Лекция 8 Антропометрия в проектировании

УЭМ 2: Эргономика в дизайне одежды
Лекция 8. Антропометрия в проектировании одежды. Антропометрические
точки. Методы антропометрических исследований. Динамическая
антропометрия.
Антропометрия в проектировании одежды. Качество одежды во
многом зависит от антропологического соответствия одежды фигурам
потребителей. Поэтому дизайнер одежды должен иметь достаточно полную
информацию о фигуре человека, для которого создается одежда.
Информацию о человеке можно узнать начиная с изучения основ анатомии и
морфологии, особенностей внешней формы тела человека (осанка,
телосложение и др.).
Для проектирования швейных изделий массового производства
необходимо знать принципы построения рациональной системы типовых
фигур – размерной типологии населения страны. Для этого необходимо знать
закономерности изменчивости фигур, уметь организовать массовое
антропометрическое исследование, провести необходимые измерения
отдельной конкретной фигуры, знать принципы стандартизации размерных
признаков и разработки шкал процентного распределения типовых фигур,
уметь разработать макет манекена для одежды и построить развертку
поверхности тела человека по имеющимся данным отдельной фигуры
человека.
Основой для построения размерных стандартов являются
антропологические данные о размерах и форме человеческого тела,
закономерности их изменчивости. Антропология (от греческого anthropos −
человек, logos − понятие, учение) – это наука о происхождении и эволюции
человека, образовании рас и о нормальных вариациях физического строения
тела человека.
Один из основных методов антропологического исследования,
состоящий в измерении тела человека и его частей, носит название
антропометрии (от гр. Dnthropos – человек, metreo – измеряю).
Антропометрия занимается исследованием разнообразия морфологических
признаков у конкретных групп людей (территориальных, возрастных,
социальных, профессиональных и т.п.), входящих в состав населения.
Результаты исследования размеров тела человека начали использовать
в практических целях еще с конца прошлого столетия, в частности при
судебной экспертизе и конструировании школьной мебели.
В настоящее время данные антропометрии используются в
клинической и спортивной медицине, при изучении особенностей
физического развития, конституции, пропорций тела, биохимического
состава крови у различных групп населения. Полученные данные позволяют
также судить о развитии детского организма в период роста, об уровне
акселерации и т.д. Сведения о форме и размерах человеческого тела не менее
важны и для различных отраслей промышленности. Без знания основ
классической и прикладной антропометрии невозможно рационально решать
вопросы, стоящие перед многими отраслями легкой промышленности, в том
числе и швейной.
Массовое производство одежды, соответствующей формам и размерам
тела человека, возможно лишь в том случае, если специалисты швейной
промышленности будут иметь сведения о форме и размерах человеческого
тела и их вариациях среди различных групп населения. Эти сведения могут
быть получены на основе антропометрических исследований по специальной
программе. Они используются для разработки размерной типологии
населения для конструирования одежды.
Необходимым условием для получения достоверной информации о
размерах тела человека является точное соблюдение методики и техники
измерений. Во время антропометрических исследований мужчин и детей
измеряют в трусах, женщин и девушек – в трусах и бюстгальтере.
Измеряемый должен стоять прямо, без напряжения, сохраняя привычную для
него осанку. Руки должны быть опущены вдоль туловища, пальцы вытянуты;
ноги выпрямлены в коленях, пятки вместе, носки развернуты на 15-20 см.
Измеряемый не должен изменять позы во время измерения. Для того чтобы
во время измерения иметь четкую и устойчивую по положению на фигуре
линию талии, фигуру перепоясывают шнурком или тонкой резинкой по
самому тонкому месту туловища над тазовыми костями. Шнурок должен
располагаться строго горизонтально. Для этих же целей на теле отмечаются
антропометрические точки цветным или графическим карандашом,
фломастером.
