CN115245225A - 一种自动定制鞋楦的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动定制鞋楦的系统和方法，包含模型自动对齐、脚形特征参数自动抽取、鞋楦尺寸调整、脚形穿鞋变形仿真计算、定制鞋楦自动生成计算等模块和方法，用于将标准鞋楦模型和用户的脚形模型自动调整成符合用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。本发明的自动定制鞋楦的系统和方法，其定制设计过程几乎无需人干预，输入用户的脚形模型后，自动生成定制化的鞋楦模型大大提升了设计效率，实现了设计的自动化，给大规模定制鞋的业务提供了高效、低成本的实现模式。由于全数字化的设计过程和输入输出，可以方便地与前端数据采集模式和后端与数字化制造端相接口。
Description
技术领域
本发明涉及定制鞋技术领域，具体涉及一种自动定制鞋楦的系统和方法。
背景技术
随着科技的发展和物质生活水平的提高，人们对鞋子的要求逐渐从单一功能向舒适化和个性化方向发展，因此定制化鞋技术具有较好的市场前景。但是在现有的制鞋领域，鞋子的制作离不开鞋楦，但是制作鞋楦又耗时耗力，只有在大规模工业化生产的过程中才能降低鞋楦成本。因此，在现有的制鞋模式下，鞋楦模型很难做到因人而异。
3D打印技术的出现，为定制鞋、定制鞋楦提供了新的发展方向。现有技术中，通常的做法是，先获取用户静态脚形的数据，再简单套用在已有的鞋楦模型上，从而生成简单的定制鞋楦模型或定制鞋模型，并进行3D打印。其问题在于，忽略了用户在穿鞋状态的舒适感，即穿鞋时脚形与鞋楦模型是否匹配的问题，从而不能做到让所有用户真正合脚。
除此之外，鞋楦的设计与制作往往还需要依靠技术人员的经验，还很难批量化、自动化的设计定制化的鞋楦。这些因素都限制了定制鞋的发展。
发明内容
本发明提供了一种自动定制鞋楦的系统，包含模型自动对齐模块、脚形特征参数自动抽取模块、鞋楦尺寸调整模块、脚形穿鞋变形仿真计算模块、定制鞋楦自动生成计算模块；
所述模型自动对齐模块，用于对导入鞋款的标准鞋楦模型和用户的脚形模型进行对齐；
所述脚形特征参数自动抽取模块，用于对用户脚形模型的脚形特征参数进行自动测量和提取；
所述鞋楦尺寸调整模块，以对齐后的标准鞋楦模型和用户脚形模型，以及脚形特征参数作为输入，用于输出与用户脚长匹配的对号鞋楦模型；
所述脚形穿鞋变形仿真计算模块，以鞋款特征数据、脚形特征参数作为输入,用于通过第一算法，生成用户的脚穿上目标鞋款的鞋时脚的穿鞋仿真变形模型；
所述定制鞋楦自动生成计算模块，基于对号鞋楦模型和穿鞋仿真变形模型，用于通过第二算法，生成匹配用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。
优选的，所述第一算法基于用户脚形模型和对号鞋楦模型，使得脚形底面与对号鞋楦模型的底面相匹配，并基于鞋款特征数据对用户脚形模型进行调整。
优选的，所述第一算法基于对号鞋楦模型的前后跟差或侧轮廓底边线，抬起用户脚形模型的脚后跟部；调整用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚形底面与对号鞋楦模型底面的曲线相匹配；基于目标鞋款的鞋款特征数据，调节用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚前掌部宽度变窄，高度增加；生成穿鞋仿真变形模型。
优选的，所述鞋款特征数据选自鞋头形状、鞋楦侧轮廓底边线、鞋楦加长量、单边宽度压缩量、跖围缩放量的一种或多种。
优选的，所述第二算法基于穿鞋仿真变形模型，根据鞋款特征数据，调整对号鞋楦模型使其整体贴合穿鞋仿真变形模型，生成定制鞋楦模型.
