CN107019277B - 一种数字式测量尺及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字式测量尺及其测量方法，测量尺包括软尺带、第一、第二光电传感器、检测电路、连接圆盘、外壳、蓝牙控制芯片、显示屏、LED数据传输指示灯、功能开关、电源供电模块和客户端；蓝牙控制芯片根据接收到光电传感器的信号得到软尺带位移长度，并控制显示屏实时显示数据；本发明使用反射式光电传感器实现位移检测，既能保证测量精度，又能降低设计成本；充分利用芯片资源，避免不必要的成本浪费；能够实时显示测量数据，避免因测量尺故障导致测量错误造成返工现象；不需要人工记录和汇总数据，提高工作效率，降低人力成本，同时便于数据统一化管理与使用。

Description

一种数字式测量尺及其测量方法

技术领域

本发明属于智能测量技术领域，具体涉及一种数字式测量尺及其测量方法，应用于服装定制行业人体测量工作。

背景技术

现有的数字式卷尺技术已经成熟，市面上出现的数显卷尺已经具有LCD显示屏示数、数据公制与英制转换、记忆少许数据的功能。但是涉及到具体行业(服装定制、家居设计、木材行业等)的大量待测数据，市面上的数显卷尺虽然读数方便，但实际操作起来依然比较低效，每一次测量需要在纸上人工填表记录，然后录入到电脑表格。尤其是在服装定制领域，一个量体师一天面对的客户数大约为60～80人，最多情况下需要测量人体38个部位的数据，工作量大，同时也导致记录汇总数据过程极其繁琐。

“一种带蓝牙传输功能的数显卷尺”(授权号CN 205090893 U)在技术已成熟的光学、电学、磁学相结合的LCD数显电子读尺器基础上，再加上蓝牙数据发射接收模块实现卷尺功能。该方案使用光学计数器和容栅两种类型传感器，不仅增加了设计成本，而且在转轴上布置容栅也增加了结构设计难度；在信号处理器上额外增加蓝牙模块，会使处理器芯片和蓝牙芯片的资源得不到充分利用，大量引脚闲置，浪费成本；最重要一点该专利并没有解决数据汇总的问题，蓝牙模块将数据传输到移动客户端，只能实现数据记录，而终端的用户不知道这些数据的含义，依然需要人将数据按照测量顺序汇总到带有数据名称的单元格中。

“一种能实现数据智能测量的智能卷尺”(授权号CN 204614188 U)主要采用角速度传感器和磁传感器及蓝牙控制芯片实现卷尺功能，角速度传感器固定在卷尺中心轴测量其旋转角速度ω，通过尺带拉出端口放置的磁铁块及磁传感器结构装置使处理器采集移动时间t，通过公式L＝ω*t*R(R为旋转轴半径)得到尺带位移量。该方案最根本的计算公式L＝ω*t*R存在误差问题，由于尺带厚度不可忽略，L不等于尺带位移，因此测量精度不能保证；尺带辨向问题也没有考虑，导致尺带拉出和收回都会使测量长度增加；方案没有数据显示装置，测量人无法判断数据是否正确。

发明内容

本发明的目的是本发明解决现有技术设计成本高、传感器布置结构复杂、测量精度不够、数据管理困难等不足，提供一种数字式测量尺及其测量方法，实现数据智能化测量、显示、传输与管理，同时达到成本最小化。

本发明的技术方案为：一种数字式测量尺，其特征在于：包括软尺带1、第一、第二光电传感器、检测电路、发条弹簧、连接圆盘、外壳、蓝牙控制芯片、显示屏、LED数据传输指示灯、功能开关、电源供电模块、客户端；所述软尺带背面印刷有多个以固定间隔排列的第一光学标记；所述软尺带通过连接圆盘设置在外壳内；第一、第二光电传感器设置在外壳内表面的端口处，各对应一个光学标记，第一、第二光电传感器用于敏感到光学标记的变化，产生变化的电信号；所述显示屏、LED数据传输指示灯和功能开关设置在外壳表面，所述蓝牙控制芯片用于处理两个光电传感器的电信号得到软尺带位移，控制显示屏实时显示测量数据，并接收功能开关的触发信号；所述电源供电模块向测量尺内部各用电器件供电；所述客户端用于实时接收蓝牙芯片传输的数据，并将数据按照类型编码记录在相应的单元格存储；所述LED数据传输指示灯在客户端接收到传输数据后闪烁。

一种基于数字式测量尺的测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、蓝牙控制芯片接收到第一、第二光电传感器的信号后，采用外部中断的方式处理正交方波信号，实现方波信号的辨向和计数，中断触发方式设置为边沿跳变；

