一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法，涉及鞋楦制作技术领域，包括：通过足部三维扫描装置获取用户足部的三维点云数据，并对所述三维点云数据进行点云预处理和三角网格化处理；根据鞋楦设计标准，基于足部三维模型提取脚部特征参数，根据特征参数对足部造型曲线进行转换，转换为鞋楦造型曲线；对鞋楦造型曲线进行相关约束得到鞋楦3D草图信息，并进行曲面重建；基于最小曲面能的变形对鞋楦进行变形优化设计，得到整体变形的鞋楦模型；通过3D打印装置对鞋楦模型进行鞋楦打印，得到个性化设计的鞋楦，本发明专利技术避免了传统鞋楦设计操作复杂，且不能很好地体现足型到鞋楦的设计参数的问题。楦的设计参数的问题。楦的设计参数的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法


[0001]本专利技术涉及鞋楦制作
，具体涉及到一种基于三维模型 的鞋楦造型个性化设计方法。

技术介绍

[0002]随着人们追求时尚的意识觉醒，鞋类定制的概念被广泛接受。 在鞋类个性化化定制中个性化鞋楦的设计属于十分重要的环节，鞋 楦是制作鞋子的模具，直接影响着用户穿着鞋子时的舒适性。
[0003]现有的鞋楦设计方法大多结合逆向设计思路，通过曲面重建的 逆向建模技术进行模型重建，主流的曲面重建方法有基于截面线的 方法和基于面的方法这两种。但均缺乏详细的曲面重建信息，不能 对含有复杂边界和多特征的曲面进行精确确重建。且操作复杂，不 能很好地表达设计人员的创意。
[0004]综上所述，如何克服上述缺陷，是本领域技术人员急需解决的 问题。

