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Technisches
Gebiet und Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Simulation des Ankleidens einer
Schneiderpuppe und findet insbesondere in der Bekleidungs- und/oder
der Schneiderindustrie Anwendung.
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Industrielle
der Bekleidungsindustrie verwenden zunehmend Datenbasen, in welchen
die Kleidungsstücke
in zwei Dimensionen klassifiziert oder ins Register aufgenommen
sind. Es wird also versucht, ausgehend von den in diesen Basen enthaltenen
Daten das Ankleiden einer Schneiderpuppe zu simulieren, ohne dass
eine Ausführungsphase
an einer herkömmlichen „reellen" Schneiderpuppe vollzogen
werden muss.
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Genauer
gesagt beschreibt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Anbringen eines zunächst
durch seine Stoffteile in zwei Dimensionen beschriebenen, schwebenden
Kleidungsstücks
an einer virtuellen Schneiderpuppe. Aufgabe ist es, die Teile in
einem dreidimensionalen Raum (3D) zusammenzunähen und das so erhaltene Kleidungsstück um die
virtuelle Schneiderpuppe herum in einer korrekten Position anzubringen.
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Nach
einem bekannten Verfahren, welches in 1 abgebildet
ist, werden zusammenzufügende
Kleidungsstückteile 2, 4, 6,
annähernd
gegenüber
ihrer endgültigen
Position um eine Schneiderpuppe 8 angebracht. Anschließend werden
die zu nähenden
Linien durch „Gummibänder" 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 verbunden.
Die Simulation des Gewebes wird anschließend in „Schwerelosigkeit" vollzogen. Die Teile
nähern
einander an und stabilisieren sich schließlich Rand an Rand. Nun muss
nur noch genäht
werden.
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Die
Simulation des Annäherns
der Teile gemäß diesem
Verfahren ist sehr zeitaufwendig, da die Berechnung des physikalischen
Verhaltens eines durchschnittlich steifen Gewebes wie Baumwolle
die Verwendung von Algorithmen zur Integration von Differentialgleichungen
vom Typ Euler oder Runge-Kutta impliziert, mit einem Zeitschritt,
welcher deutlich geringer ist als die kürzeste ungedämpfte Schwingungshalbperiode
der Differentialgleichung (ein Überschreiten
dieses Zeitschrittes impliziert eine exponentielle Erhöhung der
Fehler, und folglich platzt das Gewebe).
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Für eine vernünftige Vermaschung
der Teile (Dreiecke von Zentimetergröße), eine flächenbezogene Masse
M von etwa 0,2 kg/m2, eine Steifigkeit k
in Kette/Schuss von ungefähr
1000 N/m, ist man gezwungen, einen Zeitschritt von 0,1 Millisekunde
anzunehmen. Man erhält
folglich eine Frequenz von etwa 1 kHz (f = √(k/M/2π).
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Andere
Methoden zur Auflösung
von Differentialgleichungen, sogenannte implizite Methoden, ermöglichen,
diesen Zeitschritt zu überschreiten,
jedoch übersteigen
die Kosten für
deren Anwendung aufgrund der Nichtlinearität der Gleichungen und der Berechnungen
bezüglich
der Kollisionen den erzielten Gewinn.
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Nun
entspricht ein herkömmliches
Kleidungsstück
(eine Bluse) etwa 1,5 m2 Stoff. Mit einer
mittleren Vermaschung von 1 cm2 erhält man eine
Vermaschung dieses Kleidungsstücks
von etwa 15000 Elementen. Jeder Schritt der Berechnung erfordert
die Messung der an jedem Element angreifenden Kräfte und folglich mindestens
vier Messungen des Abstandes, der es von den benachbarten trennt
(Kette, Schuss und Scherkräfte),
was in 3D 12 Subtraktionen, 12 Multiplikationen und vor allem 4
Quadratwurzelziehen entspricht. Man ist also veranlasst, bei jedem
Zeitschritt ungefähr
60000 Quadratwurzeln zu bilden und mindestens 180000 Multiplikationen
durchzuführen.
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Merkwürdigerweise,
und unglücklicherweise,
zwingt die Zugabe von Viskositäten
in der Größenordnung
der kritischen Viskositäten,
den Zeitschritt weiter zu verringern. Man kann also nicht hoffen,
die kinetische Annäherungsenergie
sehr schnell abzuleiten. Eine sehr hohe Annäherungsgeschwindigkeit (bedingt
durch sehr steife Gummibänder)
hat Faltenwerfen und Verziehen zur Folge und kann auch dazu zwingen,
den Zeitschritt zu verringern. Man kann also wahrscheinlich nicht
hoffen, die Teile in weniger als 1 Sekunde simulierter Zeit, nämlich 10000
Rechenschritten zu verbinden. Erhalten werden insgesamt 1,8 Milliarden
Multiplikationen und 600 Millionen Quadratwurzelziehen. Des Weiteren
ist die Zeit zum Verwalten der Kollisionen Stoff/Stoff und Stoff/Schneiderpuppe
hinzuzufügen.
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Es
sind verschiedene Optimierungen möglich, jedoch bleibt die Gesamtrechenzeit
gewaltig (ungefähr zehn
Minuten auf einem „Pentium
2"-Mikroprozessor).
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Die
US – 5
615 318 beschreibt ein Verfahren, bei dem zunächst durch Zusammenfügen der
Kleidungsstückteile
eine dreidimensionale Form hergestellt wird. Anschließend werden
Abschnitte eines Standardschneiderpuppenmodells ausgedehnt, bis
einige dieser ausgedehnten Abschnitte Abschnitten der 3D-Form entsprechen,
und wobei zwischen der Schneiderpuppe und dem Kleidungsstück im Bereich
der anderen Abschnitte Zwischenräume
gelassen werden.
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Die
Berechnung der Ausdehnung ist ziemlich komplex. Sie erfordert, entsprechende
charakteristische Punkte an der Schneiderpuppe und an den Teilen
jedes Kleidungsstücks
zu markieren und Längen
charakteristischer Bögen
zu berechnen, welche durch bestimmte dieser charakteristischen Punkte
gehen. Die charakteristischen Bögen
gehen beispielsweise durch den Hals, die Schultern oder den Oberkörper. Für einen
jeden dieser Bögen
wird ein Ausdehnungsfaktor abgeleitet.
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Die
Komplexität
der Berechnungen sowie die Länge
der Berechnungszeiten benachteiligen auch jegliche Ausbildung der
Teile durch Ausschneiden aus einem Stoff oder einem Material.
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Darlegung
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist ein Verfahren zum bildlichen Darstellen eines
aus Kleidungsstückteilen
zusammengesetzten Kleidungsstücks
auf einer virtuellen Schneiderpuppe oder auf einer Darstellung einer Schneiderpuppe
oder eines Schneiderpuppenmodells, oder um eine virtuelle Schneiderpuppe
oder ein dreidimensional dargestelltes Schneiderpuppenmodell mit
Kleidungsstückteilen
zu bekleiden, wobei dieses Verfahren umfasst:
- – das Anbringen
der Kleidungsstückteile
auf der Oberfläche
der Schneiderpuppe,
- – das
Verbinden der Kleidungsstückteile
längs ihrer
Nahtlinien,
- – und
das Entspannen der Kleidungsstückteile
ausgehend von ihrer Position auf der Oberfläche der Schneiderpuppe in ihre
Gleichgewichtsposition auf der Schneiderpuppe.
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Das
Kleidungsstückteil
und das Schneiderpuppenmodell können
durch in einem Speicher eines Computers abgelegte Daten dargestellt
werden.
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Erfindungsgemäß werden
die Teile zunächst
aneinanderstoßend
ohne Rücksicht
auf die Geometrie oder das physikalische Verhalten des Stoffes auf
die Oberfläche
der Schneiderpuppe „gemalt". Mit anderen Worten,
die Teile werden auf die Schneiderpuppe aufgelegt. Für diesen
Schritt werden die Teile ohne Zerreißen noch Überschneiden kontinuierlich
verformt.
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Sie
werden anschließend
durch geometrische Nähe „genäht".
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Schließlich wird
die Kompressionsenergie des Gewebes minimiert; das Gewebe wird entspannt
oder „wieder
aufgeblasen". Es
geht von einem Zustand, in welchem diese Kompressionsenergie hoch
ist, in einen Zustand, in dem sie auf einen mit der Position des
Kleidungsstücks
auf der Schneiderpuppe kompatiblen Wert reduziert ist.
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Die
erhaltene 3D-Form ist nun für
die Simulation des Fallvermögens
des Stoffes bereit.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist gegenüber
den Methoden, welche die Simulation des Gewebes zum Bewerkstelligen
des Anbringens, des Nähens
und des Anziehens des Kleidungsstückes verwenden, wobei zu jedem
Augenblick die Maße
und die Spannungen im Gewebe berücksichtigt
werden, eine verringerte Berechnungszeit auf.
