一种碰撞假人胸部压力分布测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术提供了一种碰撞假人胸部压力分布测试系统，包括标定模块、测量模块、数据分析模块和评价模块，其中，测量模块用于对假人胸部受冲击位置压力的采集；标定模块用于建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系；识别模块用于根据测量模块中所测出的压敏片颜色浓度来识别假人胸部表面压力分布的情况，并生成计算相应的应力云图和各个位置的压力大小；评价模块用于根据胸部损伤准则来评价假人胸部受力结果；该发明专利技术可以依据假人胸部压力分布大小与人体内脏损伤程度和可承受程度之间的映射关系，对所测出的假人胸部压力分布值给出损伤评价，以便对测得的结果有更直观的评估。

【技术实现步骤摘要】
一种碰撞假人胸部压力分布测试系统及测试方法
本专利技术涉及一种力学损伤假人胸部压力分布的测试方法，尤其涉及一种可测量假人胸部受冲击位置的压力分布，并依据胸部损伤准则给出损伤评价的测量评估方法。
技术介绍
目前对于汽车碰撞假人这类力学损伤假人的胸部损伤测试主要针对胸部位移或加速度的，而针对胸部表面压力分布的测量存在空白，但是测量假人胸部压力分布对评估非致命性武器攻击性能、分析乘员受冲击位置的受力分布特性有着非常重要的作用。现有的压力图像分析系统售价昂贵，且无法满足对力学损伤假人胸部内部结构在受到冲击时的压力分布测量要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决上述问题，提供一种可测量力学损伤假人胸部压力分布，成本较低，并且能够依据胸部损伤准则给出损伤评价的专门适用于汽车碰撞假人这类力学损伤假人的假人胸部压力分布测量系统。本专利技术的技术方案是提供了一种碰撞假人胸部压力分布测试系统，包括标定模块、测量模块、数据分析模块和评价模块，其特征在于：测量模块用于对假人胸部受冲击位置压力的采集；采集过程通过双页型压敏片来实现，压敏片由分别涂有微囊生色物质和显色物质的两张底片组成，在使用时，将涂层部分面对面放置保证接触；当测量过程中假人胸部受到冲击时，压敏片受力导致内部微囊破裂并释放出生色物质，生色物质与显色物质发生显色反应，从而产生颜色；颜色浓度随受力大小的不同而有所不同，从而实现用压敏片图像记录假人胸部表面不同位置受力大小的结果；标定模块用于建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系，使得测量模块中测得的压敏片浓度数据可通过这种对应关系确定假人胸部所受压力的大小及分布情况；识别模块用于根据测量模块中所测出的压敏片颜色浓度来识别假人胸部表面压力分布的情况，并生成计算相应的应力云图和各个位置的压力大小；评价模块用于根据胸部损伤准则来评价假人胸部受力结果。进一步地，标定过程中，利用标准圆形压头，使用不同等级的外力加载对某一类型的压敏片进行多次测试，获取不同等级压强条件下该压敏片的图像信息，并通过内部编程读取图像二维像素点，以灰度值大小的形式来表示压敏片浓度数据，最终通过确定不同等级压强所对应的灰度值大小，从而建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系。进一步地，识别模块包括测量数据扫描和数据分析处理两个部分，其中测量数据扫描是指通过扫描设备将测量模块中获取的压敏片信息转换成图像数字信息，变成程序可识别的二维像素矩阵；然后在数据分析处理过程中通过内部程序对图像数字信息进行灰度值读取，并根据标定模块中已建立的灰度值-压强对应关系来识别该压敏片的压强大小，再通过计算方式最终获取假人胸部受冲击位置的表面压力分布情况，并直接显示出压力分布云图、压力面积、最大压强及任意位置的压强值的测试结果。