光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀及其測量方法
【專利摘要】光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀，包括底盤、立柱、驅(qū)動電機(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)明還公開了測量儀的測量方法，被測量者站在本發(fā)明所述測量儀的底盤上，滑塊從上向下移動，同時所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)對身體表面進(jìn)行連續(xù)測量，獲得被測量者的三維身體輪廓信息。通過模式識別等智能算法從被測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。
【專利說明】光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀及其測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種體檢設(shè)備及其測量方法，特別是涉及一種光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀及其測量方法。

【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)計對應(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。在健康體檢時若綜合“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)中的測量儀器均未能進(jìn)行測量并給出三維身體輪廓信息、頸圍、腰圍和腰臀比。“新三圍值”的測量都在用手工的方式，使用皮尺測量頸圍、腰圍和臀圍，并通過計算得出腰圍/臀圍的比值。這種測量方式存在勞動強(qiáng)度大、不文明得體和測量不準(zhǔn)確等問題，也與身高、體重等參數(shù)的自動化測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便、測量準(zhǔn)確、測量信息全面的光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀，包括底盤、立柱、驅(qū)動電機(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)動電機(jī)，所述驅(qū)動電機(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，所述滑塊通過驅(qū)動電機(jī)及同步帶做垂直的上下運(yùn)動，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)形測量機(jī)構(gòu)，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)形，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)上均布多個光學(xué)傳感器作為測點(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)動電機(jī)及同步帶輪通過鍵連接，當(dāng)滑塊上下移動時，所述編碼器會將所述滑塊的移動信息傳送到主控制板，所述主控制板通過信號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)動電機(jī)、同步帶輪、同步帶、滑塊形成閉環(huán)運(yùn)動系統(tǒng)。
[0007]進(jìn)一步地，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)狀。
[0008]進(jìn)一步地，所述滑塊與所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)通過螺栓連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)的測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)用人體體形測量儀的運(yùn)動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)明測量三維身體輪廓信息測量方法的工作原理是:被測量者站在本發(fā)明所述測量儀的底盤上，滑塊從最高點(diǎn)向下移動到最低點(diǎn)。在移動過程中所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)對身體表面進(jìn)行連續(xù)測量。
[0012]所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)上均布多個光學(xué)傳感器，以所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)的測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)動過程中某一時刻光學(xué)傳感器的z軸坐標(biāo)可通過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)傳感器測量的指向方向已知。在實(shí)際測量時，所述光學(xué)傳感器測量出所述被測量者身體表面檢測點(diǎn)的與光學(xué)傳感器之間的距離，綜合上述信息通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)即可得出被測量者身體表面檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。將所有被測量者身體表面檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)綜合即可獲得被測量者的三維身體輪廓信肩、Ο
[0013]通過模式識別等智能算法從被測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，并將測量結(jié)果通過所述顯示器給出。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀的優(yōu)越效果在于:采用本發(fā)明提供的光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀進(jìn)行體檢測量，直接得出被測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，簡單迅速，文明公開，禮貌得體，是一般體檢場合的不用避諱的測量方式，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】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀立體圖；
圖2為本發(fā)明所述被測量者站姿示意圖。
[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)識如下:
1-底盤、2-立柱、3-驅(qū)動電機(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)合附圖對本發(fā)明【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀，包括底盤1、立柱2、驅(qū)動電機(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)動電機(jī)3，所述驅(qū)動電機(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通過驅(qū)動電機(jī)3及同步帶5做垂直的上下運(yùn)動，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)形測量機(jī)構(gòu)10，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10呈圓環(huán)形，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10上均布多個光學(xué)傳感器11作為測點(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)動電機(jī)3及同步帶輪6通過鍵連接，當(dāng)滑塊9上下移動時，所述編碼器7會將所述滑塊9的移動信息傳送到主控制板13，所述主控制板13通過信號線采集獲得滑塊9的垂直高度的位置，所述主控制板13、編碼器7、驅(qū)動電機(jī)3、同步帶輪6、同步帶5、滑塊9形成閉環(huán)運(yùn)動系統(tǒng)。
[0021]所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10呈圓環(huán)狀。所述滑塊9與所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10通過螺栓連接。所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10的測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)用人體體形測量儀的運(yùn)動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)明測量三維身體輪廓信息測量方法的工作原理是:被測量者以如圖2所示站在本發(fā)明所述測量儀的底盤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)向下移動到最低點(diǎn)。在移動過程中所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10對身體表面進(jìn)行連續(xù)測量。所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)10上均布32個光學(xué)傳感器(紅外測距傳感器GP2Y0A21YK0F) 11，即1#_32#光學(xué)傳感器11，以所述測量環(huán)形機(jī)構(gòu)10的測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)動過程中某一時刻光學(xué)傳感器11的z軸坐標(biāo)可通過編碼器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)傳感器測量的指向方向已知。在實(shí)際測量時，所述光學(xué)傳感器11測量出所述被測量者身體表面檢測點(diǎn)的與光學(xué)傳感器之間的距離，綜合上述信息通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)即可得出被測量者身體表面檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。將所有被測量者身體表面檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)綜合即可獲得被測量者身體輪廓。
[0024]通過模式識別等智能算法從被測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，并將測量結(jié)果通過顯示器12給出。
[0025]本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(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)用人體體形測量儀，包括底盤、立柱、驅(qū)動電機(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)動電機(jī)，所述驅(qū)動電機(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，所述滑塊通過驅(qū)動電機(jī)及同步帶做垂直的上下運(yùn)動，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)形測量機(jī)構(gòu)，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)呈圓環(huán)形，所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)上均布多個光學(xué)傳感器作為測點(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)用人體體形測量儀，其特征在于，所述環(huán)形測量機(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)用人體體形測量儀，其特征在于，所述移動平臺與所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)通過螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)醫(yī)用人體體形測量儀，其特征在于，所述測量環(huán)形機(jī)構(gòu)的測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)用人體體形測量儀，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)用人體體形測量儀的測量方法，其特征是包括以下步驟: a、被測量者站在本發(fā)明所述測量儀的底盤上，移動平臺從最高點(diǎn)向下移動到最低點(diǎn)，在移動過程中所述環(huán)形測量機(jī)構(gòu)對身體表面進(jìn)行連續(xù)測量； b、由所述編碼器的反饋信息和所述光學(xué)傳感器測量出所述被測量者身體表面檢測點(diǎn)的與光學(xué)傳感器之間的距離，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出被測量者身體表面檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將所有被測量者身體表面檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)綜合即獲得被測量者的三維身體輪廓信息； C、通過模式識別等智能算法從被測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，并將測量結(jié)果通過所述顯示器給出。
【文檔編號】A61B5/107GK104434111SQ201410666176
【公開日】2015年3月25日 申請日期: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 申請人:東北大學(xué)