CN105547162A - 一种集成式称重卷尺测量工具及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量工具技术领域,尤其是一种集成式称重卷尺测量工具,包括壳体和安装在壳体内的系统主机,系统主机连接有称重模块和长度测量模块,系统主机具有信号采集电路、模数转换电路和微处理器,信号采集电路连接称重模块,模数转换电路连接长度测量模块,信号采集电路、模数转换电路分别与微处理器电连接,微处理器的计算结果数字化显示。本发明的集成式称重卷尺测量工具集成安装称重模块和长度测量模块,该测量工具既能测量重量又能测量长度,功能多样化,长度测量模块采用光电原理,利用光电传感器对印刷有固定长度间隔的标志进行采样,并配合模数转换及数字补偿技术,对测量过程进行修正和补偿以达到准确测量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及测量工具技术领域,尤其涉及一种数字化重量和位移测量装置及测量方法。
背景技术
目前,位移测量作为常见的测量量被广泛应用,例如在一些场合光栅尺、磁栅尺及激光测距等被用作位移测量,以上各种技术对材料等要求较高,以致成本居高不下。随着传感器及数字处理技术的发展,有人提出一种集成式称重卷尺测量工具,带有数字显示或数字接口的电子卷尺可被用于测量、记录长度,并可通过数字接口上传测量数据,但是现有技术的集成式称重卷尺测量工具仍具有一些缺陷和不足:
1.现有的常规的数字式长度测量技术成本较高;
2.现有数字式卷尺多采用旋转编码器原理,由于受结构工艺,加工精度及成本影响,旋转编码器所测得的角位移,与理论计算出的实际线位移会因多方原因存在测量误差;
3.有的数字式卷尺采用光直线投射/接收原理,需在钢卷尺表面打孔,增加制造成本,并易受粉尘类干扰影响;
4.功能较单一,只能测量长度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种提高测量精度且功能多样的集成式称重卷尺测量工具及其测量方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明的集成式称重卷尺测量工具包括壳体和安装在壳体内的系统主机,所述系统主机连接有称重模块和长度测量模块,所述系统主机具有信号采集电路、模数转换电路和微处理器,所述信号采集电路连接所述称重模块,所述模数转换电路连接所述长度测量模块,所述信号采集电路和模数转换电路分别与所述微处理器连接,所述微处理器的计算结果数字化显示。
本发明所述长度测量模块包括安装在壳体内的卷尺盒和光电传感器,所述卷尺盒内盘绕着卷尺,所述卷尺朝向所述光电传感器的面上均匀设有多个依次相间的亮层和暗层,测量时拉出卷尺所述光电传感器感应所述卷尺上的亮层和暗层得到正弦波信号并将正弦波信号发送给所述系统主机,所述系统主机的模数转换电路将所述正弦波信号进行模数转换得到脉冲信号,所述微处理器对脉冲信号进行计数处理并将长度测量结果数字化显示。
本发明所述称重模块包括安装在所述壳体上的称重吊钩,所述称重吊钩连接有称重传感器,所述称重传感器信号接入信号采集电路,所述微处理器处理信号采集电路传入的信号并将重量测量结果数字化显示。
本发明所述壳体内设有让卷尺出入的通道,所述通道内设置所述光电传感器,所述光电传感器与所述卷尺相对的面的间距为0.3mm-3mm,所述光电传感器为反射式光遮断器,所述反射式光遮断器包括发光组件和受光组件,所述发光组件和受光组件位于同一方向上,所述发光组件的发射光经所述亮层或暗层反射后由所述受光组件接收得到感应信号。
本发明所述光电传感器为n个,n为自然数,当n大于1时,依次相邻的两个光电传感器的正弦波的相位差为180°/n。
本发明所述系统主机具有系统补偿系统,当正弦波信号被模数转化为脉冲信号后,系统补偿系统对脉冲信号进行数字分析处理然后进行数字式补偿。
本发明所述系统主机还连接有输入输出模块、音频模块和显示器,所述输入输出模块包括USB接口和按键模块,所述显示器显示所述微处理器的计数结果,所述系统主机通过电源管理模块进行充电。
本发明所述系统主机设有通信接口和无线通讯模块,所述无线通讯模块为GSM通讯模块、CDMA通讯模块或蓝牙通讯模块。
本发明还提供一种集成式称重卷尺测量工具的测量方法,使用上述的集成式称重卷尺测量工具,包括以下步骤:
1)测量长度时,所述光电传感器感应卷尺尺面上的亮层和暗层得到正弦波信号;
