Vị trí Vịng bụng Vịng mơng Vòng đùi trên Vòng đùi dưới Điểm đo B1 B2 B3 M1 M2 M3 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
Dựa vào tiêu chuẩn TCVN 5781- 2009 [61] để xác định các đường ngang bụng, ngang mông, ngang đùi. Đường ngang đùi dưới (tương ứng vịng đùi 4 trong mơ hình mơ phỏng) trong nghiên cứu lấy cách đường ngang đùi trên (tương ứng vòng đùi 1 trong mơ hình mơ phỏng) một khoảng bằng 13.5 cm. Sử dụng bút dạ đánh dấu các điểm đo áp lực bằng cách vẽ vòng trịn có đường kính 3 cm lên cơ thể người mặc.
Các điểm phía trước: B1, M1 nằm trên đường ngang bụng, ngang mông giữa
thân trước; D1, D5 nằm trên đường ngang đùi tại điểm nhô nhất của đùi trước.
Các điểm phía sau: B3 nằm trên đường ngang bụng tại vị trí cao nhất của thắt
lưng thân sau; D3 nằm trên dường ngang mơng tại vị trí cao nhất của mơng; D3, D7 nằm trên đường ngang đùi tại điểm nhô nhất của đùi sau.
Các điểm phía cạnh: B2, M2, D2, D6 nằm tại vị trí nhơ cao nhất trên đường ngang bụng, ngang mơng, ngang đùi phía sườn.
Các điểm trong đùi: D4, D8 nằm trên đường ngang đùi tại điểm nhô nhất của đùi trong.
2.3.3.4 Điều kiện và quá trình thực nghiệm
Quá trình đo được thực hiện tại phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ may và Thiết kế thời trang - Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp, với các bước thực hiện như trong hình 2.16. Điều kiện đo trong mơi trường có nhiệt độ chuẩn 27±2oC, độ ẩm 65±5% [69, 70].
Bước 1: Đo kích thước cơ thể trước khi mặc
Dùng thước dây đo kích thước các vịng (vịng bụng, vịng mơng, vịng đùi trên và vịng đùi dưới), đo đúng vào vị trí đã đánh dấu trên từng vòng.
Bước 2: Mặc quần vào cơ thể
Các đối tượng mặc các mẫu quần đã được mã hóa trước khi đo 15 phút, quá trình đo được thực hiện qua các bước như minh họa trong hình 2.16, trong thời gian này các đối tượng thực hiện các trang thái vận như trong hình 2.14. Sau đó họ được u cầu ghi lại cảm nhận áp lực tại các vị trí vịng bụng, vịng mơng, vịng đùi; tiếp theo tiến hành đo áp lực tại 14 vị trí đo đã đánh được đánh dấu trước đó ở 8 trạng thái vận động như trong hình 2.14 và hình 2.15. Để đo áp lực tạo ra bởi 5 mẫu quần, các cảm biến được chèn vào đúng vị trí đã đánh dấu trước khi mặc giữa mặt vải trong của quần và bề mặt da. Mỗi vị trí lấy 5 kết quả đo sau đó tính giá trị trung bình làm kết quả chính thức.
Hình 2.16. Các bước thực hiện trong quá trình đo [69, 70].
Thiết bị đo: Sử dụng thiết bị đo áp lực trang phục của tác giả và nhóm nghiên
cứu thiết kế chế tạo đã được trình bày ở trên. Bộ thiết bị gồm 4 đầu đo sử dụng cảm biến lực FlexiForce của hãng Teskcan Hoa Kỳ, mạch điện và phần mềm tính tốn kết với máy tính hiển thị kết quả đo. Thiết bị có dải đo từ 0 đến 50 mmHg.
Sử dụng phương pháp đánh giá cảm nhận chủ quan của người mặc để đánh giá áp lực tiện nghi lên từng vùng cơ thể thông qua phiếu khảo sát. Đây là phương pháp ước lượng độ lớn để đánh giá nhận thức chủ quan về áp lực và cảm giác mặc. Các đối tượng tham gia thử nghiệm được hỏi và đánh giá cảm nhận khi mặc 5 mẫu quần theo các mức độ từ rất thoải mái đến rất khó chịu theo thang đánh giá 5 mức như hình 2.17. Mức độ càng tăng, điểm đánh giá càng cao.
Hình 2.17. Thang đánh giá áp lực chủ quan [69, 70].
