光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x及其測(cè)量方法
【專利摘要】光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，包括底盤、立柱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直線導(dǎo)軌、同步帶、同步帶輪、編碼器、限位開關(guān)、滑塊、環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)、光學(xué)傳感器、顯示器、主控制板。另外，本發(fā)明還公開了測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，被測(cè)量者站在本發(fā)明所述測(cè)量?jī)x的底盤上，滑塊從上向下移動(dòng)，同時(shí)所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)對(duì)身體表面進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，獲得被測(cè)量者的三維身體輪廓信息。通過(guò)模式識(shí)別等智能算法從被測(cè)量者三維身體輪廓信息中提取新三維值（頸圍、腰圍和腰臀比）和身高、胸圍等其他體形信息。本發(fā)明得到的三維身體輪廓信息、新三維值和身高、胸圍等體形信息，在現(xiàn)實(shí)生活中的健康管理有較高的指導(dǎo)意義。
【專利說(shuō)明】光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種體檢設(shè)備及其測(cè)量方法，特別是涉及一種光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人體的“新三圍值”，即頸圍、腰圍和腰臀比；而腰圍/臀圍的比值與人體的健康相關(guān)度，要極大地高于BMI值和人體成分值與人體健康的相關(guān)度。世界醫(yī)學(xué)界公認(rèn)人體的“新三圍值”與某些疾病有著明確的統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系。重視“新三圍值”能幫助人們控制好體重，大大減少心腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。在健康體檢時(shí)若綜合“新三圍值”和BMI值等其他人體參數(shù)值給出健康指導(dǎo)則可以讓人們更方便的管理自己的健康情況。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)量?jī)x器均未能進(jìn)行測(cè)量并給出三維身體輪廓信息、頸圍、腰圍和腰臀比。“新三圍值”的測(cè)量都在用手工的方式，使用皮尺測(cè)量頸圍、腰圍和臀圍，并通過(guò)計(jì)算得出腰圍/臀圍的比值。這種測(cè)量方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、不文明得體和測(cè)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題，也與身高、體重等參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)量方式有巨大的差距。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種操作簡(jiǎn)便、測(cè)量準(zhǔn)確、測(cè)量信息全面的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，包括底盤、立柱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直線導(dǎo)軌、同步帶、同步帶輪、編碼器、限位開關(guān)、滑塊、環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)、光學(xué)傳感器、顯示器、主控制板，所述底盤內(nèi)設(shè)有立柱，所述立柱下端設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且所述立柱設(shè)有直線導(dǎo)軌、同步帶，所述立柱兩端設(shè)有同步帶輪，所述同步帶與直線導(dǎo)軌垂直設(shè)置；所述同步帶上下兩端連接所述同步帶輪，所述同步帶輪連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)末端設(shè)有編碼器，所述同步帶、直線導(dǎo)軌均與滑塊連接，所述滑塊通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及同步帶做垂直的上下運(yùn)動(dòng)，所述直線導(dǎo)軌上下兩端均設(shè)有限位開關(guān)；所述滑塊上設(shè)有環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)形，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)上均布多個(gè)光學(xué)傳感器作為測(cè)點(diǎn)；所述立柱側(cè)面設(shè)有顯示器，所述立桿內(nèi)部設(shè)有主控制板。
[0006]所述編碼器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)及同步帶輪通過(guò)鍵連接，當(dāng)滑塊上下移動(dòng)時(shí)，所述編碼器會(huì)將所述滑塊的移動(dòng)信息傳送到主控制板，所述主控制板通過(guò)信號(hào)線采集獲得滑塊的垂直高度的位置，所述主控制板、編碼器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、同步帶輪、同步帶、滑塊形成閉環(huán)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
[0007]進(jìn)一步地，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)狀。
[0008]進(jìn)一步地，所述滑塊與所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量平面平行于所述底盤表面。
[0010]進(jìn)一步地，所述主控制板承擔(dān)光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x的運(yùn)動(dòng)控制和信息處理功能，所述主控制板包括主控芯片、通訊接口芯片、光電開關(guān)、光電耦合器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成，以上電路的組成部分均為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路，具備單片機(jī)開發(fā)能力的開發(fā)人員按標(biāo)準(zhǔn)芯片應(yīng)用電路組成主控制板的具體電路。
