光学医用人体体形测量仪及其测量方法
【专利摘要】光学医用人体体形测量仪，包括底盘、立柱、驱动电机、直线导轨、同步带、同步带轮、编码器、限位开关、滑块、环形测量机构、光学传感器、显示器、主控制板。另外，本发明还公开了测量仪的测量方法，被测量者站在本发明所述测量仪的底盘上，滑块从上向下移动，同时所述环形测量机构对身体表面进行连续测量，获得被测量者的三维身体轮廓信息。通过模式识别等智能算法从被测量者三维身体轮廓信息中提取新三维值（颈围、腰围和腰臀比）和身高、胸围等其他体形信息。本发明得到的三维身体轮廓信息、新三维值和身高、胸围等体形信息，在现实生活中的健康管理有较高的指导意义。
【专利说明】光学医用人体体形测量仪及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种体检设备及其测量方法，特别是涉及一种光学医用人体体形测量仪及其测量方法。
【背景技术】
[0002]人体的“新三围值”，即颈围、腰围和腰臀比；而腰围/臀围的比值与人体的健康相关度，要极大地高于BMI值和人体成分值与人体健康的相关度。世界医学界公认人体的“新三围值”与某些疾病有着明确的统计对应关系。重视“新三围值”能帮助人们控制好体重，大大减少心脑血管疾病风险。在健康体检时若综合“新三围值”和BMI值等其他人体参数值给出健康指导则可以让人们更方便的管理自己的健康情况。
[0003]现有技术中的测量仪器均未能进行测量并给出三维身体轮廓信息、颈围、腰围和腰臀比。“新三围值”的测量都在用手工的方式，使用皮尺测量颈围、腰围和臀围，并通过计算得出腰围/臀围的比值。这种测量方式存在劳动强度大、不文明得体和测量不准确等问题，也与身高、体重等参数的自动化测量方式有巨大的差距。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种操作简便、测量准确、测量信息全面的光学医用人体体形测量仪。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
光学医用人体体形测量仪，包括底盘、立柱、驱动电机、直线导轨、同步带、同步带轮、编码器、限位开关、滑块、环形测量机构、光学传感器、显示器、主控制板，所述底盘内设有立柱，所述立柱下端设有驱动电机，且所述立柱设有直线导轨、同步带，所述立柱两端设有同步带轮，所述同步带与直线导轨垂直设置；所述同步带上下两端连接所述同步带轮，所述同步带轮连接所述驱动电机，所述驱动电机末端设有编码器，所述同步带、直线导轨均与滑块连接，所述滑块通过驱动电机及同步带做垂直的上下运动，所述直线导轨上下两端均设有限位开关；所述滑块上设有环形测量机构，所述环形测量机构呈圆环形，所述环形测量机构上均布多个光学传感器作为测点；所述立柱侧面设有显示器，所述立杆内部设有主控制板。
[0006]所述编码器与驱动电机及同步带轮通过键连接，当滑块上下移动时，所述编码器会将所述滑块的移动信息传送到主控制板，所述主控制板通过信号线采集获得滑块的垂直高度的位置，所述主控制板、编码器、驱动电机、同步带轮、同步带、滑块形成闭环运动系统。
[0007]进一步地，所述环形测量机构呈圆环状。
[0008]进一步地，所述滑块与所述环形测量机构通过螺栓连接。
[0009]进一步地，所述环形测量机构的测量平面平行于所述底盘表面。
[0010]进一步地，所述主控制板承担光学医用人体体形测量仪的运动控制和信息处理功能，所述主控制板包括主控芯片、通讯接口芯片、光电开关、光电耦合器、电机驱动电路组成，以上电路的组成部分均为标准应用电路，具备单片机开发能力的开发人员按标准芯片应用电路组成主控制板的具体电路。
[0011]本发明测量三维身体轮廓信息测量方法的工作原理是:被测量者站在本发明所述测量仪的底盘上，滑块从最高点向下移动到最低点。在移动过程中所述环形测量机构对身体表面进行连续测量。
