Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современная теория и методология проектирования обуви 10
1.1. Биотехнические вопросы проектирования обуви 10
1.2. Исследование и развитие бесконтактных способов получения антропометрических данных стопы 14
1.3. Использование зб-сканера для получения пространственных данных о стопе 31
Выводы по 1 главе 38
Глава 2. Автоматизированное выделение сечений стопы и колодки по данным зб-сканера 40
2.1. Обоснование выбора формата моделирования в разработанном программном модуле 40
2.2. Алгоритм выделения сечений стопы и колодки по данным зб- сканера 56
2.3. Автоматическое построение сечений колодки в разработанном программном модуле 61
2.4. Биометрические соотношения, определяющие рациональную форму и размеры сечений колодки 66
Выводы по 2 главе 74
Глава 3. Проектирование обувных колодок на основе полученной зб-модели стопы 75
3.1 .Технология конструирования каркаса обувных колодок по данным о сечениях стоп - 75
3.2. Алгоритм построения каркаса колодки, с учетом скорректированных сечений 84
3.3 Визуализация пространственных объектов 97
Выводы по 3 главе 108
Глава 4. Разработка современного программного комплекса для проектирования колодок 110
4.1 Системы автоматизированного проектирования обуви 110
4.2. Конструирование сечений стопы по данным, полученным с помощью зб- сканера 117
4.3. Корректировка сечений колодки, с учетом полученных сечений стопы 125
4.4. Построение каркаса колодки 128
Выводы по 4 главе 132
Основные выводы по работе 133
Список литературы 136
- Исследование и развитие бесконтактных способов получения антропометрических данных стопы
- Алгоритм выделения сечений стопы и колодки по данным зб- сканера
- Алгоритм построения каркаса колодки, с учетом скорректированных сечений
- Конструирование сечений стопы по данным, полученным с помощью зб- сканера
Введение к работе
Легкую промышленность характеризует большой ассортимент продукции, выпускаемой с применением разнообразных процессов производства. Следует отметить, что в условиях быстрого совершенствования промышленных изделий их моральный износ постоянно ускоряется. Поэтому темпы проектирования — важный показатель развития научно-технического прогресса в промышленности [1, 81, 83, 84].
Представление и обработка графической информации проектировочной деятельности в настоящее время связаны с системами автоматизированного проектирования (САПР), которые стали важным звеном современной технологии производства сложных изделий, создания новых объектов, разработки технологических процессов.
Наиболее эффективным является ЗБ-проектирование, позволяющее без дополнительных построений просмотреть виртуальный прототип изделия со всех требуемых положений в пространстве [95]. ЗБ-модель имеет реалистичный вид изделия, а это важно, так как графика - это наиболее эффективный способ представления информации. К тому же, при модификации определенных моделей можно создать несколько вариантов и выбрать наиболее подходящий с точки зрения модных инноваций. А возможность хранения виртуальных прототипов изделий и отработанных для них конструктивных решений позволяет возвращаться к любому этапу создания модели или копировать отдельные иллюстративные элементы для их доводки.
Современные САПР должны обеспечивать пользователю работу в интерактивном режиме, оперативный доступ к графической информации и эффективные средства ее обработки. Цель автоматизации проектирования - повышение качества, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и повышение производительности труда инженерно- технических работников, занятых проектированием.
Наилучшая форма организации процесса проектирования достигается при применении САПР - комплекса средств автоматизации проектирования. В комплекс средств автоматизации проектирования наряду с техническим, математическим и другими видами обеспечения входит программное обеспечение [2, 85, 86].
В настоящее время существует огромное количество разнообразных САПР, в том числе и САПР обуви. Но, тем не менее, большинство из них так и не решают задачи перехода от форморазмеров стопы к форморазмерам колодки. Поэтому создание такой методики и системы автоматизированного проектирования продолжает оставаться актуальным и по сей день.
