CN113180335A - 一种足部数据测量方法及鞋垫定制方法 - Google Patents

一种足部数据测量方法及鞋垫定制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种足部数据测量方法及鞋垫定制方法，获取人体静态站立状态下的足部3D扫描模型；在三维软件中导入足部3D扫描模型，在足部3D扫描模型侧面的矢状面绘制一条距离脚底水平面0.5～2mm的直线E1，将直线E1投影到足部3D扫描模型，得到投影线G1；本发明通过足部数据测量方法可以精确测量出人体足部三维扫描模型的具体参数，进而计算足弓发育系数，再根据足弓发育系数以及足部三维扫描模型的具体参数选择适合用户的鞋垫，有助于足部的发育，避免由足部发育问题导致下肢骨骼的发育，解决现有技术中缺少对足部数据进行测量并定制促进足部发育的鞋垫的方法的技术问题。

Description

一种足部数据测量方法及鞋垫定制方法
技术领域
本发明属鞋垫领域，涉及足弓测量以及定制鞋垫，具体涉及一种足部数据测量方法及鞋垫定制方法。
背景技术
鞋垫作为鞋的重要组成部分，除了改善鞋内穿着环境(如吸汗、保暖、提高舒适性)之外，另一个重要的功能是调整脚部骨骼和脚底的受力状态，如设计和用料得当，可起到调整脚部生物力线、矫正站姿及步态的积极作用，并且对防止脚部运动损伤、提高运动竞技状态也有积极作用。
而根据人体生物力学的知识，我们知道每个人的脚部骨骼结构都有一定的差异性，而同一个人的左右脚也并非完成对称。由此可见，要针对每一只脚来定制整鞋或鞋垫，才能达到最佳的穿着效果。整鞋定制的工序较多、时间较长，价格也不菲，相对而言鞋垫定制更容易让大众用户所接受，鞋垫定制所需的时间较短，价格也比整鞋定制低得多。
市面上已经出现了足弓治疗功能性鞋垫，但属于出现扁平足进而进行治疗类，如果在足弓发育初期对足部数据进行测量并定制促进足部发育的鞋垫进行预防，就能避免因足部发育问题进而导致下肢的骨骼发育等一系列问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种足部数据测量方法及鞋垫定制方法，解决现有技术中缺少对足部数据进行测量并定制促进足部发育的鞋垫的方法的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种足部数据测量方法，该方法按照以下步骤进行：
步骤1，获取人体静态站立状态下的足部3D扫描模型；
步骤2，在三维软件中导入足部3D扫描模型，在足部3D扫描模型侧面的矢状面绘制一条距离脚底水平面0.5～2mm的直线E1，将直线E1投影到足部3D扫描模型，得到投影线G1；
步骤3，在足部3D扫描模型的后跟部的投影线G1上的任一点作前掌区投影线G1上的切线得到切线E2，从腰窝最凸点作一条切线E2的垂线E3，垂线E3与切线E2相交于m点，腰窝最凸点到m点的距离为a；作垂线E3的反向延长线交投影线G1于n点，腰窝最凸点到n点的距离为b；
步骤4，计算待测足的足弓系数i＝a/b；
步骤5，测量平行于足后跟点至第二趾尖点的连线的最大直线距离作为足长l；
步骤6，测量胫侧跖骨点至腓侧跖骨点的直线距离作为足宽w。
一种鞋垫定制方法，该方法按照以下步骤进行：
S1，对鞋垫进行分区；
所述的鞋垫包括与鞋内部接触的底面(1)和供脚踩踏的顶面(2)，所述的顶面(2)包括后跟区(201)、足弓支撑区(202)和前掌区(203)；所述的足弓支撑区(202)包括内侧纵弓支撑区(20201)和外侧纵弓支撑区(20202)；
S2，根据所述的足弓系数i为待测足选配鞋垫：
当待测足的足弓系数i为0～0.15时，为待测足选配标准鞋垫Ⅰ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0076x2；
当待测足的足弓系数i为0.16～0.29时，为待测足选配标准鞋垫Ⅱ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0089x2；
当待测足的足弓系数i为0.30～0.45时，为待测足选配标准鞋垫Ⅲ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0102x2；
