[实用新型]全自动完整鞋楦三维数据测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及鞋楦三维测量技术领域，具体涉及全自动完整鞋楦三维数据测量技术。

背景技术

鞋楦是制鞋的基础和重要模具，作为鞋子的母体，其在整个制鞋产业中占有很重要的地位，是制鞋工艺中鞋款式的基础，决定了鞋子的形状和穿鞋的舒适性，因此鞋楦设计要符合人体工程学的要求。目前，中国的制鞋业正面临着挑战，传统的手工制楦的方法制作周期长、精度低、生产效率低，严重制约整个制鞋产业的发展，因此必须对现行的制鞋工艺进行全面的自动化改造。随着计算机及CAD技术的快速发展，使得鞋楦设计与制造自动化成为可能，将CAD技术引入到鞋楦的设计制造中是改造传统的制鞋业，使其向信息化方向发展的关键，也是未来发展的方向，将已有的标准鞋楦进行三维测量，将模型数字化，再用CAD软件对鞋楦曲面进行三维设计，得到标准鞋楦的三维数据。使用CAD技术对鞋楦进行快速、精准设计的前提是要有精准、全面的鞋楦三维数字数据。

目前，对鞋楦的三维测量技术按照测量的原理进行分类，主要有接触式和非接触式测量。

1、接触式测量：接触式测量的典型代表就是三坐标测量机(CMM)，它的测量原理是将各种几何元素转化为点的坐标位置，三坐标测量机的特点是测量的精度较高，但是它的速度比较慢，测量过程需要人工干预，并且还需要对测量结果进行探头的半径补偿，尤其对于鞋楦这类对细节三维信息要求比较高的物体，接触式测量的探头很难做到那么小，更为严重的是接触式测量在固定鞋楦的位置会产生三维信息丢失，很难获得完整的鞋楦三维数据信息，这些缺点限制了它在鞋楦三维测量中的应用。

2、非接触式测量：非接触式测量的典型代表是光学三维测量，光学三维测量是通过运用光学和电子仪器非接触地获取被测物体三维数据的方法和技术。目前，鞋楦三维数据的光学测量方法主要有基于线结构光的方法、基于立体视觉的方法、基于RGB-D深度相机的方法和基于激光测量的方法。

(1)基于线结构光的方法：线结构光三维扫描基于光学三角法原理，其基本原理是由线激光器向被测物体表面投射线结构光条，通过相机拍摄经被测物体表面调制而发生变形的结构光图像，然后从携带有被测物体表面三维形貌信息的图像中计算出被测物体的三维数据。该方法具有非接触，扫描速度快，获取信息丰富，扫描精度高等优点。但是测量精度受物理光学的限制，存在遮挡问题，测量精度与速度相互矛盾，难以同时得到提高。已公开的通过线结构光扫描鞋楦三维信息的方法有四种，第一种采用四个激光器和八个相机，光路直射的方式，体积大，硬件成本高，多组激光器和相机标定过程复杂，在楦头和楦跟处会出现三维数据丢失；第二种采用三个激光器和三个相机，三组激光器和相机分别位于鞋楦的左上部，右上部和底部，该方式硬件成本比第一种低，但在楦头和楦跟处三维数据丢失更为严重；第三种同样采用多组激光器和相机，不同之处在于激光器和相机平行放置，通过高镜面反射原理获取光条变形图像进而提取鞋楦三维信息，该方法只是利用高镜面反射原理改变了相机和激光器的放置方式，同样没有解决以上两种方式的问题；第四种采用六个激光器和三个相机分成三组，每组包括两个激光器和一个相机，虽然由于激光器价格低于相机而降低了硬件成本，但为了避免每组两个激光器光条的相互影响，不能同时打开两个激光器，影响扫描速度，并且由于激光光条在楦头和楦跟出变化较快，很难得到完整的鞋楦三维数据信息，并且激光器数量的增加必然导致标定过程的复杂。以上四种方式还有一个共性的问题，就是鞋楦在扫描过程中要放置在玻璃平台上，而激光光线经过玻璃会产生折射效应，导致相机获取到的激光光条与实际位置有偏差，需要进行算法补偿，过程繁琐。