RU222560U1 - 3D LIMBS SCANNER - Google Patents

3D LIMBS SCANNER Download PDF

Info

Publication number
RU222560U1
RU222560U1 RU2023120139U RU2023120139U RU222560U1 RU 222560 U1 RU222560 U1 RU 222560U1 RU 2023120139 U RU2023120139 U RU 2023120139U RU 2023120139 U RU2023120139 U RU 2023120139U RU 222560 U1 RU222560 U1 RU 222560U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trapezoidal
elbow
hand
model
movable scanning
Prior art date
Application number
RU2023120139U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Михайлович Безрукавый
Вячеслав Андреевич Ванин
Игорь Сергеевич Бобылкин
Эдуард Эдуардович Каграманов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU222560U1 publication Critical patent/RU222560U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам, которые используют для аддитивных технологий, а именно получение информации с объекта с дальнейшей обработкой данных и формированием 3D-модели. Оно может быть использовано по прямому назначению в области ортопедии и травматологии. Трехмерный сканер конечностей включает подвижную сканирующую часть, на которой установлены не менее 10 лазерных датчиков дальнометрии, шаговый двигатель на локтевой части, кистевой части. При этом шаговый двигатель соединен с трапециевидным винтом однозаходным через компенсирующую соединительная муфту, а кистевая и локтевая части соединены между собой полированным валом. Подвижная сканирующая часть установлена на трапециевидном винте однозаходном через гайку трапециевидную с фланцем. Техническим результатом является увеличение зоны сканирования, а также изменение установки лазерных датчиков дальнометрии. 1 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to medical equipment, in particular to devices that are used for additive technologies, namely obtaining information from an object with further data processing and the formation of a 3D model. It can be used for its intended purpose in the field of orthopedics and traumatology. The three-dimensional limb scanner includes a movable scanning part, on which at least 10 laser range sensors are installed, a stepper motor on the elbow part, and the hand part. In this case, the stepper motor is connected to a single-throw trapezoidal screw through a compensating coupling, and the hand and elbow parts are connected to each other by a polished shaft. The movable scanning part is installed on a trapezoidal single-thread screw through a trapezoidal nut with a flange. The technical result is an increase in the scanning area, as well as a change in the installation of laser ranging sensors. 1 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам, которые используют для аддитивных технологий, а именно получение информации с объекта с дальнейшей обработкой данных и формированием 3D-модели. Оно может быть использовано по прямому назначению в медицинской сфере, а именно в области ортопедии и травматологии, для коммерческих и бюджетных учреждений.The utility model relates to medical equipment, in particular to devices that are used for additive technologies, namely obtaining information from an object with further data processing and the formation of a 3D model. It can be used for its intended purpose in the medical field, namely in the field of orthopedics and traumatology, for commercial and public institutions.

Существует аналог сканирующего устройства, опубликованного в сборнике [Безрукавый A.M., Ванин В.А., Каграманов Э.Э. Разработка трехмерного сканера конечностей человека//Материалы X Международной научно-практической конференции. В 3-х частях. Том Часть 1. Автономная некоммерческая организация «Национальный исследовательский институт дополнительного профессионального образования» (АНО «НИИ ДПО»). - Москва: Общество с ограниченной ответственностью "Пресс-центр", 2022. -С.185-190.]. Трехмерный сканер конечностей человека, который состоит из локтевой части, через которую помещается рука, далее подвижная сканирующая часть с лазерами, и кистевая части. Блок управления, который отвечает за передачу данных с лазеров и движения шаговых двигателей, устанавливается на локтевой части. Перемещением подвижной и сканирующей части с лазерами совершается вдоль объекта по направляющим.There is an analogue of the scanning device published in the collection [Bezrukovy A.M., Vanin V.A., Kagramanov E.E. Development of a three-dimensional scanner of human limbs // Materials of the X International Scientific and Practical Conference. In 3 parts. Volume Part 1. Autonomous non-profit organization “National Research Institute of Continuing Professional Education” (ANO “NII DPO”). - Moscow: Limited Liability Company "Press Center", 2022. -P.185-190]. A three-dimensional scanner of human limbs, which consists of an elbow part through which the arm is placed, then a movable scanning part with lasers, and a hand part. The control unit, which is responsible for transmitting data from lasers and the movement of stepper motors, is installed on the elbow part. The moving and scanning part with lasers is moved along the object along the guides.

