CN106556294B

CN106556294B - 一种基于红外收发读数的智能卷尺

Info

Publication number: CN106556294B
Application number: CN201510632787.8A
Authority: CN
Inventors: 李向良
Original assignee: Chit Wing Technology Group Co Ltd
Current assignee: Chit Wing Technology Group Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: CN106556294A

Abstract

本发明公开了一种基于红外收发读数的智能卷尺，通过将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是通过印制格雷码盘并设置在智能卷尺本体内，减小了智能卷尺的体积；同时，一个周期内的每一格雷码具有一定宽度的黑码或白码，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。由于通过红外收发装置来读取卷尺带上格雷码读数，且所述红外收发装置无需触接卷尺带，有效避免卷尺带受损，延长了智能卷尺的使用寿命。

Description

一种基于红外收发读数的智能卷尺

技术领域

本发明涉及智能卷尺技术领域，尤其涉及的是一种基于红外收发读数的智能卷尺。

背景技术

格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式。因为，虽然自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但在某些情况，例如从十进制的3转换为4时二进制码的每一位都要变，能使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它在相邻位间转换时，只有一位产生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。由于这种编码相邻的两个码组之间只有一位不同，因而在用于方向的直线位移量－数字量的转换中，当直线位移量发生微小变化（而可能引起数字量发生变化时，格雷码仅改变一位，这样与其它编码同时改变两位或多位的情况相比更为可靠，即可减少出错的可能性。

现有技术中多采用格雷码盘用于检测或计数，在编码器或电刷装置读取格雷码盘时常会出现跳刷或漏刷的现象，即由于电刷装置转速过快，出现电刷装置弹跳过某个格雷码，导致计数错误的现象，不利于格雷码的使用。同时，将格雷码盘设置在智能卷尺本体内占用较大内部空间，使得装置体积较大。

而且，现有技术中的卷尺读数都是人为从尺带刻度上直接读取，或是采用通过计圈数的间接方式来获取，易造成测量误差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于红外收发读数的智能卷尺，旨在解决现有技术中在卷尺的尺带上印制常用长度刻度时人工读数易导致误差，导致测量读数结果稳定性不强的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种基于红外收发读数的智能卷尺，其中，包括智能卷尺本体，及设置在所述智能卷尺本体内并可抽出的卷尺带，所述卷尺带上设置有格雷码，所述格雷码按指定周期重复设置；所述智能卷尺本体内还设置有用于读取卷尺带上格雷码的红外收发装置；所述红外收发装置包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块连接红外接收模块，所述红外接收模块连接智能卷尺内的MCU控制芯片。

所述基于红外收发读数的智能卷尺，其中，所述卷尺带的正反两面均设置有至少一个直线型的格雷码道，所述格雷码道上设置有多个计数的格雷码。

所述基于红外收发读数的智能卷尺，其中，所述卷尺带的正面和背面均从下至上设置有3个格雷码道。

所述基于红外收发读数的智能卷尺，其中，所述卷尺带的正面设置低三位格雷码道，分别为第一位格雷码道、第二位格雷码道及第三位格雷码道。

所述基于红外收发读数的智能卷尺，其中，所述智能卷尺本体内正对卷尺带正面的一侧设置有3个红外收发装置，分别为第一红外收发装置、第二红外收发装置及第三红外收发装置；其中，所述第一红外收发装置正对所述第一位格雷码道，所述第二红外收发装置正对所述第二位格雷码道，所述第三红外收发装置正对所述第三位格雷码道。

所述基于红外收发读数的智能卷尺，其中，所述卷尺带的背面设置高三位格雷码道，分别为第四位格雷码道、第五位格雷码道及第六位格雷码道。

所述基于红外收发读数的智能卷尺，其中，所述智能卷尺本体内正对卷尺带背面的一侧设置有3个红外收发装置，分别为第四红外收发装置、第五红外收发装置及第六红外收发装置；其中，所述第四红外收发装置正对所述第四位格雷码道，所述第五红外收发装置正对所述第五位格雷码道，所述第六红外收发装置正对所述第六位格雷码道。

有益效果：本发明所述的基于红外收发读数的智能卷尺，通过将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是通过印制格雷码盘并设置在智能卷尺本体内，减小了智能卷尺的体积；同时，一个周期内的每一格雷码具有一定宽度的黑码或白码，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。由于通过红外收发装置来读取卷尺带上格雷码读数，且所述红外收发装置无需触接卷尺带，有效避免卷尺带受损，延长了智能卷尺的使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺较佳实施例的爆炸图。

