一种头盔的制作方法

1.本实用新型涉及穿戴设备领域，特别涉及一种头盔。


背景技术：

2.头盔是佩戴与头部的装具，可起到保护、固定或者矫形等作用。现有的头盔透气性差，且重量重，不利于佩戴。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种头盔，旨在解决现有技术中透气性差且重量重的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的头盔，包括：
5.固定骨架，所述固定骨架的内侧与人体头部形状对应，所述固定骨架为由若干四面体骨架单元组合形成的空间网状结构。
6.可选地，所述固定骨架内侧具有：
7.与佩戴者头部异常凸起区域对应的限制区域，所述限制区域与佩戴者头部异常凸起区域接触；
8.以及与佩戴者头部欠增长区域对应的预留生长区域，所述预留生长区域与佩戴者头部欠增长区域之间具有间隙。
9.可选地，所述固定骨架上具有：
10.与佩戴者的耳部位置对应的耳部避让缺口；
11.以及与佩戴者的眼眶位置对应的眼眶避让缺口。
12.可选地，所述固定骨架的顶部开有窗口。
13.可选地，所述固定骨架为韧性材质制成，所述固定骨架的侧壁上具有由所述窗口向所述固定骨架上所述窗口相对侧延伸的缝口，所述固定骨架的侧壁在所述缝口处断开。
14.可选地，还包括扣带，所述扣带的两端分别与所述缝口两侧的所述固定骨架连接，所述扣带用于限制所述缝口的宽度。
15.可选地，所述扣带为长度可调扣带。
16.可选地，所述固定骨架的边缘具有加厚封边结构。
17.可选地，还包括内衬，所述内衬与所述固定骨架的内侧对应，并贴附于所述固定骨架的内侧，所述内衬为透气软衬。
18.可选地，所述固定骨架通过3d打印一体成型。
19.本实用新型提出的头盔制造方法，包括以下步骤：
20.头盔范围设计：根据佩戴者头部形状，设计头盔覆盖范围；
21.生成厚度实体：根据所述头盔覆盖范围，生成具有厚度的实体模型；
22.轻量化设计：将所述实体模型划分为若干个四面体，保留划分形成的所述四面体的棱边形成四面体骨架单元，将所述实体模型转变为若干所述四面体骨架单元组合形成的
空间网状结构；
23.制造头盔：根据所述空间网状结构制成固定骨架。
24.可选地，还包括步骤：
25.数据采集：在所述头盔范围设计步骤之前，通过对佩戴者头部进行扫描，获取佩戴者头部形状。
26.可选地，在所述数据采集步骤中，若获取的佩戴者头部形状具有异常凸起区域，则在所述头盔范围设计步骤中，设计的所述头盔覆盖范围包括与所述异常凸起区域对应的限制区域，使所述限制区域与对应的所述异常凸起区域接触。
27.在所述数据采集步骤中，若获取的佩戴者头部形状具有欠增长区域，则在所述头盔范围设计步骤中，设计的所述头盔覆盖范围包括与所述欠增长区域对应的预留生长区域，使所述预留生长区域与对应的所述预留生长区域之间具有间隙。
28.可选地，在所述制造头盔步骤中，所述固定骨架通过3d打印制成。
29.在本实用新型技术方案中，通过由若干四面体骨架单元形成的空间网状结构的固定骨架作为头盔，头盔重量轻，透气性好，可保持长时间穿戴，且可降低佩戴部位发生皮肤疾病的机率；四面体骨架单元的每一个连接框架均为三角形，相互连接的四面体骨架单元能保证固定骨架的力学均衡和稳定，结构稳定，强度高。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
31.图1为本实用新型提供的头盔的实施例佩戴于佩戴者头部时的示意图；
32.图2为本实用新型提供的固定骨架的实施例的俯视图；
33.图3为具有异常凸起区域和欠生长区域的佩戴者的头部的示意图；
34.图4为本实用新型提供的具有限制区域和预留生长区域的头盔的实施例佩戴于具有异常凸起区域和欠增长区域的佩戴者的头部时的示意图；