当待测足的足弓系数i为＞0.46时，为待测足选配标准鞋垫Ⅳ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0115x2；
其中：x的取值范围是0<x<Wb；
S3，确定标准鞋垫Ⅰ垫、标准鞋垫Ⅱ垫、标准鞋垫Ⅲ垫和标准鞋垫Ⅳ垫的足长与足宽；
S3.1，根据足长l和足宽w确定鞋垫的长度为L＝l+10mm，鞋垫的宽度为W＝w；
S3.2，根据足长l和足宽w确定后跟区的长度La和宽度Wa；
S3.3，根据足长l和足宽w确定足弓支撑区的长度Lb和宽度Wb；
S3.4，根据足长l和足宽w确定前掌区的长度Lc、宽度Wc和厚度Hc。
本发明还具有以下技术特征：
具体的，所述的后跟区(201)的长度La为
Figure BDA0003049836550000041
宽度
Figure BDA0003049836550000042
所述的足弓支撑区(202)的长度
Figure BDA0003049836550000043
宽度
Figure BDA0003049836550000044
所述的前掌区(203)的长度
Figure BDA0003049836550000045
宽度Wc＝W；
所述的前掌区(203)的厚度Hc的取值为1mm、2mm、3mm或4mm。
具体的，所述的后跟区(201)和足弓支撑区(202)高度差Hab的取值范围是2～5mm。
具体的，所述的内侧纵弓支撑区(20201)的轮廓线上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的顶点距鞋垫底面(1)的高度为5～14mm。
具体的，所述后跟区(201)的轮廓线上的顶点距鞋垫底面(1)的高度为2～9mm。
具体的，所述的内侧纵弓支撑区(20201)的轮廓线比外侧纵弓支撑区(20202)轮廓线高。
具体的，所述的内侧纵弓支撑区(20201)的轮廓线上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的点比外侧纵弓支撑区(20202)轮廓线上该点处高0～6mm。
具体的，所述的后跟区(201)的横截面为以中线对称的弧形面。
具体的，所述的直线E1与脚底水平面为0.5mm。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明通过足部数据测量方法可以精确测量出人体足部三维扫描模型的具体参数，进而计算足弓发育系数，再根据足弓发育系数以及足部三维扫描模型的具体参数选择适合用户的鞋垫，有助于足部的发育，避免由足部发育问题导致下肢骨骼的发育，解决现有技术中缺少对足部数据进行测量并定制促进足部发育的鞋垫的方法的技术问题。
(Ⅱ)本发明设计的鞋垫可以提前进行脚部矫正，给足弓发育营造合适的环境，有助于足部的发育，提前干预预防避免由足部发育问题导致下肢骨骼的发育。
附图说明
图1是本发明的足部数据测量方法的流程图；
图2是本发明中的3D扫描模型的示意图；
图3是本发明的3D扫描模型的足底投影线及切线示意图；
图4是本发明的模型测量结果示意图；
图5是本发明的鞋垫俯视分区示意图；
图6是本发明的鞋垫内外侧纵弓支撑区的示意图；
图7是本发明的后跟区剖视示意图；
图8是本发明的纵弓支撑区剖视示意图；
图中各个标号的含义为：1-底面，2-顶面，201-后跟区，202-足弓支撑区，203-前掌区；
20201-内侧纵弓支撑区，20202-和外侧纵弓支撑区。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
需要说明的是，本发明中所述的后跟区的厚度Ha为从鞋垫的后跟区至前掌区方向长度为3/25L处，鞋垫中线处后跟区域的厚度；
所述的中线为图6中的黑色虚线。
需要说明的是，本发明中的足弓支撑区的厚度Hb为从鞋垫的后跟区至前掌区方向长度为11/25L处，鞋垫中线处足弓支撑区的厚度；
所述的中线为图6中的黑色虚线。
需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出了一种足部数据测量方法，如图1所示，该方法按照以下步骤进行：
步骤1，获取人体静态站立状态下的足部3D扫描模型；
