CN108168672B - 一种称重结构、人体三维扫描设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种称重结构、人体三维扫描设备，该人体三维扫描设备包括扫描人体的可快速升降的摄像头模块、带动人体转动的人体转台，所述人体转台包括供人体站立的大转盘、与大转盘同轴设置且驱动大转盘旋转的转台组件，所述大转盘的底端均布有多个用于测量人体体重的称重结构，多个所述称重结构用于将站立在大转盘上人体的重量信息反馈至控制系统；所述称重结构包括：下壳体、供称重传感器放置的上壳体、称重传感器以及平衡组件。本发明的人体三维扫描设备结构简单，只需采用一个可上下运动的摄像头模块就能完成对人体三维模型的数据采集。

Description

一种称重结构、人体三维扫描设备

技术领域

本发明属于人体测量领域，具体涉及一种称重结构、人体三维扫描设备。

背景技术

人体三维扫描设备主要用于健身、医疗、体育或服装等行业。目前，市面上常见的人体三维扫描设备在保证转台平衡方面主要是通过4个或8个均布的半桥式传感器上的球形凸点(见图1)与对应的表面接触来保证的。

如果该凸点的接触表面平面度加工不到位，就会导致每个半桥式传感器作用力重心偏移，从而影响测量结果的精度。

为了克服由于传感器作用力重心偏移导致半桥式传感器测量结果不准的现状，急需开发一种具有平衡功能的称重结构。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种称重结构、人体三维扫描设备。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种称重结构，包括：下壳体、用于固定称重传感器的上壳体、称重传感器以及平衡组件，所述下壳体和上壳体相扣合后以可拆卸的方式固定连接，所述平衡组件包括具有半球形结构的轴圈和设有半球形凹槽的座圈，所述轴圈的底端设有向下延伸且自座圈轴线穿过该座圈的柱状件；

所述座圈的中心处设有供柱状件穿过的圆孔，该圆孔的内径大于柱状件的外径，所述轴圈的外球面与座圈的内球面接触，以实现轴圈小范围内的倾斜运动；所述称重传感器的中心处设有供柱状件穿过的通孔。

上述的一种称重结构，还包括用于限制称重传感器与平衡组件之间轴向位移的自锁螺母，所述自锁螺母放置在称重传感器和上壳体顶壁之间，且自锁螺母的外径大于通孔的内径，所述柱状件依序穿过座圈、称重传感器后与自锁螺母固定连接。

上述的一种称重结构，所述自锁螺母与称重传感器之间具有间隙。

上述的一种称重结构，所述上壳体内腔的四个拐角处均设有用于固定称重传感器的固定柱，该柱状件自上壳体的顶壁向开口方向延伸；多个所述固定柱的中心处设有螺纹孔，所述称重传感器放置在固定柱的顶面，并通过穿过称重传感器的螺柱固定连接。

一种人体三维扫描设备，包括用于扫描人体的可快速升降的摄像头模块、供摄像头模块上下运动的导轨组件、可带动人体转动的人体转台，所述人体转台包括供人体站立的大转盘、与大转盘同轴设置且驱动大转盘旋转的转台组件，所述大转盘的底端嵌设有多个沿大转盘的轴心均匀分布的称重结构，该称重结构用于测量站立在大转盘上人体的体重信息；

所述称重结构包括：下壳体、供称重传感器放置的上壳体、称重传感器以及平衡组件，所述下壳体和上壳体相扣合后以可拆卸的方式固定连接，所述上壳体固定在大转盘的底端用于安装称重结构的空腔内；

所述平衡组件包括具有半球形结构的轴圈和设有半球形凹槽的座圈，所述轴圈的底端设有向下延伸且自座圈轴线穿过该座圈的柱状件；所述座圈的中心处设有供柱状件穿过的圆孔，该圆孔的内径大于柱状件的外径，所述轴圈的外球面与座圈的内球面接触，以实现轴圈小范围内的倾斜运动；所述上壳体内腔的四个拐角处均设有用于固定称重传感器的固定柱，该柱状件自上壳体的顶壁向开口方向延伸；所述称重传感器的中心处设有供柱状件穿过的通孔；

所述转台组件包括：通过连接杆与底盘周壁固定联接的平台底座、可相对平台底座旋转的转台本体、固设在平台底座上且置于转台本体内腔的转台电机，所述大转盘固定在转台本体的上方，以实现与转台本体的同步旋转；所述转台本体的顶壁设有用于放置部分下壳体的腔体。

