平面或曲面曲线长度测量仪的设计实现

　　0　引言

　　服装图样和服装模特(静物)都有很多需要测量的曲线。现在测量其长度所使用的工具基本上是使用软尺。使用起来既不方便,又不能保证精度,严重的会造成各片合成时产生较大的误差,使得最终成品不能准确体现设计师的设计意图。

　　考虑到测量的具体对象,就不能采用常规的直接全部接触被测体的方法,设想采用在被测对象上移动传感器部件,从头到尾移动一遍,将该过程记录下来,就能够换算出移动轨迹的长度。

　　基于这一思想,测量仪采用光电传感技术,将长度信号转换为数字脉冲信号,用单片机来精确的计算、转换,最终将测量值显示出来。

　　1　曲线测量仪的实现原理

　　1.1　技术指标

　　根据实际需求,确定如下曲线测量仪的八项技术指标:

　　①随时校零;

　　②一个测量过程结束可以选择保持当前的测量数据,下一个测量过程开始时,可以选择进行数据累加;

　　③测量长度:100 cm;

　　④分辨力:0.2mm;

　　⑤测量精度:0.1%;

　　⑥电源:三节AAA碱性电池;

　　⑦功耗:连续工作60小时以上;

　　⑧环境:温度为0~40℃,湿度为80%RH;

　　1.2　传感器工作原理

　　传感器采用红外光电式传感器,工作原理如图1所示。接收端为双触发式,两个接收器间隔1mm,主要为检测挡光齿片的转动方向。

　　图中:中间的为挡光旋转片,齿与孔均匀分布,可以绕水平轴转动。

　　1.3　传感器的正反转判定

　　由接收管发来的信号有两个,分别为X1和X2。由于挡光齿与孔的均匀分布,使得这两个信号总是存在一个相位延迟,用这个延迟来判定挡光片的转动方向[1]。测量轮与挡光片直接摩擦传动,所以也就检测出了测量轮的转动方向。

　　用单片机来检测其中一个信号,在其下降沿检测另一个信号的电平。图2所示为转动方向与位置电平的关系。

　　1.4　主控单元

　　主控芯片为AT89C2051单片机,它有2 k字节的FLASH ROM,128字节的RAM,两个外部中断,两个定时器,一个串行通信接口,另有9个I/O接口[2]。完全可以满足功能要求。

　　1.5　硬件及软件设计

　　1.5.1　机械传动部分

　　测量仪机械传动组成结构如图3所示。前端的滚轮直接和被测量的曲线接触,也和后续的齿形轮接触,为防止出现滑动,在外侧挂硬胶圈,以增大以上两个接触面的摩擦力。齿形轮转动时,会遮挡光电传感器,从而产生脉冲输出,给单片机计数。

　　由于光电传感器的接收窗口有两个,所以当齿形轮正转和反转时,所产生的脉冲的前沿正好差了半个周期。这样可以方便的检测出正转和反转。