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。

基于模糊层次分析的足楦匹配算法在鞋楦定制中的应用

针对现有的鞋楦定制技术没有完善的足楦匹配算法及衡量指标等问题,提出了基于模糊层次分析法(FAHP)的足楦匹配算法,通过计算鞋楦数据库中的鞋楦与足部的匹配值来决定技术路径。首先,提取8个足楦特征参数作为FAHP的准则来衡量足楦匹配情况,采用三角模糊数计算足楦特征参数的匹配值;根据各特征参数对成鞋舒适性的影响以及变形设计难易程度建立成对比较阵。然后,通过求解最大特征值的特征向量得到各参数对足楦匹配度值的权重。最后,计算出足楦匹配度值并选择技术路径。给出了足楦匹配度值计算实例,求解得到其值为0.69。结合阈值0.50、鞋楦定制标准0.80,说明该鞋楦与足部不完全匹配,但可作为变形修改设计的基础母楦。该方法可将基于鞋楦数据库的鞋楦定制与直接基于足部3D形貌的无实体楦造型等方法结合到一个系统中,提高量足制鞋的效率,降低定制成本。

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。

鞋楦定制CAD系统中NURBS特征曲线的弧长约束变形

为实现无鞋楦数据库的数字化量足制鞋,提出了基于足楦NURBS特征曲线变形的个性化鞋楦定制CAD系统,通过足楦特征曲线在弧长等特征信息约束下变形成新楦特征曲线进行设计定制。建立足楦舒适度匹配规则,根据变形方式、次序及约束情况不同,将特征曲线分为4种类型。给出4种曲线的约束变形技术路线,其中带弧长约束的II型曲线可采用正向、逆向和双向3种变形路线。双向约束变形中,采用改进的顶点替换算法和变参数4点细分算法,引入弧长损失因子和关节链模型,在母版鞋楦基础上对曲线依次进行采样离散、级放、分段、简化、优化变形、插值细分和NURBS拟合,生成定制的鞋楦特征曲线。以跖趾围轮廓线为例进行了双向约束变形试验,弧长改变量为1.0mm。该系统可在480s内给出男款鞋楦个性化量足定制结果。结果表明:该CAD系统精度较高,可实现无鞋楦数据库条件下的量足制鞋,且定制鞋楦的二次设计利用率显著提高。

鞋楦定制中的计算机辅助技术研究

主要阐述鞋楦个性化定制中的计算机辅助技术,介绍了计算机辅助定制鞋楦的特点,以及相关的数字化与辅助定制技术、鞋楦定制的基础条件与基本程序。提出了运用计算机及相关技术提升鞋楦定制严谨性、科学性的途径,并对辅助定制鞋楦的具体方法进行了简要解析。

定制鞋楦系统加工轨迹的自动获取

为满足制鞋业中个性化制鞋的需求,提出了个性化鞋楦的定制过程。首先用三维扫描方法获得脚形图像,预处理和修改后得到符合设计的鞋楦数据云,然后通过改进的三次样条插值和最小二乘均修的方法,对设计完成的鞋楦点云数据进行光滑处理,最后用细分求法矢与解三角形方法获取鞋楦三维模型的刀具加工中心轨迹,完成鞋楦加工轨迹的自动获取。该方法可将基于三维扫描的定制楦型数据快速自动转换为加工刀具轨迹曲线,并在制楦允许误差范围内保证了加工曲线的光顺性。

基于光切法的全三维量脚制鞋系统的设计和实现

介绍了基于光切法的全三维量脚制鞋系统。利用基于光切法的三维形貌扫描仪对足型进行测量,得到精度为±0.4mm的足型数据。根据足部关键参数,选择标准鞋楦。将脚型划分为多个特征段,足型数据和标准鞋楦的规则化点云拟合为NURBS曲线,各段内根据脚型的特点对标准鞋楦进行整体缩放以局部修改,利用能量优化原则同时修改控制点和权因子,对标准鞋楦进行修改,使其符合脚型的整体三维特点。定制鞋楦建模后,利用等距面法得到鞋楦的刀具加工轨迹并转化为通用格式的NC代码送入数据刻楦机进行加工,定制的鞋楦用于生产适合脚型的鞋子。该系统打破了根据有限的足部参数来选鞋的传统,真正实现了基于全三维足型数据的量脚制鞋。