上述的一种人体三维扫描设备，所述称重结构还包括用于限制称重传感器与平衡组件之间轴向位移的自锁螺母，所述自锁螺母放置在称重传感器和上壳体顶壁之间，且自锁螺母的外径大于通孔的内径，所述柱状件依序穿过座圈、称重传感器后与自锁螺母固定连接；所述自锁螺母与称重传感器之间具有间隙。

上述的一种人体三维扫描设备，多个所述固定柱的中心处设有螺纹孔，所述称重传感器放置在固定柱的顶面，并通过穿过称重传感器的螺柱固定连接。

上述的一种人体三维扫描设备，所述转台本体为下端开口的壳状结构，所述转台本体的中心处设有旋转轴，该旋转轴的顶端与转台本体内腔的顶壁固定连接，所述平台底座的中心处设有轴承，该轴承的外圈与平台底座的中心孔固定连接，所述旋转轴的底端与轴承内圈固定连接，所述转台电机的输出轴上设有第一齿轮，所述旋转轴周壁上设有与第一齿轮啮合的第二齿轮；所述第二齿轮上还设有转台光电传感器，该转台光电传感器用于采集大转盘转动过程中的起始位置和终止位置。

上述的一种人体三维扫描设备，所述大转盘的顶壁还固设有供人体抓握的手扶杆；所述手扶杆的抓握端设有用于测量人体电阻的人体传感器。

上述的一种人体三维扫描设备，所述导轨组件包括用于安装摄像头模块的壳体、供壳体往复运动的导轨、嵌设在导轨凹槽内的两个皮带轮、用于联接两个皮带轮的皮带、驱动皮带轮旋转的导轨电机、固设在皮带上且可沿导轨滑动的滑块、安装在滑块上的安装座、所述壳体固定在安装座上；

所述导轨的上端设置有对摄像头模块进行上限位的第一光电传感器，所述导轨的下端设置有对摄像头模块进行下限位的第二光电传感器。

本发明的有益效果：

1.本发明的人体三维扫描设备启动后只需采用一个可根据人体身高上下往复运动的摄像头模块就能完成对人体三维模型的数据采集，结构简单；

2.本发明的人体转台可以托着人体进行旋转一圈，不需要人体进行各种方位的移动，使用方便，具有很好的用户体验感；

3.本发明的轴圈和座圈为球面接触，因此轴圈和座圈可以在一定角度范围内做倾斜运动，对整个称重结构可以起到自调心的作用。将本发明的多个称重结构安装在大转盘上，当人体站立在大转盘上后，能够保证人体作用力的重心不偏移，从而提高人体三维扫描设备的测量精度。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是原称重传感器的结构示意图。

图2是本发明称重传感器的结构示意图。

图3是平衡组件的拆分状态示意图。

图4是平衡组件的组装状态示意图。

图5是称重结构的分解示意图。

图6是称重结构组装后的结构示意图。

图7是大转盘的结构示意图。

图8是转台组件的结构示意图。

图9是人体转台的结构示意图。

图10是人体三维扫描设备的结构示意图。

图11是人体三维扫描设备使用状态的结构示意图。

图12是大转盘的结构示意图。

图13是安装称重结构后的大转盘结构示意图。

图中：1、称重传感器；11、通孔；11＇、球形凸点；2、平衡组件；21、轴圈；21-1、柱状件；22、座圈；3、下壳体；31、上壳孔；4、上壳体；41、固定柱；42、下壳孔；5、自锁螺母；10、称重结构；100、大转盘；110、手扶杆；200、转台组件；300、摄像头组件；310、导轨；320、深度摄像头；330、显示屏；400、人体。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，目前市面上常见的人体三维扫描设备在称重时，当人站在大转盘上后，通常是通过4个或8个置于上壳体4内腔的半桥式传感器上的球形凸点11＇与置于下壳体3内腔的芯片接触，从而测量人体的重量信息。因此，传统的称重结构是通过半桥式传感器上的球形凸点11＇与芯片接触来保证大转盘100平衡的，如果芯片的接触表面平面度以及半桥式传感器的球形凸点11＇加工不到位，就会导致每个半桥式传感器作用力重心偏移，从而影响半桥式传感器的测量精度。

