CN110339548A - 基于测距技术的健身器械运动数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，健身器械包括多个砝码，每个砝码上开设有孔，运动数据采集系统包括插销、数据采集模组和供电装置，使用时，插销插设在被选砝码的孔内，数据采集模组包括壳体和设置在壳体内的测距传感器和控制模块，测距传感器用于测量被选砝码处于静止非悬空状态时数据采集模组与插销之间的第一距离，控制模块用于根据第一距离和重量距离关系映射表，计算插销所承载的砝码总重量；测距传感器还用于测量被选砝码处于运动状态时数据采集模组与插销之间的第二距离，控制模块根据第一距离和第二距离计算被选砝码的实时运动行程数据。由此可准确测量砝码的运动数据并满足不同场景下的需求，通用性强。

Description

基于测距技术的健身器械运动数据采集系统

技术领域

本发明涉及健身器械技术领域，尤其涉及一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统。

背景技术

在现有的力量健身器械中，通常使用光栅传感器采集运动行程采集。它的具体原理是通过光栅传感器采集器械上某个运动滑轮的转动圈数来计算运动行程，但是由于滑轮上的拉线经常会出现打滑的情况，从而导致光栅传感器采集的运动行程存在一定的误差性，并不能准确测量运动行程。除此之外，上述方案还存在一个很大的缺陷，那就是对于力量健身器械的结构改造要求十分苛刻，从而导致该方案的通用性很差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，所述健身器械包括多个砝码，每个砝码上开设有孔，所述运动数据采集系统包括插销、数据采集模组和供电装置，使用时，所述插销插设在被选砝码的孔内，所述供电装置电连接于所述数据采集模组，所述数据采集模组包括壳体和设置在壳体内的测距传感器和控制模块，所述测距传感器用于测量所述被选砝码处于静止非悬空状态时所述数据采集模组与所述插销之间的第一距离，所述控制模块用于根据所述第一距离和重量距离关系映射表，计算所述插销所承载的砝码总重量；所述测距传感器还用于测量所述被选砝码处于运动状态时所述数据采集模组与所述插销之间的第二距离，所述控制模块根据所述第一距离和所述第二距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述测距传感器还用于在静止非悬空状态下，测量所述数据采集模组与每个砝码之间的距离，所述控制模块根据所述数据采集模组与每个砝码之间的距离进行重量标定以建立所述重量距离关系映射表。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述数据采集模组安装在所述健身器械的顶部横梁上。

根据本发明另一方面，还提供一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，所述健身器械包括多个砝码，每个砝码上开设有孔，其特征在于，所述运动数据采集系统包括插销、数据采集模组和供电装置，使用时，所述插销插设在被选砝码的孔内，所述供电装置电连接于所述数据采集模组，所述数据采集模组包括壳体和设置在壳体内第一测距传感器、第二测距传感器和控制模块，所述第一测距传感器用于测量所述被选砝码处于静止非悬空状态时所述数据采集模组与所述插销之间的第一距离，所述控制模块用于根据所述第一距离和重量距离关系映射表，计算所述插销所承载的砝码总重量；所述第二测距传感器用于测量所述被选砝码处于静止非悬空状态时所述数据采集模组与反射参考点之间的第二距离，还用于测量所述被选砝码处于运动状态时所述数据采集模组与所述反射参考点之间的第三距离，所述控制模块根据所述第二距离和所述第三距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述第一测距传感器还用于在静止非悬空状态下，测量所述数据采集模组与每个砝码之间的距离，所述控制模块根据所述数据采集模组与每个砝码之间的距离进行重量标定以建立所述重量距离关系映射表。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述数据采集模组安装在所述健身器械的最顶部的砝码上，所述第一测距传感器的感测点设置在所述壳体的下表面上，所述下表面朝向地面。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述第二测距传感器的感测点设置在所述下表面上，所述反射参考点为地面或所述健身器械的底部横梁。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述第二测距传感器的感测点设置在所述壳体的上表面上，所述上表面为所述壳体朝向所述健身器械的顶部横梁的面，所述反射参考点为所述健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板。

在本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统中，所述数据采集模组还包括唤醒模块，用于在所述被选砝码开始运动时唤醒所述控制模块。