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Die
Erfindung vermeidet die vorhergehenden Schritte der Simulation des
Stoffes, dann der Annäherung
des Stoffes an den Körper
oder die Schneiderpuppe. Sie vermeidet insbesondere die Berechnungen
des physikalischen Verhaltens des Stoffes vor dem Zusammenfügen. Sie
ermöglicht,
die Probleme der Berechnungszeit zu lösen, indem die mit der Simulation
des Stoffes und der Annäherung
des Stoffes verbundenen physikalischen Belastungen beseitigt werden
und indem das Nähen
(Verbinden der Teile des Kleidungsstückes) direkt realisiert oder
simuliert wird.
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Genauer
gesagt ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren,
die Einhaltung der Geometrie (Einhaltung der Längen, der Winkel des Stoffes)
vorübergehend
beiseite zu lassen, um lediglich die in der Topologie herkömmlichen
Kontinuitätsbeziehungen
zu beachten; sie verwendet nur kontinuierliche Verformungen.
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Schließlich ermöglicht die
Erfindung, die komplexen Ausdehnungsberechnungen zu vermeiden, welche
eine Verformung der Schneiderpuppe implizieren; insbesondere verwendet
die Entspannung eine Verformung des Kleidungsstückes, aber nicht der Schneiderpuppe.
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Nach
einem besonderen Aspekt der Erfindung umfasst das Anbringen der
Kleidungsstückteile
auf der Oberfläche
der Schneiderpuppe das Aufstellen einer Punkt-zu-Punkt-Beziehung,
oder bijektiven und kontinuierlichen Beziehung, zwischen dem Stück oder
einem Teil dieses Stücks
oder für
ein solches Teil repräsentativen
Punkten, und einem entsprechenden Abschnitt der Oberfläche der
Schneiderpuppe oder Punkten eines solchen Abschnittes.
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Diese
Beziehung ermöglicht
es, das Kleidungsteilstück
auf der Schneiderpuppe aufzubringen oder aufzulegen.
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Der
Entspannungsschritt kann dann umfassen:
- – das Unterteilen
des Kleidungsteilstücks
in eine erste Einheit von Teilen,
- – das
Verformen dieser Einheit von Teilen unter Minimieren einer Energiefunktion,
welche die Energie des mechanischen Zugs sein kann.
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Er
kann weiterhin umfassen:
- – das Unterteilen des Kleidungsteilstücks in eine
zweite Einheit von Teilen, welche kleiner sind als die Teile der
ersten Einheit,
- – das
Verformen dieser zweiten Einheit von Teilen unter Minimieren einer
Energiefunktion, welche auch hier die Energie des mechanischen Zugs
sein kann.
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Die
Verformungen können
derart gewählt
sein, dass die topologischen Beziehungen des euklidischen Volumens
berücksichtigt
werden. Das Ergebnis dieser Wahl ist, dass die Berechnung der Kollisionen
des Gewebes unnötig
wird.
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Eine
solche Verformung kann beispielsweise umfassen:
- – ein Verschieben
entlang von Feldlinien, welche von der Schneiderpuppe ausgehen,
- – ein
Verschieben entlang der Oberfläche
des Gewebes in die anderen Richtungen.
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Aufgabe
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Kleidungsstückteilen,
welches umfasst:
- – die vorhergehende bildliche
Darstellung des Kleidungsstücks
auf einer virtuellen Schneiderpuppe gemäß einem Verfahren wie es im
Vorangehenden beschrieben ist,
- – die
Herstellung der Stücke
des Kleidungsstücks.
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Die
bildliche Darstellung kann an einem anderen Ort als dem Ort der
körperlichen
Herstellung der Kleidungsteilstücke
erfolgen, wobei die Daten über
die bildlich dargestellten Kleidungsteilstücke nach bildlicher Darstellung
oder Simulation an den Ort der Herstellung der Kleidungsteilstücke übertragen
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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So
betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum bildlichen Darstellen
von Kleidungsstückteilen
an einer Schneiderpuppe, mit:
- – Mitteln
zum Berechnen oder speziell programmierten Mitteln, um:
- – das
Kleidungsstückteil
auf der Oberfläche
der Schneiderpuppe oder auf einer von der Oberfläche der Schneiderpuppe abgeleiteten
Oberfläche
anzubringen,
- – die
Kleidungsstückteile
entlang ihrer Nahtlinien zusammenzufügen,
- – eine
Entspannung der Kleidungsstückteile
ausgehend von ihrer Position auf der Oberfläche der Schneiderpuppe hin
zu ihrer Gleichgewichtsposition auf der Schneiderpuppe zu bewirken,
und
- – Mitteln,
um die Schneiderpuppe mit den Kleidungsstückteilen auf der Schneiderpuppe
bildlich darzustellen.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
die ausgewählte
Schneiderpuppe und/oder die ausgewählten Kleidungsstückteile
zuvor bildlich darzustellen.
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Diese
Vorrichtung kann ferner Mittel umfassen, um ein ausgewähltes Kleidungsstückteil zu ändern oder
um ein Kleidungsstückteil
durch ein anderes Kleidungsstückteil
zu ersetzen.
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Aufgabe
der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Herstellen von Kleidungsstückteilen,
mit:
- – einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum bildlichen Darstellen, wie oben,
- – Mitteln
zum Bewirken des Zuschneidens von Kleidungsstückteilen,
- – Mitteln
zum Übertragen
von Daten zwischen der Vorrichtung zur bildlichen Darstellung und
den Mitteln zum Bewirken des Zuschneidens der Kleidungsstückteile.
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Die
Mittel zum Bewirken des Zuschneidens der Kleidungsstückteile
können
von einem Mikrocomputer angesteuert werden, wobei die Mittel zum Übertragen
von Daten nun die Vorrichtung zur bildlichen Darstellung und den
Mikrocomputer miteinander verbinden.
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Die
Mittel zum Übertagen
von Daten können
beispielsweise Teil eines Kommunikationsnetzes sein.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in Anbetracht der folgenden
Beschreibung besser hervorgehen. Diese Beschreibung bezieht sich
auf die als Erläuterung
und nicht einschränkend
zu verstehenden Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen, in denen:
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1 ein Verfahren zur Simulation
des Zusammenfügens
nach dem Stand der Technik veranschaulicht;
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die 2 bis 6 Beispiele für Schritte zum Aufbringen von
Kleidungsstückteilen
auf einer Schneiderpuppe im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens
sind;
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7 einen Schritt zum Einfügen einer
homologen Linie an einer Schneiderpuppe veranschaulicht;
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8 schematisch einen Abschnitt
einer Schneiderpuppe und ein System zur Bestimmung in elliptischen
Koordinaten darstellt;
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die 9A und 9B schematisch charakteristische Linien
eines Teils einer Schneiderpuppe bzw. einen Teil einer Schneiderpuppe
zeigen, welcher zu einem Kleidungsstückteil topologisch homolog
ist;
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10 den Schneiderpuppenteil
der 9B in Abwicklung
in einer Ebene darstellt;
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11 eine Dreiecksaufteilung
eines Kleidungsstückteils
darstellt;
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12 Schritte eines Verfahrens
darstellt, um ein Kleidungsstückteil
auf die Schneiderpuppe aufzulegen;
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13 schematisch ein ökonomisches
Verschiebungsverfahren darstellt, um die Längen einer komprimierten Kette
von Geraden wieder herzustellen;
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14 Schritte eines erfindungsgemäßen Entspannungsverfahrens
darstellt;
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die 15A und 15B einen von Dreiecken umgebenen Vermaschungsknoten
darstellen;
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16 ein Vieleck in einer
Einheit von Dreiecken darstellt, wobei dieses Vieleck alle Punkte
enthält, welche
die Außenumrisse
aller Dreiecke sehen;
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die 17A und 17B die Verschiebung eines Dreiecksvermaschungspunktes
darstellen, welche die Probleme des Wendens vermeidet;
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18 den Verschiebungsbereich
eines Dreiecksvermaschungspunktes darstellt, welcher mit der Bedingung
des Nichtwendens verträglich
ist;
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19 schematisch ein allgemeines
Verfahren zum Ankleiden einer Schneiderpuppe, zum Simulieren und
zur „Tragbarkeits"-Analyse gemäß der Erfindung
darstellt;
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20 die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ankleiden einer Schneiderpuppe darstellt;
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die 21A und 21B eine Vorrichtung zur Ausführung der
Erfindung darstellen, und
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22 eine Zuschneidvorrichtung
zeigt, welche mit einer Vorrichtung zum Simulieren und zum bildlichen
Darstellen gemäß der Erfindung
gekoppelt ist.
