CN115752204A - 一种柔性测量尺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量器械技术领域，公开了一种柔性测量尺，包括测量装置以及柔性的尺体，尺体上设有导电层，导电层沿尺体的长度方向规则布置，使得导电层的电阻沿尺体的长度方向规律变化，测量装置包括数据采集单元以及数据处理单元，数据采集单元设有电阻测量电路，电阻测量电路设有正极探头、负极探头以及数据输出端，当尺体进行测量时，正极探头和负极探头分别与导电层连接，以测量尺体的测量部分的导电层的电阻值，数据处理单元与数据输出端电连接，数据处理单元将数据采集单元测量得到的电阻值根据导电层的电阻沿尺体的长度方向的变化规律换算为长度值。本发明结构原理简单、操作简便、测量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及测量器械技术领域，特别是涉及一种柔性测量尺。
背景技术
传统的尺寸测量工具如卷尺、皮尺或直尺等测量物体和人体三维等尺寸时，需要人眼来观察识别尺寸，需人工记录尺寸数据，而且测量人为误差很大。随着智能科技的发展，目前也出现了解决上述问题的智能卷尺，能够做到智能测量，自动记录和保存数据，但是该类智能卷尺原理复杂，价格昂贵，测量精度差，使用不方便，无法满足智能尺真正的智能化要求。当前的智能手机，比如苹果手机，可以方便的通过视觉惯性测量***实现非接触式的距离测量。但仅限于直线距离，且精度欠佳。
发明专利201680001390.1长度测量装置及长度测量***，公开了一种长度测量装置，包括旋转部和检测部，通过检测旋转量来换算为长度，实现了测量数字化。但该发明的机械结构复杂，对加工精度要求高，且需要精密的旋转角度测量设备，整体成本较高。发明专利201510115485.3一种基于CMOS图像传感器的智能卷尺及其测量方法，公开了一种带有CMOS图像传感器、照明模块、显示屏、按键和无线传输模块的智能卷尺。该智能卷尺通过CMOS图像传感器采集尺面图像进行图像处理，并将测量结果输出至显示屏显示，实现了自动化读尺和数据传输。但该图像传感器采用的OV7620模块价格昂贵，不利于成本控制。实用新型202022249803.4一种测量人体器官维度和长度的智能皮尺，公开了一种带有显示屏的智能皮尺。该专利的尺子通过拉出尺子带动计数滚筒转动并计数，在显示器显示卷尺拉出的长度。但滚筒计数器属于机械计数，测量精度低。
综上，需要一种结构原理简单、测量精度高的柔性测量尺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通过测量尺体测量段的导电层的电阻值转换为长度值的柔性测量尺，结构原理简单、测量精度高。
为了实现上述目的，本发明提供了一种柔性测量尺，包括测量装置以及柔性的尺体，所述尺体上设有导电层，所述导电层沿所述尺体的长度方向规则布置，使得所述导电层的电阻沿所述尺体的长度方向规律变化，所述测量装置包括数据采集单元以及数据处理单元，所述数据采集单元设有电阻测量电路，所述电阻测量电路设有正极探头、负极探头以及数据输出端，当所述尺体进行测量时，所述正极探头和所述负极探头分别与所述导电层连接，以测量所述尺体的测量部分的导电层的电阻值，所述数据处理单元与所述数据输出端电连接，所述数据处理单元将所述数据采集单元测量得到的电阻值根据所述导电层的电阻沿所述尺体的长度方向的变化规律换算为长度值。
作为本发明的优选方案，本测量尺还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层设于所述尺体的顶面，所述导电层呈U形布置，所述导电层的闭合端靠近所述尺体的伸出端，所述正极探头和所述负极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层的一侧接触，所述负极探头与所述导电层的另一侧接触。
作为本发明的优选方案，本测量尺还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层设于所述尺体的顶面，所述正极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层接触，所述负极探头与所述导电层远离所述尺体的伸出端的一端连接。
