劉秀娟

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造與裝備學(xué)院，廣東 深圳 518172）

引言

傳統(tǒng)的毛絨玩具手工作業(yè)方式往往存在形體表達(dá)不夠準(zhǔn)確和不夠生動(dòng)的問(wèn)題。在許多成熟的毛絨玩具開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一般只是使用三維軟件模擬下成品效果圖，但是在制作玩具樣品時(shí)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)調(diào)整形體使之符合效果圖，這就存在生產(chǎn)效率低，整形成本高的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷發(fā)展及其在毛絨玩具行業(yè)應(yīng)用的日趨深入和廣泛[1,2]，毛絨玩具電腦輔助數(shù)字化設(shè)計(jì)和自動(dòng)開(kāi)版將成為改進(jìn)毛絨玩具開(kāi)發(fā)流程的源動(dòng)力，并將作為毛絨玩具創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的有效手段而得到廣泛應(yīng)用[3,4]。

圖易三維玩具系統(tǒng)是目前市面上相對(duì)比較成熟的毛絨玩具計(jì)算機(jī)輔助開(kāi)發(fā)軟件，其包括三維造型軟件（EasyToy）、開(kāi)版軟件（PatternImage）、工藝算料軟件（Presto）三個(gè)模塊。其中三維造型軟件采用草圖式的造型方法和三維彩繪方法，可以在短時(shí)間內(nèi)完成三維模型的造型，從而大大提高了設(shè)計(jì)效率，開(kāi)版軟件可沿設(shè)計(jì)好的縫合線進(jìn)行模型區(qū)域分割并自動(dòng)展平生成玩具的全部二維紙樣，其開(kāi)版效率高，精度高，而且樣板修改方便快捷。這二個(gè)模塊的配合使用不僅可以讓樣片生成的形體能夠準(zhǔn)確生動(dòng)，而且生成樣片時(shí)間相當(dāng)短，在毛絨玩具生產(chǎn)樣品的應(yīng)用中，節(jié)省了大量時(shí)間，而且由于玩具的三維造型采用數(shù)字化形式表達(dá)，可以進(jìn)行多方位的調(diào)整，使得玩具產(chǎn)品更生動(dòng)，更具靈性。下面我們將以一只毛絨玩具熊為例，來(lái)詳細(xì)介紹其基于圖易三維玩具系統(tǒng)的具體開(kāi)發(fā)流程。

1 基于圖易三維玩具系統(tǒng)的毛絨玩具開(kāi)發(fā)流程

基于圖易三維玩具系統(tǒng)的毛絨玩具快速創(chuàng)意數(shù)字化設(shè)計(jì)與開(kāi)版的流程如下圖1所示：

圖1 計(jì)算機(jī)輔助毛絨玩具設(shè)計(jì)與開(kāi)版的流程Fig.1 The Computer-aided design and pattern process of plush toy

圖易三維玩具系統(tǒng)毛絨玩具開(kāi)發(fā)包括三維造型模塊和開(kāi)版模塊。第一步，在三維造型軟件中完成玩具的三維造型設(shè)計(jì)，由于圖易三維造型系統(tǒng)是采用草圖式的造型方法和三維彩繪方法來(lái)建模的，所以在造型過(guò)程中，一般是先在軟件里面制作好三維玩具的形體，然后按設(shè)計(jì)圖或者設(shè)計(jì)原創(chuàng)，做好三維玩具的立體表面圖案繪制，造型完畢系統(tǒng)輸出帶顏色的.obj格式，該格式是3D軟件通用的文件格式。因此，使用圖易軟件設(shè)計(jì)的模型還可以被導(dǎo)入到其他3D軟件中，被用于進(jìn)一步的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)或渲染。作為快速的三維造型軟件，圖易軟件與其它動(dòng)畫(huà)及渲染功能強(qiáng)大的3D軟件配合使用，可以大大縮短造型設(shè)計(jì)的時(shí)間。第二步，在開(kāi)版軟件中完成全部樣片的生成和排列打印輸出。基于圖易開(kāi)版軟件開(kāi)版的主要工作是在三維模型表面繪制出合理的開(kāi)版線，畫(huà)出結(jié)構(gòu)形體分割圖，然后點(diǎn)擊分割面，電腦自動(dòng)將三維表面展平為二維平面樣片，并且需要考慮工藝要求，生成合理的縫合線和省道線，最后將生成的全部二維樣片，調(diào)整到圖紙中輸出，根據(jù)這些樣片，就可以快速生產(chǎn)樣品和大批量生產(chǎn)了。

