專利名稱：數顯線卷尺的制作方法
技術領域：
本發明屬測量工具， 一種長度(距離)的測量裝置。它是用一根無刻度的 彈性模量和強度合適的線或繩代替傳統的金屬或非金屬帶作為測量體——以下
簡稱測量線，巻繞于外殼內，拉動測量線，經傳感(感知)單元、LCD計數顯示 模塊，實現無刻度數字顯示的測距；它還可以對柔性的、曲面的物體進行測量； 靠發條的彈性能驅動收線輪將測量線巻回。其應用光電傳感技術，做成光電數 字顯示線巻尺，并加載計時、MP3、計算器夜光等功能。
背景技術：
目前，已公知的巻尺其構造是由一帶刻度的金屬或非金屬帶巻繞于金屬或 非金屬盒內，靠帶上的刻度讀取被測物的長度。使用中有如下不足-
、對一些柔性的、曲面的或圓周的被測物不方便甚至無法實現測量。
2、 刻度被污染不能使用。
3、 在某些特殊環境不能使用，如被測物有些部位擋住刻度又無法移動尺度 再行讀取時，即盲點測量。
另外，在已公開的專利，公告號為2H5408—無刻度超常數顯鋼巻尺；公 告號為U81496—電動數顯巻尺及電動電子計數器組合巻尺。這些巻尺使用上 有部分存在以上缺陷。
發明內容
為了克服現有巻尺存在的上述不足，本發明提供一種數顯線巻尺，其是用一 根測量線代替傳統的金屬或非金屬帶作為測量體，這種測量線所具有的物理特 性——柔性與自由度，體現出其多功能性與實用性。如其可以方便地測量圓
周、曲面長度、做重垂、畫曲線、畫圓、橢圓、加上部分輔助部件還可以擴充
其他實用功能，如測量內徑等；通過它與光電感知、LCD計數顯示模塊等機電 單元組合，制作成光電數字顯示線巻尺，從而實現了其方便與實用。
本發明的目的是為了提供一種數顯線巻尺，其包括測量線、電池和外殼； 還包括；
收線機構，其設于外殼內；
導線張力緩沖機構，其設于鄰近收線機構沿測量線被拉出外殼的方向； 傳感單元，其設于導線張力緩沖機構的導線滾軸與鎖線夾片之間；
LCD計數顯示模塊，其與該傳感單元相連，以顯示測量距離；
滑線腳拉線腳機構，其設于外殼以外的測量線上及測量線的末端；
其中，所述的測量線的一端固定在收線機構的收線輪上，經導線凸輪的
凸輪槽、導線滾軸滑動以及經傳感單元產生測量線的位移計數信號，其另一端
與拉線腳機構相連。
根據上述構想，所述測量線是一種無刻度的線或小繩。 根據上述構想，所述測量線至少為一種具有合適的彈性模量和強度的纖維 的線，或包括柔性的金屬絲。
根據上述構想，所述收線機構包括
發條(2)、發條架(3)、收線輪(4)設有內齒輪和不完全齒輪、主動輪(5)、 中間齒輪(6)、壓線彈片(8)、輪軸板(9);
發條(2)的外圓端與內圓端分別固定于發條架(3)及主動輪(5);收線 輪(4)的內齒輪與中間齒輪(6)、主動輪(5)配合并滑動于發條架(3)的外 圓面；
壓線彈片(8)固定于外殼(1)的底板上，其圓弧端彈壓于收線輪(4)的集 線槽內；
中間齒輪(6)嵌固于輪軸板(9);發條架(3)的底端固定于外殼(1)的
底板上。
根據上述構想，所述導線張力緩沖機構包括-
導線凸輪(7)、導線滾軸(27)、鎖線夾片(22a)、鎖線彈簧(22b)、解鎖 按鈕(22);
導線凸輪(7)、設于外殼(1)的底板與輪軸板(9)之間并與收線輪(4)
的不完全齒輪配合；
導線滾軸(27)分別設于光柵編碼輪的兩側或圖像傳感器的一邊； 鎖線夾片(22a)設于外殼(1)的底板的V型槽內與鎖線彈簧(22b)和解
鎖按鈕(22)配合。
根據上述構想，所述滑線腳拉線腳機構包括滑線腳(25)和拉線腳(26)并附 有擴充件(30);
其中，滑線腳(25)附有鎖定/滑動夾片(25a)、鎖線彈簧(25b);所述 拉線腳(26)固定在測量線的末端，該拉線腳拉動測量線相對滑線腳(25)移 動。
根據上述構想，所述傳感單元包括圖像傳感器式、或包括光柵編碼輪式； 其中
a、圖像傳感器式附有圖像傳感器(10a)、棱透組合鏡(13a)、LED燈(12a); 所述測量線(28)由導線張力緩沖機構張直于圖像傳感器(13a)下方無接觸移 動；
b、光柵編碼輪式附有帶軸的光柵編碼輪(10)，其兩側設有光電發射管 (14、 15)、光電接受管(12、 13)，所述測量線(28)圈繞于光柵編碼輪軸上， 由導線張力緩沖機構張緊，摩擦帶動光柵編碼輪(10)轉動。測量線的位移帶動 光柵編碼輪轉動，使光電接收管(12、 13)感測所述測量線(28)的位移變化 并產生脈沖計數信號傳給所述LCD計數顯示模塊計數顯示。 根據上述構想，所述LCD計數顯示模塊包括附有信號轉換處理、計數器任意 置零起計、雙向可逆計數、公英制單位轉換及時鐘計時、MP3、計算功能轉換、
