专利名称：足压量测装置和元件及其量测方法
技术领域：
本发明涉及一种量测装置及方法，且特别涉及一种足压量测装置和元件及其量测方法。
背景技术：
随着生活水平的逐渐提高，消费者在购买鞋子时越来越关注其穿着的舒适度。然而，由于每个人的脚底形状不尽相同，站立的姿势与习惯更不同，足底的压力分布情形必然有所差异。因此，若要使每个人都能穿上适合自己足部的鞋垫，就必须对鞋垫进行客制化设计以满足每个人的不同需求。从而，量测出每个人的足压分布情形成为相当重要的。目前，传统上的足压量测的设备通常有三种，包括了转印式足压量测设备、直接压印式足压量测设备以及电子式足压量测设备。转印式足压量测设备的基本操作方式，是直接以拓印的方式，显示出足底的一些微小特征，但相对而言，却无法将足底压力数据大小进行直接输出。而直接压印式足压量测设备的基本操作方式，是采用市售的金属菱形网结构，而其外型可配合足底变化。在量测时，将金属菱形网置于最上方，中间加一层硅胶薄片，在底部加入贴纸再进行足压量测。藉此，对于足压的变化行为，可利用受压后的硅胶与贴纸互相沾粘所显示的弧长以判断其压力差。压力越大的区域，硅胶与贴纸沾粘的长度越长，压力越小的区域则相反。采用前述直接压印式的量测设备，虽然可同时量测出足压大小与足底细部特征，但却由于其受制于金属菱形网，而导致解析度不足。而以电子式足压量测设备进行量测时，通常是藉由电子传感器(sensor)以量测垂直于地面的应力。通常传感器的布置密度约为每平方公分2至4个传感器。虽然对于量测的精准度与可靠度，皆能有所提高，但相对付出的则是昂贵的设备费用，以及较复杂的量测程序。尤其对于外出不便以及行走困难的病患，更难以配合携带外出使用。另外，其量测的结果主要着眼于数据的显示，而对于一些微小的特征，例如脚底的鸡眼等特征，却是无法明显的直接显示出来。因此，为了能产生更有效率的足压量测设备，需要研发新式的足压量测设备技术， 藉以提高量测效率且降低制造时间与制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种足压量测装置及其量测方法，具有更佳且更为便利的足压量测技术。本发明提出的足压量测装置与处理单元配合使用，可获得足压的分布信息。本发明提出的足压量测装置包含足板压力量测元件，影像撷取单元以及处理单元；其中足板压力量测元件包含填充件和特征板，而填充件具有相对设置的第一表面与第二表面，第一表面用以接收足压；特征板具有第三表面耦接于填充件的第二表面，而第三表面具有多个相间设置的波峰与波谷；影像撷取单元设置于特征板的一侧，用以撷取特征板的影像；处理单元耦接影像撷取单元，其中处理单元接收特征板的影像并进行运算处理，以获得足压的分布信息。本发明提出的足压量测方法包括下述步骤首先接收足压；接着撷取特征板的影像，以获得足压于特征板上的分布影像，特征板具有多个相间设置的波峰与波谷；最后接收特征板的影像并进行运算处理，以获得足压的分布信息。本发明的有益效果为提供一种价格低廉的足压量测装置及其量测方法，藉由高感度的特征板，不但可以同时量测出足底细微特征和足压的大小，而且可以极大地提升足压量测的范围，并获得较高的解析度。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合附图，作详细说明如下。
图1示为本发明实施例的足压量测装置的示意图。图2为本发明实施例的特征板的细部结构图。图3为本发明另一实施例的特征板的细部结构图。图4为本发明实施例的足压量测系统示意图。图5A为本发明实施例的足压量测方法的流程图。图5B为本发明实施例的足压量测方法的实施示意图。图5C为本发明实施例的足压与像素点数目的关系曲线。图5D为本发明实施例的足压量测特征板与填充件的实施示意图。图5E为本发明实施例的足压量测特征板与填充件的实施示意图。主要元件符号说明1足压量测装置11基座
3处理单元13,23特征板
12填充件15影像撷取单元
14支撑件32显不器
31主机112第二本体
111第一本体121第一表面
113调节脚垫131,231第三表面
122第二表面
S51 --S55 步骤
