定制鞋楦的分段自适应修改

采用光切扫描法提出了一种基于规则化点云数据的鞋楦定制算法.将规则化点云拟合为NURBS曲线后,在划分的各特征段内分别根据脚型对标准鞋楦进行整体缩放实现局部修改;然后,用基于能量优化原则同时修改控制点和权因子的方法,对标准鞋楦进行自适应修改来实现鞋楦的数字化定制.利用该算法对特定脚型进行自动化鞋楦定制,由脚型扫描至生成定制鞋楦模型的时间在120 s之内.根据此算法完成的定制鞋楦能够满足鞋楦美观性和舒适性的需求,并且缩短了常规手工定制鞋楦的时间.     

鞋楦定制中非均匀有理B样条特征曲线的自适应变形

为实现无实体楦基础的数字化量足制鞋,提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)特征曲线自适应变形的个性化鞋楦定制系统,将足部NURBS特征曲线依据一定的舒适度规则变形成相应的鞋楦特征曲线来实现鞋楦定制。该系统采用切平面法获取足部的特征点、特征曲线和特征尺寸,重建出足部NURBS特征曲线。建立了足楦舒适度匹配规则,并根据变形方式及次序不同将特征曲线分为四种类型。以特征点、特征结点和特征尺寸作为约束,结合足楦舒适度规律驱动足部特征曲线自适应变形,生成相应的鞋楦特征曲线。最后,构建出鞋楦特征框架,通过特征曲线增添操作和曲面细分造型完成定制鞋楦的设计。给出了男士皮鞋鞋楦的设计实例和定制结果,定制时间在480 s内,定制的鞋楦美观大方。该系统具有实用性,且定制鞋楦的再设计利用率显著提高。     

基于模糊层次分析的足楦匹配算法在鞋楦定制中的应用

针对现有的鞋楦定制技术没有完善的足楦匹配算法及衡量指标等问题,提出了基于模糊层次分析法（FAHP）的足楦匹配算法,通过计算鞋楦数据库中的鞋楦与足部的匹配值来决定技术路径。首先,提取8个足楦特征参数作为FAHP的准则来衡量足楦匹配情况,采用三角模糊数计算足楦特征参数的匹配值;根据各特征参数对成鞋舒适性的影响以及变形设计难易程度建立成对比较阵。然后,通过求解最大特征值的特征向量得到各参数对足楦匹配度值的权重。最后,计算出足楦匹配度值并选择技术路径。给出了足楦匹配度值计算实例,求解得到其值为0.69。结合阈值0.50、鞋楦定制标准0.80,说明该鞋楦与足部不完全匹配,但可作为变形修改设计的基础母楦。该方法可将基于鞋楦数据库的鞋楦定制与直接基于足部3D形貌的无实体楦造型等方法结合到一个系统中,提高量足制鞋的效率,降低定制成本。     

鞋楦特征驱动的鞋底模型个性化定制变形

鞋底模型变形控制是鞋类个性化定制数字化设计的关键技术之一。针对传统变形方法难以有效地实现鞋底模型个性化定制变形的问题，提出一种鞋楦模型数据驱动的分步变形策略，并基于径向基函数插值实现鞋底模型个性化定制变形的方法。在鞋楦模型与鞋底模型的特征提取和位姿匹配完成的基础上，将级放处理后的鞋底模型变形分为水平维度、竖直维度、内部区域和外部适应4个阶段变形，分别以鞋楦模型的相关特征作为驱动，利用径向基函数插值实现鞋底网格模型变形设计。算法实例表明本方法能够降低径向基函数插值稳定性依靠形状系数所带来的影响，有效实现鞋底个性化定制变形，且变形效果稳定良好。通过对比变形前后的随机采样点的间隙余量可以发现，鞋底模型内部区域较好地适应鞋楦模型曲面特征，达到个性化定制目的。     

基于样例的参数化鞋楦建模研究

本文提出了一种基于样例的鞋楦设计方法.该方法基于鞋楦样例库,采用RBF方法,实现了鞋楦的参数化建模,可以根据用户输入的脚部参数,如长度、脚背高度、前掌宽度等,构建能满足这些参数要求的鞋楦模型;同时,针对构建好的鞋楦曲面,提供了基于鞋楦参数驱动的鞋楦曲面修改的手段.     

基于CAD/CAM软件的鞋楦逆向设计与制造

本文运用CAD/CAM软件—Geomagic Studio、CimatronE,以鞋楦逆向设计为实例,论述了点云处理、错误修复、曲面生成的方法,对样品鞋进行逆向设计及数控加工程序编制,提出了一套完整的鞋楦逆向设计及数控加工的方法,并为模具设计提供了建构复杂曲面模型的有效途径。     

基于UG的鞋楦CAD/CAM系统开发

鞋楦是制鞋的重要模具,开发鞋楦CAD／CAM系统是提高鞋楦设计制造水平的根本方式。结合目前CAD／CAM技术发展特点,研究了基于UG软件的系统实现方法。给出了系统实现框架;采用离散设计方法和UG软件的点、线、面造型功能,实现鞋楦模型的建立和修改;分析了鞋楦数控加工原理,利用UG的变轴铣削加工功能,由UG／Open GRIP NC实现自动的鞋楦数控编程;最后给出了系统开发的成功实例。     

基于Imageware和UG的鞋楦逆向构建与数控仿真加工

运用Handyscan 3D激光扫描仪测得鞋楦点云数据,利用Imageware软件完成鞋楦实体模型的构建,然后将实体模型导入UG软件进行仿真加工。仿真加工结果验证了鞋楦模型实际加工的可行性。     

