KR100742573B1 - Prediction of the clothing pressure based on 3d shape deformation and mechanical properties of fabrics - Google Patents
Prediction of the clothing pressure based on 3d shape deformation and mechanical properties of fabrics Download PDFInfo
- Publication number
- KR100742573B1 KR100742573B1 KR1020060022848A KR20060022848A KR100742573B1 KR 100742573 B1 KR100742573 B1 KR 100742573B1 KR 1020060022848 A KR1020060022848 A KR 1020060022848A KR 20060022848 A KR20060022848 A KR 20060022848A KR 100742573 B1 KR100742573 B1 KR 100742573B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- garment
- pressure
- deformation
- human body
- fabric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Algebra (AREA)
- Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
Abstract
Description
도 1은 구에 작용하는 인장응력의 설명도.1 is an explanatory diagram of a tensile stress acting on a sphere.
도 2는 곡률반경의 개념도.2 is a conceptual diagram of a radius of curvature.
도 3은 가우시안 곡률과 평균 곡률의 설명도.3 is an explanatory diagram of a Gaussian curvature and an average curvature.
도 4는 구면계의 사시도.4 is a perspective view of a spherical system.
도 5는 구면계의 내부 구조도.5 is an internal structure diagram of a spherical system.
도 6은 구의 한 부분에서의 합력을 나타내는 개념도.6 is a conceptual diagram showing the force of a part of a sphere.
도 7은 2차원 패턴형성을 위한 3차원 인체의 부분적 분할도.7 is a partial division of a three-dimensional human body for forming a two-dimensional pattern.
도 8은 3차원 스캔데이터로부터 삼각형으로 단순화된 2차원 패턴을 얻는 예를 나타낸 구조도(의복앞면).8 is a structural diagram (front side of a garment) showing an example of obtaining a triangular simplified two-dimensional pattern from three-dimensional scan data.
도 9는 3차원 스캔데이터로부터 삼각형으로 단순화된 2차원 패턴을 얻는 다른 예를 나타낸 구조도(소매).9 is a structural diagram (sleeve) showing another example of obtaining a triangular simplified two-dimensional pattern from three-dimensional scan data.
도 10은 각 파트의 3차원 패턴 조합도.10 is a three-dimensional pattern combination diagram of each part.
도 11은 Yuka 캐드로 그려진 최종 패턴 조합도.11 is a final pattern combination diagram drawn in Yuka cad.
도 12는 직물 A의 감소단계에 따른 감소량 그래프.12 is a graph of the decrease according to the reduction step of the fabric A.
도 13은 직물 B의 감소단계에 따른 감소량 그래프.Figure 13 is a graph of the reduction according to the reduction step of the fabric B.
도 14는 의복압 측정의 3 지점을 나타낸 구조도.14 is a structural diagram showing three points of garment pressure measurement.
도 15는 직물의 인장특성을 위하여 준비된 직물시편의 구조도.15 is a structural diagram of a fabric specimen prepared for the tensile properties of the fabric.
도 16은 착용상태에서 신축의 실제방향을 고려한 인장테스트를 위 준비된 시편의 방향을 나타낸 구조도.Figure 16 is a structural diagram showing the direction of the specimen prepared for the tensile test in consideration of the actual direction of stretching in a worn state.
도 17은 실제 봉제방향을 고려한 인장테스트를 위한 시편의 준비 및 설치방법의 개념도.Figure 17 is a conceptual diagram of the preparation and installation method of the specimen for the tensile test considering the actual sewing direction.
도 18은 변형된 기준격자에서 주축과 부축을 찾는 과정을 나타낸 개념도.18 is a conceptual diagram illustrating a process of finding a major axis and a minor axis in the modified reference grid.
도 19는 변형 전과 후의 곡선과 축들의 구성도.19 is a schematic diagram of curves and axes before and after deformation;
도 20은 래피드폼을 이용한 곡률반경의 측정을 나타낸 설명도.20 is an explanatory diagram showing a measurement of a radius of curvature using a rapid form;
도 21은 3차원 이미지에서 변형된 곡선의 평균 곡률반경을 나타낸 설명도.21 is an explanatory diagram showing an average curvature radius of a curved line deformed in a 3D image.
도 22는 실제 직물응력의 측정을 위한 원 격자의 변형각 및 길이를 나타낸 설명도.22 is an explanatory diagram showing the deformation angle and length of a circular grid for measuring actual fabric stress.
도 23은 플라스터 도상의 변형된 원 격자를 위한 인장응력의 예측과 곡선피팅의 예를 나타낸 그래프.FIG. 23 is a graph showing an example of prediction of curve stress and curve fitting for a modified circular grating on a plaster diagram. FIG.
도 24는 턱 사이의 변화각도에 따른 직물 A의 인장 강신도 곡선 그래프. 24 is a graph of tensile elongation curve of fabric A according to the change angle between jaws.
도 25는 격자원의 크기결정을 위한 5곳의 측정점을 나타낸 구조도.Fig. 25 is a structural diagram showing five measurement points for sizing grid sources;
도 26은 5곳의 측정점에서 수평 및 수직축을 이용한 예상 의복압 및 실제 의복압을 나타낸 구조도.Fig. 26 is a structural diagram showing the expected garment pressure and the actual garment pressure using the horizontal and vertical axes at five measurement points.
도 27은 인체요인의 여러 조건에서 제안된 의복압의 검증을 나타낸 그래프.27 is a graph showing the verification of the proposed clothing pressure under various conditions of human factors.
도 28은 직물 A의 히프 근처의 예측 의복압과 실제 의복압을 나타낸 그래프.FIG. 28 is a graph showing the predicted garment pressure and actual garment pressure near the bottom of fabric A. FIG.
도 29는 어깨부위/윗등에서의 주축과 부축을 나타낸 구조도.29 is a structural diagram showing the major axis and the minor axis in the shoulder / upper back.
도 30은 인체의 의복압을 측정하는 모습을 나타낸 사시도.30 is a perspective view showing a state of measuring the clothing pressure of the human body.
본 발명은 설계된 의복의 활동성을 평가하는 척도로 사용됨과 동시에 의복 쾌적성을 결정하는 중요한 요인으로서 최근 주목받고 있는 의복압(clothing pressure) 예측방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of predicting clothing pressure, which is recently attracting attention as an important factor for determining clothing comfort while being used as a measure for evaluating the activity of a designed garment.
의복압이란 의복을 착용하였을 때에 신체에 가해지는 압력을 말하는 것으로 의복 디자인, 의복 착용 방법, 의복 제작 시 사용한 소재, 의복 착용자의 자세 및 신체적 특성 등에 따라 그 크기가 다르게 나타난다. 적절한 의복압은 인체를 보호하고 운동 효율성을 높이며 심미성을 향상시키는데 유리한 역할을 한다. 특히, 의복 중에서 충격손상으로부터 엉덩이, 무릎, 팔꿈치, 어깨 등을 보호하는 보호구(protector), 관절염 치료를 도와주는 압력 장갑, 부종 완화 스타킹, 화상 환자 치료 등 특수한 기능을 요하는 의복들은 그 목적에 알맞은 적절한 의복압을 가지도록 설계되어야만 효과적으로 그 역할을 수행할 수 있다. 또한 싸이클복, 인라인 스케이트복, 수영복, 전문 등산복 등의 스포츠 의복과, 체형보정을 위한 화운데이션 (foundation)류도 의복 내 각 부위의 적절한 압력 분포를 이용함으로써 의복의 기능을 배가시킬 수 있게 된다.Clothing pressure refers to the pressure applied to the body when the clothing is worn, and its size varies depending on the design of the garment, the method of wearing the garment, the material used to make the garment, and the posture and physical characteristics of the garment wearer. Proper clothing pressure plays an important role in protecting the human body, increasing exercise efficiency and improving aesthetics. In particular, garments that require special functions such as protectors to protect hips, knees, elbows and shoulders from impact damage, pressure gloves to help treat arthritis, edema relief stockings, and burn burn patients are suitable for the purpose. It must be designed to have the proper clothing pressure to be effective. In addition, sports clothes such as cycle clothes, in-line skates, swimwear, professional mountaineering clothes, and foundations for body correction can also double the function of the clothes by using an appropriate pressure distribution in each part of the clothes.
따라서 의복압은 특수 목적에 따라 없어서는 안 되는 필수불가결한 요소라 할 수 있으며 의복 각각의 목적에 따라 압박감의 정도를 조절하는 것이 그 의복의 기능성에 큰 영향을 미치게 된다. 필요에 따라 인체 각 부분에 적절한 의복압 분포를 갖도록 의복을 제작하기 위해서는 일반적으로 밀착의(密着衣; fitted clothing) 형태로 구성하며 이를 위해 주로 신축성 소재가 사용되고 있다. 신축성 소재는 압력을 부여하면서 보다 편안하고 쾌적한 의복이 되도록 하는데 유리하다. Therefore, clothing pressure is an indispensable element that is indispensable for special purpose, and controlling the degree of pressure according to each purpose of clothing has a great influence on the functionality of the clothing. In order to fabricate a garment to have a proper distribution of clothing pressure in each part of the human body as needed, it is generally configured in the form of a close-fitting (하며 着 衣), and the elastic material is mainly used for this purpose. Elastic materials are advantageous for providing more comfortable and comfortable clothing while applying pressure.
최근 화학섬유업계에서는 다양한 고품질의 신축성 소재를 출시하고 있다. 예를 들면 뛰어난 세팅(setting)성과 형태안전성, 빠른 땀 흡수와 신속한 건조, 발수-발유성, 소프트(soft)한 촉감, 항균 기능 등이 보유된 신소재가 개발되고 있는 데 이러한 다양한 신축성 소재가 등장함에 따라 의복 제작 후 원하는 압력이 되었는지를 판단하기 위한 관련 연구의 필요성이 더욱 증대되고 있는 실정이다. Recently, the chemical fiber industry is launching a variety of high-quality stretch material. For example, new materials with excellent setting and shape safety, fast sweat absorption and quick drying, water and oil repellency, soft touch, and antibacterial function are being developed. Accordingly, the necessity of related research to determine whether the desired pressure has been made after making the garment is increasing.
종래 의복압의 측정방법은 첫째, 접촉식 압력센서를 사용하여 직접 측정하는 방법과, 둘째, 의복착용 시 생기는 직물의 변형량과 그 부분에서의 곡률을 통해 측정하는 간접 측정법이 있다. 직접 측정법은 점탄성의 특성을 가지며 다양한 복곡면(複曲面)으로 이루어진 인체 위에서 미소한 압력을 측정해야 하기 때문에 작은 압력에서도 측정이 가능하다. 이에 따라 압력 방향에 관계없이 정확하게 측정할 수 있는 특수한 압력센서가 필요하나 종래에 많이 사용되었던 스트레인 게이지(strain gage)나 필름형태의 전도성 고분자를 이용한 센서는 복곡면의 인체 위에서 인체의 운동에 따라 여러 방향으로 작용하는 작은 압력을 측정하기에는 무리가 있었다. 최근 개발된 공기 주입식 센서는 우수한 성능을 나타내고 있으나, 고가이기 때문에 여러 측정점을 동시에 측정하기 어려우며 직접 접촉식으로 피험자에게 센서를 부착하므로 거부감을 줄 수 있는 문제점이 있다. Conventional garment pressure measurement methods include, firstly, a direct measurement using a contact pressure sensor, and secondly, an indirect measurement method for measuring through the amount of deformation of the fabric and the curvature in the portion thereof. The direct measurement method has a viscoelastic property and can measure even a small pressure because a small pressure must be measured on a human body composed of various curved surfaces. Therefore, a special pressure sensor is needed to measure accurately regardless of the pressure direction. However, a strain gage or film-type conductive polymer sensor, which has been widely used in the past, is used in accordance with the motion of the human body on the human body on the curved surface. It was hard to measure the small pressure acting in the direction. Recently developed air-injected sensor has excellent performance, but because it is expensive, it is difficult to measure several measurement points at the same time, there is a problem that can give a feeling of rejection because the sensor is attached to the subject by direct contact.
종래 의복압 측정의 실례를 살펴보면, 송명견(1986)은 남자의 허리 부위를 중심으로 정립 자세와 앉은 자세에서 의복 종류를 달리하며 허리 벨트를 착용시키고, 이때 압력값을 측정하였다. 그 결과 의복 종류가 변함에 따라 압력값이 유의한 차이를 나타낸다고 보고하였다. Looking at the example of the conventional garment pressure measurement, Song Myeong dog (1986) wearing a waist belt with different types of clothing in the upright position and sitting position around the waist of a man, and measured the pressure value at this time. As a result, it was reported that the pressure value showed a significant difference as the type of clothing changed.
정명선과 류덕환(2002)은 화운데이션 소재의 역학적 특성이 의복압에 미치는 영향을 연구하기 위해 5종의 다른 소재로 제작한 올인원(all-in-one)을 20대 성인 여성에게 착용시키고 3가지 자세에서 의복압을 측정하였다. 의복 소재의 종류에 따라 의복압은 차이가 있었고, 소재의 역학적 특성 중에서는 탄성회복률과 레질리언스(resilience)가 의복압에 영향을 크게 미친다고 보고하였다. 또한 자세에 따라서도 의복압은 달라졌으며 인체의 운동에 의해 생기는 인장, 압축, 전단, 굽힘 등 복합 응력에 의해 생기는 탄성변형과 마찰 저항 등이 의복압에 영향을 준다고 하였다. Jeong Myung-sun and Ryu Deok-hwan (2002) put all-in-ones made of five different materials on adult women in their 20s to study the effects of the mechanical properties of foundation materials on clothing pressure. Clothing pressure was measured. The clothing pressure was different according to the type of clothing material, and among the mechanical properties of the material, elastic recovery rate and resilience had a significant effect on the clothing pressure. In addition, clothing pressure was changed according to posture, and elastic deformation and frictional resistance caused by complex stresses such as tension, compression, shear, and bending caused by the human body influence on clothing pressure.