具体实施例方式图1为本发明实施例的足压量测装置的示意图。而本发明所提供的足压量测装置 1包括以下元件由基座11，足板压力量测元件(包括填充件12和特征板13)，支撑件14以及影像撷取单元15。而足板压力量测元件(包括填充件12和特征板13)，支撑件14以及影像撷取单元15由上往下依次设置于基座11上。在本实施例中，基座11包括第一本体111、第二本体112以及多个调节脚垫113。第一本体111与第二本体112可为金属条，如本发明以铝挤条为应用例。量测时，第一本体 111可供量测脚踩踏，其具有一个容置区，以容置足板压力量测元件(包括填充件12和特征板1 、支撑件14以及影像撷取单元15。在本实施例中，第二本体112的上表面可成一平整的外观，以供非量测踩踏。第二本体112可连接于第一本体111，亦可与第一本体111相隔一定距离。当第二本体112与第一本体111相隔一定距离时，此距离不应过大，以使人体站立在基座11上时，可保持一个自然的姿势。另外，第二本体112可与第一本体111基本处于同一水平面，以使量测时，人体的两只脚受力可保持均衡。在本实施例中，多个调节脚垫113可分别设置于第一本体111与第二本体112的下侧，其可分别用于调整第一本体111与第二本体112的支撑高度，以利于整个基座11水平度的细微调整。填充件12具有相对设置的第一表面121与第二表面122。例如第一表面 121可为填充件12的上表面，相对应地，第二表面122可为填充件12的下表面。在本实施例中，第一表面121可用以接收足压，亦即量测脚可直接踩踏在第一表面121上。在本实施例中，填充件12的材质为一种弹性薄片，将有助于提升特征板13细微压力的显现效果。此外，在本实施例中，为使足压可明显显示，足板压力量测元件的填充件12可选用深色系的材料，如可选用黑色。而足板压力量测元件的特征板13具有第三表面131，耦接于填充件12的第二表面122。第三表面131可为特征板13的上表面，且第三表面131具有微结构，与第三表面131相对的另一表面可成一平整的外观。具体容后详述。图2为本发明实施例的特征板的细部结构图，如图2所示，足板压力量测元件的特征板13的第三表面131上的微结构可为多个双方向交错设置的波峰与波谷，以呈现为多个对应的类似金字塔的尖锥体。而参考在图1中的特征板13的结构，即为此结构。在本实施例中，锥顶与锥顶之间皆为一相等间距，可确保在间距中显示出足压大小的情况。藉此，此种结构即等效于每平方公分布置25个以上的传感器。与传统的电子量测设备相比，本实施例中传感器的布置密度提高了 6 12倍。极大地改善了量测的精度。 锥顶与锥顶之间的间距可视最小量测范围而决定。在本实施例中，每一金字塔形的尖锥体的顶部，即尖锥的角度可为90度。在其它实施例中，根据设定的最大载重量的数值，该尖锥的角度亦可为其它数值。图3为本发明另一实施例的特征板的细部结构图。本实施例所提供的特征板23 与图2中特征板13的区别在于，本实施例中特征板23的第三表面131上的微结构为多个单方向交错设置的波峰与波谷。请继续参考图1，在本实施例中，特征板13可为压克力。由于压克力在经过切削之后表面会呈现雾面的情况，而表面呈现雾面正好如同毛玻璃。通常毛玻璃的一面具有光滑面，另一面却是粗糙面。光线在穿过毛玻璃后则不会以直线前进，所以只能看到玻璃的另一面会具有亮光，但无法看清楚。若将毛玻璃的粗糙面淋湿，水会将玻璃凹陷的地方填平，此时玻璃的两面就变成与一般透明的玻璃相同。如此光线穿过较不会产生偏折，因此便可以清楚看到玻璃另外一面的物体。
本实施例利用了前述毛玻璃现象的原理，配合设置在第三表面131上的填充件 12，当填充件12接收足压时，会产生弹性现象，而将填充件12填入波谷。同时，由于足压在各点的压力大小会有所不同，因此，填充件12填入波谷的面积亦会随之不同。在本实施例中，由于足板压力量测元件的填充件12与特征板13为主要的受力部件，因此，可在其下方设置一个支撑件14。为使透过特征板13所显示的足压量测结果可以被影像撷取单元15撷取成影像，因此，在本实施例中，支撑件14的材质可为透明的压克力。 支撑件14的厚度可为20mm。在本实施例中，影像撷取单元15可设置于支撑件14的下方，用以撷取特征板13 的影像，以获取特征板13所显示的足压量测结果的影像。为同时达成高解析度与低成本的要求，本实施例所提供的影像撷取单元15可为扫描器。此外，在本实施例中，影像撷取单元15还可具有一传输接口。在本实施例中，影像撷取单元15在撷取到特征板13的影像后，可先对其进行初步的处理。例如可对其进行灰阶处理，并进行一个小范围截图的处理。图4为本发明实施例的足压量测系统示意图，而本图中相同部分采用相同标号， 此外另加上处理单元3。处理单元3耦接足压量测装置1的影像撷取单元15，且处理单元 3可通过无线或有线方式耦接至影像撷取单元15，藉以接收影像撷取单元15传送的影像图档。该无线方式包括利用蓝牙(bluetooth)或红外线传输的方式。而有线方式可包括利用 USB接口传输的方式。