中小企業服裝CAD系統的設計與研究

摘 要：文章設計了一種基于自適應排料方法的服裝CAD系統，主要包含了圖像輸入、放碼及排料模塊，服裝設計師可以根據構思在畫布區設計衣片，并保存衣片圖片；放碼主要是從圖像輸入模塊中獲得衣片，并完成各個衣片碼數的適配；排料采用了一種自適應排料方法，解決了其中衣片旋轉、移動、衣片重疊的判斷、自動靠攏等問題，提高了排料的效率。

關鍵詞：服裝CAD；自適應排料；OpenGL；放碼

隨著計算機技術和智能化機器人技術的發展，服裝工業逐漸走向全面自動化。一體化的服裝設計和生產系統正在形成，而其中起關鍵作用的是服裝計算機輔助設計（Computer Aided Garment Design，GCAD）系統（簡稱服裝CAD），它的原理是將CAD領域中的理論與技術應用到服裝制造中去，以提高服裝制作過程中的生產效率及服裝質量。服裝CAD技術主要是解決以前手工畫款式效果圖、樣片設計、放碼、排料、衣片裁剪等費時費力的步驟，采用電腦和自動裁剪機來替代以前的手工操作。國外的服裝CAD系統由于價格過高且特別復雜，不適用現在國內中小型企業；另外，由于企業部分人員計算機水平差，對服裝CAD技術不是很了解，無法正確有效地使用服裝CAD系統的各個功能，使得服裝CAD系統得不到充分發揮，反而浪費了人力物力。從這些情況可以看出，中小型服裝制造企業需要有一個簡單的服裝CAD系統來解決問題。

1 服裝CAD系統的需求分析

本文旨在為中小型服裝制造企業提供一個高效、方便、簡捷的服裝CAD系統，以達到提高設計精度、縮短加工周期、降低操作人員勞動強度等目的，同時為沒有繪畫基礎的服裝從業人員和服裝愛好者提供一個簡單操作平臺，打板與款式設計暫不考慮。本系統應具備以下功能：（1）根據設計要求設計衣片結構圖；（2）修改衣片圖形；（3）保存衣片圖形；（4）對衣片圖形進行放碼；（5）根據特定的布料尺寸進行排料并計算排料率。

服裝CAD的主要過程是服裝設計人員首先畫出衣片圖形，再根據不同的人的碼數對這些衣片圖形進行放碼，最后就是排料過程，并計算排料率。因此，可以將服裝CAD系統分為3個部分。

1.1 衣片輸入部分

服裝設計師需要根據實際的服裝信息繪制出符合要求的衣片圖形，以供后面放碼及排料使用，衣片輸入部分需要完成以下內容。

1.1.1 服裝基本信息的錄入

包括身高，肩寬、胸圍、褲長、袖長等參數信息，服裝設計師可以根據待設計服裝所具有的特征來填寫，這些參數也將會作為后續操作的參數，盡量要涵蓋所有的衣服參數，且填寫與否都依設計師需求。

1.1.2 衣片形狀的繪制

服裝設計師可以根據構思在畫布區設計衣片，完成整個衣片圖形的繪制。

1.1.3 衣片形狀的修改

在設計衣片的過程中難免會畫錯一些輪廓，這種情況下需要撤銷錯誤的操作，直到遇到正確的點或刪除到畫布無輸入點，如果覺得一步步撤銷比較繁瑣，可以把衣片整體刪除，但是為了防止誤操作在全部刪除之前需要做刪除判斷，即判斷該衣片是否已經入庫，如果沒有入庫則需要詢問用戶是否需要保存后再刪除。

1.1.4 衣片編輯

設計師在完成一個衣片的繪制后可以保存入庫，同時也可以查看已經完成的衣片，如果衣片不符合設計師的思路可以刪除該衣片后重新設計，另外如果一次繪制不能完成整套衣服所有衣片的設計，可以通過查看該套衣服已經完成了哪些衣片，則可知還有多少需要完成，如果該套衣服沒有完成則需要添加剩余衣片。

1.2 放碼部分

服裝放碼是服裝結構設計的延伸，服裝放碼也稱為推擋、推版或擴號。在服裝廠里結構設計師（俗稱紙樣師傅）做出頭樣后，再根據客戶的要求按照不同規格的檔差，運用一定的方法把其他不同尺碼的紙樣做出來，這個過程就叫放碼。對于復雜的紙樣放縮特別是手工放縮需花費近一天的時間，隨著服裝CAD輔助設計系統在服裝行業中的廣泛應用，采用放碼技術不但能很好地把握各規格或號型系列變化的規律，使款型結構一致，而且有利于提高制板的速度和質量，使用電腦方法可以將時間縮短到幾分鐘。

服裝放碼是從衣片圖形輸入中獲得衣片，并完成各個衣片碼數的適配，其中最主要的就是放碼的計算方法。

1.3 排料部分

排料問題，是給定一個布局空間和若干平面形狀的待排物體，將待排物體合理地擺放在布局空間中，滿足必要的約束條件，使得排料后的待排物體占用的總面積最小，即空間利用率最大。

