光栅数显测距仪的制作方法

本发明涉及测量
技术领域：
，特别涉及光栅数显测距仪。
背景技术：
：卷尺是日常生活中常用的工具，广泛应用于建筑和装修行业。卷尺主要由尺条、尺簧(盘式弹簧)、卷尺外壳三部分组成，所谓盘式弹簧，就是像旧式上链式钟表里的发条。当拉出尺条时，盘式弹簧被卷紧，产生向回卷的力，当松开尺条的拉力时，尺条就被盘式弹簧的拉力拉回。目前，为了实现卷尺的伸缩检测，有的厂家通过在卷尺中增加带有传动滚轮的光栅盘，不仅需要增加额外的传动滚轮，而且需要弹簧压紧尺条和传动滚轮，增大摩擦力来驱动传动滚轮的转动，从而导致卷尺的结构复杂，整机体积较大。可见，现有技术中存在着如何简化卷尺结构的技术问题。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种光栅数显测距仪，旨在解决如何简化卷尺结构的技术问题。为实现上述目的，本发明提出的一种光栅数显测距仪，所述光栅数显测距仪包括：卷尺、长度检测单元、显示屏和壳体；所述卷尺和所述长度检测单元设于所述壳体内部，所述显示屏设于所述壳体外表面；所述卷尺包括：尺条、滚轮和光栅尺，所述尺条紧密缠绕在所述滚轮圆周上，所述光栅尺集成于所述滚轮侧边缘；所述长度检测单元分别与所述光栅尺和所述显示屏连接。优选地，所述长度检测单元包括：光电器件、放大电路、整形电路和第一处理器；所述光电器件的第一端与所述光栅尺连接；所述光电器件的第二端与所述放大电路的第一端连接；所述放大电路的第二端与所述整形电路的第一端连接；所述整形电路的第二端与所述第一处理器的第一端连接；所述第一处理器的第二端与所述显示屏连接。优选地，所述光电器件的第一端设有u形槽，在所述u形槽的两个侧壁上分别设有相对的通孔，所述光栅尺部分设置在所述u形槽之间与所述通孔对应的位置。优选地，所述长度检测单元还包括：机械编码器，所述机械编码器与所述滚轮连接。优选地，所述光栅数显测距仪还包括：激光测距单元；所述激光测距单元包括：激光发射器和第二处理器，所述第二处理器分别与所述激光发射器和所述显示屏连接。优选地，所述光栅数显测距仪还包括：模式切换按键和控制电路；所述模式切换按键设于所述壳体外表面，所述控制电路设于所述壳体内部，所述模式切换按键与所述控制电路的输入端连接；所述控制电路的输出端分别与所述激光测距单元和所述长度检测单元连接。优选地，所述光栅数显测距仪还包括：盖板；所述盖板设于所述长度检测单元与所述激光测距单元之间。优选地，所述光栅数显测距仪还包括：扬声器，所述扬声器分别与所述第一处理器和所述第二处理器连接。优选地，所述卷尺还包括：尺钩，所述尺钩设于所述尺条头部。优选地，所述光栅数显测距仪还包括：制动杆和制动按钮；所述制动杆设于所述壳体内部，所述制动按钮设于所述壳体外部，所述制动杆分别与所述尺条和所述制动按钮连接。在本发明中，光栅数显测距仪包括：卷尺、长度检测单元、显示屏和壳体；所述卷尺和所述长度检测单元设于所述壳体内部，所述显示屏设于所述壳体外表面；所述卷尺包括：尺条、滚轮和光栅尺，所述尺条紧密缠绕在所述滚轮圆周上，所述光栅尺集成于所述滚轮侧边缘；所述长度检测单元分别与所述光栅尺和所述显示屏连接。由于将光栅尺集成于尺条的滚轮上，尺条拉伸直接驱动光栅尺的转动，避免了增加其它从属驱动轮，简化了光栅数显测距仪的机械结构，有效减小了测距仪的系统体积，同时无需设置压紧尺条和从属驱动轮的弹簧，避免了弹簧的摩擦打滑导致的测量误差，进而提高了测距的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明光栅数显测距仪第一实施例的功能模块图；图2为本发明光栅数显测距仪一实施例的卷尺和长度检测单元结构示意图；图3为本发明光栅数显测距仪第二实