Verfahren zur zerstörungsfreien Ermittlung der Innenmaße und/oder Außenmaße eines Schuhs und/oder der Außenmaße eines Leistens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Ermittlung aller oder bestimmter ausgewählter Innenmaße und/oder Außenmaße eines Schuhs, Stiefels oder dergleichen und/oder der Außenmaße eines zur Anfertigung eines Schuhs verwendeten Leistens .
Schuhe werden üblicherweise über einen Leisten gefertigt, so daß der Schuh hinsichtlich all seiner Maße anschließend die von dem Leisten vorgegebene Form besitzt.
Nach dem Entfernen des Leistens, also dem Ausleisten des Schuhs schließen sich noch Prozesse an, die zu einer Formoder Größenänderung, im allgemeinen einer Schrumpfung des Schuhmaterials führen. Dies hat zur Folge, daß die durch den Leisten vorgegebenen Maße nicht mehr mit denen des Schuhs selbst übereinstimmen. Die ausgelobten Maße wie Länge, Breite, Weite, Höhe und Volumen entsprechen damit
nicht mehr den Leistenvorgaben.
Kennt man den Umfang des Schrumpfungsprozesses, so kann der für die Schuhherstellung verwendete Leisten entsprechend angepaßt werden, so daß der Schuh nach dem Schrumpfungsprozeß die gewünschten Maße aufweist.
Andererseits verändern sich die Innenmaße eines Schuhs auch beim Tragen, da sich das Schuhmaterial durch den vom Fuß einwirkenden Druck verformt .
Um den Schuhinnenraum von Schuhen sowohl im neuen wie auch im gebrauchten Zustand auszumessen, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Meßmethoden bekannt. So werden beispielsweise Schablonen mit Meßeinheiten in den Schuh eingelegt, Umfangsmessungen durch Rändelschrauben und Rändelfedern vorgenommen oder teleskopartig ausgebildete Lineale in den Schuh eingelegt, um die Schuhinnenmaße zu kontrollieren und zu messen.
Diese Meßmethoden sind jedoch ungenau und aufwendig durchzuführen, ferner werden sie der Gestalt des Fußinnenraumes in der Regel nicht gerecht und weisen umso größere Meßfehler auf, je kleiner der Schuh ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßsystem zu entwickeln, welches zerstörungsfrei den eingeleisteten wie auch den ausgeleisteten Schuh sowohl im neuen wie auch im gebrauchten Zustand zerstörungsfrei mißt und exakte Daten über die Schuhinnenmaße vermittelt.
Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren ist gekennzeichnet durch eine die Innenfläche und/oder die Außenfläche des Schuhs und/oder die Oberfläche des Leistens in drei Dimensionen erfassende und/oder abbildende Meßanordnung, mit welcher ein die Sohle und den Schaft durchdringendes bzw. die Oberfläche des Leistens abtastendes radiologisches, computerto ografisches, kemspintomografisches oder sonstiges bildgebendes Meßverfahren schichtweise Querschnittsbilder ermittelt und gespeichert werden, worauf aus den Querschnittsbildern typische, auf die Gestalt des Fußes bzw. Leistens bezogene Fixpunkte oder virtuelle Punkte und zwischen diesen sich erstreckende Verbindungslinien ermittelt werden, die in der Ebene der Schnittbilder oder auch in beliebiger Ausrichtung zu diesen verlaufen können, oder durch ein röntgenologisches Aufnahmeverfahren, aus dessen Su mationsaufnahmen über ein röntgenkontrastgebendes Kalibrierelement die Ausmessung der interessierenden Punkte erfolgt.
Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß die Schuhinnenfläche nahezu lückenlos abgetastet wird, so daß ein vollständiges Abbild der Schuhinnenfläche vorliegt, aus welchem sich nachträglich jedes gewünschte Maß und jede gewünschte Linie ableiten läßt, die für die Paßform und/oder Gestaltung des Schuhs bedeutsam ist. Dabei besteht nicht nur die Möglichkeit, die Sekanten zwischen den Fixpunkten oder virtuellen Punkte, also deren kürzeste Verbindung zu vermessen, sondern zusätzlich zu berücksichtigen, daß die Verbindungslinien zwischen den Punkten häufig bogenförmig verlaufen, da die Leisten im allgemeinen mit einer gewissen Kontur, die z.B. wellig, gerundet oder ballig
sein kann, hergestellt werden. Gerade die Berücksichtigung des bogenförmigen Verlaufes der Verbindungslinien zwischen den Fixpunkten oder - je nach Anforderung - gewählten virtuellen Punkten eröffnet zusätzliche Möglichkeiten, die mit den bisherigen, linear arbeitenden Meßmethoden nicht erreichbar waren. Insbesonders besteht die Möglichkeit, durch bekannte mathematische Rekonstruktionsverfahren Schnittbilder in beliebigen Ebenen zu erzeugen, so daß eine Überprüfung der Soll- und Istmaße in bisher nicht gekannter Genauigkeit möglich ist.
