CN101191715A - 数显线卷尺 - Google Patents
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Abstract
一种能够方便地测量圆周、曲面和长度;也可做重垂、画曲线、画圆、椭圆和盲点测量的数显线卷尺。它是用一根无刻度的、强度和弹性模量合适的线或绳代替传统的金属或非金属带作为测量体;通过它与光电传感单元、数字信号处理计数单元及LCD显示模块、导线收线机构、滑线脚、拉线脚等机电单元组合,并把这些组合体设置于数显线卷尺的外壳内。测量时,拉动拉线脚使其与滑线脚形成相对距离,经传感计数,LCD显示测量数据,这种数显线卷尺还附有计时、MP3、计算器。
Description
技术领域
本发明属测量工具,一种长度(距离)的测量装置。它是用一根无刻度的弹性模量和强度合适的线或绳代替传统的金属或非金属带作为测量体——以下简称测量线,卷绕于外壳内,拉动测量线,经传感(感知)单元、LCD计数显示模块,实现无刻度数字显示的测距;它还可以对柔性的、曲面的物体进行测量;靠发条的弹性能驱动收线轮将测量线卷回。其应用光电传感技术,做成光电数字显示线卷尺,并加载计时、MP3、计算器夜光等功能。
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
为了克服现有卷尺存在的上述不足,本发明提供一种数显线卷尺,其是用一根测量线代替传统的金属或非金属带作为测量体,这种测量线所具有的物理特性——柔性与自由度,体现出其多功能性与实用性。如:其可以方便地测量圆周、曲面长度、做重垂、画曲线、画圆、椭圆、加上部分辅助部件还可以扩充其他实用功能,如测量内径等;通过它与光电感知、LCD计数显示模块等机电单元组合,制作成光电数字显示线卷尺,从而实现了其方便与实用。
本发明的目的是为了提供一种数显线卷尺,其包括测量线、电池和外壳;还包括;
收线机构,其设于外壳内;
导线张力缓冲机构,其设于邻近收线机构沿测量线被拉出外壳的方向;
传感单元,其设于导线张力缓冲机构的导线滚轴与锁线夹片之间;
LCD计数显示模块,其与该传感单元相连,以显示测量距离;
滑线脚拉线脚机构,其设于外壳以外的测量线上及测量线的末端;
其中,所述的测量线的一端固定在收线机构的收线轮上,经导线凸轮的凸轮槽、导线滚轴滑动以及经传感单元产生测量线的位移计数信号,其另一端与拉线脚机构相连。
根据上述构想,所述测量线是一种无刻度的线或小绳。
根据上述构想,所述测量线至少为一种具有合适的弹性模量和强度的纤维的线,或包括柔性的金属丝。
根据上述构想,所述收线机构包括:
发条(2)、发条架(3)、收线轮(4)设有内齿轮和不完全齿轮、主动轮(5)、中间齿轮(6)、压线弹片(8)、轮轴板(9);
发条(2)的外圆端与内圆端分别固定于发条架(3)及主动轮(5);收线轮(4)的内齿轮与中间齿轮(6)、主动轮(5)配合并滑动于发条架(3)的外圆面;
压线弹片(8)固定于外壳(1)的底板上,其圆弧端弹压于收线轮(4)的集线槽内;
中间齿轮(6)嵌固于轮轴板(9);发条架(3)的底端固定于外壳(1)的底板上。
根据上述构想,所述导线张力缓冲机构包括:
导线凸轮(7)、导线滚轴(27)、锁线夹片(22a)、锁线弹簧(22b)、解锁按钮(22);
导线凸轮(7)、设于外壳(1)的底板与轮轴板(9)之间并与收线轮(4)的不完全齿轮配合;
导线滚轴(27)分别设于光栅编码轮的两侧或图像传感器的一边;
锁线夹片(22a)设于外壳(1)的底板的V型槽内与锁线弹簧(22b)和解锁按钮(22)配合。
根据上述构想,所述滑线脚拉线脚机构包括滑线脚(25)和拉线脚(26)并附有扩充件(30);
其中,滑线脚(25)附有:锁定/滑动夹片(25a)、锁线弹簧(25b);所述拉线脚(26)固定在测量线的末端,该拉线脚拉动测量线相对滑线脚(25)移动。
根据上述构想,所述传感单元包括图像传感器式、或包括光栅编码轮式;
其中:
a、图像传感器式附有:图像传感器(10a)、棱透组合镜(13a)、LED灯(12a);所述测量线(28)由导线张力缓冲机构张直于图像传感器(13a)下方无接触移动;
