多目标产品材质设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多目标的产品材质设计方法。以目标消费者的视觉感知、触觉感知和企业的材质生产成本为设计开发目标，通过语义评价研究，提取目标消费者对产品材质的视觉感知与触觉感知量化值，并采集企业的材质成本；将各产品材质的视觉感知评价值、触觉感知评价值和成本分别与对应的产品材质特征进行拟合计算，构造该类产品材质的评价预测模型，在预测模型的基础上应用计算机辅助优化算法设计生成新的材质设计方案。本发明专利技术协助企业设计者在材质设计开发的前期更充分的挖掘消费者的感性需求，产生的方案更符合消费者的情感偏好，并且将企业生产材质的成本考量进来，使得材质的设计在符合消费者感性喜好的同时也能符合企业的实际情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算机辅助优化设计领域，具体涉及一种基于多目标的产品材质设计方法。
技术介绍
随着材料种类的日新月异，以及表面处理工艺的不断丰富，产品质感已在产品的外观表现中占有非常重要的作用。目前围绕产品材质设计展开的研究主要有:(一)对产品材质视觉意象认知与预测:先构造产品材质特征的解空间，然后进行意象感知实验，接下来通过数学拟合手法构建材质特征与感知意象的量化映射关系，建立评价与预测模型。如论文《产品材料质感偏好意象进化认知算法与系统》将材料质感要素与消费者视觉偏好意象之间的认知关系转化为函数关系，用来预测地板材质的消费者喜好。(二)对产品材质触觉体验的认知与预测:构造产品材质特征的解空间，然后进行材质触觉体验感知实验，接下来通过联合分析、数量化一类等方法构建材质特征与触觉体验感知的量化映射关系，建立评价与预测模型。目前的研究基本上集中在产品材质视觉或触觉单独认知评价与预测，很少将两者联合研究，并且对产品材质的设计生成方法基本上没有涉及;关注的重点都是以消费者的角度展开产品材质的研究，而较少从产品开发企业的角度展开研究。
技术实现思路
为克服上述现行产品材质研究的缺点，本专利技术公开一种，帮助企业在开发产品设计符合实际需求的材质。本专利技术采用的技术方案的按如下步骤进行: (1)产品材质的采集:确定要开发与设计的产品类型，从市场、网络、报刊等拍照收集该类产品图片，除去模糊的和相似度高的图片，对剩下的产品图片编号;然后根据整理的图片里出现的材质类型采集材质实物样本，并编号； (2)消费者细分与代表性语义词提取:采用口语分析形式让消费者写出它们认为可以用于描述该类产品的语义词，挑选出现频率较高的典型语义词;从步骤(1)随机筛选部分编好号的产品图片结合典型语义词制成语义问卷，采用7级量表评价法，然后邀请消费者填写语义问卷，再统计问卷结果;通过聚类分析确定细分市场数目，则企业以其中一个细分市场作为目标消费群体，计算目标细分市场中语义词的距离中心，则距离中心最近的语义词为目标消费市场的代表性语义词； (3)消费者视觉感知认知评价:将步骤(2)代表性语义词与步骤(1)中的材质实物样本制成语义评价问卷，邀请消费者参与语义认知评价实验，将每个产品材质对于语义词的评价分值统计记录下来； (4)消费者触觉感知评价:将步骤(1)中的材质实物样本与消费者对该类产品的触觉喜好度制成触觉感知评价问卷，让步骤(3)中的消费者再次参与触觉感知评价实验，将每个产品材质对于触觉喜好度的评价分值统计记录下来； (5)产品材质成本采集:由企业根据实际生产情况整理给出步骤(1)中收集到的产品材质的成本； (6)权重标度:邀请行业专家用9点标度法对视觉感知认知、触觉感知和材质成本三者之间的重要程度进行评价打分，则可计算得出三者各自的权重； (7)材质特征分解:分析产品材质体系中不同材质项目要素及每个项目要素的候选材质特征构成； (8)材质评价映射拟合:将各产品材质的视觉感知评价值、触觉感知评价值和成本分别与对应的该材质特征进行拟合计算，构造该类产品材质的评价预测模型； (9)多目标产品材质方案设计生成:应用智能优化方法生成新材质方案，每个新方案都由步骤(8)中的三个评价模型分别预测其视觉感知值、触觉感知值和成本，再由步骤(6)中三者的权重得出材质方案的得分，最后适应度值得分最高的材质方案可应用到目标细分市场的新材质开发中。本专利技术和现有技术相比所具有的有益效果是: 一、将消费者的视觉感知与触觉感知结合起来研究，有效协助企业人员在开发新产品的材质中能充分的挖掘消费者的感性需求。二、在挖掘消费者感性需求的基础上，将企业的材质成本结合进来研究，使得新产品的材质设计符合企业的实际情况，避免单纯强调消费者感性需求或企业理性成本的情况。