[0011]本發(fā)明測(cè)量三維身體輪廓信息測(cè)量方法的工作原理是:被測(cè)量者站在本發(fā)明所述測(cè)量?jī)x的底盤上，滑塊從最高點(diǎn)向下移動(dòng)到最低點(diǎn)。在移動(dòng)過(guò)程中所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)對(duì)身體表面進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。
[0012]所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)上均布多個(gè)光學(xué)傳感器，以所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量中心的鉛垂線與底盤表面交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻光學(xué)傳感器的z軸坐標(biāo)可通過(guò)編碼器反饋的信息獲得，光學(xué)傳感器的X、y軸坐標(biāo)和光學(xué)傳感器測(cè)量的指向方向已知。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，所述光學(xué)傳感器測(cè)量出所述被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的與光學(xué)傳感器之間的距離，綜合上述信息通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)即可得出被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。將所有被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)綜合即可獲得被測(cè)量者的三維身體輪廓信肩、Ο
[0013]通過(guò)模式識(shí)別等智能算法從被測(cè)量者三維身體輪廓信息中提取新三維值(頸圍、腰圍和腰臀比)和身高、胸圍等其他體形信息，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)所述顯示器給出。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x的優(yōu)越效果在于:采用本發(fā)明提供的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x進(jìn)行體檢測(cè)量，直接得出被測(cè)量者的三維身體輪廓信息，并提取出新三維值(頸圍、腰圍和腰臀比)和身高、胸圍等其他體形信息，簡(jiǎn)單迅速，文明公開，禮貌得體，是一般體檢場(chǎng)合的不用避諱的測(cè)量方式，在有漢字和畫面的液晶屏提示配合下，同樣適合“健康小屋” “社區(qū)醫(yī)療”的自測(cè)方式。本發(fā)明得到的三維身體輪廓信息、新三維值(頸圍、腰圍和腰臀比)和身高、胸圍等體形信息，在現(xiàn)實(shí)生活中的健康管理有較高的指導(dǎo)意義。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x立體圖；
圖2為本發(fā)明所述被測(cè)量者站姿示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明所述建立直角坐標(biāo)系示意圖。
[0017]附圖標(biāo)識(shí)如下:
1-底盤、2-立柱、3-驅(qū)動(dòng)電機(jī)、4-直線導(dǎo)軌、5-同步帶、6-同步帶輪、7-編碼器、8-限位開關(guān)、9-滑塊、10-環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)、11-光學(xué)傳感器、12-顯示器、13-主控制板。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，包括底盤1、立柱2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、直線導(dǎo)軌4、同步帶5、同步帶輪6、編碼器7、限位開關(guān)8、滑塊9、環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10、光學(xué)傳感器11、顯示器12、主控制板13，所述底盤1內(nèi)設(shè)有立柱2，所述立柱下端設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，且所述立柱2設(shè)有直線導(dǎo)軌4、同步帶5，所述立柱2兩端設(shè)有同步帶輪6，所述同步帶5與直線導(dǎo)軌4垂直設(shè)置；所述同步帶5上下兩端連接所述同步帶輪6，所述同步帶輪6連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)3末端設(shè)有編碼器7，所述同步帶5、直線導(dǎo)軌4均與滑塊9連接，所述滑塊9通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3及同步帶5做垂直的上下運(yùn)動(dòng)，所述直線導(dǎo)軌4上下兩端均設(shè)有限位開關(guān)8 ;所述滑塊9上設(shè)有環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10呈圓環(huán)形，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10上均布多個(gè)光學(xué)傳感器11作為測(cè)點(diǎn)；所述立柱2側(cè)面設(shè)有顯示器12，所述立桿2內(nèi)部設(shè)有主控制板13。
[0020]所述編碼器7與驅(qū)動(dòng)電機(jī)3及同步帶輪6通過(guò)鍵連接，當(dāng)滑塊9上下移動(dòng)時(shí)，所述編碼器7會(huì)將所述滑塊9的移動(dòng)信息傳送到主控制板13，所述主控制板13通過(guò)信號(hào)線采集獲得滑塊9的垂直高度的位置，所述主控制板13、編碼器7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、同步帶輪6、同步帶5、滑塊9形成閉環(huán)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
[0021]所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10呈圓環(huán)狀。所述滑塊9與所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10通過(guò)螺栓連接。所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10的測(cè)量平面平行于所述底盤1表面。
