Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:160

Thêm vào BST

Báo xấu

78
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều trong sản xuất may công nghiệp. Ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế mẫu kỹ thuật một sản phẩm may.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều

LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Phó giáo sư, Tiến sĩ Ngô Chí Trung, người thầy tâm huyết đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều thời gian trao đổi và định hướng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn chân thành tới các Thầy giáo, Cô giáo thuộc Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và góp ý cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn các Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sĩ là chủ tịch hội đồng, phản biện, thư ký và ủy viên hội đồng đã dành thời gian quý báu để đọc, tham gia hội đồng chấm luận án với những góp ý cụ thể, bổ ích, giúp tôi hoàn thiện tốt hơn nội dung nghiên cứu của luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và hoàn thành luận án. Xin cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo thuộc Khoa Công nghệ May & Thời trang, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên đã luôn động viên, khích lệ trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người thân yêu, gần gũi nhất đã luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất để tôi yên tâm hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 19 tháng 7 năm 2018 i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luận án “Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều” là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được người khác công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày 19 tháng 7 năm 2018 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TÁC GIẢ LUẬN ÁN PGS.TS. Ngô Chí Trung Lưu Hoàng ii
MỤC LỤC 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 ........................................................................................... 47 iii
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 ........................................................................................................ 137 iv
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 v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. 3D: Ba chiều 2. 2D: Hai chiều. 3. B-Spline: một mô hình toán học được sử dụng trong kĩ thuật đồ họa máy tính để biểu diễn đường cong và bề mặt. 4. Quad: Dạng cấu trúc bề mặt hay lưới có 4 cạnh bao. 5. D Text (Distance Text hoặc Design Text): Dữ liệu khoảng cách 6. C-TEXT (Curve Text): Dữ liệu kết nối các điểm tạo thành đường cong. 7. Q-TEXT: Quy tắc kết nối 4 điểm để tạo thành QUAD 8. CM (Cutting, Making): Công đoạn cắt và may sản phẩm 9. FOB (Free On Board): Giao lên tàu - là thuật ngữ thương mại quốc tế. 10. ODM (Original Designed Manufacturer): Nhà sản xuất thiết kế gốc. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Tập hợp giá trị khoảng cách tại một số điểm nhân trắc chính trên cơ thể người và áo 89 Bảng 3.2 Số đo mẫu thiết kế bằng phương pháp 2D và mẫu thiết kế bằng phương pháp 3D 128 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mẫu thiết kế theo phương pháp tính toán. 5 Hình 1.2 Các bước thiết kế mẫu trong công nghiệp. 