CN102095340A - 用于具有比率制测量模式的多模式电子卡尺的显示配置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于具有比率制测量模式的多模式电子卡尺的显示配置以及一种包括操作比率制模式的多模式电子测量仪器。在比率制模式期间，建立期望的尺寸作为存储的参考尺寸Xref。在将参考尺寸存储在存储器中之后，随后的比率制测量读出将等于将当前测量距离Xcurr除以参考尺寸Xref。基于当前参考尺寸Xref、用于最低有效位的增量、和多模式电子测量仪器的内部测量分辨率，来确定在显示器上看到的用于小数点右边的持续不变的小数位的教量。

Description

用于具有比率制测量模式的多模式电子卡尺的显示配置

技术领域

本发明一般地涉及电子卡尺(electronic caliper)、千分尺(micrometer)、数字比例尺(scale)和类似的长度和角度测量装置。更具体地，涉及可以使用简化控制方法来操作的、用以提供比率制的(ratiometric)测量或按照传统的距离或角度单位的测量的电子卡尺等。

背景技术

当前使用的大多数电子卡尺、两脚规(dividers)等只提供传统的长度或角度单位(如英寸、毫米、度数或弧度)的测量。此外，特别是在商业可获得的电子卡尺的情况下，提供这种测量的装置几乎已经变为日用品。如用户控制的功能的元件、用于激活功能的按钮的数量和间隔、和电子外壳和LCD显示部分的尺寸已经安排为窄范围的配置。这些配置提供电子卡尺的大多数制造商和用户所期望或要求的可制造性、经济性、功能性和人体工程学因素。由此，制造商和用户也不愿意接受可能具有不期望的效果的设计变化，如增加用户控制的功能复杂度、增加按钮的数量或减少它们的人体工程学间隔、增加电子外壳的人体工程学尺寸、或减少LCD显示元件的人体工程学可视性等到即使中等程度。

然而，如果在电子卡尺的设计期间考虑并减轻这种不期望的效果，则在新的设计中可能增加和接受附加的特征。可以在共同转让给Feldman的美国专利No.7,246,032(以下称为“’032专利”)中发现电子卡尺上的这种特征的示例，在此通过引用并入其全部内容。’032专利公开了一种具有比率测量模式的电子卡尺。在比率测量模式中，从参考测量和当前测量确定比率，使得将当前测量除以参考测量以显示两个测量的比率。以此方式使用电子卡尺允许用户不仅测量物理对象的尺寸的比率，而且还测量关于例如比例绘图或其它蓝图型设计图的比率。随着卡尺臂被移动，当前测量改变，并且因此，显示在屏幕上的比率也改变。

发明内容

提供本发明内容以介绍简化形式的构思的选择，其在下面在具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

在包括比率制测量模式的已知的卡尺(例如，如’032专利中公开的)的情况下，小数点的位置以及因此显示在小数点的右边的小数位的数量不是优化的。在一个示例中，显示器上的小数点的位置可以随着当前测量改变而变化(或浮动)，使得用户难以读取显示的比率。在另一示例中，显示的小数位的数量可以固定，但是对于特定的参考尺寸可能不是优化的。例如，对于至少一部分可用的测量范围可能有不适当的或无效的分辨率，或者更差，已知的用于提供对应于固定小数位的数量的分辨率的方法可能导致不可靠的比率计算。在根据本发明的各种示例实施例中，实时(例如，在设置参考尺寸时)计算小数点的优化位置，并且对于给定参考尺寸贯穿比率制测量模式操作保持固定或持续不变。在一些实施例中，优化的小数数量或优化的小数点位置可以结合用于显示器的最低有效位(LSD)的优化增量(如1、2和5)来确定，以便在比率制测量模式操作期间提供容易读取和可靠的读出。在各种实施例中，确定显示的比率制测量值的持续不变的小数位的数量和用于最低有效位的增量，使得用于最低有效位的增量对应于至少与多模式测量仪器的内部测量分辨率一样大的测量增量。

在显示器上提供多个小数点位置，以便具有可用的不同的候选小数点位置，这是因为不同的参考测量尺寸在卡尺的测量范围内具有可用的不同的对应比率制测量范围。例如，如果参考测量值小并且随后测量的值与该小的参考测量值相比大，则显示的比率将是大的(例如，远大于1.0，要求很少的小数位)。相反，如果参考测量值大并且随后测量的值与该大的参考测量值相比小，则显示的比率将是小的(例如，远小于1.0，要求若干小数位)。因此，期望在比率制测量开始前，选择优化的小数点位置以对于每个特定参考测量值在小数点的右边显示对应的小数位的数量。

应当意识到，根据之前描述提供的比率制测量显著不同于现有技术的仪器中发现的“成比例的”测量和显示。成比例的测量和显示基本上用于将由仪器的转换器(transducer)提供的基本尺寸测量乘以选择的因子。相反，根据公开的主题的比率制测量对于比较两个尺寸特别有用。即，该显示指示当前尺寸与另一容易改变的(参考)尺寸的关系，而不是仅仅对测量的尺寸的显示值进行比例化。比率制测量的一个优点是可以显示计算的比率而不管测量的单位。

在各个实施例中，使用简单和直观的用户界面、简单和直观的参考尺寸的设置、以及具有灵活、简单和直观理解的优化的小数显示的比率制测量显示，实现了上述比率制测量模式的操作。

因此，目前公开的主题提供一种在包括位置感测转换器的多模式测量仪器中显示比率制数字的方法，该多模式测量仪器具有内部测量分辨率。该方法通常包括四个步骤。第一步骤涉及操作多模式测量仪器以使用该多模式测量仪器的用户界面中包括的模式选择特征来选择操作的比率制测量模式。

