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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Datensatzes zur Herstellung von orthopädischen Einlegeteilen aus einem Formteil.
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Derartige Verfahren sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 38 35 008 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Fußbettungen. Hierbei wird mittels einer Messmatte mit Drucksensoren die Kraftverteilung einer auf den Drucksensoren stehenden Fußsohle gemessen. Zudem ist ein Rechner vorhanden, der unter Berücksichtigung der erfassten Werte die Steuerung einer Maschineneinheit vornimmt. Die Maschineneinheit fertigt hierauf ein angepasstes Fußbett.
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Die Erfassung über Drucksensoren liefert lediglich einzelne Werte, welche keine genauen Informationen zur geometrischen Struktur der jeweiligen Fußsohle beinhalten. Auch müssen bei der Vorrichtung der DE-Offenlegungsschrift Angaben hinsichtlich der geometrischen Struktur des Formteils für das Fußbett auf der Rechnereinheit abgelegt sein. Soll eine Vielzahl von verschiedenen Formteilen verwendet werden, so müssen erneut Informationen zur jeweiligen Geometrie des Formteils an den Rechner übermittelt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine genauere Fertigung von orthopädischen Einlegeteilen bei einer Vielzahl zur Verfügung stehender Formteile ermöglicht. Weiter soll das Verfahren auf einfache und unkomplizierte Weise umgesetzt werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 10 gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Datensatzes zur Herstellung von orthopädischen Einlegeteilen. Vorzugsweise betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Datensatzes zur Herstellung von orthopädischen Schuheinlegeteilen. Die Einlegeteile können erfindungsgemäß aus einem Formteil bzw. aus einem Rohling gefertigt werden. Beispielsweise können die Formteile bzw. die Einlegeteile aus Carbon, Edelstahl, Kork, Schaumstoffen und insbesondere aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt sein.
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Weiter ist wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung zur Gewinnung eines ersten Abbildungs-Istwerts durch zumindest teilweises direktes oder indirektes Erfassen einer Extremität vorhanden. Beispielsweise können durch die optische Erfassungseinrichtung die Geometrie eines Fußes oder Teile der Geometrie eines Fußes erfasst werden. Die optische Erfassungseinrichtung kann beispielsweise ein- oder mehrere Kamerasysteme und/oder ein- oder mehrere Sensoren umfassen. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren zur Tiefenerfassung vorgesehen sein. Die Praxis hat gezeigt, dass zur Erfassung der Abbildungs-Istwerte insbesondere Kombinationssystem aus einem Infrarotlaser mit einem CMOS Sensor und/oder mit einer Farbkamera geeignet sind. Es ist denkbar, dass der erste Abbildungs-Istwert nicht direkt sondern indirekt erfasst wird. Soll beispielsweise die Geometrie eines Fußes oder von Teilen eines Fußes erfasst werden, so besteht die Möglichkeit, die Fußgeometrie zunächst mittels eines Trittschaumes zu erfassen. Durch die optische Erfassungseinrichtung kann die Fußgeometrie durch Gewinnung eines Abbildungs-Istwertes durch indirektes Erfassen der Fußgeometrie aus dem Trittschaum gewonnen werden.
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Ferner wird ein zweiter Abbildungs-Istwert durch Erfassen der geometrischen Struktur des Formteils gewonnen. Der zweite Abbildungs-Istwert kann durch eine weitere optische Erfassungseinrichtung gewonnen werden, wird aber vorzugsweise durch die gleiche optische Erfassungseinrichtung gewonnen, welche zur Gewinnung des ersten Abbildungs-Istwertes vorgesehen ist. Die Gewinnung des zweiten Abbildungs-Istwertes kann zeitlich nach der Gewinnung des ersten Abbildungs-Istwertes erfolgen. Auch können mehrere zweite Abbildungs-Istwerte auch kontinuierlich gewonnen werden.
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Nach Gewinnung mindestens eines ersten und mindestens eines zweiten Abbildungs-Istwertes wird aus dem mindestens einen ersten und dem mindestens einem zweiten Abbildungs-Istwert ein Datensatz zur Herstellung des Einlegeteils aus dem Formteil erzeugt und ausgegeben. Beispielweise kann die optische Erfassungseinrichtung hierfür mit einer Auswerteeinheit verbunden sein, auf welcher passende Algorithmen zur Erzeugung eines Datensatzes aus den gewonnenen Abbildungs-Istwerten abgelegt sind. Der Datensatz kann Informationen mit Angaben für die Umgestaltung des Formteils zur Herstellung eines orthopädischen Einlegeteils beinhalten. Der Datensatz kann beispielsweise über Werte, welche Informationen zur Umgestaltung des Formteils beinhalten, ausgegeben werden. Vorzugsweise wird in der vorliegenden Erfindung der Datensatz als Bild ausgegeben.
