CN113221323B - 一种适用于毛针织产品的3d仿真建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，包括：首先对毛针织产品进行款式、尺寸规格、花型组织、色彩、纱线等元素设计，接着通过毛针织设计系统进行2D结构版片制作建立毛针织2D版片资源库，接着再录入实物纱线建立纱线资源库、制作花型组织并进行3D仿真模拟建立花型组织资源库；然后利用3D建模系统调用花型组织资源库制作四方循环面料并上传云平台建立面料资源库、创建3D人体模型、在人体模型上创建产品的3D模型，并利用云平台面料资源库进行3D仿真渲染模拟，最后上传云平台，建立产品资源库，最终推送给客户实现网上沟通的目的。
Description
技术领域
本发明涉及针织产品仿真技术领域，特别涉及一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法。
背景技术
突如其来的疫情使服装设计公司与贸易公司、生产商之间的“设计-实物打样-看样-修改设计-打样-样品确认”的线下沟通方式受到了挑战，必须找到一种无需进行实物打样就能在服装产品制作之前看到产品效果，并能直接在网络上进行意见交换及修改设计的技术实现途径。采用3D仿真建模可以在服装产品制作之前就能使设计师看到产品效果，并能直接在网上进行交流修改，沟通更为便利，大大缩短产品从设计到最终生产的周期，降低时间和生产成本。
实现3D仿真建模需要将三维设计技术、三维纱线仿真模拟技术、织物仿真模拟技术、三维人体建模技术、产品建模技术、虚拟试衣技术、虚拟展示技术等相结合。CN112131724A公开了“一种针织成形产品的三维设计仿真系统和方法”，利用云计算技术的并行计算技术，采用MapReduce编程模式，设计了一种三维设计仿真系统，同时提供了一种三维设计仿真方法，解决了现有辅助设计系统中仿真与展示不能联动的问题，但该方法的实现需要依托其开发的系统，而该系统尚不能满足产业化应用要求。因此，现有技术中缺少能够满足上述实际应用需求的适合毛针织产品的3D仿真建模方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，该方法的发明构思是：基于现有的市售辅助设计软件和仿真软件，根据毛针织产品和加工工艺的特点，分别在仿真模拟阶段和建模阶段将毛针织产品的特征要素分解、重组、关联，从实际应用端进行创新，从而提供一种适合毛针织产品的仿真建模方法。本发明提供的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，包括以下步骤：
1.毛针织产品的设计：根据毛针织产品的设计要点，进行设计，创建产品工艺资源库；
2.2D版片制作：利用SHIMA SEIKI公司的毛针织设计系统中的针织结构软件，根据需要完成尺寸设置，得到样衣的2D版片基础版型；在基础版型基础上，根据毛针织产品特点和设计需要进行修正，制作产品的2D结构版片，创建2D结构版片资源库；对版片下摆、袖口、组织变更等需要在3D建模时分割的位置，增加辅助线，描绘出分割部位辅助线；
3.纱线录入，建立纱线资源库：采用纱线扫描仪、利用SHIMA SEIKI公司毛针织设计系统中的Design软件，进行纱线录入，创建纱线资源库，纱线录入时设置相应参数；
4.花型组织设计及仿真模拟：利用毛针织设计系统中的Knitpaint软件或Design软件进行花型组织设计和3D仿真模拟，创建3D仿真花型组织资源库；
5.建立云平台面料资源库：利用3D建模系统中的面料软件或通过扫描面料实物创建四方循环面料或利用步骤4中创建的3D仿真花型组织资源库创建四方循环面料，再上传到云平台上创建面料资源库；
