數字式測高杆的製作方法

2023-09-22 17:46:25 4

專利名稱：數字式測高杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量一個對象(例如，人)的高度或長度的裝置，特別是涉及一種測高杆(height rod)。
背景技術：
測量對象的高度或長度的裝置，例如測高杆，已被大量使用。例如，利用測高杆來測量病人的身高以了解病人的狀況。測高杆通常包括有可移動的杆。通過確定杆的位置來進一步確定測量對象的高度或長度。在傳統的測高杆的操作中，通過人的觀察來確定杆的位置，這樣測量時間可能比較長，而且測量結果也可能不準確。 發明內容在一個獨立的實施例中，一種用於測量一個對象的長度的裝置可一般包括第一構件；可相對於所述第一構件移動的第二構件；一個均勻標記行，其包括多個均勻標記，每個均勻標記具有第一長度；一個非均勻標記行，其被分成多個相同區段，每個區段包括一個唯一標記和一個唯一間隔，每個區段的所述唯一標記的長度和所述唯一間隔的長度中的每個長度都唯一地識別所述區段；第一傳感器，其被設置成當所述第一構件和第二構件相對移動時偵測所述均勻標記，所述第一傳感器產生表徵是否有一個均勻標記被偵測到的第一輸出；第二傳感器，其被設置成當所述第一構件和第二構件相對移動時偵測所述均勻標記，所述第二傳感器產生表徵是否有一個均勻標記被偵測到的第二輸出；絕對傳感器，其被設置成當所述第一構件和第二構件相對移動時偵測所述唯一標記和唯一間隔，所述絕對傳感器產生絕對輸出，所述絕對輸出表徵所述唯一標記和唯一間隔之間的轉換；以及控制器，其連接至所述第一傳感器、所述第二傳感器和所述絕對傳感器，所述控制器根據所述第一輸出、所述第二輸出和所述絕對輸出確定所述可移動的構件的位置從而確定所述對象的長度。在另一個獨立的實施例中，一種用於沿一個軸線偵測一個對象的長度的裝置可一般包括伸縮杆組件，所述伸縮杆組件包括可沿所述軸線伸展的第一桿和第二桿；第一傳感器板，所述第一傳感器板可操作以偵測位於所述第一桿上的標記並輸出第一長度數據；第二傳感器板，所述第二傳感器板可操作以偵測位於所述第二桿上的標記並輸出第二長度數據，所述第二傳感器板沿所述軸線與所述第一傳感器板隔開；以及控制器，所述控制器連接至所述第一傳感器板和所述第二傳感器板，所述控制器可操作以接收所述第一長度數據和所述第二長度數據，當所述伸縮杆組件位於一個預定水平之下時，使用所述第一長度數據來確定所述對象的長度；以及當所述伸縮杆組件位於所述預定水平之上時，使用所述第二長度數據來確定所述對象的長度。在另一個獨立的實施例中，一種用於確定一個對象的長度的方法可一般包括相對於第二構件移動第一構件；從絕對傳感器接收第一輸出，所述第一輸出表徵所述絕對傳感器已經在非均勻標記行的一個標記和一個間隔之間轉換，所述非均勻標記行被分成多個相同區段，每個區段包括一個唯一標記和一個唯一間隔，每個區段的所述唯一標記的長度和所述唯一間隔的長度中的每個長度都唯一地識別所述區段；從第一傳感器和第二傳感器接收移動數據，所述移動數據表徵在所述絕對傳感器的轉換之後所述第一構件和第二構件的相對移動的方向和距離；從所述絕對傳感器接收第二輸出，所述第二輸出表徵所述絕對傳感器的一個後續的轉換，所述後續的轉換是從所述標記和間隔其中之一轉換至一個第二間隔和一個第二標記其中之一；根據所述第一輸出、所述第二輸出和所述移動數據識別所述標記和間隔其中之一；以及根據所述標記和間隔其中之一的識別確定所述第一構件相對於所述第二構件的位置。在一些獨立實施例中，一個數字式測高杆組件可用於測量一個對象的高度或長度。該數字式測高杆組件可包括均勻標記行和非均勻標記行，傳感器偵測所述均勻標記行和非均勻標記行以確定所述測高杆組件的位置。所述測高杆組件的位置被轉化為被測量的對象的聞度或長度。該均勻標記行包括長度相等並被相同長度間隔的多個均勻標記。該非均勻標記被分成多個相同區段，每個區段包括一個具有唯一長度的非均勻標記，該非均勻標記臨近一個具有唯一長度的非均勻間隔。啟動之後，該數字式測高杆可操作以在設定的移動距離之內確定其測高杆的位置，而無論其測高杆的位置在哪裡。·[0007]在一些獨立的實施例中，一個伸縮測高杆組件可包括第一桿和第二桿，每個杆與一個傳感器板、一個均勻標記行和一個非均勻標記相關聯。當該伸縮測高杆組件位於預定水平之下時，該第一桿及其相關聯的傳感器板、均勻標記行和非均勻標記行被用於確定該伸縮測高杆的位置。當該測高杆組件位於預定水平之上時，該第二桿及其相關聯的傳感器板、均勻標記行和非均勻標記行被用於確定該伸縮測高杆組件的位置。另外，該第一桿和第二桿在該預定水平之後(例如，之上)相互鎖緊以進行整體移動，但當位於該預定水平之前(例如，之下)時，該第一桿和第二桿分離以讓該第一桿獨立移動。本發明的各獨立方面將通過考慮下面詳細描述、權利要求和附圖而變得更加明顯。

