鞋體內部容積的三維尺寸測量系統的制作方法

本發明有關于鞋體的測量，特別是指一種鞋體內部容積的三維尺寸測量系統。

背景技術：

鞋子的制造是根據業界既定的標準尺寸進行生產的，所述標準尺寸用于定義包括鞋面(upper)、大底(sole)等鞋部件的尺寸，這些尺寸也進一步應用在制鞋用的工具，例如在制鞋時用于支撐鞋面的鞋楦。

然而，由于制鞋材料及不同鞋類在制程上的差異，鞋成品和標準尺寸之間是存在誤差的，這樣的誤差經多次累積后會增加誤差范圍，使鞋成品的尺寸級別(size level)相異于原先用于制造鞋子的標準尺寸，則這些不符合標準尺寸及需求的鞋成品將成為不良品。

目前，用于測量鞋體內部容積尺寸的手段，包括通過機械計量器(mechanical gages)，以機械方式對少數尺寸進行非常基本的測量，例如僅測量鞋內部的長度(例如專利前案CN201149478Y、US6192593、US7343691)，或者，針對需求對鞋內面特定部位進行少數的尺寸測量(例如專利前案US6975232、US20120316827、US20140096406)。值得注意的是，美國發明專利US8763261已揭露了一種用于測量鞋類內部合腳度的裝置(APPARATUS FOR MEASURING THE INTERNAL FIT OF FOOTWEAR)，雖然其公開了一種在鞋楦表面設置多點探測器的測量方式，但所述裝置卻相當昂貴且在使用上并不舒適。

綜上所述，前述專利前案所提出的測量裝置都不是仿真鞋體穿在腳上的條件和形狀進行測量的，換言之，測得的鞋體尺寸狀態與實際穿在腳上的尺寸狀態是有所差異，因此，前述專利前案的測量精準度都是不夠的；再者，前述鞋體內部尺寸的測量手段都需要人工操作而相當費時，也因此，前述測量手段未被廣為采用且甚少被鞋業制造公司所采用。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種鞋體內部容積的三維尺寸測量系統，其主要是在待測鞋體的條件和形狀相當于穿在腳上的情況下，以自動化且數位化的系統對 鞋體內部容積尺寸進行多點測量，借以克服前述已知測量手段的缺失。

為解決上述技術問題，本發明提供一種鞋體內部容積的三維尺寸測量系統，用于測量一待測鞋體的內部容積尺寸；其中，所述系統包括：一襪式鞋楦，由彈性材料制成的充氣式結構并供置入待測鞋體內部容積中，所述襪式鞋楦具有一輸入口用以輸入流體使之膨脹；多個金屬探測元件，設于所述襪式鞋楦表面預先定義的多個定位點上，這些定位點用于測量待測鞋體內部容積的尺寸；一X光掃描裝置，包括一掃描室以及至少一X光攝影機設于掃描室內，所述掃描室設有一開口用以置入待測鞋體及其內部的襪式鞋楦，供X光攝影機拍攝待測鞋體及襪式鞋楦的X光截面影像；一夾持旋轉裝置，包括一轉軸及一設于其一端的夾具，所述轉軸與一動力源連接并為其驅使帶動所述夾具進行線性位移或旋轉角度；借此，使所述襪式鞋楦在待測鞋體內部膨脹至多個金屬探測元件完全貼附抵觸于待測鞋體內面上，令待測鞋體及其內部的襪式鞋楦為夾具夾持在掃描室內執行已知而精準的線性位移或旋轉角度，供X光攝影機掃描待測鞋體在多個視角的X光影像并輸出至一電腦，令電腦通過對每一X光影像的每一金屬探測元件位置進行三角測量，獲得每一金屬探測元件對應待測鞋體內面的位置訊息以計算金屬探測元件之間的距離，從而獲得待測鞋體內面的三維尺寸。

