CN107928677B - 一种脚底形状采集装置及脚底形状采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脚底形状采集装置及脚底形状采集方法，脚底形状采集装置包括装置架，装置架上分布有多个轴线沿上下方向延伸的脚底形状采集柱，脚底形状采集装置还包括用于采集各脚底形状采集柱上的压力值的压力检测装置。在使用时，用户的脚部放置于对应的脚底形状采集柱上，压力检测装置检测到对应脚底形状采集柱的压力值，然后根据公式可以换算出对应脚底位置的高度值，多个脚底形状采集柱相当于对用户的脚底形状进行坐标分割，从而实现对用户脚底形状信息的采集。
Description
技术领域
本发明涉及人体信息采集领域中的脚底形状采集装置及脚底形状采集方法。
背景技术
人体信息采集是一个新兴的技术领域，其中，人体外形尺寸信息广泛应用于服装鞋帽、医疗、体育、家居等领域，根据个人身体尺寸定制的产品，可以大大提高产品的适用性、舒适性，给客户带来更好的使用体验。其中鞋子是否合脚对脚部关节健康极为重要，因此无论是从医疗方面考虑还是从日常生活方面出发，对脚部信息的采集，都显得尤为重要。
中国专利CN105105416B公开了“一种脚形数据采集器及脚部形状测量方法”，该公开文件中的脚形数据采集器，包括脚踏位，脚踏位下设有密布微小通光孔隙的遮光板及位于遮光板下方的底部摄像头。当用户的脚位于脚踏位时，通过位于遮光板下方的底部摄像头采集遮光板的图像信息，并根据遮光板上的孔隙的明暗分布，提取用户的脚底轮廓信息。现有的这种脚形数据采集器存在的问题在于：其仅能采集到用户的脚底轮廓外形，对用户脚底面的高低形状不能有效采集，仍不能给用户提供最佳的治疗或用户体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以采集用户脚底面高低形状的脚底形状采集方法；本发明的目的还在于提供一种该脚底形状采集方法中使用的脚底形状采集装置。
为解决上述技术问题，本发明中脚底形状采集方法的技术方案如下：
脚底形状采集方法，该方法包括以下步骤，第一步，用户的脚放置于脚底形状采集装置的对应脚底形状采集柱上；第二步，根据压力检测装置检测的对应脚底形状采集柱的压力值F，计算出脚底对应位置处的脚底面高度H，H=λF+d，其中0.03≤λ≤0.035，0.5≤d≤0.6。
λ=0.033，d=0.54。
本发明中脚底形状采集装置的技术方案为：
脚底形状采集装置，包括装置架，装置架上分布有多个轴线沿上下方向延伸的脚底形状采集柱，脚底形状采集装置还包括用于采集各脚底形状采集柱上的压力值的压力检测装置。
脚底形状采集装置还包括用于采集压力检测装置的压力信号的信号采集器。
所述压力检测装置为设置于各脚底形状采集柱底部的薄膜压力传感器，薄膜压力传感器具有多个分别与各脚底形状采集柱底部接触的测力点。
装置架包括上下间隔布置的上层板、中层板和下层板，各脚底形状采集柱均设置于所述上层板上，薄膜压力传感器设置于所述中层板的上板面上，信号采集器为设置于中层板、下层板之间的信号采集印制板，信号采集印制板上设置有信号采集电路，薄膜压力传感器通过柔性带与信号采集印制板相连，柔性带内具有实现薄膜压力传感器与信号采集印制板采样连接的连接电路。
薄膜压力传感器和信号采集印制板在上下方向间隔并列设置，柔性带为U形结构。
所述下层板上设置有垫高所述信号采集印制板的垫块，信号采集印制板通过螺钉连接于垫块上。
所述信号采集印制板上设置有用于信号输出的USB接口。
所述压力检测装置为设置于各脚底形状采集柱底部的薄膜压力传感器，薄膜压力传感器具有多个分别与各脚底形状采集柱底部接触的测力点；或者所述压力检测装置为设置于各脚底形状采集柱底部的电阻压力传感器或电容压力传感器。
本发明的有益效果为：在使用时，用户的脚部放置于对应的脚底形状采集柱上，压力检测装置检测到对应脚底形状采集柱的压力值，然后根据公式可以换算出对应脚底位置的高度值，多个脚底形状采集柱相当于对用户的脚底形状进行坐标分割，从而实现对用户脚底形状信息的采集。
进一步的，压力检测装置为薄膜压力传感器，这是一个现有的整体结构式压力检测装置，薄膜压力传感器具有多个分别与各脚底形状采集柱底部接触的测力点，这样通过一个整体结构的薄膜压力传感器即可实现对各脚底形状采集柱的压力采集，整个产品的结构简单，方便设置。
附图说明
图1是本发明中脚底形状采集装置的一个实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是图1中薄膜压力传感器与信号采集印制板的配合示意图；
图4是图3中薄膜压力传感器与信号采集印制板展开后的状态示意图；
图5是本发明试验中质量M与深度H的关系图；
图6是本发明试验中压力值F与深度H的关系图；
图7是本发明试验中质量M与压力值F的关系图；
图8是本发明中脚底形状的3D数据模型图。
具体实施方式
