一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置及测量方法与流程

本发明属于人体测量
技术领域：
，涉及一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置及测量方法。
背景技术：
：随着现代社会各行各业的迅速发展，从事电子行业、服装行业、服务行业、医疗卫生行业等工作对工作人员的要求越来越高，但是在完成工作内容的同时却忽略了工作人员的身心健康。工作人员长时间的低头容易导致颈椎病，长时间的仰头或举手动作容易导致肌肉劳损，国外对一些特殊工种的工作姿势进行了研究，经研究发现，工人对自己工作范围的自由度是无法衡量的，控制自己的作业姿势和整体工作有很大关联，所以工人工作的健康保护问题应该被受到更多关注。而国内很多工作也会出现这样的现象和问题，比如修车工人的特殊作业姿势舒适性很差，很容易导致工人身体局部受到损伤。所以为了满足操作工人工作中的舒适性，提高工作中的工作效率，针对作业环境中特殊姿态的动作研究分析还是十分有必要的。人体尺寸是一个国家生产和发展的技术依据，涉及衣食住行等各个方面，在工业、建筑、医疗、运输等领域得到了广泛应用。随着科学社会的不断进步和发展，人体测量技术经历了从手工测量向自动化测量、从接触式测量向非接触式测量、从二维测量向三位测量的一个发展转变过程。目前，人体测量方法可以分为接触式测量方法和非接触式测量方法。人体测量技术又可以分为普通测量技术和三维数字化人体测量技术。普通测量人体的特征尺寸方法主要依靠皮尺、测高仪、测距仪和角度仪等测量仪器设备，获取人体不同部位的长、宽、高和角度等信息。手工测量便于操作、原理简单，几乎可以获得所有人体尺寸数据，但是随着社会时代的发展，测量误差大、效率低、自动化程度不高、测量人员的主观经验等因素是测试过程中不可避免的。三维数字化人体测量技术的特点是高效、快捷、采集数据精准、具体，节省时间，可以广泛应用于不同行业。但是一般来讲三维扫描技术成本较高，仅可扫描较大的物件，只能获得物件的外部轮廓，对物件内部结构无法进行研究。所以这两种测量技术各有优缺点，需要互相结合以适应现代社会需要。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置及测量方法，用于专门测量各种特殊姿态人体尺寸，解决现有技术中无法提供将测量数据精度高、操作便捷、经济实惠、测量项目广泛与人机系统相结合等特点在一种测量设备中能体现的问题，本发明采用光栅尺测量系统，测试装置的位置距离采用水平光栅尺和纵向光栅尺实现测试，精度高，水平测量平台与纵向测试部件提供x、y、z的水平、高度位置距离测量，可满足不同姿态、特殊姿态下人体的测量位置距离数据；也可以在不同姿态的测量下进行拼接和测试位置的移动，具有价格适中、测量范围大、使用方便、可靠性好、测量精度高等优势。本发明提供了如下的技术方案：一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置，包括用于测量x轴、y轴水平长度位置距离的水平测试平台和用于测量z轴位置距离的纵向测试部件，水平测试平台包括多个测量台架，测量台架上设有水平测试平台，在至少一个水平测试平台上设有测量基准板及测量基准轴，水平光栅尺安装在水平测试平台上，纵向测试部件包括纵向光栅尺和立尺支架，水平光栅尺、纵向光栅尺分别与显示器连接，显示器通过数据线与电脑连接。设置时，将水平测试平台设计为前后两部分组成，分别测量水平长度位置距离，其设定为x轴、y轴。将纵向测试部件与水平测试平台垂直设计，提供测量高度位置距离，设定为z轴。显示器通过数据线与电脑连接，将测量的数据进行导出，实现便捷的数据记录方式。优选的是，所述测量台架下部设有万向轮。上述任一方案优选的是，相邻测试台架通过限位锁连接。将前后两个测试台架通过限位锁进行连接，便于水平测试平台在测量需求上进行拆装便捷。上述任一方案优选的是，水平光栅尺的数量为两个，分别设置在前后两个测试台架上，用于对x轴、y轴水平长度位置距离进行测量。上述任一方案优选的是，所述水平测试平台分为前后两部分，水平测试平台固定在测试台架上，在测试台架下方安装万向轮，便于测量台架的移动。