一種壓力測量腳墊的製作方法

2023-06-05 03:43:56

一種壓力測量腳墊的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓力測量腳墊，該壓力測量腳墊上的壓力傳感器採用模塊化設計，每個壓力傳感器模塊包括稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器，所述稱重式壓力傳感器為壓力應變片，所述膜片式壓力傳感器為集成了多個膜片壓力測點的壓力膜片。本實用新型提供的壓力測量腳墊，同時利用了稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器，稱重式壓力傳感器用於測量腳部壓力絕對大小，膜片式壓力傳感器用於測量雙腳與地面接觸輪廓和相對壓力分布，通過將壓力傳感器模塊化設計，使得壓力墊易於被拆分運輸以及易於擴展壓力墊的測量區域大小。
【專利說明】
一種壓力測量腳墊
技術領域
[0001]本實用新型屬於運動及醫療技術領域，特別是涉及一種壓力測量腳墊。
【背景技術】
[0002]在運動及醫療領域中，對於腳部壓力的測量可用於指導運動員的腳部發力及患者的康復性訓練。已有的腳部壓力測試技術主要包括:利用壓力應變片技術製成的稱重裝置，測量雙腳壓力的數值。其壓力大小測量精準，可以得到雙腳壓力的總和，但無法細緻測量腳與地面的接觸區域和壓力在地面上的分布情況。利用膜片式壓力傳感器製成的壓力墊，用於測試雙腳於地面的接觸區域和壓力在該區域上的分布情況，由於力在壓力墊上被分散，其壓力測量無法給出每隻腳對於地面壓力的精確大小。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的就在於克服現有技術的不足，提供一種同時測量腳部壓力絕對大小、雙腳與地面接觸輪廓和相對壓力分布的壓力測量腳墊。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種壓力測量腳墊，包括至少一塊壓力板，所述壓力板包括壓力板底板、至少一個傳感器底殼、至少一個傳感器模塊、至少一塊壓力板信號採集板，其中，所述傳感器底殼固定於壓力板底板上;所述傳感器模塊和壓力板信號採集板固定於傳感器底殼上;所述壓力板信號採集板設有採集接口及輸出接口，其通過採集接口與所述傳感器模塊連接，以實現信號採集，再通過輸出接口將數據輸出；所述傳感器模塊包括膠墊、稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器，所述稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器設置於膠墊和傳感器底殼之間。
[0005]進一步的，所述傳感器模塊的稱重式壓力傳感器為壓力應變片，所述壓力應變片用於測量壓力的精確大小，所述膜片式壓力傳感器為壓力膜片，所述壓力膜片提供一定面積的壓力測量，用於測量腳部在地面上的輪廓及腳部壓力的相對分布趨勢，壓力膜片上設置有多個壓力測點，每個測點都相當於一個實際上提供測量功能的膜片傳感器;所述膠墊包括上膠墊和下膠墊，所述傳感器模塊的具體結構為:從上至下包括上膠墊、下膠墊、壓力膜片、壓力膜片墊板、壓力板上蓋、應變片墊板及壓力應變片，其中，所述上膠墊下表面設有多個固定孔，所述下膠墊上表面設有多個與上述固定孔對應的固定柱，兩者通過壓合連接固定，另外，所述下膠墊、壓力膜片、壓力膜片墊板及壓力板上蓋與所述傳感器底殼通過等高螺絲連接，所述應變片墊板及壓力應變片疊設於所述壓力板上蓋與所述傳感器底殼之間，所述壓力應變片設置於所述傳感器底殼的凹槽中；所述上膠墊、下膠墊、壓力膜片墊板為矽膠或橡膠材質，確保腳部壓力以原有的分布趨勢傳遞至壓力膜片;所述壓力板上蓋和應變片墊板為硬質材料，使壓力應變片作為整個壓力傳感器模塊的支撐結構，以測量壓力的精確大小。
[0006]進一步的，所述等高螺絲還設有等高螺絲護套用於保護等高螺絲。
[0007]進一步的，所述等高螺絲分為光滑部分和螺紋部分，所述等高螺絲的光滑部分的長度大於下膠墊、壓力膜片、壓力膜片墊板及壓力板上蓋的厚度之和，使得壓力板上蓋與傳感器底殼之間存在間隙，傳感器底殼對壓力板上蓋並不提供支撐力。
[0008]進一步的，所述傳感器模塊的壓力應變片為4個，分別設於傳感器底殼的四個角的凹槽中。
[0009]進一步的，所述下膠墊固定柱正對壓力膜片測點，使壓力在測點部位適當分布，但不影響壓力膜片上的壓力分布趨勢。
[0010]進一步的，所述壓力板包括並排的4個傳感器底殼，每個傳感器底上設有2個傳感器模塊，所述傳感器模塊分別通過接口和壓力板信號採集板連接。
