CN118302799A - 用于防护运动头盔的数据采集、处理和适配*** - Google Patents

Abstract

一种用于防护运动头盔的数据收集、处理和适配***，被设计成改善:头盔的舒适性和适配性，设计、选择和制造过程的效率，以及当运动员佩戴头盔时头盔受到冲击或一系列冲击时头盔的响应。该***的特征步骤包括:创建特定运动员头部的头部模型，提供包括头盔模板参考点和多个能量衰减表面的计算机化头盔模板；将运动员头部的头部模型在计算机化的头盔模板内对准；确定多个能量衰减坐标；选择接近预定理想适配值的适配值；识别与所选的适配值相关联的预制能量衰减部件；然后在防护运动头盔内安装所识别的预制能量衰减组件。

Description

用于防护运动头盔的数据采集、处理和适配***

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年9月8日提交的美国临时专利申请号63/242,010的优先权，所有这些专利申请通过引用并入本文并成为本文的一部分。

技术领域

本发明涉及一种数据收集、处理和适配***，其改善：(i)防护运动头盔的舒适性和/或适配性，以及(ii)当所述头盔在由运动员佩戴时接收到冲击或一系列冲击时头盔的响应。具体地，所公开的数据收集、处理和适配***通过基于从在进行接触式运动的过程期间将佩戴头盔的运动员收集的数据，从多个预制部件(例如，内部能量衰减部件)中选择预制部件(例如，内部能量衰减部件)的组合来促进防护运动头盔的设计和制造。

背景技术

防护运动头盔，包括在接触运动(诸如足球、曲棍球和长曲棍球)进行期间佩戴的那些，通常包括壳体、联接到壳体的内表面的内垫组件、护面板或面罩、以及将头盔可释放地固定在佩戴者头部上的颏部(chin)保护器或带。然而，大多数(如果不是全部的话)传统的防护运动头盔不使用先进技术来从多个预制部件中选择最适配适配运动员的解剖特征的某些部件，以产生最适配适配运动员的解剖特征的防护运动头盔。

背景技术部分中提供的描述不应仅因为其在背景技术部分中提及或与背景技术部分相关联而被假设为现有技术。此外，背景技术部分可以描述本发明***和技术的一个或多个方面。

发明内容

附图说明

附图仅通过示例而非限制的方式描绘了根据本教导的一个或多个实施方式。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。

图1A示出了定位在第一防护运动头盔中的第一运动员的头部的前视图，其中所述第一防护运动头盔包括头盔壳体和能量衰减组件，所述能量衰减组件基于从所述第一运动员收集的运动员的解剖特征的数据而被专门地选择用于第一运动员的头部；

图1B示出了沿线1B-1B截取的图1A的横截面图，示出了(i)固定层和(ii)可变层，其中固定层抵靠运动员的头部设置，并且可变层设置在固定层和头盔壳体之间；

图2A示出了定位在第二防护运动头盔中的第二运动员的头部的前视图，其中所述第二防护运动头盔包括头盔壳体和能量衰减组件，所述能量衰减组件基于从所述第二运动员收集的运动员的解剖特征的数据而被专门地选择用于第二运动员的头部；

图2B示出了沿线2B-2B截取的图2A的横截面图，示出了(i)固定层和(ii)可变层，其中固定层抵靠运动员的头部设置，并且可变层设置在固定层和头盔壳体之间。

图3是示出用于防护运动头盔的数据收集、处理和适配***的流程图，其中该***涉及：(i)基于从特定运动员的解剖特征收集的数据数字地选择头盔部件，(ii)获取所选择的头盔部件，以及(iii)组装所获取和选择的头盔部件以形成防护运动头盔；

图4A是数据收集、处理和适配***的初始部分的流程图，示出了用于收集运动员头部数据的方法；

图4B是数据收集、处理和适配***的流程图，示出了用于使用扫描头盔收集附加运动员头部数据的可选方法；

图5A示出了被配置为收集运动员头部数据的第一示例性扫描设备，其中所述装置被示出为从部分地被扫描罩覆盖的运动员头部收集数据；

图6是可以放置在图3A中所示的扫描罩上的图案的示例；

图7是第二示例性扫描设备，其被配置为利用显示在所述扫描设备上的示例性软件应用来收集运动员头部数据；

图8是显示在获得运动员头部数据的方法期间第一或第二示例性扫描设备可以采取的路径的图形表示的电子装置；

图9示出了第三示例性扫描头盔，其用于通过将所述扫描头盔放置在运动员的头部上并扫描运动员的头部区域来收集附加头部数据；

图10是示出根据收集的运动员头部数据形成完整运动员头部模型的方法的流程图；

图11示出了显示多个运动员头部数据集和源的电子装置；

图12示出了显示从运动员头部数据创建的三维(3D)完整运动员头部模型的多个视图的电子装置，该运动员头部模型具有在其上定位和表示的多个人体测量点；

图13是示出用于生成计算机化头盔模板的第一部分的方法的流程图，该方法包括设置头盔模板参考点和矢量阵列；

图14示出了显示计算机化头盔模板参考点和矢量阵列的电子装置；

图15是示出用于生成计算机化头盔模板的第二部分的方法的流程图，该方法包括确定阈值线长度；

图16示出了显示两个阈值表面和头盔模板向量阵列的电子装置；

图17示出了显示阈值表面和阈值相交位置中的一个的电子装置，该阈值相交位置发生在头盔模板矢量阵列与所述阈值表面相交的位置处；

图18示出了显示与阈值相交位置相关联的标签的电子装置；

图19示出显示文件的电子装置，该文件包含：(i)头盔模板参考点，(ii)阈值相交位置，以及(iii)在一个或多个头盔模板参考点与阈值相交位置之间延伸的所确定的阈值线长度；

图20示出了显示说明如何计算阈值表面的下前部范围的平均阈值线长度的文件的电子装置；

图21示出了显示说明如何计算阈值表面的各个区域的平均阈值线长度的文件的电子装置；

图22是数据收集、处理和适配***的流程图，示出了用于生成计算机化头盔模板的可选第三部分的方法，其包括确定最小认证表面(“MCS”)线长度；

图23是数据收集、处理和适配***的流程图，示出了用于生成计算机化头盔模板的第四部分的方法，其包括确定能量衰减线长度；

图24至图27示出了在计算机化头盔模板内显示多个能量衰减表面的电子装置；

图28示出显示能量衰减表面和标记的能量衰减相交位置中的一个的电子装置，所述能量衰减相交位置发生在头盔模板矢量阵列与所述能量衰减表面相交的位置处；

图29示出了显示文件的电子装置，该文件包含：(i)头盔模板参考点，(ii)能量衰减相交位置，以及(iii)在头盔模板参考点和能量衰减相交位置之间延伸的所确定的能量衰减线长度；

图30示出显示说明如何计算下部前能量衰减表面的平均能量衰减线长度的文件的电子装置；

图31至图36示出显示能量衰减表面和标记的能量衰减相交位置的电子装置，所述能量衰减相交位置发生在头盔模板矢量阵列与所述能量衰减表面相交的位置处；

图37示出显示说明如何计算各种能量衰减表面的平均能量衰减线长度的文件的电子装置；

图38示出电子装置显示文件，该文件包含与每个头盔壳体尺寸(例如，小、中和大)相关联的每个能量衰减表面的平均能量衰减线长度；

图39是示出用于在计算机化头盔模板内对准特定运动员的头部数据的方法的***的流程图；

图40示出了电子装置在计算机化头盔模板内显示特定运动员的头部数据；

图41示出了电子装置显示计算机化头盔模板内的特定运动员的头部数据的对准；

图42是示出用于生成运动员头部数据坐标和确定运动员线线长度的方法的***的流程图；

图43示出了显示运动员头部数据和计算机化头盔模板的电子装置；

图44示出了显示运动员头部数据、计算机化头盔模板和运动员相交位置的电子装置，运动员相交位置发生在计算机化头盔模板的矢量阵列与所述运动员头部数据相交的地方；

图45示出了显示文件的电子装置，该文件包含：(i)头盔模板参考点，(ii)运动员相交位置，以及(iii)在运动员相交位置和头盔模板参考点之间延伸的所确定的运动员线长度；

图46示出了显示说明如何计算运动员头部数据的下前部范围的平均运动员线长度的文件的电子装置；

图47示出了显示说明如何计算运动员头部数据的各个区域的平均运动员线长度的文件的电子装置；

图48示出了电子装置向***操作员显示查询以确保运动员头部数据在计算机化头盔模板内正确对准；

图49是示出为特定运动员选择头盔壳体尺寸的方法的***的流程图；

图50示出了显示文件的电子装置，该文件包含：(i)头盔壳体的侧面区域、后部区域和枕骨区域中的平均运动员线长度，以及(ii)头盔壳体的侧面区域、后部区域和枕骨区域中的平均阈值线长度；

图51示出了显示为确定为特定运动员选择何种壳体尺寸而采取的考虑因素的电子装置；

图52是示出为特定运动员选择能量管理构件的配置的方法的***的流程图；

图53示出了显示文件的电子装置，该文件包含：(i)平均运动员线长度和(ii)所选择的头盔壳体尺寸的平均能量衰减线长度；

图54示出了显示文件的电子装置，该文件包含：(i)平均运动员线长度和(ii)一个能量衰减构件的平均能量衰减线长度，以及(iii)用于确定运动员表面线长度的等式；

图55示出了电子装置显示完整运动员头部模型的外表面与计算机化头盔模板内的各种能量衰减表面之间的确定的运动员表面线长度；

图56示出了显示包含运动员头部数据的各个区域的运动员表面线长度的文件的电子装置；

图57示出了显示文件的电子装置，该文件基于运动员表面线长度为特定运动员选择能量管理构件的配置并待被安装在头盔内；

图58示出了显示考虑因素的电子装置，该考虑因素可由***的操作者查看以确保为特定运动员选择能量管理构件的适当配置并待被安装在头盔内；

图59A至图59E是待安装在头盔内的能量管理组件的可变层的左侧部件的五种不同配置的透视图；

图60是待安装在头盔内的能量管理组件的可变层的左侧部件的透视图，其中图60A至图60E所示的可变层的左侧部件的五种配置已被垂直布置以示出不同的厚度；

图61是沿图61的线60-60截取的可变层的左侧部件的截面图；

图62是用于防护运动头盔的能量管理组件的固定层的底部透视图；

图63为用于防护运动头盔的能量管理组件的固定层的顶部透视图；

图64是具有用于图62至图63的防护运动头盔的能量管理组件的固定层的头盔壳体的前视图；

图65是沿图64的线65-65截取的具有用于防护运动头盔的能量管理组件的固定层的头盔壳体的截面图；

图66是能量管理组件的冠部构件的透视图，其中冠部构件包括：(i)固定层，和(ii)可变层，其中当佩戴头盔时固定层抵靠运动员的头部设置，并且可变层设置在固定层和头盔壳体之间；

图67为能量管理组件的后构件的透视图，其中后构件包括：(i)固定层，和(ii)可变层，两者如图66中所述的那样定位布置；

图68是能量管理组件的侧构件的透视图，其中侧构件包括：(i)固定层，和(ii)可变层，两者如图66中所述的那样定位布置；

图69是颌部部件或构件的透视图；

图70是控制模块组件的透视图；

图71是能量管理组件的前构件的透视图，其中前构件包括：(i)固定层，和(ii)可变层，两者均如图66所述定位布置；

图72为用于防护运动头盔的能量管理组件的分解图，其中能量管理组件包括多个固定层和可变层；

图73为用于防护运动头盔的能量管理组件的固定层的完全组装的部件的透视图；

图74是用于防护运动头盔的头盔壳体和能量管理组件的前视图；

图75是沿图74的线75-75截取的头盔壳体和能量管理组件的截面图；

图76是用于防护运动头盔的头盔壳体和能量管理组件的前视图；

图77是沿图76的线77-77截取的头盔壳体和能量管理组件的截面图；

图78是用于防护运动头盔的头盔壳体和能量管理组件的侧视图；

图79是沿图78的线79-79截取的头盔壳体和能量管理组件的截面图。

具体实施方式

在以下详细描述中，通过示例的方式阐述了许多具体细节，以便提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实践本教导。在其他情况下，已经在相对高的级别上描述了公知的方法、过程、组件和/或电路，而没有细节，以避免不必要地模糊本公开的各方面。

虽然本公开包括许多不同形式的多个实施例，但是在附图中示出并且将在本文中详细描述特定实施例，应当理解，本公开被认为是所公开的方法和***的原理的示例，并且不旨在将所公开的概念的广泛方面限制于所示出的实施例。如将认识到的，所公开的方法和***能够具有其他和不同的配置，并且能够在不脱离所公开的方法和***的范围的情况下修改若干细节。例如，以下实施例中的一个或多个可以部分地或全部地与所公开的方法和***相一致地组合。因此，可以根据所公开的方法和***选择性地省略和/或组合来自流程图或附图中的组件的一个或多个步骤。另外，流程图中的一个或多个步骤可以以不同的顺序执行。因此，附图、流程图和详细描述本质上被认为是说明性的，而不是限制性的或限制性的。

A.引言

本申请公开了一种用于防护运动头盔的创造性数据收集、处理和适配***10，其中***10被有意地设计成改善：(i)头盔的舒适性和适配性，(ii)头盔的设计、选择和构建过程的效率，以及(iii)当头盔被运动员佩戴时，当头盔接收到冲击或一系列冲击时，头盔的响应。为了实现这些改进，***10基于从将佩戴头盔的运动员收集的数据从多个预制头盔部件中选择预制头盔部件的组合。一般而言并且如下面详细描述的，***10从运动员获得数据，然后创建运动员头部H的解剖特征的数字模型(即，运动员的头部模型)。在生成运动员的头部模型之后，***10确定(i)运动员的头部模型的外表面与(ii)多个预制部件之间的距离，以便选择“最适配”运动员的头部H的预制部件的最佳组合。当运动员佩戴头盔时，“最佳配合”运动员头部的预制部件的最佳组合在所选择的预制部件和运动员头部H之间提供了“期望的过盈配合”。期望的过盈配合(“IF”)由头盔设计者预定义和定制，以确保选择性地施加到运动员头部区域的压力：(i)小于预定的最大值(例如，10psi)，以及(ii)大于预定的最小值(例如，0.25psi)。换句话说，当运动员佩戴头盔时，预制部件一起作用以选择性地在运动员的头部区域上施加期望量的压力。

一旦选择了“最适配”运动员头部的预制部件的最佳组合，则将该信息上传到数据库中并分配唯一的运动员ID号。可以使用唯一的运动员ID号为运动员订购物理头盔。一旦制造商接收到订单，就可以基于先前选择和存储的“最适配”运动员头部H的预制部件的最佳组合来设计、构建物理头盔并将其运送给运动员。此外，可以基于已经上传到数据库中的新信息来改变头盔的配置，包括预制部件的最佳组合，因为运动员的解剖特征已经随时间改变，并且在从运动员获得反映改变的解剖特征的新数据集之后创建新的头部模型。因此，当他/她随时间成长时，可以为同一运动员重新配置头盔。此外，如果同一头盔从第一或原始运动员转移或重新分配给第二或后续运动员，则可以修改头盔的配置，包括预制部件的最佳组合。第二运动员具有与第一运动员不同的解剖特征，并且第二运动员提供了用于生成运动员头部模型的头部数据。因此，可以为已经被分配先前由第一运动员使用过的头盔的第二运动员重新配置头盔。