在本实施例中，采用足部扫描仪足部数据测量仪测量，将待测左、右足先后平踏于3D足部扫描仪90的评测区，得到待测左、右足的三维模型，如图2和图3所示，并保存为STL格式；
在本实施例中，所采用的足部扫描仪的型号是IFOOT 3D扫描仪；
步骤2，在Rhinoceros三维软件中导入足部3D扫描模型，在足部3D扫描模型侧面的矢状面绘制一条距离脚底水平面0.5～2mm的直线E1，将直线E1投影到足部3D扫描模型，得到投影线G1；
步骤3，在足部3D扫描模型的后跟部的投影线G1上的任一点作前掌区投影线G1上的切线得到切线E2，从腰窝最凸点作一条切线E2的垂线E3，垂线E3与切线E2相交于m点，腰窝最凸点到m点的距离为a；作垂线E3的反向延长线交投影线G1于n点，腰窝最凸点到n点的距离为b；
步骤4，计算待测足的足弓系数i＝a/b；
在本实施例中，通过计算机计算待测足的足弓系数i，i＝a/b，足弓系数i的取值范围为0～3，足弓系数i可以用来衡量待测足的足弓发育程度，当足弓系数大于1时，可以认为足弓发育是正常的，当足弓系数i小于1时，此时待测足属于足弓发育不良，足弓系数i越小，说明足弓发育的越差，属于足弓发育不良。
步骤5，测量平行于足后跟点至第二趾尖点的连线的最大直线距离作为足长l；
步骤6，测量胫侧跖骨点至腓侧跖骨点的直线距离作为足宽w。
在本实施例中，测量的得到的足长l和足宽w如图4所示，图中足长l为143mm，足宽为w为55mm。
实施例2：
本实施例给出了一种鞋垫定制方法，该方法按照以下步骤进行：
S1，对鞋垫进行分区；
鞋垫包括与鞋内部接触的底面(1)和供脚踩踏的顶面(2)，顶面(2)包括后跟区(201)、足弓支撑区(202)和前掌区(203)；足弓支撑区(202)包括内侧纵弓支撑区(20201)和外侧纵弓支撑区(20202)；
S2，根据足弓系数i为待测足选配鞋垫：
当待测足的足弓系数i为0～0.15时，为待测足选配标准鞋垫Ⅰ垫；
鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0076x2；
当待测足的足弓系数i为0.16～0.29时，为待测足选配标准鞋垫Ⅱ垫；
鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0089x2；
当待测足的足弓系数i为0.30～0.45时，为待测足选配标准鞋垫Ⅲ垫；
鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0102x2；
当待测足的足弓系数i为＞0.46时，为待测足选配标准鞋垫Ⅳ垫；
鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0115x2；
其中：x的取值范围是0<x<Wb；
S3，确定标准鞋垫Ⅰ垫、标准鞋垫Ⅱ垫、标准鞋垫Ⅲ垫和标准鞋垫Ⅳ垫的足长与足宽；
S3.1，根据足长l和足宽w确定鞋垫的长度为L＝l+10mm，鞋垫的宽度为W＝w；
S3.2，根据足长l和足宽w确定后跟区的长度La和宽度Wa；
S3.3，根据足长l和足宽w确定足弓支撑区的长度Lb和宽度Wb；
S3.4，根据足长l和足宽w确定前掌区的长度Lc、宽度Wc和厚度Hc。
在本实施例中，鞋垫的结构如图5至图7所示，根据实施例1中得到的足长和足宽数据，可以计算得到鞋垫的长度L＝l+10mm＝153mm，鞋垫的宽度W＝w＝55mm。
作为本实施例的一种优选方案，后跟区201的长度La为
Figure BDA0003049836550000081
宽度
Figure BDA0003049836550000082
足弓支撑区202的长度
Figure BDA0003049836550000083
宽度
Figure BDA0003049836550000084
前掌区203的长度
Figure BDA0003049836550000085
宽度Wc＝W；
前掌区203的厚度Hc的取值为1mm、2mm、3mm或4mm。
在本实施例中，根据鞋垫的长度与宽度计算鞋垫中的后跟区201、足弓支撑区202和前掌区203的长度与宽度得到：
Figure BDA0003049836550000091
Figure BDA0003049836550000092
Wc＝W＝55mm；