Entscheidend ist häufig auch die Vermaßung des Schuhs in einer bestimmten Höhe oberhalb der Brandsohle, da beispielsweise der oberste Punkt der Ferse oft über den hinteren Begrenzungsrand der Brandsohle heraussteht. Je nach Machart des Schuhs kann die Schuhinnenlänge etwa in 1 cm Höhe über der Brandsohle variieren, obwohl eine Brandsohle gleicher Abmessung zugrunde gelegt wurde. Auch insoweit bietet die Erfindung Vorteile, als sie die Ermittlung dieser Größen problemlos ermöglicht.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste oder auch weitere der Fixpunkte oder virtuellen Punkte auf einem graphischen Wiedergabegerät entweder interaktiv festgelegt oder aber über einen Algorithmus selbsttätig ermittelt werden. Hierdurch ergibt sich vor allem die weitere vorteilhafte Möglichkeit, daß zur Markierung der Fixpunkte oder virtuellen Punkte die grafische Wiedergabe über die Einstellung von Helligkeit und Konstrast optimiert und gegebenenfalls die Bildwiedergabe vergrößert wird, was insbesondere bei Kinderschuhen von Vorteil ist.
Weiter wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß die Längen der Verbindungslinien und/oder die zwischen ausgewählten Verbindungslinien gebildeten Flächen bzw. die von den Flächen eingeschlossenen Volumina rechnerisch ermittelt werden. Hierzu werden zweckmäßigerweise geeignete Computerprogramme eingesetzt, die nach Vorgabe zu berücksichtigender Fixpunkte oder virtueller Punkte oder aber selbsttätig anhand der sich ergebenden Innenkonturlinien die zu ermittelnden Maße und Größen berechnet.
Um hierbei einheitliche Rechenverfahren anwenden zu können, empfiehlt es sich, daß die Querschnittsbilder parallel zur Fußlängsachse aufgenommen werden. Hierbei hat sich im übrigen als zweckmäßige Vorgabe herausgestellt, daß der Abstand der Querschnittsbilder voneinander etwa 1 mm beträgt .
Für die praktische Anwendung des Verfahrens wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß als Fixpunkte jeweils die Endpunkte bestimmter Abmessungen herangezogen werden, insbesondere die in Richtung der Fußlängsachse gemessene Länge der Brandsohle sowie die Länge des Fußes, ferner die Linie des Fußballens, die Linie der maximalen Zuspitzung und die Fersenbreite.
Des weiteren hat sich auch als zweckmäßig herausgestellt, daß als Fixpunkte auch die Schnittpunkte bestimmter Linien heranzogen werden, insbesondere der sich aus der Linie des Fußballens, der Linie der maximalen Zuspitzung sowie der Fersenbreite jeweils mit der Fußlängsachse sich ergebende Schnittpunkt .
Um eine möglichst deutliche Abbildung des Fußinnenraumes zu erreichen, kann der Schuhinnenraum mit Luft, Wasser oder einem anderen, für das jeweils gewählte Meßverfahren geeigneten flüssigen oder gasförmigen Kontrastmittel befüllt sein. Gegebenenfalls kann hierfür auch Rauch, Dampf oder ähnliches Verwendung finden.
Soweit andere Kontrastmittel als Luft zum Einsatz kommen, empfiehlt es sich, daß das Kontrastmittel von einer der Schuhinnenfläche sich paßgenau anlegenden, elastischen blasenförmigen Umhüllung eingeschlossen ist.
