数据驱动的鞋楦设计现状及发展综述

鞋楦是制鞋成型过程中的模具,是链接足与鞋的重要纽带,传统的鞋楦设计囿于楦师手工和经验,难以实现高效准确的大规模个性化定制。鉴于此,本文结合数字智能化技术的发展,对比国内外鞋楦设计的研究现状,明确当今鞋楦设计的趋势和我国在该领域面临的挑战;提出了数据驱动的鞋楦设计内涵、优势及新特点;介绍了数据驱动的足-楦一体式设计流程,为鞋楦领域研究人员提供参考与借鉴。

东北女青年参数化鞋楦定制研究

本文基于东北女青年的脚型特征及规律,构建了一种特征点的参数化建模方法。采用三维足部扫描仪提取东北女青年18个足部特征参数,分析其脚型特征及规律,利用逆向工程技术确定286个特征点。根据脚楦关系,调整东北女青年鞋楦尺寸参数,以脚长和基宽为自变量,建立其与特征点长度方向、宽度方向、高度方向的参数关系,以构建东北女青年参数化鞋楦模型。采用该方法获得的鞋楦模型数字化程度高,便于鞋楦参数调整,对于个性化鞋楦定制具有重要意义。

连帮注射鞋专用鞋楦创新设计

连帮注射鞋楦应用,行业需求量巨大。但是传统连帮注射鞋楦也存在操作繁琐、成鞋质量不稳定的缺点。本文通过结构创新设计,将传统连帮注射鞋楦结构进行了全新设计。其目的在于消除鞋楦纵向振动带来的螺丝松动等系列问题。新鞋楦将鞋楦分成前后两端,楦身与支撑座之间进行了闭锁结构设计,并在楦体前掌和后身之间加入了耐磨导槽设计。

个性化鞋楦CAD系统的设计与实现

从普通三维扫描仪获得人脚的点云数据及其特征点 ,并通过造型软件得到人脚的三角网格模型 ;然后从三角网格模型中抽取出关键的脚形参数 ,再根据制鞋业的经验公式得到相对应的鞋楦参数 ;最后输出所定制的个性化鞋楦 实践证明 ,利用文中系统得到的结果精确可靠 。

鞋楦CAD中的鞋楦建模与局部修改技术

讨论了 CAD中的鞋楦建模方法 ,针对鞋楦曲面的不规则性 ,提出一种离散造型方法并给出一种计算鞋楦围度的逼近算法 ;同时 ,提出一个斜率定义 ,进而给出一个比较实用的基于斜率变化的自适应楦面局部修改算法 (简称 SAD算法 ) ;

定制鞋楦的分段自适应修改

采用光切扫描法提出了一种基于规则化点云数据的鞋楦定制算法。将规则化点云拟合为NURBS曲线后,在划分的各特征段内分别根据脚型对标准鞋楦进行整体缩放实现局部修改;然后,用基于能量优化原则同时修改控制点和权因子的方法,对标准鞋楦进行自适应修改来实现鞋楦的数字化定制。利用该算法对特定脚型进行自动化鞋楦定制,由脚型扫描至生成定制鞋楦模型的时间在120 s之内。根据此算法完成的定制鞋楦能够满足鞋楦美观性和舒适性的需求,并且缩短了常规手工定制鞋楦的时间。

基于极坐标的空间曲线刀心轨迹算法与自动编程实现

介绍了鞋楦的造型方法和数控加工原理,分析了鞋楦加工的刀位计算原理和加工拟合误差,提出了一种基于极坐标的空间曲线的无干涉刀心轨迹生成方法,该算法有效地解决了加工中出现的欠切削及法矢干涉等问题以及在极坐标情况下自动编程所出现的特殊问题,本算法适于各种空间曲线的环切加工。

基于点云数据的鞋楦数控编程及其仿真

在刻楦机的数控编程中 ,文章针对测量所得的鞋楦点云数据 ,利用一种常见的方法来处理点云数据并进行了针对鞋楦离散模型的刀轨计算 ,并介绍了如何利用CGTech公司的Vericut软件来进行刀轨仿真。

鞋楦数控加工中三维刀补计算方法

介绍了鞋楦的加工原理 ,探讨了鞋楦的数学表示方法 ,文中应用拉格朗日插值方法根据鞋楦表面点周边的离散数据构造出表面的解析函数 ,并由此求出了该点的法线方向。再根据此法线导出刀具中心轨迹。文中应用计算机进行编程计算 ,结果表明本文的理论公式是正确的、方法是可行的。

鞋楦定制中非均匀有理B样条特征曲线的自适应变形

为实现无实体楦基础的数字化量足制鞋,提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)特征曲线自适应变形的个性化鞋楦定制系统,将足部NURBS特征曲线依据一定的舒适度规则变形成相应的鞋楦特征曲线来实现鞋楦定制。该系统采用切平面法获取足部的特征点、特征曲线和特征尺寸,重建出足部NURBS特征曲线。建立了足楦舒适度匹配规则,并根据变形方式及次序不同将特征曲线分为四种类型。以特征点、特征结点和特征尺寸作为约束,结合足楦舒适度规律驱动足部特征曲线自适应变形,生成相应的鞋楦特征曲线。最后,构建出鞋楦特征框架,通过特征曲线增添操作和曲面细分造型完成定制鞋楦的设计。给出了男士皮鞋鞋楦的设计实例和定制结果,定制时间在480s内,定制的鞋楦美观大方。该系统具有实用性,且定制鞋楦的再设计利用率显著提高。