夜光和電源管理功能、數據存取和輸入輸出接口等。
根據上述構想，所述電池包括普通電池或可充電電池、其外殼附有開關、功能
按鍵、計算器按鍵，或可附有充電器和MP3耳機插孔和PC連接插孔。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
1、 本發明保證圈繞在光柵編碼輪軸的線(繩)絕對不與光柵編碼輪產生滑 動，即保證線(繩)的位移量與光柵編碼輪的角位移量同步，以實現準 確計數顯示。
2、 本發明采用大增大線(繩)與光柵編碼輪軸的摩擦力，使兩者的摩 擦力遠遠大于光柵編碼輪的慣性力，其是在光柵編碼輪軸上和線(繩)表面上
涂覆一層減震耐磨材料；并在光柵編碼輪的兩側的測量線的位移方向上附有導 線張力緩沖機構。
3、 本發明采用設置信號轉換處理單元電路，將圖像傳感器感測的測量 線位移信號處理轉換為二——十進制碼，并經LCD模塊計數譯碼顯示。
本發明的有益效果是，采用一種線(繩)，應用已公知的光電感測技 術原理，實現本發明的多功能化與實用性。
下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 圖1是本發明實施方式(一)的結構零件排列爆炸圖 圖la是本發明實施方式(二)的結構零件排列爆炸圖 圖2是本發明實施方式(一)的結構零件拆分示意圖 圖2a是本發明實施方式(二)的結構零件拆分示意圖 圖3、圖3a圖是本發明傳感單元示意圖 圖4、圖4a、是本發明二種實施方式電路原理框圖
圖中l.外殼，2.發條，3.發條架，4.收線輪，5.主動輪，6.中間齒輪，7.導線凸輪，8.壓線彈片，9.輪軸板，10.光柵編碼輪，10a.圖像傳感器ll.線路 板l， 11&線路板1&，12、 13.接受管，12a.LED燈，13a,棱透鏡，14. 15.發射 管，16.光柵輪圓錐頂，17.光柵輪圓錐頂彈簧，18.線路板2， 19.LCD模塊，20. 開關按鍵，21.上蓋，'22.解除鎖線按鈕，22&鎖線夾片，22b.鎖線彈簧，23.電 池外殼，24.電池，25.滑線腳，25&滑線腳"鎖定/滑動"片，25b.滑線腳鎖線 彈簧，26.拉線腳，26&拉線腳外套，26b.拉線腳擴充件滑動頂珠，26c.拉線腳 擴充件滑動頂珠彈簧，27.第一導線滾軸，27&第二導線滾軸，28.測量線，29. 擴充件固定腳，30.擴充件活動腳，I.信號數字轉換處理單元，12.計數單元， 13.mp單元，14.譯碼LCD顯示單元。
具體實施方式
(一)光柵編碼輪式
參照附圖l、圖2、圖3、圖4b，本發明的構造及電路實施如附圖所示有 收線機構；導線張力緩沖機構；滑線腳(25)、拉線腳(26)機構；測量線(28);
光柵編碼輪(10 ); LCD計數顯示模塊(19);電池(24);開關功能按鍵(20);
外殼(l);使用功能擴充附件(29、 30)等。
其工作過程是電池(24)由開關kl控制驅動LCD模塊(19)。拉線測量 時，測量線(28)由收線輪(4)跨過導線凸輪(7)、第一導線滾軸(27)、再 繞過光柵編碼輪軸(10)，跨過第二導線滾軸(27a)，經鎖線夾片22a拉出。測 量線(28)的一端固定在收線輪(4)，另一端由外力拉動拉線腳(26)牽引， 不斷地由收線輪(4)——^線凸輪(7) ^^第一導線滾軸(7)光柵 編碼輪軸(10) "~ 第二彈導線滾軸(27a) ^ 鎖線夾片(22a). ~~^依序 往外移動。此過程，由于測量線(28)的位移，帶動被圈繞的光柵編碼輪(10) 轉動，光柵編碼輪(10)兩側的光電管(12、 13、 14、 15)檢測光柵編碼輪的 轉動，并產生計數脈沖信號，經LCD計數顯示模塊(19)計數顯示，從而實現
無刻度數字顯示的測量。另外光柵輪設置一道光柵，而當實行"矢量計數"時 ——加減計數，需要有兩個相位互差"/2的脈沖計數信號，本發明由兩對光電管
裝在光柵編碼輪兩側錯開n /2的位置同樣實現。
具體實施方式
(二)圖像傳感器式
