CN103504724B - 数字化力学测量楦头及其信号获取和分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化力学测量楦头，具体是通过楦头、三维力学拉压传感器、信号放大器、数据采集卡、数据采集系统软件、数据线的组合而成。鞋帮面套在数字化力学测量楦头上之后，鞋帮面对楦头的作用力通过楦头前半部分和楦头后半部分传递到三维力学拉压传感器上，使其发生应变，导致其电阻值发生变化，从而产生电压变化，电压变化经过信号放大器进行处理，数据采集卡通过数据线经USB接口将数据传输至内置数据采集系统软件的PC机，数据采集系统软件对信号进行记录、显示、计算、分析，帮助版师检查、分析鞋版型及材料所存在的问题，提高版型修改的时效性和准确性，节省人力、物力和研发时间，提高鞋产品的合脚性和舒适性。

Description

数字化力学测量楦头及其信号获取和分析方法

技术领域

本发明涉及制鞋工业领域的测量仪器设备，具体是一种在鞋子制作过程中，能够测量出来自鞋帮面各部位的作用力大小及其分布情况的一种楦头。

背景技术

在制鞋流程中，楦头起到了十分重要的作用。楦头的造型代表人足的造型，它决定了鞋的式样和型号。在鞋的设计开版过程中，版师根据楦头的形状设计鞋子的外观线条及其每一片拼接材料的形状和大小；并应用该楦头进行试版、调版、试做。试做过程中，由于材料、版型等原因，造成鞋与楦头不吻合，鞋面各部位受力不均匀，导致鞋在成型脱楦之后，出现帮面褶皱、扭曲，鞋两头向上翘的现象。在这种情况下，开发版师需要对鞋面的版型进行重新调整，但是由于没有具体的数据来说明存在问题的部位和原因，只能依靠版师个人的经验判断以及不断地试做来进行摸索改进。由于判断问题的主观性和个人经验的差异性，无法形成标准化作业。不断地试做，不仅浪费大量的试做材料，更造成试做工时和研发时间的浪费。

目前，还未见有仪器设备能够在鞋子的生产过程中，测量鞋子套楦后鞋帮面对内部楦头三维作用力，通过获取鞋内部楦头的三维受力分布情况，判定鞋子的材料或版型是否存在问题，来帮助版师更快、更准确地修改版型，调整材料。

针对以上所存在的问题，本发明的目的在于提供一种数字化力学测量楦头，使其能够在鞋套楦后测量出鞋帮面对内部楦头的三维作用力，用以分析及推断鞋帮面版型和材料所存在的问题及存在问题的部位，帮助版师快速、准确地修改纸版，调整材料。

发明内容

为了实现上述功能，本发明所采用的技术方案是：

数字化力学楦头由楦头前半部分、楦头后半部分、三维力学拉压传感器、信号放大器、数据采集卡、数据采集系统软件、数据线组合而成。

楦头前半部分和后半部分是将楦头在通过楦头质心且垂直于楦头长轴的垂面处分割获得，在楦头前、后半部分各设有深度为三维拉压力传感器长度二分之一的位置安放三维力学拉压力传感器，且楦头前半部分和后半部分之间留有应变缝。

三维力学拉压传感器的中心与楦头质心重合，其长轴与楦头长轴平行，两端与楦头前半部分和后半部分连接，周围与楦头不接触。

所述信号放大器、数据采集卡、数据采集系统软件置于楦头外部，信号放大器包含信号输入电路、信号放大电路、信号滤波电路、信号输出电路，通过信号输出电路将信号传输至数据采集卡；数据采集卡包括数据采集模块，A/D转换模块，与上位机通信模块，通过USB接口与计算机完成通信；数据线穿过楦头后半部分内的数据线通道，连接三维力学拉压传感器、信号放大器、数据采集卡、数据采集系统，实现数据的测量。

数字化力学测量楦头信号获取和分析方法，所述三维拉压传感器受到物理拉压后，会根据力的大小和方向输出等比例的正负电压信号；所述信号放大器将电压信号进行信号的放大与信号滤波；所述数据采集卡采集经信号放大器处理过的信号，通过USB接口与计算机完成通信；所述计算机内设置有数据分析软件，包含用户指令处理模块、与采集卡通讯的模块、数据处理模块、数据显示模块、数据记录模块；用户指令处理模块：接受用户的操作命令，并根据不同的命令将消息传递给相应的模块；与采集卡通信模块：完成与采集卡的通信，给采集卡下达操作命令，从采集卡读取数据；数据处理模块：接受与采集卡通信模块的数据，并对数据进行滤波与计算；数据显示模块：对数据进行三维力仿真显示，以三维力学拉压力传感器的中心为起点的三维力矢量图；数据记录模块：实时记录测试结果，记录测量结果；数据分析软件提供数据导出接口，供第三方软件使用，数据分析软件提供数据导入接口，可以第三方仪器采集的数据进行分析或对已采集完成的数据进行导入分析。

附图说明

图1数字化力学测量楦头剖面示意图

图2数字化力学测量楦头工作原理图

图3数字化楦头数据采集系统软件工作流程示意图。

具体实施方式

下面是结合附图对本发明做进一步说明。

附图标记说明：

1——楦头前半部分

2——楦头后半部分

3——数字化力学测量楦头内部空腔

4——三维力学拉压传感器

5——数据线

6——数据线通道

7——应变缝

8——信号放大器

9——数据采集卡

10——数据采集系统软件

如图1所示，所述的数字化力学测量楦头由楦头前半部分1、楦头后半部分2、三维力学拉压传感器4、信号放大器8、数据采集卡9、数据采集系统软件10、数据线5组合而成；。楦头前半部分1和楦头后半部分2组合，起到常规的楦头作用，即起到支撑鞋面的作用；三维力学拉压传感器4用来测量鞋面对内部楦头的三维作用力；通过信号放大器8、数据采集卡9、据线5与电脑相连接，数据采集系统软件10对三维力学拉压力传感器的数据进行采集、存储，并对所采集的数据进行实时显示、分析及导出。

