DE69218434T2

DE69218434T2 - Drei-dimensionalmessverfahren, ohne kontakt, der umhüllung eines objektes, insbesondere eines fusses, und messapparat zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE69218434T2
Application number: DE69218434T
Authority: DE
Inventors: Stephane F-30110 Branoux Huberty
Original assignee: Ideas SCRL
Current assignee: Ideas SCRL
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: ES2101857T3; HK1002324A1; AU2361292A; CA2113569A1; DE69218434D1; DK0595974T3; CA2113569C; FR2679327A1; ATE150544T1; US5457325A; WO1993002336A1; EP0595974A1; EP0595974B1; FR2679327B1

Description

Die hiesige Erfindung betrifft ein dreidimensionales Verfahren für die berührungsfreie Messung der Hülle eines Gegenstandes und insbesondere eines menschlichen Fußes für die Herstellung eines orthopädischen oder gewöhnlichen Schuhs nach Maß.
Dieses Meßsystem ist selbstverständlich für jeden dreidimensionalen Gegenstand verwendbar.
Die hiesige Erfindung betrifft ebenfalls ein Meßgerät, das für die Anwendung des besagten Verfahrens benutzt wird.
Die verschiedenen Herstellungsetappen eines Schuhs nach Maß bestehen in der Messung des Fußes, in der Herstellung einer Schablone aufgrund der ermittelten Maße - nachfolgend "Form" genannt - in dem Schnitt der verschiedenen sog. "Muster" aus einem Material, beispielsweise Leder und schließlich in der Verbindung dieser verschiedenen Teile, vornehmlich durch Nähen und Kleben, aufgrund der Form.
Dieses Verfahren der Erfindung ist also bei der ersten Etappe der Herstellung eines Schuhs nach Maß anwendbar, d.h. bei der Fußmessung.
Ein geläufiges Meßverfahren besteht darin, den Fuß manuell mit einem Meterband zu messen. Dieses Verfahren hat zahlreiche Nachteile. In der Tat entsteht eine Berührung zwischen dem Meterband und dem Fuß, die Spannung und Lokalisierung des Meterbandes sind veränderlich, wodurch bei der Messung Unbeständigkeitsfaktoren vorhanden sind. Ferner ist die Zahl der durchgeführten Messungen auf einige Umfänge und Umrisse beschränkt (zwischen 5 und 10) und letztendlich ist die genaue Lage einer Messung im Raum unmöglich, womit die Informationen über die dreidimensionale Hülle quasi gleich null sind, denn es werden lediglich Umfänge und Projektionen gemessen.
Ein anderes, heute benutztes Meßverfahren ohne Berührung besteht darin, den Fuß aufgrund der "Moiré"-Technik zu messen, d.h. aufgrund des Laserpians in Verbindung mit einer Aufnahme, die mit einer an einen Computer angeschlossenen Kamera gemacht wird. Der Rechner ermittelt die drei Koordinaten jedes gemessenen Punktes. Dieses Meßverfahren durch Digitalisierung ist zwar genauer als das manuelle Verfahren, jedoch wird der Fuß im unbelasteten Zustand gemessen, d.h. schwebend und nicht auf dem Boden stehend. Diese Messung im Schwebezustand ermöglicht zwar die direkte Messung der Fußsohle, hat jedoch einen großen Nachteil, denn die Form des Fußes verändert sich bei der Belastung (wenn die Person steht) und die ermittelten Meßwerte im Schwebezustand stimmen nicht mehr mit der Hülle des Fußes im belasteten, d.h. stehenden Zustand überein.
Dieses Verfahren ergibt somit unrichtige Meßwerte und erfordert zudem eine größere Anzahl Meßpunkte, um den Fußrücken und die Fußsohle zu messen.