上述任一方案优选的是，所述水平测试平台用螺栓固定在测试台架上，水平测试平台测量水平长度位置距离，其设定为x轴、y轴。x轴、y轴均用于测量水平长度位置距离。上述任一方案优选的是，所述纵向测试部件与水平测试平台垂直设置，纵向测试部件用于测量纵向高度位置距离，设定为z轴。上述任一方案优选的是，水平测试平台前部设有测量基准板及测量基准轴。上述任一方案优选的是，所述测量基准板的数量为三个，三个测量基准板间隔设置。上述任一方案优选的是，所述三个测量基准板的高度不完全相同，位于中间的测量基准板高度高于位于两侧的测量基准板的高度。上述任一方案优选的是，所述三个测量基准板设置为两种不同高度尺寸，位于中间的测量基准板高度高于位于两侧的测量基准板的高度，以满足多种姿态的测试基准点的不同高度需求。上述任一方案优选的是，测量基准轴设置在测量基准板的外侧，测量基准轴通过安装槽固定在水平测试平台上，两侧测量基准轴之间的宽度能够通过安装槽调整。从而满足各测试者的不同舒适度。安装槽设置为长方形，从而实现两侧测量基准轴位置的调整。上述任一方案优选的是，在水平测试平台x、y轴及纵向测试部件中设有光栅尺，进行对x、y、z轴的水平、高度位置距离的测量，来保证测量数据的精准性。上述任一方案优选的是，所述水平光栅尺通过螺柱安装在水平测试平台上，与水平光栅尺相对应的水平测试平台上设有滑道行程开槽。上述任一方案优选的是，所述水平光栅尺的滑块上设有测量板支撑座。上述任一方案优选的是，水平光栅尺的螺柱上设有水平枝杆，水平枝杆用于调整水平光栅尺的高度，保证水平光栅尺不超过水平测试平台上方。上述任一方案优选的是，在测量板上安装插柱，插柱一端为圆柱结构，另一端为螺纹结构。上述任一方案优选的是，将带有插柱的测量板安放在水平光栅尺上的测量板支撑座上，测量板支撑座上的盲孔与插柱的圆柱端间隙配合。上述任一方案优选的是，立尺支架固定在水平测试平台上，立尺支架为一面开槽的长方形箱体结构，在立尺支架开槽的面内设有纵向光栅尺。上述任一方案优选的是，在纵向光栅尺的滑块两侧设有l型支板，滑块上端设有测量板。一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)分别将x、y、z轴的三条光栅尺依次与显示器连接，然后将显示器与电脑连接；(2)分别对设备x、y、z三个轴进行调零：以x轴方向最靠近z轴的位置为零点，以y轴方向最靠近z轴的位置为零点，以z轴方向最下方垂直地面的点为零点；(3)被测者按要求跪在或趴在或俯卧在测试台架上，测量人员移动x轴和/或y轴和/或z轴上的光栅尺到指定尺寸位置；(4)测量人员对显示器显示的体长、体高数据进行记录并导出至电脑内保存。优选的是，所述步骤(2)通过将水平光栅尺和/或纵向光栅尺的滑块进行移动，在显示器上的x、y、z轴上实现调零及测量距离数据的显示。有益效果(1)本发明涉及一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置及测量方法，包括水平测试平台及纵向测试部件，水平测试平台由前后两部分组成，用于测量水平长度位置距离，其设定为x轴、y轴。纵向测试部件与水平测试台面垂直垂直设置，提供测量高度位置距离，设定为z轴。测试台面固定在测试台架上，在测试台架下方设有万向轮，便于测试台架的移动。将水平测试台面前后部分通过限位锁进行连接，便于水平测试平台在测量需求上拆装便捷。在水平测试台面前部设有测量基准板及测量基准轴，在水平测试平台x、y轴及纵向测试部件中设计安装光栅尺，进行对x、y、z轴的水平、高度位置距离的测量，保证测量数据的精准性。(2)测试装置中设计添加有显示器，将x、y、z轴的光栅尺分别与显示器进行连接，当显示器接通电源后，将三个光栅尺测量滑块进行移动，在显示器上的x、y、z轴上实现调零及测量距离数据的显示；在显示器与电脑用数据线进行连接，将测量的数据进行导出，来实现便捷的数据记录方式。(3)此测试装置的位置距离采用光栅尺实现测试精度高，水平测量平台与纵向测试部件提供x、y、z轴的水平、高度位置距离测量，可满足不同特殊姿态下人体的测量位置距离数据。同时，也可根据不同姿态的测量下进行拼接和测试位置的移动。