专利名称：多功能柔性人台及其制作方法
技术领域：
本发明涉及服装领域，尤其涉及一种多功能柔性人台及其制作方法。
背景技术：
人台是指应用于服装领域中的假人模型，它准确的反映了人体的各种尺寸信息参 数，真实地模拟了人体空间体表形态，能替代真人满足服装生产和流通中的各种功能需求， 是服装领域一项不可或缺的重要工具。
在现代服装产业中，人们对服装舒适性的需求越来越高。如何提高服装的舒适性 能、评价服装着装后的舒适性，已成为设计师们需要解决的重要问题。人台是帮助人们实现 服装的舒适性功能和评价舒适性的一个重要载体，人台的仿真度越高，设计师对人体的把 握越精确，便更能研制出更合体的服装。传统的人台多由玻璃钢、泡沫、纸浆等材料制成，其 质感僵硬，不能模拟真人展示内衣的塑型和松紧度，设计师不能准确把握人体体表受力的 变形程度，不便于研制出符合人机工程学、更舒适的服装。因此，研发一款体表形态仿真、且 具有柔弹性能的人台具有重要的意义。发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是，提供一种多功能柔性人台及其制作方法，以克服现有技术的人 台质感僵硬，不能模拟真人展示内衣的塑型和松紧度，设计师不能准确把握人体体表受力 的变形程度等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能柔性人台，所述人台的外形为 去除头部、手臂和小腿的女性身体模型，其包括骨骼层、肌肉层、皮肤层和乳房，完成所述各 层需要的模具均按照人体的力学性能和三维形态制成，所述骨骼层设置在所述人台的最内 层，所述肌肉层设置在所述骨骼层外部，所述皮肤层设置在所述肌肉层的外部，所述乳房设 置在所述肌肉层和皮肤层之间。
优选地，所述骨骼层、肌肉层、皮肤层和乳房根据测量的女性身体皮肤和肌肉层结 构特点。
优选地，所述骨骼采用快速成型技术打印而成。
优选地，所述肌肉层的材料为海绵，其浇注在所述骨骼层的外部。
优选地，所述皮肤层的材料为硅胶，其浇注在所述肌肉层的外部。
优选地，所述乳房按照实际尺寸在模具里浇注成型。
本发明还提供了一种多功能柔性人台的制作方法，包括以下步骤
S1.采用皮肤弹性测量仪和硬度计获取数百个人体样本的皮肤弹性和软组织硬 度，取其均值，分析其力学性能，并将人体数据与材料数据的量值进行转化；
S2.采用多普勒超声测试仪获取人体不同层次软组织的厚度数据；
S3.根据步骤SI和S2分析得出的人体力学和物理性能数据，找出与人体皮肤层和 肌肉层的弹性性能以及硬度等效的高分子材料，进行对人体不同区域的材料性能的仿真模 拟；
S4.通过三维扫描获取数百个真实人体的三维体表形态数据，并通过人体体型统 计获得具有代表意义的人体体型；通过三维扫描获取人体骨骼三维数据；
S5.在计算机中完成人体骨骼和皮肤层数据在三维空间位置的匹配，并根据得到 的人体不同层次软组织的厚度数据，对人体三维数据进行骨骼、肌肉层和皮肤层的分层建 模，构建计算机虚拟人台模型；
S6.验证计算机虚拟人台与实际统计人体尺寸的差异性；
S7.根据步骤S3所选择的高分子材料，制作模具，浇注材料，完成多功能柔性人台 的制作。
优选地，所述步骤SI和步骤S2中人体皮肤弹性、人体软组织硬度和人体不同层次 软组织厚度的测量位置为对服装设计有影响的多个关键点。
优选地，所述步骤S3中的高分子材料为根据测试数据利用硫化技术开发出的不 同弹性的高分子材料，然后测试其性能与人体性能的匹配度。
