Технические науки/ 12. Автоматизированные системы управления на производстве

к.т.н. Гусева М.А., д.т.н. Петросова И.А., д.т.н. Андреева Е.Г.,

магистрант Бахадурова З.Б., аспирант Саидова Ш.А.

Московский государственный университет дизайна и технологии, Россия

Исследования зон соответствия трехмерной формы плечевой одежды с помощью системы трехмерного сканирования

Одежда эксплуатируется человеком ежедневно: в рабочее время, на отдыхе, во время прогулок и занятий спортом, в торжественных случаях. Для каждого ассортимента и покроя швейного изделия разработаны комплекс требований. Одно из основных по значимости место занимают эргономические требования, определяющие комфортность пододежного пространства, динамическое соответствие, удобство надевания и снятия изделия. Динамическое соответствие – ведущий показатель качества конструкции одежды для школьника. Ученики проводят в стенах школы значительную часть дня, при этом движения большинства из них характеризуются эмоциональностью и разноплановостью. Поэтому школьная форма должна обеспечивать телу комфорт и удобство, как в статике, так и в динамике [1].

Неправильный выбор ассортимента и покроя плечевой одежды приводит к ухудшению самочувствия ребенка. Опрос, проведенный среди родителей школьников Москвы и Подмосковья, показал, что большинство респондентов предпочитают видеть своего ребенка в школе одетым в пиджак или трикотажный джемпер [2]. Эргономичная курточка оказалась на третьем месте по востребованности (рис. 1). Школьники многократно в течение дня совершают движения, сопровождаемые размахом рук. При этом размерные признаки торса тела и рук получают как положительные динамические приросты, так и отрицательные. Основным препятствием выполнения движений рук с максимальной амплитудой является наличие рукава, ограничивающего перемещение руки вперед и вверх. Правильный выбор покроя рукава во многом определяет как эстетические показатели, так и комфортность. Наиболее эргономичными признаны покрои рукавов рубашечный и реглан, характерные для моделей курточек. Пиджаки проектируются с классическими втачными рукавами, а такие модели имеют более низкие динамические характеристики.

Рисунок 1 – Диаграмма распределения предпочтений родителей по ассортименту школьной верхней одежды

Проектируя одежду для школьника, конструктор должен учитывать предпочтения родителей, так как они являются потребителями производимой швейными предприятиями продукции. Перед проектировщиком стоит задача правильного выбора прибавок к основным участкам конструкции и обоснованных конструктивных решений модели. На конструкцию одежды влияет совокупность формообразующих факторов, в том числе динамического соответствия: Необходимо правильно позиционировать такие участки конструкции, как ширина и длина изделия, глубина проймы, угол наклона плечевых срезов, покрой рукава, способы сочленения формы изделия, наличие и месторасположение складок, разрезов, сборок, эластичных вставок. Перечисленную информацию о конструкции дизайнер получает, опираясь на собственные знания и опыт коллег. Современные программные средства – системы автоматизированного проектирования одежды, сопряженные с системами технического зрения позволяют проектировать конструкции швейных изделий, используя в качестве исходных данных цифровую информацию - 3D сканирование тела человека. Инструменты программно-технических сканирующих комплексов, например как в бесконтактном измерительном комплексе МГУДТ, позволяют получать образы фигур, как в статике, так и в динамике [3, 4]. Анализ виртуальных изображений позволяет конструктору оценить амплитуды движений, получить точные значения динамических эффектов размерных признаков и откорректировать параметры конструкции проектируемой одежды.