优选的，所述脚形特征参数选自脚长、脚宽、跖围、跖围线的一种或者多种。
本发明还提供了一种自动定制鞋楦的方法，其特征在于，包含如下步骤：
S01.导入标准鞋楦模型和用户的脚形模型并进行对齐；
S02.对用户脚形模型的脚形特征参数进行自动测量和提取；
S03.调节标准鞋楦模型的长度和宽度，至标准鞋楦模型的鞋号与用户脚形模型的脚长相匹配；
S04.通过第一算法，根据鞋款特征数据、脚形特征参数，调节用户脚形模,生成穿鞋仿真变形模型；
S05.通过第二算法，基于对号鞋楦模型和穿鞋仿真变形模型，生成匹配用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。
优选的，所述S04步骤中的第一算法包含如下步骤：
S041.基于对号鞋楦模型的前后跟差或侧轮廓底边线，抬起用户脚形模型的脚后跟部；
S042.调整用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚形底面与对号鞋楦模型底面的曲线相匹配；
S043.基于目标鞋款的鞋款特征数据，调节用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚前掌部宽度变窄，高度增加；
S034.生成穿鞋仿真变形模型。
优选的，所述S05步骤中的第二算法，基于穿鞋仿真变形模型，根据鞋款特征数据，调整对号鞋楦模型使其整体贴合穿鞋仿真变形模型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种自动定制鞋楦的系统和方法，其定制设计过程几乎无需人干预，输入用户的脚形模型后，自动生成定制化的鞋楦模型大大提升了设计效率，实现了设计的自动化，给大规模定制鞋的业务提供了高效、低成本的实现模式。由于全数字化的设计过程和输入输出，可以方便地与前端数据采集模式和后端与数字化制造端相接口。此外，本发明生成的定制鞋楦模型充分考虑了用户穿鞋时脚形与鞋楦模型是否匹配的问题，使得对应的定制鞋更合脚，更具有舒适感。
附图说明
图1是本发明一个实施例中标准鞋楦模型和用户的脚形模型的示意图；
图2是本发明一个实施例中对号鞋楦模型的结构示意图；
图3是本发明一个实施例中穿鞋仿真变形模型的结构示意图；
图4是本发明一个实施例中定制鞋楦模型的结构示意图；
图5是本发明一种自动定制鞋楦的方法的步骤示意图；
图6是本发明一种自动定制鞋楦的方法中S04步骤的示意图；
附图标号：标准鞋楦模型1，用户的脚形模型2，对号鞋楦模型3，侧轮廓底边线4，穿鞋仿真变形模型5，跖围线6，定制鞋楦模型7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明提供了一种自动定制鞋楦的系统，包含模型自动对齐模块、脚形特征参数自动抽取模块、鞋楦尺寸调整模块、脚形穿鞋变形仿真计算模块、定制鞋楦自动生成计算模块。
所述模型自动对齐模块，用于对导入鞋款的标准鞋楦模型和用户的脚形模型进行对齐。在一个或多个实施例中，如图1所示，用户的脚形模型2可以通过常规的倒模、三维扫描等方法获取。标准鞋楦模型1来自一种或多种已有鞋楦的数字化模型，所述已有鞋楦属于一种或多种目标鞋款，所述目标鞋款包括运动鞋、休闲鞋、老人鞋、专业足球鞋等。所述模型自动对齐模块对左脚和右脚都适用，可以通过布尔值确定输出是左脚还是右脚的相应模型。在上述实施例中，该模块仅将标准鞋楦模型和用户的脚形模型进行对齐，调整模型的位置参数，但对于两个模型本身的长宽高等参数暂不做调整。优选的，如图1右图所示，模型自动对齐模块将上述两模型的脚后跟处进行对齐处理。
所述脚形特征参数自动抽取模块，用于对用户脚形模型的脚形特征参数进行自动测量和提取。在一个或多个实施例中，所述脚形特征参数选自脚长、脚宽、跖围、跖围线的一种或者多种。
所述鞋楦尺寸调整模块，以对齐后的标准鞋楦模型和用户脚形模型，以及脚形特征参数作为输入，用于输出与用户脚长匹配的对号鞋楦模型。在一个或多个实施例中，该模块以对齐后的标准鞋楦模型1和用户脚形模型2，以及自动抽取模块测量的脚形特征参数作为输入；调节鞋楦加长量和单边宽度压缩量等参数，即可调节标准鞋楦模型的长度和宽度，至标准鞋楦模型1的鞋号与用户脚形模型2的脚长相匹配，即获得对号鞋楦模型3，如图2所示。在上述实施例中，鞋楦尺寸调整模块还可以提取对号鞋楦模型侧轮廓底边线4。
