一种基于接触压力测量的胸围测定方法与流程

本发明涉及人体尺寸数据测量技术领域，特别是涉及一种基于接触压力测量的胸围测定方法。

背景技术：

智能服装是将微电子技术与服装结合的产物，它不仅能够事先设定适时的采集信号，而且可以对信号做出处理和反馈。在智能穿戴产品中智能衣服与其他智能产品相比具有覆盖人体面积大，传感器接触点多，采集测量到的体征数据广的优势，是众多智能穿戴产品中最具发展潜力的产品。

将普通的传感器置入服装中使之达到智能的效果，往往会因为传感器本身功能的单一，物理性质的局限性等等因素而使得智能服装的舒适性、耐用性、功能性都受到极大的阻碍。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于接触压力测量的胸围测定方法，能够使人在穿上服装的同时立即测量出胸围的大小并保持了服装的舒适性和耐用性等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于接触压力测量的胸围测定方法，包括以下步骤：

(1)制作柔弹性化的导线；

(2)阵列化传感单元：将压阻橡胶固定在两个电极之间形成传感单元，并将多个传感单元排列成阵列形式，再由柔弹性化的导线将位于压阻橡胶上侧的电极在行的方向上进行连接，将位于压阻橡胶下侧的电极在列的方向上进行连接；

(3)制定电子皮肤：将阵列化的传感单元放入多孔PDMS中，其中，多孔PDMS上孔的位置与压阻橡胶对应，在压阻橡胶上下两个电极上放置压阻圆片，将行向金属层铺设在压阻橡胶上的柔弹性化的导线上，将列向金属层铺设在压阻橡胶下的柔弹性化的导线上，再在上层金属层的上表面铺设上电极层，在下层金属层的下表面铺设下电极层；所述上电极层上均设有触点，所述上电极层上触点的位置与压阻橡胶上的电极的位置相对应；

(4)将制定得到的电子皮肤置入紧身服装的胸围测量处，当人穿上服装后，胸口处的电子皮肤会受到不同程度大小的压力从而产生不同的电压，根据电压与胸围大小的数学模型得到具体胸围。

所述步骤(1)具体为：将一块塑料板加工成固化模具，先用酒精淸洗模具内部及表面，之后放入恒温炉保持0.5-3小时后取出，用针管将银纳米线溶液均匀滴于模具的小沟壑中，待酒精中的乙醇蒸发之后，银纳米线将形成交错的导电网；其中恒温炉的温度保持在40-60摄氏度。

所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括将列方向的电极全部被设定为零电压值。

所述步骤(3)中触点为利用PDMS和模具制作的球形凸起。

所述步骤(3)中金属层由金-Au通过电子束蒸镀和磁控溅射形成的，厚度控制在30-50mm。

所述步骤(3)中的电子皮肤采用氧等离子体处理封装。

所述步骤(4)中的数学模型根据实验结果建立。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用以银纳米线和高分子材料制成的导电纤维形成一块柔性的平行导线阵列——柔性压力传感器阵列，可将该材料视作具有传感性能的电子皮肤置入服装中并与服装完美贴合。再在多次实验的基础上根据每个人胸围大小不同从而令柔性压力传感器阵列产生不同的压力的特性测量出每个人的胸围大小。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是压阻式传感器阵列的结构图；

图3是采用零电位法后每个传感单元的等效电路图；

图4是电子皮肤结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于接触压力测量的胸围测定方法，包括以下步骤：

(1)制作柔弹性化的导线。具体为：将一块塑料板加工成固化模具，先用酒精淸洗模具内部及表面，之后放入恒温炉保持0.5-3小时后取出，用针管将银纳米线溶液均匀滴于模具的小沟壑中，待酒精中的乙醇蒸发之后，银纳米线将形成交错的导电网；其中恒温炉的温度保持在40-60摄氏度。本实施方式中银纳米线的型号为SLV-NW-90ETH，恒温炉的温度为50摄氏度，保持1小时。

(2)阵列化传感单元：将压阻橡胶固定在两个电极之间形成传感单元，并将多个传感单元排列成阵列形式，再由柔弹性化的导线将位于压阻橡胶上侧的电极在行的方向上进行连接，将位于压阻橡胶下侧的电极在列的方向上进行连接，形成如图2所示的结构。该结构由相互平行的电极构成，压阻橡胶的外接引线，上(行)电极与下(列)电极相互垂直，压阻橡胶固定在电极上、下交叉的中间，上、下电极与压阻橡胶共同构成压力传感单元组成压力传感器阵列。

采用行列电极式布置形式的压阻式传感器阵列相邻传感单元间的电信号易产生相互影响，因此本实施方式采用了零电位法来降低这种影响。

在零电位法中，电压被依次施加到每一行上，其余行的电压均被设定为零，所有列方向的末端与信号读取电路相选全部被设定为零电压值，这种处理方式可以消除行列电极由于泄露电阻造成的测量误差，使用零电位法后每个传感单元信号读取的等效电路如图3所示。其中V_in为电路输入的恒定电压，R_i,j表示第i行、第j列的传感单元受压后的电阻值，R_ref为阻值恒定的分压电阻，V_out为输出电压

(3)制定电子皮肤：如图4所示，将阵列化的传感单元放入多孔PDMS中，其中，多孔PDMS上孔的位置与压阻橡胶对应，在压阻橡胶上下两个电极上放置压阻圆片，将行向金属层铺设在压阻橡胶上的柔弹性化的导线上，将列向金属层铺设在压阻橡胶下的柔弹性化的导线上，再在上层金属层的上表面铺设上电极层，在下层金属层的下表面铺设下电极层；所述上电极层上设有触点，所述上电极层上触点的位置与压阻橡胶上的电极的位置相对应。本实施方式中PDMS的型号可以为Sylgard 184，该多孔PDMS主要起到三个作用，分别是：分离压阻圆片，降低传感单元的串扰；增加中间层的柔弹性；吸收拉伸时的形变，从而降低测量误差。

其中，触点是指在生物体表的感觉点中用于感觉触觉的非连续点，触点一般分布在全身皮肤和开口部等容易与外部接触的体表部。本实施方式的电子皮肤在与每个传感单元对应的位置上，利用PDMS和模具制作了球形凸起以实现类似触点的功能。本实施方式中所用金属层主要是由金-Au通过电子束蒸镀和磁控溅射形成的，厚度控制在30-50mm，纳米级厚度和金良好的柔性、延展性等并不会影响电子皮肤的柔弹性。

电子皮肤制作完成后，还可以使用氧等离子体处理固化，固化后的PDMS表面产生了大量的Si-OH基团，表现较强的亲水性。利用这一特性，可以将以PDMS为基底的的各层封装成一体而不再引入粘合剂层，降低了电子皮肤的厚度，提高了整体结构的柔弹性。

(4)将制定得到的电子皮肤置入紧身服装的胸围测量处，当人穿上服装后，胸口处的电子皮肤会受到不同程度大小的压力从而产生不同的电压，根据电压与胸围大小的数学模型得到具体胸围。

其中，数学模型根据实验结果建立，由于不同胸围大小的女性在穿上该紧身服装后，胸口处的电子皮肤会受到不同程度大小的压力从而产生不同的电压。为了确定不同胸围大小对应压力的范围，需要寻找不同胸围的女性进行多次重复试验从而确定每一胸围所对应的电压范围。根据上述试验结果便可建立电压与胸围大小的数学模型，模型建立完成后可在女性穿上智能服装的同时，因为胸围大小不同而产生的不同压力转换成胸围大小显示给穿戴者或者用户。