TWI412733B - 足壓量測裝置及其量測方法 - Google Patents

Description

足壓量測裝置及其量測方法

本發明有關於一種量測裝置及方法，且特別是有關於一種足壓量測裝置及其量測方法。

隨著生活水平的逐漸提高，消費者在購買鞋子時越來越關注其穿著的舒適度。然而，由於每個人的腳底形狀不盡相同，站立的姿勢與習慣更不同，足底的壓力分佈情形必然有所差異。因此，若要使每個人都能穿上適合自己足部的鞋墊，就必須對鞋墊進行客制化設計以滿足每個人的不同需求。從而，量測出每個人的足壓分佈情形成為相當重要的。

目前，傳統上的足壓量測的設備通常有三種，包括了轉印式足壓量測設備、直接壓印式足壓量測設備以及電子式足壓量測設備。

轉印式足壓量測設備的基本操作方式，是直接以拓印的方式，顯示出足底的一些微小特徵，但相對而言，卻無法將足底壓力數據大小進行直接輸出。

而直接壓印式足壓量測設備的基本操作方式，是採用市售的金屬菱形網結構，而其外型可配合足底變化。於量測時，將金屬菱形網置於最上方，中間加一層矽膠薄片，於底部加入貼紙再進行足壓量測。藉此，對於足壓的變化行為，可利用受壓後的矽膠與貼紙互相沾黏所顯示的弧長以判斷其壓力差。壓力越大之區域，矽膠與貼紙沾黏的長度越長，壓力越小之區域則相反。採用前述直接壓印式的量測設備，雖然可同時量測出足壓大小與足底細部特徵，但卻由於其受制於金屬菱形網，而導致解析度不足。

而以電子式足壓量測設備進行量測時，通常是藉由電子感應器(sensor)以量測垂直於地面的應力。通常感應器的布置密度約為每平方公分2至4個感應器。雖然對於量測之精準度與可靠度，皆能有所提高，但相對付出的則是昂貴的設備費用，以及較複雜的量測程序。尤其對於外出不便以及行走困難的病患，更難以配合攜帶外出使用。另外，其量測的結果主要著眼於數據的顯示，而對於一些微小的特徵，例如腳底的雞眼等特徵，卻是無法明顯的直接顯示出來。

故而，為了能產生更有效率的足壓量測設備，需要研發新式之足壓量測設備技術，藉以提高量測效率且降低製造時間與製造成本。

本發明的目的在於提供一種足壓量測裝置及其量測方法，具有更佳且更為便利的足壓量測技術。

本發明提出的足壓量測裝置與處理單元配合使用，可獲得足壓的分佈資訊。

本發明提出的足壓量測裝置包含足板壓力量測元件，影像擷取單元以及處理單元；其中足板壓力量測元件包含填充件和特徵板，而填充件具有相對設置的第一表面與第二表面，第一表面用以接收足壓；特徵板具有第三表面耦接於填充件的第二表面，而第三表面具有多個相間設置的波峰與波谷；影像擷取單元設置於特徵板的一側，用以擷取特徵板的影像；處理單元耦接影像擷取單元，其中處理單元接收特徵板的影像並進行運算處理，以獲得足壓的分佈資訊。

本發明提出的足壓量測方法包括下述步驟：首先接收足壓；接著擷取特徵板的影像，以獲得足壓於特徵板上的分佈影像，特徵板具有多個相間設置的波峰與波谷；最後接收特徵板的影像並進行運算處理，以獲得足壓的分佈資訊。

本發明之有益效果為提供一種價格低廉的足壓量測裝置及其量測方法，藉由高感度的特徵板，不但可以同時量測出足底細微特徵和足壓的大小，而且可以極大地提升足壓量測的範圍，並獲得較高的解析度。

為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。

第1圖所示為本發明實施例的足壓量測裝置的示意圖。而本發明所提供之足壓量測裝置1包括以下元件：

由基座11，足板壓力量測元件(包括填充件12和特徵板13)，支撐件14以及影像擷取單元15。而足板壓力量測元件(包括填充件12和特徵板13)，支撐件14以及影像擷取單元15由上往下依次設置於基座11上。

於本實施例中，基座11包括第一本體111、第二本體112以及多個調節腳墊113。第一本體111與第二本體112可為金屬條，如本發明以鋁擠條為應用例。量測時，第一本體111可供量測腳踩踏，其具有一個容置區，以容置足板壓力量測元件(包括填充件12和特徵板13)、支撐件14以及影像擷取單元15。