虽然本文公开的***10集中于美式足球头盔5000的设计、选择和构建过程，但是应当理解，***10可用于产生具有不同配置(例如，没有壳体、更多层或更少层)或不同性质(例如，不同的过盈配合或层具有不同的压缩偏转比)的其他类型的防护运动头盔。美式足球头盔5000包括头盔壳体5010和能量衰减组件3000。能量衰减组件3000安装在头盔壳体5010内，并且其特征在于：(i)固定层1000，其被配置为邻近运动员的头部H定位，使得其覆盖运动员的头部H的绝大部分，以及(ii)可变层2000，其定位在固定层1000和头盔壳体5010的内表面之间。在美式足球头盔5000中，固定层1000：(i)无论头部形状如何，对于所有运动员具有相同的配置和布局，(ii)具有基本均匀的压缩偏转(“CD”)比，如在固定层1000的区域基础上或在整个固定层1000中测量的，以及(iii)可以包括：前固定部件1100、冠部固定部件1200、后固定部件1300和相对的左侧固定部件1400a和右侧固定部件1400b。相反，可变层2000：(i)无论头部形状如何，对于所有运动员都不具有相同的配置和布局，(ii)特征在于CD比显著大于固定层1000，并且(iii)可以包括：下前可变部件2100、上前可变部件2200、后可变部件2400、枕骨可变部件2500、侧可变部件2600a、2600b和前凸台(frontal boss)可变部件2700a、2700b。

图1A-2B示出了使用所公开的***10为两个不同的运动员(第一运动员P1和第二运动员P2)设计、选择和构建的两个示例性美式足球头盔5000.2、5000.4。具体地，图1A至图1B示出了第一美式足球头盔5000.2，其包括第一头盔壳体5010和第一能量衰减组件3000.2，第一能量衰减组件3000.2具有第一固定层1000和第一可变层2000.2，第一可变层2000.2已经基于从第一运动员P1收集的数据被具体地选择和配置为具有用于所述第一运动员P1的所选预制部件的最佳组合。另外，图2A至图2B示出了第二示例性美式足球头盔5000.4，其包括头盔壳体5010和第二能量衰减组件3000.4，第二能量衰减组件3000.4具有适配层1000和第二可变层2000.4，第二可变层2000.4已经基于从第二运动员P2收集的数据被具体地选择和配置为具有用于所述第二运动员P2的所选预制部件的最佳组合。这些示例性美式足球头盔5000.2、5000.4包括相同的头盔壳体5010但不同的能量衰减组件3000.2、3000.4，其中：(i)固定层1000是相同的，并且(ii)可变层2000.2、2000.4是不同的，因为每个头盔5000.2、5000.4包括：(a)相同的下前部件2100.2、2100.4，(b)相同的冠部部件2300.2、2300.4，(c)不同的上前可变部件2200.2、2200.4，(d)不同的后可变部件2400.2、2400.4，以及(e)不同的枕骨可变部件2500.5、2500.4。换句话说，***10：(i)针对第一运动员和第二运动员从多个预制头盔壳体5010中选择相同的预制头盔壳体5010，因为他们的一般头部尺寸相似，(ii)针对第一运动员和第二运动员选择相同的预制固定层1000，因为所有运动员在给定的头盔壳体尺寸内接收相同的固定层1000，以及(iii)基于所选择的预制部件的最佳组合选择不同可变层2000.2、2000.4，因为第一运动员P1的头部H的一般形状不同于第二运动员P2的头部H的一般形状。

如图1B和图2B所示，固定层1000邻近运动员的头部H定位，并且可变层2000邻近头盔壳体5010的内表面定位。该取向与典型的常规足球头盔相反，并且是有益的，因为所有运动员都位于固定层1000内，这简化了针对特定运动员的预制头盔部件的最佳组合的设计和选择。此外，当头盔处于“佩戴头盔但冲击前状态”时，固定层1000至少基本上被压缩(例如，4.5mm)以在运动员的头部H上提供过盈配合(“IF”)，并且与固定层1000相比，可变层2000不被压缩或仅被标称压缩。固定层100和可变层2000的定向还消除了对能量衰减组件中具有不同CD比的每个衬垫构件执行复杂的压力相关计算和详细分析的需要，这些是某些常规足球头盔所需的。消除这些计算和分析是有益的，因为它们耗时并且容易出错，这可能损害能量衰减组件的性能、适配和感觉。最后，通过将可变层2000定位在固定层1000和壳体5010之间，***10的设计者可以调节或改变包括在可变层2000中的能量衰减部件的数量和/或配置，而不需要对头盔5000进行附加修改以接受可变层2000的改变的配置。

在图中所示的示例性实施例中，美式足球头盔5000的能量衰减组件3000包括所选择的能量衰减部件的最佳组合，但是它们明显地配置为使得它们彼此不可互换。例如，冠部能量衰减构件3050包括固定冠部部件1200和可变冠部部件2300，固定冠部部件1200和可变冠部部件2300被不同地设计和配置成使得它们只能安装在壳体5010的冠部区域中；冠部部件1200、2300不适于安装在壳体5010的其他区域中。固定层1000和可变层2000及其部件具有不同的配置和曲率，当壳体5010接收到冲击时，这些配置和曲率为本发明的能量衰减组件3000提供改进的能量衰减性能。本发明的能量衰减组件3000的后能量衰减构件3100的独特配置和曲率在运动员的枕骨头部区域中特别重要。此外，独特配置和弯曲的固定层1000和可变层2000及其部件消除了将单独的“成形衬垫”、垫片或垫楔***能量衰减组件3000中以改善能量衰减组件3000的适配性和舒适性和/或性能的需要。

本文公开的壳体5010和能量衰减组件3000被专门设计和设置成调节足球头盔5000对踢足球时发生的冲击力的响应并管理由这些冲击产生的能量。设计足球头盔领域的技术人员应当理解，足球头盔5000的不同区域在踢足球的过程中经历不同类型、大小和持续时间的冲击，包括在比赛、练习期间或训练比赛期间发生的单次比赛或多次比赛期间。应当理解，在美式足球、曲棍球和长曲棍球比赛期间发生的头盔冲击在至少类型、大小、位置、方向和持续时间方面实质上和根本上不同，因为这些运动在许多显著方面不同，例如比赛的基本性质、运动员的数量和类型、运动员佩戴或携带的装备(例如，曲棍球棒和长曲棍球棒)以及比赛表面。此外，应当理解，足球头盔5000经历与非接触运动(例如，棒球、骑自行车、马球、汽车、摩托车、越野摩托车、雪地运动和/或水上运动)中使用的头盔显著不同的冲击。此外，应当理解，在踢足球时，运动员P可能在单次比赛或由短暂时间段分开的一系列比赛期间在头盔的相同或不同区域上经历多次冲击。因此，在没有仔细分析和验证设计、测试、制造和认证足球头盔5000的复杂现实的情况下，非足球头盔(例如，曲棍球头盔或长曲棍球头盔)的结构和/或特征不能简单地被采用或实施到足球头盔中。试图从非足球头盔实施这种修改的论据是不充分的(并且在一些情况下，非常不充分的)，因为它们相当于理论设计练习，该理论设计练习不在成功设计、制造和测试长时间使用的足球头盔的复杂现实的约束内，如在包括许多比赛、训练比赛和练习期间的至少一个赛季中测量的。

B.定义

本节标识了在整个申请中使用的许多术语和定义。术语“运动员”是在进行运动的练习或比赛时佩戴防护运动头盔的人。术语“头盔佩戴者”或“佩戴者”是佩戴头盔的运动员。术语“设计者”或“操作者”是利用本发明的***10来设计、测试或制造头盔的人。

“防护运动头盔”是运动员或佩戴者在进行需要防护运动头盔的运动或活动时佩戴在他/她的头部上的一种保护装备。

“防护接触式运动头盔”或“接触式运动头盔”是运动员在他/她进行通常需要一队运动员的运动(诸如美式足球、曲棍球或长曲棍球)时佩戴的一种防护运动头盔。特定接触式运动的规则和规定通常要求运动员在参与运动时佩戴接触式运动头盔。接触式运动头盔通常必须符合管理机构颁布的安全规定，例如NOCSAE的足球头盔。

“防护娱乐运动头盔”或“娱乐运动头盔”是一种类型的防护运动头盔，其由穿戴者在他/她参与娱乐活动(诸如骑自行车、攀登运动、滑雪、单板滑雪、摩托车运动或摩托车)时穿戴，这通常可由个体穿戴者完成。娱乐运动头盔通常还必须符合管理机构颁布的安全规定，例如用于骑自行车头盔的ASTM/ANSI规定和用于赛车头盔和摩托车头盔的运输部(DOT)规定。

“足球头盔”是一种防护接触运动头盔，运动员或佩戴者在进行美式足球运动时戴在他/她的头上。与其他头盔不同，美式足球头盔必须遵守由管理机构(例如NOCSAE)颁布的足球专用安全规定。

术语“解剖特征”可以包括以下中的任何一个或任何组合：(i)尺寸、(ii)形貌和/或(iii)在应用***10期间扫描和分析的并且防护运动装备抵靠的身体部位的轮廓。在足球头盔5000的背景下，运动员头部H的解剖特征包括但不限于运动员的颅骨、面部区域、眼睛区域和颌部区域。因为所公开的足球头盔5000佩戴在运动员的头部上并且能量衰减组件3000与运动员的头发和/或头皮接触，所以术语“解剖学特征”还包括运动员的头发的类型、量和体积或缺乏头发。例如，一些运动员具有长发、短发、长发和短发的组合，而其他运动员没有头发(即，秃头)。虽然如下面将详细讨论的，本公开能够应用于个体的任何身体部位，但是其特别适用于人的头部H。

“能量衰减组件”是能量衰减构件的组件，这些能量衰减构件被设计成共同相互作用以使防护运动装备能够衰减与防护运动装备在被运动员P或穿戴者穿戴时接收的冲击相关联的能量，例如线性加速度和/或旋转加速度。例如，足球头盔5000包括内部能量衰减组件3000，其衰减来自头盔5000的壳体5010接收的冲击的能量，诸如线性加速度和/或旋转加速度。

“能量衰减构件”是三维(3D)元件，其包括能量衰减组件并且包括可变层的至少一个部件。除了被配置用于头盔的颌部区域的能量衰减构件之外，能量衰减构件还包括固定层的部件。在头盔的区域基础上，可变层和固定层的组合在头盔区域处形成能量衰减构件的体积和外周边。冲击衰减构件的体积配置为使得当足球头盔5000佩戴在运动员头部上时，冲击衰减构件在运动员的头部H和足球头盔5000的壳体的内表面之间延伸。

术语“固定层”是由能量衰减部件的集合形成的层，所述能量衰减部件：(i)当头盔被佩戴时邻近运动员的头部定位，以及(ii)具有由X、Y和Z笛卡尔坐标系限定的体积，其中Z方向被限定在平面外以提供具有高度或厚度的能量衰减部件。固定层的由其部件提供的高度或厚度在未压缩状态下(即，在运动员佩戴防护运动头盔之前)设定在预定值范围(例如，5-20mm)。在图中所示的实施例中，固定层包括：(i)固定的前部件，(ii)固定的冠部部件，(iii)固定的后部件，以及(iv)固定的左侧部件和右侧部件。

术语“可变层”是由能量衰减部件的集合形成的层，所述能量衰减部件：(i)定位在固定层与头盔壳体的内表面之间，并且(ii)具有由X、Y和Z笛卡尔坐标系限定的体积，其中Z方向被限定在平面外，以提供具有高度或厚度的能量衰减部件。可变层部件的高度或厚度不均匀，因此它可以在未压缩状态下在可变层的两个位置之间显著变化(例如，超过50mm)。在图中所示的实施例中，可变层包括：(i)下前部件，(ii)上前部件，(iii)冠部部件，(iv)后部件，(v)枕骨部件，(vi)左侧部件和右侧部件，(vii)左凸台部件和右凸台部件，以及(viii)左颌部部件或构件和右颌部部件或构件。

术语“部件”或“能量衰减部件”是三维(3D)结构，其(i)具有体积和外周边，并且(ii)减少或衰减由防护运动头盔接收的冲击产生的能量。多个部件包括固定层，并且多个部件包括可变层。能量衰减部件包括可弹性变形并且被设计成衰减来自由防护运动头盔接收的冲击的能量(诸如线性加速度和/或旋转加速度)的材料。

当运动员P适当地佩戴头盔但在比赛过程中没有接收到对头盔H的冲击时，发生术语“佩戴头盔但冲击前状态”和“佩戴头盔时冲击前状态”。当运动员P佩戴头盔但未主动参与体育活动(诸如站在边上或坐在边上并且不踢足球)时，可以发生佩戴头盔但冲击前状态。在这种状态下，能量管理组件的内表面与运动员的头部H接触，壳体的前边缘位于运动员的眉毛上方大约一英寸处，中间矢状面和冠状面P_MS、P_CR基本上是竖直的，因此，头盔优选地具有零度倾斜。此外，在佩戴头盔的冲击前状态下，头盔H在运动员的头部H上施加小于10psi的压力，并且优选地在0.25psi和3psi之间。在本申请的某些图中，头盔被示出为处于冲击前状态，但是头盔未被运动员P佩戴，然而，头盔仍然被定向成使得中间矢状面和冠状面P_MS、P_CR基本上竖直，并且因此，头盔在相关图中具有零度倾斜。

术语“预制部件”是指不是基于特定运动员的解剖特征和数据单独设计或制造的部件。换句话说，预制部件不是有意设计、配置和制造以匹配运动员头部H的解剖特征的定制部件。相反，预制部件旨在适配大量的运动员头部H或特定组的运动员头部H。

C.***概述

图3示出了描述本文公开的本发明的数据收集、处理和适配***10的流程图。***10包括：(i)从特定运动员P收集数据，(ii)基于从特定运动员P的解剖特征收集的数据，使用所收集的数据以数字方式选择预制头盔部件的最佳组合，(ii)获取预制头盔部件的所选择的最佳组合，以及(iii)组装所获取的预制头盔部件以形成用于特定运动员的防护运动头盔。该数据收集、处理和适配***10被设计成改善：(i)所述头盔的舒适性和适配性，(ii)头盔的设计、选择和构建过程的效率，以及(iii)当头盔在由特定运动员P佩戴时接收到冲击或一系列冲击时的头盔的响应。换句话讲，数据收集、处理和适配***10专门针对特定运动员的解剖特征定制防护头盔的配置。应当理解，图3描述了一般的数据收集、处理和适配***10，而图4-58描述了所述数据收集、处理和适配***10的子步骤。还应当理解，图3示出了该方法和***的一个实施例，而本公开设想了该数据收集、处理和适配***10的其他实施方案。这样，图3中公开的步骤中的一个或多个可以被省略、与另一步骤组合、或者以不同的顺序执行。

D.运动员头部数据

作为***10的一部分，为了选择美式足球头盔5000的最适配运动员的部件，期望收集关于运动员头部的形状或形貌的稳健数据集。为了收集这些数据，结合图4A-9描述了该过程的多个子步骤。参考图3，步骤110描述了获取关于运动员头部的形状或形貌的数据。现在参考图4A，该方法在步骤110.2中通过在步骤110.4中在扫描设备110.4.2(图5、图7、图9中所示的示例性实施例)上打开软件应用110.4.4(图7中所示的示例性实施例)或与扫描设备110.4.2通信而开始。返回参考图4A，在打开软件应用110.4.4时，在步骤110.6中提示操作者从运动员列表中选择运动员或输入关于运动员的数据(例如，姓名、年龄、运动员等级、位置等)。

在步骤110.6中输入运动员数据之后，在步骤110.8中，软件应用110.4.4提示操作者指示并且然后检查运动员P是否已经将扫描罩110.8.2(图5中所示的示例性实施例)适当地放置在运动员P的头部H上或上方。扫描罩110.8.2可以是柔性装置，其尺寸适于适配在运动员的头部H上，并且由于扫描罩110.8.2的弹性特性和尺寸而实现围绕运动员的头部H的紧密或紧贴适配。扫描罩110.8.2通过符合运动员的头部H和面部区域F的解剖特征(即头部H和面部区域F的形貌和轮廓)同时减少毛发的影响来在执行数据采集过程时提供增加的准确度。扫描罩110.8.2可以由氯丁橡胶、莱卡或本领域技术人员已知的任何其他合适的弹性材料制成，并且可以具有在0.1mm和10mm之间(优选地1.5mm)的厚度。应当理解，术语扫描罩110.8.2不仅仅是指放置在运动员P的头部H上方的罩；相反，它是指具有最小厚度并且被放置成与运动员的头部直接接触以帮助收集头部数据的贴身物品(例如，衬衫、臂带、腿带等)。

