本發明涉及測量裝置技術領域，更具體地說，涉及一種足部三維信息采集裝置。

背景技術：

隨著社會的快速發展和進步，生活水平的不斷提高，人們在選購鞋的時候對鞋的品質、款式等方面提出更多的新要求，更注重鞋的穿著舒適和外觀造型的美觀新穎。同時，從生物學的角度，由于每個人腳的形狀有差異，即便同一個人左右腳也不是完全對稱。因而不同人腳的形狀不同，為了制作出更符合不同個體需求的鞋靴，鞋靴的個性化定制是經濟發展和人民生活水平提高的必然結果。

鞋子的形狀取決于鞋楦的形狀，而鞋楦的形狀取決與腳的形狀。在制鞋中，鞋楦建模主要是通過測量腳的一些關鍵部位，總結出共性，有共性來構造曲面形狀，其中包括鞋楦底部，然后生成出鞋梢。所以，通過此鞋楦制作出來的鞋子并不能對腳有很好的適合性、適應性、衛生性。如果要使每個人的腳有很好的適合性、適應性、衛生性，則需要制作出具有個性化的鞋子，而個性化的鞋子需要通過有個性化的鞋楦來完成，個性化鞋楦的制作需要得到需要制作鞋子的人的腳型。現有技術中足部三維數據采集裝置大多只采集腳踝以下的三維數據，因而數據不全面。且采集速度較慢，效率低，精度也相對較低。

綜上所述，如何有效地解決足部三維數據采集數據不全面、精度較低等問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種足部三維信息采集裝置，該足部三維信息采集裝置的結構設計可以有效地解決足部三維數據采集數據不全面、精度較低的問題。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種足部三維信息采集裝置，包括機架、透明支撐平臺和U形臂移動平臺，所述機架上設置有豎直導軌，所述U形臂移動平臺能夠在豎直驅動裝置的帶動下沿所述豎直導軌移動，所述透明支撐平臺的底部設置有水平導軌，與所述水平導軌配合的設置有相機安裝架，所述相機安裝架能夠在水平驅動裝置的帶動下沿所述水平導軌移動；所述相機安裝架與所述U形臂移動平臺上分別固定有用于三維掃描數據的相機模塊。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述相機模塊包括用于提供線結構光源的激光器和用于成像的高速攝像機。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述透明支撐平臺為鋼化玻璃平臺。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述豎直驅動裝置包括馬達，所述馬達通過豎直同步帶帶動所述U形臂移動平臺豎直移動。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述水平驅動裝置包括馬達，所述馬達通過水平同步帶帶動所述相機安裝架水平移動。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述機架相對的兩側沿豎直方向分別設置有輔助導軌，所述U形臂移動平臺相對的第一臂和第二臂分別與所述輔助導軌配合。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述U形臂移動平臺上設置有多個所述相機模塊。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述第一臂上設置有至少一個所述相機模塊，且所述第二臂上設置有至少一個所述相機模塊。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，所述豎直導軌的行程不小于550mm。

優選地，上述足部三維信息采集裝置中，還包括與所述水平驅動裝置和所述豎直驅動裝置均電性連接的控制裝置。

本發明提供的足部三維信息采集裝置包括機架、透明支撐平臺、U形臂移動平臺、水平導軌、豎直導軌和相機安裝架。其中，U形臂移動平臺上固定有用于三維掃描數據的相機模塊，豎直導軌固定于機架上，U形臂移動平臺能夠在驅動裝置的帶動下沿豎直導軌移動，進而帶動相機模塊在豎直方向上移動進行掃描。水平導軌設置于透明支撐平臺的底部，與水平導軌配合的設置有相機安裝架，相機安裝架上固定有相機模塊。相機安裝架能夠在水平驅動裝置的帶動下沿水平導軌移動，因而帶動透明支撐平臺底部的相機模塊在水平方向移動進行掃描。

應用本發明提供的足部三維信息采集裝置進行足部掃描時，測量者側身自然站立在透明支撐平臺上。放置在透明支撐平臺下方的相機模塊在水平驅動裝置的帶動下移動，采集足底的三維數據。U形臂移動平臺在豎直驅動裝置的帶動下沿豎直方向移動，進而位于其上的相機模塊可以采集腳背小腿等部分的三維數據。根據采集到的三維數據可經過拼接程序合并成一組完整的足部三維數據。通過上述足部三維信息采集裝置，能夠方便的進行足部信息采集，且U形臂移動裝置豎直移動對小腿等部位的信息均能夠有效采集，使得足部數據更為全面。且通過U形臂移動平臺上的相機模塊與透明支撐平臺下方的相機模塊分別進行對應區域掃描獲取足部數據，精度較高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一個具體實施例的足部三維信息采集裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的俯視結構示意圖；

