基于红外测距方式的压力测试方法及系统与流程

1.本发明涉及压力测试领域，具体地，涉及一种基于红外测距方式的压力测试方法及系统，尤其是一种适用于儿童玩具的基于红外测试方式的压力测试方法及系统。


背景技术：

2.玩具是儿童的伴侣，目前市面上带有科普教育功能的玩具越来越多，例如儿童望远镜、高仿真汽车模型等，儿童在游戏这些玩具时，能够学习到很多基础知识。比如通过游玩或拆解汽车仿真模型，可以学习到基本的汽车驱动以及转向原理，了解汽车的基本结构等。一些儿童望远镜采用了透明的外壳，能够清楚的看见内部的结构，并且内部的透镜可以自由更换，儿童在玩这些玩具时，能够极大的培养儿童对物理知识的兴趣。
3.目前进行压力测试普遍使用压力传感器、压敏电阻或应变片等方式直接对力进行测试，其中，压力传感器进行压力测试精度较好，但是成本较高；而压敏电阻需要直接受力并且误差较大；应变片则必须要配合应变金属进行检测，因而普通测力的方式并不太适用于儿童玩具中。
4.在公开号为cn206178729u的中国专利文献中，公开了一种压力传感器组件以及采用该压力传感器组件的人机交互系统，压力传感器组件包括由上至下依次层叠的测量板、支撑环、基板以及设置在上述三者围成的传感器容置腔。传感器容置腔内设有多个压力传感器，压力传感器紧贴设置在测量板的底面上，且压力传感器的下端悬空在基板上方，每个压力传感器感应其相应区域测量板的形变并输出信号。但是该压力传感器组件结构较为复杂，成本较高，不适用于儿童玩具中，因此需要一种适用于儿童玩具的压力测试方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于红外测距方式的压力测试方法及系统。
6.根据本发明提供的一种基于红外测距方式的压力测试方法，包括：
7.距离测试步骤：控制红外发射单元发出红外信号，根据红外接收单元接收的红外信号，计算弹性缓冲物的形变量；
8.压力测试步骤：根据弹性缓冲物的形变量，结合弹性缓冲物的受力-形变关系，计算弹性缓冲物受到的压力。
9.优选的，所述红外发射单元和所述红外接收单元分别位于弹性缓冲物的两端，或者，所述红外发射单元和所述红外接收单元位于弹性缓冲物的一端，所述弹性缓冲物的另一端设置有反光层或者直接利用非黑色平面反射红外光。
10.优选的，所述弹性缓冲物上设置有接触传感器，距离测试包括以下子步骤：
11.步骤s1.1：接触传感器感应到按压操作，发出测量指令；
12.步骤s1.2：系统接收到测量指令，控制红外发射单元发射固定周期的红外信号，红外接收单元实时接收红外信号，系统根据接收到的红外信号计算出弹性缓冲物的形变量。
13.优选的，所述压力测试步骤中，根据实时计算的弹性缓冲物的形变量，计算出弹性缓冲物在形变过程中收到的压力变化，在最大形变量时计算出弹性缓冲物受到的最大压力。
14.优选的，在设定时间内所述接触传感器未感应到按压操作，或弹性缓冲物始终处于复位状态，则系统自动进入休眠状态。
15.根据本发明提供的一种基于红外测距方式的压力测试系统，包括：
16.距离测试模块：控制红外发射单元发出红外信号，根据红外接收单元接收的红外信号，计算弹性缓冲物的形变量；
17.压力测试模块：根据弹性缓冲物的形变量，结合弹性缓冲物的受力-形变关系，计算弹性缓冲物受到的压力。
18.优选的，所述红外发射单元和所述红外接收单元分别位于弹性缓冲物的两端，或者，所述红外发射单元和所述红外接收单元位于弹性缓冲物的一端，所述弹性缓冲物的另一端设置有反光层。
19.优选的，所述距离测试模块包括以下子模块：
20.模块m1.1：接收接触传感器受到按压时发出的测量指令；
21.模块m1.2：控制红外发射单元发射固定周期的红外信号，通过红外接收单元实时接收红外信号，根据接收到的红外信号计算出弹性缓冲物的形变量。
22.优选的，所述压力测试模块执行时，根据实时计算的弹性缓冲物的形变量，计算出弹性缓冲物在形变过程中收到的压力变化，在最大形变量时计算出弹性缓冲物受到的最大压力。
23.优选的，在设定时间内所述接触传感器未感应到按压操作，或弹性缓冲物始终处于复位状态，则系统自动进入休眠状态。
24.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
25.1、本发明采用红外测距方式进行压力测量，方法简单且安全，较使用压力传感器或压敏电阻或应变片的方式更加适用于儿童玩具中；
26.2、本发明采用的红外测距方式测量压力，使用成本较低；
27.3、本发明提供的测试方法中，系统在弹性缓冲物处于复位状态一段时间后进入到休眠模式，能够降低系统的功耗，延长使用时间。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为本发明实施例基于红外测距方式的压力测试方法的反射模式原理图；
30.图2为本发明实施例基于红外测距方式的压力测试方法的直射模式原理图
31.图3为本发明实施例采用反射模式的基于红外测距方式的压力测试方法中弹性缓冲物处于压缩状态时的示意图。
32.附图标记说明：
33.被测面1
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红外发射单元4
34.固定面2
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红外接收单元5
35.弹性缓冲物3
具体实施方式