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Detaillierte
Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung
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Im
Folgenden wird mit „Schneiderpuppe" eine Computerdarstellung
des Volumens (oder des nützlichen
Teils des Volumens) einer Bekleidungspuppe oder eines menschlichen
Körpers
bezeichnet. Zur Erläuterung
wird angenommen, dass das Volumen durch seine Außenfläche beschrieben wird, welche
selbst als eine Dreiecksvermaschung beschrieben ist, wobei die Scheitelpunkte
der Dreiecke der Vermaschung Punkte dieser Außenfläche sind. Andere Darstellungen
sind möglich
(parametrische Außenfläche oder
aber durch Voxel (kleine Volumenelemente) definiertes Volumen).
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Die
Schneiderpuppe kann folglich durch in einem Speicher eines Computers
oder eines Computersystems abgelegte Daten dargestellt werden, wobei
diese Daten beispielsweise einer Dreiecksvermaschung oder einer
parametrischen Außenfläche oder
diesen Voxeln entsprechen.
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Es
können
in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Parametern, wie zum Beispiel dem Alter und/oder dem
Geschlecht der Person, welche die Schneiderpuppe darstellt, verschiedene
Typen von Schneiderpuppen definiert werden. Es ist möglich, verschiedene
Schneiderpuppentypen vorzusehen und eine Auswahl eines besonderen
Schneiderpuppentyps vorzunehmen. Insbesondere kann zunächst eine „Schneiderpuppen"-Datenbasis definiert
werden, in welcher ein Benutzer je nach Bedarf eine besondere Schneiderpuppe
auswählen kann.
Eine solche Datenbasis kann zuvor in einem Computersystem, wie es
weiter unten in diesem Text beschrieben wird, abgespeichert werden.
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Das
Patent US-5 850 222 beschreibt ein Schneiderpuppenmodeling, welches
im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
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Das „Kleidungsstück" bedeutet die Computerdarstellung
der zweidimensionalen (2D) Stücke
eines Kleidungsstücks
durch ihre Finishlinien und ihr Zuschneiden. Das Finish eines Stücks ist
die Gesamtheit der Linien, welche den sichtbaren Teil des einmal
angebrachten Stücks
begrenzen. Das Finish enthält
die Nahtlinien, die sichtbaren Grenzen der Säume und die Falten- oder Abnäherlinien.
Das Finish ist einem impliziten Innen-Begriff zugeordnet. Das außerhalb
des Finish befindliche Gewebeteil (d.h. zwischen der Ausführung und dem
Zuschneiden) wird als Nähwert
bezeichnet. Es wird angenommen, dass die Stücke mit der der Kettenrichtung
des Gewebes (der „gerade
Faden") entsprechenden
Achse x beschrieben werden, dort wo sie zugeschnitten werden sollen.
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Das
Kleidungsstück
kann also durch in einem Speicher eines Computers oder eines Computersystems
abgelegte Daten dargestellt werden, wobei diese Daten beispielsweise
den Finish- und Zuschneidlinien entsprechen.
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Auch
hier können
in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Parametern, wie zum Beispiel dem Alter und/oder
dem Geschlecht der Person, für
welche das Kleidungsstück
bestimmt ist, verschiedene Typen von Kleidungsstücken definiert werden. Es ist
möglich,
verschiedene Typen von Kleidungsstücken vorzusehen und eine Auswahl
eines besonderen Kleidungsstücktyps
vorzunehmen. Insbesondere kann zunächst eine „Kleidungsstück"-Datenbasis definiert
werden, in welcher ein Benutzer je nach Bedarf ein besonderes Kleidungsstück auswählen kann.
Eine solche Datenbasis kann auch zuvor in einem Computersystem,
wie es weiter unten in diesem Text beschrieben wird, abgespeichert
werden.
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Ein
vorangehender Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann also in
der Auswahl und/oder der bildlichen Darstellung eines besonderen
Schneiderpuppentyps und eines besonderen Kleidungsstücktyps bestehen.
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Im
Allgemeinen wird erfindungsgemäß ein erster
Schritt zum Anbringen der Teile des Kleidungsstücks auf der Oberfläche oder
an der Oberfläche
der Schneiderpuppe vollzogen. Für
diesen Schritt wird jedoch nicht die Einhaltung der Geometrie oder
des physikalischen Verhaltens des Gewebes berücksichtigt. Es werden lediglich
die in der Topologie herkömmlichen
Kontinuitätsbeziehungen
berücksichtigt;
beispielsweise werden die Verformungen kontinuierlich vollzogen,
ohne Zerreißen
noch Überschneiden.
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Nach
einem Beispiel, welches in 2 abgebildet
ist, wird ein Teil 30, ein sogenanntes „halbes Vorderteil", auf die entsprechende
Oberfläche
des Oberkörpers 32 einer
Schneiderpuppe aufgelegt.
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Im
Falle von Teilstücken
ist es möglich – wie in 3 veranschaulicht – Bruchstücke 34, 36 (oder
die abgespeicherten Daten oder die entsprechenden, für diese
Bruchstücke
repräsentativen
Einheiten gespeicherter Daten) zuvor zu vereinigen, um ein auf das
Teil 32 der Schneiderpuppe aufzubringendes Stück 30 (oder
die für
ein solches Stück
repräsentativen
Daten) zu erhalten. Ein jedes der Bruchstücke 34, 36 kann
zunächst
Teil der von dem Konfektionsschneider verwendeten Datenbank sein.
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Im
Falle eines Kleidungsstückteils 38 mit
einem oder mehreren Faltenschnitten) 40 ist es auch möglich – wie in 4 veranschaulicht – letztere(n)
vor dem Auflegen oder Anbringen des Teils auf die bzw. an der Schneiderpuppe
wieder zu verschließen.
Dieses Verschließen
der Abnäher
erfordert keine Berücksichtigung der
Längen
des Teils. Es erfolgt anhand der Daten, welche dem Kleidungsstückteil entsprechen.
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In
bestimmten Fällen
atypischer oder komplexer Teile ist es vorzuziehen, das Teil (oder
die Daten, welche dem Teil entsprechen) in Unterteile herkömmlicherer
Form zu unterteilen, so dass der Schritt des Anbringens oder des
Auflegens des Teils auf der bzw. die Oberfläche der Schneiderpuppe vereinfacht
wird.
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So
stellt 5 ein Teil 40 von
zunächst
komplexer Form dar, welches das Vorder- und das Hinterteil von ein und demselben
halben Teil enthält.
Ein Zuschneiden ermöglicht,
hiervon das Vorderteil 30 abzutrennen, welches anschließend auf
die Schneiderpuppe 32 aufgebracht wird. Auch hier erfolgt
ein entsprechendes Zuschneiden der das Teil 40 darstellenden
Daten.
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In
gewissen Fällen
wird, je nach Art des Kleidungsstücks oder des Teils, vorletzteres
oder letzteres nicht direkt auf die Anfangsoberfläche der
Schneiderpuppe, sondern auf eine Oberfläche aufgelegt, welche von der
Schneiderpuppe oder von der Außenfläche, welche
die Schneiderpuppe definiert, abgeleitet ist.
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Dieses
Ergebnis kann durch Berechnen der konvexen Hülle der Nutzfläche der
Schneiderpuppe oder des betrachteten Teils der Schneiderpuppe erzielt
werden.
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Im
Falle einer Nutzfläche
mit zwei getrennten Teilen der Schneiderpuppe kann auch die Oberfläche berechnet
werden, welche sich aus der Anhäufung
konvexer Vielecke gewählter
Abschnitte, beispielsweise horizontaler, der beiden betrachteten
Teile der Schneiderpuppe ergibt.
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Wie 6 veranschaulicht, entspricht
das Kleidungsstück
beispielsweise im Falle eines Rockes 44 (oder eines Kleids
etc.) topologisch nicht mehr der Oberfläche der Schneiderpuppe 48:
Die Oberfläche
des Rockes weist, sobald dieser in drei Dimensionen aufgelegt ist,
zwei Löcher 43, 45 auf,
während
die Nutzfläche der
Schneiderpuppe (reduziert auf die Beine und das Becken) drei Löcher 47, 49, 51 aufweist.
Die Oberfläche der
Schneiderpuppe wird also korrigiert, indem der Raum zwischen den
beiden Beinen ausgefüllt
wird. Die einfachste Methode ist, eine Schneiderpuppe zu verwenden,
welche diese Eigenschaft bereits aufweist. Dieses Ergebnis kann
auch automatisch erhalten werden, indem die konvexe Hülle der
Nutzfläche
der Schneiderpuppe oder, noch einfacher (hinsichtlich der Berechnungszeit),
indem die Oberfläche
berechnet wird, welche sich aus der Anhäufung der konvexen Vielecke
von horizontalen Abschnitten der Beine ergibt.
