CN109239395B - 一种物体状态检测仪及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物体状态检测仪及检测系统，检测仪包括：密闭盒体、放置于所述密闭盒体内的球体、设置在所述密闭盒体上的检测电路；所述密闭盒体具有柔性内壁，其柔性内壁下埋有液态金属线路，所述液态金属线路的不同位置处引出一对或多对检测电极；所述球体用于跟随目标物体的运动状态，对所述密闭盒体的内壁形成挤压，使内壁下的液态金属线路的实际电阻发生改变；所述检测电路与所述一对或多对检测电极连接，用于实时检测所述液态金属线路不同位置处实际的电阻值，以反应目标物体的实际运动状态。本发明利用液态金属作为检测电阻以及球体晃动挤压液态金属导致电阻变化的特性实现了对物体状态的检测。

Description

一种物体状态检测仪及检测系统

技术领域

本发明属于物体运动传感技术领域，尤其涉及一种物体状态检测仪及检测系统。

背景技术

目前，针对车辆的运动检测主要是采用加速度传感器和角速度传感器，从而实现对车辆的车速、轨迹等参数的全方位监测，但对于车辆的晃动情况并没有一个统一的标准，只能是通过人的颠簸体验；另一方面，车辆自带减震系统，可以有效的减低/消除一定强度的震感，但当处于过度晃动状态下时，极易造成减震系统中的配件，甚至是其它部件的损耗，此时车主应当减速通过，从而降低车身整体晃动，但由于目前的车辆上并没有车辆晃动检测以及相应的安全操作提示，需要车主根据其驾驶经验自行判断；再有，道路车辆在发生碰撞后，仅以车速作为撞击力度的评估参考，缺少车辆在整个碰撞过程中车身受力情况的准确依据。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种物体状态检测仪,以解决现有技术中缺少物体晃动检测的问题。

在一些说明性实施例中，所述物体状态检测仪，包括：密闭盒体、放置于所述密闭盒体内的球体、设置在所述密闭盒体上的检测电路；所述密闭盒体具有柔性内壁，其柔性内壁下埋有液态金属线路，所述液态金属线路的不同位置处引出一对或多对检测电极；所述球体用于跟随目标物体的运动状态，对所述密闭盒体的内壁形成挤压，使内壁下的液态金属线路的实际电阻发生改变；所述检测电路与所述一对或多对检测电极连接，用于实时检测所述液态金属线路不同位置处实际的电阻值，以反应目标物体的实际运动状态。

在一些可选地实施例中，所述液态金属线路分布在所述密闭盒体内壁上的多个面。

在一些可选地实施例中，所述密闭盒体由特定数量的正多边形面板拼接而成，所述密闭盒体内所形成的空腔构成所述球体的运动空间；每个所述面板构成所述密闭盒体内壁的一面分别具有柔性表层，以及位于所述柔性表层下的液态金属线路。

在一些可选地实施例中，每个所述面板上的所述液态金属线路为以该面板的中心环绕的螺旋结构。

在一些可选地实施例中，所述液态金属线路的不同位置处引出一对或多对检测电极，具体包括：自所述液态金属线路的螺旋中心引出的第一检测电极，以及自所述液态金属线路的每个螺旋环绕部引出的多个第二检测电极；所述第一检测电极与每个所述第二检测电极构成一对所述检测电极。

在一些可选地实施例中，所述面板上液态金属线路远离所述柔性表层的一面贴附在基板上，所述基板与所述液态金属线路的贴附面为正面，另一面为背面；每个检测电极的一端自所述基板的背面嵌在所述基板上，与位于所述基板正面的液态金属线路的相应位置接触，构成第一接驳点，另一端在所述基板的背面实现走线。

在一些可选地实施例中，每个所述检测电极的另一端设置在所述面板的侧边上，形成第二接驳点；所述物体状态检测仪，还包括：具有与所述面板数量及形状对应的镂空结构的立体框架，每个所述面板卡持固定在一个所述镂空结构上，构成所述密闭盒体的一面；所述检测电路设置在所述立体框架中，其检测端在所述立体框架中进行走线，在所述镂空结构的上引出，形成第三接驳点；位于所述面板上的所述第二接驳点和位于所述立体框架上的第三接驳点的位置对应，在所述面板卡持固定在所述镂空结构上时，两者实现接触连接。

在一些可选地实施例中，所述立体框架上，还引出所述检测电路的电源接口和数据接口；所述电源接口用于连接外部电源，以供所述检测电路的工作电压；所述数据接口用于连接外部的上位机，以将针对各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻进行传输。