脚底形状采集装置的实施例如图1~7所示：包括装置架1，装置架包括立柱4及设置于立柱上的在上下方向上间隔布置的上层板2、中层板5和下层板6，在上层板上沿上下方向导向移动装配有多个脚底形状采集柱3，各脚底形状采集柱的顶部为球头结构，这样可以保证用户的舒适性，各脚底形状采集柱上于上层板的下侧均设置有外翻沿7，外翻沿7用于与上层板挡止配合以限制各脚底形状采集柱的朝上移动极限。中层板上设置有压力检测装置，本实施例中压力检测装置为艾动集团柔性传感器有限公司生产的型号为IMM00014的薄膜压力传感器8，该薄膜传感器属于现有技术，其包括柔性膜本体，柔性膜本体上分布有多个测量点，各脚底形状采集柱3的下端分别按压在对应的测量点上，在柔性本体内设置有用于将对应测量点的采集信号向外传送的薄膜电路。中层板5、下层板6之间设置有用于压力信号采集的信号采集器，信号采集器包括并列设置于薄膜压力传感器下侧的信号采集印制板10，薄膜压力传感器通过柔性带11与信号采集印制板10相连，柔性带11弯成U形，信号采集印制板10上设置有信号采集电路，柔性带内具有实现薄膜压力传感器8与信号采集印制板10采样连接的连接电路。下层板上设置有垫高信号采集板的垫块12，信号采集印制板10通过螺钉连接于垫块上，通过垫高信号采集印制板，避免信号采集印制板上的电子器件与下侧板接触而损坏。信号采集印制板上设置有用于信号输出的USB接口9。使用时，通过USB线将USB接口与测试电脑相连，通过测试电脑计算并生成2D和3D模型。
对应脚底位置的高度H= H=λF+d , λ表示修正系数，d表示修正值，本实施例中λ=0.033，d=0.54，即H=0.033F+0.54，F表示薄膜压力传感器采集到的对应脚底形状采集柱的压力。该公式的由来过程为：
对传感器进行测试，如下表：
上述表格的意思是，要想获得传感器压力值F为65时，需要重物的质量M为319.1g，而此重量的重物放在防火泥上时，可以使得防火泥产生的深度H为3mm。通过上述七组数据分别获得质量M与深度H的关系如图5所示，获得压力值F与深度H的关系如图6所示，获得质量M与压力值F的关系如图7所示：
即：公式1，M=3.7611F+88.372
公式2，H=0.0089M-0.3115
公式3，H=0.0326F+0.6051
将公式1带入公式2得公式4，H=0.0089（3.7611F+88.372）-0.3115=0.0335F+0.475。
将公式3与公式4整合平均得到压力值与深度的最终关系式：H=0.033F+0.54
以传感器压力65为例，H=0.033*65+0.54=2.685，与真实深度3mm之间的误差值在允许范围之内；以传感器压力300为例，H=0.033*300+0.54=10.44，与真实深度11.62也在允许误差范围之内，因为对脚底高低的测量精度要求并不是特别高。通过U形的柔性带实现信号采集印制板与薄膜压力传感器相连，可以避免整个脚底轮廓采集装置尺寸过大。
在本发明的其它实施例中：也可以不使用薄膜压力传感器，比如说设置个数与各脚底形状采集柱相对应的压力传感器来实现对各脚底形状采集柱的压力检测；薄膜压力传感器还可以被电阻压力传感器或电容压力传感器代替；λ还可以选0.03、0.035或者0.03-0.035之间的其它值，d还可以选0.5、0.6或者0.5-0.6之间的其它值。
脚底轮廓采集方法的实施例如图1~8所示：该方法包括以下步骤，第一步，用户的脚放置于脚底形状采集装置的对应脚底形状采集柱上；第二步，根据压力检测装置检测的对应脚底形状采集柱的压力值F，计算出脚底对应位置处的脚底面高度H，H=0.033F+0.54。脚底形状采集装置的具体结构与上述各脚底形状采集装置实施例中所述的脚底形状采集装置相同，在此不再详述。
进一步的，如图8所示：根据各 H值，通过测试电脑生成对应的3D数据模型。
Claims (2)
1. 脚底形状采集方法， 其特征在于：该方法包括以下步骤，第一步，用户的脚放置于脚底形状采集装置的对应脚底形状采集柱上；第二步，根据压力检测装置检测的对应脚底形状采集柱的压力值F，计算出脚底对应位置处的脚底面高度H， H=λF+d，其中0.03≤λ≤0.035，0.5≤d≤0.6，脚底形状采集装置包括装置架，装置架上分布有多个轴线沿上下方向延伸的脚底形状采集柱，脚底形状采集装置还包括用于采集各脚底形状采集柱上的压力值的压力检测装置，还包括用于采集压力检测装置的压力信号的信号采集器，所述压力检测装置为设置于各脚底形状采集柱底部的薄膜压力传感器，薄膜压力传感器具有多个分别与各脚底形状采集柱底部接触的测力点；或者所述压力检测装置为设置于各脚底形状采集柱底部的电阻压力传感器或电容压力传感器，装置架包括上下间隔布置的上层板、中层板和下层板，各脚底形状采集柱均设置于所述上层板上，薄膜压力传感器设置于所述中层板的上板面上，信号采集器为设置于中层板、下层板之间的信号采集印制板，信号采集印制板上设置有信号采集电路，薄膜压力传感器通过柔性带与信号采集印制板相连，柔性带内具有实现薄膜压力传感器与信号采集印制板采样连接的连接电路，薄膜压力传感器和信号采集印制板在上下方向间隔并列设置，柔性带为U形结构，所述下层板上设置有垫高所述信号采集印制板的垫块，信号采集印制板通过螺钉连接于垫块上，所述信号采集印制板上设置有用于信号输出的USB接口，所述压力检测装置为设置于各脚底形状采集柱底部的薄膜压力传感器，薄膜压力传感器具有多个分别与各脚底形状采集柱底部接触的测力点。
2.根据权利要求1所述的脚底形状采集方法，其特征在于：λ=0.033，d=0.54。
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