CN220524801U - 一种三维测量尺 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种三维测量尺，包括：壳体和盖体，所述壳体具有空腔，盖体与壳体配合连接；按键设置在壳体的侧面；卷尺机构设置在壳体的空腔内，包括软尺、主齿轮、卷簧，主齿轮上设有环状卡槽，卷簧设置在环状卡槽内，软尺环绕设置在环状卡槽外围；光电编码器设置在壳体的空腔内，与主齿轮啮合；集成电路板集成有控制器、通信模块、编码信号检测电路、按键电路，按键电路用于检测按键的状态，编码信号检测电路用于检测光电编码器的转动，控制器用于基于按键电路检测的按键信号确定工作状态，以及，基于编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺的伸出长度，通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示。

Description

一种三维测量尺

技术领域

本申请涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种三维测量尺。

背景技术

现有的测量尺，例如传统的卷尺，测量精度较低，误差大，且不够智能，对于多数物体的三维测量，也难以满足需求。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种三维测量尺，以实现对物体的高精度测量，且能够与现有的智能终端相配合，实现智能化的显示。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种三维测量尺，包括：相互配合的壳体和盖体，所述壳体具有空腔，所述盖体与所述壳体配合连接，覆盖在所述壳体的空腔上；按键，设置在所述壳体的侧面；卷尺机构，设置在所述壳体的空腔内，包括软尺、主齿轮、卷簧，所述主齿轮上设有环状卡槽，所述卷簧设置在所述环状卡槽内，所述软尺环绕设置在所述环状卡槽外围，其中，所述环状卡槽与所述主齿轮同心；光电编码器，设置在所述壳体的空腔内，与所述主齿轮啮合；集成电路板，集成有控制器、通信模块、编码信号检测电路、按键电路，所述通信模块、所述编码信号检测电路、所述按键电路分别与控制器连接，所述通信模块与外部的智能终端通信，其中，所述按键电路用于检测按键的状态，所述编码信号检测电路用于检测所述光电编码器的转动，所述控制器用于基于所述按键电路检测的按键信号确定工作状态，以及，基于所述编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺的伸出长度，所述通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述壳体的侧边开设有出尺口和卡尺槽，所述软尺的头部设有柱状尺头，其中，所述柱状尺头可嵌入所述卡尺槽以固定柱状尺头。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述柱状尺头为圆柱或三角柱。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述三维测量尺还包括显示屏，所述显示屏设置在所述壳体的空腔内，与所述控制器连接，用于显示软尺的伸出长度。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述壳体的底面开设有透明窗口，所述显示屏与所述透明窗口对应。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述盖体上开设有透明窗口，所述显示屏与所述透明窗口对应。

结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述三维测量尺还包括电源和充电接口，所述充电接口设置在所述壳体的侧边，并与集成电路板连接，其中，集成电路板上还集成有充电控制电路；所述电源设置在所述壳体内，与所述集成电路板连接。

结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述光电编码器包括：透明导光板，腹侧中央部位设有缺口圆中心柱，腹侧边缘区域设置圆柱，n个第一导光结构环绕所述缺口圆中心柱等角度间隔设置，背侧覆盖遮光层，所述导光板的侧沿开设有弧形口，所述侧沿除所述弧形口的部分均覆盖遮光层，其中，所述弧形口用于导入光源；双层齿轮，在第一高度上设有第一轮齿，在第二高度上设有第二轮齿，所述双层齿轮在中心开设齿轮通孔；第一齿轮板，外沿开设第三轮齿，中心开设第一通孔，环绕所述第一通孔开设多个第一透光区域；狭缝盖板，中央区域设有圆台结构，所述圆台结构的中央开设有缺口圆槽，所述圆台结构的边缘区域开设有n条等角度设置的第一狭缝；第二齿轮板，中心开设第二通孔，在第一层级的外沿上设有一个单齿槽结构，在第二层级上设有第四轮齿，其中，第四轮齿与所述主齿轮啮合；其中，所述双层齿轮通过所述齿轮通孔穿过所述圆柱设置在所述透明导光板的腹侧，所述第一齿轮板通过所述第一通孔穿过所述缺口圆中心柱转动设置在所述透明导光板的腹侧，使所述第三轮齿与所述第一轮齿保持啮合，所述第二齿轮板通过所述第二通孔穿过所述圆台结构转动设置在所述狭缝盖板上，而所述狭缝盖板通过所述缺口圆槽与所述缺口圆中心柱对接，使所述第二齿轮板上的单齿槽结构与所述第二轮齿保持周期性啮合，n条第一狭缝与n个第一导光结构、多个第一透光区域位于同一环形范围内，且n条第一狭缝与n个第一导光结构一一对应。