Антропометрические точки. При проведении антропометрических
обследований для получения точных и сравнимых данных измерения
производят либо между определенными точками на теле человека
(антропометрическими точками, большинство из которых соответствует ясно
выраженным и легко фиксируемым образованиям скелета), либо по точно
очерченным границам на мягких тканях – антропометрические точки.
При разработке размерной типологии населения для целей
конструирования одежды используют как классические антропометрические
точки, так и ряд точек на мягких тканях, которые являются отправными
пунктами при измерении некоторых признаков, необходимых для
конструирования одежды (последние отмечены в тексте знаком (') штрих).
Рассмотрим
основные
антропометрические
точки,
которые
используются при измерениях для построения размерной типологии (рис.
основные антропометрические точки):



Верхушечная а – высшая точка темени при постановке головы в положение
глазнично-ушной горизонтали;
Верхнегрудинная д – точка на верхнем крае грудины в центре яремной вырезки;
Точка основания шеи спереди ц – точка, отмеченная над верхнегрудинной
точкой по нижнему краю ленты при измерении обхвата шеи;
Рис. Основные антропометрические точки


Точка основания шеи сбоку в – точка на пересечении вертикальной плоскости,
разделяющей плечевой скат пополам, с нижним краем ленты при измерении
обхвата шеи;
Шейная б – точка вершины остистого отростка седьмого шейного позвонка;
























Точка основания шеи сзади б' – точка, отмеченная на позвоночнике по нижнему
краю ленты при измерении обхвата шеи;
Акромиальная ж – точка, наиболее выступающая в сторону бокового края
акромиального отростка лопатки;
Плечевая з – точка на пересечении верхненаружного отростка лопатки с
вертикальной плоскостью, рассекающей область плечевого сустава пополам.
Передний угол подмышечной впадины н – вершина угла, образованного рукой и
линией боковой поверхности туловища в области переднего края подмышечной
впадины. Точка скрыта кожной складкой, которую для точного определения
вершины угла необходимо расправить;
Сосковая к – центр соска у мужчин, мальчиков и девочек; у женщин и девочек
подростков — наиболее выступающая вперед точка грудной железы.;
Точка на уровне талии р – точка на середине расстояния между гребнем
подвздошной кости и нижним краем ребра на вертикальной линии посередине
боковой поверхности туловища;
Передняя точка талии ф' – точка, лежащая на линии талии посередине переда;
Задняя точка талии 0" – точка, лежащая на линии талии на позвоночнике;
Наивысшая гребешковая с – наивысшая точка гребня подвздошной кости;
Выступающая точка живота ф – наиболее выступающая вперед точка живота;
Остисто-подвздошная передняя точка л – наиболее выступающая вперед точка
верхнепередней оси подвздошной кости;
Лучевая и – верхняя точка головки лучевой кости с наружной стороны руки;
Шиловидная радиальная ш – нижняя точка на шиловидном отростке лучевой
кости со стороны первого пальца руки;
Шиловидная ульнарная ш' – нижняя точка на шиловидном отростке ульнарной
кости руки;
Конечная точка третьего пальца ш" – конец третьего пальца;
Коленная м – центр коленной чашечки;
Верхнеберцовая внутренняя щ – высшая точка верхнего края мыщелка большой
берцовой кости;
Нижняя малоберцовая наружная щ' – наивысшая точка внешней лодыжки;
Пяточная т – наиболее выступающая точка пятки, независимо от ее уровня;
Конечная точка стопы у – наиболее выступающая вперед точка первого или
второго пальца стопы;
Высшая точка стопы ы – самая высокая точка на стопе в области ее сгиба;
Задний угол подмышечной впадины о – вершина угла, образованного рукой и
боковой поверхностью туловища в области заднего угла подмышечной впадины.
Точка скрыта небольшой кожной складкой, которую для точного определения
вершины угла необходимо расправить;
Лопаточная х – наиболее выступающая назад точка лопатки;
Ягодичная п – наиболее выступающая назад точка ягодицы.
