【技术实现步骤摘要】
人体工学眼镜设计及制备方法和人体工学眼镜
[0001]本专利技术涉及眼镜设计制造
，具体而言，涉及一种人体工学眼镜设计及制备方法和人体工学眼镜
。
技术介绍
[0002]现有技术中，眼镜基本停留在人工规范化
、
标准化设计以及规格化
、
批量化制造的传统模式，将镜圈
、
横梁
、
鼻托组件
、
桩头
、
铰链组件
、
镜腿组件以及各种紧固件等相关零配件规格化批量制造后再进行装配生产
。
由于每个用户的头脸部结构轮廓均不相同，而现有眼镜的结构尺寸又采用以经验
、
统计数据为依据的标准化和规格化设计模式，很难精确地适配不同的用户，导致眼镜与用户的头脸部适配度较差，配镜困难
。
例如鼻托与鼻子部位贴合性较差，脾身长度及脚套外形型很难与头部结构及耳根良好适配，导致鼻托过分压迫皮肤以及眼镜佩戴后，松垮下滑，稳定性差，舒适性差
、
影响美观等问题
。
此外，现有眼镜结构和工艺流程复杂
、
零配件细小繁多，装配难度大，导致精度低
、
易变形
、
耐用性差
、
维修性差等问题，也容易降低眼镜的适配度和佩戴品质
。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的包括，例如，提供了一种人体工学眼镜设计及制备方法和人体工学眼镜，便于装配，提高人体工学眼镜...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种人体工学眼镜设计及制备方法，其特征在于，包括：
S1
：确定眼镜参数与款式，所述眼镜参数包括镜框的参数
、
镜片的参数和镜架的姿态参数，所述款式依据用户功能需求与使用场景来确定；
S2
：头脸部逆向工程
3D
建模与数据处理，采用逆向工程技术获取用户头脸部点云和图像原始数据，对所述原始数据进行优化和曲面拟合以进行
3D
建模，对所述原始数据进行特征检测与测量获取设计参数；其中所述逆向工程技术包含
3D
扫描和立体视觉技术；
S3
：依据所述眼镜参数与款式信息，采用正向工程方法建立眼镜的整体镜框模型；其中，所述整体镜框模型包括左右镜圈
、
横梁和定型片；
S4
：依据所述眼镜的款式信息，采用正向工程方法建立眼镜的桩头模型，所述桩头模型包括桩头本体
、
前铰
、
定位基面和模拟镜腿；
S5
：采用逆向工程方法建立适配鼻托模型，所述适配鼻托是重要的人体工学结构体之一，以鼻部的
NURBS
曲面为原始的设计依据，采用完全定制化方式进行拟合设计建模，从设计上保证所述适配鼻托与用户的鼻部紧密贴合；
S6
：采用正
、
逆向工程混合建模方法，将所述整体镜框模型
、
所述适配鼻托模型和所述桩头模型整合建立一体化镜身模型；其中，所述整体镜框模型和所述适配鼻托模型通过鼻托支撑结构体固连并光滑地融合为一个整体，所述整体镜框模型和所述桩头模型通过桩头过渡加强片固连并光滑地融合为一个整体；
S7
：依据所述眼镜参数与款式
、
一体化镜身模型以及头脸部
3D
模型，采用正
、
逆向工程混合建模方法建立适配镜腿模型；所述适配镜腿也是重要的人体工学结构体之一，包含脾头
、
脾身和脾尾；所述脾身在外形上采用弯曲预变形设计，在结构上依据悬臂梁理论进行渐变截面设计；所述脾尾的脊线依据后耳根轮廓结构进行拟合设计，从设计上保证与用户的后耳根良好适配
。2.
根据权利要求1所述的人体工学眼镜设计及制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述确定眼镜参数与款式的步骤包括：
S11
：分析用户的功能需求与使用场景；
S12
：通过验光确定用户的眼睛屈光度
、
散光度
、
瞳距；
S13
：依据所述用户的功能需求与使用场景以及验光结果，确定镜片的参数；其中，所述镜片的参数包括材质
、
厚度和镜片基弯；若眼镜为光学眼镜，则所述镜片的参数还包括度数
、
折射率
、
阿贝数
、
弯度；
S14
：依据所述步骤
S11、S12、S13
的结果确定眼镜的三姿态
、
结构参数和款式信息，其中，所述三姿态的参数包括眼镜的前倾角
、
镜面角和镜眼距
。3.
