基于图易软件的毛绒玩具造型与开版研究及实例应用

刘秀娟

（深圳信息职业技术学院 智能制造与装备学院，广东 深圳 518172）

引言

传统的毛绒玩具手工作业方式往往存在形体表达不够准确和不够生动的问题。在许多成熟的毛绒玩具开发过程中，一般只是使用三维软件模拟下成品效果图，但是在制作玩具样品时，需要花费大量的时间来调整形体使之符合效果图，这就存在生产效率低，整形成本高的问题。随着计算机辅助技术的不断发展及其在毛绒玩具行业应用的日趋深入和广泛[1,2]，毛绒玩具电脑辅助数字化设计和自动开版将成为改进毛绒玩具开发流程的源动力，并将作为毛绒玩具创新开发的有效手段而得到广泛应用[3,4]。

图易三维玩具系统是目前市面上相对比较成熟的毛绒玩具计算机辅助开发软件，其包括三维造型软件（EasyToy）、开版软件（PatternImage）、工艺算料软件（Presto）三个模块。其中三维造型软件采用草图式的造型方法和三维彩绘方法，可以在短时间内完成三维模型的造型，从而大大提高了设计效率，开版软件可沿设计好的缝合线进行模型区域分割并自动展平生成玩具的全部二维纸样，其开版效率高，精度高，而且样板修改方便快捷。这二个模块的配合使用不仅可以让样片生成的形体能够准确生动，而且生成样片时间相当短，在毛绒玩具生产样品的应用中，节省了大量时间，而且由于玩具的三维造型采用数字化形式表达，可以进行多方位的调整，使得玩具产品更生动，更具灵性。下面我们将以一只毛绒玩具熊为例，来详细介绍其基于图易三维玩具系统的具体开发流程。

1 基于图易三维玩具系统的毛绒玩具开发流程

基于图易三维玩具系统的毛绒玩具快速创意数字化设计与开版的流程如下图1所示：

图1 计算机辅助毛绒玩具设计与开版的流程Fig.1 The Computer-aided design and pattern process of plush toy

图易三维玩具系统毛绒玩具开发包括三维造型模块和开版模块。第一步，在三维造型软件中完成玩具的三维造型设计，由于图易三维造型系统是采用草图式的造型方法和三维彩绘方法来建模的，所以在造型过程中，一般是先在软件里面制作好三维玩具的形体，然后按设计图或者设计原创，做好三维玩具的立体表面图案绘制，造型完毕系统输出带颜色的.obj格式，该格式是3D软件通用的文件格式。因此，使用图易软件设计的模型还可以被导入到其他3D软件中，被用于进一步的动画设计或渲染。作为快速的三维造型软件，图易软件与其它动画及渲染功能强大的3D软件配合使用，可以大大缩短造型设计的时间。第二步，在开版软件中完成全部样片的生成和排列打印输出。基于图易开版软件开版的主要工作是在三维模型表面绘制出合理的开版线，画出结构形体分割图，然后点击分割面，电脑自动将三维表面展平为二维平面样片，并且需要考虑工艺要求，生成合理的缝合线和省道线，最后将生成的全部二维样片，调整到图纸中输出，根据这些样片，就可以快速生产样品和大批量生产了。