Целью работы является разработка методики проектирования обуви на основе виртуальной визуализации поверхности стопы.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи: анализ существующих методов обмера стоп и разработка современного способа получения трехмерных антропометрических данных стопы; разработка методики создания трехмерной модели каркасной поверхности стопы с использованием ЗБ-сканера (РесЬаБ ЗБ Роо1зсаппег); анализ существующих способов проектирования колодок и разработка новых методик проектирования колодок; разработка методики и программного комлекса для реализации процессов проектирования обуви на основе виртуальной визуализации поверхности стопы;
Методы исследования и технические средства решения задач. В работе использованы общенаучные методы и приемы исследований: анализ существующих методов обмера стопы и проектирования обуви; методики антропометрических исследований стоп; математические модели преобразования формы и размеров стопы в параметры колодки; теории алгоритмизации и программирования; методы антропометрии, биомеханики и конструирования изделий из кожи;
Для решения поставленных задач использовались следующие технические средства: трехмерный лазерный сканер «Pedus 3D Footscanner», дигитайзеры, графопостроители; язык программирования C++Builder 6.0; трехмерный комплекс "Maya" и встроенный язык программирования некоторые программные продукты сторонних разработчиков. Научная новизна работы заключается в: разработке новых технологических решений процесса проектирования колодок; создании метода отображения пространственных данных о стопе в виде каркасной системы с использованием ЗБ-сканера (Pedus 3D Footscanner); разработке методов и алгоритмов позволяющих осуществить переход от пространственных данных о стопе к пространственным данным о колодке; создании программного комплекса для проектирования колодок и обуви с использованием современных программных комплексов;
Практическая значимость: разработка методики получения антропометрических данных о стопах для автоматизированного проектирования обувных колодок; разработка технологии получения трехмерных данных о стопе и колодке; разработка методики проектирования обуви на основе данных, полученных с помощью ЗБ-сканера (Рескш ЗБ Footscanner); возможность получения полной информации о форме и размерах стоп, которая достаточна для автоматизированного проектирования технологической оснастки обувного производства; разработка новых методик проектирования колодок; создание программного обеспечения для реализации процессов проектирования обуви на основе виртуальной визуализации поверхности стопы;
Реализация результатов. Созданная методика и современное программное обеспечение может использоваться на предприятиях индивидуального пошива обуви и на ортопедических фабриках, а также для массового производства.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации и результаты работы доложены на конференциях и заседаниях кафедры «Художественное моделирование, конструирование и технология изделий из кожи» (бывшее название кафедры - «Технология изделий из кожи») Московского государственного университета дизайна и технологи. Полученные результаты апробированы и внедрены в учебный процесс на кафедре «Художественное моделирование, конструирование и технология изделий из кожи» МГУДТ.
Публикации. Основные положения проведенных исследований отражены в 6 печатных работах (3 из перечня ВАК):
Фукин В.А., Сказкин A.B., Буй В.Х. Информационный метод проектирования обуви на базе ЗБ-биометрии. Сообщение 2. Перспективы проектирования конструкций обуви. // Дизайн и технологии. - М.: МГУДТ, 2008.-№9(51).-с. 31-40.
Фукин В.А., Сказкин A.B. Построение сечений стопы по данным, полученным с помощью ЗБ-сканера (Pedus 3D Footscanner) // Дизайн и технологии. - М.-.МГУДТ, 2010. - № 16 (58). - с. 32-35.
Фукин В.А., Сказкин A.B. Методика проектирования обувной колодки на основе технологии трехмерного сканирования // Дизайн и технологии. -М.:МГУДТ, 2010. № 17 (59).
Фукин В.А., Сказкин A.B. Разработка методики проектирования обуви на основе виртуальной визуализации поверхности стопы. // Сборник докладов конференции «Молодая наука» IV Фестиваля науки. - М.: ИИЦ МГУДТ. - 2009.