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称100固定骨架110四面体骨架120窗口130缝口140耳部避让缺口150预留生长区域160限制区域200头部210耳部220欠增长区域230异常凸起区域300内衬400扣带
ꢀꢀ
37.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
42.本技术提出一种头盔，头盔重量轻，透气性好，结构稳定，强度高。
43.如图1
‑
图4所示，在本实用新型提出的头盔的实施例中，包括：
44.固定骨架100，固定骨架100的内侧与人体头部200形状对应，固定骨架 100为由若干四面体骨架110单元组合形成的空间网状结构，固定骨架100的厚度根据实际需求进行设计，可为3
‑
9mm。
45.在上述实施例中，通过由若干四面体骨架110单元形成的空间网状结构的固定骨架100作为头盔，头盔重量轻，透气性好，可保持长时间穿戴，且可降低佩戴部位发生皮肤疾病的机率；四面体骨架110单元的每一个连接框架均为三角形，结构稳定，强度高，头盔可为安全保护头盔、固定头盔或者矫形头盔等。
46.作为矫形头盔时，作为上述实施例的进一步方案，固定骨架100内侧具有：
47.与佩戴者头部200异常凸起区域230对应的限制区域160，限制区域160 与佩戴者头部200异常凸起区域230接触；
48.以及与佩戴者头部200欠增长区域220对应的预留生长区域150，预留生长区域150与佩戴者头部200欠增长区域220之间具有间隙。
49.对于头部200异常凸起区域230和头部200欠增长区域220，可通过头部 200对称性cvai和头指数ci进行判定，头部200对称性cvai小于3.5％时为正常，头指数ci在大于等于75％且小于等于85％范围内时为正常。头部 200对称性cvai等于过颅骨俯视中心的且夹角为60
°
的两条对角线的长度差与其中一条对角线长度的比值，头指数ci等于颅骨的宽度与
长度的比值。
50.此时，固定骨架100的内侧与矫形设计预想的人体头部200形状对应。
51.在上述实施例的进一步方案中，限制区域160用于与佩戴者头部200异常凸起区域230接触，可阻拦头部200异常凸起区域230继续增长，预留生长区域150与欠增长区域220之间的间隙留出欠增长区域220的生长空间，可作为矫形头盔对颅骨生长进行矫正，尤其是可对婴儿颅骨生长进行矫正。
52.作为上述实施例的进一步方案，固定骨架100上具有：
53.与佩戴者的耳部210位置对应的耳部避让缺口140，耳部避让缺口140避让耳部210且其边缘在耳部210外10
‑
20mm；
54.以及与佩戴者的眼眶位置对应的眼眶避让缺口，眼眶避让缺口避让眼眶且其边缘在眼眶外10
‑
20mm。
55.在上述实施例的进一步方案中，通过耳部避让缺口140和眼眶避让缺口，使耳部210和眼眶外露，提高穿戴的舒适度。
56.作为上述实施例的进一步方案，固定骨架100的顶部开有窗口120。窗口 120的形状、大小和位置根据对佩戴者需要保护、固定或者矫正的方案而定，使佩戴者无须保护、固定或者矫正的头部200通过窗口120露出。
57.在上述实施例的进一步方案中，可进一步减重和提高透气性，提高穿戴舒适度。
58.作为上述实施例的进一步方案，固定骨架100为韧性材质制成，固定骨架100的侧壁上具有由窗口120向固定骨架100上窗口120相对侧延伸的缝口130，固定骨架100的侧壁在缝口130处断开。缝口130可从其中一耳部避让缺口140的顶部向上延伸到窗口120处。
59.在上述实施例的进一步方案中，韧性材质制成的固定骨架100可通过改变缝口130的宽度来穿戴，穿戴方便