參照附圖la、圖2a、圖3a、圖4，本發明的構造及電路實施如附圖所示 有收線機構；導線張力緩沖機構；滑線腳(25)、拉線腳(26)機構；測量線(28);; 圖像傳感單元(10a ); LCD計數顯示模塊(19);電池(24);開關功能按鍵(20); 外殼(l);使用功能擴充附件(29、 30)等。
其工作過程與實施方式(一)基本相同，其是電池(24)由開關kl控制 驅動LCD模塊(19)。拉線測量時，測量線(28)由收線輪(4)跨過導線凸輪
(7)、第一導線滾軸(27)、再經圖像傳感器(10a)的下方，經鎖線夾片22a 拉出。測量線(28)的一端固定在收線輪(4)，另一端由外力拉動拉線腳(26) 牽引，不斷地由收線輪(4) -+導線凸輪(7)—第一導線滾軸(27)~~ 圖 像傳感器(10a)下方^ 鎖線夾片(22a)依序往外移動。此過程，圖像傳感器
(10a)感測測量線(28)的位移，[因圖像傳感器實際上是光電轉換器件，且 它可以感測二維位移變化，(即坐標x，y值的變化量——稱Ax，y).本發明利 用這個特點，通過設置信號轉換處理單元電路將Ax, y處理轉換為二——十進制 碼(BCD碼)并經LCD計數顯示模塊計數譯碼顯示]，經LCD計數顯示模塊(19) 計數顯示，從而實現無刻度數字顯示的測量。
上述兩種實施方案，當測量完畢時，按壓解鎖按鈕(22)，在發條(2)的 彈性能作用下驅動主動輪(5)，通過中間齒輪(6)帶動收線輪(4)收線。同 時導線凸輪(7)與收線輪(4)的外圓不完全齒輪"周速時序"配合，使測量 線(28)經導線凸輪(7)的凸輪槽實現軸向往復運動，并向收線輪(4)的集
線槽均勻排線。，
上述兩種實施方案中，我們知道，距離由兩點確定。在外殼(1)以外的測
量線(28)末端設有一拉線腳(26)和滑線腳(25)，滑線腳(25)可任意地滑 動或鎖定于伸出外殼的測量線(28)的任意位置；或可以固定于外殼(1)的邊 沿上，由拉腳線(26)和滑腳線(25)的相對位置確定測量距離。其工作過程 是沒有測量時，測量線(28)全部巻繞于收線輪(4)，只剩末端的滑腳線(25) 和拉腳線(26)露于外殼外，此時，兩腳相距為零距離；測量時，左手拿住巻 尺并把滑線腳(25)固定在外殼的邊沿同時清零;、右手拉動拉線腳(26)將測 量線(28)向目標距離拉動，而隨著右手對拉腳線(26)的拉動便與左手的滑 腳線(25)形成距離，此時計數顯示器所顯示的距離值便是拉腳線(26)與滑 腳線(25)的距離。
上述兩種實施方案中，當需要預先設定距離值時，按上述步驟，拉動拉腳 (26)，依據計數顯示所顯示的所需距離值，停止拉動測量線(28)，此時，滑 線腳(25)上的"鎖定/滑動"片(25a)自動鎖定測量線，由于此時測量線(28) 被固定，無法在滑線腳(25)中滑動，所以，滑線腳(25)與拉線腳(26)間 的距離被"鎖定"，從而實現了定距離(定長度)可反復丈量。且類據這一方法， 實現"盲點測量"。
上述兩種實施方案中，當測量線(28)的滑線腳(25)與拉線腳(26)配 上功能擴展附件(29、 30)時，存在著"空間占位"，在實現某些功能的測量時 需要減去兩個線腳的尺寸，為此本發明裝置設置了功能選擇按鍵，讓計數器自 動"超零起計"。如測量內徑時，假設兩個線腳在測量線(28)的位移方向上的 寬度尺寸各為2mm，則內徑應大于4mm才能測量，并且所測數值應加4mm, 這樣會由于忽略而造成損失。本發明通過設置功能選擇按鍵解決這一失誤，測
量時，滑動拉線腳外套(26a)，拉線擴充件(30)軸向伸出，并通過拉線腳擴 充件滑動頂珠(26b)頂緊固定，然后按功能鍵，選擇"內徑"即可。此操作也 可做畫曲線或圓操作。
上述兩種實施方案中，通過功能選擇按鍵實現電子表計時、MP3、計算器、 公英制轉換以及任意置零和倍光(夜光)顯示。
由于測量線是一根線或小繩，它的柔性及自由度決定其在工程上可以有很 大程度的實用功能可擴充。如用作重垂、畫圓、畫曲線、畫橢圓、測圓周、內 外直徑等等。
權利要求
1、一種數顯線卷尺，包括測量線、電池和外殼；其特征在于還包括收線機構，其設于外殼內；導線張力緩沖機構，其設于鄰近收線機構沿測量線被拉出外殼的方向；傳感單元，其設于導線張力緩沖機構的導線滾軸與鎖線夾片之間；LCD計數顯示模塊，其與該傳感單元相連，以顯示測量距離；滑線腳拉線腳機構，其設于外殼以外的測量線上及測量線的末端；其中，所述的測量線的一端固定在收線機構的收線輪上，經導線凸輪的凸輪槽、導線滾軸滑動以及經傳感單元產生測量線的位移計數信號，其另一端與拉線腳機構相連。