为了克服现有的称重结构10无法实现自调心的弊端，本实施例提供了一种如图5和图6所示的具有平衡功能的称重结构，包括：下壳体3、供称重传感器1放置的上壳体4、称重传感器1、平衡组件2以及自锁螺母5，该自锁螺母5用于限制称重传感器1与平衡组件2之间轴向位移，上壳体4的周壁与大转盘100固定连接，下壳体3和上壳体4相扣合后以可拆卸的方式固定连接，平衡组件2包括具有半球形结构的轴圈21和设有半球形凹槽的座圈22，轴圈21的底端设有向下延伸且自座圈22轴线穿过该座圈22的柱状件21-1；优选下壳体3和上壳体4通过多个螺柱固定连接。

座圈22的中心处设有供柱状件21-1穿过的圆孔，该圆孔的内径大于柱状件21-1的外径，轴圈21的外球面与座圈22的内球面接触，以实现轴圈21小范围内的倾斜运动；

上壳体4内腔的四个拐角处均设有用于固定称重传感器1的固定柱41，该柱状件21-1自上壳体4的顶壁向开口方向延伸；称重传感器1的中心处设有供柱状件21-1穿过的通孔11。

需指出，本实施例的称重传感器1优选半桥式传感器，在实际使用中，半桥式传感器可以选择广东华兰海电测科技股份有限公司的CZL928DAD。

如图3和图4所示，本实施例的平衡组件2主要由一个有外球面的轴圈21和一个有内球面的座圈22组成。由于接触表面为球面，可在一定角度范围内作倾斜运动即调心运动，所以当大转盘100的表面、半桥式传感器、下壳体3内的接触芯片等的接触表面平面度加工不到位时，仍能保证作用力重心不偏移。

考虑到平衡组件2的固定问题，本实施例还对半桥式传感器做了结构上的改变，其中，原有的半桥式传感器的结构如图1所示，在传感器本体上设置有球形凸点11＇。而本实施例的半桥式传感器如图2所示，在传感器本体的中心处设有通孔11，通孔11的作用是供柱状件21-1穿过。

该自锁螺母5放置在称重传感器1和上壳体4顶壁之间，柱状件21-1依序穿过座圈22、称重传感器1后与自锁螺母5固定连接；本实施例的自锁螺母5有防松动的作用，是为了避免体测过程中由于大转盘100晃动导致自锁螺母5产生松动，甚至滑脱；自锁螺母5可防止平衡组件2与带通孔11传感器滑脱，还具有限位作用，本实施例自锁螺母5的外径应大于通孔11的内径。在本实施例的称重结构10实际安装时，自锁螺母5与称重传感器1之间具有间隙。

需指出，本实施例的称重传感器1固定在上壳体4内腔的方式，可以采用现有的任何固定手段，只要能实现柱状件21-1穿过称重传感器1并通过平衡组件2实现自调心的功能即可。作为优选，本实施例多个固定柱41的中心处设有螺纹孔，称重传感器1放置在固定柱41的顶面，并通过穿过称重传感器1的螺柱固定连接。

本实施例的轴圈21和座圈22为球面接触，因此轴圈21和座圈22可以在一定角度范围内做倾斜运动，对整个称重结构10可以起到自调心的作用。将本实施例的多个称重结构10安装在大转盘100上，当人体站立在大转盘100上后，能够保证人体作用力的重心不偏移，从而提高人体三维扫描设备的测量精度。

本实施例的称重结构10采用的是带通孔11的半桥式传感器，可用自锁螺母5将其与平衡组件2进行联接。通过合理确定平衡组件2与称重结构10的配合间隙，就可以实现该称重结构10在实际工作中，通过自带的平衡组件2，保证大转盘100和转台组件200与其接触表面平面度加工不到位的情况下，也能使人体作用力的重心与传感器形变部位校准中心重合，进而保证测量数据的精确。

实施例2：

本实施例公开了一种如图10所示的人体三维扫描设备，包括用于扫描人体的可快速升降的摄像头模块、供摄像头模块上下运动的导轨组件、带动人体转动的人体转台，该人体转台的结构如图9所示，人体转台包括供人体站立的大转盘100、与大转盘100同轴设置且驱动大转盘100旋转的转台组件200，大转盘100的结构如图7所示，转台组件200的结构如图8所示，大转盘100的底端均布有多个用于测量人体体重的称重结构10，多个称重结构10用于将站立在大转盘100上人体的重量信息反馈至控制系统。