6.3D款式建模及云平台3D产品款式资源库建立：利用3D建模系统中的style 3D建模软件创建3D人体模型库和3D产品款式模型库，将3D产品款式资源库与步骤5中所述面料资源库中的面料关联，以便随时可进行面料款式的变化；
7.平台产品推送。将做好的款式在云平台上制作成电子看板或者画册，推送给客户。
在本发明提供的一种适用于毛针织产品的仿真建模方法中，步骤6“3D款式建模及云平台3D产品款式资源库建立”包括如下步骤：(1)导入2D结构版片，对2D结构版片进行修正；(2)创建3D人体模型：根据毛针织产品规格、特性、现实人体规格对系统提供的基础人体模型进行修正，创建3D人体模型；(3)将修正后的2D结构版片放置到创建的3D人体模型上；(4)对结构版片进行缝合，并进行首次模拟；(5)分割结构版片并缝合；(6)设置版片参数，修正产品3D模拟效果；(7)面料填充；(8)上传云平台，创建3D产品款式资源库。
更进一步地，在上述的步骤5“分割结构版片并缝合”中，分割结构版片包括下摆、袖口、腰头、裤口等需要收口的部位的分割，不同组织针法部位的分割和不同色块的分割。
更进一步地，在上述的步骤6“设置版片参数”中，参数设置包括：根据不同的组织针法设置不同的纬向缩率和纵向缩率，对领贴外边缘的线进行弹性值设置和为了调整领口边缘双层对折效果设置边缘弯曲率。
更进一步地，上述的步骤7“面料填充”包括：(1)从云平台面料资源库中下载所需面料；(2)选中结构版片，通过设置或者直接拖动面料到需要填充的结构版片上；(3)通过设置“增加渲染厚度”参数值来设置面料厚度；(4)面料填入结构版片后，布纹会产生偏差或花型对位不对，对面料进行布纹方向、花型位置的调整。
在本发明提供的一种适用于毛针织产品的仿真建模方法的步骤2“2D版片制作”中，针对2D基础版型进行的修正包括：通过设置参数或者手动修正出适合毛针织产品的方形领贴，制作门襟时需将机织服装的T形修正为方形，制作荷叶边时需将机织服装里短外长的扇形版片修正为方形的长条。
在本发明提供的一种适用于毛针织产品的仿真建模方法的步骤4“花型组织设计及仿真模拟”中，采用design设计软件进行花型设计及模拟包括以下步骤：新建编织文件，设置织片大小、提花类型、针型、颜色、所用纱线织片横纵密度等相关参数；绘制组织花型或图案；执行线圈模拟：设置图案类型、针型、密度、提花类型、颜色、模拟处理方式、分辨率；设置纱线类型；仿真模拟组织正反面，并分别保存至花型组织资源库中。
在本发明提供的一种适用于毛针织产品的仿真建模方法的步骤4“花型组织设计及仿真模拟”中，采用knitpaint编程软件进行花型设计及模拟包括以下步骤：绘制组织或提花图案；附加功能性设置；编译上机编织文件；仿真模拟参数设置；仿真模拟花型组织正反面。
有益效果：现有的建模系统包括中国凌迪公司推出的3Dstyle软件都能够实现机织服装的3D建模，但不适用于针织服装的3D建模。由于机织服装和毛针织服装采用原料、加工生产方法差异很大，服装面料及最终服装的结构、特性、2D版片有很大差异。本发明提供的方法通过根据毛针织产品特点和加工特点进行要素分解、重组，并分别对这些要素对应的指标或参数在岛精公司的毛针织设计系统和凌迪Style3D系统中进行参数和指标的定义、设置，从而在两个不同系统间建立关联，建立了庞大的毛针织纱线资源库、毛针织花型组织资源库、毛针织2D结构版片资源库、毛针织面料资源库、3D人体模型库、毛针织产品3D款式资源库，实现了直接利用网络进行样品设计-虚拟样品展示-看样修改-确定的快速沟通交流，将新款产品的设计到确认周期从二周缩短到二天；本发明利用市场上已有成熟软件进行应用方法创新，不需要重新开发新的系统，投入少，方法稳定可靠，为企业节约了大量的金钱成本和时间成本，提高了企业的竞争力。
附图说明
图1为本发明所提供的仿真建模方法的流程图
