鞋帮计算机辅助设计的研究

摘要

本文对鞋帮计算机辅助设计技术进行了一些探讨，并基于Rhino平台设计并开发了一种鞋帮计算机辅助设计系统。这样能充分利用Rhino平台的资源，大大降低系统的开发难度；该系统能帮助制鞋企业提高工作效率，提升产品质量，具有极大的应用价值。 首先综述了鞋业CAD系统的技术背景和其国内外发展现状，然后简单介绍了系统的开发平台――Rhino平台的概况和基于该平台的插件开发技术与方法。 较为详细地讨论了参数曲线理论及有关算法，这是系统研发的基础。内容包括参数曲线的一般理论、Bézier曲线理论和算法、B样条曲线理论和算法、NURBS曲线理论和算法。重点讨论了B样条曲线的算法，包括曲线上的点和各阶导矢的计算、节点插入、曲线的任意分割、曲线包围框的计算、一般非均匀B样条曲线的反算、B样条曲线在给定精度下的最小二乘逼近等；首次提出了最小闭环的概念，并归纳了最小闭环的两个性质，根据这两个性质给出了参数曲线集最小闭环的识别算法、独立推导了三次非均匀B样条曲线系数矩阵的直接计算公式、提出了一种曲线快速细分算法、改进了B样条曲线求交算法。 最后详细地介绍了鞋帮计算机辅助设计的基本过程，包括原始鞋帮数据采集、打版设计、鞋帮数据输出这三个部分。重点介绍了鞋帮设计中几种重要工艺的实现，包括3D到2D的展平、鞋帮位图矢量化、取帮、取跷、鞋样扩缩等。另外还介绍了系统中几种辅助设计工具的实现，包括曲线定长编辑工具、矢量化的装饰库等。 本文的重点放在鞋帮平面辅助设计部分，并对其三维辅助设计部分比如3D到2D展平做了部分工作，这为以后开发功能更全面的3D/2D系统做了一些有意义的探索。