2)所述光电传感器将所述正弦波信号发送给所述系统主机,所述系统主机的模数转换电路将所述正弦波信号转换为脉冲信号;
3)所述微处理器对脉冲信号的上升沿和下降沿进行计数,实现长度测量结果的数字化;
4)测量重量时,所述称重传感器信号接入信号采集电路,所述微处理器处理信号采集电路传入的信号并将重量测量结果数字化显示。
本发明中光电传感器的个数为n个,n为大于1的自然数,所述集成式称重卷尺测量工具的测量方法如下:
1)每相邻两个光电传感器相差180°/n相位安装,测量时每相邻两个光电传感器得到相位差为180°/n度的正弦波信号;
2)模数转换电路将每组正弦波信号进行模数转换得到脉冲信号,并将每个测量周期均分为1/2n份;
3)微处理器依次对均分过的脉冲信号的上升沿和下降沿进行计数,实现长度测量结果的数字化。
本发明的集成式称重卷尺测量工具的有益效果是:本发明的集成式称重卷尺测量工具集成安装称重模块和长度测量模块,该测量工具既能测量重量又能测量长度,功能多样化,尤其适应于快递行业,因为在快递称重时有的物体体积过大,无法进行称重,这样就需要通过测量体积来确定快递价格,本发明的测量工具方便快速地进行体积或重量测量,本发明的长度测量模块采用光电原理,利用光电传感器对印刷有固定长度间隔的标志进行采样,并配合模数转换及数字补偿技术,对测量过程进行修正和补偿以达到准确测量的目的,本发明的集成式称重卷尺测量工具结构简单,共用部分电路及元器件,成本低,而且集成式称重卷尺测量工具内可灵活放置n个光电传感器,简单有效解决产品成本与高精度要求的矛盾,此外可采集信号,进行数字化补偿,提高产品的环境适用性及可靠性,称重模块和长度测量模块共用处理器和部分电路,降低了测量工具的生产成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的集成式称重卷尺测量工具结构示意图;
图2是本发明的集成式称重卷尺测量工具的原理框图;
图3是本发明的集成式称重卷尺测量工具的卷尺上的亮层和暗层的布置示意图;
图4是本发明的正弦波信号转换后得到的脉冲信号的示意图。
其中:壳体1;系统主机2;卷尺盒31,光电传感器32,亮层33,暗层34;称重吊钩41,称重传感器42;USB接口51,按键模块52;显示器6;音频模块7;电源管理模块8;通信接口9。
具体实施方式
实施例一:
如图1-4所示,本实施例的集成式称重卷尺测量工具包括壳体1和安装在壳体1内的系统主机2,系统主机2连接有称重模块和长度测量模块,系统主机2具有信号采集电路、模数转换电路和微处理器,信号采集电路连接称重模块,模数转换电路连接长度测量模块,信号采集电路和模数转换电路分别与微处理器连接,微处理器的计算结果数字化显示,本实施例中的集成式称重卷尺测量工具集成安装称重模块和长度测量模块,该测量工具既能测量重量又能测量长度,功能多样化,尤其适应于快递行业,因为在快递称重时有的物体体积过大,无法进行称重,这样就需要通过测量体积来确定快递价格,而本实施例的测量工具可以方便快速地进行体积或重量测量。
为了提高测量精度,长度测量模块采用光电原理,利用光电传感器对印刷有固定长度间隔的标志进行采样,并配合模数转换及数字补偿技术,对测量过程进行修正和补偿以达到准确测量的目的,具体地,长度测量模块包括安装在壳体1内的卷尺盒31和光电传感器32,卷尺盒31内盘绕着卷尺,壳体1内设有让卷尺出入的通道,通道内设置光电传感器32,光电传感器32与卷尺相对的面的间距为0.3mm-3mm,为了提高测量的精度,需要安装多个光电传感器32,同时要保证光电传感器32与尺面的距离固定,为此该通道被设计为条形通道,在该条形通道内能并排安装多个光电传感器32,多个光电传感器32同时进行采样。
卷尺朝向光电传感器32的面上均匀设有多个依次相间的亮层33和暗层34,测量时拉出卷尺光电传感器32感应卷尺上的亮层33和暗层34得到正弦波信号并将正弦波信号发送给系统主机2,系统主机2的模数转换电路将正弦波信号进行模数转换得到脉冲信号,微处理器对脉冲信号进行计数处理并将长度测量结果数字化显示。本实施例中的亮层33可使用亮色颜料印刷在尺面上,暗层34可使用深色颜料印刷在尺面上,目的是为了得到强弱不同的感应信号,对于具体颜色不限定,光电传感器32可以安装在位于通道内的卷尺的上方或下方,光电传感器32与尺面的距离控制在0.3mm-3mm之间,光电传感器32的具体安装结构不做限制。优选的,光电传感器32为反射式光遮断器,反射式光遮断器包括发光组件和受光组件,发光组件和受光组件位于同一方向上,发光组件的发射光经亮层33或暗层34反射后由受光组件接收得到感应信号。
