CC BY
101
4. Курейчик В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1990. 352 с.
УДК 687.016:687.12
разработка классификации зрительно-подобных типовых фигур мужчин методом кластеризации
Таран А.Н.,
доцент, кандидат технических наук,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва.
The research is part of a project aimed at the development of information technology for performing creative work in clothing design. The classification of visual-standard male figures should serve as graphical models for all the male population. The author offers a new objective method for this purpose. The classification of visual-standard men figures can be used in the service fieldfor the integrated approach to register parameters of the external image of consumers in the area of clothing design. The formality and accuracy in value assignment of male figures makes the classification adaptable to any information technologies.
В статье приведены результаты научно-исследовательской работы, входящей в состав исследований по тематике «Разработка информационных технологий выполнения работ творческого характера процесса проектирования конструкций одежды (ППКО)». Объектом исследования являлись мужские типовые фигуры по ОСТ 17325—86, а целью исследования — создание классификации зрительно-подобных мужских типовых фигур, способной заменить всю совокупность фигур мужского населения эталонными с их визуализацией в виде графических моделей, что потребовало разработки объективного метода их задания. Применение классификации зрительно-подобных мужских фигур в сфере сервиса позволит реализовать комплексный подход по учету параметров внешнего образа потребителя в ППКО, а формальность и точность задания мужских фигур обеспечивает возможность ее включения в любые информационные технологии.
Ключевые слова: мужские типовые фигуры, графические модели, визуализация, зрительное подобие, кластеризация.
Перспективы развития новых информационных технологий проектирования конструкций одежды связаны с комплексным учетом внешних параметров потребителя. Для решения этой задачи впервые специалистами РГУТиС разработана, а затем усовершенствована классификация зрительно-подобных женских типовых фигур [1,
2]. В МГУДТ создана классификация типовых мужских фигур [3] на основе принципа подобия пропорций, в которой 172 типовые фигуры ОСТ 17325—86 сгруппированы в 11 классов. При этом были использованы диаметры только корпусной части мужской фигуры, что недостаточно для объективного объединения фигур в классы; отсутствие в классификации [3] графической ви-
зуализации эталонных мужских фигур делает ее неэффективной для практического использования в традиционных (ручных) и информационных технологиях проектирования конструкций одежды.
В настоящее время существует множество методов графической визуализации женских фигур [4, 5, 6 и т.д.]. Однако объективных методов графической визуализации мужских фигур не разработано. С целью создания объективного метода задания графических моделей мужских фигур необходимо иметь состав проекционных размеров, описывающих фигуру в полный рост с высокой точностью. В действующей размерной типологии, характеризующей мужскую часть населения
[7, 8], представлено всего 16 проекционных размерных признаков (10 высот, 6 диаметров), что недостаточно для разработки графических моделей мужских фигур. Их характеристика в размерных стандартах дана преимущественно через обхватные измерения, которые, как известно, не несут исчерпывающей информации о строении фигуры потребителя. Для перехода от обхватных измерений фигуры к ее горизонтальным проекционным размерам в работе [4] предложено использовать соответствующие коэффициенты. С целью определения значений указанных коэффициентов применительно к мужским фигурам проведены антропометрические исследования.
В качестве объектов исследования выбраны 16 мужских типовых фигур [7, 8], имеющих наибольший процент встречаемости среди мужского населения и крайние размеры в полнотной группе (табл. 1).
Для каждой из выбранных фигур построены восемь горизонтальных сечений на уровне
линий обхвата: шеи, плеч, груди, талии, бедер, бедра, колена и голени. Оформление горизонтальных сечений мужской фигуры выполнено в соответствии с методикой, применяемой в швейной промышленности для разработки манекенов фигур [9], и антропометрическими данными из размерных стандартов [7, 8].
На первом этапе разработки метода графической визуализации мужских типовых фигур было принято, что их горизонтальные сечения по основным антропометрическим поясам можно приблизить к двум геометрическим фигурам: окружность — для уровня обхвата плеча, локтя, запястья, колена, голени; эллипс — для линии плеч, уровня обхвата шеи, груди, талии, бедер, бедра. В результате в антропометрическом исследовании использованы зависимости, соответствующие указанным геометрическим фигурам, например, для эллипса это уравнение вида:
d. = О. * к / п, (1)
11’ ' '
Таблица 1
Состав мужских фигур для антропометрического исследования
Полнотная группа Ведущие размерные признаки, см Частота встречаемости, % Полнотная группа Ведущие размерные признаки, см Частота встречаемости, %
1 2 3 4 5 6
1 170-96-78 13,2 4 170-96-96 5,8
170-104-86 6,4 164-100-100 11,8
170-92-74 8,8 164-112-112 5,8
2 170-92-80 8,2 5 176-100-106 менее 0,1
170-88-76 4,1 164-108-114 менее 0,1
164-104-92 3,4
176-124-112 0,3
3 170-88-82 1,6
164-96-90 8,5
164-104-98 6,0
164-112-106 2,0
где dj — диаметр эллипса на >ом уровне 0=1,8) ьой мужской типовой фигуры (ТФц i = 1,172), соответствующий ее поперечному или передне-заднему диаметру; Оj — периметр эллипса (обхват) на j-ом уровне ьой мужской типовой фигуры; к — коэффициент перехода от обхватных размеров ьой мужской типовой фигуры к ее горизонтальным проекционным размерам; п — постоянная величина, равная 3,14.
Установлен следующий порядок определения коэффициентов перехода (к) от обхватных размеров ^) ьой мужской типовой фигуры к ее горизонтальным проекционным размерам (й)
1) выбор антропометрического пояса ьой мужской типовой фигуры, соответствующего ему диаметра dj , определение его величины по нормативно-справочной литературе [7, 8];
2) определение величины коэффициента перехода во фронтальной проекции (к1) через обхватное измерение ^) и поперечный диаметр ^^) ьой мужской типовой фигуры на выбранном антропометрическом поясе по уравнению (1);
3) разработка горизонтального сечения ьой мужской типовой фигуры с помощью инструментария среды AUTOCAD 2002, используя знания о топографии мужских фигур и величину об-хватного измерения ^) ьой мужской типовой фигуры;
4) определение величины второго диаметра эллипса (передне-заднего) dп_зj горизонтального сечения ьой мужской фигуры на выбранном ан-
тропометрическом поясе;
5) расчет значения коэффициента перехода в профильной проекции (к2) через обхватное измерение ^) ьой мужской типовой фигуры и передне-задний диаметр ) на выбранном антропометрическом поясе по уравнению (1).
Разработанный способ позволил определить величины недостающих диаметров типовых мужских фигур и коэффициенты перехода от об-хватных размеров к горизонтальным проекционным для фронтальной и профильной проекций мужской фигуры по каждой полнотной группе и антропометрическому поясу. Фрагментарно величины полученных коэффициентов перехода представлены в табл. 2.
Анализ величин коэффициентов перехода по пяти полнотным группам мужских типовых фигур позволил выявить зависимости, которые для большинства коэффициентов приближаются к линейным. Примеры аналитических зависимостей между значениями коэффициентов перехода во фронтальной (к1) и профильной (к2) проекциях на уровне обхвата бедер и номером полнотной группы (п) приведены на рис. 1 и 2.
В основу метода графической визуализации мужских фигур положен способ рисования графических моделей фигур по антропометрическим точкам [4], а также 43 размерных признака мужских фигур: 16 высот (В1 — В16), 24 диаметра ф1а — D13а, D1б — D13б), 2 глубины ^13, D14) и положение корпуса ^14). Состав и расположение вертикальных и горизонтальных
Таблица 2
Фрагмент матрицы коэффициентов перехода от обхватных размерных признаков мужских типовых фигур к горизонтальным проекционным размерам
Антропометрический пояс/ диаметр Коэффициенты перехода по полнотным группам поперечный (к,)/ передне-задний (к2)
1 полн.гр. 2 полн.гр. 3 полн.гр. 4 полн.гр. 5 полн.гр.
