ITMI20071803A1

ITMI20071803A1 - Metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzature personalizzate

Info

Publication number: ITMI20071803A1
Application number: IT001803A
Authority: IT
Inventors: Sergio Dulio; Alessandro Ratti
Original assignee: Magari S R L
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-03-19
Also published as: WO2009036939A3; CN101855637A; WO2009036939A2; US20100211360A1; EP2201487A2

Description

“METODO PER IL CALCOLO DELLA GEOMETRIA DI UNA FORMA PER CALZATURE PERSONALIZZATE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzature personalizzate.

Con l’uso di tecnologie moderne, la fabbricazione industriale di calzature personalizzate, prodotte per clienti individuali, comporta alcune fasi tipiche che si possono riassumere come segue.

I piedi del consumatore (ciascuno individualmente) vengono scannerizzati (“digitalizzati”), per mezzo di apposite apparecchiature dette scanner, in modo da acquisire i dati digitali indicativi del piede. Tali apparecchiature sono in grado di rilevare una fitta maglia di punti geometrici posti sulla superficie del piede e di ricostruire da tali punti un modello matematico tridimensionale del piede stesso, come mostrato in Fig. 1.

Su tale modello matematico del piede vengono ottenute in modo automatico delle misurazioni di lunghezza, larghezza, calzata, in numero e natura variabili in dipendenza delle esigenze specifiche e dell’esperienza di ogni singola azienda.

I modelli di calzature messi in vendita sono fabbricati mediante specifiche attrezzature di plastica dette forme. Anche le forme sono preventivamente digitalizzate in modo da ricostruire un modello matematico tridimensionale della forma, come mostrato in Fig. 2; i dati digitali delle forme, sono memorizzati in uno specifico data-base, per tutta la gamma di lunghezze e larghezze (calzate) previste. Su ciascuna di tali forme sono effettuate misurazioni dello stesso tipo e della stessa natura di quelle effettuate sul piede.

Le misure dei piedi e le analoghe misure delle forme sono comparate in modo da individuare, tra tutte le istanze di forme contenute nel data base, quella che ha un insieme di misure che più si avvicina a quelle del piede del consumatore. Questa procedura viene definita di “ matching " tra piede e forma e consente di scegliere la forma migliore tra tutte quelle disponibili nel data base.

Una volta individuata la forma ottimale (diversa tra destra e sinistra o appaiata per i due piedi), essa è utilizzata per la fabbricazione delle calzature personalizzate. La procedura di matching è effettuata con applicazioni software che rappresentano quindi l’elemento centrale di questo processo. La qualità finale della calzatura prodotta e la soddisfazione ultima del consumatore, dipendono dalla bontà della scelta effettuata dal software.

Sono noti alcuni metodi in grado di eseguire l’operazione di comparazione e scelta della forma che possono essere riassunti nelle tre seguenti tipologie:

- Applicazioni completamente automatiche che scelgono la forma migliore tra quelle disponibili nel data-base, senza il contributo dell’operatore, ma il cui risultato è verificato con una prova in negozio della scarpa nella misura suggerita (verifica sperimentale).

- Applicazioni semi- automatiche nelle quali il risultato della comparazione e scelta è presentato visivamente ad un operatore, al quale spetta il compito di validarlo o di correggere la scelta a sua discrezione e secondo la sua competenza.

- Applicazioni completamente manuali (interattive) nelle quali l’operatore esegue una comparazione visiva (utilizzando i comandi grafici messi a disposizione dal software) tra le misure prese sul modello matematico del piede e quelle analoghe di un gruppo di forme, fino a individuare quella ottimale.

Tutti questi metodi eseguono una comparazione e una scelta tra forme preesistenti, e non un calcolo esatto della geometria specifica più adatta ad avviluppare il piede del consumatore.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzature personalizzate che sia preciso, pratico, efficiente e totalmente automatico.

