針織毛衫版片的參數(shù)化設(shè)計(jì)模型與實(shí)現(xiàn)

李玉賢, 巫曉雯, 吳光軍, 叢洪蓮

(江南大學(xué) 針織技術(shù)教育部工程研究中心, 江蘇 無(wú)錫 214122)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,以服裝原型樣板為基礎(chǔ)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方式為服裝制作提供了新的思路,參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件日趨成熟,與之相關(guān)的參數(shù)化約束方法被廣泛應(yīng)用于服裝紙樣的快速構(gòu)建[1]。婁少紅[2]利用AutoCAD設(shè)計(jì)軟件中的約束功能構(gòu)建服裝紙樣的參數(shù)化模型,并相應(yīng)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)方法,使服裝設(shè)計(jì)過(guò)程更加靈活,但針織服裝采用半成形、成形或全成形編織,因缺乏可參考樣板而無(wú)法采用輔助工藝軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)[3-4],制作過(guò)程中需根據(jù)試織小樣不斷修改。為縮短針織毛衫的設(shè)計(jì)時(shí)間,節(jié)省人力物力,學(xué)者們借鑒傳統(tǒng)服裝制版原理和方法,結(jié)合成形工藝生成了針織服裝版片模型[5-6]。上述研究豐富了針織服裝版片的設(shè)計(jì)方法,拓展了參數(shù)化設(shè)計(jì)思路,但現(xiàn)有針織服裝版片多在梭織基礎(chǔ)上直接變化而來(lái)[7],雖然范友紅[8]從人體體型特征出發(fā),在服裝結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)毛衫進(jìn)行了尺寸版型和工藝算法的優(yōu)化,但仍無(wú)法消除省道對(duì)毛衫樣板的影響。

基于此,本文設(shè)計(jì)了針織毛衫基礎(chǔ)樣板,利用圓弧特征對(duì)領(lǐng)口曲線、袖窿曲線及袖山曲線進(jìn)行擬合,探討各部位間的幾何、位置及函數(shù)關(guān)系,提出參數(shù)約束方法,并通過(guò)合體毛衫的制作來(lái)驗(yàn)證樣板的準(zhǔn)確性,以期提升針織毛衫版片設(shè)計(jì)的靈活性和高效性。

1 針織毛衫基礎(chǔ)版片設(shè)計(jì)

在針織毛衫設(shè)計(jì)過(guò)程中,由于缺乏可參考的版片,工藝師多靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行針織毛衫的工藝設(shè)計(jì),該過(guò)程需反復(fù)調(diào)試且工藝復(fù)雜。為提高工作效率,可結(jié)合梭織服裝制版方法來(lái)制作針織毛衫版片。

1.1 基礎(chǔ)版片號(hào)型尺寸

依據(jù)GB/T 16160—2017《服裝用人體測(cè)量的尺寸定義與方法》進(jìn)行人體上半身尺寸測(cè)量。女羊毛衫成品規(guī)格的“號(hào)”以人體身高4 cm為檔差,“型”以胸圍跨度5 cm跳檔,在此基礎(chǔ)上總結(jié)出女羊毛衫4.5系列成品規(guī)格[9],選取150/80A成品規(guī)格作為針織毛衫基礎(chǔ)數(shù)據(jù),如表1所示。

表1 女羊毛衫成品規(guī)格Tab. 1 Finished specifications for women′s sweaters

部分針織毛衫尺寸間存在著相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系:

1.2 基礎(chǔ)版片設(shè)計(jì)

根據(jù)表1給出的尺寸數(shù)據(jù),結(jié)合羊毛衫的制版方法[10],在服裝制版軟件中以衣長(zhǎng)、胸圍、袖長(zhǎng)和袖寬數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)繪制針織毛衫基礎(chǔ)版片,如圖1所示。結(jié)合服裝制版原理和方法,針織毛衫前片和后片將胸圍、腰圍、肩寬、后領(lǐng)口寬等圍度尺寸等量劃分,袖片圍度尺寸增加1倍。為滿(mǎn)足后續(xù)操作的工藝要求,針織毛衫曲線部位開(kāi)始和結(jié)束時(shí)設(shè)置平搖段,收放針段設(shè)置為三段式收放針狀態(tài)。雖然圖1中示出平搖段的具體數(shù)值,但這些數(shù)值并不完全固定,設(shè)計(jì)師可根據(jù)設(shè)計(jì)需求更改。

圖1 針織毛衫基礎(chǔ)版片F(xiàn)ig. 1 Basic pattern of knitted sweater. (a)Body piece;(b)Sleeve piece

