采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统

文档序号:556915 发布日期:2021-05-18 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统 (Automated prosthetic molding system with material extraction ) 是由 杜兴林 于 2020-11-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统,包括:材料定制机构,与数据比对设备连接,用于基于丢失像素数量、腿部采集设备的成像焦距以及成像景深均值计算制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积;义肢塑膜机构,与所述材料定制机构连接,用于汲取与接收到的体积对应的塑膜材料并执行残缺腿体对应的义腿的塑膜制造动作以获得残缺腿体对应的义腿。本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统设计紧凑、方便使用。由于能够基于残疾人两腿的形状差异面积自动选择与所述面积成正比的制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积,从而提升了义肢制造的自动化水平。(The invention relates to an automatic artificial limb plastic film system adopting material drawing, which comprises: the material customizing mechanism is connected with the data comparison equipment and is used for calculating the volume of the plastic film material for manufacturing the artificial leg corresponding to the defective leg body based on the number of lost pixels, the imaging focal length of the leg acquisition equipment and the imaging depth of field mean value; and the artificial limb plastic film mechanism is connected with the material customizing mechanism and is used for drawing plastic film materials corresponding to the received volume and executing plastic film manufacturing actions of the artificial leg corresponding to the stump leg body so as to obtain the artificial leg corresponding to the stump leg body. The automatic artificial limb plastic film system adopting material drawing has compact design and convenient use. The volume of the plastic film material for manufacturing the artificial leg corresponding to the deformity leg body in proportion to the area can be automatically selected based on the area of the shape difference of the two legs of the disabled person, so that the automation level of the artificial limb manufacturing is improved.)

采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统

技术领域

本发明涉及义肢打造领域,尤其涉及一种采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统。

背景技术

义肢打造就是用工程技术的手段和方法,为弥补截肢者或肢体不完全缺损的肢体而专门设计和制作装配的人工假体,又称“义肢”。它的主要作用是代替失去肢体的部分功能,使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。其适用对象是因疾病、交通事故、工伤事故、运动创伤等原因的截肢者。

制作义肢打造的材料主要是铝板、木材、皮革、塑料和金属机械部件。一个良好的义肢打造必需具备功能好、穿用舒适方便、轻便耐用和外观近似健肢等条件。在我们所有使用的诸多义肢打造中,根据其使用的目的、部位、以及义肢打造的控制系统,有许多不同的分类和名称。

发明内容

本发明至少需要具有以下两个重要的发明点:

(1)基于残疾人两腿的形状差异面积自动选择与所述面积成正比的制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积;

(2)引入义肢塑膜机构,用于汲取与接收到的体积对应的塑膜材料并执行残缺腿体对应的义腿的塑膜制造动作以获得残缺腿体对应的义腿。

根据本发明的一方面,提供了一种采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统,所述系统包括:

材料定制机构,与数据比对设备连接,用于基于丢失像素数量、腿部采集设备的成像焦距以及成像景深均值计算制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积。

更具体地,根据本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中,还包括:

可调整式基座,设置在所述材料定制机构的底部,用于基于测量获得的所述材料定制机构的底部到地面的当前高度调整所述材料定制机构的底部到地面的高度。

更具体地,根据本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

所述可调整式基座与所述数据辨识设备连接,用于在所述材料定制机构的底部到地面的高度不在预设高度范围时,进行调整直到所述材料定制机构的底部到地面的高度在预设高度范围。

更具体地,根据本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中,还包括:

直流无刷电机,设置在所述可调整式基座的内部,用于为所述可调整式基座的调整提供助力。

更具体地,根据本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中,还包括:

义肢塑膜机构,与所述材料定制机构连接,用于汲取与接收到的体积对应的塑膜材料并执行残缺腿体对应的义腿的塑膜制造动作以获得残缺腿体对应的义腿;

腿部采集设备,设置在被制造义腿的残疾人的双腿的前方,用于对所述双腿执行即时图像采集操作,以获得对应的腿体采集图像,所述双腿存在一只完整腿体和一只残缺腿体;

平滑处理设备,设置在所述腿部采集设备的附近,与所述腿部采集设备连接,用于对接收到的腿体采集图像执行无缩放变换模糊处理,以获得并输出相应的平滑处理图像;