Questo scopo è raggiunto in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzature personalizzate secondo l’invenzione comprende i seguenti passi:

a) creazione di una griglia di forme, in funzione di parametri di misura di tali forme, ricavati da modelli 3D di forme raccolti in un database,

b) acquisizione di dati digitali di un piede in modo da creare un modello 3D di tale piede, dal quale si ricavano parametri di misura di detto piede,

c) individuazione in detta griglia di forme, di un sotto-insieme di almeno due forme aventi parametri di misura vicini a quelli del piede,

d) selezione di un modello 3D di forma di partenza tra detto sottoinsieme di forme individuate,

e) deformazione di detto modello 3D del piede per atteggiarlo al modello 3D di forma selezionato per tenere conto dell· altezza del tacco,

f) individuazione di alcune zone di interesse nel modello 3D del piede, g) deformazione controllata del modello 3D della forma selezionata in dette zone d’interesse, in modo da compensare differenze (errori) tra modello 3D della forma e modello 3D del piede,

h) ripetizione dei passi da d) a g) per tutte le forme del sottoinsieme di forme individuato,

i) scelta della forma finale elaborata in conformità alla quantità minima di errori ottenuti tra il modello 3D del piede ed il modello 3D della forma elaborata, 1) ripetizione dei passi da b) ad i) per l’altro piede.

Tale metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzature personalizzate si propone di calcolare la geometria tridimensionale di una forma individuale che riproduca fedelmente le caratteristiche del piede stesso, senza impattare significativamente sull'aspetto estetico della scarpa.

La corretta calzabilità di una scarpa dipende dal corretto accoppiamento di alcune parti del piede con la scarpa stessa. A questo proposito, vi sono parti della scarpa non rilevanti per la calzabilità e altre fondamentali. Il metodo secondo l’invenzione si occupa di trovare non solo la taglia migliore per il piede ma anche di apportare piccole correzioni alla forma per migliorare la calzabilità della scarpa ottenuta con tale forma.

Le correzioni alla forma sono effettuate in alcune zone identificate come “zone d’interesse”. Il metodo secondo l’invenzione prevede comunque la possibilità di modificare, aumentando o diminuendo, il numero delle zone d’interesse, in cui è possibile effettuare un aggiustamento della forma. Detti aggiustamenti hanno carattere locale e influenza limitata a una certa area della forma. Essi sono perturbazioni della forma base, quindi piccole variazioni necessarie per adattare meglio la forma al piede senza modificarne l'estetica.

Si presuppone che la forma o le forme (secondo quante tipologie di forme diverse saranno utilizzate per realizzare la collezione di modelli in vendita) siano disponibili in formato digitale. Le forme ad esempio possono essere descritte come nuvola di punti o superficie triangolata. Le specifiche descrizioni delle forme sono utilizzate nellalgoritmo a seconda delle necessità dei singoli passaggi. In ogni caso le forme sono sviluppate secondo i parametri classici di lunghezza e calzata in conformità alla prassi del formificio e/o del calzaturificio.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una vista tridimensionale illustrante un modello matematico 3D di un piede;

la Fig. 2 è una vista tridimensionale illustrante un modello matematico 3D di una forma;

la Fig. 3 è un diagramma cartesiano illustrante una griglia di forme scelte in funzione di parametri di misura quali la calzata e la lunghezza del piede;

la Fig. 4 è un modello matematico 3D illustrante l’allineamento del modello 3D di un piede con il modello 3D di una forma;

la Fig. 5 è un modello matematico 3D illustrante la deformazione del modello 3D del piede per seguire l’andamento del modello 3D della forma, in modo da tenere conto dell’altezza del tacco;

la Fig. 6 è una modello matematico 3D di piede e forma illustrante alcune zone d’interesse prestabilite del modello 3D del piede; e

la Fig. 7 è un modello matematico 3D di un forma ottimale ottenuta con il metodo secondo l’invenzione.

Con l’ausilio delle Figure viene descritto il metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzatura che si adatta in modo ottimale al piede dell’utilizzatore.