因袖子與衣身間存在夾角,領(lǐng)部存在領(lǐng)邊彈性,衣身與袖子對(duì)位縫合時(shí)會(huì)將肩部尺寸拉寬,導(dǎo)致成品規(guī)格出現(xiàn)誤差。為在版片設(shè)計(jì)的過(guò)程中消除拉伸變形帶來(lái)的誤差影響,在易變形的部位設(shè)置修正系數(shù)(S),以使版片中部分尺寸數(shù)值增大或減小,能夠有效抵消部件拉伸帶來(lái)的尺寸變化。調(diào)整肩寬選用的修正系數(shù)通常為0.95,袖口寬和袖尾寬的幅度比胸寬幅度小,袖子受到的牽拉力較大,導(dǎo)致袖長(zhǎng)被拉長(zhǎng),袖寬變瘦,袖長(zhǎng)修正系數(shù)(C)可設(shè)置為0.97,袖寬修正系數(shù)(K)可設(shè)置為1.05。

不同于傳統(tǒng)服裝制版方法,針織毛衫去除了后肩省量和前袖窿省量,且袖窿弧線與肩線間存在較大夾角。這是因?yàn)樵诳p紉過(guò)程中前片、后片和袖片之間相互拉伸,如圖2所示。再加上肩部修正量和領(lǐng)邊彈性,衣身松量因線圈拉伸變形而消除,即使胸腰差較大的號(hào)型也能保持衣身平整。

圖2 毛衫袖窿拉伸變形Fig. 2 Tensile deformation of armhole curve

2 針織毛衫曲線約束

針織毛衫結(jié)構(gòu)包括直線和曲線結(jié)構(gòu),曲線多存在于領(lǐng)口、袖窿及袖山部位,這些曲線是由多段圓弧構(gòu)成的樣條曲線。參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí),復(fù)雜的樣條曲線不能一步生成,需利用圓弧進(jìn)一步分解[11],考慮到計(jì)算量及運(yùn)行快慢,應(yīng)在順利約束的前提下保證圓弧數(shù)量最少。

2.1 領(lǐng)口曲線的參數(shù)化模型

針織毛衫的領(lǐng)口曲線根據(jù)款式進(jìn)行設(shè)計(jì),針對(duì)圓形領(lǐng)口,領(lǐng)口曲線底部彎度大,越往上曲線彎度越小,形成“U”曲線,如圖3所示,相對(duì)應(yīng)的收針?lè)绞揭矐?yīng)由快到慢。為匹配領(lǐng)口形狀和彎度變化趨勢(shì),在領(lǐng)口曲線收針部段采取三段式收針?lè)绞健?/p>

圖3 領(lǐng)口曲線設(shè)計(jì)Fig. 3 Design of neckline curve. (a)Neckline shape;(b)Neckline forming process; (c)Finished neckline

由圖1可知,后領(lǐng)口曲線由多段直線構(gòu)成,可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)約束,手動(dòng)微調(diào)后可形成弧線造型。在參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中,采用3段半徑分別為r1、r2和r3的圓弧擬合前領(lǐng)口曲線,如圖4所示。

圖4 前領(lǐng)口弧線參數(shù)化模型Fig. 4 Parametric model of front neckline arc

確定領(lǐng)直位A0A1和領(lǐng)平位A4A5的長(zhǎng)度后,A1、A4位置隨之確定。過(guò)A1、A42點(diǎn)分別作切線交于O,連接3點(diǎn)可形成直角或鈍角三角形。A2為直線A1O的三等分點(diǎn),A3為直線A4O的二等分點(diǎn),在A2A3上取點(diǎn)P,使A1A2=A2P,則P為圓弧公切點(diǎn),過(guò)切點(diǎn)A1和P做半徑為r1的圓弧。連接P、A3、A43點(diǎn),取角平分線交點(diǎn)P1,P1既為內(nèi)心,又為圓弧公切點(diǎn)。過(guò)P、P12點(diǎn)作半徑為r2的圓弧,過(guò)P1、A42點(diǎn)作半徑為r3的圓弧,3段圓弧共同構(gòu)成前領(lǐng)口弧線。設(shè)3個(gè)圓弧圓心角分別為α1、α2和α3,A1O=y1,A4O=x1,∠A2OA3=θ1,∠PA3A4=θ2?？芍?∠OA2A3=α1,∠A3PA4=α2,∠PA4A3=α3,A1A2=y1/3,A2O=2y1/3,A3A4=A3O=x1/2,θ2=θ1+α1,則:

