JPH0681313U - 足型計測機 - Google Patents

足型計測機

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JPH0681313U
JPH0681313U JP6790492U JP6790492U JPH0681313U JP H0681313 U JPH0681313 U JP H0681313U JP 6790492 U JP6790492 U JP 6790492U JP 6790492 U JP6790492 U JP 6790492U JP H0681313 U JPH0681313 U JP H0681313U
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axis base
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信寿 山崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 計測する足を動かすことなく簡単に、かつ正
確に必要なポイントの計測ができるとともに任意の断面
形状を容易に計測できる足形計測器を提供する。 【構成】 装置の移動及び回動各部を調整し、距離検出
器90及び三次元の各座標系の設けられる検出器9,1
8,32,53,57,65,86から得られる検出値
を演算装置110にて演算することで、容易に計測でき
る。また、回転リング75を1回転し、距離検出器90
で計測対象である足の外形を連続計測すればその断面形
状が容易に求められる。そして、上述のように、γ軸ベ
ース38及び固定リング60を適当な角度に設定するこ
とで、簡単に任意の断面形状が得られる足形計測器であ
る。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、人間の足の形を計測する足型計測機に関する。
【0002】
【従来の技術】
靴などの履物を製造するに際しては、足の形にぴったりと合ったものを製作す ることが望まれる。そしてこのためには、例えば、日本人全体の足形を地域別、 性別、年齢別に計測し、科学的な解析をする必要がある。
【0003】 ところで、従来、足型を計測するにあたっては、スケール等の測定器具を使用 したり、足の形状に合せて作った足型模型を、固定して設けられる距離検出器に 対して回転して必要な計測点の座標を計測したり、あるいは曲折回転自在なアー ムの先端に接触式のプローブを備える三次元計測機を使用してプローブを計測対 象の足に接触させて計測する装置などが存在した。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】
しかし、スケールによる計測は面倒で手間がかかる上に計測のやり方によって は精度が悪く、従来の三次元計測機による場合は計測ポイントが測りにくい位置 にあるとプローブをアプローチさせることができず計測不能になったり、計測の 精度が悪くなる等の問題がある。また、本来、靴製造のための足型の計測では、 計測者が起立して両足に平均して体重がかかった姿勢で行なうことが望ましいが 、スケールや従来の三次元計測機では、測りにくい位置にある計測ポイントの計 測の際に足を動かしたり傾けたりしなければ計測できないことがあって、そのた め必ずしも正確な計測が行ない得ないという問題がある。
【0005】 またこれらの計測手段では、足型を任意の角度で切断した断面形状の計測がで きないという欠点もある。 さらに足型模型を使用する計測機では、足型模型の製作が面倒であり、この場 合にも限られた足型断面の計測はできるが、所望する任意の足型の断面形状を計 測することは難しいという欠点がある。 このように、従来の足型計測手段には種々の欠点が存在し、個々の足に会う靴 を製造するために多くの足型の計測データを効率よく収集することができなかっ た。