技术实现思路

[0005]本方案针对上文提到的问题和需求，提出一种基于三维模型的 鞋楦造型个性化设计方法，其由于采取了如下技术方案而能够解决 上述技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于三维模 型的鞋楦造型个性化设计方法，包括：通过足部三维扫描装置获取 用户足部的三维点云数据，并对所述三维点云数据进行点云预处理 和三角网格化处理，得到足部三维模型；
[0007]根据鞋楦设计标准，基于足部三维模型提取脚部特征参数，所 述脚部特征参数包括通过边界曲线、截面曲线和特征曲线，根据特 征参数对足部造型曲线进行转换，转换为鞋楦造型曲线；
[0008]对鞋楦造型曲线进行相关约束得到鞋楦3D草图信息，基于3D 草图信息按照正向的曲面建模方法进行曲面重建；
[0009]基于最小曲面能的变形对鞋楦进行变形优化设计，得到整体变 形的鞋楦模型；
[0010]通过3D打印装置对鞋楦模型进行鞋楦打印，得到个性化设计 的鞋楦。
[0011]进一步地，所述点云预处理和三角网格化处理包括对三维点云 数据进行点云整合、去除噪声点和简化数据点操作,及采用逆向设 计软件对简化的点云模型进行三角网格化得到足部三维模型。
[0012]进一步地，通过基于足部三维模型提取脚部特征参数之前，需 要将足部三角网格模型以统口面、中轴面、兜围面、脚廓面、脚底 面、跗围面和跖围面为截面划分为多个区域，将足部三角网格模型 划分为多个区域的划分方法如下：
[0013]将用户足型的脚趾端点、脚掌着地点、踵心点、跟突点、腰窝 部位和自定义点作为足型特征点创建截面；
[0014]以所述脚廓面为截面得到足部长度和宽度信息，以所述中轴面 为截面得到中轴
线信息，以所述统口面、所述兜围面、所述跗围面 和所述跖围面为截面得到对应的统口线、兜围线、跗围线和跖围线 信息。
[0015]更进一步地，所述根据鞋楦设计标准，基于足部三维模型提取 脚部特征参数，所述脚部特征参数包括通过边界曲线、截面曲线和 特征曲线的具体步骤包括：
[0016]获取点云模型边界上的点，将边界上的点直接拟合为B样条曲 线，得到边界曲线；
[0017]将所述截面与点云模型进行相交，得到交点集合，基于交点集 合中的交点进行曲线特征识别和曲线拟合，得到截面曲线；
[0018]最后对点云模型中点云的曲率进行分析，设置曲率阈值，在点 云曲率高于所述曲率阈值的地方选择节点，根据选择的节点来拟合 样条曲线得到特征曲线。
[0019]更进一步地，所述根据特征参数对足部造型曲线进行变形转换 为鞋楦造型曲线的具体步骤包括：
[0020]获取三组足部造型曲线，所述三组足部造型曲线包括边界曲 线、截面曲线和特征曲线；
[0021]并通过截面曲线来提取足部在长度、宽度方面参数，根据鞋楦 设计标准确定能被调整的特征控制点；
[0022]利用GeomagicDesignX平台对提取得到的兜围截面曲线和中轴 截面曲线进行修改，调整足部兜围曲线两侧的控制点增大曲线的长 度，并通过分割曲线和手动绘制平滑过渡曲线的方式完成足部造型 曲线到鞋楦造型曲线的转换。
[0023]进一步地，所述对鞋楦造型曲线进行相关约束得到鞋楦3D草 图信息的具体步骤包括：
[0024]确定各曲线之间约束类型，所述约束类型包括共点约束、共线 约束、共面约束、固定约束、随动约束和尺寸约束，并确定各约束 之间的约束等级和约束强度，根据约束等级和约束强度，先对若约 束进行求解，再对强约束进行求解，当发生求解冲突时，释放弱约 束求解；
[0025]在踵心点和脚掌着地点添加固定约束，在鞋楦的最前点和统口 前点之间的节点添加共线约束，在脚趾端点和脚趾端点到后跟突点 之间的距离应添加尺寸约束，得到约束后的鞋楦3D草图信息。
[0026]更进一步地，所述基于3D草图信息按照正向的曲面建模方法 进行曲面重建的具体步骤包括：
[0027]通过所述鞋楦3D草图信息建立鞋楦曲面框架；
[0028]基于所述鞋楦曲面框架，根据鞋楦曲面特点，利用曲面放样生 成多个曲面片，再通过曲面缝合工具将曲面片缝合成一个完整的曲 面，并利用曲面填补工具进行鞋楦曲面重建。
[0029]更进一步地，所述基于曲面能对鞋楦进行变形优化设计的具体 步骤包括：将重建的标准鞋楦参数曲面模型导入ThinkDesign，采 用的是基于最小曲面弯曲能的变形技术，以鞋楦中轴线为约束曲 线，通过修改中轴线的前后翘；在曲线约束下使鞋楦曲面变形能最 小化得到整体变形的鞋楦模型。
[0030]进一步地，所述通过3D打印装置进行鞋楦打印包括：将获取 的鞋楦模型导入处理器模块，并在处理器模块对鞋楦模型进行分 层，从下到上进行分层处理，计算出每一层界
面形状，最后利用 3D打印机打出模型。
[0031]从上述的技术方案可以看出，本专利技术的有益效果是：本专利技术通 过提取更能表达设计人员创意和便于曲面造型的特征曲线，再利用 特征曲线进行变形优化设计，避免了传统鞋楦设计操作复杂，且不 能很好地体现足型到鞋楦的设计参数的问题。
[0032]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，下文中将结合附图 对实施本专利技术的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解 本专利技术的特征和优点。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下 文将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地 介绍，其中，附图仅仅用于展示本专利技术的一些实施例，而非将本发 明的全部实施例限制于此。
[0034]图1为本专利技术一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法的 具体步骤示意图。
[0035]图2为本实施例的步骤Step2的具体步骤示意图。
[0036]图3为本实施例的步骤Step3的具体步骤示意图。
[0037]图4为本实施例的一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计系 统的组成结构示意图。
具体实施方式
[0038]为了使得本专利技术的技术方案的目的、技术方案和优点更加清 楚，下文中将结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法，其特征在于，包括：通过足部三维扫描装置获取用户足部的三维点云数据，并对所述三维点云数据进行点云预处理和三角网格化处理，得到足部三维模型；根据鞋楦设计标准，基于足部三维模型提取脚部特征参数，所述脚部特征参数包括通过边界曲线、截面曲线和特征曲线，根据特征参数对足部造型曲线进行转换，转换为鞋楦造型曲线；对鞋楦造型曲线进行相关约束得到鞋楦3D草图信息，基于3D草图信息按照正向的曲面建模方法进行曲面重建；基于最小曲面能的变形对鞋楦进行变形优化设计，得到整体变形的鞋楦模型；通过3D打印装置对鞋楦模型进行鞋楦打印，得到个性化设计的鞋楦。2.如权利要求1所述的基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法，其特征在于，所述点云预处理和三角网格化处理包括对三维点云数据进行点云整合、去除噪声点和简化数据点操作,及采用逆向设计软件对简化的点云模型进行三角网格化得到足部三维模型。3.如权利要求1所述的基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法，其特征在于，通过基于足部三维模型提取脚部特征参数之前，需要将足部三角网格模型以统口面、中轴面、兜围面、脚廓面、脚底面、跗围面和跖围面为截面划分为多个区域，将足部三角网格模型划分为多个区域的划分方法如下：将用户足型的脚趾端点、脚掌着地点、踵心点、跟突点、腰窝部位和自定义点作为足型特征点创建截面；以所述脚廓面为截面得到足部长度和宽度信息，以所述中轴面为截面得到中轴线信息，以所述统口面、所述兜围面、所述跗围面和所述跖围面为截面得到对应的统口线、兜围线、跗围线和跖围线信息。4.如权利要求3所述的基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法，其特征在于，所述根据鞋楦设计标准，基于足部三维模型提取脚部特征参数，所述脚部特征参数包括通过边界曲线、截面曲线和特征曲线的具体步骤包括：获取点云模型边界上的点，将边界上的点直接拟合为B样条曲线，得到边界曲线；将所述截面与点云模型进行相交，得到交点集合，基于交点集合中的交点进行曲线特征识别和曲线拟合，得到截面曲线；最后对点云模型中点云的曲率进行分析，设置曲率阈值，在点云曲率高于所述曲率阈值的地方选择节点，根据选择的节点来拟合样条曲线得到特征曲线。5.如权利要求4所述的基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法，其特征在于，所述根...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘少宝，郭佳俊，
申请(专利权)人：浙江星链数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：