一种人体三维数据扫描装置的制作方法

本发明涉及三维扫描测量领域，具体的说，是涉及一种人体三维数据扫描装置。

背景技术：

随着现代科技的发展，人们的生活水平的提高，人们生活节奏也随之增快，因此很多人在购买衣物的时候选择网购。但是网购时只能根据手工测量数据来选择衣服的款式和尺寸，无法进行试穿，无法看到衣物上身后的效果。

另外，三维扫描技术迅速发展，三维扫描技术已经应用到各种技术领域，扫描仪是一种计算机外部仪器设备，其通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。现有技术中已经有一些能够对具有一定长宽高的物体的扫描装置，通过扫描对象，将扫描分析得到的物体尺寸进行存储和编辑。现有技术中的扫描尺寸的装置仅仅是针对具有一定长宽高的物体，而无法做到对人体的真实数据进行扫描，这使得在人体数据采集方面进步缓慢。

现有技术中也有一些扫描人体数据的装置，例如专利号cn104287262a的专利公考了人体扫描装置和方法，但是现有技术中的扫描装置，占地面积达，测量精度低，无法做到360度无死角的扫描，人体体验效果不佳。

上述缺陷，值得解决。

技术实现要素：
本发明

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种人体三维数据扫描装置。

本发明技术方案如下所述：

一种人体三维数据扫描装置，其特征在于，包括控制及显示主机和装置本体，所述装置本体包括纵向支撑组件、环形扫描组件、底座组件以及脚部扫描组件，所述纵向支撑组件连接所述环形扫描组件和所述脚部扫描组件，所述脚部扫描组件设于所述底座组件上；

所述纵向支撑组件包括主体外壳，所述主体外壳的内侧设有镜子；

所述环形扫描组件包括环形架，所述环形架内侧套有环形轨道，一个或多个环形扫描模组套在所述环形轨道内，并沿着所述环形轨道滑动，所述环形架沿着所述主体外壳上下滑动，所述环形架的外侧套有第一防尘罩；

所述底座组件包括环形外圈上壳底座、固定底盘、滚轴模块以及站立位转盘面板，所述站立位转盘面板的中央设有一对脚踩位，所述滚轴模块套在所述固定底盘上方，所述滚轴模块的中央通过轴承与所述站立位转盘面板连接并同轴转动，所述站立位转盘面板的外围设有一圈圆环形齿，所述圆环形齿与传动齿轮啮合连接，所述传动齿轮通过转动电机带动进行转动，进而带动所述站立位转盘面板转动；

所述脚部扫描组件包括脚部扫描支架和第二防尘罩，所述脚部扫描支架上设有脚部扫描模组，所述脚部扫描支架下侧的两端固定在脚部支架滑槽上，所述脚部扫描支架滑槽在脚部支架滑轨上滑动，所述脚部扫描支架的下侧的中间固定在丝杆滑块上，所述丝杆滑块套在丝杆上，所述丝杆的前端设有丝杆齿轮，所述丝杆齿轮与转向齿轮啮合连接，所述转向齿轮与脚部驱动电机连接，所述脚部驱动电机转动，通过所述转向齿轮和所述丝杆齿轮带动所述丝杆转动，进而使得所述丝杆滑块沿着所述丝杆滑动，实现所述脚部扫描支架的前后滑动；

所述环形扫描模组、所述脚部扫描模组、所述转动电机以及所述脚部驱动电机均与控制及显示主机连接。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述主体外壳内设有垂直分布的垂直同步带，垂直电机通过主动齿轮带动所述垂直同步带转动，所述主体外壳内固定有两条垂直分布的垂直轨道，所述环形架固定在所述垂直同步带上，并且所述环形架的两侧通过垂直轨道滑槽套在所述垂直轨道上，所述垂直电机带动所述垂直同步带转动，进而带所述环形架运动，所述环形架沿着所述垂直轨道上下滑动。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述环形扫描模组固定在环形扫描模组固定座上，所述环形扫描模组固定座套在所述环形轨道上。