本实施例中的光电传感器32为n个,n为自然数,光电传感器32的个数取决于测量的精度,当n大于1时,依次相邻的两个光电传感器32的正弦波的相位差为180°/n,并且保证n个光电传感器32之间相隔的距离为上述亮层33和暗层34间隔的固定相位差,并且每个测量周期分为1/2n份,例如当n=2时,参见图4,图4示出了正弦波信号转换后得到的脉冲信号,其中,signal1和signal2代表两个光电传感器得到的正弦波信号,由图4可见两个光电传感器的相位差为90度,com_out1和com_out2代表两个模数转换电路转换得到的脉冲信号,signal1的正弦波信号和com_out1的脉冲信号对应,signal2的正弦波信号和com_out2的脉冲信号对应,对于举例中的n=2,则每个脉冲信号的测量周期被均分为4份。
为了进一步提高测量精度,系统主机2具有系统补偿系统,当正弦波信号被模数转化为脉冲信号后,系统补偿系统对脉冲信号进行数字分析处理然后进行数字式补偿。
本实施例中的称重模块包括安装在壳体1上的称重吊钩41,称重吊钩41连接有称重传感器42,称重传感器42信号接入信号采集电路,微处理器处理信号采集电路传入的信号并将重量测量结果数字化显示。
为了实现测量工具的智能化管理,系统主机2还连接有输入输出模块、显示器6和音频模块7,输入输出模块包括USB接口51和按键模块52,通过USB接口51可以输出测量的历史数据,统一进行分析管理,而按键模块52可以实现控制功能,显示器6显示微处理器的计数结果,音频模块7进行语音提示,本实施例中的系统主机2通过电源管理模块8进行充电。本实施例中的系统主机2还设有通信接口9和无线通讯模块,无线通讯模块为GSM通讯模块、CDMA通讯模块或蓝牙通讯模块,通过GSM通讯模块或CDMA通讯模块或蓝牙通讯模块等方式,测量结果发送给后台的服务器或电脑进行处理,避免人工读取测量数据的繁琐,大大提高工作效率。
本实施例还提供一种集成式称重卷尺测量工具的测量方法,使用上述的集成式称重卷尺测量工具,包括以下步骤:
1、测量长度时,光电传感器32感应卷尺尺面上的亮层33和暗层34得到正弦波信号;
2、光电传感器32将正弦波信号发送给系统主机2,系统主机2的模数转换电路将正弦波信号转换为脉冲信号;
3、微处理器对脉冲信号的上升沿和下降沿进行计数,实现长度测量结果的数字化;
4、测量重量时,称重传感器42信号接入信号采集电路,微处理器处理信号采集电路传入的信号并将重量测量结果数字化显示。
当光电传感器32的个数为n个,n为大于1的自然数时,集成式称重卷尺测量工具的测量方法如下:
1、每相邻两个光电传感器32相差180°/n相位安装,测量时每相邻两个光电传感器32得到相位差为180°/n度的正弦波信号;
2、模数转换电路将每组正弦波信号进行模数转换得到脉冲信号,并将每个测量周期均分为1/2n份;
3、微处理器依次对均分过的脉冲信号的上升沿和下降沿进行计数,实现长度测量结果的数字化,最后的位移=计数X每相邻计数周期内的位移,相同的位移情况下,计数越多,测量精度越高。
应当理解,以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:包括壳体(1)和安装在壳体(1)内的系统主机(2),所述系统主机(2)连接有称重模块和长度测量模块,所述系统主机(2)具有信号采集电路、模数转换电路和微处理器,所述信号采集电路连接所述称重模块,所述模数转换电路连接所述长度测量模块,所述信号采集电路和模数转换电路分别与所述微处理器连接,所述微处理器的计算结果数字化显示。
2.根据权利要求1所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述长度测量模块包括安装在壳体(1)内的卷尺盒(31)和光电传感器(32),所述卷尺盒(31)内盘绕着卷尺,所述卷尺朝向所述光电传感器(32)的面上均匀设有多个依次相间的亮层(33)和暗层(34),测量时拉出卷尺所述光电传感器(32)感应所述卷尺上的亮层(33)和暗层(34)得到正弦波信号并将正弦波信号发送给所述系统主机(2),所述系统主机(2)的模数转换电路将所述正弦波信号进行模数转换得到脉冲信号,所述微处理器对脉冲信号进行计数处理并将长度测量结果数字化显示。