S2、第一、第二光电传感器信号整形后分别对应信号A和信号B，蓝牙控制芯片初始化脉冲个数N＝0；

首先蓝牙控制芯片检测触发中断的信号，若信号A跳变触发中断，检测信号A和信号B是否相等，若相等，表示软尺带收回，脉冲总个数N减1，否则表示软尺带拉出，脉冲总个数N加1；

若信号B跳变触发中断，检测信号A和信号B是否相等，若相等，表示软尺带拉出，脉冲总个数N加1，否则表示软尺带收回，脉冲总个数N减1；

S3、蓝牙控制芯片输出脉冲总个数N，同时得到软尺带位移长度L＝R*N，R为测量尺的设定分辨率；

S4、蓝牙控制芯片控制显示屏实时显示数据；

S5、当蓝牙控制芯片检测到功能开关按下时，显示屏将调出测量数据类型编码及名称菜单，一定时间后显示屏上菜单消失，重新显示数据；

S6、当获得有效的数据时，按下数据发送键，蓝牙控制芯片以通知的方式主动发送数据到客户端；

S7、所述客户端接收到服务器发送的数据后，控制LED数据传输指示灯闪烁；

S8、客户端按照数据类型编码将数据自动记录在相应的单元格存储，直至一位客户的所有数据测量完毕，此后按下外壳上的新建键，表格中新建一列开始新一轮的测量。

客户端可根据需求生成包含各项数据的二维码信息供客户扫码。

当测量尺长时间没有动作，蓝牙控制芯片进入低功耗省电模式，一旦有中断产生、电源复位或IO口有检测信号产生，蓝牙控制芯片被唤醒，测量尺正常工作。

有益效果：本发明只使用一种类型传感器即反射式光电传感器实现位移检测，既能保证测量精度，又能降低设计成本；只采用一个控制芯片，选用的蓝牙控制芯片不仅可以作为蓝牙芯片发射接收数据，还具有基本外设功能，可充分利用芯片资源，避免不必要的成本浪费；OLED实时显示测量数据，使用者可以通过示数粗略判断数据的正确性，避免因测量尺故障导致测量错误造成返工现象；实时接收蓝牙芯片传输的数据，将数据按照类型编码记录在相应的单元格存储，完全不需要人工记录和汇总，提高工作效率，降低人力成本，同时便于数据统一化管理与使用。

附图说明

图1为数字式测量尺的功能框图

图2为软尺带内面黑色光学标记及光电传感器布置方式

图3检测电路输出的正交方波信号

图4为蓝牙控制芯片中断处理正交方波信号流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种数字式测量尺，包括位移检测模块、发条弹簧、连接圆盘、外壳、蓝牙控制模块、显示屏、LED数据传输指示灯、功能开关、电源供电模块、客户端；位移检测模块包括软尺带1、光电传感器2和检测电路；显示屏采用OLED显示屏；

所述软尺带正面印刷标准公制刻度线，背面印刷以固定间隔排列的黑色方形光学标记；所述软尺带末端和发条弹簧末端通过卡槽与连接圆盘中心固定，软尺带缠绕在圆盘圆柱面上；所述连接圆盘设置在外壳内，两者可相对转动；

所述反射式光电传感器设置在外壳内表面的端口处，当尺带移动时光电传感器可以敏感到光学标记的变化，由此产生变化的电信号；

所述蓝牙控制芯片处理光电传感器的电信号得到软尺带位移，控制OLED实时显示测量数据，并接收功能开关的触发信号；所述OLED显示屏、LED数据传输指示灯和功能开关设置在外壳表面，功能开关包括上翻键、下翻键、确认键、数据发送键、新建键及电源拨动开关；所述电源供电模块向测量尺内部各用电器件供电，蓝牙控制芯片通过ADC轮询检测电源电压，电压不足时OLED显示屏显示电量不足符号，此时需要通过外壳上的USB接口充电；所述客户端用于实时接收蓝牙芯片传输的数据，并将数据按照类型编码记录在相应的单元格存储；所述LED数据传输指示灯在客户端接收到传输数据后闪烁三下后熄灭。

