CADCAM矫形鞋垫制作技术
基于CAD_CAM集成的鞋楦快速逆向成型技术研究
·28· 计算机应用技术 机械 2006年第9期 总第33卷——————————————— 收稿日期：2006－03－10 基于CAD/CAM 集成的鞋楦快速逆向成型技术研究陆国栋，陈健，王进（浙江大学 CAD&CG 国家重点实验室，浙江 杭州 310027）摘要：研究了鞋楦的快速数字化原型技术，采用三维卤光扫描仪，快速获取原始数据；利用Geomagic 软件对点云进行诸如补洞，简化等有效处理，输出.obj 文件到自行开发的系统中；交互调整楦的初始位置并自动识别鞋楦的关键特征点，对鞋楦进行整体缩放或指定特征尺寸缩放；通过镜像，自动生成另一只对应鞋楦；数据以STL 格式直接输入到快速成型机进行加工，从而实现了三维扫描仪作为输入，快速成型机作为输出的集成CAD/CAM 系统。
关键词：鞋楦；逆向工程；点云处理；特征点；数字放码；快速成型中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1006－0316（2006）09－0028－04Research of shoe last RP based on CAD/CAM integrationLU Guo-dong ，CHEN Jian ，WANG Jin(State Key Lab. of CAD&CG at Zhejiang University ，Hangzhou 310027，China)Abstract ：Based on 3D scan, we generate the shoe last points cloud rapidly , which can be disposed of effective .By adjusting the initial position of the data cloud mutual, we can recognize the feature points automatically , then to form the feature sizes ,to change the shoe last sizes digital and display it in 3D.With the use of the mirror function, a pair of shoe last can be built. The ultimate data import into the RP machine directly and produce the practicality. The paper bring a method which has been accomplished that constitute a closed circle from 3D scan to RP manufacture rely on the ideal about CAD/CAM integration system.Key words ：shoe last ；RE ；points cloud processing ；feature point ；digital change ；RP制鞋业是我国重要的出口行业，但是目前大部分都是以代工的方式为国外加工，产品的设计和基于个性化需求的快速制造能力偏低。
CAD系统完美鞋式样平面样版
CAD系统完美鞋式样平面样版信息来源：一览鞋业英才网自从引进CAD以来，式样剪裁经历了巨大的变化，但是这些系统的操作员中又有多少能完全理解到底发生了什么，原因又是什么？这是一个大胆的声明，但本质上却是正确的。