图2为本发明具体实施方式中所述圆领长袖套衫产品的设计指示单
图3为本发明具体实施方式中所述圆领长袖套衫产品的2D版片制作流程图
图4为本发明具体实施方式中所述圆领长袖套衫产品的3D建模示意图
图5为本发明具体实施方式中所述圆领长袖套衫产品的分割缝合示意图
图6为本发明具体实施方式中所述圆领长袖套衫产品的客户分享效果图
具体实施方式
本发明所提供的仿真建模方法的流程图如图1所示。以圆领长袖套衫为例，说明其具体的实施步骤：
1.产品设计
设计样衣款式、规格、花型，做成表单，包括款号、款式图，纱支、成分、颜色及辅料，针型、用纱数量，花型组织、工艺细节说明，尺码、尺寸、测量方式，如图2所示。
2. 2D版片制作
根据图2指示单中的要求，利用毛针织设计系统中的PGM 2D打版软件，进行原型版片设计，制作流程如图3所示，具体步骤包括：
(1)设置产品类型和产品款式细节，产品类型包括上装、下装、配件。产品款式细节如领型、开口类型、袖型、腰头、裤头等。根据图2的款式设计，在PGM软件中，选择基础版型“女装-平肩式A-U领(或者高领)”。
(2)尺寸规格设置：在尺寸规格菜单中，设置袖窿底部类型，根据指示单的尺寸更改基础版型的尺寸。
(3)完成尺寸设置后获得此款样衣的基础版型，在此基础版型上进行修正。
在2D版片制作过程中，毛针织产品版片和机织产品版片存在很大差异。本发明在基础版型上进行修正，修正点包括领贴、门襟、荷叶边。机织产品的领贴根据领子弧度直接换弧形领，针织产品因面料弹性大，纹理特色明显，本发明在PGM打版软件中通过手动或设置参数修正出适合毛针织产品的方形领贴。机织产品的门襟是T形长条，本发明在制作针织门襟时将其进行方形修正。机织服装做装饰用的荷叶边的版型是里短外长的扇形版片，对于毛针织服装中，通过组织针法改变就可以做到荷叶边效果，本发明对荷叶边版片进行修正。
(4)描绘分割部位辅助线。对版片下摆、袖口、组织变更等需要在3D建模时分割的位置，增加辅助线。
机织服装只有不同面料或者部位需要进行缝合，缝纫线的痕迹一般情况下都是可见的。而毛针织产品的生产加工和机织服装完全不同，制作时针法的拼接、色块的拼接、不同缩率效果的实现都可以通过针织加工设备完成，但是在做3D建模产品模拟时，这些效果不能同时在一块完整的版片上体现出来。针对这些问题，本发明在版片上进行分割，见图3。
(5)完成版片，导出文件并保存。
3.纱线录入，制作纱线，建立纱线资源库
将纱线实物利用纱线扫描和毛针织设计系统中的Design软件进行录入，制作纱线资源库，以保证花型组织模拟的真实性。在纱线录入时，根据实际纱线设置各种参数，包括支数、毛羽、颜色等。
4.花型组织设计及仿真模拟
在进行花型组织设计时，如果组织没有循环，需要将PGM中相应的版片导入至Design设计软件或Knitpaint编程软件中，根据版片大小制作花型组织大小；如果是循环组织，则直接新建花型文件设计即可。
机织产品的花型和纬编针织的花型的生产方式和呈现方式有很大不同，本发明形成了实现“花型组织的设计和模拟”的两种方法，方法一：在Design设计软件-编织设计中制作，步骤如下：(1)新建(编织)文件，设置织片大小，提花类型及颜色、针型，所用纱线织片横纵密度以及颜色等相关参数值；(2)绘制组织花型或图案，绘制组织花型或者提花图案；(3)执行线圈模拟；(4)设置纱线类型；(5)仿真模拟组织正反面，分别保存至花型组织资源库中备用。方法二：在Knitpaint编程软件中制作，具体步骤如下：(1)在Knitpaint编程软件中绘制花型组织或者提花图案；(2)对组织或图案附加功能线设置，设置下摆组织类型、图案编织类型(引塔夏、组织或提花)、花型结束编织类型；(3)编译上机编织文件，设置编织参数，如设备型号、纱嘴号、提花类型、纱嘴位置、拉力参数等上机编织参数值；(4)仿真模拟参数设置，进行花型组织的模拟，设置相应机型的织片横纵密度、选择2/30nm100％羊毛，设置颜色、毛羽量、毛羽长度等参数值；(5)仿真模拟花型组织正方面，并分别保存至花型组织资源库中备用。