圖3為圖1的仰視結構示意圖；

圖4為足部三維信息采集裝置工作狀態示意圖。

附圖中標記如下：

機架1，豎直導軌2，水平導軌3，U形臂移動平臺4，透明支撐平臺5，相機模塊6，輔助導軌7。

具體實施方式

本發明實施例公開了一種足部三維信息采集裝置，以全面采集足部三維數據，提高數據采集的精度。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-圖4，圖1為本發明一個具體實施例的足部三維信息采集裝置的結構示意圖；圖2為圖1的俯視結構示意圖；圖3為圖1的仰視結構示意圖；圖4為足部三維信息采集裝置工作狀態示意圖。

在一個實施例中，本發明提供的足部三維信息采集裝置包括機架1、透明支撐平臺5、U形臂移動平臺4、水平導軌3、豎直導軌2和相機安裝架。

其中，機架1的具體結構可以不作限定，只需使其能夠對豎直導軌2等部件支撐即可。U形臂移動平臺4上固定有用于三維掃描數據的相機模塊6，豎直導軌2固定于機架1上，U形臂移動平臺4能夠在驅動裝置的帶動下沿豎直導軌2移動，進而帶動相機模塊6在豎直方向上移動進行掃描。U形臂移動平臺4，指包括U形臂的支架結構，也就是包括相對的第一臂和第二臂，第一臂的一端和第二臂的一端通過第三臂連接，從而形成U形結構。優選的，第一臂和第二臂均與第三臂垂直。根據需要二者也可以與第三臂呈預設夾角。

豎直導軌2與U形臂移動平臺4配合，以限制其移動路徑。二者具體的配合關系可以不作限定。具體豎直驅動裝置的結構此處也可以不作限定，相應的能夠與豎直導軌2配合即可。

相機模塊6固定于U形臂移動平臺4上，進而能夠隨U形臂移動平臺4同步移動。需要說明的是，此處及下文提到的相機模塊6指能夠進行三維數據掃描的裝置，其具體的結構及三維掃描原理可參考現有技術，此處不再贅述。根據足部數據采集的需要，可以相應的設置相機模塊6在U形臂移動平臺4上的固定位置，以便于全方位的采集足部三維數據。

水平導軌3設置于透明支撐平臺5的底部，與水平導軌3配合的設置有相機安裝架，相機安裝架上固定有相機模塊6。相機安裝架能夠在水平驅動裝置的帶動下沿水平導軌3移動，因而帶動透明支撐平臺5底部的相機模塊6在水平方向移動進行掃描。透平支撐平臺用于支撐測量者，也就是測量者站立于透明支撐平臺5上，由于支撐平臺是透明的，因而位于其下方的相機模塊6能夠正常采集足底的三維數據信息。水平導軌3設置于透明支撐平臺5的下方，與之配合的設置有相機安裝架，用于安裝相機模塊6。相機安裝架在水平驅動裝置的帶動下沿水平導軌3移動，從而帶動其上的相機模塊6水平移動，以掃描測試者的足底三維數據。具體水平導軌3的結構與相機安裝架的配合關系等此處不作具體限定。

應用本發明提供的足部三維信息采集裝置進行足部掃描時，測量者側身自然站立在透明支撐平臺5上。放置在透明支撐平臺5下方的相機模塊6在水平驅動裝置的帶動下移動，采集足底的三維數據。U形臂移動平臺4在豎直驅動裝置的帶動下沿豎直方向移動，進而位于其上的相機模塊6可以采集腳背小腿等部分的三維數據。根據采集到的三維數據可經過拼接程序合并成一組完整的足部三維數據。通過上述足部三維信息采集裝置，能夠方便的進行足部信息采集，且U形臂移動裝置豎直移動對小腿等部位的信息均能夠有效采集，使得足部數據更為全面。且通過U形臂移動平臺4上的相機模塊6與透明支撐平臺5下方的相機模塊6分別進行對應區域掃描獲取足部數據，精度較高。

具體的，相機模塊6可以包括用于提供線結構光源的激光器和用于成像的高速攝像機。其工作原理大致為：激光器投射的光束在空間中形成一窄的激光平面，等與被測物體表面相交時，便在物體表面形成一亮的光條。該光條隨之物體表面深度的變化以及可能存在的間隙而受到調制，表現在攝像機圖像中則是光條發生了畸變及不連續。因而通過高速攝像機的圖像即可獲取物體表面的三維信息。采用線光源能夠有效縮短掃描時間，圖像處理算法簡答。當然，根據需要也可以采用點結構光源或者多線結構光源等。

進一步地，透明支撐平臺5為鋼化玻璃平臺。鋼化玻璃平臺一方面具有良好的透光性，同時具有優異的支撐強度，能夠同時滿足對測試者的支撐及測試要求。當然，根據需要也可以采用其他常規的具有足夠支撐強度且能夠透光不影響相機模塊6數據采集的結構。