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10卷尺80制动杆20长度检测单元90制动按钮30显示屏101尺条40壳体102滚轮50激光测距单元103光栅尺60模式切换按键104尺钩70盖板本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种光栅数显测距仪，其中，图1为本发明光栅数显测距仪第一实施例的功能模块图，图2为本发明光栅数显测距仪一实施例的卷尺和长度检测单元结构示意图。请详细参阅图1至图2，所述光栅数显测距仪包括：卷尺10、长度检测单元20、显示屏30和壳体40；所述卷尺10和所述长度检测单元20设于所述壳体40内部，所述显示屏30设于所述壳体40外表面；所述卷尺10包括：尺条101、滚轮102和光栅尺103，所述尺条101紧密缠绕在所述滚轮102圆周上，所述光栅尺103集成于所述滚轮102侧边缘；所述长度检测单元20分别与所述光栅尺103和所述显示屏30连接。可以理解的是，所述尺条101通常为钢片，所述长度检测单元20分别与所述卷尺10和所述显示屏30连接，当所述卷尺10拉伸时，通过所述长度检测单元20检测所述卷尺10的拉伸长度，并通过所述显示屏30展示检测结果，无需用户在尺条101上人工读取刻度，提高了用户体验。需要说明的是，由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅，所述光栅尺103包括一对光栅副中的主光栅(标尺光栅)和副光栅(指示光栅)，指示光栅固定在所述滚轮102侧边缘，不能移动，而标尺光栅灵活安装在所述滚轮102侧边缘，能够移动，当标尺光栅和指示光栅进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间或明暗相间的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。通过所述长度检测单元20检测条纹数量，能够计算标尺光栅和指示光栅之间的相对位移，即所述光栅尺103转动的长度。光栅尺103的测量精度与光栅的密度成正比，卷尺10上丝印的刻度最小为1mm，卷尺10滚轮102直径d为60mm，则滚轮102圆周长为π*d＝188mm，为了使所述光栅尺103的测量精度与卷尺10读数精度一致，在滚轮102圆周上均匀分布188个光栅，则所述光栅尺103的测量精度为1mm。当然，为了提高测量精度，本实施例还将增大所述光栅尺103的密度。应当理解的是，所述尺条101通过尺簧紧密缠绕在所述滚轮102圆周上，所述滚轮102具有左右两个圆形侧边缘，将所述滚轮102的任意一个侧边缘向外延长，在该侧边缘上集成所述光栅尺103，所述光栅尺103可以集成于该侧边缘的内侧或者外侧，本实施例对此不加以限制。由于所述尺条101通过尺簧紧密缠绕在所述滚轮102圆周上，当拉动所述尺条101时，所述滚轮102随着所述尺条101的运动而转动，当放开所述尺条101，所述尺条101将在所述尺簧的弹簧张力作用下回卷，所述滚轮102相应的反向转动，由于尺簧弹力基本保持一致，可认为所述尺条101的拉伸长度等于所述滚轮102的转动距离。所述光栅尺103集成于所述滚轮102侧边缘上，从而所述滚轮102带动所述光栅尺103转动，因此，所述光栅尺103转动的长度直接对应所述尺条101拉伸的长度。在具体实现中，所述尺条101具有柔韧性，故而，可测量直线距离，也可测量曲线长度。所述长度检测单元20分别与所述光栅尺103和所述显示屏30连接，所述长度检测单元20检测所述光栅尺103转动的长度，从而获得所述尺条101拉伸的长度，并将所述尺条101拉伸的长度通过所述显示屏30进行展示，以实现测距。