[0012]所述环形测量机构上均布多个光学传感器，以所述环形测量机构的测量中心的铅垂线与底盘表面交点为坐标原点建立坐标系。在运动过程中某一时刻光学传感器的z轴坐标可通过编码器反馈的信息获得，光学传感器的X、y轴坐标和光学传感器测量的指向方向已知。在实际测量时，所述光学传感器测量出所述被测量者身体表面检测点的与光学传感器之间的距离，综合上述信息通过数学推导即可得出被测量者身体表面检测点的三维坐标。将所有被测量者身体表面检测点的三维坐标综合即可获得被测量者的三维身体轮廓信肩、Ο
[0013]通过模式识别等智能算法从被测量者三维身体轮廓信息中提取新三维值(颈围、腰围和腰臀比)和身高、胸围等其他体形信息，并将测量结果通过所述显示器给出。
[0014]与现有技术相比，本发明所述光学医用人体体形测量仪的优越效果在于:采用本发明提供的光学医用人体体形测量仪进行体检测量，直接得出被测量者的三维身体轮廓信息，并提取出新三维值(颈围、腰围和腰臀比)和身高、胸围等其他体形信息，简单迅速，文明公开，礼貌得体，是一般体检场合的不用避讳的测量方式，在有汉字和画面的液晶屏提示配合下，同样适合“健康小屋” “社区医疗”的自测方式。本发明得到的三维身体轮廓信息、新三维值(颈围、腰围和腰臀比)和身高、胸围等体形信息，在现实生活中的健康管理有较高的指导意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述光学医用人体体形测量仪立体图；
图2为本发明所述被测量者站姿示意图。
[0016]图3为本发明所述建立直角坐标系示意图。
[0017]附图标识如下:
1-底盘、2-立柱、3-驱动电机、4-直线导轨、5-同步带、6-同步带轮、7-编码器、8-限位开关、9-滑块、10-环形测量机构、11-光学传感器、12-显示器、13-主控制板。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0019]光学医用人体体形测量仪，包括底盘1、立柱2、驱动电机3、直线导轨4、同步带5、同步带轮6、编码器7、限位开关8、滑块9、环形测量机构10、光学传感器11、显示器12、主控制板13，所述底盘1内设有立柱2，所述立柱下端设有驱动电机3，且所述立柱2设有直线导轨4、同步带5，所述立柱2两端设有同步带轮6，所述同步带5与直线导轨4垂直设置；所述同步带5上下两端连接所述同步带轮6，所述同步带轮6连接所述驱动电机3，所述驱动电机3末端设有编码器7，所述同步带5、直线导轨4均与滑块9连接，所述滑块9通过驱动电机3及同步带5做垂直的上下运动，所述直线导轨4上下两端均设有限位开关8 ;所述滑块9上设有环形测量机构10，所述环形测量机构10呈圆环形，所述环形测量机构10上均布多个光学传感器11作为测点；所述立柱2侧面设有显示器12，所述立杆2内部设有主控制板13。
[0020]所述编码器7与驱动电机3及同步带轮6通过键连接，当滑块9上下移动时，所述编码器7会将所述滑块9的移动信息传送到主控制板13，所述主控制板13通过信号线采集获得滑块9的垂直高度的位置，所述主控制板13、编码器7、驱动电机3、同步带轮6、同步带5、滑块9形成闭环运动系统。
[0021]所述环形测量机构10呈圆环状。所述滑块9与所述环形测量机构10通过螺栓连接。所述环形测量机构10的测量平面平行于所述底盘1表面。
[0022]所述主控制板13承担光学医用人体体形测量仪的运动控制和信息处理功能，所述主控制板13包括控制芯片STM32F107 (图中未示)、由主机通讯的接口芯片MAX232 (图中未示)、光电开关E18-D80NK (图中未示)、光电耦合器PC929 (图中未示)、电机驱动芯片BTN7970 (图中未示)组成，以上电路的组成部分均为现有标准应用电路，具备单片机开发能力的开发人员按标准芯片应用电路组成主控制板13的具体电路。
