專利名稱：多功能柔性人臺及其制作方法
技術領域：
本發明涉及服裝領域，尤其涉及一種多功能柔性人臺及其制作方法。
背景技術：
人臺是指應用于服裝領域中的假人模型，它準確的反映了人體的各種尺寸信息參 數，真實地模擬了人體空間體表形態，能替代真人滿足服裝生產和流通中的各種功能需求， 是服裝領域一項不可或缺的重要工具。
在現代服裝產業中，人們對服裝舒適性的需求越來越高。如何提高服裝的舒適性 能、評價服裝著裝后的舒適性，已成為設計師們需要解決的重要問題。人臺是幫助人們實現 服裝的舒適性功能和評價舒適性的一個重要載體，人臺的仿真度越高，設計師對人體的把 握越精確，便更能研制出更合體的服裝。傳統的人臺多由玻璃鋼、泡沫、紙漿等材料制成，其 質感僵硬，不能模擬真人展示內衣的塑型和松緊度，設計師不能準確把握人體體表受力的 變形程度，不便于研制出符合人機工程學、更舒適的服裝。因此，研發一款體表形態仿真、且 具有柔彈性能的人臺具有重要的意義。發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明的目的是，提供一種多功能柔性人臺及其制作方法，以克服現有技術的人 臺質感僵硬，不能模擬真人展示內衣的塑型和松緊度，設計師不能準確把握人體體表受力 的變形程度等問題。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多功能柔性人臺，所述人臺的外形為 去除頭部、手臂和小腿的女性身體模型，其包括骨骼層、肌肉層、皮膚層和乳房，完成所述各 層需要的模具均按照人體的力學性能和三維形態制成，所述骨骼層設置在所述人臺的最內 層，所述肌肉層設置在所述骨骼層外部，所述皮膚層設置在所述肌肉層的外部，所述乳房設 置在所述肌肉層和皮膚層之間。
優選地，所述骨骼層、肌肉層、皮膚層和乳房根據測量的女性身體皮膚和肌肉層結 構特點。
優選地，所述骨骼采用快速成型技術打印而成。
優選地，所述肌肉層的材料為海綿，其澆注在所述骨骼層的外部。
優選地，所述皮膚層的材料為硅膠，其澆注在所述肌肉層的外部。
優選地，所述乳房按照實際尺寸在模具里澆注成型。
本發明還提供了一種多功能柔性人臺的制作方法，包括以下步驟
S1.采用皮膚彈性測量儀和硬度計獲取數百個人體樣本的皮膚彈性和軟組織硬 度，取其均值，分析其力學性能，并將人體數據與材料數據的量值進行轉化；
S2.采用多普勒超聲測試儀獲取人體不同層次軟組織的厚度數據；
S3.根據步驟SI和S2分析得出的人體力學和物理性能數據，找出與人體皮膚層和 肌肉層的彈性性能以及硬度等效的高分子材料，進行對人體不同區域的材料性能的仿真模 擬；
S4.通過三維掃描獲取數百個真實人體的三維體表形態數據，并通過人體體型統 計獲得具有代表意義的人體體型；通過三維掃描獲取人體骨骼三維數據；
S5.在計算機中完成人體骨骼和皮膚層數據在三維空間位置的匹配，并根據得到 的人體不同層次軟組織的厚度數據，對人體三維數據進行骨骼、肌肉層和皮膚層的分層建 模，構建計算機虛擬人臺模型；
S6.驗證計算機虛擬人臺與實際統計人體尺寸的差異性；
S7.根據步驟S3所選擇的高分子材料，制作模具，澆注材料，完成多功能柔性人臺 的制作。
優選地，所述步驟SI和步驟S2中人體皮膚彈性、人體軟組織硬度和人體不同層次 軟組織厚度的測量位置為對服裝設計有影響的多個關鍵點。
優選地，所述步驟S3中的高分子材料為根據測試數據利用硫化技術開發出的不 同彈性的高分子材料，然后測試其性能與人體性能的匹配度。
優選地，所述步驟S5中，首先，對肌肉層和皮膚層建模，根據多普勒超聲測試儀獲 取的人體不同部位的厚度，利用由點擬合成線，再由線擬合成實體的方法進行建模；然后， 對骨骼進行建模，將骨骼層與肌肉層和皮膚層的數據進行匹配和驗證；最后，對乳房部分進 行局部單獨建模。
(三)有益效果
