CN102462926B - 身体训练器的循环轨迹检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种身体训练器的循环轨迹检测系统及其检测方法，应用于身体训练器的循环运动装置，所述循环运动装置具有沿着一运动轨迹呈现循环移动的遮光部与透光部，先设置一归零检测元件及两个光遮断检测元件于一循环运动装置，所述两个光遮断检测元件根据该循环运动装置而产生连续的周期性序列，该归零检测元件检测出该归零孔的位置而可产生一归零信号，以一运算装置以该归零信号作为基准点，及时定义每一周期性序列的序号，并以该运算装置依据两相邻序号的大小关系而判断该循环运动装置的运动方向，以及运算出所述循环运动装置数种运动状态。

Description

身体训练器的循环轨迹检测系统及其检测方法

技术领域

本发明是一种身体训练器的循环轨迹检测系统及其检测方法，特别是指在身体训练器设置一循环轨迹检测系统及其检测方法。

背景技术

在一身体训练器材上，例如健身器，为了使运动员可得知本身运动的状态，必须在健身器上安装探测元件，探测元件所测得的信号传送至一运算装置进行运算，并将运算结果供运动员参考，使运动员可了解本身运动状态的程度。

现有的光遮断检测技术虽然已经能够探测一转子的转动圈数；例如，探测单元应用在一具有齿轮的健身器，所述探测单元即可探测齿轮转动的圈数，但是在实际操作使用上，探测单元除了探测一齿轮的转动圈数，并无其他附加功能。

若一探测单元只具备探测齿轮转动圈数的功能，其他例如齿轮的转速、齿轮的瞬间速度、齿轮正反转或齿轮上曲柄的角度等参考数据，是无法由单一的探测单元得知。欲测得其他信号，必须增加额外的探测单元，例如欲得知齿轮的转速需安装转速探测元件、欲得知齿轮的瞬间速度需安装转速探测元件或欲得知齿轮上曲柄的角度需安装转速角度元件等，通过所述额外的探测元件，才能得到所需数据。

但是所增加的探测元件的空间势必在一齿轮健身器占去空间，亦耗费购买所述探测器的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种身体训练器的循环轨迹检测系统及其检测方法，改善现有探测单元只具有计数齿轮转动圈数的单一功能，无法达到同时探测多样运动状态的目的，以及无法及时检测。

本发明的技术解决方案是：提供一种身体训练器的循环轨迹检测系统，应用于身体训练器的循环运动装置，所述循环运动装置具有沿着一运动轨迹呈现循环移动的遮光部与透光部，以及包含有一归零孔，其中，所述身体训练器的循环轨迹检测系统包含有：一光遮断检测装置，包含有一电路板、两个设于所述电路板上的光遮断检测元件，以及一归零检测元件，所述两个光遮断检测元件设置于遮光部与透光部的运动轨迹上，用于检测遮光部与透光部的移动位置而产生数个信号组，所述归零检测元件是设置于所述电路板上，用以检测所述归零孔的位置而对应发出一归零信号，当所述运算装置收到归零信号时，即清除其存储器内的信号组；一运算装置，电连接所述光遮断检测装置，具有一计算单元与一存储器，运算装置接收所述信号组并存储于其存储器，所述存储器内的所述信号组形成一周期性序列，所述运算装置根据所述周期性序列计算所述循环运动装置的运动状态。

本发明的技术解决方案是：提供一种身体训练器的循环轨迹检测系统的检测方法，其包含以下步骤：设置一归零检测元件及两个光遮断检测元件于一循环运动装置，其中，该循环运动装置具有一归零孔以及呈周期性交替排列的遮光部与透光部；产生连续的周期性序列，是由各光遮断检测元件根据遮光部与透光部的位置而产生不同状态的检测信号，两个光遮断检测元件所产生的检测信号组合成为多个信号组，所述信号组存储于一存储器中，而产生所述连续的周期性序列；产生一归零信号，若该归零检测元件检测出该归零孔的位置，则产生该归零信号；及时定义每一周期性序列的序号，是以一运算装置根据该归零信号作为一基准点，自该基准点开始定义每一周期性序列的序号；判断该循环运动装置的运动方向，是以该运算装置依据两相邻序号的大小关系而判断该循环运动装置的运动方向。

