人体膝关节多角度辅助三维扫描装置

1.本发明属于扫描辅助装备技术领域，涉及膝关节辅助扫描设备，具体涉及人体膝关节多角度辅助三维扫描装置。


背景技术：

2.为了能方便全方位多角度地对人体膝关节深入研究，需要对人体膝关节进行数据收集，目前，实体数据扫描方式有接触式与非接触式，其中手持式三维扫描仪最为广泛，属于非接触式，其具备了灵活性、便携性、准确性高等特点。在采集数据样本时，现多采用人体膝关节标本进行测验采集，将人体膝关节标本通过石膏等材料固定，漏出关键部位。此方法的优点是扫描标本能够长时间固定保持不变，准确性高。不足之处是缺少膝关节不同角度的变化扫描、难以真实模拟人体肌肉、筋腱等与骨骼相互牵引发力导致的细微变化等。由此可见，对活体样本的数据采集，是非常有必要的。而活体样本数据扫描过程中，所产生的人体疲劳性等原因，无法保证膝关节角度、发力此类条件的恒定，因此，为得到准确可行的膝关节数据提供保障，需要一款能够保证活体样本系列参数保持不变的辅助装置，完成人体膝关节多角度的三维扫描作业。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，解决了现有技术中无法实现多角度扫描；无法保持被测者体态稳定的问题。
4.本发明所采用的技术方案是，人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，包括两个左右并列水平放置的底座圆盘，每个所述底座圆盘的一面圆心处均垂直圆面连接一个支撑杆外套筒，所述支撑杆外套筒内有同心组合的支撑杆内套筒，所述支撑杆外套筒一侧开有圆孔卡槽若干，还包括高度调节按钮，所述高度调节按钮固定在支撑杆内套筒一侧上，还包括护腿板，所述护腿板上有左右对称的挂耳，所述护腿板左右两侧还有第一绑带槽，还包括把手，所述把手用第一螺栓固定在挂耳上侧，所述支撑杆内套筒用第一螺栓固定在挂耳下侧，还包括角度调节器和小腿支撑板，所述角度调节器的一端通过第三螺栓与支撑杆外套筒的中段连接，所述角度调节器的另一端通过第二螺栓与小腿支撑固定连接，所述小腿支撑板左右两侧均有两个第二绑带槽。
5.本发明的特征还在于：
6.把手的下侧设置有u型槽。
7.把手通过第一螺栓与挂耳固定连接。
8.小腿支撑板，采取半包围的结构。
9.小腿支撑板两侧分别固定有第二绑带槽。
10.第二绑带槽有4个，且于小腿支撑板两侧均有两个。
11.高度调节按钮为一端开口的中空结构，高度调节按钮还包括下端限位结构，所述下端限位结构为绕高度调节按钮内腔周向的凸台结构，所述下端限位结构的一端设置有上
端限位结构，所述上端限位结构为一层环形台状结构，所述上端限位结构与高度调节按钮内腔顶部之间设有压簧。
12.角度调节器为一端大另一端小的纺锤结构，角度调节器还包括滑锁件，所述滑锁件为绕角度调节器一端外沿的滑片结构，所述角度调节器的一端设置有若干角度调节孔，所述角度调节孔为均匀设置在角度调节器一端的贯穿孔，所述角度调节孔内设置有限位柱。
13.本发明的有益效果是：利用装置设计的角度可调节性、小腿支撑板的支撑能量补偿以及支撑杆的高度调节的联动组合，来实现对人体膝关节三维扫描的多角度、多高度、全方位和稳定样本的功能，更加完整的对膝关节进行扫描，提高扫描准确性，降低扫描难度，减少被测者扫描期间的疲劳度。
附图说明
14.图1是本发明人体膝关节多角度辅助三维扫描装置的结构示意图；
15.图2是角度调节器的示意图；
16.图3是高度调节按钮的示意图；
17.图4是支撑杆内套筒的示意图。
18.图中，1.把手，2.护腿板，3.绑带槽，4.支撑杆内套筒，5.支撑杆外套筒，6.高度调节按钮，7.角度调节器，8.滑锁件，9.小腿支撑板，10.底座圆盘，11.下端限位结构，12.压簧，13.上端限位结构，14.限位柱，15.第一螺栓，16.第二螺栓，17.第一绑带槽，18.第二绑带槽，19.圆孔卡槽，20.第三螺栓，21.角度调节孔。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