【0006】 本考案は、このような従来の問題点を解決し、計測する足を動かすことなく簡 単に、かつ正確に必要なポイントの計測ができるとともに任意の断面形状を容易 に計測できる足型計測機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本考案を実施例に対応する図によって説明すれば本考案の足型計測機は、基本 ベース1と、この基本ベース1上を水平に一方向に移動可能に設けたX軸ベース 8と、このX軸ベース8上を水平に該X軸ベース8の移動方向と直交方向に移動 可能に設けたY軸ベース17と、このY軸ベース17上で垂直方向へ移動可能に 設けたZ軸ブラケット38と、このZ軸ブラケット38の中央部を前記Y軸ベー ス17上で垂直軸26にて軸支するγ軸ベース25と、前記Z軸ブラケット38 に両側中央を水平軸にて軸支する固定リング60と、この固定リング60の円周 に沿って回動可能に設けた回転リング75と、この回転リング75の側面に沿っ て移動可能に設けたI軸プレート80と、該I軸プレート80に取付して前記回 転リング75の中心に向けた距離検出器90と、計測対象の足を載置する足載部 97が前記回転リング75内に配置される足載台95と、前記X軸ベース8、Y 軸ベース17、Z軸ブラケット38及びI軸プレート80の各移動変移量並びに 前記γ軸ベース25、固定リング60及び回転リング75の各角度変移量を検出 する検出器9,18,32,53,57,65,86と、これら検出器9,18 ,32,53,57,65,86及び前記距離検出器90の各検出値から計測対 象の計測点の座標を演算する装置10とからなることを特徴とする。
【0007】
【作用】
図1に示す足型計測機において、例えば、回転リングの中心0’を通って回転 リング75を直角に貫通する軸をX’軸とし、該X’軸に直交し回転リング75 を水平に横断する軸をY’軸とし、X’軸及びY’軸と直交し回転リング75を 垂直に縦断する軸をZ’軸とし、回転リング75の中心0’をこれらX’Y’Z ’三次元座標の原点とする。
【0008】 また回転リング75にI軸プレート80を介して取付される距離検出器90は 、X軸ベース8、Y軸ベース17及びZ軸ブラケット38をそれぞれその支持部 に対して移動することでX’Y’Z’の各軸上を移動でき、また回転リング75 、固定リング60及びγ軸ベース25の各部をその支持部に対して適宜な角度だ け回動することで、X’Y’Z’の各軸を0’を中心にして適当な角度だけ回転 できる。 したがって、回転リング75内に配置される足載せ部97に計測すべき足を載 せ、装置の移動及び回動できる各部を適宜に調整すれば、足を固定したままで動 かすことなく、あらゆる計測ポイントに距離検出器を向けることができ、計測が 可能になる。
【0009】 なお、I軸プレート80は、距離検出器90と被計測物との距離を適宜に変え ることで、距離検出器90の検出感度が適当な位置になるようセットするもので ある。 このようにして装置の移動及び回動各部を調整し、距離検出器90及び三次元 の各座標系の設けられる検出器9,18,32,53,57,65,86から得 れる検出値を演算装置110にて演算することで、容易に計測できる。 また、回転リング75を1回転し、距離検出器90で計測対象である足の外形 を連続計測すればその断面形状が容易に求められる。そして、上述のように、γ 軸ベース38及び固定リング60を適当な角度に設定することで、簡単に任意の 断面形状が得られる。
【0010】
【実施例】
以下、本考案の実施例を図面について説明する。 図1及び図2は本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す斜視図、図3は 同じく正面図、図4は同じく平面図、図5は同じく側面図、図6は同じく背面図 である。 図示のように、本考案の足型計測器は、概略、基本ベース1、X軸ベース8、 Y軸ベース17、γ軸ベース25、Z軸ブラケット38、固定リング60、回転 リング75、I軸プレート80及び足載台95等の基本構造部に加えて各軸の移 動・回転読み取り用の検出器9,18,32,53,65,86及び距離検出器 90、さらにはこれらの検出値に基づいて計測点の座標を演算する装置110等 から構成される。