圖I例示測量和顯示對象高度和重量的秤。圖2A-2C例示伸展和縮回至各個高度的測高杆組件。圖2D-2J例示測高杆組件和鎖緊機構的部分構件。圖3例示下傳感器板和秤的一部分測高杆組件。圖4例示上傳感器板、一部分測高杆組件和秤的臂。圖5例示測高杆系統的方塊圖。圖6A-6B例示測高杆組件的各個部位，其包括均勻和非均勻標記。圖7A-7E例示測高杆組件的一部分相對於傳感器的移動以及產生的傳感器輸出值。圖8A-8F例示測高杆組件的一部分相對於傳感器的移動以及產生的傳感器輸出值。圖9A-9B例示確定測高杆位置的方法。圖10例示另一種傳感器構造。[0020]圖11例示使用測高杆裝置確定對象高度的方法。圖12例示測量裝置的另一種構造。
具體實施方式
在對本發明的實施例進行詳細描述之前，應當理解本發明不限於以下描述所闡述的或以下附圖所例示的元件構造和安排的細節。本發明可採用其它實施例並以不同的方式進行實施。圖I例示一種測量裝置，例如秤50，其測量並顯示對象(例如，病人)的高度和/或重量。秤50 —般包括一起構成框架組件58的基座52和支柱56、重量測量裝置60、測高杆組件64以及用於顯示信息和/或接收用戶輸入的頭部或顯示器68。重量測量裝置60由該框架組件58支撐並可操作以偵測位於其上的對象(例如，病人)的重量。重量測量裝置60輸出偵測到的重量的一個指示至該顯示器68上。秤50的各種元件，例如該重量測量裝置60，可類似於2009年6月23日公告的美國專利第7，550, 682號所例示和描述的元件，該美國專利的全部內容以引用的方式結合於本文中。測高杆組件64 —般是一個伸縮杆組件，其在支柱56內沿軌道72 (見圖2A-2C及3-4)上下移動。使用時，臂76連接至測高杆組件64的端部，測高杆組件64被調整上升或降低直至該臂76擱在病人的頭上。圖2A-2C例示了測高杆組件64處於各種高度位置的秤50(其中支柱蓋78被移除)。在圖2A的測高杆組件64所處的位置，臂76是位於支柱56的頂部80之下的第一(縮回)位置。在圖2B的測高杆組件64所處的位置，臂76是位於與支柱56的頂部80大致平齊的第二(中間)位置。在圖2C的測高杆組件64所處的位置，臂76是位於支柱56的頂部80之上的第三(伸展)位置。傳感器裝置82 (見圖2A-2C及3_4)確定測高杆組件64的位置(例如，該測高杆組件64伸展或縮回的程度)並因此確定病人的身高，以及輸出所確定的位置/高度至顯示器68。如圖2A-2C所示，在所示的構造中，傳感器裝置82包括支撐在支柱56上的下傳感器板84和上傳感器板86。該上傳感器板86包括連接器90 (見圖4)，連接器90連接至該下傳感器板84上的連接器92 (見圖3)。下傳感器板84利用連接器94 (見圖3)連接至顯示器68上的一個連接器(圖未不)。控制器98 (見圖5)接收來自重量測量裝置60的數據，並接收來自測高杆組件64的傳感器裝置82 (見圖2A-2C)的數據。控制器98將所接收的信息解讀為重量和高度，並將該重量和高度顯示在顯示器68上供用戶查看。在所示的構造中(見圖2A-2C及3-4)，伸縮測高杆組件64是一個包括內杆102和外杆106的兩件式組件。所示的杆102和106每個都具有基本平的面110 (見圖2A)和相對的圓弧面(圖未示)，且內杆102比外杆106短。在一些構造中，該內杆102可與外杆106具有一樣的長度或者長於該外杆106。杆102和106可操作以沿支柱56上下滑動。該內杆102沿該外杆106定義的軌道114滑動，且該外杆106沿該支柱56定義的軌道72滑動。在所示的構造中，測高杆組件64可操作以測量兩英尺五英寸到七英尺四英寸之間的高度，但在其它構造中也可操作也測量其它範圍內的高度。臂76利用臂連接器118 (見圖4)連接至內杆102的頂部。在用戶的力(例如，作用在臂76上的力)的作用下，臂76和臂連接器118整體上與內杆102 —起沿軌道114移動。如圖I所示，支柱套78形成有槽120，使得臂76、臂連接器118及內杆102能夠沿著軌道114在支柱56的頂部80之下滑動。在臂76位於支柱56的頂部80之下的位置(「縮回」位置，例如圖2A所示的位置)，內杆102 (以及臂76和臂連接器118)相對於框架組件58 (例如，相對於支柱56)滑動，且外杆106保持靜止。而且，在縮回位置(例如圖2A所示的位置)，當沒有用戶施力時，內杆102和軌道114之間的摩擦力將該內杆102保持在原位。