内容丰富设备,与所述平滑处理设备连接,用于对接收到的平滑处理图像执行双线性插值处理,以获得并输出相应的内容处理图像;

谐波均值滤波设备,与所述内容丰富设备连接,用于对接收到的图像执行谐波均值滤波处理,以获得并输出相应的谐波均值滤波图像;

实体检测机构,与所述谐波均值滤波设备连接,用于基于腿部成像特征中的黄色通道分布范围识别所述谐波均值滤波图像中完整腿体和残缺腿体分别对应的成像区域以分别作为第一成像区域和第二成像区域;

数据比对设备,与所述实体检测机构连接,用于将所述第一成像区域占据的像素数量减去所述第二成像区域占据的像素数量以获得残缺腿体对应的丢失躯体所占据的像素数量并作为丢失像素数量输出。

本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统设计紧凑、方便使用。由于能够基于残疾人两腿的形状差异面积自动选择与所述面积成正比的制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积,从而提升了义肢制造的自动化水平。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中:

图1为根据本发明实施方案示出的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统所应用的各种义腿的外形结构图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统的实施方案进行详细说明。

塑模用于一种用于对人体义肢进行成型塑造的调控式成型模具,包括承载装置,所述承载装置位于内腔的顶部和底部均插接有承重支撑装置,两个承重支撑装置之间通过卡位板固定连接,卡位板位于内侧的中部卡接有定位扣板,卡位板正表面的顶部焊接有模具板体,模具板体两侧的内腔均插接有调控结构。该发明,将需要成型的人体义肢放置到模具板体上,根据卡位板、调控机构和限位挡板的组合使用,能够让使用者根据需要调整的精度进行调控操作,不仅能够降低在进行成型时的压力,同时也能够提高对人体义肢进行成型时的精度,进而能够保证成形出来的人体义肢对残疾人的契合度和灵活度。

目前,对残疾人的残缺腿部执行了义肢打造仍采用人工模式进行塑形和材料选择,即采用多层胶布对残缺腿部进行严实包裹以方便进行义肢的形状的测量和塑膜材料数量的选择,显然,这种人工测量的制造模式不仅浪费了大量的人工,而且对于残疾人来说也是一种煎熬。

为了克服上述不足,本发明搭建了一种采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统,能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统所应用的各种义腿的外形结构图。

根据本发明实施方案示出的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统包括:

材料定制机构,与数据比对设备连接,用于基于丢失像素数量、腿部采集设备的成像焦距以及成像景深均值计算制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积;

可调整式基座,设置在所述材料定制机构的底部,用于基于测量获得的所述材料定制机构的底部到地面的当前高度调整所述材料定制机构的底部到地面的高度;

所述可调整式基座与所述数据辨识设备连接,用于在所述材料定制机构的底部到地面的高度不在预设高度范围时,进行调整直到所述材料定制机构的底部到地面的高度在预设高度范围;

直流无刷电机,设置在所述可调整式基座的内部,用于为所述可调整式基座的调整提供助力;

义肢塑膜机构,与所述材料定制机构连接,用于汲取与接收到的体积对应的塑膜材料并执行残缺腿体对应的义腿的塑膜制造动作以获得残缺腿体对应的义腿;

腿部采集设备,设置在被制造义腿的残疾人的双腿的前方,用于对所述双腿执行即时图像采集操作,以获得对应的腿体采集图像,所述双腿存在一只完整腿体和一只残缺腿体;

平滑处理设备,设置在所述腿部采集设备的附近,与所述腿部采集设备连接,用于对接收到的腿体采集图像执行无缩放变换模糊处理,以获得并输出相应的平滑处理图像;

内容丰富设备,与所述平滑处理设备连接,用于对接收到的平滑处理图像执行双线性插值处理,以获得并输出相应的内容处理图像;

谐波均值滤波设备,与所述内容丰富设备连接,用于对接收到的图像执行谐波均值滤波处理,以获得并输出相应的谐波均值滤波图像;

实体检测机构,与所述谐波均值滤波设备连接,用于基于腿部成像特征中的黄色通道分布范围识别所述谐波均值滤波图像中完整腿体和残缺腿体分别对应的成像区域以分别作为第一成像区域和第二成像区域;