Разработка конструкций моделей одежды с высокими эргономическими свойствами должна быть основана на достоверной информации о величинах и местоположении динамических приростов. Исследователями разных стран проводились работы по определению величин динамических эффектов размерных признаков при различных движениях. Методики, представленные в научной литературе, позволяют конструктору получить лишь общую информацию о динамической антропометрии, не предоставляя картину распределении динамических приростов размерных признаков по линиям измерений. Известно, что тело человека – объект величайшей сложности, включающий как твердые (скелетные), так и деформируемые (мышечные) составляющие. Например, при движениях верхних конечностей в плечевом суставе помимо составных частей руки (плеча, предплечья и кисти, связанных суставами) участвует лопатка, в свою очередь, связанная со скелетом и ключицей через упругие хрящевые сочленения. На туловище человека лопатка фиксируется мышцами, что так же делает ее подвижной. Правильность определения участков тела с положительными динамическими эффектами позволит грамотно позиционировать за участками конструкции одежды определенные конструктивно-декоративные средства, обеспечивающие необходимые динамические эффекты [5].

В МГУДТ разработана методика позиционирования участков тела, получающих наибольшие динамические приросты размерных признаков. Исследования проводились с помощью бесконтактного измерительного комплекса МГУДТ, обеспечивающего регистрацию, как статической позы, так и кинематики движения с помощью автоматической фиксации изображения с последующей обработкой графической информации. Анализировались движения школьника во время уроков, например, поза «готов к ответу» (рис. 2,а). Позиционированию участков тела с положительными и отрицательными динамическими эффектами размерных признаков при совершении характерных движений способствует сегментная модель тела ученика (рис. 2,б).

Рисунок 2 – Исследования динамического состояния плечевого участка торса фигуры: а - поза «готов к ответу»; б – сегментная модель

В универсальной графической системе построена виртуальная модель преобразования торса фигуры, визуализирующая участки с положительными и отрицательными динамическими эффектами (рис. 3 а, б).

а б

Рисунок 3 – Результаты исследования динамического состояния плечевого участка торса фигуры: а - виртуальная модель в статике;

б – виртуальная модель в динамике

В результате эксперимента определена зависимость влияния амплитуд движений рук на величины динамических эффектов размерных признаков верхнего опорного участка фигуры. Определено, что для обеспечения необходимой свободы движений плечевое изделие должно иметь достаточную ширину таких участков конструкции, как «ширина спинки» и «ширина проймы». Требования обеспечиваются выбором прямого силуэта изделия и дополнительным увеличением ширины участка спинки по груди за счет введения дополнительного расширения - мягкой складки (рис. 4).

а б

Рисунок 4 – Модель курточки школьной формы (вид сзади)

а - технический эскиз модели курточки; б – изделие на фигуре ребенка

Проведена оценка качества проектных решений предложенной модели одежды с помощью 3D сканирования на основе сопоставления количественных критериев параметров виртуальных 2D и 3D моделей проектируемых изделий. Полученная информация предназначена для проектирования конструкций моделей одежды с высокими эргономическими свойствами.

Литература:

1. Гусева М.А., Бахадурова З.Б. Анализ перспектив развития школьной формы в России. // «Наука, техника, образование». - 2015, № 8 (14), с. 22-24.

2. Гусева М.А., Бахадурова З.Б. Анализ состояния рынка школьной формы в России. // Сборник материалов Международная научно-техническая конференция «Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности» (ИННОВАЦИИ – 2015). М.: МГУДТ, Ч. 1. – С 97-99

3. Саидова Ш.А., Петросова И.А., Андреева Е.Г. Совершенствование методики конструирования поясной одежды с учетом повышенных эргономических требований. // Современные проблемы науки и образования – 2014, №3; URL: http://www.science-education.ru/117-13071 (дата обращения: 26.10.2015).

4. А.А. Тутова, И.А. Петросова, М.А. Гусева, Е.Г. Андреева. Особенности построения трехмерной модели манекена для одежды по данным трехмерного сканирования // Современные проблемы науки и образования.- 2015, № 2. URL: http://www.science-education.ru/122-20400. (дата обращения: 26.10.2015).

5. Гусева М.А. Совершенствование метода трехмерного проектирования элементов конструкции плечевой одежды. : Дисс. на соискание степени канд. техн. наук: 05.19.04/МГУДТ, Москва, 2007.- 224 с..