CN104819752B - 一种准确检测水杯饮水量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种准确检测水杯饮水量的方法，通过3D加速度传感器测算并判定出水杯是处于倒水状态还是处于饮水状态，通过压力传感器测算出水杯中的原始水量和饮用水后水杯中的剩余水量，综合测量结构得出准确的饮水量。本发明采用建立数学模型的方式，在不增加更多硬件传感设备的前提下实现了对水杯饮水量的准确计算，在水杯杯拿起时也能对水杯称重，使用者饮水后再次加水，被使用者喝掉的饮用水也能被准确记录。
Description
技术领域
本发明涉及智能水杯技术领域，尤其涉及一种准确检测水杯饮水量的实现方法。
背景技术
目前检测水杯饮水量的方法主要有两种：第一种方法是采用压力传感器结合3D加速度传感器进行饮水量的判断；第二种是采用电容传感器结合3D加速度传感器进行饮水量判断。
第一种方法中压力传感器用于测量杯子中水的重量，3D加速传感器用于判断杯子运动方向和加速度。当杯子中的水容积减少时，结合3D加速传感器识别水是被喝掉的，则用第一次的称重重量减第二次的称重重量计入饮水量；反之，如果3D加速传感器识别水被倒掉，则减少部分不记录饮水量。
第一种方法的缺陷在于：当把水杯拿起时，压力传感器因没有与桌面接触导致不能对水杯进行称重，因此在水杯杯拿起时是水杯称重的盲区，在此盲区内，使用者饮水后再次加水，被使用者喝掉的饮用水并不能被准确记录。
第二种方法中电容传感器用于判断水的高度，3D加速度传感器用于判断杯子运动的方向和加速度。根据液位高度计算水容，得到杯子中的水容量，根据加速度判断水是被喝掉或被倒掉。当杯子中的水容积减少时，结合3D加速传感器识别水是被喝掉的，则减少部分计入饮水量；反之如果3D加速传感器识别水被倒掉，则减少部分不记录饮水量。
第二种方法的缺陷在于：电容传感器只能对杯体一侧的水位进行测量，若因杯体倾斜或者水晃动，测量的液位高度不准确，导致饮水量的计算不准确。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决以上两种饮水量测量方法不准确的问题而提供一种准确检测水杯饮水量的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种准确检测水杯饮水量的方法，包括以下步骤：
A1：采用压力传感器对水杯中的水进行称重并得出水的原始质量m1；
A2：通过将水的原始质量m1除以水密度获得水杯中的原始水量L，并根据水杯的容积特性计算出水杯中水的原始高度h；
A3：根据水杯的容积特性计算出水从水杯中倒出时水杯的临界倾斜角度φ；
A4：设定当饮用水杯中的水时的水杯倾斜角度为φ1，所述倾斜角度φ1为在饮用水时不断变化的一个变量，通过3D加速度传感器测量水杯倾斜角度φ1和水杯倾斜角度φ1的变化率；
A5：设定水杯倾斜角度φ1的变化率的预定阈值；
A6：对比φ1与φ的大小，如果φ1大于φ，则将φ的值修改为当前φ1的值；
A7：对比水杯倾斜角度φ1的变化率和预定阈值的大小，并判定水杯是处于倒水状态还是处于饮水状态，如果处于倒水状态，则倒出的水量不计入饮水量，如果处于饮水状态，则继续执行步骤A8；
A8：计算饮水量，当φ1变化到最小时，根据水杯的容积特性、当前杯子的倾斜角度φ1和杯身高度，计算出水杯中的剩余水量L1，若φ1小于或等于0°时，则饮水量为原始水量L，若φ1大于0°时，则通过原始水量L减去剩余水量L1即可得到饮水量。
优选地，所述水杯为圆柱状结构或长方体结构中的一种。
进一步地，步骤A2中所述水杯中水的原始高度h用于校正3D加速度传感器所检测到的变量倾斜角φ1，从而可判断出3D加速度传感器的精度是否有所降低，根据原始高度h和3D加速度传感器所测得的水杯倾斜角度φ1可以判断是否向水杯中加水。