第二步骤涉及操作该多模式测量仪器以在操作的比率制测量模式期间设置当前参考尺寸。在一些实施例中，可以将当前参考尺寸自动设为对应于在选择操作的比率制测量模式时的多模式测量仪器的测量位置的测量值。在一些实施例中，多模式测量仪器的用户界面包括参考尺寸设置元件，其配置为使得用户可以激活该参考尺寸设置元件以在各种时刻设置或替换当前参考尺寸。第三步骤涉及操作该多模式测量仪器以确定基于当前参考尺寸的、要在显示比率制测量值时使用的持续不变的小数位的数量，其中至少部分地基于当前参考尺寸确定持续不变的小数位的数量。第四步骤涉及操作该多模式测量仪器以使用持续不变的小数位的数量来自动显示比率制测量值，其中基于从位置感测转换器导出的当前测量和当前参考尺寸来确定比率制测量值。在各种实施例中，如果在操作的比率制测量模式期间重复第二步骤使得设置新的当前参考尺寸，则基于该新的当前参考尺寸随后执行第三和第四步骤。

在各种实施例中，确定持续不变的小数位的数量，使得用于显示最低有效位的增量(例如，在一些实施例中为1的“传统”增量)对应于至少与多模式测量仪器的内部测量分辨率一样大的测量增量。

此外，目前公开的主题提供一种具有用于进行测量的至少两个可相对移动的部件的多模式测量仪器。该多模式测量仪器包括：显示器，配置为显示从该至少两个可相对移动的部件之间的关系进行的测量；模式选择元件，配置为选择操作的比率制模式；以及控制元件，配置为自动使得显示器基于该至少两个可相对移动的部件之间的关系和在操作的比率制模式中设置的参考尺寸示出比率制数字，其中该比率制数字具有至少部分地基于参考尺寸确定的持续不变的小数位的数量。

附图说明

当与附图结合考虑时，通过参考下面的详细描述，本发明的前述各方面和许多附带的优点将变得更容易意识到，同时变得更容易理解，附图中：

图1是示出包括比率制测量模式的多模式测量仪器系统的一个示例性实施例的方块图；

图2是示出包括比率制测量模式的多模式测量仪器的第一实施例的一部分的图示；

图3A和3B是示出操作的比率制模式中执行第一测量的示例性第一组操作的图示；

图4A和4B是与图3A和3B中所示的第一测量对比的、示出操作的比率制模式中执行第二测量的示例性第二组操作的图示；

图5是示出确定用于在操作的比率制模式中进行的测量的显示的过程的流程图；以及

图6是示出存储在确定操作的比率制模式中的显示时使用的各种值的查找表的图示。

具体实施方式

在下面的描述中，通常具有相同下标数字或拖尾数字的参考标号指相似或相同元件，除非通过描述或上下文另外指示。由此，一个或多个这种类似元件的描述将理解为应用于其它类似元件，除非通过描述或上下文另外地指示。

图1是图示包括比率制测量模式的多模式测量仪器系统100的一个示例性实施例的方块图。如图1所示，多模式测量仪器系统100包括转换器101、信号处理和控制单元102、电源103、显示器104、用户控制部分109，并且可选地可以包括外部数据接口108，外部数据接口108可用于连接信号处理和控制单元102以便与外部计算机或装置(未示出)交换控制信号和/或测量数据。此外，信号处理和控制单元102可以包括存储器110、处理器111、常规模式元件112和比率制模式元件113。应当理解的是，信号处理和控制单元102可以具有不同或附加的组件，但这不需要影响下面描述的与在根据本发明的操作的比率制模式中显示小数位的数量有关的处理和控制单元102的功能或操作。

用户控制部分109包括：模式选择元件105、原始设置(origin-setting)元件106和可以提供各种其它的用户控制功能的可选控制元件107。在各种应用中，物理上独立的显示装置(未示出)基于通过外部数据接口108接收的数据显示信息，并且在这种应用中可选地可以省略典型地与信号处理和控制单元102连接和组装的显示器104。

转换器101可以包括任何便利类型的尺寸测量转换器，包括角度测量转换器、线性测量转换器等。当多模式测量仪器系统100是低功耗和便携手持式测量装置的一部分时，使用电容性或电感性转换器(如例如美国专利No.4,879,508；5,023,559；5,841,274；5,894,678；5,973,494；6,002,250；和6,011,389中公开的那些，在此通过引用并入其全部内容)是有利的。此外，在各种实施例中，转换器101包括绝对测量型的转换器(如例如美国专利No.5,841,274和5,886,519中公开的那些，在此通过引用并入其全部内容)。如下面进一步概述的，当在多模式测量仪器中使用绝对测量型转换器时，提供某些操作优点。

在各种实施例中，信号处理和控制单元102可以包括用于存储和执行由信号处理和控制单元102实施的各种指令的存储器110和处理器111。存储器110可以是能够存储和写入数据供稍后使用的任何装置，即使没有给存储器110提供电源。这可以包括但不限于传统的硬驱动装置、RAM、ROM、任何固态装置，包括可移除和不可移除装置等。存储器110还配置为存储可以在处理器111上执行的计算机可读指令。存储器110中存储的计算机可读指令在由处理器111执行时，实现在此描述的关于信号处理和控制单元102的各种功能，但不限于这样的功能。

信号处理和控制单元102还可以包括常规模式元件112和比率制模式元件113，如图1所示。常规模式元件112和比率制模式元件113可以与存储器110和处理器111结合或分开使用，以实现它们各自的如下所述的功能。此外，常规模式元件112和比率制模式元件113每个可以包括其自己的用于执行它们各自的功能的各自的存储器和处理器(都未示出)。如同存储器110，被并入常规模式元件112或比率制模式元件113的任何单独的存储器可以是任何类型，包括但不限于，硬驱动、固态装置、包括可移除和不可移除的装置、RAM、ROM等。

在各种实施例中，电源103可以包括太阳能电池、微型1.5伏或3伏电池等。被并入的参考文献包括在多模式测量仪器系统中可使用的各种组件(包括可用于信号处理和控制单元102以及电源103的组件)的设计和操作的详细描述。在各种实施例中，显示器104可以包括紧凑传统的或点矩阵LCD显示器。然而，通常，可以使用提供期望的操作特性的未知的或以后开发的显示器类型。将意识到的是，这些组件的每个以及下面描述的附加组件可以通过一个或多个数据/控制总线和/或应用编程接口或通过各种元件之间的直接连接而互连。