在臂76位於支柱56的頂部80之上的位置(「伸展」位置，例如圖2C所示的位置)，杆102和106 (以及臂76和臂連接器118)作為一個單元相對於支柱56滑動，而且，當沒有用戶施力時，外杆106和軌道72之間的摩擦力將這個單元保持在原位。在那些縮回位置(例如，如圖2A所示)，為了在內杆102移動時保持外杆106靜止，在框架組件58 (例如，基座52)與外杆106之間設置有鎖緊組件124 (見圖2G)。該鎖緊組件124包括支撐在外杆106上的一個或多個突起或突出部128以及設在框架組件58中(圖中所示的是設在基座52中)的多個凹陷或槽132。如圖2G所示，鎖緊組件124的這些槽132是設在基座52的上壁中且其尺寸設計成用以收容這些突出部128的至少一部分。所示的突出部128 (見圖2E-2G)基本上是從外杆106的底部向下延伸，且每個突出部128包括一個突出端136。突出部128是有彈性的(和/或被彈性支撐的)，而且，當未被定位於支柱56的軌道72中時，突出端136橫向延伸到外杆106的側邊之外，使得突出端136之間的橫向距離大於外杆106的寬度且大於槽132的外邊緣之間的橫向距離。當突出部128插入槽132中時，突出端136被向內擠壓。一旦穿過槽132，這些突出端136向外移動以將外杆106鎖緊至基座52 (如圖2G所示)。該鎖緊組件124因此阻止外杆106隨內杆102移動。突出部128和槽132構造成使得鎖緊組件易於接合(例如，突出端136的表面具有一定角度(見圖2E-2G))。突出部128和槽132也構造成使得鎖緊組件的分離一般需要用戶施加一個解鎖的力，其中該解鎖的力大於在軌道114中滑動內杆102所需的力(例如，每個突出端136的上表面具有相對小的角度(見圖2E))，使得在內杆102移動過程中外杆106是靜止的。應當理解的是，在其它構造(圖未示)中，突出部128可被支撐在框架組件58上(例如，設在基座52上)，而槽132可由外杆106形成。雖然在所示的構造中是提供了兩個突出部128和槽132，在其它構造(圖未示)中可以提供一個或多於兩個的突出部128和槽132。例如，圖21描繪了一種可替換構造，其中鎖緊組件124包括三個突出部128。在圖21的可替換構造中，基座52 (未在圖21中示出)包括第三槽132以收容第三突出部128。而且，各突出部128和槽132可具有不同構造和/或位於不同的位置(例如，靠近杆106的頂部、位於支柱56上、位於杆106的不同的面上(例如，位於平面110和/或圓弧面上)，等等)。另外，在其它構造(圖未示)中，可設置致動器以在鎖緊狀態和解鎖狀態之間調整鎖緊組件124。而且，除了為完全穿透一個表面，例如基座52的表面的孔之外，槽132還可以是收容突出部128的凹進結構或井部。當測高杆組件64被定位在使臂76與支柱56的頂部80近似平齊的位置(見圖2B)的時候，臂連接器118已經到達外杆106的頂部138並與之接合(也參見圖4)。該內杆102和外杆106包括杆鎖緊組件140，使得當內杆102和臂76被滑動至支柱56的頂部80之上時，杆102和106相互鎖緊並作為一個整體單元一起上下移動。杆102和106在支柱56的頂部80之上的移動也致使鎖緊組件124斷開連接，使得外杆106可隨內杆102並相對於框架組件58移動。杆鎖緊組件140包括支撐在內杆102上的一個或多個突起或突出部144以及由外杆106形成的多個凹陷或槽148。如圖2D所示，所示的突出部144基本上是在內杆102的底部向下延伸，且每個突出部144包括一個突出端152。這些突出部144是有彈性的(和/或被彈性支撐)，當未被定位於軌道114中時，這些突出端152橫向延伸至內杆102的側邊之外，使得突出端152之間的橫向距離大於內杆102的寬度且大於軌道114的寬度。突出部144被擠壓使得突出端152彼此相對向內移動以將內杆102插入軌道114。當位於軌道114中(見，例如圖2E)，突出端152施加向外的力至軌道114的側壁169上。杆鎖緊組件的這些槽148設在軌道114的內側壁169，且其尺寸設計成用以收容突出部144的至少一部分。在所示的構造中，這些槽148設在支柱56的頂部80之下沿軌道 114的豎直軸線近似等於內杆102長度的位置，使得當臂76位於支柱56的頂部80時，突出部144的突出端152將與槽148配合。隨著內杆102沿軌道114向上滑動，突出端152將最終與槽148對齊。當對齊時，突出端152將向外移動以與槽148配合，以將內杆102鎖緊至外杆106。在這個鎖緊狀態下(當臂76位於支柱56的頂部80或位於頂部80之上)，內杆102和外杆106整體上下移動。突出部144和槽148構造成使得杆鎖緊組件易於接合(例如，突出端152的表面具有一定角度)。