數位化力學測量楦頭及其信號獲取和分析方法
2023-07-29 23:42:51
數位化力學測量楦頭及其信號獲取和分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種數位化力學測量楦頭，具體是通過楦頭、三維力學拉壓傳感器、信號放大器、數據採集卡、數據採集系統軟體、數據線的組合而成。鞋幫面套在數位化力學測量楦頭上之後，鞋幫面對楦頭的作用力通過楦頭前半部分和楦頭後半部分傳遞到三維力學拉壓傳感器上，使其發生應變，導致其電阻值發生變化，從而產生電壓變化，電壓變化經過信號放大器進行處理，數據採集卡採集卡通過數據線經USB接口將數據傳輸至內置數據採集系統軟體的PC機，數據採集系統軟體對信號進行記錄、顯示、計算、分析，幫助版師檢查、分析鞋版型及材料所存在的問題，提高版型修改的時效性和準確性，節省人力、物力和研發時間，提高鞋產品的合腳性和舒適性。
【專利說明】數位化力學測量楦頭及其信號獲取和分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及製鞋工業領域的測量儀器設備，具體是一種在鞋子製作過程中，能夠測量出來自鞋幫面各部位的作用力大小及其分布情況的一種楦頭。
【背景技術】
[0002]在製鞋流程中，楦頭起到了十分重要的作用。楦頭的造型代表人足的造型，它決定了鞋的式樣和型號。在鞋的設計開版過程中，版師根據楦頭的形狀設計鞋子的外觀線條及其每一片拼接材料的形狀和大小；並應用該楦頭進行試版、調版、試做。試做過程中，由於材料、版型等原因，造成鞋與楦頭不吻合，鞋面各部位受力不均勻，導致鞋在成型脫楦之後，出現幫面褶皺、扭曲，鞋兩頭向上翹的現象。在這種情況下，開發版師需要對鞋面的版型進行重新調整，但是由於沒有具體的數據來說明存在問題的部位和原因，只能依靠版師個人的經驗判斷以及不斷地試做來進行摸索改進。由於判斷問題的主觀性和個人經驗的差異性，無法形成標準化作業。不斷地試做，不僅浪費大量的試做材料，更造成試做工時和研發時間的浪費。
[0003]目前，還未見有儀器設備能夠在鞋子的生產過程中，測量鞋子套楦後鞋幫面對內部楦頭三維作用力，通過獲取鞋內部楦頭的三維受力分布情況，判定鞋子的材料或版型是否存在問題，來幫助版師更快、更準確地修改版型，調整材料。
[0004]針對以上所存在的問題，本發明的目的在於提供一種數位化力學測量楦頭，使其能夠在鞋套楦後測量出鞋幫面對內部楦頭的三維作用力，用以分析及推斷鞋幫面版型和材料所存在的問題及存在問題的部位，幫助版師快速、準確地修改紙版，調整材料。
【發明內容】
[0005]為了實現上述功能，本發明所採用的技術方案是:
數位化力學楦頭由楦頭前半部分、楦頭後半部分、三維力學拉壓傳感器、信號放大器、數據採集卡、數據採集系統軟體、數據線組合而成。
[0006]楦頭前半部分和後半部分是將楦頭在通過楦頭質心且垂直於楦頭長軸的垂面處分割獲得，在楦頭前、後半部分各設有深度為三維拉壓力傳感器長度二分之一的位置安放三維力學拉壓力傳感器，且楦頭前半部分和後半部分之間留有應變縫。
[0007]三維力學拉壓傳感器的中心與楦頭質心重合，其長軸與楦頭長軸平行，兩端與楦頭前半部分和後半部分連接，周圍與楦頭不接觸。
[0008]所述信號放大器、數據採集卡、數據採集系統軟體置於楦頭外部，信號放大器包含信號輸入電路、信號放大電路、信號濾波電路、信號輸出電路，通過信號輸出電路將信號傳輸至數據採集卡；數據採集卡包括數據採集模塊，A/D轉換模塊，與上位機通信模塊，通過USB接口與計算機完成通信；數據線穿過楦頭後半部分內的數據線通道，連接三維力學拉壓傳感器、信號放大器、數據採集卡、數據採集系統，實現數據的測量。
