CN109043737A - 一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，主要涉及鞋及配件加工领域。首先，三维扫描系统采集用户足部图像，从而得到足够的足部信息；其次，三维建模系统通过使用PhotoScan软件将得到的图像进行三维建模，得到用户足部三维建模模型；再次，根据已得用户足部的三维建模模型进行3D打印，得到用户足部模型；然后，根据用户足部模型自动化生产鞋和鞋垫，极大程度求(例如：足部按摩)，可选择在一次购物时选择具有压力传感器的鞋垫，在二次购物时提取压力传感器数据从而针对性制造特殊型鞋垫。本发明既能够有针对性地满足人们对于定制鞋的需求，也能够通过制鞋过程模型的参数修改从而起到矫正脚型的作用。

Description

一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统

技术领域

本发明涉及鞋及配件加工领域，具体是一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统。

背景技术

因为一些不好的习惯和个人爱好，足部问题日趋严重，很多人因为运动或者过长时间穿着高跟鞋，导致足部出现各种各样的问题，轻者足部疼痛，重者甚至对于正常行走造成影响，不得不进行治疗，但是足部治疗价格昂贵并且过程漫长，病人生活无趣也浪费时间。选择一款适合自己的鞋不仅可以有效预防各种足部疾病，还能在很大程度上矫正脚型，治疗足部疾病。

近年来，随着生活水平的提高，人民对于生活的质量要求更高，定制用品受到了越来越多的人的青睐。在鞋类领域，定制鞋因为其独特的性能受到了越来越多的人的喜爱。定制鞋可以在很大的程度上保证人们足部的舒适程度，有效帮助足底分压，保护足弓，同时可以在一定程度上预防和矫正脚型，防止一些足部疾病。因为技术要求较高以及定制鞋价格过于昂贵，国内关于定制鞋领域普及不是很广，另外因为一些制鞋厂自动化程度不是非常高，也在一定程度上限制定制鞋的发展，但是人们的需求越来越强烈，急需技术的发展来满足定制鞋市场的需求。

传统的定制鞋主要依托鞋匠在量取客户足部长度和足弓周长等数据后根据经验制作，或者采用石膏等制作足部模型，这样制作出来的模型一方面无法完美契合人们的足部，另一方面，制作周期较长，匠人精力有限，很难满足很多人的需求。过程繁琐，制作周期较长，浪费用户的时间，且耗费人力物力，只能满足少数人，无法满足多数人的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，它能够为用户提供定制鞋及相关配件，相比传统定制能够大大降低周期及加工流程，且所制作的鞋类产品针对性高，能够较好的适应用户需求。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，包括以下步骤：

步骤1)三维扫描：使用足部三维扫描仪采集用户足部的三维图像，用于为三维建模提供用户足部信息；

步骤2)三维建模：通过PhotoScan软件对步骤1)所获得的足部图像进行拟合，获得用户足部的三维模型；

步骤3)3D打印脚模：使用3D打印系统对步骤2)获得的足部三维模型进行实体打印，获得用户足部的实物模型；

步骤4)首次实物加工：根据用户的基本需求，根据足部的实物模型制作定制鞋和定制鞋垫，并在首次制作的定制鞋垫上设置若干个压力传感器；

用户的基本需求包括颜色、图案、款式；

步骤5)重复定制：在穿着步骤4)首订的定制鞋垫后，通过压力传感器采集用户穿戴时的足部压力信息，并将此信息收录入用户数据库，用于作为再次制作定制鞋垫及定制鞋的数据。

在步骤5)中，获得的足部压力信息还可以用于满足客户的附加需求，

所述客户的附加需求包括对鞋垫承压弹性、鞋垫柔软性、鞋垫按摩性能等，所述附加需求的实现方法，主要为将足部三维信息与压力信息相结合，针对不同的区域使用不同材质或表面形状制作鞋垫。

所述足部三维扫描仪设置三轴传动，并在X轴传动、Y轴传动和Z轴传动上分别设置一个摄像头，当用户把脚放在三维扫描仪中时，三维扫描仪可以自动检测到有物体存在，从而开始采集图像，开始采集图像后，三个摄像头从初始位置出发后开始每隔3cm距离分别采取一次图像。

所述步骤2)三维建模的具体步骤为：通过软件对在三维扫描系统中采集到的图像进行拟合，首先建立密集点云；其次通过选择实现平移、旋转，从而设置工作区；然后依次生成网格、纹理、DEM、正射影像；最后生成拼接效果；从而形成足部三维建模模型，实现了对于图像的拟合，形成三维建模模型。