Trong đó: Mức 1 - rất thoải mái; Mức 2 - thoải mái; Mức 3 - hơi khó chịu; Mức 4 - khó chịu; Mức 5 - rất khó chịu
2.3.3.5 Phương pháp xử lý thống kê, phân tích kết quả nghiên cứu
Tập hợp các kết quả đo của 30 đối tượng tại 14 vị trí đo, sau đó tính giá trị trung bình áp lực tại vị trí vịng bụng, vịng mơng, vịng đùi của nhóm đối tượng trong nghiên cứu cho từng mẫu quần. Sử dụng phần mềm SPSS để thống kê phân tích, xác định khoảng giá trị áp lực tiện nghi lên từng vùng cơ thể người mặc theo các nội dung sau:
- Thống kê tần suất các mức cảm nhận chủ quan áp lực tại các vị trí trên cơ thể người mặc.
- Thống kê tần suất các mức cảm nhận chủ quan áp lực của 5 mẫu ống quần - Xây dựng biểu đồ áp lực tiện nghi theo mức 1, 2 và 3 tại các vị trí trên cơ thể
người mặc.
- Lập bảng phân vị và các giá trị áp lực tương ứng.
Để xác định khoảng giá trị áp lực tiện nghi của quần mặc bó sát lên cơ thể người, nghiên cứu sử dụng phân tích dữ liệu qua biểu đồ hộp dựa trên 5 số liệu tổng quan sau:
+ Điểm cực tiểu
+ Điểm tứ phân vị đầu tiên (phân vị 25%) + Điểm trung vị (phân vị 50%)
+ Điểm tứ phân vị thứ ba (phân vị 75%) + Điểm cực đại
Khoảng giá trị từ tứ phân vị đầu tiên đến tứ phân vị thứ ba (khoảng biến thiên nội tứ phân, IQR), khu vực có tần suất xuất hiện giá trị áp lực tiện nghi tập trung nhiều nhất được chọn làm khoảng giá trị áp lực tiện nghi của quần mặc bó sát lên cơ thể người.
2.3.3.6 Xây dựng cơng thức tính kích thước ống quần theo giá trị áp lực tiện nghi lên vùng đùi cơ thể
Q trình xây dựng cơng thức tính kích thước ống quần theo giá trị áp lực tiện nghi lên vùng đùi cơ thể được thực hiện qua các bước sau:
Bước 1: Xây dựng phương trình tương quan giữa áp lực và độ giãn ngang của vải Bước 2: Xác định khoảng giá trị áp lực tiện nghi lên từng vùng cơ thể người mặc
Bước 3: Tính tốn độ giãn của vải theo kích thước vịng ống trước và sau khi mặc như công thức (2.9) [69, 70] 100% ( 1, 2,3, 4,5) Sj M j kj j M j (2.9)
Trong đó: k độ giãn tương đối của vải, S là chu vi vòng ống sau khi mặc, M là chu vi ban đầu của ống vải, và j là số mẫu ống quần sử dụng trong nghiên cứu.
Vải dệt kim sử dụng trong nghiên cứu có độ dày nhỏ, do vậy chu vi các vòng ống sau khi mặc tương ứng với các vòng đo trên cơ thể người.
Việc áp dụng cơng thức 2.9 để tính độ giãn ống vải cho quần áo mặc bó sát phù hợp với các phần cơ thể có dạng hình trụ như phần bụng, eo, đùi và cánh tay...
Bước 4: Tính kích thước ống quần theo giá trị áp lực đảm bảo tính tiện nghi và khả năng định hình cơ thể của sản phẩm.
2.4 Kết luận chương 2
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu của luận án, chương 2 của luận án đã xác định rõ đối tượng, phạm vi nghiên cứu và trình bày các phương pháp thực hiện các nội dung nghiên cứu của luận án.
1. Đối tượng sử dụng trong nghiên cứu
Nghiên cứu đã lựa chọn đối tượng phù hợp với nội dung nghiên cứu của luận án như:
- Vải dệt kim đàn tính cao thường được sử dụng trong may quần gen định hình thẩm mỹ.
- Phần đùi có hình dạng đặc trưng cho rất nhiều bộ phận trên cơ thể, khi vận động cơ đùi có sự thay đổi kích thước lớn nhất so với các phần cịn lại của chi dưới, hơn nữa có rất nhiều sản phẩm bó sát được thiết kế cho bộ phận này.
- Cảm biến lực FlexiForce A201 cả hãng Tekscan Hoa Kỳ phù hợp với việc đo áp lực trực tiếp của quần áo lên cơ thể người, đã có nhiều cơng trình trên thế giới sử dụng loại cảm biến này trong nghiên cứu.
2. Nội dung nghiên cứu
- Ứng dụng phương pháp PTHH được tích hợp trong phần mềm tính tốn Abaqus để mơ phỏng tính tốn áp lực của quần mặc bó sát lên cơ thể người.
- Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người sử dụng cảm biến áp lực.
