基于AutoLISP的男西服樣板自動化生成

王成佐，朱江龍，余俊雅，肖愛民

(新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

在消費(fèi)升級背景下[1-2]，人們對制式服裝的個性化需求不斷上升，預(yù)示著服裝大批量個性化定制成為必定的趨勢[3]，而實(shí)現(xiàn)個性化定制的關(guān)鍵因素之一在于服裝紙樣智能制版。

前人在服裝紙樣智能制版做了相關(guān)研究[4-5]，大多是基于AutoCAD參數(shù)化功能進(jìn)行服裝紙樣的參數(shù)化智能生成，提出幾何約束、參數(shù)約束和單圓弧、雙圓弧以及多圓弧擬合紙樣曲線等方法[6-7]。從起初簡單的幾何約束到多圓弧模擬紙樣曲線，以及多采用參數(shù)約束的探索歷程[8-9]，在一定程度上實(shí)現(xiàn)且改進(jìn)了個性化樣板的自動生成。但基于AutoCAD參數(shù)化有幾點(diǎn)不可避免的缺點(diǎn)：①參數(shù)變量的輸入不能和外部文件進(jìn)行聯(lián)動；②圖形基點(diǎn)參數(shù)無法儲存；③在某些服裝紙樣設(shè)計部位無法做到自動化的設(shè)計；④對于模型建立大多僅限于標(biāo)準(zhǔn)尺寸規(guī)則的變化，較為單一；⑤無法較好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

本文以男西服結(jié)構(gòu)為例，設(shè)定尺寸變更規(guī)則[10]，基于AutoLISP設(shè)計出一款X型男西服紙樣的自動化生成模型；考慮西服領(lǐng)型駁口及領(lǐng)嘴的設(shè)計需求，提出“半自動化”方法設(shè)定相應(yīng)的領(lǐng)型設(shè)計規(guī)則；并加入特體變更規(guī)則根據(jù)體型特征進(jìn)行相應(yīng)自動化修改[11]，最大化改善服裝的合體性能。該模型可幫助使用者簡單快捷地完成男西服紙樣的制作，優(yōu)化基于AutoCAD參數(shù)化制版的缺陷，滿足個性化定制的制版需求，擴(kuò)展服裝智能制版途徑。

1 X型男西服參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型

1.1 AutoLISP編輯器功能

AutoLISP是AutoCAD內(nèi)嵌的二次開發(fā)環(huán)境，所涉及的程序語言為LISP語言，通過計算機(jī)語言對AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)[12]，能夠改善工程師的工作環(huán)境，在建筑、機(jī)械等其它領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[13]。AutoLISP內(nèi)有數(shù)學(xué)運(yùn)算功能函數(shù)、幾何運(yùn)算函數(shù)、邏輯循環(huán)運(yùn)算函數(shù)、對話框相應(yīng)函數(shù)、CAD調(diào)用命令函數(shù)、列表和文件處理函數(shù)、對象和選擇集處理函數(shù)等。

運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能函數(shù)和幾何運(yùn)算設(shè)定男西服相關(guān)尺寸的變更規(guī)則、定義各基點(diǎn)的位置以及儲存，能解決AutoCAD參數(shù)化功能中的卡死現(xiàn)象，例如參數(shù)由a→0后再由0→a時出現(xiàn)的錯亂現(xiàn)象，常用的有加減乘除、polar、distance、angle等函數(shù)。

邏輯函數(shù)、列表和文件處理函數(shù)以及對話框相應(yīng)函數(shù)用于外部數(shù)據(jù)資料的讀取，對話框的建立和紙樣的繪制，能直觀地實(shí)現(xiàn)人機(jī)良性交互，更加方便快捷地繪制服裝紙樣。

