VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В настоящее время практически невозможно представить себе существование производства в различных сферах деятельности, без использования автоматизированных и автоматических систем. Сегодня, в эпоху рыночных отношений и жёсткой конкуренции, для предприятия важным вопросом является сокращение срока вывода продукции на рынок. Одним из инструментов решения проблемы является автоматизация проектирования и подготовки производства. При интенсивном развитии информационных технологий существуют различные возможности решения рассматриваемой задачи. Многие предприятия обувной промышленности используют устаревшие технологии в области проектирования новых моделей обуви.

Задачей данной работы является исследование и анализ возможных решений автоматизированного проектирования обуви с использованием новых решений в области информационных технологий для различных категорий производителей.

Одной из задач конструкторско-технологической подготовки обувного производства является проектирование и изготовление технологической оснастки, от рациональности формы, конструктивного и технологического уровня которой зависит комфортность и внешний вид обуви. Оперативность изготовления колодок и пресс-форм во многом определяет сроки запуска новых моделей в производство. Развитие информационных технологий позволяет использовать ряд подходов при автоматизации проектирования обуви. К таким решениям относятся следующие: подход с применением трехмерного сканера и последующей передачей в CAD систему для моделирования различных фасонов обуви, подход с применением специализированных САПР, подход с применением универсальных CAD систем.

Использование 3D-сканера. Трёхмерное сканирование – это процесс перевода физической формы реального объекта в цифровую форму, то есть получение трехмерной компьютерной модели объекта. На выходе с 3D-сканера получается полигональная модель объекта. С полученной полигональной модели можно смоделировать точную математическую модель поверхности объекта. Трёхмерное сканирование происходит в несколько этапов:

Сканирование отдельных фрагментов объекта - объект устанавливается перед трехмерным сканером на определенном расстоянии. Это расстояние варьируется в зависимости от габаритов объекта и требуемой точности и плотности результирующей модели. Затем на ПК запускается процесс сканирования. Проектор подсвечивает объект набором специальных кадров, причем для каждого кадра проектора с камер поступает пара снимков с подсвеченным объектом. После обработки снимков рассчитываются трехмерные координаты точек поверхности – облако точек, и строится стриангулированная модель поверхности. Для того чтобы получить всю поверхность объекта, его необходимо отсканировать с разных ракурсов.

Предварительная обработка фрагментов – удаление шума и ложной геометрии на фрагментах.

Объединение фрагментов в единую модель – операция производится вручную, либо, при наличии в системе сканирования поворотного стола - автоматически.

Постобработка модели - удаление дефектов и сглаживание модели.

Экспорт - результатом работы большинства 3D сканеров является компьютерная модель изделия, в виде STL-файла. Формат STL (Stereolithography) является наиболее распространенным форматом передачи 3D моделей в CAD/CAM системы.

Схема алгоритма проектирования обуви с использованием ЗD cканера показана на рисунке 1.

Любой метод имеет как свои достоинства, так и недостатки. К достоинствам рассматриваемого метода относятся:

1. возможность получения полной информации о форме и размерах колодок, которая достаточна для автоматизированного проектирования технологической оснастки обувного производства;

2. совместимость процессов обмера стопы и ввода данных в ЭВМ для дальнейшего проектирования колодки;

3. высокая скорость измерений и маленькая погрешность замеров, что обеспечивает удобство для исследуемых и пользователей.

К недостаткам относятся:

1. Оптические трехмерные системы до сих пор довольно дорогие;

2. Сканированные модели объектов сложны и тяжеловесны;

3. Возможные проблемы с отражающими поверхностями.

Рисунок 1 - Алгоритм проектирования обуви с использованием ЗDcканера

Использование специализированных САПР. Методика проектирования обуви с использованием специализированных обувных САПР, как правило, включает в себя несколько этапов.

1. Получение 3D-модели колодки путём оцифровки физического прототипа или импорта уже существующей модели.

2. Дизайн новой модели обуви, включающий в себя проектирование верха обуви и подошвы, на основе полученной ранее модели колодки.

3. Развёртка 3D-модели на плоскость для постройки выкройки всех элементов верха обуви для всего размерного ряда.

4. Размещение шаблонов деталей на заготовке и подготовка информации для раскройных станков с ЧПУ.

Достоинствами метода являются:

1. Быстрое и точное проектирование и изготовление колодок.

2. Сокращение длительности производственного цикла и времени выхода продукта на рынок.

3. Повышенная точность и последовательность выполнения операций

Недостатком является большая стоимость ПО.

Подход с использованием универсальных CAD-систем. Данная методика отличается от предыдущей тем, что универсальные САПР не имеют специализированных возможностей обувных САПР, таких как автоматическое получение 3D-модели колодки, удобные средства для моделирования верха обуви и автоматического подбора размерного ряда для колодки. Поэтому некоторые шаги конструктору придётся выполнять в ручную: построение параметрической 3D-модели колодки, моделирование верха и подошвы непосредственно на модели колодки. В остальном методика схожа с методикой при использовании специализированных САПР.

К достоинствам метода относятся:

1. Относительно недорогое ПО.

2. Возможность параметризации 3D моделей.

3. Достаточность функционала для решения поставленных задач.

К недостаткам относятся:

1. Низкая точность в построении модели.

2. Высокие трудозатраты.

3. Несовместимость c 3D сканером.

Анализ рассмотренных подходов к автоматизированному проектированию обуви может быть выполнен с использованием графического метода – диаграмм «звезда качества». Для построения аналитик отбирает наиболее существенные критерии оценки подхода и на основе выполненного анализа выставляет оценку по каждому критерию. Критерии для оценки рассмотренных ранее подходов:

1. Стоимость.

2. Трудозатраты.

3. Точность построения.

4. Информационная поддержка

На рисунке 2 . изображена диаграмма «звезда качества».

Рисунок 2. Диаграмма «звезда качества»

Существенными критериями являются стоимость и трудозатраты на проектирование. Самым дешёвым способом является проектирование с использованием универсальных САПР, но в связи с отсутствием специализированных средств усложняется процесс проектирования. Такой метод подходит для предприятий малого и среднего бизнеса. Специализированное ПО и 3D-сканеры наоборот имеют высокую стоимость, но позволяют быстро и качественно автоматизировать процесс проектирования. Методы с использованием этих технологий подходят для крупных предприятий с большим денежным оборотом.

Список использованных источников

1. Андреева М. В., Холина Т. Ю., Андреева К. Г. САПР «АССОЛЬ» - проектирование и подготовка к раскрою кожгалантерейных изделий

и спортивных аксессуаров. // Швейная промышленность. - 2002. - № 3.

2. Бердникова И. П., Каган В. М. САПР обуви: проблема выбора. //

Рынок легкой промышленности. - 2003. - № 32.

3. Бердникова И.П. Разработка метода интерактивного проектирования

конструкций верха обуви в САПР: Автореф. дис. канд. тех. наук. М.,

 

Код для цитирования: Скопировать