[0022]所述主控制板13承擔(dān)光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x的運(yùn)動(dòng)控制和信息處理功能，所述主控制板13包括控制芯片STM32F107 (圖中未示)、由主機(jī)通訊的接口芯片MAX232 (圖中未示)、光電開關(guān)E18-D80NK (圖中未示)、光電耦合器PC929 (圖中未示)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片BTN7970 (圖中未示)組成，以上電路的組成部分均為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路，具備單片機(jī)開發(fā)能力的開發(fā)人員按標(biāo)準(zhǔn)芯片應(yīng)用電路組成主控制板13的具體電路。
[0023]本發(fā)明測(cè)量三維身體輪廓信息測(cè)量方法的工作原理是:被測(cè)量者以如圖2所示站在本發(fā)明所述測(cè)量?jī)x的底盤1上，雙手抱肩，手肘抬起與肩同高(即在水平方向上不遮擋頸部，不遮擋胸部)，滑塊9從最高點(diǎn)向下移動(dòng)到最低點(diǎn)。在移動(dòng)過(guò)程中所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10對(duì)身體表面進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)10上均布32個(gè)光學(xué)傳感器(紅外測(cè)距傳感器GP2Y0A21YK0F) 11，即1#_32#光學(xué)傳感器11，以所述測(cè)量環(huán)形機(jī)構(gòu)10的測(cè)量中心的鉛垂線與底盤1表面交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)如圖3建立坐標(biāo)系。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻光學(xué)傳感器11的z軸坐標(biāo)可通過(guò)編碼器7反饋的信息獲得，光學(xué)傳感器11的X、y軸坐標(biāo)和光學(xué)傳感器測(cè)量的指向方向已知。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，所述光學(xué)傳感器11測(cè)量出所述被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的與光學(xué)傳感器之間的距離，綜合上述信息通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)即可得出被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。將所有被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)綜合即可獲得被測(cè)量者身體輪廓。
[0024]通過(guò)模式識(shí)別等智能算法從被測(cè)量者體形信息中提取新三維值(頸圍、腰圍和腰臀比)和身高、胸圍等其他體形信息，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)顯示器12給出。
[0025]本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，包括底盤、立柱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直線導(dǎo)軌、同步帶、同步帶輪、編碼器、限位開關(guān)、滑塊、環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)、光學(xué)傳感器、顯示器、主控制板，所述底盤內(nèi)設(shè)有立柱，所述立柱下端設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且所述立柱設(shè)有直線導(dǎo)軌、同步帶，所述立柱兩端設(shè)有同步帶輪，所述同步帶與直線導(dǎo)軌垂直設(shè)置；所述同步帶上下兩端連接所述同步帶輪，所述同步帶輪連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)末端設(shè)有編碼器，所述同步帶、直線導(dǎo)軌均與滑塊連接，所述滑塊通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及同步帶做垂直的上下運(yùn)動(dòng)，所述直線導(dǎo)軌上下兩端均設(shè)有限位開關(guān)；所述滑塊上設(shè)有環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)形，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)上均布多個(gè)光學(xué)傳感器作為測(cè)點(diǎn)；所述立柱側(cè)面設(shè)有顯示器，所述立桿內(nèi)部設(shè)有主控制板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述移動(dòng)平臺(tái)與所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述測(cè)量環(huán)形機(jī)構(gòu)的測(cè)量平面平行于所述底盤表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述主控制板包括由主控芯片、通訊接口芯片、光電開關(guān)、光電稱合器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)醫(yī)用人體體形測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，其特征是包括以下步驟: a、被測(cè)量者站在本發(fā)明所述測(cè)量?jī)x的底盤上，移動(dòng)平臺(tái)從最高點(diǎn)向下移動(dòng)到最低點(diǎn)，在移動(dòng)過(guò)程中所述環(huán)形測(cè)量機(jī)構(gòu)對(duì)身體表面進(jìn)行連續(xù)測(cè)量； b、由所述編碼器的反饋信息和所述光學(xué)傳感器測(cè)量出所述被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的與光學(xué)傳感器之間的距離，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將所有被測(cè)量者身體表面檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)綜合即獲得被測(cè)量者的三維身體輪廓信息； C、通過(guò)模式識(shí)別等智能算法從被測(cè)量者三維身體輪廓信息中提取新三維值(頸圍、腰圍和腰臀比)和身高、胸圍等其他體形信息，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)所述顯示器給出。
【文檔編號(hào)】A61B5/107GK104434111SQ201410666176
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】趙姝穎, 鄧迅, 胡斌 申請(qǐng)人:東北大學(xué)