突出部144和槽148也構造成使得杆鎖緊組件的分離一般需要用戶施加一個解鎖的力，其中該解鎖的力大於在軌道72中滑動外杆106所需的力(例如，每個突出端152的下表面具有小的角度)，使得內杆102和外杆106作為一個單元整體保持可移動且不會意外地分尚。應當理解的是，在其它構造(圖未示)中，突出部144可被支撐在外杆106上，而槽132可由內杆102形成。雖然在所示的構造中是提供了兩個突出部144和槽148，但在其它構造(圖未示)中可以提供一個或多於兩個的突出部144和槽148。而且，各突出部144和槽148可具有不同的構造和/或位於不同的位置(例如，靠近杆102、106的頂部、位於杆的不同的面上(例如，位於平面110和/或圓弧面上)，等等)。例如，在圖2J中，兩個突出部144b位於杆102的頂部靠近臂連接器118的位置。圖2J中的這些突出部144b可以是圖2D所示的突出部144之外的額外突出部144b，或者替換圖2D所示的突出部144。在圖2J的構造中，外杆106上設有對應的槽(圖未示)以收容突出部144b。另外，在其它構造(圖未示)中，可提供致動器以調整杆鎖緊組件124。在操作時，當臂76位於支柱56的頂部80或位於頂部80之下(例如，如圖2A所示)，鎖緊組件124接合(見圖2G)，使得外杆106相對於框架組件58保持靜止且使得內杆102相對於外杆106 (以及相對於框架組件58)可移動。當臂76到達支柱56的頂部80 (如圖2B所示)，如上所述，杆鎖緊組件140接合(見圖2H，其描繪突出端152位於槽148中)，使得杆102和106作為一個單元整體可移動。臂76 (以及杆102和106)在支柱56的頂部80上方的進一步向上移動(例如，朝圖2C所示的位置)致使鎖緊組件124分離，使得外杆106 (以及內杆102)相對於框架組件58可移動。向上的力從臂76傳遞到外杆106上，這種傳遞是通過臂連接器118與外杆106的頂部138之間的抵靠以及通過杆鎖緊組件140的相互鎖緊的突出部144和槽148來進行的。這個向上的力足夠致使突出部128的突出端136被擠壓，使得突出部128從基座52的槽132中移除以解鎖鎖緊組件124。之後，只要臂76保持在支柱56的頂部80上方，杆102和106就相對於框架組件58可整體移動。臂76 (以及杆102和106)返回至支柱80的頂部80的返回移動會致使鎖緊組件124如上所述的再次接合。隨著臂76向下滑動至支柱56的頂部80，突出部128插入基座52的槽132中(見圖2G)以讓鎖緊組件124接合，使得外杆106將相對於框架組件58保持靜止。臂76在支柱56的頂部80下方的進一步向下移動(例如，朝圖2A所示的位置)致使杆鎖緊組件140分離，使得內杆102相對於外杆106可移動。臂76上持續的向下的力致使突出端152被擠壓，使得突出部144與槽148分離，從而解鎖杆鎖緊組件140。之後，只要 臂76保持在支柱56的頂部80下方，內杆102就可沿軌道114上下移動，而外杆106保持靜止，同時鎖緊組件124處於鎖緊位置。圖3更詳細地例示了下傳感器板84和測高杆組件64。每個杆102或106的平面110包括多行標記。在所示的構造中，杆102和106分別包括一行156a、156b均勻標記160和一行164a、164b非均勻標記168。圖3顯不了均勻標記160和非均勻標記168的範例。下傳感器板84包括沿內杆102設置的多個傳感器。具體而言，兩個傳感器170和172位於該均勻標記行156a上方,而一個傳感器174位於非均勻標記行164a上方。圖4更詳細地例示了上傳感器板86和測高杆組件64。上傳感器板86包括沿外杆106設置的多個傳感器。具體而言，兩個傳感器176和178位於均勻標記行156a上方,而一個傳感器180位於非均勻標記行164b上方。當臂76位於支柱56的頂部80或位於頂部80下方(例如，圖2A或圖2B)，病人高度根據下傳感器84的傳感器170、172、174的數據加以計算。當臂76位於支柱56的頂部80上方(當杆鎖緊組件140接合，臂連接器118已與外杆106的頂部138接合併將頂部138抬起(例如，圖2C))，上傳感器板86的傳感器176、178、180提供關於外杆106 (以及隨外杆106移動的內杆102)的位置的高度信息至控制器98。應當理解的是，在其它構造中(圖未示)，測高杆組件64可包括單一桿或多於兩個的杆。在這樣的構造中，傳感器裝置80可包括對應數量的傳感器板。也應當理解的是，在其它構造中(圖未示)，可提供不同的傳感器裝置。另外，在其它構造中(圖未示)，這幾行156、164標記160、168可以是靜止的(例如，位於支柱56或另一個元件上)，而傳感器(例如，傳感器170、172、174和傳感器176、178、180)固定至滑動的測高杆組件64且隨測高杆組件64移動。