专利名称：定制化鞋垫的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种鞋垫的设计方法，尤其涉及一种全程电脑操作的个性化程度和舒 适度更高的定制化鞋垫的设计方法，属于鞋垫的生产领域。
背景技术：
鞋的舒适度主要由两方面来控制，一个是鞋腔的舒适度，另外一个是鞋垫的舒适 度。鞋腔的舒适度主要与鞋腔的形状、所用材料和鞋的不同款式有关；而鞋垫的舒适度所涉 及的方面更为重要，主要包括足底部的形状、足底部的轮廓以及足底部曲面的变化规律等。 同时由于人在正常的运动中，步态的开始源于足跟的底部，而步态的结束也止于拇趾的底 部，因此在整个步态中人体与地面的相互的作用力最终体现到足底与鞋之间的界面上，这 个界面就是所说的鞋垫。因此，鞋垫所具有的最基本的作用便是分散压力的集中，保护足底 组织的安全。由上可知，鞋垫对于所有人、尤其是对于部分需要保护足底健康的人来说是非 常重要的。鞋垫的功能除了能够分散足底压力的集中，保护足底的软组织的安全外，还能够 对不正常的步态进行校正，这种鞋垫为极具个性化的矫形鞋垫，一般为订制化加工，所以也 称为定制化鞋垫。在传统鞋垫(包括定制化鞋垫)的设计方法中，需要建立足部的石膏模型，同时鞋 垫的制作和设计需要非常有经验的技术人员花费数日并经过反复的修改才能够完成，费时 费力而且无法完成精确的批量生产，限制了鞋垫尤其是定制化鞋垫产业的发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述问题而提供一种全程电脑操作的个性化程度和 舒适度更高的定制化鞋垫的设计方法。本发明通过以下技术方案来实现上述目的本发明包括鞋垫轮廓设计、鞋垫三维结构设计、鞋垫材料选择，其中，所述鞋垫轮 廓设计的流程为采集足部图像一确定图像关键点一测量各部位尺寸一确定鞋垫底样尺寸 —形成鞋垫底样图一完成鞋垫底样设计，所述设计流程中的“确定图像关键点”、“测量各部 位尺寸”、“确定鞋垫底样尺寸”、“形成鞋垫底样图”都是使用图像处理软件在电脑中完成；本发明的创新之处在于所述鞋垫轮廓设计流程中的“采集足部图像”的方法是通过足底光学扫描仪、三 维激光扫描仪、三维摄像成像仪获取测试者足底部的图像和足部三维模型，并按1 1的比 例进行保存。通过光学和激光扫描的方法获取图像和模型，不但简单、快速，而且精度高，有 利于鞋垫的各部位尺寸的精准计算；所述设计流程中的“确定鞋垫底样尺寸”的方法是实际鞋垫底样各部位尺寸与足 部图像中测量所得各部位尺寸的对应关系分别如下拇趾里段宽=拇趾轮廓宽-拇趾边距X 20% (系数)，
小趾外段宽=小趾轮廓宽_小趾边距X 88% (系数)，第一跖趾里段宽=第一跖趾轮廓宽-第一跖趾边距X36% (系数)，第五跖趾外段宽=第五跖趾轮廓宽-第五跖趾边距X35% (系数)，腰窝外段宽=腰窝轮廓宽-腰窝边距X80% (系数)，踵心全宽=踵心全宽-踵心里边距X 45% -踵心外边距X 40%，鞋垫长=脚长-5mm的后容差+20mm，拇趾外突点部位尺寸=拇趾外突点长度_5mm，小趾外突点部位尺寸=小趾外突点长度_5mm，第一跖趾关节部位尺寸=第一跖趾关节长度_5mm，第五跖趾关节部位尺寸=第五跖趾关节长度_5mm，腰窝部位尺寸=腰窝部位长度_5mm，踵心部位尺寸=踵心部位长度-5mm。经过多次实验并听取试穿者的反馈意见，我们最终确定上述比例为最佳比例，在 同等材料的前提下，可以获得最佳的舒适度。作为本发明的进一步改进，所述鞋垫三维结构设计的设计方法包括将鞋垫轮廓 图与所采集的足部三维模型在计算机中进行拼接拟合，并根据足底部的曲线变化情况确定 鞋垫造型的弯曲弧度；根据足部的运动功能需求及特点将鞋垫轮廓内的曲面制作成为具有 不同凹凸度并与脚底部的曲面相对应的曲面。