【0011】 以下、図について詳述すると、当該装置の基台となる基本ベース1には、その 下面に移動の際に使用する車輪2が取付けられており、隅部下面には上下に伸縮 固定できる設置脚3が設けられる。また基本ベース1の上面には、その長手方向 の両側に、水平方向にX軸レール4,4が設けられ、該X軸レール4,4に沿っ てその外側にX軸ラック5,5が設けられる。 なお、後述するが、この足型計測機では、これら図1ないし図6の状態が基準 姿勢であり、この基本姿勢において、図1に図示するように、回転リング75内 の中心にX’,Y’,Z’の三次元座標の中心をとっている。したがって、基本 ベース1上に設置されるX軸レール4,4はX’軸と平行に設けられるものであ る。6はX軸レール4,4の両端に設けられるX軸ベース8の移動規制用のスト ッパー突起である。
【0012】 またX軸ベース8は基本ベース1上でX軸レール4,4に沿って、すなわち、 X’軸に沿って摺動可能に設けられる。このX軸ベース8には、検出器(ロータ リーエンコーダ)9が設けられ、該検出器9のシヤフトに設けたギヤ10を一方 のX軸ラック5に噛み合わせてX軸ベース8のX軸レール4,4(X’軸)上で の移動量を検出できるようにし、また電磁ブレーキ11が設けられ、該電磁ブレ ーキ11のシヤフトに設けたギヤ12を他方のX軸ラック5に噛み合わせて電磁 ブレーキ11の作動とともにX軸ベース8を基本ベース1上に固定できるように している。このX軸ベース8の上面には、前記X軸レール4,4と直交して水平 に、すなわち第1図に示すY’軸と平行にY軸レール13,13が設置され、該 Y軸レール13,13に沿ってその外側にY軸ラック14が設けられる。15は Y軸レール13,13の両端に設けられるY軸ベース17の移動規制用ストッパ ー突起である。
【0013】 またY軸ベース17はX軸ベース8上のY軸レール13,13に沿って、すな わち、Y’軸に沿って摺動可能に設けられる。このY軸ベース17にも検出器( ロータリーエンコーダ)18が設けられ、該検出器18のシヤフトに設けたギヤ 19をY軸ラック14に噛み合わせてY軸ベース17のY軸レール(Y’軸)1 3,13上での移動量を検出できるようにし、また電磁ブレーキ20が設けられ 、該電磁ブレーキ20のシヤフトに噛み合わせて電磁ブレーキ20の作動ととも にY軸ベース17をX軸ベース8上に固定できるようにしている。
【0014】 γ軸ベース25は、Y軸ベース17上に重ねて配置され、かつその中央部がY 軸ベース17の中央部に垂直に設けられている垂直軸26で軸支され、該軸26 を中心にしてY軸ベース17上で水平面上を一定範囲だけ回動可能に配設される 。 なお、軸26の位置は、装置の基本姿勢でX’軸の原点に一致し、Z’軸の原 点からaの距離にある。27は軸受、28がY軸ベース17上面とγ軸ベース2 5下面との間に配されるベアリングである。 また、γ軸ベース25の軸受27の外側には、前記軸26を中心としてγ軸ベ ース25とともに回動するギヤ29が固定され、該ギヤ29がY軸ベース17に 固定した支持片30,31に取付けられた検出器(ポテンショメータ)32及び 電磁ブレーキ33のギヤ34,35と噛み合わされている。この検出器32は、 γ軸ベース25の回転角度の読み取り用であり、電磁ブレーキ33はγ軸ベース 25の軸回転固定用である。 また、Z軸ブラケット38は、γ軸ベース25の上部に配設されるものであり 、底面部40及び両側面部41,41が連設されてなる。
【0015】 このX軸ブラケット38はγ軸ベース25の両側に立設される昇降支持部42 ,42に上下動可能に支持される、すなわち、昇降支持部42,42には、γ軸 ベース25の両側部上面に固設される底板43と、この底板43上に立設される 支柱44と、支柱44の上端で底板43と対抗して配設される天板45と、支柱 44の両側に平行に立設される2本のガイドシャフト46,47と、一方のガイ ドシャフト46に摺動可能に配設されるバランスウエイト48と、支柱44に軸 支されバランスウエイト48と下記ブラケット部39の取付部51との間に係止 したワイヤ49を懸架するプーリー50とが設けられる。 そして、Z軸ブラケット部38の側面部41,41の外側に配設される、取付 部51が昇降支持部42,42の他方のガイドシャフト47に摺動自在に取り付 けされ、また左右の支柱44,44に沿ってZ軸ラック52,52が配設され、 これにZ軸ブラケット部38,38に設けた検出器(ロータリーエンコーダ)5 3及び電磁ブレーキ54のギヤ55,56とかみ合わされている。この検出器5 3は、Z軸ブラケット38のZ’軸方向の移動量読み取り用であり、電磁ブレー キ54はZ軸ブラケット部38の固定用である。57は、取付部51,51の間 でガイドシャフト47に摺動可能に設け、摺動抵抗を与えてZ軸ブラケット部3 8の急激な上下動を規制する樹脂材等からなる抵抗摺動子であり、2つ割りにし た合せ部のネジ58を固く締めれば、Z軸ブラケット39を昇降支持部42に固 定できる。