圖5例示了高度測量系統200的方塊圖。系統200 —般包括該重量測量裝置60、該顯示器68、該傳感器裝置82(下傳感器板84和上傳感器板86)、該控制器98、存儲器210、輸入/輸出模塊220和傳感器控制器230。雖然該方塊圖中每個元件通過自身的連接線連接到該處理器，但在一些其它實施例中，一些或所有這些元件可使用一條共享總線。顯示器68使用戶能夠輸入和查看數據以及選擇系統200的模式。例如，用戶可使用顯示的虛擬鍵盤輸入識別信息，例如病人的姓名、生日等，可通過與顯示的網絡瀏覽器進行交互來瀏覽網頁，或者可使用顯示器68與系統200提供的其它軟體進行交互。另外，顯示器68使系統200能夠顯示信息給用戶。例如，顯示器68將正在測量的當前高度、重量和/或其它數據顯示給用戶和/或顯示從存儲器210中獲取的數據。在其它實施例中，使用鍵盤、計算機滑鼠或其它計算機輸入裝置來與系統200進行交互(例如，通過輸入/輸出模組220)。存儲器210為控制器98提供存儲能力。除了別的數據外，存儲器210還存儲記錄數據和欲被處理器執行的軟體。記錄數據包括重量、高度、其它特徵的測量數據以及用於識別相關病人或用戶的數據。控制器98是一個微控制器，其包括(或連接至)存儲器，例如存儲器210或其他隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。控制器98執行可被存儲在RAM(特別是在執行過程中)、ROM (基本上永久性地)或其它非暫時性(non-transitory)計算機可讀介質(例如其它存儲器或盤)中的軟體。如必要，控制器98可以連接至這樣的存儲器或盤驅動器以讀取這樣的軟體。控制器98可被實施為微處理器或其它具有適當存儲器和I/0裝置的可編程裝置(例如，現場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等)重量測量裝置60測量在秤50上的病人的體重。所測的體重或該體重的數據表示(datarepresentation)被傳送至控制器98。傳感器170、172、174以及傳感器176、178、180分別發送關於內杆102和外杆106的位置的數據(例如，高度數據)至傳感器控制器230，而傳感器控制器230轉送該高度數據至控制器98。控制器98使用該高度數據來確定杆102和106的位置,從而確定該對象的高度。在一些實施例中，控制器98接收高度和重量測量數據並計算對象的身體質量指數(bodymass index, BMI)。對象的體重、身高、BMI等至少其中之一可以連同病人識別信息一起用印表機(圖未示)列印出和/或顯示在顯示器68上。在其它實施例中，系統200還包括其它裝置用以測量/確定其它一個或多個特徵，例如，心率、血壓、測量時間和日期等。在一些實施例中，控制器98存儲個人的身高和體重，並隨著時間的推移，使用存儲的數據來追蹤該個人的體重和身高。該控制器98可操作以計算一階和二階導數以確定體重減輕/增加的速度和加速度以及身高變化的速度和加速度。控制器98還包括預定水平的速度和加速度。控制器98可操作以將所計算的特徵(例如，體重、身高等)變化的速度和加速度與該預定水平的速度和加速度進行比較。這些預定水平作為閥值。例如，當一個閥值預定水平被越過，追蹤模塊可輸出警報或消息而使得可以採取行動(例如，糾正行動)。預定水平的選擇例如要確保用戶的體重減輕或增加在健康範圍內。各種其它預定水平可以被使用以為用戶或管理員提供更細粒度的反饋。針對其它特徵，也可以進行加速度水平的類似計算以及與加速度預定水平的類似比較。另外，控制器98產生的這些消息和警報以及所計算的速度和加速度可被存儲在存儲器215中和/或顯示在顯不器68上。如上所述，測高杆組件64包括內杆102和外杆106，每個杆都具有與其相關聯的傳感器(例如，分別具有傳感器170、172、174和傳感器176、178、180)。雖然是使用各自傳感器的高度數據，但內杆102和外杆106中每根杆的位置都使用類似的方法進行偵測。因此，雖然下面是利用內杆102和傳感器170、172、174來描述這種位置偵測，該描述同樣適用於使用傳感器176、178、180對外杆106位置的偵測。在所不的構造中，傳感器170、172、174是光學傳感器,其輸出光(例如，通過發光二極體(LED))，偵測反射光的水平，然後相應地產生電輸出。被光學傳感器接收的反射光的水平根據傳感器是在白色區(white space)上還是在黑色區(black space)上而變化。例如，當光學傳感器170、172、174接收從黑色或另一種深顏色反射的反射光時，這些傳感器170、172、174輸出邏輯I。