US 4 745 290 beschreibt ein Verfahren, das darin besteht, für die Herstellung von Schuhen nacheinander die rechten und linken oberen Fußteile einer Person zu messen. Diese Unterlage ermöglicht es jedoch nicht, eine völlige Übereinstimmung zwischen dem Fuß und dem hergestellten Schuh zu erzielen.
WO-A-90/05 345 betrifft ein Verfahren für die Messung der Fußsohle einer Person im Hinblick auf die Herstellung nicht von Schuhen, sondern von orthopädischen Sohlen. Bei diesem Verfahren ruht der Fuß der betreffenden Person auf einer Glasscheibe, welche eine optische Messung der Fußsohle ermöglicht.
Die Zusammenfassung in Englischer Sprache von JP-A-58 066 004 beschreibt eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Form eines Gegenstandes zu ermitteln, der in einen härtenden Flüssigharz eingetaucht wird, was für die Messung einer Fußhülle im Hinblick auf die Herstellung von Schuhen völlig unzweckmäßig ist.
Die hiesige Erfindung verfolgt das Ziel der völligen Übereinstimmung zwischen der Fußhülle und dem hergestellten Schuh im Sinne eines großen Komforts für den Benutzer. Dieses Ziel wird durch die Messung des Fußes im belasteten Zustand, d.h. unter echten Benutzungsbedingungen der Schuhe und mit weniger Sichtpunkten erreicht, wodurch die Kosten des Meßgerätes gering gehalten werden.
Wie bereits vorgegeben, betrifft die hiesige Erfindung ein Verfahren für die berührungsfreie Messung der Hülle eines menschlichen Körperteils und insbesondere der Füße durch Digitalisierung mit Hilfe eines Kaptors und eines Rechners.
Gemaß der Erfindung besteht dieses Verfahren darin, den zu messenden Körperteil auf einen verformbaren remanenten Untergrund zu stellen, der diesen Körperteil im belasteten (stehenden) Zustand trägt und dann den Körperteil in zwei Phasen zu messen, wobei die erste Messung die obere Region des betreffenden Körperteils durch die besagte Erfassung einer ersten Position im Verhältnis zum Träger betrifft, und die zweite Messung nach dem Entfernen des Trägerteils den Abdruck des Körperteils auf demselben Träger durch das besagte Kaptorensystem an der zweiten Position betrifft, welche ebenfalls im Verhältnis zu demselben Träger erfaßbar ist. Die beiden Positionen für die Erfassung sind dabei identisch oder verschieden und die beiden Messungen werden verarbeitet, um die gesamte Hülle des besagten Körperteils zu rekonstruieren.
Gemaß einer Eigenschaft der Erfindung besteht dieses Verfahren darin, zwei Aufnahmen für die erste Messung und eine Aufhahme für die zweite Messung durchzuführen. Vorzugsweise sind die beiden Authahmen der ersten Messung entweder eine hintere, obere und axiale Aufnahme und eine vordere, obere und axiale Aufnahme, oder eine vordere, obere und seitliche Aufhahme und eine hintere, obere und seitliche Aufnahme und eine hintere, obere und mediale Aufnahme.
Wahlweise besteht dieses Verfahren im Fall der beiden Aufnahmen, d.h. einer seitlichen und einer medialen Aufnahme darin, eine dritte Aufnahme zu machen, welche eine obere, axiale, vordere oder hintere Aufnahme ist.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung besteht dieses Verfahren darin, eine Aufnahme für die zweite Messung zu machen, welche eine obere, axiale, vordere oder hintere Aufnahme ist.
Die zweite Messung kann ebenfalls aufgrund von zwei Aufnahmen erfolgen, d.h. zwei obere, axiale Aufnahmen, davon eine vordere und eine hintere Aufnahme oder eine hintere, obere und seitliche Aufnahme und eine hintere, obere und mediale Aufnahme.