[0009]數位化力學測量楦頭信號獲取和分析方法，所述三維拉壓傳感器受到物理拉壓後，會根據力的大小和方向輸出等比例的正負電壓信號；所述信號放大器將電壓信號進行信號的放大與信號濾波；所述數據採集卡採集經信號放大器處理過的信號，通過USB接口與計算機完成通信；所述計算機內設置有數據分析軟體，包含用戶指令處理模塊、與採集卡通訊的模塊、數據處理模塊、數據顯示模塊、數據記錄模塊；用戶指令處理模塊:接受用戶的操作命令，並根據不同的命令將消息傳遞給相應的模塊；與採集卡通信模塊:完成與採集卡的通信，給採集卡下達操作命令，從採集卡讀取數據；數據處理模塊:接受與採集卡通信模塊的數據，並對數據進行濾波與計算；數據顯示模塊:對數據進行三維力仿真顯示，以三維力學拉壓力傳感器的中心為起點的三維力矢量圖；數據記錄模塊:實時記錄測試結果，記錄測量結果；數據分析軟體提供數據導出接口，供第三方軟體使用，數據分析軟體提供數據導入接口，可以第三方儀器採集的數據進行分析或對已採集完成的數據進行導入分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1數位化力學測量楦頭剖面示意圖 圖2數位化力學測量楦頭工作原理圖
圖3數位化楦頭數據採集系統軟體工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面是結合附圖對本發明做進一步說明。
[0012]附圖標記說明:
I——楦頭前半部分 2-楦頭後半部分
3——數位化力學測量楦頭內部空腔
4—三維力學拉壓傳感器
5——數據線
6—數據線通道
7——應變縫
8-信號放大器
9——數據採集卡
10——數據採集系統軟體
如圖1所示，所述的數位化力學測量楦頭由楦頭前半部分1、楦頭後半部分2、三維力學拉壓傳感器4、信號放大器8、數據採集卡9、數據採集系統軟體10、數據線5組合而成；。楦頭前半部分I和楦頭後半部分2組合，起到常規的楦頭作用，即起到支撐鞋面的作用；三維力學拉壓傳感器4用來測量鞋面對內部楦頭的三維作用力；通過信號放大器8、數據採集卡
9、據線5與電腦相連接，數據採集系統軟體10對三維力學拉壓力傳感器的數據進行採集、存儲，並對所採集的數據進行實時顯示、分析及導出。
[0013]楦頭前半部分I和楦頭後半部分2是將楦頭在通過楦頭質心且垂直於楦頭長軸的垂面處分割獲得，在楦頭前、後半部分各設有深度為三維拉壓力傳感器長度二分之一的位置安放三維力學拉壓力傳感器4，且楦頭前半部分I和楦頭後半部分2之前留有應變縫7。[0014]三維力學拉壓傳感器4 一端固定在楦頭前半部分I的空腔內，另一端位於楦頭後半部分2的空腔內，通過三維力學拉壓力傳感器4將楦頭前、後半部分連接為一個整體，且三維力學拉壓力傳感器4周圍與楦頭不接觸；三維力學拉壓傳感器4的中心與楦頭質心重合，其長軸與楦頭長軸平行。
[0015]數據線5穿過楦頭後半部分2內的數據線通道6連接信號放大器8，實現了本發明在測量數據的同時，不影響其常規的楦頭支撐功能。
[0016]鞋幫面套在數位化力學測量楦頭上之後，鞋幫面對楦頭的作用力通過楦頭前半部分I和楦頭後半部分2傳遞到三維力學拉壓傳感器4，三維力學拉壓傳感器4發生應變，導致電阻值發生變化，從而產生電壓變化，電壓變化經過信號放大器8進行處理，數據採集卡
9採集經過信號放大器處理過的信號，信號通過數據線5經USB接口將數據傳輸至內置數據採集系統軟體10的PC機，通過數據採集系統軟體10對信號進行記錄、顯示、處理、分析等工作。數位化力學測量楦頭工作原理如圖2所示。
[0017]數據採集系統軟體10包含用戶指令處理模塊、與採集卡通訊的模塊、數據處理模塊、數據顯示模塊、數據記錄模塊，數位化楦頭數據採集系統軟體工作流程示如圖3所示；
用戶指令處理模塊:接受用戶的操作命令，並根據不同的命令將消息傳遞給相應的模
塊；