本发明的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，具有以下有益效果：本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统通过测距传感器测量与被选砝码之间的距离，再将该距离换算为被选砝码的重量；通过测距传感器测量被选砝码处于静止非悬空状态以及运动状态下，其与不同参照物之间的距离，通过计算获取被选砝码的实时行程数据；由此，可以准确测量砝码的运动数据，并满足不同应用场景下的计算需求，通用性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本发明实施例一提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的应用场景示意图；

图2是实施例一提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的原理图；

图3是本发明实施例二提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的应用场景示意图；

图4是实施例二提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的原理图；

图5是本发明实施例三提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的应用场景示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的应用场景示意图；如图1所示，本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统用于具有多个砝码的健身器械(最好为力量型器械)，每个砝码上开设有孔。所述运动数据采集系统包括插销200、数据采集模组100和供电装置(图中未示出)，使用时，用于选择重量的插销200插设在被选砝码的孔内，所述数据采集模组100安装在所述健身器械的顶部横梁。

具体地，在本实施例中，所述供电装置电连接于所述数据采集模组100，用于为数据采集模组100供电。根据实际需要，供电装置可以为电池、外接电源或电源适配器，本发明并不以此为限。

图2是实施例一提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的原理图；具体地，在本实施例中，数据采集模组100包括壳体和设置在壳体内的测距传感器110和控制模块120。测距传感器110用于测量被选砝码在静止非悬空状态或运动状态下数据采集模组与插销之间的距离，然后通过计算转换为被选砝码的重量或行程数据。测距传感器110可以选择精度较高的激光测距传感器，也可以选择基于TOF技术的测距传感器或超声波测距传感器等，本发明并不以此为限。工作时，测距传感器110的感应部位与插销200从上到下对齐，以确保测距传感器可以正确测到传感器到插销头的直线距离。

具体地，在本实施例中，测距传感器110在静止非悬空状态下，测量所述数据采集模组100与每个砝码之间的距离，控制模块120根据所述数据采集模组与每个砝码之间的距离进行重量标定以建立所述重量距离关系映射表。当插销插在不同的砝码上且砝码处于完全静止状态(即没有被拉起悬空)时，测距传感器能准确测量出传感器与插销的直接距离，假设插销插在第1块砝码块上时(从上往下数)，测距传感器测到的距离值为d1(例如，2m)，第1块砝码的重量为w1(例如，5kg)；当插销插在第2块砝码上时，所述测距传感器测到的距离值为d2(例如，2.1m)，第2块砝码的重量为w2(例如，10kg)；以此类推，当插销插在第N块砝码上时，所述测距传感器测到的距离值为dn，第n块砝码的重量为wn(例如，10kg)，则可以将d1,d2,…,dn直接映射成砝码负载重量值w1,w2,…wn。这个数据标定的过程称为重量标定，标定后的重量距离关系映射表可以存储在数据采集模块内，也可以存储在服务器中。

具体地，在本实施例中，重量采集过程需要确保砝码块处于静止非悬空状态，因此这里需要判断器械是否处于静止非悬空状态。根据前面重量标定采集的数据，当测距传感器110测出其到插销200的距离dx大于等于d1,且在一定时间t(例如，t可以定义为3秒)内稳定的保持在dx值不变，则定义砝码处于静止非悬空状态，否则定义为运动状态。考虑到传感器的误差，定义一个精度阈值d,若dx的波动变化范围在阈值d之内，则认为dx值稳定不变。静止非悬空状态下，测到的d1,d2,…,dn才是不同砝码块负载重量对应的正确映射值。

具体地，在本实施例中，在所述被选砝码处于静止非悬空状态时，所述测距传感器110测量所述数据采集模组100与所述插销200之间的距离为第一距离，控制模块120根据所述第一距离和重量距离关系映射表计算所述插销所承载的砝码总重，例如，第一距离为di,则根据重量距离关系映射表，用户此时选择的重量为wi。在选砝码处于运动状态时，所述测距传感器110测量所述数据采集模组100与所述插销200之间的距离为第二距离，控制模块120根据所述第一距离和所述第二距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。例如，插销200插在第n块砝码上时，静止非悬空状态下，测距传感器测到的距离值为dn，查询据重量距离关系映射表，可以得出用户选择的重量为wn；当砝码处于运动状态时，则在某个时刻，测出测距传感器到插销的距离值为dt，则dn-dt的值即为砝码真实的位移值。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的应用场景示意图；如图3所示，本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统用于具有多个砝码的健身器械(最好为力量型器械)，每个砝码上开设有孔。所述运动数据采集系统包括插销200、数据采集模组100和供电装置(图中未示出)，使用时，用于选择重量的插销200插设在被选砝码的孔内，所述数据采集模组100安装在所述健身器械的最顶部的砝码上(即从上往下数的第1块砝码上)。