[0011]進一步的，所述壓力板為一塊時，所述壓力板信號採集板的輸出接口以有線或無線的方式與上位機直接通訊連接。
[0012]進一步的，所述壓力板為兩塊或多塊時，所述壓力測量腳墊還包括基座，所述兩塊或多塊壓力板並排固設於基座上，所述基座在多塊壓力板的一側還設置有基座信號採集板，所述基座信號採集板設有採集接口及輸出接口，通過採集接口與壓力板信號採集板的輸出接口連接，通過輸出接口以有線或無線的方式與上位機通訊連接。
[0013]進一步的，所述基座信號採集板外還可設置有基座信號採集板蓋板。
[0014]進一步的，所述壓力測量腳墊還設置有左燈條和右燈條，當壓力板為一塊時，所述壓力板信號採集板還設置有處理器；當壓力板為兩塊或兩塊以上時，所述基座信號採集板還設置有處理器;上述處理器通過輸出接口分別與左燈條與右燈條相連，所述處理器通過採集到的數據計算雙腳的壓力大小，所述左燈條和右燈條通過LED燈的亮燈數量或者亮度描述左右腳壓力百分比，所述LED燈隨腳部壓力百分比的增加而逐步點亮，當運動員的左腳壓力較高，其右腳壓力較小，則左燈條亮燈區域較長，右燈條亮燈區域較短，當重力完全集中於一隻腳上時，則一邊的燈條完全亮起而另外一邊的燈條完全熄滅。
[0015]進一步的，所述左燈條及右燈條為包括多個LED燈的燈管，或者為一整體的LED燈管。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]1、本實用新型提供的壓力測量腳墊，同時利用了稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器，稱重式壓力傳感器用於測量腳部壓力絕對大小，膜片式壓力傳感器用於測量雙腳與地面接觸輪廓和相對壓力分布，能測量出每隻腳對於地面壓力的精確大小；
[0018]2、通過使用等高螺絲實現了腳部壓力以原有的分布趨勢傳遞至膜片式壓力傳感器以及腳部壓力以原有大小傳遞至稱重式壓力傳感器；
[0019]3、通過將壓力傳感器模塊化設計，使得壓力墊易於被拆分運輸以及易於擴展壓力墊的測量區域大小。
【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型的使用場景不意圖；
[0021 ]圖2為實施例1的壓力測量腳墊的結構示意圖；
[0022]圖3為實施例1中壓力板的結構示意圖；
[0023]圖4為實施例1中傳感器模塊的結構示意圖；
[0024]圖5為實施例1的等高螺絲連接部位的截面示意圖；
[0025]圖6a為實施例1的傳感器模塊主視圖；
[0026]圖6b為實施例1的下膠墊與壓力膜片連接部位的截面放大示意圖；
[0027]圖7為實施例1的壓力膜片的結構示意圖；
[0028]圖8為實施例1的左燈條及右燈條使用狀態示意圖；
[0029]圖9為實施例1的左燈條及右燈條的一種具體結構示意圖；
[0030]圖10為實施例1的信號採集流程方框示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖及實施例對實用新型進一步說明，但不用來限制本實用新型的範圍。
[0032]如圖1所示，本實用新型的使用場景結構示意圖，運動員或患者站在壓力測量腳墊101上進行運動，壓力測量腳墊101則檢測運動員或患者各只腳的精確壓力大小102、每隻腳和地面的接觸區域以及每隻腳在壓力測量腳墊上的壓力分布103，壓力測量腳墊用過接口將數據傳輸至上位機，並生成雙腳壓力大小、接觸區域和壓力分布的圖像。
[0033]實施例1
[0034]如圖2及圖3所示，本實施例提供的該種壓力測量腳墊，包括壓力板201、基座202、左燈條203及右燈條204，本實施例中，所述壓力板201設有四塊，分別是第一壓力板2011、第二壓力板2012、第三壓力板2013、第四壓力板2014，壓力板201的作用為採集壓力信號，所述第一壓力板2011、第二壓力板2012、第三壓力板2013、第四壓力板2014分別並排固設於基座202之上，所述左燈條203及右燈條204分別設於第一壓力板2011及第四壓力板2014外側，所述每個壓力板201上分別包括四個傳感器底殼302，每個傳感器底殼302上設有兩個傳感器模塊303，所述基座202上還設有基座信號採集板205及基座信號採集板蓋板206，所有基座信號採集板205設有處理器及多個採集接口和多個輸出接口，所述基座信號採集板205的採集接口分別與第一壓力板2011、第二壓力板2012、第三壓力板2013、第四壓力板2014設置的壓力板信號採集板304的輸出接口相連，所述基座信號採集板205的輸出接口分別與左燈條203及右燈條204相接，還通過輸出接口採用有線或無線的方式與上位機通訊連接，所述基座信號採集板蓋板206設於基座信號採集板205之上，對其起保護作用。
