УСТРОЙСТВО СПЕЦИАЛЬНОГО АНАТОМИЧЕСКОГО ЛОЖА ДЛЯ ЦИФРОВОГО ОБМЕРА ГОЛЕНОСТОПА
CONFIGURATION OF SPECIAL ANATOMIC STOCK FOR ANKLE DIGITAL MEASUREMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к обувной промышленности и может быть использовано при изготовлении индивидуальной колодки обуви, предназначенной для носки лицами со стандартными размерами стопы, а также имеющими определенные отклонения в форме стопы, например вследствие ее статической деформации. Изобретение позволяет создать условия для корректного цифрового замера голеностопа для автоматизированного изготовления «впорной» колодки (то есть колодки, которая соответствует размерным параметрам стопы) для изготовления индивидуальной и ортопедической обуви, что дает возможность избежать различного рода негативных воздействий на стопу - чрезмерных деформаций стопы, травм мягкий тканей, сдавливания сосудов и др.
Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности является выбранный за прототип способ обмера голеностопа с помощью трехмерного сканера объемных тел, представленного фирмой Delcam [www.Delcam.ru/public/list.htm].
Способ, описанный в прототипе, состоит из следующих операций:
- заказчик устанавливает стопу в сканирующее устройство для обмера на горизонтальную поверхность;
- трехмерный сканер считывает информацию о поверхности стопы и передает ее в систему автоматизированного проектирования (CAD);
- в CAD цифровая информация преобразуется в визуальное изображение объемного трехмерного тела (изображение стопы в виде оболочки).
Причины, препятствующие получению требуемого результата
Прототип имеет недостаток в том, что изначально сканирование стопы происходит на горизонтальной плоской поверхности без учета профиля плантарной части стопы и ее положения, кроме горизонтального в обуви при носке. То есть при сканировании не учитывается стереометрия стопы и высота приподнятости ее пяточной и носочной частей, что необходимо для корректного проектирования форморазмеров колодки по данным обмерам стопы. Кроме этого, в результате анатомически неправильного расположения стопы человека на горизонтальной плоскости при сканировании не учитывается положение центра сил от силы веса соответствующей конфигурации тела человека, имеющего произвольную конфигурацию, что влияет на приращение объемных характеристик различных участков стопы и, соответственно, на точность и достоверность получаемой цифровой информации.
Раскрытие изобретения
Технический результат
Ложе представляет собой цельное объемное тело, состоящее из плотного недеформируемого, непрозрачного материала с шероховатой поверхностью (углепластик, твердые виды дерева, гипс). Верхняя поверхность ложа соответствует оттиску плантарной части стопы, находящейся в обуви с заданной высотой каблука и подъемом носочной части. Оттиск плантарной части стопы получают при сдавливании стопой пластичной стельки, на поверхности которой остаются необратимые деформации, отражающие профиль плантарной части сдавленной реакцией опоры стопы. Внешний верхний контур спрофилированной поверхности ложа является образующим вертикальных боковых поверхностей ложа. Высота носочной части ложа определятся как сумма высоты базовой линии плюс высота приподнятости носочной части. Высота пяточной части находится как сумма высоты базовой линии плюс высота каблучной части. Высота базовой линии ложа определяется расположением сканирующих устройств оптической оси лазерного 3D-сканера. Нижняя поверхность ложа представляет собой горизонтальную проекцию верхней поверхности ложа.
Спроектированное ложе дает возможность сканировать голеностоп в анатомически правильном его положении. Для корректного положения тела человека также имеется симметрично расположенное парное ложе, на которое устанавливается вторая стопа, что обеспечивает горизонтальную проекцию точки общего центра масс в среднем положении между парными ложами.
На верхних поверхностях лож располагаются гибкие матрицы с тезнодатчиками, определяющими нагрузки плантарных частей стоп, что дает возможность устанавливать в анатомически правильную позу человека и, соответственно, получать корректные результаты сканирования голеностопа. Как вариант, вместо матрицы датчиков могут быть использованы вмонтированные в поверхность ложа тензодатчики. Информация от тезодатчиков передается на периферийное устройство, показывающее необходимую коррекцию положения тела человека для совпадения проекции точки общего центра масс центральной точки на оси симметрии расположения лож.
Анатомическое ложе, имеющее подставку под пяточную часть стопы и опорную горизонтальную поверхность основания для установки на нее стопы, а также симметрично расположенную парную конструкцию для опоры другой стопы и расположенное по периметру сканирующее устройство, отличается тем, что верхняя поверхность анатомического ложа имеет форму нагруженной силой веса тела испытуемого плантарной части стопы, нижняя поверхность представляет собой горизонтальную проекцию верхней поверхности анатомического ложа, боковые поверхности построены между образующими верхней и нижней поверхностями.