本發明根據數百個真實人體的三維體表形態數據，通過人體體型統計獲得具有代 表意義的人體體型數據，并結合骨骼的三維數據，對采集的人體皮膚力學性能數據進行分 析并開發柔性材料，獲得能準確的展現人體的幾何形態、手感柔軟、可針扎、可塑型、可推擠 的無頭、無臂、分腿的柔性內衣人臺；本發明具有一定的統計意義，能替代現有的硬質人臺 進行服裝的設計和立裁，能替代真人展示服裝試穿效果，滿足了服裝設計師的設計需求，也 可以替代消費者進行服裝試穿，尤其是內衣產品的試穿，消費者可以更直觀、更理性地把握 服裝的試衣效果，同時，本發明對相關領域人體模型的研發也提供了重要的參考價值。


圖1為本發明實施例多功能柔性人臺的正面示意圖2為本發明實施例多功能柔性人臺的側面示意圖3為本發明實施例多功能柔性人臺的各模具疊加示意圖4為本發明實施例測試人體力學性能時的正面關鍵點示意圖5為本發明實施例測試人體力學性能時的右面關鍵點示意圖6為本發明實施例測試人體力學性能時的左面關鍵點示意圖7為本發明實施例測試人體力學性能時的背面關鍵點示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所 指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發 明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相 連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可 以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本 發明中的具體含義。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個 以上。
如圖1-3所示，本實施例的多功能柔性人臺的外形為去除頭部、手臂和小腿的具 有統計意義的女性身體模型，其模擬了人體皮膚、肌肉、骨骼和乳房等不同的組成形態和不 同的組成材質。在制作實體人臺時，充分考慮人臺各組成部分的材質的成型制作，以及不同 組成形態間的空間架構銜接方式。
本實施例的人臺包括骨骼、肌肉層、皮膚層和乳房，所述各層均按照人體的力學性 能和三維形態制成，且均根據測量的女性身體皮膚和肌肉層結構特點。所述骨骼采用快速 成型技術打印而成，其設置在人臺的最內層；所述肌肉層的材料為海綿，其澆注在所述骨骼 層的外部；所述皮膚層的材料為硅膠，其澆注在所述肌肉層的外部；乳房按照實際尺寸在 模具里澆注成型，其設置在所述肌肉層和皮膚層之間。當然，其他合適的仿真人體材料也可 以應用在本發明中。
本發明實施例的多功能柔性人臺的制作方法過程為
S1.采用皮膚彈性測量儀和硬度計獲取符合年齡和體型等要求的數百個人體樣 本的皮膚的彈性和軟組織硬度，所述兩個數據的測量位置為對服裝設計影響比較大的多個 關鍵點，測量完成后，取其均值，分析其力學性能，并將人體數據與材料數據的量值進行轉 化；
如圖4-7所示,所述關鍵點共19個,具體位置描述為A點(肩峰點與頸側點連線 的中點)，B點(副乳突點)，C點(胸點上方2cm處)，D點(胸點外側區域最飽滿處)，E點(胸點 下側區域最飽滿處)，F點(乳房下部邊緣最低點)，G點(肋骨下角點)，H點(胸骨中點)，I點 (水平腰圍線前中位置點)，J點(腹突點)，K點(體側水平腰圍線中點)，L點(髂嵴骨上點)，M 點(肩胛骨下角點)，N點(水平腰圍線右后側中點)，O點(水平腰圍線后中位置點)，P點(臀 突點)，Q點(臀溝位下緣點)，R點(臀溝位下緣點)，S點(大腿最大圍前突點)；
S2.采用多普勒超聲測試儀獲取人體不同層次軟組織的厚度數據，其測量位置為 對服裝設計影響比較大的多個關鍵點，所述關鍵點的具體位置同于SI所述的19個關鍵占.
