專利名稱:卷尺裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種卷尺裝置。
在日本實(shí)用新型NO.SHO51-71937，美國(guó)專利No.4161781(Hildebrandt)、No.4181959(Tateishi)、No.4181960(Tateishi等)、No.4316081(Washizuka)，和英國(guó)專利No.2102121(Souic Tapei)和No.2052745(Wines)中描述了一種電子卷尺設(shè)備，在這種設(shè)備中卷尺尺帶位置的數(shù)字讀出數(shù)據(jù)是與將卷尺尺帶位置作為輸入而進(jìn)行計(jì)算的能力結(jié)合在一起的。然而，上述參考資料給出的卷尺裝置均需要使用者進(jìn)行兩步關(guān)鍵性的操作，來顯示一個(gè)根據(jù)先前卷尺尺帶位置而計(jì)算的結(jié)果，並不能根據(jù)當(dāng)時(shí)的卷尺尺帶位置連續(xù)適時(shí)地更新其結(jié)果。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種卷尺裝置，該裝置包括一條可從卷尺盒中延伸出來的尺帶，尺帶上有位標(biāo);卷尺盒中的讀數(shù)裝置，在尺帶運(yùn)動(dòng)期間，位標(biāo)經(jīng)過該讀數(shù)裝置;第一處理器裝置它與讀數(shù)裝置相電連接以接收來自讀數(shù)裝置的電信號(hào)並產(chǎn)生指示尺帶延伸情況的輸出狀態(tài);對(duì)尺帶延伸情況提供可視顯示的可視讀出裝置;以及與可視讀出裝置和第一處理器裝置電連接的第二處理器裝置，該第二處理器裝置用于傳遞輸出狀態(tài)，在第一操作狀態(tài)中把表示實(shí)際尺帶延伸情況的信號(hào)傳給可視讀出裝置並響應(yīng)選擇器裝置轉(zhuǎn)到第二操作狀態(tài)，在該第二操作狀態(tài)中，通過使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的前一個(gè)延伸值進(jìn)行緊接著的實(shí)際尺帶延伸的計(jì)算，並將結(jié)果傳到可視讀出裝置。
根據(jù)尺帶的當(dāng)時(shí)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)算術(shù)計(jì)算的能力能提供一個(gè)“標(biāo)記”功能，即在尺帶被拉出一段等于或接近先前距離的倍數(shù)時(shí)，就使顯示器的標(biāo)志部分發(fā)亮。
本發(fā)明的另一方面是提供一種卷尺裝置，該裝置包括一條可從卷尺盒中延伸出來的尺帶，帶上有位標(biāo);卷尺盒中的讀數(shù)裝置，在尺帶運(yùn)動(dòng)期間，位標(biāo)經(jīng)過該讀數(shù)裝置;第一處理器裝置它與讀數(shù)裝置電連接以接收來自讀數(shù)裝置的電信號(hào)並產(chǎn)生指示尺帶延伸情況的輸出狀態(tài);可視讀出裝置;以及與可視讀出裝置和及第一處理器裝置電連接的第二處理器裝置，用于傳遞輸出狀態(tài)，它響應(yīng)選擇器裝置的操作，把尺帶當(dāng)時(shí)實(shí)際存在的延伸情況存入存儲(chǔ)器，繼而決定其后的尺帶實(shí)際延伸是否不是存入的尺帶延伸的整數(shù)倍而不大于一個(gè)預(yù)定的可允許的距離，并將這樣的關(guān)系顯示在可視讀出裝置上。
最好再包括這樣一個(gè)功能，即根據(jù)另一選擇器裝置的驅(qū)動(dòng)，第二處理器裝置將尺帶實(shí)際延伸部分除以2，並把結(jié)果輸出到可視讀出裝置。