在一些可选地实施例中，所述立体框架内还设置有电源和具有无线通信模块与外部进行数据交互的主控电路，所述电源分别与所述检测电路和主控电路连接；所述主控电路用于记录所述检测电路检测到的各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻，以及向外部输出/显示各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻或向外部输出/显示根据所述各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻得到的实际运动状态。

本发明的另一个目的在于提出一种物体状态检测系统，包括：电源、上位机、以及如上述任一项所述的物体状态检测仪，所述电源与所述物体状态检测仪的电源接口连接，所述上位机与所述物体状态检测仪的数据接口连接；所述上位机用于记录所述检测电路检测到的各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻，以及向外部输出/显示各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻或向外部输出/显示根据所述各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻得到的实际运动状态。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：

本发明利用液态金属作为检测电阻以及球体晃动挤压液态金属导致电阻变化的特性实现了对物体状态的检测，可检测物体静止、匀速运动、变速运动、以及物体的晃动/受撞击程度，并且基于该检测装置还可对物体的晃动程度形成统一的标准，以提示进行相应的各项降低晃动的操作。

附图说明

图1是本发明实施例中的物体状态检测仪的结构示意图；

图2是本发明实施例中的物体状态检测仪的面板的结构示意图；

图3是本发明实施例中的物体状态检测仪的检测电极的结构示意图；

图4是本发明实施例中的物体状态检测仪的立体框架的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明利用液态金属的流体特性制作易变性的检测电阻，通过实时监测检测电阻的电阻变化，实现对检测电阻的受力情况的感知。利用盒体内放置球体，并使盒体内壁具有上述压力监测结构可以实现对目标物体的状态进行检测，例如目标物体处于静止状态或运动状态，又或者是运动状态中的匀速运动状态或变速运动状态、以及目标物体由于自身运动/受到外部作用力(如撞击)产生的晃动程度。

现在参照图1，图1示出了本发明实施例中的物体状态检测仪的结构示意图，如该结构示意图所示，本发明公开了一种物体状态检测仪，包括：密闭盒体1、放置于所述密闭盒体1内的球体2、设置在所述密闭盒体1上的检测电路3；所述密闭盒体1具有柔性内壁，其柔性内壁下埋有液态金属线路4，所述液态金属线路4的不同位置处引出一对或多对检测电极5；所述球体2用于跟随目标物体的运动状态，对所述密闭盒体1的内壁形成挤压，使内壁下的液态金属线路4的实际电阻发生改变；所述检测电路3与所述一对或多对检测电极5连接，用于实时检测所述液态金属线路4不同位置处实际的电阻值，以反应目标物体的实际运动状态。

其中，液态金属线路4的厚度应大于等于1mm，优选地，可采用2mm、5mm、1cm的厚度范围。球体2可采用金属、木质、塑料制成，亦或者采用硬胶制成的弹力球体，球体2在盒体1内的各面之间至少存在1/5的球体2的直径的移动距离，优选地，盒体1内的空腔容积与球体2的体积比小于大于2:1，不大于4:1，使球体2在盒体1内可具有较好的位移效果。

本发明实施例中的物体状态检测仪在安装时，物体状态检测仪应固定连接在目标物体上，实现其与目标物体的联动，其位置可设置在目标物体的中心，易于监测目标物体整体状态，当目标物体的尺寸过大时，则可将物体状态检测仪设置在目标物体所需要监测的位置/部位。设置时需注意物体状态检测仪的位置摆放，应与目标物体的位置结构对应，即如物体状态检测仪的正面应与目标物体的正面一致，其它面(如前、后、左、右、上、下)亦如此，其底面与顶面形成的延长线应与竖直方向保持一致。否则，需要对识别程序进行初始化，重新确定正确的盒体内壁各面所代表的方向。

本发明实施例中的物体状态检测仪在使用时，当目标物体处于水平静止状态下，盒体内的球体位于底面上，物体状态检测仪可检测到其底面实际电阻值应小于其初始值，并且实际电阻值维持不变。当目标物体从静止状态转换到运动状态时，其瞬时的加速度将使球体发生运动，加速度较小时，球体在底面上形成滚动，球体与底面之间的受力情况发生改变，进而使物体状态检测仪检测到的电阻值变化；加速度较大时，球体将会对侧壁形成撞击，此时侧壁的电阻值发生改变。通过预先设置不同电阻值、其对应的压力(如挤压)大小等，可分析出目标物体的在那个方向上所产生的加速度。当目标物体由于自身或外部因素产生晃动时，球体亦会在盒体内产生晃动挤压，进而通过预先配置的识别参数，可以得到反应目标物体的晃动程度的瞬时挤压力和压力衰减情况，以及根据晃动程度提出安全操作提示，又或是分析出晃动产生的各项参数，如撞击力、撞击方向等。

