CN115218811B - 假人肋骨形变测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碰撞测试领域，公开了一种假人肋骨形变测量方法。该方法包括：控制多个激光设备组沿着各自对应的曲线段滑动，并在滑动至每一个采样点时执行如下步骤，得到待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度：控制激光测距仪沿着在滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束；判断激光测距仪是否接收到对应的反射激光；若激光测距仪未接收到对应的反射激光，则获取成像组件上接收到对应的反射激光的位置；根据激光测距仪在对应曲线段上发射激光束的位置和成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。本实施例能够具有操作简单、成本较低、精度较高的优点。

Description

假人肋骨形变测量方法

技术领域

本发明涉及碰撞测试领域，尤其涉及一种假人肋骨形变测量方法。

背景技术

汽车碰撞试验假人是模拟人体结构与力学特性的机械装置，假人胸部为了模拟人类胸腔受冲击后的形变特征及力学特性，同时考虑到假人的重复性使用要求，主要由胸骨架和胸部皮肤组成。假人胸部内部装有胸位移传感器，用于检测碰撞试验中假人胸部的压缩量，假人胸部的最大压缩量是评价假人损伤程度的重要指标。胸部所发生的形变量往往较大，在胸部高速标定试验中假人胸部最大压缩量可达胸腔厚度的三分之一。

其中，假人肋骨是承担冲击响应、反映力学特性、决定胸腔形态的主要元件，一般由弹簧钢和阻尼材料构成。因而在假人全身的骨架中，肋骨是为数不多的需要产生较大变形的弹性元件，同时为了保证假人的重复性与再现性，假人肋骨需要在受冲击后同样具有精确的力学特性与外形结构。然而，在实际碰撞试验中，假人的肋骨往往会因多次受冲击而反复产生大变形，部分肋骨产生塑性变形而与原有形状不同，进而在与胸骨装配后产生不同的预应力而产生刚度特异性，造成不同的假人之间的性能差异性。并且在假人肋骨弹簧钢的制作过程中需要淬火加回火以获得弹性，可能因热应力而产生扭曲变形。目前测量三维曲面形状通常采用是基于点云的三维扫描设备，通常操作复杂费时，测量精度不高、设备成本过高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种假人肋骨形变测量方法，具有操作简单、成本较低、精度较高的优点。

本发明实施例提供了一种假人肋骨形变测量方法，所述方法基于肋骨形态测量装置实现；所述肋骨形态测量装置包括滑轨、成像组件以及多个激光设备组；所述滑轨设置在待测量假人肋骨的外周，且所述滑轨上每一位置的曲率与预先设计的初始假人肋骨在对应位置的曲率相同；所述多个激光设备组设置在所述滑轨的不同曲线段上，每一个激光设备组中包括激光测距仪；所述成像组件包括布设在所述滑轨内侧的光敏材料；所述方法包括：

控制所述多个激光设备组沿着各自对应的曲线段滑动，并在滑动至每一个采样点时执行如下步骤，得到所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度：

控制所述激光测距仪沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束；

判断所述激光测距仪是否接收到对应的反射激光；

若所述激光测距仪未接收到对应的反射激光，则获取所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置；

根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。

本发明实施例具有以下技术效果：在激光测距仪滑动至每一个采样点时，会控制激光测距仪沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束，激光束到达待测量假人肋骨表面后被反射，对应的反射激光可能会被激光测距仪接收，也可能会被所述成像组件上的光敏材料接收。如果是后者，则根据激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。通过这种方式可以确定待测量假人肋骨上与各个采样点对应的位置处的形变程度。可见，这种方案只需要在待测量假人肋骨外周布设好肋骨形态测量装置就可以执行上述步骤，操作简单。而肋骨形态测量装置中包括滑轨、激光测距仪、成像组件等，这些部件的成本都不高。而基于激光束确定形变程度，确定的形变程度的精度是比较高的。可见，本发明实施例提供的方法具有操作简单、成本较低、精度较高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例中假人肋骨形变测量方法中在激光设备组滑动至每一个采样点时所需执行步骤的流程示意图；

