Способ определения давления стопы на опору Советский патент 1992 года по МПК A43D1/00 

Изобретение относится к легкой про- .мышленности, а именно к измерительным устройствам для обмера ног.

Известен способ определения давления стопы на опору, заключающийся в установке стопы на первичный преобразователь измерительный (ПИП) - пластину из упругой резины, основание которой выполнено в виде пирамидных выступов с основанием 2x2 мм и высотой 4 мм.

Измерение давления стопы на опору производят путем регистрации деформации ПИП, а именно выступов на пластине, осуществляемой с помощью отражения светового луча от деформированного ПИП. Одновременно фиксируется величина деформации пирамидальных выступов, которая является аналогом давления

Зная величину деформации пирамидальных выступов, рассчитываются действительные значения стопы на опору

К недостаткам данного способа определения давления можно отнести невысокую точность определения давления, так как измерение производится дискретно по отдельным точкам, соответствующим выступам на пластине, при этом давление стопы на опору передается через пластину, которая обладая жесткостью, вносит существенную погрешность в измерение.

В качестве прототипа выбран способ определения давления стопы на опору, заключающийся в установке стопы на передающий элемент, имеющий несколько точечных выступов на нижней поверхности для передачи давления фотоупругому элементу, измерении давления стопы на опору путем регистрации аналогового давления - изохром и изоклин, зафиксированных при помощи оптической схемы и расчету действительных значений давления.

К недостаткам этого способа относится то, что давление передается на измеритель2

СО

ел ел XI

ный фотоупругий элемент через передающий элемент, который обладает собственной жесткостью, требующей перерасчета значений давления стопы на опору, а также то, что расчет значений давления по изохро- мам и изоклинам довольно трудоемок. Все это увеличивает время получения конечной информации (значение давления) и уменьшает точность измерения. Недостатком является также дискретный характер регистрации.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений.

Поставленная цель отличается тем, что согласно способу определения давления стопы на опору, заключающемуся в установке стопы на первичный измерительный преобразователь-пластину из прозрачного упругого материала, измерении давления стопы на опору путем регистрации величины деформации первичного измерительногопреобразователястопой, осуществляемой с помощью отражения светового луча от деформированного первичного измерительного преобразователя и одновременным фиксированием значений аналогов давления с последующим расчетом его значений методом муаровых полос, первичные измерительные преобразователи выполняются с различными модулями упругости, соответствующими упругости материалов системы низа обуви, причем измерение производят с использованием набора первичных измерительных преобразователей с соответствующими характеристиками: для летней обуви модуль упругости 60-100 МПа при толщине низа обуви 2-7 мм, а для зимней обуви модуль упругости 2-50 МПа при толщине низа обуви 5-12 мм,

На фиг. 1 изображена схема установки для фиксирования аналогов давления; на фиг. 2 - схема тарировки; на фиг. 3 - картины линий равной деформации при передаче давления стопы на опору для резины различной жесткости.

Установка для определения величины давления стопы на опору состоит из прозрачной резины 1, на которую нанесены растры 2 и 2а. резина установлена на прозрачном стекле 3, стопа 4 устанавливается на отражающее покрытие 5, которое отражает лучи 6 от источника 7 через полупрозрачное зеркало 8 на камеру (фотоаппарат или экран) 9,

Установка работает следующим образом.

Стопа 4 деформирует прозрачную резину 1, а следовательно, и верхний растр 2, который в совокупности с нижним недефоомированным растром 2а дает на фиксаторе 9 картину линий равной деформации 1, лучи 6 от источника 7 падают на отражающее покрытие 5, а затем на полупрозрачное зеркало 8, отражаются от него и передаются на фиксатор 9. Преломляясь в деформированной стопой резине 1, лучи 8 вследствие разности фаз передают . картину деформированного состояния резины 1.

0 Величина деформации резины пропорциональна значению давления стопы, поэтому линии равной деформации являются аналогом давления, которое можно рассчитывать по их количеству в рассматриваемой

5 зоне,

Тарирование измерительной резины с растром проводится следующим образом.