具体地，在本实施例中，所述供电装置电连接于所述数据采集模组100，用于为数据采集模组100供电。根据实际需要，供电装置可以为电池、外接电源或电源适配器，本发明并不以此为限。

图4是实施例二提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的原理图；具体地，在本实施例中，数据采集模组100包括壳体和设置在壳体内的第一测距传感器410、第二测距传感器420和控制模块430。第一测距传感器410用于测量被选砝码在静止非悬空状态下数据采集模组与插销之间的距离；第二测距传感器420用于测量被选砝码在静止非悬空状态下或运动状态下数据采集模组与地面或所述健身器械的底部横梁之间的距离；然后由控制模块430通过计算转换为被选砝码的重量或行程数据。第一测距传感器410和第二测距传感器420可以选择精度较高的激光测距传感器，也可以选择基于TOF技术的测距传感器或超声波测距传感器等，本发明并不以此为限。工作时，所述第一测距传感器410的感测点和所述第二测距传感器420的感测点都设置在所述壳体的下表面上，所述下表面朝向地面，第一测距传感器410的感应部位与插销200从上到下对齐，以确保测距传感器可以正确测到传感器到插销头的直线距离。

具体地，在本实施例中，第一测距传感器410在静止非悬空状态下，测量所述数据采集模组100与每个砝码之间的距离，控制模块430根据所述数据采集模组与每个砝码之间的距离进行重量标定以建立所述重量距离关系映射表。具体标定过程与实施例一相同，本实施例在此不再赘述。

具体地，在本实施例中，重量采集过程需要确保砝码块处于静止非悬空状态，因此这里需要判断器械是否处于静止非悬空状态。在一个实施例中，静止非悬空状态的判断过程与实施例一相同，在此不再赘述。

具体地，在本实施例中，在所述被选砝码处于静止非悬空状态时，所述第一测距传感器410测量所述数据采集模组100与所述插销200之间的距离为第一距离，控制模块430根据所述第一距离和重量距离关系映射表计算所述插销所承载的砝码总重，例如，第一距离为di,则根据重量距离关系映射表，用户此时选择的重量为wi。在所述被选砝码处于静止非悬空状态时，所述第二测距传感器420测量所述数据采集模组100与地面或所述健身器械的底部横梁之间的距离为第二距离；在被选砝码处于运动状态时，第二测距传感器420测量所述数据采集模组100与地面或所述健身器械的底部横梁之间的距离为第三距离，控制模块430根据所述第二距离和所述第三距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。需要说明的是，在选择健身器械的底部横梁作为测距传感器的反射参考点时，所述底部横梁需要保持完全静止状态，以保证测量的准确性。例如，插销200插在第n块砝码上时，静止非悬空状态下，第一测距传感器测测量的第一距离值为dn，查询据重量距离关系映射表，可以得出用户选择的重量为wn；当砝码处于静止非悬空状态时，第二测距传感器测到其相对于地面的距离为A,当砝码处于运动状态时，则在某个时刻，第二测距传感器测到其相对于地面的距离为dt，则dt-A的值即为砝码真实的位移值。

在另一个实施例中，数据采集模组100还包括唤醒模块440，用于被选砝码开始运动时唤醒控制模块430。在砝码静止不动时，第一测距传感器、第二测距传感器和控制模块处于休眠模式，只有唤醒模块以极低功耗工作检测是否有运动产生，一旦有动作发生，唤醒模块会唤醒控制模块，然后由控制模块控制测距传感器工作测量距离。具体地，唤醒模块包括但不限于加速度传感器和接近开关传感器(例如，霍尔传感器)，只要保证被选砝码开始运动时，能够唤醒控制模块开始工作即可。

实施例三

图5是本发明实施例三提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统的应用场景示意图；如图5所示，本实施例提供的运动数据采集系统与实施例二所提供的运动数据采集系统的区别之处在于：第二测距传感器420的感测点设置在所述壳体的上表面上，所述上表面为所述壳体朝向所述健身器械的顶部横梁的面。