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So
zeigt 6 das Auflegen
einer Rockbahn 44 auf eine von der Schneiderpuppe 48 abgeleitete Oberfläche 46.
Das Ergebnis ist gleichbedeutend mit dem Einführen der beiden Beine in eine
Hülse.
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Die
Wahl unter den verschiedenen Techniken, die im Vorangehenden in
Verbindung mit den 2 bis 6 dargelegt sind, erfolgt
aufgrund der Kenntnis des Kleidungsstücktyps, des Teiltyps und von
charakteristischen Punkten und/oder Linien der Teile.
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Auch
hier erfolgen alle Umwandlungen und Berechnungen anhand der die
Schneiderpuppen und/oder das Kleidungsstück darstellenden Daten.
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Um
den Schritt des Auflegens des Teils auf die Schneiderpuppe (oder
des Anlegens an die Schneiderpuppe) durchzuführen, kann eine Punkt-zu-Punkt-Beziehung
zwischen dem Teil und der Oberfläche
der Schneiderpuppe oder zwischen den das Teil bzw. die Oberfläche der
Schneiderpuppe darstellenden Einheiten von Daten definiert werden.
Diese Beziehung berücksichtigt
die herkömmlichen
Kontinuitätsbeziehungen
der Topologie.
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So
ist jeder Punkt der Oberfläche
der Schneiderpuppe oder (in dem oben, in Verbindung mit 6 beschriebenen Fall) der
von der Schneiderpuppe abgeleiteten Oberfläche einem einzigen Punkt des
Kleidungsstücks
oder des aufzulegenden Kleidungsstückteils zugeordnet.
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Allgemeiner
gesagt können
bijektive und kontinuierliche Beziehungen (Homologien) zwischen
den 2D-Teilen des Kleidungsstücks
(oder den entsprechenden repräsentativen
Daten) und Oberflächenabschnitten
der Schneiderpuppe oder einfach von der Schneiderpuppe abgeleiteten
Oberflächenabschnitten
(oder den entsprechenden repräsentativen
Daten) definiert werden.
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Die
oben in Verbindung mit den 2 bis 6 gegebenen Beispiele können also
mit Worten kontinuierlicher eineindeutiger oder Punkt-zu-Punkt-Beziehung
oder in Worten kontinuierlicher Bijektion, d.h. Homologie beschrieben
werden.
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2 entspricht folglich einer
Homologie zwischen einem halben Vorderteilstück und der entsprechenden Oberfläche der
Schneiderpuppe, und 6 einer
Homologie zwischen einer Rockbahn und einer von der Schneiderpuppe
abgeleiteten Oberfläche.
Im Falle der 5 ermöglicht die
Tatsache des vorherigen Zuschneidens des komplexen Teils, die Berechnung
der Homologie zu vereinfachen.
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Allgemeiner
gesagt können
zwischen dem Kleidungsstück
und der Schneiderpuppe (oder dem Körper), die bzw. den es kleidet,
oder zwischen den dieses Kleidungsstück oder diese Schneiderpuppe
oder diesen Körper
darstellenden Daten topologische Beziehungen definiert werden, Beziehungen,
die durch Oberflächen
und/oder Kurven und/oder homologe Punkte ausgedrückt werden.
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So
kann bzw. können – im Falle
eines Teilstückes 50 – nach einem
weiteren, in 7 abgebildeten Beispiel
an der Schneiderpuppe 32 eine oder mehrere Grenzlinie(n) 52 hergestellt
werden, welche zu der oder den nicht herkömmlichen Linie(n) 53 des
Stücks 50 homolog
ist bzw. sind.
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Weiter
unten wird ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Korrespondenz
oder homologen Beziehung beschrieben.
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Außerdem wird
eine Vermaschung, beispielsweise eine Dreiecksvermaschung, des Kleidungsstücks oder
des 2D-Teils oder der entsprechenden repräsentativen Daten durchgeführt, welche
geeignet ist, der Simulation des Gewebes standzuhalten.
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Mit
Hilfe der Homologie und der Normalen zur Oberfläche der Schneiderpuppe wird
anschließend
die Vermaschung der Teile Schicht für Schicht (Futter, Stoff, Taschen)
auf die 3D-Oberfläche
der Schneiderpuppe übertragen.
Die Teile werden nun auf irreale Weise auf die Oberfläche der
Schneiderpuppe aufgelegt. Es ist möglich, zwischen aufeinanderfolgenden
Schichten eine geringe Dicke hinzuzufügen, um die Teile in die Reihenfolge
zu bringen, in der sie am Ende des Verfahrens vorliegen.
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Anschließend werden
zwischen den Vermaschungen der Teile mit Hilfe der 3D-Linien und
des geometrischen Aneinandergrenzens der Vermaschungen die Nähte (oder
Wiederverklebungen) hergestellt.
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Das
Kleidungsstück
ist nun topologisch vollständig,
wird genäht
und der Schneiderpuppe übergestreift.
Andererseits wird es im Allgemeinen extrem komprimiert und verformt
(es kann zum Beispiel stellenweise gedehnt sein) und dies auf körperlich
nicht realisierbare Weise. Dies ist normal, da das Kleidungsstück auf die
Schneiderpuppe aufgelegt ist; denn, wie bereits oben erläutert, berücksichtigen
die Anfangsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht die Einhaltung
des mechanischen und/oder geometrischen Äußeren des das Kleidungsstück bildenden
Materials.
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Überdies
ist das Ergebnis dieses „Auflegens" für eine gegebene
Kleidungsstückteilform
das gleiche, ganz gleich welche Länge oder Größe das Kleidungsstückteil hat.
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Es
wird nun eine Methode beschrieben, die es ermöglicht, eine Homologie zwischen
der Schneiderpuppe und einem Kleidungsstückteil zu schaffen.
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Die
Schneiderpuppe wird zuerst in verschiedene einfache Teile geteilt:
- – Rumpf
und Becken
- – Beine
(oder oberer und unterer Teil des Beines)
- – Arm
(oder Unter- und Oberarm).
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Nimmt
ein Stück
mehrere dieser Teile ein, wird das Stück auch entlang einer homologen
Linie geschnitten, wie bereits oben in Verbindung mit 5 beschrieben.
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Wie
in 8 veranschaulicht,
sind die Teile der Schneiderpuppe in elliptischen Koordinaten beschrieben.
Für jedes
Teil wird die am weitesten angepasste Achse AA' gewählt:
Im Falle des Beispiels der 8 (Rumpf
der Schneiderpuppe) wird beispielsweise eine Achse gewählt, welche
einerseits durch das Symmetriezentrum eines ersten Abschnittes S1 (durch den Hals verlaufend) und andererseits
durch das Symmetriezentrum eines zweiten Abschnittes S2,
hier eines Unterleibsabschnitts, verläuft. Jeder Punkt M wird folglich
von einer Gesamtheit von Koordinaten r, ρ, θ beschrieben, worin r den Abstand
des Punktes M zum Zentrum O der Koordinatenmarkierung bezeichnet. ρ und θ ermöglichen,
den Punkt M in Bezug auf eine horizontale bzw. in Bezug auf eine
vertikale Bezugsebene festzulegen.
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Es
ist möglich,
dass bei bestimmten Oberflächen
ein Paar (ρ,θ) vorhanden
ist, welches mehreren Werten von r entspricht. Dies bedeutet, dass
es entlang einer bestimmten Richtung mehrere Oberflächen-„Ebenen" der Schneiderpuppe
in unterschiedlichen Abständen
vom Zentrum O gibt. In diesem Fall kann das Volumen der Schneiderpuppe
verändert
werden, indem lediglich der bzw. die Punkte) behalten wird bzw.
werden, für
den bzw. die r maximal ist. Es wurde überdies bereits oben ein weiteres
Beispiel zum Verändern
der Oberfläche
der Schneiderpuppe beschrieben (6).
Es ist die veränderte
Oberfläche
oder, in dem hier dargelegten Fall, die von den Punkten maximaler
Koordinate r definierte Oberfläche,
welche die Oberfläche
definiert, anhand derer die Homologie erstellt wird.
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Anschließend wird
unter Verwendung der charakteristischen Linien der Schneiderpuppe
von dem Volumen ein zu dem Stück
topologisch homologes Teil isoliert. Diese charakteristischen Linien
definieren Flächen der
Schneiderpuppe, die flach gelegt werden können.