有益效果：

1.本申请实施例提供的三维测量尺，卷尺机构的卷簧设置在主齿轮的环状卡槽内，软尺环绕设置在环状卡槽外围，光电编码器设置在壳体的空腔内，与主齿轮啮合。通过拉动软尺，可以带动主齿轮转动，从而带动光电编码器的齿轮转动，实现光电编码器对出尺长度的高精度测量；而卷簧随着主齿轮的转动而逐渐压缩，在放开软尺后，可以通过回复力回复，实现软尺的回收。集成电路板的按键电路用于检测按键的状态(可以调节三维测量尺的工作模式)，而编码信号检测电路可以检测光电编码器的转动，控制器则基于按键电路检测的按键信号确定工作状态，基于编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺的伸出长度，通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示，最终实现高精度测量。且能够与现有的智能终端相配合，实现智能化的显示。当然，也可以通过三维测量尺内设置的显示屏实现测量长度的显示，能够适用于多种条件下的物体三维测量，还可以测量人体的臂围、腰围等。

2.在使用时，可以将软尺的头部设置的柱状尺头拉出后，绕物体一周，嵌入卡槽以固定柱状尺头，实现对物体的周长测量。而光电编码器的设计，可以实现高精度的测量。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种三维测量尺在第一视角下的示意图。

图2为本申请实施例提供的一种三维测量尺在第二视角下的示意图。

图3为本申请实施例提供的三维测量尺的内部结构示意图。

图4为本申请实施例提供的光电编码器的透明导光板的腹侧示意图。

图5为本申请实施例提供的光电编码器的双层齿轮的示意图。

图6为本申请实施例提供的光电编码器的第一齿轮板的示意图。

图7为本申请实施例提供的光电编码器的狭缝盖板的示意图。

图8为本申请实施例提供的光电编码器的第二齿轮板的示意图。

图标：100-光电编码器；110-透明导光板；111-缺口圆中心柱；112-圆柱；113-第一导光结构；114-弧形口；120-双层齿轮；121-第一轮齿；122-第二轮齿；123-齿轮通孔；130-第一齿轮板；131-第三轮齿；132-第一通孔；133-第一透光区域；140-狭缝盖板；141-缺口圆槽；142-第一狭缝；150-第二齿轮板；151-第二通孔；152-单齿槽结构；153-第四轮齿；160-插槽；200-三维测量尺；210-盖体；220-壳体；221-出尺口；222-卡尺槽；230-按键；240-卷尺机构；241-软尺；242-主齿轮；243-卷簧；244-环状卡槽；245-柱状尺头；250-集成电路板；260-充电接口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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申请中的具体含义。

请参阅图1～图3，图1为本申请实施例提供的一种三维测量尺200在第一视角下的示意图；图2为本申请实施例提供的一种三维测量尺200在第二视角下的示意图；图3为本申请实施例提供的三维测量尺200的内部结构示意图。

在本实施例中，三维测量尺200可以包括盖体210、壳体220、按键230、卷尺机构240、光电编码器100、集成电路板250、显示屏、电源和充电接口260等部件。

壳体220和盖体210相互配合，壳体220具有空腔，盖体210与壳体220配合连接，可以覆盖在壳体220的空腔上，实现对壳体220的封闭。本实施例中以圆形的壳体220和盖体210为例，但不应视为对本申请的限定。

按键230设置在壳体220的侧面，本实施例以两个按键230(一个开关按键230，一个模式按键230，调节三维测量尺200的工作模式，例如长度测量模式、周长测量模式等)为例，其他实施例也可以一个按键230或更多数量的按键230，此处不作限定。

卷尺机构240设置在壳体220的空腔内，包括软尺241、主齿轮242、卷簧243。主齿轮242上设有环状卡槽244(如图3所示，是环状的突起结构)，卷簧243设置在环状卡槽244内，而软尺241环绕设置在环状卡槽244外围，其中，环状卡槽244与主齿轮242同心，且环状卡槽244的直径小于主齿轮242的直径。