Yoshio 등(1993)은 정적 자세와 동적 자세에서의 의복압 측정을 위해 각각 6자세를 정하여 8 부위에서 실험을 하였다. 자세 변화에 따라 압력값이 현저하게 변 화되었고 특히 겨드랑이점은 다른 부위에 비해 상당히 큰 의복압의 변동이 생겼다. 정적 자세에서는 의복압의 변화가 거의 없었던 반면 동적 자세에서는 의복압의 변동이 발생하였고 그 크기도 크게 증가하는 부위가 나타났다. 이를 통해 동적 상태에서의 의복압 정도를 고려하는 것이 쾌적성을 향상시킬 수 있는 방법이라고 하였다. Yoshio et al. (1993) conducted experiments at 8 sites by setting 6 postures for measuring garment pressure in static and dynamic postures. As the posture changes, the pressure value changes significantly, especially the axillary point has a significantly larger change in the clothing pressure than the other parts. In the static posture, there was little change in the clothing pressure, whereas in the dynamic posture, the variation of the clothing pressure occurred and the size of the garment increased greatly. Through this, considering the degree of clothing pressure in the dynamic state is a way to improve the comfort.
김효은과 함옥상(1994)은 사이즈별, 부위별 의복압과 구속감을 알아보기 위하여 3가지 바디 슈트(body suit)를 3단계 사이즈로 조합하여 실험하였다. 9종류의 실험 의복으로 18부위에서 측정한 결과 의복 사이즈가 작아질수록 의복압이 커졌다. 구속감과 측정 부위와의 관계를 살펴본 결과는 배, 엉덩이, 허리, 가슴, 밑가슴 순으로 구속감이 작아졌다. 구속감과 가장 관계 깊은 배 부위의 의복압은 평균치가 36.55±1.5g/cm2로 나타났고, 쾌적한 의복압의 평균치는 22.98±1.5g/cm2로 나타났다.Kim Hyo-eun and Ham Ok-sang (1994) experimented by combining three body suits in three stage sizes in order to find out the clothing pressure and restraint by size and site. Nine experimental garments were measured at 18 sites, and as the garment size decreased, the garment pressure increased. As a result of examining the relationship between the restraint and the measurement site, the restraint decreased in the order of belly, hip, waist, chest, and bust. The mean abdominal pressure of the abdominal region was 36.55 ± 1.5g / cm 2 and the mean comfort pressure was 22.98 ± 1.5g / cm 2 .
의복압은 그 정도에 따라 인체에 영향을 주며 이와 관련하여 많은 연구들이 수행되어 왔다. 의복 착용시 압력과 압박감의 관계, 이것이 생리적 현상에 미치는 영향 등 현재까지도 국내외에서 심도 있게 다루어지고 있다. 심부자와 최선희 (1991a, 1991b, 1994)는 지속적인 의복압과 피부온의 관계 및 의복압 정도가 근전도(근육피로), 혈류량의 변화와 어떤 관련성이 있는지 연구하였다. 슬림형 슬랙스(slacks)를 성인 여성에게 착용시키고 자세를 변화시킴에 따라 대퇴, 하퇴가 받는 압력은 매우 커진다고 하였다. 또한 의복압은 동작 중에 최대가 되었고 시간의 경 과에 따라 근전도 진폭이 점차 증가하는 경향을 나타내 근육의 활동에 많은 부담이 된다고 보고하였다. 이것으로 여유분이 없는 슬랙스를 착용한 경우 하지부가 받는 구속압은 근육 피로와 혈류 순환 장애를 일으키는 원인이 될 수 있다고 하였다. Clothing pressure affects the human body to some extent, and many studies have been conducted in this regard. The relationship between pressure and pressure when wearing clothing, and the effect of this on physiological phenomena, has been dealt with at home and abroad. Heart Man and Choi Choi (1991a, 1991b, 1994) studied the relationship between continuous clothing pressure and skin temperature, and how the degree of clothing pressure was related to changes in EMG and blood flow. As women wear slim slacks and change their posture, the pressure on their thighs and thighs increases. In addition, clothing pressure was maximized during operation, and the EMG amplitude gradually increased with time, and it was reported that it was a great burden on muscle activity. This suggests that the restraint pressure received by the lower extremities may cause muscle fatigue and impaired blood circulation when wearing slacks without excess.
그리고 의복압은 신체 치수가 같더라도 각 개인의 골격 상태, 측정 부위의 피하지방 두께 등에 따라 개인차가 나타날 수 있다. 천생(川生; 1993)은 여러 종류의 기모노 허리띠 압력이 신체에 미치는 영향을 해부학 및 생리학적 관점에서 측정한 결과 압력이 40gf/cm2 보다 큰 경우에는 그 압력에 비례해서 소화, 순화, 호흡 등의 생리 기능에 장해를 일으킨다고 보고하였다. 하지만 이 값은 신체의 특정 부위에 가해진 압력이고, 압력의 분포 변화가 큰 기모노의 허리띠에서 도출된 압력의 허용치라는 점에서 인체 부위나 의복의 종류와 관계없이 의복압의 허용 한계치라고 보는 것은 문제가 있다고 하였다(渡邊 et al., 1976). 최근 의복압을 인체 생리와 연관하여 진행하고 있는 연구들의 결과에 의하면 과도한 인체의 압박은 위장의 소화와 아드레날린(adrenaline)의 분비에 부정적인 영향을 미친다고 하였다(Lee et al., 2000; Okura et al., 2000; Sone et al., 2000). In addition, even if the body pressure is the same body size, individual differences may appear depending on each individual's skeletal condition, subcutaneous fat thickness of the measurement site, and the like. As a result of measuring anatomical and physiological aspects of the effects of various types of kimono belt pressure on the body, Tian-Seng (1995) measured digestion, purifying and breathing in proportion to the pressure when the pressure was greater than 40 gf / cm 2 . It has been reported to cause disorders in physiological function. However, since this value is the pressure applied to a specific part of the body and the change in pressure distribution is the allowance of the pressure derived from the belt of the kimono which is large, it is problematic to regard it as the allowable limit of the clothing pressure regardless of the part of the human body or the type of clothing. (渡邊 et al., 1976). Recent studies of clothing pressure related to human physiology have shown that excessive human pressure negatively affects gastrointestinal digestion and adrenaline secretion (Lee et al., 2000; Okura et al. , 2000; Sone et al., 2000).
Takasu 등(2000, 2001)은 의복압이 지나치게 되면 근육 활동에 많은 부담을 주고, 혈류량을 점차 감소시켜 근육 피로와 혈류 순환 장해를 일으킬 수도 있으며 소화시간을 지연시키거나 배설량을 줄어들게 하기도 한다고 보고하였다. 또한 의복압이 큰 의복을 지속적으로 착용하면 근육 활동에 많은 부담을 주어 동작이 부자연스러워지고 호흡과 맥박에 영향을 미친다고 하였다. Miyatsuji 등(2002)은 스펙트 럼 분석으로 과도한 인체의 압박은 자율신경계에 악영향을 미친다고 하였다. 그 밖에도 의복압과 구속감에 관하여 여러 연구들이 이루어졌다(김정희, 이경화, 2001; 김현식, 최정화, 1987; Chan & Fan, 2002; Makabe et al., 1993; Tokura et al., 2000; Watanuki, 1994). 장지혜와 박인자(1998)는 벨트의 줄임률과 너비에 따른 의복압, 피부온, 혈압, 맥박을 측정하고 5점 척도로 구속감을 측정하였다.Takasu et al. (2000, 2001) reported that excessive apparel pressure puts a heavy burden on muscle activity, gradually decreases blood flow, which can cause muscle fatigue and impaired blood flow, and may delay digestion or reduce excretion. In addition, the continuous wearing of a large clothing pressure puts a lot of pressure on the muscle activity, making the movement unnatural and affects breathing and pulse. Miyatsuji et al. (2002) found that spectral analysis showed that excessive pressure on the human body adversely affects the autonomic nervous system. In addition, several studies have been conducted on clothing pressure and feeling of restraint (Kim Jeong-hee, Lee Kyung-hwa, 2001; Kim Hyun-sik, Choi Jung-hwa, 1987; Chan & Fan, 2002; Makabe et al., 1993; Tokura et al., 2000; Watanuki, 1994 ). Jang Ji-hye and Park In-ja (1998) measured garment pressure, skin temperature, blood pressure, and pulse rate according to the reduction rate and width of the belt.
한편 의복압은 피복 면적의 크고 작음에 따라, 피험자의 피하지방 두께나 평소 착용 습관, 자세, 호흡 등에 따라 압력값과 그에 따른 주관적 압박감은 달라지고 압박감에 따른 쾌적 영역은 물론 허용 한계값도 달라 질 수 있다.On the other hand, as the clothing pressure is large and small, the pressure value and the subjective pressure are different according to the thickness of the subcutaneous fat of the subject, the habit of wearing, posture, and breathing, and the comfort zone as well as the allowable limit value are changed. Can be.
심부자와 최선희(1993)는 시판되고 있는 화운데이션류 중에서 3 종(거들, 웨이스트 니퍼, 바디 슈트)을 선정하여 허리선의 앞면, 옆면, 뒷면에서 의복압을 측정하고 피험자가 느끼는 구속감을 알아보았다. 그 결과 같은 정도의 압력이라도 신체 부위의 탄력성에 따라 의복압 수치가 다르게 나타났으며, 의복압 수치와 구속감의 정도는 비례하지 않았다. 즉 허리선 앞면이 다른 부위에 비해 압력의 수치가 낮게 나타났는데, 이는 피하지방이 많고 피부 탄력성이 커서 발생한 결과이며 낮은 압력값이었지만 구속감은 가장 높아서 압력의 수치만으로 구속의 영향을 평가하는 것은 문제가 있음을 밝혔다. 따라서 의복압은 피하지방 두께에 따라서도 많이 달라지게 되고 피하지방의 두께는 의복압을 고려하여 의복을 설계할 때 상당히 중요하다고 할 수 있다. 박명애와 성수광(1997)은 우리나라 성인여성의 피하지방 분포에 관하여 20대에서 60대 여성을 대상으로 각 연령대별로 계측한 결과 피하지방의 두께는 연령대가 증가함에 따라 현저하게 증가한다고 하였다. 최정화와 정운선(1984) 도 남녀 대학생을 중심으로 피하지방 두께를 측정하였는데 차이가 나타났으며 이러한 계측값은 의복압에 큰 영향을 주는 요인이라고 보고하였다. 이와 같이 의복압이 인체에 미치는 영향에 대한 연구는 다양하게 진행되어 왔으나 보다 정밀하고 광범위한 압력값에 대한 자료가 충분하지 않아 허용 한계를 제정하기까지에는 이르지 못하였다. 최근에 들어서 공기주입식 의복압 센서가 소개되어 약한 압력에 대한 정밀한 데이터들이 보급되기 시작하였으며 이를 이용한 연구들이 발표되고 있으나(김명수 외, 2002; 남윤자, 이준옥, 2002; 이희란 외, 2002), 고가의 독점적 장비인 관계로 여러 기관에서 충분히 활용되지는 못하고 있는 실정이다. Deep and Jeon Hee (1993) selected three kinds of commercially available foundations (girdle, waist nipper, and body suit) to measure garment pressure on the front, side, and back of the waistline, and examined the feeling of restraint. As a result, even at the same pressure, the clothing pressure value was different according to the elasticity of the body part, and the clothing pressure value and the degree of restraint were not proportional. In other words, the pressure on the front of the waistline was lower than that of other parts, which was caused by a lot of subcutaneous fat and skin elasticity. It was a low pressure value, but the restraint was the highest. Said that. Therefore, the clothing pressure is very different depending on the thickness of the subcutaneous fat and the thickness of the subcutaneous fat can be said to be very important when designing the garment in consideration of the clothing pressure. Park Myung-ae and Sung Su-gwang (1997) measured the distribution of subcutaneous fat in Korean women in their 20s and 60s and found that the thickness of subcutaneous fat increased significantly with age. Choi Jung-hwa and Jung Un-sun (1984) also measured the thickness of subcutaneous fat, centered on male and female college students, and reported that these measurements had a significant effect on clothing pressure. As such, studies on the effects of clothing pressure on the human body have been conducted in various ways, but data on more precise and wide range of pressure values are not enough to establish an allowable limit. Recently, air-injected garment pressure sensors have been introduced, and precise data on weak pressures have been introduced, and studies using them have been published (Kim, Myung-Soo et al., 2002; Nam Yoon-Ja, Lee, Jun-Ok, 2002; Lee Hee-Ran et al., 2002). As it is a proprietary equipment, it is not fully utilized in various institutions.
의복압을 측정하는 방법은 크게 압력센서를 이용하여 실측하는 방법과 직물의 변형량에 의해 추정하는 방법으로 측정할 수 있다. 센서를 이용하여 의복압을 측정하려는 시도는 1960년대 후반부터 있어 왔으며, 많은 연구자들이 의복압 센서를 개발하여 거들, 브래지어 등의 압력을 평가 하였다(Mitsuno et al., 1991; Shimizu et al., 1988; Shimizu et al., 1990). 의복압 센서의 종류는 몇 가지로 나눌 수 있는데, 그 중 스트레인게인지(strain gage)는 변형에 의해 전기저항이 변화하는 성질을 이용한 것으로 센서 중심부에 수직의 압력이 걸리지 않으면 그 측정치가 부정확하므로 복곡면의 인체상에서는 사실상 측정 오차가 크다. 스트레인게이지는 면접촉시 센서 자체가 신축성이 없어 부드러운 면 측정에 부적합하며 면과의 마찰이 측정값에 영향을 미친다. 또한 센서의 크기, 형태, 측정시간 등에 의해서 압력의 측정값이 다르게 나타날 수 있다. 반면 공기주입식 센서는 수직의 압력이 아니더라도 비교적 정확하게 측정할 수 있고 작은 압력도 예민하게 알아낼 수 있다. 이 센서의 압력 측정 원리는 부드러운 주머니에 약간의 공기를 넣어 측정하고자 하는 부위 사이에 부착하고, 센서와 연결된 가늘고 유연한 재질의 튜브로 공기를 끌어내어 대기와의 차압을 통해 측정하는 방법이다. 부드러운 면과 구부러진 곡면의 측정이 가능한 특징이 있으나 여러 곳을 동시에 측정하기에는 매우 고가의 장비이다. 한편 광섬유(elastic optical fiber)를 이용한 센서는 이를 통과하는 빛이 압력에 의해 변화되는 것을 이용하여 측정하는 방법으로 양말을 착용했을 때의 압력값을 측정하는데 사용된 바가 있으나 그 적용범위가 적고 아직 실용화 단계는 아니다(Nishimatsu et al., 1998). The method of measuring the garment pressure can be largely measured by the method of using a pressure sensor and the method of estimating the amount of deformation of the fabric. Attempts to measure apparel pressure using sensors have been around since the late 1960s, and many researchers have developed apparel pressure sensors to evaluate the girdle and bra pressure (Mitsuno et al., 1991; Shimizu et al., 1988). Shimizu et al., 1990). There are several types of garment pressure sensor. Among them, strain gage uses the property of changing electrical resistance by deformation. If the pressure is not perpendicular to the center of the sensor, the measured value is inaccurate. In the human body of the curved surface, the measurement error is large. Strain gauges are not suitable for smooth surface measurement due to the elasticity of the sensor itself during surface contact, and friction with the surface affects the measured value. In addition, the measured value of the pressure may appear differently depending on the size, shape, measurement time, etc. of the sensor. Air-injected sensors, on the other hand, can measure relatively precisely, even at low pressures, and can detect small pressures sensitively. The pressure measurement principle of the sensor is to put some air in a soft bag, attach it between the parts to be measured, and draw the air through a thin flexible tube connected to the sensor and measure it by differential pressure with the atmosphere. Although it is possible to measure smooth and curved surfaces, it is very expensive to measure several places at the same time. On the other hand, the sensor using the optical fiber (elastic optical fiber) has been used to measure the pressure value when the socks are worn by measuring the light passing through the change by the pressure, but its application range is still small and practical. It is not a step (Nishimatsu et al., 1998).
압력 센서를 이용하지 않고 직물의 변형량에 의해 이론적으로 의복압을 추정하는 방법은 직물의 변형이 응력에 의해 생긴다는 점에 착안하여 제안된 것이다(김은애, 박순자, 1994; Kirk & Ibrahim, 1966). 이 식에서 직물의 신장률을 계산하는 것은 직물의 강신도 곡선을 이용하여 곡률 계산부위에서의 신장에 해당하는 인장력을 구하면 되므로 이론적으로 큰 문제가 없어 보인다. 그러나 실제로 기존에 사용된 방법은 대략적인 예측식으로 인체가 계속적으로 변화하는 곡률을 가진 것을 고려하지 않고 기하학적으로 원통형이나 도너츠형과 같이 이축 방향으로 일정한 곡률을 가진 형태로 가정하였기 때문에 복곡면인 인체 표면에서 곡률을 산정하기에는 적합하지 않다. Yoshimura 와 Ishikawa(1983)는 사각 격자(2.5cm×2.5cm)와 다이얼 게이지를 이용하여 Kirk와 Ibrahim(1966)이 제안한 간접 측정법을 검토하고 그 적용을 시도 하였으나 정확한 결과를 얻지 못하였다. Hasegawa와Ishikawa(1986)는 사 각 격자(2.5cm×2.5cm)와 돔(dome)법을 이용하여 의복압을 예측하였는데 인체를 타원체의 볼록 곡면으로 가정하고 예측하여 의복압 예측 오차가 발생하였다. Kawabata 등 (1987)은 Kirk와Ibrahim(1966)의 식을 적용할 때 직물의 변형을 어떻게 고려해야 하는지 제안하였지만 여전히 의복에 접목하여 의복압을 예측하는 데에는 문제가 발생된다. The method of theoretically estimating the garment pressure by the amount of deformation of the fabric without using a pressure sensor is proposed in view of the fact that the deformation of the fabric is caused by stress (Kim Eun-ae, Park Soon-ja, 1994; Kirk & Ibrahim, 1966). Calculating the elongation of the fabric in this equation does not appear to be a big problem theoretically because the tensile force corresponding to the elongation at the curvature calculation area using the stiffness curve of the fabric. However, in practice, the conventional method is a rough predicted equation, and it is assumed that the body has a constant curvature in the biaxial direction, such as a cylindrical shape or a donut shape, without considering that the body has a continuously changing curvature. It is not suitable for estimating curvature at the surface. Yoshimura and Ishikawa (1983) reviewed the indirect measurement method proposed by Kirk and Ibrahim (1966) using a square grating (2.5 cm x 2.5 cm) and dial gauge, but did not obtain accurate results. Hasegawa and Ishikawa (1986) predicted garment pressure using a square grid (2.5cm × 2.5cm) and a dome method. Assuming that the human body was assumed to be a convex surface of an ellipsoid, a prediction error of garment pressure occurred. Kawabata et al. (1987) proposed how to consider fabric deformation when applying Kirk's and Ibrahim's (1966) equations. However, problems still arise in predicting garment pressure by incorporating clothing.
이와 같이 1980년대에는 이 분야의 연구가 비교적 활발히 진행되었지만 실제 인체에서의 연구가 아닌 직물 상태에서 부분적으로 시도하였고 그 당시 예측 압력값과 비교할 수 있는 정확한 의복압 센서가 부재하여 인체와 의복 시스템에 적용하는 연구가 어려웠다. 그리고 그 이후로 큰 개선 없이 현재에까지 이르고 있는 실정이다. As such, research in this field was relatively active in the 1980s, but it was partially attempted in the fabric state, not in the actual human body, and applied to the human body and the garment system because there was no accurate garment pressure sensor that can be compared with the predicted pressure value at that time. It was difficult to study. And since then, the situation has reached to the present without great improvement.
한편으로는 인체에서의 의복접촉압력을 시뮬레이션(simulation)하기 위하여 여성 토르소와 비슷한 물성의 뼈대와 근육, 피부를 가지는 소프트(soft) 마네킨(manikin)을 개발하였으나(Yu at al., 2004), 아직 시작단계로 많은 연구가 더 이루어져야 하는 상황이다. 또한 유한요소법(FEM)을 사용하여 의복압을 예측하는 시뮬레이션에 대한 연구가 이루어지고 있으나(Anthony et al., 2004; Li et al., 2003; Zhang et at., 2002) 이것도 많은 가정을 한 상태에서 간략한 모델링을 시도한 것으로 실제 의복압에 적용하여 예측하기 위해서는 더 많은 요인이 고려되어야 한다. 아직까지 개발된 이론적인 시뮬레이션은 실제 인체에서의 의복압과 비교하면서 충분히 검증해보지 않았다는데 그 한계점이 있다. On the other hand, in order to simulate the contact pressure of clothing in the human body, we developed a soft manikin with skeleton, muscle and skin similar to female torso (Yu at al., 2004). More research is needed as a starting point. In addition, studies on the simulation of clothing pressure using the finite element method (FEM) have been made (Anthony et al., 2004; Li et al., 2003; Zhang et at., 2002). Attempted to model briefly, more factors need to be considered in order to predict and apply the actual garment pressure. Theoretical simulations developed so far have not been fully validated compared to the garment pressure in the human body.
한편 간접 측정 방법은 이미 오래 전에 Kirk & Ibrahim(1966)에 의해 직물의 변형이 응력에 의해 생긴다는 점에 착안하여 압력센서를 이용하지 않고 구(球)의 표면에 작용하는 인장응력식이 제안되었지만 인체의 표면이 구와는 다른 복잡한 곡면으로 되어 있으므로 압력 예측값이 정확하지 않은 단점으로 인해 잘 사용되지 않고 있다. 이는 간접측정법의 추정식은 직물을 인장시킬 때의 기본 길이라든가 곡률반경 계산 시 고려한 신체부위에 대한 정의가 없어 실제 활용에 여러 가지 혼란이 초래되어 왔기 때문이다. On the other hand, the indirect measurement method has long been proposed by Kirk & Ibrahim (1966) that the deformation of the fabric is caused by stress, so the tensile stress equation that acts on the surface of the sphere without using a pressure sensor has been proposed. Because the surface of is a complex curved surface different from the sphere, the pressure prediction is not well used due to the inaccurate disadvantage. This is because the estimation method of indirect measurement has not defined the basic length when tensioning the fabric or the body part considered in calculating the radius of curvature.
그러나 최근 선보이고 있는 3차원 스캐너를 이용하면 3차원 형상에 대한 다양한 측정이 용이하므로 인체 복곡면에서의 외력에 의한 신장방향과 곡률특성을 다각도로 살펴볼 수 있고 이를 통하여 기존의 의복압 예측식보다 의복압의 변화를 보다 정확히 측정할 수 있는 가능성이 높아지고 있다. 이와 같이 개선된 간접측정법을 이용하여 의복압을 보다 손쉽고 정확하게 측정할 수 있는 방법론을 개선하고 나아가 비접촉식으로 인체 각 부분에 대한 압력 분포를 예측할 수 있다면 직접 측정 방법이 가진 단점을 극복 하는 동시에 의복압의 실질적인 적용 범위를 매우 넓힐 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나 종래 의복압과 관련하여 많은 연구들이 수행되어 왔으나 의복압을 계측하기 위한 방법에는 아직 많은 문제점과 단점들이 존재한다. 특히 간접적으로 추정하기 위한 방법들이 제안되기는 했으나 의복으로 조형화되었을 경우와 비교하여 실제 인체의 형상을 대상으로 측정한 것과 큰 차이가 있어 종래 여러 추정방법들은 별도의 검증을 거쳐야 할 부분이 많다는 한계를 가지고 있다.However, the recently introduced three-dimensional scanner makes it easy to measure a variety of three-dimensional shapes, so it is possible to examine the stretch direction and curvature characteristics caused by external forces on the human body's curved surface in various angles. The possibility of measuring the change more accurately is increasing. This improved indirect measurement method improves the methodology for measuring garment pressure more easily and accurately, and furthermore, if the pressure distribution for each part of the human body can be predicted by contactlessness, it overcomes the disadvantages of the direct measurement method. It is expected that the practical scope of application will be very broad. However, while many studies have been conducted in relation to the conventional garment pressure, there are still many problems and disadvantages in the method for measuring the garment pressure. In particular, indirect estimation methods have been proposed, but there is a significant difference from the measurement of the shape of the actual human body compared to the case of clothing modeling. Therefore, various estimation methods in the prior art have many limitations. Have.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 3차원 정보를 이용하여 의복착용 시 실제 외력의 방향과 인체곡률 특성을 고려한 간접 의복압 측정법을 개발하는데 있으며, 다양한 인체 특성(복곡면의 형태, 동작에 따른 인체 변형)과 의복 특성(직물 종류, 패턴 축소율, 봉제)을 고려하여 실질적으로 타당한 의복압의 예측식을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to develop an indirect garment pressure measurement method considering the direction of the actual external force and body curvature characteristics when wearing clothes using three-dimensional information, Considering the characteristics of the human body (shape of the curved surface, the deformation of the human body according to the movement) and the clothing characteristics (fabric type, pattern shrinkage rate, sewing), a practically valid equation of garment pressure is provided.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 인체의 3차원 형태와 의복의 변형을 고려한 의복압 예측방법은 3차원 직물의 의복압을 예측하는 방법에 있어서, 주방향 응력과 이에 의한 변형량으로부터 측정된 주방향 곡률반경을 이용하는 것을 특징으로 한다.Clothing pressure prediction method considering the three-dimensional shape of the human body and the deformation of the garment to achieve the above object in the method for predicting the clothing pressure of the three-dimensional fabric, the principal curvature measured from the circumferential stress and the amount of deformation It is characterized by using a radius.
또한, 상기 의복압은 의복을 착용하기 전의 원래 직물에 찍은 도장의 수평방향 및 수직방향의 응력과 곡률반경이 인체의 변형에 따라 변화되는 것을 고려하여 예측되며, 상기 응력과 곡률반경은 아래의 식에 의하여 최대 주방향 및 최소 주방향에서 측정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the garment pressure is estimated in consideration of the change in the stress and curvature radius in the horizontal and vertical direction of the coating taken on the original fabric before wearing the garment changes according to the deformation of the human body, the stress and curvature radius is It characterized by being measured in the maximum circumferential direction and the minimum circumferential direction.
여기서, Pmax 과 Pmin 은 각각 최대 주방향과 최소 주방향이며, P는 압력, σ는 인장응력, 그리고 r은 곡률반경이다.Where Pmax And Pmin Are the maximum and minimum circumferential directions, P is the pressure, σ is the tensile stress, and r is the radius of curvature.
그리고 상기 변형량은 원형 격자를 이용하여 근사화되며, 이 때 원형 격자는 지름이 약 1 ~ 5 cm 인 것이 바람직하다. 그리고 주방향은 원형격자의 변형을 이용하여 선택되며, 변형된 원형격자에서 중심점을 지나는 지름 중 최대거리와 최소거리를 각각 장축과 단축으로 하여 설정된다. 이 때 상기 응력은 각각 장축과 단축의 변형각 θ의 강신도 곡선을 이용하여 측정되는 것을 특징으로 한다.And the deformation amount is approximated using a circular grating, wherein the circular grating is preferably about 1 to 5 cm in diameter. And the main direction is selected by using the deformation of the circular lattice, and the maximum and minimum distances of the diameters passing through the center point in the deformed circular lattice are set as long axis and short axis, respectively. At this time, the stress is characterized by using the elongation curve of the deformation angle θ of the long axis and short axis, respectively.
또한 곡률반경은 변형된 원형격자에서 중심점과 상기 중심점을 기준으로 서로 대향하는 원주상 두 점을 연결하여 측정되며, 여기서 상기 중심점과 대향하는 두 점은 모두 변형된 원형격자의 주방향을 따라 측정되는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 곡률반경은 3차원에서 측정된 거시적인 평균 곡률반경인 것을 특징으로 한다.In addition, the radius of curvature is measured by connecting a center point and two circumferential points facing each other based on the center point in the deformed circular lattice, where the two points facing the center point are measured along the circumferential direction of the deformed circular lattice. It is characterized by. And the radius of curvature is characterized in that the macroscopic average curvature radius measured in three dimensions.