6 Hình 1.3 Hình thể hiện các đường thiết kế trên mẫu 7 Hình 1.4 Mẫu giấy được sao lại từ mẫu băng dính 8 Hình 1.5 Sản phẩm được mô phỏng ảo từ mẫu 2D 9 Hình 1.6 Quá trình chỉnh sửa, tạo mẫu sản phẩm 3D 9 Hình 1.7 Mẫu thiết kế chi tiết sản phẩm bằng các điểm, đường cong, các cạnh 10 Hình 1.8 Điểm nội suy và hệ lưới 11 Hình 1.9 Thiết kế trang phục nữ dựa trên mô hình cơ thể 11 Hình 1.10 Quá trình tạo lưới bề mặt sản phẩm 12 Hình 1.11 Quá trình tạo mẫu 3D thông qua mẫu 2D 13 Hình 1.12 Mẫu thiết kế 3D được thiết kế và điều chỉnh từ mẫu 2D 15 Hình 1.13 Lưới quần áo được tạo từ đường cơ sở ban đầu 15 Hình 1.14 Lưới 3D và lưới phẳng 2D để điều chỉnh thiết kế 16 Hình 1.15 Trải phẳng mảnh 3D sang 2D 17 Hình 1.16 Quá trình xây dựng hình trải từ 3D sang 2D chi tiết váy 17 Hình 1.17 Trải phẳng lưới chi tiết ở trạng thái có chiết và không có ly chiết 18 Hình 1.18 Sơ đồ đo thông số kích thước cơ thể tự động trong không gian 3 D 25 Hình 1.19 Quá trình nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng 27 Hình 1.20 Mô tả Vector trong không gian 29 Hình 1.21 Biểu diễn mảnh tứ giác 31 Hình 1.22 Mảnh tam giác 32 Hình 1.23 Giao diện của Grasshopper 3D 37 Hình 1.24 Sơ đồ cấu trúc một mô đun trong ngôn gữ lập trình tực quan Grasshopper 38 Hình 1.25 Ứng dụng Grasshoper để mô phỏng sản phẩm váy 41 Hình 1.26 Ứng dụng Grasshoper để mô phỏng sản phẩm và trải phẳng 41 Hình 1.27 Ứng dụng Grasshoper để mô phỏng mô hình mẫu áo 42 Hình 1.28 Giao diện phần mềm mô phỏng ảo 3D Vstitcher 43 Hình 1.29 Phần mềm mô phỏng ảo 3D Runway của OptiTex 44 Hình 1.30 Mô phỏng ảo trên phần mềm 3D Fit của Lectra 45 Hình 2.1 Sản phẩm mẫu được sử dụng để quét mẫu thực nghiệm 48 Hình 2.2 Sản phẩm mẫu để thử nghiệm phương pháp thiết kế 48 Hình 2.3. Buồng quét gồm 16 cảm biến 51 Hình 2.4. Hình minh họa tư thế đứng trong buồng máy cả 2 trạng thái. 51 viii
Hình 2.5 Chia cơ thể người thành hai phần, tạo đối xứng cơ thể 52 Hình 2.6 Mô tả vị trí các mặt cắt ngang chính trên cơ thể 54 Hình 2.7 Mô tả vị trí điểm nhân trắc trên mặt cắt 55 Hình 2.8 Chương trình hiển thị thống số điểm trong Grasshopper 56 Hình 2.9 Mô tả vector pháp tuyến bề mặt tại các điểm nút trên lưới 56 Hình 2.10 Mô tả giá trị thông khoảng cách D Text tại một điểm 57 Hình 2.11 Không gian mặt phẳng 2 tham số 58 Hình 2.12 Sơ đồ không gian tọa độ tham số trong không gian tọa độ Đề các 59 Hình 2.13 Hình thể hiện các điểm nội suy 63 Hình 2.14 Giá trị thẳng góc không đổi sử dụng phương pháp tìm kiếm Newton - Raphson 63 Hình 2.15 Chương trình xác định giá trị tuyến tính tại điểm phụ 68 Hình 2.16 Biểu đồ màu sắc phân bố năng lượng 75 Hình 3.1 Bộ dữ liệu số hóa 3D mô phỏng cơ thể người dưới dạng đám mây điểm 79 Hình 3.2 Sơ đồ lấy số đo kích thước mẫu nam (a) và mẫu nữ (b) 80 Hình 3.3 Hình ảnh lưu đồ quá trình xử lý mẫu quét. 80 Hình 3.4 Mẫu quét cơ thể người 81 Hình 3.5 Mẫu quét trước xử lý 81 Hình 3.6 Mẫu quét sau xử lý 81 Hình 3.7 Tạo đối xứng cơ thể người nam. 82 Hình 3.8 Tạo đối xứng cơ thể người nữ. 82 Hình 3.9 Hình biểu diễn vị trí điểm nhân trắc thông qua độ cao điểm và góc xoay. 83 Hình 3.10 Sơ đồ khối xây dựng hệ điểm cơ thể người 84 Hình 3.11 Thuật toán xây dựng hệ điểm cơ thể 85 Hình 3.12 Sơ đồ hệ điểm chính trên cơ thể mẫu nam và mẫu nữ 85 Hình 3.13 Dữ liệu quét người mẫu nam và nữ có mặc áo 86 Hình 3.14 Mô tả mối liên quan giữa hệ điểm trên cơ thể & hệ điểm trên lưới áo 88 Hình 3.15 Thuật toán xác định giá trị D Text 88 Hình 3.16 Mô phỏng thuật toán xác định giá trị D Text tại một điểm cụ thể (điểm 20) 91 Hình 3.17 Sơ đồ phương pháp thiết kế quần áo 3chiều 93 Hình 3.18 Lưu đồ giải thuật xây dựng lưới bề mặt cơ thể. 95 Hình 3.19 Lưới cơ thể bậc 1 ở dạng thô 95 Hình 3.20 Lưới cơ thể bậc cao thô. 96 Hình 3.21 Lưới cơ thể bậc cao tinh 96 Hình 3.22 Thuật toán xây dựng lưới bề mặt cơ thể 97 Hình 3.23 Lưới bậc cao tinh cơ thể mẫu quét trong chương trình thiết kế 3D-Grasshopper 97 ix