Фукин В.А., Сказкин A.B. Разработка модуля выделения стандартных сечений из трехмерной модели, полученной с помощью ЗБ- сканера. // Тезисы докладов 62 научной конференции студентов и аспирантов «Молодые ученые - XXI веку», посвященной 80-летию университета. - М.: ИИЦ МГУДТ. -2010.-е. 177-178;
Фукин В.А., Сказкин A.B. Технология получения форморазме- ров обувной колодки на основе ЗБ-модели стопы. // Сборник докладов всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Молодая наука» V Фестиваля науки. - М.: ИИЦ МГУДТ. - 2010.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов по главам и по работе в целом, списка литературы. Работа изложена на 145 страницах машинного текста, включая 61 рисунок, 5 таблиц, список литературы из 116 наименований литературных и электронных источников.
Исследование и развитие бесконтактных способов получения антропометрических данных стопы
Фотографию как метод антропометрических исследований одними из первых применили В. В. Бунак и Л. П. Башкиров, придавая фотоснимкам значение документов, наглядно воспроизводящих особенности морфологической структуры человека и позволяющих получать качественную и количественную оценки путём их описания и измерения [1].
Используется фотография и для антропометрических замеров стопы. В Венгрии разработан фотостопомер (рис. 1.1, а), позволяющий с помощью системы зеркал получать фотопроекции стопы одновременно с четырёх сторон: спереди, с внутренней, наружной и плантарной. В Германии при обмере стоп используют фотоустановку, сходную с венгерской, но обработка фотопроекций и запись цифровой информации автоматизированы. Электронно-измерительный прибор позволяет определить любое число точек на сфотографированных стопах и фиксирует их положение в системе координат.
Разработанный В. 3. Ильченко (УкрНИИКП) прибор является комбинацией фотоплантографа и фотогабаритографа, позволяющей определять и фиксировать изображения габаритной зоны стопы или габаритной зоны колодки [3]. Для получения фотоплантограмм (рис. 1.1, д) стопа обследуемого устанавливается на перфорированные части опорной площадки и фотографируется.
К фотографическим способам исследований следует отнести и киносъемку с последующей покадровой расшифровкой формы и размеров стопы в разные фазы ходьбы. Впервые скоростная киносъемка для исследования биомеханики ходьбы в обуви различной жесткости использовалась И.Х. Бахтиаровым и К. М. Платуновым в 1930 г. Стопа снималась с наружной и внутренней сторон, спереди и сзади. Этот же способ был использован В. 3. Ильченко [4] для исследования изменения формы стопы при ходьбе. Киносъемка представляет исследователю богатый информационный материал, но вследствие разобщенности фаз движения на кадрах обработка кинограмм осложняется необходимостью их совмещения для фиксации положений стопы и изучения изменения размеров стоп в различные фазы движения.
Недостатки фотограмметрического способа заключаются в том, что он позволяет получать только плоское изображение объекта, обеспечивающее линейные проекционные размеры, что неприемлемо для обмера всей поверхности стопы. Кроме того, процесс получения фотоснимков измеряемых объектов является довольно сложным. Точность воспроизведения исследуемой формы зависит от правильной установки объекта и оптической системы, степени и характера освещенности, диафрагмирования, проявления негативов и т.д. Преимущество этого способа заключается в быстроте фиксации контура обследуемой стопы.
Фотографический способ, усовершенствованный с помощью электроники, названный фотоэлектронным, одновременно измеряет длину и ширину стопы. Прибор смонтирован в виде компактного ящика из эпоксидной смолы. На верхней поверхности ящика, где устанавливается исследуемая стопа, имеются две взаимно перпендикулярные рейки, которые ограничивают положение стопы. Внутри длинной продольной рейки вмонтированы фотоэлементы, измеряющие стопу. Преимущество этого устройства заключается в том, что не требуется длительного проявления и фиксации снимков, а сразу автоматически выдаются результаты обмера. Недостатком же является ограниченная информация об основных проекционных размерах стопы. К такому типу устройств относится французский фотоэлектрический при бор, на котором одновременно измеряют длину и ширину стопы. Прибор имеет несомненные преимущества и может обслуживаться низкоквалифицированным персоналом. Однако он не может дать точных данных о ширине стопы, так как фотоэлементы на ящике прибора расположены фиксировано и могут не соответствовать анатомическим точкам стоп различной длины.