某一款目标鞋款为了保证用户穿上鞋后脚部的舒适度，都会有设定的鞋款特征数据。所述鞋款特征数据包括鞋头形状、鞋楦侧轮廓底边线、鞋楦加长量、单边宽度压缩量、跖围缩放量等。当用户穿上对应的鞋款后，如果脚的变形量符合鞋款设定的鞋款特征数据，则可以保证穿鞋的舒适感；但是如果脚的变形量超过了鞋款设定的鞋款特征数据，则会感觉不合脚。因此本发明提供的一种自动定制鞋楦的系统，需要根据用户穿鞋后的脚形模型，提前调整定制鞋楦模型，使得用户穿鞋后的脚形与目标鞋楦之间符合鞋款特征数据，从而保证用户穿鞋后的舒适感。
所述脚形穿鞋变形仿真计算模块，以鞋款特征数据、脚形特征参数作为输入,用于通过第一算法，生成用户的脚穿上目标鞋款的鞋时脚的穿鞋仿真变形模型。在一个或多个实施例中，所述脚形穿鞋变形仿真计算模块根据以对齐后的用户脚形模型2，以鞋款特征数据、脚形特征参数作为输入,通过第一算法，生成穿鞋仿真变形模型5。所述脚形特征参数选自脚长、脚宽、跖围、跖围线6、脚面最大增高量的一种或多种。如图3所示，所述第一算法基于用户脚形模型2和对号鞋楦模型3，使得脚形底面与对号鞋楦模型3的底面相匹配，并基于鞋款特征数据对用户脚形模型进行调整。优选的，所述第一算法首先基于对号鞋楦模型3的前后跟差或侧轮廓底边线4，抬起用户脚形模型的脚后跟部；随后，调整用户脚形模型2的脚形特征参数，使得脚形底面与对号鞋楦模型3底面的曲线相匹配；接着基于目标鞋款的单边宽度压缩量、跖围缩放量等鞋款特征数据，调节用户脚形模型2的跖围等脚形特征参数，使得脚前掌部宽度变窄，高度增加；最后，生成穿鞋仿真变形模型5。在上述实施例中，脚形特征参数的变化不超出鞋楦加长量，用户脚形模型2中跖围与穿鞋仿真变形模型5跖围之比，与目标鞋型要求的跖围缩放量一致。
所述定制鞋楦自动生成计算模块，基于对号鞋楦模型和穿鞋仿真变形模型，用于通过第二算法生成匹配用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。在一个或多个实施例中，如图4所示，所述第二算法基于穿鞋仿真变形模型5，根据鞋款特征数据，调整对号鞋楦模型3使其整体贴合穿鞋仿真变形模型，生成定制鞋楦模型7。在上述实施例中，第二算法根据鞋款特征数据，使得定制鞋楦模型7的头部形状等，保持目标鞋款原有的设计特征。
本发明还提供了一种自动定制鞋楦的方法，如图5所示，包含如下步骤：
S01.导入标准鞋楦模型和用户的脚形模型并进行对齐；
S02.对用户脚形模型的脚形特征参数进行自动测量和提取；
S03.调节标准鞋楦模型的长度和宽度，至标准鞋楦模型的鞋号与用户脚形模型的脚长相匹配；
S04.通过第一算法，根据鞋款特征数据、脚形特征参数，调节用户脚形模,生成穿鞋仿真变形模型；
S05.通过第二算法，基于对号鞋楦模型和穿鞋仿真变形模型，生成匹配用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。
在一个或多个实施例中，所述S01步骤仅将标准鞋楦模型和用户的脚形模型进行对齐，调整模型的位置参数，但对于两个模型本身的长宽高等参数暂不做调整。优选的，将上述两模型的脚后跟处进行对齐处理。
在一个或多个实施例中，所述S02步骤中测量和提取的脚形特征参数选自脚长、脚宽、跖围、跖围线的一种或者多种。
在一个或多个实施例中，所述S03步骤以对齐后的标准鞋楦模型和用户脚形模型，以及脚形特征参数作为输入；调节鞋楦加长量和单边宽度压缩量等参数，即可调节标准鞋楦模型的长度和宽度，至标准鞋楦模型的鞋号与用户脚形模型的脚长相匹配，即获得对号鞋楦模型。
在一个或多个实施例中，所述S04步骤中的第一算法，如图6所示，包含如下步骤：
S041.基于对号鞋楦模型的前后跟差或侧轮廓底边线，抬起用户脚形模型的脚后跟部；
S042.调整用户脚形模型的脚长等脚形特征参数，使得脚形底面与对号鞋楦模型底面的曲线相匹配；
S043.基于目标鞋款的单边宽度压缩量、跖围缩放量等鞋款特征数据，调节用户脚形模型跖围等脚形特征参数，使得脚前掌部宽度变窄，高度增加；
S044.生成穿鞋仿真变形模型。
在一个或多个实施例中，所述S05步骤中的第二算法，基于穿鞋仿真变形模型，根据鞋款特征数据，调整对号鞋楦模型使其整体贴合穿鞋仿真变形模型，从而获得定制鞋楦模型。
本发明的定制鞋楦自动生成系统和方法，可以在Rhino建模环境中利用Grasshopper可视化编程工具编写技术方案中各个模块的生成算法。具体呈现模式包括但不限于：软件的插件，封装的独立运行软件，Web端运行软件等。