Si ha a disposizione un database di modelli 3D di forme, come il modello 3D illustrato in Fig. 2. Tutti i modelli di forme del database, sono raggruppati in una griglia di forme rappresentabile in un diagramma cartesiano, come illustrato in Fig. 3.

Ogni punto della griglia rappresenta una forma che viene scelta, ad esempio, in base alla lunghezza (riportata nell’asse delle ordinate) e alla calzata (riportata nell’asse delle ascisse). Chiaramente possono essere utilizzati altri parametri di misura per creare la griglia di Fig. 3.

Il piede dell’utilizzatore viene scannerizzato con uno scanner 3D in modo da generare una rappresentazione (modello) tridimensionale del piede (come quello illustrato in Fig. 1) dal quale si ricavano le reali misure di lunghezza e calzata del piede che definiscono un punto P sulla griglia di Fig. 3. In questo modo si individua in quale zona della griglia di misura si trova il piede preso in esame.

Nell’esempio di Fig. 3, il punto P cade entro un quadrato della griglia che individua, indicativamente, un sottoinsieme di quattro forme più vicine (denominate le cui misure di lunghezza e calzata approssimano, per difetto e per eccesso, quelle del piede. Preferibilmente tutte e quattro queste forme o solo due di esse possono essere utilizzate nelle fasi successive. Comunque nel metodo secondo l’invenzione deve essere individuato un sottoinsieme di almeno due forme che approssimano le misure del piede che dovranno essere utilizzate nelle fasi successive.

Viene scelta una forma di partenza (per esempio la forma F1 c), della quale si ha il modello tridimensionale, come quello illustrato in Fig. 2. Come mostrato in Fig. 4, il modello tridimensionale del piede rilevato dallo scanner viene allineato con quello della forma F1,c.

Poiché il piede è acquisito su una superficie piana, mentre la base forma è curvilinea per via dell’altezza di tacco, come mostrato in Fig. 5, il modello del piede viene deformato (atteggiato) per seguire l’andamento del modello della forma. Questo consente di atteggiare il piede come se esso fosse stato acquisito con la giusta altezza di tacco.

Come mostrato in Fig. 6, nel modello tridimensionale del piede vengono automaticamente individuate alcune zone caratteristiche d’interesse. Tali zone d’interesse possono essere, distanze tra punti, insiemi di punti o anche superfici piane o non piane. A titolo di esempio sono state individuate cinque zone di interesse:

1) i punti estremi interno ed esterno della pianta del piede;

2) l’altezza in corrispondenza del collo del piede;

3) la posizione del tallone;

4) l'altezza del collo del piede

5) le sezioni ottenute tagliando il piede con un numero variabile di piani paralleli o anche non paralleli; e

6) la parte cava interna del piede corrispondente alla zona della forma detta “fiosso”.

A ciascuna delle zone d’interesse può essere dato un peso, in modo che la forma risultante dal calcolo dipenda, in misura maggiore o minore, da tale zona d’interesse in funzione dell’ importanza a essa attribuita dal peso.

In tali punti e sezioni caratteristiche delle zone di interesse si esegue una deformazione controllata della superficie del modello 3D della forma. Tale deformazione è effettuata spostando i punti della superficie del modello della forma secondo una funzione gaussiana avente un picco tale da compensare eventuali differenze in quel punto fra il modello del piede e il modello della forma, e una varianza tale da smussare la deformazione del modello della forma in modo tale che la forma ottenuta da tale modello possa essere utilizzata per fabbricare una calzatura che non perda le caratteristiche estetiche.

Nel caso in cui le zone di interesse siano sezioni piane del modello del piede, per compensare le differenze di lunghezza tra il modello della forma e il modello del piede calcolate su tali sezioni piane, la deformazione del modello della forma viene corretta nelle direzione della massima differenza calcolata fra modello della forma e modello del piede lungo una retta che passi per il baricentro della sezione. La deformazione applicata al modello della forma segue sempre una legge gaussiana avente come valore di picco un valore adatto ad azzerare Terrore sulla lunghezza ed una varianza adatta a non modificare Testetica della forma.