本發(fā)明還有一個(gè)方面是提供一個(gè)卷尺裝置，該裝置包括一根可以從卷尺盒中延伸出來的尺帶，尺帶上有位標(biāo);卷尺盒中的讀數(shù)裝置，在尺帶運(yùn)動(dòng)期間，位標(biāo)經(jīng)過該讀數(shù)裝置;與讀數(shù)裝置電連接以接收來自讀數(shù)裝置的電信號(hào)並產(chǎn)生指示尺帶延伸情況的輸出狀態(tài)的處理器裝置;以及根據(jù)輸出狀態(tài)提供尺帶延伸情況的可視顯示的可視讀出裝置，其中，在卷尺盒伸出尺帶的一側(cè)上配有基準(zhǔn)位置，并且由于考慮到傳感器和基準(zhǔn)位置之間存在的偏差，或者是位標(biāo)的有效起始位置偏離尺帶的起始位置，微處理器裝置在產(chǎn)生輸出狀態(tài)時(shí)還校正從尺帶上讀取的信息。
現(xiàn)將參考附圖，僅以實(shí)例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方案，這些附圖是圖1為本發(fā)明卷尺裝置的方塊圖;
圖2是流程圖，說明了作為固件存在于構(gòu)成圖1卷尺裝置一部分的微處理器中的程序圖3是示意圖，說明構(gòu)成圖1卷尺裝置一部分的顯示器的順序狀態(tài);
圖4是本發(fā)明卷尺裝置外殼的示意側(cè)視圖。
附圖中，表示了一個(gè)與電子系統(tǒng)相結(jié)合的鋼卷尺裝置，能夠以數(shù)字方式給出按公制或英制單位測(cè)得的長(zhǎng)度讀數(shù)。雖然使用該卷尺裝置時(shí)的操作方式類似于普通鋼尺，但它能夠具有一些有助于使用者的新特點(diǎn)，例如幫助使用者在考慮到卷尺寬度的情況下對(duì)可見測(cè)量進(jìn)行自動(dòng)校正。
下面將結(jié)合圖1來描述所提出的測(cè)量方法。以鋼或其它的不可延展材料制成的尺帶1使用時(shí)是象普通的帶尺那樣受到拉簧5的控制，但在帶尺上除了印有通常的可見讀取距離刻度2之外，還印有相距成對(duì)的編碼位標(biāo)3、4。在此裝置的外殼6的內(nèi)部，借助發(fā)光二極管31照射尺帶1，通過透鏡7在光敏器陣列30上形成編碼位標(biāo)3、4的影象，安置此光敏器陣列，使它有著與成對(duì)的編碼位標(biāo)3、4相對(duì)應(yīng)的、成對(duì)的四個(gè)光敏區(qū)域。每個(gè)光敏區(qū)對(duì)著其編碼位標(biāo)的一小部分。在陣列30中的光敏器對(duì)與位標(biāo)3、4相對(duì)準(zhǔn)，這些位標(biāo)由印在尺帶上的標(biāo)記及間隔或?qū)挾炔坏鹊暮诎讌^(qū)間所定義，并且在光敏器上成象。尺帶1的移動(dòng)引起每個(gè)光敏器的光電平都隨與一各個(gè)光敏區(qū)相對(duì)應(yīng)的尺帶1的區(qū)域在黑白間變化而變化。經(jīng)過適宜的模擬處理，從光敏器輸出中產(chǎn)生四個(gè)二進(jìn)制信號(hào)，每一個(gè)代表了一個(gè)光敏區(qū)。信號(hào)的兩種狀態(tài)表示了與每一個(gè)光敏器相對(duì)應(yīng)的尺帶1上的黑白區(qū)域。尺帶1的運(yùn)動(dòng)引起二進(jìn)制信號(hào)隨編碼位標(biāo)3、4通過光敏器30而變化。
編碼位標(biāo)3、4的構(gòu)形和光敏器30間隔是這樣取定的，使得對(duì)于尺帶的每個(gè)位置，尺帶1的移動(dòng)增加量一次僅造成輸出量之一的狀態(tài)變化。滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)序列是公知的格雷編碼(Gray Codes)。此外，它還可這樣安置，使得移動(dòng)方向總能從輸出狀態(tài)的變化中推導(dǎo)出。檢測(cè)標(biāo)記所產(chǎn)生的狀態(tài)順序最好限定出一個(gè)或其它個(gè)別的路徑，所述路徑由一個(gè)本地狀態(tài)解碼器分辨成沿卷尺放置的絕對(duì)位置碼(APC)的偽隨機(jī)序列碼元中的m個(gè)系列的邏輯1或邏輯0碼元，此序列有著“窗口”特性，即任何一組m個(gè)連續(xù)碼元僅在該系列中出現(xiàn)一次。這樣，正如我們?cè)?985年11月28日遞交的共同待批申請(qǐng)No.8529360中所描述及要求保護(hù)的那樣，一組識(shí)別出的m個(gè)APC碼元定出了尺帶卷尺上的唯一位置。使用這種絕對(duì)位置編碼的一個(gè)好處是，一部分卷尺的損傷不會(huì)造成后面整個(gè)卷尺的報(bào)廢。