5.面料制作及上传云平台
将花型组织资源库中织片的正方面导入到3D建模系统的3D面料处理软件中进行处理、组合，再上传云平台创建面料资源库，这个资源库中的面料和后面的3D产品款式资源库关联，可随时进行面料款式的变化。具体步骤包括：(1)导入贴图：分别导入花型组织正方面仿真模拟效果文件；(2)处理面料：利用裁剪功能，对面料进行四方连续处理，在3D窗口中同步查看面料效果是否有断开，对其进行修正；(3)上传云平台：将处理好的面料上传至云平台面料资源库中。
6. 3D建模及上传云平台
通过3D建模系统中的style3D建模软件创建3D人体模型和产品款式模型。3D建模是本发明方法的关键环节，由于目前市场上的3D建模系统针对机织类服饰，并没有针对毛针织产品的建模。本发明利用3D建模系统来进行适用于毛针织产品的建模时，在系统原有的基础功能上对参数、版型、模型等进行了一系列的设定或修正。
本发明针对版片的分割包括：(1)下摆、袖口等部位的分割：毛针织服装某些部位如下摆、袖口、腰头、裤口等部位，由于需要收口(相当于梭织服装的克夫)，一般采用具有横向弹性的组织针法进行编织，如罗纹组织。本发明在3D建模时，对这些部位进行纬向缩率设置。本发明还发现：如果直接对版片进行设置，则整块版片纬向都会收缩，因此需要对这些位置进行剪切并缝合，使其成为单独的版片，再对这一版片进行纬向缩率设置。此外，还需要对缝合位置进行设置，将缝合部位的缝纫拼接效果设为无，法线贴图强度设为0。(2)不同组织针法部位的分割：在毛针织产品中，不同组织针法的拼接十分常见，一般情况下，针法拼接可以在设备上直接编织，而不需要拆分版片编织。由于不同组织的特性不同，其效果亦不同，但在3D建模系统中，不能在整体版片中体现出来。针对这一问题，本发明将不同组织针法的部位在版片上进行分割缝合，并分别设置不同的参数。(3)不同色块的分割：在毛针织产品中，撞色是一大特色，除了条纹，提花等，还有大色块的拼接，在毛针织产品制作时，大色块拼接也可以在设备上直接完成，不需要分割版片编织。本发明在3D建模系统中，对每个色块进行分割缝合，并分别设置不同的颜色。
本发明对版片参数的设定包括：(1)缩率设置。毛针织结构由线圈组成，线圈具有不稳定性和可转移性，不同组织针法的纬向缩率和纵向缩率不同，如罗纹纬向缩率小，纵向缩率大长，而正反针或鱼鳞针则纬向变宽，纵向缩短等。本发明针对不同的组织针法根据实际情况设置不同的纬向缩率和纵向缩率，如下摆、袖口、领贴部位如果采用罗纹组织，则纬向缩率设置在80％～90％。(2)弹性设置。机织服装领子需将领贴做成外边缘短、与衣片缝合的边缘长的T形条，毛针织产品由于组织针法的特性，只需做两边等长的方形长条，通过采用有缩率的组织就能达到服帖效果。但由于目前的3D建模系统仅适合机织服装，如果不处理则领贴无法做到服帖。本发明对领贴外边缘的线进行弹性设置以达到不改变面料纹理的情况下实现贴合颈部的效果，弹性参数数值的设定为82％～95％。(3)边缘弯曲率设置。本发明主要针对双层面料设置边缘弯曲率，如领子做双层包边时，本发明在3D建模时采用两种方法，一是将版片做双层的宽度，缝合时对折和领口缝合；二是板片做单层宽度，缝合一层之后，通过“边属性”设置双层效果。本发明为了调整领口边缘双层对折的效果，特设置“边缘弯曲率”参数值，并发现数值越大效果越好。
以圆领长袖套衫为例，建模包括以下步骤：
(1)导入HLC-0043款样衣2D版片，根据版片设置排序、缝边、端点等选项，如图4；
(2)安排人体模型：选中基础人体模型，在此基础上根据款式尺码要求，修正人体模型规格，如图4；