本发明的优点是：通过所述运算装置存储器中的周期性序列，所述运算装置可根据周期性序列运算出循环运动装置的多种运动状态。若所述循环运动装置为一齿轮时，所述运算装置可运算出其上一曲柄的转速、曲柄的角度、齿轮的角速度、线速度以及齿轮的正反转状态，达到检知多种运动状态的目的，以及可通过本检测方法检测该循环运动装置的运动方向，例如该循环运动装置为一齿轮，齿轮上设有一曲柄，该运算装置根据每两相邻序号的大小关系，检测该齿轮为正、反转；或如该循环运动装置为一滑步装置，包含一滑步轨道与一相对该滑步轨道滑动的踏部，该运算装置根据比较每两相邻齿数序号的大小关系，判断该踏部沿该滑步轨道向左或向右移动。

附图说明

图1为本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的一具体实施例的平面示意图。

图2为本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的另一具体实施例的平面示意图。

图3为本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的光遮断检测装置电路方块图。

图4A至图4D为本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的一具体实施例的局部示意图。

图5为本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的另一具体实施例的曲柄角度示意图。

附图标记说明：

10循环运动装置        101遮光部

102透光部             103归零孔

11齿轮                12曲柄

13滑步轨道            14踏部

20光遮断检测装置      21电路板

22光遮断检测元件      23光遮断检测元件

24归零检测元件        30运算装置。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的优选实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

请参考图1与图2所示，其为本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的两个具体实施例，所述光遮断检测系统是应用于一身体训练器的循环运动装置10，所述循环运动装置具有沿着一运动轨迹呈现循环移动的遮光部101与透光部102，所述遮光部101与透光部102呈周期性交替排列。

请参考图1所示的一具体实施例，所述循环运动装置10可为一齿轮11，齿轮11上设有一曲柄12，齿轮11的周缘是形成交替排列的凸部及凹部，其中凸部作为遮光部101，其凹部作为透光部102；当所述齿轮11转动时，遮光部101、透光部102沿着所述齿轮11的运动轨迹而封闭性循环移动。

另外参考图2所示的另一具体实施例，所述循环运动装置10可为一滑步装置，包含有一滑步轨道13，滑步轨道13上设有一踏部14，滑步轨道13一侧可形成凸部作为遮光部101，形成凹部作为透光部102，所述踏部14可相对所述滑步轨道13水平移动，对于所述踏部14而言，遮光部101与透光部102沿着所述滑步轨道13的运动轨迹而水平循环移动。

本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统包含有一光遮断检测装置20以及一运算装置30，请参阅图3所示，所述光遮断检测装置20包含有一电路板21以及两个设于所述电路板21上的光遮断检测元件22、23，所述两个光遮断检测元件22、23设置于遮光部101与透光部102的运动轨迹上，用于检测遮光部101与透光部102的位置，当同一光遮断检测元件所发出的探测信号被遮光部101遮断或顺利通过透光部102时，可分别产生不同状态的检测信号，所述不同状态的检测信号可代表数字信号“0”或“1”；本发明包含有两个光遮断检测元件22、23，因此，本发明包含的两个光遮断检测元件22、23所产生的数字信号可组合出数种信号组，例如“11”、“01”、“00”或“10”，所述光遮断检测元件22、23可为归零检测元件，可采用TLP801A或同类产品。

所述循环运动装置10包含有一归零孔103，且所述光遮断检测装置20包含有一归零检测元件24，归零检测元件24设置于所述电路板21上，用以检测所述归零孔103的位置而对应发出一归零信号；当所述运算装置30收到归零信号时，即清除其存储器的信号组，由此避免所述存储器存储过多的检测信号组合，而导致运算误差。

本发明的身体训练器的循环轨迹检测系统的检测方法，包含以下步骤：

设置一归零检测元件24以及两个光遮断检测元件22、23于一循环运动装置10，该循环运动装置10具有一归零孔103以及呈周期性交替排列的遮光部101与透光部102。

产生连续的周期性序列，是由各光遮断检测元件22、23根据遮光部101与透光部102的位置而产生不同状态的检测信号，两个光遮断检测元件22、23所产生的检测信号组合成为多个信号组，所述信号组存储于一存储器中，而产生所述连续的周期性序列。

产生一归零信号，若该归零检测元件24检测出该归零孔103的位置，则产生该归零信号。

及时定义每一周期性序列的序号(p_k)，是以运算装置根据该归零信号作为一基准点，自该基准点开始定义每一周期性序列的序号(p_k)；在第一优选实施例中，若自该基准点之后依次存储的信号组为“11”、“01”、“00”、“10”，即该周期性序列为“11-01-00-10”时，该运算装置定义该首次的周期性序列为序号1，尔后的周期性序列依次定义为序号2、3、…、p_k、p_k+1、…、n，所述序号(p_k)即为该齿轮11的齿数序号；反之，若自该基准点之后依次存储的信号组为“10”、“00”、“01”、“11”，即该周期性序列为“10-00-01-11”时，该运算装置定义该周期性序列的序号依次为n、…、p_k+1、p_k、…、2、1。