b、光栅编码轮式附有:带轴的光栅编码轮(10),其两侧设有光电发射管(14、15)、光电接受管(12、13),所述测量线(28)圈绕于光栅编码轮轴上,由导线张力缓冲机构张紧,摩擦带动光栅编码轮(10)转动。测量线的位移带动光栅编码轮转动,使光电接收管(12、13)感测所述测量线(28)的位移变化并产生脉冲计数信号传给所述LCD计数显示模块计数显示。
根据上述构想,所述LCD计数显示模块包括附有:信号转换处理、计数器任意置零起计、双向可逆计数、公英制单位转换及时钟计时、MP3、计算功能转换、夜光和电源管理功能、数据存取和输入输出接口等。
根据上述构想,所述电池包括普通电池或可充电电池、其外壳附有开关、功能按键、计算器按键,或可附有充电器和MP3耳机插孔和PC连接插孔。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
1、本发明保证圈绕在光栅编码轮轴的线(绳)绝对不与光栅编码轮产生滑动,即保证线(绳)的位移量与光栅编码轮的角位移量同步,以实现准确计数显示。
2、本发明采用大增大线(绳)与光栅编码轮轴的摩擦力,使两者的摩擦力远远大于光栅编码轮的惯性力,其是在光栅编码轮轴上和线(绳)表面上涂覆一层减震耐磨材料;并在光栅编码轮的两侧的测量线的位移方向上附有导线张力缓冲机构。
3、本发明采用设置信号转换处理单元电路,将图像传感器感测的测量线位移信号处理转换为二——十进制码,并经LCD模块计数译码显示。
本发明的有益效果是,采用一种线(绳),应用已公知的光电感测技术原理,实现本发明的多功能化与实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本发明实施方式(一)的结构零件排列***图
图1a是本发明实施方式(二)的结构零件排列***图
图2是本发明实施方式(一)的结构零件拆分示意图
图2a是本发明实施方式(二)的结构零件拆分示意图
图3、图3a图是本发明传感单元示意图
图4、图4a、是本发明二种实施方式电路原理框图
图中:1.外壳,2.发条,3.发条架,4.收线轮,5.主动轮,6.中间齿轮,7.导线凸轮,8.压线弹片,9.轮轴板,10.光栅编码轮,10a.图像传感器11.线路板1,11a.线路板1a,12、13.接受管,12a.LED灯,13a.棱透镜,14.15.发射管,16.光栅轮圆锥顶,17.光栅轮圆锥顶弹簧,18.线路板2,19.LCD模块,20.开关按键,21.上盖,22.解除锁线按钮,22a.锁线夹片,22b.锁线弹簧,23.电池外壳,24.电池,25.滑线脚,25a.滑线脚“锁定/滑动”片,25b.滑线脚锁线弹簧,26.拉线脚,26a.拉线脚外套,26b.拉线脚扩充件滑动顶珠,26c.拉线脚扩充件滑动顶珠弹簧,27.第一导线滚轴,27a.第二导线滚轴,28.测量线,29.扩充件固定脚,30.扩充件活动脚,I.信号数字转换处理单元,I2.计数单元,I3.mp单元,I4.译码LCD显示单元。
具体实施方式(一)光栅编码轮式
参照附图1、图2、图3、图4b,本发明的构造及电路实施如附图所示:有收线机构;导线张力缓冲机构;滑线脚(25)、拉线脚(26)机构;测量线(28);光栅编码轮(10);LCD计数显示模块(19);电池(24);开关功能按键(20);外壳(1);使用功能扩充附件(29、30)等。
其工作过程是:电池(24)由开关k1控制驱动LCD模块(19)。拉线测量时,测量线(28)由收线轮(4)跨过导线凸轮(7)、第一导线滚轴(27)、再绕过光栅编码轮轴(10),跨过第二导线滚轴(27a),经锁线夹片22a拉出。测量线(28)的一端固定在收线轮(4),另一端由外力拉动拉线脚(26)牵引,不断地由收线轮(4)→导线凸轮(7)→第一导线滚轴(7)→光栅编码轮轴(10)→第二弹导线滚轴(27a)→锁线夹片(22a).→依序往外移动。此过程,由于测量线(28)的位移,带动被圈绕的光栅编码轮(10)转动,光栅编码轮(10)两侧的光电管(12、13、14、15)检测光栅编码轮的转动,并产生计数脉冲信号,经LCD计数显示模块(19)计数显示,从而实现无刻度数字显示的测量。另外光栅轮设置一道光栅,而当实行“矢量计数”时——加减计数,需要有两个相位互差π/2的脉冲计数信号,本发明由两对光电管装在光栅编码轮两侧错开π/2的位置同样实现。
