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Rhino與Delcam鞋墊3D設(shè)計(jì)建模方法比較分析

來源：中國紡機(jī)網(wǎng)編輯部　發(fā)布時間：2013年08月14日

摘要：在功能鞋墊建模操作體驗(yàn)和實(shí)物鞋墊足底壓力分散效果兩方面，對通用建模軟件Rhino和專業(yè)建模軟件Delcam PowerSHAPE 在功能鞋墊設(shè)計(jì)上的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析。
關(guān)鍵詞: 鞋墊；建模；設(shè)計(jì)軟件

1 引言

在鞋類體育用品領(lǐng)域，功能鞋墊3D 設(shè)計(jì)建模近年來逐漸成為產(chǎn)品開發(fā)極為重要的一部分。對于一些運(yùn)動項(xiàng)目而言，精確設(shè)計(jì)的鞋墊可以提高專業(yè)運(yùn)動員的訓(xùn)練和競技水平[1]。可用于3D 設(shè)計(jì)建模的軟件有很多，如Rhino，Pro-e，AutoCAD 等，目前在鞋墊設(shè)計(jì)中，Delcam 公司開發(fā)的鞋類及其部件3D 設(shè)計(jì)系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)比較流行，而利用通用軟件建模的例子比較少見。隨著制鞋產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程不斷加速，將通用軟件應(yīng)用于功能鞋墊產(chǎn)品開發(fā)是除專業(yè)軟件外又一條值得探索的途徑。

本實(shí)驗(yàn)將從建模過程中的操作體驗(yàn)以及依據(jù)模型加工出的實(shí)物鞋墊足底壓力分散效果這兩方面，對通用軟件 Rhino 與Delcam 軟件進(jìn)行比較評測，以期為未來的功能鞋墊設(shè)計(jì)開發(fā)提供參考。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)儀器及材料

儀器：INFOOT 三維掃描儀，Novel-Pedar 足底壓力測量系統(tǒng)。
材料：EVA 發(fā)泡樹脂。
軟件：Delcam-Powershape 軟件、Rhinoceros 4.0。

2.2 Rhino 軟件建模

將INFOOT 三維掃描儀獲取的足部三維模型導(dǎo)入Rhino 軟件，借鑒矯形鞋墊設(shè)計(jì)方法[2], 并根據(jù)腳的骨骼結(jié)構(gòu)[3]，找出建模所需足部的關(guān)鍵部位, 根據(jù)足底的輪廓，生成鞋墊上表面結(jié)構(gòu)曲線。根據(jù)試驗(yàn)用鞋鞋楦底樣[4]，制作鞋墊下表面結(jié)構(gòu)曲線，如圖1 所示。

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圖1 使用Rhino 軟件設(shè)計(jì)的鞋墊結(jié)構(gòu)曲線

根據(jù)結(jié)構(gòu)曲線，放面成型，如圖2 所示。

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2.3 Delcam 軟件建模

根據(jù)Delcam 軟件鞋墊建模流程[5]，進(jìn)行受試者足底數(shù)據(jù)采集— 鞋墊底樣設(shè)計(jì)—鞋墊輪廓設(shè)計(jì)—鞋墊造型曲線構(gòu)建—鞋墊整體造型調(diào)整，

關(guān)鍵部位設(shè)定數(shù)據(jù)與Rhino 軟件一致，建模如圖2 示。

2.4 足底壓力測試

將模型導(dǎo)入CNC 雕刻機(jī)加工，在足部三維模型提供者的幫助下，使用Novel-Pedar 足底壓力測量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)物鞋墊壓力測試，控制步速1m/s，每雙鞋墊測3 次，每次時間20s。

3 分析及討論

3.1 操作體驗(yàn)分析

在線條控制上，Rhino 軟件可以通過控制點(diǎn)，方便快捷的調(diào)整，而Delcam 軟件雖然有調(diào)節(jié)桿，卻不易于掌控，在點(diǎn)的位置會形成尖突。然而，在繪制腳底輪廓時，Delcam 軟件線條易于自動跟蹤腳的底面輪廓，Rhino 軟件容易出現(xiàn)偏移。

在成型方面，Rhino 軟件與Delcam 軟件都有多種不同的成型方式。Delcam 軟件的智能曲面工具很強(qiáng)大，生成曲面便捷，可以自動計(jì)算擬合曲面。Rhino 軟件生成曲面相對來說條件要高些，在曲線未能接合情況下，曲面會出現(xiàn)起伏和不平。但就最終的成型結(jié)果來說，兩款軟件在曲面的平滑程度方面差別不大。

在模型觀察方面，Delcam 軟件對于導(dǎo)入的腳型直接顯示為渲染效果，腳各部位的細(xì)節(jié)可以很清楚的觀察到，可以直接在上面繪制結(jié)構(gòu)線。而Rhino 軟件則顯示為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，需要單獨(dú)渲染，才能觀察到細(xì)節(jié)部分，而且繪制結(jié)構(gòu)線的時候，渲染效果不能同步，需要一邊繪制一邊打開渲染進(jìn)行修改，比較麻煩。對比如圖3。

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在軟件操作環(huán)境上，Rhino 軟件對于硬件要求不高，功能強(qiáng)大，普適性強(qiáng)，運(yùn)算速度快，穩(wěn)定性高。Delcam 軟件對于硬件要求較高，配置一般的電腦運(yùn)行會出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象，運(yùn)算速度慢。

3.2 壓力數(shù)據(jù)分析

將足底壓力測試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，Rhino 軟件設(shè)計(jì)鞋墊和Delcam軟件鞋墊都取中間11 步數(shù)據(jù)，用Q-Q 圖篩除奇異值，整理如圖4、圖5 所示。

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由圖4、圖5 可知，在正常步速下，兩種鞋墊各部位的平均峰值壓力和平均峰值接觸面積差異很小，基本一致，可以說明，用兩種建模方式

制作的鞋墊，其物理構(gòu)型的差異很小。

4 結(jié)論

在鞋墊3D 建模設(shè)計(jì)中，Delcam 軟件的優(yōu)點(diǎn)在于渲染效果好，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)線的過程中能清楚的觀察到腳型，且貼著已有模型自動跟蹤獲取輪廓線功能強(qiáng)大，方便設(shè)計(jì)編輯，缺點(diǎn)在于對電腦硬件要求高。而Rhino 軟件的優(yōu)點(diǎn)在于對線的編輯及關(guān)鍵點(diǎn)的捕捉操作很流暢方便，占用電腦內(nèi)存空間較小。缺點(diǎn)在于建模步驟較為繁瑣。但從實(shí)物鞋墊的壓力數(shù)據(jù)對比可以看出，兩個軟件所建立出的鞋墊的物理構(gòu)型相差不大。

參考文獻(xiàn)
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