判断该循环运动装置10的运动方向，是以该运算装置依据两相邻序号的大小关系而判断该循环运动装置10的运动方向；在第一优选实施例中，检测该齿轮11的正、反转，该运算装置依据及时的序号为p_k与下一次检测的序号为p_k+1，经比较后若p_k+1＞p_k判断该齿轮11为正转方向，则p_k+1＜p_k即判断该齿轮11为反转方向；或者如图2所示，在另一优选实施例中，同理，通过比较每两相邻齿数序号的大小关系，判断该踏部14沿该滑步轨道13向左或向右移动。

请参考图4A至图4D，其为一齿轮11顺时针转动的动作流程图，并搭配下列表一所示：

如图4A所示，两个光遮断检测元件22、23探测的光通过两个透光部102而各产生“1”的检测信号，即产生一信号组“11”。

如图4B所示，一光遮断检测元件22探测的光被一遮光部101遮断而产生“0”的检测信号，另一光遮断检测元件23探测的光通过透光部102而产生“1”的检测信号，即产生一信号组“01”。

如图4C所示，当两个光遮断检测元件22、23探测的光被两个遮光部101遮断而各产生“0”的检测信号，即产生一信号组“00”。

如图4D所示，一光遮断检测元件22探测的光通过一透光部102产生“1”的检测信号，另一光遮断检测元件23探测的光被一遮光部位101遮断产生“0”的检测信号，即产生一信号组“10”。

由此，信号组“11”、“01”、“00”、“10”依次存储于存储器中，则存储器中形成有数个连续的“11-01-00-10”周期性序列。

表一：光遮断检测元件22、23的信号组。

	光遮断检测元件22	光遮断检测元件23
			信号组	1	1
信号组	0	1
			信号组	0	0
信号组	1	0

所述运算装置30电连接所述光遮断检测装置20，具有一计算单元与一存储器，是接收所述信号组并存储于其存储器，所述运算装置30可采用SPL-V1或同类产品。

由于所述循环运动装置10是循环式运动，可使所述存储器内的所述信号组形成一周期性序列，所述运算装置30根据所述存储器内的周期性序列运算循环运动装置10的运动状态。

所述运算装置30根据周期性序列运算循环运动装置的运动状态，如图1所示，若循环运动装置10为齿轮11时，且所述齿轮11上设有一曲柄12，其中所述齿轮11的半径为γ(单位长度)，所述齿轮11具有n齿，每相邻两齿的间隔角度为m度(m＝360/n)，以所述曲柄12垂直一平面50(如地面)向上作为参考角度0度(如图5所示)。

所述运算装置30根据所述曲柄12位于参考角度时，所述归零孔103的当下位置作为计数所述齿轮11上齿数序号(p_k)的基准点，通过存储器中的周期性序列，所述运算装置30及时取得齿轮11通过光遮断检测元件22、23的齿数序号(p_k)(如第1、2、…、p_k、p_k+1、…n齿)、每齿通过所述两个光遮断检测元件22、23所需的时间(t(s))以及所述曲柄12旋转一圈的时间(T(s))，经运算后得到以下运动状态。

1.所述运算装置30比较每两相邻齿数序号(p_k)的大小关系，而判断所述循环运动装置的运动方向，如图1所示，判断所述齿轮11为正转或是反转，所述运算装置30所检测及时的齿数序号为p_k，下一次检测的齿数序号为p_k+1，经比较后若p_k+1＞p_k判断为正转方向，则p_k+1＜p_k即判断为反转方向，或如图2所示，同理，通过比较每两相邻齿数序号的大小关系，判断所述踏部14沿所述滑步轨道13向左或向右移动。

2.所述运算装置30根据所述曲柄12旋转一圈的时间(T(s))，再以一单位时间(T2(s))除以所述时间值，若单位时间(T2)为60秒，即可推算出所述曲柄12的每分钟转速(RPM)

3.所述运算装置30由参考角度开始计数，根据及时的齿数序号p_k，可推算出所述曲柄12相对参考角度的及时角度为θ度(θ＝p_k*m)。

请参考图5所示，由于曲柄12是带动齿轮11旋转，若以曲柄12垂直一平面50(如地面)向上作为参考角度0度，当所述齿轮11旋转时，所述运算装置30根据及时的齿数序号(p_k)以及每相邻两齿的间隔角度为m度，即可得曲柄12相对参考角度的及时角度θ度(θ＝p_k*m)。

4.所述运算装置30根据每相邻两齿的间隔角度(m度)以及每齿通过两个光遮断检测元件22、23所需的时间(t(s))，即可推算出齿轮11上每两齿之间的角速度ω(ω＝m/t(度/秒))以及每两齿之间的线速度υ(υ＝ωγ(单位长度/秒))。