三、在材质评价模型的基础上，提出了产品材质设计的方法，协助企业提高设计效率。四、提出了针对多个目标的产品材质设计方法，有效辅助企业围绕目标市场的新产品开发。【附图说明】图1杯子材质多目标设计方法技术路线图。图2采集的竹杯子实样示例图。图3采集到的材质实物样本示例图。图4问卷中的7点形式量表表样图。图5消费者细分与代表性语义词提取表表样图。图6杯子材质项目要素与特征要素及编码示例表表样图。图7杯子材质二进制编码形式示例表样图。图8杯子材质多目标设计方案生成流程图。图9运算得出的杯子材质方案表征图。【具体实施方式】下面以杯子材质设计为例结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步说明，图1显示了本专利技术的具体技术路线图，本专利技术按以下步骤进行: (1)产品材质采集:根据企业的生产经营需要采集不同材质的杯子产品图片(如图2)及相应的材质实物样本(如图3)。从网络媒体、报刊杂志、超市、卖场等地方收集或拍摄杯子的图片，除去模糊的和相似度高的图片，用图像处理软件将剩下的产品图片统一尺寸和分辨率，并用阿拉伯数字编号;根据收集到的产品图片里出现的材质类型采集每种材质的实物样本，同样编号。(2)消费者细分与代表性语义词提取:用口语分析形式让消费者写出它们认为可以用于描述杯子的语义词，挑选出现频率较高的典型语义词;从步骤(1)随机筛选部分编好号的产品图片与典型语义词制成语义问卷，采用7级评价法(量表表样见图4)，然后邀请消费者填写语义问卷，统计问卷结果;如图5所示，对问卷统计的数据用K-mean聚类分析得到3个细分市场，选择细分市场3为目标消费群体，群体中“现代”距离该类中心距离最近，数值为1.741，因此可选择“现代”作为代表性语义词。(3)消费者视觉感知评价:将步骤(2)“现代”语义词与步骤(1)中的材质实物样本制成语义评价问卷，量表表样同图4，邀请目标消费者参与语义认知评价实验，评价实验过程中将材质实物样本放在在消费者面前，消费者当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多目标的产品材质设计方法，其特征是按如下步骤进行：（1）、产品材质的采集: 确定要开发与设计的产品类型，从市场、网络、报刊图文资料拍照收集该类产品图片，除去模糊的和相似度高的图片，对剩下的产品图片编号；然后根据整理的图片里出现的材质类型采集材质实物样本，并编号；（2）、消费者细分与代表性语义词提取：采用口语分析形式让消费者写出它们认为可以用于描述该类产品的语义词，挑选出现频率较高的典型语义词；从步骤（1）随机筛选部分编好号的产品图片结合典型语义词制成语义问卷，采用7级量表评价法，然后邀请消费者填写语义问卷，再统计问卷结果；通过聚类分析确定细分市场数目，则企业以其中一个细分市场作为目标消费群体，计算目标细分市场中语义词的距离中心，那么距离中心最近的语义词为目标消费市场的代表性语义词；（3）、消费者视觉感知认知评价：将步骤（2）代表性语义词与步骤（1）中的材质实物样本制成语义评价问卷，邀请目标消费者参与语义认知评价实验，将每个产品材质对于语义词的评价分值统计记录下来；（4）、消费者触觉感知评价：将步骤（1）中的材质实物样本与消费者对该类产品的触觉喜好度制成触觉感知评价问卷，邀请目标消费者参与触觉感知评价实验，将每个产品材质对于触觉喜好度的评价分值统计记录下来；（5）、产品材质成本采集：由企业根据实际生产情况整理给出步骤（1）中收集到的产品材质的成本；（6）、权重标度：邀请行业专家用9点标度法对视觉感知认知、触觉感知和材质成本三者之间的重要程度进行评价打分，则可计算得出三者各自的权重；（7）、材质特征分解：分析产品材质体系中不同材质项目要素及每个项目要素的候选材质特征构成；（8）、材质评价映射拟合：将各产品材质的视觉感知评价值、触觉感知评价值和成本分别与对应的该材质特征进行拟合计算，构造该类产品材质的评价预测模型；（9）、多目标产品材质方案设计生成：应用智能优化方法生成新材质方案，每个新方案都由步骤（8）中的三个评价模型分别预测其视觉感知值、触觉感知值和成本，再由步骤（6）中三者的权重得出材质方案的得分，最后适应度值最高的材质方案可应用到目标细分市场的新材质开发中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国东，倪益华，陈思宇，王军，潘荣，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33