【0016】 固定リング60は、その左右両側の中央部がZ軸ブラケット部38の側面部4 1,41上部で水平軸61,61に俯仰可能に軸着され、該軸61,61にはβ 軸ギヤ62,62の中心が固定される。このβ軸ギヤ62,62はそれぞれZ軸 ブラケット部38に取り付けられた回転角読み取り用の検出器57(ロータリー エンコーダ)及び固定用の電磁ブレーキ58のギヤ59,59’と噛み合わされ る。
【0017】 また固定リング60の他側下部には後述の回転リング75の回転に関係して回 転リング(α軸)駆動用モータ63、その減速機64、回転リング(α軸)の回 転角読み取り用の検出器(エンコーダ)65及び回転リング(α軸)の固定用の 電磁ブレーキ66が配設され、固定リング60の他側上部には、上記水平軸61 ,61を中心にして他側下部に配設される駆動用モータ63等あるいは一側部に 配設される下記回転リング75やI軸プレート80と重量のバランスをとるため にバランスウエイト67が配設される。
【0018】 回転リング75は、ベアリング軸受76,77を介して固定リング60内及び その一側部に回動可能に設けられるものであり、その他側部外周にはα軸ギヤ7 8が設けられ、該α軸ギヤ78が前記固定リング60に設けた駆動用モータ63 の減速機64の出力ギヤ68と噛み合い、回転リング75は駆動用モータ63の 作動とともに固定リング60に対して回転するようにされており、またα軸ギヤ 78には検出器65のシヤフトに設けたギヤ69及び電磁ブレーキ66のシヤフ トに設けたギヤ70が噛み合い回転リング75の回転角を読み取るとともに電磁 ブレーキ66の作動により回転リング75を固定できるようにしている。
【0019】 I軸プレート80は略U時形状で、開口部が回転リング75の穴径と略等しく されており、回転リング75の一側部で、回転リング75に対して平行に、Z’ 軸方向(上下)に移動可能に配設されるものである。 すなわち、回転リング75の一側部の両側に、その側面に沿ってZ’軸に平行 に配設されるガイド軸81,81が設けられ、このガイド軸81,81にI軸プ レート80側の摺動部82,82が摺動可能に取付されてI軸プレート80が回 転リング75に対して平行に移動可能になる。また回転リング75の一側部にI 軸駆動用モータ83が設けられ、このモータ83の出力ギヤ84がI軸プレート 80の対応する面に垂直方向に設けたI軸ラック85と噛み合い、該モータ83 の作動によりI軸プレート80が上下駆動される。86はI軸プレート80と 回転リング75の間に取付られるI軸プレート80の回転リング75に対する移 動量を検出する検出器(直線型ポテンショメータ)である。
【0020】 また、90はI軸プレート80の上部中央に設けられる距離検出器、95は基 本ベース1の一端部に取付部96が固定され、該取付部96から延びる端部が回 転リング75内に足載部97として配置される足載台である。98は足載部97 において、特に、踵を載せる踵載部であり、当該部分には、歪センサーからなる 踵荷重検出器が組込まれる。 距離検出器90は、レーザーセンサーからなる公知の非接触式の距離検出器で あり、例えば、図7に図示するように、半導体レーザの投光部91の該投光部9 1の光軸に対して一定角度θ傾いて位置し、計測ポイントPからの散乱光を受光 する検出部(位置検出器)92とを有し、その計測の原理は三角測量法であり、 計測ポイントPが上下すると、検出部92の結像点Qが変化することから、点Q の位置を読み取ることによって変位Aを求めるものである。なお、図でSOはワ ーキングディスタンス、MRは測定レンジである。
【0021】 ところで、距離検出器90は図7のように、測定レンジMRが存在し、計測ポ イントPが常にこのレンジ内に位置することが必要である。そこで、図8のよう に、距離検出器90から出力を得てこれを増幅器93で増幅するとともにアナロ グサーボ94に通してI軸モータ83を正逆回転制御させてI軸プレート80を 回転リング75に対して移動させてI軸プレート80に固定した距離検出器90 の位置を動かし、距離検出器90と計測ポイントとの距離が測定レンジ内となる ように調節する。