Верхняя поверхность анатомического ложа имеет в пяточной части приподнятости, идентичные параметрам аналогичных частей стопы в обуви, имеющей различные высоты каблука и носочной части.
Геленочная часть верхней поверхности анатомического ложа имеет конфигурацию соответствующего участка анатомической стельки и находится в процессе измерения в контакте со стопой испытуемого.
В верхней рельефной поверхности располагаются тензодатчики в виде матрицы и отдельных вмонтированных элементов, соединенных с периферийным устройством, что позволяет определить центр сил тела испытуемого и его анатомически правильное положение при различных углах подъема пяточной и носочной частей.
Осуществление изобретения
Обмер голеностопа на анатомическом ложе с помощью лазерного цифрового сканера и системы автоматизированного проектирования включает получение точек расположения поверхности голеностопа посредством лазера в трехмерной системе координат.
При этом установка обмеряемого голеностопа человека производится на анатомическом ложе, с имитацией положения стопы в обуви при заданных высотах пяточной и носочной частей, а также при анатомически соответствующем приложении общего центра сил.
Положение общего центра сил определяется с помощью тензодатчиков, располагающихся на верхней поверхности анатомического ложа, показывающих с помощью периферического устройства нагрузку в различных зонах контакта ложа со стопой и рассчитывающих координаты точки приложения общего центра сил, что позволяет устанавливать тело испытуемого в анатомически правильное положение.
Обмеряемый человек (заказчик) устанавливает стопы на два ложа, одно из которых находится в сканирующем устройстве, размерные параметры ложа учитывают положение стопы в обуви при носке, что необходимо для правильного проектирования форморазмеров колодки по данным обмера стопы, осуществляемым трехмерным сканированием.
Предлагаемое устройство анатомического ложа позволит осуществить цифровой обмер голеностопа в анатомически правильном положении с учетом высоты приподнятости пяточной и носочной частей стопы и положения общего центра сил, что необходимо для правильного проектирования форморазмеров колодки по данным обмерам стопы. При предлагаемом способе контакт заказчика с персоналом сведен к минимуму.
Порядок выполнения действий во время реализации предлагаемого способа
Заказчик устанавливает стопу в сканирующее устройство на анатомическое ложе, которое обеспечивает анатомически правильное положение голеностопа с учетом высоты приподнятости пяточной и носочной частей стопы и положения общего центра сил. Для корректного положения тела человека также имеется симметрично расположенное парное ложе, на которое устанавливается вторая стопа, что обеспечивает горизонтальную проекцию точки общего центра масс в среднем положении между парными ложами.
Положение общего центра сил определяется с помощью матрицы датчиков, вмонтированных в верхнюю поверхность ложа, или съемным набором датчиков, например в виде тензометрической стельки, показывающих с помощью периферического устройства нагрузку в различных зонах контакта ложа со стопой и рассчитывающих координаты точки приложения общего центра сил, что позволяет устанавливать тело испытуемого в анатомически правильное положение. Положение тела человека фиксируется в соответствующей анатомической позе.
Далее производится сканирование стопы с учетом ее индивидуальных особенностей.
Таким образом, реализуется цифровой способ обмера голеностопа, содержащий операции: установка стоп обмеряемого человека на парные анатомические ложа, определение центра масс, коррекция положения человека в анатомически правильное положение для совпадения проекции точки общего центра масс с осью симметрии расположения лож с помощью тензодатчиков и периферического устройства.
Перечень чертежей
На представленной фигуре 1 изображено устройство анатомического ложа с тензодатчиками: 1 - анатомическое ложе (левое) для цифрового обмера голеностопа; 2 - встроенные в ложе тензодатчики.
На представленной фигуре 2 изображено расположение анатомических лож при 3D-сканировании: 1 - анатомическое ложе (левое) для цифрового обмера голеностопа; 2 - встроенные в ложе тензодатчики; 3 - анатомическое ложе (правое) для цифрового обмера голеностопа; 4 - 3D-сканер; 5 - датчики 3D-сканера.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
В изобретении предлагается применять при цифровом способе обмера голеностопа устройство анатомического ложа, ввиду явных преимуществ последнего, отмеченных выше.
Предлагаемое устройство анатомического ложа 1 (фиг. 1) с встроенными в ложе тензодатчиками 2, расположенными в его верхней рельефной поверхности, позволяет установить человека в анатомически правильное положение при различных углах подъема пяточной и носочной частей и определить центр сил тела испытуемого. Использование для сканирования голеностопа пары устройств анатомических лож, одно из которых левое 1 (фиг. 2) в момент сканирования расположено внутри сканирующего устройства 4, а второе правое 3 вне сканирующего устройства 4, обеспечивает симметричное положение стоп при цифровом обмере голеностопа. Сканирование осуществляется при помощи датчиков 3D-сканера 5 (фиг. 2), установленных в 3D-сканере 4 (фиг. 2).