不管是人工地、机械地，还是通过最精细的电脑系统，决不可能从曲线型的三维楦头上生产出完全精确的平面纸样。
平面样版无论如何，如果你知道自己设法获得的是什么，仍然有可能得到一个非常好的式样。
这一点可以通过缝合内外平面样版的前后中线，生成仅仅通过手指压力就能钳帮的帘布来证明。
它不会是完美的，在脚趾、后座和其它地方显示并不精确。
最初平面样版是通过在鞋楦上包裹一层面革并清理边缘的接缝以保留楦头近似的尺寸、形状和表面积制造而成。
将鞋面浸泡在水中并进行手工钳帮，这就足够了。
平面样版可以由多种方法制造而成，包括槽纹纸、塑料和车身皱纹胶带。
但必须将它们整平，这也是可能出现实际问题之处。
整平平面样版的过程也会告诉有经验的人很多关于楦头和特定鞋面在加工中将如何运转。
变形最大的地方要么出现折痕和褶皱，要么出现不适当拉伸和应变。
当进行鞋面钳帮时两种情况都可以被校正，而且只要鞋面材料是柔软可延展的，就能得到很好的结果。
完全理解可逆性因素很重要，以至于能够将修正和补偿嵌入纸样中。
这种情况下可逆性的本质就是在平面样版被弄皱的地方鞋面必须要伸展，整平的平面样版被拉长或切口暴露的地方鞋面要收缩。
使用手工钳帮和一定程度上的机器钳帮，鞋面在楦头四周会被压缩，因此长度和面积可以允许伸展。
在象这些外力钳帮、套楦、软拖鞋或袜内缝制等结构中，通过鞋面缝合缩短底线。
通过接缝的变化能够增加或减少鞋面的面积和长度。
所有这些都需要极其精确的式样和缝纫，因为只有很少或者没有留作误差的页边空白。
有人曾说过，制鞋是由不可能的东西制造可能的艺术，将楦头的圆形转变成鞋面成分的平面，然后再返回到鞋子的圆形。
而且在每一个阶段，我们都必须明白效果将会是什么、如何处理它们并开发技术以补偿所有你知道将会存在的误差。
ICB矫形鞋垫
ICB矫形鞋垫矫形鞋垫简介矫形鞋垫的研究及临床为患者和进一步的病例研究提供了一个真正的解决方案，是治疗方法的彻底革命，获得全球该领域著名专家的高度认可和广泛应用。
这就是高级生物力学疗法。
我作为一名专业康复治疗医师简单的告诉患者，矫形鞋垫是一种产品，可以改变地面，来适应穿着者的个人足部形状。
正如许多人都需要戴眼镜（技术上称之为视觉矫正），患有下肢生物力学异常或由这些异常引起的足部机械问题的人们需要穿着校正产品一足部矫形鞋垫。
/albums/history/28609777.html? IC B矫形鞋垫如果我们摘下眼镜，多数情况下我们依然能看到东西，但我们的眼睛会受到伤害！如果我们的下肢生物力学情况较差，但不穿着矫形鞋垫（不及时进行矫治），我们依然可以走路，但会导致我们的足部、膝盖、髋部和后背疼痛。
这是简单明了的解释帮助患者了解尽量穿着矫形鞋垫的重要性，并且是简单的“临床”解释。
选择矫形鞋垫一般人对于矫形鞋垫的观念，大部分仍处于只有严重扁平足或足部变形的状况，才需要穿着；对于小朋友的扁平足问题，多数的父母会认为是不需要矫正的。
从医疗的观点来看，我们建议不是所有的扁平足小朋友都需要矫正；但是中、重度的扁平足问题，若不从小时候(尤其在发育过程中)，先给予良好、正常的力学支撑与矫正，由于长期不适当的受力状况下，往往造成青春期或在中年的时候的膝、髋或脊椎疼痛问题，将会影响到其生活品质。
而除了这类型的足部需要矫正之外，糖尿病人由于血液循环功能较不好，更要特别注意其身体的最末端(足部的保养)，避免其受伤或因为压力不均所造成的伤口，这时候如何选择适合其足型的鞋垫或鞋子亦为重要课题。
扁平足治疗人的足部是非常复杂的结构，共有28块骨头，以及肌肉、肌腱与韧带结合而成。
