技术领域
[0001] 本
发明涉及一种足弓支撑结构，特别涉及一种儿童足弓支撑垫的制作方法。
背景技术
[0002] 现有的儿童用足弓垫，主要是为了避免儿童在刚刚学会走路时造成的脚部
疾病，并不是针对6-10岁具有扁平足倾向的儿童使用。另外，现有的足弓部位可调整的
鞋，足弓部位采用塑料、尼龙以及金属等材料构成，使得鞋子的重量增大，穿着舒适性降低。
发明内容
[0003] 为了克服上述
现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种儿童足弓支撑垫的制作方法，能够从运动
生物力学层面出发，根据扁平足儿童的足部数据建立足部模型，快速雕刻出适合受试者的足弓支撑垫，具有舒适性好、方法简便、成本低的特点。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] 一种儿童足弓支撑垫的制作方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1.应用Footscan测力平板对受试儿童进行赤足站立和赤足自然行走状态下的足底压力测量，得到足在行走过程中的
重心线、足底压力分布、各个部位的受力数据、系统给出的AI值、足弓区域
接触面积百分比数据；
[0007] 步骤2.采用足部
三维扫描仪对受试者儿童的足部进行扫描，得到准确的足部模型数据；
[0008] 步骤3.用Ortho Model
软件建立足弓支撑垫的三维模型；
[0009] 步骤4.将在Ortho Model中建立的三维
鞋垫模型输入到Ortho Mill软件中，用Ortho Mill软件输出需要雕刻的NC数据；
[0010] 步骤5.对足弓支撑垫雕刻、打磨。
[0011] 所述步骤1中Footscan测力平板的长、宽尺寸分别为0.5m×0.5m，厚度为0.7—2.2mm。
[0012] 所述步骤1中对受试者进行
数据采集时需要其往复行走3-5次，最终进行平均得到数据结果。
[0013] 所述步骤4输出的NC数据为两个：轮廓路径和雕刻完成后围绕鞋垫切割一圈的刀路。
[0014] 所述步骤5对足弓支撑垫的雕刻采用威克曼新威数控系统和VS0907型三轴雕刻机。
[0015] 本发明采用Footscan平板式足底压力测试仪，平板
传感器分布
密度为4个传感器/cm2，最高
采样频率可达500Hz，能够精确测量足底压力分布、足部各个部位的受力等数据，其配套使用Footscan7USB2分析软件，能够测试静态和动态的足底压力，可用于赤足或穿鞋走、跑跳等不同运动状态的分析，为制作足弓垫提供精确的足底压力数据；采用足部三维
扫描仪对足部进行扫描，得到的足长、足宽、足弓高度更精；用Ortho Model软件建立足弓支撑垫的三维模型，可自定义调节鞋垫的各方面参数；采用三轴雕刻机进行雕刻，方便快捷且成本低；本发明能够从运动生物力学层面出发，根据扁平足儿童的足部数据建立足部模型，快速雕刻出适合受试者的足弓支撑垫，具有舒适性好、方法简便、成本低的特点。
具体实施方式
[0016] 下面结合
实施例对本发明作进一步详细说明。
[0017] 一种儿童足弓支撑垫的制作方法，包括以下步骤：
[0018] 首先，对前期研究中采集到的300例6-10岁儿童的足印图进行足长、足宽的测量，利用划线法进行分类，将其分为正常足、轻度扁平足、中度扁平足和重度扁平足四种足型。
[0019] 将长、宽尺寸分别为0.5m×0.5m的Footscan测力平板
水平放在地面上，平板厚度为0.7—2.2mm，首先引导受试者脱掉鞋袜，双脚自然站立于平板上，重心稳定，目视前方。此时软件的页面上会显示出受试者足底的轮廓，及足底压力的分布情况；在测力平板两边铺上
橡胶模拟跑道。受试者站在模拟跑道的一端，以正常的步态沿着模拟跑道行走，经过平板时，一只脚踩在平板的中间，不停留走过即可。此时会得到该足在行走过程中的重心线、足底压力分布、各个部位的受力等数据、AI值、足弓区域所占面积百分比的数据；以同样的方法对另一只脚进行数据采集。为了尽量消除实验误差，需要每位受试者往复行走三次，得到三组数据，最终进行平均得到结果。
[0020] 以某一轻度扁平足为例：受试者左脚的AI值为30.6％、右脚的AI值28.55％；左脚前掌、中足和后跟接触面积百分比分别为43.12％、27.95％、28.93％，右脚前掌、中足和后跟接触面积百分比分别为48.4％、26.45％、25.15％；左脚足弓处最大压力为18.8N、右脚足弓处最大压力为12.9N。