图2是本发明一个实施例中在待测量假人肋骨在水平方向上未发生超过限度的弯曲形变时的光路俯视图；

图3是本发明一个实施例中在待测量假人肋骨在水平方向上发生超过限度的弯曲形变时的光路俯视图；

图4是本发明一个实施例中在待测量假人肋骨在竖直方向上未发生超过限度的弯曲形变时的光路侧视图；

图5是本发明一个实施例中在待测量假人肋骨在竖直方向上发生超过限度的弯曲形变时的光路侧视图；

图6是本发明一个实施例中待测量假人肋骨和肋骨形态测量装置的安装示意图。

附图标记：

1-第一个激光设备组；2-待测量假人肋骨；3-第二个激光设备组；4-成像组件；5-固定夹具；6-第三个激光设备组；7-滑轨；8-第四个激光设备组；9-待测量假人肋骨表面的反光薄膜；

10-水平面内未变形的待测量假人肋骨的外轮廓线；11-滑轨；12-激光设备组；13-入射的竖直激光和反射的竖直激光；14-待测量假人肋骨表面的对应位置在水平方向上未发生弯曲变形时的切线；

15-水平面内变形的待测量假人肋骨的外轮廓线；16-滑轨；17-反射的竖直激光；18-激光设备组；19-入射的竖直激光；20-待测量假人肋骨表面的对应位置在水平方向上发生弯曲变形时的切线；

21-入射的水平激光和反射的水平激光；22-待测量假人肋骨表面的对应位置在竖直方向上未发生扭转变形时的切线；

23-成像组件；24-入射的水平激光；25-反射的水平激光；26-待测量假人肋骨表面的对应位置在竖直方向上发生扭转变形时的切线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

第一方面，本发明实施例提供一种假人肋骨形变测量方法，该方法用于对假人肋骨的形变进行测量，操作较为简单，而且基于肋骨形态测量装置实现，硬件成本也较低。该方法可以由控制器执行。

本发明实施例提供的假人肋骨形变测量方法基于肋骨形态测量装置实现；所述肋骨形态测量装置包括滑轨、成像组件以及多个激光设备组；所述滑轨设置在待测量假人肋骨的外周，且所述滑轨上每一位置的曲率与预先设计的初始假人肋骨在对应位置的曲率相同；所述多个激光设备组设置在所述滑轨的不同曲线段上，每一个激光设备组中包括激光测距仪；所述成像组件包括布设在所述滑轨内侧的光敏材料。

其中，预先设计的初始假人肋骨是指还没有进行过汽车碰撞实验的假人肋骨，初始假人肋骨的外形与假人肋骨的设计外形是一致的。当经过至少一次的汽车碰撞实验后，假人肋骨的外形发生变化，此变化可以体现在外轮廓在水平面上的弯曲以及在竖直面上的扭转。

其中，待测量假人肋骨是指进行过一次或者多次汽车碰撞实验的假人肋骨，需要经过测量才能得知形变程度。

其中，滑轨上每一位置的曲率与预先设计的初始假人肋骨在对应位置的曲率相同，也就是说，滑轨的形状与预先设计的初始假人肋骨的外形具有一致性，而且每一个对应位置处的曲率是相同的。

其中，滑轨的每一个曲线段的曲率与预先设计的初始假人肋骨的轮廓形状的曲率一致，是预先设计的初始假人肋骨的“同心圆”。由于假人肋骨的轮廓是一条凸曲线，故在该滑轨曲线上的每一个点，有且仅有一个与肋骨轮廓上对应位置处的切线的法向量经过该点。

可理解的是，不同的初始假人肋骨的大小可能不同，但是形状、轮廓上曲线的曲率没有变化，所以即便待测量假人肋骨的大小不同，也能采用上述肋骨形态测量装置进行形变程度测量。

其中，滑轨设置在待测量假人肋骨的外周，且可以包括多个曲线段，每一个曲线段上设置有一个激光设备组，每一个激光设备组可以在各自的曲线段上滑动。

其中，一个激光设备组中包括一个激光测距仪，激光测距仪能够沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束。也就是说，激光测距仪不会以自身为参考系进行转动。激光测距仪可以发射激光束，也可以接收激光束。当发射到待测量假人肋骨表面的激光被反射后，如果待测量假人肋骨表面形变较小，激光测距仪可能接收到反射激光。