用户控制部分109包括：原始设置元件106、模式选择元件105，并且可以包括可选的控制元件107，可选的控制元件107可以包括各种其它的用户控制元件或提供其它的功能，如下面进一步所述。模式选择元件105允许操作者确定或选择多模式测量仪器系统100的操作模式。具体地，模式选择元件105允许用户或操作者选择至少两种操作模式。第一模式是传统的或常规的测量模式，其中多模式测量仪器系统100可用于测量对象的尺寸，并且以传统单位(如英寸、毫米或其它传统的或预定的单位)显示测量结果。操作的第一模式可以部分地通过信号处理和控制单元102的常规模式元件112来控制。

第二模式是比率制测量模式，其中多模式测量仪器系统100可用于测量对象的尺寸，并且将测量结果显示为测量的对象的尺寸和之前确定的参考尺寸之间的比率。操作的第二模式可以部分地通过信号处理和控制单元102的比率制模式元件113来控制。在各种实施例中，模式选择元件105可以实现为例如按钮、微型触摸屏元件、声音激活的控制电路、或任何已知的或以后开发的微型低功耗开关或选择元件。

在一个实施例中，与原始设置元件106相关联的操作包括允许操作者确定或选择在操作的比率制测量模式期间可操作的参考尺寸。具体地，原始设置元件106允许用户或操作者触发对应于转换器101的当前位置的存储器110中的参考测量的尺寸的输入和存储。原始设置元件106还可以可选地提供如下面进一步概述的其它功能。在各种实施例中，原始设置元件106可以实现为例如按钮、微型触摸屏元件、声音激活的控制电路、或任何已知的或以后开发的微型低功耗开关或选择元件。

为了分别以如部分地通过常规模式元件112和比率制模式元件113控制的常规或比率制测量模式来进行操作，取决于模式选择元件105的实现方式，用户或操作者例如通过按压按钮、朝向多模式测量仪器系统100说话以激活语音识别命令等，来激活模式选择元件105。取决于指示的选择，这将设置信号处理和控制单元102以所述模式之一操作。

如果设置比率制测量模式，则必须设置期望的参考尺寸。在一个实施例中，参考尺寸可以设为对应于在激活比率制测量模式时多模式测量仪器系统100的位置或尺寸的初始或默认值。在各种实施例中，可以通过在已经激活比率制测量模式后物理地调整多模式测量仪器系统100到期望位置或尺寸，然后激活原始设置元件106(例如，取决于原始设置元件106的实现，通过按压按钮、朝向多模式测量仪器系统100说话以激活语音识别命令等)，来设置和/或改变参考尺寸。在任何情况下，在已经设置参考尺寸后，使用多模式测量仪器系统100进行的任何随后测量(其中已经采取作为测量样本的转换器101信号)将显示在显示器104上，作为等于转换器101的当前位置或测量与参考位置或尺寸的比率的数字。可以通过有效地将转换器101的当前位置或测量除以存储的参考位置或尺寸的任何方法确定比率值，如下面将更详细讨论的。

在一个实施例中，当第一次激活模式选择元件105时，其将多模式测量仪器系统100置于操作的传统模式状态，其中以英寸显示测量。如果第二次激活模式选择元件105，则多模式测量仪器系统100将保持操作的传统模式，但是将以毫米为单位显示测量，诸如此类的用于能够在多模式测量仪器系统100中进行显示的多个测量单位。如果再次激活模式选择元件105并且多模式测量仪器系统100已经用完操作的传统模式中的可能的测量单位，则多模式测量仪器系统100然后将置于操作的比率制模式，如前面所讨论的。然而，模式选择元件105的操作的该特定顺序仅仅是示例，并且不限于此。

图2示出包括比率制测量模式的多模式测量仪器200(也称为多模式卡尺200)的第一实施例的一部分，其中实现多模式测量系统100。多模式卡尺200包括标尺部件207和读取头部件208。标尺部件207可以是包括钳夹(jaw)部分217和217’以及承载转换器标尺201’的杆(spar)部分230的传统电子卡尺部件，在图2中示出了其一部分。读取头部件208可以是包括钳夹部分218和218’以及引导和安装部分(未示出)的传统电子卡尺部件，该引导和安装部分沿着杆230对准和引导读取头部件208并承载读取头组件201。如图2所示，该引导和安装部分在读取头组件201下面，并且近似与读取头组件201相同大小。

在图2所示的实施例中，读取头组件208承载转换器读取头组件201(也简称为读取头组件201)，其包括显示器204、电源电池203(内部放置并以虚线显示)、模式选择按钮205和原始选择按钮206。读取头组件201还包括转换器读取头(未示出)，其可操作以向之前参考图1概述的信号处理和控制单元102提供指示转换器读取头组件201沿着转换器标尺201’的位置的信号。

显示器204通常包括文字数字测量显示部分223和模式指示器显示部分222。显示器可以是传统的LCD显示器、点矩阵显示器或能够显示在此描述的类型的信息的任何其它类型的显示器。在图2所示的实施例中，显示器204是包括模式指示器部分222和文字数字测量显示部分223的传统的液晶显示器(LCD)，其能够显示文字数字位。在一些实施例中，在文字数字测量显示部分223上显示的每个文字数字位至少可以包括七个线段，没有对图2中的每个位显示所有的线段。此外，文字数字测量显示部分223可以具有超过一个可用的小数点位置，如图2所示(示出了五个这样的位置)。

模式指示器部分222能够显示传统的测量模式/单位指示器，如“in”用于模式指示器210，而“mm”用于模式指示器211，其分别指示英寸和毫米的单位。还存在比率制测量模式指示器213，其在多模式卡尺200处于比率制测量模式时显示“比率”。这些指示器可以采用任何便利的书面或符号形式，并且不限于示例的“in”、“mm”和“比率”形式。应当意识到，传统的英寸或毫米的测量单位仅仅是示例，并且不限于此。更通常的，(多个)传统测量模式可以以任何期望的传统或预定单位显示测量，并且可以具有相应的指示器。