20.人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，结合附图1，具体使用方式如下：
21.人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，包括两个左右并列水平放置的底座圆盘，每个所述底座圆盘的一面圆心处均垂直圆面连接一个支撑杆外套筒，所述支撑杆外套筒内有同心组合的支撑杆内套筒，所述支撑杆外套筒一侧开有圆孔卡槽若干，还包括高度调节按钮，所述高度调节按钮固定在支撑杆内套筒一侧上，还包括护腿板，所述护腿板上有左右对称的挂耳，所述护腿板左右两侧还有第一绑带槽，还包括把手，所述把手用第一螺栓固定在挂耳上侧，所述支撑杆内套筒用第一螺栓固定在挂耳下侧，还包括角度调节器和小腿支撑板，所述角度调节器的一端通过第三螺栓与支撑杆外套筒的中段连接，所述角度调节器的另一端通过第二螺栓与小腿支撑固定连接，所述小腿支撑板左右两侧均有两个第二绑带槽。
22.步骤1、根据被测者生理特征数据，通过按动高度调节按钮进行高度调节，以配合被测者的腿部特征；
23.步骤2、被测者握住把手，贴合u型槽，通过调整大腿与护腿板、小腿与小腿支撑板的贴合度，达到躯体稳定的状态；
24.步骤3、用柔性编织绑带固定住小腿；
25.步骤4、完成被测者腿部扫描即可。
26.人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，如图1所示：
27.把手1，主要利用造型的曲率，与手掌贴合，下侧的u型槽能更好地让被测者用手部去抓握，在使用装置前的装配过程以及使用装置中的调试、调节阶段，均可达到稳定样本的作用。
28.护腿板2的造型设计为半包的结构，符合人体腿部生理特征，能露出更多的被测者腿部，以及与角度调节器、支撑杆部件均可进行需求参数的调节，实现对被测者腿部的多角度、多高度、全方位和稳定被测者的扫描功能。
29.第一绑带槽17和第二绑带槽18，配合护腿板2和小腿支撑板9使用，柔性编织绑带通过第一、第二绑带槽一端与装置主体连接，另一端环绕被测者大腿部且固定，稳定被测者腿部。
30.支撑杆外套筒5，与支撑杆内套筒4呈同心圆组合，支撑杆外套筒5一侧有圆孔卡槽19若干，通过高度调节按钮6的调节功能，能够根据不同被测者腿部生理高度，进行所需的高度调节。
31.高度调节按钮6，如图3所示，其呈上下结构，高度调节按钮6固定连接在支撑杆内套筒4上，如图4所示，在高度调节按钮6整体工作时，支撑杆内套筒4在支撑杆外套筒5内部同心轴方向进行上下位移，高度调节按钮6的下端限位结构11具有一层环形台阶结构，与上段限位结构13的凸台结构相互约束，为支撑杆内套筒4在支撑杆外套筒5的高度调节提供了限位支撑保障。
32.角度调节器7，如图2所示，通过第二螺栓16与小腿支撑板9固定连接，角度调节器7另一端连接在支撑杆外套筒5的中段，用第三螺栓20进行连接，即可进行角度变化调节。
33.滑锁件8可以进行空位限定角度，其自身具有一个限位柱14，通过与不同角度的孔位约束和限制，就能达到多角度的设置功能。
34.小腿支撑板9，能够提供小腿支撑所需的接触面，主要为了在使用过程中保证所需的小腿夹角和维持被测者的稳定，较大程度的减少了被测者维持动作的肌肉疲劳感，降低了潜在风险，提高扫描精度。通过小腿支撑板9侧边的第二绑带槽18，用绑带固定样本，进一步提高站立稳定性。其造型特征是根据膝关节三维扫描的要求进行设计，由股骨为中心向腿部两侧延伸，采取半包围的结构，不仅能提高扫描的直接性，降低模型的二次处理成本，而且保证了小腿的稳定和支撑作用。
35.底座圆盘10，呈扁平化稳定型柱形，满足支撑杆内套筒4和支撑杆外套筒5连接、稳定和支撑需要，提升了装置整体的稳定性。