进一步的，所述环形扫描模组设有多组，并且所述环形扫描模组之间均匀分布。

进一步的，所述环形扫描模组设有一组，所述环形扫描固定座上设有环形行走滚轮和环形行走齿轮，环形行走电机带动所述环形行走齿轮转动，所述环形行走齿轮沿着所述环形轨道滑动。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述固定底盘和所述滚轴模块之间设有重力感应器。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述环形外圈上壳底座和所述固定底盘之间设有内侧开口的支撑圈。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述站立位转盘面板外侧套有环形外圈上壳底座，所述环形外圈上壳底座上设有扶手。

进一步的，所述扶手内部设有扶手升降气缸，所述扶手顶端设有运行开关、升降按键，所述升降按键控制所述扶手升降气缸进行升降动作。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述滚轴模块上设有若干滚轴槽，所述滚轴槽有间隔的环形分布，所述滚轴槽内设有滚轴，所述滚轴与所述站立位转盘面板接触并滑动连接。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述转动电机与第一传动轮连接，所述第一传动轮通过传动带带动第二传动轮转动，所述第二传动轮带动所述传动齿轮转动，进而实现站立位转盘面板的转动。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述脚部扫描模组包括一对朝向上的向上扫描模组和一对朝向外侧的向外扫描模组。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述站立位转盘面板上方设有隐私保护组件，所述隐私保护组件包括气动升降立柱和保护主体，所述气动升降立柱下端设有升降气缸，所述保护主体上设有前后两片隐私保护叶。

进一步的，所述隐私保护叶为带有弹性边框的气囊，所述气囊表面喷涂有金属涂层。

更进一步的，所述气囊通过充气管与充气电机连接。

进一步的，所述隐私保护叶为带有弹性边框的金属保护叶片。

更进一步的，所述保护叶片内侧的齿轮与齿形柱啮合连接，所述齿形柱外侧套有弹簧，所述齿形柱套在所述保护主体上并沿着所述保护主体上下滑动，所述齿形柱上下滑动，进而啮合带动所述保护叶片向下或向上转动，实现保护叶片的降落展开和上升合拢。

更进一步的，所述齿形柱的顶端设有弧形的保护座。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于：

本发明能够通过自身旋转和非旋转两种方式来实现对人体三维数据进行扫描，通过环形、纵向、腿部以及脚底各个角度的扫描，从306度范围内对让人提进行扫描，得到非常精准的人体三维数据，为构建被测量者的模型提供技术支持，可以将这些数据应用到试衣、安检等多种技术领域，促进了人体三维数据采集的发展进程。

本发明能够实现测量过程的自动控制，给用于的体验效果好。

被测量者站立的环形外圈上壳底座与固定底盘之间通过轴承和滚轴连接，使得环形外圈上壳底座旋转更加顺滑，测量数据更加精准。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明纵向支撑组件的结构示意图。

图3为本发明纵向支撑组件去除镜子后的主视图。

图4为本发明纵向支撑组件和环形扫描组件的内部结构示意图。

图5为图4的分解图。

图6为本发明环形行走车和环形扫描模组的结构示意图。

图7为本发明脚部扫描组件的结构示意图。

图8为图7的分解图。

图9为图7的侧视图。

图10为除去固定底盘后的脚部扫描组件的结构示意图。

图11为本发明脚部扫描组件在整个装置中分布的结构示意图。

图12为本发明脚部扫描组件内部的结构示意图。

图13为本发明隐私保护组件第一实施例中气囊落下的结构示意图。

图14为本发明隐私保护组件第一实施例中气囊落下时内部的结构示意图。

图15为本发明隐私保护组件第一实施例中气囊升起时的结构示意图。

图16为本发明隐私保护组件第一实施例中气囊升起时内部的结构示意图。

图17为本发明隐私保护组件第二实施例中保护叶片落下时的结构示意图。

图18为本发明隐私保护组件第二实施例中保护叶片落下时内部的结构示意图。

图19为本发明隐私保护组件第二实施例中保护叶片升起时的结构示意图。

图20为本发明隐私保护组件第二实施例中保护叶片升起时的侧面剖视图。

图21为本发明隐私保护组件第二实施例中保护叶片升起时内部的结构示意图。

在图中，100、纵向支撑组件；101、主体外壳；102、镜子；103、主动齿轮；104、垂直轨道；105、垂直同步带；106、垂直电机；

200、环形扫描组件；201、第一防尘罩；202、环形架；203、环形轨道；204、环形扫描模组；205、环形扫描模组固定座；206、环形行走滚轮；207、环形行走齿轮；208、垂直轨道滑槽；

