CN103598887B - 一种生物体骨骼接触式测距装置 - Google Patents

Abstract

一种生物体骨骼接触式测距装置，其特征在于，包括固定触头（2）和可在滑轨上移动的测试触头（13），测试触头（13）直接或者通过连接装置在丝杠的驱动下在滑轨上移动，丝杠和滑轨装配在固定架（7）的上，丝杠的一端通过电磁离合器（9）和驱动装置的驱动轴轴向连接，测试触头（13）直接或通过连接装置和测距装置相连。本发明通过监测、控制电磁离合器的电流值，使得测试触头与皮肤接触压力可控，达到皮肤压缩量恒定，实现了不同测量人次结果的可比性。并且可保证根骨部位不受过大压力。

Description

一种生物体骨骼接触式测距装置

技术领域

本发明涉及一种长度测量装置，尤其是应用于人体跟骨厚度测量领域。

技术背景

目前，常用的长度测量装置，例如游标卡尺，螺旋测微器等，将常用的长度测量工具用于生物组织领域的测量时，测距仪器是由操作人员根据感觉交互调节测试触头，然后进行人工读数，例如透过人体皮肤测量骨骼厚度，这种测量方式具有如下的缺点：

(1)由于柔软物体在不同压力下软组织被压缩量也不一样（由物体的刚度决定），使每次的测量结果难以达到较高的一致性。

(2)由于操作人员读数习惯的差别，无法保证不同人员多次测量的一致性。

(3)由于柔软物体能承受的最大压力不同，使得这种测量仪器无法满足需要在相同压力条件下进行软组织精确测量的要求。

(4)如用于人体体表等易损伤部位，容易压力过大引起伤害事故。

（5）测距完成后，难以保持测量触头的位置固定，以便进行下一步其它生物物理量的测试。

鉴于上述原因，必须要设计一种能够实现高精度的高可靠性的自动测距装置，且测试触头和人体体表接触的压力必须可控，不会对人体体表产生压力过大的伤害。测距完成后，保持测量触头位置不变，以便进行下一步其它生物物理量的测试。

发明内容

本发明针对以上不足，设计一种能够实现高精度的高可靠性的人体跟骨接触式自动测距装置，该装置测试触头和人体体表接触的压力必须根据需要可调节，不会对人体体表产生压力过大的伤害。对同一脚跟重复测量的精度要高，对不同个体脚跟测量时的压力相同，以便获得的测量数据是在相同的测试条件下获得，并且可以对不同个体的测量数据进行比较。测距完成后，保持测量触头位置不变，以便进行下一步其它生物物理量的测试。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

一种生物体骨骼接触式测距装置，其中，包括固定触头和可在滑轨上移动的测试触头，测试触头直接或者通过连接装置在丝杠的驱动下在滑轨上移动，丝杠和滑轨装配在固定架的上，丝杠的一端通过电磁离合器和驱动装置的驱动轴轴向连接，测试触头直接或通过连接装置和测距装置相连。

本发明一种生物体骨骼接触式测距装置，其中,丝杠为梯形丝杠。

本发明一种生物体骨骼接触式测距装置，其中,驱动装置为机械手柄或电动驱动装置。

本发明一种生物体骨骼接触式测距装置，其中，与测试触头连接的连接装置为连接支架和测试触头臂，测试触头固定在测试触头臂的一端，测试触头臂的另一端和连接支架的顶端相连，连接支架设有丝杠螺母，丝杠螺母和梯形丝杠相互咬合，连接支架的中部设有滑块，梯形丝杠驱动丝杠螺母带动滑块、测试触头、连接支架和测试触头臂可以在直线导轨组件上滑动，连接支架的尾端连接有的测距装置相连。

本发明一种生物体骨骼接触式测距装置，其中，的测距装置为光栅尺。

本发明一种生物体骨骼接触式测距装置，其中，的光栅尺包括标尺光栅、指示光栅，标尺光栅和连接支架的底端相连接，指示光栅和控制单元相连。

本发明的优点为：

本发明提供了测量生物体骨骼的装夹方法，主要用于人体根骨厚度测量。本发明通过监测、控制电磁离合器的电流值，使得测试触头与皮肤接触压力可控，达到皮肤压缩量恒定，实现了不同测量人次结果的可比性。并且可保证根骨部位不受过大压力。

测量精度比常用的游标卡尺、螺旋测微仪大幅提高，一般可达1μm，丝杠的一端通过电磁离合器和驱动装置的驱动轴轴向连接，本发明可以通过调节、限定电磁离合器的电流值，实现保护人体测量部位不受到过大的压力的同时还可以实现不同时间检测的数据的可比性。如果有更高精度要求，可以通过选择更高精度的光栅尺来满足。

比较常规测量器具，如游标卡尺、螺旋测微仪等，本发明实现了与人体根骨两侧紧密接触的装夹功能。

能够进行自动测量、实时显示；避免了操作者的读数误差，同一被测者重复测量一致性高，不同被测者跟骨测试条件一致，触头对跟骨的接触压力相同，便于对不同个体的测量结果进行分析比较。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明测距系统控制框图