由圖1清楚地看出，傳感器陣列30的輸出送到模擬處理電路8，隨后送到一個(gè)CMOS數(shù)字處理邏輯電路9，這些都由一個(gè)單片的特定應(yīng)用集成電路(ASIC)10所完成，集成電路10在四位CMOS掩碼編程微處理器12的輸入接口11處提供了位置數(shù)據(jù)并從輸出接口13收到信息和指令，ASIC10的數(shù)字處理邏輯電路9包括一個(gè)本地狀態(tài)解碼器和一個(gè)APC二進(jìn)制序列解碼器，這兩者都是硬件邏輯電路，其操作比微處理器12快得多，因而即使尺帶快速運(yùn)動(dòng)，編碼位標(biāo)3、4也可被檢測(cè)到。微處理器12的結(jié)構(gòu)類似于普通的計(jì)算器型微處理器，而接口11、13在一個(gè)RAM固件14的控制下通過一個(gè)四位總線15與ALU16、累加器17、顯示器RAM18和2-4K的通用RAM19相連接。鍵盤21通過一個(gè)可以讀入12個(gè)鍵的輸入接口20和總線15相連。要顯示的輸出值從顯示器RAM18中被送到，可以方便地驅(qū)動(dòng)高達(dá)64段顯示的顯示驅(qū)動(dòng)器22，并且顯示在液晶顯示器23上。
光感測(cè)器30的工作部分70自然位于外殼6拉出尺帶的前面板72所限定的基準(zhǔn)位置71之后，或位于機(jī)殼前的用作測(cè)量始點(diǎn)的光標(biāo)塊之后。在確定顯示的數(shù)值時(shí)，微處理器12必須在通常的測(cè)量方式中修正這種相對(duì)位置偏移距離73，在“外殼包括在內(nèi)(case include)”的變換方式中也應(yīng)當(dāng)這樣做。當(dāng)尺帶上有著絕對(duì)位置編碼時(shí)，這樣做是特別重要的。此外，編碼器痕跡3、4的起點(diǎn)可以與距離刻度R2的起點(diǎn)距離開相應(yīng)于相對(duì)位置偏差73的距離。
參考圖2，ROM14中的固件將自起始狀態(tài)35開始，在步驟36中清除儲(chǔ)存在RAM19中的數(shù)據(jù)，然后返回。隨后在步驟37讀入當(dāng)時(shí)的尺帶位置數(shù)據(jù)的有效值，在步驟38考慮感測(cè)器位置與外殼6前部基準(zhǔn)位置之間的偏差，計(jì)算出要在顯示器23上以英制或公制單位顯示的尺帶位置，在步驟39以正常工作方式或缺席方式輸出位置數(shù)據(jù)到RAM顯示器18，并返回。
本發(fā)明提供了一種連續(xù)求和方式，它保證了長(zhǎng)度大于卷尺的長(zhǎng)度的測(cè)量中。一旦進(jìn)入求和方式，顯示器23示出在缺席方式的步驟39中將要送入RAM18的尺帶當(dāng)時(shí)延伸部分的數(shù)據(jù)。RAM18中的數(shù)值，一直系持到經(jīng)過了一個(gè)預(yù)定的時(shí)間或在ASIC芯片10所決定的新尺帶位置數(shù)值與鍵41壓下時(shí)的數(shù)值相差一個(gè)預(yù)定量為止。壓下求和鍵41這在步驟42將尺帶延伸部分的有效值存入RAM19，而在此步驟后，在步驟43從ASIC10讀入新的位置數(shù)據(jù)。在步驟44將ASIC的新的位置數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在RAM19中的伸展值相加求和，從而計(jì)算出尺帶的位置。在步驟46檢查是否已按下清除鍵48，諾并沒發(fā)生，則在步驟49，累加器子程序把結(jié)果輸出到顯示器RAM18并返回到步驟43。在RAM19的有關(guān)寄存器中儲(chǔ)存值在接通開關(guān)時(shí)已設(shè)置為0，而在求和鍵41的每一次相繼的操作中，此寄存器的內(nèi)容將增加由ASIC10所獲得的延伸值，這樣，獲得了幾次測(cè)量的累計(jì)總和，它包括了最后一次測(cè)量得到的現(xiàn)時(shí)的尺帶位置，此總和顯示在顯示器23上。一壓下清除鍵48，固件就產(chǎn)生返回到步驟36的指令，而RAM19中的數(shù)據(jù)則被清除掉，然后機(jī)器返回到缺席方式。