图5示出了标记为110.8.2.2的区域，其中图6示出了扫描罩110.8.2.2的该区域的放大视图。该区域110.8.2.2包括一个或多个参考标记110.8.2.2.2。参考标记110.8.2.2.2可用于帮助扫描罩110.8.2的图像或视频的定向和定位，如下文将描述。参考标记110.8.2.2.2可以是：(i)着色的，(ii)从扫描罩110.8.2的其他部分偏移(例如，凸起或凹陷)，(iii)包括图案或纹理，(iv)或包括有助于由扫描设备110.4.2收集头部数据的电子属性或特征。这些参考标记110.8.2.2.2可以打印在扫描罩110.8.2上，或者可以是使用粘合剂或使用任何其他机械或化学附接装置附接到扫描罩110.8.2的单独物品。所使用的参考标记110.8.2.2.2的数量应当一方面平衡准确收集头部数据的需要，另一方面平衡处理时间。在一个示例性实施例中，可以使用每平方英寸十二个参考标记110.8.2.2.2。本领域技术人员认识到，可以使用更多或更少的参考标记110.8.2.2.2来改变处理时间和头部数据的准确性。在另一实施例中，应当理解，扫描罩110.8.2可以不具有任何参考标记110.8.2.2.2。

在替代实施例中，当在某些情况下收集头部数据时，可以不使用扫描罩110.8.2。例如，当运动员头部缺少头发时，可能不需要扫描罩110.8.2来减少头发的影响。在另一实例中，当从运动员的脚、手臂或躯干捕获数据时，可能不需要扫描罩110.8.2。在不使用扫描罩110.8.2的实施例中，一个或多个参考标记110.8.2.2.2可以直接放置在运动员的头部上。例如，一个或多个参考标记110.8.2.2.2可以具有可移除的联接装置(例如，粘合剂)，其允许它们可移除地联接到运动员的头部以帮助收集头部数据。此外，当使用替代扫描***(例如，接触式扫描仪、计算机断层摄影或磁共振成像或这些技术的任何组合)收集数据时，可以不使用扫描罩110.8.2。

参照图4A，在步骤110.8中运动员P和/或操作员确定扫描罩110.8.2正确地定位在运动员头部H上之后，在步骤110.10中提示操作员开始数据获取处理。数据采集过程可能需要不同的步骤，这取决于扫描设备110.4.2的配置和扫描设备110.4.2所利用的技术。在一个示例性实施例中，扫描设备110.4.2可以是包括基于非接触式相机的扫描仪的手持单元(例如，个人计算机、平板电脑或蜂窝电话)。在该实施例中，操作者将利用扫描设备110.4.2在运动员周围走动以收集运动员的图像或视频帧。扫描设备110.4.2或单独的装置将使用摄影测量技术和/或算法来处理所获取的头部数据。应当理解，头部数据可以以多种格式存储、操纵、改变和显示，包括包含在表格内的数值、布置在3D空间中的点、部分表面或完整表面。

在替代实施例中，扫描设备110.4.2可以是包括非接触式LiDAR或飞行时间传感器的手持单元(例如，个人计算机、平板电脑或手机)。在该实施例中，操作者将在具有非接触式LiDAR或飞行时间传感器的运动员周围走动。特别地，LiDAR或飞行时间传感器发送和接收光脉冲，以便创建包含头部数据的点云。在未示出的替代实施例中，扫描设备110.4.2可以是包含基于非接触式光或声音的扫描仪(例如，相机、LiDAR等)的固定单元。在该实施例中，光/声音传感器可以在单个时刻捕获头部数据(例如，位于人周围的多个相机可以全部同时操作)，或者光/声音传感器可以通过固定单元的在运动员P周围移动其传感器的能力在预定时间段内捕获头部数据。在未示出的更进一步的实施例中，扫描设备可以是基于固定接触的扫描器组件。在该实施例中，一旦接触传感器被放置成与运动员的头部接触，它们就可以在单个时刻捕获头部数据(例如，多个压力传感器可以被定位成与运动员的头部接触，以使得能够一次收集头部数据)。在另一实施例中，扫描设备可以是非静止的基于接触的扫描器。在该实施例中，扫描设备可以包括至少一个压力传感器，其可以通过在运动员的头部上方移动压力传感器来捕获预定时间内的头部数据。在其他实施例中，可以使用以下来收集头部数据：(i)计算机断层摄影或磁共振成像，(ii)结构光扫描仪，(iii)基于三角测量的扫描仪，(iv)基于锥光镜的扫描仪，(v)调制光扫描仪，(vi)上述技术和/或科技的任何组合，或(vii)被配置为捕获头部数据的任何技术或***。例如，手持扫描仪可以利用相机和飞行时间传感器两者来收集头部数据。

图8示出了电子装置2，其显示了扫描设备110.4.2在获取头部数据期间可以遵循的示例性路径110.16.2。电子装置2是具有输入装置6和显示装置4的计算机化装置。电子装置2可以是通用计算机或专门设计为执行进行本文公开的过程所需的计算的专用计算机。应当理解，电子装置2可以不包含在单个位置内，而是可以位于多个位置处。例如，电子装置的计算范围可以在云服务器中，而显示器4和输入装置6位于设计者的办公室中并且可以经由互联网连接来访问。

在图8中，手持式扫描设备110.4.2被示出在运动员头部H周围的大约40个不同位置。当彼此比较时，这些大约40个不同的位置处于不同的角度和高度。在采集头部数据期间将扫描设备110.4.2放置在这些不同的位置有助于确保稍后将由该采集过程制成的数据中不包含间隙或孔。应当理解，图8中所示的离散位置是示例性的，并且简单地包括在本文中以示出扫描设备110.4.2在获取头部数据期间可以遵循的路径。不要求扫描设备110.4.2在采集过程期间穿过这些点或在这些点处收集头部数据。

返回参考图4A，在获取头部数据期间，软件应用110.4.4可以指示操作员：(i)改变他们在运动员周围移动的速度(例如，减慢步调)以确保在步骤110.12中捕获适当的细节水平，(ii)在步骤110.14中改变扫描设备110.4.2的垂直位置和/或角度，和/或(iii)在步骤110.14中改变操作员相对于运动员P的位置(例如，从运动员向前或向后移动)。一旦在110.16中完成头部数据的获取，软件应用110.4.4就分析数据以确定质量是否足以满足在软件应用110.4.4内预编程的质量要求。如果在步骤110.18中确定头部数据的质量足够，则在步骤110.30中，软件应用110.4.4询问操作者是否需要头盔扫描。头盔扫描可能有用的示例是当运动员P期望独特的头盔配置时，诸如如果该运动员决定将美式足球头盔5000定位在其头部上比佩戴者传统地放置美式足球头盔5000的位置更低的位置。如果在步骤110.30中确定需要头盔扫描，则操作者将开始获取头部数据的下一阶段。结合图4B描述获取头盔扫描的过程。如果在步骤110.18中确定不需要头盔扫描，则在步骤110.32中，软件应用110.4.4将经由有线或无线地向本地或远程计算机/数据库(例如，团队数据库100.2.10)发送头部数据。然后，在设计和制造美式足球头盔5000中执行接下来的步骤的技术人员/设计者可以在本地或远程访问该本地或远程计算机/数据库。

可替代地，如果软件应用110.4.4确定头部数据缺乏足够的质量来满足软件应用110.4.4内预编程的质量要求，则软件应用110.4.4可以在步骤110.24、110.26中提示操作者获得附加数据。具体地，在步骤110.24中，软件应用110.4.4可以以图形方式向操作者示出：(i)站立的位置，(ii)放置扫描设备110.4.2的高度，和/或(iii)放置扫描设备110.4.2的角度。一旦操作员在该特定位置处获得附加数据，软件应用110.4.4就分析原始数据集合以及该附加数据，以确定组合的数据集合的质量是否足以满足软件应用110.4.4的质量要求。然后重复该过程，直到数据的质量足够。可替代地，软件应用110.4.4可以请求操作者重新开始头部数据采集过程。然后，软件应用110.4.4分析头部数据的第一集合以及头部数据的第二集合，以查看数据的组合是否足以满足在软件应用110.4.4内预编程的质量要求。然后重复该过程，直到数据的质量足够。在确定头部数据足够之后，软件应用110.4.4执行提示操作者确定是否需要头盔扫描的步骤110.30。

图4B描述了使用扫描头盔110.36.2获取附加头部数据。该过程中的第一步是110.36，其通过识别适当的扫描头盔110.36.2来完成。作为运动员P的示例，扫描头盔110.36.2壳体尺寸可以包括小、中、大和超大，但是附加或中间尺寸当然也在本公开的范围内。扫描头盔110.36.2的壳体尺寸的选择可以通过运动员运动的位置、运动员之前的经历或者通过在获取头部数据期间或之前进行的估计或测量来确定。应当理解，术语扫描头盔110.36.2不仅仅是指放置在运动员头部上方的头盔；相反，它是指根据本文公开的方法设计和制造的终端产品的修改版本，其有助于收集附加的头部数据。

一旦在步骤110.36中选择了扫描头盔110.36.2的尺寸，则在步骤110.40中，当运动员P佩戴扫描罩110.8.2时，将扫描头盔110.36.2放置在运动员的头部H上。在步骤110.40中将扫描头盔110.36.2放置在运动员的头部H上之后，运动员将扫描头盔110.36.2调整到优选的佩戴位置或配置，这包括通过收紧或松开颏部带组件来调整颏部带组件。运动员P反复调节扫描头盔110.36.2以获得他或她的优选佩戴位置并不罕见，因为该位置是个人偏好的问题。例如，一些运动员更喜欢在他们的头部H上相对于他们的眉线更低地佩戴他们的头盔，而其他运动员更喜欢在他们的头部H上相对于他们的眉线更高地佩戴他们的头盔。

如图9所示，扫描头盔110.36.2包括颏部带110.36.2.1、形成在头盔110.36.2的壳体110.36.2.3中的一个或多个孔110.36.2.2以及内部扫描能量衰减组件110.36.2.4。扫描头盔110.36.2中的孔110.36.2.2的位置、数量和形状不受本公开的限制。例如，扫描头盔110.36.2可以具有小于图6所示的孔110.36.2.2的一个孔110.36.2.2，扫描头盔110.36.2可以具有位于整个壳体的各个位置的二十个孔，或者扫描头盔110.36.2可以具有三个孔。当扫描头盔110.36.2佩戴在运动员头部H上的扫描罩110.8.2上方时，这些孔110.36.2.2允许扫描罩110.8.2的某些部分被看到。如上所述，扫描头盔110.36.2包括可移除地附接到扫描头盔110.36.2的前部的面罩。当佩戴扫描头盔110.36.2时，运动员可以使用面罩来帮助运动员确定优选的头盔佩戴位置。一旦运动员将扫描头盔110.36.2定位成使得达到优选的头盔佩戴位置，则移除面罩以通过允许扫描设备110.4.2捕获运动员面部的更大且更少遮挡的一部分来提高头盔扫描的准确性。为了有助于面罩的附接和移除，可以利用易于打开和闭合的夹子。尽管面罩被移除，但是颏部带组件保持固定在运动员的颏部(chin)和颏部颌部(jaw)周围，从而将扫描头盔110.36.2固定在优选的头盔佩戴位置。

返回参考图4B，在步骤110.42、110.44中将扫描头盔110.36.2适当地定位在运动员的头部上之后，软件应用110.4.4提示操作者开始数据采集过程。类似于上述过程，软件应用110.4.4可以指示操作员：(i)改变他们在运动员周围移动的速度(例如，减慢步调)以确保在步骤110.48中捕获适当的细节水平，(ii)在步骤110.50中改变扫描设备110.4.2的垂直位置和/或角度，和/或(iii)在步骤110.50中改变操作员相对于运动员P的位置(例如，从运动员向前或向后移动)。一旦操作员在步骤110.52中完成附加头部数据的获取，软件应用110.4.4就分析数据以确定数据的质量是否足以满足在步骤110.54中在软件应用110.4.4内预编程的质量要求。如果软件应用110.4.4确定数据的质量足够110.54，则扫描设备110.4.2将经由有线或无线地向本地或远程计算机/数据库(例如，团队数据库100.2.10)发送头部数据。然后，在设计和制造美式足球头盔5000时执行接下来的步骤的技术人员可以本地或远程访问该本地或远程计算机/数据库。

可替代地，如果软件应用110.4.4确定头部数据的质量缺乏足够的质量来满足在软件应用110.4.4内预编程的质量要求，则软件应用110.4.4可以在步骤110.56、110.58中提示操作者获得附加数据。具体地，在步骤110.56中，软件应用110.4.4可以以图形方式向操作者示出：(i)站立的位置，(ii)放置扫描设备110.4.2的高度，和/或(iii)放置扫描设备110.4.2的角度。一旦操作员在该特定位置处获得附加头部数据，则软件应用110.4.4将分析头部数据的原始集合以及该附加头部数据，以确定头部数据的组合集合的质量是否足以满足在软件应用110.4.4内预编程的质量要求。然后重复该过程，直到数据的质量足够。可替代地，软件应用110.4.4可以在步骤110.58中请求操作者重新开始数据采集过程。然后，软件应用110.4.4分析头部数据的第一集合以及头部数据的第二集合，以查看数据的组合是否足以满足在软件应用110.4.4内预编程的质量要求。然后重复该过程，直到数据的质量足够。在确定数据足够之后，软件应用110.4.4执行步骤110.62。应当理解，获取头部数据的过程中的一些步骤可以以不同的顺序执行。例如，可以在获取与扫描头盔110.36.2相关的数据之后执行与扫描罩110.8.2相关的数据获取。

E.完整头部模型

返回参考图3，该过程中的下一步骤(120)是创建完整的头部模型120.99。与本文中的其他步骤一样，步骤120包括图10中所示的多个子步骤。创建该头部模型120.99的过程开始于在步骤120.50中收集该数据。参考图11，该数据可以结合以下各项生成和存储：(i)120.50.2，其在上面结合图4A-4B描述，(ii)120.50.4，其是在美国专利号10,159,296和美国专利申请号15/655,490中描述的***，这些***由本申请的受让人拥有或许可给本申请的受让人，或者(iii)120.50.6，其是替代***。返回参考图10，一旦识别出运动员头部数据120.50.99的集合，就检查其准确性和完整性。首先，在步骤120.52中，如果运动员头部数据的集合太不完整(例如，包含大洞)，则从该方法1和进一步分析中移除运动员头部数据的集合。接下来，在步骤120.54中，如果缺少关于运动员的其他必要数据(例如，运动员的位置或水平)，则从该方法1中移除运动员头部数据的集合并进一步分析。如果由于任何原因(包括上述原因)而移除运动员头部数据的集合，则***将通过搜索团队数据库、向教练发送查询或向单个运动员发送查询来尝试并获得该数据。一旦获得该缺失数据，该头盔选择和/或制造就可以继续。如果不能获得该数据，则特定运动员可能无法获得某些防护运动头盔，直到他提供该附加数据。

接下来，在步骤120.58中，基于收集的头部数据120.50.99为运动员创建头部模型120.58.99。创建头部模型120.58.99的一种方法是使用基于摄影测量的方法。特别地，摄影测量是通过电子地组合视频的帧或图像来创建模型(优选地3D模型)的方法。这些来自视频的帧或图像的电子组合可以以多种不同的方式实现。例如，Sobel边缘检测或Canny边缘检测可以用于粗略地找到感兴趣对象(例如，扫描罩110.8.2或扫描头盔110.36.2)的边缘。然后，计算机化建模***可以移除每个图像或帧的已知不包含感兴趣对象的部分。这减少了在以下步骤中将需要由计算机化建模***处理的数据量。另外，移除图像或帧的已知不包含感兴趣对象的部分减少了以下步骤(例如将包含在感兴趣对象内的参考点与图像的背景相关联或匹配)中错误的机会。

