一种头枕主体结构的三维模型创建方法技术

本发明专利技术公开了一种头枕主体结构的三维模型创建方法，拟合人体脊椎健康生理曲线，从而制作出的枕头能够矫正和治疗颈椎病患者脖颈脊椎，也可以帮助个人在睡觉时脊椎保持自然生理曲线，避免产生颈椎问题。该方法的主要步骤为：1、获取人体局部的三维模型；2、将三维模型导入3‑matic软件，截取人体矢状面的轮廓曲线；3、截取头颈匹配曲线；4、在头枕匹配曲线中找出枕位点；5、获取枕位高度；6、确定头枕底平面直线；7、获取头枕主体结构的轮廓曲线、8、构建头枕主体结构的三维模型。

A method of creating 3D model of headrest main structure

【技术实现步骤摘要】
一种头枕主体结构的三维模型创建方法
本专利技术涉及数字医疗与医疗器械领域，具体为一种头枕主体结构的三维模型创建方法。
技术介绍
健康人的颈椎在自然不受力状态下具备一定生理曲线，这也决定着人们在睡觉时需要柔软的枕头在一定程度上维持头颈部的自然状态，这也是人最舒服的姿态。随着人们生活质量的提高，同时人们对养生和健康也越来越重视，越来越多的人开始追求最舒适的生活状态和睡眠质量。但是，对于长期坐在电脑前的上班族和埋头读书的学生党来说，由于长期坐姿不端正而引发颈椎疾病的患者越来越多，针对这一问题目前市场上出现了各种各样的枕头。但是对于现有的枕头都存在一定的缺陷：1、传统的枕头，并不能实现拟合人头颈生理形态的个性化定制，只能起到托起头颈的作用，在保持颈椎正常生理曲线上作用十分有限。2、当前市场上出现的记忆头枕虽然比较柔软，但也不能将患有颈椎变形疾病的患者头颈恢复至颈椎变形前健康自然的状态，也就是不能很好的实现矫正治疗和预防的效果。3、专利号CN110037505A公开了一种“多分区个性化形态调节保健枕”，但是该枕头制作工艺复杂，成本很高，无法满足大多数人的需求。
技术实现思路
基于
技术介绍
中提到的现有枕头存在的缺陷，本专利技术提出的一种头枕主体结构的三维模型创建方法，拟合人体脊椎健康生理曲线，从而制作出的枕头能够矫正和治疗颈椎病患者脖颈脊椎，也可以帮助个人在睡觉时脊椎保持自然生理曲线，避免产生颈椎问题。本专利技术的具体技术方案是：本专利技术提供了一种头枕主体结构的三维模型创建方法，包括以下步骤：步骤1：获取人体局部的三维模型；所述人体局部为包含头部、颈部与背部的区域；步骤2：将三维模型导入3-matic软件，截取人体矢状面的轮廓曲线；步骤3：截取头颈匹配曲线；步骤3.1：在人体矢状面的轮廓曲线上选取顶位点和底位点；所述顶位点为：人体矢状面的轮廓曲线上对应解剖学顶骨中顶骨顶点以下任意一点；所述底位点为：当人头枕枕头仰卧时背部与床面脱离的起始点；步骤3.2：截取顶位点和底位点之间的部分作为头颈匹配曲线；步骤3.3：对头颈匹配曲线进行光滑处理；步骤4：在头枕匹配曲线中找出枕位点；所述枕位点为头枕匹配曲线中对应解剖学枕骨凸面的最高点；步骤5：获取枕位高度；使人在躺平状态下，在枕位点位置逐步垫高头部，当人感觉最为舒适时记录此时垫高高度，即确定为枕位高度；步骤6：确定头枕底平面直线以枕位点为起点，枕位高度为长度画一条直线A，以底位点为起点做一条直线B，且直线A和直线B必须保证垂直，此时的B直线记为头枕底平面直线；步骤7；以顶位点为起点，做一条与头枕底平面直线垂直的直线C；步骤8：以头颈匹配曲线、直线B和直线C构成的封闭轮廓线作为头枕主体结构的轮廓曲线；步骤9：将头枕主体结构的轮廓曲线采用三维设计软件进行处理，得到头枕主体结构的三维模型。进一步地，上述步骤1的具体过程为：步骤1.1：使人保持“健康”体态站立姿势情况下，对其头部、颈部与背部形态进行三维扫描采集点云数据；所述“健康”体态指的是个人颈椎保持正常健康生理曲线、体位自然正常站立的状态；步骤1.2：对步骤1.1所采集三维点云数据通过逆向工程软件进行去噪、封装转化获得STL三维模型；步骤1.3：对步骤1.2所获得三维模型利用GeomagicStudio软件进行摆正。进一步地，上述步骤2截取的人体矢状面的轮廓曲线需通过软件进行光顺、过滤和消减处理，保证曲线光滑。进一步地，上述顶位点选取的位置为对应头顶以下2～3cm的区域中任意一点。进一步地，上述头颈匹配曲线中底位点选取肩胛骨肩峰对应位置以下2～5cm的区域。进一步地，上述枕位高度的值为7cm～15cm。进一步地，上述步骤8中获得的头枕主体结构的轮廓曲线需保存为igs格式文件。进一步地，上述步骤9中所述三维设计软件为solidworks或UG或犀牛。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提供的方法制作，通过对顶位点、枕位点、底位点等关键位置的获取，以及在设计过程对枕位高度准确的进行了获取，避免由于姿态不正等原因引起的误差，从而制作出的枕头对颈椎变形疾病患者具有预防、校正、治疗作用，并且实施过程简单，成本低廉，患者利用该方法制作的枕头能够矫正和治疗颈椎病患者脖颈脊椎，也可以帮助个人在睡觉时脊椎保持自然生理曲线，避免产生颈椎问题。2、本专利技术的方法可针对不同个体进行个性化定制，从而满足不同患者的需求，尤其对于长期坐姿不端正的上班族和学生来说预防会十分有效。附图说明图1为头枕主体结构的轮廓曲线图；图2为头枕主体结构示例图。1-顶位点、2-枕位点、3-底位点。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供了一种头枕主体结构的三维模型创建方法，主要实现步骤如下：步骤1：获取人体局部的三维模型；所述人体局部为包含头部、颈部与背部的区域；该步骤的具体实施过程是：步骤1.1：使人保持“健康”体态站立姿势情况下，对其头部、颈部与背部形态进行三维扫描采集点云数据；所述“健康”体态指的是个人颈椎保持正常健康生理曲线、体位自然正常站立的状态；步骤1.2：对步骤1.1所采集三维点云数据通过逆向工程软件进行去噪、封装等操作转化获得STL三维模型；步骤1.3：对步骤1.2所获得三维模型利用GeomagicStudio软件或其他软件进行三维模型的摆正(所谓摆正为三维模型为人直立的状态)。步骤2：将三维模型导入3-matic或其他软件，截取人体矢状面的轮廓曲线，对所得匹配曲线进行光顺、过滤和消减处理，保证曲线光滑；步骤3：截取头颈匹配曲线；步骤3.1：在人体矢状面的轮廓曲线上选取顶位点1和底位点3；顶位点1为：人体矢状面的轮廓曲线上对应解剖学顶骨中顶骨顶点以下任意一点；一般情况下，顶位点选取的位置为对应头顶以下2～3cm的区域中任意一点。底位点3为：当人头枕枕头仰卧时背部与床面脱离的起始点；一般情况下，头颈匹配曲线中底位点选取范围为肩胛骨肩峰对应位置以下2～5cm的区域，具体可根据人的舒适程度自由选取。步骤3.2：截取顶位点1和底位点3之间的部分作为头颈匹配曲线；步骤3.3：对头颈匹配曲线进行光滑处理；步骤4：在头枕匹配曲线中找出枕位点2；所述枕位点2为头枕匹配曲线中对应解剖学枕骨凸面的最高点；步骤5：获取枕位高度；使人在躺平状态下，在枕位点2位置逐步垫高头部，当人感觉最为舒适时记录此时垫高高度，即确定为枕位高度a；一般情况下，枕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种头枕主体结构的三维模型创建方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：获取人体局部的三维模型；所述人体局部为包含头部、颈部与背部的区域；/n步骤2：将三维模型导入3-matic软件，截取人体矢状面的轮廓曲线；/n步骤3：截取头颈匹配曲线；/n步骤3.1：在人体矢状面的轮廓曲线上选取顶位点和底位点；/n所述顶位点为：人体矢状面的轮廓曲线上对应解剖学顶骨中顶骨顶点以下任意一点；/n所述底位点为：当人头枕枕头仰卧时背部与床面脱离的起始点；/n步骤3.2：截取顶位点和底位点之间的部分作为头颈匹配曲线；/n步骤3.3：对头颈匹配曲线进行光滑处理；/n步骤4：在头枕匹配曲线中找出枕位点；所述枕位点为头枕匹配曲线中对应解剖学枕骨凸面的最高点；/n步骤5：获取枕位高度；/n使人在躺平状态下，在枕位点位置逐步垫高头部，当人感觉最为舒适时记录此时垫高高度，即确定为枕位高度；/n步骤6：确定头枕底平面直线/n以枕位点为起点，枕位高度为长度画一条直线A，以底位点为起点做一条直线B，且直线A和直线B必须保证垂直，此时的B直线记为头枕底平面直线；/n步骤7：以顶位点为起点，做一条与头枕底平面直线垂直的直线C；/n步骤8：以头颈匹配曲线、直线B和直线C构成的封闭轮廓线作为头枕主体结构的轮廓曲线；/n步骤9：将头枕主体结构的轮廓曲线采用三维设计软件进行处理，得到头枕主体结构的三维模型。/n...