當光學傳感器170、172、174偵測到白色區或淺顏色時，這些傳感器170、172、174輸出邏輯O。當然，在其它實施例中，也可以是針對黑色區輸出邏輯0，而針對白色區輸出邏輯I。—個邏輯值可以用一個模擬輸出來表示(例如，+5V是邏輯1，0V是邏輯0)並用傳感器控制器230來解讀。在一些實施例中，該輸出與偵測到的光(或黑暗)的量成正比。例如，當一個光學傳感器位於1/3白色和2/3黑色的區間時，該輸出近似為最大輸出的70%(例如，70%X5V=3. 5V)。該模擬輸出被控制器230接收。該傳感器控制器230可操作以確定何時該模擬輸出足夠被視為偵測白色區與偵測黑色區(例如，內杆102上的黑色標記)之間的轉換。在一些實施例中，跨越點(cross-over point)是50%。在其它實施例中，當從偵測白色轉換到偵測黑色時，跨越點稍大於50%(例如，60%)，當從偵測黑色轉換到偵測白色時，跨越點稍小於50% (例如，40%)。在一些實施例中，傳感器控制器230控制這些傳感器170、172、174測取一個讀數，其包括通過LED輸出光，偵測反射光的水平，然後相應地產生一個輸出至該傳感器控制器230。該傳感器控制器230可操作以反覆地控制這些傳感器170、172、174測取讀數。在一些實施例中，當該系統200被供電(例如，通過電池或插到標準牆壁電源中)後，這些傳感器170、172、174持續通過LED輸出光，且該傳感器控制器230持續接收傳感器170、172、174的輸出(例如，無需主動輪詢(poll)這些傳感器170、172、174)。在其它實施例中，用戶輸入可以指示該傳感器控制器230控制這些傳感器170、172、174在一段時間內(例如，直到該測高杆組件64的調整完成，直到一個高度測量數據被確定等)測取讀數。傳感器傳感器230在下傳感器板84上本地連接至傳感器170、172、174。該傳感器控制器230通過連接器90、92連接至傳感器176、178、180從而以類似方式與這些傳感器176、178、180進行通信。該傳感器控制器230通過連接器94和顯示器68上的一個連接器(圖未示)與控制器98進行通信。在一些實施例中，該傳感器控制器230的功能被整合到控制器98中。圖6A-6B描繪了內杆102的幾個部分300a_300f。如圖2A-2C中所示，內杆102是一個連續的元件。測高杆部300a-300c是位於內杆102的第一端304的連續三段，而測高杆部300d-300f是位於內杆102的相反一端308的三段。箭頭302顯示這些部分300a_300c如何連接，而箭頭303顯示這些部分300d-300f如何連接。內杆102的位於部分300c和300d之間的多個段沒有描繪在圖6A-6B中。在一些實施例中，臂76連接至內杆102的第一端 304。如上所述，內杆102包括兩行標記,一個均勻行156a和一個非均勻行164a。該均勻行156a在軸線312 —側包括多個均勻標記310 (類似於圖3_4中的均勻標記160)，其中每個均勻標記310具有沿軸線312相同的長度(例如，2mm)並與相鄰的均勻標記310均勻間隔(例如，2mm)。非均勻行164a包括多個非均勻標記314 (類似於圖3-4中的非均勻標記168)，其中每個標記具有唯一的尺寸(例如，沿軸線312的長度)。例如，標記314a為2mm長，標記314b為4mm長，標記314c為6mm長，且之後的每個標記314 (即沿內杆102向右的方向)的長度持續以2mm遞增。因此，朝圖6B看去，所示的最後三個非均勻標記314d、314e和314f的長度分別為44mm、46_和48mm。在所示的構造中，每個非均勻標記314位於一個相同長度的位置偵測區段(例如，50mm),該區段包括該非均勻標記部314和一個非均勻間隔部316。在所示的例子中，間隔部316a為48mm長，間隔部316b為46mm長，間隔部316c為44mm長,且之後的每個間隔部316 (沿內杆102向右的方向)的長度持續以2mm遞減。因此，朝圖6B看去，所示的最後三個間隔部316d、316e和316f的長度分別為6mm、4mm和2mm。這些方向和距離傳感器170、172輸出二進位數值且共同具有總共四個可能的狀態。內杆102移動的方向是根據這些狀態之間的轉換來確定的。例如，如果傳感器170、172從狀態I轉換至狀態2，說明內杆102正在伸展(在圖6A-6B中是向左，在圖2A-2C中是向上)。然而，如果傳感器170、172從狀態2轉換至狀態1，則說明內杆102正在縮回(在圖 6A-6B中是向右，在圖2A-2C中是向下)。下表例示了這四個狀態以及可根據這四個狀態之間的轉換進行推斷的內杆102移動方向。表I:傳感器170和172的狀態