采用CAD的調(diào)用命令函數(shù)繪制，主要有command、setvar等命令函數(shù)，結(jié)合CAD中相應(yīng)的圖形繪制命令實(shí)現(xiàn)紙樣的圖形繪制。如平移、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制、修改等命令的調(diào)用結(jié)合對象處理函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對紙樣細(xì)微結(jié)構(gòu)的自動化調(diào)整。

總之，通過各種函數(shù)的交互式運(yùn)用來建立男西服制版模型，根據(jù)相應(yīng)的尺寸規(guī)格可實(shí)現(xiàn)紙樣的自動化生成，并能進(jìn)行細(xì)微調(diào)整及特體修改。

1.2 X型男西服參數(shù)化模型構(gòu)建

基于LISP設(shè)計語言，從男西服尺寸參數(shù)設(shè)定和結(jié)構(gòu)線參數(shù)化2點(diǎn)構(gòu)建參數(shù)化模型，生成圖1所示的X型男西服結(jié)構(gòu)圖。

單位：cm。 圖1 X型男西服結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of X-type men′s suit

1.2.1 男西服結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)定

基于LISP設(shè)計語言的樣板自動化生成涉及結(jié)構(gòu)參數(shù)主要分為體型參數(shù)、設(shè)計參數(shù)以及聯(lián)合參數(shù)。如圖1為例，該圖是基于AutoLISP智能生成的紙樣。

①體型參數(shù)設(shè)定：即個性化樣板尺寸變更規(guī)則建立，其主要尺寸為身長、衣長、背長、袖長、袖窿深、背寬、胸寬袖山高、袖窿弧長等，而通過人體數(shù)據(jù)的處理、分析與挖掘，發(fā)現(xiàn)上半身的其他不易獲取的尺寸與易獲取的身高和胸圍存在一定線性關(guān)系(本文重點(diǎn)在于基于AutoLISP在服裝自動化制版的研究，具體分析處理過程不作呈現(xiàn))，考慮到需要適用于工業(yè)大規(guī)模個性化制版(顧客最便于提供的是身高和胸圍2個尺寸)，因此以身高和胸圍作為自變量來表達(dá)其他尺寸，以此作為尺寸參數(shù)設(shè)定。例如胸寬為B/6+4、背寬為B/6+4.5等。部分參數(shù)設(shè)定如表1所示。

②設(shè)計參數(shù)設(shè)定：基于人體工效學(xué)和服裝設(shè)計原理，考慮到服裝舒適性和觀賞性而設(shè)定的參數(shù)，例如：放松量、省量的大小和分布、門襟尺寸、口袋尺寸、駁口尺寸等。這一類尺寸一部分受體型參數(shù)約束，另一部分根據(jù)設(shè)計師需求設(shè)定。

③聯(lián)合參數(shù)：指樣板參數(shù)化設(shè)計過程中利用體型參數(shù)和設(shè)計參數(shù)根據(jù)樣板設(shè)計原理進(jìn)行數(shù)學(xué)計算得來，例如：輔助點(diǎn)的設(shè)定、輔助線的長度，衣領(lǐng)倒伏量等關(guān)鍵局部尺寸。

表1 部分參數(shù)設(shè)定Tab.1 Part of parameter settings cm

1.2.2 男西服結(jié)構(gòu)線參數(shù)化

根據(jù)男西服紙樣設(shè)計原理，結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)定原理來描述男西服紙樣幾何圖形，即對男西服紙樣中關(guān)鍵點(diǎn)和線的參數(shù)化。

①關(guān)鍵點(diǎn)的參數(shù)化：在結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，基于AutoLISP對所涉關(guān)鍵點(diǎn)采用極坐標(biāo)方式存儲。

