王朝晖，葛秋菊

（东华大学a.服装与艺术设计学院；b.现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051）

带有松量的工业化人台模型的构建

王朝晖a，b，葛秋菊a

（东华大学a.服装与艺术设计学院；b.现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051）

以18～29岁A体型女性人群为例，根据基本外套松量分布特点，制作试验用样衣，并通过TC2扫描着装与裸体人台，获得人体上半身距离松量，运用选取的型值点坐标，建立松量模型矩阵，利用逆向工程模块，实现松量人台的三维数字化模型的构建.最后，在松量人台上制作样衣，进行样衣试穿试验，得到了较好的服装试穿效果.此松量人台可提高立体裁剪的效率与合体性，为企业提供便捷的制衣方式.

服装；工业化人台；松量分布

现代服装业中，人台已经成为设计和工业生产中不可或缺的工具，贯穿服装研究、设计、生产、销售等各个流程.在教育研究、商场展示、工业生产领域，人台也得到了广泛的应用.

国内人台研究起步较晚，发展不成熟.国内对人体模型的研究主要集中在人体参数分析［1-2］、三维虚拟人体模型 的 开 发［3-5］和 人 体 建 模 方 法［6-8］上.三 维人体建模方法分为实物和数字化两种，实物建模因经济成本较高而不常被使用，一般采用数字化建模方法.数字化建模方法主要有两种：一种是用Maya，3Dmax软件修改并得到所需要的人体模型，该方法因费时且不便使用而未被业界广泛使用；另一种是在已获取的三维人体数据的基础上进行三维人体模型的构建［7］.例如采用点、直线、曲线构造的三维线框模型［9-10］方法，该方法运算速度较快，但是模型真实感较差；三角网格建模方法简单有效，三角片数量越多，对曲面拟合效果越好，但是由于数据点较多，影响运算速度［11］；参数化建模方法不同于传统的切割人台建模方法，通过创建适当的控制函数对模型的各个点信息进行单独的变化，这种方法得到的人体模型形态逼真，能较好地反映人体特征［8］.目前，一些国内学者根据人体模型开发了不同体型的裸体人台，但对于带有松量的人体模型研究很少.本文提出将成衣松量转移到人体模型上的设想，开发适应服装工业化生产需要的带松量人台.

课题组前期已建立18～29岁女性A体型上半身人体模型［5］.本文在此基础上，利用参数化建模方法，建立服装的基本松量模型，通过将松量矩阵加放到中间体矩阵上，得到带有松量的人体模型.

1 服装基本松量

在服装结构设计中，松量分为围度松量和距离松量.服装松量不仅直接影响服装的舒适性，而且影响服装的造型［12］.根据人体生理舒适量和运动舒适量的研究，服装胸围的最小松量为4.0～4.5 cm，臀围的最小松量为4.0 cm，腰围最小松量为1.0～1.5 cm［13］.

本文所开发的松量人台是用于外套类服装设计的立裁人台.根据服装基本松量的特点以及外套松量分布特点［14-15］，考虑到外套类服装着装时内衣厚度对服装松量的影响，将胸围和臀围松量各增大1.0 cm，则胸围松量为5.5 cm，臀围松量为5.0 cm.根据外套类服装的造型特点，腰围松量设置为4.0 cm.同时内衣的衣领厚度也对外套类服装的领围尺寸有一定影响，确定领围松量为1.0 cm.试验使用服装号型为160／84A的裸体人台，试验样衣尺寸以及特征部位的松量如表1所示.

表1 试验样衣相关尺寸Table 1 Size of experimental sample cm

在裸体人台上按照表1的规格要求，用白坯布进行立体裁剪.要求松量分布平衡，符合造型要求.图1（a）为试验样衣的款式图，图1（b）为实物图.

图1 试验样衣Fig.1 Sample for experiment

2 建立松量分布矩阵

2.1 人台与服装的三维扫描

利用TC2三维扫描仪扫描裸体人台与着装人台，提取裸体人台与着装人台的三维坐标数据.在AutoCAD中采用基点复制将裸体人台躯干与着装人台躯干进行合并.

根据人体特征和人台各部位在服装设计制作中的重要性，选择颈部最高点、肩端点、腋下点、胸围、下胸围、腰围、臀围和会阴点8个控制部位，将人体躯干按纵向分割成7个部分.根据每个部分的高度，并结合各区域的拟合要求，从颈部最高点到肩端点等分为20层，由肩端点到腋下点等分为20层，由腋下点到胸围线等分为10层，由胸围线到下胸围等分为8层，由下胸围到腰围线等分为10层，由腰围线到臀围线等分为20层，由臀围线到会阴点等分为10层.将裸体人台躯干和着装人台躯干进行纵向划分，分别获得74个特征截面.扫描的原始躯干部位为多面网格数据图，读取多面网格数据每层的型值点坐标，形成每层均匀间隔的型值点数据.以腰围截面中心点重新确立坐标原点，建立统一标准的坐标系.最后再进行拟合取样，用“等角度采样方法”获得每层61个数据点进行界面曲线差值拟合，得到裸体人台模型矩阵Tb与着装人台矩阵Tg，分别如式（1）和（2）所示.