採集卡通信模塊:完成與採集卡的通信，給採集卡下達操作命令，從採集卡讀取數據； 數據處理模塊:接受與採集卡通信模塊的數據，並對數據進行濾波與計算；
數據顯示模塊:對數據進行三維力仿真顯示，在三維空間內顯示以三維力學拉壓力傳感器中心為起點的三維力矢量圖；
數據記錄模塊:實時記錄測試結果，合力的大小與方向。
[0018]數據採集系統軟體提供數據導出接口，供第三方軟體使用，數據分析軟體提供數據導入接口，可以第三方儀器採集的數據進行分析或對已採集完成的數據進行導入分析。
[0019]通過對所採集三維作用力分大小及方向的分析，幫助開發版師快速地、準確地判斷出鞋幫面所存在的版型問題及問題所在的部位，減少試做樣品的次數，節省大量的人力、物力和時間，降低鞋產品的製做成本；同時根據有力的數據修改版型，形成標準的作業模式，為鞋產品的合腳性和舒適性提供有力的保障。
[0020]本發明不僅僅局限於圖1形狀和結構，例如:三維力學拉壓傳感器可具有不同的形狀；在楦頭上安放的三維力學拉壓傳感器也可以不止一個，三維力學拉壓傳感器與採集卡的連接、與楦頭的連接可採用其它不同的方法和位置；數據採集系統軟體的功能也可以進行優化與調整，但不脫離本發明的功能範圍。以上結構或功能均視為發明的延伸，但凡與本發明結構或功能相類似的技術方案，均在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.數位化力學測量楦頭，其特徵在於:所述的數位化力學楦頭由楦頭前半部分、楦頭後半部分、三維力學拉壓傳感器、信號放大器、數據採集卡、數據採集系統軟體、數據線組合而成； 所述楦頭前半部分和後半部分是將楦頭在通過楦頭質心且垂直於楦頭長軸的垂面處分割獲得，在楦頭前、後半部分各設有深度為三維拉壓力傳感器長度二分之一的位置安放三維力學拉壓力傳感器，且楦頭前半部分和後半部分之間留有應變縫； 所述三維力學拉壓傳感器的中心與楦頭質心重合，其長軸與楦頭長軸平行，兩端與楦頭前半部分和後半部分連接，周圍與楦頭不接觸； 所述信號放大器、數據採集卡、數據採集系統軟體置於楦頭外部，信號放大器包含信號輸入電路、信號放大電路、信號濾波電路、信號輸出電路，通過信號輸出電路將信號傳輸至數據採集卡；數據採集卡包括數據採集模塊，A/D轉換模塊，與上位機通信模塊，通過USB接口與計算機完成通信；數據線穿過楦頭後半部分內的數據線通道，連接三維力學拉壓傳感器、信號放大器、數據採集卡、數據採集系統，實現數據的測量。
2.權利要求1所述的數位化力學測量楦頭的信號獲取和分析方法，其特徵在於:所述三維拉壓傳感器受到物理拉壓後，會根據力的大小和方向輸出等比例的正負電壓信號；所述信號放大器將電壓信號進行信號的放大與信號濾波；所述數據採集卡採集經信號放大器處理過的信號，通過USB接口與計算機完成通信；所述計算機內設置有數據分析軟體，包含用戶指令處理模塊、與採集卡通訊的模塊、數據處理模塊、數據顯示模塊、數據記錄模塊；用戶指令處理模塊:接受用戶的操作命令，並根據不同的命令將消息傳遞給相應的模塊；採集卡通信模塊:完成與採集卡的通信，給採集卡下達操作命令，從採集卡讀取數據；數據處理模塊:接受與採集卡通信模塊的數據，並對數據進行濾波與計算；數據顯示模塊:對數據進行三維力仿真顯示，在三維空間內顯示以三維力學拉壓力傳感器中心為起點的三維力矢量圖；數據記錄模塊:實時記錄測試結果；數據分析軟體提供數據導出接口，供第三方軟體使用，數據分析軟體提供數據導入接口，可以第三方儀器採集的數據進行分析或對已採集完成的數據進行導入分析。
【文檔編號】A43D1/08GK103504724SQ201310504110
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】魏書濤, 張冬斌, 謝晨斌, 戴惠戀, 高斌 申請人:喬丹體育股份有限公司