在本实施例中，光栅数显测距仪包括：卷尺10、长度检测单元20、显示屏30和壳体40；所述卷尺10和所述长度检测单元20设于所述壳体40内部，所述显示屏30设于所述壳体40外表面；所述卷尺10包括：尺条101、滚轮102和光栅尺103，所述尺条101紧密缠绕在所述滚轮102圆周上，所述光栅尺103集成于所述滚轮102侧边缘；所述长度检测单元20分别与所述光栅尺103和所述显示屏30连接。由于将光栅尺103集成于尺条101的滚轮102上，尺条101拉伸直接驱动光栅尺103的转动，避免了增加其它从属驱动轮，简化了光栅数显测距仪的机械结构，有效减小了测距仪的系统体积，同时无需设置压紧尺条101和从属驱动轮的弹簧，避免了弹簧的摩擦打滑导致的测量误差，进而提高了测距的可靠性。参照图3，图3为本发明光栅数显测距仪第二实施例的结构示意图，基于图2所示的第一实施例，提出本发明光栅数显测距仪第二实施例。在本实施例中，所述长度检测单元20包括：光电器件、放大电路、整形电路和第一处理器；所述光电器件的第一端与所述光栅尺103连接；所述光电器件的第二端与所述放大电路的第一端连接；所述放大电路的第二端与所述整形电路的第一端连接；所述整形电路的第二端与所述第一处理器的第一端连接；所述第一处理器的第二端与所述显示屏30连接。可以理解的是，为了对所述光栅尺103的转动长度进行检测，将在所述长度检测单元20中设置光电器件、放大电路、整形电路和第一处理器，所述光电器件的第一端与所述光栅尺103连接，将所述光栅尺103转动所产生的莫尔条纹转换为正弦波变化的电信号，所述放大电路将光电器件转换得到的电信号放大到需要的幅度值且保持信号变化规律不变，所述整形电路对放大后的信号进行整形，获得两路有相位差的脉冲信号，一个莫尔条纹对应两个有相位差的脉冲信号，所述第一处理器通过识别脉冲信号的个数计算所述光栅尺103的转动长度，通过比较该两路脉冲信号的相位差判断所述光栅尺103的转动方向，从而根据所述光栅尺103的转动长度和转动方向获得所述光栅尺103的总转动长度。所述第一处理器还与所述显示屏30连接，从而将所述光栅尺103的总转动长度通过所述显示屏30进行展示。进一步地，所述光电器件的第一端设有u形槽，在所述u形槽的两个侧壁上分别设有相对的通孔，所述光栅尺103部分设置在所述u形槽之间与所述通孔对应的位置。需要说明的是，所述光电器件固定于所述壳体40内，所述光电器件的第一端设有u形槽，在所述u形槽的两个侧壁上分别设有相对的通孔，所述光栅尺103部分设置在所述u形槽之间与所述通孔对应的位置，所述光栅尺103转动时，所述光电器件检测所述光栅尺103通过所述通孔的莫尔条纹，从而准确地检测所述光栅尺103相对所述通孔处的相对位移，即为所述光栅尺103的转动长度。进一步地，所述长度检测单元20还包括：机械编码器；所述机械编码器的第一端与所述滚轮102连接，所述机械编码器的第二端与所述第一处理器的第一端连接。应当理解的是，光栅测量为非接触测量，工作时不会产生物理磨损，理论上来说滚轮102使用寿命较长。当然，本实施例可采用机械编码器式滚轮102，所述长度检测单元20还设有机械编码器，所述机械编码器与所述滚轮102连接，当所述尺条101被拉伸时，带动所述滚轮102转动，所述机械编码器检测所述滚轮102转动的距离，从而获得所述尺条101的拉伸长度，并将所述尺条101的拉伸长度传输至所述第一处理器，以使所述第一处理器传输至所述显示屏30，以对所述拉伸长度进行展示。进一步地，所述光栅数显测距仪还包括：激光测距单元50；所述激光测距单元50包括：激光发射器和第二处理器，所述第二处理器分别与所述激光发射器和所述显示屏30连接。