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Beispiele
derartiger Linien Li(i = 1,2,...31) sind, für den oberen Teil einer Schneiderpuppe,
in 9A gegeben:
- – L1,
L3: Linien, welche das rechte Ärmelloch
definieren
- – L2,
L4: Linien, welche das linke Ärmelloch
definieren
- – L5:
Linie, welche die rechte Schulter definiert
- – L6:
Linie, welche die linke Schulter definiert
- – L7:
Linie, welche die rechte Seite definiert
- – L8:
Linie, welche die linke Seite definiert
- – L9,
L11, L12: Linien, welche die Taille definieren
- – L10:
Linie, welche die Mitte, vorne definiert
- - L13, L14, L15: Linien, welche den Hals definieren
- – L16,
L18: Linien, welche das rechte Handgelenk definieren
- – L17,
L19: Linien, welche das linke Handgelenk definieren
- – L20,
L22: Linien, welche den rechten Ellenbogen definieren
- – L21,
L23: Linien, welche den linken Ellenbogen definieren
- – L24,
26: Linien, welche den rechten Unteram definieren
- – L25,
L27: Linien, welche den linken Unterarm definieren
- – L28,
L30: Linien, welche den rechten Oberarm definieren
- – L29,
L31: Linien, welche den linken Oberarm definieren
-
9B zeigt das vordere Oberteil
einer Schneiderpuppe, welches entlang bestimmter charakteristischer
Linien zugeschnitten ist.
-
Anschließend wird
dieses homologe Teil (oder werden die dieses Teil darstellenden
Daten) auf die Ebene (ρ,θ) projiziert
(10). Dieser Vorgang
sowie der erhaltene Umriss werden als „Projektion" des Stücks auf
die Schneiderpuppe bezeichnet. Die Daten bezüglich dieser Projektion werden
gespeichert.
-
Die
Projektion ist in Bijektion mit der (durch den Maximalradius korrigierten)
Oberfläche
der Schneiderpuppe.
-
Es
wird also tatsächlich
zuvor eine Projektion des gewählten
Bereichs der Schneiderpuppe auf eine Ebene durchgeführt. So
wird eine erste Bijektion zwischen der Oberfläche (in 3D) der Schneiderpuppe
(oder den diese Oberfläche
darstellenden Daten) und deren Projektion auf eine Ebene erstellt.
-
Außerdem wird – wie in 11 veranschaulicht – anhand
der Form des Stücks
eine Aufteilung in Dreiecke erzeugt, indem die gleiche Anzahl von
Punkten an den mit anderen Stücken
vernähten
Teilen des Umrisses beibehalten wird.
-
Nun
wird die Dreiecksaufteilung („mesh") des Stücks stufenweise
verformt, um es mit seiner Projektion zusammenfallen zu lassen,
indem jegliches Wenden von Dreiecken vermieden wird. Weiter unten
wird die Verschiebung eines Dreiecksvermaschungspunktes ohne Wenden
beschrieben.
-
Der
verwendete Verformungsalgorithmus beruht bei jedem Schritt darauf,
zunächst
die Punkte des Umrisses hin zu einer neuen, sich des gewünschten
Umrisses annähernden
Position zu verschieben, und dies unter Berücksichtigung der Zwangsbedingung
des Nichtwendens der Dreiecke, wobei man sich gleichzeitig vergewissert,
dass der neue Umriss ein einfaches Vieleck bleibt, d.h. sich nicht
selbst schneidet. Denn es gibt für
die Dreiecke zwei Möglichkeiten, übereinander
gelegt zu werden: Durch Wenden eines Dreiecks, oder im Falle eines
komplexen Vielecks. Anschließend
werden alle anderen Punkte der Dreiecksaufteilung, unter Berücksichtung
der Zwangsbedingung des Nichtwendens der Dreiecke, an die Stelle
des Durchschnitts der Punkte verschoben, die sie umgeben. Für jeden
Punkt wird das Baryzentrum seiner Nachbarn berechnet, und dieser
Punkt folgt also diesem Baryzentrum. Die Verformung der Dreiecksvermaschung
beruht folglich auf Wirkungen mittlerer Verschiebungen.
-
In
der Praxis sind die Anfangs- und Endumrisse ähnlich genug, damit es oftmals
unnötig
ist, die Zwangsbedingung „einfaches
Vieleck" zu berücksichtigen.
Es reicht aus, dass die Anfangsdreiecksaufteilung durch einen innerhalb
ihrer Projektion zu haltenden Maßstabfaktor vermindert wird.
Anschließend
kann man in gerader Linie Schritt für Schritt vom Umriss der „mesh" zu dem entsprechenden
Punkt der Projektion gehen.
-
Man
erhält
folglich eine reversible Projektion jedes Punktes des Stücks auf
einen Punkt der Schneiderpuppe. Die Daten bezüglich dieser Projektion werden
abgespeichert. Es werden praktisch die Entsprechungen der Scheitelpunkte
der Dreiecke mit Punkten der Projektion der Schneiderpuppe gespeichert.
Außerdem werden
die zu nähenden
Linien erhalten (deren entsprechende Daten ebenfalls abgespeichert
werden).
-
Eine
Anwendung dieser Projektion ermöglicht
es, die Stücke
auf der Oberfläche
der Schneiderpuppe anzubringen.
-
Denn
erfindungsgemäß werden
zwei Bijektionen nacheinander realisiert:
- – eine erste
Bijektion zwischen der in drei Dimensionen definierten Schneiderpuppe
oder einem in drei Dimensionen definierten Teil dieser, und einer
Projektion dieser Schneiderpuppe oder dieses Teils in zwei Dimensionen,
- – eine
zweite Bijektion zwischen der Projektion der Schneiderpuppe und
dem oder den entsprechenden Kleidungsteilstück(en), das bzw. die eine zweidimensionale
Darstellung hat bzw. haben.
-
Mit
Hilfe der gespeicherten Daten bezüglich dieser Vorgänge ermöglicht eine
Kombination dieser beiden Bijektionen, das Kleidungsstück (oder
dessen innerste Schicht) auf die Oberfläche der Schneiderpuppe aufzulegen
oder aber die Kleidungsteilstücke
auf der Oberfläche
der Schneiderpuppe anzubringen, da nun einmal jeder Punkt des betrachteten
Kleidungsteilstücks
mit einem Punkt der Oberfläche
der Schneiderpuppe korrespondiert.
-
Die
Schichten, welche das Kleidungsstück bilden (Futter, Stoff, Kragen...)
werden in 3D durch aufeinanderfolgende Schichten angebracht, welche
durch eine ausreichend geringe Dicke getrennt sind, um die Bijektivität zu wahren.
Diese Dicke ist an den Mindestkrümmungsradius
der Oberfläche
der Schneiderpuppe gebunden.
-
Genauer
gesagt wird die zwei aufeinanderfolgende Schichten trennende Dicke
für jeden
Abschnitt der Schneiderpuppe angesichts des Krümmungsradius des genannten
Abschnitts der Schneiderpuppe sehr klein gewählt, und die Summe der aufeinanderfolgenden
Dicken ist geringer als eben dieser Krümmungsradius. Die innerste
Schicht wird vorzugsweise auf die Schneiderpuppe aufgelegt; anders
ausgedrückt
ist die Dicke, welche diese innere Schicht von der Oberfläche der
Schneiderpuppe trennt null.
-
Anschließend erfolgt
das Nähen
oder das Verbinden der Kleidungsteilstücke entlang ihrer Nahtlinien, d.h.
das Zusammenführen
der Punkte und der Seiten, welche zu den genähten Rändern gehören (die Bijektivität ermöglicht,
sie wieder zu finden). Dieser Vorgang wird anhand der die Teile
darstellenden Daten am Ende des Schrittes des Anbringens auf der
Oberfläche
der Schneiderpuppe durchgeführt.
-
12 fasst die Vorgänge des
Auflegens eines Kleidungsstückes
auf die Schneiderpuppe zusammen, die tatsächlich anhand der die Kleidungsstückteile
und die Schneiderpuppe darstellenden Daten durchgeführt werden.
-
In
einem ersten Schritt (S26) wird von dem Volumen der Schneiderpuppe
ein zu dem Stück
topologisch homologes Teil isoliert.
-
Anschließend (Schritt
S28) wird dieses Teil in zwei Dimensionen auf eine Ebene projiziert.
-
Die
Dreiecksaufteilung des Kleidungsteilstücks, welche vor oder gleichzeitig
mit den vorangehenden Arbeitsgängen
erhalten wird, wird anschließend
verformt (Schritt S29).
-
Die
während
dieser letzten beiden Schritte erhaltenen Daten können abgespeichert
werden.
-
Dann
werden die verschiedenen Kleidungsstückschichten an die Oberfläche der
Schneiderpuppe übertragen
(Schritt S30).
-
Schließlich werden
die Nähte
(Verbinden der Kleidungsteilstücke
(oder ihrer repräsentativen
Daten) entlang ihrer Nahtlinien: Schritt S31) hergestellt.
-
Das
Kleidungsstück
ist nun bereit für
das Entspannen.