[0035]如圖3所示，所述壓力板201包括壓力板底板301、四個傳感器底殼302、八個傳感器模塊303、一塊壓力板信號採集板304，所述傳感器底殼301分別為並排設置的第一傳感器底殼3021、第二傳感器底殼3022、第三傳感器底殼3023及第四傳感器底殼3024，其分別固定於壓力板底板301上，每個所述傳感器底殼302分別安放有兩個傳感器模塊303，其底部還設置有放置壓力板信號採集板304的凹槽305，所述壓力板信號採集板304上設有多個採集接口，其一端還設有輸出接口，所述壓力板信號採集板304的採集接口分別與各傳感器模塊303連接，以實現信號採集，所述壓力板信號採集板304的輸出接口與上述基座信號採集板205的採集接口連接，以將從各傳感器模塊303採集到的數據傳送到基座信號採集板205。
[0036]如圖4所示，其為本實施例中傳感器模塊的結構示意圖。所述傳感器模塊303從上至下包括:上膠墊401、下膠墊402、壓力膜片403、壓力膜片墊板404、壓力板上蓋405、應變片墊板406及壓力應變片407，其中，所述上膠墊401下表面設有多個固定孔，所述下膠墊402上表面設有多個與上述固定孔對應的固定柱4021，兩者通過壓合連接固定，另外，所述下膠墊402、壓力膜片403、壓力膜片墊板404及壓力板上蓋405與所述傳感器底殼302通過等高螺絲408連接，所述應變片墊板406及壓力應變片407分別為4個，其疊設於所述壓力板上蓋405與所述傳感器底殼302之間，所述壓力應變片407設置於所述傳感器底殼302四個角上設置的凹槽中，所述凹槽限制壓力應變片407不能水平位移;所述上膠墊401、下膠墊402、壓力膜片墊板404為矽膠或橡膠材質，確保腳部壓力以原有的分布趨勢傳遞至壓力膜片403;所述壓力板上蓋405和應變片墊板406為硬質材料，使壓力應變片407作為整個壓力傳感器模塊303的支撐結構，以測量壓力的精確大小。
[0037]如圖5所示，其為本實施例的等高螺絲連接部位的截面示意圖。所述等高螺絲408分為光滑部分4081和螺紋部分4082，所述光滑部分4081的長度大於下膠墊402、壓力膜片
403、壓力膜片墊板404、壓力板上蓋405的厚度之和，使得壓力板上蓋405與傳感器底殼302之間存在間隙，傳感器底殼302對壓力板上蓋並405不直接提供支撐力，由壓力應變片407作為整個壓力傳感器模塊303的支撐結構。
[0038]如圖6a所示，其為本實施例的傳感器模塊主視圖，壓力板上蓋405完全由壓力應變片407提供支撐力，而傳感器底殼302對壓力板上蓋405不直接提供支撐力，因此，通過壓力應變片407可測得壓力數值的精確大小。
[0039]如圖6b所示，其為本實施例的下膠墊與壓力膜片連接部位的截面放大示意圖，所述下膠墊402固定柱4021正對壓力膜片403測點，使壓力在測點部位適當分布，但不影響壓力膜片403上的壓力分布趨勢。
[0040]如圖7所示，其為本實施例的壓力膜片的結構示意圖，所述壓力膜片403上集成了多個壓力膜片測點4031，每個壓力膜片測點4031實際提供了壓力的測量功能。壓力膜片403上還集成了電路和信號接口 4032，信號接口 4032連接於壓力板信號採集板304的採集接口上，並通過壓力板信號採集板304建立起與基座信號採集板205的模擬信號通道。
[0041]如圖8所示，其為本實施例的左燈條及右燈條使用狀態示意圖，所述左燈條203和右燈條204設置於壓力測量膠墊101兩側，並分別與基座信號採集板(圖中未標示)相連，所述基座信號採集板設置有處理器及多個採集接口和多個輸出接口，所述處理器通過輸出接口分別與左燈條203與右燈條204相連，所述處理器將採集接口獲取的數據計算雙腳的壓力大小，所述左燈條203和右燈條204通過LED燈的亮燈數量或者亮度描述左右腳壓力百分比，所述LED燈隨腳部壓力百分比的增加而逐步點亮，如圖所示，當運動員的左腳壓力較高，其右腳壓力較小，則左燈條203亮燈區域較長，右燈條204亮燈區域較短，當重力完全集中於一隻腳上時，則一邊的燈條完全亮起而另外一邊的燈條完全熄滅。
[0042]如圖9所示，其為本實施例的左燈條及右燈條的一種具體結構示意圖，所述左燈條及右燈條為分布有多個LED燈901的燈管，用於顯示左右腳的壓力分布情況，其LED燈901隨腳部壓力百分比的增加而逐步點亮。另外，所述左燈條及右燈條可採用整體的LED燈管，通過整體LED燈管的明暗情況來描述左右腳壓力的分布情況。