[0021] Footscan平板式足底压力测试系统及其配套使用Footscan7USB2分析软件，传感器分布密度：4个传感器/cm2，最高
采样频率可达500Hz。此系统能够测试静态和动态的足底压力，可用于赤足或穿鞋走、跑跳等不同运动状态的分析。其有多种可用于科学研究的配套的软件。
[0022] 其次，让受试者脱掉鞋袜，分别进行以下三步：(1)单只脚踩在足部三维扫描仪的玻璃板上，另一只脚踩在旁侧的
台面上，稳定重心，目视前方站定；(2)受试者坐在椅子上，单只脚踩在扫描仪的玻璃板上，另一只脚踩在旁侧的台面上，身体坐正，保持踝关节在
膝关节的正上方；(3)受试者坐在椅子上，单只脚的脚底与扫描仪的玻璃板接触但是不受力，另一只脚踩在旁侧的台面上，保持踝关节在膝关节的正上方。每次均在软件界面上点击扫描按钮即可。扫描完后用同样的方法换另一只脚进行扫描，保存数据。
[0023] 以某一轻度扁平足为例：在全负重、半负重和零负重的情况下，左脚足弓高度分别为7mm、5mm、3mm；右脚足弓高度分别为9mm、5mm、3mm。
[0024] 足部三维扫描仪是一款高科技立体脚型测量设备，该设备集合了光学、机械、
电子领域的新兴技术。利用激光平面光对脚进行光切，在脚的某一个截面上形成封闭光带，用三个CCD摄像机对截面光带成像，可一次获得脚的某一个截面的二维轮廓信息，再沿光切的垂直方向步进测量，就可以得到脚的整个三维曲面信息。
[0025] 再次，打开Ortho Model软件，选择“自扫描的标准矫形”，分别输入利用足部三维扫描仪扫描的对照组中一名儿童左右脚的足部模型。按照左侧对话框中提示的顺序，首先分别在左右脚底找到第一跖趾点、第五跖趾点和后跟点，这三个点会确定脚底所在的平面。分别在左右脚的足部模型上测量足长、前掌宽度、后跟宽度和足弓高度。根据具体需要，可以调整支撑垫的参数，调整完成后点击“应用”，系统会自动生成三维鞋垫模型，保存即可。
[0026] Ortho Model软件是一款对鞋垫进行建模的软件，通过导入足部三维模型生成鞋垫，并且可自定义调节鞋垫的各方面参数。
[0027] 将在Ortho Model中建立的三维鞋垫模型输入到Ortho Mill软件中，根据鞋垫模型的大小来确定其在
工作台上摆放的
位置，需要注意的是，要留出刀具10mm的直径以及左右鞋垫之间的安全距离。
[0028] Ortho Mill软件是将在Ortho Model软件中建立的鞋垫模型输出成可以进行雕刻的NC数据。
[0029] 设置好在工作台上的摆放位置后，系统会完成模型的加载，然后需要计算NC数据。计算完毕后，对生成的NC数据进行刀路预览，确保刀路准确无误。之后对顶部和轮廓路径的刀路进行仿真，确认无误后即可输出NC数据，本次试验输出的NC数据为两个：分别是轮廓路径和雕刻完成后围绕鞋垫切割一圈的刀路。
[0030] 输出NC数据后，雕刻前的准备工作完成，之后即可开始进行支撑垫的雕刻。本实施例对足弓支撑垫的雕刻使用的是威克曼新威数控系统和VS0907型三轴雕刻机。
[0031] 首先找到基材的两条对
角线，其相交的位置即为该基材的在X、Y轴的零点位置。将基材的两边分别对准机床上X、Y轴的边缘，放好后用
压板将基材固定起来，将压板上的螺丝旋紧，当手推基材时推不动即可。
[0032] 对刀路进行回零操作。首先让刀具回到机械原点，手动调整X轴的位置，使它到达两条对角线的交点—即原点，再手动调整Y轴的位置到达原点，此时对X轴和Y轴进行清零；进行浮动对刀操作以确保刀具的安全性，再将刀具移出基材所在的位置，手动将Z轴向下调整到-10mm的位置，对Z轴进行清零。再将刀具移到原点即可。
[0033] 载入NC数据，检查数据是否在设置的基材范围内，确认无误后进行仿真，检查刀路是否正确，一切正常后调整加工
主轴的转速为50％，进给速度为20％，点击“开始”键进行加工。
[0034] 雕刻机会完成支撑垫表面和轮廓的初步加工，雕刻完成后自动停止，即可完成
基础足弓支撑垫的制作。
[0035] 根据之前的测量数据，制作出的三种足弓支撑垫的前掌宽度均为75mm、后跟宽度均为46mm、长度均为195mm、前掌和后跟的厚度均为4mm；足弓高度分别为7mm、9mm和11mm。
[0036] 用砂磨机对其头式和边缘进行打磨，从而确保该足弓支撑垫的头式正确，并且达到边缘光滑、平整的效果。
