CN101561258B - 三维人体尺寸自动测量机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种被测量者不需要除装即可测量的三维人体尺寸自动测量机构，包括底座、横梁、装在底座和横梁间的竖直导杆，在竖直导杆上套装有沿竖直导杆上下运动的扫描装置和驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置，达到竖向扫描，扫描装置包括步进电机座、装在步进电机座上的步进电机、安装从动带轮的带轮座、设在步进电机座和带轮座间的横向导杆、连接步进电机和从动带轮的齿型带、连接在齿型带上并沿横向导杆横向运动的滑块以及安装在滑块上的红外测温仪和扫描头，该测量机构不仅体积小、重量轻、结构紧凑，而且被测量者不需要除装情况下，能快速、准确进行人体裸尺寸测量。

Description

三维人体尺寸自动测量机构

技术领域

本发明涉及一种非接触式红外测量系统机械运动部分，它能快速、准确地对进行人体裸尺寸的测量，被测量者不需要除装即可测量的三维人体尺寸自动测量机构。

背景技术

目前，传统的人体测量方法主要采用软尺、角度计、测高计、测距计和滑动计等手工工具，依据测量基准对人体进行接触测量，这些方法大多建立在手工测量的基础上或凭经验观察，因而人体的某些特征点数据难以取得，且测量结果准确性差。现有的三维人体测量系统因测量原理不同，占用空间普遍都比较大，且运动机构复杂、质量大、整体移动不便，一般仅局限于实验室使用，被测量者受到一定的限制。

发明内容

为了克服现有的三维人体尺寸自动测量系统机构结构复杂、体积庞大、成本过高的不足，本发明提供一种三维人体尺寸自动测量机构，该测量机构不仅体积小、重量轻、结构紧凑，而且被测量者不需要除装的情况下，能快速、准确地进行人体裸尺寸的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括底座、横梁、安装在底座和横梁之间的竖直导杆，在竖直导杆上套装有沿竖直导杆上下运动的扫描装置和驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置，达到竖向扫描，扫描装置包括步进电机座、安装在步进电机座上的步进电机、安装从动带轮的带轮座、设置在步进电机座和带轮座之间的横向导杆、连接步进电机和从动带轮的齿型带、连接在齿型带上并沿横向导杆横向运动的滑块以及安装在滑块上的红外测温仪和扫描头，完成对人体的正面、侧面扫描。

所述的驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置为：在扫描装置上固定安装有丝杠螺母，在横梁与底座之间安装有丝杠，步进电机通过齿轮驱动丝杠转动。

在与丝杠螺母通过开槽紧固螺钉联接的步进电机座上固定有两台水平布置的步进电机，其输出轴上分别联接带轮，对应带轮在带轮座上安装有从动带轮，在带轮与从动带轮之间安装有同步齿型带，滑块通过压片和螺钉与同步齿型带联接，并且套装在横向导杆上。

固定在底座上向下布置的步进电机的输出轴上联接有齿轮，通过齿轮传动使与从动齿轮联接的丝杠旋转，丝杠下端靠向心推力球轴承支撑，上端由安装在横梁上的向心球轴承定位，由竖直导杆导向使与丝杠配合的丝杠螺母在竖直方向产生直线运动；横向导杆的一端水平插入步进电机座上的盲孔内成开放式联接，横向导杆另一端和带轮座螺纹紧固联接。

本发明的有益效果是，可以自动、快速、准确地进行人体的三维人体尺寸测量，且机构的结构紧凑、体积小、重量轻，其传动准确性高，便于移动。

附图说明

图1是三维人体尺寸自动测量机构的主视图。

图2是三维人体尺寸自动测量机构的左视图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是图2的B向视图。

图中1.底座，2.丝杆，3.丝杠螺母，4.横梁，5.向心推力球轴承，6.向心球轴承，7.齿轮，8.竖直导杆，9.横向导杆，10.步进电机座，11.带轮，12.带轮，13.同步齿型带，14.带轮座，15.竖直导杆，16.滑块，17.齿轮，18.带轮，19.带轮，20.同步齿型带，21.带轮座，22横向导杆，23.竖直导杆，24.滑块，25.压片，26.步进电机，27.步进电机，28.步进电机。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明包括底座1、横梁4、安装在底座1和横梁4之间的竖直导杆，即由底座1、横梁4和三根竖直导杆8、15、23联接组成框架结构。

在三根竖直导杆8、15、23上套装有沿三根竖直导杆8、15、23上下运动的扫描装置和驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置，达到竖向扫描，所述的驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置为：在扫描装置上固定安装有丝杠螺母3，在横梁4与底座1之间安装有丝杠2，步进电机26通过齿轮驱动丝杠2转动。即固定在底座1上向下布置的步进电机26的输出轴上联接有齿轮17，通过齿轮17传动使与从动齿轮7联接的丝杠2旋转，丝杠2下端靠向心推力球轴承5支撑，上端由安装在横梁4上的向心球轴承6定位，由竖直导杆导向使与丝杠2配合的丝杠螺母3在竖直方向产生直线运动；横向导杆9、22的一端水平插入步进电机座10上的盲孔内成开放式联接，横向导杆9、22另一端和带轮座14、21螺纹紧固联接。

扫描装置包括步进电机座10、安装在步进电机座10上的步进电机28、27、安装从动带轮19、12的带轮座21、14、设置在步进电机座10和带轮座21、14之间的横向导杆22、9、连接步进电机28、27和从动带轮19、12的同步齿型带20、13、连接在同步齿型带20、13上并沿横向导杆横向22、9运动的滑块24、16以及安装在滑块上的红外测温仪和扫描头，完成对人体的正面、侧面扫描。