Um die Maße des Schuhs, insbesondere eines durch Gebrauch verformten Schuhs möglichst genau erfassen zu können, kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, daß das Schuhinnenvolumen ausfüllende Kontrastmittel mit Druck beaufschlagt wird. Dadurch besteht darüber hinaus die Möglichkeit zu erkennen, wie sich der Schuh verhält, wenn mehr Volumen in den Schuhinnenraum eingebracht wird, als dieser zunächst aufzunehmen in der Lage ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 ein mittels Computertomografie erstelltes Querschnittsbild eines Schuhs,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Brandsohle mit die Gestalt des Fußes repräsentierenden Fixpunkten und Verbindungslinien,
Fig. 3 eine über die Werte nach Fig. 2 hinausgehendere, vollständigere Wiedergabe relevanter Schuhmaße.
Für die zerstörungsfreie Ermittlung der Innenmaße eines Schuhs, Stiefels oder dergleichen wird ein
Untersuchungsverfahren vorgeschlagen, wie es auch in der radiologischen Diagnostik gebräuchlich ist. Im Falle der Computertomografie rotiert eine Röntgenröhre um den zu untersuchenden Gegenstand, wobei die hinter dem Gegenstand austretende, in Abhängigkeit von den Dichtewerten des durchstrahlten Gegenstandes geschwächte Röntgenstrahlung durch mitrotierende Detektorenringe aufgezeichnet wird. Hierdurch entstehen Schnittbilder von wählbarer Schichtdicke, die später mit Hilfe eines Computers verwaltet, angesehen, nachverarbeitet und ausgewertet werden können.
Dieses Verfahren kann auch zur Bestimmung der Außenmaße eines zur Anfertigung eines Schuhs verwendeten Leistens verwendet werden, wobei dann insbesondere die Möglichkeit besteht, die von dem Leisten vorgegebenen Soll-Werte mit den sich nach Anfertigung des Schuhs ergebenden Ist-Werten zu vergleichen.
Wesentlich für den Einsatz ist jedenfalls eine
Meßanordnung, bei welcher ein die Sohle und den Schaft durchdringendes, radiologisches, computertomografisches, kemspintomografisches oder sonstiges bildgebendes Meßverfahren eingesetzt wird, das schichtweise Querschnittsbilder ermittelt und speichert. Grundsätzlich ist aber auch die Verwendung normaler Röntgenaufnahmen möglich.
Erfolgt die Vermessung durch eine konventionelle Röntgenaufnahme, so wird eine Gesamtaufnahme des Schuhs und/oder des Leistens vorgenommen. Diese Aufnahmen stellen Summationsaufnahmen hinsichtlich der absorbierten Strahlungsleistung dar. Anhand der unterschiedlichen
Dichten sowie der unterschiedlichen Dicke der Materialien lassen sich aus dem erzeugten Bild die interessierenden Maße wie Länge, Weite, Umfang und Flächen ermitteln. Für die Auswertung des Bildes muß eine Kalibrierung erfolgen, die durch ein eingelegtes röntgenkontrastgebendes Element von definierten Massen erfolgen kann.
Schließlich erlaubt es das Verfahren auch, zwischen dem für die Anfertigung des Schuh verwendeten Leisten und dem aus dem Innenraum des Schuhs rekonstruierten tatsächlichen Leisten einen Vergleich oder Abgleich vorzunehmen.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt werden aus diesen Querschnittsbildern typische, auf die Gestalt des Fußes bezogene Fixpunkte oder virtuelle Punkte ermittelt, wobei darüber hinaus auch zwischen den Fixpunkten oder virtuellen Punkten sich erstreckende, geradlinig oder bogenförmig verlaufende Verbindungslinien festgelegt werden können, die sich entweder in der Ebene der Schnittbilder oder auch schräg oder senkrecht zu diesen erstrecken können.
Zur visuellen Ermittlung und Markierung der Fixpunkte oder virtueller Punkte bietet sich insbesondere ein in der Zeichnung nicht dargestelltes grafisches Wiedergabegerät an, auf welchem entweder die gemessenen Querschnittsbilder selbst oder aber aus diesen mit einem mathematischen Rekonstruktionsverfahren abgeleitete, zu den ursprünglich
aufgenommenen Querschnittsbildern beliebig ausgerichtete Abbildungen wiedergegeben werden können.
Dies ermöglicht es insbesondere, daß zur Markierung der Fixpunkte die grafische Wiedergabe beeinflußt werden kann, wofür sich insbesondere die Variation und Einstellung der Helligkeit und des Kontrastes anbieten. Darüber hinaus kann, insbesondere bei kleinen Schuhen, die Bildwiedergabe auch vergrößert werden.