工作过程为：首先打开电源拨动开关，OLED显示屏显示数据为0.0cm，按上翻键、下翻键或确认键，OLED显示屏调出测量数据类型编码及名称菜单，如“1.肩宽2.胸围3.衣长4.袖长...”等，通过上翻键、下翻键和确认键选择数据类型，然后OLED显示屏上菜单消失显示数据，软尺带拉出或收回，反射式光电传感器检测到光学标记移动，随之产生的方波信号经检测电路整形后送至蓝牙控制模块，其中的蓝牙控制芯片处理方波信号计算软尺带的位移，并控制显示屏实时显示该位移大小，当获得有效的数据值时，按下功能开关的数据发送键向蓝牙控制模块输入一个信号，蓝牙控制芯片响应后数据经天线匹配网络发送，客户端接收后LED数据传输指示灯闪烁三下后熄灭，同时按照类型编码将数据记录在相应的单元格存储，直至一位客户的所有数据测量完毕，此后按下功能开关的新建键，客户端表格中新建一列开始新一轮的测量。

所述软尺带1、光电传感器2和黑色光学标记3如图2所示。第一光学标记3A宽度w与非光学标记区域宽度相等，该宽度w也与数字式测量尺的设定分辨率R有关，同时第一、第二光电传感器2A、2B的距离又与w有关。例如，数字式测量尺的分辨率R为1mm，那么黑色光学标记3A宽度w为2mm，第一、第二光电传感器2A、2B的距离为(1+n*2w)mm，其中n为自然数。当光电传感器2经过非光学标记区域，光电传感器2信号经检测电路整形后输出高电平；当两个光电传感器2A、2B依次经过黑色光学标记3A时，当两个光电传感器2A、2B信号经检测电路整形后输出低电平；由于图2这种特殊的布置方式，检测电路最终输出两路正交的方波信号，如图3所示，第一、第二光电传感器2A、2B信号整形后分别对应信号A和B。另外，为了消除累积误差，在软尺带1最前端单独印刷了一块黑色第三光学标记3B，当软尺带1完全收回到测量尺外壳后，第三光电传感器2C检测到黑色光学标记3B，此时OLED显示屏示数清零。

一种基于数字式测量尺的测量方法，具体包括以下步骤：

S1、蓝牙控制芯片接收到第一、第二光电传感器的信号后，采用外部中断的方式处理正交方波信号，实现方波信号的辨向和计数，中断触发方式设置为边沿跳变；

S2、第一、第二光电传感器信号整形后分别对应信号A和信号B，蓝牙控制芯片初始化脉冲个数N＝0；

首先蓝牙控制芯片检测触发中断的信号，若信号A跳变触发中断，检测信号A和信号B是否相等，若相等，表示软尺带收回，脉冲总个数N减1，否则表示软尺带拉出，脉冲总个数N加1；

若信号B跳变触发中断，检测信号A和信号B是否相等，若相等，表示软尺带拉出，脉冲总个数N加1，否则表示软尺带收回，脉冲总个数N减1；

S3、蓝牙控制芯片输出脉冲总个数N，同时得到软尺带位移长度L＝R*N，R为测量尺的设定分辨率；

S4、蓝牙控制芯片控制显示屏实时显示数据：蓝牙控制芯片以SPI接口方式控制OLED显示屏实时显示数据。

S5、当蓝牙控制芯片检测到功能开关按下时，显示屏将调出测量数据类型编码及名称菜单，一定时间后显示屏上菜单消失，重新显示数据：当蓝牙控制芯片检测到上翻键、下翻键或确认键被按下，OLED显示屏调出测量数据类型编码及名称菜单，如“1.肩宽2.胸围3.衣长4.袖长...”等，通过上翻键、下翻键和确认键选择数据类型，3秒后OLED显示屏上菜单消失，重新显示数据。

S6、当获得有效的数据时，按下数据发送键，蓝牙控制芯片以通知的方式主动发送数据到客户端；

S7、所述客户端接收到服务器发送的数据后自动执行写操作，控制LED数据传输指示灯闪烁三下后熄灭；

S8、客户端按照数据类型编码将数据自动记录在相应的单元格存储，直至一位客户的所有数据测量完毕，此后按下外壳上的新建键，表格中新建一列开始新一轮的测量。

为了方便客户记录自己的身体数据，客户端可根据需求生成包含各项数据的二维码信息供客户扫码。

所述电源供电模块包括锂离子电池、降压电路、USB充电电路，电源供电模块向测量尺内部各用电器件供电，蓝牙控制芯片通过ADC轮询检测电源电压，电压不足时OLED显示屏显示电量不足符号，提醒测量尺使用者及时充电，充电接口为MicroUSB接口。

为了降低功耗，延长单次充电的使用时间，所述具有蓝牙通信功能的数字式测量尺还具有自动睡眠的功能，当测量尺长时间没有动作，蓝牙控制芯片进入低功耗省电模式，一旦有中断产生、电源复位或IO口有检测信号产生，蓝牙控制芯片被唤醒，测量尺正常工作。