其中Rhino建模环境中利用Grasshopper可视化编程工具也可以用其他CAD建模软件中的编程工具编写替代。这些工具包括但不限于：CATIA 3DEXPERENIENCE中的3DGenerative Innovator角色建模环境中的可视化脚本；Autodesk系列产品，如Alias建模环境中的Dynamo可视化编程平台；Bentley Systems公司的GenerativeComponents；以及各类CAD软件环境中的编程语言工具。
以上所述，仅是本发明较佳的实施方式，并非对本发明的技术方案做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例做任何简单修改，形式变化和修饰，均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自动定制鞋楦的系统，其特征在于，包含模型自动对齐模块、脚形特征参数自动抽取模块、鞋楦尺寸调整模块、脚形穿鞋变形仿真计算模块、定制鞋楦自动生成计算模块；
所述模型自动对齐模块，用于对导入鞋款的标准鞋楦模型和用户的脚形模型进行对齐；
所述脚形特征参数自动抽取模块，用于对用户脚形模型的脚形特征参数进行自动测量和提取；
所述鞋楦尺寸调整模块，以对齐后的标准鞋楦模型和用户脚形模型，以及脚形特征参数作为输入，用于输出与用户脚长匹配的对号鞋楦模型；
所述脚形穿鞋变形仿真计算模块，以鞋款特征数据、脚形特征参数作为输入,用于通过第一算法生成用户的脚穿上目标鞋款的鞋时脚的穿鞋仿真变形模型；
所述定制鞋楦自动生成计算模块，基于对号鞋楦模型和穿鞋仿真变形模型，用于通过第二算法生成匹配用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。
2.一种如权利要求1所述的自动定制鞋楦的系统，其特征在于，所述第一算法基于用户脚形模型和对号鞋楦模型，使得脚形底面与对号鞋楦模型的底面相匹配，并基于鞋款特征数据对用户脚形模型进行调整。
3.一种如权利要求1所述的自动定制鞋楦的系统，其特征在于，所述第一算法基于对号鞋楦模型的前后跟差或侧轮廓底边线，抬起用户脚形模型的脚后跟部；调整用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚形底面与对号鞋楦模型底面的曲线相匹配；基于目标鞋款的鞋款特征数据，调节用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚前掌部宽度变窄，高度增加；生成穿鞋仿真变形模型。
4.一种如权利要求1所述的自动定制鞋楦的系统，其特征在于，所述鞋款特征数据选自鞋头形状、鞋楦侧轮廓底边线、鞋楦加长量、单边宽度压缩量、跖围缩放量的一种或多种。
5.一种如权利要求1所述的自动定制鞋楦的系统，其特征在于，所述第二算法基于穿鞋仿真变形模型，根据鞋款特征数据，调整对号鞋楦模型使其整体贴合穿鞋仿真变形模型，生成定制鞋楦模型。
6.一种如权利要求1所述的自动定制鞋楦的系统，其特征在于，所述脚形特征参数选自脚长、脚宽、跖围、跖围线的一种或者多种。
7.一种自动定制鞋楦的方法，其特征在于，包含如下步骤：
S01.导入标准鞋楦模型和用户的脚形模型并进行对齐；
S02.对用户脚形模型的脚形特征参数进行自动测量和提取；
S03.调节标准鞋楦模型的长度和宽度，至标准鞋楦模型的鞋号与用户脚形模型的脚长相匹配；
S04.通过第一算法，根据鞋款特征数据、脚形特征参数，调节用户脚形模,生成穿鞋仿真变形模型；
S05.通过第二算法，基于对号鞋楦模型和穿鞋仿真变形模型，生成匹配用户穿鞋脚形的定制鞋楦模型。
8.一种如权利要求7所述的自动定制鞋楦的方法，其特征在于，所述S04步骤中的第一算法包含如下步骤：
S041.基于对号鞋楦模型的前后跟差或侧轮廓底边线，抬起用户脚形模型的脚后跟部；
S042.调整用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚形底面与对号鞋楦模型底面的曲线相匹配；
S043.基于目标鞋款的鞋款特征数据，调节用户脚形模型的脚形特征参数，使得脚前掌部宽度变窄，高度增加；
S034.生成穿鞋仿真变形模型。
9.一种如权利要求7所述的自动定制鞋楦的方法，其特征在于，所述S05步骤中的第二算法，基于穿鞋仿真变形模型，根据鞋款特征数据，调整对号鞋楦模型使其整体贴合穿鞋仿真变形模型。
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