于人类长期的演化过程中，双脚已可适应各种不同地表，例如：沙地、泥地、甚至坚硬的水泥地等；而调整的最大关键就在于内侧纵足弓的结构。
人的足部各有三个足弓，除了内侧纵足弓之外，还有外侧纵足弓与横足弓。
矫形鞋垫 贴面 制作工艺
矫形鞋垫贴面制作工艺
矫形鞋垫是为了纠正足部问题、提供舒适支持以及改善步态而设计的鞋垫。
贴面是矫形鞋垫的一部分，通常位于鞋垫的表面，与足底接触。
下面是矫形鞋垫贴面的一般制作工艺：
1.足部评估：在制作矫形鞋垫之前，需要对患者的足部进行详细
的评估。
这可能包括足部的形状、压力分布、步态分析等。
2.获取足部模型：通过使用足部扫描仪或其他足部成像技术，获
取患者足部的模型。
这可以提供足部的三维形状和结构信息。
3.制作贴面模型：利用足部模型，制作矫形鞋垫的贴面模型。
这
个模型将根据足部的形状和矫形需求进行设计。
4.材料选择：选择适当的材料作为贴面，这通常是柔软而耐用的
材料，以确保足部的舒适感。
5.切割和成型：利用贴面模型，使用切割工具将贴面材料切割成
符合足部形状的形状。
然后，将贴面材料进行成型，以确保与
足部的贴合度。
6.添加支撑和矫形元素：根据患者的矫形需求，可能需要在贴面
中添加支撑元素，例如凸起或凹陷，以调整足部姿势。
7.整合到鞋垫中：将制作好的贴面整合到矫形鞋垫的结构中，确
保其牢固而不会移动。
8.调整和定制：完成后，根据患者的感觉进行必要的调整，确保
鞋垫的舒适性和效果。
9.表面处理：最后，可能对贴面进行表面处理，使其更加平滑、
舒适，并确保其与鞋内部的其他部分良好结合。
制作矫形鞋垫的整个工艺需要专业的技能和设备，通常由足病医生、物理治疗师或专业的鞋匠完成。
CADCAM矫形鞋垫制作技术
CAD/CAM矫形鞋垫制作技术矫形鞋垫制作技术在90年代以前主要是两种制作方法,一种是传统石膏模型鞋垫制作方法,需对患者足部用石膏绷带取阴型、石膏阳形修型以及使用塑料板材进行高温成型或金属材料手工敲来制成个性化的鞋垫.这种制作技术的特点是鞋垫制作加工时间长、一般一双鞋垫制作须两天时间,同时对制作师技术和临床阅历要求特别高,需经过长时间专业知识学习和临床专业实践培训才能胜任.在美国,由于受传统手工制作鞋垫模式、足部矫形技术教育方式、国家经济较为富裕以及人们对足部疾患认知程度较高的影响,石膏取型制作的方法还广泛被使用.另一种鞋垫制作方法为半成品鞋垫配置方法,这种方法是将已经预制好各种型号系列的半成品鞋垫,经过简单加工调整完成,鞋垫的整个加工过程只需一个小时左右；由于这种技术对于鞋垫制作者知识技术、工作环境和设备要求不高,在亚洲和欧洲部分地区应用较为广泛.以上两种鞋垫制作方法,患者使用鞋垫时,通常需要买大一两号码鞋或者定制特殊矫形鞋,才能将鞋垫放入鞋中.由于鞋的加长和鞋的空间加大,其结果常常导致步行时前后足杠杆力臂加大,和足的有效包容作用降低；往往导致下肢生物力学对线发生变化,改变了患者正常的生理生物力学对线规,.对患者步行造成不益的影响.不同于以上两种鞋垫制作技术,CAD/CAM鞋垫制作技术是运用电脑分析和动态检查发现足部和脊柱所存在的缺陷,计算机系统把所获提取的信息通过鞋垫专用的设计软件,进行鞋垫具体设计.设计制作鞋垫时,除了根据患者足部畸形的特征、患者功能要求和选择放置鞋垫的鞋的类型以及选定鞋垫模型块外,在设定的矫形鞋垫模型快后鞋垫的具体设计时、可根据足底压力测量、3D等测量数据,智能化对鞋垫的厚度宽度、内外侧弓形状、患者疼痛点的位置等进行针对性、个性化、智能化的局部修改,最后通过数字加工机床制作出个性化、独一无二的鞋垫.它重点强调矫形鞋垫一定要与鞋的适配理念.