2、 、根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述測量線是一種無刻度 的線或小繩。
3、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述測量線至少為一種具 有合適的強度和彈性模量的纖維的線或小繩，或包括柔性的金屬絲。
4、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述收線機構包括發條(2)、發條架(3)、收線輪(4)設有內齒輪和外圓不完全齒輪、主動 輪(5)、中間齒輪(6)、壓線彈片(8)、輪軸板(9);發條(2)的外圓端與內圓端分別固定于發條架(3)及主動輪(5);收線 輪(4)的內齒輪與中間齒輪(6)、主動輪(5)配合并滑動于發條架(3)的外 圓面；壓線彈片(8)固定于外殼(1)的底板上，其圓弧端彈壓于收線輪(4)的集 線槽內；中間齒輪(6)嵌固于輪軸板(9);發條架(3)的底端固定于外殼(1)的 底板上。
5、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述導線張力緩沖機構包 括導線凸輪(7)、導線滾軸(27)、鎖線夾片(22a)、鎖線彈簧(22b)、解鎖按鈕(22);導線凸輪(7)、設于外殼的底板與輪軸板(9)之間并與收線輪(4)的不 完全齒輪配合；導線滾軸(27)分別設于光柵編碼輪的兩側或圖像傳感器的一邊； 鎖線夾片(22a)設于外殼(1)的底板的V型槽內與鎖線彈簧(22b)和解 鎖按鈕(22)配合。
6、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述滑線腳拉線腳機構包 括滑線腳(25)和拉線腳(26)并附有擴充件(30);其中，滑線腳(25)附有鎖定/滑動夾片(25a)、鎖線彈簧(25b);所述 拉線腳(26)固定在測量線的末端，該拉線腳拉動測量線相對滑線腳(25)移動。
7、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述傳感單元包括圖像傳 感器式、或包括光柵編碼輪式；其中a、圖像傳感器式附有圖像傳感器(10a)、棱透組合鏡(13a)、 LED 燈(12a);所述測量線(28)由導線張力緩沖機構張直于圖像傳感器(13a)下 方無接觸移動；b、光柵編碼輪式附有帶軸的光柵編碼輪(10)，其兩側設有光電發射管 (14、 15)、光電接受管(12、 13)，所述測量線(28)圈繞于光柵編碼輪軸上， 由導線張力緩沖機構張緊，摩擦帶動光柵編碼輪(10)轉動。
8、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于:所述LCD計數顯示模塊包 括附有信號轉換處理、計數器任意置零起計、雙向可逆計數、公英制單位轉 換及時鐘計時、MP3、計算功能轉換、夜光和電源管理功能、數據存取及輸入輸 出接口等。
9、 根據權利要求1所述的數顯線巻尺，其特征在于所述電池包括普通電池或 可充電電池、其外殼附有開關、功能按鍵、計算器按鍵，或可附有充電器和MP3 耳機插孔和PC連接插孔。
全文摘要
一種能夠方便地測量圓周、曲面和長度；也可做重垂、畫曲線、畫圓、橢圓和盲點測量的數顯線卷尺。它是用一根無刻度的、強度和彈性模量合適的線或繩代替傳統的金屬或非金屬帶作為測量體；通過它與光電傳感單元、數字信號處理計數單元及LCD顯示模塊、導線收線機構、滑線腳、拉線腳等機電單元組合，并把這些組合體設置于數顯線卷尺的外殼內。測量時，拉動拉線腳使其與滑線腳形成相對距離，經傳感計數，LCD顯示測量數據，這種數顯線卷尺還附有計時、MP3、計算器。
文檔編號G01B3/02GK101191715SQ20061015693
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月20日 優先權日2006年11月20日
發明者朱四林 申請人:朱四林
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