需要说明的是，普通钢卷尺10的量程一般在5米左右，而用户的测量对象有可能超过钢卷尺10的量程，从而无法测量或者增加测量难度。本实施例在所述光栅数显测距仪中集成所述激光测距单元50，可将测量量程延长至50米甚至200米，扩大了用户的使用范围。所述激光发射器从出发点向目标点发射并接收调制光波，所述第二处理器根据该调制光波的传播速度和接收时间测定出发点至目标点之间的距离，所述第二处理器还将测定出的距离传输至所述显示屏30，以通过所述显示屏30进行展示。进一步地，所述光栅数显测距仪还包括：模式切换按键60和控制电路；所述模式切换按键60设于所述壳体40外表面，所述控制电路设于所述壳体40内部，所述模式切换按键60与所述控制电路的输入端连接；所述控制电路的输出端分别与所述激光测距单元50和所述长度检测单元20连接。应当理解的是，激光测距由于近处存在盲区，通常最近测量范围在50mm以上，而且激光测距仪受目标板材料、目标板颜色、环境温湿度和环境光强等因素的影响较大，在测量中可能达不到较高的精度，为此本实施例通过将卷尺测距和激光测距相结合构成所述光栅数显测距仪，以兼顾短距离高精度测量和长距离测量，提高了用户使用便利性。在近距离或者精度要求到1mm时，用户可以用卷尺10进行测量，也避免了激光测距单元50近处测量盲区和测量精度的问题。可以理解的是，为了实现在卷尺测距和激光测距之间进行切换，本实施例设置有模式切换按键60和控制电路，用户通过按压模式切换按键60将所述光栅数显测距仪的工作模式切换至卷尺测距模式，控制电路向相应的长度检测单元20发出指令，从而控制长度检测单元20进行长度检测；用户通过按压模式切换按键60将所述光栅数显测距仪的工作模式切换至激光测距模式，控制电路向相应的激光测距单元50发出指令，从而控制激光测距单元50进行长度检测。进一步地，所述光栅数显测距仪还包括：盖板70；所述盖板70设于所述长度检测单元20与所述激光测距单元50之间。需要说明的是，所述光栅数显测距仪还将在所述长度检测单元20与所述激光测距单元50之间设置盖板70，所述盖板70上设有与所述长度检测单元20与所述激光测距单元50相适配的凸出部，例如，所述激光测距单元50上设有一圆孔，所述盖板70在与该圆孔相对应的位置设有直径匹配的圆柱，从而将盖板70上的该圆柱嵌入激光测距单元50上的该圆孔内，以实现对所述激光测距单元50与所述盖板70进行限位，保证结构的稳定性。进一步地，所述光栅数显测距仪还包括：扬声器，所述扬声器分别与所述第一处理器和所述第二处理器连接。可以理解的是，所述第一处理器或者所述第二处理器检测的测距结果可通过所述显示屏30进行展示，也可通过所述扬声器进行语音播报，提高用户获知测距结果的便捷性。进一步地，所述卷尺10还包括：尺钩104，所述尺钩104设于所述尺条101头部。应当理解的是，所述尺钩104设于所述尺条101头部，在测距时用于将所述尺条101固定于测量起点，提高测距准确性。进一步地，所述光栅数显测距仪还包括：制动杆80和制动按钮90；所述制动杆80设于所述壳体40内部，所述制动按钮90设于所述壳体40外部，所述制动杆80分别与所述尺条101和所述制动按钮90连接。需要说明的是，所述制动按钮90和所述制动杆80能够限制所述尺条101的拉伸速度，并将所述尺条101卡在特定的长度，以防止测距过程中尺条101收缩，影响测量结果。在本实施例中，所述光栅数显测距仪还包括激光测距单元50，在短距离测量、曲线长度测量或者精度要求到1mm时，用户可以用卷尺10进行测量，长距离测量时，可采用激光测距，将卷尺测距和激光测距相结合，极大地提高了用户测距的便利性。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12