60.作为上述实施例的进一步方案，还包括扣带400，扣带400的两端分别与缝口130两侧的固定骨架100连接，扣带400用于限制缝口130的宽度。扣带400一端与缝口130一侧的固定骨架100固定连接，扣带400的另一端与缝口130另一侧的固定骨架100可拆卸连接。在穿戴时，解开扣带400，方便穿戴，穿戴之后，通过扣带400限制缝口130的开度，可确保固定和矫正的效果。
61.作为上述实施例的进一步方案，扣带400为长度可调扣带400。
62.在上述实施例的进一步方案中，可通过调节扣带400长度调整穿戴的松紧，保证固定和矫正的效果以及穿戴的舒适性。
63.作为上述实施例的进一步方案，固定骨架100的边缘具有加厚封边结构。
64.在上述实施例的进一步方案中，对固定骨架100的边缘做加厚封边处理，可减少锐边和边缘不平整，加强结构强度，减少形变裂痕。
65.作为上述实施例的进一步方案，还包括内衬300，内衬300与固定骨架 100的内侧对应，并贴附于固定骨架100的内侧，内衬300为透气软衬。内衬 300可为多孔eva，纱布或多孔poron等材质，厚度根据需要设置，可为 3
‑
10mm。
66.在上述实施例的进一步方案中，固定骨架100通过内衬300与佩戴者的头部200接触，穿戴更加舒适、稳固。
67.作为上述实施例的进一步方案，固定骨架100通过3d打印一体成型。可采用尼龙粉
末，选用sls激光烧结、mjf多喷射熔融等工艺制成。
68.在上述实施例的进一步方案中，制造方便，方便根据佩戴者头部200的具体情况而对应设计，形成的头盔贴合度高，舒适、精准，保护、固定和矫正效果好。
69.在本实用新型提出的头盔制造方法的实施例中，包括以下步骤：
70.头盔范围设计：根据佩戴者头部200形状，设计头盔覆盖范围；
71.生成厚度实体：根据头盔覆盖范围，生成具有厚度的实体模型；
72.轻量化设计：将实体模型划分为若干个四面体，保留划分形成的四面体的棱边形成四面体骨架110单元，将实体模型转变为若干四面体骨架110单元组合形成的空间网状结构；
73.制造头盔：根据空间网状结构制成固定骨架100。
74.在上述实施例中，通过由若干四面体骨架110单元形成的空间网状结构的固定骨架100作为头盔，头盔重量轻，透气性好，可保持长时间穿戴，且可降低佩戴部位发生皮肤疾病的机率；四面体骨架110单元的每一个连接框架均为三角形，结构稳定，强度高，头盔可为安全保护头盔、固定头盔或者矫形头盔等。
75.作为上述实施例的进一步方案，还包括步骤：
76.数据采集：在头盔范围设计步骤之前，通过对佩戴者头部200进行扫描，获取佩戴者头部200形状。
77.在数据采集步骤中，可采用光学扫描：将佩戴者的头部200套上白色的薄布，白布均匀无褶皱，利用光学扫描仪进行扫描，扫描范围为涵盖耳部210 和眼眶的头部200，输出stl格式的三维模型形成佩戴者头部200形状。
78.或者，在数据采集步骤中，也可对头部200进行ct扫描，扫描范围为涵盖耳部210和眼眶的头部200，输出dicom的ct数据，并进行三维重建，得到佩戴者头部200体表数据，输出stl格式的三维模型形成佩戴者头部200 形状。
79.在上述实施例的进一步方案中，通过对佩戴者头部200进行扫描，获取精确的头部200形状，并根据获取的数据进行头盔设计和制造，数字化设计更加科学，生产的产品更加舒适和精准，可提高产品的固定、矫正的效果。
80.制造的头盔用于颅骨矫形时，作为上述实施例的进一步方案，在数据采集步骤中，若获取的佩戴者头部200形状具有异常凸起区域230，则在头盔范围设计步骤中，设计的头盔覆盖范围包括与异常凸起区域230对应的限制区域160，使限制区域160与对应的异常凸起区域230接触。佩戴者头部200形状为矫形设计预想的人体头部200形状。