2.2 袖窿曲線的參數(shù)化模型

針織毛衫袖窿曲線與人體臂根圍相吻合,如圖5(a)、(b)所示,曲線在臂根圍底部彎度大收針快,越往上彎度越小收針?lè)啪?形成“C”曲線。為匹配袖窿形狀和彎度變化趨勢(shì),收針區(qū)域采取由快到慢的三段式收針狀態(tài),袖窿成品如圖5(c)所示。

圖5 袖窿曲線設(shè)計(jì)Fig. 5 Design of armhole curve. (a) Armhole shape;(b) Armhole forming process; (c) Finished armhole

用半徑為R1、R2、R3的圓弧和半徑為L(zhǎng)1、L2、L3的圓弧擬合前袖窿和后袖窿曲線,如圖6所示。

圖6 前后袖窿曲線參數(shù)化模型Fig. 6 Parametric model of front (a) and back (b) armhole curves

設(shè)前袖窿曲線3個(gè)圓弧的圓心角分別為β1、β2和β3,C1M0=y2,C4M0=x2,∠C2M0C3=δ1,∠QC3C4=δ2,可得:

設(shè)后袖窿曲線3個(gè)圓弧的圓心角分別為γ1、γ2、γ3,D1N0=y3,D4N0=x3,∠D2N0D3=φ1,∠GD3D4=φ2,則后袖窿曲線的計(jì)算公式如下:

經(jīng)公式換算,可知前袖窿曲線與y2、x2,δ1相關(guān),后袖窿曲線與y3、x3,φ1相關(guān)。設(shè)定前袖窿直位C4C5和后袖窿直位D4D5的長(zhǎng)度,對(duì)x2、y2、δ1、x3、y3、φ1這6個(gè)變量參數(shù)進(jìn)行約束,便可得到對(duì)應(yīng)的前袖窿曲線和后袖窿曲線。

當(dāng)δ1和φ1為直角時(shí),x2、y2、x3、y3取最大值,袖窿曲線收針走勢(shì)較為圓順,與夾直位和夾平位順暢銜接,此時(shí):

當(dāng)δ1和φ1為鈍角且取值逐漸變大時(shí),x2、x3、y2、y3取值隨之變化,此時(shí)袖窿曲線收針走勢(shì)加快。為保證袖窿曲線與人體臂根圍的基本一致性,δ1和φ1的取值不宜過(guò)大。

2.3 袖山曲線的參數(shù)化模型

針織毛衫袖窿和袖山曲線縫合在一起的绱袖線與人體臂根圍重合,人體袖山皮膚平面展開(kāi)圖如圖7(a)所示。為適應(yīng)肌理走向,袖山成形工藝存在快慢收針區(qū),如圖7(b)所示。此外,為降低廢片率、便于操作,快收針開(kāi)始以及袖山頭部快放針結(jié)束時(shí)需設(shè)置平搖[12]。綜合來(lái)看,袖山曲線存在“平收-快收-慢收-快收-平收”的多段式收針狀態(tài),形成“S”曲線,袖片成品如圖7(c)所示。

圖7 袖山曲線設(shè)計(jì)Fig. 7 Design of sleeve top curve. (a) Sleeve top skin plane; (b) Shaped sweater sleeve top curve; (c) Finished sleeve top

若參照領(lǐng)口和袖窿曲線的設(shè)計(jì)方法,“S”曲線需先分割為多個(gè)“C”曲線,再進(jìn)行圓弧擬合。但袖山曲線的彎曲弧度變化更為復(fù)雜,圓弧擬合的方法不利于快速操作。為簡(jiǎn)化袖山曲線的操作程序,利用貝塞爾曲線B(t)模型[13]進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì):

式中:Pi為曲線控制點(diǎn),給定點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y);P0為起點(diǎn);Pn為終點(diǎn),n為從0開(kāi)始的順序標(biāo)簽;i表示標(biāo)簽中的第i個(gè)點(diǎn);t代表時(shí)間,t∈[0,1]。

圖8示出袖山曲線參數(shù)化模型。由于針織毛衫袖片自下而上依次編織,袖山曲線的起點(diǎn)即為圖中的E1和E3點(diǎn),向上編織時(shí)遵循多段式收針的方法,2點(diǎn)之間形成的曲線可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