图3为本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺中红外收发装置的爆炸示意图。

图4为本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺较佳实施例中卷尺带正面的示意图。

图5为本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺较佳实施例中卷尺带背面的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于红外收发读数的智能卷尺，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参见图1-图3，其中图1是本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺较佳实施例的结构示意图，图2是本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺较佳实施例的爆炸图，图3是本发明所述基于红外收发读数的智能卷尺中红外收发装置的爆炸示意图，所述基于红外收发读数的智能卷尺，包括智能卷尺本体100，及设置在所述智能卷尺本体100内并可抽出的卷尺带200，所述卷尺带200上设置有格雷码，所述格雷码按指定周期重复设置；所述智能卷尺本体100内还设置有用于读取卷尺带上格雷码的红外收发装置300；所述红外收发装置300包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块连接红外接收模块，所述红外接收模块连接智能卷尺内的MCU控制芯片。

具体实施时，所述智能卷尺本体100上还设置有用于显示智能卷尺的实时读数和状态的显示屏；所述智能卷尺本体100内还设置有用于将智能卷尺的数据发送至移动终端或接收移动终端发送数据的无线收发模块；所述智能卷尺本体100内还设置有用于供电的电源。更具体的，所述显示屏为E-ink显示屏、TN显示屏、STN显示屏或TFT显示屏；所述无线收发模块为蓝牙模块。

进一步的，如图3所示，所述红外收发装置300设置在所述智能卷尺本体100内的红外收发装置支架400上，且所述卷尺带200从所述红外收发装置支架400中的卷尺带通道410穿过，也即是所述红外收发装置300在所述卷尺带200的左侧和/或右侧。这样通过无接触式的方式读取卷尺带200上的格雷码，可有效避免卷尺带200受损，延长了智能卷尺的使用寿命。

进一步的，如图4和图5所示，所述卷尺带200的正反两面均设置有至少一个直线型的格雷码道210，所述格雷码道210上设置有多个计数格雷码。具体实施时，如图1和图2所示，所述智能卷尺本体100上设置有卷尺带出口110，所述智能卷尺本体100内靠近卷尺带出口110的位置处设置有与所述格雷码道210一一对应的红外收发装置300。

由于将所有格雷码道210均设置在卷尺带200的同一面会增大卷尺带200的宽度，即增大卷尺带出口110的高度，也就是增加了智能卷尺本体100的厚度，从而增大了整个智能卷尺的体积，不便于用户携带。

若将格雷码道210设置在卷尺带200的两面时，则可降低卷尺带200的宽度，有利于减小智能卷尺的体积，便于用户携带。

例如，当卷尺带200上共设置有6个格雷码道210时，可在正面设置N个格雷码道（其中1≤N≤6，且N为正整数），在背面设置（6-N）个格雷码道。由于每一格雷码道210的高度均相等且是固定值，卷尺带200同一面的格雷码道210的高度之和等于卷尺带200的宽度，故当卷尺带200正面的格雷码道210的个数与卷尺带200背面的格雷码道210的个数相差1个或完全相等时，可将卷尺带200的宽度降至最低值。

优选的，如图4和图5所示，所述卷尺带200的正面及背面均从下至上设置有3个格雷码道210；所述卷尺带200的正面设置低三位格雷码道，分别为第一位格雷码道211、第二位格雷码道212及第三位格雷码道213；所述卷尺带200的背面设置高三位格雷码道，分别为第四位格雷码道214、第五位格雷码道215及第六位格雷码道216。

在具体实施时，如图4所示，所述第一位格雷码道211上设置有黑白依次交替出现的第一位格雷码道黑码和第一位格雷码道白码，所述第一位格雷码道黑码的最大宽度为2mm。如图5所示，所述第四位格雷码道214上设置有黑白依次交替出现的第四位格雷码道黑码和第四位格雷码道白码，所述第四位格雷码道黑码的最大宽度为16mm。当将所述第一位格雷码道黑码的最大宽度设置为2mm时，则第六位格雷码道216中每一长度周期为64mm（即在同一周期内只出现一次黑码，也只出现一次白码），也即卷尺带200中设置6位格雷码的重复周期L_T为64mm。同理，当将所述第一位格雷码道黑码的最大宽度设置为4mm时，6位格雷码的重复周期L_T为128mm。由于当在卷尺带200上设置了6个格雷码道，且将6位格雷码的重复周期L_T为64mm时，已经能满足用户按各种速度抽取所述卷尺带200时，不会使红外收发装置300漏掉统计重复周期L_T重复出现的次数，故具体实施时将6位格雷码的重复周期L_T设置为64mm即可。

为了更清楚的说明本发明中卷尺带200上6位格雷码的设置方式，下面通过如表1-表4所示的6位格雷码表及图4和图5来进一步说明。

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								1	000000	0	0	9	001100	1	7
2	000001	0	1	10	001101	1	6
								3	000011	0	2	11	001111	1	5
4	000010	0	3	12	001110	1	4
								5	000110	0	4	13	001010	1	3
6	000111	0	5	14	001011	1	2
								7	000101	0	6	15	001001	1	1
8	000100	0	7	16	001000	1	0

表1

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								17	011000	2	0	25	010100	3	7
18	011001	2	1	26	010101	3	6
								19	011011	2	2	27	010111	3	5
20	011010	2	3	28	010110	3	4
								21	011110	2	4	29	010010	3	3
22	011111	2	5	30	010011	3	2
								23	011101	2	6	31	010001	3	1
24	011100	2	7	32	010000	3	0

表2

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								33	110000	4	0	41	111100	5	7
34	110001	4	1	42	111101	5	6
								35	110011	4	2	43	111111	5	5
36	110010	4	3	44	111110	5	4
								37	110110	4	4	45	111010	5	3
38	110111	4	5	46	111011	5	2
								39	110101	4	6	47	111001	5	1
40	110100	4	7	48	111000	5	0

表3

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								49	101000	6	0	57	100100	7	7
50	101001	6	1	58	100101	7	6
								51	101011	6	2	59	100111	7	5
52	101010	6	3	60	100110	7	4
								53	101110	6	4	61	100010	7	3
54	101111	6	5	62	100011	7	2
								55	101101	6	6	63	100001	7	1
56	101100	6	7	64	100000	7	0

表4

可见，从表1-表4的6位格雷码表中可知，6位格雷码的重复周期为64，且序号为（M+1）的格雷码与序号为M的格雷码相比（其中1≤M≤63），有且仅有一位数字发生了变化（由1变0，或由0变为1）。若将黑码记为0，白码记为1，则将上述64个6位格雷码以卷尺带200的一端为起点，依序向另一端印制。例如将序号为1的000000这6位格雷码设置在起点所在端，具体的将6位格雷码中最高位（即第六位）0设置在第六位格雷码道216，将次高位（即第五位）0设置在第五位格雷码道215，将第四位0设置在第四位格雷码道214，将第三位0设置在第三位格雷码道213，将次低位（即第二位）0设置在第二位格雷码道212，将最低位（即第一位）0设置在第一位格雷码道，上述6个码的高度与对应的格雷码道的高度相等，上述6个码均为矩形条，且矩形条的宽度均为1mm，这样按表1-表4所示的序号在卷尺带200上依序设置格雷码，即可得到如图4和图5所示的卷尺带200。其中，如图4所示的卷尺带200正面是从上至下依次设置第一位格雷码道211、第二位格雷码道212及第三位格雷码道213，如图5所示的卷尺带200背面从上至下依次设置所述第六格雷码道216、第五格雷码道215及第四位格雷码道214。

当所述智能卷尺的卷尺带200的正面及背面均从下至上设置有3个格雷码道210时，还设置有与所述格雷码道210一一对应的红外收发装置300，且每一红外收发装置发出的红外光的照射范围不超出每一格雷码道210的高度范围。具体的，第一红外收发装置正对所述第一位格雷码道211，第二红外收发装置正对所述第二位格雷码道，第三红外收发装置正对所述第三位格雷码道213，第四红外收发装置正对所述第四位格雷码道214，第五红外收发装置正对所述第五位格雷码道215，第六红外收发装置正对所述第六位格雷码道216。上述六个红外收发装置分别连接智能卷尺本体100内的MCU控制芯片中的对应I/O口。

由于卷尺带200的两侧各设置了3个红外收发装置300，若卷尺带200两侧的红外收发装置完全正对，则卷尺带200一侧的红外收发装置300发出的红外线透射过所述卷尺带200时，会导致另一侧的红外收发装置300的红外光接收结果改变，影响测量结果。

为了确保测量结果的准确性，需将所述卷尺带200正面的格雷码道的起点与所述卷尺带200背面的格雷码道的起点错位设置。由于当卷尺带200为初始未被拉出的状态时，所述第一红外收发装置正对所述第一位格雷码道211的起点，第二红外收发装置正对所述第二位格雷码道212的起点，第三红外收发装置正对所述第三位格雷码道213的起点，第四红外收发装置正对所述第四位格雷码道214的起点，第五红外收发装置正对所述第五位格雷码道215的起点，第六红外收发装置正对所述第六位格雷码道216的起点。由于卷尺带200双面的格雷码道的起点存在错位，故分布在所述卷尺带200一侧的第一红外收发装置、第二红外收发装置及第三红外收发装置正对的位置相对于分布在所述卷尺带200另一侧的第四红外收发装置、第五红外收发装置及第六红外收发装置正对的位置有一定距离的错位。具体实施时，所述卷尺带200正面的格雷码道的起点与所述卷尺带200背面的格雷码道的起点错位距离为3-10mm。最佳的，所述卷尺带200正面的格雷码道的起点与所述卷尺带200背面的格雷码道的起点错位距离为5.5mm。

由于每一格雷码道210上都是以一定周期出现黑码和白码，而且白码和黑码是交替出现。同时黑码及白码对红外收发装置300发出的红外光的吸收率不同，具体是黑码对红外光的吸收率高，白码对红外光的吸收率低、且低于黑码的红外光吸收率，经过黑码反射回去的红外光被红外收发装置300接收后被解码为0，经过白码反射回去的红外光被红外收发装置300接收后被解码为1。

故当卷尺带200在被拉动的过程中，由红外收发装置300、及与设置在智能卷尺本体100内且与红外收发装置300连接的MCU控制芯片共同检测卷尺带200被拉动时重复周期长度的次数n和在当前重复周期长度内的偏移量ΔL，再通过L=n*L_T+ΔL即可计算得到实际测量长度L，这样实现对长度的精准测量，降低了测量误差。具体是因为在尺带每一格雷码道上设置具有一定宽度的黑码和白码，有效避免因软性尺带被拉伸发生形变而导致的测量误差。

综上所述，本发明所述的基于红外收发读数的智能卷尺，通过将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是通过印制格雷码盘并设置在智能卷尺本体内，减小了智能卷尺的体积；同时，一个周期内的每一格雷码具有一定宽度的黑码或白码，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。由于通过红外收发装置来读取卷尺带上格雷码读数，且所述红外收发装置无需触接卷尺带，有效避免卷尺带受损，延长了智能卷尺的使用寿命。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，包括智能卷尺本体，及设置在所述智能卷尺本体内并可抽出的卷尺带，所述卷尺带上设置有格雷码，所述格雷码按指定周期重复设置；所述智能卷尺本体内还设置有用于读取卷尺带上格雷码的红外收发装置；所述红外收发装置包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块连接红外接收模块，所述红外接收模块连接智能卷尺内的MCU控制芯片；所述格雷码用于当卷尺带被拉动时，通过重复周期长度的次数和在当前重复周期长度内的偏移量计算得到实际测量长度；所述卷尺带的正反两面均设置有至少一个直线型的格雷码道；所述格雷码道上的白码和黑码交替出现，所述黑码对红外光的吸收率高于所述白码对红外光的吸收率，所述黑码反射回去的红外光被所述红外收发装置接收后被解码为0，经过白码反射回去的红外光被所述红外收发装置接收后被解码为1。

2.根据权利要求1所述基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，所述格雷码道上设置有多个计数的格雷码。

3.根据权利要求2所述基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，所述卷尺带的正面和背面均从下至上设置有3个格雷码道。

4.根据权利要求3所述基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，所述卷尺带的正面设置低三位格雷码道，分别为第一位格雷码道、第二位格雷码道及第三位格雷码道。

5.根据权利要求4所述基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，所述智能卷尺本体内正对卷尺带正面的一侧设置有3个红外收发装置，分别为第一红外收发装置、第二红外收发装置及第三红外收发装置；其中，所述第一红外收发装置正对所述第一位格雷码道，所述第二红外收发装置正对所述第二位格雷码道，所述第三红外收发装置正对所述第三位格雷码道。

6.根据权利要求5所述基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，所述卷尺带的背面设置高三位格雷码道，分别为第四位格雷码道、第五位格雷码道及第六位格雷码道。

7.根据权利要求6所述基于红外收发读数的智能卷尺，其特征在于，所述智能卷尺本体内正对卷尺带背面的一侧设置有3个红外收发装置，分别为第四红外收发装置、第五红外收发装置及第六红外收发装置；其中，所述第四红外收发装置正对所述第四位格雷码道，所述第五红外收发装置正对所述第五位格雷码道，所述第六红外收发装置正对所述第六位格雷码道。