本发明利用液态金属作为检测电阻以及球体晃动挤压液态金属导致电阻变化的特性实现了对物体状态的检测，可检测物体静止、匀速运动、变速运动、以及物体的晃动/受撞击程度，并且基于该检测装置还可对物体的晃动程度形成统一的标准，以提示进行相应的各项降低晃动的操作。

本发明实施例中的物体状态检测仪可应用于飞机、火车、汽车、轮船、轿厢等运动状态/晃动状态检测需求的物体上，除此之外，本装置亦可应用到生活中其它物体上，例如墙体、服装服饰、管道等。

如图2，密闭盒体1可以采用四面体、六面体、以及其它多面体。其每一面对应一个方向，所述液态金属线路分布在所述密闭盒体内壁上的多个面。优选地，密闭盒体1可由特定数量的正多边形面板11拼接而成，所述密闭盒体1内所形成的空腔构成所述球体2的运动空间；正多边形如正三角形、正四边形、正五边形、正六边形等等。

每个所述面板11均为多层结构，包括：以密闭盒体1从内到外的方向依次包括柔性表层111、封装在柔性表层111下的液态金属线路4、以及与液态金属线路4贴附，并与柔性表层111共同完成对液态金属线路4的封装的基板112。其中，柔性表面111构成密闭盒体1的内壁，而基板112则可作为密闭盒体1的外壁，在一些其它实施例中，基板112的外侧还可包覆其它层结构，以其它层结构作为密闭盒体1的夹层/外壁。

每个面板11上的液态金属线路4可以包括相互独立的多条线路，每条线路对用于检测面板11上的不同位置，每一对检测电极5分别接在每条线路的两端，实现对其电阻变化的监测。又或者可以采用一条尽可能铺满面板11的液态金属线路4，铺满的方式可采用迂回结构或螺旋结构等多种方式，每一对检测电极5可以接在液态金属线路4的不同位置处，用以检测不同位置的电阻变化。相应的，每对检测电极5对应某一面板上的某一个位置。

在一些优选地实施例中，每个所述面板11上的所述液态金属线路4的数量可以为一条，且以该面板11的中心环绕的螺旋结构。自所述液态金属线路4的螺旋中心引出的第一检测电极51，以及自所述液态金属线路4的每个螺旋环绕部(即线圈结构)引出的多个第二检测电极52；所述第一检测电极51与每个所述第二检测电极52构成一对所述检测电极5。

如图3，在一些实施例中，所述面板11上液态金属线路4远离所述柔性表层111的一面贴附在基板112上，所述基板112与所述液态金属线路4的贴附面为正面，另一面为背面；每个检测电极5的一端自所述基板112的背面嵌在所述基板112上，与位于所述基板112正面的液态金属线路4的相应位置接触，构成第一接驳点501，另一端在所述基板的背面实现走线，可在所述面板11的侧边上引出，形成第二接驳点502；优选地，每个检测电极5除两端之外的走线，可通过在基板112的背面开设走线槽容纳。

如图4，在一些实施例中，物体状态检测仪，还包括：具有与所述面板11数量及形状对应的镂空结构61的立体框架6，每个所述面板11卡持固定在一个所述镂空结构61上，构成所述密闭盒体1的一面；所述检测电路3设置在所述立体框架6中，其检测端在所述立体框架6中进行走线，在所述镂空结构61的上引出，形成第三接驳点(附图未示出)；位于所述面板11上的所述第二接驳点502和位于所述立体框架6上的第三接驳点的位置对应，在所述面板11卡持固定在所述镂空结构61上时，两者实现接触连接。

在一些实施例中，所述立体框架6上，还引出所述检测电路3的电源接口和数据接口；所述电源接口用于连接外部电源，以供所述检测电路3的工作电压；所述数据接口33用于连接外部的上位机，以将针对各个所述面板11内的液态金属线路4的实时实际电阻进行传输。该实施例中，物体状态检测仪不作为独立的装置工作，需要配合电源系统和上位机完成，上位机如计算机、便携式智能设备等，实现与物体状态检测仪的交互，并显示相应结果数据。

在一些实施例中，所述立体框架6内还设置有独立的电源和具有无线通信模块与外部进行数据交互的主控电路，所述电源分别与所述检测电路3和主控电路连接；所述主控电路用于记录所述检测电路3检测到的各个所述面板11内的液态金属线路4的实时实际电阻，以及向外部输出/显示各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻或向外部输出/显示根据所述各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻得到的实际运动状态。该实施例中，物体状态检测仪可作为独立的装置工作。