处理单元3可为一电脑装置，其包括相互耦接的主机31与显示器32。 其中主机31接收影像图档并对其进行运算处理，以获得足压的分布信息。显示器32接收此分布信息并将其加以显示。具体而言，处理单元3的主机31在接收到影像撷取单元15传输的影像图档后，会对其进行一个二值化处理，再计算各区间的像素点，以最终计算得到足底各区间所承受的压力值。随后，主机31会将包含该足压分布信息的讯号传输至显示器32以将其加以显示。图5A为本发明实施例的足压量测方法的流程图。首先，在步骤S51中，接收足压， 如图5B所示，使用者将量测脚踩踏在足板压力量测元件的填充件12的第一表面121上，由于填充件12具有弹性，因此当其接收足压时，会产生弹性现象，而将填充件12填入特征板 13的第三表面131的波谷。且由于各点足压的不同会造成填充件12填入波谷的大小亦不同。次而，在步骤S52中，撷取特征板13的影像，足压会藉由填充件12传递至特征板 13上，特征板13会有压痕图案，而影像撷取单元15即会撷取此带有压痕图案的特征板13 的影像。在步骤S53中，对特征板13的影像进行灰阶处理。影像撷取单元15在撷取到特征板13的影像后，可先对其进行初步的处理。在本实施例中，可先对其进行灰阶处理。在步骤S54中，对特征板13的影像进行截图处理，即对特征板13的影像进行灰阶处理，可进一步对其进行一个小范围截图的处理。然而，本发明并不限定步骤S53与步骤 S54的顺序。在本实施例中，在步骤S55中，接收特征板13的影像并进行运算处理，处理单元3 可通过无线或有线方式接收影像撷取单元15传输的影像图档。随后，在对其进行一个二值化处理后，可得到如图5B所示的足压量测方法压力图。图5C为本发明实施例的足压与像素点(Pixel)数目的关系曲线，请一并参考图4、 图5A、图5B以及图5C。在本实施例中，处理单元3会计算特征板13的影像内各区间包含的像素点数目。 在处理单元3完成计算后，其会将各区间包含的像素点数目与第5C图所示的足压与像素点数目之关系曲线作比较，以获得各区间的足压分布信息。在本实施例中，图5C所示的足压与像素点数目的关系曲线，可以预先通过实验所获得再储存至处理单元3中。针对具有不同尖锥的角度的特征板，其对应的足压与像素点数目的关系曲线亦不同。本实施例仅以尖锥角度为90度的特征板为例进行说明。从图5C中可以看出，当施加压力慢慢增至^OOgf时，其力与像素点数目之间的关系是呈现一稳定慢慢爬升的情况。由此可见，在图4所提供的特征板13中尖锥的角度为90 度的情况。综上所述，本实施例所提供的足压量测装置、量测系统及其量测方法，利用自行设计的特征板与填充件之配合，在受不同压力时相互之间所产生的不同深浅影像，用于判别不同重量压力源。此外，量测的特征板13与填充件12，可以为两组相互搭配的方式，包括了下列所示的图5D为本发明实施例的足压量测特征板与填充件的实施示意图。如图5D的填充件12为平面结构，特征板13为具有微结构及表面喷砂的板。图5E为本发明实施例的足压量测特征板与填充件的实施示意图。如图5E的填充件12为具有微结构的材料，特征板13则为平板结构，以表面喷砂(毛玻璃)进行处理，两组相互搭配的组合皆可同样应用于本量测平台之中，并且同样皆为采用市面上所能够取得的影像撷取单元，并使影像转存为图片以便做后续的分析处理。最后当图片影像取得后，利用处理单元对影像进行处理与分析，如此即可完成量测分析。相较于传统的足压量测设备，本实施例所提供的足压量测系统不仅可准确预测足压分布情形，而且也能显示足底的细微特征。并可同时满足高解析度与低成本的要求。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围； 凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的权利要求。
权利要求
1.一种足压量测装置，其特征在于，包含一足板压力量测元件，所述足板压力量测元件包含一填充件，具有相对设置的一第一表面与一第二表面，所述第一表面用以接收足压；以及一特征板，具有一第三表面耦接于所述填充件的所述第二表面，所述第三表面具有多个相间设置的波峰与波谷；以及一影像撷取单元，设置于所述特征板的一侧，用以撷取所述特征板的影像并传送至处理单元。
2.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，还包含一基座，所述填充件、所述特征板以及所述影像撷取单元设置于所述基座上。
3.根据权利要求2所述的足压量测装置，其特征在于，所述基座包括一调节脚垫，用以调节所述基座的高度。