Фотоэлектронный прибор, разработанный в США [5], для измерения стопы с применением телекамеры с матрично-адресуемым фотоприемником, сопряженной с компьютером, позволяет выводить результаты измерений на дисплей. Это устройство (рис. 1.2) выполнено в виде шкафа 1 со светонепроницаемыми стенками. Источник параллельных лучей света 9 освещает сверху опорную площадку 8, выполненную из прозрачного материала. Для установки ноги в правильное положение служит специальная площадка с пяточным упором 4, изображение тени стопы с помощью зеркал 3 направляют на камеру 2, которая содержит объектив 7 и фоточувствительный массив элементов в виде интегральной схемы 6. Сигнал элементов массива, описывающий положение и размеры тени стопы, поступает на компьютер 5, а результаты измерений выводятся на дисплей 10. Устройство предназначено для определения размера обуви без измерения объемных параметров, однако возможности его потенциально велики, так как измеряется контур габарита стопы, который содержит большую информацию о форме стопы. Устройство обеспечивает высокую скорость измерения и не содержит движущих частей, благодаря использованию цифровой телекамеры в системе с компьютером, что также является большим достоинством.
Алгоритм выделения сечений стопы и колодки по данным зб- сканера
Одно из самых перспективных направлений развития автоматизации обмера стопы - технология бесконтактного трехмерного сканирования. При этом предлагается сплошной обмер поверхности стопы с последующим анализом формы программными средствами, что дает возможность решить задачу полноценного автоматизированного обмера. Лазерные устройства сканирования позволяют осуществлять быстрый как для испытуемых, так и для пользователей, обмер стоп. Наряду с количественным анализом возможны впоследствии и качественные оценки. Трехмерное описание стопы с помощью сканера дает существенно большую информацию, чем при обмере другими способами.
Известны три основных направления, по которым развивалась технология трехмерного сканирования [15]: сканирование по точкам, по зонам и по полосам. Наилучшие результаты показала технология сканирования по полосам (как правило, со световой разметкой). Трехмерные устройства сканирования для обмера стопы разрабатываются на основе использования последней, сущность которой заключается в том, что на поверхность стопы проецируется световая полоса (часто лазерные лучи) или сетка и ее положение записывается внешними видеокамерами. Постепенно по мере сканирования модели от одного края до другого выстраивается точный образ ее поверхности и записывается трехмерная текстура.
В основе технологии трехмерного лазерного сканирования лежит метод определения множества трехмерных координат X, У, X отдельных точек на снимаемом объекте. Измерения выполняются с помощью высокоскоростного лазерного дальномера. Для перехода на следующий узел мнимой сетки луч лазерного дальномера после каждого замера разворачивается системой зеркал на некоторый заданный угол. Повышение плотности узлов в этой сетке увеличивает количество снятых точек и детализирует съемку.
Дальномер имеет высокую скорость измерений - от нескольких сотен до десятков тысяч операций в секунду. Координаты точек, полученные в результате сканирования объекта, объединяются в большие группы точек (от сотен до миллионов), называемые на практике облаками точек.
Принцип работы лазерного дальномера следующий: прибор посылает импульсы, которые отражаются от цели. Затем встроенный микропроцессор вычисляет расстояние на основании времени, которое прошло с момента отправки импульса до момента приема его отражения [19].
Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. При импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:где Ь - расстояние до объекта, с - скорость распространения излучения, t - время прохождения импульса до цели и обратно, п- показатель преломления среды, в которой распространяется излучение. Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отраженным от цели. Определив дальномером расстояние и зная угол отклонения лазерного луча в горизонтальной и вертикальной плоскостях, можно получить трехмерные координаты каждой точки. Они будут находиться в системе координат сканера. С помощью дополнительных операций и специализированного программного обеспечения можно привязать полученное облако точек к любой требуемой системе координат. Одним из самых точных и быстрых способов получения трехмерных моделей реальных предметов из методов лазерной дальнометрии является оптическая лазерная триангуляция [106-110]. Метод оптической лазерной триангуляции основан на освещении объекта лазерным лучом и регистрации отраженного от объекта излучения с помощью ПЗС-матрицы или иного регистрирующего оборудования. В наиболее распространенном случае форма объекта определяется путем вычисления координат точек линии, образованной проекцией растянутого в линию лазерного луча на сканируемый объект при условии пространственного разнесения лазера и регистрирующей видеокамеры. В таком случае лазерная линия будет повторять форму объекта в точке падения (рис. 1.11). Зная информацию о взаимном расположении источника лазерного излучения и регистрирующей видеокамеры, возможно вычисление реальных трехмерных координат точек поверхности сканируемого объекта путем обработки изображений, поступающих с видеокамеры. Полная модель сканируемого объекта получается путем смещения лазерной линии вдоль всей его поверхности. Точка падения лазера на поверхности объекта и регистрирующая видеокамера образуют в пространстве треугольник, зная параметры которого можно вычислить расстояние до облучаемого лазером участка поверхности сканируемого объекта, поэтому данный метод назван триангуляции (от латинского «МагщиЬт» - треугольник). Метод триангуляции известен с древних времен и использовался для геодезических задач, оценки расстояния до плавучих объектов и т.д. В пассивной триангуляции для вычисления координат используется только зрительное определение азимута до интересующего объекта. Позже появились методы активной триангуляции - на объект направлялся луч света с известным углом относительно положения наблюдателя. При применении источника света (в т.ч. лазера) в задаче триангуляции измерения ведутся в видимом диапазоне, поэтому данный метод получил название оптической триангуляции. С появлением лазеров метод оптической триангуляции получил качественный скачок. Узкий спектр и малое расхождение лазерного пучка позволили значительно повысить точность, а так же расширить диапазон измеряемых расстояний в триангуляционных измерениях.
Алгоритм построения каркаса колодки, с учетом скорректированных сечений
Таким образом, если объект имеет плавные очертания, для его моделирования лучше использовать NURBS-поверхность. Если есть сомнения в правильности выбора формата, все равно лучше начать моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов. Так как потом готовую модель можно преобразовать в сетку полигонов, в то время как обратное преобразование зачастую довольно сложно реализуемо.
Модели, созданные на основе неоднородных рациональных сплайнов Безье, могут состоять как из единой поверхности, так и из набора кусков, соединяющихся друг с другом подобно лоскутному одеялу. Но в любом случае получается гладкая поверхность.
Поверхности в NURBS-моделировании создаются на основе кривых. В то время как соединение друг с другом управляющих вершин приводит к формированию кривых, соединение друг с другом кривых приводит к формированию поверхности. Соответственно, типичный процесс NURBS- моделирования начинается с создания кривой, определяющей ребра, контуры и границы поверхности. Форма созданной поверхности определяется и контролируется изопа- раметрическими кривыми, форму которых, в свою очередь, определяют управляющие вершины. Таким образом, форма поверхности редактируется посредством манипуляции управляющими вершинами.
Любая NURBS-модель представляет собой некий набор NURBS- поверхностей, образованных NURBS-кривыми. Последние, в свою очередь, являются неоднородными рациональными сплайнами Безье. Данные кривые описываются математическими формулами — в итоге отпадает необходимость запоминать каждую точку кривой, достаточно знать координаты ее начала и конца и математическую формулу, описывающую кривую. Это позволяет создавать сложные криволинейные поверхности с небольшим числом управляющих вершин и легко избавляться от грубой огранки объектов, придавая им плавную искривленную форму путем простого увеличения детализации.