矩阵共有74行，包含躯干部位的74个特征截面信息.每一行有61列，分别表示在［0，2π］内从x轴正方向出发，以6°为步长逆时针所取的截面射线距离.其中，i＝1，2，…，74，j＝1，2，…，61，ρb（i，6j-6）表示裸体人台第i层截面与x轴正方向角度为θ＝6j-6处的射线距离；ρg（i，6j-6）表示着装人台第i层截面与x轴正方向角度为θ＝6j-6处的射线距离.

2.2 松量分布矩阵

人体和服装各截面在各角度的松量值用矩阵的形式来表达，该矩阵称为松量分布矩阵，记作ΔT，包含了各截面上特定角度的距离松量值Δρ，即ΔT为Tg与Tb的差值，如式（3）所示.其中Δρ（i，6j-6）表示第i层截面与x轴正方向角度为θ＝6j-6处的距离松量值.

2.3 松量分布规律

人体截面关于y轴对称，当θ为0°时，射线方向与x轴正方向一致.因为特征截面的作图是完全对称的，即θ从90°～270°与270°～90°松量值的变化规律是一致的，取90°～270°的变化作为研究对象，图2为胸围、腰围、臀围3个截面的距离松量变化.

图2 各截面的距离松量变化Fig.2 Radial ease distribution of each cross-section

从图2的胸围截面松量分布可以看出，距离松量在人体的后背处（θ＝120°～138°）较小，在人体的胸高点处（θ＝222°）最小，在人体体侧部分（θ＝168°～186°）最大，而从人体的胸高点到前中心部位距离松量呈增大趋势.

从图2的腰围截面松量分布可以看出，腰围部位的距离松量不是均匀分布的，但其变化量波动较小，相比之下，在θ＝180°左右处射线松量距离最大.

由于服装对股沟的包裹，从图2的臀围截面松量分布可以看出，距离松量在后中心处（θ＝90°）最大，人体的体侧部位（θ＝144°～188°）相对较大，而在前侧部（θ＝200°～220°）处较小，在人体前中心（θ＝270°）处最小.

3 构建三维松量人台模型

3.1 建立松量人台矩阵

文献［5］通过对18～29岁女性A体型研究分析，已建立中间体矩阵T＊，见式（4）.ρ＊（i，θ）表示18～29岁女性A体型模型第i层截面与x轴正方向成θ处的射线距离.

中间体矩阵T＊与裸体人台矩阵Tb和着装人台矩阵Tg有着相同的表示形式，因此18～29岁女性A体型的外套松量人台模型的特征矩阵Ts即为中间体特征矩阵与松量矩阵之和，见式（5）.ρs（i，6j-6）表示18～29岁女性A体型的外套松量人台模型第i层截面与x轴正方向成θ＝6j-6处的射线距离.

3.2 构建松量人台网格模型

松量人台特征矩阵表示人台躯干表面74×61个数据点的极坐标值，而三维建模是在直角坐标系下完成的，因此必须将矩阵Ts转换成直角坐标系下的型值点信息.转换语法为Matlab中的pol2cart函数，该函数的命令为［x，y］＝cart2pol（θ，ρ）.运用AutoCAD建立三维网格模型如图3所示.

图3 松量人台网格模型Fig.3 The grid model of mannequin with ease allowance

3.3 基于Pro／E逆向工程的模型重构

逆向工程［16］（reverse engineering）也称反求工程，是相对正向设计而定义的一种设计方法.Pro／SCANTOOLS模块中的独立几何是Pro／E中一个很实用的超级特征，用于逆向工程设计.本文运用该模块来重构人台模型.选中松量人台模型每一层截面上的61个型值点，创建依次通过型值点的封闭型曲线，形成松量人台表面的74条型曲线.利用截面线创建边界混合曲面，从而构造出光顺的型曲面.将型曲面实体化，并保存为igs格式.松量人台的实体模型如图4所示.