4.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，还包含一透明的支撑件，设置于所述特征板与所述影像撷取单元之间。
5.根据权利要求4所述的足压量测装置，其特征在于，所述支撑件的材质为压克力。
6.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，所述填充件的材质为热塑性弹性体。
7.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，所述特征板的材质为压克力。
8.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，所述特征板的所述第三表面具有的复数波峰与复数波谷为单方向设置。
9.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，所述特征板的所述第三表面具有的复数波峰与复数波谷为双方向交错设置，以形成多个对应的锥体。
10.根据权利要求9所述的足压量测装置，其特征在于，所述每一锥体顶部的角度为90度。
11.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，所述影像撷取单元为扫描器。
12.根据权利要求11所述的足压量测装置，其特征在于，所述扫描器对所述特征板的影像进行一灰阶处理。
13.根据权利要求11所述的足压量测装置，其特征在于，所述扫描器对所述特征板的影像进行一截图处理。
14.根据权利要求1所述的足压量测装置，其特征在于，还包含所述处理单元，所述处理单元接收所述特征板的影像并进行一运算处理，以获得所述足压的分布信息。
15.一种足压量测装置，其特征在于，包含一足板压力量测元件，所述足板压力量测元件包含一填充件，具有相对设置的一第一表面与一第二表面，所述第一表面用以接收足压；以及一特征板，具有一第三表面耦接于所述填充件的所述第二表面，所述第三表面具有多个相间设置的波峰与波谷；一影像撷取单元，设置于所述特征板的一侧，用以撷取所述特征板的影像；以及一处理单元，耦接所述影像撷取单元，所述处理单元接收所述特征板的影像并进行一运算处理，以获得所述足压的分布信息。
16.根据权利要求15所述的足压量测装置，其特征在于，所述处理单元进行的所述运算处理包括对所述特征板的影像进行二值化处理并计算所述特征板的影像包含的像素点数目。
17.根据权利要求15所述的足压量测装置，其特征在于，所述处理单元为一电脑装置。
18.一足板压力量测元件，其特征在于，包含一填充件，具有相对设置的一第一表面与一第二表面，所述第一表面用以接收所述足压；以及一特征板，具有一第三表面耦接于所述填充件的所述第二表面，所述第三表面具有多个相间设置的波峰与波谷。
19.根据权利要求18所述的足板压力量测元件，其特征在于，所述填充件为平面结构， 所述特征板为具微结构及表面喷砂的板。
20.根据权利要求18所述的足板压力量测元件，其特征在于，所述填充件为具有微结构的材料，所述特征板为平板结构，且以表面喷砂(毛玻璃)进行处理。
21.一种足压量测方法，其特征在于，包含接收一足压；撷取一特征板的影像，以获得所述足压在所述特征板上的分布影像，所述特征板具有多个相间设置的波峰与波谷；以及接收所述特征板的影像并进行一运算处理，以获得所述足压的分布信息。
22.根据权利要求21所述的足压量测方法，其特征在于，在撷取所述特征板的影像之后，还包括对所述特征板的影像进行一灰阶处理。
23.根据权利要求21所述的足压量测方法，其特征在于，在撷取所述特征板的影像之后，还包括对所述特征板的影像进行一截图处理。
24.根据权利要求21所述的足压量测方法，其特征在于，所述运算处理包括对所述特征板的影像进行二值化处理并计算所述特征板的影像包含的像素点数目。
全文摘要
本发明提供了一种足压量测装置和元件及其量测方法，包括足板压力量测元件，影像撷取单元以及处理单元配合使用，以获得足压的分布信息。而足板压力量测元件包括填充件、特征板，而填充件具有相对设置的第一表面与第二表面，第一表面用以接收足压，特征板具有第三表面耦接于填充件的第二表面，第三表面具有多个相间设置的波峰与波谷。影像撷取单元设置于特征板的一侧，用以撷取特征板的影像并传送至处理单元。
文档编号A61B5/22GK102283657SQ20101020684
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者汪家昌 申请人:汪家昌