한편 위에서 측정되는 상기 변형량은 직물에 가해지는 힘의 방향 변화에 따른 강신도 곡선을 이용할 수도 있다.Meanwhile, the deformation amount measured above may use an elongation curve according to a change in the direction of the force applied to the fabric.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 이론적 배경과 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the theoretical background and configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Kirk 와 Ibrahim(1966)은 구의 표면에 작용하는 인장응력을 응용하여 의복압 예측식을 제안하였다. 여기에는 도 1의 (a)에서와 같이 내부반경 r을 갖는 구의 내부압력 p와 구의 표면에 작용하는 인장응력 σ가 존재한다. 구의 내부압력 p는 반구 내의 평면적에 대하여 수평으로 작용하고 이 압력은 균일하기 때문에 총 압력은 식 (1)과 같이 쓸 수 있다.Kirk and Ibrahim (1966) proposed an apparel pressure equation by applying tensile stress acting on the surface of a sphere. Here, as shown in Fig. 1 (a), there exists an internal pressure p of a sphere having an inner radius r and a tensile stress σ acting on the surface of the sphere. Since the internal pressure p of the sphere acts horizontally with respect to the plane area within the hemisphere, and the pressure is uniform, the total pressure can be written as
(1) (One)
여기서 인장응력 σ 는 구와 하중의 대칭성으로 원주에 걸쳐서 균일하다. 그러므로 표면에 작용하는 인장응력 σ 의 합력은 식 (2)와 같이 응력 σ에 그 작용면적을 곱한 것과 같은 수평력이 되며, 여기서 t는 표면두께이고 r m 은 평균반경이다.Where the tensile stress σ is uniform over the circumference with the symmetry of the sphere and the load. Therefore, the resultant force of the tensile stress σ acting on the surface is the horizontal force, as multiplied by the area of action on the stress σ as shown in equation (2), where t is the thickness and surface r m is the mean radius.
(2) (2)
따라서 구의 내부압력 p와 인장응력 σ는 수평방향의 힘으로 평형을 이루게 되고 이것은 식 (3)과 같이 쓸 수 있다.Therefore, the internal pressure p and the tensile stress σ of the sphere are balanced by the horizontal force, which can be written as Eq. (3).
(3) (3)
이로부터 구의 내부압력 p는 식 (4), 구의 표면에 작용하는 인장응력은 식 (5)와 같다.From this, the internal pressure p of the sphere is given by equation (4), and the tensile stress acting on the surface of the sphere is given by equation (5).
(4) (4)
(5) (5)
그런데 여기서는 구의 표면을 얇은 막으로 가정하므로 두 반지름 사이의 작은 차이를 무시할 수 있어 r m 대신 r 또는 r 대신 r m 으로 쓸 수 있다. 그러므로 구 의 내부압력을 계산하기 위하여 다음식 (6)을 적용할 수 있다. But in this case it assumes the surface of a sphere with a thin film can ignore the small difference between the two radii can be written as r m instead of r or r instead of r m. Therefore, the following equation (6) can be applied to calculate the internal pressure of the sphere.
(6) (6)
구는 대칭성이므로 구의 중심을 어떠한 방향으로 자르더라도 인장응력에 대해 동일한 식을 얻고, 도 1의 (b)에서와 같이 압력을 받는 구의 표면은 모든 방향으로 동일한 인장응력 σ를 받는다. Since the sphere is symmetrical, the same equation for tensile stress is obtained regardless of the direction in which the center of the sphere is cut, and the surface of the sphere under pressure receives the same tensile stress σ in all directions as shown in FIG.
한편, 곡률반경(radius of curvature)은 곡선의 굽은 정도를 나타내는 것으로 곡률(κ)의 역수로 표현되며 곡률반경이 크다는 것은 곡선이 완만하다는 것을 의미한다. 곡률반경은 보통 ρ로 표기하며 의 관계를 가진다.On the other hand, the radius of curvature (radius of curvature) represents the degree of curvature of the curve is expressed as the inverse of the curvature (κ), the larger the radius of curvature means that the curve is gentle. The radius of curvature is usually expressed as ρ Has a relationship with
도 2는 곡률반경의 개념도로서, 도 2를 이용하여 일반좌표로부터 곡률을 표현하는 식을 유도할 수 있다. 일반 직교좌표계에서 곡선의 x좌표와 y좌표를 x = x(t), y = y(t)의 매개 변수 t로 표시할 수 있을 때 곡률 κ는 아래와 같이 정의 된다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a radius of curvature, and a formula for expressing curvature from general coordinates may be derived using FIG. 2. When to display the x and y-coordinates of the curve in normal Cartesian coordinate system with x = x (t), y = y of the parameter t (t) of curvature κ is defined as follows.
(7) (7)
이때 φ는 접선의 각(tangential angle) 이며 s는 호의 길이(arc length)이며, 도 2에서Where φ is the tangential angle and s is the arc length.
(8) (8)
이며,,
(9) (9)
이다. 그러므로, to be. therefore,
(10) 10
따라서 곡률 κ는 아래 식 (11)과 같이 쓸 수 있으며Therefore, the curvature κ can be written as
(11) (11)
2차원 평면에서 y = f(x)의 관계를 가진다면 곡률 κ는 아래 식 (12)과 같다. If there is a relationship of y = f (x) in the two-dimensional plane, the curvature κ is given by
(12) (12)
한편, 평면의 한 점에서의 일반적으로 평균곡률(mean curvature)과 가우시안곡률(Gaussian curvature)을 정의할 수 있는데 한 점에서의 주곡률(principal curvature)을 k1, k2라고 할 때(주곡률은 그 점에서의 최대곡률(maximum curvature)과 최소곡률(minimum curvature)을 말한다) 평균곡률 H는 식 (13)과 같으며On the other hand, mean curvature and Gaussian curvature can be defined in general at one point of the plane. When the principal curvature at one point is k1 and k2 (the curvature is The maximum curvature and the minimum curvature at the point. The average curvature H is given by equation (13).
(13) (13)
가우시안곡률 K는 식 (14)와 같이 정의할 수 있다.Gaussian curvature K can be defined as Eq. (14).
(14) (14)
가우시안곡률과 평균곡률은 식 (15)와 같이 2차방정식의 형태로 연관되어 있으며,Gaussian curvature and mean curvature are related in the form of quadratic equations as shown in Eq. (15).
(15) (15)
각각의 최대, 최소곡률은 식 (16)과 같이 위 다항식의 해가 된다.Each maximum and minimum curvature is a solution of the polynomial above, as shown in equation (16).
(16) (16)
이때 평균 곡률은 한 점에서의 평균적인 곡률을 의미하며 가우시안 곡률은 그 값에 따라 곡면의 특성을 나타낼 수 있다. 가우시안 곡률에 따른 곡면의 특성은 표 1과 같다.In this case, the average curvature may mean an average curvature at one point, and the Gaussian curvature may represent a curved surface according to the value. Surface characteristics according to Gaussian curvature are shown in Table 1.
표 1 가우시안 곡률에 대한 표면 특성 Table 1 Surface Properties for Gaussian Curvature
도 3은 가우시안 곡률을 이용해 곡면형상 변화를 살펴본 설명도이다. 3 is an explanatory diagram illustrating changes in curved shape using Gaussian curvature.
도 4는 어떤 물체의 곡률 측정에 일반적으로 사용되고 있는 구면계 (spherometer)를 나타낸 사시도이다. 구면계의 구조는 도 5와 같이 정삼각형을 이루는 세 개의 다리가 있고 이 정삼각형 ABC의 중심을 통하고, ABC 평면에 수직으로 움직이는 마이크로미터(micrometer) ND가 있는 형태이다. 자의 눈금 L은 mm단위이고 다이얼(dial) M은 원주를 100등분하여 M을 한 바퀴 돌리면 나사는 1mm씩 진행하도록 되어 있다. 따라서 평면 ABC의 중심점에서 회전축의 끝까지의 높이 h는 눈금 L과 다이얼(dial) M의 눈금을 읽음으로써 얻을 수 있다.4 is a perspective view showing a spherometer generally used for measuring the curvature of an object. As shown in FIG. 5, the spherical system has three legs forming an equilateral triangle, and has a micrometer ND moving perpendicularly to the ABC plane through the center of the equilateral triangle ABC. The scale L of the ruler is in mm and the dial M divides the circumference into 100 and rotates M once, so that the screw advances by 1mm. Therefore, the height h from the center point of plane ABC to the end of the axis of rotation can be obtained by reading the scale L and dial M.
이것을 이용하여 구하려는 구면의 곡률반경 R은 다음의 식으로 구한다. 도 5에서 이므로The radius of curvature R of the spherical surface to be calculated using this is obtained from the following equation. In Figure 5 Because of
(17) (17)
ΔAEH에서At ΔAEH
이므로 Because of
(18) (18)
식 (17)을 식 (18)에 대입하면 Substituting equation (17) into equation (18)
(19) (19)
즉 R은 a와 h를 측정함으로써 구할 수 있다. 그러나 이와 같이 구면계를 이용하여 곡률 반경을 측정하는 방법은 다리 끝이 뾰족하여 인체 모형상에서는 별 무리가 없으나 인체에 직접 사용하기에는 어려움이 있다. 또한 눈금은 반드시 눈높이에서 읽어 주어야 하므로 측정 오차가 발생하는 단점이 있다. 그러므로 곡률반경을 어려움 없이 정확하게 측정하기 위한 방법을 찾는 것이 필요하다. 최근 개발된 3차원 스캐너는 기술의 발달로 정밀도가 매우 높기 때문에 정확한 3차원 영상을 획득 할 수 있다. 이를 이용하여 3차원 영상 상에서 곡률반경을 측정하는 것은 기존의 곡률반경 측정에서 발생한 대부분의 문제점을 해결할 수 있다. That is, R can be obtained by measuring a and h. However, the method of measuring the radius of curvature using a spherical meter is pointed at the end of the leg, so there is no problem on the human body model, but it is difficult to use directly on the human body. In addition, the scale must be read at eye level, so a measurement error occurs. Therefore, it is necessary to find a method to accurately measure the radius of curvature without difficulty. Recently developed three-dimensional scanner has a very high precision due to the development of technology, it is possible to obtain an accurate three-dimensional image. Measuring the radius of curvature on the three-dimensional image by using this can solve most of the problems caused by the conventional radius of curvature measurement.
한편, 기존의 의복압 예측식과 관련하여 Kirk 와Ibrahim(1966)은 직물의 변형과 응력이 밀접한 관계를 가진다는 점에 착안하여 직물에 가해지는 응력과 그때의 곡률반경을 이용하여 의복압을 예측할 수 있는 관계식을 제안하였다. 이들은 인체를 볼록한 타원면으로 가정하고 구의 표면에 작용하는 식 (20)을 수평방향과 수직방향의 이축으로 나누어 의복압 예측식 (21)을 제안하였다. On the other hand, in relation to the existing formulas for predicting garment pressure, Kirk and Ibrahim (1966) can estimate the garment pressure by using the stress applied to the fabric and the radius of curvature of the fabric, considering that the deformation and the stress of the fabric are closely related. Suggested relations. Assuming that the human body is a convex ellipsoid, they proposed equation for clothing pressure (21) by dividing equation (20) acting on the surface of the sphere into biaxial directions in the horizontal and vertical directions.
(20) 20
(21) (21)
여기서, p는 압력(gf/cm2)이고, σ는 인장응력(gf/cm2)이며, r은 곡률반경(cm), H는 수평방향, 그리고 V는 수직방향을 나타낸다.Where p is the pressure (gf / cm 2 ), sigma is the tensile stress (gf / cm 2 ), r is the radius of curvature (cm), H is the horizontal direction, and V is the vertical direction.
의복압은 수평방향의 응력과 그 부위에 해당하는 곡률반경, 수직방향의 응력과 그 부위에 해당하는 곡률반경의 합으로 예측하였다. 위 식의 경우 수직 및 수평방향의 인장력(tensile stress)은 직물의 변형(deformation of textile)과 각 직물의 고유특성인 강신도 곡선(strain-stress curve)으로부터 구할 수 있으며 측정위치의 곡률반경은 일반적인 곡률 측정에 사용되는 구면계(spherometer) 등을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 식은 그 이론의 전개에 큰 오류는 없으나 실제 의복압 측 정에 적용하기에는 무리가 있으며, 기존에 소개된 방법론으로는 다양한 형태의 복곡면을 가지는 인체의 각 부위에서 직물의 변형과 곡률을 정확히 측정하기에는 많은 어려움이 있어 왔다. 또한 이러한 각 변수들을 정확히 측정한다 하더라도 식 (21)과 같이 수직 및 수평방향의 인장력과 수직ㅇ수평방향의 곡률반경을 이용해 압력을 예측할 경우에는 의복에 작용하는 전단응력(shear stress)의 효과를 배제한 상태로 압력을 구하게 되므로 실제 의복압과 차이가 나게 된다. 기존 연구의 측정 과정에서 발생하는 오차와 함께 압력 예측에 필요한 각 인자(parameter)의 부정확한 정의가 기존 연구(Hasegawa & Ishikawa, 1986)에서 Kirk 와 Ibrahim(1966)의 의복압 예측식을 통한 의복압 예측값이 실제값과 차이를 보여 왔던 이유이다.The garment pressure was estimated by the sum of the stress in the horizontal direction and the radius of curvature in the region, the stress in the vertical direction and the radius of curvature in the region. In the above equation, the tensile stress in the vertical and horizontal directions can be obtained from the deformation of the fabric and the strain-stress curve that is inherent to each fabric.The radius of curvature of the measuring position is the general curvature. It can measure using the spherometer etc. which are used for a measurement. The above equations do not have much error in the development of the theory, but it is difficult to apply them to the actual garment pressure measurement, and the previously introduced methodology accurately measures the deformation and curvature of the fabric at each part of the human body having various types of curved surfaces. There have been many difficulties to do this. In addition, even if these parameters are measured accurately, the effect of shear stress on the clothes is excluded when the pressure is estimated using the vertical and horizontal tension and the vertical and horizontal curvature radius as shown in Equation (21). Since the pressure is obtained in the state, it is different from the actual garment pressure. The inaccurate definition of each parameter required for pressure prediction, along with errors in the measurement process of the existing study, has been described in the previous study (Hasegawa & Ishikawa, 1986). This is why the predicted value has been different from the actual value.
본 발명에서는 종래 Kirk 와 Ibrahim(1966)이 제안했던 식 (21)을 개선한 의복압 예측식 (22)를 제시하였다.In the present invention, the garment pressure prediction formula (22) is proposed to improve the equation (21) proposed by Kirk and Ibrahim (1966).
(22) (22)
여기서, Pmax 는 최대주방향이며, Pmin 은 최소주방향이다.Here, Pmax is the maximum circumferential direction, Pmin is the minimum circumferential direction.