如图5和图6所示，称重结构10包括：下壳体3、供称重传感器1放置的上壳体4、称重传感器1以及平衡组件2，下壳体3和上壳体4相扣合后以可拆卸的方式固定连接，上壳体4的周壁与大转盘100的底端固定连接；平衡组件2包括具有半球形结构的轴圈21和设有半球形凹槽的座圈22，轴圈21的底端设有向下延伸且自座圈22轴线穿过该座圈22的柱状件21-1；

座圈22的中心处设有供柱状件21-1穿过的圆孔，该圆孔的内径大于柱状件21-1的外径，轴圈21的外球面与座圈22的内球面接触，以实现轴圈21小范围内的倾斜运动；

上壳体4内腔的四个拐角处均设有用于固定称重传感器1的固定柱41，该柱状件21-1自上壳体4的顶壁向开口方向延伸；称重传感器1的中心处设有供柱状件21-1穿过的通孔11。

本实施例的人体三维扫描设备具有根据人体身高快速往复升降摄像头模块扫描人体的同时，人体转台托着人体转动一圈的的功能，能够很方便的在很短的时间内对人体进行数据采集。

具体地，4个称重结构10放置在人体转台的下方，用来测量人体重量。当使用者站上去的同时，4个称重结构10会将人体重量反馈给系统。使用者站上去后双手握住安装在大转盘100上的两个手扶杆110，两个手扶杆110与人体手掌接触可以测量人体电阻，然后反馈给系统。

需要说明的是，本实施例的转台组件包括：通过连接杆与底盘周壁固定联接的平台底座、可相对平台底座旋转的转台本体、固设在平台底座上且置于转台本体内腔的转台电机，大转盘100固定在转台本体的上方，以实现与转台本体的同步旋转；转台本体的顶壁设有用于放置部分下壳体3的腔体。优选转台本体为下端开口的壳状结构，转台本体的中心处设有旋转轴，该旋转轴的顶端与转台本体内腔的顶壁固定连接，平台底座的中心处设有轴承，该轴承的外圈与平台底座的中心孔固定连接，旋转轴的底端与轴承内圈固定连接，转台电机的输出轴上设有第一齿轮，旋转轴周壁上设有与第一齿轮啮合的第二齿轮；第二齿轮上还设有转台光电传感器，该转台光电传感器用于采集大转盘100转动过程中的起始位置和终止位置。转台电机为人体转台提供转动的动力，转动原理为齿轮传动，转台光电传感器可以记录人体转台转动的起始位置和终止位置，当转台电机启动时人体转台开始转动转台光电传感器采集人体转台开始旋转的位置，当人体转台转动一整圈后再次旋转到光电传感器的位置时，光电传感器会感应到信号并且反馈给系统，系统发出控制指令，控制转台电机停止工作，人体转台随即停止转动，从而完成人体扫描过程。

本实施例的导轨组件可以包括：用于安装摄像头模块的壳体、供壳体往复运动的导轨、嵌设在导轨凹槽内的两个皮带轮、用于联接两个皮带轮的皮带、驱动皮带轮旋转的导轨电机、固设在皮带上且可沿导轨滑动的滑块、安装在滑块上的安装座、壳体固定在安装座上。当然，本实施例的导轨组件还可以包括用于安装摄像头模块的壳体、供摄像头模块往复运动的导轨、嵌设在导轨上的丝杆、置于导轨下方且带动丝杆旋转的导轨电机、通过丝杆旋转带动摄像头模块沿导轨滑动的滑块，滑块上设有供丝杆穿过且与丝杆配合的螺纹孔。

本实施例在导轨的上端设置有对摄像头模块进行上限位的第一光电传感器，导轨的下端设置有对摄像头模块进行下限位的第二光电传感器。

需指出，本实施例的摄像头模块是一个安装有两个竖向排列的深度摄像头320和一个红外摄像头的组件，两个深度摄像头320和一个红外摄像头均安装在壳体内，用于对站立在大转盘上的人体进行数据采集。

如图11所示，人体转台带动人体圆周转动一圈，导轨组件带动深度摄像头320上下运动，导轨电机为深度摄像头320提供上下运动的动力，位于导轨310上的第一光电传感器和第二光电传感器为深度摄像头320上下运动的限位，当深度摄像头320运动到第二光电传感器的位置时，第二光电传感器会感应到信号并且反馈给系统，系统发出命令让深度摄像头320反向向上运动，当深度摄像头320向上运动至第一光电传感器的位置时，第一光电传感器感应到信号并且反馈给系统，系统会发出命令让深度摄像头320反向向下运动，深度摄像头320往复运动多次，完成对转台上人体外形的扫描。本实施例的升降摄像头模块会根据人体身高往复升降，不断的扫描人体外形。

