鞋楦曲线及围度的自动化测量算法

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1、《中国皮革》Vol.35No.222006年11月P121-123鞋楦曲线及围度的自动化测量算法AutomaticMeasurementAlgorithmsforCurvesandGirthsofShoeLast1211步月宾赵俭辉罗逸苇李文燕1浙江工贸职业技术学院2浙江香港科技大学先进制造研究所摘要：三维足部扫描仪可以得到鞋楦表面的点集，从而使曲线及围度的测量得以实现自动化。本文根据鞋楦尺寸检测方法的国家标准，提出了比现有的自动化测量系统更加接近手工操作的算法。曲线长度算法模拟了带尺于两点之间紧贴楦面的过程；围度算法则使用二维凸包算法模拟带尺与鞋楦表面之间的空隙，并细分为两点控制的围度

2、算法与三点控制的围度算法。算法通过实验加以验证，可以为鞋类舒适度研究提供更加精确的数据。关键词：鞋楦三维点集自动化测量Abstract：Pointcloudofshoelastsurfacecanbeobtainedby3Dfootscanner,whichmakesautomaticmeasurementpossible.ThepaperproposesmeasurementalgorithmsforcurvesandgirthsbasedonChinesestandards.Algorithmofcurvessimulatesthemanualmeasurementmethodwit

3、htape:contactingalonglastsurface.Algorithmofgirthsdecidedby2or3controlpointssimulatestheaperturesbetweentapeandlastsurfaceusing2Dconvexhullmethod.Thealgorithmsaretestedbyexperiment,andcanbeusedtogetfaithfulmeasurementresultsautomatically.Keywords：Shoelast,3Dpointcloud,Automaticmeasurement作为生产鞋类的基

4、础，鞋楦直接关系到成品鞋的造型，尺寸与质量。鞋楦形状复杂，外形尺寸众多，但其尺寸检测基本可分为三类：直线，曲线及围度。鞋楦的手工测量器具包括直尺，带尺，游标卡尺和一些专门的测量设备。至于鞋楦尺寸的定义及检测方法，不同的国家与公司有不同的规定[1,2]，我国也制订有专门的国家标准[3]。随着计算机及数字技术的发展，脚或楦的自动化测量成为可能。Bunch[4]使用三维数字化仪从脚的表面采集到34个特征点，从而得出测量结果。Liu[5]通过三维电磁数字化设备获得26个特征点，并用程序计算出23项脚的测量数值，包括长度，宽度，高度和角度。最近几年数字扫描技术的应用开始普及，像Vorum[6]公司

5、及Shoemaster[7]公司生产的三维扫描仪与相关软件。这些设备可以得到鞋楦等物体表面的点集，将物体的形状准确表达出来，进而实现曲线长度及围度的自动化测量。由于测量定义及方法的不同，现有的从国外引进的鞋楦尺寸自动化测量系统与我国的国家标准并不完全相符。以Vorum公司的系统为例，其结果中缺少像楦底样长度这样的曲线测量，而且其围度的测量方法与国内常见的手工操作过程不一致。因此，本文针对鞋楦曲线及围度的自动化测量算法进行研究，提出了符合我国标准的算法，并通过实验加以测试。1．手工测量方法1《中国皮革》Vol.35No.222006年11月P121-123按照鞋楦尺寸检测方法的国家标准，首

6、先要在楦体上标出需检测的相关部位点(如楦底前后端点，脚趾端点，踵心部位点，第一第五跖趾部位点，统口前后点等)。两点之间直线长度的测量使用游标卡尺，其方法与现有的自动化系统一样，所以本文不再赘述。曲线长度的测量使用带尺，以楦底样长度为例，其结果即使用带尺紧贴鞋楦，测量出的楦底前后端点之间的弧度曲线长度。鞋楦的围度包括楦跖围，楦跗围，楦兜跟围等，测量时以带尺零点对准楦体的起使测量部位点，围绕楦体一周以带尺同边对准同一测量部位点，读出带尺同边交合处的示值即为所测的相应围度。根据测量部位点的数目，鞋楦围度可分为两点控制的围度与三点控制的围度。以楦兜跟围(图1(a))为例，两点控制的围度构成了经过

7、两个控制点的平面，该平面垂直于鞋楦的侧面投影。由于在测量时操作者往往把带尺拉直，所以带尺与楦表面之间会出现一些空隙。以楦跖围(图1(b))为例，三点控制的围度经过三个控制点，但并不形成唯一的平面，原因在于带尺经过楦底面时，操作员往往将其拉直并经过底面的两个控制点。所以，三点控制的围度可视为由两个围长组成：沿上表面并经过三个控制点的围长，以及沿底面经过两个控制点并垂直于操作平台的围长。(a)(b)图1：鞋楦围度的手工测量，(a)楦兜跟