權利要求1.一種數字式測高杆，用於測量一個對象的長度，其特徵在於，所述數字式測高杆包括 第一構件； 可相對於所述第一構件移動的第二構件； 一個均勻標記行，其包括多個均勻標記，每個均勻標記具有第一長度； 一個非均勻標記行，其被分成多個相同區段，每個區段包括一個唯一標記和一個唯一間隔，每個區段的所述唯一標記的長度和所述唯一間隔的長度中的每個長度都唯一地識別所述區段； 第一傳感器，其被設置成當所述第一構件和第二構件相對移動時偵測所述均勻標記，所述第一傳感器產生表徵是否有一個均勻標記被偵測到的第一輸出； 第二傳感器，其被設置成當所述第一構件和第二構件相對移動時偵測所述均勻標記，所述第二傳感器產生表徵是否有一個均勻標記被偵測到的第二輸出； 絕對傳感器，其被設置成當所述第一構件和第二構件相對移動時偵測所述唯一標記和唯一間隔，所述絕對傳感器產生絕對輸出，所述絕對輸出表徵所述唯一標記和唯一間隔之間的轉換；以及 控制器，其連接至所述第一傳感器、所述第二傳感器和所述絕對傳感器，所述控制器根據所述第一輸出、所述第二輸出和所述絕對輸出確定所述可移動的構件的位置從而確定所述對象的長度。
2.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括連接至所述控制器的數字顯示器，所述控制器將所述被確定的對象長度輸出至所述數字顯示器，所述數字顯示器顯示所述被確定的對象長度。
3.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第一構件和第二構件的相對移動的方向基於所述第一輸出和第二輸出。
4.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第一構件相對於所述第二構件的初始位置基於所述絕對輸出。
5.如權利要求4所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第一構件相對於所述第二構件的一個更新的位置基於所述初始位置和根據發生在所述初始位置被確定之後的所述第一輸出和第二輸出的轉換。
6.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述測高杆的一個初始位置基於所述多個唯一標記的第一唯一標記和所述多個唯一間隔的第一唯一間隔的其中之一的識別。
7.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括第二絕對傳感器，所述第二絕對傳感器設置成偵測所述唯一標記和唯一間隔並產生第二絕對輸出至所述控制器。
8.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第二傳感器在所述均勻標記行的方向上偏離所述第一傳感器，使得所述第一輸出和所述第二輸出在不同時刻發生轉換。
9.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第二構件包括一個框架，所述第一構件包括可相對於所述框架移動的測高杆。
10.如權利要求I所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第一構件包括構成一個伸縮杆組件的第一桿和第二桿，所述第一桿具有所述首次提到的均勻標記行和所述首次提到的非均勻標記行，所述第二桿具有包括多個均勻標記的第二均勻標記行和被分成多個相等區段的第二非均勻標記行，每個區段包括一個唯一標記和一個唯一間隔，每個區段的所述唯一標記的長度和所述唯一間隔的長度中的每個長度都唯一地識別所述第二非均勻標記行的所述區段；其中，所述數字式測高杆還包括 第三傳感器，被設置成當所述第二桿移動時偵測所述第二均勻標記，所述第三傳感器產生表徵是否有一個第二均勻標記被偵測到的第三輸出； 第四傳感器，被設置成當所述第二桿移動時偵測所述第二均勻標記，所述第四傳感器產生表徵是否有一個第二均勻標記被偵測到的第四輸出；以及 第二絕對傳感器，被設置成偵測所述第二非均勻標記行的所述唯一標記和唯一間隔，所述第二絕對傳感器產生第二絕對輸出，所述第二絕對輸出表徵所述第二非均勻標記行的所述唯一標記和唯一間隔之間的轉換； 其中，所述控制器連接至所述第三傳感器、所述第四傳感器和所述第二絕對傳感器，並根據所述第三輸出、所述第四輸出和所述第二絕對輸出確定所述第二桿的位置。
11.如權利要求9所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括鎖緊組件，所述鎖緊組件可操作以將所述第一桿鎖緊在一個相對於所述第二桿的位置。