所述鞋垫材料选择的方法包括通过制作具有不同硬度、透气性、不同弹性的基础 鞋垫模型，让受试者通过穿着不同的材料的鞋垫并通过鞋垫压力测试仪进行测试来判断哪 种硬度和弹性的材料能够更好地缓解和分散足部的压力。经过以上步骤的处理，能够设计符合测试者足部形状特点的鞋垫，同时可以将已 设计好的数据参数在计算机中设置成为模块化，针对不同的人群设计不同的模块。本发明的有益效果在于由于本发明保证了数据计算的精准、确定了最佳的放样比例、结合了测试者的亲 身感受，所以采用本发明制作的个性定制化鞋垫，可以获得最佳的舒适度；
图1是本发明具体实施方式
中光学扫描获取的鞋垫订制的足底轮廓图；图2是本发明具体实施方式
中鞋垫轮廓设计的长度定位示意图；图3是本发明具体实施方式
中鞋垫轮廓设计的宽度定位示意图；图4是本发明具体实施方式
中鞋垫轮廓设计的定形示意图；图5是本发明具体实施方式
中足底部位压力测试的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步具体说明本发明包括包括鞋垫轮廓设计、鞋垫三维结构设计、鞋垫材料选择，其中，所述鞋 垫轮廓设计的流程为采集足部图像一确定图像关键点一测量各部位尺寸一确定鞋垫底样 尺寸一形成鞋垫底样图一完成鞋垫底样设计，所述设计流程中的“确定模型关键点”、“测量各部位尺寸”、“确定鞋垫底样尺寸”、“形成鞋垫底样图”都是使用图像处理软件(一般采用 CORELDRAW软件和专用软件)在电脑中完成。首先进行足部图像的采集通过光学扫描仪(这是我们的另一个专利技术，其结 构已经在另一个专利文件中具体描述，在此不再赘述)、三维激光扫描仪、三维摄像成像仪 获取鞋垫订制者足底部和足侧部的图像及足部三维模型，并按1 1的比例进行保存到电 脑，如图1所示，图中是鞋垫订制者足底部的轮廓图，实际应用中是以获取的真实足底图像 为基础的。接下来进行图像关键点的确定和各部位尺寸的测量，如图1所示，在鞋垫订制者 足底部1上确定数个关键点2，这些关键点2是通用的一些取点部位，而各部位尺寸的测量 也是按照标准的测量方法进行，在此不再赘述。鞋垫轮廓尺寸的确定是非常关键的一个环节，本实施方式中实际鞋垫轮廓各部位 尺寸与足部图像中测量所得各部位尺寸的对应关系分别如下拇趾里段宽=拇趾轮廓宽_拇趾边距X20% (系数)，
小趾外段宽=小趾轮廓宽_小趾边距X 88% (系数)，第一跖趾里段宽=第一跖趾轮廓宽_第一跖趾边距X36% (系数)，第五跖趾外段宽=第五跖趾轮廓宽_第五跖趾边距X35% (系数)，腰窝外段宽=腰窝轮廓宽_腰窝边距X80% (系数)，踵心全宽=踵心全宽-踵心里边距X 45% (系数)_踵心外边距X40% (系数)，鞋垫长=脚长-5mm的后容差+20mm，拇趾外突点部位尺寸=拇趾外突点长度_5mm，小趾外突点部位尺寸=小趾外突点长度_5mm，第一跖趾关节部位尺寸=第一跖趾关节长度_5mm，第五跖趾关节部位尺寸=第五跖趾关节长度_5mm，腰窝部位尺寸=腰窝部位长度-5mm，踵心部位尺寸=踵心部位长度-5mm。经过多次实验并听取试穿者的反馈意见，我们最终确定上述比例为最佳比例，在 同等材料的前提下，可以获得最佳的舒适度。在确定好实际鞋垫轮廓各部位尺寸后，需要再一次通过确定关键点的方式来制作 鞋垫轮廓图像。如图2所示，首先以脚后跟最后端确定各关键部位的长度；如图3所示，然 后确定各关键部位的宽度；如图4所示，通过长度和宽度确定关键点，将这些关键点连接起 来，并根据脚型进行曲线化，即得到鞋垫轮廓3。所述鞋垫三维结构设计的设计方法包括将鞋垫轮廓图与所采集的足部三维模型 在计算机中进行拼接拟合，并根据足底部的曲线变化情况确定鞋垫造型的弯曲弧度，然后 根据足部的运动功能需求及特点将鞋垫轮廓内的曲面制作成为具有不同凹凸度并与脚底 部的曲面相对应的曲面(图中不可视)。所述鞋垫材料选择的方法包括通过制作具有不同硬度、不同弹性、透气性的基础 鞋垫模型的基础鞋垫模型，让受试者通过穿着不同的材料的鞋垫并通过鞋垫压力测试仪进 行测试来判断哪种硬度和弹性的材料能够更好地缓解和分散足部的压力。如图5所示，受 试者踩在足底压力测试仪5的测试板上，只要其脚印6在图中的网格内都有效，足底传递给
