李英琳①LiYinglin；张鸿志①ZhangHongzhi；张凤林②ZhangFenglin；仇满亮②QiuManliang
（①天津工业大学纺织学院，天津300160；②际华三五零二职业装有限公司，石家庄050308）
摘要：为提高服装自动裁剪系统的裁剪效率、减少错误而进行了开发。分析了当前服装自动裁剪系统使用中存在的问题，设计了样片的数据结构、针对样片的排序问题设计了优化算法，并说明了对称片起刀点的设置方法。系统经工厂生产试用，达到了减少空行程、提高裁剪效率、降低成本的目的。
关键词：服装；计算机应用；路径优化；路径仿真；算法
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）05-0117-02
0引言
服装自动裁剪系统实际上是计算机数字控制（CNC）加工机床（或称为CAM，俗称电脑裁床），在计算机的控制下，裁刀按裁剪指令进行布料的裁剪。裁剪数据文件是由CAD（计算机辅助设计）系统在排料图的基础上自动生成的用于控制裁刀进行工作的裁剪指令的集合。
随着服装行业的发展，服装自动裁剪系统的普及率日渐提高，目前我国大约有500多家服装企业使用大约十几个国内外厂商推出的自动裁剪系统，如：美国格柏（GERBER）、法国的力克（Lectra）、加拿大的派特（PAD）、日本的川上（Kawakami）、高鸟（Takatori）、岛精（ShimaSeiki）、德国艾斯特（Assyst），以及我国的和鹰等。其中，美国格柏的服装自动裁剪系统在八十年代初期就已进入中国市场，在国内已有大量的用户。
际华三五零二职业装有限公司早在1996就已引进了国外单层的、多层的服装自动裁剪系统多套，对提高产品质量和企业经济效益，提高企业的自动化水平起到了很大的作用。
1裁剪路径优化的要求
使用服装自动裁剪系统进行裁剪具有效率高、精度高的优点，但若处理不当也容易出现问题，这就需要在正式裁剪之前进行优化处理，以提高效率、防止裁剪错误发生。由于电脑裁剪指令是在使用服装CAD系统设计的排料图的基础上生成的，在样片排料时，设计人员根据节省面料的要求而排列样片，由于排料的规则与自动裁剪系统的裁剪规则有差异，导致在排料图中样片的排列与裁剪路径缺乏一致性，使得在电脑裁剪加工过程中空行程过大，效率降低。若不对裁剪路径进行处理，难免在裁剪的过程中容易产生一些问题，主要表现在：①裁片的排列顺序的顺序不规则，容易造成空行程过大，使裁床效率降低；②有的起刀点部位不合适，容易损伤衣片；③共线部位重复裁剪，造成毛边和浪费行程；④对称裁片单向走刀，造成衣片的歪斜等。
裁剪路径优化与仿真系统就是自动裁剪系统之前的一个辅助准备系统，主要作用是重新优化调整样片的顺序，下刀、走刀的位置，在正式裁剪之前对裁剪路径和裁剪顺序进行模拟，以便检查，防止出现裁剪错误，造成损失。
2系统的总体设计
裁剪路径优化与仿真系统由以下几部分组成：与CAD/CAM的接口技术、样片优化排序[1，2]、起刀位置优化、特殊样片的处理、样片重叠检测、裁剪路径仿真[3，4，5]等。
2.1与CAD/CAM的接口技术用于读取由CAD系统生成的排料图文件，以便于进一步进行优化处理，见图1。
2.2样片优化排序。按照减少空行程的原则，排列样片裁剪时的先后顺序。
2.3起刀位置优化因为裁刀有一定的宽度和厚度，为了防止损伤邻近的样片，需要检查各样片的起刀位置，若对其它的样片有影响，就需要调整起刀位置。
2.4特殊样片的处理特殊样片指的是对称样片、矩形组等，要进行特殊的处理，对称样片需要双向裁剪，矩形组共线部分要修改为只裁剪一次。
2.5样片重叠检测在排料时若有样片重叠，在裁剪时有可能造成样片的损坏，对此必须进行检测。
2.6裁剪路径仿真动态的模拟显示裁剪路径，便于正式裁剪之前的检查。
3关键技术的实现
3.1样片的数据结构设计排料图是由若干个独立的样片（见图2）组成的，每个样片包括一个编号和一条轮廓线，轮廓线是由若干个点连接而成的封闭多边形，此多边形即为自动裁剪系统裁剪时的有效行程（路径）。因此在设计样片的数据结构时，将样片设计为一个样片类CPiece，成员变量有、点数组，成员函数有编号设定函数、编号读取函数、点坐标设定函数、点坐标读取函数、样片的绘图函数。
3.2样片排序的规则和算法规则：样片排序走向从排料图的左下角点开始，走向见图3所示，相邻样片遵循先近后远、先小后大的原理进行排列[1，2]。
算法：①确定每节的长度；②计算排料图的左下角点与第1节内各样片的起刀点的距离，将距离最小的样片的编号设定为1。若有两样片的距离相等，则样片面积小的编号为1；③计算第1个样片的抬刀点与第1节内其它样片的起刀点的距离，将距离最小的样片的编号设定为2。若有两样片的距离相等，则样片面积小的编号为2；④按③中同样的方法依次确定第1节内其它样片的编号；⑤按按第1节同样的方法确定其它节内样片的编号。
实例：图4、图5分别为优化排序前后的样片编号变化情况。
3.3对称片的处理与一般的样片不同，具有对称特点的样片若在裁剪时沿轮廓线一周单向进行走刀的方式时，容易造成裁剪后样片的变形，最好是样片沿对称轴分为两部分，进行双向走刀，见图7所示。
4结束语
本系统是服装自动裁剪系统正式裁剪之前的预处理系统，主要工作是将排料图中的样片进行优化排序及路径的动态仿真。所有功能均通过VisualC++6.0编程实现，优化可通过自动及交互完成，体现了智能化的要求。经过工厂实际试用，缩减空行程8-10％，裁剪错误减少85％，证明了系统的可行性和有效性。本系统的开发对服装企业中电脑裁剪工作提高效率、降低成本，具有一定的意义。
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