Hình 3.24 Lưới cơ thể mẫu nam và mẫu nữ trong chương trình thiết kế 3D-Grasshoppere 98 Hình 3.25 Lưu đồ thuật toán xây dựng hệ điểm quần áo 99 Hình 3.26 Thuật toán xác định hệ điểm quần áo. 99 Hình 3.27 Hệ điểm áo và giá trị độ lớn vector dịch chuyển tương ứng tại từng điểm 100 Hình 3.28 Nội suy hệ điểm áo trong không gian được gán chỉ số và màu sắc trực quan 100 Hình 3.29 Thuật toán chỉnh sửa D Text cho phù hợp yêu cầu thiết kế 101 Hình 3.30 Lưu đồ giải thuật thiết kế lưới áo 102 Hình 3.31 Chương trình tìm chỉ số 4 đường tạo QUAD 102 Hình 3.32 Chương trình tạo hệ đường cong 103 Hình 3.33 Chương trình lấy 4 điểm góc 104 Hình 3.34 Chương trình xây dựng 4 đoạn cong QUAD 105 Hình 3.35 Chương trình chia và lọc đoạn cong 106 Hình 3.36 Hình mô tả tập hợp bề mặt B-Spline 107 Hình 3.37 Chương trình xây dựng 2 véc tơ định hướng 107 Hình 3.38 Chương trình xây dựng véc tơ chiều đoạn cong 108 Hình 3.39 Chương trình chuẩn hóa chiều đoạn cong 108 Hình 3.40 Hệ đường cong áo và hệ đoạn cong Quad. 109 Hình 3.41 Thành phần hệ đoạn cong Quad 109 Hình 3.42 Mô tả hệ điểm và hệ đường cong của áo trên mẫu nữ. 110 Hình 3.43 Lưới quần áo thiết kế mới được xây dựng. (a) Mẫu nam; (b) Mẫu nữ 110 Hình 3.44 Lưới quần áo mịn được thiết kế 110 Hình 3.45 Thuật toán xây dựng lưới quần áo thiết kế (Lưới tinh) 111 Hình 3.46 Lưới áo đã được thiết kế đường bao hoàn chỉnh 111 Hình 3.47 Lưu đồ giải thuật tách các chi tiết 3D và tạo ly chiết. 112 Hình 3.48 Chương trình tạo đối xứng và dịch chuyển các mảnh quần áo 112 Hình 3.49 Chi tiết thân trước, thân sau được tách từ mô hình áo 3D 113 Hình 3.50 Thuật toán tách mảnh chi tiết quần áo 113 Hình 3.51 Hệ điểm tách mảnh chi tiết quần áo 114 Hình 3.52 Chi tiết quần áo được tách để trải phẳng 114 Hình 3.53 Chi tiết quần áo được chuyển đổi sang lưới tam giác 115 Hình 3.54 Lưu đồ giải thuật trải phẳng chi tiết quần áo từ 3D về 2D 116 Hình 3.55 Trải phẳng thân trước cơ bản theo thời gian (vòng lặp) 117 Hình 3.56 Trải phẳng thân sau cơ bản theo thời gian (vòng lặp) 118 Hình 3.57 Hệ lực tác dụng điểm 104 121 Hình 3.58 Hệ lực tác dụng điểm 122 121 x
Hình 3.59 Hệ lực tác dụng điểm 2 121 Hình 3.60 Đồ thị Es 122 Hình 3.61 Trải phẳng thân trước có lực kéo thẳng và chiết theo thời gian (vòng lặp) 123 Hình 3.62 Trải phẳng thân sau có lực kéo thẳng và chiết theo thời gian (vòng lặp) 124 Hình 3.63 Chi tiết trải phẳng và ra đường may 125 Hình 3.64 Mẫu mỏng thân trước áo 126 Hình 3.65 Mẫu cơ sở được thiết kế bằng phương pháp truyền thống 2D 126 Hình 3.66 Mẫu cơ sở được thiết kế bằng phương pháp thiết kế 3 chiều. 