本发明专利技术涉及一种背包与人体背部接触界面关系的表征方法，包括以下步骤：复刻背负状态下的背包背板模型；使用三维扫描仪扫描获得无背负状态下人体模特的3D数据以及附着复刻出的背板模型的人体模特3D数据；基于逆向工程技术对3D数据进行处理，获得无背负状态下人体模特和附着背板的人体模特的3D重构模型，并对两个3D重构模型进行对齐处理，得到人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型的相对关系；根据人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型的相对关系进行3D比较分析，提取背板对人体背部的覆盖面积、背板与人体背部的接触面积、背板与人体背部之间的平均距离和形成的空间体积。本发明专利技术能够准确表征背包与背部的接触界面关系，为背包设计提供依据。为背包设计提供依据。为背包设计提供依据。
【技术实现步骤摘要】
一种背包与人体背部接触界面关系的表征方法
[0001]本专利技术涉及人因工程
，特别是涉及一种背包与人体背部接触界面关系的表征方法。
技术介绍
[0002]户外背包是进行户外活动必备的专业装备，可以为用户提供安全便利的出行体验。但背包的使用为背部与环境之间的空气交换制造了一道屏障，影响皮肤表面的传热和汗液蒸发，这一影响在炎热的夏季尤其明显。因而背包产品开发中，通风散热性能是一个重要的考量指标。
[0003]双肩背负下，背包主要覆盖和接触人体背部，其与背部的接触界面关系包括覆盖面积、接触程度、相离大小，这些因素必然影响背包的通风散热性能。设计中亦常常通过改变背板形态结构，减少背包背板与人体的接触，增大背部和背包之间的间隙，从而达到增强背包与背部之间的空气流通，促进人体热量的散失的目的。此外，性能卓越的背包，还应具有良好的稳定性、贴合性以及重力传递性，合理的分配背负重力，能够在运动过程中实现人体与背包的完美结合。而这些性能皆与背包与背部的接触界面关系有联系，设计时需要平衡各个方面的影响。
[0004]背包与人体背部的接触界面关系是一个蕴含重要信息的对象，不仅影响人体向外界的传热还会影响背包的负载性能。将背包与背部的接触界面关系表征出来，可以为背包设计提供人因工程学数据，是进行产品设计、验证和改进，寻找最佳设计参数的重要依据，对于提升背包产品的背负性能具有重要意义，而目前还缺乏表征背包与人体背部的接触界面关系的有效手段和方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种背包与人体背部接触界面关系的表征方法，能够准确表征背包与背部的接触界面关系。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种背包与人体背部接触界面关系的表征方法，包括以下步骤：
[0007](1)复刻背负状态下的背包背板模型；
[0008](2)使用三维扫描仪扫描获得无背负状态下人体模特的3D数据以及附着复刻出的背板模型的人体模特3D数据；
[0009](3)基于逆向工程技术对3D数据进行处理，获得无背负状态下人体模特和附着背板的人体模特的3D重构模型，并对两个3D重构模型进行对齐处理，得到人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型的相对关系；
[0010](4)根据人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型的相对关系进行3D比较分析，提取背板对人体背部的覆盖面积、背板与人体背部的接触面积、背板与人体背部之间的平均距离和形成的空间体积，实现对背包与人体背部接触界面关系的表征。
[0011]所述步骤(1)具体包括：
[0012](11)贴合背包背板铺上一层保鲜膜以保护背板；
[0013](12)顺着所述背包背板的凹凸形态将塑形材料均匀地涂抹在所述背包背板上；
[0014](13)在塑形材料上再铺一层保鲜膜并用胶带进行固定；
[0015](14)将附有所述塑形材料的背包背负在人体模特上，并在背包和人体模特上做好对位标记；
[0016](15)待所述塑形材料干燥固化后将背包取下并脱模，得到背负状态下的背包背板模型。
[0017]所述步骤(2)具体包括：
[0018](21)使用三维扫描仪扫描人体模特，获得无背负状态下的人体模特的3D数据；
[0019](22)将背包背板模型按照对位标记的位置固定在人体模特背部；
[0020](23)使用三维扫描仪扫描背负状态下的人体模特，获得附着背包背板模型的人体模特的3D数据。
[0021]所述步骤(3)具体包括：
[0022](31)对人体模特的3D数据和附着背包背板模型的人体模特的3D数据分别进行降噪、补洞、封装和平滑处理，获得人体模特3D重构模型和附着背包背板模型的人体模特3D重构模型；
[0023](32)将人体模特3D重构模型和附着背包背板模型的人体模特3D重构模型进行对齐处理；
[0024](33)去除附着背包背板模型的人体模特3D重构模型中人体模特的3D数据，仅保留背包背板模型的3D重构模型。
[0025]所述步骤(4)中进行3D比较分析时，将人体模特3D重构模型设置为参考对象，背包背板模型的3D重构模型设置为比较对象。
[0026]所述步骤(4)中提取背板对人体背部的覆盖面积时，具体为：将人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型导入至3D扫描分析软件，找出背包背板模型的3D重构模型的边界，将所述边界转换为曲线，将所述曲线投影至人体模特3D重构模型的背部，得到背板投影；将背板投影从人体模特3D重构模型中分离出来，并计算面积。