对鞋或定制的矫形鞋的选择时,要求鞋本身应有内置鞋垫,而智能加工的鞋垫形状要与原鞋垫的大小形状吻合.这样才能更有效地保证鞋垫的作用.这种计算机鞋垫加工技术也可以网络将足部及鞋垫设计中所需的相关测检测量数据传直接递给足部矫形鞋垫中心制作中,设计制做出的美观、舒适的个性化矫形鞋垫.患者检查、评估、矫形鞋垫设计与制作整个制作过程只需1个小时.同时可以将患者制作过程中所有的数据保存在电脑中,真正实现高效、快速、科学化、数字化、个性化地设计制作鞋垫,是矫形鞋垫制作技术的发展方向.它的缺点是一次性设备投入大,一般全套设备须50-80万元,如果加上脊柱测量评估系统就需100万以上,比较适合于鞋垫制作量大的矫形鞋垫制作中心、广大医务工作者及鞋垫患者远程定制.。
鞋业用户通讯 - Delcam CADCAM 全 面 解 决 方 案
Delcam CRISPIN 作品欣赏鞋业用户通讯世界领先技术 一流专业服务2009年7月29日 第9期 本期导读→ 崭新的操作界面，更简洁，更人性化，图标命令更加美观形象，最合理的界面布局，使软件工作区域最大化，更符合用户的操作习惯。
→ 可直接在分片外部、内部和边缘添加纹理，调整修改贴附材质更方便， Ctrl/Shift 配合左键对材质进行缩放和旋转更实用。
→ 增加撤销、回复和实时自动保存命令，保证设计无丢失，提高设计效率。
→ 快捷方式命令更加完善，部分命令的快捷方式与Engineer 、PowerSHAPE 等其他软件统一，极大方便掌握和使用。
→ 输入的曲面（大底）的修改非常方便，可缩放曲面造型大小，改变颜色、位置等。
→ 材质预览效果更佳，更逼真。
→ 分片可产生内/外垫料，减少设计分片数量，从而缩短设计时间。
→ 选取设计元素更加方便，不必通过菜单命令，可直接选取任何设计元素。
→ 材质复制命令，可将某分片上贴附的材质复制到当前分片，同时两者形成群组关系，需更新材质时，只要更新一组分片中任一分片即可完成对整组材质更换，快速完成配色。
→ 其他新增功能，包括注释说明功能；建立帮脚命令图标，避免以往必须通过快捷键建立帮脚线的方式；隐藏功能增强，除分类隐藏显示，还可选择性隐藏。
Delcam 于2009年06月2-4日在广州琶洲展馆举行的2009年第十九届广州国际鞋类、皮革及工业设备展览会上隆重推出最新版本的 Delcam CRISPIN 鞋业全面解决方案，倍受参展厂商和客户好评。
展会现场，来自英国Delcam 的鞋业专家和Delcam 中国的技术及销售人员对Delcam CRISPIN 鞋业全面解决方案做了精彩的演示和讲解，得到了与会客户的热烈响应和一致好评，客户们更深入的了解Delcam CRISPIN 鞋业全面解决方案最新功能，充分领略Delcam “世界领先技术，一流专业服务”的宗旨。
Delcam CRISPIN 部分模块新版本略影：OrthoModel 矫形鞋垫专用CAD/CAM 系统，数字化矫形鞋垫专用系统柔性化，可满足所有的矫形鞋垫需求；易学易用,更容易从业人员操作；更快的速度，更高的质量，更少的成本；矫形鞋垫确保我们脚更健康更舒适。
矫形鞋垫课程设计案例分析