(4)本发明是将测量多种特殊姿态下人体尺寸的测量功能集成为一体，具有结构简单、操作便捷、测量范围大、可靠性好、测量精度高、可调整性、经济实惠、测量项目广泛与人机系统相结合等特点。附图说明图1为本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的一优选实施例的侧视图；图2为图1的俯视图；图3为本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的局部结构连接关系示意图；图4为图1的一局部结构示意图；图5为图3的一局部结构示意图；图6为图1的另一局部结构示意图；图7为图1的再一局部结构示意图；图8为图1的另一局部结构示意图；图9为图1的一局部结构剖视图；图10为本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的测量跪姿时的人体标准状态示意图；图11为本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的测量趴姿时的人体标准状态示意图；图12为本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的测量仰卧姿时的人体标准状态示意图。附图标号：1、水平测试平台，2、测量台架，3、万向轮，4、限位锁，5、测量板，6、测量板支撑座，7、纵向光栅尺，8、测量基准板，9、测量基准轴，10、立尺支架，11、l型支板，12、水平光栅尺，13、插柱，14、平尺枝杆，15、显示器。具体实施方式为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。实施例1本发明提供一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置，如图1-图9所示，包括水平测试平台1、测量台架2、万向轮3、限位锁4、测量板5、测量板支撑座6、纵向光栅尺7、测量基准板8、测量基准轴9、立尺支架10、l型支板11、水平光栅尺12、插柱13、平尺枝杆14、显示器15。在本实施例中，所述水平测试平台1由前后两个水平测试平台1组成，分别测量水平长度位置距离，其设定为x轴、y轴；在本实施例中，所述纵向测试部件与水平测试平台1垂直设置，提供测量高度位置距离，设定为z轴。在本实施例中，所述水平测试平台1用螺栓固定在测试台架2上，并在测试台架2下方安装万向轮3，便于测试台架2整体结构的移动；在本实施例中，所述水平测试平台1设有前后两部分，如图4所示，测试台架2前后通过限位锁4进行连接，即将前后两个水平测试平台1也连接为一体，便于水平测试平台在测量需求上进行快速拆装，节省时间。在本实施例中，位于前部的水平测试平台1上设有测量基准板8及测量基准轴9，测量基准板8用于人体测量时使姿势标注化，其直接固定在水平测试平台1上，结构如图6所示。测量基准轴9设置在测量基准板8以及立体支架10的外侧，测量基准轴9的高度比测量基准板8的高度矮，测量基准轴9的数量为两个，由于x轴长度不能满足俯卧姿体长的长度，所以俯卧姿下体长c的距离应为测量出x轴实际距离加上x0到测量基准轴9之间的距离。在本实施例中，所述测量基准轴9通过安装槽91固定在水平测试平台上，两侧测量基准轴9之间的宽度能够通过安装槽91调整，安装槽91设置为长方形，从而实现两侧测量基准轴9位置的调整，以满足各测试者不同的舒适度，测量基准轴9结构如图7所示。在本实施例中，所述测量基准板8的数量为三个，三个测量基准板8间隔设置，三个测量基准板8的高度设为两种不同的高度，在水平测试平台1上安装为位于中间的测量基准板高，用于测量跪姿状态下体长、体高时使用。位于两侧的测量基准板低，用于测试俯卧姿、或爬姿状态下体长、体高时使用。三块测试基本板8以满足多种姿态的测试基准点的不同高度需求。在本实施例中，在前后两个水平测试平台1的x轴、y轴下方各安装一个水平光栅尺12，具体的，两个水平光栅尺12分别安装在前后两个两个水平测试平台1上。