圖3示意地表明了顯示器23的效果。在最上一行，尺帶以缺席方式工作，顯示器23表明當(dāng)時(shí)的尺帶位置。在第二行，已壓下鍵41，顯示器23上的數(shù)值不變動(dòng)，而顯示器的顯示器區(qū)域50是變化的。在第三行，尺帶已由初始的5米延伸值返回到4.437米的延伸，這個(gè)移動(dòng)超出了顯示器RAM18空閑之間尺帶必須移過的預(yù)定距離。在步驟49把儲(chǔ)存的和現(xiàn)時(shí)的延伸值之和置入RAM18，顯示器讀出9.437米。
另一鍵51可使ROM14中的固件產(chǎn)生讓微處理器12以(標(biāo)記)(TAB)方式工作的指令。在步驟38計(jì)算的卷尺延伸值在步驟52中送入RAM19，鍵51的相繼操作將清除掉以前的數(shù)值并放入新的數(shù)值。在步驟53顯示器23的TAB選擇指示器62受到驅(qū)動(dòng)。隨后微處理器12在步驟54進(jìn)入從ASIC芯片10讀入數(shù)據(jù)的程序，在步驟55計(jì)算現(xiàn)時(shí)的尺帶延伸值，而在步驟56使現(xiàn)時(shí)的延伸值除以儲(chǔ)存的延伸值。如果在步驟57測(cè)試時(shí)結(jié)果是整數(shù)或與整數(shù)差別不大于限定值時(shí)，顯示器23的標(biāo)記指示器63在步驟58被驅(qū)動(dòng)，而在步驟59輸出位置數(shù)據(jù)。在步驟60，微處理器檢查是否已按下清除鍵48，如沒有按下，則返回到步驟54。結(jié)果，尺帶的延伸連續(xù)地表明在顯示器23上面且每當(dāng)延伸出的值是所儲(chǔ)存的標(biāo)記值的倍數(shù)時(shí)標(biāo)記指示器63便閃爍，這樣很容易例如以0.15米的間隔標(biāo)出隔段，以形成間隔的連接部分。松開清除鍵48后，固件在步驟60返回到步驟36，并且清除掉RAM19的有關(guān)部分，而指示器62熄滅。
累加器和標(biāo)記程序最好互不排斥，而是可以用ROM14中的固件共同執(zhí)行。
微處理器12的另一操作方式給出了一個(gè)“中心”功能。松開鍵65，在步驟66把現(xiàn)時(shí)位置的數(shù)值取半，而在步驟67把結(jié)果送到顯示器RAM18。在步驟68，固件繼續(xù)監(jiān)視尺帶位置并維持RAM18中和顯示器23上的數(shù)值直到尺帶在步驟69移過預(yù)定距離后為止。然后，固件返回到步驟37。
權(quán)利要求
1.一種卷尺裝置，該裝置包括一個(gè)卷尺盒；一條從卷尺盒中延伸出來並沿著其上帶有位置痕線的卷尺；卷尺盒中的讀數(shù)裝置，在卷尺移動(dòng)期間，位置痕線經(jīng)過該讀數(shù)裝置；與讀數(shù)裝置電連接以接收來自讀數(shù)裝置的電信號(hào)並產(chǎn)生一個(gè)指示該卷尺延伸尺寸的輸出的第一處理器裝置；對(duì)卷尺延伸尺寸提供可視顯示的可視讀出裝置；與可視讀出裝置及第一處理器裝置電連接的第二處理器裝置；以及確定選擇哪一種預(yù)先編好程序的計(jì)算方法的選擇器裝置，上述第二處理器裝置響應(yīng)于上述選擇器裝置而轉(zhuǎn)到第一操作狀態(tài)或第二操作狀態(tài)，第二處理器裝置在第一操作狀態(tài)把指示卷尺實(shí)際延伸尺寸的信號(hào)傳到可視讀出裝置，在第二操作狀態(tài)通過使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的上一個(gè)延伸值對(duì)表示緊接著的卷尺的實(shí)際延伸尺寸的信號(hào)起作用，並將結(jié)果傳到可視讀出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