进一步地，步骤A3中所述临界倾斜角度φ即为将盛有原始水量L的水杯倾斜时，水刚好不会流出时的倾斜角度。
进一步地，步骤A5中所述水杯倾斜角度φ1变化率的预定阈值即为所述水杯倾斜角度φ1大小变化最快时的一个量值，这个值作为判定饮水与倒水的界值。
进一步地，步骤A7中，当φ1的变化率超过预定阈值，则判定为倒水状态，当φ1的变化率在预定阈值内，则处于饮水状态，视流出的水为被饮用掉的水。
进一步地，在饮用完水并将水杯放下后，重新称重并获得剩余水的质量m2，将剩余水的质量m2除以水密度获得水杯中剩余的水量L2，水杯中剩余的水量L2用于校验饮水量并作为下次饮水的水量初始值。
本发明的有益效果在于：
本发明采用建立数学模型的方式，在不增加更多硬件传感设备的前提下实现了对水杯饮水量的准确计算，在水杯杯拿起时也能对水杯称重，使用者饮水后再次加水，被使用者喝掉的饮用水也能被准确记录。
附图说明
图1是本发明中选用圆柱状结构水杯的平放结构示意图；
图2是本发明中选用圆柱状结构水杯的倾斜结构示意图，图中示出了临界倾斜角度φ；
图3是本发明中选用圆柱状结构水杯的倾斜结构示意图，图中示处了当饮用水杯中的水时的水杯倾斜角度φ1。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
一种准确检测水杯饮水量的方法，包括以下步骤：
A1：采用压力传感器对水杯中的水进行称重并得出水的原始质量m1；
A2：通过将水的原始质量m1除以水密度获得水杯中的原始水量L，并根据水杯的容积特性计算出水杯中水的原始高度h；
A3：根据水杯的容积特性计算出水从水杯中倒出时水杯的临界倾斜角度φ；
A4：设定当饮用水杯中的水时的水杯倾斜角度为φ1，倾斜角度φ1为在饮用水时不断变化的一个变量，通过3D加速度传感器测量水杯倾斜角度φ1和水杯倾斜角度φ1的变化率；
A5：设定水杯倾斜角度φ1的变化率的预定阈值；
A6：对比φ1与φ的大小，如果φ1大于φ，则将φ的值修改为当前φ1的值；
A7：对比水杯倾斜角度φ1的变化率和预定阈值的大小，并判定水杯是处于倒水状态还是处于饮水状态，如果处于倒水状态，则倒出的水量不计入饮水量，如果处于饮水状态，则继续执行步骤A8；
A8：计算饮水量，当φ1变化到最小时，根据水杯的容积特性、当前杯子的倾斜角度φ1和杯身高度，计算出水杯中的剩余水量L1，若φ1小于或等于0°时，则饮水量为原始水量L，若φ1大于0°时，则通过原始水量L减去剩余水量L1即可得到饮水量。
本发明中的水杯为圆柱状结构或长方体结构中的一种，在本实施例中主要以圆柱状结构水杯为例作出相应的计算，如果是其它容积特性的水杯，则根据实际情况采用对应的方法计算。
步骤A2中水杯中水的原始高度h用于校正3D加速度传感器所检测到的变量倾斜角φ1，从而可判断出3D加速度传感器的精度是否有所降低，是否需要作出角度补偿，根据原始高度h和3D加速度传感器所测得的水杯倾斜角度φ1可以判断是否向水杯中加水。
步骤A3中临界倾斜角度φ即为将盛有原始水量L的水杯倾斜时，水刚好不会流出时的倾斜角度。
步骤A4中水杯倾斜角度φ1的变化率即为水杯倾斜角度φ1的变化快慢程度。
步骤A5中水杯倾斜角度φ1变化率的预定阈值即为水杯倾斜角度φ1大小变化最快时的一个量值，这个值作为判定饮水与倒水的界值。
步骤A6是属于在中途向水杯内加水的情况，为了确保饮水量的计算精确，需要重新对φ赋值。
步骤A7中，当φ1的变化率超过预定阈值，则判定为倒水状态，当φ1的变化率在预定阈值内，则处于饮水状态，视流出的水为被饮用掉的水。
在饮用完水并将水杯放下后，重新称重并获得剩余水的质量m2，将剩余水的质量m2除以水密度获得水杯中剩余的水量L2，水杯中剩余的水量L2用于校验饮水量并作为下次饮水的水量初始值。
