[發明專利]空間可達域測量裝置及其測量系統

有效

• 申請號: 201410194327.7
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103989479A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 辛美娟;吳衡毅
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及一種便攜式高精度的空間可達域測量裝置及其測量系統。

背景技術

隨著我國科學技術的不斷進步，在一些領域里對人體四肢在三維空間的活動范圍提出較高的要求。例如在運動醫學領域，精確測量人體四肢在空間的活動范圍可以準確地反應出傷員尤其是運動員的受傷后恢復情況；在國防工業中，尤其是在對駕駛空間要求比較嚴格的領域，對飛行員，宇航員，坦克裝甲車駕駛員四肢的活動范圍測量可以為駕駛艙的空間設計，控制儀表，操縱桿的位置分布等提供科學依據；在現代工業設計中，四肢活動范圍的測量作為人測量數據的一部分，對完善人體測量數據庫的建立，設計高品質、高標準的宜人化產品起著不可替代的重要作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種便攜式的高精度空間可達域測量系統。該系統具有實時顯示運動軌跡、實時保存測試數據并打印、拆裝簡單和便于攜帶等特點。

本發明利用的基本原理是采用高精度角度傳感器測量轉軸的角度變化量，通過計算間接得到物體軌跡曲線。數據傳輸系統將數據實時傳送到上位機軟件，由軟件進行數據處理。

本發明的空間可達域測量裝置包括底座、塑料水箱、立柱、機械后臂、機械前臂、測量桿和手柄；所述塑料水箱放置于所述底座上，在進行測量時將所述塑料水箱裝滿水，以增加裝置的穩固性和安全性；所述立柱的下端以可拆裝的方式固定在所述底座上，其上端借助后部轉動軸與所述機械后臂的后端相連，所述機械后臂的前端借助前部轉動軸與所述機械前臂的后端相連，所述測量桿的上端通過調節螺栓安裝于所述機械前臂的前端，所述測量桿的下端安裝有手柄。

優選所述立柱通過兩根長度為1m的鋁合金方管以可拆裝的方式連接而成。

優選所述機械后臂和所述機械前臂均采用由防銹鋁板焊接而成的工字梁。

本發明的空間可達域測量系統包括權利要求1、2或3中的任一項所述空間可達域測量裝置、信號采集傳輸系統和上位機。所述信號采集傳輸系統包括后部角度傳感器、前部角度傳感器和信號采集器。所述信號采集器安裝在所述空間可達域測量裝置的所述立柱的靠近上端的部位，用于自動采集所述后部角度傳感器和所述前部角度傳感器的信號，并通過RS232串口將數據傳送到上位機。

優選所述后部角度傳感器是無觸點角度傳感器，安裝在后部轉動軸的頂端。

優選所述前部角度傳感器是無觸點角度傳感器，安裝在所述前部轉動軸的頂端。

優選所述信號采集器采用單片機來采集所述后部角度傳感器和所述前部角度傳感器的信號。

優選所述上位機與所述信號采集器相連，用于實時顯示測試軌跡和保存測試數據，并能夠進行打印。

發明效果

(1)本發明采用高精度360°角度傳感器作為核心測試元件，安裝在懸臂的兩個轉動軸上，監測兩節臂的轉動狀態。具有精度高，響應快的優點。

(2)本發明機械結構拆裝簡單，變形小、穩固、和輕便的特點。配重物采用兩個塑料水箱，用時灌滿水壓住底座，不用時將水倒掉，方便攜帶，便于外出測試。

(3)采用單片機采集和傳輸數據，上位機軟件進行數據處理功能強大，實時顯示運動軌跡直觀形象，實時保存數據便于隨時調取使用。

附圖說明

圖1為空間可達域測量裝置示意圖。

圖2為上位機軟件的操作界面。

圖3為操作流程圖。

符號說明

1???底座

2???調節螺栓

3???塑料水箱

4???立柱

5???信號采集器

6???后部角度傳感器

7???后部轉動軸

8???機械后臂

9???前部角度傳感器

10??前部轉動軸

11??機械前臂

12??測量桿調節螺栓

13??測量桿

14??手柄

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發明實施方式進行說明。在下面的敘述中，附圖中X方向為前，Y方向為上。

如圖1所示，空間可達域測量裝置包括：底座1、調節螺栓2、塑料水箱3、立柱4、信號采集器5、后部角度傳感器6、后部轉動軸7、機械后臂8、前部角度傳感器9、前部轉動軸10、機械前臂11、測量桿調節螺栓12、測量桿13和手柄14。