当然，如果待测量假人肋骨表面形变较大，激光测距仪可能接收不到反射激光。为了确定在此情况下反射激光的接收具体位置，在滑轨内侧一圈设置了成像组件，成像组件包括布设在所述滑轨内侧的光敏材料，也就是说，如果成像组件的一个位置接收到反射激光，该位置处的光敏材料会发生反应，从而得知反射激光被接收的具体位置。

本发明实施例提供的假人肋骨形变测量方法包括：

控制所述多个激光设备组沿着各自对应的曲线段滑动，并在滑动至每一个采样点时执行如下步骤S110~S140，得到所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。

参见图1，在激光设备组滑动至每一个采样点时，执行以下步骤：

S110、控制所述激光测距仪沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束；

S120、判断所述激光测距仪是否接收到对应的反射激光；

S130、若所述激光测距仪未接收到对应的反射激光，则获取所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置；

S140、根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。

本实施例具有以下技术效果：

每一个激光测距仪沿着滑轨上各自的曲线段滑动时，在每一个曲线段上设置有多个采样点，每一个采样点在待测量假人肋骨上有对应的位置点。在激光测距仪滑动至每一个采样点时，会控制激光测距仪沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束，激光束到达待测量假人肋骨表面后被反射，对应的反射激光可能会被激光测距仪接收，也可能会被所述成像组件上的光敏材料接收。如果是后者，则根据激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。通过这种方式可以确定待测量假人肋骨上与各个采样点对应的位置处的形变程度。可见，这种方案只需要在待测量假人肋骨外周布设好肋骨形态测量装置就可以执行上述步骤，操作简单。而肋骨形态测量装置中包括滑轨、激光测距仪、成像组件等，这些部件的成本都不高。而基于激光束确定形变程度，确定的形变程度的精度是比较高的。可见，本发明实施例提供的方法具有操作简单、成本较低、精度较高的优点。

下面对上述各个步骤进行详细描述。

S110、控制所述激光测距仪沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束；

其中，具体可以通过电机带动激光设备组沿着滑轨滑动，而电机可以通过控制器控制。当激光测距仪达到一个采样点时，控制器控制激光测距仪发出激光束，而且沿着激光测距仪在滑轨上的当前位置对应的切线的法向量的方向发射激光束。

S120、判断所述激光测距仪是否接收到对应的反射激光；

具体的，当激光测距仪在接收到反射激光时可以向控制器发送一个信号，如果没有接收到反射激光则不会向控制器发送信号，因此控制器可以根据在一定时间内是否接收到这个信号而得知激光测距仪是否接收到对应的反射激光。

可理解的是，若所述激光测距仪接收到对应的反射激光，则说明所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度小于预设限值，此时可以认为形变程度为0。

S130、若所述激光测距仪未接收到对应的反射激光，则获取所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置；

可理解的是，如果激光测距仪没有接收到对应的反射激光，说明反射激光被成像组件接收，所以此时获取成像组件上接收到反射激光的位置。如果成像组件的某个位置接收到反射激光，则可以转化为电信号进行图像或光谱测量。

S140、根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。

例如，可以根据激光测距仪在滑轨上的位置以及成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定反射光束和入射光束之间的夹角，进而得知反射光束对应的反射角，从而得知待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的切线。由入射光束可以确定预先设计的初始假人肋骨与该采样点对应的位置处的切线。根据两个切线之间的夹角，便可以得知待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度。

在一个实施例中，每一个激光设备组中还可以包括光线处理镜组，所述光线处理镜组用于将所述激光测距仪发出的激光束处理成水平激光和竖直激光。也就是说，激光束从激光测距仪发射出来到达待测量假人肋骨之前，被处理成两个激光束：水平激光和竖直激光。水平激光为沿着水平面发散的具有特定夹角的扇形激光。竖直激光为沿着竖直面发散的具有特定夹角的扇形激光。水平激光和竖直激光具有不同的光谱特性。该激光组设备可测量待测假人肋骨在所述具有特定角度的扇形激光束投射范围内的形变。

在此基础上，S140可以具体包括如下至少一项：

（1）根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到所述竖直激光对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处在水平方向上的弯曲形变程度；