本发明的另一个目的在于提出一种物体状态检测系统，包括：电源、上位机、以及如上述任一项所述的物体状态检测仪，所述电源与所述物体状态检测仪的电源接口连接，所述上位机与所述物体状态检测仪的数据接口连接；所述上位机用于记录所述检测电路检测到的各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻，以及向外部输出/显示各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻或向外部输出/显示根据所述各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻得到的实际运动状态。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种物体状态检测仪，其特征在于，用以检测目标物体是否处于静止状态、匀速运动状态或变速运动状态，以及各运动状态程度；该物体状态检测仪，包括：密闭盒体、放置于所述密闭盒体内的球体、设置在所述密闭盒体上的检测电路；

所述密闭盒体具有柔性内壁，其柔性内壁下埋有液态金属线路，所述液态金属线路的不同位置处引出一对或多对检测电极；

所述球体用于跟随目标物体的运动状态，对所述密闭盒体的内壁形成挤压，使内壁下的液态金属线路的实际电阻发生改变；

所述检测电路与所述一对或多对检测电极连接，用于实时检测所述液态金属线路不同位置处实际的电阻值，以反应目标物体的实际运动状态。

2.根据权利要求1所述的物体状态检测仪，其特征在于，所述液态金属线路分布在所述密闭盒体内壁上的多个面。

3.根据权利要求2所述的物体状态检测仪，其特征在于，所述密闭盒体由特定数量的正多边形面板拼接而成，所述密闭盒体内所形成的空腔构成所述球体的运动空间；

每个所述面板构成所述密闭盒体内壁的一面分别具有柔性表层，以及位于所述柔性表层下的液态金属线路。

4.根据权利要求3所述的物体状态检测仪，其特征在于，每个所述面板上的所述液态金属线路为以该面板的中心环绕的螺旋结构。

5.根据权利要求4所述的物体状态检测仪，其特征在于，所述液态金属线路的不同位置处引出一对或多对检测电极，具体包括：

自所述液态金属线路的螺旋中心引出的第一检测电极，以及自所述液态金属线路的每个螺旋环绕部引出的多个第二检测电极；

所述第一检测电极与每个所述第二检测电极构成一对所述检测电极。

6.根据权利要求5所述的物体状态检测仪，其特征在于，所述面板上液态金属线路远离所述柔性表层的一面贴附在基板上，所述基板与所述液态金属线路的贴附面为正面，另一面为背面；

每个检测电极的一端自所述基板的背面嵌在所述基板上，与位于所述基板正面的液态金属线路的相应位置接触，构成第一接驳点，另一端在所述基板的背面实现走线。

7.根据权利要求6所述的物体状态检测仪，其特征在于，每个所述检测电极的另一端设置在所述面板的侧边上，形成第二接驳点；

所述物体状态检测仪，还包括：

具有与所述面板数量及形状对应的镂空结构的立体框架，每个所述面板卡持固定在一个所述镂空结构上，构成所述密闭盒体的一面；

所述检测电路设置在所述立体框架中，其检测端在所述立体框架中进行走线，在所述镂空结构的上引出，形成第三接驳点；

位于所述面板上的所述第二接驳点和位于所述立体框架上的第三接驳点的位置对应，在所述面板卡持固定在所述镂空结构上时，两者实现接触连接。

8.根据权利要求7所述的物体状态检测仪，其特征在于，所述立体框架上，还引出所述检测电路的电源接口和数据接口；

所述电源接口用于连接外部电源，以供所述检测电路的工作电压；

所述数据接口用于连接外部的上位机，以将针对各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻进行传输。

9.根据权利要求7所述的物体状态检测仪，其特征在于，所述立体框架内还设置有电源和具有无线通信模块与外部进行数据交互的主控电路，所述电源分别与所述检测电路和主控电路连接；

所述主控电路用于记录所述检测电路检测到的各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻，以及向外部输出/显示各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻或向外部输出/显示根据所述各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻得到的实际运动状态。

10.一种物体状态检测系统，其特征在于，包括：电源、上位机、以及如权利要求8所述的物体状态检测仪，所述电源与所述物体状态检测仪的电源接口连接，所述上位机与所述物体状态检测仪的数据接口连接；

所述上位机用于记录所述检测电路检测到的各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻，以及向外部输出/显示各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻或向外部输出/显示根据所述各个所述面板内的液态金属线路的实时实际电阻得到的实际运动状态。

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