[0043]如圖10所示，其為本實施例的信號採集流程方框示意圖，所述基座信號採集板上設置有多個採集接口，可橫向連接若干個壓力板信號採集板，所述壓力板信號採集板分別與所在壓力板上所有的傳感器模塊相連，提供傳感器模塊的信號採集功能。通過增加壓力板及傳感器模塊數量，可提供更大的測量範圍。所述基座信號採集板採集數據後進行計算，並將計算結果通過輸出接口以有線或無線的方式發送至上位機，上位機利用該數據進行進一步的分析或視覺呈現。在本實施例中，基座信號採集板還根據數據計算雙腳壓力分布情況，並通過輸出接口連接燈條接口控制左燈條和右燈條進行視覺呈現。
【主權項】
1.一種壓力測量腳墊，其特徵在於，包括至少一塊壓力板，所述壓力板包括壓力板底板、至少一個傳感器底殼、至少一個傳感器模塊、至少一塊壓力板信號採集板，其中，所述傳感器底殼固定於壓力板底板上;所述傳感器模塊和壓力板信號採集板固定於傳感器底殼上;所述壓力板信號採集板設有採集接口及輸出接口，其通過採集接口與所述傳感器模塊連接，以實現信號採集，再通過輸出接口將數據輸出；所述傳感器模塊包括膠墊、稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器，所述稱重式壓力傳感器和膜片式壓力傳感器設置於膠墊和傳感器底殼之間。2.根據權利要求1所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述傳感器模塊的稱重式壓力傳感器為壓力應變片，所述膜片式壓力傳感器為壓力膜片，壓力膜片上設置有多個壓力測點，每個測點都相當於一個實際上提供測量功能的膜片傳感器;所述膠墊包括上膠墊和下膠墊，所述傳感器模塊的具體結構為:從上至下包括上膠墊、下膠墊、壓力膜片、壓力膜片墊板、壓力板上蓋、應變片墊板及壓力應變片，其中，所述上膠墊下表面設有多個固定孔，所述下膠墊上表面設有多個與上述固定孔對應的固定柱，兩者通過壓合連接固定，另外，所述下膠墊、壓力膜片、壓力膜片墊板及壓力板上蓋與所述傳感器底殼通過等高螺絲連接，所述應變片墊板及壓力應變片疊設於所述壓力板上蓋與所述傳感器底殼之間，所述壓力應變片設置於所述傳感器底殼的凹槽中。3.根據權利要求2所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述等高螺絲還設有等高螺絲護套。4.根據權利要求2所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述等高螺絲分為光滑部分和螺紋部分，所述等高螺絲的光滑部分的長度大於下膠墊、壓力膜片、壓力膜片墊板及壓力板上蓋的厚度之和。5.根據權利要求2所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述傳感器模塊的壓力應變片為4個，分別設於傳感器底殼的四個角的凹槽中。6.根據權利要求2所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述下膠墊固定柱正對壓力膜片測點。7.根據權利要求1所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述壓力板包括並排的4個傳感器底殼，每個傳感器底上設有2個傳感器模塊，所述傳感器模塊分別通過接口和壓力板信號採集板連接。8.根據權利要求1所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述壓力板為一塊時，所述壓力板信號採集板的輸出接口以有線或無線的方式與上位機直接通訊連接。9.根據權利要求1所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述壓力板為兩塊或多塊時，所述壓力測量腳墊還包括基座，所述兩塊或多塊壓力板並排固設於基座上，所述基座在多塊壓力板的一側還設置有基座信號採集板，所述基座信號採集板設有採集接口及輸出接口，通過採集接口與壓力板信號採集板的輸出接口連接，通過輸出接口以有線或無線的方式與上位機通訊連接。10.根據權利要求8或9所述的一種壓力測量腳墊，其特徵在於，所述壓力測量腳墊還設置有左燈條和右燈條，所述壓力板信號採集板或基座信號採集板還設置有處理器，所述處理器通過輸出接口分別與左燈條與右燈條相連，所述左燈條及右燈條為包括多個LED燈的燈管，或者為一整體的LED燈管。
【文檔編號】G01L1/00GK205719347SQ201620534554
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】陳燕, 陳進
【申請人】上海英詩帕信息科技有限公司