상기 식 (22)와 식 (21)을 비교해보면 수직·수평방향의 응력 대신 주응력 (principal stress)을 사용하였으며 곡률반경 역시 최대 및 최소 주방향(maximum & minimum principal direction)의 곡률반경을 사용하였다. 주방향은 어떤 물체가 힘을 받아 변형을 일으키고 그 힘과 변형이 평형을 이루었을 때 최대 및 최소의 수직응력이 나타나는 방향을 얘기하며 이때 최대 및 최소 수직응력을 주응력이라 한다. 주방향에서는 전단응력(shear stress)의 값은 0이 된다. 이렇게 주응력과 주응력 방향의 곡률반경을 이용하여 압력을 예측하는 것은 단순히 수직ㅇ수평방향의 응력과 곡률반경으로 예측하는 것과 예측 압력값이 달라질 뿐 아니라 관계식의 각 인자를 구하는 과정까지 모두 달라지게 된다. 수직 및 수평응력은 기준 격자를 따라 천의 변형을 측정하기 때문에 그 측정이 간단하지만 예측식의 수립단계에서부터 전단응력의 크기를 고려하지 않고 있으므로 이론적인 오류를 범하게 된다. 또한 수직 및 수평방향의 곡률반경을 이용할 경우도 마찬가지 이유로 잘못된 예측값을 얻게 된다. Comparing Eq. (22) and Eq. (21), the principal stress was used instead of the vertical and horizontal stresses, and the radius of curvature was also used in the maximum and minimum principal directions. The main direction refers to the direction in which the maximum and minimum vertical stresses occur when an object is subjected to a force and the force and deformation are in equilibrium. The maximum and minimum vertical stresses are called main stresses. In the circumferential direction, the shear stress value is zero. The prediction of pressure using the radius of curvature in the direction of the main stress and the main stress is not only different from the prediction of the stress and curvature radius in the vertical and horizontal directions, but also in the process of obtaining each factor of the relationship. Since the vertical and horizontal stresses measure the deformation of the fabric along the reference grid, the measurement is simple, but since the magnitude of the shear stress is not taken into account in the formulation of the prediction equation, a theoretical error is made. In addition, if the radius of curvature in the vertical and horizontal directions is used, an incorrect prediction value is obtained.
본 발명에서는 앞서 언급한 바와 같이 주응력과 주방향의 곡률반경을 이용해 의복압을 예측하는 식 (22)를 의복압 예측에 사용하였다. 일반적으로 수직격자(rectangular grid)를 사용하여 천의 변형을 측정하게 되면 수직 및 수평응력과 그때 곡률반경의 측정은 비교적 간단하다. 그러나 이를 통해 주응력을 구하는 것은 천이 등방성(isotropic) 물질이 아니므로 매우 어려운 작업이다. 따라서 본 발명에서는 원형격자(circle grid)를 사용하여 주응력과 주방향을 측정하였다. 원형격자 내에 수직 및 수평 좌표를 두어 수직방향과 수평방향의 응력과 곡률도 함께 구하고 이를 비교할 수 있도록 하였다. In the present invention, equation (22) for estimating the garment pressure using the main stress and the radius of curvature in the circumferential direction was used for the garment pressure prediction. In general, when measuring the deformation of cloth using a vertical grid, the measurement of the vertical and horizontal stresses and then the radius of curvature is relatively simple. However, obtaining the main stress through this is a very difficult task since it is not a transitional isotropic material. Therefore, in the present invention, the principal stress and the main direction were measured using a circular grid. The vertical and horizontal coordinates were placed in the circular grid so that the stresses and curvatures in the vertical and horizontal directions could be obtained and compared.
의류학적인 관점에서 사용하는 곡률반경은 때로는 거시적 평균 곡률반경(average radius of curvature, 이현영과 홍경희, 2004)이 의미 하는 내용을 내포하고 있는 경우가 있다. 즉 미시적인 관점에서 한 점에서의 가우시안 곡률반경이나 평균 곡률반경이 아니고 세 점간의 거리가 100 - 101 cm (2 ~ 10cm) 안에 있게 하여 곡률을 측정하는 것이 오히려 직물 표면의 요철이나 피부 표면의 요철에 의한 노이즈(noise)를 제거하면서 의복 설계에 필요한 곡면 자체정보를 제공해주는데 유리하다. 따라서 본 발명에서는 거시적인 평균 곡률반경(average radius of curvature)을 3차원 영상에서 측정하여 사용하였다.The curvature radius used from the apparel point of view sometimes contains the meaning of the average radius of curvature (Lee Hyun-young and Hong Kyung-hee, 2004). In other words, it is not the Gaussian curvature radius or the average curvature radius at one point, but the measurement of the curvature so that the distance between three points is within 10 0-10 1 cm (2 to 10 cm). It is advantageous to provide surface information necessary for designing clothes while removing noise caused by irregularities. Therefore, in the present invention, the macroscopic average radius of curvature was measured and used in a 3D image.
도 6은 구의 일부를 관심영역으로 했을 때 구 표면의 직물에 작용하는 인장력과 구 내부에서 표면의 직물에 작용하는 압력간의 관계를 나타낸 개념도이다. 앞서 도 1에서 반구를 이용해 반구 내 압력과 표면의 직물간의 힘의 관계를 살펴본 것과 비교해 보면 도 6과 같이 반구에 비해 작은 영역을 선택할 때 인체에서 나타나는 복곡면과 보다 유사한 형태임을 알 수 있다. 도 6을 살펴보면 θ와 무관하게 식 (6)과 같은 의복압 예측식을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서 관심 영역이 달라져도 앞서와 같은 방법론을 이용하여 직물에 작용하는 인장력과 그때 곡률반경을 이용하여 의복압을 예측할 수 있다. 6 is a conceptual diagram showing the relationship between the tensile force acting on the fabric of the sphere surface and the pressure acting on the fabric of the surface inside the sphere when a part of the sphere is the region of interest. When comparing the relationship between the pressure in the hemisphere and the force of the fabric of the surface using the hemisphere in FIG. 1, it can be seen that the shape is more similar to the curved surface appearing in the human body when selecting a smaller area as shown in FIG. 6. Referring to FIG. 6, it can be seen that a clothes pressure prediction equation such as Equation (6) can be obtained regardless of θ. Therefore, even if the region of interest is changed, it is possible to predict the garment pressure by using the tensile force acting on the fabric and then the radius of curvature using the same methodology.
본 발명은 크게 2개의 단계로 나누어 살펴 볼 것이다. 먼저 제 1단계는 변형 측정을 위한 날인 격자의 종류와 크기에 따른 압력값을 고찰하는 단계이다. 종래 Kirk 와 Ibrahim(1966)이 제안한 간접 추정식이 직물을 인장시킬 때와 곡률반경 계산 시 기본 길이에 대한 정의가 없어 실제 활용에 여러 가지 혼란을 초래하였던 문제점을 고려하여 실험 의복 제작을 위해 3차원 스캐너로 피험자의 3차원 데이터를 획득하고 2차원으로 전개하여 원형 패턴을 구하였다. 그리고 Ziegert(1988)가 제안 하는 방법을 사용하여 원형 패턴을 축소하여 밀착의 패턴을 얻었다. 패턴 재단 후, 그 위에 가이드라인이 되는 원 격자를 1cm(두께 2mm)에서 시작하여 5cm까지 1cm 간격으로 다섯 부위에 생성하였다. 원 격자가 날인 되어져 있는 직물로 의복을 제작하고 석고 모형(운동 시 자세)에 의복을 착용시켰다. 이때의 3차원 영상을 획득한 후 원 격자의 변화로부터 장축, 단축, 각도, 인장길이와 곡률반경을 측정하였다. 한편 인장길이에 해당하는 인장력을 적용하기 위해 방향에 따른 인장 시험을 수행하였다. 방향에 따른 특성을 고려한 시험 결과와 비교하여 측정점의 직물에 가해지는 인장력의 크기를 구하고, 이에 해당하는 곡률반경값을 통해 의복압을 예측하였다. 이렇게 예측된 의복압을 공기 주입식 의복압 센서로 직접 계측한 값과 비교하여 압력 예측에 적합한 가이드라인인 원의 크기를 결정하였다.The present invention will be divided into two stages. First, the first step is to consider the pressure value according to the type and size of the stamp lattice for the deformation measurement. The indirect estimation formula proposed by Kirk and Ibrahim (1966) does not define the basic length when tensioning the fabric and calculating the radius of curvature, which causes various confusions in practical application. The three-dimensional data of the subject were obtained and developed in two dimensions to obtain a circular pattern. Ziegert's (1988) method was used to reduce the circular pattern to obtain a close contact pattern. After cutting the pattern, a circular grid serving as a guideline was generated on five sites starting at 1 cm (
제 2단계는 간접측정법을 통한 의복압의 예측식이 타당한지를 검증하는 단계이다. 인체의 각 위치에 따른 의복압 예측값의 변화와 의복 특성에 따른 의복압 예측값의 변화를 알아보고 의복 특성에 따른 의복압 예측값의 변화는 패턴의 변화(패턴 축소율)에 따른 효과와 봉제 상태에 따른 의복압의 변화를 통해 예측식을 확인해 보았다. 상기 제 1단계에서 결정된 적합한 원 격자를 직물에 찍고 예측된 의복압의 타당성을 검증하였다. 또한 직물 B를 사용하여 축소단계 B1(wale 29%, course 9%)으로 제작한 실험의복을 동작자세의 석고에 착용 시키고 뒤 진동 부위, 엉덩이 부위, 위 허벅지 부위에서 압력 분포를 예측하였다.The second step is to verify the validity of the equation of garment pressure through indirect measurement. The change of the garment pressure predicted value according to each position of the human body and the garment pressure predicted value according to the characteristics of the garment, and the change of the garment pressure predicted value according to the garment characteristics are the effect of the change of the pattern (pattern reduction rate) and the garment pressure according to the sewing state. We confirmed the prediction through the change of. A suitable circular grid determined in the first step was imprinted on the fabric and the validity of the predicted garment pressure was verified. In addition, the fabric B was used to reduce the size of B1 (
실험 직물은 폴리우레탄이 혼용된 신축성 직물 2종을 사용하였다. 직물은 현재 업체에서 많이 사용되고 있는 소재로 선택하였고 각각의 직물 특성은 표 2와 같 다. The test fabric used two kinds of stretch fabric mixed with polyurethane. The fabric was selected as a material that is widely used by the company, and the characteristics of each fabric are shown in Table 2.
표 2 실험용 의복에 대한 직물의 물리적 특성Table 2 Physical Properties of Fabrics for Experimental Apparel
의복압이 있는 밀착 의복을 제작하기 위해서는 원형 패턴에서 패턴을 축소해야 한다. 본 발명에서는 바디 슈트(body suit)형 의복을 실험복으로 하였고, 이것의 원형 패턴은 3차원 데이터를 2차원으로 전개하여 얻었다. 바디 슈트형 의복을 실험복으로 선택한 이유는 패턴 축소양이 커지면 의복 착용시 미끄러지는 현상이 발생해 의복의 고정이 어렵기 때문이다. To make a tight garment with garment pressure, the pattern must be reduced in a circular pattern. In the present invention, a body suit-type garment was used as an experiment suit, and a circular pattern thereof was obtained by developing three-dimensional data in two dimensions. The reason why the body suit-type garment was selected as the experiment suit is that it becomes difficult to fix the garment due to the phenomenon of slipping when the garment is worn when the pattern reduction amount is increased.
원형 패턴의 추출 과정은 다음과 같다. 먼저 3차원 스캐너(Whole body color 3D scanner Model WB4, Cyberware, Inc., USA)를 이용하여 피험자의 3차원 영상을 획득하고 개발된 프로그램에 의하여 2차원 평면으로 전개시켰다. 프로그램은 3차원 원(raw) 데이터의 기하학적 형상을 거의 변형시키지 않고 데이터의 크기를 줄이는 삼각 심플리피케이션(Triangle simplification)의 과정을 거쳐 삼각 메쉬(mesh)를 얻고(Garland, 1999), 이것들을 회전과 이동에 의하여 2차원 평면으로 옮겨 패턴을 얻었다. 삼각 심플리피케이션은 데이터의 크기를 줄이면서 형상을 유지하기 위해 삼각 메쉬의 크기를 곡률정보에 따라 다르게 조작하는 방법이다. 마지막으로 2차원 평면으로 옮겨진 삼각 메쉬들을 다시 조합하여 원형 패턴을 추출하였다(정연희 외, 2004). 이때 메쉬들간의 조합은 Yuka CAD를 이용하여 작업을 수행하였다. 피험자의 인체는 좌우가 대칭이라고 가정하여 획득된 3차원 영상 중 1/2만을 2차원 평면으로 전개하여 패턴을 얻었다. The extraction process of the circular pattern is as follows. First, a three-dimensional image of a subject was acquired using a three-dimensional scanner (Whole body color 3D scanner Model WB4, Cyberware, Inc., USA) and developed into a two-dimensional plane by a developed program. The program obtains a triangular mesh through a process of triangular simplification that reduces the size of the data with little deformation of the geometry of the three-dimensional raw data (Garland, 1999) and rotates them. The pattern was transferred to the two-dimensional plane by the and movement. Triangulation is a method of manipulating the size of a triangular mesh differently according to curvature information in order to maintain shape while reducing data size. Finally, a circular pattern was extracted by recombining the triangular meshes moved to the two-dimensional plane (Jung Yeon-Hee et al., 2004). At this time, the combination of meshes was performed using Yuka CAD. The human body of the subject obtained a pattern by developing only one half of the three-dimensional images acquired on the assumption that the left and right were symmetrical in a two-dimensional plane.
도 7에 도시된 바와 같이 패턴은 앞과 뒤는 각각 10개로, 소매는 3개로 나누어 삼각 메쉬를 전개하였다. 영역을 나누는 것은 3차원 공간상에 존재하는 삼각 메쉬들을 2차원 평면으로 이동시키기 위해서 필요한 작업으로 분할할 때 메쉬들이 서로 겹쳐지지 않아야만 프로그램에 의해 자동으로 전개가 가능하기 때문에 분할을 위한 기준곡선은 메쉬들이 겹쳐지지 않도록 설정하였다. 나누어진 각각의 영역들은 앞에서 설명한 방법에 의해 삼각 메쉬 전개 패턴을 얻을 수 있었다.As shown in FIG. 7, the pattern was divided into 10 pieces at the front and the back and 3 pieces at the sleeve to develop a triangular mesh. The dividing area is divided into the tasks necessary to move triangular meshes in three-dimensional space into the two-dimensional plane, so when the meshes do not overlap each other, they can be developed automatically by the program. The meshes were set not to overlap. Each of the divided regions was able to obtain a triangular mesh development pattern by the method described above.