作为本发明的优选方案，本测量尺还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层设于所述尺体的顶面，所述尺体的底面设有沿所述尺体的长度方向设置的连接层，所述连接层靠近所述尺体的伸出端的一端穿过所述尺体与所述导电层导电连接，所述正极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层接触，所述负极探头与所述连接层远离所述尺体的伸出端的一端连接。
作为本发明的优选方案，本测量尺还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层套设在所述尺体的外侧上，所述尺体的内侧设有沿所述尺体的长度方向设置的连接层，所述尺体套设在所述连接层的外侧上，所述导电层靠近所述尺体的伸出端的一端与所述连接层导电连接，所述正极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层接触，所述负极探头与所述连接层远离所述尺体的伸出端的一端连接。
作为本发明的优选方案，所述尺体沿其长度方向贯穿所述壳体，所述尺体与所述壳体滑动连接。
作为本发明的优选方案，所述壳体的内部设有纵向设置的安装轴，所述尺体卷曲在所述安装轴上，所述尺体的另一端通过涡卷弹簧与所述安装轴连接。
作为本发明的优选方案，所述测量装置还包括信号发射单元，所述信号发射单元与所述数据处理单元电连接，所述数据处理单元通过所述信号发射单元与终端设备通讯连接。
作为本发明的优选方案，所述测量装置还包括显示器，所述显示器与所述数据处理单元电连接。
作为本发明的优选方案，所述导电层为掺杂有石墨烯的聚酰亚胺薄膜，所述尺体的材质为玻璃纤维和聚氯乙烯。
本发明实施例一种柔性测量尺，与现有技术相比，其有益效果在于：由于导电层的电阻沿所述尺体的长度方向规律变化，因此当尺体测量时，只需通过数据采集单元测出尺体的测量部分的导电层的电阻值，然后将测量得到的电阻值传输至数据处理单元，数据处理单元便可按照导电层的电阻值与尺体的长度值的变化规律关系换算出尺体的测量部分的长度值，测量原理和整体结构简单，测量操作简便，精度高；尺体为柔性材质，可以弯折以便对形状不规则的对象进行测量。
附图说明
图1是本发明的部件连接关系图；
图2是本发明的实施例一的结构示意图；
图3是本发明的实施例一测量时正极探头和负极探头分别与导电层连接的结构示意图；
图4是本发明的实施例二的结构示意图；
图5是本发明的实施例二测量时正极探头和负极探头分别与导电层连接的结构示意图；
图6是本发明的实施例三的结构示意图；
图7是本发明的实施例三测量时正极探头和负极探头分别与导电层连接的结构示意图；
图8是图7的截面结构示意图；
图9是本发明的实施例四的导电层的截面图；
图10是本发明的实施例四测量时正极探头和负极探头分别与导电层连接的结构示意图；
图中，1、尺体；11、导电层；12、连接层；2、测量装置；21、数据采集单元；211、正极探头；212、负极探头；22、数据处理单元；23、信号发射单元；3、壳体；31、安装轴；32、涡卷弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1－3所示，本发明的实施例一。
一种柔性测量尺，包括测量装置2以及柔性的尺体1，尺体1上设有导电层11，导电层11沿尺体1的长度方向规则布置(如均匀分布)，使得导电层11的电阻沿尺体1的长度方向规律变化，测量装置2包括数据采集单元21以及数据处理单元22，数据采集单元21设有电阻测量电路(电阻测量电路主要是根据欧姆定律测量被测对象的电阻，为现有的技术，故在此不再详细描述)，电阻测量电路设有正极探头211、负极探头212以及数据输出端，当尺体1进行测量时，正极探头211和负极探头212分别与导电层11连接，以测量尺体1的测量部分的导电层11的电阻值，如正极探头211与尺体1的测量部分的一端接触，负极探头212则与尺体1的测量部分的另一端接触，数据处理单元22与数据输出端电连接，数据采集单元21将数据采集单元21测量得到的电阻值根据导电层11的电阻沿尺体1的长度方向的变化规律换算为长度值。