- Nghiên cứu thực nghiệm đo áp lực và xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên cơ thể người nữ thanh niên Việt Nam.
3. Các phương pháp nghiên cứu của luận án
- Sử dụng phương pháp đo thực nghiệm đã xác định được các đặc trưng cơ học của mẫu vải dệt kim đàn tính sử dụng trong nghiên cứu.
- Sử dụng phương pháp hồi cứu tài liệu để xác định được các đặc trưng cơ học của phần da, mô mềm và xương cơ thể người.
- Sử dụng trang thiết bị hiện đại như máy quét toàn thân 3D cơ thể người, máy chụp cắt lớp CT để thu thập bộ dữ liệu số hóa cấu trúc và bề mặt cơ thể người.
- Sử dụng phần mềm CAD hiện đại như Solidworks, Rapidform để xây dựng mơ hình cấu trúc 3D cơ thể người. Mơ hình kết hợp tận dụng được những ưu điểm của từng phương pháp mà các cơng trình nghiên cứu trước đây chưa đề cập đến.
- Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm Abaqus để xây dựng bài tốn mơ phỏng các tương tác cơ học của cơ thể người và quần áo trong quá trình mặc quần bó sát.
- Sử dụng phương pháp tính tốn lý thuyết và triển khai thực nghiệm chế tạo hệ thống thiết bị đo áp lực của quần áo lên cơ thể người; sử dụng ngơn ngữ lập trình Matlab lập trình phần mềm kết nối phần cứng của hệ thống thiết bị đo chế tạo với máy tính và hiển thị kết quả đo.
- Xây dựng qui trình đo thực nghiệm áp lực của quần bó sát lên phần đùi cơ thể người; Xây dựng phương pháp đánh giá cảm nhận chủ quan của người mặc để đánh giá áp lực tiện nghi của quần bó sát vùng đùi cơ thể thông qua phiếu khảo sát với thang đánh gái 5 mức và cơ thể người ở 8 tư thế vận động cơ bản.
- Sử dụng phương pháp thống kê và phần mềm SPSS 20, phần mềm Exel để xử lý và phân tích số liệu trong nghiên cứu thực nghiệm xác định áp lực và áp lực tiện nghi của quần bó sát lên phần thân dưới cơ thể người.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kết quả mô phỏng số áp lực của quần mặc bó sát lên cơ thể người
3.1.1 Kết quả xây dựng mơ hình 3D kết hợp mơ phỏng bề mặt và cấu trúc phần đùi cơ thể người
3.1.1.1 Bộ dữ liệu quét 3D cơ thể người
Sau khi tiến hành quét 3D cơ thể người các đối tượng trong nghiên cứu. Kết quả thu được là bộ dữ liệu quét 3D của 12 người cùng bảng 185 số đo kích thước cơ thể người do phần mềm của máy qt trích xuất. Bộ dữ liệu số hóa 3D mơ phỏng cơ thể người dạng đám mây điểm, có các định dạng file obj; wrl …
3.1.1.2 Bộ dữ liệu chụp cắt lớp CT
Nghiên cứu đã thu thập bộ số liệu ảnh chụp cắt lớp CT của 12 đối tượng trong nghiên cứu với hai định dạng File JPG và DICOM phần thân dưới của cơ thể từ ngang eo trở xuống. Số lượng các ảnh này phụ thuộc vào chiều cao vòng eo và chiều dày lớp cắt. Với chiều dày lớp cắt 5 mm cho ta trung bình 210 đến 230 ảnh.
3.1.1.3 Kết quả xây dựng mơ hình 3D chi dưới cơ thể người
Các bước xây dựng mơ hình:
Bước 1: Xây dựng mơ hình cấu trúc 3D phần đùi cơ thể từ dữ liệu chụp cắt lớp CT
- Khởi động phần mềm, chọn chế độ Part, tạo hệ tọa độ gồm 3 mặt phẳng chiếu. Mặt phẳng chiếu đứng (Front Plane), mặt phẳng chiếu bằng (Top Plane), mặt phẳng chiếu cạnh (Right Plane) như hình 3.1.
Hình 3.1. Mặt phẳng chiếu trong không gian 3 chiều
- Gán File ảnh theo kích thước thực của đối tượng vào mặt phẳng chiếu đứng và chiếu cạnh như trong hình 3.2a.
- Tạo các mặt phẳng song song với mặt phẳng chiếu bằng (Top Plane), các mặt phẳng cách nhau 5 mm tương ứng khoảng cách các ảnh chụp cắt lớp CT.
- Sắp xếp dữ liệu: Dữ liệu đầu vào là ảnh chụp các lát cắt song song, sắp xếp các dữ liệu hai chiều này theo đúng thứ tự của chúng trong không gian 3 chiều thành khối dữ liệu như trong hình 3.2b.