当取后跟区201的厚度Ha＝2mm时，根据如图8上的鞋垫足弓支撑区上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线分别计算标准鞋垫Ⅰ垫、标准鞋垫Ⅱ垫、标准鞋垫Ⅲ垫和标准鞋垫Ⅳ垫的足弓支撑区202厚度Hb及足弓支撑区202与后跟区201的高度差Hab：
其中Ⅰ垫其他参数如下：
鞋垫足弓支撑区上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0076x2(曲线的原点为3/4Wb)，0＜X＜46.3，
则足弓支撑区的厚度
Figure BDA0003049836550000093
足弓支撑区与后跟区高度差Hab＝Hb-Ha＝4.07-2＝2.07mm；
其中Ⅱ垫其他参数如下：
鞋垫足弓支撑区上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0089x2(曲线的原点为3/4Wb)，0＜X＜46.3，
则足弓支撑区的厚度
Figure BDA0003049836550000094
足弓支撑区与后跟区高度差Hab＝Hb-Ha＝4.77-2＝2.77mm；
其中Ⅲ垫其他参数如下：
鞋垫足弓支撑区上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0102x2(曲线的原点为3/4Wb)，0＜X＜46.3，
则足弓支撑区的厚度
Figure BDA0003049836550000101
足弓支撑区与后跟区高度差Hab＝Hb-Ha＝5.47-2＝3.47mm；
其中Ⅳ垫其他参数如下：
鞋垫足弓支撑区上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0115x2(曲线的原点为3/4Wb)，0＜X＜46.3，
则足弓支撑区的厚度
Figure BDA0003049836550000102
足弓区与脚后跟区高度差Hab＝Hb-Ha＝6.16-2＝4.16mm；
作为本实施例的一种优选方案，后跟区和足弓支撑区高度差为Hab的取值范围是2～5mm。
作为本实施例的一种优选方案，内侧纵弓支撑区的轮廓线上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的顶点距鞋垫底面的高度为5～14mm。
作为本实施例的一种优选方案，所述后跟区的轮廓线上的顶点距鞋垫底面的高度为2～9mm。
作为本实施例的一种优选方案，内侧纵弓支撑区的轮廓线比外侧纵弓支撑区轮廓线高，保证了鞋垫可以更好地支撑足弓。
作为本实施例的一种优选方案，内侧纵弓支撑区的轮廓线上靠近后跟区且距离为3/4Lb处的点比外侧纵弓支撑区轮廓线上该点处高0～6mm。
作为本实施例的一种优选方案，后跟区的横截面为以中线对称的弧形面，将人体足后部根骨位置控制至接近垂直，避免了根骨发生外翻。
作为本实施例的一种优选方案，直线E1与脚底水平面为0.5mm，在0.5mm时投影效果最佳。

Claims (10)

1.一种足部数据测量方法，其特征在于，该方法按照以下步骤：
步骤1，获取人体静态站立状态下的足部3D扫描模型；
步骤2，在三维软件中导入足部3D扫描模型，在足部3D扫描模型侧面的矢状面绘制一条距离脚底水平面0.5～2mm的直线E1，将直线E1投影到足部3D扫描模型，得到投影线G1；
步骤3，在足部3D扫描模型的后跟部的投影线G1上的任一点作前掌区投影线G1上的切线得到切线E2，从腰窝最凸点作一条切线E2的垂线E3，垂线E3与切线E2相交于m点，腰窝最凸点到m点的距离为a；作垂线E3的反向延长线交投影线G1于n点，腰窝最凸点到n点的距离为b；
步骤4，计算待测足的足弓系数i＝a/b；
步骤5，测量平行于足后跟点至第二趾尖点的连线的最大直线距离作为足长l；
步骤6，测量胫侧跖骨点至腓侧跖骨点的直线距离作为足宽w。
2.一种鞋垫定制方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：
S1，对鞋垫进行分区；
所述的鞋垫包括与鞋内部接触的底面(1)和供脚踩踏的顶面(2)，所述的顶面(2)包括后跟区(201)、足弓支撑区(202)和前掌区(203)；所述的足弓支撑区(202)包括内侧纵弓支撑区(20201)和外侧纵弓支撑区(20202)；