Wir bereits vorgegeben, ist ebenfalls ein dreidimensionales Meßgerät für die Messung eines menschlichen Körperteils durch Digitalisierung mit Hilfe eines Kaptors in Verbindung mit einem Rechner Gegenstand der hiesigen Erfindung.
Gemäß der Erfindung umfaßt dieses Gerät einen verformbaren remanenten Träger, auf den der besagte zu messende Körperteil im belasteten Zustand gestellt wird, und der Kaptor befindet sich an wenigstens einer erfaßbaren Position im Verhältnis zum Träger.
Der Kaptor kann einen Projektor und eine Kamera umfassen, die in einem gewissen Winkel zueinander stehen, wobei dieser Projektor und diese Kamera in einem bestimmten Abstand im Verhältnis zueinander aufgestellt werden.
Die Hauptachsen des Projektors und der Kamera laufen an dem Punkt zusammen, an dem sich der zu messende Gegenstand befindet. Die Projektoren sind vorzugsweise Projektoren multipler Lichtflächen. Die Überschneidungen dieser Lichtflächen mit dem zu messenden Gegenstand zeichnen Überschneidungen von Lichtflächen mit der Hülle des Gegenstandes auf den zu messenden Gegenstand. Eine oder mehrere dieser Flächen. fällt/fallen auf und ermöglicht/ermöglichen es, die folgenden Flächen immer näher zu situieren. Die Kamera fängt diese Überschneidungen auf und leitet diese Aufnahmen an den Rechner weiter. Da der Winkel und die Distanz bekannt sind, die zwischen dem Projektor und jeder dieser mit der Kamera aufgenommenen Flächen bestehen, kann der Rechner durch Triangulation die drei Dimensionen des gemessenen Gegenstandes im Sichtfeld des Kaptors ermitteln.
Gemäß einer ersten Durchführungsart enthält das Gerät nur einen Kaptor, der aus einem Projektor und einer Kamera besteht, wobei das Kaptorensystem verstellbar ist, um Aufnahmen aus wenigstens zwei Blickwinkeln machen zu können.
Gemäß einer zweiten Durchführungsart enthält dieses Gerät mehrere räumlich feste Kaptoren.
Gemäß einem ersten Durchführungsbeispiel des zweiten Modus befinden sich die beiden Kaptoren in der Achse des Trägers und machen einerseits eine hintere und obere Aufnahme und andererseits eine vordere und obere Aufnahme.
Gemäß einem zweiten Durchführungsbeispiel des zweiten Modus, befinden sich die beiden Kaptoren außerhalb der Achse des Trägers und machen einerseits eine hintere, obere und seitliche Aufnahme und andererseits eine hintere, obere und mediale Aufnahme.
Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnungen und als Beispiel ein Gerät gemäß der Erfindung beschrieben, welches einen Gegenstand, in diesem Fall einen Fuß, mißt.
Die Abbildung 1 zeigt das Gerät der Erfindung mit zwei Kaptoren, die sich in der Achse des Trägers befinden und den oberen Teil des Fußes messen, der auf einem verformbaren Untergrund steht. Dies entspricht der ersten Messungsphase;
Die Abbildung 2 zeigt das Gerät der Erfindung mit denselben Kaptoren, die den Fußabdruck auf dem verformbaren Untergrund messen. Dies entspricht der zweiten Messungsphase.
Die Abbildungen 3 und 4 entsprechen der Abbildung 1, bzw. der Abbildung 2, jedoch befinden sich die Kaptoren in diesem Fall an beiden Seiten der Achse des Untergrundes, d.h. außerhalb der Achse.
In der Abbildung 1 umfaßt das Gerät eine Fußplatte 1, einen verformbaren Untergrund 2, zwei Kaptoren 3, 4, die jeweils äus einer Kamera 5, bzw. 6 und aus einem Projektor 7, bzw. 8 sowie schließlich aus einem Rechner 9 bestehen, wobei die beiden Kameras und ev. die beiden Projektoren an den Rechner angeschlossen sind.