127 Hình 3.67 So sánh hai mẫu kỹ thuật được thiết kế bằng 2 phương pháp khác nhau 127 Hình 3.68 Mô phỏng quá trình chuẩn bị may trên Opitex 129 Hình 3.69 Mô phỏng quá trình may. 129 Hình 3.70 Kết quả mô phỏng trên Opitex - (a) mặt trược; (b) Mặt sau 130 Hình 3.71 Mẫu sản phẩm để kiểm chứng phương pháp thiết kế. 132 Hình 3.72 (a) Hệ điểm ban đầu - (b) Các điểm bổ sung - (c) Hệ điểm mới 133 Hình 3.73 Biên dạng, tâm điểm, mặt phẳng, các điểm mới 134 Hình 3.74 CText và hệ đường cong ban đầu. 135 Hình 3.75 CText và hệ đường cong mới. 135 Hình 3.76 Q-Text và QUAD bề mặt ban đầu 136 Hình 3.77 Q-Text và QUAD bề mặt mới. 136 Hình 3.78 Lưới áo váy mịn. 136 Hình 3.79 Tách các mảnh mẫu áo liền váy 137 Hình 3.80 Trải phẳng mẫu áo liền váy có lực kéo thẳng và chiết 137 Hình 3.81 Dữ liệu biên dạng khai triển GH-Rhino 138 Hình 3.82 Căn chỉnh biên dạng và tạo đối xứng. 138 Hình 3.83 Tạo đường may, gắn vật liệu và may mô phỏng. 138 Hình 3.84 May mô phỏng và kết quả 139 xi
MỞ ĐẦU Theo quy hoạch của Chính phủ đến năm 2030, dệt may vẫn là ngành trọng điểm trong cơ cấu sản xuất công nghiệp của Việt Nam. Nhiều hiệp định thương mại quốc tế mà Việt Nam tham gia là thành viên đã tạo điều kiện thuận lợi cho ngành dệt may phát triển, bên cạnh đó khó khăn và thách thức với doanh nghiệp vẫn còn rất lớn. Các doanh nghiệp may Việt Nam vẫn chủ yếu là làm gia công (CM) cho nước ngoài là chính, một số doanh nghiệp lớn cũng đã tiếp cận sản xuất FOB, ODM… tuy nhiên mới chỉ dừng lại chủ yếu là FOB chỉ định và đang gặp nhiều khó khăn trong việc triển khai sản xuất theo phướng thức ODM. Nguyên nhân chủ yếu là khả năng thiết kế, phát triển mẫu (development sample) và dự báo xu hướng chưa tốt. Trong xu hướng toàn cầu hóa, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ tiếp tục có tác động mạnh mẽ đến sản xuất và kinh doanh lĩnh vực dệt may trên thế giới và tại Việt Nam. Việc nghiên cứu, đổi mới công nghệ sản xuất, phương pháp thiết kế để tăng năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp may mặc đang là vấn đề cấp thiết đặt ra cho ngành cần giải quyết. Công nghệ thiết kế đang sử dụng hiện nay tại các doanh nghiệp may Việt Nam chủ yếu dựa trên thiết kế 2 chiều, phương pháp thiết kế quần áo 2 chiều (2D) đã bộc lộ nhiều nhược điểm như: độ chính xác không cao do chỉ dựa vào dữ liệu kích thước bề mặt mà không tính đến bề mặt cong trong không gian của cơ thể người. Hệ công thức thiết kế được xây dựng trên cơ sở tính khoảng cách từ điểm đến điểm trên mặt phẳng (2D) không đủ để thiết kế 3D,….từ đó dẫn đến sản phẩm thiết kế chưa đảm bảo về hình dạng, độ vừa vặn, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Công nghệ mô phỏng ảo 3 chiều đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: công nghiệp, quốc phòng, phục vụ đời sống con người….Nhiều nghiên cứu liên quan đến công nghệ mô phỏng ảo 3 chiều (3D) đã được các nhà khoa học công bố. Trong xu thế phát triển chung, việc áp dụng công nghệ 3D vào thiết kế, chế tạo sản phẩm dệt may là một xu hướng tất yếu. Những năm gần đây đã có một số nghiên cứu ứng dụng mô phỏng 3 chiều trong việc tái tạo hình ảnh cơ thể người, nghiên cứu chỉnh sửa mẫu cho phù hợp dựa trên nguyên lý phủ vải lên người mẫu trong không gian ba chiều để xem xét sự phù hợp của quần áo đối với người mặc. Một số nghiên cứu khác tiến hành mô phỏng 3chiều các lớp vải, sản phẩm may thông qua các mô hình biến dạng cơ học...mà không cần phải may sản phẩm thực tế trên vải. Các nghiên cứu về sự phù hợp của quần áo với các hình dạng cơ thể người khác nhau cũng đã được đặt ra, nghiên cứu sự phù hợp được thực hiện bằng cách tạo các thay đổi trên hình trải bề mặt cơ thể người (dạng lưới) với các dạng người khác nhau. 1