【0022】 なお、この実施例では、非接触式の距離検出器を用いたが、これは接触式のも のでもよい。 また、図9のように、X’,Y’,Z’軸の移動量を読み取る検出器9,18 ,53、これら各軸の回転角を検出する(X’,Y’,Z’軸について順にその 回転角α,β,γとする)各検出器65,57,32、I軸の移動量を読み取る 検出器86及び距離検出器90の出力はA/D変換器111でアナログ信号から ディジタル信号に変換されてコンピューター装置110に入力され、該コンピュ ーター装置で、例えば、後述の演算式が組み込まれたプログラムに従って計測ポ イントの座標が演算されることになる。
【0023】 以下、被計測物の三次元座標の計測について説明する。 被計測者は、本装置の足載台95の足載部97上に左右いずれかの足を載せる が、この場合、計測が正しくお行なわれるように、本考案装置と並列にして足載 部95と同じ高さの足台を別途準備し、被計測者は、本装置と足台に夫々片足づ つを載せて両方に平均して体重が加わるようにする。すなわち、本考案装置での 計測に際して、予め両足に平均して体重が加わったときの荷重値を求めておき、 計測時、足載部に組み込まれた踵荷重検出器の検出値が、上記の前段での計測値 に対応するかどうかを比較し、結果がよければ以下計測を行なう。
【0024】 足の計測は、図10に図示するように、足表面のポイントを計測する場合、あ るいは足表面を連続的に計測してその断面形状を求める場合等がある。被計測者 が足を基本ベース1に固定された足載台95に正規にセットしたら、そのまま足 を静止した状態で、図9に従って計測しようとするポイントに合せるよう装置の 移動回転各部を調整する。そして、これら各部が動かないよう電磁ブレーキ11 ,20,23,54,58,66で固定する。
【0025】 そこで、以下、実際の計測について具体的に説明すると、図1の基準姿勢にお いて、X’,Y’,Z’の直交の各軸を矢印の向く側を正方向とし、また回転リ ング75、固定リング60及びγ軸ベース25は、対応するX’,Y’,Z’軸 の正方向に向かって右回り方向をプラス側とする。 しかして、足型の計測に際して基本姿勢から回転リング75、すなわち距離検 出器90を角度θ1 だけ回動し(X’軸を角度θ1 回転させる)、固定リング6 0を角度θ2 だけ回動し(Y’軸を角度θ2 回転させる)、γ軸ベース25を角 度θ3 だけ回動した(Z’軸を角度γ回転させる)とすると、このような座標系 0”ーX”Y”Z”上の点P”(x”,y”,z”)を基本姿勢の座標系0’ー X’Y’Z’上の点P’の座標(x,y,z)に変換するには、
【0026】
【数1】
【0027】 で求まる。 また、x”y”z”の求め方であるが、図11に図示するように、I軸(I軸 プレート80)は、この場合、X”軸で中心0”からbの距離だけ離れた点を通 り、Z”と平行な軸であり、距離検出器90はこのI軸に沿って移動する。今、 距離検出器90から計測ポイントまでのP’Lの長さをd、距離検出器90から X”とI軸との交点までのP”’Lの長さをd”’とすると、距離検出器90か らdを読み取りI軸の検出器86からd”’を読み取ると、計測ポイントP’の Z”座標は z”=d”’−d・・・・・(2) となる。 また、P”のx”,y”の値は、 x”=−b・・・・・(3) y”= 0・・・・・(4) であるので、これら(2)〜(4)式を代入し、さらにX軸,Y軸,Z軸の各検 出器9,18,53の読みをそれぞれXR,YR,ZRとすれば、最終的に点P の三次元座標値(X,Y,Z)は、 X=x+XM Y=y+YM Z=z+ZM で求まる。
【0028】 次に、足形の任意の断面形状を求めるには、本考案装置の各部を適宜に動かし て回転リング75を計測使用とする断面に合せた姿勢にする。そして、その状態 で回転リング75を一回転させ、距離検出器90を足の回りに1回転することで 設定した断面で足の表面を連続的に計測する。