Claims (9)

1.一种数字式测量尺，其特征在于：包括软尺带、第一、第二光电传感器、检测电路、连接圆盘、外壳、蓝牙控制芯片、显示屏、LED数据传输指示灯、功能开关、电源供电模块和客户端；所述软尺带背面印刷有多个以固定间隔排列的第一光学标记；所述软尺带通过连接圆盘设置在外壳内；第一、第二光电传感器设置在外壳内表面的端口处，各对应一个光学标记，第一、第二光电传感器用于敏感到光学标记的变化，产生变化的电信号；所述显示屏、LED数据传输指示灯和功能开关设置在外壳表面，所述蓝牙控制芯片用于处理两个光电传感器的电信号得到软尺带位移，控制显示屏实时显示测量数据，并接收功能开关的触发信号；所述电源供电模块向测量尺内部各用电器件供电；所述客户端用于实时接收蓝牙芯片传输的数据，并将数据按照类型编码记录在相应的单元格存储；所述LED数据传输指示灯在客户端接收到传输数据后闪烁；第一光学标记宽度w与非光学标记区域宽度相等，第一、第二光电传感器的距离为(1+n*2w)mm，其中n为自然数。

2.根据权利要求1所述的一种数字式测量尺，其特征在于：功能开关包括上翻键、下翻键、确认键、数据发送键、新建键及电源拨动开关。

3.根据权利要求1所述的一种数字式测量尺，其特征在于：所述软尺带末端和发条弹簧通过卡槽与连接圆盘中心固定，软尺带缠绕在圆盘圆柱面上；所述连接圆盘设置在外壳内，两者可相对转动。

4.根据权利要求2所述的一种数字式测量尺，其特征在于：蓝牙控制芯片通过ADC轮询检测电源电压，电压不足时显示屏显示电量不足符号，此时需要通过外壳上的USB接口充电。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种数字式测量尺，其特征在于：还包括一个位于软尺带前端的第二光学标记和与第二光学标记对应的第三光电传感器，当软尺带1完全收回到测量尺外壳后，第三光电传感器检测到第二光学标记，此时显示屏示数清零。

6.根据权利要求5所述的一种数字式测量尺，其特征在于：当第一、第二光电传感器经过非光学标记区域，其信号经检测电路整形后输出高电平；当第一、第二光电传感器依次经过第一光学标记时，其信号经检测电路整形后输出低电平。

7.一种基于权利要求1所述数字式测量尺的测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、蓝牙控制芯片接收到第一、第二光电传感器的信号后，采用外部中断的方式处理正交方波信号，实现方波信号的辨向和计数，中断触发方式设置为边沿跳变；

S2、第一、第二光电传感器信号整形后分别对应信号A和信号B，蓝牙控制芯片初始化脉冲个数N＝0；

首先蓝牙控制芯片检测触发中断的信号，若信号A跳变触发中断，检测信号A和信号B是否相等，若相等，表示软尺带收回，脉冲总个数N减1，否则表示软尺带拉出，脉冲总个数N加1；

若信号B跳变触发中断，检测信号A和信号B是否相等，若相等，表示软尺带拉出，脉冲总个数N加1，否则表示软尺带收回，脉冲总个数N减1；

S3、蓝牙控制芯片输出脉冲总个数N，同时得到软尺带位移长度L＝R*N，R为测量尺的设定分辨率；

S4、蓝牙控制芯片控制显示屏实时显示数据；

S5、当蓝牙控制芯片检测到功能开关按下时，显示屏将调出测量数据类型编码及名称菜单，一定时间后显示屏上菜单消失，重新显示数据；

S6、当获得有效的数据时，按下数据发送键，蓝牙控制芯片以通知的方式主动发送数据到客户端；

S7、所述客户端接收到服务器发送的数据后，控制LED数据传输指示灯闪烁；

S8、客户端按照数据类型编码将数据自动记录在相应的单元格存储，直至一位客户的所有数据测量完毕，此后按下外壳上的新建键，表格中新建一列开始新一轮的测量。

8.根据权利要求7所述的一种基于权利要求1所述数字式测量尺的测量方法，其特征在于：客户端可根据需求生成包含各项数据的二维码信息供客户扫码。

9.根据权利要求7所述的一种基于权利要求1所述数字式测量尺的测量方法，其特征在于：当测量尺长时间没有动作，蓝牙控制芯片进入低功耗省电模式，一旦有中断产生、电源复位或IO口有检测信号产生，蓝牙控制芯片被唤醒，测量尺正常工作。