Недостатком является ограниченная зона сканирования.The disadvantage is the limited scanning area.

Техническим эффектом предлагаемой полезной модели является достижение увеличения зоны сканирования, а также получение четкой и соразмерной модели. Для этого используются не менее 10 датчиков лазерной дальнометрии, которые устанавливаются на посадочные места, находящиеся на подвижной сканирующей части, которая поступательным движением проходит всю длину сканируемого объекта, с учетом обратного хода.The technical effect of the proposed utility model is to achieve an increase in the scanning area, as well as obtain a clear and proportionate model. For this, at least 10 laser ranging sensors are used, which are installed on seats located on the movable scanning part, which moves forward along the entire length of the scanned object, taking into account the reverse motion.

Технический эффект, достигаемый предложенным трехмерным сканирующим устройством, также заключается в расширении зоны сканирования и оптимизации трудоемкого процесса снятия точных размеров. Для получения наиболее точной информации использованы не менее 10 датчиков лазерной дальнометрии. Они работают в диапазоне напряжения от 2,6 до 5,5 В. Прибор фиксирует получаемые значения с датчиков и передает данные для дальнейшего компьютерного моделирования.The technical effect achieved by the proposed three-dimensional scanning device also consists in expanding the scanning area and optimizing the labor-intensive process of taking precise dimensions. To obtain the most accurate information, at least 10 laser ranging sensors were used. They operate in a voltage range from 2.6 to 5.5 V. The device records the received values from the sensors and transmits the data for further computer modeling.

Используемые датчики дальнометрии имеют небольшие габаритные параметры, но при этом длина, на которую испускается лазерный луч, может достигать до 2 м. Получаемые данные лазерными дальномерами, которые имеют разброс показаний от 0,5 мм до 3 мм, независимо от отражательной способности поверхности объекта, а также с малой погрешностью (до ±3%). Данное устройство удобно использовать в качестве стационарной единицы медицинского оборудования.The ranging sensors used have small overall parameters, but the length over which the laser beam is emitted can reach up to 2 m. The data obtained by laser rangefinders, which have a scatter of readings from 0.5 mm to 3 mm, regardless of the reflectivity of the object surface, and also with a small error (up to ±3%). This device is convenient to use as a stationary piece of medical equipment.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью фиг. 1, на которой изображен трехмерный сканер конечностей. На фиг. 1 позициями 1-14 обозначены:The claimed utility model is illustrated with the help of Fig. 1, which shows a 3D limb scanner. In fig. 1 positions 1-14 indicate:

1 - кистевая часть;1 - carpal part;

2 - подвижная сканирующая часть;2 - movable scanning part;

3 - локтевая часть;3 - elbow part;

4 - опора под кистевую часть;4 - support for the hand part;

5 - ребро жесткости;5 - stiffener;

6 - опора под локтевую часть (левая);6 - support for the elbow part (left);

7 - опора под локтевую часть (правая);7 - support for the elbow part (right);

8 - лазерные датчики дальнометрии;8 - laser ranging sensors;

9 - шаговые двигатели;9 - stepper motors;

10 - гайка трапецеидальная с фланцем;10 - trapezoidal nut with flange;

11 - компенсирующие соединительные муфты;11 - compensating couplings;

12 - однозаходные трапецеидальные винты;12 - single-thread trapezoidal screws;

13 - подшипники;13 - bearings;

14 - полированные валы.14 - polished shafts.

Данный технический эффект достигается в трехмерном сканирующем приборе, содержащем в своем сборно-разборном корпусе: 1 - кистевую часть, 2 - подвижную сканирующую часть, 3 - локтевую часть; в качестве связующий части конструкции, используются опорные сегменты: 4 - опора под кистевую часть, 6 - опора под локтевую часть (левая), 7 - опора под локтевую часть (правая). Также в состав частей, выполняющих несущую функцию всего блока, входят: ребро жесткости 5, используемое для устранения люфта и повышения жесткости сканирующей и подвижной части 2; 14 - полированные валы используются для соединения кистевой части 1 и локтевой части 3, а также для плавного хода подвижной сканирующей части 2; 10 - гайки трапецеидальные с фланцем используются для перемещения подвижной сканирующей части 2 по трапецеидальным винтам 12; 13 - подшипники служат для скольжения трапецеидальных винтов 12; 11 - компенсирующие соединительные муфты используются для соединения шаговых двигателей 9 с трапецеидальными винтами 12. Согласно полезной модели, 8 - лазерные датчики дальнометрии устанавливаются на подвижной сканирующей части 2.This technical effect is achieved in a three-dimensional scanning device containing in its collapsible body: 1 - hand part, 2 - movable scanning part, 3 - elbow part; As a connecting part of the structure, support segments are used: 4 - support for the hand part, 6 - support for the elbow part (left), 7 - support for the elbow part (right). Also, the parts that perform the load-bearing function of the entire block include: a stiffener 5, used to eliminate backlash and increase the rigidity of the scanning and moving part 2; 14 - polished shafts are used to connect the hand part 1 and the elbow part 3, as well as for the smooth movement of the movable scanning part 2; 10 - trapezoidal nuts with a flange are used to move the movable scanning part 2 along the trapezoidal screws 12; 13 - bearings serve to slide trapezoidal screws 12; 11 - compensating couplings are used to connect stepper motors 9 with trapezoidal screws 12. According to the utility model, 8 - laser ranging sensors are installed on the movable scanning part 2.

Работа осуществляется следующим образом, лазерные датчики дальнометрии 8, установленные на подвижную сканирующую часть 2, сканируют объект, передвигаясь по полированным валам 14 и трапецеидальным винтам 12 при помощи вращения трапецеидальных винтов 12 шаговыми двигателями 9. Суть работы этих лазерных датчиков дальнометрии 8 заключается в следующем, они выпускают инфракрасные лучи, которые доходят до поверхности объекта, далее отражаются лучи и фиксируются значения длин этих лучей. Подвижная сканирующая часть 2 поступательным движением проходит всю длину сканируемого объекта, с учетом обратного хода, для дальнейшего составления четкой и соразмерной модели сканируемой конечности, или же предмета. Конструкция рассматриваемого прибора адаптируется под анатомическое строение конечности человека. Полученный результат отображается на устройствах типа смартфон, планшет или ПК с помощью программы для ЭВМ.The work is carried out as follows: laser ranging sensors 8, installed on the movable scanning part 2, scan the object, moving along polished shafts 14 and trapezoidal screws 12 by rotating the trapezoidal screws 12 by stepper motors 9. The essence of the operation of these laser ranging sensors 8 is as follows: they release infrared rays that reach the surface of the object, then the rays are reflected and the lengths of these rays are recorded. The movable scanning part 2 in a forward motion passes the entire length of the scanned object, taking into account the reverse motion, for the further compilation of a clear and proportionate model of the scanned limb or object. The design of the device in question is adapted to the anatomical structure of the human limb. The result obtained is displayed on devices such as a smartphone, tablet or PC using a computer program.

Таким образом, реализация данной полезной модели позволила расширить зону сканирования за счет использования не менее 10 датчиков лазерной дальнометрии.Thus, the implementation of this useful model made it possible to expand the scanning area through the use of at least 10 laser ranging sensors.