Опорная плантарная часть стопы разбивается на участки, которые могут быть смо0 делированны объемными штампами с формой, имитирующей форму участка стопы, например пяточная часть 10 может быть смоделированаусеченным шаром 11 с радиусом R-90 мм, что соответствует радиусу

5 пяточной части нормальной стопы: переменная часть 12 моделируется параллелепипедом 13 со скругленными ребрами 14, причем ширина мм, что также соответствует ширине опоры переймы нормальной

0 стопы и т. д. (фиг, 2а). Необходимые штампы устанавливаются на резину 1 с растрами 2 и нагружаются весом Р последовательно от 100 г до 3 кг. Для каждой нагрузки получают свою картину линий 15 равной деформации

5 (фиг, 26). Затем строится тарировочный график зависимости нагрузки Р от числа п линий равной деформации (фиг. 2в). По тарировочному графику можно определить, какая нагрузка приходится на рассматрива0 емый участок стопы. Например, для полученной на фиг. 2г картины давления стопы на пяточную часть приходится 20 кг нагрузки, так как число полос п равно 8.

По картине полос можно определить не

5 только количественную величину нагрузки, но и на опорной поверхности распределение нагрузки. Чем чаще полосы, и чем меньше зона их распределения, тем более жесткрй будет опорная поверхность, что вы0 зовет концентрацию давления в зоне контакта стопы, а это, в свою очередь, болезненные ощущения и дискомфорт, что может привести к потере трудоспособности человека. Эту оценку можно использовать,

5 если изготовить резину 1 такой жесткости, как и реальный низ обуви, и рекомендовать к использованию такие материалы для низа обуви, которые позволяют распределять давление по большей .площади. На фиг. 3 даны картины распределения давления резины с модулем упругости 60 МПа (фиг. За) и 10 МПа (фиг. 36). С применением менее жесткой резины получаем более обширную картину распределения с меньшей концентрацией давления, Таким образом можно рекомендовать использовать такие детали низа, которые обеспечивают суммарный модуль упругости такой, который соответствует измерительной резине с менее концентрированной картиной, например применение вкладышей поролона под вкладную стельку в обуви.

Преимущества предлагаемого способа перед прототипом заключается в следующем: повышение точности измерения за счет использования метода муаровых полос, непрерывность картины распределения, возможность оценки упругих свойств опорной поверхности.

Преимущества предлагаемого способа перед применяемой в настоящее время в лабораторных и производственных условиях измерений плантографией состоят в сле- дующем: возможность получения численных значений напряжений, возможность получения не только отпечатка, но и значений давления в любой точке контакта стопы с опорой, возможность оценки упругих свойств опорной поверхности.

Формула изобретения

1.Способ определения давления стопы на опору, заключающийся в установке стопы на первичный измерительный преобразователь-пластину из прозрачного упругого материала, измерении давления стопы на опору путем регистрации величины деформации первичного измерительного преобразователя стопой, осуществляемой с помощью отражения светового луча от деформированного первичного измерительного преобразователя и одновременным фиксированием значений аналогов давления с последующим расчетом действительных его значений методом муаровых полос, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, первичные измерительные преобразователи выполняют с различными модулями упругости, соответствующими упругости материалов системы низа обуви.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что измерение производят с использованием набора первичных измерительных преобразователей с соответствующими характеристиками: для летней обуви модуль упругости 60-100 МПа при толщине низа обуви 2-7 мм, а для зимней обуви модуль упругости 2-50 МПа при толщине низа обуви 5-12 мм.

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к обувной, и мо жет быть использовано при определении давления стопы на опору. Способ заключается в установке стопы на опору, выполненную в виде первичного измерительного преобразователя (ПИП). ПИП выполнен из прозрачной упругой резины. На опорной поверхности нанесены темные полосы постоянной ширины для измерения давления по линиям деформации растра. Модуль упругости ПИП соответствует условиям взаимодействия стопы с опорной в реальных условиях давления стопы на опорную поверхность низа обуви. При измерении давления, соответствующего летней обуви, модуль упругости 2-50 МПа при толщине низа 5-12 мм. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 4

30

.2