②線的參數(shù)化：分為直線和曲線，其中直線的約束實(shí)際是對2端關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)定過程。而曲線(袖窿弧線和擺尾線等)的參數(shù)化較為復(fù)雜，本文采用雙圓弧和多圓弧的方法擬合曲線[5-7]，達(dá)到曲線參數(shù)化的效果。以圖2前袖窿弧線參數(shù)化示意為例，圖2(a)所示為前袖窿前片袖窿弧線FAH示意圖，由4段相切圓弧擬合而成，圖2(b)是對應(yīng)2(a)圖中的袖窿底部的雙圓弧FAH1，其中O點(diǎn)為∠BAC和∠ACB的角平分線相交點(diǎn)，圓弧AO與圓弧OC相切于點(diǎn)O，并分別相切于直線AB和BC，由此可知，雙圓弧模擬法的重點(diǎn)在于設(shè)定A、O、C3個基點(diǎn)。同理，其他圓弧的模擬(如擺尾、袖山弧線等)原理相似。

圖2 前袖窿弧線參數(shù)化示意Fig.2 Parameterization diagram of Armhole arc. (a) Front armhole arc FAH;(b) Partial double arc of Front armhole arc FAH1

2 基于AutoLISP的樣板自動化生成

在X型男西服參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)LISP設(shè)計語言進(jìn)行自動生成模型的建立，其智能化生成模型實(shí)驗過程如圖3所示。

圖3 智能化生成模型實(shí)驗過程Fig.3 Experimental process of intelligent generation model

2.1 功能設(shè)定

對X型男西服的智能化樣板生成模型設(shè)定以下4個功能：①根據(jù)尺寸變更規(guī)則自動生成X型男西服結(jié)構(gòu)圖及樣板；②根據(jù)體型特征對樣板進(jìn)行局部調(diào)整修改；③采用半自動化方法實(shí)現(xiàn)領(lǐng)型部位的設(shè)計；④對省量、口袋、身寬增量等細(xì)微局部結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 對話框及外部文件交互式設(shè)定

根據(jù)功能設(shè)定設(shè)計對話框和外部文件導(dǎo)入程序，對話框如圖4所示(每個屬性框?qū)?yīng)可變參數(shù))：①尺寸規(guī)格欄：身高、胸圍等基本參數(shù)的輸入；②特殊體型欄：雞胸體、挺胸體、駝背體等的選擇選項；③局部尺寸修改處理欄：可根據(jù)需求對紙樣中相應(yīng)局部進(jìn)行調(diào)整，例如省量、身寬增量、門襟等(本文沒有這一部分的調(diào)整示意圖)。外部文件導(dǎo)入支持excel或者文本數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，無需手動二次輸入對話框。

注：對話框尺寸規(guī)格中的袖長和袖口為默認(rèn)值，可在這里根據(jù)設(shè)計需求手動更改。 圖4 對話框示意圖Fig.4 Schematic diagram of dialog

2.3 男西服樣板自動化程序設(shè)定

從功能設(shè)定和對話框的設(shè)定可知目的在于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)體基本樣板、特殊體型樣板、領(lǐng)型造型設(shè)計及局部調(diào)整的自動化，因此后續(xù)將在此基礎(chǔ)上展開，分3個步驟實(shí)驗：①基點(diǎn)設(shè)定：以標(biāo)準(zhǔn)體為原型，在參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行基點(diǎn)設(shè)定，即尺寸變更規(guī)則建立的過程；②半自動化設(shè)定：手動進(jìn)行基點(diǎn)選擇，介于基點(diǎn)設(shè)定與繪制命令之間，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)型的半自動化設(shè)計，即領(lǐng)型設(shè)計規(guī)則建立的過程；③繪制程序及修改設(shè)定：在基點(diǎn)設(shè)定基礎(chǔ)上調(diào)用繪制命令初步實(shí)現(xiàn)男西服樣板的自動化生成，然后加入修改規(guī)則實(shí)現(xiàn)基于特殊體型的自動修改，即特體修改規(guī)則建立的過程。

2.3.1 基點(diǎn)設(shè)定

由于男西服結(jié)構(gòu)需設(shè)定的基點(diǎn)較多，所以本節(jié)與AutoCAD參數(shù)化功能進(jìn)行對比，以男西服局部圖示為例的方法，分別介紹常用的功能函數(shù)。