Claims (1)

Трехмерный сканер конечностей, включающий кистевую часть, подвижную сканирующую часть с датчиками дальнометрии, локтевую часть и установленные на локтевой части шаговые двигатели, отличающийся тем, что шаговые двигатели соединены с трапецеидальными винтами через компенсирующие соединительные муфты, кистевая и локтевая части связаны между собой полированными валами, подвижная сканирующая часть установлена на трапецеидальных винтах посредством трапецеидальных гаек с фланцами с возможностью перемещения по полированным валам и на ней установлены по меньшей мере десять лазерных датчиков дальнометрии.A three-dimensional limb scanner, including a hand part, a movable scanning part with range sensors, an elbow part and stepper motors installed on the elbow part, characterized in that the stepper motors are connected to trapezoidal screws through compensating couplings, the hand and elbow parts are interconnected by polished shafts, the movable scanning part is mounted on trapezoidal screws using trapezoidal nuts with flanges with the ability to move along polished shafts and at least ten laser ranging sensors are installed on it.
RU2023120139U 2023-07-31 3D LIMBS SCANNER RU222560U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU222560U1 true RU222560U1 (en) 2024-01-09

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028883A1 (en) * 1994-04-25 1995-11-02 Thermotrex Corporation Acoustic imaging device
RU204174U1 (en) * 2020-10-27 2021-05-13 Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" 3D SCANNER FOR SCANNING UPPER OR LOWER LIMBS
RU2755594C1 (en) * 2020-10-27 2021-09-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Device for measuring geometric parameters of three-dimensional image of objects made of sound-reflecting materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028883A1 (en) * 1994-04-25 1995-11-02 Thermotrex Corporation Acoustic imaging device
RU204174U1 (en) * 2020-10-27 2021-05-13 Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" 3D SCANNER FOR SCANNING UPPER OR LOWER LIMBS
RU2755594C1 (en) * 2020-10-27 2021-09-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Device for measuring geometric parameters of three-dimensional image of objects made of sound-reflecting materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Безрукавый А.М. и др. Разработка трехмерного сканера конечностей человека//Материалы Х МНПК, часть 1, АНО "НИИ ДПО", М. 2022, с. 185-190. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Haggard et al. Assessing and reporting the accuracy of position measurements made with optical tracking systems
CN108534710B (en) Single-line laser three-dimensional contour scanning device and method
CN208171200U (en) Three-dimensional laser scanner
Fu et al. Development of a low-cost active 3D triangulation laser scanner for indoor navigation of miniature mobile robots
US9743891B2 (en) Super-resolution tomosynthesis imaging systems and methods
RU222560U1 (en) 3D LIMBS SCANNER
ATE186189T1 (en) ULTRASONIC IMAGING SYSTEM
US20150223916A1 (en) Scanner for oral cavity
CN101644600A (en) Embedded type laser beam quality measuring device
CN111288921A (en) Three-dimensional scanner
CN105433984A (en) Mechanical linear scanning high-frequency ultrasonic diagnosis device
CN112066910A (en) Monocular three-dimensional measurement system based on plane mirror automatic rotating platform
CN2775603Y (en) Three shaft driving single lens reflective three dimension laser scanning detector
WO2013070982A1 (en) Systems and methods for simultaneous multi-directional imaging for capturing tomographic data
Sheffer et al. Validity and reliability of biostereometric measurement of the human female breast
CN113425322A (en) Bed board movement control method and system, CT scanning system and storage medium
CN116295300B (en) Intelligent building mapping method
WO2024055528A1 (en) Direct-drive imaging and treatment device
Cardinal et al. Analysis of geometrical distortion and statistical variance in length, area, and volume in a linearly scanned 3-D ultrasound image
Yunardi et al. Design of the 3d surface scanning system for human wrist contour using laser line imaging
CN212300248U (en) Human body shape data rapid acquisition device
CN110095075A (en) Column diameter measurement device and method
Moon et al. Development of 3D laser range finder system for object recognition
RU167050U1 (en) TEAM 3D SCANNER FOR EDUCATIONAL PURPOSES
CN203000963U (en) Check system