【技术特征摘要】
1.一种头枕主体结构的三维模型创建方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取人体局部的三维模型；所述人体局部为包含头部、颈部与背部的区域；
步骤2：将三维模型导入3-matic软件，截取人体矢状面的轮廓曲线；
步骤3：截取头颈匹配曲线；
步骤3.1：在人体矢状面的轮廓曲线上选取顶位点和底位点；
所述顶位点为：人体矢状面的轮廓曲线上对应解剖学顶骨中顶骨顶点以下任意一点；
所述底位点为：当人头枕枕头仰卧时背部与床面脱离的起始点；
步骤3.2：截取顶位点和底位点之间的部分作为头颈匹配曲线；
步骤3.3：对头颈匹配曲线进行光滑处理；
步骤4：在头枕匹配曲线中找出枕位点；所述枕位点为头枕匹配曲线中对应解剖学枕骨凸面的最高点；
步骤5：获取枕位高度；
使人在躺平状态下，在枕位点位置逐步垫高头部，当人感觉最为舒适时记录此时垫高高度，即确定为枕位高度；
步骤6：确定头枕底平面直线
以枕位点为起点，枕位高度为长度画一条直线A，以底位点为起点做一条直线B，且直线A和直线B必须保证垂直，此时的B直线记为头枕底平面直线；
步骤7：以顶位点为起点，做一条与头枕底平面直线垂直的直线C；
步骤8：以头颈匹配曲线、直线B和直线C构成的封闭轮廓线作为头枕主体结构的轮廓曲线；
步骤9：将头枕主体结构的轮廓曲线采用三维设计软件进行处理，得到头枕主体结构的三维模型。


2.根据权利要求1所述的头枕主体结构的三维模型创建方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王晶，刘玮玮，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61