Перед измерением осматривают фигуру на предмет выявления
асимметрии, при наличии ее парные измерения производят с правой и левой
сторон. В остальных случаях измеряют только правую сторону.
Антропометрические измерения выполняют с точностью до 1 мм. Меньшую
точность (до 0,5 см) соблюдают при обмере тела человека для целей
конструирования одежды, а измерения выполняют по платью или сорочке.
Во время измерений инструмент должен плотно прилегать к телу, но не
деформировать его мягкие ткани. Различают линейные и дуговые измерения.
Линейное измерение – кратчайшее расстояние между двумя точками тела,
выполненное не по его поверхности. Линейные измерения делят на
проекционные и прямые. Проекционные измерения определяют как
расстояние между двумя точками поверхности тела в проекции на
вертикальную или горизонтальную плоскости. К ним относятся высоты и
глубины. Прямые измерения устанавливают кратчайшее расстояние между
двумя точками поверхности тела. К ним относятся диаметры (переднезадние, поперечные, вертикальные) и расстояния между центрами. Дуговые
измерения – расстояние между двумя точками тела, выполненные по его
поверхности. К ним относят различные обхватные размеры, измеряющие
длину периметра какого-либо участка тела, дуговые, измеряющие длину или
ширину какого-то участка тела.
Все измерения производят при помощи специальных приборов. Для
измерения высот антропометрических точек над полом употребляется
металлический портативный антропометр системы Мартина (Р.Мартин
(1840 – 1925 гг.) – швейцарский антрополог, один из основоположников
антропометрического метода, создавший серию измерительных приборов).
Основной частью антропометра является либо круглый, уплощенный с одной
стороны, либо четырехугольный полый металлический стержень длиной 2 м.
Для удобства переноски антропометр разбирается на четыре части (штанги)
длиной по 50 см каждая (см. рисунок ниже). Стержень имеет двойную
миллиметровую шкалу. Большой толстотный циркуль (см. рис.) состоит из
двух металлических стержней с квадратным сечением в прямой части и с
округлым сечением в дугообразной части. У основания оба стержня
закреплены винтом, который позволяет ножкам циркуля раздвигаться.
К левой ножке, в месте перехода прямой части стержня в
дугообразную, винтом крепится линейка, к правой ножке – муфта с
указателем. Дуговые, обхватные, поперечные и продольные измерения по
поверхности тела производят сантиметровой лентой (см. рис.). Измерения
признаков, характеризующих осанку, делают чаще всего. двумя взаимно
перпендикулярными линейками (набор специальных линеек показан на
рис.). Все размеры измеряют с точностью до 1 мм. Перед началом и в
процессе измерений все инструменты должны быть тщательно проверены,
особенно сантиметровая лента, так как градуировка на ней может быть
нанесена недостаточно точно. Кроме того, в процессе использования лента
вытягивается, что делает ее непригодной для измерений.
Методы антропометрических исследований. Для измерения тела
человека используют контактные и бесконтактные способы измерения.
Наибольшее распространение получил контактный способ, к которому
относится и стандартный метод антропологических измерений тела человека
при котором измерения выполняют с помощью сантиметровой ленты,
толстотного циркуля, ростомера и набора специальных линеек для
проекционных измерений.
Недостатком способа является невысокая точность, обусловленная:
 деформацией мягких тканей от контакта с измерительным
инструментом;
 отсутствием на теле строго фиксированных антропометрических точек;
 последовательным методом измерения;
 продолжительностью выполнения процедур.
Эти недостатки стандартного способа привели к созданию ряда
нестандартных измерительных инструментов, устройств и приборов. По
большей части это неавтоматизированные инструменты (рис. 5.4, 5.5), кроме
ленточно-тангенциального антропометра (рис. 5.6).