基于网格化局部差值拟合的自由曲面加工路径规划方法

基于网格化局部插值拟合的曲面加工路径规划方法是在传统的等参数离散法基础上,对离散的密集的刀心点云进行网格化重新规划。提出了一种对刀心点云投影并进行网格化的新方法。在网格点局部根据临近的刀心点进行局部插值拟合的方法得到新的刀心点,在保证刀心点集能够满足重建要求的前提下,使加工路径规则化。可以根据误差计算公式对网格密度和离散密度进行判断和调整以实现优化。     

鞋楦曲面的逆向设计与数控加工

探讨了基于逆向工程的鞋模曲面设计方法,利用Laser-RE600型激光扫描系统采集了鞋模曲面的几何数据,将数据导入逆向软件Geomagic Studio中进行数据拼接、去噪和重新采样等处理,并将处理后的点云数据导入Pro/E软件中完成了鞋楦曲面的三维重构,最后利用Mastercam X4软件对鞋楦母模进行了NC仿真加工,为复杂零件的数字化逆向设计提供参考。     

鞋楦分组中底部封闭曲线的相似性判别

针对鞋楦刻制时待刻鞋楦与坯料鞋楦之间的相似性识别较困难的问题,提出了基于封闭自由曲线的外包多边形相似识别方法。首先利用等角度旋转方法求得封闭曲线的包络矩形集,利用矩形集对应边的交点得到曲线的外包多边形。然后根据多边形各边的连接方式和多边形特征得到待比较多边形构成元素之间的拓扑关系,利用加权平均方法求得两多边形之间的相似度并对鞋楦分组。以某休闲鞋的衍生类型为例,阐述多类型鞋楦相似识别和分组方法。结果表明,利用该分类方法可以较快捷地把多类型鞋楦分组,为快捷地在库中找到与之相似的已知鞋楦提供依据。     

基于旋转变换的鞋楦变翘曲面重构CAD技术

为推动鞋楦设计的快速化、个性化、多样化发展,提出并实现了一种基于旋转变换的鞋楦变翘曲面重构CAD技术。交互选定两变换截面,通过旋转变换将鞋楦前翘高、后翘高等参数值变换到个性化设计需求值;对变换后的鞋楦进行均化处理,实现两变换截面处的鞋楦曲面平滑过渡;对楦底腰窝部中轴线进行微调并将微调量映射到鞋楦模型上来设计与变换后鞋楦相匹配的鞋楦腰窝段。利用提出的曲面重构过程在MATLAB软件平台上设计了参数化和可视化交互式两种方法进行鞋楦变翘设计的CAD模块,其界面具有操作简单方便、易于实时编辑的特点。通过对算法实现结果的高斯曲率和体积进行分析,rhf 验证了重构后鞋楦模型能很好地保持原鞋楦的合脚性及曲面光顺性特征。     

鞋楦测量数据处理算法

针对鞋楦测量时存在的数据处理问题，提出了一种有效的去测头半径的处理方法，介绍了鞋楦到量机的工作原理，在详细分析了鞋楦测量时测头与楦面的切触点的几何关系后，得出了测量数据处理算法，最后给出了一个实例与结论。     

Shoe Last Machining Using Virtual Digitising

Shoe lasts are the moulds used in the footwear industry in order to mount the shoe. Most of the machines used in the sector to make lasts are simply mechanical copiers. CAD/CAM systems have just arrived in the shoe last market but their accuracy and efficiency is no better than traditional machines, and so it is difficult to persuade the industry to adopt new systems. A tool-path generation algorithm that takes advantage of traditional copier systems that do not fulfil the CNC standards is presented in this paper. The tool path is computed from a "virtually digitised" model of the last surface. The algorithm is then analysed in terms of computing cost and accuracy, and refined by applying a series of optimisations. Some computer architectures are proposed in order to reduce the computation time. The proposed algorithm has been successfully implemented in a commercial CAD/CAM system specialised for shoe-last making. Finally, some illustrative examples are given.     

鞋楦数字化加工中高精度放码算法

鞋楦放码是鞋楦数字化加工的重要环节,决定了同系列不同尺寸鞋楦之间的相似度,最终关系到鞋楦生产质量。分析了传统机械靠模放码方法和鞋楦测头中心数据放码方法的原理,确定了放码误差的产生原因,由此提出一种高精度的鞋楦表面轮廓放码算法。该算法通过B样条偏置方法计算出鞋楦表面数据,由放码系数求得鞋楦放码后的极径增量,并通过矢量的旋转映射方法获得测点法矢方向的增量值,以得到精确的放码后鞋楦数据。仿真分析和实际应用验证了该方法的准确性。     

3D-based reconstruction using growing neural gas landmark: application to rapid prototyping in shoe last manufacturing

Customizing shoe manufacturing is one of the great challenges in the footwear industry. It is a production model change where design adopts not only the main role, but also the main bottleneck. It is therefore necessary to accelerate this process by improving the accuracy of current methods. Rapid prototyping techniques are based on the reuse of manufactured footwear lasts so that they can be modified with CAD systems leading rapidly to new shoe models. In this work, we present a shoe last fast reconstruction method that fits current design and manufacturing processes. The method is based on the scanning of shoe last obtaining sections and establishing a fixed number of landmarks onto those sections to reconstruct the shoe last 3D surface. Automated landmark extraction is accomplished through the use of the self-organizing network, the growing neural gas (GNG), which is able to topographically map the low dimensionality of the network to the high dimensionality of the contour manifold without requiring a priori knowledge of the input space structure. Moreover, our GNG landmark method is tolerant to noise and eliminates outliers. Our method accelerates up to 12 times the surface reconstruction and filtering processes used by the current shoe last design software. The proposed method offers higher accuracy compared with methods with similar efficiency as voxel grid.