S2，根据权利要求1所述的足弓系数i为待测足选配鞋垫：
当待测足的足弓系数i为0～0.15时，为待测足选配标准鞋垫Ⅰ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4 Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0076x2；
当待测足的足弓系数i为0.16～0.29时，为待测足选配标准鞋垫Ⅱ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4 Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0089x2；
当待测足的足弓系数i为0.30～0.45时，为待测足选配标准鞋垫Ⅲ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4 Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0102x2；
当待测足的足弓系数i为＞0.46时，为待测足选配标准鞋垫Ⅳ垫；
所述的鞋垫足弓支撑区(202)上靠近后跟区(201)且距离为3/4 Lb处的横截面的轮廓曲线为y＝0.0115x2；
其中：x的取值范围是0<x<Wb；
S3，确定标准鞋垫Ⅰ垫、标准鞋垫Ⅱ垫、标准鞋垫Ⅲ垫和标准鞋垫Ⅳ垫的足长与足宽；
S3.1，根据足长l和足宽w确定鞋垫的长度为L＝l+10mm，鞋垫的宽度为W＝w；
S3.2，根据足长l和足宽w确定后跟区的长度La和宽度Wa；
S3.3，根据足长l和足宽w确定足弓支撑区的长度Lb和宽度Wb；
S3.4，根据足长l和足宽w确定前掌区的长度Lc、宽度Wc和厚度Hc。
3.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，
所述的后跟区(201)的长度La为
Figure FDA0003049836540000021
宽度
Figure FDA0003049836540000022
所述的足弓支撑区(202)的长度
Figure FDA0003049836540000023
宽度
Figure FDA0003049836540000024
所述的前掌区(203)的长度
Figure FDA0003049836540000025
宽度Wc＝W；
所述的前掌区(203)的厚度Hc的取值为1mm、2mm、3mm或4mm。
4.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述的后跟区(201)和足弓支撑区(202)高度差Hab的取值范围是2～5mm。
5.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述的内侧纵弓支撑区(20201)的轮廓线上靠近后跟区(201)且距离为3/4 Lb处的顶点距鞋垫底面(1)的高度为5～14mm。
6.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述后跟区(201)的轮廓线上的顶点距鞋垫底面(1)的高度为2～9mm。
7.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述的内侧纵弓支撑区(20201)的轮廓线比外侧纵弓支撑区(20202)轮廓线高。
8.如权利要求7所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述的内侧纵弓支撑区(20201)的轮廓线上靠近后跟区(201)且距离为3/4 Lb处的点比外侧纵弓支撑区(20202)轮廓线上该点处高0～6mm。
9.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述的后跟区(201)的横截面为以中线对称的弧形面。
10.如权利要求2所述的鞋垫定制方法，其特征在于，所述的直线E1与脚底水平面为0.5mm。
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