数据比对设备,与所述实体检测机构连接,用于将所述第一成像区域占据的像素数量减去所述第二成像区域占据的像素数量以获得残缺腿体对应的丢失躯体所占据的像素数量并作为丢失像素数量输出。

接着,继续对本发明的采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

在所述材料定制机构中,所述成像景深为所述第一成像区域和所述第二成像区域各自的成像景深的均值。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

所述第一成像区域的成像景深或所述第二成像区域的成像景深为构成所述第一成像区域或所述第二成像区域的各个像素点的各个成像景深的均值。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

基于丢失像素数量、腿部采集设备的成像焦距以及成像景深均值计算制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积包括:所述体积与所述丢失像素数量或所述成像景深成正比。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

基于丢失像素数量、腿部采集设备的成像焦距以及成像景深均值计算制造残缺腿体对应的义腿的塑膜材料的体积包括:所述体积与所述成像焦距成反比。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

所述平滑处理设备具有串行通信接口,用于接收外部输入的串行通信数据;

其中,所述内容丰富设备具有并行通信接口,用于接收外部输入的并行通信数据,所述并行通信接口的位数为8位或16位。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

所述谐波均值滤波设备与IIC控制总线连接,用于接收所述IIC控制总线发送的各种控制命令,所述各种控制命令用于分别配置所述谐波均值滤波设备的各个工作参数。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

所述平滑处理设备、所述内容丰富设备和所述谐波均值滤波设备共用同一时钟产生设备,所述时钟产生设备为一石英振荡器。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中,还包括:

内容显示设备,与所述平滑处理设备连接,用于接收并显示所述平滑处理设备的工作状态;

其中,所述内容显示设备还与所述内容丰富设备连接,用于接收并显示所述内容丰富设备的工作状态。

在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中:

所述谐波均值滤波设备还包括内置存储单元,用于暂存所述谐波均值滤波设备的输入数据和输出数据。

另外,在所述采用材料汲取的自动化义肢塑膜系统中,所述平滑处理设备为GPU芯片。GPU在几个主要方面有别于DSP(Digital Signal Processing,简称DSP,数字信号处理)架构。其所有计算均使用浮点算法,而且此刻还没有位或整数运算指令。此外,由于GPU专为图像处理设计,因此存储系统实际上是一个二维的分段存储空间,包括一个区段号(从中读取图像)和二维地址(图像中的X、Y坐标)。此外,没有任何间接写指令。输出写地址由光栅处理器确定,而且不能由程序改变。这对于自然分布在存储器之中的算法而言是极大的挑战。最后一点,不同碎片的处理过程间不允许通信。实际上,碎片处理器是一个SIMD数据并行执行单元,在所有碎片中独立执行代码。尽管有上述约束,但是GPU还是可以有效地执行多种运算,从线性代数和信号处理到数值仿真。虽然概念简单,但新用户在使用GPU计算时还是会感到迷惑,因为GPU需要专有的图形知识。这种情况下,一些软件工具可以提供帮助。两种高级描影语言CG和HLSL能够让用户编写类似C的代码,随后编译成碎片程序汇编语言。Brook是专为GPU计算设计,且不需要图形知识的高级语言。因此对第一次使用GPU进行开发的工作人员而言,它可以算是一个很好的起点。Brook是C语言的延伸,整合了可以直接映射到GPU的简单数据并行编程构造。经GPU存储和操作的数据被形象地比喻成“流”(stream),类似于标准C中的数组。核心(Kernel)是在流上操作的函数。在一系列输入流上调用一个核心函数意味着在流元素上实施了隐含的循环,即对每一个流元素调用核心体。Brook还提供了约简机制,例如对一个流中所有的元素进行和、最大值或乘积计算。Brook还完全隐藏了图形API的所有细节,并把GPU中类似二维存储器系统这样许多用户不熟悉的部分进行了虚拟化处理。用Brook编写的应用程序包括线性代数子程序、快速傅立叶转换、光线追踪和图像处理。利用ATI的X800XT和Nvidia的GeForce6800Ultra型GPU,在相同高速缓存、SSE汇编优化Pentium4执行条件下,许多此类应用的速度提升高达7倍之多。

可以理解的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

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