水平光栅尺12通过螺柱安装在水平测试平台1上，与水平光栅尺12相对应的水平测试平台上设有滑道行程开槽121；在本实施例中，所述水平光栅尺12的滑块上设有测量板支撑座6，并用螺栓固定；在本实施例中，在水平光栅尺12的螺柱上设有水平枝杆14，水平枝杆14用于调整水平光栅尺12的高度，保证水平光栅尺12的高度不超过水平测试平台1的上方台面的高度；在本实施例中，所述插柱13结构设计为一端为圆柱结构，一端为螺纹结构；在本实施例中，所述在测量板5上安装插柱13，将插柱13一端为螺纹与其进行固定，插柱13结构如图8所示。在本实施例中，所述将带有插柱13的测量板5安放在水平光栅尺12上的测量板支撑座6上，测量板支撑座6上的盲孔与插柱13的圆柱端为间隙配合，形成快速拆、装结构。在本实施例中，所述纵向测试部件由纵向光栅尺7与立尺支架10组成，提供测量高度z轴位置距离，立尺支架10的结构如图9所示。在本实施例中，所述立尺支架10固定在水平测试平台1上，立尺支架10为一面开槽的长方形箱体结构如图9所示，在立尺支架10开槽的面内竖直安装纵向光栅尺7。在本实施例中，所述在纵向光栅尺7的滑块两侧设有l型支板11，滑块上端安装测量板5，将其用螺栓固定。安装在纵向光栅尺7上的测量板5和水平测试平台1的台面平行。在本实施例中，水平测试平台1前端安装的水平光栅尺12上的测量板5的侧面与测试基准板8中间的x、y轴最大位置距离应满足姿态的水平测试极限量程，如爬姿、跪姿、俯卧姿。在本实施例中，所述纵向光栅尺7上的测量板5面与水平测试平台1之间的z轴最大距离应满足一种姿态的在纵向高度极限量程。在本实施例中，所述测试装置中设计有显示器15，将x轴、y轴的水平光栅尺12和z轴的纵向光栅尺7分别与显示器15进行连接。显示器15通过数据线与电脑用进行连接，将测量的数据进行导出，来实现便捷的数据记录方式。综上所述，本发明专利的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置具有以下优点：测试装置由水平测试设平台和纵向测试部件组成，将水平测试平台设计为前后两部分组成，分别测量水平长度位置距离，其设定为x轴、y轴。纵向测试部件与水平测试台面为垂直设置，提供测量高度位置距离，设定为z轴。测试装置中设计添加有显示器，将x、y、z轴的光栅尺分别与显示器进行连接，当显示器接通电源后，将三个光栅尺测量滑块进行移动，在显示器上的x、y、z轴上实现调零及测量距离数据的显示；在显示器与电脑用数据线进行连接，将测量的数据进行导出，来实现便捷的数据记录方式。本发明专利的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的位置距离采用光栅尺实现测试精度高，在结构设计中的水平测量平台与纵向测试部件提供x、y、z的水平、高度位置距离测量，可满足不同特殊姿态下人体的测量位置距离数据。也可根据不同姿态的测量下进行拼接和测试位置的移动。此测试装置实现将测量多种特殊姿态下人体尺寸的测量功能集成在一体，具有结构简单、操作便捷、可靠性好、测量精度高及可调整性等特点。实施例2本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的具体使用步骤如下：(1)线路连接连接测试台架、电脑和显示器，具体的分别将x、y、z轴的三条光栅尺依次与显示器连接，然后将显示器的电源线与电脑、电源接通。(2)启动设备打开显示器背面黑色的开关按钮。电脑开机，打开和显示屏相连接的对应数据采集软件，同时打开一个excel表格作为数据记录用表格。(3)设备校准每次测试前需要将设备进行校准，步骤如下：将每块水平测试平台下面的4个万向轮锁住，确保水平测试平台不动；具体的，在设备调零前要先将每块台架下4个万向轮锁住，确保水平测试平台固定，避免误差。每天第一次测试前都要分别对设备x、y、z三个轴进行调零：以x轴方向最靠近z轴的位置为零点，按下显示屏x0；以y轴方向最靠近z轴的位置为零点，按下显示屏y0；以z轴方向最下方垂直地面的点为零点，按下显示屏z0；分别将x轴、y轴、z轴的零点位置命名为x0、y0和z0，显示屏上每个方向的数字都显示为0.00即可。实施例3本发明的用于特殊姿态下人体尺寸测量装置的测量时，如表1所示，用于测量跪姿、爬姿、俯卧姿状态下的体长、体高，标准示意图如图10-图12所示。