尺寸与DCE 版样尺寸的相差不明显,平均差值在2.11mm,平均差值百分比为1.85%,即 版样精确度为98.15%,DCE 设计版样仿真度很高。

  

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  图3 手工(上)与DCE 设计(下)的鼻梁折边版样

  3.2 后帮内怀折边版样分析

  鼻梁式女靴后帮内怀折边版样的测量结果如图4 与表2 所 示。DCE 设计的后帮内怀折边版样与手工版样尺寸的平均差值为 1.48mm,平均差值百分比为2.31%。其中,个别尺寸的差值为3.65mm, 但其精确度仍然能达到97.79%,在版样设计的误差控制范围以内。

  

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  3.3 后帮外怀折边版样分析

  图5 为手工制作与DCE 设计的后帮外怀折边版样。

  由表3 可知,两种制版方法的平均尺寸差值为1.28mm, 尺寸平均精确度达到98.75%。结果充分表明,DCE 设计的版样与手工标准版样差别很小,精度很高。

  

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  3.4 前帮里版样分析

  测得两种制版方法的前帮里样版结果如图6 和表4。前帮里版样各部位手工制版尺寸较DCE 版样尺寸略大,个别部位偏小。其尺寸的平均差值为4.15 mm,平均差值百分比为3.49%, 产生偏差的主要原因可能是DCE 设计过程中,选取内怀翼点的误差所致。然而,除个别偏差外,DCE 设计前帮里样的平均精确度仍能达到96.51%。

  

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  3.5 后帮里版样分析

  图7 和表5 是鼻梁式女靴后帮里版样的测量结果。由表5 可以知, L'M'、L'K'和M'N'的差值百分比分别是0.85%、1.28% 和3.27%, 介于0.5% ~ 3.5% 之间,在误差允许范围内。然而,J'N'涉及到了尖角位置(J'点),其差值百分比是5.6%,但整体来看,两种制版方法的差值平均值为5.8mm,DCE 版样设计的平均尺寸精确度为96.27%,测得的两种版 样尺寸差别不明显。

  3.6 护口皮版样分析

  表6 为鼻梁式女靴护口皮版样和拉链版样的测量结果。分析表6 数据可知,护口皮版样的平均尺寸差值为 1.02mm,精确度达到97.66%。

  由此可知,在护口皮设计中,DCE 设计的版样与手工标准版样差别不明显,在实验误差的接受范围内。

  4 结论

  实验结果表明,相对手工制版而言,DCE 法设计的版样尺寸略微偏小,各部件版样的差值不明显,平均 尺寸精确度高达97.5% 以上。其中,鼻梁折边版样和 外怀折边版样的精确度高达98.15% 和98.75%,误差 在鞋类版样设计的允许范围(0.5% ~ 3.5%)内。 计算机技术应用于帮样设计是鞋样结构设计的技 术优化。使用Delcam Crispin Engineer 辅助设计进 行版样自动扩缩、变换或编辑修改图形,改变了传统手 工制版的方法,操作界面简单,节省设计阶段的样品耗 材。与此同时,本实验结果也进一步表明了制鞋数字化 设计已经逐步趋于完善,计算机辅助设计取代传统手工 打版的时代即将来临。

  参考文献

  [1] 王征, 王钰, 杨国为. 基于三维鞋楦面裁剪的鞋品外观样式CAD 实现[J]. 青岛大学学报( 工程技术版),2008,23(3):45-47

  [2] 王丽萍, 陈凯迪, 邱飞岳. 鞋帮CAD 及优化排料系统的设计与实现[J]. 中国皮革,2004,32(4):121-123

  [3] 罗逸苇. 对鞋类CAD 软件开发的思考[J]. 中国皮革,2005,33(2):132-133

  [4] 周佳立, 张树有. 基于被动立体视觉的脚型建模与比对方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报,2009,21 (6):782-788

  [5] Lienhart R, Maydt J. An extended set of haar-like features for rapid object detection [C]. Proc. of the IEEE International Conference on Im age Processing. NY, USA: 2002

  [6] Lienhart R, Kuranov A, Pisarevsky V. Empirical analysis of detect ion cascades of boosted classifiers for rapid object detection [C]. Proceedings of the 25th Pattern Recognition Symposium. Madgeburg, Germany: 2003

  [7] 徐从富, 刘勇. 个性化鞋楦CAD 系统的设计与实现[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2004,16 (10): 1437-1442

  [8] Hsu W M,Hughes J F,Kaufman H. Direct manipulation of free form deformation[J]. Computer Graphics, 1992, 26(2):177- 184

  [9] 赵宏艳, 王国瑾. 过测地线的优化曲面设计[J]. 计算机研究与发展, 2009, 46( 2): 289-294

  [10] 秦绪佳, 郑红波, 王青. 皮鞋CAD 中真实感效果表现及其关键技术[J]. 计算机辅助设计与图形学学报,2005,17(6):1366-1371



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