Vấn đề đặt ra là làm thế nào có được phương pháp thiết kế phù hợp, tạo ra những mẫu mã quần áo đẹp, phù hợp với người mặc, thiết kế nhanh gọn, chính xác có thể triển khai sản xuất hàng loạt trong công nghiệp và mang lại hiệu quả cho doanh nghiệp. Trên thế giới, các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ mô phỏng ảo trong không gian 3 chiều để có thể điều chỉnh mẫu trên ma-nơ-canh ảo một cách chính xác, phù hợp trước khi đưa ra sản xuất hàng loạt, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. Vấn đề này lại ít được các nhà khoa học trong nước quan tâm nghiên cứu, có một vài công ty trong nước đã sử dụng các phần mềm chuyên ngành do nước ngoài phát triển, nhưng mới chỉ dừng lại ở phương pháp thiết kế phẳng 2 chiều, sau đó khoác mẫu lên ma-nơ-canh và tiếp tục điều chỉnh cho phù hợp sau đó lại chuyển về 2D để tiếp tục hoàn thiện thiết kế. Có thể thấy, xu hướng áp dụng công nghệ mô phỏng 3 chiều vào thiết kế sản phẩm là xu hướng tất yếu. Việc nghiên cứu phương pháp thiết kế sản phẩm ứng dụng mô phỏng 3 chiều là đề tài rất cần được quan tâm chú ý trên thế giới và ở Việt Nam. Tuy nhiên đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu phương pháp thiết kế một cách hoàn thiện có hệ thống để có thể áp dụng vào sản xuất công nghiệp. Chính vì lý do đó luận án lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều” Phương pháp thiết kế sản phẩm may 3 chiều khi được nghiên cứu thành công sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật sản xuất sản phẩm may hiện đại, đồng thời khi được ứng dụng vào thực tế sản xuất sẽ giúp cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm, rút ngắn thời gian thiết kế, tăng khả năng tương tác với khách hàng,… từ đó làm tăng khả năng cạnh tranh đối với các doanh nghiệp may * Mục tiêu luận án 1. Xây dựng phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều trong sản xuất may công nghiệp. 2. Ứng dụng phương pháp thiết kế mới để thiết kế mẫu kỹ thuật một sản phẩm may. * Phạm vi và đối tượng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: + Luận án tập trung nghiên cứu 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 phương pháp thiết kế mẫu kỹ thuật mà không nghiên cứu đến thiết kế mẫu mỹ thuật sản phẩm may. + Đồng thời với mục tiêu chính là phương pháp thiết kế chi tiết sản phẩm may nên trong luận án giới hạn phạm vi về 01 đối tượng đại diện để nghiên cứu và thử nghiệm: 2
* 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. - Đối tượng nghiên cứu: + Đối tượng nghiên cứu chính là phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều. + 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: 164 152 Nam: C; Nữ: B 88−78 84−80 + 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. * Những điểm mới của luận án 1. Đã đưa ra phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục 3 chiều một cách có hệ thống trên cơ sở ứng dụng ngôn ngữ lập trình Grasshopper trên nền phần mềm Rhino. Trong đó đã xây dựng được quy trình xác định dữ liệu phục vụ thiết kế, xây dựng lưới bề mặt cơ thể người, xây dựng lưới bề mặt quần áo, tách chi tiết và tạo nhóm, trải phẳng mẫu chi tiết từ 3D về 2D và hoàn thiện mẫu kỹ thuật phục vụ sản xuất công nghiệp. 