2 實(shí)例介紹

2.1 基于圖易軟件的毛絨玩具熊造型設(shè)計(jì)

圖2 毛絨玩具熊的三維模型Fig.2 3D model of a plush teddy bear

如圖2所示的毛絨玩具熊由頭部、身體和手臂、腿腳四大部分構(gòu)成。第一步繪制頭部，頭部又由熊頭、嘴巴和耳朵三部分組成。其中熊頭和嘴巴應(yīng)用“草圖繪制”命令的高級(jí)操作來(lái)繪制，繪制完成后使用“平移”命令，將熊頭的中心與嘴巴的中心對(duì)齊即可，耳朵采用“橢圓”命令在頭部的左上角繪制，并在“輪廓線編輯”對(duì)話框中將厚度比例設(shè)置為0.5，即可生成耳朵的初始形狀，然后應(yīng)用“局部變形”命令，在耳朵模型的中間選中一個(gè)點(diǎn)，調(diào)整耳朵的形狀使之凹陷進(jìn)去，生成耳朵的最終形狀，最后，選中耳朵，應(yīng)用“對(duì)稱”命令，生成另一邊對(duì)稱的耳朵。至此，即完成了熊頭的繪制。第二步繪制熊身體，先應(yīng)用“草圖繪制”命令的高級(jí)操作在視圖中繪制熊身體的輪廓線，并在編輯輪廓線對(duì)話框中將厚度比例設(shè)置為1.0生成身體的初始形狀，然后將視圖切換到左視圖，并使用“輪廓變形工具”改變身體側(cè)面的形狀至最終效果。第三步繪制手臂部分，首先將視圖轉(zhuǎn)換到俯視圖，然后應(yīng)用“草圖繪制”命令的高級(jí)操作在視圖中繪制一根手臂形狀的輪廓線，并在編輯輪廓線對(duì)話框中將厚度比例設(shè)置為0.8，即可生成手臂模型，然后應(yīng)用“旋轉(zhuǎn)”和“移動(dòng)”命令，將手臂放置到適當(dāng)?shù)奈恢?。最后，?yīng)用“對(duì)稱”命令，即可生成對(duì)稱的手臂。第三步繪制腿和腳，首先將視圖轉(zhuǎn)換至右視圖，應(yīng)用“草圖繪制”命令的高級(jí)操作，在視圖中繪制一根腿部形狀的輪廓線，并將厚度設(shè)置為1.0，確定即可生成腿部模型，用同樣的方法來(lái)生成腳模型，此時(shí)生成的腳模型的底部是圓形的，需要采用“輪廓變形”命令將腳底的形狀變平，然后將視圖切換到仰視圖，應(yīng)用“旋轉(zhuǎn)”和“移動(dòng)”命令將腿和腳調(diào)整到合適的位置和角度，最后應(yīng)用“對(duì)稱”命令生成對(duì)稱的腿和腳。第四步，應(yīng)用“模型合并”命令，依次將頭、嘴巴、耳朵、身體，手臂，腳和腿合并為一個(gè)整體模型，并通過(guò)“光滑”按鈕，對(duì)模型表面進(jìn)行光滑，至此，玩具熊的形體造型完畢。第五步，使用畫(huà)筆工具和調(diào)色板調(diào)色，完成毛絨熊的眼睛、鼻子、嘴部、肚皮和腳、耳朵上的白色圖案的繪制，至此完成毛絨熊造型的設(shè)計(jì)，如圖2所示，并將模型文件保存為obj格式文件，以待下一步開(kāi)版使用。