2차원 평면상에 모두 떨어져 있는 메쉬들은 조합 과정을 거쳐 원형 패턴으로 완성할 수 있다. 1차적인 조합은 visual C++를 사용하여 제작한 프로그램에 의해 수행되었다. 프로그램상에서 연결하길 원하는 삼각 메쉬들을 선택한 후 메뉴 바(menu bar)의 명령 중 연결을 이용하면 꼭지점과 꼭지점을 연결하여 삼각 메쉬들을 조합할 수 있다. 패턴을 완성하기 위하여 Yuka CAD를 사용하여 꼭지점과 꼭지점이 연결되면서 겹쳐지거나 벌어지는 양의 면적이 동일하게 되도록 외곽선을 정리하였다.Meshes that are all separated on a two-dimensional plane can be combined into a circular pattern. The primary combination was performed by a program written using visual C ++ . After selecting the triangular meshes that you want to connect in the program, you can combine them by connecting vertices and vertices using the link in the menu bar command. In order to complete the pattern, the outlines are arranged so that the amount of overlapping or spreading points is the same as the vertices and vertices are connected.
도 8과 도 9는 2차원 평면으로 이동된 메쉬들을 조합하여 패턴을 완성하는 과정을 나타내는 것이다. 도 8은 도 9의 front 1, 2, 3, 4, 5 영역을, 도 9는 도 7의 sleeve 영역을 보여주고 있다. 먼저 분할된 영역들의 삼각 메쉬들을 연결하여 놓고 이것들을 다시 조합하여 패턴을 얻었다. 이때, 조합하면서 줄어들거나 늘어난 양은 계산하여 외곽에서 처리해 주었고, 완만하지 않은 외곽선은 S-pline 곡선을 이용하여 매끄럽게 만들어 주었다.8 and 9 illustrate a process of completing a pattern by combining meshes moved in a two-dimensional plane. FIG. 8 shows the
최종 패턴은 분할된 영역들을 원하는 디자인에 따라 적절히 조합함으로써 얻었다. 이는 3차원 패턴 전개법의 장점으로 2차원 평면으로 전개된 삼각 메쉬들을 조합할 때 원하는 라인과 다트 등을 형성시킬 수 있다. 본 발명에서는 도 10과 같이 2차원 전개를 위해 나누었던 영역들을 A, B, C, D, E, F, G H로 조합하여 최종적으로 도 11과 같은 원형 패턴을 획득하였다.The final pattern was obtained by properly combining the divided regions according to the desired design. This is an advantage of the three-dimensional pattern development method can form a desired line and darts, etc. when combining the triangular mesh deployed in the two-dimensional plane. In the present invention, the regions divided for two-dimensional development as shown in FIG. 10 are combined into A, B, C, D, E, F, and G H to finally obtain a circular pattern as shown in FIG.
원형 패턴에서 밀착 형태의 의복을 제작하기 위해서는 패턴을 축소해야 한다. 일반적으로 패턴의 여유분을 일정한 비율로 줄이거나(김은주, 1986; Ziegert & Keil, 1988) 그레이딩 포인트의 위치를 변형시키는 방법(Armstrong, 2000) 등에 의해 패턴을 축소하고 있다. 본 발명에서는 여러 방법들 중에서 Ziegert(1988)가 제안하는 방법에 의하여 패턴 축소율을 결정하였고 실험 방법은 ASTM D2594를 따랐다. 의복 패턴은 소재의 신장 특성을 고려하여 적절한 축소율을 정하기 위해서 500g의 추 이외에 1000g의 추를 추가로 사용하였다. 이것은 의복 착용실험 시 다양한 의복압의 영역을 포함하기 위하여 여러 가지 하중에서의 직물의 신장률이 필요하였기 때문이다.In order to make a tight-fitting garment from a circular pattern, the pattern must be reduced. In general, the pattern is reduced by reducing the margin of the pattern at a constant rate (Kim, Eun-Ju, 1986; Ziegert & Keil, 1988) or by modifying the position of the grading point (Armstrong, 2000). In the present invention, the pattern reduction ratio was determined by the method proposed by Ziegert (1988) among several methods, and the experimental method was ASTM D2594. For the garment pattern, in addition to the weight of 500g, 1000g of weight was used to determine the appropriate shrinkage rate in consideration of the elongation characteristics of the material. This is because the elongation of the fabric at different loads was required to cover the various areas of clothing pressure in the clothing wearing experiment.
중량이 500g과 1000g인 추를 사용하여 각각의 직물이 추의 종류에 따라 얼마만큼 늘어나는지를 식 (23)에 의하여 측정하였고 그 결과는 표 3와 같다. 이 값들로부터 길이 방향과 폭 방향의 수축량을 식 (24)와 식 (25)에 의해 구하였다 (Ziegert & Keil, 1988). Using the weight of 500g and 1000g weight was measured by the equation (23) how much each fabric is stretched according to the type of weight and the results are shown in Table 3. From these values, the shrinkage in the longitudinal direction and the width direction was calculated by equations (24) and (25) (Ziegert & Keil, 1988).
(23) (23)
여기서, A는 팽창 전의 두 실선 사이의 거리이고, C는 로딩 후의 두 실선 사이의 거리이다.Where A is the distance between two solid lines before expansion and C is the distance between two solid lines after loading.
표 3 실험 직물의 % 신축Table 3% Stretch of Experimental Fabrics
(24) (24)
여기서, X는 목으로부터 히프까지의 거리(66.8 cm)이고, S는 (% 직물신축) / 100 이며, Z는 전체 패턴길이의 감소이다. Where X is the distance from the neck to the hips (66.8 cm), S is (% stretch fabric) / 100, and Z is the reduction of the overall pattern length.
(25) (25)
여기서, Y는 CF로부터 CB까지의 거리(46.5cm) 이며, S는 (% 직물신축) / 100 이며, T는 길이가 감소된 반쪽 몸체이다. Where Y is the distance from CF to CB (46.5 cm), S is (% fabric stretch) / 100, and T is the half body with reduced length.
길이 방향과 폭 방향의 수축량은 표 4와 같다. 이를 기준으로 원형 패턴에서 축소율을 달리하여 표 5와 같이 단계별 패턴을 제작하였다. The shrinkage amount in the longitudinal direction and the width direction is shown in Table 4. Based on this, the reduction pattern in the circular pattern was produced by the step-by-step pattern as shown in Table 5.
표 4 식 (24)와 (25)에 근거한 실험직물의 기본적인 감소값Table 4 Basic Reductions of Test Fabrics Based on Equations (24) and (25)
표 5 실험직물의 다양한 감소율Table 5 Various reduction rates of test fabric
즉 도 12와 도 13에서 보는 바와 같이 축소율의 단계를 직물 A는 4단계로 직물 B는 3단계로 하였다. 표 5에서 보는 바와 같이, 직물 A의 축소 1단계는 A1, 2단계는 A2, 3단계는 A3, 4단계는 A4로, 직물 B의 축소 1단계는 B1, 2단계는 B2, 3단계는 B3로 명명하였다. 이와 같이 패턴 축소율에 변화를 준 것은 패턴 축소에 따라 변화하게 되는 의복압을 간접측정 방법으로 예측하는데 문제가 없는지 검증해보기 위해서였다. 그러나 직물의 축소율의 양이 너무 많아지면 의복으로 제작하였을 때 동작 석고에 착용시키기 어렵기 때문에 이를 고려하여 단계를 설정하였다. 축소율에 따른 축소 패턴은 점 그레이딩(point grading)이 아닌 절개식 그레이딩(split grading) 방식으로 단계에 따라 정해진 각각의 축소할 양을 원형 패턴에서 골고루 배분하여 얻었다(Ziegert & Keil, 1988). 도 14에서와 같이 긴 원형의 경우 축소해야 하는 길이 방향의 총 양(Z)은 원형 패턴에서 6등분하여 배분하였고, 폭 방향의 총 양(T)은 3등분하여 축소율을 배분하였다. 소매는 그레이딩 된 길원형의 진동길 이에 맞추어 이세(ease)가 없도록 그레이딩 하였다. That is, as shown in FIGS. 12 and 13, the reduction ratio was performed by fabric A in four stages and fabric B in three stages. As shown in Table 5, the first stage of shrinking fabric A is A1, the second stage is A2, the third stage is A3, the fourth stage is A4, the first stage of shrinking fabric B is B1, the second stage is B2, and the third stage is B3. It was named. The change in the pattern reduction rate was made to verify that there is no problem in predicting the garment pressure that changes according to the pattern reduction by an indirect measurement method. However, if the amount of shrinkage of the fabric is too large, it is difficult to wear it to the working plaster when fabricated as a garment, so the step was set in consideration of this. The reduction pattern according to the reduction ratio was obtained by evenly distributing each reduction amount determined according to the steps in a circular pattern in a split grading manner instead of point grading (Ziegert & Keil, 1988). In the case of a long circle, as shown in FIG. 14, the total amount Z in the longitudinal direction to be reduced was divided into six equal parts in the circular pattern, and the total amount T in the width direction was divided into three parts to distribute the reduction ratio. The sleeves were graded so that there were no eases in line with the graded oscillating length of the circle.
각각의 축소 패턴으로 의복을 제작하고 석고에 착용시키면 어느 위치에서 압력을 측정하는가에 따라 의복압은 다르게 나타나게 된다. 즉, 압력 측정 부위의 기하학적인 형태에 따라 의복압이 달라질 수 있다. 또한 봉제가 된 부위는 봉제라는 요인이 추가되어 의복압이 다르게 나타난다. 그러므로 압력을 측정하고자 하는 위치와 봉제가 된 부위에서 의복압 예측이 가능한지 검증해 보기 위해 다음 도 14와 같이 압력 측정 위치를 정하였다. 동작 석고에 의복을 착용시키면 앞보다는 뒤에서 많이 신장이 일어나므로 압력 예측 부위는 뒤쪽 중에서 형태적으로 신장률의 차이가 나는 등 위쪽과 엉덩이 부위로 정하였다. 봉제부위에서의 압력예측은 의복을 제작하고 인체 모형에 착용시킬 때 시접을 가름솔로 처리한 다음 의복압을 측정하였으며 3차원 영상도 이 상태에서 획득하였다. 그리고 본 발명에서는 제작된 의복을 인체가 아닌 석고 모형에 착용시켜 실험하므로 입고 벗기기가 용이하도록 옆선 부위에 오픈 지퍼 달았다. When the garment is made with each shrink pattern and worn on the plaster, the garment pressure is different depending on where the pressure is measured. That is, the garment pressure may vary depending on the geometric shape of the pressure measurement site. In addition, the sewing site is added to the factor of sewing, the clothing pressure is different. Therefore, to verify the apparel pressure prediction at the location where the pressure is to be measured and the sewing area, The pressure measurement position was determined as shown in FIG. When the clothing is worn on the moving plaster, the elongation occurs much more in the back than in the front. The pressure prediction at the sewing site was performed by applying seam seam to the garment when the garment was made and worn on the human body, and the garment pressure was measured. And in the present invention, the experiment was put on the plaster model, not the human body, so the open zipper was attached to the side area so that it is easy to wear off.
본 발명에서 간접측정법에 의해 예측한 압력값을 검증하는 기준으로 직접 압력 측정 센서인 공기 주입식 압력계가 이용되었고 간접 측정에 필요한 변수들을 3차원 상에서 분석해야 했기 때문에 3차원 스캐너가 사용되었다. 또한, 공기 주입식 의복압 센서 AMI 3037-2(AMI Techno, Co, Ltd., Korea)를 사용하여 직접 압력을 측정하고 의복압 측정 센서는 부직포로 된 공기 팩(air pack)에 가스실린더로 공기를 주입하여 사용하였다. In the present invention, the air pressure manometer, which is a direct pressure measuring sensor, was used as a criterion for verifying the pressure value predicted by the indirect measurement method, and a three-dimensional scanner was used because the parameters required for the indirect measurement had to be analyzed in three dimensions. In addition, the air pressure garment pressure sensor AMI 3037-2 (AMI Techno, Co, Ltd., Korea) is used to measure the pressure directly, and the garment pressure measurement sensor uses a gas cylinder to feed air into a non-woven air pack. Injection was used.
식 (22)를 이용하여 의복의 변형률로부터 의복압을 구하기 위해서 각 항에 대한 명확한 정의가 필요하다. 이에 먼저 의복의 변형률을 정의하기 위한 날인 격자의 제작 방법을 설명하고, 이를 이용하여 인장각도와 신장률, 곡률반경을 측정하는 방법과 압력 예측 계산법의 순서를 설명하고자 한다. 압력 예측에 적합한 원의 크기를 결정하기 위하여 1cm에서 시작하여 5cm까지 5 단계 크기의 원형 격자를 사용하였다. 이때 원형 격자의 두께는 2mm이었다. 실험 의복은 직물 A로 만들었고, 패턴은 A1단계를 사용하였다. 재단 후 압력 측정을 원하는 위치에 5개의 원형 격자를 겹쳐서 찍고, 실험 의복을 제작하였다. 원형 격자의 크기별로 압력을 예측하고 직접 압력 센서로 측정한 값과 비교하여 적합한 크기의 원형 격자를 구하였다. A clear definition of each term is needed to find the garment pressure from the strain of the garment using equation (22). First, a method of fabricating a stamp lattice to define the strain of the garment will be described, and the method of measuring the tensile angle, the elongation, the radius of curvature, and the procedure of the pressure prediction calculation method will be described. To determine the size of the circle suitable for pressure prediction, a circular grid of five stage sizes starting from 1 cm to 5 cm was used. At this time, the thickness of the circular grid was 2mm. The experiment garment was made of fabric A, and the pattern used step A1. After cutting, five circular grids were photographed at a desired position for pressure measurement, and an experimental garment was manufactured. The pressure was predicted according to the size of the circular grating and compared with the value measured by the direct pressure sensor.
직물의 인장력은 인장시험기(R&B Model Unitech, Korea)를 이용하여 KS K 0815 편성물의 시험 방법 중 그래브법(grab method)으로 측정하였다. 인장력 측정을 위하여 직물은 도 15와 같은 조건으로 준비하였다.Tensile force of the fabric was measured by the grab method of the test method of KS K 0815 knitted fabric using a tensile tester (R & B Model Unitech, Korea). Fabrics were prepared under the same conditions as in FIG. 15 to measure the tensile force.