於本實施例中，第二本體112的上表面可成一平整的外觀，以供非量測踩踏。第二本體112可連接於第一本體111，亦可與第一本體111相隔一定距離。當第二本體112與第一本體111相隔一定距離時，此距離不應過大，以使人體站立在基座11上時，可保持一個自然的姿勢。

另外，第二本體112可與第一本體111基本處於同一水平面，以使量測時，人體的兩只腳受力可保持均衡。

於本實施例中，多個調節腳墊113可分別設置於第一本體111與第二本體112的下側，其可分別用於調整第一本體111與第二本體112的支撐高度，以利於整個基座11水平度的細微調整。填充件12具有相對設置的第一表面121與第二表面122。例如第一表面121可為填充件12的上表面，相對應地，第二表面122可為填充件12的下表面。

於本實施例中，第一表面121可用以接收足壓，亦即量測腳可直接踩踏在第一表面121上。

於本實施例中，填充件12之材質為一種彈性薄片，將有助於提升特徵板13細微壓力的顯現效果。

此外，於本實施例中，為使足壓可明顯顯示，足板壓力量測元件之填充件12可選用深色系的材料，如可選用黑色。而足板壓力量測元件之特徵板13具有第三表面131，耦接於填充件12的第二表面122。第三表面131可為特徵板13的上表面，且第三表面131具有微結構，與第三表面131相對的另一表面可成一平整的外觀。具體容後詳述。

請參考第2圖，所示為根據本發明一實施例的特徵板的細部結構圖。足板壓力量測元件之特徵板13的第三表面131上的微結構可為多個雙方向交錯設置的波峰與波谷，以呈現為多個對應的類似金字塔的尖錐體。而參考於第1圖中的特徵板13之結構，即為此結構。

於本實施例中，錐頂與錐頂之間皆為一相等間距，可確保在間距中顯示出足壓大小的情況。藉此，此種結構即等效於每平方公分布置25個以上的感應器。與傳統的電子量測設備相比，本實施例中感應器的布置密度提高了6～12倍。極大地改善了量測的精度。錐頂與錐頂之間的間距可視最小量測範圍而決定。於本實施例中，每一金字塔形的尖錐體的頂部，即尖錐的角度可為90度。於其它實施例中，根據設定的最大載重量的數值，該尖錐的角度亦可為其它數值。

請參考第3圖所示為本發明另一實施例的特徵板的細部結構圖。本實施例所提供的特徵板23與第2圖中特徵板13的區別在於，本實施例中特徵板23之第三表面131上的微結構為多個單方向交錯設置的波峰與波谷。

請繼續參考第1圖，於本實施例中，特徵板13可為壓克力。由於壓克力在經過切削之後表面會呈現霧面的情況，而表面呈現霧面正好如同毛玻璃。通常毛玻璃的一面具有光滑面，另一面卻是粗糙面。光線在穿過毛玻璃後則不會以直線前進，所以只能看到玻璃的另一面會具有亮光，但無法看清楚。若將毛玻璃的粗糙面淋濕，水會將玻璃凹陷的地方填平，此時玻璃的兩面就變成與一般透明的玻璃相同。如此光線穿過較不會產生偏折，因此便可以清楚看到玻璃另外一面的物體。

本實施例利用了前述毛玻璃現象的原理，配合設置於第三表面131上的填充件12，當填充件12接收足壓時，會產生彈性現象，而將填充件12填入波谷。同時，由於足壓在各點的壓力大小會有所不同，因此，填充件12填入波谷的面積亦會隨之不同。

於本實施例中，由於足板壓力量測元件之填充件12與特徵板13為主要的受力部件，因此，可在其下方設置一個支撐件14。為使透過特徵板13所顯示的足壓量測結果可以被影像擷取單元15擷取成影像，因此，於本實施例中，支撐件14的材質可為透明的壓克力。支撐件14的厚度可為20mm。

於本實施例中，影像擷取單元15可設置於支撐件14的下方，用以擷取特徵板13的影像，以獲取特徵板13所顯示的足壓量測結果的影像。

為同時達成高解析度與低成本的要求，本實施例所提供的影像擷取單元15可為掃描器。

此外，於本實施例中，影像擷取單元15還可具有一傳輸介面。於本實施例中，影像擷取單元15在擷取到特徵板13的影像後，可先對其進行初步的處理。例如可對其進行灰階處理，並進行一個小範圍截圖的處理。