Набор специальных линеек для измерения осанки: а – с
гониометром для измерения глубины изгибов
позвоночника; б – для измерения глубин на линии
талии (1 – насадка для установления прибора в
← вертикальное положение; 2 – ручка); в – для измерения
глубин на уровне лопаток
Рис. Измерительные приборы
К нестандартным устройствам относится жилет, разработанный М.А.
Ворониным и В.У. Несмеяном (рис. 5.5).
С целью автоматизации процесса обмера фигуры человека институтом
проблем передачи информации АН СССР и ВНИИЛТекемаш было
разработано устройство для обмера фигуры человека (патент № 936847
СССР 1980 г.) – ленточно-тангенциальный антропометр. Недостаток
устройства – неприспособленность к измерениям в области плечевого пояса.
В Великобритании было разработано автоматическое устройство для снятия мерок в виде
футляра, внутри которого смонтированы датчики, связанные с приспособлениями для
обмера.
Рис. Нестандартные измерительные инструменты
К бесконтактным способам измерений относят фотометрический,
стереофотограмметрический, лазерный и др. Особенность этих методов
состоит в том, что измерения фигуры в натуре заменяются измерениями
изображений на фотографических снимках. Плоскостная фотограмметрия
− фотографируют объемный предмет одной камерой, в результате получают
плоское изображение. В данном случае нельзя определить три координаты
точек пространственного объекта. Стереофотограмметрия − принцип
заключается в следующем: объект фотографируют с различных позиций
двумя или несколькими камерами. Изображение фиксируется на двух
снимках (стереопаре). На основе снимков строится стереоскопическая
модель объекта, и измерениям подвергается уже модель, а не объект. Для
снимков используется специальная установка.
Фотограмметрия впервые получила применение в антропометрических
исследованиях в 30-х годах В.В. Бунаком. Фигуру, подлежащую измерению,
фотографируют в трех проекциях на фоне сетки. За рубежом этот метод
нашел широкое применение для снятия мерок с фигуры при изготовлении
одежды по индивидуальным заказам. Проекционные и линейные размеры
определяют по фотоснимкам, а обхватные – непосредственно на человеке
(ФРГ – патент № 624560, Япония - № 47-51426). Впервые для
антропометрических целей стереофотограмметрическая съемка с малых
расстояний была выполнена проф. Хаккелен в начале прошлого столетия.
Дальнейшее развитие этот метод нашел в работах М.В. Стебельского.
Несмотря на широкие возможности, стереофотограмметрический метод не
нашел широкого применения из-за сложности и достаточно большого
количества съемочной и обрабатывающей аппаратуры. Изображение фигуры
получается в виде топографических планов.
В
отличие
от
предыдущего,
способ
симультантной
стереофотограмметрии позволяет получить симультантное (единовременное)
изображение по всей поверхности тела. Из всех методов практическое
применение получил фотометрический метод. Достоинством этого метода
сравнительно с остальными бесконтактными является невысокая стоимость
аппаратуры, простота в обслуживании, наглядность информации. Для
заказчика этот метод достаточно этичен; не утомителен, так как отличается
быстродействием, дает возможность организовать широкую сеть приемных
стационарных и передвижных пунктов, что очень важно при организации
работы по индивидуальным заказам, как в городских, так и в сельских
условиях. Недостаток – низкий уровень автоматизации процесса.
Фотографирование должно проводиться на фоне масштабной сетки с
шириной шага, равной 2 см. Для съемок рекомендуется широкоформатный
фотоаппарат с форматом кадра 24x36 мм и фокусным расстоянием 50 мм. По
правилу Моллизона, расстояние объекта от аппарата должно превышать
наибольшую ось фотографируемого объекта не менее чем в 2,5 раза.
Ориентировочно наибольшую ось фотографируемого объекта (от
верхушечной точки до линии пола) принимаем равной Р = 170. Отсюда
расстояние между аппаратом и объектом должно быть равным 425 см.