表1测量时跪姿、爬姿、俯卧姿的标准示意图所对应的体长、体高可测量的姿势具体项目所对应的编号跪姿跪姿体长4.3.1跪姿体高4.3.2爬姿爬姿体长4.3.3爬姿体高4.3.4俯卧姿俯卧姿体长4.3.5俯卧姿体高4.3.6特殊姿态人体尺寸测量示例(1)跪姿相关姿势及测量姿势要求：两块膝盖测量基准板8，膝盖测量基准板8安装在水平测试平台1上，位置在立尺支架的前端适当位置，，双腿并拢跪在水平测试平台1的水平面上，试者挺胸抬头，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，掌心朝向体侧，伸直躯干、大腿，并使两大腿前表面平齐，小腿与台面保持水平，下肢并拢，如图10所示。测量数据：y轴：从大腿正面到脚尖的距离(测量人体以膝盖为分界点到脚尖的下肢长度)z轴：从头顶最高部到地面的垂直距离(此测量为人体膝盖为分界点到头顶的上肢长度)记录数据：姿势准确后按下软件保存键，并将数据记录在excel表格中。具体的被测者按要求跪在水平测试平台1上，调整无误后测量人员移动y轴、z轴两条光栅尺到指定尺寸位置，跪姿体长a为跪姿下被试者大腿面到脚趾尖的水平距离，跪姿体高b为跪姿下被试者头部最高点到水平测量面的垂直距离。具体姿势尺寸如下图所示。随后由另一名测量人员将数显表显示的数据记录在纸上，并将a、b值及时录入到excel表格内最后导入电脑内保存。(2)爬姿相关姿势及测量姿势要求：身体趴在台架平面上，双腿并拢，双脚脚背贴住地面，双手握住测量基准轴9，通过调整两侧测量基准轴的距离，实现双手距离与肩同宽，头部仰起至最大高度，小臂贴住测试台架平面。具体姿势如图11所示。测量数据：x轴：从x0到脚尖的距离。(测量人体在爬姿态下的身体长度)横向距离：测量出的x轴距离+固定值a(从测量基准轴9到x0之间的距离)。(测量人体在爬姿下双手间距)z轴：从头顶最高部到地面的垂直距离。(测量人体在爬姿下人体头部的高度)记录数据：姿势准确后按下软件的保存键，并将数据记录在excel表格中。具体的，被测者按要求趴在测试台架上，调整无误后测量人员移动x轴、z轴两条光栅尺到指定尺寸位置，爬姿体长e为爬姿下被试者鼻尖点到脚趾尖的水平距离，爬姿体高f为爬姿下被试者头部最高点到水平地面的垂直距离，具体姿势尺寸如下图所示。随后由另一名测量人员将数显表显示的数据记录在纸上，并将计算出的e、f值及时录入到excel表格内。(3)俯卧姿相关姿势及测量姿势要求：被试将鼻子贴在测量基准板8上，双手撑在水平面上与胳膊垂直，背部与水平平行，并与大腿、胳膊保持垂直状态，两条小腿和双脚脚背分别贴在水平面上，头部仰起至最大高度，如图12所示。测量数据：x轴：从x0到脚尖的距离(测量此姿态下人体相对位置长度)横向距离：测量出的x轴距离+固定值b(从y0-x0之间的距离)(测量此姿态下人体相对位置宽度。)z轴：从头顶最高部到地面的垂直距离(量此姿态下人体相对高度)。记录数据：姿势准确后按下软件的保存键，并将数据记录在excel表格中。具体的，被测者按要求俯卧在测试台架上，调整无误后测量人员移动x轴、z轴两条光栅尺到指定尺寸位置，俯卧姿体长c为俯卧姿下被试者手中间点到脚趾尖的水平距离，俯卧姿体高d为俯卧姿下被试者头部最高点到水平测量面的垂直距离，具体姿势尺寸如图所示。由于x轴长度不能满足俯卧姿体长的长度，所以俯卧姿下体长c的距离应为测量出x轴实际距离加上x0到测量基准轴之间的距离。随后再由另一名测量人员将数显表显示的数据记录在纸上，并将计算出的c、d值及时录入到excel表格内。以上每个人每个姿势要至少测三组数据，多次测量取平均值。实施例4一种用于特殊姿态下人体尺寸测量装置，和实施例1不同的是，如图6所示，其直接固定在水平测试平台1上(可以通过螺栓等固定方式)，测量基准板8包括底板和竖直板，底板和竖直板垂直设置，底板水平设置，竖直板顾名思义竖直设置，为了保证测量基准板8对人体测量时使姿势标注化，竖直板一侧(面对测试者一侧)设置有两个接触传感器，两个接触传感器上下间隔设置，从而保证身体上下都能够和竖直板平行接触，实现姿势标准化，保证测量结果的准确性，接触传感器和控制器连接，控制器和报警器连接，测试者触碰到接触传感器，控制器控制报警器进行报警，提示工作人员，测试者姿势达到规定标准；反之，如果测试者没有触碰到接触传感器，报警器不发出蜂鸣报警声，提示工作人员，测试者姿势没达到规定标准。当前第1页12