具体实施方式(二)图像传感器式
参照附图1a、图2a、图3a、图4,本发明的构造及电路实施如附图所示:有收线机构;导线张力缓冲机构;滑线脚(25)、拉线脚(26)机构;测量线(28);;图像传感单元(10a);LCD计数显示模块(19);电池(24);开关功能按键(20);外壳(1);使用功能扩充附件(29、30)等。
其工作过程与实施方式(一)基本相同,其是:电池(24)由开关k1控制驱动LCD模块(19)。拉线测量时,测量线(28)由收线轮(4)跨过导线凸轮(7)、第一导线滚轴(27)、再经图像传感器(10a)的下方,经锁线夹片22a拉出。测量线(28)的一端固定在收线轮(4),另一端由外力拉动拉线脚(26)牵引,不断地由收线轮(4)→导线凸轮(7)→第一导线滚轴(27)→图像传感器(10a)下方→锁线夹片(22a)依序往外移动。此过程,图像传感器(10a)感测测量线(28)的位移,[因图像传感器实际上是光电转换器件,且它可以感测二维位移变化,(即坐标x,y值的变化量——称Δx,y).本发明利用这个特点,通过设置信号转换处理单元电路将Δx,y处理转换为二——十进制码(BCD码)并经LCD计数显示模块计数译码显示],经LCD计数显示模块(19)计数显示,从而实现无刻度数字显示的测量。
上述两种实施方案,当测量完毕时,按压解锁按钮(22),在发条(2)的弹性能作用下驱动主动轮(5),通过中间齿轮(6)带动收线轮(4)收线。同时导线凸轮(7)与收线轮(4)的外圆不完全齿轮“周速时序”配合,使测量线(28)经导线凸轮(7)的凸轮槽实现轴向往复运动,并向收线轮(4)的集线槽均匀排线。,
上述两种实施方案中,我们知道,距离由两点确定。在外壳(1)以外的测量线(28)末端设有一拉线脚(26)和滑线脚(25),滑线脚(25)可任意地滑动或锁定于伸出外壳的测量线(28)的任意位置;或可以固定于外壳(1)的边沿上,由拉脚线(26)和滑脚线(25)的相对位置确定测量距离。其工作过程是:没有测量时,测量线(28)全部卷绕于收线轮(4),只剩末端的滑脚线(25)和拉脚线(26)露于外壳外,此时,两脚相距为零距离;测量时,左手拿住卷尺并把滑线脚(25)固定在外壳的边沿同时清零;、右手拉动拉线脚(26)将测量线(28)向目标距离拉动,而随着右手对拉脚线(26)的拉动便与左手的滑脚线(25)形成距离,此时计数显示器所显示的距离值便是拉脚线(26)与滑脚线(25)的距离。
上述两种实施方案中,当需要预先设定距离值时,按上述步骤,拉动拉脚(26),依据计数显示所显示的所需距离值,停止拉动测量线(28),此时,滑线脚(25)上的“锁定/滑动”片(25a)自动锁定测量线,由于此时测量线(28)被固定,无法在滑线脚(25)中滑动,所以,滑线脚(25)与拉线脚(26)间的距离被“锁定”,从而实现了定距离(定长度)可反复丈量。且类据这一方法,实现“盲点测量”。
上述两种实施方案中,当测量线(28)的滑线脚(25)与拉线脚(26)配上功能扩展附件(29、30)时,存在着“空间占位”,在实现某些功能的测量时需要减去两个线脚的尺寸,为此本发明装置设置了功能选择按键,让计数器自动“超零起计”。如测量内径时,假设两个线脚在测量线(28)的位移方向上的宽度尺寸各为2mm,则内径应大于4mm才能测量,并且所测数值应加4mm,这样会由于忽略而造成损失。本发明通过设置功能选择按键解决这一失误,测量时,滑动拉线脚外套(26a),拉线扩充件(30)轴向伸出,并通过拉线脚扩充件滑动顶珠(26b)顶紧固定,然后按功能键,选择“内径”即可。此操作也可做画曲线或圆操作。
上述两种实施方案中,通过功能选择按键实现电子表计时、MP3、计算器、公英制转换以及任意置零和倍光(夜光)显示。