2. Đã xây dựng được phương pháp dựng lưới quần áo trên cơ sở lưới bề mặt cơ thể người, trong đó đã đặt ra thông số D Text để phục vụ quá trình xây dựng lưới quần áo và đã xây dựng được phương pháp trải phẳng mẫu chi tiết quần áo từ 3D về 2D với hệ lực đề xuất. 3. Ứng dụng thành công ngôn ngữ lập trình trực quan Grasshopper để xây dựng chương trình mô phỏng góp phần hoàn thiện phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục 3 chiều. * Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn 1. Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận án bước đầu là đóng góp khoa học quan trọng và là cơ sở để tiếp tục hoàn thiện phương pháp thiết kế trang phục 3 chiều. 2. Là cơ sở khoa học tạo tiền đề phát triển phần mềm phiên bản thương mại, ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, kinh doanh sản phẩm may mặc và phát triển hệ thống thương mại điện tử, bán hàng quần áo trực tuyến. Khách hàng sẽ có thể tương tác trực tuyến với nhà sản 3
xuất trong quá trình thiết kế, lựa chọn mẫu mỹ thuật (thông qua quét mẫu, chọn hoặc chỉnh sửa mẫu sản phẩm online), xác định dữ liệu cơ thể (quét 3D), tham gia trực tiếp trong quá trình thiết kế kỹ thuật sản phẩm, thử mẫu ảo và tiếp nhận sản phẩm. 3. Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích đối với các nhà khoa học, các cơ sở đào tạo, nghiên cứu trong lĩnh vực may nói riêng và lĩnh vực dệt may nói chung. 4. Là cơ sở để doanh nghiệp, các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế các sản phẩm may không phải là quần áo, mô phỏng sản phẩm, vật liệu thuộc lĩnh vực dệt may và thời trang. 5. Kết quả nghiên cứu của luận án bước đầu là cở sở để các doanh nghiệp ứng dụng để thiết kế và xây dựng hệ thống dữ liệu mẫu cơ sở của quần áo, đồng thời xem xét đầu tư các giải pháp công nghệ mới phù hợp điều kiện sản xuất thực tế đáp ứng yêu cầu phát triển. * Luận án gồm 3 chương chính: Chương 1. Nghiên cứu tổng quan Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận 4
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Các phương pháp thiết kế quần áo Trong sản xuất may công nghiệp, điểm đặc biệt nhất là sản xuất với số lượng lớn, tỷ lệ cỡ vóc đa dạng và yêu cầu phải đáp ứng được đại đa số người tiêu dùng. Hiện nay, chủ yếu sử dụng các phương pháp thiết kế kỹ thuật trang phục chính là: - Thiết kế 2 chiều (2D) gồm có: + Phương pháp thiết kế theo công thức tính toán. + Phương pháp thiết kế theo ngân hàng mẫu cơ bản. - Thiết kế 3 chiều (3D) gồm có: + Thiết kế trực tiếp trên ma nơ canh. + Phương pháp Thiết kế ứng dụng mô phỏng 3 chiều 1.1.1 Phương pháp thiết kế 2 chiều 1.1.1.1 Phương pháp thiết kế theo công thức tính toán Đây là phương pháp thiết kế hiện đang được sử dụng chủ yếu để thiết kế sản phẩm. Bản chất của phương pháp này là xác định một số kích thước cơ thể người bằng cách dùng thước đo chiều cao, thước kẹp và thước dây, sau đó dựa vào hệ công thức để tính toán, dựng hình các chi tiết sản phẩm [15]. Phương pháp dựng hình các chi tiết sản phẩm dựa trên sự phân tích bề mặt cơ thể người. Có nhiều phương pháp khác nhau, đến nay về cơ bản thống nhất phương pháp xây dựng hình học chi tiết thể hiện qua hệ các đường vuông góc với nhau. Trên đó các kích thước chi tiết được lấy theo khoảng cách từ điểm đến điểm, giá trị được tính theo hệ công thức sử dụng tạo ra các chi tiết tương ứng với bề mặt cơ thể người. Hình 1.1 Mẫu thiết kế theo phương pháp tính toán (nguồn: [15]) 5