圖8 袖山曲線參數(shù)化模型Fig. 8 Parametric model of sleeve top curve

3 合體毛衫參數(shù)化制版

參數(shù)化制版是通過(guò)幾何約束定義圖形對(duì)象間的幾何關(guān)系,通過(guò)標(biāo)注約束定義參數(shù)和函數(shù)表達(dá)式使圖形對(duì)象間產(chǎn)生尺寸關(guān)聯(lián)。在生產(chǎn)制作過(guò)程中,針織毛衫多是自下而上順序成形,參數(shù)化制版過(guò)程也應(yīng)按照針織毛衫的編織方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 各部位約束關(guān)系

這一下震驚了李老師，李老師就是有學(xué)生來(lái)告狀，然后就發(fā)現(xiàn)了這些罪證?？匆?jiàn)這些東西，李老師的臉也紅了，整個(gè)辦公室的老師們得知情況后都傻了，李老師意識(shí)到情況很?chē)?yán)重。但怎么樣也想不到原因是周小羽講的這樣，因?yàn)樗?dāng)時(shí)也沒(méi)容許周小羽再分辯。她當(dāng)時(shí)就在心里想，哪個(gè)老師看見(jiàn)會(huì)不生氣??！在她看來(lái)，這些畫(huà)充滿(mǎn)著黃色和暴力，有些是男女一起的，有些是打架的，有一張李老師記得很清楚，那就是一個(gè)人被綁在板凳上，旁邊一個(gè)人在拼命地用灌木刺打著。那畫(huà)面讓她想起電視上那些私設(shè)刑罰的場(chǎng)景。這么一個(gè)小孩子，哪里學(xué)來(lái)的這些東西，所以，她是一定要上門(mén)家訪的。這個(gè)孩子這樣下去就不行了！

圖9 針織毛衫衣片約束Fig. 9 Sweater pieces of constraints. (a) Back piece; (b) Front piece; (c) Sleeve piece

完成幾何約束后,結(jié)合橫編設(shè)計(jì)方式進(jìn)一步對(duì)版片施行標(biāo)注約束,約束內(nèi)容為各部件的尺寸函數(shù)關(guān)系。為貼合針織毛衫設(shè)計(jì)及編織理論,選擇自下而上進(jìn)行約束,各部位約束點(diǎn)如圖10所示。

圖10 針織毛衫衣片約束點(diǎn)Fig. 10 Forming sweater piece constraint points.(a) Front piece; (b) Back piece;(c) Sleeve piece

根據(jù)圖9、10中給出的約束內(nèi)容及約束點(diǎn),結(jié)合毛衫版片結(jié)構(gòu)關(guān)系,以及領(lǐng)口、袖窿及袖山曲線的參數(shù)化制版過(guò)程,可獲得針織毛衫衣片各部位間的函數(shù)關(guān)系,如表2所示。將表中的約束對(duì)象及表達(dá)式輸入?yún)?shù)化制版軟件中,對(duì)版片進(jìn)行標(biāo)注約束,各部位相互關(guān)聯(lián),可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改和調(diào)整。

表2 針織毛衫衣片標(biāo)注約束數(shù)據(jù)Tab. 2 Forming sweater patch annotation constrain data

3.2 用戶(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)幾何約束和標(biāo)注約束的數(shù)據(jù),確定用戶(hù)參數(shù),即用戶(hù)在進(jìn)行版片設(shè)計(jì)時(shí),需要在軟件中輸入的數(shù)據(jù)有衣長(zhǎng)、腳高、腰高、胸圍、腰圍、前領(lǐng)深、后領(lǐng)深、后領(lǐng)寬、肩寬、袖長(zhǎng)、袖口、袖寬、袖羅。

用戶(hù)參數(shù)確定成品直線部位的基本圍度和長(zhǎng)度尺寸,并為曲線部位定下基礎(chǔ)位置。根據(jù)款式造型對(duì)應(yīng)修改用戶(hù)參數(shù),成品尺寸會(huì)相應(yīng)放大或縮小,袖口羅紋、衣擺羅紋的位置也會(huì)因參數(shù)的修改而有所不同。除以上用戶(hù)參數(shù)外,還需輸入曲線約束模型中x1、y1、x2、y2、x3、y3、θ1、δ1、φ1的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)決定成品曲線部位的圍度和長(zhǎng)度尺寸,其中長(zhǎng)度數(shù)據(jù)與角度數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián),角度趨于直角,成品的袖窿曲線弧度越平緩,袖窿處可容納空間越大。

4 實(shí)例驗(yàn)證

為驗(yàn)證參數(shù)化設(shè)計(jì)的合理性,利用AutoCAD軟件制作合體毛衫版片,在Stoll M1plus花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)中輸入尺寸數(shù)據(jù)生成工藝文件,采用德國(guó)Stoll CMS530 7.2 G電腦橫機(jī)上機(jī)編織,經(jīng)人工縫合、水洗、整燙等操作后,評(píng)價(jià)毛衫合體性。