虽然仍然在步骤120.58中，但是计算机化建模***处理每个图像或视频帧以细化边缘的检测或检测参考标记110.8.2.2.2。在细化边缘的检测或检测参考标记110.8.2.2.2之后，计算机化建模***将每个图像中的边缘或参考标记110.8.2.2.2与其他图像或帧中的其他边缘或参考标记110.8.2.2.2相关联或对准。计算机化建模***可以使用以下技术中的任何一种来将图像或帧彼此对准：(i)期望最大化，(ii)迭代最近点分析，(iii)迭代最近点变体，(iv)Procrustes对准，(v)流形对准，(vi)Allen B，Curless B，Popovic Z在2003年美国计算机学会信号图会议录中的人体形状的空间：从距离扫描重建和参数化(AllenB,Curless B,Popovic Z.The space of human body shapes:reconstruction andparameterization from range scans.In:Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003)中讨论的对准技术，或(vii)其他已知的对准技术。该对准向计算机化建模***告知每个图像或视频帧的位置，其用于基于所获取的头部数据重建头部模型120.58.99。

头部模型120.58.99也可以由计算机化建模***使用由上述非接触式LiDAR或基于飞行时间的扫描仪获得的头部数据来创建。在该示例中，计算机化建模***将对由扫描仪生成的点云内的点应用平滑算法。该平滑算法将从点云创建完整的表面，点云又将是头部模型120.58.99。此外，头部模型120.58.99可以由计算机化建模***使用由接触式扫描仪获取的压力测量值的集合来创建。具体地，每个测量将允许在空间内创建点。然后可以以类似于点云的点如何连接的方式连接这些点(例如，使用平滑算法)。如上所述，计算机化建模***对平滑算法的应用将创建完整的表面，其进而将是头部模型120.58.99。可替代地，头部模型120.58.99可以由计算机化建模***基于使用上述任何装置或方法收集的头部数据来创建。

可替代地，可以利用上述技术/方法的组合来生成头部模型120.58.99。例如，可以使用摄影测量方法来创建头部模型120.58.99，并且可以基于接触扫描方法将附加数据添加到模型120.99。在另一示例中，头部模型120.58.99可以由计算机化建模***基于由LiDAR传感器生成的点云来创建。可以使用摄影测量技术将附加数据添加到头部模型120.58.99。还应当理解，头部模型120.58.99可以以任何格式分析、显示、操纵或更改，包括非图形格式(例如，包含在电子表格内的值)或图形格式(例如，CAD程序中的3D模型)。通常，3D头部模型120.58.99由具有外表面的薄壳以线框形式(例如，其中表面上的相邻点通过线段连接的模型)或作为实心对象示出，所有这些都可以由本文公开的***和方法使用。

一旦创建了头部模型120.58.99，计算机化建模***就确定缩放因子。这是可能的，因为图像或帧内的参考标记110.8.2.2.2或其他对象(例如，硬币、尺子等)的大小是已知和固定的。因此，计算机化建模***通过将参考标志物110.8.2.2.2的已知尺寸与模型120.99中的参考标志物的尺寸进行比较来确定模型的缩放因子。一旦确定了该缩放因子，头部模型120.58.99的最外表面就紧密地表示运动员头部的最外表面以及扫描罩110.8.2的最外表面。虽然扫描罩110.8.2的厚度通常是最小的(例如，1.5mm)，但是可能期望在模型被适当地缩放之后从头部模型120.58.99中减去扫描罩110.8.2的厚度，以确保头部模型120.58.99紧密地表示运动员头部的最外表面。可替代地，可以不从头部模型120.58.99中减去扫描罩110.8.2的厚度。

一旦在步骤120.58中创建并缩放了头部模型120.58.99，就可以在步骤120.60中由计算机化建模***将人体测量标志120.60.2放置在头部模型120.58.99的已知区域上。具体地，图12示出了示例性头部模型120.58.99的多个视图，包括预设数量的人体测量点120.60.2。这些人体测量点120.60.2通常放置在可以跨大多数头部模型120.58.99识别的位置处。如图12所示，点120.60.2位于鼻尖、眼睛边缘、眼睛之间、颏部的最前边缘、嘴唇边缘和其他位置。例如，可以识别以下解剖特征：(i)外眦(exocanthion)(ex)位于运动员的眼裂的外连合处或上眼睑与下眼睑相遇的地方，(ii)口角(cheilion)(ch)位于侧口连合处或上唇与下唇相遇的地方，(iii)颏下点(menton)(me)位于软组织颏部的最下中线点处，(iv)鼻下点(subnasale)(sn)位于鼻小柱的基部与上唇相遇的最深中线点处，(vii)上唇中点(labrale superius)(ls)位于上唇的中线点处，以及(viii)下睑(palpebrale inferius)(pi)位于每个下眼睑的最低点处，(ix)上睑(supra-aural)(pi)位于下睑(pi)。(x)鼻尖(nasal tip)(nt)位于游戏者鼻子的最前点；(xi)发际中点(trichion)(t)位于正常发际线和前额中线的交点处；(xii)眉间(g)位于眉骨之间的前额最突出的中线点(xiii)冠状缝线(coronal suture)(cs)是将两个顶骨与颅骨的额骨分开的纤维***关节，(xiv)中矢状面(P_MS)是将运动员的身体(包括他们的头部)分成两个相等的半部的纵向平面，以及(xv)中冠状面(P_MC)是将运动员的身体(包括他们的头部)分成腹侧部分和背侧部分的纵向平面。

应当理解，头部模型120.58.99可以是运动员/头盔穿戴者的任何头部的模型，包括头部、脚、肘部、躯干、颈部和膝盖。以下公开集中于设计和制造美式足球头盔5000，该美式足球头盔5000被设计成接纳和保护运动员的头部。因此，下面在方法1的下一阶段中讨论的头部模型120.58.99是运动员头部的模型或“头部模型”。然而，应当理解，涉及多步骤方法1中的头部模型的以下讨论仅是用于选择和/或设计美式足球头盔5000的方法的示例性实施例，并且该实施例不应被解释为限制。例如，所公开的方法1可与数据收集、处理和适配***10结合使用，用于通过基于从将佩戴头盔的运动员或人收集的数据从多个预制部件(例如，内部能量衰减部件)中选择预制部件(例如，内部能量衰减部件)的组合来设计和制造防护休闲运动头盔。

返回参考图10，在步骤120.64中，计算机化建模***可以将平滑算法应用于头部模型120.58.99。具体地，头部模型120.58.99可能具有在获得头部数据或使用低分辨率扫描仪时由运动员头部H的移动引入的噪声。可以应用的示例性平滑算法包括：(i)插值函数，(ii)Allen B，Curless B，Popovic Z在2003年美国计算机学会信号图会议录中的人体形状的空间：从距离扫描重建和参数化(Allen B,Curless B,Popovic Z.The space of humanbody shapes:reconstruction and parameterization from range scans.In:Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003)中讨论的对准技术，或(iii)本领域技术人员已知的其他平滑算法(例如，其他论文中描述的其他方法附于美国临时专利申请号62/364,629或通过引用并入本文，每个专利申请通过引用并入本文)。

可替代地，如果***或设计者确定头部模型120.58.99太不完整而不能仅使用平滑算法，则在步骤120.66中可以将头部模型120.58.99覆盖在通用模型上。例如，当头部模型120.58.99缺少运动员头部的冠部区域的大部分时，与尝试使用平滑算法相比，利用这种通用模型适配是期望的。为了完成这种通用模型适配，然后使用上面公开的任何对准方法(例如，期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准、流形对准等)或本领域已知的方法将放置在头部模型120.99上的人体测量标志120.60.2与通用模型的人体测量标志120.60.2对准。在头部模型120.99和通用模型对准之后，计算机化建模***创建基于通用模型的间隙填充物。类似的间隙填充技术在P.Xi，C.Shu，Consistentparameterization and statistical analysis of human head scans中讨论。TheVisual Computer，25(9)(2009)，pp.863-871通过引用并入本文。应当理解，在步骤120.62中填充头部模型120.99中的间隙之后，可以利用来自步骤120.60的平滑算法。另外，应当理解，头部模型120.99可以不需要平滑或填充；因此，跳过步骤120.64、120.66。应当理解，在准备数据的方法120内描述的步骤可以以不同的顺序执行。例如，可以不执行或可以分别在步骤120.2、120.50之后的任何时间执行在步骤120.4、120.52中不完整的数据的移除以及缺失其他相关信息的数据的移除120.6、120.54。

F.计算机化头盔模板

参考图3，该过程中的下一步骤(200)是创建计算机化头盔模板200.99。与本文中的其他步骤一样，步骤200包括图13-38中所示的多个子步骤。存在三个主要步骤，其包括：(i)在步骤205中设置头盔模板参考点并生成矢量阵列(参见图13)，(ii)在步骤220中确定阈值线长度并对其求平均(参见图15)，以及(iii)在步骤260中确定能量衰减线长度并对其求平均(参见图23)。在该实施例中，计算机化头盔模板200.99利用多种不同的数据类型和信息，以便图38中所示的能量衰减线长度272.2、272.4。具体地，计算机化头盔模板200.99可以包括：(i)头盔模板参考点207.2.99、207.4.99，(ii)矢量阵列209.2.99、209.4.99，(iii)阈值表面224.2、224.4，(iv)阈值相交位置或坐标226.2、226.4，(v)阈值线长度232.2、232.4的平均值，(vi)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(vii)能量衰减相交位置或坐标266.2、266.4，以及(viii)能量衰减线长度272.2、272.4的平均值。在其他实施例中，计算机化头盔模板200.99可以包括：(i)头盔模板参考点207.2.99、207.4.99，(ii)矢量阵列209.2.99、209.4.99，(iii)阈值表面224.2、224.4，(iv)阈值相交位置226.2、226.4，(v)阈值线长度232.2、232.4的平均值，(vi)MCS表面，(vii)MCS相交位置，(viii)MCS线长度的平均值，(ix)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(x)能量衰减相交位置266.2、266.4，以及(xi)能量衰减线长度272.2、272.4的平均值(参见图38)。在其他实施例中，计算机化头盔模板200.99可以包括：(i)阈值线长度232.2、232.4的平均值，以及(ii)能量衰减线长度272.2、272.4的平均值(参见图38)。在另外的实施例中，计算机化头盔模板200.99可以包括：(i)阈值相交位置226.2、226.4，以及(ii)能量衰减相交位置266.2、266.4。或者其他实施例可以包括所有线长度(即，没有平均值)或上述元件、组件、数据和/或计算的其他组合。

下面将更详细地讨论这些步骤中的每一个，但是应当理解，头盔制造通常在提供美式足球头盔5000以供销售之前很好地执行这些步骤。这是因为计算机化头盔模板200.99基于头盔部件并且对于特定运动员不是唯一的。事实上，从运动员收集的所有数据通常将被***到相同的计算机化头盔模板200.99中，以确定最适配该运动员的头盔部件的布置。利用多个计算机化头盔模板200.99是可能的，但是增加了更大程度的复杂性，这会使为特定运动员统一选择头盔部件遭到风险。

可选地，计算机化头盔模板200.99可以包括最小认证表面(MCS)。该MCS由从头盔壳体的内表面向内延伸的最小距离值的集合限定。当头盔模型200.99适当地放置在完整头部模型120.99上时，完整头部模型120.99的外表面120.99.2不应延伸超过MCS。因此，如果完整头部模型120.99的外表面120.99.2延伸穿过MCS，则需要为运动员选择和利用更大的头盔壳体。可替代地，如果完整头部模型120.99的外表面120.99.2不延伸穿过MCS，则满足MCS，并且运动员可以利用所选择的头盔壳体。换句话说，当头盔壳体的内表面与运动员头部的外表面之间的距离大于或等于特定壳体尺寸的最小距离值时，满足MCS。应当理解，满足MCS并不意味着头盔的尺寸适合于运动员的头部。例如，对于运动员来说太大的头盔将不能适当地适配，但是MCS将得到满足。因此，MCS确保运动员不会被给予太小的头盔。MCS是计算机化头盔模板200.99的可选部件，因为阈值表面224.2、224.4位于其相关联的MCS内。因此，如果运动员的头部小于阈值表面，则其将小于MCS。然而，如果运动员的头部大于最大阈值表面(即，绿色阈值表面224.4)，则使用MCS可能是有用的，因为这将确认运动员可以佩戴大的头盔壳体而不会过度压缩能量衰减部件，过度压缩通常导致当运动员佩戴头盔时能量衰减部件对运动员头部施加太大的压力。另外，当三个区域(例如，侧、后和枕骨)中的一个或两个大于阈值表面，但并非所有三个区域都大于阈值表面时，利用MCS可能是有用的，以确保大于阈值表面的区域不会延伸到将在该区域中过度压缩能量衰减部件的位置。基于本公开，MCS的利用可能有用的其他原因对于本领域技术人员而言可能是显而易见的。

1.参考点和矢量数组

图13是描述数据收集、处理和适配***10的步骤205的流程图，其示出了用于生成计算机化头盔模板的第一部分的方法，该方法包括设置头盔模板参考点和矢量阵列。首先，在步骤207中，在计算机化头盔模型200.99内设置头盔模板参考点。在该实施例中，在步骤207.2中设定第一模板或冠部参考点207.2.99，并且在步骤207.4中设定第二模板或颌部参考点207.4.99。这两个模板参考点207.2.99、207.4.99的图形显示在图14中示出。两个模板参考点207.2.99和207.4.99用于帮助确保颌部区域中的线长度更接近于垂直于或正交于壳体的外表面。应当理解，在其他实施例中，可以利用单个模板参考点，或者可以利用多于两个(例如，5，000个)模板参考点。

在步骤207中设置头盔模板参考点之后，在步骤209中创建向量阵列。这里，矢量阵列由头盔模板参考点中的每一个形成，其中矢量阵列：(i)由从参考点延伸出的预定数量的矢量(例如，在1和2,000之间，优选地在50和1,000之间，并且最优选地在150和300之间)组成，(ii)每个矢量与其他矢量(例如，以星芒图案)间隔相等的距离(在1度和90度之间，优选地在2度和40度之间，并且最优选地在4度和8度之间)，并且(iii)每个矢量的尺寸被设定成使得其延伸超出头盔壳体的外表面。因为在步骤207中使用两个模板参考点207.2.99和207.4.99，所以在步骤209中将生成两个向量阵列。具体地，步骤209在步骤209.2中创建具有第一组预定向量(例如，在150和300之间)的第一向量阵列或冠部向量阵列209.2.99，并且在步骤209.4中创建具有第二组预定向量(例如，在5和75之间)的第二向量阵列或颌向量阵列209.4.99。这两个矢量阵列207.2.99、207.4.99的图形显示在图14中示出。应当理解，每个阵列内包含的向量的数量可以增加或减少，向量之间的间隔可以相等或可以不相等，或者阵列的数量可以增加(例如，十个)或减少(例如，一个)，这取决于所利用的模板参考点的数量。在步骤207中设置头盔模板参考点并且在步骤209中创建向量阵列之后，进行生成计算机化头盔模板的下一步骤。

2.阈值线长度

图15是描述数据收集、处理和适配***10的步骤220的流程图，示出了用于生成计算机化头盔模板200.99的第二部分的方法，其包括确定阈值线长度。在步骤222中，显示在步骤207和209中生成的头盔模板参考点和生成的矢量阵列(参见图16)。在步骤222完成之后，***10在步骤224中导入和对准(例如，期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准、流形对准或其他已知的对准技术)多个阈值表面。每个阈值表面224.2、224.4用于确定壳体尺寸何时最适配运动员。在该实施例中，存在三种壳体尺寸(例如，小、中和大)，因此存在两个阈值表面224.2、224.4。这两个阈值表面224.2、224.4和生成的矢量阵列209.2.99的图形显示在图16中示出。这些阈值表面是基于受让人对数千次头部扫描的分析以及如何将运动员最佳地适配在头盔壳体内而用户定义的。例如，这些阈值表面可以基于使用美国专利号10,948,898、11,033,796、11,213,736、11,399,589和11,167,198获得的数据来确定，这些专利中的每一个通过引用并入本文。应当理解，如果存在额外的壳体尺寸(例如，五个壳体尺寸)，则将利用额外的阈值表面(例如，四个阈值表面)。同样，如果存在较少的壳体尺寸(例如，两个壳体尺寸)，则将使用较少的阈值表面(例如，一个阈值表面)。

