CN203024796U - 一种头盔装备适戴性能测试评价系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种头盔装备适戴性能测试评价系统，它包括头模矩阵和传感装置；所述头模矩阵包括圆高型、圆正型、中正型、中高型、圆特高型、超圆高型和超圆特高型七种头型，所述七种头型按照头围尺寸在52cm～60cm内，形成四十四种型号；所述传感装置包括能够与头部曲面形状贴合的一底面硅胶层，所述底面硅胶层上表面设置有由若干压力传感器和纵横连接各压力传感器的导线组成的矩阵网络，所述矩阵网络的外面通过导线连接一用于供电的电源模块和一用于输出各所述压力传感器信息的采集控制模块。本实用新型可以广泛地用于各种各类军、警、民用头盔、安全帽、运动头盔等产品的适戴性能评价中。

Description

一种头盔装备适戴性能测试评价系统

技术领域

本实用新型涉及一种测试评价系统，特别是关于一种头盔装备适戴性能测试评价系统。

背景技术

现代头盔是用于阻止弹丸或破片穿透头部，防止头部直接和坚硬、高能物体相撞击，有效保护人体头部、眼、面部，且不影响人体视线和活动的防护装具，它在军事、医疗、运动、娱乐等各个行业都有广泛的应用。为了保证整个头盔的人机工效学的合理性，世界各国对三维头型采集、建模和标准化都开展了深入的研究。美国空军作战中心的杰弗里（Jeffrey M.T.）等采用宇宙电子公司生产的KGR30质量分析仪对“头模-飞行头盔”系统的重心进行了测试研究，但该研究并未能直接测量不规则盔体的重心。澳大利亚墨尔本大学的阿斯科（Asko V.）建立了一套SPH-4头盔动力学性能的评价装置，但该装置较为繁杂，且受头盔佩戴者生理因素的影响较大。目前，我国市面上的头盔大都是按照西方人的脸型和头型进行设计的，其原因在于，头盔的生产过程缺少相应的符合中国人头型的头模。另外，国内外对头盔形状、头盔舒适性、稳定性的客观评价方法很少，几乎没有对适体性方面的整体定量测试评价。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种适合于中国人的头盔装备适戴性能测试评价系统。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种头盔装备适戴性能测试评价系统，其特征在于：它包括头模矩阵和传感装置；所述头模矩阵包括圆高型、圆正型、中正型、中高型、圆特高型、超圆高型和超圆特高型七种头型，所述七种头型按照头围尺寸在52cm～60cm内，形成四十四种型号；所述传感装置包括能够与头部曲面形状贴合的一底面硅胶层，所述底面硅胶层上表面设置有由若干压力传感器和纵横连接各压力传感器的导线组成的矩阵网络，所述矩阵网络的外面通过导线连接一用于供电的电源模块和一用于输出各所述压力传感器信息的采集控制模块；

所述传感装置的采集控制模块包括一选通模块、一运放模块和一A/D转换模块；所述选通模块包括若干选通开关，每一所述选通开关都连接所述矩阵网络的一行或一列，所述运放模块包括若干运放通道，每一所述运放通道都连接所述矩阵网络的一列或一行，每一被选通的行或列上的所述压力传感器感应的电流值，均通过其所在列或行的所述运放通道放大后送入所述A/D转换模块，进行转换后输出给外部的计算机。

所述传感装置中的压力传感器采用片层式结构的应变电阻式传感器。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型系统由于设置了头模矩阵和传感装置，根据被评价头盔来选取头模，传感装置将测量头模上的压力传给外部的计算机，从而计算出该头盔适戴性的相关指标，因此评价出该头盔在号型上是否适于真人佩戴。2、本实用新型的头模矩阵是以国家标准所提供的头型三围尺寸及其关系为基础数据，应用逆向建模技术，综合使用UG、CATIA、Geomagic等建模软件，最终生成与中国人头型号的相匹配的三维头部模型，因此，本实用新型创建了适合于中国人的头模，而在头模基础上的头盔适戴性评价，也更适合中国人。3、本实用新型的传感装置由于设置了一底面硅胶层和一顶面硅胶层，因此其既为压力传感器阵列提供了均匀的承载面，又起到电气绝缘的作用，保证了压力传感器阵列中电路的稳定工作。4、本实用新型的传感装置由于在底面和顶面硅胶层之间设置有一由压力传感器组成的矩阵网络，且横向相邻的压力传感器通过盘绕成曲线的导线焊接连接，因此本实用新型的传感装置具有很好的曲面贴合性和延展性，特别适合用于对曲率变化不规则的人体头部所承受的压力进行测量。本实用新型可以广泛地用于各种各类军、警、民用头盔、安全帽、运动头盔等产品的适戴性能评价中。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图