[0023]本发明测量三维身体轮廓信息测量方法的工作原理是:被测量者以如图2所示站在本发明所述测量仪的底盘1上，双手抱肩，手肘抬起与肩同高(即在水平方向上不遮挡颈部，不遮挡胸部)，滑块9从最高点向下移动到最低点。在移动过程中所述环形测量机构10对身体表面进行连续测量。所述环形测量机构10上均布32个光学传感器(红外测距传感器GP2Y0A21YK0F) 11，即1#_32#光学传感器11，以所述测量环形机构10的测量中心的铅垂线与底盘1表面交点为坐标原点如图3建立坐标系。在运动过程中某一时刻光学传感器11的z轴坐标可通过编码器7反馈的信息获得，光学传感器11的X、y轴坐标和光学传感器测量的指向方向已知。在实际测量时，所述光学传感器11测量出所述被测量者身体表面检测点的与光学传感器之间的距离，综合上述信息通过数学推导即可得出被测量者身体表面检测点的三维坐标。将所有被测量者身体表面检测点的三维坐标综合即可获得被测量者身体轮廓。
[0024]通过模式识别等智能算法从被测量者体形信息中提取新三维值(颈围、腰围和腰臀比)和身高、胸围等其他体形信息，并将测量结果通过显示器12给出。
[0025]本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.光学医用人体体形测量仪，包括底盘、立柱、驱动电机、直线导轨、同步带、同步带轮、编码器、限位开关、滑块、环形测量机构、光学传感器、显示器、主控制板，所述底盘内设有立柱，所述立柱下端设有驱动电机，且所述立柱设有直线导轨、同步带，所述立柱两端设有同步带轮，所述同步带与直线导轨垂直设置；所述同步带上下两端连接所述同步带轮，所述同步带轮连接所述驱动电机，所述驱动电机末端设有编码器，所述同步带、直线导轨均与滑块连接，所述滑块通过驱动电机及同步带做垂直的上下运动，所述直线导轨上下两端均设有限位开关；所述滑块上设有环形测量机构，所述环形测量机构呈圆环形，所述环形测量机构上均布多个光学传感器作为测点；所述立柱侧面设有显示器，所述立杆内部设有主控制板。
2.根据权利要求1所述的光学医用人体体形测量仪，其特征在于，所述环形测量机构呈圆环状。
3.根据权利要求1所述的光学医用人体体形测量仪，其特征在于，所述移动平台与所述环形测量机构通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的光学医用人体体形测量仪，其特征在于，所述测量环形机构的测量平面平行于所述底盘表面。
5.根据权利要求1所述的光学医用人体体形测量仪，其特征在于，所述主控制板包括由主控芯片、通讯接口芯片、光电开关、光电稱合器、电机驱动电路。
6.根据权利要求1所述的光学医用人体体形测量仪的测量方法，其特征是包括以下步骤: a、被测量者站在本发明所述测量仪的底盘上，移动平台从最高点向下移动到最低点，在移动过程中所述环形测量机构对身体表面进行连续测量； b、由所述编码器的反馈信息和所述光学传感器测量出所述被测量者身体表面检测点的与光学传感器之间的距离，经数学推导得出被测量者身体表面检测点的三维坐标，将所有被测量者身体表面检测点的三维坐标综合即获得被测量者的三维身体轮廓信息； C、通过模式识别等智能算法从被测量者三维身体轮廓信息中提取新三维值(颈围、腰围和腰臀比)和身高、胸围等其他体形信息，并将测量结果通过所述显示器给出。
【文档编号】A61B5/107GK104434111SQ201410666176
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】赵姝颖, 邓迅, 胡斌 申请人:东北大学