矫形鞋垫课程设计案例分析一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解矫形鞋垫的基本概念、作用及制作原理；2. 学生能够掌握矫形鞋垫的种类、材料及适用场景；3. 学生能够了解矫形鞋垫在我国医疗、康复领域的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决实际生活中的矫形鞋垫需求问题；2. 学生能够设计并制作简单的矫形鞋垫，具备一定的动手实践能力；3. 学生能够通过查阅资料、课堂讨论等方式，提升自己的信息检索和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到矫形鞋垫在关爱弱势群体、提高生活质量方面的重要性，培养关爱他人、服务社会的情感；2. 学生在学习过程中，能够积极探究、主动思考，形成科学、严谨的学习态度；3. 学生能够尊重他人的观点和成果，学会合作与分享，培养团队精神。
课程性质：本课程为实用技术类课程，结合理论与实际，注重培养学生的动手实践能力和创新精神。
学生特点：学生为初中生，具有一定的认知能力、动手能力和探究精神。
教学要求：教师应结合学生的特点和需求，采用启发式、讨论式、实践式等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学效果。
同时，注重过程性评价和终结性评价相结合，全面评估学生的学习成果。
二、教学内容1. 矫形鞋垫基本概念：介绍矫形鞋垫的定义、作用及其在康复领域的重要性；2. 矫形鞋垫的种类与材料：讲解不同类型的矫形鞋垫及其适用的材料，分析各种材料的优缺点；3. 矫形鞋垫的制作原理：阐述矫形鞋垫的设计原则和制作流程，探讨如何根据患者需求制作合适的矫形鞋垫；4. 矫形鞋垫的应用案例：分析实际生活中的矫形鞋垫应用案例，让学生了解其在不同领域的具体应用；5. 矫形鞋垫的制作实践：指导学生动手制作简单的矫形鞋垫，培养学生的实践操作能力；6. 矫形鞋垫发展趋势：介绍我国矫形鞋垫行业的发展现状及未来趋势。
教材章节关联：《初中生物》中关于人体骨骼、关节、肌肉等方面的知识，为本课程提供了理论基础。
矫形鞋垫的制作原理及应用共60页
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
矫形鞋垫的制作原理及应用
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生 —马卡 连柯(名 言网)
基于光栅投影的人体足部取形及个体性矫形鞋垫的设计和制作
基于光栅投影的人体足部取形及个体性矫形鞋垫的设计和制作一、研究背景及意义足部疾患是指由足部骨骼先天发育畸形或后期其他伤病所引起的骨骼变化，主要包括高弓足、扁平足、足旋前、踇外翻、胼胝、足底筋膜炎等不同病症，还有由其他疾病引起的内外翻足、糖尿病足等，如图1-1所示。
各种足部问题不但会产生局部症状，还会引起人体足部以上骨骼系统的对线不良，导致膝、髋、骨盆、脊柱椎体各部位关节出现问题，影响人体健康。
目前，足部疾患无法采用药物来进行根治，常使用矫形鞋垫对患者足部进行科学的辅助矫正。
矫形鞋垫能够直接矫正或支撑足部畸形部位，保持术后矫正肢位，补偿腿长和足长差，还可以改善站立、步行时足部的平衡状况，对足部健康发挥着重要作用。
（a）扁平足（b）足外翻（c）高弓足（d）拇指外翻图1-1常见足部疾病矫形鞋垫是以足部生物力学为基础，结合EVA、硅胶等材料特性，以适应足部病变患者穿着的鞋垫。