优选地，所述步骤S5中，首先，对肌肉层和皮肤层建模，根据多普勒超声测试仪获 取的人体不同部位的厚度，利用由点拟合成线，再由线拟合成实体的方法进行建模；然后， 对骨骼进行建模，将骨骼层与肌肉层和皮肤层的数据进行匹配和验证；最后，对乳房部分进 行局部单独建模。
(三)有益效果
本发明根据数百个真实人体的三维体表形态数据，通过人体体型统计获得具有代 表意义的人体体型数据，并结合骨骼的三维数据，对采集的人体皮肤力学性能数据进行分 析并开发柔性材料，获得能准确的展现人体的几何形态、手感柔软、可针扎、可塑型、可推挤 的无头、无臂、分腿的柔性内衣人台；本发明具有一定的统计意义，能替代现有的硬质人台 进行服装的设计和立裁，能替代真人展示服装试穿效果，满足了服装设计师的设计需求，也 可以替代消费者进行服装试穿，尤其是内衣产品的试穿，消费者可以更直观、更理性地把握 服装的试衣效果，同时，本发明对相关领域人体模型的研发也提供了重要的参考价值。
图1为本发明实施例多功能柔性人台的正面示意图2为本发明实施例多功能柔性人台的侧面示意图3为本发明实施例多功能柔性人台的各模具叠加示意图4为本发明实施例测试人体力学性能时的正面关键点示意图5为本发明实施例测试人体力学性能时的右面关键点示意图6为本发明实施例测试人体力学性能时的左面关键点示意图7为本发明实施例测试人体力学性能时的背面关键点示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相 连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个 以上。
如图1-3所示，本实施例的多功能柔性人台的外形为去除头部、手臂和小腿的具 有统计意义的女性身体模型，其模拟了人体皮肤、肌肉、骨骼和乳房等不同的组成形态和不 同的组成材质。在制作实体人台时，充分考虑人台各组成部分的材质的成型制作，以及不同 组成形态间的空间架构衔接方式。
本实施例的人台包括骨骼、肌肉层、皮肤层和乳房，所述各层均按照人体的力学性 能和三维形态制成，且均根据测量的女性身体皮肤和肌肉层结构特点。所述骨骼采用快速 成型技术打印而成，其设置在人台的最内层；所述肌肉层的材料为海绵，其浇注在所述骨骼 层的外部；所述皮肤层的材料为硅胶，其浇注在所述肌肉层的外部；乳房按照实际尺寸在 模具里浇注成型，其设置在所述肌肉层和皮肤层之间。当然，其他合适的仿真人体材料也可 以应用在本发明中。
本发明实施例的多功能柔性人台的制作方法过程为
S1.采用皮肤弹性测量仪和硬度计获取符合年龄和体型等要求的数百个人体样 本的皮肤的弹性和软组织硬度，所述两个数据的测量位置为对服装设计影响比较大的多个 关键点，测量完成后，取其均值，分析其力学性能，并将人体数据与材料数据的量值进行转 化；
如图4-7所示,所述关键点共19个,具体位置描述为A点(肩峰点与颈侧点连线 的中点)，B点(副乳突点)，C点(胸点上方2cm处)，D点(胸点外侧区域最饱满处)，E点(胸点 下侧区域最饱满处)，F点(乳房下部边缘最低点)，G点(肋骨下角点)，H点(胸骨中点)，I点 (水平腰围线前中位置点)，J点(腹突点)，K点(体侧水平腰围线中点)，L点(髂嵴骨上点)，M 点(肩胛骨下角点)，N点(水平腰围线右后侧中点)，O点(水平腰围线后中位置点)，P点(臀 突点)，Q点(臀沟位下缘点)，R点(臀沟位下缘点)，S点(大腿最大围前突点)；
S2.采用多普勒超声测试仪获取人体不同层次软组织的厚度数据，其测量位置为 对服装设计影响比较大的多个关键点，所述关键点的具体位置同于SI所述的19个关键占.