La procedura descritta viene ripetuta per tutte le altre forme

del sottoinsieme di forme definito nella griglia di Fig. 3. Dopo tali calcoli

automatici, viene scelta la forma, sempre in modo automatico, finale ottimale tra quelle elaborate, in base ad una metrica che dipende dagli errori della forma nelle singole zone di interesse in cui sono state effettuate le elaborazioni.

Infine come mostrato in Fig. 7 si ottiene ii modello 3D della forma ottimale, che si adatta meglio al piede in esame.

La procedura eseguita per il piede, per esempio, destro è ripetuta per il sinistro, in modo da generare il paio di forme che saranno inviate alla produzione per la fabbricazione delle calzature personalizzate.

A differenza da quanto ottenuto con i metodi noti, la forma migliore per il piede (singolarmente destro e sinistro) di ogni consumatore è ottenuta con un calcolo e non è semplicemente scelta in una libreria di forme preesistenti. La forma è effettivamente calcolata su misura per ogni consumatore.

Il procedimento di elaborazione della forma è eseguito inoltre in modo automatico, senza nessun intervento o apporto di competenza da parte dell’operatore e senza eseguire test con calzature campione in negozio. Le applicazioni ora disponibili richiedono la supervisione o il contributo diretto di un operatore esperto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il calcolo della geometria di una forma per calzature personalizzate comprendente i seguenti passi: a) creazione di una griglia di forme in funzione di parametri di misura di tali forme, ricavati da modelli 3D di forme raccolti in un database, b) acquisizione di dati digitali di un piede in modo da ottenere il modello 3D di tale piede, dal quale si ricavano parametri di misura di detto piede, c) individuazione in detta griglia di forme, di un sotto-insieme di almeno due forme aventi parametri di misura vicini a quelli del piede, d) selezione di un modello 3D di forma di partenza tra detto sottoinsieme di forme individuate, e) deformazione di detto modello 3D del piede per atteggiarlo all’andamento del modello 3D di forma selezionato e tenere conto dell’altezza del tacco, f) individuazione di alcune zone di interesse nel modello 3D del piede, g) deformazione controllata del modello 3D della forma selezionata in dette zone d’interesse, in modo da compensare differenze (errori) tra modello 3D della forma e modello 3D del piede, h) ripetizione dei passi da d) a g) per tutte le forme del sottoinsieme di forme individuato, i) scelta della forma finale elaborata in conformità alla quantità minima di errori ottenuti tra il modello 3D del piede ed il modello 3D della forma elaborata, 1) ripetizione dei passi da b) ad i) per l’altro piede.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i parametri di misura delle forme e del piede comprendono la lunghezza del piede e la calzata.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che dette zone di interesse del modello 3D del piede comprendono una o più delle seguenti zone: - i punti estremi interno ed esterno della pianta del piede; - l’altezza in corrispondenza del collo del piede; - la posizione del tallone; - altezza del collo del piede - le sezioni ottenute tagliando il piede con un numero variabile di piani paralleli o anche non paralleli; e - la parte cava interna del piede corrispondente alla zona della forma detta “fiosso”.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a ciascuna di dette zone d’interesse viene dato un peso, in modo che la forma risultante dal calcolo dipenda, in misura maggiore o minore, da tale zona d’interesse in funzione dell’importanza a essa attribuita dal peso assegnato.
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta deformazione controllata della forma in dette zone di interesse è effettuata spostando i punti della superficie del modello 3D della forma secondo una funzione gaussiana.
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta funzione gaussiana ha un picco tale da compensare eventuali differenze in quel punto fra modello del piede e modello della forma, e una varianza tale da eseguire un arrotondamento del modello della forma per non perdere le caratteristiche estetiche della calzatura ottenuta con tale forma.
7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette zone d’interesse sono sezioni piane del modello del piede e, la deformazione del modello della forma è corretta nelle direzione della massima differenza calcolata fra il modello della forma e il modello del piede lungo una retta che passi per il baricentro della sezione piana.