技术特征：
1.人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于：包括一对底座圆盘(10)，每个所述底座圆盘(10)的圆心处均垂直连接支撑杆外套筒(5)，所述支撑杆外套筒(5)内套有支撑杆内套筒(4)，所述支撑杆外套筒(5)一侧沿其长向开有若干圆孔卡槽(19)，所述支撑杆内套筒(4)的一侧固定有高度调节按钮(6)，所述支撑杆内套筒(4)的一端通过第一螺栓(15)与挂耳(3)固定连接，挂耳(3)上固定有与内套筒(4)延伸方向相同的护腿板(2)，所述挂耳(3)与护腿板(2)为一体式结构，所述护腿板(2)两侧设置有第一绑带槽(17)，所述挂耳(3)上有把手(1)，所述支撑杆外套筒(5)中段连接角度调节器(7)，所述角度调节器(7)的一端通过第三螺栓(20)与支撑杆外套筒(5)连接，所述角度调节器(7)的另一端还连接小腿支撑板(9)，所述小腿支撑板(9)通过第二螺栓(16)与角度调节器(7)固定连接，所述小腿支撑板(9)两侧均设置两个第二绑带槽(18)。2.根据权利要求书1所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，所述把手(1)的下侧设置有u型槽。3.根据权利要求书1所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，所述把手(1)通过第一螺栓(15)与挂耳(3)固定连接。4.根据权利要求书1所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，所述小腿支撑板(9)，采取半包围的结构。5.根据权利要求书4所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，小腿支撑板(9)两侧分别固定有第二绑带槽(18)。6.根据权利要求书5所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，所述第二绑带槽(18)有4个，且于小腿支撑板(9)两侧均有两个。7.根据权利要求书1所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，所述高度调节按钮(6)为一端开口的中空结构，高度调节按钮(6)还包括下端限位结构(11)，所述下端限位结构(11)为绕高度调节按钮(6)内腔周向的凸台结构，所述下端限位结构(11)的一端设置有上端限位结构(13)，所述上端限位结构(13)为一层环形台状结构，所述上端限位结构(13)与高度调节按钮(6)内腔顶部之间设有压簧(12)。8.根据权利要求书1所述人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，其特征在于，所述角度调节器(7)为一端大另一端小的纺锤结构，角度调节器(7)还包括滑锁件(8)，所述滑锁件(8)为绕角度调节器(7)一端外沿的滑片结构，所述角度调节器(7)的一端设置有若干角度调节孔(21)，所述角度调节孔(21)为均匀设置在角度调节器(7)一端的贯穿孔，所述角度调节孔(21)内设置有限位柱(14)。

技术总结
本发明公开了人体膝关节多角度辅助三维扫描装置，包括把手，护腿板，绑带槽，支撑杆内套筒，支撑杆外套筒，高度调节按钮，角度调节器，滑锁件，小腿支撑板，底座圆盘，下端限位结构，压簧，上端限位结构，限位柱，第一螺栓，第二螺栓，第一绑带槽，第二绑带槽，圆孔卡槽，第三螺栓。本发明利用装置设计的角度可调节性、小腿支撑板的支撑能量补偿以及支撑杆的高度调节的联动组合，来实现对人体膝关节三维扫描的多角度、多高度、全方位和稳定样本的功能，更加完整的对膝关节进行扫描，提高扫描准确性，降低扫描难度，减少被测者扫描期间的疲劳度。减少被测者扫描期间的疲劳度。减少被测者扫描期间的疲劳度。


技术研发人员：王旭鹏 赵嘉鑫 魏宇辰 霍东锋
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2022/5/25