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Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der erste Abbildungs-Istwert und/oder der zweite Abbildungs-Istwert dreidimensional gewonnen wird und hierbei Informationen zu einer dreidimensionalen Struktur der Extremität bzw. Informationen zu einer dreidimensionalen Struktur des Formteils umfasst. Zur Erfassung der dreidimensionalen Struktur eignen sich beispielsweise die zuvor bereits erwähnten optischen Erfassungseinrichtungen.
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Weiterhin kann aus dem ersten Abbildungs-Istwert ein Sollwert für die geometrische Sollstruktur des orthopädischen Einlegteils generiert werden. Dies kann beispielsweise über passende Algorithmen in der Auswerteeinheit erfolgen. Vorzugsweise kann die Sollstruktur als dreidimensionale Sollstruktur ausgebildet sein.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass der Datensatz durch Vergleich des Sollwertes mit dem zweiten Abbildungs-Istwert generiert wird. Wird der Datensatz hierauf als Bild ausgegeben, so kann er Angaben zur Abweichung der geometrischen Struktur des Formteils zur Sollstruktur des orthopädischen Einlegteils angeben.
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Es ist hierbei vorstellbar, dass die Ausgabe des Datensatzes als Bild auf zumindest einer Anzeigeeinheit und/oder auf zumindest einer Projektionsfläche erfolgt. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit durch einen Monitor ausgebildet sein. Der Terminus „Anzeigeeinheit” muss im Rahmen der vorliegenden Erfindung breit verstanden werden. So ist beispielsweise denkbar, dass der Datensatz über einen Beamer auf eine Wandfläche und/oder auf weiteren Flächen abgebildet wird.
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Auch kann es sein, dass nicht nur einzelne zweite Abbildungs-Istwerte durch die optische Erfassungseinrichtung gewonnen werden, sondern dass permanent die Gewinnung von zweiten Abbildungs-Istwerten erfolgt und der auszugebende Datensatz kontinuierlich und in Echtzeit an die gewonnenen zweiten Abbildungs-Istwerte angepasst wird. Der erste Abbildungs-Istwert kann hierbei nach Erfassung als Fixgröße auf der Auswerteeinheit hinterlegt sein und bei der Erzeugung und bei der Generierung des Datensatzes berücksichtigt werden. Zu bearbeitende Bereiche des Formteils zur Herstellung des Einlegeteils können gekennzeichnet werden. Beispielsweise kann die Kennzeichnung derart erfolgen, dass das Bild im Formteil herauszubildende unterschiedliche Höhenlinien in jeweils unterschiedlichen Farben, Helligkeiten, Grautönen, Schraffuren und/oder Texturen wiedergibt. Beispielsweise können im dreidimensionalen ein oder mehrere Richtungskomponenten, beispielsweise in Y-Richtung, vorhanden sein. Es kann ist hierbei vorstellbar sein, dass Abweichungen einer Iststruktur des Formteils von der Sollstruktur des Einlegeteils bezüglich einer oder mehrerer dieser Richtungen gekennzeichnet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das wiedergegebene Bild auf bzw. in Richtung auf eine Arbeitsfläche projiziert werden, auf welcher gleichzeitig das Formteil bearbeitet wird. Beispielweise kann eine Projektionseinheit mit der Auswerteeinheit verbunden sein und über dem Formteil angeordnet sein. Die Projektion des Bildes kann hierbei weitgehend deckungsgleich auf das Formteil erfolgen. Ist das Verfahren in Echtzeit umgesetzt, ergibt sich erfindungsgemäß der weitere Vorteil, dass bei Bearbeitung des Formteils zu bearbeitende Bereiche gekennzeichnet sind und bei Blick auf das Formteil zugleich erkannt werden kann, ob das zu bearbeitende Formteil mit einer Sollstruktur des Einlegteils übereinstimmt oder ob Abweichungen vorhanden sind. Vorteilhaft kann diese Ausführungsform umgesetzt werden, wenn eine weitgehend deckungsgleiche Projektion des Bildes auf das Formteil erfolgt. Hierbei kann das Formteil zumindest teilweise als Projektionsfläche ausgebildet sein.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechend nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
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1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt eine schematische Ansicht mehrerer Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann.
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3 zeigt schematisch eine Ansicht eines Abbildungs-Istwertes, wie er in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die optische Erfassungseinrichtung gewonnen werden kann.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können; eine abschließende Begrenzung ist damit nicht verbunden.