的卷尺裝置，其中，在第二操作狀態(tài)，將表示一個(gè)延伸值的第一處理器的輸出存入存儲(chǔ)器;把當(dāng)時(shí)存在的卷尺實(shí)際延伸值加上那個(gè)存入的延伸值;並將它們的和傳到可視讀出裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的卷尺裝置，其中，將位置痕線編碼以確定沿著卷尺的絕對(duì)位置，用確定一個(gè)m個(gè)序列的標(biāo)記(其中各組m個(gè)碼元只出現(xiàn)一次)形成位置痕線，第一處理器裝置通過集合與m順序碼元相應(yīng)的值並逐次確定它們的位置而確定卷尺的延伸情況。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的卷尺裝置，其中，第一處理器裝置用硬線邏輯電路產(chǎn)生輸出狀態(tài)，而第二處理器裝置為一個(gè)具有用于確定上述操作狀態(tài)的固件結(jié)構(gòu)的微處理機(jī)。
5.一種卷尺裝置，該裝置包括一個(gè)卷尺盒;一條可從卷尺盒中延伸出來並沿著其上帶有位置痕線的卷尺;卷尺盒中的讀數(shù)裝置(在卷尺移動(dòng)期間，位置痕線經(jīng)過讀數(shù)裝置);與讀數(shù)裝置電連接以接收來自讀數(shù)裝置的電信號(hào)並產(chǎn)生一個(gè)指示卷尺已延伸出的尺寸的輸出狀態(tài)的第一處理器裝置;可視讀出裝置;與該可視讀出裝置電連接的第二處理器裝置;以及選擇器裝置，上述第二處理器裝置亦與第一處理器裝置電連接，以傳遞輸出狀態(tài)並響應(yīng)選擇器裝置的操作而把當(dāng)時(shí)存在的卷尺實(shí)際延伸情況存在存儲(chǔ)器，繼而確定緊接著的卷尺實(shí)際延伸是否與存入的卷尺延伸的整數(shù)倍的差別不大于一個(gè)預(yù)定的可允許的距離，然后指示出在可視讀出裝置上這樣一種關(guān)系的存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的卷尺裝置，其中，第二處理裝置把表示卷尺實(shí)際延伸的信號(hào)傳到可視讀出裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5的卷尺裝置，其中，當(dāng)再啟動(dòng)選擇器裝置時(shí)，第二處理器裝置將卷尺實(shí)際延伸部分除以2，並把結(jié)果輸出到可視讀出裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5的液尺裝置，其中，當(dāng)再啟動(dòng)選擇器裝置時(shí)，第二處理器裝置保存一個(gè)傳到可視讀出裝置的現(xiàn)有延伸值直到第二處理器裝置已確定卷尺從那個(gè)位置移動(dòng)了至少一個(gè)預(yù)定距離時(shí)為止。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的卷尺裝置，其中，在卷尺自其中延伸的卷尺盒的一側(cè)上備有基準(zhǔn)位置，並且或者由處理器裝置通過傳感器和基準(zhǔn)位置之間的偏移在產(chǎn)生輸出狀態(tài)時(shí)修正從卷尺讀到的數(shù)據(jù)，或者使位置痕線的起始位置偏移卷尺的起始位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的卷尺裝置，其中，對(duì)位置痕線編碼以確定沿著卷尺的絕對(duì)位置。
專利摘要
本發(fā)明提供一種卷尺裝置，包括一條可從卷尺盒中延伸出、上有位標(biāo)的尺帶；卷尺盒中的讀數(shù)裝置；第一處理器裝置，它與讀數(shù)裝置相連接收電信號(hào)并產(chǎn)生輸出；對(duì)尺帶延伸情況提供可視顯示的可視讀出裝置；及與可視讀出裝置和第一處理器連接的第二處理器，該第二處理器用于傳遞輸出狀態(tài)。該卷尺裝置使用類似于普通鋼尺，但有新特點(diǎn)，例如對(duì)可見測(cè)量進(jìn)行自動(dòng)校正。
文檔編號(hào)H03M1/30GK87102292SQ87102292
公開日1988年1月20日 申請(qǐng)日期1987年3月26日
發(fā)明者加萊斯·斯圖爾特·菲利浦 申請(qǐng)人:杜拉塞爾國(guó)際公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan