Пристрій безконтактного вимірювання тривимірної поверхні людського тіла

Реферат: Пристрій безконтактного вимірювання тривимірної поверхні людського тіла містить оптичну вимірювальну апаратуру, персональний комп'ютер та платформу для розташування на ній об'єкту вимірювання. Вимірювальна апаратура має безконтактний сенсор з "датчиком глибини". Датчик складається з монохромного проектора і камери, з'єднаний з персональним комп'ютером. Платформа виконана поворотною з використанням крокового двигуна та знижувального редуктора. UA 94165 U (12) UA 94165 U UA 94165 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до швейної промисловості, зокрема до пристроїв для виготовлення одягу з натурального або штучного хутра, а саме допоміжних засобів для зняття мірок з людини шляхом побудови тривимірних моделей для отримання точних антропометричних даних. Відомим аналог є пристрій для безконтактного зняття проекційних розмірів об'єкта [Пат. 2251382 RU, МПК А41Н 1/02, G01B 9/00. Устройство для бесконтактного снятия проекционных размеров объекта / И. А. Петросова, Е. Б. Коблякова; заявитель и патентообладатель Московский государственный университет дизайна и технологии - 3. №2004109562/12, заявл. 31.03.2004, опубл. 10.05.2005], що містить зворотне коло з фіксованим центром і вимірювальний пристрій, який включає прозорий екран з нанесеною на нього градуйованою сіткою, кульман і лазерний випромінювач, вбудований в перехресті лінійок кульмана. Принцип роботи пристрою полягає в тому, що при переміщенні випромінювача по прозорому екрану з нанесеною на нього сіткою координат лазерний промінь перетинає поверхню вимірюваного об'єкта, при цьому на екрані за допомогою показника горизонтальної та вертикальної координати визначають величину в сантиметрах. Різниця координат визначає проекційний розмір об'єкта. Недоліками аналогу є недостатня автоматизація, відомості про розміри необхідно заносити в цифрову техніку вручну, що уповільнює обробку даних; можливість виникнення неконтрольованих помилок (людський фактор); низька швидкість вимірювання. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є пристрій для антропометричних вимірювань [Пат. 2436508 RU, МПК А61В 5/103, G01B 11/24, G06T 17/00. Устройство для антропометрических измерений / Э. В. Земцовский, Л. М. Смирнова, В. В. Романов; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное учреждение "Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации", Общество с ограниченной ответственностью "ДиаСервис"- 3. № 2009125499/14, заявл. 03.07.2009, опубл. 10.01.2011], що містить подіум з розміткою для ніг, пристрій реєстрації зображення пацієнта, персональний комп'ютер, встановлені з чотирьох сторін системи з джерелами когерентного випромінювання, генеруючі оптично контрастні ортогонально спрямовані світлові смуги на тілі пацієнта. Пристрій реєстрації зображення пацієнта складається з 5 цифрових камер. Системи з джерелами когерентного випромінювання, об'єктиви камер встановлені так, що їх оптичні осі перетинаються в одній точці, що лежить на вертикальній лінії, відновленої від центру подіуму. Камери функціонально пов'язані між собою через комп'ютер для забезпечення управління та синхронної реєстрації зображення фігури пацієнта спереду, ззаду, зліва, справа, зверху. Недоліком найближчого аналога є те, що під час формування моделі людини необхідно проводити корекцію аберацій, які виникають при фотограмметрії, що може вплинути на точність результату. Крім того, у разі використання різної фототехніки, досягнутий результат може бути неоднозначним, корекція для кожної конкретної моделі фотокамери повинна розраховуватись індивідуально. В основу корисної моделі поставлена задача збільшення якості тривимірних моделей антропометричних ознак. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій безконтактного вимірювання тривимірної поверхні людського тіла містить оптичну вимірювальну апаратуру та платформу для розташування на ній об'єкту вимірювання. Вимірювальна апаратура включає безконтактний сенсор, з'єднаний з персональним комп'ютером, а платформа виконана поворотною з використанням крокового двигуна та знижувального редуктора. Корисна модель пояснюється кресленням, де схематично показана будова пристрою безконтактного вимірювання тривимірної поверхні людського тіла. Пристрій складається з безконтактного сенсору, 1, крокового двигуна, 2, до якого приєднаний знижувальний редуктор, 3, та обертальна платформа, 4. Для вимірювання використовується безконтактний сенсор, 1, з "датчиком глибини", якийскладається з монохромного проектора і камери, що дозволяє уникнути програмної корекції аберацій фотокамер. Спеціальне програмне забезпечення дозволяє формувати тривимірну модель безпосередньо під час вимірювань, що дозволяє значно знизити час вимірювань і провести корекцію. У якості безконтактного сенсора може бути використаний, наприклад, сенсор Microsoft Kinect або аналогічний. Під час розрахунку необхідного положення сенсора використовуються оптичні характеристики, а саме: Горизонтальна зона видимості - 57° Вертикальна зона видимості - 43° 1 UA 94165 U 5 10 15 20 25 Кут нахилу -27° Глибина чутливості сенсора 1,2 м-3,5 м При зрості вимірюваного не більше h=2 м, сенсор повинен розташовуватися на відстані l=2,54 м від центру обертання платформи та на висоті 1 м. Використання крокового двигуна, 2, обумовлено необхідністю повторного сканування деяких ділянок поверхні в разі некоректного сканування. У якості такого двигуна може виступати ST5756 або аналогічний. Для зниження швидкості обертання і збільшення моменту необхідно використання редуктора, 3. В результаті сканування отримується тривимірна модель високої точності, на якій і проводяться антропометричні вимірювання без участі вимірюваного. Таким чином забезпечується висока точність антропометричних вимірювань з урахуванням використання комп'ютерної моделі. Для обробки вимірювань на персональному комп'ютері, 5, використовується програмне забезпечення ReconstructMe та AutoCAD. Під час проведення дослідження на 8-х випробовуваних, встановлено, що відхилення в розмірах тривимірної моделі, що формується, від найближчого аналога склало близько 1-2 %, що свідчить про її високий показник якості. Отримана тривимірна модель може бути піддана необхідним вимірюваннями в CAD системі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій безконтактного вимірювання тривимірної поверхні людського тіла, що містить оптичну вимірювальну апаратуру, персональний комп'ютер та платформу для розташування на ній об'єкту вимірювання, який відрізняється тим, що вимірювальна апаратура має безконтактний сенсор з "датчиком глибини", що складається з монохромного проектора і камери, з'єднаний з персональним комп'ютером, а платформа виконана поворотною з використанням крокового двигуна та знижувального редуктора. 2 UA 94165 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3