S3.根据步骤SI和S2分析得出的人体力学和物理性能数据，找出与人体皮肤层和 肌肉层的弹性性能以及硬度等效的高分子材料，所述高分子材料为根据测试数据利用硫化技术开发出的不同弹性的高分子材料，如特制的海绵和硅胶等，然后测试其性能与人体性 能的匹配度，进行对人体不同区域的材料性能的仿真模拟；
S4.通过三维扫描获取数百个真实人体的三维体表形态数据，并通过人体体型统 计获得具有代表意义的人体体型；通过三维扫描获取人体骨骼三维数据；
S5.在计算机中完成人体骨骼和皮肤层数据在三维空间位置的匹配，并根据得到 的人体不同层次软组织的厚度数据，对人体三维数据进行骨骼、肌肉层和皮肤层的分层建 模，构建计算机虚拟人台模型；
其具体过程为首先，分别对肌肉层和皮肤层建模，根据多普勒超声测试仪获取的 人体不同部位的厚度，利用由点拟合成线，再由线拟合成实体的方法进行建模；
点是指选定的人体上的19个关键点，过关键点做水平和垂直线，然后分别确定横 截面线与纵截面交点的皮肤厚度值，确定拟合点，将各拟合点依次连接成样条曲线，完成曲 线的拟合，将曲线连接成体，形成实体模型，再对拟合模型进行Merge和光顺等修整；
然后，对骨骼进行建模，将骨骼层与肌肉层、皮肤层的数据进行匹配和验证；
最后，对乳房部分进行局部单独建模；
S6.验证计算机虚拟人台与实际统计人体尺寸的差异性，对根据步骤S5建模后 的计算机虚拟人台与实际统计人体数据在软件里叠加进行精度分析，两者间隙差值小于 O.1mm ；
S7.根据步骤S3所选择的仿真人体材料，制作模具，浇注材料，完成多功能柔性人 台的制作。
本发明实施例的三维数据来自北服.爱慕人体工学研究所前期积累的人体数据 库，从中随机选取一定号型尺码的女性人体数据，作为本发明的基础三维数据，并通过人体 体型统计获得具有代表意义的人体体型。在软件里对人体数据进行拼合、补洞、去噪点、光 滑等一系列处理后，删除头部、手臂和小腿数据，对右半身进行镜像，得到左右对称的人体 三维模型。该数据也可以从别的数据库中提取或者实际测量。
本发明实施例还涉及到下列设备和装置皮肤弹性测量仪、硬度计、多普勒超声测 试仪、建模软件、三维打印机、开放式炼胶(塑)机、无转子硫化仪以及平板硫化仪等。所述装 置只是为了用于实现本发明要解决的技术问题而选择，而不是本发明所必需要选用的，本 领域技术人员完全可以选择其他功能相近的设备和装置来实现本发明的制作方法。
本发明的多功能柔性人台模拟了人体软组织的柔性和弹性性能，使设计师立体裁 剪时能更精确的把握人体的体型和受力变形情况，从而设计出更适体的服装，满足了服装 设计师的设计需求；其也具有一定的统计意义，能替代现有的硬质人台进行服装的设计和 立裁，能替代真人进行服装试穿，展示服装试穿效果，尤其是内衣产品的试穿，消费者可以 更直观、更理性地把握服装的试衣效果；同时，本发明为相关领域人台模型的研发提供参 考，其探讨了一种多功能柔性人台仿真研制的方法，为后续相关人台的研发提供了理论依 据，同时对相关领域人体模型的研发也提供了重要的参考价值。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发 明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选 择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员 能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
1.一种多功能柔性人台，其特征在于，所述人台的外形为去除头部、手臂和小腿的女性身体模型，其包括骨骼层、肌肉层、皮肤层和乳房，完成所述各层需要的模具均按照人体的力学性能和三维形态制成，所述骨骼设置在所述人台的最内层，所述肌肉层设置在所述骨骼外部，所述皮肤层设置在所述肌肉层的外部，所述乳房设置在所述肌肉层和皮肤层之间。