在一个实施例中，当激活时，模式选择按钮205选择操作模式和/或由多模式卡尺200显示的测量单位。在一个实施例中，用户可以通过重复激活(例如，按压)模式选择按钮205来循环通过各模式。当“in”模式指示器210激活时，测量仪器200处于英寸模式，并且在文字数字测量显示部分223上显示的值以英寸为单位。当“mm”模式指示器211激活时，测量仪器200处于毫米模式，并且在文字数字测量显示部分223上显示的值以毫米为单位。当“比率”模式指示器213激活时，多模式卡尺200处于比率模式，并且在文字数字测量显示部分223上显示的值可以是作为可相对移动部件217(或217’)和218(或218’)之间的当前距离、与通过可相对移动部件217(或217’)和218(或218’)之间的距离确定的之前存储的参考距离之间的比率的数字，如下面更详细描述的。

在处于英寸或毫米模式的同时为了获得对象的测量，用户将钳夹部分217和218分开到期望的距离，使得它们各自的测量边缘接触测量对象。通常，文字数字测量显示部分223显示与测量对象接触的、可相对移动的部件217和218的测量边缘之间的距离。在许多传统电子卡尺中，在钳夹部分217和218处于选择的间隔或偏移距离的情况下，可以按压原点或零按钮。此后，在显示之前，从测量的距离中减去该偏移距离。在各种示例性实施例中，当多模式卡尺200以传统测量模式操作时，原始选择按钮206可以提供之前描述的功能，而当多模式卡尺200以比率制测量模式操作时，原始选择按钮206可以提供不同的功能，参考尺寸设置功能。

如前所述，在一个实施例中，如果用户希望获得对象尺寸的比率制测量，则在进入比率制测量模式后，用户可以将可相对移动部件217和218分开到期望的参考距离或尺寸。例如，可以移动可移动部件217和218以匹配三维对象的尺寸、蓝图中的对象的图示部分的尺寸等。一旦将可相对移动部件217和218分开到期望的参考距离，则可以激活原始选择按钮206。可相对移动部件217和218之间的测量边缘之间的间隔被定义为参考尺寸X_ref，并且通过信号处理和控制单元102存储在存储器110中。可替代地，在一些实施例中，连接信号处理和控制单元102，使得用户可以将参考尺寸X_ref设置为对应于在比率制测量模式激活时多模式卡尺200的位置或尺寸的初始或默认值。在一些实施例中，可以通过连接到外部数据接口108(图1所示)的远程控制台来设置参考尺寸X_ref。

在设置了参考尺寸X_ref后，文字数字测量显示部分223将初始地(例如，在多模式卡尺200的位置改变之前)显示一(1)的数字值作为比率制测量值。具体地，将存在紧接在数位“1”的右边显示的小数点，然后是小数点右边的多个小数位。根据本发明，至少部分地基于参考尺寸来确定小数位的数量，如下面更详细地讨论的。在设置参考尺寸X_ref(和/或存储在存储器110中)后，在比率制模式中操作的同时在文字数字测量显示部分223上的任何随后读出将等于将当前测量距离X_curr除以参考尺寸X_ref，如下面的等式1所示。

作为图示该模式的直观和有用操作的一个示例，用户可能希望估计图表上包括的点的值。用户首先将钳夹部分217和218的测量边缘匹配图表轴上的100％比例等级标记的尺寸，然后用户可以激活测量的比率制模式以设置参考尺寸，或者如果已经处于比率制测量模式，则激活原始选择按钮206，从而将当前尺寸作为参考尺寸X_ref保存在存储器110中。然后，用户将钳夹部分217和218的测量边缘匹配任何其它图表点和零轴之间的间隔或者将钳夹部分217和218的测量边缘匹配沿着校准方向的任何两个点之间的间隔，这自动地将间隔尺寸建立为X_curr。作为当前尺寸X_curr与参考尺寸X_ref的比率的比率制测量X_ratio显示在文字数字测量显示部分223上，并且从下面的等式确定：

X_ratio＝X_curr/X_ref    (等式1)

图3A和3B是示出在大的参考尺寸X_ref与小的当前测量尺寸X_curr相比的情况下、执行操作的比率制模式中的第一测量的示例性第一组操作的图示。与图4A和4B所示的一组操作一起，图3A和3B还澄清了电子测量装置(如多模式卡尺200)的操作的比率制模式。

图3A示出基于第一大的对象340的比率制卡尺200的参考尺寸的建立。如前所述，为了在操作的比率制模式的同时建立参考尺寸，用户可以将钳夹部分217和218的测量边缘匹配期望的尺寸，在该情况下是大的对象340的尺寸320，并且激活(例如，按压)原始选择按钮206。测量边缘之间的间隔定义为参考尺寸X_ref，并且通过信号处理和控制单元102存储在存储器110中。文字数字显示部分223立即显示“比率”指示器213，以便示出多模式卡尺200处于比率制测量模式。初始地，因为当前测量X_curr等于参考尺寸X_ref，所以显示比率制测量值“1.0000”，如图3A所示。

根据参考尺寸X_ref和若干预先选择的因素，自动确定在值“1.0000”的小数点的右边显示的小数位的数量(在图3A的示例中为4个小数位)，如稍后参考图5和6更详细描述的。这些因素可以包括：在设置参考尺寸后，在移动钳夹部分217和218时显示的比率值要增加或减少的期望的增量；预先设置并且可以对应于在多模式卡尺200的操作中可以提供的最精细的测量分辨率的分辨率值；以及数字基数，如基数10，其要用于显示确定的比率制测量值(也简称为比率值或比率测量)。在各个实施例中，在确定小数位的数量时可以应用的标准之一是：用于显示最低有效位的增量(例如，在一些实施例中，“传统的”增量1)对应于至少与多模式测量仪器的内部测量分辨率一样大的测量增量。

如图3A和3B的示例中的文字数字显示部分223中所示，数字值具有小数点右边的四个小数位。基于具有相应的尺寸320的对象340的尺寸和上面讨论的用于确定值“1.0000”的预先选择的因素，确定被选择用于图3A中的显示的小数位的数量。如图3A所示，大的对象340使得钳夹部分217和218打开到接近多模式卡尺200的满测量能力。通常，任何随后的测量将导致小于一(1)的显示比率，这是因为尺寸320已经处于多模式卡尺200的最大长度，并且任何随后测量的对象将是较小的尺寸。因此，相对大的小数位的数量(例如，4个小数位)可能是期望的，从而提供将大量的不同测量值相互区分开的数字显示范围。通常，基于当前尺寸(例如，图3B所示的尺寸350)与如上所述为第一大的对象340建立的参考尺寸X_ref的比较来确定比率测量。在进入比率制模式并且设置参考尺寸X_ref后，文字数字显示部分223立即并且连续地显示由钳夹部分217和218的间隔定义的任何当前位置X_curr与参考尺寸X_ref的成比例的比率X_ratio。