本实施例的工作原理为：由于导电层11的电阻沿尺体1的长度方向规律变化，因此当尺体1测量时，只需通过数据采集单元21测出尺体1的测量部分的导电层11的电阻值，然后将测量得到的电阻值传输至数据处理单元22，数据处理单元22便可按照导电层11的电阻值与尺体1的长度值的变化规律关系(变化规律关系为制作时人为设计，通过导电层11的规则布置实现，如每一厘米的尺体1上的导电层11的电阻值为100欧姆)换算出尺体1的测量部分的长度值(即测量的距离值)，测量原理和整体结构简单，测量操作简便，精度高；尺体1为柔性材质，可以弯折以便对形状不规则的对象进行测量，实现诸如腰围，臂围等非规则距离的精准测量。
示例性的，本测量尺还包括壳体3，尺体1的一端从壳体3的内部一侧伸出壳体3的外部，且尺体1的伸出端可沿其长度方向移动，导电层11设于尺体1的顶面，导电层11呈U形布置，导电层11的闭合端靠近尺体1的伸出端，数据采集单元21与壳体3固定连接，正极探头211和负极探头212位于尺体1的伸出端的上方，且正极探头211与导电层11的一侧接触，负极探头212与导电层11的另一侧接触，一般地，正极探头211与负极探头212对齐，以便数据处理单元22根据导电层11的电阻值换算出长度值，初始状态下，正极探头211与导电层11的一侧端部接触，负极探头212与导电层11的另一侧端部接触，测量时，尺体1的伸出端沿其长度方向往远离壳体3的一侧移动，尺体1的伸出端移动的距离便是尺体1的测量部分的长度，在尺体1的移动过程中，正极探头211和负极探头212的位置保持不变且分别与导电层11保持接触，由于导电层11的闭合端靠近尺体1的伸出端，正极探头211与导电层11的一侧接触，负极探头212与导电层11的另一侧接触，因此正极探头211、尺体1的测量部分的导电层11和负极探头212构成了回路，实现对尺体1的测量部分的导电层11的电阻值的测量，即只需移动尺体1便能实现测量，无需调节正极探头211和负极探头212的位置，便于测量操作。
示例性的，尺体1沿其长度方向贯穿壳体3，尺体1与壳体3滑动连接，以便尺体1的伸出端沿其长度方向移动，为了避免尺体1与外壳分离，尺体1的两端分别设有限位块。
示例性的，测量装置2还包括信号发射单元23，信号发射单元23与数据处理单元22电连接，数据处理单元22通过信号发射单元23与终端设备(如手机)通讯连接，如通过蓝牙和wifi等无线通讯模块实现远程通讯，以便对测量得到的数据进行记录和存储。
示例性的，测量装置2还包括显示器，显示器与数据处理单元22电连接，数据处理单元22将换算得出的距离值传输至显示器中显现，以便清楚得知测量的距离值。
导电层11可以为导电薄膜材料、导电复合材料、导电纤维材料、或导电纤维集合体材料，优选为柔性导电高分子膜或者导电复合材料，如掺杂有碳纳米管的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、碳纤维等。本实施例中，导电层11为掺杂有石墨烯的聚酰亚胺薄膜，导电层11可通过丝网印刷、孔板印刷、喷涂或热粘合、织造、缝纫或者刺绣等方式在尺体1上形成一定规格图案的导电层11，导电层11也可以采用通过沉积、化学镀、电化学镀等得到的双层或多层柔性导电薄膜。导电层11可以是任意形状，比如直线、波浪形状、曲线、三角形、长方形、正方形或者艺术图案等，导电层11的形态并不局限于平面状，也可为长圆管型、长圆柱型、线缆型、长丝型、股线型等。
示例性的，尺体1的材质为玻璃纤维和聚氯乙烯，为绝缘材料，柔软度高，可弯折但不可拉伸的材料，此外尺体1也可为由玻璃纤维作为经纱参与织造而成的机织布，或机织布经弹性体封装而成的复合材料等，除了布料等扁平状材质，尺体1也可为碳纤维长丝或镀银尼龙线等纤维状、纱线型或者线缆型材料。
如图4－5所示，本发明的实施例二。