所述步骤3)3D打印脚模的方法包括：

3.1)根据获得的足部三维模型获得CAD模型；

3.2)根据获得的CAD模型生成STC格式文件；

3.3)对模型进行分层切片；

3.4)实施3D打印；

3.5)对打印出来的产品进行抛光处理。从而制作出来可用作接下来实物生产过程的足部模型的鞋楦。

制作完成鞋楦之后，根据已有的鞋楦制作鞋内部整体形状以及鞋垫形状，再根据客户选择制作鞋外部款式以及颜色，同时做到内部完全契合用户的足部，外部根据用户的需求设计颜色和款型制作定制鞋。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本方法结合三维扫描技术，图像处理技术，3D打印技术和互联网技术形成了一个可以具有针对性制作模型的制鞋系统，不仅可以减少厂家生产成本，让多数人定制鞋成为了可能，还可以让客户在二次购物时实现了数据完善，通过监测和收集客户在穿戴时的足底压力分布，从而完善客户足部的数据库，不但可以得知客户足部是否存在压力分布不均的问题，对矫正走姿、足部畸形提供连续的实时的反馈和辅助信息。更为重要的是能够满足用户的特殊需求，例如针对用户足部压力分布不同定制特殊性鞋垫(例如：在不同部位选择不同性质材料)，并且用户可以选择购买具有针对足部压力分布特殊定制足部按摩鞋垫。

附图说明

附图1是本发明的定制鞋系统流程图。

附图2是本发明的定制鞋系统结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明所述是一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，主要包括以下步骤：

步骤1)三维扫描：使用足部三维扫描仪采集用户足部的三维图像，用于为三维建模提供用户足部信息；

所述足部三维扫描仪设置三轴传动，并在X轴传动、Y轴传动和Z轴传动上分别设置一个摄像头，当用户把脚放在三维扫描仪中时，三维扫描仪可以自动检测到有物体存在，从而开始采集图像，开始采集图像后，三个摄像头从初始位置出发后开始每隔3cm距离分别采取一次图像。其中X、Y在脚底平面，Z轴是高度上的升降测量。3个摄像头分别安装在履带上，使之可以平行移动，从而可以采样同一维度的不同角度足部图像。足够多的图像能够保证获得足够的足部信息，从而能够使得三维建模出来的图像与人的足部高度吻合，防止出现误差和不完美契合现象。同时，可移动摄像头也在一定程度上减少了摄像头数量，降低了生产成本。

步骤2)三维建模：通过PhotoScan软件对步骤1)所获得的足部图像进行拟合，获得用户足部的三维模型；具体步骤为：通过软件对在三维扫描系统中采集到的图像进行拟合，首先建立密集点云；其次通过选择实现平移、旋转，从而设置工作区；然后依次生成网格、纹理、DEM、正射影像；最后生成拼接效果；从而形成足部三维建模模型，实现了对于图像的拟合，形成三维建模模型。通过软件对在三维扫描系统中采集到的图像进行拟合，从而形成足部三维建模模型，实现了对于图像的拟合，形成三维建模模型，同时，具有较快的处理速度和简单的操作，易于操作人员进行操作，降低了学习成本和投入，但是对于操作人员技术要求要高。

步骤3)3D打印脚模：使用3D打印系统对步骤2)获得的足部三维模型进行实体打印，获得用户足部的实物模型，在鞋楦的基础上进行鞋及鞋垫制作可以较为简单，同时，3D打印具有很多原始方法所不具有的特点(例如：方便简洁、易于操作)，选择一些可回收材料，鞋楦的制作材料二次利用，一方面节省成本，另一方面减少浪费和环境污染。具体方法包括：

3.1)根据获得的足部三维模型获得CAD模型；

3.2)根据获得的CAD模型生成STC格式文件；

3.3)对模型进行分层切片；

3.4)实施3D打印；

3.5)对打印出来的产品进行抛光处理。从而制作出来可用作接下来实物生产过程的足部模型的鞋楦。

通过三维建模系统使用3D打印机打印出模拟的足部模型，为接下来的实物生产过程提供鞋楦，在鞋楦的基础上进行鞋及鞋垫制作。可以做到操作简单便捷，3D打印具有很多原始方法所不具有的特点(例如：方便简洁、易于操作)，同时选择一些可二次利用材料(例如：塑料)，鞋楦的制作材料可二次利用，一方面节省成本，另一方面减少浪费和环境污染。

步骤4)首次实物加工：根据用户的基本需求，制作完成鞋楦之后，根据已有的鞋楦制作鞋内部整体形状以及鞋垫形状，再根据客户选择制作鞋外部款式以及颜色，同时做到内部完全契合用户的足部，外部根据用户的需求设计颜色和款型，制作定制鞋和定制鞋垫，能够充分满足不同人群对于定制鞋的需求，而且可以根据用户需求改变定制鞋内部，从而起到矫正脚型的作用。在首次制作的定制鞋垫上设置若干个压力传感器；