根据权利要求2所述的人体工学眼镜设计及制备方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述头脸部逆向工程
3D
建模与数据处理的步骤包括：
S21
：采用逆向工程技术获取用户头脸部外形结构的原始点云数据；
S22
：对
S21
中的所述原始点云数据进行去噪
、
过滤
、
裁剪
、
采样
、
对齐和注册处理，形成整齐有序和便于处理的全局点云数据，对所述全局点云数据进行网格化封装生成用户头脸部
3D
网格模型；
S23
：对
S22
中的所述
3D
网格模型整体进行网格医生修整
、
降噪
、
松弛
、
孔洞修复和光顺处理，生成光顺完整的
3D
网格模型，还需对所述
3D
网格模型中的眉毛和眼部周边不平滑区
域进行松弛和砂纸打磨平滑处理；
S24
：对
S23
中生成的所述
3D
网格模型，经过提取曲率线
、
构造曲面片
、
移动面板
、
构造格栅和曲面拟合几个手动建模操作或直接采用自动曲面化建模操作，生成精确光滑的用户头脸部
3D
‑
NURBS
曲面模型；
S25
：利用人脸识别及特征检测的人工智能算法结合立体视觉技术，检测瞳孔
、
内外眼角和上耳根的特征点，并分别计算瞳孔
、
内外眼角
、
上耳根的坐标，进一步计算出瞳距
、
颞宽和耳根宽参数；
S26
：将
S25
中的所述特征点与
S24
中的所述头脸部
3D
‑
NURBS
曲面模型进行定位匹配，依据所述特征点及所述
3D
‑
NURBS
曲面模型，建立眼镜建模与头脸部
3D
模型的联合基坐标系，作为眼镜三姿态及后续设计建模的基准坐标系
。4.
根据权利要求3所述的人体工学眼镜设计及制备方法，其特征在于，步骤
S3
中，所述采用正向工程方法建立眼镜的整体镜框模型的步骤包括：
S31
：依据所述使用场景和所述镜片的参数设计镜片轮廓曲线，然后通过拉伸镜片轮廓曲线
、
生成球面
、
联合修剪和封闭曲面系列操作，生成定型片模型；
S32
：依据所述镜片轮廓曲线和所述镜片基弯生成左右镜圈模型，首先，对所述镜片轮廓曲线进行装配公差放样生成镜圈轮廓；然后，依据所述镜片基弯
、
镜圈厚度
、
镜圈高度参数，经过曲线拉伸
、
曲面联合修剪和厚曲面建模操作，生成左镜圈模型；最后，对左镜圈模型进行优化处理后，通过实体镜像操作生成对称的右镜圈模型；
S33
：依据所述眼镜三姿态和瞳孔坐标，在
S26
所述联合基坐标系中，把左
、
右镜圈变换到预设位姿，首先，依据瞳孔坐标和镜眼距参数，把左
、
右镜圈通过平移变换分别变换到对应位置；其次，依据镜面角分别对左
、
右镜圈进行后掠旋转变换；最后，将左
、
右镜圈作为一个整体依据前倾角进行前倾旋转变换；
S34
：依据左右镜圈模型
、
左右镜圈位姿及用户所选眼镜款式所对应的横梁样式与几何参数，采用边线提取
、
曲线连接
、
圆角
、
投影
、
分割和接合的曲线操作以及填充
、
扫掠
、
外插延伸的曲面操作，建立横梁的包络曲面模型或再进一步通过封闭曲面操作生成横梁实体模型；
S35
：依据所述横梁的包络曲面或所述横梁实体模型，通过缝合曲面操作或联合修剪
、
添加
、
装配的实体布尔操作，把左
、
右镜圈的模型通过横梁固连，衔接处光滑过渡融合为一体，形成一个整体镜框模型，最后在左
、
右镜圈的外侧标示出桩头定位基点；
S36
：依据眼镜款式和镜片参数生成镜片安装结构；若眼镜采用全框结构，则在镜圈内侧面通过槽型曲面扫掠与实体分割操作或直接通过开槽操作生成环状镜片安装槽；若眼镜采用半框结构，则通过圆扫掠
、
联合修剪
、
实体添加
、
实体移除
、
创建孔操作，生成半框镜片安装结构，所述镜片安装结构包括镜片固定筋
、
鱼丝线导槽
、
鱼丝线孔
。5.
根据权利要求4所述的人体工学眼镜设计及制备方法，其特征在于，步骤
S4
中，所述采用正向工程方法建立眼镜的桩头模型的步骤包括：
S41
：依据
S1
中的所述眼镜参数与款式，其中，款式包括桩头样式，确定所述桩头的纵向扫掠引导线，所述扫掠引导线为四分之一段椭圆曲线，起点和终点分别取为椭圆的长轴顶点和短轴顶点；
S42
：依据所述眼镜参数与桩头样式，绘制桩头的横向扫掠截面形状或轮廓曲线，根据
不同的桩头样式，所述截面形状或轮廓曲线可设计成不同形状；
S43
：依据
S41
中的所述扫掠引导线和
S42
中的所述轮廓曲线，采用显式扫掠建模操作建立桩头本体外壳曲面，接着采用厚曲面建模方法作用于所述外壳曲面形成所述桩头本体结构；
S44
：在所述桩头本体尾部的预设位置和方向，采用孔特征和倒圆角建模操作，生成所述桩头的所述前铰，接着以桩头本体尾部的端面作为镜腿装配和工作的定位基面，并通过图形拉伸操作生成附着于定位基面的模拟镜腿特征，最后标示出桩头的装配基点，所述装配基点即建模基点；
S...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，徐在坤，
申请(专利权)人：北京斑头雁智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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