如图3B所示，存在对其期望比率测量的具有对应的尺寸350的第二小的对象360。具体地，图3B示出在用户已经将钳夹部分217和218的测量边缘匹配小的对象360的对应的尺寸350后多模式卡尺200的状态。在该情况下，文字数字显示部分223立即显示当前测量X_curr与参考尺寸X_ref的比率X_ratio为“0.0212”。即，小的对象360是大的对象340的大小的“0.0212”倍。此外，用户通过参考“比率”模式指示器213的显示，知道显示的X_ratio值是比率制测量。

图4A和4B是示出与图3A和3B所示的测量操作相比，在参考尺寸X_ref与大的当前测量尺寸X_curr相比小的情况下、执行操作的比率制模式中的第二测量的示例性第二组操作的图示。图4A示出基于小的对象360的比率制卡尺200的参考尺寸X_ref的建立。如前所概述的，为了建立参考尺寸X_ref，用户可以将钳夹部分217和218的测量边缘匹配期望的尺寸，在该情况下为小的对象360的尺寸350，并且激活(例如，按压)原始选择按钮206。如上所述，测量边缘之间的间隔定义为参考尺寸X_ref，并且通过信号处理和控制单元102存储在存储器110中。文字数字显示部分223立即显示当前测量X_curr与参考尺寸X_ref的比率X_ratio。类似于之前参考图3A的描述，因为这些尺寸初始地是相同的(直到钳夹部分217和218移动)，并且初始比率值“1.0”显示在文字数字显示部分223上，如图4A所示。然而，如下面进一步详细讨论的，由于参考尺寸X_ref的相对小的值，显示的值“1.0”不包含与图3A中所显示的初始值相比时小数点右边的一样多的小数位。

具体地，根据参考尺寸X_ref和之前概述的预先选择的前述因素，自动确定值“1.0”的小数点右边显示的小数位的数量(在图4A的示例中为1个小数位)。因为参考尺寸X_ref小，所以当与多模式卡尺200的满测量长度相比时，在设置小的参考尺寸X_ref后获取的几乎所有测量将大于一(1)。因此，相对小的小数位的数量(例如，1个有效位)和小数点左边的相对大的位数可能是期望的，从而提供将大量不同测量值相互区分的数字显示范围。

文字数字显示部分223立即并且连续地显示与参考尺寸X_ref成比例的由钳夹部分217和218的间隔定义的任何当前位置X_curr，如上所述。图4B示出与上述基于小的对象360建立的小的参考尺寸相比、测量大的对象340的比率制测量。具体地，图4B示出在用户已经将钳夹部分217和218的测量边缘匹配大的对象340的尺寸320后多模式卡尺200的状态。在该特定示例中，文字数字显示部分223立即显示当前测量X_curr与参考尺寸X_ref的比率值X_ratio“9999.9”。一致地，这可以指示大的对象340是最大的对象，其提供用于给定数量的小数位和当前参考尺寸的比率制模式的有效测量显示。然而，本领域普通技术人员将意识到，文字数字显示223的显示能力是显示器特征的功能，并且绝不限制公开的主题的范围。例如，在公开的主题的范围内，具有超过5位可显示数位的显示完全可以预期。

在一个实施例中，如果X_ratio的值大于预定值X_max，该预定值X_max是给定特定数量的小数位的文字数字显示部分223的可能的最大数字表示，则显示器204可以通过激活可以容易地被解释为错误消息的显示器的任何元件来显示错误消息。例如，如“9999.9”的值的出现在实践中可能非常少见，使得其可以用作错误指示符，或者显示器可以配置为显示“REF_X”、空白文字数字表示，或类似词“Error”的显示。可以根据显示器104、转换器101或可能限制仪器的能力的多模式测量仪器系统100的其它元件的属性来确定最适合的X_max的值，以便提供符合范围和/或分辨率的预定标准的比率制测量显示值。可替代地，可以以带符号指数符号来显示大值的比率制测量。例如，使用五个数位分段的数字显示部分，可以显示如“1.72E5”的值。

在另一可能的错误状况下，如果用户在钳夹部分217和218实际上关闭的同时激活参考尺寸选择按钮206并且试图设置参考尺寸使得当前测量实际上为零时，则由等式1确定的X_ratio的值将未定义，这是因为试图除以零。在一个实施例中，这可以通过将错误状况和错误显示分配给将零(或非常接近零)分配给X_ref的任何操作来防止。例如，信号处理和控制单元102可以被编程，使得如果用户在钳夹部分217和218被定位使得X_curr＝0并且因此X_ref也将等于0时激活参考尺寸设置按钮206，则显示器204将通过激活被容易地解释为错误消息的显示元件来示出错误消息。例如，“REF_0”可以显示在文字数字显示部分223中，显示部分可以闪烁“00000”而不是显示紧接在激活参考尺寸选择按钮206后通常预期的比率值，或者可以显示如“Error”的消息。

此外，如果X_curr与X_ref的比率X_ratio足够小，则X_ratio的值可以要求比从数字显示部分可获得的显示分辨率更大的显示分辨率，从而显示非零数位。如果X_ratio中的前导零的数量大于数字显示部分能够显示的零的数量，则显示的X_ratio的值可以设为等于零。可替代地，可以以带符号指数符号来显示小值的比率制测量。例如，使用六个数位分段的数字显示部分，可以显示如“3.68E-5”的值。

在可替代实施例中，如果钳夹部分217和218之间的间隔大于预定的最小值X_min，则用户可能只能设置参考尺寸X_ref。可以根据显示器104、转换器101或可能限制仪器的能力的多模式测量仪器系统100的其它元件的属性来确定最适合的X_min的值，以便提供符合分辨率和精度的预定标准的比率制测量显示值。