光电编码器100设置在壳体220的空腔内，与主齿轮242啮合。

集成电路板250，集成有控制器、通信模块、编码信号检测电路、按键电路，通信模块、编码信号检测电路、按键电路分别与控制器连接，通信模块与外部的智能终端通信，其中，按键电路用于检测按键230的状态，编码信号检测电路用于检测光电编码器100的转动，控制器用于基于按键电路检测的按键230信号确定工作状态，以及，基于编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺241的伸出长度，通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示。

通过拉动软尺241，可以带动主齿轮242转动，从而带动光电编码器100的齿轮转动，实现光电编码器100对出尺长度的高精度测量；而卷簧243随着主齿轮242的转动而逐渐压缩，在放开软尺241后，可以通过回复力回复，实现软尺241的回收。集成电路板250的按键电路用于检测按键230的状态(可以调节三维测量尺200的工作模式)，而编码信号检测电路可以检测光电编码器100的转动，控制器则基于按键电路检测的按键230信号确定工作状态，基于编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺241的伸出长度，通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示，最终实现高精度测量。

为了便于对物体周长的测量，壳体220的侧边开设有出尺口221和卡尺槽222，软尺241的头部设有柱状尺头245，柱状尺头245可嵌入卡尺槽222以固定柱状尺头245。在未使用的情况下(即软尺241未拉出)，柱状尺头245卡持在出尺口221处，在使用时，可以将软尺241的头部设置的柱状尺头245拉出后，绕物体一周，嵌入卡尺槽222以固定柱状尺头245，实现对物体的周长测量。需要说明的是，测量长度的模式下，无需将柱状尺头245嵌入卡尺槽222；而测量周长的模式下，需要将柱状尺头245嵌入卡尺槽222，此模式下，周长的计算自动加入了出尺口221和卡尺槽222之间的距离，以便准确测量。

在本实施例中，柱状尺头245为圆柱或三角柱。以圆柱的柱状尺头245为例，出尺口221设计为半圆柱形的凹槽，而卡尺槽222设计为圆心角大于180度的圆弧状凹槽，使得圆柱的柱状尺头245嵌入卡尺槽222后不会脱出。

显示屏设置在壳体220的空腔内，可以与控制器连接，用于显示软尺241的伸出长度(即测量数据)。显示屏可以设置在靠近壳体220的底面的位置，壳体220的底面开设有透明窗口，显示屏与透明窗口对应，从而进行显示，以便用户观察测量数据。当然，显示屏也可以设置在靠近壳体220的顶面(即空腔的开口部分)的位置，此时，盖体210上开设有透明窗口，显示屏与透明窗口对应，从而进行显示，以便用户观察测量数据。

充电接口260设置在壳体220的侧边(例如设置在两个按键230中间的位置)，并与集成电路板250连接，其中，集成电路板250上还集成有充电控制电路，电源设置在壳体220内，与集成电路板250连接，可以为集成电路板250供电。

在本实施例中，光电编码器100可以使用已有的光电编码器100，也可以使用本方案设计的光电编码器100。本方案设计的光电编码器100请参阅图4～图8，图4～图8分别为光电编码器100的透明导光板110、双层齿轮120、第一齿轮板130、第二齿轮板150、狭缝盖板140的示意图。

在本实施例中，光电编码器100的透明导光板110(如图4)，腹侧中央部位设有缺口圆中心柱111，腹侧边缘区域设置圆柱112，n个第一导光结构113环绕缺口圆中心柱111等角度间隔设置(n＝5，仅为示例，其他实施例中可以根据需要和工业条件设计更多数量的第一导光结构113提升检测精度)，背侧覆盖遮光层，导光板的侧沿开设有弧形口114，侧沿除弧形口114的部分均覆盖遮光层，其中，弧形口114用于导入光源。此处，遮光层可以是遮光涂料，也可以是遮光膜、遮光胶等，此处不作限定。而每个第一导光结构113面向透明导光板110的腹侧的一面设计为凸起弧形，起到汇聚光线的作用。

光电编码器100的双层齿轮120(如图5)，在第一高度上设有第一轮齿121，在第二高度上设有第二轮齿122，双层齿轮120在中心开设齿轮通孔123。在本实施例中，第一轮齿121和第二轮齿122均设计为8齿，其他实施例中可根据需要选取，此处不作限定。

光电编码器100的第一齿轮板130(如图6)，外沿开设第三轮齿131，中心开设第一通孔132，环绕第一通孔132开设多个第一透光区域133。第一透光区域133的数量可以设计为3(不作限定，可根据导光结构的数量和设计需要进行调整)，且每个第一透光区域133的涵盖角度范围不同。

具体的，将多个第一透光区域133所在的环形区域等分为120°圆心角的第一子区域、第二子区域和第三子区域，那么，第一子区域内不存在第一透光区域133，第二子区域内存在一个第一透光区域133，此第一透光区域133位于第二子区域内，占据100°～110°圆心角(优选108°)，第三子区域内存在两个第一透光区域133，其中一个第一透光区域133占据50°～55°圆心角(优选54°)，另一个第一透光区域133占据25°～27.5°圆心角(优选27°)，且此两个第一透光区域133之间间隔37.5°～45°(优选39°)。

以第二子区域的第一透光区域133占据108°圆心角，第三子区域的其中一个第一透光区域133占据54°圆心角，另一个第一透光区域133占据27°圆心角为例，那么，第一透光区域133所在环形区域内透光和不透光的部分中，以第二子区域的第一透光区域133远离第三子区域的一端为起点，分布如下：透光区108°——不透光区12°——透光区27°——不透光区39°——透光区54°——不透光区120°。

光电编码器100的狭缝盖板140(如图7)，中央区域设有圆台结构，圆台结构的中央开设有缺口圆槽141，圆台结构的边缘区域开设有n条等角度设置的第一狭缝142。

光电编码器100的第二齿轮板150(如图8)，中心开设第二通孔151，在第一层级的外沿上设有一个单齿槽结构152，在第二层级上设有第四轮齿153，其中，第四轮齿153用于与主齿轮242对接。

基于此，将光电编码器100的各个部件组合：双层齿轮120通过齿轮通孔123穿过圆柱112设置在透明导光板110的腹侧，第一齿轮板130通过第一通孔132穿过缺口圆中心柱111转动设置在透明导光板110的腹侧，使第三轮齿131与第一轮齿121保持啮合，第二齿轮板150通过第二通孔151穿过圆台结构转动设置在狭缝盖板140上，而狭缝盖板140通过缺口圆槽141与缺口圆中心柱111对接，使第二齿轮板150上的单齿槽结构152与第二轮齿122保持周期性啮合，n条第一狭缝142与n个第一导光结构113、多个第一透光区域133位于同一环形范围内，且n条第一狭缝142与n个第一导光结构113一一对应。

通过弧形口114导入光源，使得光线能够通过n个第一导光结构113导出，而第四轮齿153与主齿轮242对接，在外部齿轮的带动下，使得第二齿轮板150绕圆台结构旋转，而第二齿轮板150上的单齿槽结构152每旋转一周，便与双层齿轮120的第二轮齿122啮合一次，带动双层齿轮120转上一齿，而双层齿轮120的第一轮齿121也转动，进一步带动与之啮合的第一齿轮板130绕缺口圆中心柱111转动，在第一齿轮板130的转动中，多个第一透光区域133发生角位移，从而使得n个第一导光结构113导出的光线能够周期性地透过第一透光区域133，而第一透光区域133在转动过程中，也会由于第一透光区域133所处的不同位置，决定n条第一狭缝142内是否有光线透出，便于外部的接收单元(即光线检测模块)检测，从而根据检测的结果，判断旋转的角度。

而缺口圆中心柱111内部设有插槽160，对应的，缺口圆槽141的底部设有插槽160，那么，光电编码器100还可以包括连接件(例如插针)，连接件的两端分别插入缺口圆中心柱111的插槽160和缺口圆槽141的插槽160。

综上所述，本申请提供一种三维测量尺200，卷尺机构240的卷簧243设置在主齿轮242的环状卡槽244内，软尺241环绕设置在环状卡槽244外围，光电编码器100设置在壳体220的空腔内，与主齿轮242啮合。通过拉动软尺241，可以带动主齿轮242转动，从而带动光电编码器100的齿轮转动，实现光电编码器100对出尺长度的高精度测量；而卷簧243随着主齿轮242的转动而逐渐压缩，在放开软尺241后，可以通过回复力回复，实现软尺241的回收。集成电路板250的按键电路用于检测按键230的状态(可以调节三维测量尺200的工作模式)，而编码信号检测电路可以检测光电编码器100的转动，控制器则基于按键电路检测的按键230信号确定工作状态，基于编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺241的伸出长度，通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示，最终实现高精度测量，且能够与现有的智能终端相配合，实现智能化的显示。当然，也可以通过三维测量尺200内设置的显示屏实现测量长度的显示，能够适用于多种条件下的物体三维测量，还可以测量人体的臂围、腰围等。在使用时，可以将软尺241的头部设置的柱状尺头245拉出后，绕物体一周，嵌入卡槽以固定柱状尺头245，实现对物体的周长测量。而光电编码器100的设计，可以实现高精度的测量。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三维测量尺，其特征在于，包括：

