中国的鞋类产品在世界上的生产量和出货量都是居于榜首的，制鞋业的发展对我国国民经济有着重要的影响；随着社会的进步和科学技术水平的不断提高，人们对于鞋靴的个性化和舒适度的要求也日益增强，制鞋的技术水平对人们的生活品质起着关键性的作用[1]。

　　随着科学的不断进步与发展，三维造型技术也已经越来越成熟，鞋楦的设计有了新的发展契机，将三维CAD/CAM技术引入到鞋楦的设计中来，先让有经验的工人师傅打磨出木制样楦，然后通过仿形加工的方法获得一个样楦，接下来通过对样楦模型点云的采集，在计算机中生成一个鞋楦的数字化模型，将这个数字化模型存储起来，通过对鞋楦模型的参数化，可以实现产品同类化生产，将这些模型存为一些模型库，如果需要不同尺码的鞋楦模型，在计算机中调取出相对应的模型即可；如果有个性化需求的话，将对应尺码的鞋楦模型调出，改变其中局部的参数就能达到个性化的目的，这样既能大大提高鞋楦的生产效率，又能使鞋楦的设计变得多样化。因此，鞋楦设计已经进入到数字化的时代。

　　d绿色化趋势，随着资源的短缺和污染的加重，这就使越来越多的人们投入到新材料的研发之中，节省能源，保护环境。

　　传统鞋楦是先经过有经验的工人师傅打磨出来一个木制样楦，然后通过仿形加工的方法将聚酯塑料加工成样楦模型。这种制作鞋楦的方法制造周期长，精度和尺寸取决于制造者的经验，且不利于对鞋楦模型的局部修改，在现代社会创新和科技应用的时代中，已不能满足人们日益增长的不同需求，而且产品更新换代效率及其低下，不利于新产品的开发和市场占有率。因此，将鞋楦模型存为数字模型信息，这样可以方便设计人员对鞋楦模型局部的修改，以实现不同人群个性化定制的目的；方便设计人员对模型进行参数化控制，实现样楦模型的同类化，大大提高鞋楦的开发速度，方便设计人员对其操控，减少工人师傅的劳动强度，实现鞋楦“工人师傅带徒弟制”的传统方法向“数字化制造”的设计方法转变。所以，需要对样楦模型进行点云数据信息采集，将点云数据通过逆向工程的方法转化为数字化模型，并将其存储。如果需要使用，直接调取这个模型，然后生成加工程序加工出来就可以了；如果需要修改模型的数据（脚背高度或者脚掌宽度等），调取模型数据对模型进行参数化，直接修改模型的参数即可这样就可以满足人们个性化的需求。

　　因鞋楦表面反光严重，激光扫描仪不能直接获取鞋楦的点云数据，需进行多种方法尝试扫描，以取得最有效和最快捷的方法来获取鞋楦的点云数据。

　　扫描后的点云数据，利用业界普遍应用的杰魔软件对鞋楦的点云数据进行处理，因鞋楦是由多个曲面组成的，在对齐的时候很难找到特征点来将两块点云数据进行对齐，需要手动添加一些特征点，以便更好的将模型进行拟合处理。

　　在国内，许多知名大学和科学研究机构的相关人员都在研究CAD/CAE技术在鞋楦模型中的应用。1990年，重庆大学研究出来的CSC-Ⅱ系统水平较高，能够将CAD/CAE技术应用于鞋帮的造型中，这个系统能实现曲面拟合、分割、真实感渲染算法，开创了国内鞋楦从无到有的过程，实现了国内鞋楦从手工到数字化的过程的转变。

　　鞋楦是鞋的成型模具，又叫做鞋撑，鞋楦不仅决定鞋的样式和造型，更决定着鞋是否合脚，能否起到保护脚的作用[2]。20世纪鞋楦的工艺方法是以有经验的师傅用手工的方法通过经验打磨成的鞋楦模型为样楦，应用仿形铣的原理，利用制作鞋楦的机器，通过铣床将聚酯塑料生产成符合要求的样楦，这类样楦改变原来形状的能力差，并且生产的速度慢，产品的好坏不能够保证。