Аппарат устанавливается на такой высоте, чтобы главная оптическая ось
проходила через наружные углы глаз при установлении головы в глазничноушной горизонтали. Съемка должна производиться со вспышкой. Снимки
индивида (объекта) выполняются во фронтальной, вид спереди и со стороны
спины, и в профильной плоскостях. Фотографируемый должен стоять прямо,
без напряжения, ступни соприкасаются пятками, а расстояние между
носками 15-20 см, голова ориентирована так, чтобы глазнично-ушная
горизонталь была параллельна полу. Главная вертикаль должна проходить
при съемке фигуры в фас вдоль линии медионально-сагитального сечения,
при съемке в профиль на 4 см впереди мышелковой линии стоп. Одежда
фотографируемого должна быть минимальной (белье), поверх которой
закрепляются три сантиметровой ленты для измерения Огш, От, Об. В
области точки седьмого шейного позвонка и акромиальных точек наносятся
специальные метки.
Рис. Современные методы снятия размерных признаков
В последние пятнадцать-двадцать лет произошли революционные
изменения в подходе к процессу снятия размерных признаков. Они стали
возможными благодаря появлению систем трехмерного боди-сканирования
(3D body scan, т.е. «трехмерное сканирование человеческого тела»).
Разработка этих систем была связана с требованиями быстрого обмера
большого количества человек (армия), получения точного компьютерного
изображения (киноиндустрия) и индивидуального пошива. Трехмерное бодисканирование применяется и в медицине. При помощи сканирования можно
получить точное компьютерное изображение человеческого тела, поэтому
метод трехмерного снятия размерных признаков подходит для построения
лекал одежды на людей с нестандартной фигурой. Процесс сканирования
занимает до 30 секунд (сканирование производится лазером или при помощи
ламп дневного света). Затем данные передаются в компьютер, на экране
которого изображение человека как бы составляется из множества точек (то
есть данных сканирования). Оператор обрабатывает данные, убирая все
ненужное, и вскоре на экране появляется «электронный двойник» («cyber
twin») клиента, с которого машина снимает необходимые размерные
признаки.
Сегодня используются следующие системы боди-сканирования:
«Имидж Твин» (Image Twin, «двойник». Разработчик – Тextile/Closing
Technology Corporation, (ТС2)); «Кибервер» (Cyberwear, «электронная
одежда»); «Симкад» (Symcad, модель Turbo Flash/3D) и др. также сегодня
существуют и специальные компьютерные программы позволяющие
преобразовать цифровые фото сделанные цифровым фотоаппаратом в
модельные сетки и 3-d модели.
Также данные полученных при стереофотограмметрической съемке
фигур, которые близких по своим размерным признакам к типовым,
используют для создании макетов типовых фигур и промышленных
манекенов. Промышленные манекены создают по видам одежды, по
возрастному признаку, назначению. Различают контрольные манекены,
манекены внутренней формы и витринные манекены
Динамическая антропометрия. Размерные признаки в стандартах
типовых фигур приведены для статического (неподвижного) положения тела.
В движении размеры и форма тела меняются, поэтому при конструировании
одежды важно знать и те и другие размеры, чтобы обеспечить не только
хорошую посадку одежды на фигуре человека, но и удобную в динамике, т.е.
при выполнении движений.
Величины размерных признаков типовых фигур (мужчин, женщин,
детей), определяемые по ГОСТ 17521-72 и ГОСТ 17522-72, разработаны для
статической позы измеряемого (поза «стоя»). Такие размерные признаки
называются статическими. Размерные признаки, измеренные в других
положениях тела или конечностей, т.е. в динамических позах, называются
динамическими размерными признаками.
В настоящее время установлено 19 различных форм движений (см. рис.