可理解的是，参见图2，在电机驱动激光测距仪沿滑轨运动过程中，激光设备组12中的激光测距仪所扫描处待测量假人肋骨的外轮廓线10未发生超过限度的弯曲形变。具体的，激光测距仪发出的激光束经光线处理镜组射出的竖直激光沿着在所述滑轨11上的位置对应的水平切线的法向量方向发射，即入射角为90度，其反射光束会按其原来射入路径回到激光测距仪中，形成完整光路，同时激光测距仪可由该完整光路获得激光测距仪与待测量假人肋骨在该处的距离。由于入射的竖直激光和反射的竖直激光沿同一光路，因此均采用标记13表示。待测量假人肋骨表面的对应位置在水平方向上未发生弯曲变形时的切线用标记14表示。

参见图3，若待测量假人肋骨的外轮廓线15在该处的弯曲形变超过限度，即激光设备组18中的激光测距仪发出的激光束经光线处理镜组射出的竖直激光19沿着在所述滑轨16上的位置对应的水平切线的法向量方向发射后，反射激光不能沿原入射路径回到激光测距仪中，激光测距仪不能检测到反射的竖直激光17的主光线光谱，则可以判定待测量假人肋骨在该处在水平方向上的弯曲形变超过限度。待测量假人肋骨表面的对应位置在水平方向上发生弯曲变形时的切线用标记20表示。

当竖直激光经变形后的待测量假人肋骨反射后，其反射激光会落在位于滑轨内侧的成像组件内被光敏材料接收，从而获得其准确接收位置，从而可以根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到所述竖直激光对应的反射激光的位置，确定入射的竖直激光和反射的竖直激光之间的夹角，进而确定反射的竖直激光的反射角，从而得知待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的水平切线。由入射的竖直激光可以确定预先设计的初始假人肋骨与该采样点对应的位置处的水平切线。根据两个水平切线之间的夹角，便可以得知待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处在水平方向上的形变程度。

（2）根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到所述水平激光对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处在竖直方向上的扭转形变程度。

可理解的是，参见图4，在电机驱动激光测距仪沿滑轨运动过程中，若激光测距仪所扫描处待测量假人肋骨未发生超过限度的弯曲形变，激光测距仪发出的激光束经光线处理镜组射出的水平激光沿着在所述滑轨上的位置对应的竖直切线的法向量方向发射，即入射角为90度，其反射光束会按其原来射入路径回到激光测距仪中，形成完整光路，同时激光测距仪可由该完整光路获得激光测距仪与待测量假人肋骨在该处的距离。在图4中，入射的水平激光和反射的水平激光为同一路径，因此均采用标记21表示，入射的水平激光到达待测量假人肋骨表面，其对应位置在竖直方向上未发生扭转变形时的切线用标记22表示。

参见图5，若待测量假人肋骨在该处的弯曲形变超过限度，即激光测距仪发出的激光束经光线处理镜组射出的水平激光24沿着在所述滑轨上的位置对应的竖直切线的法向量方向发射后，反射的水平激光25不能沿原入射路径回到激光测距仪中，而是被成像组件23接收，激光测距仪不能检测到反射的水平激光的主光线光谱，则可以判定待测量假人肋骨在该处在竖直方向上的弯曲形变超过限度。待测量假人肋骨表面的对应位置在竖直方向上发生扭转变形时的切线用标记26表示。

当水平激光经变形后的待测量假人肋骨反射后，其反射激光会落在位于滑轨内侧的成像组件内被光敏材料接收，从而获得其准确接收位置，从而可以根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到所述水平激光对应的反射激光的位置，确定入射的水平激光和反射的水平激光之间的夹角，进而确定反射的水平激光的反射角，从而得知待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的竖直切线。由入射的水平激光可以确定预先设计的初始假人肋骨与该采样点对应的位置处的竖直切线。根据两个竖直切线之间的夹角，便可以得知待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处在竖直方向上的形变程度。

可见，基于上述步骤可以确定待测量假人肋骨在各个采样点的对应位置处在水平方向上以及竖直方向上的形变程度。

在一个实施例中，本发明实施例提供的方法还可以包括如下步骤S150~S180：

S150、根据所述激光测距仪发出激光束与所述激光测距仪或者所述成像组件接收到对应的反射激光，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的坐标；

在实际中，有可能是激光测距仪接收到反射激光，也有可能是成像组件接收到反射激光。根据入射激光和反射激光之间的时间差，可以计算出待测量假人肋骨与滑轨之间在对应位置处的距离，进而得知待测量假人肋骨上该位置点对应的坐标。通过这种方式可以得到所述待测量假人肋骨与各个采样点对应的各个位置处的坐标。