4.1 樣板生成

選取實(shí)驗(yàn)室女性假人模特作為被試者,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測(cè)量方法,對(duì)假人模特進(jìn)行測(cè)量標(biāo)記,獲取凈體尺寸為:胸圍82 cm,腰圍65 cm,肩寬32 cm,背長(zhǎng)38 cm,頸中圍31 cm,臂長(zhǎng)60 cm。

圖11示出合體毛衫的款式圖,根據(jù)款式圖特征,設(shè)計(jì)合體毛衫各部位的成品規(guī)格。

圖11 合體毛衫款式Fig. 11 Fitting sweater style

4.2 工藝設(shè)計(jì)

該實(shí)例目的在于驗(yàn)證樣板的合體性,對(duì)所用紗線及組織花型無(wú)過(guò)多限制要求,原料選擇80 tex奶白色蠶絲絨和80 tex深棕色蠶絲絨;組織工藝選擇:袖片和衣片起底為2×2羅紋組織,袖身和衣身為挑孔組織。在Stoll M1plus設(shè)計(jì)軟件中輸入各部位尺寸數(shù)據(jù),在電腦橫機(jī)上編織與毛衫各部位組織結(jié)構(gòu)、紗環(huán)長(zhǎng)相同的織片,得到各部位組織的密度,起底與主體部位的橫密和縱密均分別為6縱行/cm、10橫列/cm。

將合體毛衫版片轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的編織工藝,對(duì)細(xì)節(jié)處進(jìn)行微調(diào)后上機(jī)操作,成形工藝轉(zhuǎn)換方法為

X=lPm,Y=hPn

式中:X為工藝針數(shù);Y為工藝行數(shù);l為紙樣寬度;h為紙樣高度;Pm為成品橫密,縱行/cm;Pn為成品縱密,橫列/cm。

4.3 實(shí)物展示

毛衫衣片編織完成下機(jī)后,拆除起底及封口的廢紗,將獲得的衣片進(jìn)行手工縫制,經(jīng)檢驗(yàn)、水洗、整燙后穿套在假人模特上,其效果如圖13所示。

圖13 合體毛衫成品Fig. 13 Finished fitting sweater

由圖13可見(jiàn),針織毛衫與模特合體度高,線圈不存在過(guò)度拉伸,穿著過(guò)程中無(wú)不良尺寸現(xiàn)象。對(duì)成品尺寸進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算誤差率,結(jié)果如表3所示。

表3 合體毛衫成品尺寸規(guī)格Tab. 3 Size specifications of finished fitting sweater

由表3可知,樣板規(guī)格尺寸與成品規(guī)格尺寸略有誤差,但誤差較小,誤差率控制在±3%以?xún)?nèi)。由于在編織及后整理過(guò)程中存在一定的機(jī)器和人工誤差,設(shè)計(jì)規(guī)格與成品規(guī)格之間必然會(huì)出現(xiàn)尺寸不一致的現(xiàn)象,穿著過(guò)程中線圈拉伸變形可消除誤差。

5 結(jié) 論

本文在傳統(tǒng)服裝紙樣設(shè)計(jì)原理和方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合成形工藝進(jìn)行針織毛衫基礎(chǔ)版片的設(shè)計(jì),針對(duì)針織毛衫領(lǐng)口曲線、袖窿曲線、袖山曲線等無(wú)法直接進(jìn)行參數(shù)化約束的曲線部位,利用圓弧擬合的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)對(duì)曲線相關(guān)數(shù)據(jù)的約束來(lái)間接實(shí)現(xiàn)針織毛衫曲線部位的參數(shù)化設(shè)計(jì)。根據(jù)各版片關(guān)鍵點(diǎn)間的位置、幾何及數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行毛衫整體約束,當(dāng)改變其中一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)時(shí),各部位的約束條件生效,可自動(dòng)生成所需針織毛衫版片。通過(guò)上機(jī)編織和假人模特試穿,驗(yàn)證了針織毛衫版片參數(shù)化設(shè)計(jì)的合理性。

在針織毛衫版片設(shè)計(jì)的過(guò)程中,整個(gè)設(shè)計(jì)流程能夠利用軟件快速及時(shí)地調(diào)整樣板,實(shí)現(xiàn)服裝設(shè)計(jì)與樣板生成的一體化,解決了針織毛衫樣板存在的合體性差、設(shè)計(jì)制版周期長(zhǎng)等問(wèn)題。