Hình 3.2. Sắp xếp các lát cắt song song để tạo thành khối dữ liệu.
- Tái tạo bề mặt từ các đường viền (để tạo bề mặt cần hai bước trích biên và xây dựng
bề mặt)
+ Trích biên: Dựa vào các điểm ảnh (pixel) và sử dụng đường cong S-pline trong công
cụ của phần mềm. Các điểm nút kiểm sốt được xác định tại các vị trí điểm ảnh trên đường biên dạng mặt cắt, dựa vào các vectơ biểu thị độ cong ta điều chỉnh đường cong biên dạng cho trơn đều như trong hình 3.3.
+ Xây dựng bề mặt: Sau khi đã xác định được các đường biên ta xây dựng bề mặt từ
các đường này bằng cách sử dụng chức năng (boundary boss/base) của phần mềm Solidworks như trong hình 3.4. Kết quả thu được mơ hình cấu trúc phần đùi của đối tượng trong nghiên cứu, gồm xương và lớp mơ mềm được minh họa ở hình 3.5c.
Hình 3.3. Trích biên dạng và hiệu chỉnh đường đường cong
biên dạng từ các nút điều khiển.
(b) (a)
Hình 3.4 Quá trình xây dựng lại bề mặt từ các đường viền.
Hình 3.5. (a) mơ hình lưới bề mặt;(b) mơ hình cấu trúc xương đùi;
(c) mơ hình phần đùi cơ thể.
- Chuyển đổi file 3D từ định dạng STL sang các định dạng khác phù hợp với các phần mềm CAD chuyên ngành như Abaqus, Ansys, Auto-Cad, Pro-Engineer…
Bước 2: Xây dựng mơ hình 3D phần chi dưới cơ thể từ dữ liệu quét 3D cơ thể người
Kế thừa kết quả của tác giả và nhóm nghiên cứu đã được thực hiện trước đây [6], Ứng dụng phần mềm thiết kế ngược Rapidform XOR3 để xử lý dữ liệu quét 3D cơ thể người. Quá trình xây dựng lại mơ hình 3D chi dưới cơ thể nữ thanh niên thực hiện qua các bước sau:
Bước 1: Nhập dữ liệu quét 3D vào phần mềm Bước 2: Tạo mơ hình bề mặt lưới
Bước 3: Điều chỉnh vị trí lưới, chỉnh sửa lưới ở các vị trí bị lỗi Bước 4: Xây dựng mơ hình bề mặt mịn hóa
Bước 5: Tạo đối xứng giữa 2 chân
Bước 6: Phân tích đánh giá độ chính xác của mơ hình 3D
Kết quả xây dựng mơ hình 3D chi dưới cơ thể nữ thanh niên Việt Nam được thể hiện trong hình 3.6.
Hình 3.6. Mơ hình 3D chi dưới cơ thể nữ sinh được tái tạo từ dữ liệu quét 3D
và phần mềm Rapid Form. Bước 3: Xây dựng mơ hình kết hợp
Quá trình ghép xương vào mơ hình 3D được thực hiện nhờ các công cụ của phần mềm SolidWords 2014, quá trình này được chúng tơi trình bày qua các bước như trong hình 3.7 và 3.8, kết quả lắp ghép mơ hình 3D hồn thiện được minh họa như trong hình hình 3.9.
- Chuẩn bị đối tượng trước khi ghép
Hình 3.7. Mơ hình xương và chân.
- Đưa mơ hình chân vào mơi trường lắp ghép
- Đưa mơ hình chân và xương về cùng hệ tọa độ tham chiếu, điều chỉnh hai mơ hình cùng góc nghiêng, điều chỉnh xương theo các mặt phẳng tham chiếu, được minh họa trong hình 3.8.
Hình 3.8. Điều chỉnh mơ hình chi dưới về cùng tọa độ
và góc nghiêng của xương.
Hình 3.9. Kết quả ghép xương vào mơ hình 3D xây dựng từ dữ liệu quét 3D
và ảnh chụp cắt lớp CT.
Bước 4. So sánh kích thước, hình dạng mơ hình xây dựng từ dữ liệu quét 3D cơ thể người và mơ hình xây dựng từ ảnh chụp cắt lớp CT.
Dựa trên đặc điểm nhân trắc phần đùi cơ thể được chia làm 3 vòng theo tiêu chuẩn TCVN 5782 – 2009 [18] như hình 3.10.
Hình 3.10. Vị trí so sánh kích thước và biên dạng giữa hai mơ hình 3D được xây dựng
từ dữ liệu chụp cắt lớp và quét 3D của cùng một đối tượng.