进一步地，评价模块中，胸部损伤评价准则的建通过志愿者试验或人体模型有限元仿真方法获取人体可承受程度和内脏损伤程度与人体胸部所受载荷之间的相关关系，然后对假人施加同等胸部受力载荷，获取不同受力载荷，不同施加位置下假人胸部表面压力分布大小，并基于此建立假人胸部压力分布大小与人体内脏损伤程度和可承受程度之间的映射关系，并最终建立一个可通过假人胸部表面所受压力大小来确认损伤程度和耐受等级的胸部损伤评价准则。本专利技术还提供了一种利用碰撞假人胸部压力分布测试系统进行测试方法，具体包括：步骤1.针对一类型的压敏片，使用标准圆形压头对压敏片按一定的梯度分别加载不同等级的压力，进行多次试验；步骤2.根据在不同的等级压力强度条件下得到相对应的压敏片图像信息，在MATLAB中编写程序并读取图像二维像素点，读出不同压敏片图像浓度下的灰度值大小；步骤3.将所得出的灰度值大小与之前所施加的压强等级对应起来，建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系，并保存在数据库中以便后面查询使用；步骤4.对假人胸部待测部位的压力分布进行测量，将压敏片依照所测部位的尺寸特征裁剪成所需要的大小，再将裁剪好的压敏片贴在待测部位，对于胸部外表面的测量就直接将压敏片贴在胸部待测部位，对于胸腔肋骨处压力分布的测量，可将压敏片贴在胸腔肋骨外表面处进行胸腔内部结构表面压力分布测量；步骤5.对假人胸部所测位置进行加载，获取该等级压强条件下所得到的压敏片的测量结果，通过扫描仪扫描将压敏片上的压力分布等信息转换为图像信息；步骤6.将扫描获取的图像信息输入到计算机中，通过内部程序实现对压敏片图像信息的读取和分析处理，分析出图像信息中的灰度值，形成能够用于最终判定的测试数据；步骤7.根据标定模块中建立的灰度值与压强之间的对应关系，得出包括被测部位的压力分布云图、压力面积、最大压强及任意位置的压强值的测试结果；步骤8.利用包括志愿者试验、人体有限元仿真结果和文献资料获取的数据，建立评价模块中人体可承受程度和内脏损伤程度与人体胸部所受载荷之间的相关关系；步骤9.通过评价模块中建立的关系，由得出的假人胸部压力分布得出对应的人体内脏损伤程度，而对该压力分布进行相应的损伤评估。本专利技术的有益效果在于：(1)该专利技术操作简单，可以降低压力图像分析的成本，满足对汽车碰撞假人这类力学损伤假人胸部压力分布测量的要求。(2)该专利技术可以依据假人胸部压力分布大小与人体内脏损伤程度和可承受程度之间的映射关系，对所测出的假人胸部压力分布值给出损伤评价，以便对测得的结果有更直观的评估。(3)该专利技术采用模块化设计，分为标定模块、测量模块、识别模块、评价模块这四个模块，各模块之间协调操作简单方便。附图说明图1是碰撞假人胸部压力分布测试系统的模块结构图；图2是力学损伤假人胸部压力分布测试及损伤评估流程图。具体实施方式以下将结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式做进一步详细描述。如图1所示，该实施例提供了一种碰撞假人胸部压力分布测试系统包括标定模块、测量模块、数据分析模块以及评价模块。其中，测量模块用于对假人胸部受冲击位置压力的采集。采集过程主要是通过一种双页型压敏片来实现，该压敏片由分别涂有微囊生色物质和显色物质的两张底片组成，在使用时，将涂层部分面对面放置保证接触。当测量过程中假人胸部受到冲击时，压敏片受力导致内部微囊破裂并释放出生色物质，生色物质与显色物质发生显色反应，从而产生颜色。颜色浓度随受力大小的不同而有所不同，从而实现用压敏片图像记录假人胸部表面不同位置受力大小的结果。标定模块用于建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系，使得测量模块中测得的压敏片浓度数据可通过这种对应关系确定假人胸部所受压力的大小及分布情况。标定过程主要通过利用标准圆形压头，使用不同等级的外力加载对某一类型的压敏片进行多次测试，获取不同等级压强条件下该压敏片的图像信息，并通过内部编程读取图像二维像素点，以灰度值大小的形式来表示压敏片浓度数据。最终通过确定不同等级压强所对应的灰度值大小，从而建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系。