在步骤224中导入和对准阈值表面之后，***10通过找到包含在矢量阵列209.2.99、209.4.99内的每个矢量与阈值表面224.2相交的位置来确定阈值相交位置或坐标226.2、226.4。找到阈值相交位置226.2、226.4可以使用具有其中利用的插件的3D建模工具来实现。结合蓝色阈值224.2的这些阈值相交位置226.2、226.4的图形显示在图17中示出。因为存在两个矢量阵列(例如，冠部209.2.99和颌部209.4.99)，所以存在两组不同的阈值相交位置226.2、226.4。一旦在步骤226中确定了这些阈值相交位置226.2和226.4，则在步骤228中向每个相交位置226.2、226.4给予唯一的点标识值或数字。唯一的点标识值或数字将使得在该步骤和其他步骤内收集的数据能够彼此进行比较。结合蓝色阈值224.2，这些标签228.2的图形显示在图18中示出。虽然图17至图18仅示出了结合蓝色阈值224.2确定相交位置并标记所述位置，但是应当理解，结合绿色阈值224.4或计算机化头盔模板200.99内包含的任何其他阈值执行的步骤相同。

一旦阈值相交位置226.2、226.4被确定并标记228.2，该信息就被导出并与头盔模板参考点207.2.99、207.4.99的位置相关联。这些位置226.2、226.4、207.2.99、207.4.99之间的关联使得***10能够确定这些点之间的距离。特别地，在步骤232中，***10使用a²+b²+c²的平方根的勾股定理来确定这些阈值线长度232.2、232.4。图19示出文件的图形显示，该文件包含：(i)头盔模板参考点207.2.99、207.4.99，(ii)阈值相交位置226.2、226.4，以及(iii)在头盔模板参考点207.2.99、207.4.99与阈值相交位置226.2、226.4之间延伸的所确定的阈值线长度232。

一旦确定了所有阈值线长度232.2、232.4，则在步骤234中针对阈值表面的各个区域计算这些阈值线长度232.2、232.4的平均值。例如，如图20所示，其中与点标识0相关联的位置B0 234.2和与点标识1相关联的B1 234.2平均以确定BA1 234.6，与点标识21相关联的位置B21 234.8和与点标识22相关联的B22 234.10平均以确定BA2 234.12，并且与点标识42相关联的位置B42 234.14和与点标识43相关联的B43 234.16平均以确定BA3 234.18。然后对BA1 234.6、BA2 234.12和BA3 234.18求平均以确定BLFA 234.20。可以省略所述平均值，但是利用这些平均值简化了计算和分析。还应当理解，虽然可以计算阵列和这些阈值表面224.2、224.4之间的每个交点，但是这样做不是必需的，因为由于能量衰减部件的配置不能针对所有点计算能量衰减线长度272.2、272.4的事实，该数据不能与能量衰减线长度272.2、272.4进行比较。针对绿色阈值224.4和针对图19中所示的所有其他区域重复类似的过程。应当理解，在其他实施例中，可以不计算平均值；相反，可以将所有点彼此进行比较，每个平均值(例如，234.6、234.12和234.18)可以包括附加点或基于本公开显而易见的其他变化。

总之，步骤220将为每个阈值输出八个平均阈值线长度232(参见图21)。八个平均阈值线长度232.2、232.4包括：(i)下前部平均阈值线长度236.2，(ii)上前部平均阈值线长度236.4，(iii)冠部平均阈值线长度236.6，(iv)后部平均阈值线长度236.8，(v)枕骨平均阈值线长度236.10，(vi)侧部平均阈值线长度236.12，(vii)前凸台平均阈值线长度236.14，以及(viii)颌部平均阈值线长度236.16。在图中所示的实施例中，存在两个阈值224.2、22.4，因此计算机化头盔模板200.99将包括16条平均阈值线236.2-236.18。应当理解，在其他实施例中，可以存在多于八个平均值(例如，40)，可以存在少于八个平均值(例如，2)，可以在每个平均值内考虑更多或更少的点，或者基于本公开显而易见的其他变化。

3.MCS线长度

图22示出了用于确定可选MCS的步骤。为了计算这些值，在每个MCS中执行与上述在步骤232中找到阈值线长度相同的步骤。特别地，在步骤242中显示头盔模板参考点和生成的向量，在步骤244中导入MCS，在步骤246中找到MCS相交位置，在步骤248中标记MCS相交位置，在步骤250中将标记的MCS相交位置输出到excel文件，并且在步骤252中将MCS相交位置与头盔模板参考点进行比较以确定MCS线长度。总之，步骤252将输出两组预定值，第一组具有150至300个值，第二组具有5至75个值，稍后可以将其与头部数据进行比较以确定针对运动员的适当壳体尺寸。应当理解，如上所述，可以对各个区域进行平均以简化这些比较，或者可以比较原始数据以确保运动员的范围不会超出MCS或位于MCS之外。

4.能量衰减线长度

图23是描述数据收集、处理和适配***10的步骤260的流程图，其示出了用于生成计算机化头盔模板200.99的第四部分的方法，该方法包括确定能量衰减线长度。在步骤262中，显示在步骤207和209中生成的头盔模板参考点和生成的矢量阵列(参见图24)。在步骤262完成之后，***10在步骤264中导入和对准(例如，期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准、流形对准或(vii)其它已知对准技术)多个能量衰减表面。这些能量衰减表面的图形显示在图24-27中示出。

每个输入的能量衰减表面对应于可变层2000的能量衰减部件的一种配置。例如，可变层2000的左侧部件2600a具有至少四个配置2600a.2-2600a.10，并且优选地具有七个配置，其中每个配置具有对应的数字内表面264.12.2-264.12.8。类似地，可变层2000的下前部2100具有一个配置2100.2，其具有对应的数字内表面264.2.2，可变层2000的上前部2200具有六个配置2200.2-2200.12，其具有对应的数字内表面264.4.2-264.4.12，可变层2000的冠部部件2300具有五个配置2300.2-2300.10，其具有对应的数字内表面264.6.2-264.6.10，可变层2000的后部件2400具有六个配置2400.2-2400.12，其具有对应的数字内表面264.8.2-264.8.12，可变层2000的枕骨部件2500具有四个配置2500.2-2500.8，其具有对应的数字内表面264.10.2-264.10.8 2000具有六个配置2700a.2-2700a.12，其具有对应的数字内表面264.14.2-264.14.12。体积、内表面、C/D和其他部件规格可以从历史知识、美国专利申请号16/543,371中公开的方法或其组合导出。应当理解，以下部件中的每一个，即下前部2100、上前部2200、冠部2300、后部2400、枕骨2500、侧面2600a-2600b、前凸台2700a-2700b和颌部2800a-2800b，可以包括多于四个配置(例如5,000个)或更少的配置(例如1个)，并且因此对于每个部件，相应的数字内表面可以在1到5,000个或更多的范围内。

在步骤264中导入能量衰减表面264.2-264.14之后，***10通过找到包含在矢量阵列209.2.99、209.4.99内的每个矢量与每个能量衰减表面264.2-264.14相交的位置来确定能量衰减相交位置或坐标266.2。找到能量衰减相交位置266.2可以使用具有其中利用的插件的3D建模工具来实现。这些能量衰减相交位置266.2的图形显示在图28和31-36中示出。因为存在两个矢量阵列(例如，冠部209.2.99和颌部209.4.99)，所以存在两组不同的能量衰减相交位置266.2、266.4。

一旦在步骤266中确定了这些能量衰减相交位置266.2、266.4，则在步骤268中向每个能量衰减相交位置266.2、266.4给予唯一的点标识值或数字。唯一的点标识值或数字将使得在该步骤和其他步骤内收集的数据能够彼此进行比较。图28和31-36示出能量衰减表面264.2-264.14上的这些唯一点识别值或数字268.2的图形显示。虽然图28和31-36仅示出结合与一个壳体尺寸相关联的一组能量衰减表面264.2-264.14确定相交位置并标记所述位置，但应理解，结合与其它壳体尺寸相关联的能量衰减表面执行相同步骤。应当理解，能量衰减表面通常对于每个壳体尺寸是唯一的；然而，在一些实施例中，能量衰减表面在多个壳体尺寸之间可以是共同的。例如，小尺寸的第一能量衰减表面可以是中等尺寸的第六能量衰减表面。在壳体尺寸之间共享能量衰减表面是有益的，因为它减少了必须制造和储存的独特能量衰减部件的数量。然而，即使能量衰减表面在壳体尺寸之间是共同的，但是应当理解，能量衰减表面被唯一地配置用于壳体内的特定位置，并且不能与同一头盔壳体内的其他能量衰减表面互换。

一旦能量衰减相交位置266.2、266.4被确定并标记268.2，该信息就被导出并与头盔模板参考点207.2.99、207.4.99的位置相关联。这些位置266.2、266.4、207.2.99、207.4.99之间的关联使得***10能够确定这些点之间的距离。特别地，在步骤272中，***10使用a²+b²+c²的平方根的勾股定理来确定这些能量衰减线长度272.2、272.4。图29示出文件的图形显示，所述文件包含：(i)头盔模板参考点207.2.99、207.4.99，(ii)能量衰减相交位置266.2、266.4，以及(iii)所确定的能量衰减线长度272，所述能量衰减线长度272在头盔模板参考点207.2.99、207.4.99与能量衰减相交位置266.2、266.4之间延伸。

当能量衰减部件关于轴线对称时，设计者仅需要分析能量衰减线长度272.2、272.4的一半。能量衰减线长度272.2、272.4的示例将被一起平均，如所述图中的框中所示。这有助于确保从能量衰减相交位置266.2、266.4计算的能量衰减线长度272.2、272.4彼此相邻并且不是构件的相对侧。要注意，与两个表面的比较不同，由于能量衰减表面264.2-264.14的有限尺寸，仅识别选择数量的能量衰减相交位置266.2、266.4。例如，与下前部相关联并且在图28中示出的一个表面264.2仅包括两个到二十个之间的交点(例如，点0、1、21、22、42、43)。因此，如图29所示，将仅针对这些点计算能量衰减线长度272.2、272.4。

一旦确定了所有能量衰减线长度272.2、272.4，则在步骤274中针对每个能量衰减表面计算这些能量衰减线长度272.2、272.4的平均值。如图30所示，与点标识0相关联的位置00和与点标识1相关联的位置01平均以确定0A1，与点标识21相关联的位置021和与点标识22相关联的位置022平均以确定0A2，并且与点标识42相关联的位置042和与点标识43相关联的位置043平均以确定0A3。然后对0A3、0A1和0A2求平均以确定MLF0。对计算机化头盔模板200.99中包含的所有其他能量衰减表面重复类似的过程(参见图37)。应当理解，在其他实施例中，可以不计算平均值；相反，可以将所有点彼此进行比较。

如图23所示，步骤260将输出每个能量衰减表面(参见图31-36)的平均能量衰减线长度290(例如，274.2.2-274.2.16、274.2-274.16)。在图中所示的实施例中，每个能量衰减部件存在至少一个且通常七个配置。换句话说，下前部能量衰减部件具有七种配置。这七个配置包括七个相关联的能量衰减表面。这七个能量衰减表面各自具有平均能量衰减线长度。因此，计算机化头盔模板200.99包括用于特定头盔壳体尺寸的下前部部件的七个平均能量衰减线长度。对于包含在可变层2000内的所有部件重复该相同的计算，这产生与每个壳体相关联的56个平均能量衰减线长度和包含在所有三个壳体内的168个平均能量衰减线长度(参见图38)。如上所述，图38中的表不基于每个运动员而改变；相反，对于所有运动员使用相同的表。应当理解，在其他实施方案中，每个可变层配置可以存在多于八个平均值(例如，40个)，每个可变层配置可以存在少于八个平均值(例如，2个)，每个可变层的更多(例如，30个)或更少(例如，1个)配置，可存在更多(例如，10个)或更少(例如，1个)壳体尺寸，或基于本公开显而易见的其他变化。

G.使用计算机化头盔模板导入和校准头部模型

参考图3，下一步骤(300)是在计算机化头盔模板200.99内导入和对准完整的头部模型120.99。与本文中的其他步骤一样，步骤300包括图39-41中所示的多个子步骤。具体地，在步骤304中将完整的头部模型120.99、至少一个参考线304.2和至少一个参考表面304.4***计算机化头盔模板200.99中。完整头部模型120.99、至少一个参考线304.2和至少一个参考表面304.4的图形显示在图40中示出。接下来，在步骤320中，通过将运动员的眉毛与线304.2对准来将完整的头部模型120.99与至少一个参考线304.2对准。图41中示出了步骤320的图形显示。接下来，在步骤340中，完整的头部模型120.99向前或向后移动，以便使运动员眉毛的前部范围与至少一个参考表面304.4对准。步骤340的图形显示在图40-41中示出。接下来，在步骤360中，横向对准地移动完整头部模型120.99，使得完整头部模型120.99的矢状平面与计算机化头盔模板200.99的中心线对准。图43中示出了步骤360的图形显示。接下来，在步骤380中，检查完整头部模型120.99的旋转对准，并且在必要时改变该旋转对准。图44中示出了步骤380的图形显示。一旦步骤304、320、340、360和380在计算机化头盔模板200.99内对准，就可以将完整的头部模型120.99与计算机化头盔模板200.99进行比较，以确定将最适配运动员P的可变层2000的配置。

在其他实施例中，完整头部模型120.99和计算机化头盔模板200.99的对准可以使用不同的方法来完成。例如，对准完整头部模型120.99的一种方法可以利用基于旋转的方法来放置人体测量点120.60.2。该方法通过首先将整个头部模型移动到新位置来执行，其中在该新位置中，人体测量点120.60.2中的一个定位在零处。接下来，沿Z轴和Y轴执行两次旋转，使得左耳屏和右耳屏(left and right tragions)沿X轴定位。最后，沿着X轴执行最后的旋转，使得左眶下(infraorbital)位于XY平面上。

对准相关数据(例如，完整头部模型120.99和计算机化头盔模板200.99)的替代方法可以包括将位于完整头部模型120.99上的人体测量点120.60.2与位于与完整头部模型120.99相关联的通用头部模型上的人体测量点对准。人体测量点的对准可以使用上面公开的任何方法(例如，期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准、流形对准等)或本领域已知的方法来实现。

对准相关数据的另一种方法可以包括确定完整头部模型120.99的中心并将中心放置在0，0，0。应当理解，可以利用上述方法中的一种或组合来将完整的头部模型120.99彼此对准或配准。此外，应当理解，本领域技术人员已知的其他对准技术也可用于将完整头部模型120.99与计算机化头盔模板200.99对准。此类技术包括附于美国临时申请号62/364,629的所有论文中公开的技术，其通过引用并入本申请中。

一旦利用这些对准方法，就可以由人或计算机软件执行跨多个轴的对准的数学、视觉和/或手动检查。完成后，可以执行该过程的接下来的步骤。应当理解，在准备数据的方法120内描述的步骤可以以不同的顺序执行。例如，可以不执行或可以分别在步骤120.2、120.50之后的任何时间执行在步骤120.4、120.52中不完整的数据的移除以及缺失其他相关信息的数据的移除120.6、120.54。

然后可以针对每个头盔尺寸和所述计算机化头盔模板200.99内的每个能量衰减部件重复上述步骤。一旦可以计算出所有这些值，就可以将所述值存储在数据库或另一计算机中，并且可以生成图38中的表。图38中所示的所述表可以与任何运动员头部模型进行比较，并且侧面数据的比较可以导致确定哪些能量衰减部件最适配运动员。如上所述，图38中的表不基于每个运动员而改变；相反，对于所有运动员使用相同的表。