本专利解决了背景技术中两种饮水量测量方法不准确的问题，采用建立数学模型的方式，在不增加更多硬件传感设备的前提下采用数学算法实现对水杯饮水量的准确计算。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，如通过其它具体公式计算、采用其它规则或不规则的水杯容器，这二者均在本专利的保护范围之内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均为侵权。
Claims (7)
1.一种准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1：采用压力传感器对水杯中的水进行称重并得出水的原始质量m1；
A2：通过将水的原始质量m1除以水密度获得水杯中的原始水量L，并根据水杯的容积特性计算出水杯中水的原始高度h；
A3：根据水杯的容积特性计算出水从水杯中倒出时水杯的临界倾斜角度φ；
A4：设定当饮用水杯中的水时的水杯倾斜角度为φ1，所述倾斜角度φ1为在饮用水时不断变化的一个变量，通过3D加速度传感器测量水杯倾斜角度φ1和水杯倾斜角度φ1的变化率；
A5：设定水杯倾斜角度φ1的变化率的预定阈值；
A6：对比φ1与φ的大小，如果φ1大于φ，则将φ的值修改为当前φ1的值；
A7：对比水杯倾斜角度φ1的变化率和预定阈值的大小，并判定水杯是处于倒水状态还是处于饮水状态，如果处于倒水状态，则倒出的水量不计入饮水量，如果处于饮水状态，则继续执行步骤A8；
A8：计算饮水量，当φ1变化到最小时，根据水杯的容积特性、当前杯子的倾斜角度φ1和杯身高度，计算出水杯中的剩余水量L1，若φ1小于或等于0°时，则饮水量为原始水量L，若φ1大于0°时，则通过原始水量L减去剩余水量L1即可得到饮水量。
2.根据权利要求1所述的准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于：所述水杯为圆柱状结构或长方体结构中的一种。
3.根据权利要求1所述的准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于：步骤A2中所述水杯中水的原始高度h用于校正3D加速度传感器所检测到的变量倾斜角φ1，从而可判断出3D加速度传感器的精度是否有所降低，根据原始高度h和3D加速度传感器所测得的水杯倾斜角度φ1可以判断是否向水杯中加水。
4.根据权利要求1所述的准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于：步骤A3中所述临界倾斜角度φ即为将盛有原始水量L的水杯倾斜时，水刚好不会流出时的倾斜角度。
5.根据权利要求1所述的准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于：步骤A5中所述水杯倾斜角度φ1变化率的预定阈值即为所述水杯倾斜角度φ1大小变化最快时的一个量值，这个值作为判定饮水与倒水的界值。
6.根据权利要求1所述的准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于：步骤A7中，当φ1的变化率超过预定阈值，则判定为倒水状态，当φ1的变化率在预定阈值内，则处于饮水状态，视流出的水为被饮用掉的水。
7.根据权利要求1所述的准确检测水杯饮水量的方法，其特征在于：在饮用完水并将水杯放下后，重新称重并获得剩余水的质量m2，将剩余水的质量m2除以水密度获得水杯中剩余的水量L2，水杯中剩余的水量L2用于校验饮水量并作为下次饮水的水量初始值。
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