인장시험은 KS K 0815의 방법에 준하여 실험하였지만 편성물의 경우 직물의 특성상 직물이 파괴되기 전에 조(jaw)에서 이탈되기 때문에 본 발명에서는 실험의복 착용시 신장되는 양을 충분히 고려하여, 직물의 늘어난 길이가 10cm 되었을 때 실험을 중단하였다. 그리고 변형된 원형격자에서 주응력 방향을 찾은 후 이 방향에서의 직물의 변형률-인장력 관계를 식에 적용시키기 위해 도 16과 같이 실험하였다. 기존 방법처럼 직물의 경사(wale) 방향과 위사(course) 방향으로만 측정하지 않고 경사(wale) 방향에서 시작하여 10°간격으로 직물을 회전시키며 위사(course) 방향까지 인장특성을 측정하였다. The tensile test was conducted according to the method of KS K 0815, but in the present invention, since the knitted fabric is separated from the jaw before the fabric is destroyed due to the characteristics of the fabric, the length of the fabric is increased in consideration of the amount of elongation when wearing the experimental clothing. The experiment was stopped when was 10 cm. And after finding the direction of the main stress in the deformed circular grid was tested as shown in Figure 16 to apply the strain-tension relationship of the fabric in this direction. As with the conventional method, the tensile properties were measured up to the course direction by rotating the fabric at intervals of 10 ° starting from the direction of the wale rather than measuring in the direction of the warp and the weft.
또한 봉제가 되었을 때의 인장특성도 마찬가지의 방법으로 측정하였다. 도 17과 같이 의복 제작시 시접 양과 동일한 1cm가 되도록 중심을 봉제하였다. 봉제 시 직물의 경사(wale) 방향과 위사(course) 방향으로만 하지 않고 경사(wale) 방향에서 시작하여 10°간격으로 직물을 회전시키며 위사(course) 방향까지 봉제하였고, 각각의 경우에 대한 인장특성을 측정하였다. In addition, the tensile characteristic at the time of sewing was also measured by the same method. As shown in FIG. 17, the center of the garment was sewn to have a size of 1 cm equal to the amount of seam allowance. When sewing, not only in the direction of the fabric's wale and the course of the fabric, but also in the direction of the yarn, starting in the direction of the warp and rotating the fabric at intervals of 10 ° and sewing to the course direction, the tension for each case The properties were measured.
3차원 스캐닝은 크게 2가지 장비를 사용하였는데 할로겐 램프를 광원으로 쓰고 모아레 간섭무늬를 이용한 Opto-Top HE color Breuckmann와 레이저 스캔(laser scan) 방식의 Vivid 910을 사용하였다. 두 기기 모두 우수한 공간 분해능을 가지나 Vivid 910의 경우 초점에서 멀어질수록 영상에 왜곡이 생기기 때문에 왜곡이 생기지 않는 영역에서의 측정값만을 분석에 사용하였다. 석고 모형의 각 부분에 기준점을 붙이고 여러 방향에서 촬영한 후 기준점을 바탕으로 재구성한(merge) 결과 3차원 석고 모형의 정보를 정확히 재현하고 있음을 확인하였다. Three-dimensional scanning used two types of equipment, opto-top HE color Breuckmann using a halogen lamp as a light source and moiré interference fringes, and Vivid 910 using a laser scan method. Both devices have excellent spatial resolution, but in the case of Vivid 910, the farther away from the focus, the image is distorted, so only the measured values in the region where no distortion occurs are used for analysis. As a result of attaching a reference point to each part of the plaster model, taking pictures from various directions, and merging based on the reference point, it was confirmed that the information of the 3D plaster model was accurately reproduced.
의복압 예측식에 사용 하는 곡률반경값은 3차원 상에서 측정하였다. 주응력 방향을 찾아 그 위치에서의 곡률반경값을 식에 대입하기 위해 도 18에서 보는 바와 같은 과정을 거쳐 주응력 방향 즉 장축과 단축을 찾아내었다. 먼저 원형 격자의 기준 축이 되는 수직점(v1, v2), 수평점(h1, h2)과 중심점(m)을 찾고 변형된 원형의 끝을 따라 곡선을 생성시켰다. 수직점과 원점을 지나는 수직선(v1-m-v2; V), 수평점과 원점을 지나는 수평선(h1-m-h2; H)을 그리고 a, b, c, d 사이를 1mm의 등간격으로 나눈 후 곡선을 그렸다. 마지막으로 그려진 곡선들의 길이를 확인하며 길이가 가장 긴 장축과 길이가 가장 짧은 단축을 찾았다.The radius of curvature used in the garment pressure prediction equation was measured in three dimensions. In order to find the main stress direction and insert the radius of curvature at the position into the equation, the main stress direction, ie, long axis and short axis, was found through the process as shown in FIG. 18. First, the vertical points (v1, v2), the horizontal points (h1, h2), and the center point (m), which are the reference axes of the circular grid, were found and curves were generated along the ends of the deformed circle. A vertical line (v1-m-v2; V) passing through the vertical point and the origin, a horizontal line (h1-m-h2; H) passing through the horizontal point and the origin, and divided by a equal interval of 1 mm between a, b, c, and d After the curve was drawn. Finally, by checking the lengths of the curves, we find the longest axis and the shortest one.
즉, 도 19와 같이 기준축과 장축 및 단축, 변형각도(θ)를 찾아내었다. That is, the reference axis, the long axis, the short axis, and the deformation angle θ are found as shown in FIG. 19.
최종적으로 곡률 반경은 도 20과 같이 소프트웨어 RapidForm 2004(INUS Inc., Korea)를 이용하여 얻어 낼 수 있었다.Finally, the radius of curvature could be obtained using software RapidForm 2004 (INUS Inc., Korea) as shown in FIG.
압력 예측식 (22)에 대입하기 위해 곡률반경과 인장력을 위에서 설명한 방법으로 측정하였다. The radius of curvature and the tensile force were measured by the method described above in order to substitute the pressure prediction equation (22).
(22) (22)
즉, 변형된 3차원 원형 격자의 수직 및 수평축과 장축 및 단축을 찾고 이에 해당하는 곡률반경을 측정하였다. 예를 들어 수직축의 곡률반경은 도 21과 같이 vertical 1, center, vertical 2를 지나는 점들을 연결하여 구할 수 있다. 이 값을 압력 예측식의 분모에 대입시켰다.That is, the vertical and horizontal axes, the major axis and the minor axis of the deformed three-dimensional circular grid were found, and the corresponding radius of curvature was measured. For example, the radius of curvature of the vertical axis may be obtained by connecting points passing through vertical 1, center, and vertical 2 as shown in FIG. This value was substituted into the denominator of the pressure prediction equation.
늘어난 길이에 해당하는 인장력 값도 먼저 3차원 상에서 원래 원형격자의 길이에서 늘어난 정도와 장축과 단축으로의 각도의 변화가 어느 정도인지 측정하였다. 예를 들면 도 22에 θ1의 각도와 horizontal 1, center, horizontal 2를 지나는 곡선의 길이를 측정하면 이 값들을 이용하여 강신도 곡선에서 인장력을 구할 수 있다. 도 23과 같이θ1에 해당하는 강신도 곡선을 적합한 식으로 피팅(fitting)시키고, 측정된 스트레인 값(늘어난 길이/원래 길이)을 강신도 곡선에 넣어서 인장력을 구할 수 있었다. 이 값을 압력 예측식의 분모에 대입시켜 최종적으로 압력을 예측 하였다.Tensile force values corresponding to the increased lengths were also first measured in three dimensions in terms of the elongation from the original circular lattice length and the change in the angle between the major axis and the minor axis. For example, when the angle of θ1 and the length of the curve passing through horizontal 1, center, and horizontal 2 are measured in FIG. 22, the tensile force can be obtained from the elongation curve by using these values. As shown in FIG. 23, the stretching curve corresponding to θ1 was fitted in a suitable manner, and the tensile force was obtained by putting the measured strain value (extended length / original length) into the stretching curve. This value was substituted into the denominator of the pressure prediction equation to finally predict the pressure.
먼저 10°간격으로 직물을 회전시키며 측정한 직물 A의 각도에 따른 강신도 곡선은 다음 도 24와 같다. 도에서 보는 바와 같이 그래프는 직물의 늘어난 길이에 대한 힘으로 표현된다. 경사(wale) 방향에서 각도가 점점 커질수록 직물이 늘어나는데 드는 힘이 커짐을 알 수 있다. 또한 60°이상에서는 각도에 따른 기울기의 변화가 둔화되는 경향을 보였다. First, the elongation curve according to the angle of the fabric A measured by rotating the fabric at 10 ° intervals is shown in FIG. 24. As shown in the figure, the graph is expressed as a force on the elongated length of the fabric. It can be seen that as the angle increases in the wale direction, the force required to stretch the fabric increases. Also, over 60 °, the change of inclination according to angle showed a tendency to slow down.
날인 격자의 종류와 크기에 따른 예측 압력값의 변화를 알아보기 위하여 도 25과 같이 5부위에서 실험을 하였다. 이때 사용한 의복은 직물A로 패턴 축소 1단계(A1)였으며 동작 시 석고에 착용시켰다.In order to determine the change in the predicted pressure value according to the type and size of the stamp lattice, experiments were performed at 5 sites as shown in FIG. The clothing used at this time was the first step (A1) of pattern reduction with fabric A and was worn on plaster during operation.
실험 의복을 인체에 착용시키면 인체의 기하학적 형상에 따라 격자의 모양이 변형된다. 그러므로 격자의 모형을 올바로 선정하면 변형된 격자 형상으로부터 늘어난 길이를 알아낼 수 있고, 이에 해당하는 응력도 계산할 수 있다. 그런데 사각 격자의 경우에는 단순 인장이 아닌 경우 전단 특성을 포함하는 힘의 방향을 찾을 수가 없다. 이때는 단지 기준축 이었던 수직과 수평축의 변형 상태만을 고려할 수 있기 때문에 예측 압력에 오차가 발생할 수 있다. 반면 원형 격자의 경우, 어떤 물체가 힘을 받아 변형을 일으키고 그 힘과 변형이 평형을 이루었을 때 최대 및 최소의 수직응력이 나타나는 방향인 주응력 방향을 지름이 가장 긴 장축과 가장 짧은 단축으로 찾아 낼 수 있다. 주방향에서는 전단응력(shear stress)의 값은 0이 되므로 전단응력을 고려하지 않은 본 발명의 예측식이 무리가 없다고 할 수 있다. When the clothing is worn on the human body, the shape of the lattice is modified according to the geometric shape of the human body. Therefore, by properly selecting the model of the grating, the elongated length from the deformed grating shape can be found and the corresponding stress can be calculated. However, in the case of the rectangular lattice, the direction of the force including the shear property cannot be found unless it is a simple tension. In this case, only the deformation state of the vertical and horizontal axes, which were the reference axis, can be considered, which may cause an error in the predicted pressure. In the case of circular lattice, on the other hand, the principal stress direction, which is the direction in which an object is deformed under force and the maximum and minimum vertical stresses appear when the force and deformation are in equilibrium, is found with the longest axis and the shortest axis Can be. In the circumferential direction, since the value of the shear stress becomes 0, it can be said that the prediction equation of the present invention without considering the shear stress is unreasonable.
기준격자의 다른 크기를 사용한 5곳의 측정점에서 수평 및 수직축을 이용하여 예측한 의복압과 실제 의복압으로 나누어 도 26에 나타내었다. 두 가지 경우 2cm의 크기가 압력 예측에 적합함을 보여준다. 그리고 두 도를 비교해 보면 원형 격자의 장축 및 단축으로 의복압을 예측한 것이 수직축 및 수평축으로 예측한 의복압보다 실제 측정한 압력값과 더 유사한 결과를 보이는데 이는 의복 착용시 생기는 변화가 단순인장이 아니므로 전단응력의 영향이 고려되는 주응력 방향(장축 및 단축)을 찾아 압력을 예측하는 것이 더 적합하다는 것을 알려주는 결과였다. FIG. 26 shows the garment pressure and the actual garment pressure predicted using the horizontal and vertical axes at five measurement points using different sizes of the reference grid. In both cases, the size of 2 cm is suitable for pressure prediction. Comparing the two degrees, the predicted garment pressure with the long axis and short axis of the circular grid shows a result that is similar to the actual measured pressure value than the garment pressure predicted with the vertical axis and the horizontal axis. The results indicate that it is more appropriate to predict the pressure by finding the principal stress direction (long and short) in which the effect of furnace shear stress is considered.
격자 크기가 2cm일 때 예측한 의복압이 직접 계측한 의복압에 가까운 것은 인체의 복곡면 형상 특징과도 관련지어 설명할 수 있다. 예를 들어 엉덩이 부위와 진동 부위의 곡률 분포도를 살펴 보면 알 수 있다. 전환되는 곡면의 위치를 따라 길이를 재어보면 대략적으로 3cm 미만이 되었다. 이와 같이 인체는 오목과 볼록이 2cm 안밖에서 변화되므로 압력 예측의 기준 격자 크기가 2cm가 적합하다는 것을 설명해줄 수 있다. The predicted garment pressure when the grid size is 2cm is close to the garment pressure measured directly can be explained in relation to the shape of the curved surface of the human body. For example, look at the distribution of curvature of hips and vibrations. When measured along the position of the curved surface, the length was approximately less than 3 cm. As described above, since the human body changes the concave and convex within 2 cm, it can explain that the reference grid size of pressure prediction is 2 cm.