1. Плечевой:
- шеи 1,00 / 1,00 0,99 / 1,01 0,98 / 1,02 0,97 / 1,02 0,95 / 1,03
- плеча 0,80 / 1,19 0,80 / 1,21 0,74 / 1,23 0,74 / 1,25 0,74 / 1,27
2. Бедерный:
- бедер 1,07 / 0,81 1,02 / 0,85 1,01 / 0,87 0,97 / 0,91 0,96 / 0,97
13366290
Коэффициент перехода для фронтальной проекции (к,)
Рис. 1. График зависимости между значениями коэффициента перехода во фронтальной проекции на уровне обхвата бедер (к) и номером полнотной группы (п)
Коэффициент лерехода для профильной троекции(к2)
1
Рис. 2. График зависимости между значениями коэффициента перехода в профильной проекции на уровне обхвата бедер и номером полнотной группы (п)
проекционных размеров для построения графической модели мужской фигуры представлены на рис. 3.
Для окончательного оформления контуров графической модели фигуры использованы знания пластической анатомии мужского тела и матрица коэффициентов перехода от обхватных
измерений к проекционным по пяти полнот-ным группам и антропометрическим поясам (см. табл. 2), а также уравнение (1) для определения недостающих проекционных размеров.
Изложенный метод был использован для построения 172 мужских типовых фигур по ОСТ 17325—86. Эти фигуры выступили в качестве
шЗ/7
Рис. 3. Схема построения графических моделей мужских фигур
13366290
объектов исследования по разработке классификации зрительно-подобных мужских фигур.
С целью обеспечения достоверности при разбиении мужских типовых фигур по принципу подобия на классы, разработана методика исследования их графических моделей с использованием кластерного анализа [10].
Обработка экспериментальных данных осуществлена с использованием возможностей пакета прикладных программ Statistica 6.0, модуль Cluster Analysis. В нем выбран иерархический агломеративный метод кластеризации Joining tree clustering (древовидная кластеризация) и его разновидность — Ward's method, предназначенный для работы с небольшим количеством элементов и нацеленный на выбор кластеров (однородных групп) с одинаковым количеством членов. В качестве меры близости (или меры подобия) объ-
ектов использована наиболее употребительная мера — евклидово расстояние [10]:
р( Xi ’ Xi) = -JS (Xim Xlm)
(2),
где i, l = 1,2,3...п; X [п, к] — матрица исходных данных, п — количество мужских фигур,
к — количество факторов (размерных признаков мужских фигур).
Для работы с выбранной программой определены следующие переменные: высоты, поперечные и передне-задние диаметры. Оптимальное число проекционных размерных признаков (к = 24) взято в исследовании на основе анализа нормативно-справочной литературы, их величины определены по действующим размерным стандартам и в соответствии с коэффициентами
Рис. 4. Дендрограмма кластеризации мужских типовых фигур 4 полнотной группы
m =1
перехода от обхватных измерений к проекционным. Результаты обработки исходных данных с учетом выбранного метода кластеризации Joining(tree clustering) в программе Statistics 6.0 представлены графически в виде дендрограмм. В качестве примера на рис. 4 представлено древо кластеризации для мужских типовых фигур четвертой полнотной группы, где четко прослеживается 4 кластера. При этом порог объединения объектов в кластеры был принят 0,2.
Анализ полученных дендрограмм позволил выделить 16 кластеров. В результате сформирована классификация подобных типовых фигур
мужчин, где все типовые фигуры ОСТа 17325— 86 представлены шестнадцатью классами. При этом первая — третья, пятая полнотные группы включают по три класса, а четвертая полнотная группа представлена четырьмя классами. Ее фрагмент представлен в виде табл. 3.