鞋楦设计制造的现状和对策

本文在回顾制楦工艺发展过程的基础上 ,指出我国制鞋业落后的主要原因之一在于大多数制鞋企业还是采用手工制作样楦和简单的拷模加工方式 ,不仅成本高、周期长、而且质量差。提高鞋楦制造工艺水平是我国制鞋业当务之急 !具体对策有以下几点 :尽快修订我国鞋楦标准、研制有自主知识产权的数控刻楦机、开发计算机辅助鞋楦设计系统、大胆引进人才促进行业的进步、博采众家之长。我们要赶超鞋业强国必须花大力气抓好投资少。

基于点的鞋楦CAD/CAM技术

提出了实用的基于点的鞋楦CAD CAM技术,给出了基于点的鞋楦几何模型定义,由经过规则化处理的鞋楦表面数据点集表示鞋楦模型;在此基础上研究了鞋楦CAD方法,通过对点集的操作完成鞋楦设计;实现了鞋楦数控编程,建立刀具模型并给出刀位点计算的详细过程 该技术已经成功地用于鞋楦CAD CAM系统的开发,并用于实际生产。

新型数控刻楦机的误差分析和精度综合

为了提高数控刻楦机加工精度,提出了数控刻楦机加工精度分析与精度综合的新方法.根据数控刻楦机系统特定的树状拓扑结构,利用多刚体系统理论建立了系统空间误差计算模型,通过讨论整个工作空间误差分布规律,找到系统最大误差位置.并对系统最大误差位置进行误差参数灵敏度分析.用蒙特卡洛法进行精度综合.结合误差灵敏度分析,对主要部件的精度进行分配.结果表明,新方法所得到的精度分配方案对最大体积误差小于0.05mm的概率平均值从原方案的0.6592提高到0.7021.结果表明,该方法可以实现复杂多分支运动链系统的误差分析和精度综合,提高系统加工精度.

鞋楦测量数据处理算法

针对鞋楦测量时存在的数据处理问题 ,提出了一种有效的去测头半径的处理方法 ,介绍了鞋楦测量机的工作原理 ,在详细分析了鞋楦测量时测头与楦面的切触点的几何关系后 ,得出了测量数据处理算法 。

鞋楦CAD系统建模研究

鞋楦是制鞋的模具,开发鞋楦CAD系统对于提高鞋楦的设计制造水平具有重要意义.研究了鞋楦CAD系统建模中的关键技术.首先根据鞋楦设计特点,应用面向对象技术,构建了鞋楦设计模型;然后提出了一种实用的鞋楦几何模型处理技术,由经过规则化处理的表面数据点集定义鞋楦几何模型,经进一步造型处理获得的鞋楦曲面模型用于设计结果的显示和数控编程等后续应用;最后给出了系统开发的总体模型.应用这些建模方法,成功开发了鞋楦CAD系统.

基于被动立体视觉的脚型建模与比对方法

为了解决个性化鞋楦开发中三维脚型获取与检索困难的问题,提出一种三维脚型精确建模与比对方法.运用已标定的双目照相机拍摄立体图像对,进行足部整体视差估计;在对立体图像对进行自动预处理后,采用非接触式的信息采集技术,运用基于复小波的相位相关技术对足部表面进行亚像素级小区域频域匹配,考虑顺序匹配约束、连续性约束和相关性约束条件,重建足部密集三维点云信息,并自动拼接不同角度点云生成相应的足部三维模型;对其归一化后,提取其高阶矩向量进行比对,为后续的三维鞋楦设计提供必要信息.实验结果表明,该方法使足部信息采集过程快捷可靠,重建过程不需要人工干预.

基于通用CAD/CAM软件的鞋楦逆向设计及数控加工

运用通用CAD/CAM软件Geomagic、Pro/E、MasterCam ,对鞋楦进行逆向设计及数控加工程序编制 ,配备自制的三轴数控刻楦机进行数控加工 ,提出了一套完整的鞋楦逆向设计及数控加工的方法。

鞋楦表面测量中数据平滑处理与造型重构方法

用离散法造型技术描述鞋楦的三维造型;用最小二乘拟合方法对测量得到的数据进行平滑处理,用滚动测量头对鞋楦外轮廓面进行螺线式扫描测量,并以此数据为基础通过求解法线的方法消除滚动测量头半径对测量数据的影响,从而获得鞋楦表面与滚动测量头的实际接触点,实现三维造型重构。算例效果证明了该算法的有效性和可行性。

采用三次NURBS曲面构造鞋楦模型及刻楦仿真

为实现鞋楦曲面的精加工,基于复杂曲面实物的几何模型反求方法,从鞋楦实物模型得到其数字化模型,提出了一种可控精度的鞋楦曲面模型重构方法.利用三维实体激光扫描仪测量获取点数据,基于小波变换原理采用无偏似然估计对鞋楦原始测量点数据进行降噪平滑处理,采用三次非均匀有理B样条(NURBS)曲线表示鞋楦u、v向表面曲线,由此得到三次NURBS曲面并拟合鞋楦表面.建立了鞋楦数学模型,采用等残留高度法计算无干涉刀位轨迹,并基于Unigraphics平台虚拟刻楦进行数控(NC)程序仿真验证.仿真结果表明,该重构方法使鞋楦曲面精度可以调节,根据不同加工效率要求方便地计算刀具轨迹.误差分析结果表明,与设定鞋楦加工精度相比,产生的误差控制在允许范围内.

逆向工程技术在鞋楦设计中的应用

基于已有的鞋楦,结合逆向工程技术,对其进行逆向设计的研究.采用先进的便携式测量系统FaroArm Platinum对鞋楦进行非接触式测量,获得鞋楦表面数据,利用Imageware软件对采集的数据进行处理,并完成鞋楦模型的重构.研究表明:逆向工程技术在鞋楦设计中的应用具有显著意义.