[发明专利]一种基于人脸照片合成模型个性化定制的3D打印护目镜的制作方法

说明书

一种基于人脸照片合成模型个性化定制的3D打印护目镜的制作方法，属于3D打印技术及医用护具领域。本发明使用FaceGen Modeller通过人脸照片合成头部立体建模模型，通过SolidWorks软件制作护目镜前端模型，将前端模型和头部立体建模模型导入Magics软件获取定制化三维护目镜模型，通过Ansys Workbench软件对护目镜进行尺寸优化和拓扑优化，得到完全贴合使用者面部的护目镜模型。最终得到的模型进行切片并导入FDM打印机，按照一定的打印参数进行护目镜的制作，最终得到打印完成的护目镜。

技术领域

本发明涉及一种使用照片合成三维人脸模型的技术、一种将人脸模型组合到护目镜并进行优化的方法以及一种3D打印口罩的制作方法，属于增材制造领域和医用护具领域，制作贴合使用者面部轮廓的个性化3D打印护目镜。

背景技术

近距离接触经飞沫传播的传染病患者时，医护人员必须佩戴护目镜。医用护目镜可以防止液体喷溅或者气溶胶传播，是医护人员生命健康的坚实保障。当前，我国护目镜相关标准为《个人用眼护具技术要求》(GB 14866-2006)，我国没有医用护目镜的专项技术标准，只要护目镜符合性能要求，均可使用。护目镜容易起雾，影响视野，导致一线医护人员在诊疗护理过程中工作效率降低、增加诊疗护理工作难度；护目镜长时间挤压皮肤会对医护人员的接触面产生创伤。

随着仿真模拟技术的不断发展，我们能够更容易的对护目镜的力学和热力学性能进行仿真模拟分析，以得到更加贴合实际使用情况的仿真数据，用于加强护目镜的结构以及减轻重量，并在同时提高眼罩的密封性及佩戴舒适度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于用照片生成人脸模型，利用3D打印技术制作个性化定制防护护目镜的方法。

本发明是通过以下软件及材料实现的：FaceGen Modeller人脸模型生成软件、Ansys Workbench有限元分析软件、SolidWorks三维CAD软件、Magics软件、掺入纳米银的PLA材料。

本发明是通过以下方式实现的：

一、使用FaceGen Modeller 3.6软件进行头部模型的制作

将一张正面左右侧脸各一张共三张人脸照片导入到软件中并调整照片，分配人脸的特征点，软件自动生成头部模型，最后将头部模型导出。

二、使用SolidWorks软件制作护目镜前端模型

护目镜使用了可更换式镜片卡扣设计，满足护目镜的密封性和强度要求又满足了镜片的可更换性；可更换式干燥剂模块设计能有效降低使用时护目镜内产生凝结水珠，并可满足护目镜的多次使用，延长护目镜的使用寿命；护目镜上端倾斜设计可引导凝结水珠的流动方向，避免了水珠影响护目镜使用者的视野；低面部负担设计能够降低护目镜作用在人面部的压应力，减轻了面部的负担，减少压疮产生的可能性。

三、利用Magics软件获取三维人脸护目镜

将头部立体建模stl文件导入Magics软件后进行镂空操作，获得头部壳层模型，获得护目镜边缘。使用边缘模型与通用护目镜模型切割获得切割后通用模型。将切割后模型与边缘模型进行合并，获得定制化护目镜

四、使用Ansys Workbench软件对护目镜进行尺寸优化和拓扑优化

将SolidWorks与Ansys Workbench相关联，利用SolidWorks打开模型文件，调整网格质量，计算等效弹性应变与应力，得到原始模型的解。运用response surface在mesh里选择优化目标为镜片内外温差和贴合部分所受压力，进行尺寸优化，拟合处变量之间的关系曲线，判断出与优化目标正反相关的变量，添加验证点进行验证，运用多目标遗传算法(MOGA)，得到三个最好的结果并选择其一。最后进行拓扑优化，得到结果并进行改进。

五、3D打印护目镜制作过程