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Die 1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1. In einem ersten Verfahrensschritt A wird ein erster Abbildungs-Istwert 3 durch Erfassen einer Extremität mittels einer optischen Erfassungseinrichtung 10 (vgl. 2) gewonnen. Ist der erste Abbildungs-Istwert 3 erfasst, erfolgt zeitversetzt hierauf in einem weiteren Verfahrensschritt B die Gewinnung eines zweiten Abbildungs-Istwertes 5 betreffend die geometrische Struktur eines Formteils. Gegensätzlich zur Gewinnung des ersten Abbildungs-Istwertes 3 im Verfahrensschritt A kann im Verfahrensschritt B die Gewinnung mehrerer zweiter Abbildungs-Istwerte 5 nach dem Verfahrensschritt A kontinuierlich über den weiteren Verlauf des Verfahrens 1 erfolgen, so dass ein Datensatz 7 in Echtzeit die jeweilige geometrische Struktur des Formteils berücksichtigen kann. Der Datensatz 7 wird aus dem im Verfahrensschritt A gewonnenen ersten Abbildungs-Istwert 3 und dem im Verfahrensschritt B gewonnenen zweiten Abbildungs-Istwerten 5 im Verfahrensschritt C durch eine Auswerteeinheit 8 (vgl. 2) erzeugt und ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt, wie im Verfahrensschritt D angedeutet und in 2 weiter erklärt, durch Projektion des Datensatzes 7 als Bild 14 auf das Formteil. Das Bild 14 wird bevorzugt weitgehend deckungsgleich auf das Formteil projiziert. Aufgrund der Informationen des Datensatzes 7 bzw. des Bildes 14 wird im Verfahrensschritt E das Einlegeteil 16 aus dem Formteil hergestellt. Die Herstellung kann beispielsweise durch Verformung des Formteils in definierten Bereichen, welche durch das Bild 14 gekennzeichnet werden, erfolgen.
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2 zeigt eine schematische Ansicht mehrerer Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren 1 verwendet werden kann. Die Vorrichtung 2 umfasst eine optische Erfassungseinrichtung 10 mit einem Tiefensensor 11 und einer Farbkamera 13 zur Gewinnung eines ersten und zweiten Abbildungs-Istwertes 3 und 5 (vgl. 1). Die optische Erfassungseinrichtung 10 ist mit einer Auswerteeinheit 8 zur Erzeugung des Datensatzes 7 verbunden. Die Ausgabe des Datensatzes 7 erfolgt über ein Bild 14. Das Bild 14 wird auf einem Monitor 15 dargestellt und in Richtung einer Arbeitsfläche 18 durch eine Projektionseinheit P projiziert. Da die Projektion des Bildes 16 deckungsgleich auf ein Formteil erfolgt, ist das Formteil in 2 nicht zu erkennen. Zu verformende Abschnitte des Formteils zur Herstellung eines Einlegeteils 16 (zur Verdeutlichung schematisch links der Vorrichtung 2 dargestellt) werden durch das Bild 16 optisch gekennzeichnet, so dass das Einlegeteil 16 durch Verformung des Formteils hergestellt werden kann. Da nach Erfassung eines ersten Abbildungs-Istwertes 3 permanent zweite Abbildungs-Istwerte 5 durch die optische Erfassungseinrichtung 10 gewonnenen werden, erfolgt bei Verformung des Formteils eine Änderung des Bildes 14, so dass die Anpassung des Formteils jeweils an das aktuelle Bild 14 erfolgen kann, bis die geometrische Struktur des Einlegeteils 16 hergestellt ist. Das Verfahren 1 ist durch die Vorrichtung 2 somit in Echtzeit durchführbar.
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3 zeigt schematisch eine Ansicht eines Abbildungs-Istwertes 3 und/oder 5, wie er in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die optische Erfassungseinrichtung 10 gewonnen werden kann. Der Abbildungs-Istwert 3 bzw. 5 ist vorliegend als zweidimensionale Punktewolke 19 ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der gewonnenen Abbildungs-Istwert 3 und/oder 5 als dreidimensionale Punktewolke 19 ausgebildet sein.
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Es sei an dieser Stelle abschließend darauf hingewiesen, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verfahren
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Erster Abbildungs-Istwert
- 5
- Zweiter Abbildungs-Istwert
- 7
- Datensatz
- 8
- Auswerteeinheit
- 9
- Monitor
- 10
- Optische Erfassungseinrichtung
- 11
- Tiefensensor
- 13
- Farbkamera
- 14
- Bild
- 16
- Einlegeteil
- 18
- Arbeitsfläche
- 19
- Punktewolke
- A–E
- Verfahrensschritte
- P
- Projektionseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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