如上所述，期望在如系统将允许的精确和有意义的比率制测量模式中显示比率值。此外，从人类感知和值识别的观点来看，已经发现期望在已经设置参考尺寸X_ref后将显示的比率值中的小数点位置保持持续不变。这个的示例可以分别在图3A和3B、以及4A和4B中的文字数字显示部分223上看到。具有小数点的持续不变位置有助于防止在读取显示时的错误，这是因为在移动钳夹部分217和218来测量观测的对象时，可能另外出现(例如，在一些显示算法中)小数点的突然和不期望的移动。在进行比率测量时，在已经设置参考尺寸X_ref后将小数点保持在一个位置还产生了更舒适并且容易读取的显示。

图5示出根据公开的主题的一个示例实施例的、用于确定比率制测量显示的小数点右边的显示的小数位的数量的方法500。在块510，操作多模式测量仪器以使用该多模式测量仪器的用户界面中包括的模式选择特征(在一个实施例中，例如使用之前描述的模式选择元件105或模式选择按钮205)来选择操作的比率制测量模式。在块520，操作该多模式测量仪器以设置操作的比率制测量模式期间的当前参考尺寸。在一些实施例中，对于块520的操作，可以将当前参考尺寸自动设为对应于在块510选择操作的比率制测量模式时多模式测量仪器的测量位置的测量值，类似于之前所概述的实施例。在一些实施例中，多模式测量仪器的用户界面可以包括参考尺寸设置元件(在一个实施例中，例如之前描述的原始选择元件105或原始选择按钮206)，其被配置为使得用户可以激活参考尺寸设置元件以多次设置或替换当前参考尺寸，从而执行块520的操作。

在块530，操作该多模式测量仪器以确定基于当前参考尺寸的、要在显示比率制测量值时使用的持续不变的小数位的数量，其中至少部分地基于当前参考尺寸来确定持续不变的小数位的数量。如前所述，在各个实施例中，可以基于当前参考尺寸和若干预选选择的因素自动确定小数位的数量，如下面更详细描述的。在各个实施例中，例如，这些因素可以包括用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量、多模式测量仪器的内部测量分辨率、用于显示比率制测量值的数字基数(例如，基数10)。此外，在各个实施例中，在确定小数位的数量时可以应用的标准之一是：用于显示最低有效位的增量(例如，在一些实施例中，“传统的”增量1)对应于至少与多模式测量仪器的内部测量分辨率一样大的测量增量。在一些实施例中，至少用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量可以与在块530确定的持续不变的小数位的数量结合地来确定，作为满足前述标准的一种方法。

在块540，操作该多模式测量仪器以使用在块530确定的持续不变的小数位的数量来自动显示比率制测量值，其中基于从多模式测量仪器转换器的位置感测导出的当前测量和当前参考尺寸来确定比率制测量值。如前所概述的，显示的比率制测量值近似等于将当前测量除以参考尺寸，而不管用于确定比率制测量的算法是否采取传统除法运算的形式。

在一些实施例中，确定块550是可选的块。在一些实施例中，用户可以在多模式测量仪器以比率制模式操作的同时选择建立新的当前参考尺寸。在一些这样的实施例中，在确定块550，如果要设置新的当前参考尺寸，则操作循环回到块520。如果不设置新的参考尺寸，则不需要实现新的操作，并且方法可以停止。将意识到，当通过返回块520来设置新的当前参考尺寸时，随后使用该新的当前参考尺寸来重复块530和540的操作，以便根据之前概述的原理提供有利的比率制显示。

在图5所示的方法500的块530的一个实施例中，确定要在文字数字显示223上示出的持续不变的小数位的数量，使得其对应或符合下面的等式：

(等式2)

在等式2中所示的对数函数的自变量中，将(例如通过之前概述的方法之一确定的)X_ref乘以增量因子INC，该INC是用于改变文字数字显示部分223上的最低有效位的最小增量，并且除以多模式测量仪器100的内部测量分辨率RES。在对应于用于文字数字显示223的基数值的预定基数值(例如，最普通的是基数10)的情况下，对于对数函数的自变量计算对数函数值。为了确定持续的小数位的数量DEC，对所计算的对数函数值的基底(floor)进行计算。本发明普通技术人员将认识到，基底函数(floor function)是到最接近整数值的取整函数。将认识到，在一些实施例中，可以通过实现等式2来确定持续的小数位的数量。然而，在其它实施例中，可以实现其它算法或等式以给出仍然对应于或符合等式2的类似结果。

关于增量因子INC，当随着钳夹部分217和218移动而确定比率值X_ratio时，显示将随着每次移动而即时并连续地改变。基于这些移动，显示的比率值X_ratio必须增加或减少。INC值确定在钳夹部分217和218移动时，比率值X_ratio将以什么增量在文字数字显示223中增加和减少。

在公开的主题的一个有利实施例中，当比率制测量值显示为基数10的数字时，INC值可以从值1、2或5中选择。即，当钳夹部分217和218移动时，在文字数字显示部分223上显示的比率制X_ratio的最低有效位将以1、2或5为单位增加或减少。从值1、2和5中选择INC值的一个好处是：这些值的每个是10的因数，因此对于各种显示分辨率，以此方式增加基数10的显示使得容易感知和理解。然而，不管该好处，本领域普通技术人员将认识到，可以基于期望的任何增量值来选择INC值。

值RES是多模式测量仪器系统100的可操作内部测量分辨率。例如，如果多模式测量仪器系统100包括线性位置测量转换器和内部具有0.01mm测量分辨率的电子装置，则值RES将是0.01mm。本领域普通技术人员将意识到，RES的值是多模式测量仪器系统100的能力的函数。如果多模式测量仪器系统100设计为测量非常小的对象，则要求非常精细和精确的测量分辨率。在这种情况下，RES值将相应地小以符合多模式测量仪器系统100的能力和要求。另一方面，如果多模式测量仪器系统100设计为测量大的对象，则对非常精细和精确的测量要求减少，并且多模式测量仪器系统100的分辨率可以是较大的或粗糙的，因此RES也将是较大的。