(3)选中版片，分别将版片安排在人体模型对应的位置上，如图4所示；
(4)对各版片进行缝合，如图4所示；
(5)利用“模拟”工具，对款式进行模拟，如图4所示；
(6)领贴修正，现有的3D建模系统根据机织产品特性进行模拟，因此毛衫版片模拟不合体。本发明对各版片进行相关参数的调整和修改，本发明对领贴的修正主要包括：A.领口线弹性设置，设置参数值10.9，比例为80％，并发现领口线会在3D模拟时缩短，但不影响2D版片的形状；B.领贴缩率设置：根据领贴所用组织设置领贴纬向缩率参数值，调整为80％；C.领贴边缘属性设置：选中领贴版片，勾选“边缘弯曲率设定”，设置弯曲率参数值100％，勾选“双层表现”。
(7)版片分割。本发明对版片进行分割的示意图如图5所示，实施步骤如下：A.利用“版片-勾勒轮廓”工具，将所需要分割的部位辅助线勾勒为分割线，并利用“剪切并缝合”工具进行分割。B.缝合效果设置。由于分割部分在毛针织编织时是版片一体编织，没有分割的，在衣服上不会体现缝合效果，本发明对分割位置的缝合部位设置3D缝纫拼接效果为“无”，法系贴图强度为“0”，厚度为“0”.
(8)下摆、袖口修正，具体如下：下摆、袖口用1x1罗纹组织，在编织时和大身一起编织完成，罗纹横向缩率大，衣服完成后会自然收缩，本发明设置下摆、袖口罗纹部分的版片纬向缩率为85％。
(9)整体修正，本发明对版片面数和模拟厚度进行修正，具体如下：A.粒子间距设置，3D模拟通过不同的面数组合实现服装三维效果，面数越多效果越好，而面数由粒子间距控制，粒子间距越小，面数越多，3D模拟越真实。本发明针对粒子间距的设置参数为3～10。B.面料厚度设置，毛针织产品直接由纱线编织而成，不同的针型、纱线粗细、成分会直接影响产品的厚度。针型越大，纱线越细，厚度越薄。而面料厚度由“增加渲染厚度”参数决定。本发明根据毛针织针型的不同，设置参数值为0～7mm。
(10)面料处理。3D款式建模完成后，在3D软件中进行面料填充，并进行相应处理，如布纹、颜色等。具体步骤如下：A.面料下载：从云平台面料资源库下载所需面料，此款样衣有4种面料：提花面料、1x1罗纹面料、纬平针面料以及绞花面料；B.面料填充：将不同版片需要的相同面料进行拷贝，并分别按照版片部位进行命名，并将面料填入相应的版片中。版片单独填入面料，可以在云平台做款式设计时分别更换面料而不会相互影响；C.布纹调整：有些版片的面料需要花型对位，如前片绞花，其阿兰花部位需要在前中位置，利用工具，在版片上直接移动面料到相应位置；D.调整颜色，利用工具，调整不同版片的颜色。
(11)上传云平台，填写资料，并关联面料资源库相应面料，上传到云平台产品资源库中。
7.平台产品推送/分享
上传到产品资源库中的产品，可以直接推送给客人，也可以重新设计。分享给客户的圆领长袖套衫的效果图见图6。
Claims (7)
1.一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，包括以下步骤：
(1)毛针织产品的设计：根据毛针织产品的设计要点，进行设计，创建产品工艺资源库；
(2)2D版片制作：利用SHIMA SEIKI公司的毛针织设计系统中的针织结构软件，根据需要完成尺寸设置，得到样衣的2D版片基础版型；在基础版型基础上，根据毛针织产品特点和设计需要进行修正，制作产品的2D结构版片，创建2D结构版片资源库；对版片下摆、袖口、组织变更需要在3D建模时分割的位置，增加辅助线，描绘出分割部位辅助线；
(3)纱线录入，建立纱线资源库：采用纱线扫描仪、利用SHIMA SEIKI公司的毛针织设计系统中的Design软件，进行纱线录入，创建纱线资源库，纱线录入时设置相应参数；
