[發明專利]基于人臉面部空氣濾過裝置3D打印方法及其濾過裝置

有效

• 申請號: 201710148174.6
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN107369173B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 熊睿彤;王薇;雷碩
• 申請（專利權）人: 熊睿彤;上海術理智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/55
• 分類號: G06T7/55;G06T17/10;G06F30/10;G06F30/27;B33Y50/00;G06F113/10
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 肖念

本發明公開了一種基于人臉面部空氣濾過裝置3D打印方法，步驟包括：通過各種人臉照相和掃描技術獲取掃描數據以獲得用戶面部的數字化模型；將數字化模型導入三維建模軟件中；基于人臉的數字化模型生成口罩的密合部分及其三維空間結構和腔室結構，并對其進行優化和微調，以確保口罩與面部的密合性以及腔室體積最優；結合用戶的個性化設計，利用建模軟件建立口罩的三維數字模型；確定口罩三維模型，發送到3D打印機中打印；空氣過濾片嵌入到口罩密合部分；將口罩固定部分與口罩密合部分兩側邊緣進行綁定。本發明提供能夠使口罩適應個體的面部輪廓，減少空氣泄露；口罩內腔室體積最優，有效降低二氧化碳濃度；密合部分軟硬度可調，可滿足個體不同需求。

技術領域

本發明一種3D打印領域，尤其是一種利用3D打印技術和面部識別技術制作的空氣濾過裝置，是一種基于數字化人臉模型制作的，與人體面部輪廓相適應并緊密扣合的口罩及接口裝置。

背景技術

目前，我國一些大城市的霧霾天數逐年增加，空氣污染越來越引起人們的重視。佩戴口罩是人們防護霧霾、汽車尾氣等空氣污染最有效的手段。口罩的過濾效率，即口罩可以濾除顆粒物的百分比，是口罩性能的基本指標，而口罩的泄漏率，即指口罩與人臉的密合程度，則是影響其過濾效率的一項關鍵技術指標。目前，市場上的口罩，雖然過濾材料滿足過濾要求，但是由于口罩與佩戴者面部密合不嚴，空氣泄露嚴重，導致過濾效率低，且佩戴不舒適。

同樣，在一些特定的工作環境中，空氣中顆粒和粉塵對人體的健康的危害也是不容忽視的，例如，礦山/井中作業，采石場，大型土木工程等。并且，適用于對空氣清潔度要求極高的環境，避免人體呼吸和疾病對環境的影響，例如：無菌手術室。

目前，市場上的口罩，都是按照統一尺寸、統一規格生產的，不能根據單個用戶的臉型生產口罩，其形狀不能適應眾多用戶不同的面部輪廓，從而造成側邊漏氣，而側邊漏氣是影響口罩性能的一個重要因素。

3D打印是增材制造技術的一種，它是一種以數字化模型為基礎，通過逐層打印的方式構造物體。基于數字化人臉模型制作出的口罩，與面部輪廓密合性好，泄露率低，且佩戴舒適。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于人臉面部空氣濾過裝置3D打印方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的一種基于人臉面部空氣濾過裝置3D打印方法，所述方法包括以下步驟：

1)用戶自行通過拍照設備獲得面部正面和側面的二維圖像；

2)用戶自行測量出瞳距；

3)將二維圖像和瞳距發送到云端服務器；

4)在二維圖像上標記出面部軟組織解剖標志點；

5)建模軟件基于二維圖像、解剖標志點以及瞳距重建出用戶粗略的面部輪廓；

6)算法基于大數據庫中人臉輪廓比對，對步驟5)中的面部輪廓進行插值和優化；

7)將步驟6)中的數字化模型導入口罩三維建模軟件中；

8)建模軟件生成口罩的密合部分及其三維空間結構和腔室結構，并對其進行優化和微調，以確保口罩與面部的密合性以及腔室體積最優，比如密合部分材料軟硬度的調整，密合部分大小的調整，口罩外觀的調整；

9)結合用戶的個性化設計，利用建模軟件(多種建模設計軟件結合使用，諸如SolidWorks、Netfabb、Meshmixer、MeshLab、ZBrush.)建立口罩的三維數字模型；

10)確定口罩三維模型，發送到3D打印機中打印；

11)將空氣過濾片嵌入到口罩密合部分；

12)將口罩固定部分與口罩密合部分兩側邊緣進行綁定。