在一个实施例中，所述待测量假人肋骨和所述初始假人肋骨可以均为C型结构；参见图6，所述C型结构包括四个曲线段以及三个直线段，所述直线段和所述曲线段间隔设置，且每一个直线段用于连接相邻的两个曲线段，每一个曲线段对应一个激光设备组，因此一共有4个激光设备组，对应的标记分别为1、3、6和8。滑轨7设置在待测量假人肋骨2的外周，在滑轨的内侧设置了一圈成像组件4。以所述C型结构的开口相对设置的直线段的中垂线为分界线，所述C型结构分为第一段和第二段。例如，第一段为左侧部分，第二段为右侧部分。

为了进一步提高激光的反射效果，例如，在图6中，在待测量假人肋骨2的表面设置反光薄膜9。

可见，C型结构是一个半封闭的不规则曲线结构，其靠近假人正面的前端部分是断开的，用于连接假人胸骨。

可见，将待测量假人肋骨在水平面内的外轮廓线简化为一条二维曲线。例如，一共有4个激光设备组，每一个激光设备组在各自的曲线段中完成测量后可以得到待测量假人肋骨的外轮廓线上的n个位置点的坐标：fi(xi，yi)（i=1,2,3,4,…n）。以所述C型结构的开口相对设置的直线段的中垂线为分界线，可以把n个位置点分为左右两部分：P1[f1,f2,…,fm]、P2[fm+1,…,fn]。

S160、根据所述待测量假人肋骨上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨在水平面上的外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨对应的拟合曲线表达式；

具体的，S160可以包括：

（1）根据所述待测量假人肋骨的第一段上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨的第一段在水平面上对应的第一外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式；

（2）根据所述待测量假人肋骨的第二段上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨的第二段在水平面上对应的第二外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式。

也就是说，对待测量假人肋骨的外轮廓线的第一段进行多项式拟合，得到第一段对应的第一拟合曲线表达式。同时，对待测量假人肋骨的外轮廓线的第二段进行多项式拟合，得到第二段对应的第二拟合曲线表达式。

也就是说，对待测量假人肋骨，左侧部分拟合得到第一拟合曲线表达式，右侧部分拟合得到第二拟合曲线表达式。通过两个拟合曲线表达式对待测量假人肋骨表示是因为一个拟合曲线表达式无法对图6示出的C型的待测量假人肋骨进行唯一表达。

S170、对预先设计的初始假人肋骨在水平面上的外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨对应的拟合曲线表达式；

具体的，S170可以包括：

（1）对预先设计的初始假人肋骨的第一段在水平面上对应的第一外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式；

（2）对预先设计的初始假人肋骨的第二段在水平面上对应的第二外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式。

也就是说，对预先设计的初始假人肋骨的外轮廓线的第一段进行多项式拟合，得到第一段对应的第一拟合曲线表达式。同时，对预先设计的初始假人肋骨的外轮廓线的第二段进行多项式拟合，得到第二段对应的第二拟合曲线表达式。

也就是说，对预先设计的初始假人肋骨，左侧部分拟合得到第一拟合曲线表达式，右侧部分拟合得到第二拟合曲线表达式。

S180、根据所述待测量假人肋骨对应的拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨对应的拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨在水平面上的形变程度。

具体的，S180可以包括：

（1）根据所述待测量假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨的第一段在水平面上的形变程度；

（2）根据所述待测量假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨的第二段在水平面上的形变程度。

也就是说，依据所述待测量假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式，可以计算出待测量假人肋骨的左侧部分在水平面上的整体形变程度。依据所述待测量假人肋骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式，可以计算出待测量假人肋骨的右侧部分在水平面上的整体形变程度。

例如，四个激光测距仪在各自曲线段完成测量后即可得到假人肋骨外轮廓线上的n个位置点的坐标fi(xi，yi)（i=1，2，3，4，…n），将假人肋骨外轮廓线分为左右两部分，左侧部分的各个位置点的集合为P1[f1,f2,…,fm]，右侧部分的各个位置点的集合为P2[fm+1,…,fn]。