第4圖所示為根據本發明實施例的足壓量測裝置示意圖，而本圖中相同部分採用相同標號，此外另加上處理單元3。處理單元3耦接足壓量測裝置1的影像擷取單元15，且處理單元3可通過無線或有線方式耦接至影像擷取單元15，藉以接收影像擷取單元15傳送的影像圖檔。該無線方式包括利用藍芽(bluetooth)或紅外線傳輸的方式。而有線方式可包括利用USB介面傳輸的方式。處理單元3可為一電腦裝置，其包括相互耦接的主機31與顯示器32。其中主機31接收影像圖檔並對其進行運算處理，以獲得足壓的分佈資訊。顯示器32接收此分佈資訊並將其加以顯示。

具體而言，處理單元3的主機31在接收到影像擷取單元15傳輸的影像圖檔後，會對其進行一個二值化處理，再計算各區間的像素點，以最終計算得到足底各區間所承受之壓力值。隨後，主機31會將包含該足壓分佈資訊的訊號傳輸至顯示器32以將其加以顯示。

第5A圖所示為本發明實施例的足壓量測方法的流程圖。首先，在步驟S51中，接收足壓，如第5B圖所示，使用者將量測腳踩踏在足板壓力量測元件之填充件12的第一表面121上，由於填充件12具有彈性，因此當其接收足壓時，會產生彈性現象，而將填充件12填入特徵板13之第三表面131的波谷。且由於各點足壓的不同會造成填充件12填入波谷的大小亦不同。

次而，在步驟S52中，擷取特徵板13的影像，足壓會藉由填充件12傳遞至特徵板13上，特徵板13會有壓痕圖案，而影像擷取單元15即會擷取此帶有壓痕圖案的特徵板13的影像。

在步驟S53中，對特徵板13的影像進行灰階處理。影像擷取單元15在擷取到特徵板13的影像後，可先對其進行初步的處理。於本實施例中，可先對其進行灰階處理。

在步驟S54中，對特徵板13的影像進行截圖處理，即對特徵板13的影像進行灰階處理，可進一步對其進行一個小範圍截圖的處理。然而，本發明並不限定步驟S53與步驟S54的順序。

於本實施例中，在步驟S55中，接收特徵板13的影像並進行運算處理，處理單元3可通過無線或有線方式接收影像擷取單元15傳輸的影像圖檔。隨後，在對其進行一個二值化處理後，可得到如第5B圖所示的足壓量測方法壓力圖。

第5C圖所示為根據本發明實施例的足壓與像素點(Pixel)數目數目之關係曲線，請一併參考第4圖、第5A圖、第5B圖以及第5C圖。

於本實施例中，處理單元3會計算特徵板13的影像內各區間包含的像素點數目。在處理單元3完成計算後，其會將各區間包含的像素點數目與第5C圖所示的足壓與像素點數目之關係曲線作比較，以獲得各區間的足壓分佈資訊。

於本實施例中，第5C圖所示的足壓與像素點數目之關係曲線，可以預先通過實驗所獲得再儲存至處理單元3中。針對具有不同尖錐的角度的特徵板，其對應的足壓與像素點數目之關係曲線亦不同。本實施例僅以尖錐角度為90度的特徵板為例進行說明。

從第5C途中可以看出，當施加壓力慢慢增至2800gf時，其力與像素點數目之間的關係是呈現一穩定慢慢爬升的情況。由此可見，在第4圖所提供的特徵板13中尖錐的角度為90度的情況。

綜上所述，本實施例所提供的足壓量測裝置、量測系統及其量測方法，利用自行設計的特徵板與填充件之配合，在受不同壓力時相互之間所產生的不同深淺影像，用於判別不同重量壓力源。

此外，量測之特徵板13與填充件12，可以為兩組相互搭配的方式，包括了下列所示的：

如第5D圖之填充件12為平面結構，特徵板13為具微結構及表面噴砂之板。

而如第5E圖之填充件12為具微結構之材料，而特徵板13則為平板結構，以表面噴砂(毛玻璃)進行處理，兩組相互搭配之組合皆可同樣應用於本量測平台之中，並且同樣皆為採用市面上所能夠取得之影像擷取單元，並使影像轉存為圖片以便做後續的分析處理。最後當圖片影像取得後，利用處理單元對影像進行處理與分析，如此即可完成量測分析。

