一种基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法

本发明涉及口罩设计，特别是涉及一种基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法。

背景技术：

1、口罩的防护性能主要取决于口罩滤芯的过滤性能和口罩与佩戴者面部的贴合性能两个因素。当口罩与佩戴者的某一面部区域贴合不良时会导致口罩的其他区域也会与面部贴合不良，使得整体口罩的密封性能变差，从而降低了口罩对颗粒物或其他气溶胶的的过滤，导致口罩的防护性能降低。口罩与面部不贴合的原因主要有：没有正确佩戴口罩以及口罩设计不符合人体面部的曲面构造。

2、现有的基于面部贴合口罩的设计与开发，大多数是通过3d扫描或人工测量获得的人体面部数据，以传统的方式直接将二维图纸转化为三维立体实物、或直接使用软件中的虚拟化人物进行三维口罩模型的建立，或在头台模型上采用服装的结构原理、或使用3d打印口罩的方式实现贴合口罩的设计与来开发，但是这些方法都存在一些缺陷，前几种方式并未是真正的从人体的面部的基础上进行贴合口罩的设计与开发，且效率较低、费时费力，对于3d打印口罩的方式制备的口罩轮廓或口罩整体，缺少一定的纺织面料的柔韧性，对人体面部来说具有一定的压迫性，不满足人体使用的舒适性。因此为满足人体佩戴贴合防护口罩舒适性的同时还具有贴合的性能，以此来提高贴合防护口罩的防护性能，对本领域而言至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，以解决现有技术存在的问题，可以对不同脸型的人进行个性化设计，并且得到的口罩结构贴合人体面部，佩戴舒适性更高。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，包括以下步骤：

3、s1：对下面部轮廓进行提取；

4、s2：将下面部轮廓分为左鼻部区域、右鼻部区域、左脸颊区域、右脸颊区域、左下巴区域以及右下巴区域共6个区域；

5、s3：将步骤s2得到的6个区域的曲面进行曲面展开，得到6个区域的轮廓形状；

6、s4：建立弧形的理想口罩轮廓中线；

7、s5：根据理想口罩轮廓中线对6个区域的轮廓形状进行修正，得到6个区域的二维版型图；

8、s6：将6个区域的二维版型图进行拼接，得到设计口罩的形状。

9、优选的，步骤s1中，使用第一贝塞尔曲线对下面部轮廓进行提取，第一贝塞尔曲线相对于下面部轮廓中线对称，第一贝塞尔曲线的起点a1位于鼻长的3/4处，远离鼻深设置，终点a4位于下颌，距离下巴尖端1.5cm～2.5cm，点a1和点a4均位于下面部轮廓中线上；点a1、点a4之间的第一贝塞尔曲线经过点b1、点b2、点c1和点c2，点b1、点b2以及点c1和c2分别相对于面部中线对称，点b1、点b2分为位于两眼正下方，点c1和点c2分别位于腮部。

10、优选的，点b1、点b2分为位于两眼正下方2cm～3cm。

11、优选的，步骤s2中，在下面部轮廓中线上取点a2、点a3，点a2位于鼻子，点a3位于下巴尖端；利用第二贝塞尔曲线连接点a2、点b1以及点a2、点b2，利用第三贝塞尔曲线连接点a3、点c1以及点a3、点c2，面部中线结合第一贝塞尔曲线、第二贝塞尔曲线和第三贝塞尔曲线将下面部轮廓分为左鼻部区域、右鼻部区域、左脸颊区域、右脸颊区域、左下巴区域以及右下巴区域共6个区域。

12、优选的，点a2距离鼻尖1cm～3cm。

13、优选的，步骤s4中，建立第四贝塞尔曲线作为口罩轮廓中线，步骤如下，步骤一：过鼻根点做平行于面部的第一平行线；

14、步骤二：过鼻深点做平行于与第一平行线的第二平行线；

15、步骤三：沿鼻梁做与鼻部边缘相切的第一切线，其中第一切线与第二平行线的夹角为35°～40°；

16、步骤四：做与下巴边缘相切的第四切线，第四切线与第二平行线的夹角为70°～75°；

17、步骤五：以点a1为起始点，以点a4为终点，形成连续的、与第一切线和第二切线均相切的第四贝塞尔曲线。

18、优选的，步骤s5中，对6个区域的轮廓形状进行修正，增大左鼻部区域与右鼻部区域中曲线a1a2以及左脸颊区域与右脸颊区域中曲线a2a3以及左下巴区域与右下巴区域中曲线a3a4三者的曲率，得到6个区域的二维版型图，6个区域的二维版型图连接后得到的设计口罩中线曲率与第四贝塞尔曲线的曲率相同。