具体地，第二测距传感器420用于测量被选砝码在静止非悬空状态下或运动状态下数据采集模组与所述健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板之间的距离。在所述被选砝码处于静止非悬空状态时，所述第二测距传感器420测量所述数据采集模组100与健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板300之间的距离为第二距离；在被选砝码处于运动状态时，第二测距传感器420测量所述数据采集模组100与健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板之间的距离为第三距离，控制模块430根据所述第二距离和所述第三距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。例如，插销200插在第n块砝码上时，当砝码处于静止非悬空状态时，第二测距传感器测到其相对于健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板之间的距离为B,当砝码处于运动状态时，则在某个时刻，第二测距传感器测到其相对于健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板之间的距离为dt，则B-dt的值即为砝码真实的位移值。

本发明提供的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统通过测距传感器测量与被选砝码之间的距离，再将该距离换算为被选砝码的重量；通过测距传感器测量被选砝码处于静止非悬空状态以及运动状态下，其与不同参照物之间的距离，通过计算获取被选砝码的实时行程数据；由此，可以准确测量砝码的运动数据，并满足不同应用场景下的计算需求，通用性较强。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，所述健身器械包括多个砝码，每个砝码上开设有孔，其特征在于，所述运动数据采集系统包括插销、数据采集模组和供电装置，使用时，所述插销插设在被选砝码的孔内，所述供电装置电连接于所述数据采集模组，所述数据采集模组包括壳体和设置在壳体内的测距传感器和控制模块，所述测距传感器用于测量所述被选砝码处于静止非悬空状态时所述数据采集模组与所述插销之间的第一距离，所述控制模块用于根据所述第一距离和重量距离关系映射表，计算所述插销所承载的砝码总重量；所述测距传感器还用于测量所述被选砝码处于运动状态时所述数据采集模组与所述插销之间的第二距离，所述控制模块根据所述第一距离和所述第二距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。

2.根据权利要求1所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述测距传感器还用于在静止非悬空状态下，测量所述数据采集模组与每个砝码之间的距离，所述控制模块根据所述数据采集模组与每个砝码之间的距离进行重量标定以建立所述重量距离关系映射表。

3.根据权利要求1所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述数据采集模组安装在所述健身器械的顶部横梁上。

4.一种基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，所述健身器械包括多个砝码，每个砝码上开设有孔，其特征在于，所述运动数据采集系统包括插销、数据采集模组和供电装置，使用时，所述插销插设在被选砝码的孔内，所述供电装置电连接于所述数据采集模组，所述数据采集模组包括壳体和设置在壳体内的第一测距传感器、第二测距传感器和控制模块，所述第一测距传感器用于测量所述被选砝码处于静止非悬空状态时所述数据采集模组与所述插销之间的第一距离，所述控制模块用于根据所述第一距离和重量距离关系映射表，计算所述插销所承载的砝码总重量；所述第二测距传感器用于测量所述被选砝码处于静止非悬空状态时所述数据采集模组与反射参考点之间的第二距离，还用于测量所述被选砝码处于运动状态时所述数据采集模组与所述反射参考点之间的第三距离，所述控制模块根据所述第二距离和所述第三距离计算所述被选砝码的实时运动行程数据。

5.根据权利要求4所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述第一测距传感器还用于在静止非悬空状态下，测量所述数据采集模组与每个砝码之间的距离，所述控制模块根据所述数据采集模组与每个砝码之间的距离进行重量标定以建立所述重量距离关系映射表。

6.根据权利要求4所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述数据采集模组安装在所述健身器械的最顶部的砝码上，所述第一测距传感器的感测点设置在所述壳体的下表面上，所述下表面朝向地面。

7.根据权利要求6所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述第二测距传感器的感测点设置在所述下表面上，所述反射参考点为地面或所述健身器械的底部横梁。

8.根据权利要求6所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述第二测距传感器的感测点设置在所述壳体的上表面上，所述上表面为所述壳体朝向所述健身器械的顶部横梁的面，所述反射参考点为所述健身器械的顶部横梁或位于所述顶部横梁上的反射板。

9.根据权利要求6所述的基于测距技术的健身器械运动数据采集系统，其特征在于，所述数据采集模组还包括唤醒模块，用于在所述被选砝码开始运动时唤醒所述控制模块。