12.如權利要求9所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括秤組件，所述秤組件被所述框架支撐並可操作以確定所述對象的重量。
13.一種數字式測高杆，用於沿一個軸線偵測一個對象的長度，其特徵在於，所述數字式測高杆包括 伸縮杆組件，所述伸縮杆組件包括可沿所述軸線伸展的第一桿和第二桿； 第一傳感器板，所述第一傳感器板可操作以偵測位於所述第一桿上的標記並輸出第一長度數據； 第二傳感器板，所述第二傳感器板可操作以偵測位於所述第二桿上的標記並輸出第二長度數據，所述第二傳感器板沿所述軸線與所述第一傳感器板隔開；以及 控制器，所述控制器連接至所述第一傳感器板和所述第二傳感器板，其中 所述控制器可操作以接收所述第一長度數據和所述第二長度數據， 所述控制器可操作以當所述伸縮杆組件位於一個預定水平之下時，使用所述第一長度數據來確定所述對象的長度；以及 所述控制器可操作以當所述伸縮杆組件位於所述預定水平之上時，使用所述第二長度數據來確定所述對象的長度。
14.如權利要求13所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第一傳感器板包括第一相對傳感器、第二相對傳感器和第一絕對傳感器，所述第二傳感器板包括第三相對傳感器、第四相對傳感器和第二絕對傳感器。
15.如權利要求14所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述第一相對傳感器和第二相對傳感器將所述第一桿的移動距離和方向編碼。
16.如權利要求13所述的數字式測高杆，其特徵在於，當所述伸縮杆組件位於所述預定水平之下時，所述控制器獨立於所述第二長度數據來確定所述對象的長度，當所述伸縮杆組件位於所述預定水平之上時，所述控制器獨立於所述第一長度數據來確定所述對象的長度。
17.如權利要求13所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括一個中間控制器，其中 所述中間控制器連接至所述第一傳感器板以接收所述第一長度數據， 所述中間控制器連接至所述第二傳感器板以接收所述第二長度數據，以及所述中間傳感器連接至所述控制器以將所述第一長度數據和第二長度數據轉送至所述控制器。
18.如權利要求13所述的數字式測高杆，其特徵在於，當所述伸縮杆組件位於所述預定水平之下時，所述第一桿獨立於所述第二桿移動。
19.如權利要求13所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括鎖緊組件，當所述伸縮杆組件位於所述預定水平之上時，所述鎖緊組件可操作以鎖緊所述第一桿至所述第二桿以進行整體移動。
20.如權利要求19所述的數字式測高杆，其特徵在於，所述鎖緊組件包括被所述第一桿和第二桿其中之一支撐的突起以及所述第一桿和第二桿其中另一所定義的凹陷，所述突起選擇性配合在所述凹陷中以鎖緊所述第一桿至所述第二桿。
21.如權利要求19所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括 框架，所述框架可活動地支持所述伸縮杆組件；以及 第二鎖緊組件，所述第二鎖緊組件可操作以在所述第一桿和第二桿其中之一相對於所述框架移動時將所述第一桿和第二桿其中另一鎖緊至所述框架。
22.如權利要求13所述的數字式測高杆，其特徵在於，還包括 基座，所述基座可支撐一個表面上； 支柱，所述支柱用於容納軌道，其中所述第一桿和第二桿在所述軌道上移動；以及 顯示器頭部，所述顯示器頭部支撐在所述支柱上並可操作以顯示所述被確定的對象長度； 其中所述預定水平位於所述支柱的頂部。
專利摘要本實用新型公開了一種確定一個對象的長度的裝置和方法。該裝置包括具有均勻標記行和非均勻標記行的測高杆組件，傳感器偵測均勻標記行和非均勻標記行以確定測高杆組件的位置。測高杆組件的位置被轉化為被測量的對象的高度或長度。該均勻標記行包括長度相等並被相同長度間隔的多個均勻標記。該非均勻標記行被分成多個相同區段，每個區段包括一個具有唯一長度的非均勻標記，該非均勻標記臨近一個具有唯一長度的非均勻間隔。啟動之後，控制器在設定的移動距離之內確定測高杆組件的位置，而無論測高杆組件的位置在哪裡。該測高杆組件是伸縮杆組件，每個測高杆包括傳感器、均勻標記行和非均勻標記行。
文檔編號A61B5/107GK202505355SQ20112044096
公開日2012年10月31日 申請日期2011年11月9日 優先權日2010年11月9日
發明者哈裡森·袁, 安東尼·哈維, 史蒂芬·尼姆扎可, 傑羅姆·蒙哥馬利 申請人:佩爾斯塔有限公司