后片部分示意圖如圖5所示，以往樣板參數(shù)化自動生成需利用AutoCAD參數(shù)化功能對前頸尖點(diǎn)FNP和肩橫點(diǎn)HP進(jìn)行約束，首先采用垂直約束功能約束直線L1FNP和直線FNPHP，然后采用參數(shù)約束FNP、HP2點(diǎn)的距離。該方法雖然約束了2點(diǎn)之間的方向和距離關(guān)系，但無法對FNP、HP2點(diǎn)進(jìn)行有效存儲，所以在程序運(yùn)行過程中易出現(xiàn)錯亂現(xiàn)象。

圖5 后片部分示意圖Fig.5 Schematic diagram of the back part

而基于AutoLISP參數(shù)化的基點(diǎn)設(shè)定能夠使各基點(diǎn)得以存儲，避免這種錯亂現(xiàn)象，常用的函數(shù)有，polar、distance、angle、inters函數(shù)等，以下分別介紹其在本文設(shè)定過程中的部分運(yùn)用。

Polar函數(shù)以極坐標(biāo)方式定義2點(diǎn)之間的位置關(guān)系，使基點(diǎn)之間不會出現(xiàn)錯亂現(xiàn)象，如圖5中的FNP和HP2點(diǎn)，通過尺寸關(guān)系可知相距一個肩橫線寬距離T,且HP在FNP逆時針3π/2方向(弧度制)，這時polar函數(shù)的調(diào)用可定義2點(diǎn)的距離和方向角，以此定義2點(diǎn)。

Distance函數(shù)可以獲取某2點(diǎn)之間的距離，例如繪制前肩斜線的時候要參考后肩斜線長BNL(見圖5)，這在以往的AutoCAD參數(shù)化中需要三角函數(shù)計算出后肩斜線的長度，若使用(distanceSNPBSP)函數(shù)可直接獲取2點(diǎn)間距，不需進(jìn)行復(fù)雜計算。圓弧長度的獲取也可采取類似函數(shù)設(shè)定直接獲取。

Angle函數(shù)可獲取2點(diǎn)之間的角度值，與polar、distance、inters等結(jié)合可解決一些復(fù)雜基點(diǎn)設(shè)定。例如在進(jìn)行雙圓弧或者多圓弧的模擬中，如圖2(b)所示，基于雙圓弧特點(diǎn)，重點(diǎn)在于設(shè)定O(角平分線交點(diǎn))點(diǎn)的坐標(biāo)。其基點(diǎn)設(shè)定流程如下：

① Angle函數(shù)獲取∠ACB和∠CAB的角度值；

②基于角平分線原理和CAD角度定義規(guī)律(弧度制)計算O點(diǎn)相對A、C2點(diǎn)的方向角；

③使用Polar函數(shù)設(shè)定直線AO、CO上的輔助點(diǎn)A1、C1；

④使用Inters函數(shù)(setqO(intersCC1AA1 nil)獲取角平分線交點(diǎn)O；

⑤最后調(diào)用多段線命令繪制雙圓弧AOC。

通過以上介紹的方法，基于X型男西服參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)關(guān)系，使用以上常用函數(shù)能有效解決模型其它基點(diǎn)的設(shè)定，對結(jié)構(gòu)圖中的每個關(guān)鍵基點(diǎn)進(jìn)行定義和存儲，構(gòu)建尺寸變更規(guī)則，為繪制命令和修改命令提供前提條件。

2.3.2 半自動化設(shè)定

半自動化設(shè)定實(shí)際是手動選取基點(diǎn)的過程，針對某些受設(shè)計因素影響而不考慮受參數(shù)約束的基點(diǎn)。前片領(lǐng)部示意圖如圖6所示，由于平駁領(lǐng)的零嘴大小、串口線和駁口止點(diǎn)根據(jù)設(shè)計需求可進(jìn)行改變，所以涉及的基點(diǎn)不會在2.3.1基點(diǎn)設(shè)定步驟中設(shè)定。