本实施例的人体三维扫描设备结构简单，只需采用一个可上下运动的摄像头模块就能完成对人体三维模型的数据采集。并且，本发明的人体转台可以托着人体转动一圈，不需要人体进行各种方位的移动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种人体三维扫描设备，其特征在于，包括用于扫描人体的可快速升降的摄像头模块、供摄像头模块上下运动的导轨组件、可带动人体转动的人体转台，所述人体转台包括供人体站立的大转盘(100)、与大转盘(100)同轴设置且驱动大转盘(100)旋转的转台组件，所述大转盘(100)的底端嵌设有多个沿大转盘(100)的轴心均匀分布的称重结构，该称重结构用于测量站立在大转盘上人体的体重信息；

所述称重结构包括：下壳体(3)、供称重传感器(1)放置的上壳体(4)、称重传感器(1)以及平衡组件(2)，所述下壳体(3)和上壳体(4)相扣合后以可拆卸的方式固定连接，所述上壳体(4)固定在大转盘(100)的底端用于安装称重结构的空腔内；

所述平衡组件(2)包括具有半球形结构的轴圈(21)和设有半球形凹槽的座圈(22)，所述轴圈(21)的底端设有向下延伸且自座圈(22)轴线穿过该座圈(22)的柱状件(21-1)；所述座圈(22)的中心处设有供柱状件(21-1)穿过的圆孔，该圆孔的内径大于柱状件(21-1)的外径，所述轴圈(21)的外球面与座圈(22)的内球面接触，以实现轴圈(21)小范围内的倾斜运动；所述上壳体(4)内腔的四个拐角处均设有用于固定称重传感器(1)的固定柱(41)，该柱状件(21-1)自上壳体(4)的顶壁向开口方向延伸；所述称重传感器(1)的中心处设有供柱状件(21-1)穿过的通孔(11)；

所述转台组件包括：通过连接杆与底盘周壁固定联接的平台底座、可相对平台底座旋转的转台本体、固设在平台底座上且置于转台本体内腔的转台电机，所述大转盘(100)固定在转台本体的上方，以实现与转台本体的同步旋转；所述转台本体的顶壁设有用于放置部分下壳体(3)的腔体。

2.如权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述称重结构还包括用于限制称重传感器(1)与平衡组件(2)之间轴向位移的自锁螺母(5)，所述自锁螺母(5)放置在称重传感器(1)和上壳体(4)顶壁之间，且自锁螺母(5)的外径大于通孔(11)的内径，所述柱状件(21-1)依序穿过座圈(22)、称重传感器(1)后与自锁螺母(5)固定连接；所述自锁螺母(5)与称重传感器(1)之间具有间隙。

3.如权利要求1或2所述的人体三维扫描设备，其特征在于，多个所述固定柱(41)的中心处设有螺纹孔，所述称重传感器(1)放置在固定柱(41)的顶面，并通过穿过称重传感器(1)的螺柱固定连接。

4.如权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述转台本体为下端开口的壳状结构，所述转台本体的中心处设有旋转轴，该旋转轴的顶端与转台本体内腔的顶壁固定连接，所述平台底座的中心处设有轴承，该轴承的外圈与平台底座的中心孔固定连接，所述旋转轴的底端与轴承内圈固定连接，所述转台电机的输出轴上设有第一齿轮，所述旋转轴周壁上设有与第一齿轮啮合的第二齿轮；所述第二齿轮上还设有转台光电传感器，该转台光电传感器用于采集大转盘(100)转动过程中的起始位置和终止位置。

5.如权利要求1或4所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述大转盘的顶壁还固设有供人体抓握的手扶杆(110)；所述手扶杆(110)的抓握端设有用于测量人体电阻的人体传感器。

6.如权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述导轨组件包括用于安装摄像头模块的壳体、供壳体往复运动的导轨、嵌设在导轨凹槽内的两个皮带轮、用于联接两个皮带轮的皮带、驱动皮带轮旋转的导轨电机、固设在皮带上且可沿导轨滑动的滑块、安装在滑块上的安装座、所述壳体固定在安装座上；

所述导轨的上端设置有对摄像头模块进行上限位的第一光电传感器，所述导轨的下端设置有对摄像头模块进行下限位的第二光电传感器。