Der verformbare Träger 2 ruht auf der Fußplatte 1 und ein schematisch dargestellter Fuß 10 steht auf dem Träger 2, der aus einem remanenten Material besteht, beispielsweise Mikrokugeln oder Schaum.
Die Fußplatte 1 erhält an beiden Seiten zwei Stützen 11, 12, die Stütze 11 hat einen Arm 13 an den Enden, an dem die Kamera 5 und der Projektor 7 des Kaptors 3 befestigt sind und die Stütze 12 hat einen Arm 14 an dessen Enden die Kamera 6 und der Projektor 8 des Kaptors 4 befestigt sind.
Die beiden Kaptoren 3, 4 befinden sich in der Hauptachse X des Trägers 1, wobei die Fußachse auf dieser Achse eine ideale Stellung hat.
Die Fußferse ist zum Kaptor 3 gerichtet, so daß die Kamera 5 eine hintere, obere und axiale Aufnahme und die Kamera 6 eine vordere, obere und axiale Aufnahme macht.
Die Abbildung 2 ist in bezug auf die Aufstellung der Kaptoren mit der Abbildung 1 identisch. Der Fuß wurde vom verformbaren Träger 2 entfernt und hinterläßt nur einen Fußabdruck 15. Die beiden Kameras 5, 6 führen dann jede eine Messung des Abdrucks durch.
Die Abbildung 3 zeigt wie die Abbildung 1 die Messung des oberen Fußteils, auf dieser Abbildung 3 befinden sich die Kaptoren jedoch seitlich, d.h. an beiden Seiten, beispielsweise symmetrisch zur X Achse. Der Arm 13 ist in diesem Fall waagerecht und kann selbstverständlich jede andere erdenkliche Orientierung annehmen. Die Fußferse ist auf die beiden Kaptoren 3, 4 ausgerichtet, so daß die Kamera 5 eine hintere, obere und mediale Aufnahme (Innenseite des rechten Fußes auf der Abbildung) und die Kamera 6 eine hintere, obere und seitliche Aufnahme macht (Außenseite eines rechten Fußes).
Die Abbildung 4 ist in bezug auf den Standort der Kaptoren mit der Abbildung 3 identisch. Der Fuß wurde von dem verformbaren Untergrund 12 entfernt und hinterläßt nur einen Abdruck 15. Die beiden Kameras führen die Messung des Abdrucks durch.
Ungeachtet ob die globale Messung eines Fußes gemäß den Abbildungen 1 und 2 oder 3 und 4 durchgeführt wird, vereint der Rechner alle Messungen, um die Fußhülle aufgrund verschiedener Punkte zu ermitteln, die jeweils drei Koordinaten haben. Alle diese Punkte werden auf einem Träger gespeichert (z.B. ein Magnetträger), der als Grundlage für die Berechnung der geeigneten Form und deren Herstellung dient. Aus den dreidimensionalen Daten dieser Form ist es anschließend möglich auf die Schnitte zu schließen, d.h. die erforderlichen Lederlappen für die Herstellung von Schuhen.
Selbstverständlich kann das Gerät mit einem dritten Kaptor (beispielsweise mit dem Kaptor 4 der Abbildung 1 ergänzend zu den beiden Kaptoren auf der Abbildung 3) und sogar mit einem vierten Kaptor ausgestattet sein, wodurch die Meßgenauigkeit dementsprechend gesteigert oder die Messung mehr komplexer Formen ermöglicht wird, beispielsweise im Rahmen gewisser Fußpathologien.
Im Fall der Abbildung 3 kann das Gerät ebenfalls zwei Kaptoren umfassen, die jeweils im Verhältnis zu einer parallelen Achse zur X Achse aufgestellt werden, wenn Kaptoren benutzt werden, die eine Übertragung erfordern, oder einen einzigen Kaptor auf einer einzigen Stütze mit einer Schwenkbewegung einrnal an der Innenseite und ein anderes Mal an der Außenseite de Fußes.
Es können alle beliebigen berührungsfreien Formenkaptoren benutzt werden.