5足底压力测试仪5的测试板的压力(也相当于患者足底受到的压力)通过数据线传递给电 脑4进行分析后对鞋垫的材质或厚度或形状作针对性的调整。
权利要求
一种定制化鞋垫的设计方法，包括包括鞋垫轮廓设计、鞋垫三维结构设计和鞋垫材料选择，其中，所述鞋垫轮廓设计的流程为采集足部图像→确定图像关键点→测量各部位尺寸→确定鞋垫底样尺寸→形成鞋垫底样图→完成鞋垫底样设计，所述设计流程中的“确定图像关键点”、“测量各部位尺寸”、“确定鞋垫底样尺寸”、“形成鞋垫底样图”都是使用图像处理软件在电脑中完成；其特征在于所述鞋垫轮廓设计流程中的“采集足部图像”的方法是通过足底光学扫描仪获取测试者足底部的图像并通过足部三维激光扫描仪采集足部三维的模型，并按1∶1的比例进行保存；所述设计流程中的“确定鞋垫底样尺寸”的方法是实际鞋垫底样各部位尺寸与足部图像中测量所得各部位尺寸的对应关系分别如下拇趾里段宽＝拇趾轮廓宽 拇趾边距×20％，小趾外段宽＝小趾轮廓宽 小趾边距×88％，第一跖趾里段宽＝第一跖趾轮廓宽 第一跖趾边距×36％，第五跖趾外段宽＝第五跖趾轮廓宽 第五跖趾边距×35％，腰窝外段宽＝腰窝轮廓宽 腰窝边距×80％，踵心全宽＝踵心全宽 踵心里边距×45％ 踵心外边距×40％，鞋垫长＝脚长 5mm的后容差+20mm，拇趾外突点部位尺寸＝拇趾外突点长度 5mm，小趾外突点部位尺寸＝小趾外突点长度 5mm，第一跖趾关节部位尺寸＝第一跖趾关节长度 5mm，第五跖趾关节部位尺寸＝第五跖趾关节长度 5mm，腰窝部位尺寸＝腰窝部位长度 5mm，踵心部位尺寸＝踵心部位长度 5mm。
2.根据权利要求1所述的定制化鞋垫的设计方法，其特征在于所述鞋垫三维结构设 计的设计方法包括将鞋垫轮廓图与足部三维激光扫描模型在计算机中进行拼接，并根据 足底部的曲线变化情况首先将鞋垫轮廓弯曲成相应的弧度，然后根据足部的运动特点将鞋 垫轮廓内的曲面制作成为具有不同凹凸度并与脚底部的曲面相对应的曲面。
3.根据权利要求1所述的定制化鞋垫的设计方法，其特征在于所述鞋垫材料选择的 方法包括通过制作具有不同硬度的基础鞋垫模型，让受试者通过穿着不同的材料的鞋垫 并通过鞋垫压力测试仪进行测试来判断哪种硬度的材料能够更好地缓解和分散足部的压 力。
全文摘要
本发明公开了一种定制化鞋垫的设计方法，包括包括鞋垫轮廓设计、鞋垫三维结构设计和鞋垫材料选择，其中，所述鞋垫轮廓设计的流程为采集足部图像→确定图像关键点→测量各部位尺寸→确定鞋垫底样尺寸→形成鞋垫底样图→完成鞋垫底样设计，其中，所述设计流程中的“采集足部图像”的方法是通过足底光学扫描仪获取测试者足底部的图像并通过足部三维激光扫描仪采集足部三维的模型，并按1∶1的比例进行保存；所述设计流程中的“确定鞋垫底样尺寸”方法是通过对足部图像中测量所得各部位尺寸进行数学计算后得到实际鞋垫底样各部位尺寸。根据本发明制作鞋垫，可以获得最佳的舒适度并满足安全需求，同时为精确化的鞋垫生产提供了可操作性。
文档编号G06F17/50GK101964010SQ20101029039
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者何有节, 周晋, 喻伟才, 张惟雯, 徐波 申请人:四川大学