Основой NURBS-поверхности являются сплайны, называемые изопа- раметрическими кривыми. Данные кривые определяют кривизну поверхности и внешне представляют собой разнообразные линии (как прямые, так и разного рода кривые, а также контуры текстовых символов), форма которых определяется положением управляющих вершин, через которые она проходит. Основными элементами таких кривых являются управляющие вершины и редактируемые точки. Управляющие вершины задают форму кривой и именно их чаще всего создают при формировании кривой — эти вершины обычно немного отстоят от поверхности и их можно перемещать, вращать и т.д.
Плюсы и минусы моделирования на основе NURBS-кривых. При выборе метода создания конкретного объекта нужно учитывать несколько факторов. NURBS-кривые хорошо подходят для моделирования объектов, кото- рые можно строить путем стыковки друг с другом гладких фрагментов поверхности. Также очень удобно использовать NURBS-кривые для построения серийно выпускаемых промышленных изделий, в том числе обувных колодок, которые одновременно характеризуются точностью исполнения и обтекаемыми формами. Одним из основных преимуществ моделирования на основе NURBS-кривых является то, что их можно затем преобразовать в сетку полигонов. Но использование NURBS-кривых приводит к усложнению модели. Наличие большого числа кривых, определяющих поверхность, может заметно усложнить ее редактирование. Кроме того, иногда такие модели оказываются настолько массивными, что с ними невозможно работать в интерактивном режиме. Конечно, в данном случае все зависит от мощности компьютера. Другим недостатком использования NURBS-кривых является увеличение времени визуализации. Но, тем не менее, с учетом всех плюсов и минусов, наш выбор при проектировании колодки в разработанном программном модуле пал на NURBS-кривые, так как при изготовлении обувных колодок необходимо получить гарантированно предсказуемый гладкий и точный результат. 2.2. Алгоритм выделения сечений стопы и колодки по данным 3D- сканера
В разработанной нами методике одну из ключевых ролей играет процесс выделения сечений стопы из ее трехмерной модели, полученной на этапе сканирования, так как для представления поверхности колодки, по нашему мнению, более приемлемыми являются каркасы, образованные набором поперечно-вертикальных сечений и рядом пространственных контуров. Комплекс «Pedus 3D Footscanner» позволяет получить антропометрические данные о стопе, но в том виде, в котором они хранятся в прилагаемом к сканеру программном обеспечении они не применимы для дальнейшего проектирования колодок. Поэтому нами предложен способ выделения сечений стопы из пространственных данных, полученных с помощью этого 3D- сканера.
Конструирование сечений стопы по данным, полученным с помощью зб- сканера
Необходимо отметить важность предложенной характеристики поперечного сечения стопы X, как основы для проектирования сечений колодки.
Методики этих работ по преобразованию форморазмеров стоп в параметры обувной колодки основаны на богатейшем опыте разработчиков и научных исследованиях проектирования обувных колодок и представляют уникальные данные. По нашему мнению, все рассмотренные выше зависимости, а также базовые точки контуров сечений стопы необходимо учитывать и использовать в предлагаемой методике проектирования колодки. Важным отличием предлагаемой нами методики от рассмотренных в этой главе является то, что переход от форморазмеров стоп к форме колодки осуществляется не по полученным коэффициентам, а на основе визуальной коррекции уже существующей колодки-прототипа с учетом параметров отсканированной стопы. Однако все эти коэффициента (или часть из них, на усмотрение модельера-колодочника) можно использовать в качестве проверки правильности корректировки сечений колодки.