在与丝杠螺母3通过开槽紧固螺钉联接的步进电机座10上固定有两台水平布置的步进电机28、27，其输出轴上分别联接带轮18、11，对应带轮18、11在带轮座21、14上安装有从动带轮19、12，在带轮18、11与从动带轮19、12之间安装有同步齿型带20、13，滑块24、16通过压片25和螺钉与同步齿型带20、13联接，并且套装在横向导杆22上。

本测量机构主要由底座、横梁、丝杠、丝杠螺母、竖直导杆、横向导杆、步进电机、齿轮、带轮、同步齿型带和扫描装置组成。同步齿型带传动来实现扫描装置沿横向导杆的往复直线运动，完成对人体的正面、侧面扫描，丝杠和丝杠螺母构成的滑动螺旋传动来实现扫描装置的上下运动，达到竖向扫描的目的，从而可获取人体全面的数据。

该测量机构为开放式结构，由底座、三根竖直导杆和横梁组成框架，三个步进电机驱动形成三个相对独立的运动。固定在与丝杠螺母通过开槽紧固螺钉联接的步进电机座上的两台水平布置的步进电机，其输出轴上分别联接带轮，通过安装在带轮座的从动带轮，建立起同步齿型带传动。红外测温仪和扫描头安装在滑块上，滑块通过压片由螺钉与同步齿型带联接，从而通过同步齿型带传动、横向导杆导向来实现扫描装置的横向往复直线运动，完成对人体的正面、侧面扫描。

固定在底座上向下布置的一台步进电机的输出轴上联接齿轮，通过齿轮传动，使与从动齿轮联接的丝杠旋转，丝杠下端通过向心推力球轴承支撑，上端由向心球轴承定位，由竖直导杆导向使与丝杠配合的丝杠螺母在竖直方向产生直线运动。其中，丝杠螺母与步进电机座通过开槽紧固螺钉联接，横向导杆的一端水平插入步进电机座上的盲孔内成开放式联接，横向导杆另一端和带轮座螺纹紧固联接，带轮座通过竖直导杆导向在竖直方向产生直线运动，这样通过丝杠螺母的运动也带动同步齿型带上扫描装置的上下运动。

本测量机构中所用导杆为圆柱面形滑动磨擦导杆，分别为两组横向导杆和三根竖直导杆，其主要特点是结构简单，导向面的加工和检验简便，易于达到较高的精度要求，但间隙不易调节。因单一圆柱导杆的运动件，除可沿其轴线方向作直线运动外，还可绕其轴线转动，因此利用辅助导向面限制滑块的转动；为减小由于间隙引起的转角误差，设计中适当地增大同一组中两根横向导杆的距离。为减小系统的惯量、减少磨擦、提高效率，以利于系统的动态响应，在所有运动件中加入铜套来减小与导杆间的滑动磨擦。其中，为了便于本导杆的安装和调试，辅助导向面的一端采用开放式结构。由于丝杠必需能正反转且不会产生自锁现象，所以滑动丝杠采用梯形螺纹。并且，梯形螺纹的强度和对中准确性较好，可消除因磨损而形成的间隙。如果螺旋副中存在间隙，当丝杠的转动方向改变时，螺旋传动将产生空回。对于在正反向传动下工作的精密螺旋传动，空回将直接引起传动误差，因此必须设法予以消除。消除空回的方法就是在保证螺旋副相对运动要求的前提下消除丝杠和螺母之间的间隙。在本装置的螺旋传动中，利用调整螺母通过径向调整法来消除空回。本测量机构中的底座除了支撑功能外，还利用其上面的压力传感器测量人体体重，为尺寸测量提供辅助数据。并且机构中所采用的MI20型红外测温仪重量仅为130克。因为两带轮的中心距较大，为了防止工作时齿型带的脱落，在主、从带轮的两侧均装有挡圈。

Claims (1)

1.一种三维人体尺寸自动测量机构，包括底座、横梁、安装在底座和横梁之间的三根竖直导杆，其特征在于：

在三根竖直导杆上套装有沿三根竖直导杆上下运动的扫描装置和驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置，达到竖向扫描，扫描装置包括步进电机座、安装在步进电机座上的水平布置的两台步进电机、安装两个从动带轮的两个带轮座、设置在步进电机座和两个带轮座之间的两根横向导杆、连接所述两台水平布置的步进电机和两个从动带轮的两条同步齿型带、连接在两条同步齿型带上并沿两根横向导杆横向运动的两个滑块以及安装在滑块上的红外测温仪和扫描头，完成对人体的正面、侧面扫描；

所述的驱动扫描装置沿竖直导杆上下运动的动力驱动装置为：在扫描装置上固定安装有丝杠螺母，在横梁与底座之间安装有丝杠，固定在底座上向下布置的步进电机通过齿轮驱动丝杠转动；在与丝杠螺母通过开槽紧固螺钉联接的步进电机座上固定有两台水平布置的步进电机，其输出轴上分别联接两个带轮，对应每个带轮在带轮座上安装有从动带轮，在带轮与从动带轮之间安装有两条同步齿型带，滑块通过压片和螺钉与两条同步齿型带联接，并且套装在横向导杆上；

固定在底座上向下布置的步进电机的输出轴上联接有齿轮，通过齿轮传动使与从动齿轮联接的丝杠旋转，丝杠下端靠向心推力球轴承支撑，上端由安装在横梁上的向心球轴承定位，由竖直导杆导向使与丝杠配合的丝杠螺母在竖直方向产生直线运动；横向导杆的一端水平插入步进电机座上的盲孔内成开放式联接，横向导杆另一端和带轮座螺纹紧固联接。

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