步骤5)重复定制：在穿着步骤4)首订的定制鞋垫后，通过压力传感器采集用户穿戴时的足部压力信息，并将此信息收录入用户数据库，用于作为再次制作定制鞋垫及定制鞋的数据。获得的足部压力信息还可以用于满足客户的附加需求，

所述客户的附加需求包括对鞋垫承压弹性、鞋垫柔软性、鞋垫按摩性能等，所述附加需求的实现方法，主要为将足部三维信息与压力信息相结合，针对不同的区域使用不同材质或表面形状制作鞋垫。例如对于经常做大量运动的人来说，足部压力较大，选择承压能力较强，弹性较好的材料作为鞋底制作材料，防止鞋底损耗严重。

对于有特殊需求的顾客，在压力传感器电量用完前回收具有压力传感器鞋垫的压力数据；针对用户足部压力分布不同定制特殊性鞋垫(例如：在不同部位选择不同性质材料)，并且用户可以选择购买具有针对足部压力分布特殊定制足部按摩鞋垫；足部按摩鞋垫定制可以很大程度上吸引人们的眼球，很多人因为足部按摩浪费时间以及价格昂贵，无法满足自己的需求，足部按摩鞋垫不仅价格低廉，而且可以做到对于时间的有效利用。节约时间成本，同时，对于重复购买的顾客，可以选择保留客户的鞋楦，可以在很大程度上废物利用，减少了资源浪费。

对特殊需求的鞋垫举例如下：

例一：特殊型鞋垫主要体现在鞋垫改变常规的整体高度一致的特点，将采用根据人足弓的不同来改变鞋垫不同位置高度，争取做到与人足部契合，从而带来更高的舒适度。同时根据采集来的足部压力信息，将人足部压力较大的地方采取材料的压缩，在保证高度契合的同时，也可以保证压力较大的位置不至于损耗严重，使失去契合度。

例二：足部按摩鞋垫，可以在鞋垫一些部位安装一些可振动的器件，从而能够起到按摩作用。采用带有电阻压力传感器的平面测试装置采集足部压力数据，电阻式压力传感器的分布密度为每平方厘米6个，采样频率为150HZ，当足部涂上材料后在压力传感器上形成足印，根据足印不同深浅程度判断并采集足部压力分布数据，从而制作上述特殊鞋垫。

Claims (5)

1.一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)三维扫描：使用足部三维扫描仪采集用户足部的三维图像，用于为三维建模提供用户足部信息；

步骤2)三维建模：通过PhotoScan软件对步骤1)所获得的足部图像进行拟合，获得用户足部的三维模型；

步骤3)3D打印脚模：使用3D打印系统对步骤2)获得的足部三维模型进行实体打印，获得用户足部的实物模型；

步骤4)首次实物加工：根据用户的基本需求，根据足部的实物模型制作定制鞋和定制鞋垫，并在首次制作的定制鞋垫上设置若干个压力传感器；

用户的基本需求包括颜色、图案、款式；

步骤5)重复定制：在穿着步骤4)首订的定制鞋垫后，通过压力传感器采集用户穿戴时的足部压力信息，并将此信息收录入用户数据库，用于作为再次制作定制鞋垫及定制鞋的数据。

2.根据权利要求1所述一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，其特征在于：在步骤5)中，获得的足部压力信息还可以用于满足客户的附加需求，

所述客户的附加需求包括对鞋垫承压弹性、鞋垫柔软性、鞋垫按摩性能，

所述附加需求的实现方法，主要为将足部三维信息与压力信息相结合，针对不同的区域使用不同材质或表面形状制作鞋垫。

3.根据权利要求1所述一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，其特征在于：所述足部三维扫描仪设置三轴传动，并在X轴传动、Y轴传动和Z轴传动上分别设置一个摄像头，开始采集图像后，三个摄像头从初始位置出发后开始每隔3cm距离分别采取一次图像。

4.根据权利要求1所述一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，其特征在于：所述步骤2)三维建模的具体步骤为：

2.1)建立密集点云；

2.2)通过平移、旋转设置工作区；

2.3)依次生成网格、纹理、DEM、正射影像；

2.4)最后生成拼接效果；

5.根据权利要求1所述一种基于三维扫描和三维建模的定制鞋系统，其特征在于：所述步骤3)3D打印脚模的方法包括：

3.1)根据获得的足部三维模型获得CAD模型；

3.2)根据获得的CAD模型生成STC格式文件；

3.3)对模型进行分层切片；

3.4)实施3D打印；

3.5)对打印出来的产品进行抛光处理。