Tuy nhiên, do đặc điểm bề mặt cơ thể người là dạng hình cong, vì vậy thiết kế trên mặt phẳng 2 chiều (2D) sẽ khó tạo ra sự vừa vặn của sản phẩm với cơ thể. Qua khảo sát thực tế, hầu hết ở các doanh nghiệp may chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp thiết kế theo công thức tính toán truyền thống này. Mặt khác hệ công thức thiết kế chưa đồng nhất, mỗi đơn vị sử dụng công thức thiết kế riêng của mình. Điều này làm chất lượng mẫu giấy thiết kế chưa cao, chưa đáp ứng tốt yêu cầu khách hàng. Tốn thời gian và làm tăng chi phí sản xuất. 1.1.1.2 Phương pháp Thiết kế theo ngân hàng mẫu chi tiết Để thực hiện được phương pháp thiết kế này cần có ngân hàng các mẫu chi tiết cơ bản của nam và nữ, các lứa tuổi…Mẫu cơ bản được xây dựng dựa trên hình trải bề mặt cơ thể, có hình dạng sát với cơ thể và được trải ra trên mặt phẳng 2 chiều (2D). Theo tác giả H.J. Armstrong [32] quá trình thiết kế theo ngân hàng mẫu chi tiết được thực hiện như sau: - Xác định các mẫu cơ bản đối với từng đối tượng như nam, nữ, trẻ em… - Trên mẫu cơ bản xác định các đường ben (ly chiết) và các điểm quan trọng như: Điểm đầu ngực, đỉnh ben, độ dài ben, chân ben. - Dựa vào đặc điểm kiểu mẫu cần thiết kế, sử dụng kỹ thuật dịch chuyển ben, khép ben…sẽ cho mẫu thiết kế mới. Hình 1.2 Các bước thiết kế mẫu trong công nghiệp (nguồn: [32]) Phương pháp này được ứng dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới vì mẫu thiết kế ôm sát cơ thể, vừa vặn…Tuy nhiên với điều kiện Việt Nam là rất khó, vì đòi hỏi phải xây dựng được 6
ngân hàng mẫu cơ bản nam, nữ, trẻ em đủ đại diện cho đại đa số người Việt Nam mọi lứa tuổi. Điều này liên quan đến việc xây dựng hệ thống cỡ số, nhân trắc học và ngân hàng các dữ liệu cơ thể người Việt Nam để có thể xây dựng ngân hàng mẫu cơ bản. Nhìn chung các phương pháp thiết kế 2 chiều nêu trên về cơ bản mới chỉ đáp ứng được một phần của yêu cầu thiết kế, trong khi đó sản phẩm tới tay người tiêu dùng lại đòi hỏi phải vừa vặn và phù hợp với cơ thể người. Mặt khác, kích thước cơ thể người lại là 3D, đây là vấn đề khó đặt ra cho các doanh nghiệp dệt may Việt Nam phải giải quyết nếu muốn cạnh tranh được với doanh nghiệp nước ngoài. Vì vậy rất cần có được phương pháp thiết kế phù hợp, tạo ra những mẫu mã quần áo đẹp, phù hợp với người mặc trong không gian 3D, thiết kế nhanh gọn, chính xác và mang lại hiệu quả cho doanh nghiệp. 1.1.2 Phương pháp Thiết kế 3 chiều 1.1.2.1 Phương pháp Thiết kế trực tiếp trên ma nơ canh. Ma nơ canh công nghiệp được xây dựng để mô phỏng đặc điểm nhân trắc học cơ thể người, trên đó người ta xác định các mốc đo, vị trí đo. Quy trình thiết kế trên ma nơ canh gồm các bước cơ bản như sau: - Bước 1: Sáng tác mẫu thời trang dựa trên cơ thể Ma nơ canh. - Bước 2: Phủ băng dính kín hoàn toàn lên bề mặt Ma nơ canh. Yêu cầu băng dính phủ phải êm, phẳng, mỏng và trong để nhìn xuyên qua được. Chạy các đường rắc co chính bằng màu đỏ. Thông số đạt được từ các rắc co chính tương ứng với vòng ngực, vòng eo, vòng mông. - Bước 3: Chạy các đường thiết kế. Hình 1.3 Hình thể hiện các đường thiết kế trên mẫu (nguồn: [6]) - Bước 4: Bóc tách băng dính trên ma nơ canh. 7