2.2 基于圖易軟件的毛絨玩具熊開(kāi)版

基于圖易軟件的毛絨玩具熊開(kāi)版的具體步驟如下所示。第一步，打開(kāi)圖易開(kāi)版軟件，通過(guò)“文件-輸入”命令導(dǎo)入在圖易造型軟件中設(shè)計(jì)的毛絨熊模型；第二步,檢查毛絨熊三維模型是否符合開(kāi)版工藝，如果不符合需要返回修改，如果符合就進(jìn)行下一步；第三步，通過(guò)“設(shè)置-模型尺寸”命令把模型的尺寸設(shè)置為高29.5cm，寬為28.4cm，厚為22.7cm；第四步，因?yàn)樵撁q熊是對(duì)稱模型，所以需通過(guò)“設(shè)置-對(duì)稱面”命令來(lái)設(shè)置熊的對(duì)稱面；第五步，利用“相交線”、“延長(zhǎng)線”、“曲線”、“直線”和“鏡像對(duì)稱”等命令在模型的表面繪制如圖3所示的紅色開(kāi)版線；第六步，應(yīng)用“展開(kāi)紙樣”命令，選擇各區(qū)域展開(kāi)生成紙樣，其中，左右對(duì)稱的區(qū)域只需展開(kāi)一邊即可，紙樣展開(kāi)后需要檢查板子的邊線，并應(yīng)用“曲線合并”、“曲線分割”和“減點(diǎn)”、“加點(diǎn)”命令進(jìn)行邊線調(diào)整和光順，同時(shí)，對(duì)于需要對(duì)稱的板子應(yīng)用“水平對(duì)齊”、“垂直對(duì)齊”和“對(duì)稱”命令進(jìn)行對(duì)稱；第七步，按照三維模型位置放置好所有紙樣，并應(yīng)用“顯示所有邊界的長(zhǎng)度”命令顯示出所有線長(zhǎng)，然后通過(guò)“調(diào)整邊界長(zhǎng)度”命令進(jìn)行對(duì)線長(zhǎng)和調(diào)整線長(zhǎng)，直至完成所有板子的對(duì)線長(zhǎng)；第八步，應(yīng)用“生成縫合邊界線”命令為所有紙樣添加0.4cm的縫合邊；第九步，通過(guò)“自由線”、“點(diǎn)”、“布紋線”和“點(diǎn)位”等命令在需要添加紙樣信息的紙樣上添加點(diǎn)位、毛向、文字和標(biāo)記等紙樣信息，比如側(cè)臉紙樣上需要添加如圖4所示的眼睛標(biāo)記、毛向、文字、點(diǎn)位和文字等信息。第十步，在右下視圖中全選紙樣，并應(yīng)用“打印排列”命令對(duì)所有紙樣進(jìn)行合理排列并打印，如圖5所示，至此即可獲得該毛絨玩具的所有紙樣，為后續(xù)生產(chǎn)樣品及進(jìn)行批量生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

圖3 繪制完成的毛絨熊開(kāi)版線Fig.3 The completed pattern line of the plush bear

圖4 毛絨熊側(cè)臉樣片上添加的紙樣信息Fig. 4 The pattern information added on the plush bear side face sample

圖5 排列完成的毛絨熊紙樣Fig.5 The arranged plush bear pattern

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷完善和發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)毛絨玩具多樣化、個(gè)性化、精致化的要求日趨苛刻，以及毛絨玩具廠家對(duì)生產(chǎn)高效率、低成本的追求，傳統(tǒng)意義上的手工作業(yè)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)毛絨玩具行業(yè)發(fā)展的需要，要求毛絨玩具行業(yè)必須走信息化的道路。圖易三維玩具系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單，操作直觀，可以在短時(shí)間內(nèi)完成三維模型的造型和開(kāi)版，大大提高了設(shè)計(jì)的效率，而且自動(dòng)開(kāi)版具有精度高、修改方便、數(shù)據(jù)管理方便等優(yōu)勢(shì)，所以用其進(jìn)行毛絨玩具的開(kāi)發(fā)行之有效，值得推廣。