1 引言
在鞋类体育用品领域，功能鞋垫3D设计建模近年来逐渐成为产品开发极为重要的一部分。对于一些运动项目而言，精确设计的鞋垫可以提高专业运动员的训练和竞技水平。可用于3D设计建模的软件有很多，如Rhino，Pro/e，AutoCAD等，目前在鞋垫设计中，Delcam公司开发的鞋类及其部件3D设计系统在业内比较流行，而利用通用软件建模的例子比较少见。随着制鞋产业数字化进程不断加速，将通用软件应用于功能鞋垫产品开发是除专业软件外又一条值得探索的途径。
本实验将从建模过程中的操作体验以及依据模型加工出的实物鞋垫足底压力分散效果这两方面，对通用软件Rhino与Delcam软件进行比较评测，以期为未来的功能鞋垫设计开发提供参考。
2 试验部分
2.1 试验仪器及材料
仪器：INFOOT三维扫描仪，Novel-Pedar足底压力测量系统。
材料：EVA发泡树脂。
软件：Delcam-Powershape软件、Rhinoceros 4.0。
2.2 Rhino软件建模
将INFOOT三维扫描仪获取的足部三维模型导入Rhino软件，借鉴矫形鞋垫设计方法，并根据脚的骨骼结构，找出建模所需足部的关键部位，根据足底的轮廓，生成鞋垫上表面结构曲线。根据试验用鞋鞋楦底样，制作鞋垫下表面结构曲线，如图1所示。
图1 使用Rhino软件设计的鞋垫结构曲线
根据结构曲线，放面成型，如图2所示。
图2 在成型方面的对比
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2.3 Delcam软件建模
根据Delcam软件鞋垫建模流程，进行受试者足底数据采集—鞋垫底样设计—鞋垫轮廓设计—鞋垫造型曲线构建—鞋垫整体造型调整，关键部位设定数据与Rhino软件一致，建模如图2示。
2.4 足底压力测试
将模型导入CNC雕刻机加工，在足部三维模型提供者的帮助下，使用Novel-Pedar足底压力测量系统进行实物鞋垫压力测试，控制步速1m/s，每双鞋垫测3次，每次时间20s。
3 分析及讨论
3.1 操作体验分析
在线条控制上，Rhino软件可以通过控制点，方便快捷的调整，而Delcam软件虽然有调节杆，却不易于掌控，在点的位置会形成尖突。然而，在绘制脚底轮廓时，Delcam软件线条易于自动跟踪脚的底面轮廓，Rhino软件容易出现偏移。
在成型方面，Rhino软件与Delcam软件都有多种不同的成型方式。Delcam软件的智能曲面工具很强大，生成曲面便捷，可以自动计算拟合曲面。Rhino软件生成曲面相对来说条件要高些，在曲线未能接合情况下，曲面会出现起伏和不平。但就最终的成型结果来说，两款软件在曲面的平滑程度方面差别不大。
在模型观察方面，Delcam软件对于导入的脚型直接显示为渲染效果，脚各部位的细节可以很清楚的观察到，可以直接在上面绘制结构线。而Rhino软件则显示为网状结构，需要单独渲染，才能观察到细节部分，而且绘制结构线的时候，渲染效果不能同步，需要一边绘制一边打开渲染进行修改，比较麻烦。对比如图3。
图3 在显示方面的对比
在软件操作环境上，Rhino软件对于硬件要求不高，功能强大，普适性强，运算速度快，稳定性高。Delcam软件对于硬件要求较高，配置一般的电脑运行会出现死机的现象，运算速度慢。
3.2 压力数据分析
将足底压力测试数据进行整理，Rhino软件设计鞋垫和Delcam软件鞋垫都取中间11步数据，用Q-Q图筛除奇异值，整理如图4、图5所示。
图4 平均峰值压力对比
图5 平均峰值接触面积对比
由图4、图5可知，在正常步速下，两种鞋垫各部位的平均峰值压力和平均峰值接触面积差异很小，基本一致，可以说明，用两种建模方式制作的鞋垫，其物理构型的差异很小。
4 结论
在鞋垫3D建模设计中，Delcam软件的优点在于渲染效果好，在设计结构线的过程中能清楚的观察到脚型，且贴着已有模型自动跟踪获取轮廓线功能强大，方便设计编辑，缺点在于对电脑硬件要求高。而Rhino软件的优点在于对线的编辑及关键点的捕捉操作很流畅方便，占用电脑内存空间较小。缺点在于建模步骤较为繁琐。但从实物鞋垫的压力数据对比可以看出，两个软件所建立出的鞋垫的物理构型相差不大。
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