Im Rahmen der Auswertung besteht dann die Möglichkeit, die Längen der Verbindungslinien und/oder die zwischen ausgewählten Verbindungslinien gebildeten Flächen oder sogar die von den Flächen eingeschlossenen Volumina rechnerisch zu ermitteln.
Um einheitliche Algorhythmen zur Auswertung der Meßergebnisse anwenden zu können, werden die Querschnittsbilder vorzugsweise parallel zur Fußlängsachse aufgenommen, wozu der zu untersuchende Schuh quer zur
Längsachse des Meßgerätes mit Hilfe eines Fächerlasers positioniert wird. Grundsätzlich kann das Meßverfahren jedoch auch ohne eine vorherige Ausrichtung angewandt werden. In der Regel wird eine ausreichende Meßgenauigkeit erreicht, wenn der Abstand der Querschnittsbilder voneinander etwa 1 mm beträgt.
Als Fixpunkte werden jeweils die Endpunkte bestimmter Schuhabmessungen herangezogen. Hierfür kommt insbesondere die in Richtung der Fußlängsachse gemessene Länge der
Brandsohle in Betracht, die in Figur 2 mit dem Buchstaben A-B gekennzeichnet ist. Die Länge des Fußes entspricht dem Abstand der Punkte A-D, die Linie des Fußballens ist durch
die Buchstaben E-F bezeichnet. Die Linie der maximalen Zuspitzung ist mit den Buchstaben G-H bezeichnet.
Desweiteren spielen Schnittpunkte bestimmter Linien eine Rolle als Fixpunkte: Dies ist insbesondere der Schnittpunkt zwischen der Linie des Fußballens und der Fußlängsachse (in der Zeichnung mit C bezeichnet) sowie der Schnittpunkt zwischen der Linie der maximalen Zuspitzung und der Fußlängsachse, der in der Figur 2 mit dem Buchstaben D bezeichnet ist. Dies als Beispiel für aktuelle Brandsohlenschablonen. Ebenso kann jedes andere Brandsohlen- und Schuhschema den Auswertungen zugrunde gelegt werden.
Für die Messung der Innenmaße des Schuhs kann der
Innenraum mit Luft, Wasser oder einem anderen, für das jeweils gewählte Meßverfahren geeigneten flüssigen oder gasförmigen Kontrastmittel befüllt sein. Soweit als Kontrastmittel nicht Luft verwendet wird, empfiehlt es sich, daß das Kontrastmittel von einer der
Schuhinnenfläche sich paßgenau anlegenden, elastischen und blasenförmigen Umfüllung eingeschlossen ist. Dies kann beispielsweise ein elastomerer Werkstoff wie Latex sein.
Es besteht dann insbesondere auch die Möglichkeit, das
Schuhinnenvolumen ausfüllende Kontrastmittel mit Druck zu beaufschlagen, wodurch einerseits die unmittelbare Anlage an der Schuhinnenwand gewährleistet ist, andererseits aber auch Untersuchungen und Messungen angestellt werden können, wie sich der Schuh bzw. das Schuhmaterial unter dem Einfluß von Druck verhält. Auch besteht dadurch die Möglichkeit, bereits gebrauchte Schuhe, die möglicherweise Umformungen auch in der Art von Eindellungen erfahren
haben, teilweise in den Ausgangszustand zurückzuversetzen.
Im Ergebnis dieser Untersuchungen besteht dann die Möglichkeit, bei ausgelobten Abmessungen für den Schuh Anpassungen des Leistens vorzunehmen, so daß später der danach gefertigte Schuh exakt den ausgelobten Maßen entspricht. Grundsätzlich sind aber eine Vielzahl weiterer Untersuchungen denkbar, da das Verfahren ein bisher nicht erreichbares genaues Abbild von der Schuhinnenfläche liefert und somit weitergehende, der Erreichung einer optimalen Paßform des Schuhs dienende Möglichkeiten bietet.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, entweder Schuh und Leisten getrennt voneinander oder aber den Schuh auch im eingeleisteten Zustand zu vermessen. Darüberhinaus kann auch der im Schuh befindliche menschliche Fuß - bevorzugt auf kernspintomografische Weise - erfaßt werden (z.B. in verschiedenen Belastungssituationen) . Auch können seine Veränderungen in unterschiedlichen Schuhen und/oder gegenüber der Barfußsituation beurteilt werden.