2.根据权利要求1所述的多功能柔性人台，其特征在于，所述骨骼层、肌肉层、皮肤层和乳房根据测量的女性身体皮肤和肌肉层结构特点进行定位。
3.根据权利要求2所述的多功能柔性人台，其特征在于，所述骨骼采用快速成型技术打印而成。
4.根据权利要求2所述的多功能柔性人台，其特征在于，所述肌肉层的材料为海绵，其浇注在所述骨骼层的外部。
5.根据权利要求2所述的多功能柔性人台，其特征在于，所述皮肤层的材料为硅胶，其浇注在所述肌肉层的外部。
6.根据权利要求2所述的多功能柔性人台，其特征在于，所述乳房按照实际尺寸在模具里浇注成型。
7.一种制作权利要求1-6所述的多功能柔性人台的方法，其特征在于，包括以下步骤 51.采用皮肤弹性测量仪和硬度计获取数百个人体样本的皮肤弹性和软组织硬度，取其均值，分析其力学性能，并将人体数据与材料数据的量值进行转化； 52.采用多普勒超声测试仪获取人体不同层次软组织的厚度数据； 53.根据步骤SI和S2分析得出的人体力学和物理性能数据，找出与人体皮肤层和肌肉层的弹性性能以及硬度等效的高分子材料，进行对人体不同区域的材料性能的仿真模拟； 54.通过三维扫描获取数百个真实人体的三维体表形态数据，并通过人体体型统计获得具有代表意义的人体体型；通过三维扫描获取人体骨骼三维数据； 55.在计算机中完成人体骨骼和皮肤层数据在三维空间位置的匹配，并根据得到的人体不同层次软组织的厚度数据，对人体三维数据进行骨骼、肌肉层和皮肤层的分层建模，构建计算机虚拟人台模型； 56.验证计算机虚拟人台与实际统计人体尺寸的差异性； 57.根据步骤S3所选择的高分子材料，制作模具，浇注材料，完成多功能柔性人台的制作。
8.根据权利要求7所述的多功能柔性人台的制作方法，其特征在于，所述步骤SI和步骤S2中人体皮肤弹性、人体软组织硬度和人体不同层次软组织厚度的测量位置为对服装设计有影响的多个关键点。
9.根据权利要求7所述的多功能柔性人台的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中的高分子材料为根据测试数据利用硫化技术开发出的不同弹性的高分子材料，然后测试其性能与人体性能的匹配度。
10.根据权利要求7所述的多功能柔性人台的制作方法，其特征在于，所述步骤S5中，首先，对肌肉层和皮肤层建模，根据多普勒超声测试仪获取的人体不同部位的厚度，利用由点拟合成线，再由线拟合成实体的方法进行建模；然后，对骨骼进行建模，将骨骼层与肌肉层和皮肤层的数据进行匹配和验证；最后，对乳房部分进行局部单独建模。
全文摘要
本发明公开了一种多功能柔性人台及其制作方法，所述人台包括骨骼层、肌肉层、皮肤层和乳房。所述制作方法为获取数百个人体样本的皮肤弹性和软组织硬度，以及人体不同层次软组织的厚度；根据上述信息得出的人体力学和物理性能数据，找出等效的高分子材料对人体不同区域进行仿真模拟；获取人体的三维体表形态数据和骨骼三维数据；构建计算机虚拟人台模型；验证虚拟人台与实际统计人体尺寸的差异性；完成多功能柔性人台的制作。本发明具有一定的统计意义，能替代现有的硬质人台进行服装的设计和立裁，能替代真人展示服装试穿效果，满足了服装设计师的需求，也可替代消费者进行服装试穿，尤其是内衣产品的试穿。
文档编号A41H5/00GK103027412SQ20121057256
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者郑嵘, 张虹宇, 李健, 张天娇, 刘海晶, 潘容易, 王颖 申请人:北京服装学院, 北京爱慕内衣有限公司