本测量尺还包括壳体3，尺体1的一端从壳体3的内部一侧伸出壳体3的外部，且尺体1的伸出端可沿其长度方向移动，本实施例中，导电层11呈条形，导电层11设于尺体1的顶面，正极探头211位于尺体1的伸出端的上方，且正极探头211与导电层11接触，负极探头212与导电层11远离尺体1的伸出端的一端连接，初始状态下，正极探头211与导电层11靠近尺体1的伸出端的一端接触，负极探头212与导电层11的另一端连接(为了确保测量时负极探头212与导电层11保持接触，负极探头212与导电层11的另一端固定连接，负极探头212可跟随导电层11的另一端一同移动)，此时，正极探头211、导电层11和负极探头212构成回路(数据采集单元21通电时)，数据采集单元21可测量得到从正极探头211到负极探头212之间的导电层11的电阻值(一般地，正极探头211与导电层11的一端接触，负极探头212与导电层11的另一端接触，即数据采集单元21测出整条导电层11的电阻值)，测量时，尺体1的伸出端沿其长度方向往远离壳体3的一侧移动，尺体1的伸出端移动的距离便是尺体1的测量部分的长度，在尺体1的移动过程中，正极探头211的位置保持不变且与导电层11保持接触，负极探头212保持与导电层11的另一端(远离尺体1的伸出端的一端)接触，此时正极探头211、导电层11的非测量部分以及负极探头212构成回路，实现对尺体1的非测量部分的导电层11的电阻值的测量，将在初始状态下测量得到导电层11的电阻值减去测量得到的导电层11的非测量部分的电阻值，便能得出导电层11测量部分的电阻值，然后根据规律换算得出距离值(测量长度)，即只需移动尺体1便能实现测量，无需调节正极探头211和负极探头212的位置，便于测量操作。
如图6－8所示，本发明的实施例三。
本测量尺还包括壳体3，尺体1的一端从壳体3的内部一侧伸出壳体3的外部，且尺体1的伸出端可沿其长度方向移动，本实施例中，导电层11呈条形，导电层11设于尺体1的顶面，尺体1的底面设有沿尺体1的长度方向设置的连接层12(连接层12为导电材质)，连接层12靠近尺体1的伸出端的一端穿过尺体1与导电层11导电连接，正极探头211位于尺体1的伸出端的上方，且正极探头211与导电层11接触，负极探头212与连接层12远离尺体1的伸出端的一端连接，初始状态下，正极探头211与导电层11靠近尺体1的伸出端的一端接触，负极探头212与连接层12远离尺体1的伸出端的一端接触(为了确保测量时负极探头212与连接层12保持接触，负极探头212与连接层12远离尺体1的伸出端的一端固定连接，负极探头212可跟随连接层12远离尺体1的伸出端的一端一同移动)，测量时，尺体1的伸出端沿其长度方向往远离壳体3的一侧移动，尺体1的伸出端移动的距离便是尺体1的测量部分的长度，在尺体1的移动过程中，正极探头211的位置保持不变且与导电层11保持接触，负极探头212保持与连接层12保持接触，由于连接层12靠近尺体1的伸出端的一端穿过尺体1与导电层11导电连接，因此正极探头211、尺体1的测量部分的导电层11、连接层12和负极探头212构成了回路，实现对尺体1的测量部分的导电层11的电阻值的测量(数据处理单元22在换算时需要先将连接层12的电阻值减去)，即只需移动尺体1便能实现测量，无需调节正极探头211和负极探头212的位置，便于测量操作。
为了便于尺体1的收纳，减少尺体1的占用空间，示例性的，壳体3的内部设有纵向设置的安装轴31，尺体1卷曲在安装轴31上，尺体1的另一端通过涡卷弹簧32与安装轴31连接，其结构原理与现有的卷尺一致，即正常状态下，尺体1收纳在壳体3的内部，测量时，将尺体1拉出解卷，测量完毕后，在涡卷弹簧32的作用下，尺体1会自动恢复至初始状态。
如图9－10所示，本发明的实施例四。
本测量尺还包括壳体3，尺体1的一端从壳体3的内部一侧伸出壳体3的外部，且尺体1的伸出端可沿其长度方向移动，本实施例中，导电层11套设在尺体1的外侧上，尺体1的内侧设有沿尺体1的长度方向设置的连接层12，尺体1套设在连接层12的外侧上，导电层11靠近尺体1的伸出端的一端与连接层12导电连接，正极探头211位于尺体1的伸出端的上方，且正极探头211与导电层11接触，负极探头212与连接层12远离尺体1的伸出端的一端连接(为了确保测量时负极探头212与连接层12保持接触，负极探头212与连接层12远离尺体1的伸出端的一端固定连接，负极探头212可跟随连接层12远离尺体1的伸出端的一端一同移动)，本实施例的测量原理与实施例三的一致，均是通过正极探头211、尺体1的测量部分的导电层11、连接层12和负极探头212构成了回路，实现对尺体1的测量部分的导电层11的电阻值的测量(数据处理单元22在换算时需要先将连接层12的电阻值减去)，即只需移动尺体1便能实现测量，无需调节正极探头211和负极探头212的位置，便于测量操作。
在本实施例中，尺体1呈圆柱体状，借用纺织、纱线、金属线、导电复合材料和涂层等材料和技术，实现柔性、轻薄、纤细的智能尺技术，可以将尺体1的尺寸下限向下推进至微米级别。当此技术与当今集成度越来越高的数字和模拟电路技术相结合时，可制备纽扣尺寸级别(直径约1cm－2cm)的微型智能尺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种柔性测量尺，其特征在于：包括测量装置以及柔性的尺体，所述尺体上设有导电层，所述导电层沿所述尺体的长度方向规则布置，使得所述导电层的电阻沿所述尺体的长度方向规律变化，所述测量装置包括数据采集单元以及数据处理单元，所述数据采集单元设有电阻测量电路，所述电阻测量电路设有正极探头、负极探头以及数据输出端，当所述尺体进行测量时，所述正极探头和所述负极探头分别与所述导电层连接，以测量所述尺体的测量部分的导电层的电阻值，所述数据处理单元与所述数据输出端电连接，所述数据处理单元将所述数据采集单元测量得到的电阻值根据所述导电层的电阻沿所述尺体的长度方向的变化规律换算为长度值。
2.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层设于所述尺体的顶面，所述导电层呈U形布置，所述导电层的闭合端靠近所述尺体的伸出端，所述正极探头和所述负极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层的一侧接触，所述负极探头与所述导电层的另一侧接触。
3.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层设于所述尺体的顶面，所述正极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层接触，所述负极探头位于远离所述尺体的伸出端的一端，且所述负极探头与所述导电层连接。
4.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层设于所述尺体的顶面，所述尺体的底面设有沿所述尺体的长度方向设置的连接层，所述连接层靠近所述尺体的伸出端的一端穿过所述尺体与所述导电层导电连接，所述正极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层接触，所述负极探头与所述连接层远离所述尺体的伸出端的一端连接。
5.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：还包括壳体，所述尺体的一端从所述壳体的内部一侧伸出所述壳体的外部，且所述尺体的伸出端可沿其长度方向移动，所述导电层套设在所述尺体的外侧上，所述尺体的内侧设有沿所述尺体的长度方向设置的连接层，所述尺体套设在所述连接层的外侧上，所述导电层靠近所述尺体的伸出端的一端与所述连接层导电连接，所述正极探头位于所述尺体的伸出端的上方，且所述正极探头与所述导电层接触，所述负极探头与所述连接层远离所述尺体的伸出端的一端连接。
6.根据权利要求2～5任一项所述的柔性测量尺，其特征在于：所述尺体沿其长度方向贯穿所述壳体，所述尺体与所述壳体滑动连接。
7.根据权利要求2～5任一项所述的柔性测量尺，其特征在于：所述壳体的内部设有纵向设置的安装轴，所述尺体卷曲在所述安装轴上，所述尺体的另一端通过涡卷弹簧与所述安装轴连接。
8.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：所述测量装置还包括信号发射单元，所述信号发射单元与所述数据处理单元电连接，所述数据处理单元通过所述信号发射单元与终端设备通讯连接。
9.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：所述测量装置还包括显示器，所述显示器与所述数据处理单元电连接。
10.根据权利要求1所述的柔性测量尺，其特征在于：所述导电层为掺杂有石墨烯的聚酰亚胺薄膜，所述尺体的材质为玻璃纤维和聚氯乙烯。
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