圖6 前片領(lǐng)部示意圖Fig.6 Schematic diagram of front collar

采取“半自動化”的方法確定這類基點(diǎn)，即該模型在程序自動運(yùn)行過程中返回到基點(diǎn)設(shè)定，程序提示操作者執(zhí)行基點(diǎn)選取，然后程序繼續(xù)運(yùn)行。在程序執(zhí)行領(lǐng)子繪制時提示使用者手動在搭門襟線FL上指定駁口線止點(diǎn)P1、串口線的基點(diǎn)P2和P3、決定零嘴形狀的P4和P5點(diǎn)，手動設(shè)定基點(diǎn)后返回自動繪制程序，以此設(shè)定領(lǐng)型設(shè)計(款式)規(guī)則，半自動繪制領(lǐng)子流程如圖7所示。

圖7 半自動繪制領(lǐng)子流程圖Fig.7 Flow chart of semi-automatic drawing of collar

基點(diǎn)設(shè)定和繪制程序之間反復(fù)循環(huán)手動執(zhí)行相關(guān)命令就是“半自動化”方法，因為服裝版型存在設(shè)計變化以及一些縫合對位點(diǎn)(如上袖時在袖窿弧線和袖山弧線上的關(guān)鍵對位點(diǎn))等不完全受參數(shù)約束影響的部位，因此該方法可應(yīng)用到服裝版型自動化生成的其它部位，使服裝版型的自動化生成更加靈活便捷。

2.3.3 繪制程序及修改設(shè)定

在完成以上步驟后執(zhí)行繪制命名，該部分主要分以下2個步驟完成：①使用Command等命令調(diào)用相關(guān)的繪制命令(如Line直線命令、ARC曲線命令、Pline多段線命令)進(jìn)行輪廓線的繪制，繪制完成后得到標(biāo)準(zhǔn)體X型男西服結(jié)構(gòu)圖和樣板圖；②根據(jù)體型特征加入特體修改規(guī)則執(zhí)行圖形的修改調(diào)整，得到相應(yīng)體型的結(jié)構(gòu)圖和樣板圖。具體方法如下：

結(jié)構(gòu)圖輪廓線在基點(diǎn)設(shè)點(diǎn)前提下使用Command命令調(diào)用繪圖工具可直接繪制出標(biāo)準(zhǔn)男西服結(jié)構(gòu)圖，所以不作詳細(xì)介紹。較復(fù)雜的是針對特殊體型修改的實(shí)現(xiàn)，因此以下主要介紹基于特征體版型的修改如何實(shí)現(xiàn)(其中也涉及Command函數(shù)的運(yùn)用)。

根據(jù)挺胸體、雞胸體、凸肚體、溜肩體和駝背體的的體型特征，其紙樣的修改如圖8特體修改點(diǎn)示意圖所示，分別在T1、T2、T3、T4、T5處進(jìn)行相應(yīng)變化。對應(yīng)特體修改規(guī)則如表2所示。

圖8 特體修改點(diǎn)示意圖Fig.8 Schematic diagram of feature modification points

表2 特體修改規(guī)則Tab.2 Special body modification rules cm

圖9為挺胸體前片處理示意圖,根據(jù)挺胸體與標(biāo)準(zhǔn)體特點(diǎn)對比分析可知，挺胸體前衣身需加長，頸側(cè)點(diǎn)向后移動，所以在修改時可在前片胸圍線處向上展開0.8 cm左右，即S3、S2的垂直距離為0.8 cm，實(shí)現(xiàn)前衣身增加、頸側(cè)點(diǎn)向后移動。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