图4 松量人台的虚拟模型Fig .4 The virtual model of mannequin with ease allowance

运用Pro／E中的Pro／NC模块来实现松量人台的数控加工.Pro／NC模块可以根据前期所构建的＊.igs格式的松量人台三维模型，自动对加工轨迹的每个节点进行计算和数值处理后，生成数控加工的相关文件，该文件包括刀位数据文件、刀位清单、操作报告、中间模型和机床控制文件.经过相应的后处理，自动生成数控加工程序.通过数控加工技术，将构建的虚拟三维松量人台转化成松量人台的实体模型，然后通过玻璃钢模型的制作进行人台的翻制.考虑到人台不仅要反映真实的人体特征，还要对人体进行适当的美化，因此，在人台翻制的过程中对胸部造型进行了适当的修正，使得人台的胸部更丰满，表达出女性的曲线美.完整的松量人台如图5所示.

4 松量人台的检验

在松量人台上进行合体装的立体裁剪，要求衣片与人台表面自然服贴，经纬丝缕横平竖直，胸腰臀曲线形态优美，在颈部、胸部、腰部处衣服与松量人台的合体性较高，松量较小.

图5 松量人台Fig.5 Mannequin with ease allowance

为了确定人台形态的实用性，使用本文构建的松量人台进行紧身合体外套的制作，同时用没有松量的人台进行相同尺寸合体外套的制作，然后选择相应的18～29岁年龄段A体型女性进行该款外套试穿比较，观察其廓型和合体性的差异.试穿时，要求试穿者的穿着状态与实际生活中的着装状态一致，内穿文胸、衬衫和毛衣.根据松量人台制作的外套的试穿效果如图6所示.由图6可以看出，在人体的颈部、肩部、胸部、腰部及臀部有松量，且松量分布均衡，正面观察侧缝曲线合体且优雅美观.通过松量人台制作的外套在肩部、前胸、后背、胸部、前腰、后腰、底摆等部位都有较高的合体性，且廓形美观.用没有松量的人台进行相同尺寸合体外套的制作（见图7），前腋下余量较多，后背松量过多，后臀部略紧，松量分布不均衡，后腰部的合体性也不够理想.由此说明本文构建的松量人台对于该类体型人群有较好的实用性.

图6 松量人台制作样衣Fig.6 The sample made up using mannequin with ease allowance

图7 裸体人台制作样衣Fig.7 The sample made up using nude mannequin

5 结 语

本文在课题组前期研究的基础上，根据服装基本松量和松量分布规律设定试验用样衣尺寸，并根据TC2扫描裸体人台与着装人台，得到人体上半身74个截面距离松量矩阵模型.将松量分布矩阵与中间体矩阵相加获得松量人台特征矩阵，实现了中间体模型的松量加放.采用AutoCAD软件建立线框模型后，利用Pro／E逆向工程模块进行曲面重构和实体建模，构建了松量人台的三维数字化模型.并通过后期石膏模型、玻璃钢模型和包布工序，制作出带有松量的实体人台模型.最后，使用本文构建的松量人台进行紧身合体外套的制作，同时在没有松量的人台上进行相同尺寸合体外套的制作，然后选择相应的18～29岁年龄段A体型女性进行试穿比较，进行主观评价其廓型与合体度.使用本文构建的松量人台制作的外套样衣松量分布均衡，在人体肩部、后背、胸部、腰部、底摆等部位的合体性优于使用没有松量的人台上制作的样衣，廓形优雅美观.此松量人台模型将有较高的合体性与有效性，为实现高效率、高精度和批量化生产服装提供依据.

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Development of Industrialized Mannequin with Ease Allowance

WANGZhao-huia，b，GEQiu-jua

（a.Fashion and Art Design Institute；b.Key Laboratory of Clothing Design ＆Technology，Ministry of Education，Donghua University，Shanghai 200051，China）

The females of 18 to 29 years old with A body type are selected to make the experimental sample using the jacket ease distribution model.Then，the mannequin with and without jackets is scanned by a TC2Body Scanner in order to get the radial ease allowance（REA）.The coordinate of the data points obtained by TC23D Scanning are used to establish the ease matrix.The three-dimensional digital mannequin is constructed with ease allowance by using the Pro／Engineer reverse engineering module.Finally，a sample is made up based on the mannequin with ease allowance and the fitting test is conducted.The appearance of the sample is satisfactory for fit.This mannequin with ease allowance can improve efficiency and clothing fitness，and provide a convenient way to make clothing for apparel company.

garment；industrialized mannequin；ease distribution

TS 941.2

A

2014-05-16

上海高校知识服务平台（海派时尚设计及价值创造知识服务中心）资助项目（13S107024）

王朝晖（1967—），女，上海人，教授，博士，研究方向为服装人体工学与服装结构设计.E-mail：wzh＿sh2007＠dhu.edu.cn

1671-0444（2015）05-0620-05