S3.根據步驟SI和S2分析得出的人體力學和物理性能數據，找出與人體皮膚層和 肌肉層的彈性性能以及硬度等效的高分子材料，所述高分子材料為根據測試數據利用硫化技術開發出的不同彈性的高分子材料，如特制的海綿和硅膠等，然后測試其性能與人體性 能的匹配度，進行對人體不同區域的材料性能的仿真模擬；
S4.通過三維掃描獲取數百個真實人體的三維體表形態數據，并通過人體體型統 計獲得具有代表意義的人體體型；通過三維掃描獲取人體骨骼三維數據；
S5.在計算機中完成人體骨骼和皮膚層數據在三維空間位置的匹配，并根據得到 的人體不同層次軟組織的厚度數據，對人體三維數據進行骨骼、肌肉層和皮膚層的分層建 模，構建計算機虛擬人臺模型；
其具體過程為首先，分別對肌肉層和皮膚層建模，根據多普勒超聲測試儀獲取的 人體不同部位的厚度，利用由點擬合成線，再由線擬合成實體的方法進行建模；
點是指選定的人體上的19個關鍵點，過關鍵點做水平和垂直線，然后分別確定橫 截面線與縱截面交點的皮膚厚度值，確定擬合點，將各擬合點依次連接成樣條曲線，完成曲 線的擬合，將曲線連接成體，形成實體模型，再對擬合模型進行Merge和光順等修整；
然后，對骨骼進行建模，將骨骼層與肌肉層、皮膚層的數據進行匹配和驗證；
最后，對乳房部分進行局部單獨建模；
S6.驗證計算機虛擬人臺與實際統計人體尺寸的差異性，對根據步驟S5建模后 的計算機虛擬人臺與實際統計人體數據在軟件里疊加進行精度分析，兩者間隙差值小于 O.1mm ；
S7.根據步驟S3所選擇的仿真人體材料，制作模具，澆注材料，完成多功能柔性人 臺的制作。
本發明實施例的三維數據來自北服.愛慕人體工學研究所前期積累的人體數據 庫，從中隨機選取一定號型尺碼的女性人體數據，作為本發明的基礎三維數據，并通過人體 體型統計獲得具有代表意義的人體體型。在軟件里對人體數據進行拼合、補洞、去噪點、光 滑等一系列處理后，刪除頭部、手臂和小腿數據，對右半身進行鏡像，得到左右對稱的人體 三維模型。該數據也可以從別的數據庫中提取或者實際測量。
本發明實施例還涉及到下列設備和裝置皮膚彈性測量儀、硬度計、多普勒超聲測 試儀、建模軟件、三維打印機、開放式煉膠(塑)機、無轉子硫化儀以及平板硫化儀等。所述裝 置只是為了用于實現本發明要解決的技術問題而選擇，而不是本發明所必需要選用的，本 領域技術人員完全可以選擇其他功能相近的設備和裝置來實現本發明的制作方法。
本發明的多功能柔性人臺模擬了人體軟組織的柔性和彈性性能，使設計師立體裁 剪時能更精確的把握人體的體型和受力變形情況，從而設計出更適體的服裝，滿足了服裝 設計師的設計需求；其也具有一定的統計意義，能替代現有的硬質人臺進行服裝的設計和 立裁，能替代真人進行服裝試穿，展示服裝試穿效果，尤其是內衣產品的試穿，消費者可以 更直觀、更理性地把握服裝的試衣效果；同時，本發明為相關領域人臺模型的研發提供參 考，其探討了一種多功能柔性人臺仿真研制的方法，為后續相關人臺的研發提供了理論依 據，同時對相關領域人體模型的研發也提供了重要的參考價值。
本發明的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發 明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選 擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員 能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
權利要求