-
Ziel
des Entspannens ist es, jedes Kleidungsteilstück zu seinem Gleichgewichtszustand
zu bringen. Genauer gesagt wird der energetische Zustand des Gewebes,
welcher anfangs aufgrund der oben beschriebenen topologischen Behandlung
sehr hoch ist, zu einem Wert nahe dem Minimum gebracht, der mit
dem Einleiten der Simulation des Materials verträglich ist. Es sind verschiedene
Algorithmen möglich.
Es kann ein mehr oder weniger vereinfachtes und/oder naturgetreues
Modell zum Simulieren des Gewebes (welches die Kollisionen steuert)
verwendet werden, durch direktes Einführen in ein solches Modell.
-
Der
Vergleich der unterschiedlichen Merkmale der Gewebe zeigt, dass
(im Allgemeinen) der dominierende energetische Faktor (für eine beliebige
Verschiebung) die Zugfestigkeit ist. Letztere ist im Allgemeinen wenigstens
100 Mal größer als
die Scherfestigkeit und noch größer angesichts
der Krümmungsfestigkeit
für typische
Krümmungen.
Die Krümmungsfestigkeit
wird nicht unbedeutend, wenn versucht wird, das Gewebe scharfkantig
zu falten.
-
Die ökonomischste
Verschiebungsmethode zum Wiederherstellen der Längen einer komprimierten Kette
von Geraden (die Kompression ist der allgemeine Fall) besteht darin – wie in 13 veranschaulicht – die Linie
zu „knittern".
-
Das
ist das, was herkömmlicherweise
durchgeführt
wird, beispielsweise im Rahmen der Algorithmen, welche jeden Punkt
verschieben, um die Abstände
mit seinen Nachbarn wieder herzustellen. Nun ergeben sich jedoch
Probleme, welche mit dem Erhalt von zu starken Krümmungen
verbunden sind. Des Weiteren sind die erhaltenen Falten nun eine
direkte Funktion des Vermaschungsschrittes und sind folglich keine
physikalischen Parameter. Schließlich haben schnelle Antikollisionsalgorithmen
Berechnungszeiten, die im Allgemeinen sehr an die Gleichmäßigkeit
der zu behandelnden Oberflächen
gebunden sind.
-
Das
Einführen
einer Krümmungsfestigkeit
in den Algorithmus, um das Knittern zu bekämpfen, hat erschwerte Berechnungen
zur Folge; des Weiteren muss nun die Krümmungsfestigkeit (bezogen auf
die des Gewebes) übertrieben
werden, und dies bringt die Gefahr mit sich, zu einer blockierten
Lösung
(lokales Minimum) zu führen,
bei der noch hohe Zugfestigkeiten vorhanden sind, welche durch hohe
Krümmungsfestigkeiten
kompensiert werden.
-
Gemäß der Erfindung
kann das Problem auch ausgehend von den großen Oberflächen behandelt werden, anschließend kann
zu den kleinen Oberflächen „übergegangen" werden. Beispielsweise
wird zunächst
das gesamte Kleidungsstück
homogen „verformt", vorzugsweise unter
Suchen einer Mindeszugenergie (weiter unten werden Beispiele zum
Berechnen der Energie gegeben). Anschließend wird eine Einheit von
großen Unter-Teilen des Kleidungsstücks verformt, darauf Einheiten
von immer kleineren Teilen... etc. Die Größe eines Teils kann in Abhängigkeit
von der Anzahl von Dreiecken, die es enthält, definiert werden; so wird
die mittlere Anzahl von Dreiecken eines jeden Teils der ersten Einheit
größer gewählt als
die mittlere Anzahl von Dreiecken eines jeden Teils der folgenden
Einheit, und diese zweite Anzahl ist selbst größer als die mittlere Anzahl
der Dreiecke eines jeden Teils einer dritten Einheit...etc. Das
Knittern wird durch Verwendung von „sanften", d.h. vorzugsweise kontinuierlichen,
ableitbaren Verformungen des Raumes vermieden, deren Ableitung außerdem vorzugsweise
kontinuierlich ist (Funktion C2, unter einem
mathematischen Gesichtspunkt).
-
Diese
Technik weist den folgenden Vorteil auf. Die gewählte Verformung ist eine (kontinuierliche
und ableitbare) Verformung des Raumes, anstelle einfach einer Verformung
des Gewebes. Es wird also jeder Punkt in Abhängigkeit von seiner Position
im Raum verschoben und nicht in Abhängigkeit von seiner Position
in Bezug auf seine Nachbarn. Die Verformungen können nun derart gewählt werden,
dass die topologischen Beziehungen des euklidischen Volumens berücksichtigt
werden. Das Ergebnis dieser Wahl ist, dass die Berechnung der Kollisionen
des Gewebes unnötig
wird; das Futter kann nicht mehr den Stoff durchqueren, der Ärmel kann nicht
mehr die Schmalseite berühren,
das Kleidungsstück
kann nicht die Schneiderpuppe durchdringen... etc. Die Dreiecksaufteilung
wird vorzugsweise dicht genug gewählt, damit die Verformung des
Raumes um ein elementares Dreieck als linear betrachtet werden kann.
-
Die
Berechnungen werden anhand der die Kleidungsteilstücke darstellenden
Daten durchgeführt.
-
Die
Schneiderpuppe bleibt ihrerseits unverformt.
-
Um
eine den obigen Kriterien gerecht werdende Verformung zu erhalten,
reicht es aus, sich in einer Richtung entlang von Feldlinien (im
Sinne von Potentialfeld), welche von der Schneiderpuppe ausgehen,
und in den beiden anderen Richtungen zum betrachteten Augenblick
entlang der Oberfläche
selbst des Gewebes zu bewegen, wobei bei dieser lokalen Markierung
am Gewebe jegliches Dreieckwenden vermieden wird. Am Rand des Gewebes
(wo die Oberfläche
nicht definiert ist) reicht es aus, auf der gleichen Äquipotentialfläche zu bleiben.
Um das Entkleiden im Falle einer zu einfachen Schneiderpuppe (dies
ist insbesondere der Fall eines Rumpfes ohne Arme) zu vermeiden,
kann beispielsweise eine geringe Abfallneigung induziert werden.
-
Die
Kosten zum Berechnen eines Potentialfeldes sind hoch, das Ergebnis
hängt jedoch
lediglich von der Schneiderpuppe (und von der gewählten Feldart)
ab. Es reicht also aus, diese Feldlinien mit der Schneiderpuppe
zu speichern oder abzulegen. Die Linien sind schließlich schnell
Fluchtlinien, was vermeidet, sie zu berechnen oder über eine
große
Länge zu
speichern.
-
Die
Berechnung eines Potentialfeldes ist in dem Werk mit dem Titel „Introduction
to Implicit Surfaces", herausgegeben
von J. Bloomenthal et al., Morgan Kaufmann Publishers, The Morgan
Kaufmann Series in Computer Graphics and Geometric Modeling, 1997
angegeben.
-
Es
wird entlang jeder Feldlinie eine Verformungsfunktion gewählt. Diese
Funktion wird entsprechend einem Kriterium zum Minimieren der Energie
optimiert.
-
Das
Unterteilen des zu bearbeitenden Kleidungsstückteils (oder der entsprechenden
Daten) kann darauf beruhen, im ganzen komprimierte oder gestreckte
zusammenhängende
Bereiche zu isolieren. Ein willkürliches
zusammenhängendes
Zuschneiden funktioniert genauso gut, auf Kosten einer leichten
Verschlechterung der Leistungen.
-
Das
gewünschte
Ergebnis ist nun erreicht: Das Kleidungsstück wird genäht, der Schneiderpuppe übergestreift,
und es erfährt
nur geringe Belastungen, die mit dem Einleiten einer naturgetreuen
Simulation des Gewebes vereinbar sind.
-
Die
Energie des mechanischen Zugs eines jeden Stücks wird in Bezug auf die Anfangsposition
dieses Stücks
in zwei Dimensionen berechnet.
-
Beispielsweise
wird für
jedes Dreieck der Dreiecksaufteilung des betrachteten Stücks die
Energieänderung
von der Anfangsposition des Dreiecks aus berechnet, und anschließend wird
die Summe der Energieänderungen
aller Dreiecke gebildet.
-
Für jedes
Dreieck kann, als Maß für die Energie,
die Änderung
der Länge
einer seiner Seiten oder die Änderung
seines Umfangs genommen werden.
-
Für jedes
Dreieck kann die Energie auch in Abhängigkeit von seiner Position
in 3D (an der Schneiderpuppe), von seiner Ruhestellung in der Ebene
und von einem Wert für
die Steifigkeit K des Gewebes berechnet werden.
-
Nachfolgend
wird ein Beispiel eines Moduls zum Berechnen der Energie für jedes
Dreieck in der Sprache C++ gegeben.
