[发明专利]一种基于三维模型的鞋楦造型个性化设计方法

权利要求书

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：

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；

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；

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。

6.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：

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；

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。

7.如权利要求6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：

通过所述鞋楦3D草图信息建立鞋楦曲面框架；

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。