所建立的对应关系作为数据库保存在内部程序中以便后续识别模块使用。识别模块用于根据测量模块中所测出的压敏片颜色浓度来识别假人胸部表面压力分布的情况，并生成计算相应的应力云图和各个位置的压力大小。该模块包括测量数据扫描和数据分析处理两个部分。其中测量数据扫描主要是指通过扫描仪等高精度扫描设备将测量模块中获取的压敏片信息转换成图像数字信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碰撞假人胸部压力分布测试系统，包括标定模块、测量模块、数据分析模块和评价模块，其特征在于其特征在于其特征在于：测量模块用于对假人胸部受冲击位置压力的采集；采集过程通过双页型压敏片来实现，压敏片由分别涂有微囊生色物质和显色物质的两张底片组成，在使用时，将涂层部分面对面放置保证接触；当测量过程中假人胸部受到冲击时，压敏片受力导致内部微囊破裂并释放出生色物质，生色物质与显色物质发生显色反应，从而产生颜色；颜色浓度随受力大小的不同而有所不同，从而实现用压敏片图像记录假人胸部表面不同位置受力大小的结果；标定模块用于建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系，使得测量模块中测得的压敏片浓度数据可通过这种对应关系确定假人胸部所受压力的大小及分布情况；识别模块用于根据测量模块中所测出的压敏片颜色浓度来识别假人胸部表面压力分布的情况，并生成计算相应的应力云图和各个位置的压力大小；评价模块用于根据胸部损伤准则来评价假人胸部受力结果。

【技术特征摘要】
1.一种碰撞假人胸部压力分布测试系统，包括标定模块、测量模块、数据分析模块和评价模块，其特征在于其特征在于其特征在于：测量模块用于对假人胸部受冲击位置压力的采集；采集过程通过双页型压敏片来实现，压敏片由分别涂有微囊生色物质和显色物质的两张底片组成，在使用时，将涂层部分面对面放置保证接触；当测量过程中假人胸部受到冲击时，压敏片受力导致内部微囊破裂并释放出生色物质，生色物质与显色物质发生显色反应，从而产生颜色；颜色浓度随受力大小的不同而有所不同，从而实现用压敏片图像记录假人胸部表面不同位置受力大小的结果；标定模块用于建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系，使得测量模块中测得的压敏片浓度数据可通过这种对应关系确定假人胸部所受压力的大小及分布情况；识别模块用于根据测量模块中所测出的压敏片颜色浓度来识别假人胸部表面压力分布的情况，并生成计算相应的应力云图和各个位置的压力大小；评价模块用于根据胸部损伤准则来评价假人胸部受力结果。2.根据权利要求1所述的碰撞假人胸部压力分布测试系统，其特征在于：标定过程中，利用标准圆形压头，使用不同等级的外力加载对某一类型的压敏片进行多次测试，获取不同等级压强条件下该压敏片的图像信息，并通过内部编程读取图像二维像素点，以灰度值大小的形式来表示压敏片浓度数据，最终通过确定不同等级压强所对应的灰度值大小，从而建立压强大小与压敏片浓度数据值之间的对应关系。3.根据权利要求1所述的碰撞假人胸部压力分布测试系统，其特征在于：识别模块包括测量数据扫描和数据分析处理两个部分，其中测量数据扫描是指通过扫描设备将测量模块中获取的压敏片信息转换成图像数字信息，变成程序可识别的二维像素矩阵；然后在数据分析处理过程中通过内部程序对图像数字信息进行灰度值读取，并根据标定模块中已建立的灰度值-压强对应关系来识别该压敏片的压强大小，再通过计算方式最终获取假人胸部受冲击位置的表面压力分布情况，并直接显示出压力分布云图、压力面积、最大压强及任意位置的压强值的测试结果。4.根据权利要求1所述的碰撞假人胸部压力分布测试系统，其特征在于：评价模块中，胸部损伤评价准则的建通...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜凌波，张乐祺，张伟锋，曹立波，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43