300、底座组件；301、支撑圈；302、环形外圈上壳底座；303、固定底盘；304、站立位转盘面板；305、滚轴模块；306、滚轴；307、轴承；308、扶手；309、转动电机；310、传动带；311、传动齿轮；312、圆环形齿；313、重力感应器；314、脚踩位；

400、脚部扫描组件；401、脚部驱动电机；402、转向齿轮；403、丝杆齿轮；404、丝杆；405、丝杆滑块；410、第二防尘罩；421、向外扫描模组；422、向上扫描模组；431、脚部扫描支架；432、脚部支架滑槽；433、脚部支架滑轨；

500、隐私保护组件；501、气动升降立柱；502、保护主体；511、气囊；512、充气电机；513、充气管；521、保护叶片；522、齿形柱；523、弹簧；524、保护座；

600、控制及显示主机。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1所示，一种人体三维数据扫描装置，包括控制及显示主机600和装置本体，装置本体包括纵向支撑组件100、环形扫描组件200、底座组件300以及脚部扫描组件400。纵向支撑组件100连接环形扫描组件200和脚部扫描组件400，脚部扫描组件400设于底座组件300上。

如图2-3所示，纵向支撑组件100包括主体外壳101，主体外壳101的内侧设有镜子102，便于人体进行自我审美。

环形扫描组件200包括环形架202，环形架202外套有第一防尘罩201，环形架202内侧套有环形轨道203，一个或多个环形扫描模组204套在环形轨道203内，并可沿着环形轨道203滑动，环形架202沿着主体外壳101内的垂直轨道104上下滑动。第一防尘罩201套在环形扫描模组204的外侧，对模组的微波信号进行密封隔离，实现防尘目的；同时，其不会对微波信号产生衰减，使得扫描的效果更好。

如图4-6所示，在纵向支撑组件100中，主体外壳101内设有垂直分布的垂直同步带105，垂直电机106通过主动齿轮107带动垂直同步带105转动，主体外壳101内固定有两条垂直分布的垂直轨道104，环形架202固定在垂直同步带105上，并且环形架202的两侧通过垂直轨道滑槽208套在垂直轨道104上，垂直电机106带动垂直同步带105转动，进而带环形架202运动，环形架202沿着垂直轨道104上下滑动，进而可以使得环形扫描模组204可以采集人体从上到下的所有数据。

在环形扫描组件200中，环形扫描模组204固定在环形扫描模组固定座205上，环形扫描模组固定座205套在环形轨道203上，环形扫描模组204设有一组或多组，环形扫描模组为多组时，各个环形扫描模组204之间均匀分布。

环形扫描模组204固定在带有环形行走滚轮206和环形行走齿轮207的环形扫描模组固定座205上，环形行走驱动件驱动环形行走齿轮207转动，进而带动环形扫描模组固定座205行走，实现环形扫描模组固定座205的旋转，进而带动环形扫描模组204转动。

具体的，环形扫描模组固定座205上设有环形行走齿轮207，环形行走齿轮207与环形轨道203内部的齿牙啮合连接，环形行走驱动件为伺服电机、液压马达等，在本实施例中环形行走驱动件为环形行走电机（图中未示出，下同），环形行走电机可以精确控制环形扫描模组204的速度与位置。可以理解的是，环形扫描模组204还可以不配置环形行走驱动件，采用手动实现移动。

环形行走电机带动环形行走齿轮207转动，进而使得环形扫描模组固定座205带动环形扫描模组204沿着环形轨道203转动。环形扫描模组204可以在垂直运动的同时进行环形旋转，对人体进行无死角扫描，扫描更加精准。

如图7-11所示，底座组件300包括环形外圈上壳底座302、固定底盘303、滚轴模块305以及站立位转盘面板304。环形外圈上壳底座302和固定底盘303之间设有内侧开口的支撑圈301，对底座302和固定底盘303进行保护。