　　综上所述，在鞋楦的研究工作上已经取得了一定的成果，但在这些成果中仍然存在一些问题：

　　1）现代人的体格发生变化，生活和工作环境发生变化，且经常会出现类似脚码较大、脚型较宽和足弓偏差的人因鞋码和环境需求问题，无法配有合适的鞋码及鞋型等问题。

　　利用杰魔软件处理好模型后，导入到CATIA中，利用CATIA逆向工程模块将样楦的三维模型在计算机中重建出来，通过CATIA处理的模型会更加精确，更加接近模型的原始数据。

　　3）对鞋楦模型的局部修改仍然不方便，通过手工的方法将木制样楦打磨然后生产出来新的鞋楦太为繁琐。而且，如果对鞋楦模型变性要求大的情况下，也不利用工人师傅对其控制。

　　本课题研究的内容是利用逆向工程对鞋楦进行个性化设计。以现有鞋楦为原型，利用研究测量和建模的技术，还原产品的设计意图。通过对鞋楦逆向设计的实例，总结逆向工程技术在实际产品中的应用。以下是本课题将要研究或者解决的问题：

　　b智能化趋势，现阶段激光扫描仪扫描的数据繁琐，数据量过大，重复性的多，这就会使后续处理起来相当麻烦，而且在软件中的处理也相当麻烦，这就会使想来研发出一款智能识别的软件。

　　c协同化趋势，由于采集处理和三维重建不是在一个封闭的系统内进行的，这就有可能出现数据丢失、重复、误差等等，随着科技的进步，会使这些数据进行协同工作，保证后续处理的进行。

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　　因传统鞋楦存在制造周期长、成本高等问题，本文针对现有鞋楦设计加工中存在的问题，采用逆向工程结合三维建模的方法进行参数化设计。

　　鞋楦的设计和制造获得引人注目的成绩，随着CAD/CAE水平的发展，鞋模的设计水准会更加向前进步。总结其发展趋势，大致分为如下几个方面：

　　a集成化趋势，由于采集设备、点云处理软件、三维建模软件是相互独立的，所以应用起来非常繁琐，需要在这些软件中相互转换数据，使逆向重建的过程变得复杂，在将来会研发出一款将这几种软件集成到一体的软件。

　　本文介绍了鞋楦三维点云的获取与鞋楦逆向处理的过程，通过对鞋楦局部的参数化修改，满足人们对于鞋楦个性化的要求。采用了三维激光扫描仪来获取点云数据，使用Geomagic Studio逆向软件来处理获得的点云数据，通过点阶段、多边形阶段、曲面重建等多个阶段对鞋楦点云进行了处理，将处理后的三维模型导入到CATIA中将模型重建出来；将鞋楦分为鞋帮、顶部和底部三个部分，利用CATIA知识工程模块中的设计表功能对鞋楦底部进行参数化处理，通过周围的11点和中间主线个点对鞋楦底面重建；然后对保存的设计表进行添加或者修改，控制其对应的坐标来实现参数化；最后得出：采用逆向工程结合3D打印技术设计、制造鞋楦可大幅度减少鞋楦的设计周期，降低成本，为新工业时代产品设计和制造提供了更为简捷的方法。

　　在国外，已经有许多家企业在计算机辅助设计鞋楦系统的研发中取得了显著的成就，例如达尔康（DELCAM）公司和NEW LAST公司。英国达尔康公司是CAD/CAE/CAM一体化系统的专业供应商，在计算机辅助设计三维系统上的研究令人称赞，它研发出来的软件在各行各业中都得到了广泛的应用；NEW LAST公司研发的CAD/CAE软件能够将单独的楦头和不同的鞋模连接起来，在一个精确定义且封闭的区域内进行大或者小的修改，使意大利的制鞋业提升到了一个新的高度。

　　二十一世纪后，随着计算机辅助三维设计技术的不断发展，鞋楦的设计、制造已经到了一个新的阶段。二十一世纪是机器的时代，工厂机械化率几乎90%以上，原本的加工鞋楦模型的工艺因其速度慢、尺寸精密度低、形变能力弱等原因近乎淘汰，新兴的三维计算机辅助设计制造成为鞋楦模型制造的主力军，其中逆向工程技术也已广泛的应用到了鞋楦的设计中。