-
-
-
14 zeigt Schritte eines
erfindungsgemäßen Entspannungsverfahrens.
Auch hier werden diese Schritte anhand der gespeicherten Kleidungsstückdaten
durchgeführt.
-
Eine
erste Einheit von Teilen wird in Abhängigkeit von ihrer Größe definiert
(Schritt S340).
-
Anschließend wird
für jede
Feldlinie eine Verformungsfunktion gewählt (Schritt S341). Diese Funktion wird
in Abhängigkeit
von einem Kriterium zum Minimieren der Energie optimiert (Schritt
S342). Die Energie-Fnktion wurde natürlich zuvor definiert.
-
Nach
erhaltener Optimierung wird eine weitere Untereinheit von kleineren
Teilen definiert (Schritt S344), und eine Verformungsfunktion wird
erneut in Abhängigkeit
von den Feldlinien gewählt
und wird optimiert. Der Algorithmus stoppt, wenn der Bediener das
Ergebnis als zufriedenstellend beurteilt oder nach einer vorbestimmten
Anzahl von Iterationen (Schritt S343).
-
Nun
wird die Frage des Verschiebens eines Dreiecksvermaschungspunktes
ohne Wenden behandelt.
-
Die
gestellte Aufgabe wird in Verbindung mit den 15A und 15B erläutert. Es
sei ein Vermaschungsknoten No, welcher von Dreiecken umgeben ist.
No soll verschoben werden, ohne ein „Wenden" zu bewirken, wie es sich in 15B vollzieht.
-
Es
wird also zunächst
(16) das (konvexe) Vieleck
berechnet, das alle Punkte P enthält, so wie P den Außenumriss
der Dreiecke „sieht". Es handelt sich
um die Schnittfläche
(in 16 schraffiert)
der durch alle Seiten des Umrisses definierten ½- Ebenen. Diese Schnittfläche ist
nicht leer, da der ursprüngliche
Knoten No die Zwangsbedingung einhält. Man stellt fest, dass wenn
der Umriss konvex ist, keine Berechnung erforderlich ist, wobei
jeder Punkt innerhalb des Umrisses nun ein Punkt P ist.
-
Das
Ergebnis ist ein konvexes Vieleck. Es kann nun ein Zwischenendpunkt
No' berechnet werden,
wobei die Richtung der Dreiecke berücksichtigt wird, wie in 17A veranschaulicht. 17B stellt das erhaltene Vieleck
dar.
-
Bei
einem Punkt am Rand (d.h. der nicht vollkommen von Dreiecken umgeben
ist) ist das Problem das gleiche, bis auf die Tatsache, dass die
erhaltene konvexe Form offen sein kann, wie in 18 veranschaulicht.
-
Demzufolge
wird ein Dreiecksvermaschungspunkt ohne Wenden von Dreiecken verschoben,
unter der Bedingung, dass die Verschiebung auf das Innere eines
Vielecks begrenzt ist, welches alle Punkte umgrenzt, die direkt
von innen den Außenumriss
der Dreiecke sehen.
-
Die
Einhaltung der Zwangsbedingung des Nichtwendens beruht also darauf,
die Drehrichtung der an den betrachteten, zu verschiebenden Punkt
angrenzenden Dreiecke zu untersuchen, und wenn ein Wenden (eine
Drehrichtung, die sich umkehrt) festgestellt wird, erneut eine geringere
Verschiebung zu versuchen (beispielsweise die Hälfte der Anfangsverschiebung).
Im Falle eines vollkommenen Misslingens, kann versucht werden, die
Situation zu lösen,
indem der Punkt zufallsbedingt verschoben wird.
-
19 ist ein allgemeines Schema
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
zu dem die oben beschriebenen Vorgänge gehören können.
-
In
einem ersten Schritt (S10) werden die Formen oder Kleidungsstückuntereinheiten
liegend, in zwei Dimensionen definiert. Im Laufe dieses Schrittes
können
auch die Positionen zum Zusammenfügen der verschiedenen Stücke definiert
werden. Dieser Schritt kann mit Hilfe der Software durchgeführt werden,
welche von der Gesellschaft Lectra unter der Bezeichnung „Modaris" in den Handel gebracht
wird.
-
Der
Schritt S20 fasst die Vorgänge
zum Ankleiden der Schneiderpuppe, wie sie bereits oben beschrieben
sind, zusammen.
-
Insbesondere
werden die Kleidungsteilstücke,
nachdem sie ausgewählt
wurden, auf der Oberfläche der
Schneiderpuppe angebracht, ohne deren physikalische Parameter zu
berücksichtigen.
Anschließend
erfolgt der Arbeitsschritt des Verbindens der Stücke miteinander, anschließend das
Entspannen.
-
Anschließend kann
ein Simulationsschritt (S40) stattfinden, beispielsweise durch die
Methode der Fertigelemente. Ein Simulationsverfahren, das eingesetzt
werden kann, wird von D. Baraff et al. „Large Steps in Cloth Simulation": Sigraph 1998, Computer
Graphics Conference Proceedings, Addison-Wesley, ISBN 0-201-30988-2
beschrieben.
-
Nun
kann die "Tragbarkeit" des Kleidungsstücks analysiert
werden (Schritt S50): Der Bediener kann nun das Kleidungsstück bildlich
darstellen, die Gestaltung oder den Gesamteindruck analysieren.
Stellt ihn etwas nicht zufrieden (ein besonderes Stück des Kleidungsstücks ist
beispielsweise schlecht an einen Teil des Körpers angepasst), ist es möglich, ein
neues Kleidungsteilstück
auszuwählen,
welches das vorhergehende ersetzt, oder aber das Kleidungsteilstück zu verändern, beispielsweise
mit Hilfe der „Modaris"-Software der Anmelderin.
-
In
diesem Fall wird die Schneiderpuppe erneut angezogen (Schritt S20).
Das Verfahren wird nun von dem Schritt aus, bei dem die Stücke auf
die homologen Formen der Schneiderpuppe aufgelegt und flach gelegt werden
wiederholt. Durch Bijektivität
werden die Daten, für
die Form oder das Teil, die bzw. das verändert oder ersetzt wurde, auf
die Oberfläche
der Schneiderpuppe übertragen.
Anschließend
wird das Verbinden der Ränder
des Stücks
mit den benachbarten Stücken
vollzogen.
-
Der
Vorgang des Entspannens kann nun erneut durchgeführt werden und wird auf das
gesamte Kleidungsstück
wirken, um es in seine Gleichgewichtsposition auf der Schneiderpuppe
zu bringen. So können
alle möglichen
Wechselwirkungen zwischen dem veränderten Stück und allen anderen Kleidungsteilstücken berücksichtigt
werden.
-
Andernfalls
kann die Herstellung des Kleidungsstücks erfolgen (Schritt S60).
-
20 ist ein detailliertes
Organigramm, welches ein erfindungsgemäßes Bekleidungsverfahren darstellt.
-
In
einem ersten Schritt (S21) werden das liegende Schnittmuster (zweidimensionale
Darstellung) und die Schneiderpuppe ausgewählt.
-
Es
kann nun überprüft werden
(Schritt S22), ob zwischen der ausgewählten Kleidungsstückart und dem
entsprechenden Teil der Schneiderpuppe topologische Kompatibilität gegeben
ist. Es kann beispielsweise überprüft werden,
ob die Anzahl von Löchern
des Kleidungsstücks
derjenigen des genannten Teils der Schneiderpuppe entspricht. Liegt
keine Kompatibilität
vor, so kann die Veränderung
der Schneiderpuppe vorgenommen werden (Schritt S23), beispielsweise
durch Vereinigen von Teilen der Schneiderpuppe oder durch Bestimmen
einer von der Schneiderpuppe abgeleiteten Oberfläche, wie bereits oben erläutert wurde.
-
Die
Schritte S24( S241–S244),
S25 und S26 werden für
jedes Paar, das von einem Kleidungsteilstück und einer Oberfläche oder
einem Teil der Schneiderpuppe gebildet ist, durchgeführt.
-
Liegt
der Fall eines Teilstückes
oder eines Stückes
mit einem Faltenschnitt oder eines komplexen Stücks vor, so kann einer der
folgenden Schritte durchgeführt
werden:
- – Schritt
S241: Vereinigen des Stücks
mit einem anderen Stück
- – Schritt
S242: Schneiden des komplexen Stücks
- – Schritt
S243: Einfügen
einer homologen Linie an der Schneiderpuppe
- – Schritt
S244: Schließen
des Abnähers.
-
Anschließend werden
das Vermaschen des Stücks
(Schritt S27), was die Anzahl von in Übereinstimmung mit Punkten
der Schneiderpuppe zu bringenden Punkten festlegt, sowie das Flachlegen
der entsprechenden Oberfläche
der Schneiderpuppe (Schritt S28) vorgenommen.