【0029】 図12に図示するように、YZ座標上の点P(y,z)の座標は、 y=Msinθ z=Mcosθ と表されるので、 回転リング75の検出器65の読みθと、距離検出器90及びI軸の検出器8の 読みm,m’から求めたMを上式に代入すれば断面形状が求まる。 なお、断面形状を求めるにあたって、回転リング75の円周部分に等間隔にし て回転リング75の中心に向けて直線的に光を照射する複数個のスポットライト を使用して足に向け照射するようにすれば、回転リング75の姿勢が容易に把握 でき、その姿勢決定の作業が容易にできる。
【0030】
【考案の効果】
以上述べたように本考案の足型計測期は、回転リングを三次元空間で任意な姿 勢をとり、かつ距離検出器を回転リング上の任意位置に設定して回転リング内に 配置される足載台上の足を計測するため、被計測物である足を何ら動かさずに所 望の計測ポイントを計測することができ、簡単で精度の高い計測が可能になると ともに三次元空間で任意姿勢をとった回転リング上で距離検出器を一回転させな がら計測することで、足型の任意断面形状を簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す
斜視図。
【図2】本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す
斜視図。
【図3】本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す
正面図。
【図4】本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す
平面図。
【図5】本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す
側面図。
【図6】本考案の実施例に係る足型計測機の全体を示す
背面図。
【図7】距離検出器の原理説明図。
【図8】I軸プレートの駆動回路図。
【図9】検出器と検算装置との接続図。
【図10】足の計測ポイント及び計測方法の説明図。
【図11】座標演算のための説明図。
【図12】断面計測の場合の説明図。
【符号の説明】
1 基本ベース 8 X軸ベース 9 X軸の検出器 17 Y軸ベース 18 Y軸の検出器 25 γ軸ベース 26 垂直軸 32 β軸の検出器 38 Z軸ブラケット 53 Z軸の検出器 60 固定リング 61,61 水平軸 65 α軸の検出器 75 回転リング 80 I軸プレート 86 I軸の検出器 90 距離検出器 95 足載台 97 足載部 110 演算装置

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基本ベースと、この基本ベース上を水平
    に一方向に移動可能に設けたX軸ベースと、このX軸ベ
    ース上を水平に該X軸ベース移動方向と直交方向に移動
    可能に設けたY軸ベースと、このY軸ベース上で垂直方
    向へ移動可能に設けたZ軸ブラケットと、このZ軸ブラ
    ケットの中央部を前記Y軸ベース上で垂直軸にて軸支す
    るγ軸ベースと、前記Z軸ブラケットに両側中央を水平
    軸にて軸支する固定リングと、この固定リングの円周に
    沿って回動可能に設けた回転リングと、この回転リング
    の側面に沿って移動可能に設けたI軸プレートと、該I
    軸プレートに取付して前記回転リングの中心に向けた距
    離検出器と、計測対象の足を載置する足載部が前記回転
    リング内に配置される足載台と、前記X軸ベース、Y軸
    ベース、Z軸ブラケット及びI軸プレートの各移動変移
    量並びに前記γ軸ベース、固定リング及び回転リングの
    各角度変移量を検出する検出器と、これら検出器及び前
    記距離検出器の各検出値から計測対象の計測点の座標を
    演算する装置とからなることを特徴とする足型計測機。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013061224A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Toshiba Corp 翼振動計測装置

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