이하에서는 간접 측정법에 의한 압력 예측값을 인체 특성과 의복 특성을 다양하게 고려한 상태 즉 복곡면의 형태, 동작에 따른 인체 변형, 직물 종류, 패턴 축소율, 봉제 요인에 따라 달라지는 의복압을 측정하고 본 발명에서 제안한 식을 이용하여 예측한 의복압이 타당한지 검증해 본 결과들을 고찰하고자 한다. 도 27은 직물 A를 사용하여 축소율 4단계로 제작한 4벌의 의복을 정립 자세의 석고에 착용시키고 진동/등뒤 부위와 엉덩이 부위에서, 측정한 압력값과 예측한 압력값을 비교한 도이다. 또한 4벌의 의복 중에서 동작자세의 석고에 착용이 가능한 축소 1단계(A1)와축소 2단계(A2)의 의복을 동작자세 석고에 착용시키고 진동/등뒤 부위와 엉덩이 부위에서의 의복압 예측 결과도 함께 나타내었다. 도에서 보는 바와 같이 정립자세의 석고에 착용시킨 4벌의 의복은 모두 진동/등뒤 부위에서는 높은 예측력을 나타내는 것을 알 수 있었다. 동작자세의 석고에 착용시킨 2벌의 의복에서도 진동/등뒤 부위와 엉덩이 부위에서 압력을 잘 예측 하고 있다. 이는 각도를 고려하여 늘어난 길이에 해당하는 인장력값을 사용하고 3차원 형상에서 측정한 곡률반경값을 사용하여 예측하기 때문으로 생각된다. 단 정립 자세의 석고에 4벌의 의복을 착용시키고 엉덩이 부위에서 예측한 의복압들은 실제 측정한 압력보다 높은값을 나타내었다.Hereinafter, the pressure predicted value by the indirect measuring method takes into account various body characteristics and clothes characteristics, that is, the garment pressure varies according to the shape of the curved surface, the deformation of the human body according to the motion, the type of the fabric, the pattern shrinkage rate, and the sewing factor. We will examine the results of verifying the valid clothing pressure using the proposed equation. FIG. 27 is a diagram comparing four measured garments fabricated in four stages of shrinkage using fabric A on gypsum in an upright posture and comparing measured pressure values and predicted pressure values at the vibration / back and hip areas. Also, among the four garments, the garments of the reduction stage (A1) and the reduction stage (A2), which can be worn on the moving posture, are worn on the moving posture, and the result of predicting the garment pressure on the vibration / back and hips Shown together. As shown in Fig. 4, all four garments worn on the gypsum of the posture showed high predictive power in the vibration / back region. The two garments worn on the gypsum in a moving posture also predict pressure well in the back / back and hip areas. This is considered to be because it uses the tensile force value corresponding to the extended length considering the angle and predicts it using the radius of curvature measured in the three-dimensional shape. However, four garments were put on the plaster of the upright position, and the garment pressures predicted at the hip area were higher than the actual measured pressures.
도 28은 정립 자세의 석고에 실험 의복을 착용시키고 엉덩이 부위에서 예측한 의복압(hip, fabric A)을 나타내는 그래프이다. 그래프에 나타나있듯이, 실제 측정한 의복압보다 예측한 의복압이 높은 값을 나타내고 있는데, 그 원인은 공극량 분포도에서 보는 바와 같이 의복이 들뜨는 현상이 발생했기 때문으로 생각된다. 실제 압력 예측부위에서의 공극량은 약 2mm로서 그래프에 나타난 바와 같이 약간 들떠 있었다. 의복압 예측식의 기본 가정은 의복이 인체에 밀착되면서 늘어나는 직물의 양과 그 양만큼 늘어나는데 드는 힘을 이용하여 추론해내는 것으로 의복 착용시 인체와 밀착하지 않고 들뜨게 되는 경우에 대해서는 압력 예측이 어렵다는 것을 알려주는 결과라고 할 수 있다. 그러므로 본 발명의 예측식은 인체에 밀착되어 생기는 의복압만을 예측할 수 있다.FIG. 28 is a graph showing the garment pressure (hip, fabric A) predicted at the hip region by wearing experimental clothing on gypsum in a standing position. FIG. As shown in the graph, the predicted garment pressure is higher than the actually measured garment pressure, which is presumably due to the phenomenon that the garment floats as shown in the pore volume distribution chart. The actual pore volume at the pressure prediction site was about 2 mm, which was slightly excited as shown in the graph. The basic assumption of the clothes pressure prediction formula is to infer using the amount of fabric and the strength of the fabric as it adheres to the human body, and it is difficult to predict the pressure when the clothing is lifted up without being in close contact with the human body. Is the result. Therefore, the prediction equation of the present invention can predict only the clothing pressure caused by close contact with the human body.
도 29는 각각 직물 B를 사용하여 축소 1단계 패턴으로 제작한 의복을 동작 석고에 착용시켰을 때 진동/등뒤 부위에서 원형 격자들이 변화하는 모습을 나타낸 도면이다. 진동/등 뒤 부위는 팔을 뻗는 동작에 의해 원형 격자에서 기준이 되었던 수직과 수평축이 주방향과 많이 다름을 알 수 있으며 어느 방향으로 최대응력과 최 소응력이 생기는지 관찰 할 수 있었다. 반면에 엉덩이 부위와 허벅지 부위는 형태적으로 구와 원기둥과 비슷하므로 원형 격자에서 기준이 되었던 수직과 수평축이 주방향이 되기도 하였다. 이와 같이 의복착용시 원형 격자의 변형을 관찰함으로써 형태적인 면뿐만 아니라 응력에 대한 분석이 가능함을 알 수 있었다.FIG. 29 is a view showing a state in which the circular grids are changed in the vibration / dorsal region when the garments manufactured in the first-stage pattern using the fabric B are respectively worn on the working plaster. It was found that the vertical / horizontal axis, which was the standard in the circular grid, differed from the main direction by vibrating arm extension, and the direction of maximum and minimum stresses was observed. On the other hand, the hips and thighs are similar in shape to spheres and cylinders, so the vertical and horizontal axes used in the circular grid are the main directions. In this way, the deformation of the circular lattice when the garment was worn was found to be able to analyze the stress as well as the morphological surface.
주방향이 되는 장축과 단축은 길이에 대한 비로 나타낼 수 있는데 장축과 단축 비의 차이가 가장 많이 나는 부위는 앞에서 언급했듯이 동작에 의해 변형이 가장 많이 생긴 진동/등 뒤 부위 5였다. 엉덩이 부위는 진동/등 뒤 부위들이나 위/옆 허벅지 부위들에 비해 장축과 단축의 비가 대부분 작은 값을 나타내었다. 이는 엉덩이 부위가 다른 부위들에 비해 볼록한 형태를 하고 있는 위치였기 때문이라고 할 수 있다. 그러므로 장축과 단축의 비는 인체가 어떤 형상을 하고 있는지와 다소 관련이 있음을 알 수 있었다. 특히 장축과 단축의 비가 가장 큰 위치인 진동/등 뒤 부위 5는 원형 격자의 변형이 아주 크게 발생하였다. 이 경우 주방향의 장축을 찾은 후 응력 계산에 필요한 θ의 값 측정 시 변형이 심하게 생겨 90ㅀ 이던 수직과 수평 사이각이 90°에 못 미치는 값(α)이 되는 것을 알 수 있었다. 그러므로 이 경우에는 의 방법으로 측정하였다. 이처럼 원형 격자의 변화가 심하게 되면 90°이던 수직과 수평 사이각이 한쪽은 90°보다 작아지고(α), 반대쪽은 90°보다 커지는(β) 형상이 생기는 것을 관찰 할 수 있었다. 이와 같은 결과는 원형 격자의 변형이 의복이 착용된 형상 특성과 밀접한 관련이 있음을 알려주는 것이었다.The major axis and the minor axis in the main direction can be expressed as the ratio of the length. The most difference between the major axis and the minor axis ratio was the vibration /
마지막으로 동작 자세의 석고에 실험 의복을 착용시키고 측정한 압력값과 실제 인체에 실험 의복을 착용시키고 같은 위치에서 측정한 압력값과 어느 정도의 차이가 있는지 살펴보았다. 이때 사용한 실험은 의복은 직물 B를 이용하여 축소 1단계로 제작한 패턴이었다. 인체상에서의 의복압은 도 30과 같은 동작 자세를 피험자에게 취하도록 한 뒤 같은 부위에서 공기주입식 의복압 센서를 인체와 의복사이에 삽입하여 압력값을 측정하였다. 3 부위 모두 인체에서 측정한 압력값이 석고에서 측정한 압력값보다 작은값을 나타내었다. 이러한 결과는 인체가 가지고 있는 점탄성의 특성에 의해 생긴 결과라고 할 수 있다. 그러므로 본 발명에서 제안한 예측식을 점탄성 특성을 지닌 인체에 바로 적용하기에는 무리가 있음을 알 수 있었다. 또한 인체는 부위에 따라 점탄성의 정도가 다르기 때문에 뼈가 있는 부위에서는 인체에서 측정한 의복압과 석고에서 측정한 의복압의 차이가 적었고 피하지방이 많은 부위에서는 둘 사이에 더 많은 차이가 발생하였다. 그러므로 좀 더 세밀하게 점탄성의 정도와 압력값과의 관계 파악이 필요함을 알 수 있었다. Finally, we examined the difference between the measured pressure and the measured pressure on the gypsum in the moving posture and the measured pressure on the actual human body. The experiment used at this time was a pattern produced in the first step of the garment using the fabric B. Clothing pressure on the human body was taken to the subject to the operation posture as shown in FIG. 30 and the air pressure type clothing pressure sensor was inserted between the human body and the garment at the same site to measure the pressure value. In all three parts, the pressure measured by the human body was smaller than the pressure measured by gypsum. These results can be said to be a result of the viscoelastic properties of the human body. Therefore, it can be seen that it is impossible to directly apply the prediction formula proposed in the present invention to a human body having viscoelastic properties. In addition, since the degree of viscoelasticity differs depending on the parts of the human body, the difference between the clothes pressure measured in the human body and the clothes pressure measured in the gypsum was small in the area of the bone, and the difference in the subcutaneous fat was much higher. Therefore, it is necessary to understand the relationship between the degree of viscoelasticity and the pressure value in more detail.
위에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 인체의 3차원 형태와 의복의 변형을 고려한 의복압 예측방법은 3차원 측정기술을 이용하여 직접 측정법으로 얻기 힘든 의복압을 보다 손쉽고 간편하게 예측할 수 있으며 인체의 3차원 복곡면의 형태 및 움직임에 따른 의복의 변화와 직물의 종류, 봉제, 인장강도 등을 고려하여 의복압 예측의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.As described above, the garment pressure prediction method considering the three-dimensional shape of the human body and the garment deformation according to the present invention according to the present invention can more easily and easily predict the garment pressure difficult to obtain by direct measurement method using the three-dimensional measurement technology In addition, it has the advantage of increasing the reliability of the garment pressure prediction in consideration of the change of the garment according to the shape and movement of the three-dimensional curved surface of the human body, the type of fabric, sewing, tensile strength and the like.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060022848A KR100742573B1 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Prediction of the clothing pressure based on 3d shape deformation and mechanical properties of fabrics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060022848A KR100742573B1 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Prediction of the clothing pressure based on 3d shape deformation and mechanical properties of fabrics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100742573B1 true KR100742573B1 (en) | 2007-07-25 |
Family
ID=38499511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060022848A KR100742573B1 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Prediction of the clothing pressure based on 3d shape deformation and mechanical properties of fabrics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100742573B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101040130B1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | 충남대학교산학협력단 | Method for detecting skin lines of non-extension |
KR101410629B1 (en) | 2012-12-11 | 2014-06-24 | 충남대학교산학협력단 | 3D functional underwear and method thereof considering 4D deformation of body surface |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0934952A (en) * | 1995-07-20 | 1997-02-07 | Toyobo Co Ltd | Dressing simulation method and device therefor |
JPH09159557A (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Wacoal Corp | Pressure distribution measuring device to design clothes and measuring method |
JP2002024859A (en) | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Gunze Ltd | Image display device and computer-readable recording medium |
JP2003221718A (en) | 2002-01-25 | 2003-08-08 | Nec Soft Ltd | Fitting system, method for fitting and fitting program |
-
2006
- 2006-03-10 KR KR1020060022848A patent/KR100742573B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0934952A (en) * | 1995-07-20 | 1997-02-07 | Toyobo Co Ltd | Dressing simulation method and device therefor |
JPH09159557A (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Wacoal Corp | Pressure distribution measuring device to design clothes and measuring method |
JP2002024859A (en) | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Gunze Ltd | Image display device and computer-readable recording medium |
JP2003221718A (en) | 2002-01-25 | 2003-08-08 | Nec Soft Ltd | Fitting system, method for fitting and fitting program |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101040130B1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | 충남대학교산학협력단 | Method for detecting skin lines of non-extension |
KR101410629B1 (en) | 2012-12-11 | 2014-06-24 | 충남대학교산학협력단 | 3D functional underwear and method thereof considering 4D deformation of body surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Petrova et al. | Three-dimensional body scan data analysis: Body size and shape dependence of ease values for pants' fit | |
Choi et al. | 3D body scan analysis of dimensional change in lower body measurements for active body positions | |
Hong et al. | A study of the relationship between clothing pressure and garment bust strain, and Young’s modulus of fabric, based on a finite element model | |
US7043329B2 (en) | Pressure garment | |
Watkins | Designing with stretch fabrics | |
Kuzmichev et al. | Virtual reconstruction of historical men’s suit | |
Mengna et al. | Pressure and comfort perception in the system “female body–dress” | |
Li et al. | A 3D biomechanical model for numerical simulation of dynamic mechanical interactions of bra and breast during wear | |
Naglic et al. | Analysis of 3D construction of tight fit clothing based on parametric and scanned body models | |
Watkins | Garment pattern design and comfort | |
Sun et al. | Finite element analysis on contact pressure and 3D breast deformation for application in women’s bras | |
Stjepanovič et al. | 3D virtual prototyping of clothing products | |
Geršak | Wearing comfort using body motion analysis | |
Petrak et al. | Sizing and fit for swimsuits and diving suits | |
KR100742573B1 (en) | Prediction of the clothing pressure based on 3d shape deformation and mechanical properties of fabrics | |
Kuzmichev et al. | Sizing and fit for pressure garments | |
Kim et al. | 3D pattern development of tight-fitting dress for an asymmetrical female manikin | |
Wu et al. | Study on the body girth dynamic size for wetsuit ease design | |
Gu et al. | Pattern alteration of women’s suits based on ease distribution | |
Kwong | Garment design for individual fit | |
Xu et al. | A study on impact factors of the distance eases between body and garment | |
Ng et al. | Dynamic ease allowance in arm raising of functional garment | |
Ng et al. | Photogrammetric prediction of girdle pressure | |
Yao et al. | Development of a 3D technology-based pattern prototype for female girdles | |
Wang | A study of ease distribution in relation to jacket pattern alteration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130626 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140701 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160627 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170626 Year of fee payment: 11 |