H.运动员线长度

返回参考图3，该方法1中的下一步骤是确定从头盔模板参考点207.3、207.4延伸到完整头部模型120.99的外表面的运动员线长度。与本文中的其他步骤一样，步骤400包括图42-47中所示的多个子步骤。参照图42，结合步骤410阐述该子过程中的第一步骤，步骤410显示计算机化头盔模板200.99，计算机化头盔模板200.99包括在步骤207、209中生成的头盔模板参考点和矢量阵列，以及对准的完整头部模型120.99。图43中示出了步骤410的图形显示。接下来，***10通过找到包含在矢量阵列209.2.99、209.4.99内的每个矢量与计算机化头盔模板200.99相交的位置来确定运动员相交位置或坐标420.2、420.4。可以使用具有在其中利用的插件的3D建模工具来实现找到运动员相交位置420.2、420.4。这些运动员相交位置420.2、420.4的图形显示在图44中示出。因为存在两个向量阵列(例如，冠部209.2.99和颌部209.4.99)，所以存在两组不同的运动员相交位置420.2、420.4。一旦在步骤420中确定了这些运动员相交位置420.2、420.4，则在步骤430中向每个运动员相交位置420.2、420.4给予唯一的点标识值或数字。唯一的点标识值或数字将使得在该步骤和其他步骤内收集的数据能够彼此进行比较。应当理解，该步骤应当使用与计算机化头盔模板200.99结合使用的两个矢量阵列相同的两个矢量阵列；否则，运动员线长度的确定变得非常难以计算。

一旦运动员相交位置420.2、420.4被确定并标记430.2，该信息就被导出并与头盔模板参考点207.2.99、207.4.99的位置相关联。这些位置420.2、420.4、207.2.99、207.4.99之间的关联使得***10能够确定这些点之间的距离。特别地，在步骤450、470中，***10使用a²+b²+c²的平方根的勾股定理来确定这些运动员线长度440.2、440.4。图45示出了文件的图形显示，该文件包含：(i)头盔模板参考点207.2.99、207.4.99，(ii)运动员相交位置420.2、420.4，以及(iii)所确定的运动员线长度440.2、440.4，其在头盔模板参考点207.2.99、207.4.99与运动员相交位置420.2、420.4之间延伸。

如图47所示，步骤460将输出平均运动员线长度462(例如，460.2-460.16)。具体地，图46示出了与点标识0相关联的位置H0和与点标识1相关联的H1被平均以确定HA1，与点标识21相关联的位置H21和与点标识22相关联的H22被平均以确定HA2，并且与点标识42相关联的位置H42和与点标识43相关联的H43被平均以确定HA3。然后对HA1、HA2和HA3求平均以确定HLFA。然后对图47中所示的其他区域重复该过程。应当理解，在其他实施例中，可以不基于图中所示的矩形来计算平均值；相反，可以将所有点彼此进行比较，每个平均值可以包括附加点或基于本公开显而易见的其他变化。

总之，步骤400将输出八个平均运动员线长度460.2-460.16。所述平均运动员线长度460.2-460.16包括：(i)下前部平均运动员线长度460.2，(ii)上前部平均运动员线长度460.4，(iii)冠部平均运动员线长度460.6，(iv)后部平均运动员线长度460.8，(v)枕骨平均运动员线长度460.10，(vi)侧部平均运动员线长度460.12，(vii)前凸台平均运动员线长度460.14，以及(viii)颌部平均运动员线长度460.16。应当理解，在其他实施例中，可以存在多于八个平均值(例如，40)，可以存在少于八个平均值(例如，2)，可以在每个平均值内考虑更多或更少的点，或者基于本公开显而易见的其他变化。

I.检查扫描对准

参照图3和图48，在步骤500中，通过将与位于完整头部模型120.99的矢状面右侧的点相关联的运动员线长度460.2-460.16减去与位于完整头部模型120.99的矢状面左侧的点相关联的运动员线长度460.2-460.16，而检查完整头部模型120.99与计算机化头盔模板200.99的对准。如果完整的头部模型120.99是对称的并且充分对准，则这些线长度之间的差异应为零。然而，因为运动员头部通常不是对称的，所以这些值将不是零并且在它们之间具有微小的变化。然而，如果左值和右值之间的变化大于预定值(例如，5mm)，则应检查完整头部模型120.99的对准，以确保其在计算机化头盔模板200.99中正确对准。在该实施例中，完整头部模型120.99在计算机化头盔模板200.99中正确对准，因为图46中所示的值是最小的并且小于预定阈值。应当理解，在某些实施例中可以跳过该步骤。

J.选择头盔壳体尺寸

参照图3和图49，该方法1中的下一步骤(600)是选择头盔壳体尺寸。与本文中的其他步骤一样，步骤600包括图50-51中所示的多个子步骤。参考图49，该子过程中的第一步骤是在步骤610中获得与壳的侧部区域、后部区域和枕骨区域相关联的平均运动员线长度462，并且在步骤620中获得与每个阈值表面的侧部区域、后部区域和枕骨区域相关联的平均阈值线长度276。一旦在步骤610、620中获得该数据，则可以根据步骤630和图50中所示的标准来比较平均线长度462、276。特别地，如果运动员线长度的侧部区域的平均值、后部区域的平均值和枕骨区域的平均值分别小于蓝色阈值表面224.2的阈值线长度的侧部区域的平均值、后部区域的平均值和枕骨区域的平均值，则将选择小的壳体尺寸。同时，如果运动员线长度的侧部区域的平均值、后部区域的平均值和枕骨区域的平均值分别大于绿色阈值表面224.4的阈值线长度的侧部区域的平均值、后部区域的平均值和枕骨区域的平均值，则将选择大的壳体尺寸。最后，如果运动员线长度落在尺寸上使得它们不落在上述小或大壳体尺寸中，则将选择中等壳尺寸。

如果可选的MCS线长度被确定并包括在计算机化头盔模板200.99内，并且设计者确定考虑该信息是有价值的，则设计者可以执行步骤660-690。否则，在该过程1中可以跳过步骤660-690。假设步骤将是有帮助的，则***10接下来确认结合步骤630进行的壳体选择可以获得与头盔壳体的所选尺寸的MCS相关联的线长度。在步骤670中获得MCS线长度，然后在步骤680中从运动员线长度中减去MCS线长度。总之，最好使用所有线长度，而不是仅使用平均线长度，以确保运动员头部的计算机化模型不会以任何方式延伸通过MCS。如果完整的头盔120.99延伸通过了MCS，则不满足MCS，并且需要选择更大的壳体。换句话说，如果运动员线长度中的任何一个大于MCS线长度，则不满足MCS并且需要选择更大的壳体。可替代地，如果完整的头盔120.99没有延伸超过MCS，则满足MCS，并且不需要对其他壳体部分执行。

K.选择能量衰减构件

返回参考图3，该方法1中的下一步骤(700)是选择可变层2000的部件。与本文中的其他步骤一样，步骤700包括图52-58中所示的多个子步骤。参考图52，该子过程中的第一步骤是获得适配值710.2.X-710.16.X。例如，通过从平均冠部能量衰减线长度274.6.2-274.6.10中减去平均冠部运动员线长度460.6来计算冠部区域的适配值710.6.2-710.6.12。这些适配值为710.2.X-710.16.X(其中X是能量衰减表面的数量，其对应于预制能量衰减部件的数量)。在另一个示例中，通过从平均下前部能量衰减线长度274.2.2-274.2.16(如图53-54所示)中减去平均下前部运动员线长度460.2来计算下前部区域的适配值710.2.2-710.2.16。然后可以将这些适配值710.2.X-710.16.X(其中X是能量衰减表面的数量，其对应于能量衰减部件的数量)布置在表内，如图54所示，并与三个预设值进行比较，以确定将选择能量衰减部件的哪种配置。特别地，三个预设值包括：(i)理想值，(ii)最小值，以及(iii)最大值。***10将尝试选择最接近理想值、同时大于min值且小于max值的适配值710.2.X-710.16.X。

在该实施例中，由于上述数据收集过程，假设将1.5mm的预定义罩厚度添加到运动员的头部。加上该罩厚度，将以下设定：(i)非颌部区域的理想值设定为8mm(提供6.5mm过盈配合)，最小值设定为4.5mm(提供3mm过盈配合)，并且最大值设定为11.5mm(提供10mm过盈配合)，并且颌部区域的理想值设定为6mm(提供4.5mm过盈配合)，最小值设定为3mm(提供1.5mm过盈配合)，并且最大值设定为9mm(提供7.5mm过盈配合)。如上所述，为每个部件选择最接近理想值的适配值710.2.X-710.16.X，以提供最适配运动员的可变层2000的配置。应当理解的是，对于每个运动员来说，理想值并不总是可实现的，因为预制能量衰减部件被选择用于安装在头盔中，并且所述能量衰减部件不是用定制表面定制制造的。这就是说，***10将最好地找到最接近的值。此外，应当理解，如果利用不向运动员的头部添加偏移(即，头罩)的不同数据收集***，则可以减小上述值，或者如果偏移更大或者在固定层1000和运动员的头部之间包括另一层(例如，颅骨帽)，则可以增加上述值。

这里，与以下配置结合地发现了最接近理想的值：(i)颌部可变部件2800a、b的第四配置，(ii)上前可变部件2200、冠部可变部件2300、侧可变部件2600a、b和前凸台部件2700a、b的第五配置，(iii)下前可变部件2100的第六配置，以及(iv)后可变部件2400和枕骨部件2500的第七配置。这结合图57中显示的表来示出，其中“1”指示部件的所选配置。应当理解，基于头盔5000的配置来选择理想适配值，以便确保头盔5000将产生0.25psi至10psi、优选0.75psi至5psi、最优选1psi至3psi的压力。在该实施例中，利用距离来确定在该状态下将施加在运动员头部上的压力，因为距离更容易获得和检查。因此，所公开的***10计算适配值710.2.X-710.16.X并将所述适配值710.2.X-710.16.X与理想适配值进行比较，以便找到预制能量衰减部件，当头盔5000被佩戴时但在冲击前状态下，该能量衰减部件将被压缩理想量，以便帮助确保所述压缩量将提供与运动员头部的期望的过盈配合(即，压力)。

一旦选择了可变层2000的部件，就获得与所选择的部件相关联的适配值，并从所述适配值中减去理想值以确定适配误差值(参见图58)。将这些适配误差值与预定义的下限(例如，1.5mm)和预定义的上限值(例如，5mm)进行比较，以确保当佩戴头盔时，所选择的部件不会在运动员的头部上施加太大的压力或太小的压力。这些适配误差值提供了关于头盔对特定运动员的适配的附加信息，因为适配误差值可能影响美式足球头盔5000在另一区域中的适配程度。例如，如果上前部具有高适配误差值，则这可以将头盔向后推到运动员的头部上；从而影响后部部件。因此，最小化适配误差值有助于确保美式足球头盔5000适当地适配运动员。

应当理解，理想值、最大值、最小值、预定义欠值和预定义过值主要基于能量衰减组件3000的CD。因此，如果能量衰减组件3000的CD改变，则需要基于该新的能量衰减组件3000的CD重新计算所有这些值，以确保在运动员和头盔之间产生适当的过盈配合。因此，理想值可以在2mm至15mm的范围内，这取决于固定层1000和可变层2000内包含的部件的特性，以便当头盔处于佩戴的头盔中但处于冲击前状态时与运动员的头部形成过盈配合，其中该过盈配合使头盔5000在运动员的头部上施加0.25psi至10psi，优选0.75psi至5psi，最优选1psi至3psi的压力。

L.获得所选择的能量衰减构件并将其安装在所选择的头盔壳体内

返回参考图3，在***10已经数字地确定适当尺寸的头盔壳体并选择可变层的部件之后，***10输出数字文件，该数字文件可用于在步骤800和900中通知安装者构建特定运动员的美式足球头盔5000所需的预制物理部件。特别地，数字文件可以包括对预制壳体尺寸的引用，即，小壳体5010.2、中等壳体5010.4或大壳体5010.6。结合美国专利申请号17/327，641、17/647，459、29/829，992、29/839，498、美国临时申请号63/079,476、63/157,337、63/188,836和美国专利号D946,833、D939,782、D939,151，公开了头盔壳体5010.2、5010.4、5010.6、护目镜6000、颏部条7000、颏部带8000、其他部件及其配置的示例，这些专利中的每一个通过引用并入本文。另外，控制模块组件3200包括位于层1000、3000和冲击控制模块3210之间的冲击传感器组件(未示出)。控制模块组件3200的所述特征和功能在美国专利申请号16/712,879中公开，其通过引用并入本文。

在获得适当尺寸的头盔壳体5010之后，组装者可以参考数字文件来确定组装固定层1000所需的预制部件。如上所述，固定层1000的部件跨特定头盔壳体尺寸至少是标准的，并且跨多个头盔壳体尺寸可以是标准的。换句话说，佩戴中等头盔壳体5010的至少所有运动员将具有相同的固定层1000。特别地，固定层1000包括：(i)前固定部件1100，(ii)冠部固定部件1200，(iii)后固定部件1300，以及(iv)相对的左固定部件1400a和右固定部件1400b。这些部件中的每一个具有等于或小于包含在可变层2000内的部件的CD的基本上均匀或恒定的CD，以及防止部件适当地定位在头盔的多个区域的配置。

如图65中最佳所示，固定层1000的厚度在部件之间甚至在部件内变化。例如，前固定部件1100具有从第一点处的T₁(例如，19.5mm)变化到第二点处的T₂(例如，13.5mm)的厚度，其中T₂小于T₁(例如，30％)。另外，后固定部件1300具有从第一点处的T₃(例如，13.5mm)变化到第二点处的T₄(例如，19.5mm)的厚度，其中T₃小于T₄(例如，30％)。固定层1000的厚度的不均匀性或可变性优于均匀或一致的厚度，因为当运动员P佩戴头盔时，固定层1000在线B-B上方对运动员的头部H施加较小的压力。在线B-B上方对运动员头部H上施加较小的压力是有益的，因为这有助于确保头盔不会“向上翘”或需要颏部带将头盔5000保持在运动员头部上的适当位置。换句话说，头盔5000可以：(i)在线B-B上方对运动员头部施加0.5psi至10psi、优选地1psi至5psi、最优选地1psi至3psi的压力，以及(ii)在线B-B上方对运动员头部施加0psi至5psi、优选地0psi至3psi、最优选地0psi至2psi的压力。如图65所示，线B-B与壳体5010开口的前边缘平行。然而，在其他配置中，固定层1000可以具有均匀或一致的厚度，并且可变层2000可以被改变以调整为在线B-B上方施加较小的压力。在另外的配置中，线B-B可以不与壳体5010的前边缘平行。

图62-79示出了处于不同取向和安装的该固定层1000的各种视图。要注意的是，固定层1000被配置成当特定运动员佩戴头盔时邻近运动员的头部定位。这种配置是：(i)与将可变层放置在运动员头部附近的常规足球头盔相反，以及(ii)有益的，因为它有助于确保头盔对于所有运动员都位于相同的位置。对于所有运动员定位在恒定位置是有益的，因为它有助于优化所有运动员的视场，并且有助于确保头盔被适当地配置用于最佳的冲击吸收。一旦获得壳体5010和固定层1000，组装者就可以获得可变层2000的部件。应当理解，在其他实施方案中，固定层1000的部件可以不具有：(i)不均匀性或可变性厚度(例如，厚度可以在整个层1000上是恒定的)，(ii)基本上均匀或恒定的CD(例如，CD可以在整个层1000中变化，可以在部件之间变化，或者可以在单个部件内变化)，和/或(iii)可以具有等于或大于包含在可变层2000内的部件的CD的CD(例如，冠部可变部件的CD可以小于冠部固定部件的CD)。

在获得适当尺寸的头盔壳体5010并且选择固定层1000的部件之后，组装者可以参考数字文件来确定组装可变层2000所需的预制部件。如上面详细描述的，可变层2000中包含的每个部件：(i)包括多个配置(例如，在一个和十个配置之间，优选地七个配置)，(ii)跨部件不具有均匀的厚度，(iii)部件的每个配置具有不同的配置(例如，厚度、CD等)，以及(iv)具有等于或大于固定层1000内包含的大多数部件的CD的CD。例如，图59A至图59E示出了左侧可变部件2600a的五种不同配置2600a.2至2600a.10。此处，最薄配置2600a.2在一个点处具有大约16.3mm的厚度T₁，而最厚配置2600a.10在相同点处具有大约31.1mm的厚度T₅。换句话说，在该特定位置处，这些部件2600a.2、2600a.10之间存在大约14mm(即，52％)的差异。另外，这些厚度分布的变化可以在图60中看到，其中最薄配置2600a.2以黄色示出，并且厚度配置2600a.10以蓝色示出。应当理解，结合左侧可变部件2600a公开的厚度仅是示例性的而非限制性的。因此，可以增加或减小该部件的厚度。