相較於傳統的足壓量測設備，本實施例所提供之足壓量測系統不僅可準確預測足壓分佈情形，而且也能顯示足底的細微特徵。並可同時滿足高解析度與低成本的要求。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

1．．．足壓量測裝置

11．．．基座

3．．．處理單元

13、23．．．特徵板

12．．．填充件

15．．．影像擷取單元

14．．．支撐件

32．．．顯示器

31．．．主機

112．．．第二本體

111．．．第一本體

121．．．第一表面

113．．．調節腳墊

131、231．．．第三表面

122．．．第二表面

S51~S55．．．步驟

第1圖所示為本發明實施例的足壓量測裝置的示意圖。

第2圖所示為本發明實施例的特徵板的細部結構圖。

第3圖所示為本發明另一實施例的特徵板的細部結構圖。

第4圖所示為本發明實施例的足壓量測系統示意圖。

第5A圖所示為本發明實施例的足壓量測方法的流程圖。

第5B圖所示為本發明實施例的足壓量測方法的實施示意圖。

第5C圖所示為本發明實施例的足壓與像數數目之關係曲線。

第5D圖所示為本發明實施例的足壓量測特徵板與填充件的實施示意圖。

第5E圖所示為本發明實施例的足壓量測特徵板與填充件的實施示意圖。

12．．．填充件

121．．．第一表面

122．．．第二表面

13．．．特徵板

131．．．第三表面

Claims (8)

1. 一種具有深色填充件與特徵板的足壓量測裝置，至少包含：一深色填充件，具有相對設置的一第一表面與一第二表面，該第一表面用以接收該足壓，其中該深色填充件的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)；一特徵板，該特徵板係以一表面噴砂進行處理以具有一毛玻璃現象，該特徵板具有一第三表面耦接於該深色填充件的該第二表面，該第三表面具有多個雙方向交錯設置的波峰與波谷以呈現為多個對應的類似金字塔的尖錐體，一錐頂與另一錐頂間皆為一相等間距以在該相等間距中顯示出一足壓大小；一影像擷取單元，設置於該特徵板的一側，用以擷取並傳送該特徵板的影像；一電腦裝置，該電腦裝置處理接收該影像擷取單元所傳送的一影像，對該影像進行計算以得到一足底各區間所承受之一壓力值；一基座，該基座包含一調節腳墊以調節該基座的一高度；以及一透明的支撐件，設置於該特徵板與一掃描器之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該特徵板的材質包含壓克力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該影像擷取單元對該特徵板的影像進行一灰階處理與一截圖處理。
4. 一種使用申請專利範圍第1項裝置之足壓量測方法，至少包含：接收一足壓；擷取一該特徵板的影像，以獲得該足壓於該特徵板上的分佈影像，該特徵板具有多個相間設置的波峰與波谷；對該特徵板的影像進行一灰階處理；對該特徵板的影像進行一截圖處理；以及接收該特徵板的影像並進行一運算處理，以獲得該足壓的分佈資訊。
5. 一種具有深色填充件與特徵板的足壓量測裝置，至少包含：一深色填充件，具有相對設置的一第一表面與一第二表面，該第一表面用以接收該足壓，其中該深色填充件的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)，該深色填充件具有多個對應的類似金字塔的尖錐體，一錐頂與另一錐頂間皆為一相等間距以在該相等間距中顯示出一足壓大小；一特徵板，該特徵板係以一表面噴砂進行處理以具有一毛玻璃現象；一影像擷取單元，設置於該特徵板的一側，用以 擷取並傳送該特徵板的影像；一電腦裝置，該電腦裝置處理接收該影像擷取單元所傳送的一影像，對該影像進行計算以得到一足底各區間所承受之一壓力值；一基座，該基座包含一調節腳墊以調節該基座的一高度；以及一透明的支撐件，設置於該特徵板與一掃描器之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該特徵板的材質包含壓克力。
7. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該影像擷取單元對該特徵板的影像進行一灰階處理與一截圖處理。
8. 一種使用申請專利範圍第5項裝置之足壓量測方法，至少包含：接收一足壓；擷取一該特徵板的影像，以獲得該足壓於該特徵板上的分佈影像，該特徵板具有多個相間設置的波峰與波谷；對該特徵板的影像進行一灰階處理；對該特徵板的影像進行一截圖處理；以及接收該特徵板的影像並進行一運算處理，以獲得該足壓的分佈資訊。