[0027]所述步骤(4)中提取背板与人体背部的接触面积时，具体为：将人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型导入至3D扫描分析软件进行3D比较分析，导出3D比较分析的偏差数据，计算达到偏差数据的点云个数与总的背包背板模型的3D重构模型点云数量的比值，得到接触面积比，将接触面积比再乘以背包背板模型的3D重构模型的背板表面积，得到背板与人体背部的接触面积。
[0028]所述步骤(4)中提取背板与人体背部之间的平均距离时，具体为：将人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型导入至3D扫描分析软件进行3D比较分析，得到背板与人体背部之间的平均距离。
[0029]所述步骤(4)中提取背板与人体背部之间形成的空间体积时，具体为：将人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型导入至3D扫描分析软件，找出背包背板模型的3D重构模型的边界，将所述边界转换为曲线，将所述曲线投影至人体模特3D重构模型的背部，得到背板投影；将所述背板投影进行法线翻转，并与背包背板模型的3D重构模型进行联合，
得到联合体；将联合体的两部分进行相连，得到一个完整的封闭的三维形状；对封闭的三维形状的表面进行顺滑和优化处理，得到投影空间，计算投影空间的体积。
[0030]所述步骤(4)后还包括：通过模型偏差色谱图将所述背包与人体背部的接触界面关系进行可视化展示。
[0031]有益效果
[0032]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过复刻背负状态下的背包背板形态，解决了背负状态下无法透过背包包体扫描到背板，而直接扫描背板又无法真实反映背负状态下的背板形态这个矛盾。本专利技术基于三维扫描和逆向工程技术，获得人体模型和背负背包(背板)的人体模型，最终在三维空间中真实准确地再现了背负状态下背包与背部的相对关系，为进一步表征二者的关系奠定了基础。本专利技术所提出的覆盖面积、接触面积、平均距离和空间体积等4个特征指标，全面量化了背包与背部的接触界面关系，为背包设计提供了人因工效学数据。本专利技术所提供的表征背包与背部接触界面关系的方法准确有效，为背包产品设计、验证和改进，寻找最佳设计参数提供了新的思路和技术手段。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施方式的流程图；
[0034]图2是本专利技术实施方式中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种背包与人体背部接触界面关系的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)复刻背负状态下的背包背板模型；(2)使用三维扫描仪扫描获得无背负状态下人体模特的3D数据以及附着复刻出的背板模型的人体模特3D数据；(3)基于逆向工程技术对3D数据进行处理，获得无背负状态下人体模特和附着背板的人体模特的3D重构模型，并对两个3D重构模型进行对齐处理，得到人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型的相对关系；(4)根据人体模特3D重构模型与背包背板模型的3D重构模型的相对关系进行3D比较分析，提取背板对人体背部的覆盖面积、背板与人体背部的接触面积、背板与人体背部之间的平均距离和形成的空间体积，实现对背包与人体背部接触界面关系的表征。2.根据权利要求1所述的背包与人体背部接触界面关系的表征方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：(11)贴合背包背板铺上一层保鲜膜以保护背板；(12)顺着所述背包背板的凹凸形态将塑形材料均匀地涂抹在所述背包背板上；(13)在塑形材料上再铺一层保鲜膜并用胶带进行固定；(14)将附有所述塑形材料的背包背负在人体模特上，并在背包和人体模特上做好对位标记；(15)待所述塑形材料干燥固化后将背包取下并脱模，得到背负状态下的背包背板模型。3.根据权利要求1所述的背包与人体背部接触界面关系的表征方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：(21)使用三维扫描仪扫描人体模特，获得无背负状态下的人体模特的3D数据；(22)将背包背板模型按照对位标记的位置固定在人体模特背部；(23)使用三维扫描仪扫描背负状态下的人体模特，获得附着背包背板模型的人体模特的3D数据。4.根据权利要求1所述的背包与人体背部接触界面关系的表征方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：(31)对人体模特的3D数据和附着背包背板模型的人体模特的3D数据分别进行降噪、补洞、封装和平滑处理，获得人体模特3D重构模型和附着背包背板模型的人体模特3D重构模型；(32)将人体模特3D重构模型和附着背包背板模型的人体模特3D重构模型进行对齐处理；(33)去除附着背包背板模型的人体模特3D重构模型中人体模特的3D数据，仅保留背包背板模型的3D重构模型。5.根据权利要求1所述的背包与人体背部接触界面关系的表征方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，黄豆豆，李俊，王朝莉，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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