应当理解，结合左侧可变部件2600a示出的类似配置和厚度变化也包含在与上前部件2200、冠部部件2300、后部件2400、枕骨部件2500、侧部件2600a-2600b、前凸台可变部件2700a-2700b和颌部件2800a-2800b相关联的配置内。应当理解，在替代实施方案中，包含在可变层2000中的部件：(i)可包括单个配置(例如，下前部件)，(ii)在至少一个部件上具有均匀的厚度，(iii)具有基本上均匀或恒定的CD或者可具有在整个部件中变化的CD，和/或(iv)可具有等于或小于包含在固定层1000内的部件的CD的CD(例如，冠部可变部件的CD可小于冠部固定部件的CD)。

一旦获得了可变层2000的部件和固定层1000的部件，就可以通过组合固定层1000的部件和可变层2000的部件来创建能量衰减组件3000。特别地，能量衰减组件3000包括：(i)后能量衰减构件3010，其包括：(a)后固定部件1300，和(b)后可变部件2400和枕骨可变部件2500，(ii)左侧和右侧能量衰减构件3150，其包括：(a)侧固定部件1400a、b，和(b)侧可变部件2600a、b和前凸台可变部件2700a、b，(iii)冠部能量衰减构件3050，其包括：(a)冠部固定部件1200，和(b)冠部可变部件2300，和(iv)前能量衰减构件3100，其包括：(a)固定前部件1100，和(b)下前部件2100和上前部件2200。后构件3010、侧构件3050、冠部构件3100和前构件3150以及控制模块组件3200中的每一个可以被组装以形成能量衰减组件3000，其在图73中示出。应当理解，能量衰减组件3000可以具有本文所述的更多或更少的部件。一旦能量衰减组件3000已被组装，它就可安装在所选择的头盔壳体5010中并通过能量衰减连接器3300固定在其中。所述能量衰减连接器3300在美国专利No.11,399,588中公开，并且通过引用并入本文。

应当理解，固定层1000的内表面不具有与未压缩状态下的运动员头部的形貌基本匹配的形貌。换句话说，能量衰减组件3000不是为运动员定制的；相反，已经基于从运动员获得的头部数据选择了为运动员提供最佳适配的预制部件。这样，当头盔处于佩戴但冲击前状态时，由能量衰减组件3000施加在运动员头部上的压力可以在能量衰减构件3010、3050、3100、3150之间具有轻微变化。然而，这些压缩和压力应该是尽可能的各向同性的、均匀的或平均的。另外，所述压缩和压力应为：(i)0.25psi至10psi，优选0.75psi至5psi，最优选1至3psi，以及(ii)1.5mm至10mm，优选2.5mm至6mm，最优选3.5mm至6.5mm。由于能量衰减组件的独特配置，可以准确地确定这些压缩和压力，并且不需要易于不准确的复杂计算。

M.替代实施例

虽然上面公开了用于选择“最佳配合”运动员头部的预制部件的最佳组合的方法的第一实施例，但是应当理解，本公开设想了实现该相同目标的其他方法。例如，用于选择预制部件的最佳组合的第一替代实施例包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值相交坐标226.2、226.4，(b)能量衰减相交坐标266.2、266.4，(iv)导入并对准完整头部模型120.99，(v)确定运动员相交坐标420.2、420.4，(vi)(a)通过确定阈值相交坐标226.2、226.4与运动员相交坐标420.2、420.4之间的距离来计算壳体适配值，以及(b)通过确定能量衰减相交坐标266.2、266.4与运动员相交坐标420.2、420.4之间的距离来计算能量衰减适配值，(vii)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体，并且(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正，并且如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(viii)将能量衰减适配值与预设理想值进行比较，以便确定最接近预设理想值的能量衰减适配值，(ix)识别与所选择的能量衰减适配值相关联的能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。应当理解，在该替代性实施例中，阈值相交坐标226.2、226.4、能量衰减相交坐标266.2、266.4和运动员相交坐标420.2、420.4是使用上面公开的相同方法(例如，从头盔模板参考点207.2.99、207.4.99延伸的矢量阵列209.2.99、209.4.99的相交)来确定的。

在用于选择预制部件的最佳组合的第二替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4和(b)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(iv)导入和对准完整头部模型120.99，(v)(a)通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的并正交于完整头部模型120.99的外表面的距离来计算壳体适配值，以及(b)通过确定完整头部模型120.99的外表面与能量衰减表面264.12.2-264.12.14之间的并正交于完整头部模型120.99的外表面的距离来计算能量衰减适配值，(vii)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(viii)将能量衰减适配值与预设理想值进行比较，以便确定最接近预设理想值的能量衰减适配值，(ix)识别与所选择的能量衰减适配值相关联的能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。

在用于选择预制部件的最佳组合的第三替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4，以及(b)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(iv)导入并对准完整头部模型120.99，(v)(a)通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的并且正交于阈值表面224.2、224.4的距离来计算壳体适配值，以及(b)通过确定完整头部模型120.99的外表面与能量衰减表面264.12.2-264.12.14之间的并且正交于能量衰减表面264.12.2-264.12.14的距离来计算能量衰减适配值，(vii)(a)如果与阈值表面224.2相关的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(viii)将能量衰减适配值与预设理想值进行比较，以便确定最接近预设理想值的能量衰减适配值，(ix)识别与所选择的能量衰减适配值相关联的能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。

在用于选择预制部件的最佳组合的第四替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4和(b)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(iv)导入和对准完整头部模型120.99，(v)通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的距离来计算壳体适配值，(vi)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(vii)获得所选头盔外壳的数字表示，(viii)(a)通过确定所选头盔壳体的内表面与能量衰减表面264.12.2-264.12.14之间的距离计算能量衰减线长度，以及(b)通过确定所选头盔壳体的内表面与完整头部模型120.99的外表面之间的距离计算运动员线长度，(ix)通过从能量衰减线长度中减去运动员线长度计算能量衰减适配值，(x)将能量衰减适配值与预设理想值进行比较，以便确定最接近预设理想值的能量衰减适配值，(ix)识别与所选能量衰减适配值相关联的能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。

在用于选择预制部件的最佳组合的第五替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4和(b)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(iv)导入和对准完整头部模型120.99，(v)通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的距离来计算壳体适配值，(vi)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(vii)生成理想偏移表面，其中所述表面距完整头部模型120.99的外表面的理想的偏移距离或向外处(例如，对于非颌部区域为8mm，对于颌部区域为6mm)，(viii)通过计算理想表面与能量衰减表面264.12.2-264.12.14中的每一个之间的距离来确定理想偏移表面距离，(ix)识别最小理想表面距离和与所识别的最小距离相关联的所述能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。应理解，计算理想偏移表面与能量衰减表面264.12.2-264.12.14中的每一个之间的距离可以本文描述的任何方式(例如，在主要实施例或替代实施例一、二、三或四中的任一个中描述的)完成。

在用于选择预制部件的最佳组合的第六替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4，以及(b)基于能量衰减构件的内表面(例如，固定部件和可变部件的组合的内表面)的内部能量衰减表面，(iv)导入并对准完整头部模型120.99，(v)通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的距离来计算壳体适配值，(vi)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(vii)生成***理想表面，其中所述表面位于完整头部模型120.99的外表面的理想***距离或向内处(例如，对于非颌部区域为6.5mm，对于颌部区域为1.5mm)，(viii)通过计算理想***表面和每个内部能量衰减表面之间的距离来确定理想表面距离，(ix)识别最小理想表面距离和与识别的最小距离相关联的所述能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。应理解，计算理想***表面与内部能量衰减表面中的每一个之间的距离可以本文中所描述的任何方式(例如，在主要实施例或替代实施例一、二、三或四中的任一个中所描述)完成。还应当理解，该实施例被配置为允许该方法应用于整体式能量衰减构件。或者换句话说，不包括固定层和可变层两者的能量衰减构件。

在用于选择预制部件的最佳组合的第七替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4，以及(b)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，(iv)导入并对准完整头部模型120.99，(v)在预定位置处获取完整头部模型120.99和计算机化头盔模板200.99的组合的横截面，(vi)对于每个横截面，通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的距离来计算壳体适配值，(vi)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(vii)对于每个横截面，通过确定完整头部模型120.99的外表面与能量衰减表面264.12.2-264.12.14之间的距离来计算能量衰减值，(vii)将能量衰减适配值与预设理想值进行比较，以便确定最接近预设理想值的能量衰减适配值，(ix)识别与所选能量衰减适配值相关联的能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。

在用于选择预制部件的最佳组合的第八替代实施例中，包括：(i)获得头部数据，(ii)形成完整头部模型120.99，(iii)提供计算机化头盔模板200.99，其包括：(a)阈值表面224.2、224.4，(b)能量衰减表面264.12.2-264.12.14，以及(c)在位于一组能量衰减表面264.12.2-264.12.14之间的中点与位于相邻一组能量衰减表面264.12.2-264.12.14之间的中点之间延伸的能量衰减包络，(iv)导入并对准完整头部模型120.99，(v)通过确定完整头部模型120.99的外表面与阈值表面224.2、224.4之间的距离来计算壳体适配值(vi)(a)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为负，则选择小尺寸壳体，(b)如果与阈值表面224.4结合的壳体适配值为正，则选择大尺寸壳体以及(c)如果与阈值表面224.2结合的壳体适配值为正并且与阈值表面224.4结合的壳体适配值为负，则选择中等尺寸壳体，(vii)生成理想偏移表面，其中所述表面定位在完整头部模型120.99的外表面的理想偏移距离或向外处(例如，对于非颌部区域为8mm，对于颌部区域为6mm)，(viii)确定能量衰减包络，(ix)识别与理想偏移表面定位在其内的能量衰减包络相关联的能量衰减部件；以及(x)获得所选择的预制头盔壳体，并在所述壳体中安装：(a)所识别的预制能量衰减部件(例如，可变层部件)，以及(b)固定层1000的预制部件。

N.其他申请的交叉引用

美国专利号10,362,829、10,506,841、10,561,193、10,721,987、10,780,338、10,932,514、10,948,898、11,033,796、美国专利申请号16/543,371、16/691,436、16/712,879、16/813,294、17/135,099、17/164,667、17/327,641、17/647,459、美国临时专利申请序列号61/754,469、61/812,666、61/875,603、61/883,087、63/079,476、63/157,337、63/188,836、美国外观设计专利D603,099、D764,716、D850,011、D850,012、D850,013,D946,833,D939,782、D939,151、美国外观设计专利申请号29/797,439、29/797,453、29/797,458、29/829,992、29/839,498，其公开内容出于所有目的通过引用整体并入本文。

O.工业应用

除了应用于防护接触运动头盔(即足球、曲棍球和长曲棍球头盔)之外，本文包含的公开内容还可以应用于设计和开发用于以下的头盔：棒球运动员、自行车运动员、马术运动员、攀岩运动员、赛车运动员、摩托车运动员、越野摩托车运动员、滑雪运动员、溜冰运动员、滑雪板运动员、滑雪运动员和其他雪地或水上运动员、跳伞运动员。本文描述的方法、***和装置可以适用于其他头部(例如，胫部、膝盖、臀部、胸部、肩部、肘部、脚和手腕)和相应的装备或衣服(例如，鞋、肩垫、肘垫、腕垫)。

如在数据处理和通信领域中已知的，通用计算机通常包括中央处理器或其他处理装置、内部通信总线、用于代码和数据存储的各种类型的存储器或存储介质(RAM、ROM、EEPROM、高速缓冲存储器、磁盘驱动器等)以及用于通信目的的一个或多个网络接口卡或端口。软件功能涉及编程，包括可执行代码以及相关联的存储数据。软件代码可由通用计算机执行。在操作中，代码存储在通用计算机平台内。然而，在其他时间，软件可以存储在其他位置和/或传输以加载到适当的通用计算机***中。

例如，服务器包括用于分组数据通信的数据通信接口。服务器还包括一个或多个处理器形式的中央处理单元(CPU)，用于执行程序指令。服务器平台通常包括内部通信总线、程序存储器和用于由服务器处理和/或传送的各种数据文件的数据存储器，尽管服务器通常经由网络通信接收编程和数据。这种服务器的硬件元件、操作***和编程语言本质上是常规的，并且假定本领域技术人员对其充分熟悉。服务器功能可以在多个类似平台上以分布式方式实现，以分布处理负载。

因此，上面概述的所公开的方法和***的各方面可以在编程中体现。该技术的程序方面可以被认为是“产品”或“制品”，其通常是在一种类型的机器可读介质上携带或体现的可执行代码和/或相关联的数据的形式。“存储”型介质包括计算机、处理器等的任何或所有有形存储器，或其相关联的模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可以在任何时间为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过互联网或各种其他电信网络进行通信。因此，可以承载软件元件的另一种类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如跨本地装置之间的物理接口、通过有线和光学陆线网络以及通过各种空中链路使用的光波、电波和电磁波。携带这样的波的物理元件，诸如有线或无线链路、光学链路等，也可以被认为是承载软件的介质。如本文所使用的，除非限于非暂时性有形“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”之类的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

机器可读介质可以采取许多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何计算机中的任何存储装置等，诸如可以用于实现所公开的方法和***。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成计算机***内的总线的导线。载波传输介质可以采取电信号或电磁信号或者声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒、传输数据或指令的载波、传输这种载波的电缆或链路、或者计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些形式的计算机可读介质中的许多可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器以供执行。

应当理解，本发明不限于所示出和描述的配置、操作、确切材料或实施例的确切细节，因为对于本领域技术人员而言，明显的修改和等同物将是显而易见的。虽然已经说明和描述了具体实施例，但是在不显著脱离本发明的精神的情况下可以想到许多修改，并且保护范围仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (79)

1.一种从最适配所述特定运动员的头部的预制能量衰减部件的集合中设计和组装用于特定运动员的美式足球头盔的方法，所述方法包括：

使用扫描装置获得特定运动员头部的解剖数据；

在计算机软件程序内从所获得的解剖数据创建所述特定运动员的头部的头部模型，其中所述头部模型包括外表面；

提供计算机化头盔模板，所述计算机化头盔模板包括多个能量衰减表面，其中所述能量衰减表面单独地与一组预制能量衰减部件相关联；

将运动员头部的头部模型在计算机化头盔模板内对准；

确定多个适配值，其中所述适配值中的每一个被定义为从所述运动员头部的所述头部模型的所述外表面延伸到所述多个能量衰减表面中的一个能量衰减表面的距离；

将包含在所述多个适配值中的适配值与预定义的理想适配值进行比较；

选择最接近所述预定义理想适配值的适配值；

识别与所选择的适配值相关联的所述预制能量衰减部件；以及

将所识别的预制能量衰减部件安装在头盔壳体内。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扫描装置是非接触式扫描装置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，由所述非接触式扫描装置获得的所述解剖数据包括所述特定运动员的图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过计算机将所述特定运动员的图像拼接在一起，以便创建所述运动员的头部的头部模型。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，使用摄影测量生成所述运动员头部的头部模型。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扫描装置是接触式扫描装置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触扫描装置被配置为使用接触探针从所述特定运动员的头部进行测量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述头部模型的所述外表面与设置有罩的所述特定运动员的头部的所述外表面基本匹配。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述罩具有0.5mm至2.5mm之间的厚度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中每个能量衰减表面表示所述预制能量衰减部件的内表面。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的预制能量衰减部件与所述组中的另一预制能量衰减部件不能够互换。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，每个预制能量衰减部件被配置为安装在所述头盔壳体内的特定位置，并且不能安装在所述头盔壳体内的不同位置。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述预制能量衰减部件安装在所述头盔壳体中时，所述预制能量衰减部件形成可变层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变层配置为在用于不同运动员的头盔之间是不同的，以便考虑所述不同运动员之间的解剖学差异。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变层包括以下预制能量衰减部件：(i)下前可变部件，(ii)上前可变部件，(iii)后可变部件，(iv)枕骨可变部件，(v)侧可变部件，以及(vi)前凸台可变部件。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件是多个上前可变部件，并且其中，所述上前可变部件中的每一个具有独特的配置。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件是多个上前可变部件，并且其中，所述上前可变部件中的每一个具有独特的厚度。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件包括单个下前可变部件。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件包括多个冠部可变部件，并且其中，每个冠部可变部件具有唯一的厚度。