81.在数据采集步骤中，若获取的佩戴者头部200形状具有欠增长区域220，则在头盔范围设计步骤中，设计的头盔覆盖范围包括与欠增长区域220对应的预留生长区域150，使预留生长区域150与对应的预留生长区域150之间具有间隙。
82.生产的头盔用于固定或者保护时，可直接按照数据采集步骤中获取的佩戴者头部200形状，设计与佩戴者头部200形状对应的能与佩戴者头部200 稳定贴合的头盔覆盖范围。
83.在上述实施例的进一步方案中，限制区域160用于与佩戴者头部200异常凸起区域230接触，可阻拦头部200异常凸起区域230继续增长，预留生长区域150与欠增长区域220之间的间隙留出欠增长区域220的生长空间，可作为矫形头盔对颅骨生长进行矫正。
84.在头盔范围设计步骤中，设计头盔覆盖范围时，需要与佩戴者头部200 之间预留出贴合内衬300的空间，形成预留贴合内衬300空间的头盔覆盖范围，具体的，对根据头部200形状形成的与佩戴者头部200稳定贴合的头盔覆盖范围或者具有限制区域160和/或预留生长区域150的头盔覆盖范围的轮廓进行膨胀处理，形成预留贴合内衬300空间的头盔覆盖范围，膨胀的距离为衬垫的厚度，可为3
‑
10mm，在生产厚度实体的步骤中，根据上述预留贴合内衬300空间的头盔覆盖范围生成具有厚度的实体模型。
85.在头盔范围设计步骤中，设计头盔范围时，可根据矫正或固定方案对佩戴者头顶对应的区域进行开窗，以减轻生成的固定骨架100的重量和提高固定骨架100的透气性。对于输出的stl格式的三维模型，stl为三角面片格式的，可选用逆向软件对其进行编辑处理，选取范围可用相关曲线框选，或者擦拭选取，选取分离出无厚度特征的单片的曲面模型的头盔覆盖范围，一体式结构，无须设置铰链连接。可对预留贴合内衬300空间的头盔范围进行开窗处理。开窗后，在形成的头盔覆盖范围的一侧开设连通顶部窗口120和头盔覆盖范围下沿的缝口130，头盔覆盖范围在缝口130两侧断开。
86.在头盔范围设计步骤中，可选用geomagic，materialise 3
‑
matic等软件进行。
87.在生成厚度实体步骤中，根据上述步骤得到的开窗、开缝口130后的预留贴合内衬300空间的头盔范围的面片数据，进行面到实体的设计。针对无厚度面片数据生成有厚度的实体模型，厚度根据实际需求进行选择，厚度的生成方向朝外，厚度可为3
‑
9mm。
88.在轻量化设计步骤中，根据生成的实体模型划分四面体体积网络，通过 geomagic，3matic，rhino等网格划分软件，选用单元体网格为四面体，将实体模型分割成有限的四面体，再将所有的四面体的棱边形成网格线框组合，其中的每一个四面体的棱边为一个四面体骨架110单元，网格线框组合的疏密程度可以根据网格划分的大小进行量化。为减少锐边和边缘不平整，以及加强结构强度、减少形变裂痕，对于网格线框组合的边缘做加厚和封边处理，最终形成由若干四面体骨架110单元组合形成的空间网状结构。
89.作为上述实施例的进一步方案，在制造头盔步骤中，固定骨架100通过 3d打印制成，打印的主要材料为尼龙粉末，工艺可为sls激光烧结，mjf多喷射熔融等。
90.在上述实施例的进一步方案中，通过3d打印，利于个性化、精确化制造，制成的头盔精度高，佩戴舒适，固定、矫正效果好。
91.作为上述实施例的进一步方案，还包括步骤：
92.装配，制造头盔步骤完成后，选用与制造的固定骨架100对应的内衬300 以及与缝口130对应的扣带400，将内衬300装配在固定骨架100内侧，将扣带400的两端分别与缝口130两侧的固定骨架100连接，其中一侧为可拆卸连接，或选用长度可调扣带400，扣带400的两侧均可为不可拆卸连接。
93.扣带400用于头盔穿戴固定，内衬300的材料可为多孔eva，纱布或多孔poron等。
94.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。