目前，根据矫形鞋垫针对的病征患者人群不同，其设计结构及功能不同，种类可大致包括扁平足鞋垫，高弓足鞋垫，拇内外翻鞋垫等，如图1-2所示，图1-2（a）所示的扁平足鞋垫是在足弓位置处设计适当凸起结构，用于支撑塌陷足弓，使足底压力均匀分布到足前掌和后跟，减少行走对足部的伤害，纠正扁平足；图1-2（b）中的高弓足鞋垫多利用柔软、高弹性的硅胶材料制作，增加脚掌与鞋垫接触面的缓冲弹性，改变重心，并同时于足弓处根据患者足弓高度设计适当的支撑，减轻脚掌与脚跟的负重，缓解长期行走站立引起的脚后跟疼痛并预防其他并发症的产生；图1-2（c）中的拇内外翻矫形鞋垫是对拇指两侧施加适当压力，改善拇指内外翻的角度及受理情况，缓解及限制其畸变进一步发展；跟骨骨刺鞋垫是利用柔性材料结合足底压力分布特性进行设计，并在足跟部设计凹面结构，降低足跟受力情况，缓解疼痛；图1-2（d）所示的糖尿病足鞋垫主要是针对糖尿病患者不同程度的下肢血管病变导致足部产生炎症或溃烂，为防止患者足部坏疽情况进一步发展，糖尿病足鞋垫设计有专门可拆卸的结构模块，可有效缓解足底溃疡面的加剧，使足底面压力分布情况合理改善，并采用热塑性材料进行制作，患者长期穿戴后，会根据患者足底形状发生部分形变，进一步提升足底与鞋垫接触面的吻合度，可有效的预防及抑制病情进一步发展。
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CAD/CAM矫形鞋垫制作技术
矫形鞋垫制作技术在90年代以前主要是两种制作方法,一种是传统石膏模型鞋垫制作方法,需对患者足部用石膏绷带取阴型、石膏阳形修型以及使用塑料板材进行高温成型或金属材料手工敲来制成个性化的鞋垫.这种制作技术的特点是鞋垫制作加工时间长、一般一双鞋垫制作须两天时间,同时对制作师技术和临床阅历要求特别高,需经过长时间专业知识学习和临床专业实践培训才能胜任.在美国,由于受传统手工制作鞋垫模式、足部矫形技术教育方式、国家经济较为富裕以及人们对足部疾患认知程度较高的影响,石膏取型制作的方法还广泛被使用.另一种鞋垫制作方法为半成品鞋垫配置方法,这种方法是将已经预制好各种型号系列的半成品鞋垫,经过简单加工调整完成,鞋垫的整个加工过程只需一个小时左右；由于这种技术对于鞋垫制作者知识技术、工作环境和设备要求不高,在亚洲和欧洲部分地区应用较为广泛.以上两种鞋垫制作方法,患者使用鞋垫时,通常需要买大一两号码鞋或者定制特殊矫形鞋,才能将鞋垫放入鞋中.由于鞋的加长和鞋的空间加大,其结果常常导致步行时前后足杠杆力臂加大,和足的有效包容作用降低；往往导致下肢生物力学对线发生变化,改变了患者正常的生理生物力学对线规,.对患者步行造成不益的影响.不同于以上两种鞋垫制作技术,CAD/CAM鞋垫制作技术是运用电脑分析和动态检查发现足部和脊柱所存在的缺陷,计算机系统把所获提取的信息通过鞋垫专用的设计软件,进行鞋垫具体设计.设计制作鞋垫时,除了根据患者足部畸形的特征、患者功能要求和选择放置鞋垫的鞋的类型以
及选定鞋垫模型块外,在设定的矫形鞋垫模型快后鞋垫的具体设计时、可根据足底压力测量、3D等测量数据,智能化对鞋垫的厚度宽度、内外侧弓形状、患者疼痛点的位置等进行针对性、个性化、智能化的局部修改,最后通过数字加工机床制作出个性化、独一无二的鞋垫.它重点强调矫形鞋垫一定要与鞋的适配理念.对鞋或定制的矫形鞋的选择时,要求鞋本身应有内置鞋垫,而智能加工的鞋垫形状要与原鞋垫的大小形状吻合.这样才能更有效地保证鞋垫的作用.这种计算机鞋垫加工技术也可以网络将足部及鞋垫设计中所需的相关测检测量数据传直接递给足部矫形鞋垫中心制作中,设计制做出的美观、舒适的个性化矫形鞋垫.患者检查、评估、矫形鞋垫设计与制作整个制作过程只需1个小时.同时可以将患者制作过程中所有的数据保存在电脑中,真正实现高效、快速、科学化、数字化、个性化地设计制作鞋垫,是矫形鞋垫制作技术的发展方向.它的缺点是一次性设备投入大,一般全套设备须50-80万元,如果加上脊柱测量评估系统就需100万以上,比较适合于鞋垫制作量大的矫形鞋垫制作中心、广大医务工作者及鞋垫患者远程定制.。