在服裝制造過程中，衣片的排料結果直接影響耗材的多少，因此提高排料率是企業降低成本、提高競爭的一種重要手段。為了提高排料的效率及排料率，本文采用自適應排料方法及衣片重疊監測技術，減少了人工排料的繁雜性。通過對衣片圖形的分析及研究，采用衣片自動靠攏方法，解決手工拖動排料過程中存在的浪費布料及衣片重疊問題，其思想是：通過檢測線條是否相交判斷排料是否覆蓋，并且在一定區間內，衣片自動靠攏，讓衣片自動沿該方向平移，一直移動到布料的邊界或與前方的其他衣片相切為止。

2 服裝CAD系統設計

服裝CAD系統的設計以實用性、簡單性、擴展性、可移植性和可維護性為根本原則。系統主要將衣片輸入，并建立數據庫，結合放碼、排料功能有機結合，實現了服裝制造的網絡化、結構化、標準化，從而提升服裝制造的整體水平。

2.1 系統結構設計

服裝CAD系統基于MFC+SQL Server平臺，并采用MVC模式開發的，因此可以將系統分為3層結構，即表現層、業務邏輯層和數據層的C/S架構。

其中，表現層為系統使用者提供方便的可視化界面響應用戶請求并反饋用戶所請求的內容；業務邏輯處理由業務層完成相應的邏輯處理任務來滿足用戶的請求，業務邏輯層完成計算和數據操作工作很大程度上減輕了表現層的負擔，提高了系統的工作效率，并且將業務邏輯與表現層和數據訪問層獨立開來，大大提高了系統的可擴展性和可維護性；數據訪問層為關系數據庫，存放基本信息以及大量的資源及管理信息等，確保了整個系統數據一致性。

2.2 系統功能設計

服裝CAD系統的總體功能需求可以由圖形輸入模塊、放碼模塊、排料模塊以及系統管理4大模塊來完成。

2.2.1 圖形輸入模塊

主要完成新建服裝、繪制衣片、添加衣片和刪除衣片等。設計師首先根據所需要的信息，繪制所需要的衣片圖形，并且保存以供后續步驟使用。另外，為了方便設計師的使用，必須可以顯示已繪制過的衣片以供設計師使用，該業務還包括添加和刪除衣片等功能。

2.2.2 放碼模塊

主要實現兩個方式的放碼—增量放碼和公式放碼。每一個款式的服裝都需要有不同的規格或號型系列，以適應不同的穿著對象。使用服裝放碼技術不但可以提高放碼精度，而且可以縮短放碼時間，提高工作效率。放碼必須按國家號型系列標準中規定的規格檔差進行放縮；其次還要求各檔紙樣的重要細部（一般為曲線）必須具有良好的保型性，也就是說在對服裝紙樣進行放碼時，應遵守保持服裝紙樣型不變的原則。放碼的工作由設計師完成。

2.2.3 排料模塊

主要實現衣片重疊判斷和衣片自動靠攏技術、手工操作排料。服裝CAD排料的方法有3 種：（1）手工排料，也就是交互式排料；（2）自動排料，由系統自動進行排料；（3）混合排料即前兩種方法的結合，先自動排料，然后進行手工調整。目前的實用排料系統均采用第3種方法，本文也是采用第3種方法，采用自動排料和手工操作混合方式進行排料。排料過程主要是由排料師完成的。

2.2.4 系統管理模塊

主要完成權限的設定、用戶信息及權限的管理等。因為用戶的業務和需求是變化的，要滿足用戶不斷變化的需求，必然要求系統提供相應的角色權限管理來完成新的業務，所以平臺必須要提供對用戶、角色以及權限條目的維護。

系統根據業務需求可以確定系統使用者分為3類：設計師、排料師與管理員。3類角色通過有效的身份驗證可以進入并獲得各自的權限參與相應的工作。其中，設計師有權限使用衣片輸入模塊和放碼模塊；排料師的權限集中在排料模塊；管理員則有權限對系統人員以及權限進行設置和更改。

3 結語

在服裝生產制造過程中，服裝CAD系統由于可以提高生產質量、降低生產成本而廣受歡迎，而專業服裝CAD系統對中小型服裝企業和服裝愛好者來說，價格及易用性都難以滿足，因此本文設計了一個簡單易用的服裝CAD系統，在理論和技術上進行了研究與分析，為中小型服裝制造企業及服裝制造愛好者提供一種簡單易用的操作平臺，使使用者從手工作業中脫離，服裝CAD系統不僅提高了工作效率，降低成本，而且提高了管理水平。

作者簡介：張其梅（1982— ），女，山東梁山，碩士，工程師；研究方向：軟件工程。

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Abstract：This paper designs a garment CAD system based on adaptive layout method， which mainly includes inputting pictures， grading and layout modules. The costume designers can design the clothing pieces according to the concept in the canvas district based on their ideas and save the clothing pieces pictures. Grading mainly obtains the clothing pieces from the inputting pictures module and finishes the number of clothing code number of the adaptation. This layout presents an adaptive layout method， which solves the problems of clothes pieces rotating， moving， overlapping judgment， automatically close and so on， and improve the efficiency of layout.

Key words： garment CAD； adaptive layout； OpenGL； grading