-
Der
Umriss des Stücks
kann nun auf den Umriss der Projektion der Schneiderpuppe gebracht
werden (Schritt S29): Die Vermaschung wird folglich zunehmend verformt.
-
So
erhält
man (S33) das auf die Schneiderpuppe „gemalte" Kleidungsstück.
-
Dieser
Schritt S33 beendet das Anbringen des Kleidungsstücks auf
der Schneiderpuppe.
-
Das
Kleidungsstück
kann dann entspannt werden (Schritt S34). Anschließend erfolgt
der Schritt der mechanischen Simulation (S38), der es – für ein gegebenes
Gewebe – ermöglicht,
dessen richtiges Fallvermögen
zu finden und der es ermöglicht,
die letzten Verformungen zu beseitigen. Man erhält ein naturgetreues Bild des
der Schneiderpuppe übergezogenen
Kleidungsstückes
(Schritt S39).
-
Ein
in den 21A und 21B dargestelltes Beispiel
der Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nun gegeben. Diese Vorrichtung wird im ganzen mit dem Bezugszeichen 119 bezeichnet.
-
21A zeigt im ganzen eine
Grafikstation mit einem Mikrocomputer 120, der angepasst
konfiguriert ist für
die Verarbeitung – nach
einem erfindungsgemäßen Verfahren – von Schneiderpuppenmodellen
und Kleidungsstückteilen,
mit einer Vorrichtung 122 zum bildlichen Darstellen und
mit Steuerperipheriegeräten
(zum Beispiel einer Tastatur 124 und einer Maus 125).
Der Mikrocomputer 120 enthält einen Rechenabschnitt mit allen
elektronischen Komponenten, Software oder anderem, welche für die Simulation
des Bekleidens einer Schneiderpuppe mit Kleidungsstückteilen
erforderlich sind.
-
So
enthält
beispielsweise (21 B)
das System 120 einen programmierbaren Prozessor 126,
einen Speicher 128 und ein Eingabeperipheriegerät, beispielsweise
eine Festplatte 132, die mit einem Systembus 130 gekoppelt
sind. Der Prozessor kann beispielsweise ein Mikroprozessor oder
ein Zentraleinheitsprozessor oder ein Prozessor einer graphischen
Workstation sein. Der Speicher 128 kann bzw. können zum
Beispiel eine Festplatte, ein ROM-Speicher, eine optische Compact
Disk, ein dynamischer RAM-Speicher oder jeder andere RAM-Speicher-Typ,
ein Element zum magnetischen oder optischen Speichern, Register
oder andere flüchtige und/oder
nicht flüchtige
Speicher sein. Ein Algorithmus zum Bekleiden einer Schneiderpuppe
enthält
Befehle, die in dem Speicher gespeichert werden können und
die es ermöglichen,
diese Schneiderpuppe mit einem oder mehreren Kleidungsstückteilen
gemäß irgendeinem
der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu bekleiden. Ein Programm, das die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ermöglicht,
ist resident oder auf einem Träger
(zum Beispiel: Diskette oder CD-ROM oder herausnehmbare Festplatte
oder Magnetträger)
gespeichert, der von einem Computersystem oder von dem Mikrocomputer 120 gelesen
werden kann. Dieses Programm betrifft ein Verfahren zum Bekleiden
einer in drei Dimensionen dargestellten Schneiderpuppe mit Kleidungsstückteilen.
Es enthält
die Befehle für:
- – das
Anbringen oder Durchführen
der Berechnungen zum Anbringen der Kleidungsstückteile auf der Oberfläche der
Schneiderpuppe oder auf einer von der Oberfläche der Schneiderpuppe abgeleiteten
Oberfläche,
- – das
Verbinden oder Durchführen
der Berechnungen zum Verbinden der Kleidungsstückteile entlang ihrer Nahtlinien,
- – ein
Entspannen oder Durchführen
der Berechnungen zum Entspannen der Kleidungsstückteile ausgehend von ihrer
Position auf der Oberfläche
der Schneiderpuppe zu ihrer Gleichgewichtsposition.
-
Der
Mikrocomputer kann Berechnungsmittel enthalten, um beispielsweise
die Projektionen der ausgewählten
Teile der Schneiderpuppe zu berechnen oder aber um Werte der Potentialfeldlinien
zu berechnen, falls diese nicht bereits zuvor der ausgewählten Schneiderpuppe
zugeordnet sind, oder aber um die Dreiecksaufteilungen und deren
Verformungen zu vollziehen und/oder die Schritte zum Auflegen des
Kleidungsstücks
auf die Schneiderpuppe. Diese Berechnungsmittel ermöglichen
auch, die Berechnungen der Energien (Energie des mechanischen Zugs)
und die Berechnungen zum Minimieren dieser Energien während des
Entspannens durchzuführen.
-
Der
Mikrocomputer 120 kann programmiert werden, um Schneiderpuppenformen
zu erzeugen, oder aber derartige Formen können zuvor gespeichert werden,
beispielsweise in dem Speicher 128. Ebenso können auch
Formen von Kleidungsstückteilen
zuvor gespeichert werden. In diesem Fall sind Mittel vorgesehen, die
es ermöglichen,
eine Schneiderpuppe sowie ein oder mehrere Kleidungsstückteile
auszuwählen.
Diese Elemente können
durch CAO oder durch Systeme zum automatischen Erzeugen erhalten
worden sein.
-
Der
Mikrocomputer 120 kann auch mit anderen Peripherievorrichtungen,
wie zum Beispiel Druckvorrichtungen 132 verbunden sein.
Er kann mit einem elektronischen Netz, beispielsweise vom Typ Internet
oder Intranet verbunden sein, das es ermöglicht, Daten bezüglich der
Schneiderpuppen und/oder der Kleidungsstücke zu versenden.
-
Es
ist möglich,
auf dem Bildschirm 122 ein Bild anzuzeigen, welches eine
Schneiderpuppe darstellt, die von einem Bediener ausgewählt wird.
Dieser wählt
auch die Kleidungsstückteile
aus, die – ohne
Berücksichtung
ihrer physikalischen Parameter und wie bereits oben erläutert – auf der
Oberfläche
der Schneiderpuppe angebracht werden. Hier kann auf der Vorrichtung 122 eine
Zwischenanzeige der auf der Schneiderpuppe aufgelegten Teile des
Kleidungsstücks
erfolgen, also in ihrem komprimierten Zustand, vor dem Entspannen. Anschließend erfolgt
der Arbeitsschritt des Verbindens der Teile miteinander, dann der
Schritt des Entspannens.
-
Der
Bediener kann nun das Kleidungsstück bildlich darstellen, die
Gestaltung oder den Gesamteindruck analysieren, und, falls ihn etwas
nicht zufrieden stellt, kann er ein neues Kleidungsstückteil auswählen, welches
das vorhergehende ersetzt, oder ein Kleidungsstückteil verändern.
-
Es
ist auch möglich,
das Kleidungsstück
körperlich
zu realisieren, beispielsweise durch Vorgänge des Ausschneidens der Teile
aus einem Stoff, nachdem diese Teile durch Simulation für gültig erklärt wurden.
Ein solcher Vorgang des Ausschneidens kann entsprechend bekannten
Verfahren und mit bekannten Vorrichtungen erfolgen, beispielsweise
wie ihn der US-5 825 652 beschrieben.
-
Eine
solche Vorrichtung ist in 22 dargestellt.
Sie enthält
Mittel 136 vom Typ Schneidetisch, auf dem Folien 138 von
zu schneidendem Material, beispielsweise Stoff, positioniert werden
können,
Mittel 140 zum Positionieren und Verschieben eines Schneidwerkzeugs 150 oberhalb
dieses Tisches, und Mittel 142 zum Steuern und Bedienen
dieser Mittel zum Positionieren und Schneiden. Die Steuerungsmittel
sind Computermittel. Sie können
ferner Mittel 144 zum bildlichen Darstellen des zu schneidenden
Teils enthalten, dessen Daten übertragen
wurden und/oder Mittel zum bildlichen Darstellen des Bereichs des
auf dem Schneidetisch positionierten Teils.
-
Die
Daten bezüglich
der Teile, die erfindungsgemäß durch
Simulation mit Hilfe der Vorrichtung 119 gültig gemacht
wurden, können
beispielsweise über
eine Verbindung 142 eines elektronischen Kommunikationsnetzes
an die Mittel 142 zum Steuern der Schneidvorrichtung übertragen
werden. Es ist auch möglich,
die Daten auf einem Träger
vom Typ Diskette zu speichern und sie anschließend in einen Speicher der
Mittel 142 zum Steuern der Schneidvorrichtung zu laden.