Внутри каждого класса выделена эталонная фигура, имеющая наибольший процент встречаемости в классе. Выделенные эталонные фигуры визуализированы в виде графических моделей (ГМЭТФ), каждая из которых отражает внешний образ фигур внутри класса.
Применение разработанной классификации
Таблица 3
Фрагмент классификации зрительно-подобных типовых фигур мужчин
Типовые Частота
Класс Графическая модель эталонной типовой фигуры (ГМЭТФ) фигуры ОСТ встречае-
(17325-86) мости^
Первая полнотная группа
ГМЭТФ 170-92-74
170-92-74
164-88-70
170-88-70
176-88-70
176-92-74
182-92-74
182-96-78
188-96-78
188-100-82
8,8
1,5
3,4
0,4
2,5
1,0
2,5
0,4
13366290
обеспечивает высокое эстетическое и функциональное соответствие одежды зрительноподобным фигурам потребителей и неизменность проектируемой художественной формы изделия при градации лекал на типовые фигуры в пределах класса. Разработанная классификация
эффективна для использования на предприятиях сферы сервиса, промышленного изготовления одежды, в торговой сети и позволяет заранее разрабатывать каталоги предпочтительных моделей швейных изделий как при ручном, так и автоматизированном режимах проектирования.
Литература
1. Медведева Т.В. Учет индивидуальных особенностей потребителей одежды в САПРО.// Швейная промышленность. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1995, № 1. С. 26—28.
2. Медведева Т.В., Таран А.Н. Совершенствование классификации зрительного подобия типовых фигур // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности: Межвуз. научно-техническая конференция: Тезисы докладов. ч. 1. РОСЗИТЛП, М., 2000. С. 84.
3. Волкова Е.К. Исследование и разработка методики построения инженерной системы адресного автоматизированного проектирования одежды. Дис... канд. техн. наук. М., 1999.
4. Медведева Т.В. Монография. Развитие основ формирования качества при проектировании конструкций одежды. М.: ГОУ ВПО МГУС, 2005.
5. Бескоровайная Г.П. Конструирование одежды для индивидуального потребителя. Учебное пособие. М.: Академия, 2004.
6. Шершнева Л.П., Ларькина Л.В. Конструирование одежды: Теория и практика. Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006.
7. ОСТ 17325—86 «Изделия швейные, трикотажные, меховые. Типовые фигуры мужчин. Размерные признаки для проектирования одежды».
8. ГОСТ 17521—72 «Типовые фигуры мужчин. Размерные признаки для проектирования одежды».
9. Лабораторный практикум по конструированию одежды/ Под ред. Е.Б. Кобляковой: Учебное пособие. М.: Легкая индустрия, 1976.
10. Лабоцкий В.В. Управление знаниями: Учебное пособие. Минск: Современная школа, 2006.
УДК 69.059
проектирование технологического процесса магнитно-импульсного разрушения конгломератов ферропорошков в вязкой среде
Овчаренко Л.В.,
декан,
«Институт современных бизнес-технологий и систем управления», г. Москва.
Тулинов А.Б.,
доктор технических наук, профессор,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва, Корнеев А.А.,
кандидат технических наук, доцент,
ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва,
The method for the magnetic-impulse destruction offerropowder is based on feeding the portions offerropowder or its suspension in the inducer’s working area connected to the magnetic-impulse plant. The pulse magnetic field arises on the inductor (during the momentum discharge of the capacitors battery of the magnetic-impulse plant towards the inductor). This pulse magnetic field has a forceful impact on the ferropowder. The magnetic-impulse destruction of ferropowder conglomeration can be direct impact with the pulsed magnetic field on the ferropower (dry version) or destruction in the viscous medium. The authors give mathematical dependencies for the productivity calculation of magnetic-impulse installations. The model magnetic-impulse plants shift the process of magnetic-impulse destruction of ferropowder conglomeration to the processing chain in the production of polymer