①捕捉胸圍線與駁頭外口線的交點(diǎn)S2，并做輔助線S1S2，如(Command “l(fā)ine” “S1S2”)；

②以輔助線S1S2為分割線，把衣片分割為上下2部分，并加入不同的選擇集ss1和ss2,其中ss1是包含部分駁頭外口線、串口線、FNL和FAH在內(nèi)的選擇集；

③設(shè)定dd為S3、S2的垂直距離的變量參數(shù)，并通過程序獲取S1、S2的距離dt；

④通過Atan(dd/dt)得到展開角∠S1的弧度值r，并轉(zhuǎn)化為角度值；

⑤最后通過Rotate函數(shù)實(shí)現(xiàn)選擇集ss1的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)度為r，即實(shí)現(xiàn)挺胸體樣板修改。

圖9 挺胸體前片處理示意圖Fig.9 Schematic diagram of pretreatment of chest protrusion

同理，基于LISP設(shè)計語言設(shè)定其他特殊體型樣板的修改規(guī)則，最終實(shí)現(xiàn)特殊體型樣板的自動生成。

3 自動化生成程序調(diào)試

3．1 自動生成結(jié)構(gòu)圖和樣板

自動化模型建立完成后，在對話框中(見圖4)輸入身高、胸圍以及其他局部調(diào)整參數(shù)等，CAD可自動生成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖(見圖1)或樣板，樣板圖如圖10所示(圖為面料樣板)。

圖10 樣板示意圖Fig.10 Schematic diagram of the model

3.2 自動修改調(diào)整示意

X型男西服自動化繪制程序一旦建立，可在對話框中設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)得到對應(yīng)西服紙樣。以下將以調(diào)整X型男西服參數(shù)化模型中的尺寸參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體與雞胸體生成各自對應(yīng)的男西服紙樣為例，對模型進(jìn)行對比驗證。

方案1：保持其他參數(shù)不變，改變身高、胸圍等規(guī)格參數(shù)，從而自動化生成相應(yīng)的模型紙樣，相應(yīng)對比如圖11所示(衣身圖)所示，參數(shù)化調(diào)整數(shù)據(jù)如表3所示。

圖11 3種規(guī)格參數(shù)生成圖展示Fig.11 Three kinds of specification parameter generation diagram display

表3 規(guī)格參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)表

方案2：保持其他參數(shù)不變，分別在對話框中選取標(biāo)準(zhǔn)體和雞胸體，從而自動化生成相應(yīng)的模型紙樣，相應(yīng)對比示例如圖12，雞胸體在T1、T3、T4、T5處通過一定的旋轉(zhuǎn)度修改。

圖12 對比示例Fig.12 Comparative Example. (a)Standard body; (b)Chicken breast

4 結(jié)束語

本文分析X型男西服結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸變更規(guī)則，并加入特體修改規(guī)則和“半自動化”的領(lǐng)型設(shè)計規(guī)則，從而建立男西服結(jié)構(gòu)參數(shù)化模型，最后通過LISP設(shè)計語言成功地實(shí)現(xiàn)了X型男西服結(jié)構(gòu)圖和樣板的智能化生成。

基于LISP設(shè)計語言的男西服版型智能化生成系統(tǒng)更加靈活、方便、高效，有助于提高大規(guī)模個性化定制的效率和質(zhì)量，同時最大化滿足消費(fèi)者的個性化需求。該技術(shù)方法可運(yùn)用到其他服裝的制版中，為服裝企業(yè)大批量個性化定制的實(shí)現(xiàn)提供一定的技術(shù)支持。

同時本實(shí)驗也存在一定的不足之處。由于本文重點(diǎn)探究基于AutoLISP實(shí)現(xiàn)男西服樣板的自動化生成，所以在男西服結(jié)構(gòu)中各尺寸與身高和胸圍的線性關(guān)系未作詳細(xì)分析。若將區(qū)域性的人體數(shù)據(jù)的分析處理結(jié)果與本技術(shù)相結(jié)合，將會相得益彰。