具体实施方式

实施例1

一种生物体骨骼接触式测距装置，其中，包括固定触头2和可在滑轨上移动的测试触头13，测试触头13通过连接装置在丝杠的驱动下在滑轨上移动，梯形丝杠3和滑轨装配在固定架7的上，梯形丝杠3的一端通过电磁离合器9和机械手柄8的驱动轴轴向连接，测试触头13通过连接装置和测距装置相连；与测试触头13连接的连接装置为连接支架10和测试触头臂12，测试触头13固定在测试触头臂12的一端，测试触头臂12的另一端和连接支架10的顶端相连，连接支架10设有丝杠螺母11，丝杠螺母11和梯形丝杠3相互咬合，连接支架10的中部设有滑块，梯形丝杠3驱动丝杠螺母11带动滑块、测试触头13、连接支架10和测试触头臂12可以在直线导轨组件4上滑动，连接支架10的尾端连接有的测距装置相连；其中，的测距装置为光栅尺，光栅尺包括标尺光栅5、指示光栅6，标尺光栅5和连接支架10的底端相连接，指示光栅6和控制单元相连。

本发明的工作原理，机械手柄8、电磁离合器9、梯形丝杠3及螺母11和连接支架10按顺序连接传递运动，带动光栅尺和测试触头13做直线移动，光栅尺通过移动过程中的脉冲信号实现对移动距离的自动计数测距，如图2所示光栅尺发出的脉冲数值即光栅尺信号发送给控制单元中的微处理器，微处理器将光栅尺的移动距离与经标定的测试触头13和固定触头2之间的距离进行对比计算，得出当前测试触头13与固定触头2之间的距离，并发送至控制单元中的数字显示模块实时显示；利用电流传感器监测采集电压电流调节装置供给电磁离合器9的电流大小，将电流数值发送给控制单元中的AD转换器，AD转换器将转换后的数字量传送至微处理器，微处理器根据电流与压力之间的关系将电流数值信号换算为测试触头与人体脚跟骨之间的压力数值信号。

使用时，被测试人员取坐姿，确保被测试人员的脚跟紧贴固定触头，操作人员首先对测试触头和固定触头之间的距离进行标定，之后通过手动或者电动的方式驱动机械手柄转动，带动相关部件移动；当测试触头接触到脚跟骨并达到电流限定值时，此时数字显示模块显示的数值即为人体脚跟骨的骨宽度；如果再加大驱动力，因离合器电流已经限定，则出现打滑现象。不会进一步对根骨加大压力。

实施例中直线导轨的长度为110mm～120mm。

控制单元主要由微处理器、可调电流驱动器、电流传感器、AD转换器、数字显示模块组成，微处理器接收来自光栅尺的测距脉冲信号即光栅尺信号和来自电流传感器的电流数值信号，经过分析计算之后得到脚跟骨测距的测试触头与固定触头之间的距离数值信号，以及测试触头和脚跟骨之间的压力数值信号；微处理器将自动测距的距离数值信号传送至数字显示模块进行实时显示。

可调电流驱动器主要由运算放大器和晶体管电路组成，实现了电流的闭环调节，能够将电流控制在0～3A范围内。

电流传感器选用精度较高的霍尔电流传感器，该传感器内部采用闭环隔离设计，能够有效的滤除电路回路中的高频尖峰电压脉冲和低频纹波电流的干扰，以稳定的电流值输出传送至控制单元中的AD转换器。

数字显示模块是采用共阴极连接方法的七段数码管，用于显示光栅尺的标尺光栅在直线移动过程中的位移，由于该装置的光栅尺精度较高，能够精确到1μm，因此选用5位七段数码管来显示光栅尺测量出的位移信号，显示范围为0～99999μm。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (3)

1.一种生物体骨骼接触式测距装置，其特征在于，包括固定触头（2）和可在滑轨上移动的测试触头（13），测试触头（13）直接或者通过连接装置在丝杠的驱动下在滑轨上移动，丝杠和滑轨装配在固定架（7）的上，丝杠的一端通过电磁离合器（9）和驱动装置的驱动轴轴向连接，测试触头（13）直接或通过连接装置和测距装置相连,所述丝杠为梯形丝杠（3）,所述驱动装置为机械手柄（8）或电动驱动装置，与测试触头（13）连接的连接装置为连接支架（10）和测试触头臂（12），测试触头（13）固定在测试触头臂（12）的一端，测试触头臂（12）的另一端和连接支架（10）的顶端相连，连接支架（10）设有丝杠螺母（11），丝杠螺母（11）和梯形丝杠（3）相互咬合，连接支架（10）的中部设有滑块，梯形丝杠（3）驱动丝杠螺母（11）带动滑块、测试触头（13）、连接支架（10）和测试触头臂（12）在直线导轨组件（4）上滑动，连接支架（10）的尾端连接有所述的测距装置。

2.按照权利要求1所述一种生物体骨骼接触式测距装置，其特征在于，所述的测距装置为光栅尺。

3.按照权利要求2所述一种生物体骨骼接触式测距装置，其特征在于，所述的光栅尺包括标尺光栅（5）、指示光栅（6），标尺光栅（5）和连接支架（10）的底端相连接，指示光栅（6）和控制单元相连。