此外，等式2的对数函数可以使用对应于在文字数字显示部分223上显示的数字基数的任何基数。在大多数情况下，这将是基数10的值，因为人更愿意并且更容易地使用基数10数字系统。然而，可替代地，诸如基数16(即，16进制)数字系统也是可能的，并且在公开的主题中完全可以预期。如果在等式2中使用基数16数字系统，则文字数字显示部分223上的对应输出也将是处于基数16。

一旦已知等式2的所有变量，则可以计算用于显示小数位的数量DEC。如图3A和3B所示，例如，从等式1清楚大的参考尺寸(如尺寸320)结合小的RES值可以导致选择用于显示的(小数点右边的)较大的小数位的数量。作为等式2的实现示例，假设在图3A中参考尺寸X_ref等于75mm，INC等于2，并且RES等于0.01mm。使用等式2，对量(75*2/0.01)进行基数10的对数运算得到值4.18。完成等式2并且取4.18的基底得到值4。因此，在参考尺寸等于75mm，INC值等于2，并且RES值等于0.01mm的情况下，要在文字数字显示上显示的小数位的数量等于四(4)。结果，文字数字显示部分223初始地应当显示值“1.0000”。

现在，如图3B所示，期望小的对象360与参考对象340的比率值。为了进行该测量，钳夹部分217和218将围绕小的对象360，使得转换器101可以读取和使用当前测量尺寸350。一旦知道当前测量尺寸350，则将其分配给值X_curr。接着，访问之前存储在存储器110中的X_ref值以确定比率值X_ratio。使用等式1来确定比率值X_ratio，如图3B所示得到结果0.0212。

因为在图3A中计算小数位的数量DEC等于四，所以X_ratio值的输出也将具有四个小数位。因为选择的增量INC值为二，所以0.0212的最低有效位是二(2)，并且将按照二增加和减少(即，0、2、4、6、和8)。通过替代示例的方式，对于图3A，如果选择的INC值将是一(1)，则从等式2确定的小数位的数量将等于三(3)。结果，对于图3B中进行的测量所显示的X_ratio值将是0.021，其中最低有效位按照一增加或减少(即，0、1、2、3、4、5、6、7、8和9)。如可以看到的，近似确定的小数位和用于显示比率值X_ratio的增量值的使用可以给出更精确和有意义的输出，其具有最大分辨率而不超过多模式测量仪器系统100的内部分辨率限度，并且不显示没有意义或不可靠的最低有效位。因此，在各个实施例中允许系统确定小数位的数量DEC和增量值INC的最适当的组合是有利的。

在根据公开的主题的一个实施例中，可能期望比较基于超过1的增量值INC的各结果以确定可能的最精确的小数位的数量DEC。例如，类似于上面的例子，在X_ref是75mm并且RES是0.01mm的情况下，对于INC值1、2和5，可以使用等式2确定小数位的数量DEC。使用等式2，INC值为1给出DEC值为3；INC值为2给出DEC值为4，并且INC值为5给出DEC值为4。因为文字数字显示部分223上示出的更多小数位将允许更精确的比率值X_ratio，所以假设测量范围是限制因素，2或5的INC值是优选的，这是因为其导致显示4个小数位(与3比较)。此外，为了具有可能的最精确的测量，期望最小增量的增加或减少。因此，在该示例中使用两个INC值(2和5)中的较小者是期望的。基于前述示例，本领域技术人员可以确定用于对给定的参考尺寸和一组操作限制提供最期望的INC和DEC的组合的其它实现。

在用于确定增量值和用于显示的小数位的总数的另一实施例中，可以采用查找表600，如图6所示。例如，查找表600等可以用于实现图5的块530的操作。简单来说，查找表600包括多组相关值，并且每组相关值包括作为允许的持续不变的小数位的数量的值DEC(列602)和作为用于显示的比率制测量值的最低有效位的允许的增量的值INC(列603)。此外，每组相关值包括作为在该组相关值的值DEC和INC的情况下可允许的当前参考尺寸的下边界标准的值X_rlb(列601)。当使用查找表600时，确定持续不变的小数位的数量和用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量包括：比较当前参考尺寸和查找表的下边界标准X_rlb，并且识别一组适当的相关值，使得其下边界标准X_rlb是小于或等于当前参考尺寸的最大的下边界标准X_rlb。然后，将持续不变的小数位的数量设为与该组适当的相关值中包括的值DEC相同，并且将用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量设为与该组适当的相关值中包括的值INC相同。

通常，可以确定查找表600中包括的各组相关值，使得它们对应或符合以下等式：

$X_{\mathrm{rlb}}=\frac{{\mathrm{Base}}^{\mathrm{DEC}}*\mathrm{RES}}{\mathrm{INC}}$

图6示出查找表的特定示例，其中假设RES为0.01mm，可允许的INC值限于1、2和5(例如，为了之前概述的原因)，并且可允许的DEC值限于最多为4(例如，由于显示中的有限数位)。此外，从表中消除了一些可替代组的相关可允许值，这是因为对于特定的X_rlb值，它们比保留的组提供更差的分辨率。

如图6所示，查找表600中的第一下边界参考尺寸X_rlb值可以对应于RES值，或多模式测量仪器系统100的内部测量分辨率。此外，可以关于多模式测量仪器系统100能够测量的最大范围限制查找表600中的最大X_rlb值。如图6所示，X_rlb列601在小数点的右边只有两个小数位。这是因为在该示例中多模式测量仪器系统100的最小分辨率RES被假设为0.01mm，并且两个小数位足够用于表示该分辨率。

本领域普通技术人员将意识到，可以确定图6的表中包括的下边界的实际数字值和范围以对应特定的对应多模式卡尺200的设计。更通常的，将意识到，图6所示的特定实施例只是示例，而不是限制各种多模式测量仪器。通常，一旦如上概述地准备了适当的查找表(例如，查找表600)，就可以在相应的多模式测量仪器(例如，多模式测量仪器200)中使用它，以便测量对象并在文字数字显示部分中显示显示比率制值X_ratio。应当意识到，前面描述的示例性实施例只是说明性的，而不是限制性的。例如，模式选择元件105和原始设置元件106可以包括被激活的以提供不同代码或信号的相同物理元件。它们可以例如使用单个按钮来实现。可以以各种方式按压该单个按钮以提供各种信号，所述各种信号具有用于激活信号处理和控制单元102的期望操作的可识别的持续时间和/或模式。可替代地，可以使用简单的语音激活电路。