進一步地，所述襪式鞋楦由選自橡膠或乳膠的彈性材料制成，以在襪式鞋楦被填充膨脹時提供良好的延展性，達到伏貼于待測鞋體內面的目的。

進一步地，所述待測鞋體包括一大底及一鞋面，所述金屬探測元件為厚度均勻而平坦的片狀結構，以易于通過黏結劑黏設在襪式鞋楦表面，并在襪式鞋楦膨脹后清楚而明顯地貼附于待測鞋體內面，供X光攝影機掃描攝影；所述金屬探測元件可成形為包括正方形、三角形及/或圓形等易于被區分辨視的幾何形狀，令金屬探測元件依其形狀設于襪式鞋楦表面特定區域位置的定位點上，使X光影像能夠通過這些幾何形狀分辨出不同的金屬探測元件。其中，定義所述多個金屬探測元件為第一探測元件、第二探測元件及第三探測元件，所述第一探測元件設于襪式鞋楦對應于待測鞋體的鞋尖及鞋跟處的定位點上，所述第二探測元件設于襪式鞋楦對應于鞋面兩側處的定位點上，所述第三探測元件設于襪式鞋楦對應于鞋面中間棱線及鞋面與大底連接處的鄰近周緣的定位點上。

進一步地，用于填充襪式鞋楦的流體可以是液體或氣體；其中，填充氣體時，所述襪式鞋楦的輸入口與一具有一控制閥的空壓機連接，令空壓機通過控制閥的控制將 空氣輸入襪式鞋楦，直到襪式鞋楦膨脹至完全貼附于待測鞋體的內面上。

進一步地，所述X光掃描裝置可以是一個X光攝影機配合夾持旋轉裝置，利用夾持旋轉裝置帶動待測鞋體位移或旋轉達到掃描攝影待測鞋體及襪式鞋楦在多個視角的X光影像，也可以是多個X光攝影機配合夾持旋轉裝置，則利用多個X光攝影機從不同角度對待測鞋體及襪式鞋楦掃描攝影，具有減少夾持旋轉裝置操作動作的功效，進而大幅縮短完成完整二維攝影所需要的時間，達到提高速率的技術功效。

關于本發明為達成上述目的，所采用的技術、手段及其他功效，茲舉較佳可行實施例并配合圖式詳細說明如后。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明:

圖1是襪式鞋楦設有金屬探測元件的側視(左上圖)、底視(左下圖)及后視(右上圖)的結構示意圖；

圖2是襪式鞋楦設置于待測鞋體內部的結構示意圖；

圖3是內設襪式鞋楦的待測鞋體安裝至X光室的架構示意圖；

圖4是圖3的待測鞋體旋轉90度的架構示意圖；

圖5是待測鞋體沿X光室移動時的位置訊息回饋至一電腦及其接收所述位置訊息及X光攝影機獲得的影像后處理輸出X光二維影像的架構示意圖；

圖6是具有二個X光攝影機在不同角度同時對待測鞋體進行攝影的架構示意圖。

其中附圖標記說明如下：

待測鞋體A 大底A1

鞋面A2

襪式鞋楦10 輸入口11

空壓機12 控制閥121

金屬探測元件20 第一感測元件20A

第二感測元件20B 第三感測元件20C

X光掃描裝置30 掃描室31

X光攝影機32 開口311

夾持旋轉裝置40 轉軸41

夾具42 動力源43

馬達431 致動器432

編碼器433 電腦50

具體實施方式

請配合參閱圖1至圖6，說明本發明鞋體內部容積的三維尺寸測量系統的實施方式。本發明的鞋體內部容積的三維尺寸測量系統是用于測量一待測鞋體A的內部容積尺寸，如圖2所示，所述待測鞋體A包括一大底A1及鞋面A2，如圖3所示，所述系統包括一襪式鞋楦10、多個金屬探測元件20、一X光掃描裝置30及一夾持旋轉裝置40。

圖1、圖2所示，所述襪式鞋楦10是由彈性材料制成的充氣式結構并供置入待測鞋體A內部容積中，襪式鞋楦10具有一輸入口11用以輸入流體使之膨脹；在本實施例中，所述襪式鞋楦10具有相似于襪子的形狀，并由選自橡膠或乳膠的彈性材料制成；所述襪式鞋楦10可以液體或氣體填充膨脹，如圖3所示，本發明實施例以空氣填充為例說明，其將輸入口11與一空壓機12連接，所述空壓機12具有一控制閥121，用以控制空壓機12將空氣輸入襪式鞋楦10，用以打氣使襪式鞋楦10膨脹填充于待測鞋體A的內部容積，同時將待測鞋體A撐開至其最大體積，達到模擬鞋體穿在腳上的狀態和形狀，借以測量到最近似于鞋體穿在腳上的實際情況。