由于测量线是一根线或小绳,它的柔性及自由度决定其在工程上可以有很大程度的实用功能可扩充。如用作重垂、画圆、画曲线、画椭圆、测圆周、内外直径等等。
Claims (9)
1.一种数显线卷尺,包括测量线、电池和外壳;其特征在于还包括:
收线机构,其设于外壳内;
导线张力缓冲机构,其设于邻近收线机构沿测量线被拉出外壳的方向;
传感单元,其设于导线张力缓冲机构的导线滚轴与锁线夹片之间;
LCD计数显示模块,其与该传感单元相连,以显示测量距离;
滑线脚拉线脚机构,其设于外壳以外的测量线上及测量线的末端;
其中,所述的测量线的一端固定在收线机构的收线轮上,经导线凸轮的凸轮槽、导线滚轴滑动以及经传感单元产生测量线的位移计数信号,其另一端与拉线脚机构相连。
2.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述测量线是一种无刻度的线或小绳。
3.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述测量线至少为一种具有合适的强度和弹性模量的纤维的线或小绳,或包括柔性的金属丝。
4.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述收线机构包括:
发条(2)、发条架(3)、收线轮(4)设有内齿轮和外圆不完全齿轮、主动轮(5)、中间齿轮(6)、压线弹片(8)、轮轴板(9);
发条(2)的外圆端与内圆端分别固定于发条架(3)及主动轮(5);收线轮(4)的内齿轮与中间齿轮(6)、主动轮(5)配合并滑动于发条架(3)的外圆面;
压线弹片(8)固定于外壳(1)的底板上,其圆弧端弹压于收线轮(4)的集线槽内;
中间齿轮(6)嵌固于轮轴板(9);发条架(3)的底端固定于外壳(1)的底板上。
5.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述导线张力缓冲机构包括:
导线凸轮(7)、导线滚轴(27)、锁线夹片(22a)、锁线弹簧(22b)、解锁按钮(22);
导线凸轮(7)、设于外壳的底板与轮轴板(9)之间并与收线轮(4)的不完全齿轮配合;
导线滚轴(27)分别设于光栅编码轮的两侧或图像传感器的一边;
锁线夹片(22a)设于外壳(1)的底板的V型槽内与锁线弹簧(22b)和解锁按钮(22)配合。
6.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述滑线脚拉线脚机构包括滑线脚(25)和拉线脚(26)并附有扩充件(30);
其中,滑线脚(25)附有:锁定/滑动夹片(25a)、锁线弹簧(25b);所述拉线脚(26)固定在测量线的末端,该拉线脚拉动测量线相对滑线脚(25)移动。
7.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述传感单元包括图像传感器式、或包括光栅编码轮式;
其中:a、图像传感器式附有:图像传感器(10a)、棱透组合镜(13a)、LED灯(12a);所述测量线(28)由导线张力缓冲机构张直于图像传感器(13a)下方无接触移动;
b、光栅编码轮式附有:带轴的光栅编码轮(10),其两侧设有光电发射管(14、15)、光电接受管(12、13),所述测量线(28)圈绕于光栅编码轮轴上,由导线张力缓冲机构张紧,摩擦带动光栅编码轮(10)转动。
8.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述LCD计数显示模块包括附有:信号转换处理、计数器任意置零起计、双向可逆计数、公英制单位转换及时钟计时、MP3、计算功能转换、夜光和电源管理功能、数据存取及输入输出接口等。
9.根据权利要求1所述的数显线卷尺,其特征在于:所述电池包括普通电池或可充电电池、其外壳附有开关、功能按键、计算器按键,或可附有充电器和MP3耳机插孔和PC连接插孔。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080604 |