底座组件300内部设有重力感应器313，可以对被测量者的重量进行测量。重力感应器313设于滚轴模块305和固定底盘303之间，中立感应器313测得的数据可以显示在控制及显示主机600上，本发明不以为限。

站立位转盘面板304的中央设有一对脚踩位314，站立位转盘面板304外侧套有环形外圈上壳底座302，环形外圈上壳底座302上设有扶手308，扶手308内部设有扶手升降气缸，扶手顶端设有运行开关、升降按键、以及隐私启动按键，运行开关控制整体扫描过程的开始和结束，升降按键控制扶手升降气缸进行升降动作，隐私启动按键控制隐私保护组件500的启动。通过扶手升降气缸的动作可以改变扶手308的高度，便于不同身高人群的数据采集。

滚轴模块305套在固定底盘303上方，滚轴模块305的中央通过轴承307与站立位转盘面板304连接并同轴转动。优选的，滚轴模块305上设有若干滚轴槽，滚轴槽有间隔的环形分布，滚轴槽内设有滚轴306，滚轴307与站立位转盘面板304接触并滑动连接。滚轴307为圆柱状结构或圆球状结构。站立位转盘面板304通过轴承307和滚轴306与滚轴模块305接触并转动，减少了两者之间的摩擦力，使得转动更加顺滑。

站立位转盘面板304的外围设有一圈圆环形齿312，圆环形齿312与传动齿轮311啮合连接，传动齿轮311通过转动电机309带动进行转动，进而带动站立位转盘面板304转动，进而可以更加精确的采集人体周围的三维数据。转动电机309与第一传动轮（图中未示出）连接，第一传动轮通过传动带带动第二传动轮（图中未示出）转动，第二传动轮带动传动齿轮311转动，进而实现站立位转盘面板304的转动。

如图12所示，脚部扫描组件400包括脚部扫描支架431和第二防尘罩410，脚部扫描支架431上设有脚部扫描模组，脚部扫描模组包括一对朝向上的向上扫描模组422和一对朝向外侧的向外扫描模组421，向上扫描模组422设在脚踩位314的下方，向外扫描模组421设于脚部扫描支架431的两侧，向上扫描模组422和向外扫描模组421分别采集双脚底部和双脚内侧的数据。

脚部扫描支架431下侧的两端固定在脚部支架滑槽432上，脚部扫描支架滑槽432在脚部支架滑轨433上滑动，脚部扫描支架431的下侧的中间固定在丝杆滑块405上，丝杆滑块405套在丝杆404上，丝杆404的前端设有丝杆齿轮403，丝杆齿轮403与转向齿轮402啮合连接，转向齿轮402与脚部驱动电机401连接，脚部驱动电机401转动，通过转向齿轮402和丝杆齿轮403带动丝杆404转动，进而使得丝杆滑块405沿着丝杆404滑动，实现脚部扫描支架431的前后滑动，进而使得采集到的脚底和腿内侧的数据更加精准。

如图13-21所示，站立位转盘面板304上方设有隐私保护组件500，扫描前启动隐私保护组件500，对人体的隐私部位进行保护。隐私保护组件500包括气动升降立柱501和保护主体502，气动升降立柱501下端设有升降气缸，保护主体502上设有前后两片隐私保护叶。

在一个实施例中（图13-16），隐私保护叶为带有弹性边框的气囊511，气囊511表面喷涂有金属涂层，气囊511通过充气管513与充气电机512连接。通过充气电机512为气囊511进行充气和放气，进而实现气囊511的撑起和落下。

在另一个实施例中（图17-21），隐私保护叶为带有弹性边框的金属保护叶片521，保护叶片521内侧的齿轮与齿形柱522啮合连接，齿形柱522下端套有弹簧523，齿形柱522套在保护主体502中间并沿着保护主体502上下滑动，齿形柱522上下滑动，进而啮合带动保护叶片521向下或向上转动，实现保护叶片521的降落展开和上升合拢。

