数字化人机工程设计
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2.1.1 人体形态尺寸测量的主要方法

人体形态尺寸测量方法主要有以下3种:普通测量法、摄像法、三维数字化人体形态尺寸测量法。本小节主要介绍普通测量法、三维数字化人体形态尺寸测量法和其他测量法。

1.普通测量法

采用普通测量法进行普通人体形态尺寸测量可以使用一般的人体生理测量的有关仪器,包括人体测高仪、直角规、弯角规、三脚平行规、软尺、测齿规、立方定颅器、平行定点仪等,其数据处理采用人工处理或者人工输入与计算机处理相结合的方式,主要用来测量人体构造尺寸。此种测量方式耗时耗力,数据处理容易出错,数据应用不灵活,但成本低廉,具有一定的适用性。

2.三维数字化人体形态尺寸测量法

三维数字化人体形态尺寸测量可以采用手动接触式、手动非接触式、自动接触式、自动非接触式等三维数字化测量仪,最终可以根据所需速度、精度和价格确定合适的方式。下面介绍几种常用的三维数字化测量仪。

(1)手动接触式三维数字化测量仪。美国佛罗里达Faro技术公司的FaroArm是典型的手动接触式数字化测量仪。测量时,操作者手持Faro手臂,其末端的探针接触被测人体的表面时按下按钮,测量人体表面点的空间位置。三维数据信息记录探针所测点的XYZ坐标和探针手柄方向,并采用DSP技术通过RS232串口线连接到各种应用软件包上。

(2)非接触式三维数字化测量仪。非接触式测量也可以获得真实人体数据,随着计算机技术和三维空间扫描仪技术的发展,高解析度的3D资料足以描述准确的人体模型。

3DLS_Body激光全身人体形态尺寸扫描系统(见图2.1)是由上海数造机电科技股份有限公司研发的产品。该产品采用对人体无害的微功率(5mW)安全级别的红色激光和4个高速工业CCD图像传感器。由于一个激光扫描头只能扫描一个扇面范围内的数据,所以采用4个激光扫描头扫描全身,当这4个激光扫描头从头到脚扫描一遍后,符合GB 3975—1983标注的人体全身形态尺寸数据就能自动得到(见图2.2)。

图2.1 3DLS_Body激光全身人体形态尺寸扫描系统

图2.2 人体全身形态尺寸数据(符合国家标准)

此外,还有各种人体生理环节的3D扫描仪,如3D脚部扫描仪、3D头部扫描仪等。

目前,这些仪器已经在大规模人体形态尺寸测量、汽车驾驶室设计等方面得到了应用。采用该方法得到的人体模型已在个性化裁衣、网上服装定制、电子商务、虚拟试衣、虚拟现实开发、人体数据统计、医疗等诸多领域得到广泛应用。