如圖1、圖2所示，所述多個金屬探測元件20是設置在襪式鞋楦10表面預先定義的多個定位點上，這些定位點用于測量待測鞋體A內部容積的尺寸。在本實施例中，所述金屬探測元件20為厚度均勻而平坦的片狀結構，且成形為包括正方形、三角形及圓形的幾何形狀，令金屬探測元件20依其形狀設于襪式鞋楦10表面特定區域位置的定位點上。在本實施例中，所述金屬探測元件20通過黏結劑黏設于襪式鞋楦10表面。

如圖1，定義這些金屬探測元件20為第一探測元件20A、第二探測元件20B及第三探測元件20C，所述第一探測元件20A設于襪式鞋楦10對應于待測鞋體A的鞋尖及鞋跟處的定位點上，所述第二探測元件20B設于襪式鞋楦10對應于鞋面A2兩側處的定位點上，所述第三探測元件20C設于襪式鞋楦10對應于鞋面A2中間棱線及鞋面A2與大底A1連接處的鄰近周緣的定位點上，借此，即可通過設置在襪式鞋楦10特定區域位置上的金屬探測元件20的形狀，進一步地測量待測鞋體A內部容積的維度尺寸。

如圖3、圖6所示，所述X光掃描裝置30包括一掃描室31以及至少一X光攝影 機32設于掃描室31內，所述掃描室31設有一開口311用以置入待測鞋體A及其內部的襪式鞋楦10，供X光攝影機32拍攝待測鞋體A及襪式鞋楦10的X光截面影像。如圖3顯示僅設置單一X光攝影機32的實施例，圖6顯示設置二X光攝影機32的實施例。

如圖3、圖4、圖6所示，所述夾持旋轉裝置40包括一轉軸41及一設于其一端的夾具42，轉軸41與一動力源43連接并為其驅使帶動夾具42進行線性位移或旋轉角度。

本發明夾持旋轉裝置40的轉軸41皆為螺桿結構，在圖3至圖5的單一X光攝影機32實施例中，所述動力源43包括一馬達431及一致動器432，所述馬達431為轉軸41穿置，用以驅動轉軸41同時帶動夾具42線性位移，所述致動器432與所述夾具42相對地設于轉軸41兩端，用以驅動轉軸41同時帶動夾具42旋轉；借此，所述待測鞋體A及其內部襪式鞋楦10經由被轉軸41穩定夾持后，為夾持旋轉裝置40帶動移入或移出掃描室31。當襪式鞋楦10及待測鞋體A經由轉軸41帶動位移時，以所述X光攝影機32對待測鞋體A拍攝不同角度的截面X光影像，每一截面是待測鞋體A在X光攝影機下，在精確已知的角度被轉軸41帶動作直線位移而拍攝獲得的。當待測鞋體A在X光攝影機32下充分移動行進后，如圖5所示，這些截面影像會被傳輸至一電腦50，并由所述電腦50處理輸出一組完整的二維X光影像。

接著，通過所述致動器432使所述待測鞋體A相對于X光攝影機32轉動，重復前述掃描/攝影程序(scanning process)以取得待測鞋體A及其襪式鞋楦10的第二組X光影像。電腦50即可應用現有的計算法，根據金屬探測元件20的形狀和大致預期的位置，精準地計算出各組金屬探測元件20(第一感測元件20A、第二感測元件20B、第三感測元件20C)的位置。

在本發明中，如圖4所示，所述待測鞋體A是通過被與轉軸41連接帶動的夾具42夾持而相對于X光攝影機32旋轉，其中，本發明是采用三角測量法(Trigonometric Measurements)，計算金屬探測元件20的位置，所述計算法是以精確已知位置的轉軸41為基點，從而算得每一金屬探測元件20的三維位置。因此，通過選擇更多位置已預定義的金屬探測元件20，并計算這些金屬探測元件20之間的距離，即可重建待測鞋體A的內面維度及尺寸。