楦头前半部分1和楦头后半部分2是将楦头在通过楦头质心且垂直于楦头长轴的垂面处分割获得，在楦头前、后半部分各设有深度为三维拉压力传感器长度二分之一的位置安放三维力学拉压力传感器4，且楦头前半部分1和楦头后半部分2之前留有应变缝7。

三维力学拉压传感器4一端固定在楦头前半部分1的空腔内，另一端位于楦头后半部分2的空腔内，通过三维力学拉压力传感器4将楦头前、后半部分连接为一个整体，且三维力学拉压力传感器4周围与楦头不接触；三维力学拉压传感器4的中心与楦头质心重合，其长轴与楦头长轴平行。

数据线5穿过楦头后半部分2内的数据线通道6连接信号放大器8，实现了本发明在测量数据的同时，不影响其常规的楦头支撑功能。

鞋帮面套在数字化力学测量楦头上之后，鞋帮面对楦头的作用力通过楦头前半部分1和楦头后半部分2传递到三维力学拉压传感器4，三维力学拉压传感器4发生应变，导致电阻值发生变化，从而产生电压变化，电压变化经过信号放大器8进行处理，数据采集卡9采集经过信号放大器处理过的信号，信号通过数据线5经USB接口将数据传输至内置数据采集系统软件10的PC机，通过数据采集系统软件10对信号进行记录、显示、处理、分析等工作。数字化力学测量楦头工作原理如图2所示。

数据采集系统软件10包含用户指令处理模块、与采集卡通讯的模块、数据处理模块、数据显示模块、数据记录模块，数字化楦头数据采集系统软件工作流程示如图3所示；

用户指令处理模块：接受用户的操作命令，并根据不同的命令将消息传递给相应的模块；

采集卡通信模块：完成与采集卡的通信，给采集卡下达操作命令，从采集卡读取数据；

数据处理模块：接受与采集卡通信模块的数据，并对数据进行滤波与计算；

数据显示模块：对数据进行三维力仿真显示，在三维空间内显示以三维力学拉压力传感器中心为起点的三维力矢量图；

数据记录模块：实时记录测试结果，合力的大小与方向。

数据采集系统软件提供数据导出接口，供第三方软件使用，数据分析软件提供数据导入接口，可以第三方仪器采集的数据进行分析或对已采集完成的数据进行导入分析。

通过对所采集三维作用力分大小及方向的分析，帮助开发版师快速地、准确地判断出鞋帮面所存在的版型问题及问题所在的部位，减少试做样品的次数，节省大量的人力、物力和时间，降低鞋产品的制做成本；同时根据有力的数据修改版型，形成标准的作业模式，为鞋产品的合脚性和舒适性提供有力的保障。

本发明不仅仅局限于图1形状和结构，例如：三维力学拉压传感器可具有不同的形状；在楦头上安放的三维力学拉压传感器也可以不止一个，三维力学拉压传感器与采集卡的连接、与楦头的连接可采用其它不同的方法和位置；数据采集系统软件的功能也可以进行优化与调整，但不脱离本发明的功能范围。以上结构或功能均视为发明的延伸，但凡与本发明结构或功能相类似的技术方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.数字化力学测量楦头，其特征在于：所述的数字化力学楦头由楦头前半部分、楦头后半部分、三维力学拉压传感器、信号放大器、数据采集卡、数据采集系统、数据线组合而成；

所述楦头前半部分和后半部分是将楦头在通过楦头质心且垂直于楦头长轴的垂面处分割获得，在楦头前、后半部分各设有深度为三维力学拉压传感器长度二分之一的位置安放三维力学拉压传感器，且楦头前半部分和后半部分之间留有应变缝；

所述三维力学拉压传感器的中心与楦头质心重合，其长轴与楦头长轴平行，两端与楦头前半部分和后半部分连接，周围与楦头不接触；

所述信号放大器、数据采集卡、数据采集系统置于楦头外部，信号放大器包含信号输入电路、信号放大电路、信号滤波电路、信号输出电路，通过信号输出电路将信号传输至数据采集卡；数据采集卡包括数据采集模块，A/D转换模块，与上位机通信模块，通过USB接口与计算机完成通信；数据线穿过楦头后半部分内的数据线通道，连接三维力学拉压传感器、信号放大器、数据采集卡、数据采集系统，实现数据的测量。

2.权利要求1所述的数字化力学测量楦头的信号获取和分析方法，其特征在于：所述三维力学拉压传感器受到物理拉压后，会根据力的大小和方向输出等比例的正负电压信号；所述信号放大器将电压信号进行信号的放大与信号滤波；所述数据采集卡采集经信号放大器处理过的信号，通过USB接口与计算机完成通信；所述计算机内设置有数据分析系统，包含用户指令处理模块、与采集卡通讯的模块、数据处理模块、数据显示模块、数据记录模块；用户指令处理模块：接受用户的操作命令，并根据不同的命令将消息传递给相应的模块；采集卡通信模块：完成与采集卡的通信，给采集卡下达操作命令，从采集卡读取数据；数据处理模块：接受与采集卡通信模块的数据，并对数据进行滤波与计算；数据显示模块：对数据进行三维力仿真显示，在三维空间内显示以三维力学拉压传感器中心为起点的三维力矢量图；数据记录模块：实时记录测试结果；数据采集系统提供数据导出接口，供第三方软件使用，数据分析系统提供数据导入接口，用以第三方仪器采集的数据进行分析或对已采集完成的数据进行导入分析。