以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种身体训练器的循环轨迹检测系统，应用于身体训练器的循环运动装置，所述循环运动装置具有沿着一运动轨迹呈现循环移动的遮光部与透光部，以及包含有一归零孔，其特征在于，所述身体训练器的循环轨迹检测系统包含有：

一光遮断检测装置，包含有一电路板、两个设于所述电路板上的光遮断检测元件，以及一归零检测元件，所述两个光遮断检测元件设置于遮光部与透光部的运动轨迹上，用于检测遮光部与透光部的移动位置而产生数个信号组，所述归零检测元件是设置于所述电路板上，用以检测所述归零孔的位置而对应发出一归零信号；以及

一运算装置，电连接所述光遮断检测装置，具有一计算单元与一存储器，运算装置接收所述信号组并存储于其存储器中，所述存储器内的所述信号组形成一周期性序列，所述运算装置根据所述周期性序列计算所述循环运动装置的运动状态，当所述运算装置收到归零信号时，即清除其存储器内的信号组。

2.根据权利要求1所述的身体训练器的循环轨迹检测系统，其特征在于，循环运动装置为一齿轮，齿轮上设有一曲柄，所述运算装置根据所述曲柄位于参考角度时，所述归零孔的当下位置作为计数所述齿轮上齿数序号的基准点。

3.根据权利要求2所述的身体训练器的循环轨迹检测系统，其特征在于，所述运算装置比较每两相邻齿数序号的大小关系，所检测出的运动状态为所述齿轮的正、反转。

4.根据权利要求2所述的身体训练器的循环轨迹检测系统，其特征在于，所述运算装置所检测出的运动状态为所述曲柄的转速RPM，

其中，T表示所述齿轮旋转一圈的时间，单位：秒，T2表示单位时间60s。

5.根据权利要求2所述的身体训练器的循环轨迹检测系统，其特征在于，所述运算装置所检测出的运动状态为所述曲柄相对一参考角度的及时角度θ，θ＝p_k*m，其中，p_k表示及时的齿数序号，m表示每相邻两齿的间隔角度。

6.根据权利要求2所述的身体训练器的循环轨迹检测系统，其特征在于，所述运算装置所检测出的运动状态为所述齿轮上每两齿之间的角速度ω，ω＝m/t，单位：度/秒，其中，m表示每相邻两齿的间隔角度，t表示每齿通过所述两个光遮断检测元件所需的时间，单位：秒。

7.根据权利要求6所述的身体训练器的循环轨迹检测系统，其特征在于，所述运算装置进一步检测出所述齿轮上每两齿之间的线速度υ，υ＝ωγ，单位：单位长度/秒，其中，ω表示所述齿轮上每两齿之间的角速度，γ表示所述齿轮的半径。

8.一种身体训练器的循环轨迹检测系统的检测方法，包含以下步骤：

设置一归零检测元件及两个光遮断检测元件于一循环运动装置，其中，该循环运动装置具有一归零孔以及呈周期性交替排列的遮光部与透光部；

产生连续的周期性序列，是由各光遮断检测元件根据遮光部与透光部的位置而产生不同状态的检测信号，两个光遮断检测元件所产生的检测信号组合成为多个信号组，所述信号组存储于一存储器中，而产生所述连续的周期性序列；

产生一归零信号，若该归零检测元件检测出该归零孔的位置，则产生该归零信号；

及时定义每一周期性序列的序号，是以一运算装置根据该归零信号作为一基准点，自该基准点开始定义每一周期性序列的序号；

判断该循环运动装置的运动方向，是以该运算装置依据两相邻序号的大小关系而判断该循环运动装置的运动方向。

9.根据权利要求8所述的身体训练器的循环轨迹检测系统的检测方法，其特征在于，在设置一归零检测元件及两个光遮断检测元件于一循环运动装置的步骤中，该循环运动装置为一具有n齿的齿轮，该齿轮上设有一曲柄，该归零孔设置于该齿轮上，该齿轮的周缘形成交替排列的凸部及凹部，其凸部作为遮光部，其凹部作为透光部；

在及时定义每一周期性序列的序号的步骤中，所述序号为该齿轮的齿数序号；

在判断该循环运动装置的运动方向的步骤中，该运算装置比较每两相邻序号的大小关系，检测出的运动状态为该齿轮的正、反转。

10.根据权利要求8或9所述的身体训练器的循环轨迹检测系统的检测方法，其特征在于，该运算装置收到归零信号时，即清除其存储器内的周期性序列。

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