相互配合的壳体和盖体，所述壳体具有空腔，所述盖体与所述壳体配合连接，覆盖在所述壳体的空腔上；

按键，设置在所述壳体的侧面；

卷尺机构，设置在所述壳体的空腔内，包括软尺、主齿轮、卷簧，所述主齿轮上设有环状卡槽，所述卷簧设置在所述环状卡槽内，所述软尺环绕设置在所述环状卡槽外围，其中，所述环状卡槽与所述主齿轮同心；

光电编码器，设置在所述壳体的空腔内，与所述主齿轮啮合；

集成电路板，集成有控制器、通信模块、编码信号检测电路、按键电路，所述通信模块、所述编码信号检测电路、所述按键电路分别与控制器连接，所述通信模块与外部的智能终端通信，其中，所述按键电路用于检测按键的状态，所述编码信号检测电路用于检测所述光电编码器的转动，所述控制器用于基于所述按键电路检测的按键信号确定工作状态，以及，基于所述编码信号检测电路检测的编码信号确定软尺的伸出长度，所述通信模块用于将伸出长度发送给外部的智能终端进行显示。

2.根据权利要求1所述的三维测量尺，其特征在于，所述壳体的侧边开设有出尺口和卡尺槽，所述软尺的头部设有柱状尺头，其中，所述柱状尺头可嵌入所述卡尺槽以固定柱状尺头。

3.根据权利要求2所述的三维测量尺，其特征在于，所述柱状尺头为圆柱或三角柱。

4.根据权利要求1所述的三维测量尺，其特征在于，所述三维测量尺还包括显示屏，

所述显示屏设置在所述壳体的空腔内，与所述控制器连接，用于显示软尺的伸出长度。

5.根据权利要求4所述的三维测量尺，其特征在于，所述壳体的底面开设有透明窗口，所述显示屏与所述透明窗口对应。

6.根据权利要求4所述的三维测量尺，其特征在于，所述盖体上开设有透明窗口，所述显示屏与所述透明窗口对应。

7.根据权利要求1所述的三维测量尺，其特征在于，所述三维测量尺还包括电源和充电接口，

所述充电接口设置在所述壳体的侧边，并与集成电路板连接，其中，集成电路板上还集成有充电控制电路；

所述电源设置在所述壳体内，与所述集成电路板连接。

8.根据权利要求1所述的三维测量尺，其特征在于，所述光电编码器包括：

透明导光板，腹侧中央部位设有缺口圆中心柱，腹侧边缘区域设置圆柱，n个第一导光结构环绕所述缺口圆中心柱等角度间隔设置，背侧覆盖遮光层，所述导光板的侧沿开设有弧形口，所述侧沿除所述弧形口的部分均覆盖遮光层，其中，所述弧形口用于导入光源；

双层齿轮，在第一高度上设有第一轮齿，在第二高度上设有第二轮齿，所述双层齿轮在中心开设齿轮通孔；

第一齿轮板，外沿开设第三轮齿，中心开设第一通孔，环绕所述第一通孔开设多个第一透光区域；

狭缝盖板，中央区域设有圆台结构，所述圆台结构的中央开设有缺口圆槽，所述圆台结构的边缘区域开设有n条等角度设置的第一狭缝；

第二齿轮板，中心开设第二通孔，在第一层级的外沿上设有一个单齿槽结构，在第二层级上设有第四轮齿，其中，第四轮齿与所述主齿轮啮合；

其中，所述双层齿轮通过所述齿轮通孔穿过所述圆柱设置在所述透明导光板的腹侧，所述第一齿轮板通过所述第一通孔穿过所述缺口圆中心柱转动设置在所述透明导光板的腹侧，使所述第三轮齿与所述第一轮齿保持啮合，所述第二齿轮板通过所述第二通孔穿过所述圆台结构转动设置在所述狭缝盖板上，而所述狭缝盖板通过所述缺口圆槽与所述缺口圆中心柱对接，使所述第二齿轮板上的单齿槽结构与所述第二轮齿保持周期性啮合，n条第一狭缝与n个第一导光结构、多个第一透光区域位于同一环形范围内，且n条第一狭缝与n个第一导光结构一一对应。