1.一種多功能柔性人臺，其特征在于，所述人臺的外形為去除頭部、手臂和小腿的女性身體模型，其包括骨骼層、肌肉層、皮膚層和乳房，完成所述各層需要的模具均按照人體的力學性能和三維形態制成，所述骨骼設置在所述人臺的最內層，所述肌肉層設置在所述骨骼外部，所述皮膚層設置在所述肌肉層的外部，所述乳房設置在所述肌肉層和皮膚層之間。
2.根據權利要求1所述的多功能柔性人臺，其特征在于，所述骨骼層、肌肉層、皮膚層和乳房根據測量的女性身體皮膚和肌肉層結構特點進行定位。
3.根據權利要求2所述的多功能柔性人臺，其特征在于，所述骨骼采用快速成型技術打印而成。
4.根據權利要求2所述的多功能柔性人臺，其特征在于，所述肌肉層的材料為海綿，其澆注在所述骨骼層的外部。
5.根據權利要求2所述的多功能柔性人臺，其特征在于，所述皮膚層的材料為硅膠，其澆注在所述肌肉層的外部。
6.根據權利要求2所述的多功能柔性人臺，其特征在于，所述乳房按照實際尺寸在模具里澆注成型。
7.一種制作權利要求1-6所述的多功能柔性人臺的方法，其特征在于，包括以下步驟 51.采用皮膚彈性測量儀和硬度計獲取數百個人體樣本的皮膚彈性和軟組織硬度，取其均值，分析其力學性能，并將人體數據與材料數據的量值進行轉化； 52.采用多普勒超聲測試儀獲取人體不同層次軟組織的厚度數據； 53.根據步驟SI和S2分析得出的人體力學和物理性能數據，找出與人體皮膚層和肌肉層的彈性性能以及硬度等效的高分子材料，進行對人體不同區域的材料性能的仿真模擬； 54.通過三維掃描獲取數百個真實人體的三維體表形態數據，并通過人體體型統計獲得具有代表意義的人體體型；通過三維掃描獲取人體骨骼三維數據； 55.在計算機中完成人體骨骼和皮膚層數據在三維空間位置的匹配，并根據得到的人體不同層次軟組織的厚度數據，對人體三維數據進行骨骼、肌肉層和皮膚層的分層建模，構建計算機虛擬人臺模型； 56.驗證計算機虛擬人臺與實際統計人體尺寸的差異性； 57.根據步驟S3所選擇的高分子材料，制作模具，澆注材料，完成多功能柔性人臺的制作。
8.根據權利要求7所述的多功能柔性人臺的制作方法，其特征在于，所述步驟SI和步驟S2中人體皮膚彈性、人體軟組織硬度和人體不同層次軟組織厚度的測量位置為對服裝設計有影響的多個關鍵點。
9.根據權利要求7所述的多功能柔性人臺的制作方法，其特征在于，所述步驟S3中的高分子材料為根據測試數據利用硫化技術開發出的不同彈性的高分子材料，然后測試其性能與人體性能的匹配度。
10.根據權利要求7所述的多功能柔性人臺的制作方法，其特征在于，所述步驟S5中，首先，對肌肉層和皮膚層建模，根據多普勒超聲測試儀獲取的人體不同部位的厚度，利用由點擬合成線，再由線擬合成實體的方法進行建模；然后，對骨骼進行建模，將骨骼層與肌肉層和皮膚層的數據進行匹配和驗證；最后，對乳房部分進行局部單獨建模。
全文摘要
本發明公開了一種多功能柔性人臺及其制作方法，所述人臺包括骨骼層、肌肉層、皮膚層和乳房。所述制作方法為獲取數百個人體樣本的皮膚彈性和軟組織硬度，以及人體不同層次軟組織的厚度；根據上述信息得出的人體力學和物理性能數據，找出等效的高分子材料對人體不同區域進行仿真模擬；獲取人體的三維體表形態數據和骨骼三維數據；構建計算機虛擬人臺模型；驗證虛擬人臺與實際統計人體尺寸的差異性；完成多功能柔性人臺的制作。本發明具有一定的統計意義，能替代現有的硬質人臺進行服裝的設計和立裁，能替代真人展示服裝試穿效果，滿足了服裝設計師的需求，也可替代消費者進行服裝試穿，尤其是內衣產品的試穿。
文檔編號A41H5/00GK103027412SQ20121057256
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者鄭嶸, 張虹宇, 李健, 張天嬌, 劉海晶, 潘容易, 王穎 申請人:北京服裝學院, 北京愛慕內衣有限公司