Cắt các đường thiết kế được chạy bằng màu đen đã triển khai ở bước 3 ra khỏi ma nơ canh. Đưa các mảng thiết kế bằng băng dính lên giấy cắt mẫu và sao thành mẫu nguyên bản đầu tiên trên giấy bìa. Một cách khác, cũng với ma nơ canh người ta dùng một tấm vải trùm lên bề mặt ma nơ canh rồi tiến hành ghim các đường may, đường thiết kế, đánh dấu các vị trí quan trọng trên mẫu… Sau đó, phần vải này được trải phẳng để sao lại trên giấy, căn chỉnh mẫu và hoàn thiện, tạo nên bản vẽ các chi tiết của sản phẩm. Phương pháp này thường được sử dụng cho các mẫu thiết kế phức tạp hoặc sử dụng các chất liệu đặc biệt, nếu dùng phương pháp tính toán không đạt được hiệu quả. Hình 1.4 Mẫu giấy được sao lại từ mẫu băng dính (nguồn: [6]) Phương pháp này mang nặng tính thủ công, không phù hợp để áp dụng triển khai trong may công nghiệp. Phương pháp này thường được sử dụng cho các mẫu thiết kế phức tạp hoặc sử dụng các chất liệu đặc biệt. Chỉ phù hợp khi áp dụng trong may đo và đối với một đối tượng cụ thể hoặc trong Thiết kế mẫu Thời trang. 1.1.2.2 Phương pháp thiết kế trang phục ứng dụng mô phỏng 3 chiều Trong lĩnh vực may mặc, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ mô phỏng 3 chiều (3D) để thiết kế quần áo. Điểm đặc biệt của phương pháp thiết kế này là người thiết kế có thể nhìn thấy được sản phẩm thiết kế của mình được mặc lên người mẫu hoặc ma nơ canh mà chưa cần sản xuất thật. Vì vậy để thiết kế được quần áo 3 chiều cần thiết phải có mô hình 3D cơ thể người, từ đó tạo lớp quần áo bao phủ và được chỉnh sửa đáp ứng yêu cầu, đưa vào sản xuất thật. Nhiều nghiên cứu liên quan đến ứng dụng công nghệ mô phỏng ảo 3 chiều để thiết kế, tạo mẫu quần áo đã được các nhà khoa học công bố. Đây là phương pháp thiết kế còn khá mới, mức độ và quan điểm tiếp cận khá đa dạng. Phương pháp thiết kế quần áo ứng dụng mô phỏng 3 chiều đều có một điểm chung là ứng 8
dụng công nghệ thông tin để mô phỏng quá trình thiết kế, tạo sản phẩm. Tuy nhiên, phương pháp thiết kế lại có hướng tiếp cận khác nhau. * Từ mẫu thiết kế phẳng 2D kết hợp mô hình cơ thể người 3D, với sự hỗ trợ của máy tính các chi tiết quần áo được may ảo, được phủ lên người mẫu trong không gian 3 chiều, sau khi điều chỉnh đảm bảo đáp ứng theo yêu cầu, mẫu thiết kế được chuyển về 2D để sản xuất. Hướng tiếp cận này đã được nghiên cứu và công bố bởi các tác giả [46; 64; 76]. Nghiên cứu của tác giả Krzywinski và cộng sự [46] đã đưa ra quy trình phát triển mẫu 3D dựa trên ngân hàng mẫu cơ thể người thu nhận được từ máy quét. Cùng với ngân hàng mẫu thiết kế 2D, các chi tiết được phủ lên cơ thể và được điều chỉnh cho phù hợp dựa vào việc điểu chỉnh các đường cong Spline và bề mặt chi tiết thông qua sự hỗ trợ của phần mềm CAD. Tuy nhiên tác giả cũng chỉ dừng lại ở việc tạo ra sản phẩm mà chưa nghiên cứu tiếp tục triển khai trải phẳng chi tiết mà chỉ ra nêu ra hướng giải quyết dựa trên các nghiên cứu độc lập về trải phẳng chi tiết mà chưa làm thực tế. Hình 1.5 Sản phẩm được mô phỏng ảo từ mẫu 2D (nguồn: [46]) (a) (b) Hình 1.6 Quá trình chỉnh sửa, tạo mẫu sản phẩm 3D; (a) Đường cong tham số điều chỉnh trên cơ thể và sản phẩm; (b) Sản phẩm được thiết kế dựa trên đường cong spline và bề mặt (nguồn: [46]) Cũng xuất phát từ mẫu chi tiết quần áo 2D, để thiết kế quần áo 3D, nghiên cứu của tác giả [64, 76] đã chỉ ra cách phát triển từ mẫu 2D sang mẫu 3D trong quá trình thiết kế sản phẩm may. Sử dụng hệ thống CAD để thiết kế 2D, tạo ra các hình dạng cơ bản của chi tiết sản phẩm may, sau đó bằng những công cụ mới trên máy tính tạo mẫu sketch 3D giúp cho tăng khả năng sáng tạo và giảm chu trình thiết kế ngắn lại, tiết kiệm tiền và hiệu quả cho doanh nghiệp. 9