CN106500621A - 一种获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法 - Google Patents

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刘志国
刘志强
王书文
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University of Shanghai for Science and Technology
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University of Shanghai for Science and Technology
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Abstract

一种获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，配制密度大于人体平均密度的无毒液体，并将该液体装入容器中，在该容器的底部和侧壁设置有用于扫描获取三维坐标点的坐标点扫描装置；步骤二，当受试人体漂浮在液体中且处于稳定位置时，坐标点扫描装置扫描浸入液体中的人体的坐标点数据(xi，yi，zi)；步骤三，根据各个坐标点对应的人体部位的柔软程度确定对应的修正值(xn，yn，zn)，则修正后的最终曲面数据(xm，ym，zm)表示为(xm，ym，zm)＝(xi，yi，zi)‑(xn，yn，zn)。该方法采集的数据可以用在床、椅子等多个人机工程产品的设计中，设计的产品更舒适、更贴合人体的外形。

Description

一种获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法
技术领域
本发明涉及测量领域，特别是一种用于人机工程来获取人体均匀受力时身体曲面数据的方法。
背景技术
目前大众用的床面、座椅面等大都是根据人体外形设计打造的，这个人体外形并非身体受力时的外形，由于两者之间存在差异，所以人在使用时不是以最舒适的状态来与床面、座椅面接触，影响使用者的舒适感。对于身体不能自由翻转的病人，他们长期卧床，这样的不适会给病人增加更多的痛苦。对于刚出生不久的婴儿，这种情况会使得身体受力不均匀，进而影响身体的正常发育。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，提出了一种获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，该方法利用人体在高密度液体(类似人在死海能漂在水面)能处于漂浮状态，而此时人的各部位的浮力都处于与重力平衡的状态，该状态即消除了身体各部位因为悬空产生的身体不适，达到了人体均匀受力的效果。
一种获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，配制密度大于人体平均密度的无毒液体，并将该液体装入容器中，在该容器的底部和侧壁设置有用于扫描获取三维坐标点的坐标点扫描装置；
步骤二，当受试人体漂浮在液体中且处于稳定位置时，坐标点扫描装置扫描浸入液体中的人体的坐标点数据(xi，yi，zi)；
步骤三，根据各个坐标点对应的人体部位的柔软程度确定对应的修正值(xn，yn，zn)，则修正后的最终曲面数据(xm，ym，zm)表示为
(xm，ym，zm)＝(xi，yi，zi)-(xn，yn，zn)。
本发明提供的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，液体为氯化钠的水溶液。
本发明提供的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，坐标点扫描装置为红外三维坐标扫描仪。
发明作用与效果
根据本发明提供的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，该方法利用人体在高密度液体(类似人在死海能漂在水面)能处于漂浮状态，而此时人的各部位的浮力都处于与重力平衡的状态，该状态即消除了身体各部位因为悬空产生的身体不适，达到了人体均匀受力的效果。采集此状态下的人体坐标点数据，并根据各个坐标点对应的人体部位的柔软程度进行修正，最终得到身体接触的最终曲面数据。利用此数据进行在床、椅子等多个人机工程产品的设计，可以设计出更舒适、更贴合人体外形的产品。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例对本发明的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法的原理、使用步骤、技术效果作具体阐述。
实施例
本实施例以采集长期卧床病人的均匀受力时身体接触曲面数据为例来说明本发明的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法的具体操作步骤和过程。
步骤一，配制密度大于人体平均密度1.0084g/cm3的氯化钠的水溶液，本实施例中氯化钠水溶液的浓度为20％，对应密度为1.148g/cm3。将该液体装入与病床面积相对的长方体容器中，在该容器的底部和侧壁设置有用于扫描获取三维坐标点的红外三维坐标扫描仪。
步骤二，当受试人体漂浮在液体中且处于稳定位置时，如果长时间没有稳定，可以让受试者轻轻抓握容器边沿，此时人体的88％的体积浸没在氯化钠水溶液中，打开红外三维坐标扫描仪扫描浸入液体中的人体的坐标点数据(xi，yi，zi)。
步骤三，根据各个坐标点对应的人体部位的柔软程度确定对应的修正值(xn，yn，zn)，则修正后的最终曲面数据(xm，ym，zm)表示为
(xm，ym，zm)＝(xi，yi，zi)-(xn，yn，zn)。
之后将该最终曲面数据(xm，ym，zm)导入到3D打印机中，进行打印得到3D打印模型，上述的修正部分(xn，yn，zn)就是模型上预留的装加舒适软材料进行填充的空间，使人在使用时处于最舒适的状态。
实施例的作用和有益效果
根据本实施例提供的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，该方法利用人体在高密度液体(类似人在死海能漂在水面)能处于漂浮状态，而此时人的各部位的浮力都处于与重力平衡的状态，该状态即消除了身体各部位因为悬空产生的身体不适，达到了人体均匀受力的效果。采集此状态下的人体坐标点数据，并根据各个坐标点对应的人体部位的柔软程度进行修正，最终得到身体接触的最终曲面数据。利用此数据进行在床、椅子等多个人机工程产品的设计，可以设计出更舒适、更贴合人体外形的产品。
由于使用红外三维坐标扫描仪，在液体下扫描，不会收到外界光线的干扰，获取的数据更准确。

Claims (3)

1.一种获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，配制密度大于人体平均密度的无毒液体，并将该液体装入容器中，在该容器的底部和侧壁设置有用于扫描获取三维坐标点的坐标点扫描装置；
步骤二，当受试人体漂浮在液体中且处于稳定位置时，所述坐标点扫描装置扫描浸入液体中的人体的坐标点数据(xi，yi，zi)；
步骤三，根据各个坐标点对应的人体部位的柔软程度确定对应的修正值(xn，yn，zn)，则修正后的最终曲面数据(xm，ym，zm)表示为
(xm，ym，zm)＝(xi，yi，zi)-(xn，yn，zn)。
2.根据权利要求1所述的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，其特征在于：
其中，所述液体为氯化钠的水溶液。
3.根据权利要求1所述的获取人体均匀受力时身体接触曲面数据的方法，其特征在于：
其中，所述坐标点扫描装置为红外三维坐标扫描仪。
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