另外，在圖6的二X光攝影機32實施例中，所述二X光攝影機32是以精確定義 過的角度分隔地設置在掃描室31內，所述動力源43包括一馬達431及一編碼器433，所述馬達431為轉軸41穿置，用以驅動轉軸41同時帶動夾具42線性位移，所述編碼器433用以驅動轉軸41同時帶動夾具42旋轉。借此，當所述二X光攝影機32在掃描內部置入襪式鞋楦10的待測鞋體A時，通過由馬達431及編碼器433控制作動的轉軸41驅使待測鞋體A作線性位移；在本實施例中，將產生二組X光影像并同時被傳輸到電腦50以供分析，由于減少轉軸41轉動被夾持的待測鞋體A進行掃描的次數，而具有省時的技術功效。

以上說明本發明鞋體內部容積的三維尺寸測量系統的主要實施形態，以下說明所述系統的測量方法。

本發明鞋體內部容積的三維尺寸測量系統，主要是通過將一由彈性材料制成的襪式鞋楦10置入待測鞋體A內部所達成，通過打氣或其他填充方式，使襪式鞋楦10膨脹填充于待測鞋體A的內部容積，同時將待測鞋體A撐開，以模擬鞋體被穿在腳上的狀態和形狀。

當襪式鞋楦10在待測鞋體A內完全充氣后，這些金屬探測元件20將貼附抵制于待測鞋體A內面的多個定位點上。接著，通過所述夾持旋轉裝置40將內部設有襪式鞋楦10的待測鞋體A以定速位移進入所述X光掃描裝置30的掃描室31內；當待測鞋體A在掃描室31內移動時，待測鞋體A的位置將為X光攝影機32拍攝建立其X光影像。在本實施例中，所述X光系統的供應公司包括Secu-Scan中國(www.xraysecuscan.com)或MCD Electronics Co.中國。

在前一待測鞋體A通過掃描后，由所述夾持旋轉裝置40夾持所述待測鞋體A并以精確已知的角度進行旋轉，獲得另一角度的X光影像。在本實施例中，所述X光攝影機32預先針對精確的已知攝影對象進行校準，以令在X光影像上測得的尺寸與待測鞋體A的實際尺寸相同。借此，利用X光的透視能力，使設于襪式鞋楦10表面的金屬探測元件20能夠顯現于每一X光影像，且借此測得這些金屬探測元件20在X光影像上的位置。經由拍攝取得待測鞋體A在多個已知旋轉角度的X光影像，即可利用前述三角測量法計算不同X光影像中的同一金屬探測元件20的位置，計算出每一金屬探測元件20在三維校準容積中的測量位置。這是一個明確定義的計算法，簡言之，其利用金屬探測元件20在多個二維投影上的位置之間具有的明確幾何關系，進而計算出金屬探測元件20在待測鞋體A的內部容積中的對應定點位置。

最后，將計算獲得的二個特定金屬探測元件20坐標相減，計算出所述二金屬探測元件20之間的真實距離，從而獲得待測鞋體A內面尺寸。其中，通過在特定位置設置不同形狀的金屬探測元件20，有助于從不同的二維影像辨視相同形狀的金屬探測元件20在旋轉待測鞋體A上的位置。

在本發明中，如圖5所示，所述電腦50與所述X光攝影機32、所述空壓機12的控制閥121及所述夾持旋轉裝置40的馬達431、致動器432電性連接，用以接收、處理分析X光攝影機32攝影掃描后的X光影像，以及電性控制控制閥121、馬達431及致動器432。進一步地，在圖6的實施例中，所述夾持旋轉裝置40的馬達431及編碼器433亦電性連接至所述電腦50并為其電性控制。

綜上所述，本發明通過前述鞋體內部容積的三維尺寸測量系統，利用彈性材料制成的襪式鞋楦10達到模擬待測鞋體A真實穿在腳上的狀態進行測量，配合全自動化的X光掃描裝置30、夾持旋轉裝置40及電腦50，達到大幅提高測量鞋體內部三維尺寸的準確率，同時具有提升測量效率、降低不良率等技術功效。

以上通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護范圍。