20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件还包括多个后可变部件，并且其中，每个后可变部件具有唯一的厚度。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件还包括多个枕骨可变部件，并且其中，每个枕骨可变部件具有唯一的厚度。

22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件还包括多个侧可变部件，并且其中，每个侧可变部件具有唯一的厚度，并且所述侧可变部件的所述厚度彼此不同。

23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件还包括多个前凸台可变部件，并且其中，每个前凸台可变部件具有唯一的厚度，并且所述前凸台可变部件的所述厚度彼此不同。

24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件还包括多个颌部可变部件，并且其中，每个颌部可变部件具有唯一的厚度。

25.根据权利要求1所述的方法，其中，在计算机化头盔模板中对准运动员头部的头部模型的步骤包括：

在计算机化头盔模板中提供参考标志；

将人体测量标志应用于所述运动员头部的头部模型；以及

将所述人体测量标志与点参考标志对准。

26.根据权利要求25所述的方法，其中将所述人体测量标志与点参考标志对准的步骤涉及使用以下对准技术之一：期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准或流形对准。

27.根据权利要求1所述的方法，其中，确定适配值的步骤包括：

提供头盔模板参考点；

计算多个能量衰减线长度，其中每个能量衰减线长度从所述头盔模板参考点延伸到所述多个能量衰减表面中的一个能量衰减表面；

计算从所述头盔模板参考点延伸到所述运动员头部的所述头部模型的所述外表面的运动员线长度；

计算所述多个能量衰减线长度内的每个能量衰减线长度与所述运动员线长度之间的差值，以确定所述适配值。

28.根据权利要求1所述的方法，其中，确定适配值的步骤包括：

确定多个能量衰减相交位置，其中每个能量衰减相交位置与所述多个能量衰减表面中的一个能量衰减表面相关联；

确定多个运动员相交位置，其中运动员相交位置位于运动员头部的头部模型的外表面上；

计算所述多个能量衰减相交位置与多个运动员相交位置之间的距离以确定所述适配值。

29.根据权利要求1所述的方法，其中，基于从不包括所述特定运动员的一组运动员获得的数据来计算所述预定义理想适配值。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述预定义理想适配值在11.5mm和3mm之间。

31.根据权利要求29所述的方法，其中所述预定义理想适配值根据所述能量衰减表面的位置而不同。

32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述头盔壳体的非颌部区域中的所述预定义理想适配值大于颌部区域中的预设理想值。

33.根据权利要求29所述的方法，其中，非颌部区域中的所述预定义理想适配值比颌部区域中的预设理想值大至少20％。

34.根据权利要求1所述的方法，其中，所述识别的预制能量衰减部件安装在所述头盔壳体和固定层之间，所述固定层配置成当所述特定运动员佩戴所述头盔时邻近所述特定运动员的头部定位。

35.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述美式足球头盔由所述特定运动员佩戴时，在冲击前状态下，所述美式足球头盔在所述特定运动员的头部上施加0.25psi至10psi之间的压力。

36.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述美式足球头盔由所述特定运动员佩戴时，在冲击前状态下，所述美式足球头盔在所述特定运动员的头部上施加1psi至3psi之间的压力。

37.一种从最适配所述特定运动员的头部的预制能量衰减部件的集合中设计和组装用于特定运动员的美式足球头盔的方法，所述方法包括：

使用扫描装置获得特定运动员头部的解剖数据；

在计算机软件程序内从所获得的解剖学头部数据创建所述特定运动员的头部的头部模型，其中所述头部模型包括外表面；

提供计算机化头盔模板，所述计算机化头盔模板包括头盔模板参考点和多个能量衰减表面，其中每个能量衰减表面对应于预制能量衰减部件；

将运动员头部的头部模型在计算机化头盔模板内对准；

确定多个能量衰减坐标，其中每个能量衰减坐标位于(i)所述多个能量衰减表面中的一个能量衰减表面处，以及(ii)从所述头盔模板参考点向外延伸的线上；

确定运动员坐标，所述运动员坐标位于(i)所述运动员的头部的所述头部模型的所述外表面处，以及(ii)从所述头盔模板参考点延伸的所述线上；

通过计算从所述运动员坐标到所述多个能量衰减坐标中的每个能量衰减坐标的距离来确定多个适配值；

将包含在所述多个适配值中的适配值与预定义的理想适配值进行比较；

选择接近所述预定义理想适配值的适配值；

从一组预制能量衰减部件中识别与所选择的适配值相关联的所述预制能量衰减部件；以及

将所识别的预制能量衰减部件安装在头盔壳体内。

38.根据权利要求37所述的方法，其中每个能量衰减表面表示所述预制能量衰减部件的内表面。

39.根据权利要求37所述的方法，其中，所识别的预制能量衰减部件与所述组中的另一预制能量衰减部件不能够互换。

40.根据权利要求37所述的方法，其中，每个预制能量衰减部件配置为安装在所述头盔壳体内的特定位置，并且不能安装在所述头盔壳体内的不同位置。

41.根据权利要求37所述的方法，其中，当所述预制能量衰减部件安装在所述头盔壳体中时，所述预制能量衰减部件形成可变层。

42.根据权利要求37所述的方法，其中，所述可变层配置为在用于不同运动员的头盔之间是不同的，以便考虑所述不同运动员之间的解剖学差异。

43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述可变层包括以下预制能量衰减部件：(i)下前可变部件，(ii)上前可变部件，(iii)后可变部件，(iv)枕骨可变部件，(v)侧可变部件，以及(vi)前凸台可变部件。

44.根据权利要求37所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件是多个上前可变部件，并且其中，所述上前可变部件中的每一个具有独特的配置。

45.根据权利要求37所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件是多个上前可变部件，并且其中，所述上前可变部件中的每一个具有独特的厚度。

46.根据权利要求37所述的方法，其中，所述一组预制能量衰减部件还包括多个颌部可变部件，并且其中，每个颌部可变部件具有独特的厚度。

47.根据权利要求37所述的方法，其中，在计算机化头盔模板中对准运动员头部的头部模型的步骤包括：

在计算机化头盔模板中提供参考标志；

将人体测量标志应用于所述运动员头部的头部模型；以及

将所述人体测量标志与点参考标志对准。

48.根据权利要求47所述的方法，其中将所述人体测量标志与点参考标志对准的步骤涉及使用以下对准技术之一：期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准或流形对准。

49.根据权利要求37所述的方法，其中，基于从不包括所述特定运动员的一组运动员获得的数据来计算所述预定义理想适配值。

50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述预定义理想适配值在11.5mm和3mm之间。

51.根据权利要求49所述的方法，其中所述预定义理想适配值根据所述能量衰减表面的位置而不同。

52.根据权利要求49所述的方法，其中，所述头盔壳体的非颌部区域中的所述预定义理想适配值大于颌部区域中的预设理想值。

53.根据权利要求37所述的方法，其中，所识别的预制能量衰减部件安装在所述头盔壳体和固定层之间，所述固定层配置成当所述特定运动员佩戴所述头盔时邻近所述特定运动员的头部定位。

54.根据权利要求37所述的方法，其中，当所述美式足球头盔由所述特定运动员佩戴时，在冲击前状态下，所述美式足球头盔在所述特定运动员的头部上施加0.25psi至10psi之间的压力。

55.根据权利要求37所述的方法，其中，当所述美式足球头盔由所述特定运动员佩戴时，在冲击前状态下，所述美式足球头盔在所述特定运动员的头部上施加1psi至3psi之间的压力。

56.一种从最适配所述特定运动员的头部的预制能量衰减部件的集合中设计和组装用于特定运动员的美式足球头盔的方法，所述方法包括：

使用扫描装置获得特定运动员头部的解剖数据；

在计算机软件程序内从所获得的解剖学头部数据创建所述特定运动员的头部的头部模型，其中所述头部模型包括外表面；

提供计算机化头盔模板，所述计算机化头盔模板包括：(i)头盔模板参考点，(ii)第一能量衰减表面，以及(iii)第二能量衰减表面，其中所述第一能量衰减表面对应于第一预制能量衰减部件，并且所述第二能量衰减表面对应于第二预制能量衰减部件；

将运动员头部的头部模型在计算机化头盔模板内对准；

确定多个能量衰减坐标，其中：(i)第一能量衰减坐标位于(a)第一能量衰减表面处，并且(b)位于从头盔模板参考点向外延伸的第一线上，并且(ii)第二能量衰减坐标位于(a)第二能量衰减表面处，并且(b)位于从头盔模板参考点向外延伸的第一线上；

确定运动员坐标，所述运动员坐标位于(i)所述运动员的头部的所述头部模型的所述外表面处，以及(ii)从所述头盔模板参考点延伸的所述第一线上；

通过计算从所述运动员坐标到所述第一能量衰减坐标的第一距离来确定第一适配值，并且通过计算从所述运动员坐标到所述第二能量衰减坐标的第二距离来确定第二适配值；

将所述第一适配值和所述第二适配值与预定义的理想适配值进行比较；

选择所述第一适配值或所述第二适配值中接近所述预定义理想适配值的一个；

从一组预制能量衰减部件中识别与所选择的第一或第二适配值相关联的所述预制能量衰减部件；以及

将所识别的预制能量衰减部件安装在头盔壳体内。

57.根据权利要求56所述的方法，其中，所识别的预制能量衰减部件与所述组中的另一预制能量衰减部件不可互换。

58.根据权利要求56所述的方法，其中，每个预制能量衰减部件配置为安装在所述头盔壳体内的特定位置，并且不能安装在所述头盔壳体内的不同位置。

59.根据权利要求56所述的方法，其中，当所述预制能量衰减部件安装在所述头盔壳体中时，所述预制能量衰减部件形成可变层。

60.根据权利要求56所述的方法，其中，所述可变层配置为在用于不同运动员的头盔之间是不同的，以便考虑所述不同运动员之间的解剖学差异。

61.根据权利要求56所述的方法，其中，在计算机化头盔模板中对准运动员头部的头部模型的步骤包括：

在计算机化头盔模板中提供参考标志；

将人体测量标志应用于所述运动员头部的头部模型；以及

将所述人体测量标志与点参考标志对准。

62.根据权利要求56所述的方法，其中将所述人体测量标志与点参考标志对准的步骤涉及使用以下对准技术之一：期望最大化、迭代最近点分析、迭代最近点变体、Procrustes对准或流形对准。

63.根据权利要求56所述的方法，其中，基于从不包括所述特定运动员的一组运动员获得的数据来计算所述预定义理想适配值。

64.根据权利要求56所述的方法，其中，所述预定义理想适配值在11.5mm和3mm之间。

65.根据权利要求56所述的方法，其中所述预定义理想适配值根据所述能量衰减表面的位置而不同。

66.根据权利要求56所述的方法，其中，所述头盔壳体的非颌部区域中的所述预定义理想适配值大于颌部区域中的预设理想值。

67.根据权利要求56所述的方法，其中，所识别的预制能量衰减部件安装在所述头盔壳体和固定层之间，所述固定层配置成当所述特定运动员佩戴所述头盔时邻近所述特定运动员的头部定位。

68.根据权利要求56所述的方法，其中，当所述美式足球头盔由所述特定运动员佩戴时，在冲击前状态下，所述美式足球头盔在所述特定运动员的头部上施加0.25psi至10psi之间的压力。

69.根据权利要求56所述的方法，其中，当所述美式足球头盔由所述特定运动员佩戴时，在冲击前状态下，所述美式足球头盔在所述特定运动员的头部上施加1psi至3psi之间的压力。

70.一种要由特定运动员佩戴的美式足球头盔，所述足球头盔由最适配所述特定运动员的头部的预制能量衰减部件的集合设计和组装，所述足球头盔包括：

壳体，所述壳体被配置为接收所述特定运动员的头部；以及

能量衰减组件，所述能量衰减组件可移除地定位在所述壳体内，并且当所述头盔处于佩戴时在冲击前状态下，在所述特定运动员的头部上施加1磅/平方英寸至5磅/平方英寸的冲击前压力，所述能量衰减组件包括：

固定层，所述固定层被配置成当所述头盔处于穿戴时在冲击前状态下邻近所述特定运动员的头部定位；以及

可变层，所述可变层被配置成位于所述固定层和所述壳体之间，所述可变层包括第一预制能量衰减部件，所述第一预制能量衰减部件基于(a)与第一预制能量衰减部件相关联的第一厚度、(b)与第二预制能量衰减部件相关联的第二厚度和(c)从所述特定运动员获得的头部数据之间的比较而从一组预制能量衰减部件中选择。

71.根据权利要求70所述的美式足球头盔，其中，所述固定层具有从位于第一点处的第一厚度变化到位于第二点处的第二厚度的厚度，其中，所述第二厚度比所述第一厚度小至少20％。

72.根据权利要求70所述的美式足球头盔，其中，所述固定层包括至少五个单独的部件，所述至少五个单独的部件具有独特的配置，由此所述至少五个单独的部件的配置防止所述至少五个单独的部件安装在所述头盔壳体内的不同的位置中。

73.根据权利要求70所述的美式足球头盔，其中所述美式足球头盔包括参考线，所述参考线与所述头盔壳体的前边缘基本上平行，并且其中：(i)在所述参考线上方，当所述头盔被佩戴时在冲击前状态下，由所述头盔在所述特定运动员的头部上施加第一冲击前压力，并且(ii)在所述参考线下方，当所述头盔被佩戴时在冲击前状态下，由所述头盔在所述特定运动员的头部上施加第二冲击前压力。

74.根据权利要求73所述的美式足球头盔，其中，所述第一冲击前压力小于所述第二冲击前压力。

75.根据权利要求70所述的美式足球头盔，其中，所述第一预制能量衰减部件和所述第二预制能量衰减部件基于从不包括所述特定运动员的一组运动员获得的数据来设计。

76.根据权利要求70所述的美式足球头盔，其中，所述第一预制能量衰减部件的选择还包括：(i)使用扫描装置获得特定运动员的头部的解剖学数据，(ii)在计算机软件程序内根据所获得的解剖学头部数据创建所述特定运动员的头部的头部模型，其中，所述头部模型包括外表面；(iii)提供计算机化头盔模板，所述计算机化头盔模板包括头盔模板参考点和多个能量衰减表面，其中每个能量衰减表面对应于所述第一预制能量衰减部件；以及(iv)在计算机化头盔模板内对准运动员头部的头部模型。

77.根据权利要求77所述的美式足球头盔，其中所述第一预制能量衰减部件的所述选择还涉及：(v)确定多个能量衰减坐标，其中每个能量衰减坐标位于(a)所述多个能量衰减表面中的一个能量衰减表面处，以及(b)从所述头盔模板参考点向外延伸的线上；(vi)确定运动员坐标，所述运动员坐标位于(a)所述运动员的头部的所述头部模型的所述外表面处，以及(b)从所述头盔模板参考点延伸的所述线上。

78.根据权利要求78所述的美式足球头盔，其中，所述第一预制能量衰减部件的选择还包括：(vii)通过计算从所述运动员坐标到所述多个能量衰减坐标中的每个能量衰减坐标的距离来确定多个适配值；(viii)将包含在多个适配值中的适配值与预定义的理想适配值进行比较；以及(ix)选择接近预定义理想适配值的适配值。

79.根据权利要求79所述的美式足球头盔，其中，所述第一预制能量衰减部件的选择还包括：(x)从一组预制能量衰减部件中识别与所选择的适配值相关联的所述第一预制能量衰减部件；以及(xi)将所识别的第一预制能量衰减部件安装在头盔壳体内。