(4)花型组织设计及仿真模拟：利用毛针织设计系统中的Knitpaint软件或Design软件进行花型组织设计和仿真模拟，创建3D仿真花型组织资源库；
(5)建立云平台面料资源库：利用3D建模系统中的面料软件或通过扫描面料实物创建四方循环面料或利用步骤4中创建的3D仿真花型组织资源库创建四方循环面料，再上传到云平台上创建面料资源库；
(6)3D款式建模及云平台3D产品款式资源库建立：包括步骤：
I.导入2D结构版片，对2D结构版片进行修正；
II.创建3D人体模型：根据毛针织产品规格、特性、现实人体规格对系统提供的基础人体模型进行修正，创建3D人体模型；
III.将修正后的2D结构版片放置到创建的3D人体模型上；
IV.对结构版片进行缝合，并进行首次模拟；
V.分割结构版片并缝合；
VI.设置版片参数，修正产品3D模拟效果；
VII.面料填充；
VIII.上传云平台，创建3D产品款式资源库；
(7)平台产品推送:将做好的款式在云平台上制作成电子看板或者画册，推送给客户。
2.如权利要求1所述的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，其特征在于在所述“3D款式建模及云平台3D产品款式资源库建立”中的“分割结构版片并缝合”步骤中，所述的分割结构版片包括下摆、袖口、腰头、裤口需要收口的部位的分割，不同组织针法部位的分割和不同色块的分割。
3.如权利要求1所述的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，其特征在于在所述“3D款式建模及云平台3D产品款式资源库建立”中的“设置版片参数”步骤中，所述的参数设置包括：根据不同的组织针法设置不同的纬向缩率和纵向缩率，对领贴外边缘的线进行弹性值设置和为了调整领口边缘双层对折效果设置边缘弯曲率。
4.如权利要求1所述的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，其特征在于在所述“3D款式建模及云平台3D产品款式资源库建立”中的“面料填充”步骤包括：(1)从所述云平台面料资源库中下载所需面料；(2)选中结构版片，通过设置或者直接拖动面料到需要填充的结构版片上；(3)通过设置“增加渲染厚度”参数值来设置面料厚度；(4)面料填入结构版片后，对面料进行布纹方向、花型位置的调整。
5.如权利要求1所述的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，其特征在于在所述“2D版片制作”步骤中，所述的针对2D基础版型进行的修正包括：通过设置参数或者手动修正出适合毛针织产品的方形领贴，制作门襟时需将机织服装的T形修正为方形，制作荷叶边时需将机织服装里短外长的扇形版片修正为方形的长条。
6.如权利要求1所述的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，其特征在于在所述“花型组织设计及仿真模拟”步骤中，采用design设计软件进行花型设计及模拟包括以下步骤：新建编织文件，设置织片大小、提花类型、针型、颜色、所用纱线织片横纵密度相关参数；绘制组织花型或图案；执行线圈模拟：设置图案类型、针型、密度、提花类型、颜色、模拟处理方式、分辨率；设置纱线类型；仿真模拟组织正反面，并分别保存至花型组织资源库中。
7.如权利要求1所述的一种适用于毛针织产品的3D仿真建模方法，其特征在于在所述“花型组织设计及仿真模拟”步骤中，采用knitpaint编程软件进行花型设计及模拟包括以下步骤：绘制组织或提花图案；附加功能性设置；编译上机编织文件；仿真模拟参数设置；仿真模拟花型组织正反面。
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