Claims

1. Die hiesige Erfindung betrifft ein dreidimensionales Verfahren für die berührungsfreie Messung der Hülle eines menschlichen Körperteils (10) und insbesondere des Fußes durch Digitalisierung mit Hilfe eines an einen Rechner (9) angeschlossenen Kaptorensystems (3, 4), welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht, den besagten Körperteil auf einen verformbaren remanenten Untergrund (2) zu stellen, der diesen Körperteil im belasteten Zustand trägt und dann den Körperteil in zwei Phasen zu messen, wobei der erste Messung die obere Region des betreffenden Körperteils durch die besagte Erfassung einer ersten Position im Verhältnis zum Träger betrifft und die zweite Messung nach dem Entfernen des Trägerteils den Abdruck (15) des Körperteils auf demselben Träger durch das besagte Kaptorensystems an der zweiten Position betrifft, welche ebenfalls im Verhältnis zu demselben Träger erfaßbar ist. Die beiden Positionen für die Erfassung sind dabei identisch oder verschieden und die beiden Messungen werden verarbeitet, um die gesamte Hülle des besagten Körperteils zu rekonstruieren.

2. Verfahren gemäß der Anmeldung 1, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht, daß mindestens zwei Aufnahmen für die erste Messungsphase und mindestens eine Aufnahme für die zweite Messungsphase gemacht werden.

3. Verfahren gemäß der Anmeldung 2, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Aufnahmen für die erste Messungsphase aus einem hinteren, oberen und axialen Blickwinkel und eine Aufnahme aus einem vorderen, oberen und axialen Blickwinkel gemacht werden.

4. Verfahren gemäß der Anmeldung 2, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Aufnahmen für die erste Messungsphase aus einem hinteren, oberen und seitlichen Blickwinkel und eine Aufnahme aus einem hinteren, oberen und medialen Blickwinkel gemacht werden.

5. Verfahren gemäß der Anmeldung 4, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht, eine dritte hintere, obere und axiale Aufnahme zu machen.

6. Meßverfahren gemäß der Anmeldung 2, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Aufnahme für die zweite Messungsphase aus einem oberen, axialen, vorderen oder hinteren Blickwinkel gemacht wird.

7. Meßverfahren gemäß der Anmeldung 2, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Aufnahmen für die zweite Messungsphase aus einem oberen, axialen, einerseits vorderen und andererseits hinteren Blickwinkel gemacht werden.

8. Meßverfahren gemäß der Anmeldung 2, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Aufnahmen für die zweite Messungsphase aus einer Aufnahme aus einem hinteren, oberen und seitlichen Blickwinkel und einer Aufnahme aus einem hinteren, oberen und medialen Blickwinkel bestehen.

9. Dreidimensionales Meßgerät für die berührungsfreie Messung der Hülle eines menschlichen Körperteils, insbesondere der Füße, durch Digitalisierung mit Hilfe eines an einen Rechner (9) angeschlossenen Kaptorensystems (3, 4), welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es einen verformbaren remanenten Untergrund (2) umfaßt, auf den der zu messende Körperteil im belasteten Zustand gestellt wird (10) und daß das Kaptorensystem (3, 4) mindestens eine ermittelbare Position im Verhältnis zum Träger (2) hat.

10. Gerät gemäß der Anmeldung 9, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Erfassungsausrüstung umfaßt, die aus einem Projektor (7, 8) und einer Kamera (5, 6) besteht die einen bestimmten Winkel zueinander bilden und wobei dieser Projektor und diese Kamera auf einen bestimmten Abstand voneinander aufgestellt sind.

11. Gerät gemäß der Anmeldung 10, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Erfassungssystem einen verstellbaren Kaptor für Aufnahmen aus wenigstens zwei verschiedenen Blickwinkein umfaßt.

12. Gerät gemäß der Anmeldung 10, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Erfassungssystem mehrere räumlich feste Kaptoren umfaßt.

13. Gerät gemäß der Anmeldung 12, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es zwei Kaptoren umfaßt, die sich in der Achse des Trägers befinden, wobei der erste Kaptor eine hintere und obere Aufnahme macht, während der zweite Kaptor eine vordere und obere Aufnahme macht.

14. Gerät gemäß der Anmeldung 12, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es zwei Kaptoren umfaßt, die sich außerhalb der Achse des Trägers befinden und die einerseits eine hintere, obere und seitliche Aufnahme und andererseits eine hintere, obere und mediale Aufnahme machen.