19、优选的，步骤s5中，对左鼻部区域和右鼻部区域进行修正时，增大a1b1曲线、a1b2曲线的曲率；对左脸颊区域和右脸颊区域进行修正时，向下移动点c1、点c2的位置，使线c1a3、线c2a3垂直于面部下轮廓中线；对左下巴区域和右下巴区域进行修正时，调节线c1a3、线c2a3的长度，使其与左脸颊区域和右脸颊区域中线c1a3、线c2a3的长度相等。

20、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

21、本发明通过对下脸部轮廓的提取，可以针对不同脸型的人进行个性化口罩设计，并且通过设计修正得到的口罩结构，更加贴合人体面部，符合人体工程学原理。另外，本发明得到的结构为口罩不同区域结构的二维版型图，相比于3d打印得到的口罩结构，二维版型图便于用柔软亲肤材质对口罩各部分进行加工，最后进行热压粘合连接，得到的口罩佩戴舒适性更高。

技术特征：

1.一种基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，步骤s1中，使用第一贝塞尔曲线对下面部轮廓进行提取，第一贝塞尔曲线相对于下面部轮廓中线对称，第一贝塞尔曲线的起点a1位于鼻长的3/4处，远离鼻深设置，终点a4位于下颌，距离下巴尖端1.5cm～2.5cm，点a1和点a4均位于下面部轮廓中线上；点a1、点a4之间的第一贝塞尔曲线经过点b1、点b2、点c1和点c2，点b1、点b2以及点c1和c2分别相对于面部中线对称，点b1、点b2分为位于两眼正下方，点c1和点c2分别位于腮部。

3.根据权利要求2所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，点b1、点b2分为位于两眼正下方2cm～3cm。

4.根据权利要求2所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，步骤s2中，在下面部轮廓中线上取点a2、点a3，点a2位于鼻子，点a3位于下巴尖端；利用第二贝塞尔曲线连接点a2、点b1以及点a2、点b2，利用第三贝塞尔曲线连接点a3、点c1以及点a3、点c2，面部中线结合第一贝塞尔曲线、第二贝塞尔曲线和第三贝塞尔曲线将下面部轮廓分为左鼻部区域、右鼻部区域、左脸颊区域、右脸颊区域、左下巴区域以及右下巴区域共6个区域。

5.根据权利要求4所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，点a2距离鼻尖1cm～3cm。

6.根据权利要求4所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，步骤s4中，建立第四贝塞尔曲线作为口罩轮廓中线，步骤如下，步骤一：过鼻根点做平行于面部的第一平行线；

7.根据权利要求6所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，步骤s5中，对6个区域的轮廓形状进行修正，增大左鼻部区域与右鼻部区域中曲线a1a2以及左脸颊区域与右脸颊区域中曲线a2a3以及左下巴区域与右下巴区域中曲线a3a4三者的曲率，得到6个区域的二维版型图，6个区域的二维版型图连接后得到的设计口罩中线曲率与第四贝塞尔曲线的曲率相同。

8.根据权利要求7所述的基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，其特征在于，步骤s5中，对左鼻部区域和右鼻部区域进行修正时，增大a1b1曲线、a1b2曲线的曲率；对左脸颊区域和右脸颊区域进行修正时，向下移动点c1、点c2的位置，使线c1a3、线c2a3垂直于面部下轮廓中线；对左下巴区域和右下巴区域进行修正时，调节线c1a3、线c2a3的长度，使其与左脸颊区域和右脸颊区域中线c1a3、线c2a3的长度相等。

技术总结本发明公开一种基于人体面部曲面贴合防护口罩的设计方法，涉及口罩设计技术领域，首先对下面部轮廓进行提取；然后将下面部轮廓分为左鼻部区域、右鼻部区域、左脸颊区域、右脸颊区域、左下巴区域以及右下巴区域共6个区域；再将6个区域的曲面进行曲面展开，得到6个区域的轮廓形状；然后建立弧形的理想口罩轮廓中线，根据理想口罩轮廓中线对6个区域的轮廓形状进行修正，得到6个区域的二维版型图；最终拼接，得到设计口罩的形状；本发明可以针对不同脸型的人进行个性化口罩设计，并且更加贴合人体面部，佩戴舒适性更高。技术研发人员：吴改红,刘淑强,刘霞,张曼,贾潞,李甫,张钰晶,李慧敏,杨智超,杨洋,熊恬,陈雯,王彩柳受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5