Проведен анализ двух основных форматов моделирования: сплайнового и полигонального. На основе этого анализа сделан вывод о необходимости использования в разработанном программном комплексе моделирования на базе МЖВЗ-кривых, так как он обеспечивает точность исполнения, плавные очертания и обтекаемые формы при построении серийно выпускаемых изделий, в том числе обувных колодок. Также важным преимуществом моделирования на основе МЛ1В8-кривых является то, что их можно при необходимости затем преобразовать в сетку полигонов. 2. Рассмотрены три способа получения шаблонов сечений колодки в разработанном программном модуле: сканирование готовых сечений на дигитайзере, выделение сечений из трехмерной модели колодки, полученной с помощью комплекса «Рес1и8 ЗБ РоогБсаппсг», автоматическое построение сечений с помощью радиусографического метода. Также проведен анализ систем ЗБ оцифровки. 3. Разработан алгоритм выделения сечений стопы из данных ЗБ- сканера. Изложены основные принципы работы программы, написанной для сортировки и фильтрации облака точек. 4. Проведен анализ основных зависимостей и соотношений из работ, посвященных разработкам методов проектирования внутренней формы обуви, который показал, что при построении поперечно-вертикальных сечений колодки существенную помощь оказывает характеристика поперечного сечения X, отражающая зависимость между размерами сечения по обхвату, высотой и шириной. Также для контроля произведенных корректировок предложено использовать соотношения Ок, Шк, Вк. Проектирование обувной колодки является сложным процессом, который подчиняется функциональным, конструктивно-технологическим и эстетическим требованиям и связан с решением задачи преобразования антропометрических и биомеханических данных о стопе в аналитические и геометрические параметры внутренней формы обуви [29]. Обычно этот процесс осуществляется в два этапа: -определение параметров перехода от форморазмеров стопы к параметрам внутренней формы обуви; -создание геометрического образа обувной колодки, т.е. конструктивного каркаса ее поверхности, который соответствовал бы геометрическим параметрам стопы и требованиям технологического процесса изготовления обуви [30]. Известны два независимых направления исследований по переходу от параметров стопы к параметрам колодки.
В основу одного из этих направлений положены накопление, совершенствование и преемственность эмпирических и эвристических приемов корректировки элементов формы уже существующих колодок, а также методов макетирования их эталонов. Они применимы в тех исследованиях, где требуется немедленная проверка каких-либо научных положений в отношении внутренней формы обуви, и представляют собой пока единственный путь в мелкосерийном производстве обуви, а также при ее изготовлении по индивидуальным заказам.
Второе направление включает в себя один из вариантов разработки эталонов колодок проектно-конструкторскими и моделирующими организациями. Это направление объединяет аналитические методы расчета параметров обувной колодки для комфортной внутренней формы обуви. Преобразование форморазмеров стоп в геометрические параметры обувной колодки отвечает современному уровню обувного производства. Возрастающие потребности населения в разнообразной обуви, частая смена и расширение ее ассортимента предполагают необходимость совершенствования формы и расширения ассортимента обувных колодок. Использование современных интенсивных методов проектирования и изготовления колодок призвано помочь внедрению автоматизированных методов проектирования[31].
Нами разработан метод, в основе которого лежит корректировка сечений стандартной колодки-прототипа в интерактивном режиме с учетом, полученных при помощи ЗБ-сканера, сечений стопы. Такой метод предоставляет модельерам и проектировщикам широкие возможности для создания и корректировки моделей колодок.
Как известно, в качестве основной исходной информации, используемой при проектировании внутренней формы обуви, являются данные стопы. Это могут быть как параметры условной сред нетипичной стопы, установленные в результате проведения антропометрических исследований, или, как в данном случае, параметры стопы любого человека, нуждающегося в изготовлении обуви по индивидуальной колодке.
При установлении взаимосвязи между формой и размерами сечений стопы и колодки нами предлагается в качестве основных условий выбрать обеспечение требуемых соотношений между:
