CN105136338B - 一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于光纤传感器的传感原理，尤其是布拉格光纤光栅传感器具有测量灵敏度高、可采集高频信号的特点，提出了一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法。封装后的光纤光栅传感器固定在鞋子的不同位置，反应鞋子在静态与动态状态下的变形，当鞋子过大(小)时，传感器对变形信号不(很)敏感。通过基于光纤光栅传感器以及相应的数据采集以及相应的数据分析方法，可科学的判定鞋类的合脚性。

Description

一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法

技术领域

本发明涉及一种基于光纤光栅传感技术的鞋类合脚性评定方法，用定量的方式客观快速的评价鞋类合脚性，为鞋类合脚性的评价提供新的系统。

背景技术

近年来，常规的鞋类合脚性判定方法一般基于三维扫描技术为主，用于提取足部尺寸。Kouchi等利用自由变形技术来模拟人体三维足部脚型，为开发低成本扫描仪奠定了基础。Luximo等研究了一套低成本三维扫描系统，并进行了相应的开发与验证，以代替现有的昂贵的足部三维扫描系统。近年来的其他相关研究成果均以开发新型的合脚性或舒适性的扫描系统为主，一般均基于静态扫描的方法判断合脚性而未考虑在动态情况下的人的舒适性，即试穿者只能检测在不能做任何运动的情况下的舒适性/合脚性(成鞋的静态条件)，难以考虑试穿者在动态过程中的合脚性。

为了提高传统方法的可行性，研究人员希望采用三维扫描技术和问卷调查相结合的方式判断合脚性，如香港科技大学的Au等采用调查问卷的方法，研究中国香港地区女性鞋子的合脚性。香港理工大学的Luximon等提出一种基于二维图像的三维足部建模方法。这些研究亦多基于静态扫描技术结果进行合脚性判定，由于静态扫描技术的限制，难以考虑进行成鞋动态条件的合脚性研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑静态与动态相结合的方法，以全面掌握合脚性和人体感官的关系，完善现有的合脚性判断。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、在待测试的鞋子上至少安装温度传感器与应变传感器；

第二步、让不同的试穿者穿着安装有传感器的鞋子同时做一系列动作，在试穿者做动作的同时，收集温度传感器的温度数据与应变传感器的应变数据；

第三步、将鞋子的合脚度划分为不同等级，根据试穿者穿着鞋子的实际体验，选择相应的等级，同时，利用不同试穿者的温度数据对同一试穿者的应变数据进行补偿，得到每个试穿者的消除了温度影响的纯应变数据；

第四步、将每个试穿者根据实际体验得到的鞋子合脚度的等级与相同试穿者的纯应变数据进行比较，从而得到鞋子合脚度的不同等级的应变临界值；

第五步、利用与第一步至第三步相同的方法得到当前试穿者穿着同一鞋子的后得到的当前纯应变数据，将当前纯应变数据与鞋子合脚度的不同等级的应变临界值相比较，得到当前试穿者穿着该鞋子的合脚度。

优选地，在所述第一步中，所述温度传感器与所述应变传感器布设位置包括鞋尖、鞋子的两侧、鞋底的前中后部、以及鞋跟部位。

优选地，在所述第三步中，将鞋子的合脚度划分为：非常挤、较挤、舒适、较大、非常大。

本发明基于光纤传感器的传感原理，尤其是布拉格光纤光栅传感器具有测量灵敏度高、可采集高频信号的特点，开发一套可以对鞋子进行合脚性评估的新型系统。封装后的光纤光栅传感器固定在鞋子的不同位置，反应鞋子在静态与动态状态下的变形，当鞋子过大(小)时，传感器对变形信号不(很)敏感。通过基于光纤光栅传感器以及相应的数据采集以及相应的数据分析方法，可科学的判定鞋类的合脚性。

本发明与前人主要参考的专利的不同，如已经公开的专利如专利号CN101339640A提出的基于网络平台的鞋类定系统与方法与本发明的不同之处在于依赖的技术不同，本发明主要基于光纤传感技术分析鞋类的合脚性。另外的专利如专利号CN 200980381Y提出的一种根据所测脚部尺寸选择鞋号的装置，主要是依靠测量足部不同部位的尺寸以对相应适合尺寸的鞋子进行匹配，与本发明所依靠的技术大不相同。

本发明消除了温度对鞋子变形的影响，对鞋子在不同状态下的变形(即应变场)进行分析，该类型的应变场反应了人体足部与鞋子的接触作用：如当鞋子偏小时鞋子因挤压足部会产生较大的变形，反则反之。通过设定相应的舒适度与鞋子的动态与镜头变形场(或应变场)的关联标准，进而得到鞋子合脚性的结论。