优选的，齿形柱522的顶端设有弧形的保护座524。

开始扫描时，人体双脚站立在脚踩位314上，隐私保护组件500正好在两大腿之间；开启扶手308上的升降按键和隐私启动按键，调节扶手的位置，同时隐私保护组件500种的齿形柱522上升，抵至保护座524，保护座524碰到人体的臀股部，连动前后两片保护叶片521向上升起并紧贴人体前后隐私部位；而后开启扶手308上的运行开关，开始扫描过程。

垂直电机106、环形行走电机、转动电机309、脚部扫描电机322以及充气电机312均与控制及显示主机连接，同时环形扫描模组、脚部扫描模组也与控制及显示主机连接。

在本发明中，各个扫描模组实现人体数据的扫描实现过程是本领域常见的手段，因此，此处不再对扫描模组扫描人体数据的过程进行赘述。

环形扫描模组204、向外扫描模组421或向上扫描模组422中设有频率为36ghz到300ghz的电磁波发射天线和接收天线，发射天线的信号端与接收天线的信号端均朝向人体站立位置进行扫描，发射天线发射的毫米波经过第一防尘罩201并照射至人体，由人体反射的毫米波经过第一防尘罩201、第二防尘罩410或脚踩位314并由接收天线接收。

第一防尘罩201、第二防尘罩410以及脚踩位314均为聚四氟乙烯罩、聚苯乙烯罩、聚乙酸乙烯脂罩、聚亚安酯罩或聚乙烯罩或其它防尘罩，上述材质的防尘罩能对发射天线和接收天线进行密封防尘，而且防尘罩的介电常数比有机玻璃的介电常数低，对毫米波具有较高的透射率，对毫米波的衰减小。各个防尘罩的厚度范围为0.01-1mm，优选为0.05mm，该厚度的防尘罩节省用料，装配稳定，厚度仅为有机玻璃（3mm）的1/60，降低了防尘罩对毫米波信号的衰减，从而提高了扫描成像的效果；并且上述材质的防尘罩易于购买，成本较低。

本发明对人体三维数据扫描过程通过两种方案进行实现：

1、一种是被测量者同意旋转、同意脱下外衣的时候：

（1）被测量者站上站立位转盘面板304上的脚踩位314，双手抓紧扶手308，通过升降按键控制扶手308的升降，通过运行开关启动整个扫描开始。

（2）站立位转盘面板304开始旋转；同时环形扫描组件200沿着纵向支撑组件100开始上升，上升过程中，一个或多个环形扫描模组204不转动，并对人体表面进行扫描；脚部扫描组件400中的脚部扫描支架431带动向外扫描模组421和向上扫描模组422前后滑动，对人体脚部的数据进行扫描，分别扫描双脚内侧和双脚脚底，对整体数据的精度进行补充。

（3）扫描完成后，环形扫描组件200返回最底部，同时环形扫描模组204、向外扫描模组421以及向上扫描模组422将得到的数据转送到控制及显示主机。

（4）人体走下站立位转盘面板304。

2、另一种是被测量者不同意旋转、不同意脱下外衣的时候：

（1）被测量者站上站立位转盘面板304上的脚踩位314，双手抓紧扶手308，通过升降按键控制扶手308的升降，通过运行开关启动整个扫描开始。

（2）环形扫描组件200沿着纵向支撑组件100开始上升，上升过程中，环形扫描模组204对人体进行扫描，当环形扫描模组204为一个时，其绕着环形轨道203转动，当环形扫描模组204为多个时，可以不转动；脚部扫描组件400中的脚部扫描支架431带动向外扫描模组421和向上扫描模组422前后滑动，对人体脚部的数据进行扫描，分别扫描双脚内侧和双脚脚底，对整体数据的精度进行补充。

（3）扫描完成后，环形扫描组件200返回最底部，同时环形扫描模组204、向外扫描模组421以及向上扫描模组422将得到的数据转送到控制及显示主机。

（4）人体走下站立位转盘面板304。

在上述两种方案实现的过程中，被测量者均可以选择是否需要升起隐私保护装置500。若选择升起隐私保护组件500，则在被测量者站上站立位转盘面板304后将气动升降立柱501上升，使得隐私保护叶到合适位置，并升起气囊511或保护叶片521。在测量完成后降下升起气囊511或保护叶片521，并将气动升降立柱501下降，便于被测量者走下站立位转盘面板304。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。