若对左侧部分、右侧部分的外轮廓线进行拟合的一组线性无关的基函数族为

，则利用最小二乘法对左侧部分进行k次拟合，得到待测 量假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式为：

其中，k<m，

为第i个拟合系数，

为第i个基函数。

对右侧部分进行k次拟合，得到待测量假人肋骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式为：

其中，k<（n-m），其余参数的含义同上。

其中，k为拟合次数，k越高，拟合精度越高，但k不能超过每一个部分的位置点的个数。

其中，Span{}在矩阵论中特指“张成空间”，上述基函数代表一组线性无关的函数族。例如，k取3，一个最简单的函数族可以是{1，x，x2}，这样任何一个不高于2次的多项式方程都可以通过该函数族的线性组合表达，Span在数学中特指此含义。

而预先设计的初始假人肋骨的左部分的外轮廓线也可以进行多项式拟合，得到初始假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式为：

其中，k<m，其余参数的含义同上。

对预先设计的初始假人肋骨的右侧部分的外轮廓线也可以进行多项式拟合，得到初始假人肋骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式为：

令上述各个拟合曲线表达式的纵坐标为Y，例如，

，其它的类似。取h个 固定间距的位置点的横坐标x1、x2、…、xh，待测量假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲 线表达式中h个位置点的纵坐标为：Y_左1、Y_左2……Y_左n，计算各个纵坐标的平均值；待测量假人 肋骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中h个位置点的纵坐标为：Y_右1、Y_右2……Y_右n，计 算各个纵坐标的平均值。

同样的，初始假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中h个位置点的纵坐标为：Y*_左1、Y*_左2……Y*_左n，计算各个纵坐标的平均值。初始假人肋骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中h个位置点的纵坐标为：Y*_右1、Y*_右2……Y*_右n，计算各个纵坐标的平均值。

（1）针对左侧部分

式中，

为待测量假人肋骨的左侧部分的水平弯曲程度，

为待测量假人肋骨的 左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标，

为待测量假人肋骨的左 侧部分对应的第一拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标为的平均值；

为初始假人肋骨 的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标；

为初始假人肋骨的左 侧部分对应的第一拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标的平均值；h为分别在待测量假 人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中以及初始假人肋骨的左侧部分对应的第 一拟合曲线表达式中选取的具有固定间隔的位置点的个数；

（2）针对右侧部分

式中，

为待测量假人肋骨的右侧部分的水平弯曲程度，

为待测量假人肋骨 的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标，

为待测量假人肋骨的 右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标为的平均值；

为初始假人肋 骨的右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标；

为初始假人肋骨的 右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标的平均值，h为分别在待测量 假人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中以及初始假人肋骨的左侧部分对应的 第一拟合曲线表达式中选取的具有固定间隔的位置点的个数。

以上公式为利用归一化相关系数评估左右待测量假人肋骨的形态曲线与原设计的假人肋骨的形态曲线的相似度，从而得知弯曲程度。当两者完全相同时P为1，当两者完全无关时P为0，当两者在某种程序上相似时P在0和1之间。上述公式中的分母不能为0。

在一个实施例中，参见图6，所述待测量假人肋骨中所述C型结构的开口相对设置的直线段处设置有固定夹具5，用于对所述待测量假人肋骨进行固定。

从图6中可以看出，假人肋骨的后侧有一段较长的直线段，直线段上有两个用于与脊柱连接的定位孔，其前面可以安装脊柱大金属块进行保护。且由于是正碰假人，后端较少发生形变，因此通过后端的定位孔完成测量工装定位。

需要说明的是，本发明所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本发明说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。

Claims (9)

1.一种假人肋骨形变测量方法，其特征在于，所述方法基于肋骨形态测量装置实现；所述肋骨形态测量装置包括滑轨、成像组件以及多个激光设备组；所述滑轨设置在待测量假人肋骨的外周，且所述滑轨上每一位置的曲率与预先设计的初始假人肋骨在对应位置的曲率相同；所述多个激光设备组设置在所述滑轨的不同曲线段上，每一个激光设备组中包括激光测距仪；所述成像组件包括布设在所述滑轨内侧的光敏材料；所述方法包括：

控制所述多个激光设备组沿着各自对应的曲线段滑动，并在滑动至每一个采样点时执行如下步骤，得到所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度：

控制所述激光测距仪沿着在所述滑轨上的位置对应的切线的法向量方向发射激光束；

判断所述激光测距仪是否接收到对应的反射激光；

若所述激光测距仪未接收到对应的反射激光，则获取所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置；

根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度；

每一个激光设备组中还包括光线处理镜组，所述光线处理镜组用于将所述激光测距仪发出的激光束处理成水平激光和竖直激光；

对应的，所述根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度，包括：

根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到所述竖直激光对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处在水平方向上的弯曲形变程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度，还包括：

根据所述激光测距仪在对应曲线段上发射所述激光束的位置和所述成像组件上接收到所述水平激光对应的反射激光的位置，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处在竖直方向上的扭转形变程度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述激光测距仪接收到对应的反射激光，则确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的形变程度小于预设限值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述激光测距仪发出激光束与所述激光测距仪或者所述成像组件接收到对应的反射激光，确定所述待测量假人肋骨上与该采样点对应的位置处的坐标；

根据所述待测量假人肋骨上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨在水平面上的外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨对应的拟合曲线表达式；

对预先设计的初始假人肋骨在水平面上的外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨对应的拟合曲线表达式；

根据所述待测量假人肋骨对应的拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨对应的拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨在水平面上的形变程度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待测量假人肋骨和所述初始假人肋骨均为C型结构；所述C型结构包括四个曲线段以及三个直线段，所述直线段和所述曲线段间隔设置，且每一个直线段用于连接相邻的两个曲线段，每一个曲线段对应一个激光设备组；以所述C型结构的开口相对设置的直线段的中垂线为分界线，所述C型结构分为第一段和第二段。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述根据所述待测量假人肋骨上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨在水平面上的外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨对应的拟合曲线表达式，包括：

根据所述待测量假人肋骨的第一段上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨的第一段在水平面上对应的第一外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式；

根据所述待测量假人肋骨的第二段上与各个采样点对应的位置处的坐标，对所述待测量假人肋骨的第二段在水平面上对应的第二外轮廓线进行多项式拟合，得到所述待测量假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式；

对应的，所述对预先设计的初始假人肋骨在水平面上的外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨对应的拟合曲线表达式，包括：

对预先设计的初始假人肋骨的第一段在水平面上对应的第一外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式；

对预先设计的初始假人肋骨的第二段在水平面上对应的第二外轮廓线进行多项式拟合，得到所述初始假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式；

对应的，所述根据所述待测量假人肋骨对应的拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨对应的拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨在水平面上的形变程度，包括：

根据所述待测量假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨的第一段对应的第一拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨的第一段在水平面上的形变程度；

根据所述待测量假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式和所述初始假人肋骨的第二段对应的第二拟合曲线表达式，计算所述待测量假人肋骨的第二段在水平面上的形变程度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用第一计算式计算所述待测量假人肋骨的第一段在水平面上的形变程度，所述第一计算式包括：

式中，

为待测量假人肋骨的左侧部分的水平弯曲程度，

为待测量假人肋骨的左 侧部分对应的第一拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标，

为待测量假人肋骨的左侧 部分对应的第一拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标为的平均值；

为初始假人肋骨 的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标；

为初始假人肋骨的左 侧部分对应的第一拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标的平均值；h为分别在待测量假 人肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中以及初始假人肋骨的左侧部分对应的第 一拟合曲线表达式中选取的具有固定间隔的位置点的个数。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用第二计算式计算所述待测量假人肋骨的第二段在水平面上的形变程度，所述第二计算式包括：

式中，

为待测量假人肋骨的右侧部分的水平弯曲程度，

为待测量假人肋骨的右侧 部分对应的第二拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标，

为待测量假人肋骨的右侧部 分对应的第二拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标为的平均值；

为初始假人肋骨的 右侧部分对应的第二拟合曲线表达式中第i个位置点的纵坐标；

为初始假人肋骨的右侧 部分对应的第二拟合曲线表达式中各个位置点的纵坐标的平均值，h为分别在待测量假人 肋骨的左侧部分对应的第一拟合曲线表达式中以及初始假人肋骨的左侧部分对应的第一 拟合曲线表达式中选取的具有固定间隔的位置点的个数。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待测量假人肋骨中所述C型结构的开口相对设置的直线段处设置有固定夹具，用于对所述待测量假人肋骨进行固定。

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