ниже): вдох, отведение корпуса и головы назад, отведение рук назад, наклон
корпуса под углом 45° к полу с опущенными вниз руками, отведение рук
вперед и в стороны, приседание и др., для которых установлены размеры
тела и определены участки, имеющие максимальные отклонения от своих
значений в статике. К ним относят: ширину и длину спины, длину туловища
сбоку от подмышечных впадин до талии, расстояние от талии до
подъягодичной складки, ширину груди, высоту плеча косую, длину бедра и
др. Эти изменения размеров и формы тела учитываются при определении
размеров и конфигурации деталей одежды.
Рис. стандартные формы движений
Методика определения динамических признаков включает:
 выбор антропометрических точек. Антропометрические точки общеизвестны,
их фиксируют на теле кружочками из лейкопластыря;
 определение количества движений. В программу динамической
антропометрии включают такие движения, которые наиболее характерны для человека в
повседневной жизни и трудовой деятельности. При выборе комплекса движений
учитываются те из них, которые оказывают наибольшее влияние на изменение расстояний
по поверхности тела между антропометрическими точками;
 выбор мест измерения фигуры в динамике. Программа динамической
антропометрии предусматривает различные измерения в различных позах человека при
вдохе, наклонах туловища, сгибании конечностей и др. (обхватные измерения: обхват
шеи; обхват талии; обхват груди; обхват плеча; обхват колена; широтные измерения:
ширина груди; ширина спины; расстояние между плечевыми точками; продольные и
высотные измерения: длина переда до талии; длина спины до талии; длина бедра; длина
ноги до лодыжки; расстояние от заднего угла подмышечной впадины до линии талии;
расстояние от переносицы до шейной точки; расстояние от заднего угла под мышечной
впадины до локтя; расстояние от заднего угла подмышечной впадины до запястья;
расстояние от линии талии до подъягодичной складки; расстояние от линии талии до
коленной точки; расстояние от линии талии до лодыжки; высота плеча косая и др.)
 определение величины изменения отдельных размеров фигуры в
динамике. Разница в величинах измерений динамических и статических размерных
признаков называется динамическим приростом.
di = xi d – xi s,
где di – собственный динамический эффект i-го лица; i = 1, 2, … , n;
xi d – значение динамического признака i-го лица;
xi s – значение статического признака i-го лица.
Величина di зависит от возраста человека.
 учет динамических приростов при расчете конструкции одежды.
Ценность результатов динамической антропометрии может быть определена тем, в какой
мере их можно использовать на практике в швейной промышленности. В настоящее время
наша швейная промышленность не имеет обоснованных данных величин припусков,
которые обеспечили бы нормальную жизнедеятельность организма и удобство одежды во
время носки.
Таблица «Значения динамического прироста к участкам тела»
Выше в таблице «значения динамического прироста к участкам тела»
приведены значения динамического прироста к тем участкам тела, которые
изменяются при выполнении тех или иных движений. Наибольшее значение
прироста имеет ширина спины при наклоне туловища вперед с опущенными
руками вниз. Эта величина равна 10,5 см. Рука, согнутая в локтевом суставе
под прямым углом, изменяет свои размеры на 7,6 см, нога, согнутая под
прямым углом в тазобедренном и коленном суставах, изменяет свои размеры
на 8 см. При наклоне туловища вперед длина талии спины увеличивается на
6,4 см, а высота сиденья на 4,1 см. Эти изменения размеров тела находят
отражение и в изменении размеров развертки поверхности тела.
ПР-8 Беседа на тему «Методы антропометрических исследований в проектировании
одежды». Вопросы, рассматриваемые в ходе беседы: 1. Факторы, влияющие на
антропометрические показатели 2. Существующие методы антропометрических
исследований 3. Различия антропометрических исследований в различных науках
ПР-9 «Динамическая антропометрия». Студентам необходимо произвести методические
оценки динамического соответствия плечевой одежды телу человека в динамике и
составить эргономические схемы: расчет показателей «размахи движения рук
одного человека» и «степень перемещения низа изделия». Все данные и схемы
заносятся в рабочую тетрадь