此外，尽管上述比率制测量模式操作具有特别适于以可能的最有效的方式与传统的卡尺操作等结合的特性，但是应当意识到，可以以各种其它方式来增强和/或使用比率制测量。例如，比率制测量可以显示为参考尺寸的百分比，可以提供元件来激活倒置(invert)比率制测量的操作(即，可以执行操作1/Xratio)，并且显示倒置的值和对应的“倒置”指示符。这种倒置值在某些应用中是有用的。此外，如果需要，在此公开的比率制测量操作还可用作比率制测量仪器的唯一操作模式。因此，尽管已经图示和描述了本发明的各种优选和示例性实施例，但是将意识到，在此可以进行各种改变而不偏离本发明的精神和范围。

其中要求保护排他性的属性或特权的公开的主题的实施例被定义为权利要求。

Claims (20)

1.一种在包括位置感测转换器的多模式测量仪器中显示比率制测量值的方法，该多模式测量仪器具有内部测量分辨率，该方法包括：

(a)操作该多模式测量仪器以使用该多模式测量仪器的用户界面中包括的模式选择特征来选择操作的比率制测量模式；

(b)操作该多模式测量仪器以在操作的比率制测量模式期间设置当前参考尺寸；

(c)操作该多模式测量仪器以确定基于当前参考尺寸的、要在显示比率制测量值时使用的持续不变的小数位的数量，其中至少部分地基于当前参考尺寸来确定持续不变的小数位的数量；以及

(d)操作该多模式测量仪器以使用持续不变的小数位的数量来自动显示比率制测量值，其中基于从位置感测转换器导出的当前测量和当前参考尺寸来确定比率制测量值。

2.如权利要求1所述的方法，其中显示的比率制测量值近似等于将当前测量除以参考尺寸。

3.如权利要求2所述的方法，其中确定持续不变的小数位的数量，使得用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量对应于至少与多模式测量仪器的内部测量分辨率一样大的测量增量。

4.如权利要求3所述的方法，其中确定持续不变的小数位的数量，使得其对应于等式

其中DEC是持续不变的小数位的数量，X_ref是当前参考尺寸，INC是用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量，RES是多模式测量仪器的内部测量分辨率，base是对数函数的数字基数并与用于显示比率制测量值的数字基数相同，并且运算符指示将基底函数应用于由该运算符包围的值。

5.如权利要求4所述的方法，其中base等于10，并且从由1、2和5构成的组中选择INC。

6.如权利要求3所述的方法，其中用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量是可选择的，并且该方法包括：与确定持续不变的小数位的数量结合地确定用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量。

7.如权利要求6所述的方法，其中从由1、2和5构成的组中选择用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量。

8.如权利要求6所述的方法，其中基于查找表确定持续不变的小数位的数量和用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量。

9.如权利要求8所述的方法，其中：

查找表包括多组相关值，并且每组相关值包括：

作为可允许的持续不变的小数位的数量的值DEC；

作为可允许的用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量的值INC；以及

在该组相关值的值DEC和INC的情况下可允许的当前参考尺寸的下边界标准的值X_rlb，以及

确定持续不变的小数位的数量和用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量包括：

比较当前参考尺寸和查找表的下边界标准X_rlb，并且识别一组适当的相关值，使得其下边界标准X_rlb是小于或等于当前参考尺寸的最大的下边界标准X_rlb，以及

将持续不变的小数位的数量设置为与该组适当的相关值中包括的值DEC相同，并且将用于显示的比率制测量值的最低有效位的增量设置为该组适当的相关值中包括的值INC。

10.如权利要求9所述的方法，其中：

以与等式

一致的方式填充查找表中的多组相关值，其中RES是多模式测量仪器的内部测量分辨率，并且Base是用于显示比率制测量值的数字基数。

11.如权利要求10所述的方法，其中Base等于10。

12.如权利要求1所述的方法，其中在执行步骤(a)时，则自动执行步骤(b)，使得当前参考尺寸被设为对应于在步骤(a)中选择操作的比率制测量模式时的多模式测量仪器的测量位置的测量值。

13.如权利要求1所述的方法，其中如果在操作的比率制测量模式期间重复步骤(b)使得设置新的当前参考尺寸，则基于该新的当前参考尺寸随后执行步骤(d)和(d)。

14.如权利要求13所述的方法，其中多模式测量仪器的用户界面包括参考尺寸设置元件，其配置为使得用户可以激活该参考尺寸设置元件以设置新的当前参考尺寸。

15.一种具有用于进行测量的至少两个可相对移动的部件的多模式测量仪器，该多模式测量仪器包括：

显示器，配置为显示从该至少两个可相对移动的部件之间的关系进行的测量；

模式选择元件，配置为选择操作的比率制模式；以及

控制元件，配置为自动使得显示器基于该至少两个可相对移动的部件之间的关系和在操作的比率制模式中设置的参考尺寸来显示比率制数字，其中该比率制数字具有至少部分地通过参考尺寸确定的持续不变的小数位的数量。

16.如权利要求15所述的多模式测量仪器，还包括配置为设置参考尺寸的原始设置元件。

17.如权利要求16所述的多模式测量仪器，其中从由按钮、微型触摸屏元件和语音激活控制电路构成的组中选取模式选择元件和原始设置元件，并且模式选择元件和原始设置元件中的至少一个可通过包括单次激活每个元件的单个操作来操作，以便使得控制元件设置参考尺寸。

18.如权利要求15所述的多模式测量仪器，其中从由按钮、微型触摸屏元件和语音激活控制电路构成的组中选取模式选择元件，并且模式选择元件可通过包括单次激活模式选择元件的单个操作来操作，以便同时选择操作的比率制模式以及使得控制元件设置参考尺寸。

19.如权利要求15所述的多模式测量仪器，除了进行线性和角度比率制测量之一外，还包括以传统单位进行线性测量和角度测量之一的传统测量模式。

20.如权利要求19所述的多模式测量仪器，其中多模式测量仪器是进行线性测量的手持式电池供电的电子卡尺。

Images