3.根据权利要求1所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述称重模块包括安装在所述壳体(1)上的称重吊钩(41),所述称重吊钩(41)连接有称重传感器(42),所述称重传感器(42)信号接入信号采集电路,所述微处理器处理信号采集电路传入的信号并将重量测量结果数字化显示。
4.根据权利要求2所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述壳体(1)内设有让卷尺出入的通道,所述通道内设置所述光电传感器(32),所述光电传感器(32)与所述卷尺相对的面的间距为0.3mm-3mm,所述光电传感器(32)为反射式光遮断器,所述反射式光遮断器包括发光组件和受光组件,所述发光组件和受光组件位于同一方向上,所述发光组件的发射光经所述亮层(33)或暗层(34)反射后由所述受光组件接收得到感应信号。
5.根据权利要求2所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述光电传感器(32)为n个,n为自然数,当n大于1时,依次相邻的两个光电传感器(32)的正弦波的相位差为180°/n。
6.根据权利要求2所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述系统主机(2)具有系统补偿系统,当正弦波信号被模数转化为脉冲信号后,系统补偿系统对脉冲信号进行数字分析处理然后进行数字式补偿。
7.根据权利要求1所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述系统主机(2)还连接有输入输出模块、音频模块(7)和显示器(6),所述输入输出模块包括USB接口(51)和按键模块(52),所述显示器(6)显示所述微处理器的计数结果,所述系统主机(2)通过电源管理模块(8)进行充电。
8.根据权利要求1所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:所述系统主机(2)设有通信接口(9)和无线通讯模块,所述无线通讯模块为GSM通讯模块、CDMA通讯模块或蓝牙通讯模块。
9.一种集成式称重卷尺测量工具的测量方法,使用如权利要求1-8任意一项所述的集成式称重卷尺测量工具,其特征在于:包括以下步骤:
1)测量长度时,所述光电传感器(32)感应卷尺尺面上的亮层(33)和暗层(34)得到正弦波信号;
2)所述光电传感器(32)将所述正弦波信号发送给所述系统主机(2),所述系统主机(2)的模数转换电路将所述正弦波信号转换为脉冲信号;
3)所述微处理器对脉冲信号的上升沿和下降沿进行计数,实现长度测量结果的数字化;
4)测量重量时,所述称重传感器(42)信号接入信号采集电路,所述微处理器处理信号采集电路传入的信号并将重量测量结果数字化显示。
10.根据权利要求9所述的集成式称重卷尺测量工具的测量方法,其特征在于:光电传感器(32)的个数为n个,n为大于1的自然数,所述集成式称重卷尺测量工具的测量方法如下:
1)每相邻两个光电传感器(32)相差180°/n相位安装,测量时每相邻两个光电传感器(32)得到相位差为180°/n度的正弦波信号;
2)模数转换电路将每组正弦波信号进行模数转换得到脉冲信号,并将每个测量周期均分为1/2n份;
3)微处理器依次对均分过的脉冲信号的上升沿和下降沿进行计数,实现长度测量结果的数字化。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20180404 Address after: Wujin District 213001 of Jiangsu city of Changzhou province Changzhou Science City Science Hall 4 floor, South Tower Applicant after: Panshi electric (Changzhou) Co., Ltd. Address before: 213001 Jiangsu Province, Changzhou Tianning Lanling Luxuries building 13 room 1703 Applicant before: Liang Lei |
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160504 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |