CN107144195A - 一种多功能电子卷尺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能电子卷尺，包括壳体、拉线测距装置、液晶显示屏、PCB板和电池，液晶显示屏嵌设在壳体上，PCB板和电池固定在壳体内，且PCB板上设有单片机，所述拉线测距装置包括拉线头、线和绕线装置，所述壳体的角部还固定有两个导向柱，所述线的一端缠绕在绕线装置上，线的另一端依次绕过两个导向柱后从壳体的一个角部穿出，并且线的另一端与带磁铁的拉线头固定，所述壳体内位于两个导向柱之间的位置还固定有光学图像传感器。本发明将多种功能合为一体，可单独使用，测量的长度以数值形式显示，免去读刻度的麻烦，测量精度高于传统钢卷尺，测量误差小于1mm，智能卷尺数据可实时通过APP传输至手机，便于记录查阅。

Description

一种多功能电子卷尺
技术领域
本发明属于测量工具领域，尤其涉及一种多功能电子卷尺。
背景技术
目前，已公知的卷尺其构造是由一带刻度的金属或非金属带卷绕于金属或非金属盒内，靠带上的刻度读取被测物的长度。使用中有如下不足：1、对一些柔性的、曲面的或圆周的被测物不方便甚至无法实现测量。2、刻度被污染不能使用。3、在某些特殊环境不能使用，如被测物有些部位挡住刻度又无法移动尺度再行读取时，即盲点测量。另外，在已公开的专利，公告号为2175408-无刻度超常数显钢卷尺；公告号为1181496-电动数显卷尺及电动电子计数器组合卷尺。这些卷尺使用上有部分存在以上缺陷。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种多功能电子卷尺，该卷尺具有多种测量模式，且读取记录方便，精度高。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种多功能电子卷尺，包括壳体、拉线测距装置、液晶显示屏、PCB板和电池，液晶显示屏嵌设在壳体上，PCB板和电池固定在壳体内，且PCB板上设有单片机，所述拉线测距装置包括拉线头、线和绕线装置，所述壳体的角部还固定有两个导向柱，所述线的一端缠绕在绕线装置上，线的另一端依次绕过两个导向柱后从壳体的一个角部穿出，并且线的另一端与带磁铁的拉线头固定，所述壳体内位于两个导向柱之间的位置还固定有光学图像传感器。
作为优选方案：所述光学图像传感器包括传感器PCB板以及固定在传感器PCB板上的光源和传感器芯片，所述传感器PCB板固定在PCB板上，所述光源和传感器芯片的外侧还设有透镜组，所述透镜组的外侧还设有固定板。
作为优选方案：所述绕线装置包括分别转动设置在壳体内的绕线盘和卷簧盘，所述卷簧盘的一侧固定有第一齿轮，另一侧设有刹车片，所述绕线盘的一侧设有第二齿轮，所述绕线盘与卷簧盘通过第一齿轮和第二齿轮的啮合相传动。
作为优选方案：所述绕线装置包括绕线盘和卷簧盘，所述卷簧盘一侧与绕线盘的一侧相固定，所述卷簧盘的另一侧设有刹车片。
作为优选方案：还包括滚轮测距装置，所述滚轮测距装置包括滚轮、磁铁和磁性旋转位置传感器，所述滚轮转动设置在壳体的一个角部，所述滚轮的一半露出壳体，所述滚轮的中部还设有磁铁，所述磁性旋转位置传感器固定在PCB板上与磁铁相对应的位置。
作为优选方案：所述滚轮测距装置与拉线测距装置成对角设置。
作为优选方案：还包括激光测距装置，所述激光测距装置包括固定在壳体角部的激光发射器和激光接收器。
作为优选方案：所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述液晶显示屏嵌设在第一外壳上，所述PCB板固定在第一外壳上，且位于液晶显示屏内侧，所述第一外壳上还设置有按键，所述电池固定在第二外壳上。
作为优选方案：所述PCB板上还设有蓝牙模块和电子罗盘。
本发明的卷尺共三种测量模式：拉线模式、滚轮模式、激光测距模式，拉线模式：通过拉出线的长度进行测量；滚轮模式：通过滚轮的转动圈数进行测量；激光测距模式：利用现成的激光测距模块，使用更加方便。本发明的拉线模式相比传统钢卷尺有柔性的特点，应用范围更广。
本发明的卷簧盘与绕线盘分离，以齿轮方式连接，有合适的传动比，可在不减小线长的前提下减小传统卷尺绕线盘尺寸。使卷尺有更好的持握感。
本发明应用高分辨率的光学图像传感器相比传统钢卷尺在理论上有更高的精度，且卷尺有刹车装置，用手按住即可使线停止缩回；同时卷尺的出线口较为细长，方便各种狭小空间中的适用。
本发明的卷尺还具有数据记录和电子罗盘的功能，利用蓝牙与手机APP连接，可实时将测量数据保存至手机，方便了测量数据的记录。
综上所述，本发明将多种功能合为一体，可单独使用，测量的长度以数值形式显示，免去读刻度的麻烦，测量精度高于传统钢卷尺，测量误差小于1mm，智能卷尺数据可实时通过APP传输至手机，便于记录查阅。
附图说明
图1是本发明实施例1的一侧的立体结构示意图。
图2是本发明实施例1的另一侧的立体结构示意图。
图3是本发明实施例1的平面结构示意图。
图4是本发明实施例2的平面结构示意图。
图5是本发明的光学图像传感器的安装结构示意图。
图6是本发明的拉线测距装置的测量原理框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
如图1-图3所示的一种多功能电子卷尺，包括壳体拉线测距装置、激光测距装置、滚轮测距装置、液晶显示屏3、PCB板6和电池17，所述壳体包括第一外壳5和第二外壳11，所述液晶显示屏3嵌设在第一外壳5上，所述PCB板6固定在第一外壳5上，且位于液晶显示屏3内侧，所述第一外壳5上还设置有按键4，所述电池17固定在第二外壳11上，所述PCB板上设有单片机、蓝牙模块21和电子罗盘22。
所述拉线测距装置包括拉线头1、线12、绕线盘13和卷簧盘19，所述绕线盘13转动设置在壳体内，所述壳体的角部还固定有两个导向柱，所述线12的一端缠绕在绕线盘13上，线12的另一端依次绕过两个导向柱后从壳体的一个角部穿出，并且线12的另一端与带磁铁的拉线头1固定，所述壳体上位于两个导向柱之间的位置固定有光学图像传感器2。
如图5所示，所述光学图像传感器2包括传感器PCB板31以及固定在传感器PCB板31上的光源32和传感器芯片33，所述传感器PCB板31固定在PCB板6上，所述光源32和传感器芯片33的外侧还设有透镜组34，所述透镜组34的外侧还设有固定板35，所述光源32正对着线表面36，且光源32采用发光二极管或者激光发射器。
所述卷簧盘19也转动设置在壳体内，且卷簧盘19的一侧固定有第一齿轮8，另一侧设有刹车片16，所述绕线盘13的一侧设有第二齿轮20，所述绕线盘13与卷簧盘19通过第一齿轮8和第二齿轮20的啮合相传动。
所述滚轮测距装与置激光测距装置分别安装在壳体的另外两个角部，所述滚轮测距装置包括滚轮9、磁铁10和磁性旋转位置传感器7，所述滚轮9转动设置在壳体的一个角部，该角部与拉线头1所在的角部成对角，所述滚轮9的一半露出壳体，所述滚轮9的中部还设有磁铁10，所述磁性旋转位置传感器7固定在PCB板6上与磁铁10相对应的位置。所述激光测距装置包括固定在壳体角部的激光发射器14和激光接收器15。
实施例2
如图4所示的一种多功能电子卷尺，包括壳体拉线测距装置、激光测距装置、滚轮测距装置、液晶显示屏3、PCB板6和电池17，所述壳体包括第一外壳5和第二外壳11，所述液晶显示屏3嵌设在第一外壳5上，所述PCB板6固定在第一外壳5上，且位于液晶显示屏3内侧，所述第一外壳5上还设置有按键4，所述电池17固定在第二外壳11上，所述PCB板上设有单片机、蓝牙模块21和电子罗盘22。
所述拉线测距装置包括拉线头1、线12、绕线盘13和卷簧盘19，所述绕线盘13转动设置在壳体内，所述壳体的角部还固定有两个导向柱，所述线12的一端缠绕在绕线盘13上，线12的另一端依次绕过两个导向柱后从壳体的一个角部穿出，并且线12的另一端与带磁铁的拉线头1固定，所述壳体上位于两个导向柱之间的位置固定有光学图像传感器2。所述卷簧盘19一侧与绕线盘13的一侧相固定，所述卷簧盘19的另一侧设有刹车片16。
所述滚轮测距装与置激光测距装置分别安装在壳体的另外两个角部，所述滚轮测距装置包括滚轮9、磁铁10和磁性旋转位置传感器7，所述滚轮9转动设置在壳体的一个角部，该角部与拉线头1所在的角部成对角，所述滚轮9的一半露出壳体，所述滚轮9的中部还设有磁铁10，所述磁性旋转位置传感器7固定在PCB板6上与磁铁10相对应的位置。所述激光测距装置包括固定在壳体角部的激光发射器14和激光接收器15。
如图5所示，所述光学图像传感器2包括传感器PCB板31以及固定在传感器PCB板31上的光源32和传感器芯片33，所述传感器PCB板31固定在PCB板6上，所述光源32和传感器芯片33的外侧还设有透镜组34，所述透镜组34的外侧还设有固定板35，所述光源32正对着线表面36，且光源32采用发光二极管或者激光发射器。
本发明的主要测量元件为光学图像传感器与透镜组成（以ADNS-3530和ADNS-3150-001为例），如图5所示，传感器PCB集成了一个发光二极管（LED）或激光发射器，该发光二极管发出的光线照亮位于透镜下方的线表面。线的图像经过配套的透镜组，传送到一个光学图像传感器内进行成像。这样，当线连续移动时，光学图像传感器就会相当于一个高速摄像机，对线的移动轨迹进行连续的拍照。拍摄的连续图像经 A/D 转换后传递给内部的数字信号处理器 （DSP），最后利用内置 DSP 对这些连贯的图像进行对比和运算，通过对这些图片上比较特殊的一个或几个点的位置的变化，确定图与图之间的位置变化，从而可以判断出线的位移方向和位移量，从而用于长度的测量。
本发明的光学图像传感器在工作的过程中，采集到的图像是一幅幅激光散斑图样，激光散斑经 A/D 转换后由 DSP 进行处理后才能判断位移量和运动方向。高级光学图像传感器上有高速 DSP 处理器和分辨率较高的 CMOS，它的优点主要是能够实现连续测量、响应速度快、可测量光斑的重心位置，并且对激光散斑的形状没有严格要求，信号处理电路比较简单，从而使该测量系统在检测运动时有优势。激光照射在被测物体上，被测物体表面散射的光在空间干涉形成激光散斑，传感器图像采集部分对经透镜成像后的激光散斑像进行拍照，得到了大量的携带位移信息的照片这些照片经 A/D 转换后传输到内部 DSP处理，DSP 对这些照片做高速处理后输出相邻两张照片的运动方向和位移。经单片机处理后进行显示。这就是利用光学图像传感器测量位移的整个过程，如图6所示。
应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多功能电子卷尺，包括壳体、拉线测距装置、液晶显示屏（3）、PCB板（6）和电池（17），液晶显示屏（3）嵌设在壳体上，PCB板（6）和电池（17）固定在壳体内，且PCB板（6）上设有单片机，其特征在于：所述拉线测距装置包括拉线头（1）、线（12）和绕线装置，所述壳体的角部还固定有两个导向柱，所述线（12）的一端缠绕在绕线装置上，线（12）的另一端依次绕过两个导向柱后从壳体的一个角部穿出，并且线（12）的另一端与带磁铁的拉线头（1）固定，所述壳体内位于两个导向柱之间的位置还固定有光学图像传感器（2）。
2.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：所述光学图像传感器（2）包括传感器PCB板（31）以及固定在传感器PCB板（31）上的光源（32）和传感器芯片（33），所述传感器PCB板（31）固定在PCB板（6）上，所述光源（32）和传感器芯片（33）的外侧还设有透镜组（34），所述透镜组（34）的外侧还设有固定板（35）。
3.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：所述绕线装置包括分别转动设置在壳体内的绕线盘（13）和卷簧盘（19），所述卷簧盘（19）的一侧固定有第一齿轮（8），另一侧设有刹车片（16），所述绕线盘（13）的一侧设有第二齿轮（20），所述绕线盘（13）与卷簧盘（19）通过第一齿轮（8）和第二齿轮（20）的啮合相传动。
4.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：所述绕线装置包括绕线盘（13）和卷簧盘（19），所述卷簧盘（19）一侧与绕线盘（13）的一侧相固定，所述卷簧盘（19）的另一侧设有刹车片（16）。
5.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：还包括滚轮测距装置，所述滚轮测距装置包括滚轮（9）、磁铁（10）和磁性旋转位置传感器（7），所述滚轮（9）转动设置在壳体的一个角部，所述滚轮（9）的一半露出壳体，所述滚轮（9）的中部还设有磁铁（10），所述磁性旋转位置传感器（7）固定在PCB板（6）上与磁铁（10）相对应的位置。
6.根据权利要求5所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：所述滚轮测距装置与拉线测距装置成对角设置。
7.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：还包括激光测距装置，所述激光测距装置包括固定在壳体角部的激光发射器（14）和激光接收器（15）。
8.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：所述壳体包括第一外壳（5）和第二外壳（11），所述液晶显示屏（3）嵌设在第一外壳（5）上，所述PCB板（6）固定在第一外壳（5）上，且位于液晶显示屏（3）内侧，所述第一外壳（5）上还设置有按键（4），所述电池（17）固定在第二外壳（11）上。
9.根据权利要求1所述的一种多功能电子卷尺，其特征在于：所述PCB板上还设有蓝牙模块（21）和电子罗盘（22）。
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