图2是本实用新型头模矩阵的头型示意图

图3是本实用新型传感装置的结构示意图

图4是本实用新型传感装置佩戴效果的俯视图

图5是本实用新型传感装置中采集控制模块的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1和图2所示，本实用新型系统包括一头模矩阵1和一传感装置2。

如图2所示，本实用新型的头模矩阵1是以国家标准GB/T 23461-2009《成年男性头型三维尺寸》所提供的头型三围尺寸及其关系为基础数据，应用逆向建模技术，综合使用UG（Unigraphics NX）、CATIA、Geomagic等建模软件，在基础数据的基础上，通过头部数据三维建模，最终生成三维头部模型。头模矩阵1分为圆高型11、圆正型12、中正型13、中高型14、圆特高型15、超圆高型16和超圆特高型17七种头型；每个头型按照头围尺寸在52cm～60cm（增量为1厘米）内又分为5～8个号，因此形成44种型号的头模（如表1所示）：

如图3、图4所示，本实用新型传感装置2包括一与头部曲面形状紧密贴合的底面硅胶层21，在底面硅胶层21上表面设置有由若干压力传感器22和纵横连接各压力传感器22的导线23组成的矩阵网络24，在矩阵网络24的外面通过导线连接一电源模块25和一采集控制模块26，在矩阵网络24和底面硅胶层21上设置有一顶面硅胶层27，顶面硅胶层27将底面硅胶层21、压力传感器22和导线23粘接成一个整体，形成一柔性传感装置。

表1头模矩阵的44种型号

如图5所示，电源模块25用于为压力传感器22和采集控制模块26供电。采集控制模块26包括一选通模块261、一运放模块262和一A/D转换模块263。选通模块261包括若干选通开关264，每一选通开关264都与矩阵网络24的一行相连（以行选通为例）；运放模块262包括若干运放通道265，每一运放通道265都与矩阵网络24的一列相连。如图4所示，矩阵网络24中连接各相邻压力传感器22之间的导线23均采用弯曲或盘绕的曲线方式进行连接，这样在佩戴测量的时候，可以使整个矩阵网络24具有很好的延展性能，再加之底面硅胶层21和顶面硅胶层27自身的可抻拉性能，使本实用新型传感装置2非常柔性可伸缩。

上述实施例中，选通模块261和运放模块262的连接位置是可以有所变化，比如将每一选通开关264都与矩阵网络24的一列相连，而将每一运放通道265都与矩阵网络24的一行相连。

上述实施例中，压力传感器22可以采用片层式结构的应变电阻式传感器，比如：压力传感器22采用Tekscan公司的微型压力传感器，其具有体积小，安装简单等特点。当输入恒定的电压时，压力传感器将输出与施加压力成线性相关的电流值。

本实用新型传感装置2当有头盔、安全帽等防护头具佩戴在头模上进行压力测量时，选通开关264控制矩阵网络24中各行的选通（以行选通为例，但不限于此），当某一行的压力传感器22被选通之后，每一列的运放通道265便会采集并放大该列被选中的一个压力传感器22感应的电流值，并经给A/D转换模块263转换后输出，从而完成该行中各个压力传感器22的电流输出。选通模块261依次选通矩阵网络24的每一行，则可以将整个矩阵网络24中各压力传感器22的电流输出给外部的计算机。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种头盔装备适戴性能测试评价系统，其特征在于：它包括头模矩阵和传感装置；所述头模矩阵包括圆高型、圆正型、中正型、中高型、圆特高型、超圆高型和超圆特高型七种头型，所述七种头型按照头围尺寸在52cm～60cm内，形成四十四种型号；所述传感装置包括能够与头部曲面形状贴合的一底面硅胶层，所述底面硅胶层上表面设置有由若干压力传感器和纵横连接各压力传感器的导线组成的矩阵网络，所述矩阵网络的外面通过导线连接一用于供电的电源模块和一用于输出各所述压力传感器信息的采集控制模块。

2.如权利要求1所述的一种头盔装备适戴性能测试评价系统，其特征在于：所述传感装置的采集控制模块包括一选通模块、一运放模块和一A/D转换模块；所述选通模块包括若干选通开关，每一所述选通开关都连接所述矩阵网络的一行或一列，所述运放模块包括若干运放通道，每一所述运放通道都连接所述矩阵网络的一列或一行，每一被选通的行或列上的所述压力传感器感应的电流值，均通过其所在列或行的所述运放通道放大后送入所述A/D转换模块，进行转换后输出给外部的计算机。

3.如权利要求1所述的一种头盔装备适戴性能测试评价系统，其特征在于：所述传感装置中的压力传感器采用片层式结构的应变电阻式传感器。

4.如权利要求2所述的一种头盔装备适戴性能测试评价系统，其特征在于：所述传感装置中的压力传感器采用片层式结构的应变电阻式传感器。

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