36.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
37.本发明提供了一种基于红外测距方式的压力测试方法，包括：
38.距离测试步骤：控制红外发射单元4发出红外信号，通过红外接收单元5接收来自直射或反射的红外信号，计算弹性缓冲物3的形变量；弹性缓冲物3可以是弹簧，也可以是橡胶。
39.压力测试步骤：根据弹性缓冲物3的形变量，结合弹性缓冲物3的受力-形变关系，计算弹性缓冲物3受到的压力。
40.红外发射单元4和所述红外接收单元5分别位于弹性缓冲物3的两端，或者，所述红外发射单元4和所述红外接收单元5位于弹性缓冲物3的一端，所述弹性缓冲物3的另一端设置有反光层，红外发射单元4与红外接收单元5的位置可以根据使用需求进行调换。本实施例中红外接收单元接收反射红外信号的模式如图1所示，在弹性缓冲物3的两端分别固定有被测面1和固定面2，红外发射单元4和红外接收单元5均安装在固定面上，红外发射单元4发出的红外信号经过被测面1的反射后，被红外接收单元5接收。当被测面1受到按压后，弹性缓冲物3也因受到压力而发生形变，且受到的压力越大，形变越大，从而被测面1和固定面2之间的距离也随之发生变化，弹性缓冲物3的形变越大，被测面1和固定面2之间的距离越小，则从红外发射单元4发出红外信号到红外接收单元5接收到红外信号的间隔就越短，或者红外接收单元5接收到红外信号的进光量越少，根据红外接收单元5接收到红外信号的时间或红外接收单元5接收到红外信号的进光量，可以测出被测面1和固定面2的间距，从而得出弹性缓冲物3的形变量。
41.红外发射单元4和红外接收单元5可以位于弹性缓冲物的两侧，还可以位于弹性缓冲物的同一侧。本实施例中红外接收单元接收直射红外信号的模式如图2所示，在该模式中，根据从红外发射单元4发出红外信号到红外接收单元5接收到红外信号的间隔，测量出被测面1和固定面2的间距，从而得出弹性缓冲物3的形变量。
42.更为详细的，在弹性缓冲物3上设置有接触传感器，距离测试包括以下子步骤：
43.步骤s1.1：接触传感器感应到人的按压操作，发出测量指令；
44.步骤s1.2：系统接收到测量指令，控制红外发射单元4发射固定周期的红外信号，红外接收单元5实时接收红外信号，系统根据接收到的红外信号计算出弹性缓冲物3的形变量。例如红外发生单元的发射时间为5s，也可根据实际需求调整发射时间，红外接收单元5在5秒内可接受到红外信号，从而根据测得的红外信号计算5s内弹性缓冲物3的形变量。
45.设定弹性缓冲物3处于舒张状态时，被测面1与固定面2的间距为h，被测面1受到压力后，弹性缓冲物3受力发生形变，此时被测面1与固定面2的间距为h，如图3所示，则弹性缓冲物3受到的压力f计算过程如下：
46.f*α＝h-h
47.f＝(h-h)/α
48.α为弹性缓冲物3的弹性系数。
49.在压力测试时，根据实时计算的弹性缓冲物3的形变量，计算出弹性缓冲物3在形变过程中收到的压力变化，从而还原出弹性缓冲物3的受压过程，在最大形变量时计算出弹性缓冲物3受到的最大压力。
50.在设定时间内所述接触传感器未感应到按压操作，或弹性缓冲物5始终处于复位状态，则系统自动进入休眠状态。在弹性缓冲物3受到的外力撤去后，红外发射单元4持续工作一段时间，测量弹性缓冲物3是否持续处于复位状态，若是则系统进入休眠状态，反之则不进入。当弹性缓冲物因使用时间较长后，其复位状态发生了改变，此时通过判断接触传感器是否感应到压力控制系统的休眠状态，避免了系统长时间处于待机状态。
51.本实施例中还可以直接通过红外发射单元4与红外接收单元5之间的距离来判断是否感应到按压操作，并根据距离来测量弹性缓冲物3的形变量，从而测量按压力度的大小。
52.本发明还介绍了一种基于红外测距方式的压力测试系统，包括：
53.距离测试模块：控制红外发射单元4发出红外信号，根据红外接收单元5接收的红外信号，计算弹性缓冲物3的形变量，具体包括：
54.模块m1.1：接收接触传感器受到按压时发出的测量指令；
55.模块m1.2：控制红外发射单元4发射固定周期的红外信号，通过红外接收单元5实时接收红外信号，根据接收到的红外信号计算出弹性缓冲物3的形变量。
56.压力测试模块：根据弹性缓冲物3的形变量，结合弹性缓冲物3的受力-形变关系，计算弹性缓冲物3受到的压力。
57.所述红外发射单元4和所述红外接收单元5分别位于弹性缓冲物3的两端，或者，所述红外发射单元4和所述红外接收单元5位于弹性缓冲物3的一端，所述弹性缓冲物3的另一端设置有反光层。
58.所述压力测试模块执行时，根据实时计算的弹性缓冲物3的形变量，计算出弹性缓冲物3在形变过程中收到的压力变化，在最大形变量时计算出弹性缓冲物3受到的最大压力。
59.在设定时间内所述接触传感器未感应到按压操作，或弹性缓冲物5始终处于复位状态，则系统自动进入休眠状态。
60.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
61.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“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技术和简化描述，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技术的限制。
62.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。