2 实例介绍

2.1 基于图易软件的毛绒玩具熊造型设计

图2 毛绒玩具熊的三维模型Fig.2 3D model of a plush teddy bear

如图2所示的毛绒玩具熊由头部、身体和手臂、腿脚四大部分构成。第一步绘制头部，头部又由熊头、嘴巴和耳朵三部分组成。其中熊头和嘴巴应用“草图绘制”命令的高级操作来绘制，绘制完成后使用“平移”命令，将熊头的中心与嘴巴的中心对齐即可，耳朵采用“椭圆”命令在头部的左上角绘制，并在“轮廓线编辑”对话框中将厚度比例设置为0.5，即可生成耳朵的初始形状，然后应用“局部变形”命令，在耳朵模型的中间选中一个点，调整耳朵的形状使之凹陷进去，生成耳朵的最终形状，最后，选中耳朵，应用“对称”命令，生成另一边对称的耳朵。至此，即完成了熊头的绘制。第二步绘制熊身体，先应用“草图绘制”命令的高级操作在视图中绘制熊身体的轮廓线，并在编辑轮廓线对话框中将厚度比例设置为1.0生成身体的初始形状，然后将视图切换到左视图，并使用“轮廓变形工具”改变身体侧面的形状至最终效果。第三步绘制手臂部分，首先将视图转换到俯视图，然后应用“草图绘制”命令的高级操作在视图中绘制一根手臂形状的轮廓线，并在编辑轮廓线对话框中将厚度比例设置为0.8，即可生成手臂模型，然后应用“旋转”和“移动”命令，将手臂放置到适当的位置。最后，应用“对称”命令，即可生成对称的手臂。第三步绘制腿和脚，首先将视图转换至右视图，应用“草图绘制”命令的高级操作，在视图中绘制一根腿部形状的轮廓线，并将厚度设置为1.0，确定即可生成腿部模型，用同样的方法来生成脚模型，此时生成的脚模型的底部是圆形的，需要采用“轮廓变形”命令将脚底的形状变平，然后将视图切换到仰视图，应用“旋转”和“移动”命令将腿和脚调整到合适的位置和角度，最后应用“对称”命令生成对称的腿和脚。第四步，应用“模型合并”命令，依次将头、嘴巴、耳朵、身体，手臂，脚和腿合并为一个整体模型，并通过“光滑”按钮，对模型表面进行光滑，至此，玩具熊的形体造型完毕。第五步，使用画笔工具和调色板调色，完成毛绒熊的眼睛、鼻子、嘴部、肚皮和脚、耳朵上的白色图案的绘制，至此完成毛绒熊造型的设计，如图2所示，并将模型文件保存为obj格式文件，以待下一步开版使用。

2.2 基于图易软件的毛绒玩具熊开版

基于图易软件的毛绒玩具熊开版的具体步骤如下所示。第一步，打开图易开版软件，通过“文件-输入”命令导入在图易造型软件中设计的毛绒熊模型；第二步,检查毛绒熊三维模型是否符合开版工艺，如果不符合需要返回修改，如果符合就进行下一步；第三步，通过“设置-模型尺寸”命令把模型的尺寸设置为高29.5cm，宽为28.4cm，厚为22.7cm；第四步，因为该毛绒熊是对称模型，所以需通过“设置-对称面”命令来设置熊的对称面；第五步，利用“相交线”、“延长线”、“曲线”、“直线”和“镜像对称”等命令在模型的表面绘制如图3所示的红色开版线；第六步，应用“展开纸样”命令，选择各区域展开生成纸样，其中，左右对称的区域只需展开一边即可，纸样展开后需要检查板子的边线，并应用“曲线合并”、“曲线分割”和“减点”、“加点”命令进行边线调整和光顺，同时，对于需要对称的板子应用“水平对齐”、“垂直对齐”和“对称”命令进行对称；第七步，按照三维模型位置放置好所有纸样，并应用“显示所有边界的长度”命令显示出所有线长，然后通过“调整边界长度”命令进行对线长和调整线长，直至完成所有板子的对线长；第八步，应用“生成缝合边界线”命令为所有纸样添加0.4cm的缝合边；第九步，通过“自由线”、“点”、“布纹线”和“点位”等命令在需要添加纸样信息的纸样上添加点位、毛向、文字和标记等纸样信息，比如侧脸纸样上需要添加如图4所示的眼睛标记、毛向、文字、点位和文字等信息。第十步，在右下视图中全选纸样，并应用“打印排列”命令对所有纸样进行合理排列并打印，如图5所示，至此即可获得该毛绒玩具的所有纸样，为后续生产样品及进行批量生产做好准备。

图3 绘制完成的毛绒熊开版线Fig.3 The completed pattern line of the plush bear

图4 毛绒熊侧脸样片上添加的纸样信息Fig. 4 The pattern information added on the plush bear side face sample

图5 排列完成的毛绒熊纸样Fig.5 The arranged plush bear pattern

4 结束语

随着市场经济的不断完善和发展，消费者对毛绒玩具多样化、个性化、精致化的要求日趋苛刻，以及毛绒玩具厂家对生产高效率、低成本的追求，传统意义上的手工作业已经无法适应毛绒玩具行业发展的需要，要求毛绒玩具行业必须走信息化的道路。图易三维玩具系统界面简单，操作直观，可以在短时间内完成三维模型的造型和开版，大大提高了设计的效率，而且自动开版具有精度高、修改方便、数据管理方便等优势，所以用其进行毛绒玩具的开发行之有效，值得推广。