更進一步地，豎直驅動裝置包括馬達，馬達通過豎直同步帶帶動U形臂移動平臺4豎直移動。也就是采用豎直電動同步帶導軌，驅動U形臂移動平臺4豎直移動，結構簡單，便于控制。水平驅動裝置也可以包括馬達，馬達通過水平同步帶帶動相機安裝架水平移動。也就是水平方向上也采用水平電動同步帶導軌，驅動相機安裝架水平移動。為了便于數據采集，豎直電動同步帶導軌的行程優選的不小于550mm，水平電動同步帶導軌的行程優選的不小于500mm。因而能夠在上述區域內有效采集足部三維數據，使得數據更為全面。根據需要，驅動裝置也可以包括馬達，馬達帶動絲杠進一步帶動U形臂移動平臺4或者相機安裝架移動。

在上述各實施例的基礎上，機架1相對的兩側沿豎直方向分別設置有輔助導軌7，U形臂移動平臺4相對的第一臂和第二臂分別與輔助導軌7配合。也就是U形臂移動平臺4的第一臂與一側的輔助導軌7配合，第二臂與另一側的輔助導軌7配合。在輔助導軌7的導向作用下，U形臂移動平臺4能夠在豎直方向上平穩移動。優選的，豎直導軌2與U形臂移動平臺4的第三臂配合。為了減小U形臂移動平臺4沿輔助導軌7移動過程中的摩擦，可以通過滑塊或者滑動軸承與輔助導軌7配合。

上述實施例中，U形臂移動平臺4上設置有多個相機模塊6。也即是在U形臂移動平臺4的不同位置設置多個相機模塊6，從而從不同角度獲取測量者的小腿等部位的三維數據。具體的，可以在U形臂移動平臺4的前后左右四個角處分別設置相機模塊6，以從對應位置獲取三維數據。根據需要相機模塊6可以與U形臂移動平臺4可拆卸的固定連接，如在U形臂移動平臺4上設置卡接部，相機模塊6卡接于對應的卡接部即可，安裝方便。優選的，U形臂移動平臺4上設置多個卡接部，相機模塊6可選的與不同的卡接部卡接，以滿足不同的數據采集需要。

具體的，第一臂上設置有至少一個相機模塊6，且第二臂上設置有至少一個相機模塊6。因而能夠從相對的兩側進行數據采集。測量時，測量者可以站立于第一臂與第二臂之間，且腳尖朝向第一臂。

在上述各實施例的基礎上，豎直導軌2的行程不小于550mm。也就是U形臂移動平臺4能夠帶動其上的相機模塊6在不小于550mm的豎直范圍內進行掃描以獲取對應的三維數據，從而使足部三維掃描的數據更為全面。具體的行程數值可以綜合常用需要及空間占用等因素進行設置。

在上述各實施例的基礎上，還包括與水平驅動裝置和豎直驅動裝置均電性連接的控制裝置。進而測量時，控制裝置控制水平驅動裝置與豎直驅動裝置動作，帶動相應的相機模塊6進行掃描，獲取測量者的足部三維數據。自動化程度高，采集效率高。具體的，控制裝置還可以包括數據處理控制器，相機模塊6與數據處理控制器電性連接，并將測量獲得的三維數據發送至數據處理控制器。數據處理控制器則用于根據各相機模塊6的三維數據處理獲得完整足部三維數據。

以下以一個具體實施方式說明足部三維信息采集裝置的測量過程。測量者側身自然站立在鋼化玻璃掃描平臺上。將需要掃描的足部，放置在底端相機模塊6掃描區域的正上方，足部以上部分垂直放置在U型臂移動平臺的中心區域。PC機發出指令，通過運動控制器，對兩電動同步帶導軌進行運動控制，安裝在導軌上的相機模塊6實現同步運動。底端相機模塊6水平面上左右移動，采集足的三維數據，U型臂移動平臺在垂直方向上上下運動采集腳背小腿等部分的三維數據。所有采集的三維數據再輸入到PC機中，經過掃描數據拼接程序合并成一組完整的足部三維數據。

本申請提供的足部三維信息采集裝置采用兩套機器視覺移動采集平臺同時采集足部三維信息，一套位于透明支撐平臺5的底部，水平方向上左右移動，用于采集足底的三維數據；一套位于垂直方向安裝在U型臂移動平臺上，在垂直方向上上下移動用于采集腳背、小腿等豎直方向上的三維數據。由多個測量模塊同時測量腳部不同部分的獲得多組數據，再經數據拼接程序將其合并成一個完整的足部掃描數據。采集范圍大，可實現人足的全方位、大范圍的三維數據采集。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。