基于特征和约束的逆向建模技术在鞋楦设计中的应用

摘要

目前，以技术为主题的产品设计正转向以技术为客体、面向特定顾客的个性化设计。传统的设计方法已经难以快速响应消费群体对产品的个性化需求。针对人们对个性化鞋的需求，本文在逆向工程的基础上，在鞋楦的设计过程中首次提出了一种基于特征和约束的新思路来进行脚模的制取，并侧重于脚模特征模型的建立、脚型数据的简化和脚模曲面的重建等内容的研究，开发了用于重建脚模曲面的原型系统。 本文首先采用基于逆向工程的特征和约束的方法来构建脚模曲面，建立脚模特征参数模型。在这个过程中，对曲面的表达形式进行了分析和讨论，选用B样条曲面来表达脚模曲面，还分析了脚模和鞋楦的关系，指出了它们的特征点，结合脚模的特殊形状，本文首次提出建立能够体现脚模变化趋势的参数，并提出对脚模曲面进行了自由曲面的特征划分，给出了曲面之间的拓扑关系和连续性条件，从而建立了脚模的特征模型；其次，采用ATOS系统获取原始脚型数据，抓住脚数据的特点，对脚数据特别是脚趾部分的点数据进行修补和简化处理。再次，在建立了脚模特征模型的基础上，进行了脚模曲面的重构和鞋楦的制作，主要研究了点云和曲面匹配技术、曲面的连续性条件的建立、点云的分块和参数化方法等相关理论和技术。开发了针对脚模的特征建模原型系统—FBFES。最后还介绍了从脚模到鞋楦的制作理论。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1逆向工程概述

1.2逆向工程在制鞋业中的应用

1.2.1鞋楦的制作工艺及其作用

1.2.2鞋楦的主要功能

1.2.3制楦CAD/CAM技术的国内外发展现状

1.2.4逆向工程技术在鞋楦制造中的应用

1.3课题的提出及主要研究内容

1.3.1课题的提出

1.3.2课题主要研究内容

第二章脚模特征参数模型的建立

2.1特征建模的研究现状

2.2逆向工程中的特征建模

2.3脚模曲线曲面表达形式的讨论和选择

2.3.1形状数学及其发展

2.3.2几种数学方法的比较与选择

2.3.3 B样条曲线曲面的定义、性质

2.4人脚和鞋楦

2.4.1鞋楦的基本机构及术语

2.4.2人脚与楦型的关系

2.4.3楦体上点的名称

2.5构建脚模的一般特征模型

2.6脚模特征模型的组成

2.7本章小结

第三章脚数据的获取和处理

3.1逆向工程中的数据获取方法及鞋楦数据的获取

3.2脚数据的处理

3.2.1数据处理的现状

3.2.2数据分类

3.2.3点云的处理方法

3.2.4脚模数据的简化和修补

3.3特征点云的提取

3.3.1特征点云的识别和提取

3.4本章小结

第四章脚模曲面的重构和鞋楦的制作

4.1特征模型和点云的对齐

4.1.1点云和特征曲面的初步对齐

4.1.2点云和曲面的进一步匹配

4.2点云分块及参数化方法

4.2.1参数形式表示曲线曲面的方法

4.2.2参数化方法

4.3点云和曲面的拟合

4.3.1参数曲面的几何连续性

4.3.2 G1连接

4.3.3曲面和点云的最小二乘拟合

4.3.4线性方程组的求解

4.3.5局部区域的调整

4.4算法图例

4.5特征建模软件的开发和介绍

4.6鞋楦的制作理论

4.6.1部位点的基本规律、标定与分析

4.6.2楦型变化的甚本规律

4.7本章小结

第五章总结和展望

5.1全文总结

5.2研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文