本发明提供的基于光纤光栅传感技术的动静态方式相结合的鞋类合脚性评定方法，用定量的方式客观快速的评价鞋类合脚性，为鞋类合脚性的评价提供新的思路。本发明可以用于如商店的鞋子合脚性评估、鞋子的个性化定制、高级客户特殊类型的鞋子的定制等等。

附图说明

图1为本发明所使用的系统框图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明使用的系统主要包括：光纤温度传感器1、光纤光栅应变传感器2、常规仪器3、信息共享模块4、人体试验调查模块5、基于以上信息集合的信息共享与数据分析模块6、预判系统7、以及合脚性结论模块8。其中，光纤温度传感器1与光纤光栅应变传感器2用来采集鞋子表面的温度与动静态状态下的应变信息。常规仪器3用来采集一些基本的鞋子的信息与足部的尺寸信息。信息共享模块4将所有的温度与应变信息进行整理分析。人体试验调查模块5用于通过调查问卷方式研究人体的舒适度与鞋子、足部尺寸的关系。信息共享与数据分析模块6、预判系统7、以及合脚性结论模块8通过分析判断得到最终的鞋子舒适性的结论。

本发明旨在利用光纤光栅传感技术测量鞋子在静态与动态状态下的应变场信息，将此应变场信息进行处理以反应人体与鞋子的接触作用，接触作用力以及相应的变形的大小直接反映了人体的舒适程度，以此特点量化的分析鞋类的合脚性。本发明包括以下步骤：

第一步、在待测试的鞋子上安装封装好的光纤光栅温度与应变传感器，传感器的布设位置包括鞋尖、鞋子的两侧、鞋底的前中后部、以及鞋跟部位，将所有的传感器通过光缆与传感器信号采集仪连接并对所有的传感器进行信号测试以确保传感器性能良好；

第二步、让不同的试穿者穿着安装有传感器的鞋子同时做一系列动作，包括静止不动(静态)与步行、跑步、跳跃等动作(动态)其中步行速度约5千米/小时、奔跑速度约10千米/小时、以及跳跃状态下(跳跃高度约20厘米)，在试穿者做动作的同时，收集温度传感器的温度数据与应变传感器的应变数据；

第三步、将鞋子的合脚度划分为非常挤、较挤、舒适、较大、非常大五类，根据试穿者穿着鞋子的实际体验，选择相应的类别，同时，利用不同试穿者的温度数据对同一试穿者的应变数据进行补偿，得到每个试穿者的消除了温度影响的纯应变数据；

第四步、将每个试穿者根据实际体验得到的鞋子合脚度的等级与相同试穿者的纯应变数据进行比较，从而得到鞋子合脚度的不同等级的应变临界值；

第五步、利用与第一步至第三步相同的方法得到当前试穿者穿着同一鞋子的后得到的当前纯应变数据，将当前纯应变数据与鞋子合脚度的不同等级的应变临界值相比较，得到当前试穿者穿着该鞋子的合脚度。

Claims (3)

1.一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、在待测试的鞋子上至少安装光纤温度传感器与光纤光栅应变传感器；

第二步、让不同的试穿者穿着安装有传感器的鞋子同时做一系列动作，在试穿者做动作的同时，收集光纤温度传感器的温度数据与光纤光栅应变传感器的应变数据；

第三步、将鞋子的合脚度划分为不同等级，根据试穿者穿着鞋子的实际体验，选择相应的等级，同时，利用不同试穿者的温度数据对同一试穿者的应变数据进行补偿，得到每个试穿者的消除了温度影响的纯应变数据；

第四步、将每个试穿者根据实际体验得到的鞋子合脚度的等级与相同试穿者的纯应变数据进行比较，从而得到鞋子合脚度的不同等级的应变临界值；

第五步、利用与第一步至第三步相同的方法得到当前试穿者穿着同一鞋子的后得到的当前纯应变数据，将当前纯应变数据与鞋子合脚度的不同等级的应变临界值相比较，得到当前试穿者穿着该鞋子的合脚度。

2.如权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法，其特征在于，在所述第一步中，所述光纤温度传感与所述光纤光栅应变传感器布设位置包括鞋尖、鞋子的两侧、鞋底的前中后部、以及鞋跟部位。

3.如权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的鞋类合脚性评价方法，其特征在于，在所述第三步中，将鞋子的合脚度划分为：非常挤、较挤、舒适、较大、非常大。