一種基于加速度傳感器的容器內液體體積的測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于智能設備領域，涉及一種容器內液體體積的測量裝置，尤其涉及 一種基于加速度傳感器的容器內液體體積的測量裝置。
【背景技術】
[0002] 水作為生命之源，是人們生存必不可少的物質，正確的飲水方式有助于人們保持 健康，然而以前人們僅依靠自身感覺來喝水，無法直觀的了解自己的飲水量，隨著人們健康 意識的增強與技術的進步，智能飲水設備開始受到人們的歡迎，其可以精確測量人們一天 所攝取的水量，從而使人們可以合理規劃自身的飲水量，同時該飲水數據又將成為整個健 康大數據中的重要組成部分。但是在智能水杯領域，通常會利用流量計、電容法、超聲波、稱 重量等方法去測量水量，然而這些方法并不具有普適性，它們只能在特定的應用場景下正 常工作。 【實用新型內容】
[0003] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種簡便的低成本的容器內液體體積的 測量裝置，可以基于加速度傳感器獲得容器的姿態和運動狀態，推算出容器內液體的體積 或水量。
[0004] 本實用新型采用的技術方案包括一種基于加速度傳感器的容器內液體體積的測 量裝置，所述測量裝置包括:與所述容器固定連接的加速度傳感器;采集單元，用于采集所 述加速度傳感器的數據并轉換為容器在傾斜狀態時的姿態參數;存儲單元，用于儲存容器 傾斜使容器內液體能夠流出容器開口時的姿態參數與容器內液體體積的映射關系數據，并 且用于提供姿態參數隊列以儲存實時采集的容器在傾斜狀態時的姿態參數;處理單元，用 于根據實時的姿態參數隊列數據，確定容器傾斜使容器內液體能夠流出容器開口時的容器 內液體體積。
[0005] 作為所述方案的進一步改進，其中所述加速度傳感器包括:3D加速度傳感器、重力 傳感器或陀螺儀。
[0006] 作為所述方案的進一步改進，其中所述姿態參數包括:加速度傳感器的加速度向 量與所述容器的豎直方向的夾角。
[0007] 作為所述方案的進一步改進，其中所述加速度傳感器固定地設置在所述容器的底 部。替代地，其中所述加速度傳感器固定地設置在所述容器的側部。
[0008] 優選地，其中所述容器為敞口容器。
[0009] 作為所述方案的進一步改進，其中所述處理單元包括:狀態穩定判斷模塊，用于判 斷姿態參數隊列中的姿態參數數據的標準差值是否小于預設的閾值，如果是則確定當前容 器傾斜達到容器內液體能夠流出容器開口的狀態并且記錄該狀態的持續時間，否則觸發所 述采集單元繼續工作。
[0010] 作為所述方案的進一步改進，其中所述處理單元包括:運算模塊，所述運算模塊在 所述持續時間處于預設的閾值范圍內時，利用預存的姿態參數與容器內液體體積的映射關 系數據，對當前姿態參數隊列中的姿態參數的平均值實時計算所述容器內液體體積。
[0011] 作為所述方案的進一步改進，所述測量裝置還包括通信單元，所述通信單元通過 本地和/或遠程的方式傳輸所述采集單元的數據。
[0012] 優選地，所述通信單元還通過本地和/或遠程的方式傳輸所述處理單元計算得到 的容器內液體體積結果。
[0013] 本實用新型的有益效果為:測量方案的普適性極強，可搭配不同材質、功能、形狀 和容量的容器，具有較強的通用性；只需要周期性地通過加速度傳感器獲取杯身傾斜角度 來進行計算，電氣元件的功耗極低;不需要依賴復雜的容器結構或測量工具，而且實現本方 案所需元件的成本極低;根據本實用新型的測量裝置可以與容器整合，結構緊湊，體積占用 少;根據本實用新型的容器使用方便，而且在自然使用過程中即完成水量檢測，無需特別的 操作。
【附圖說明】
[0014] 圖1所示為根據本實用新型的容器水量測量原理示意圖；
[0015] 圖2所示為根據本實用新型的實施例的測量裝置框圖；
[0016] 圖3所示為根據本實用新型的測量裝置的處理單元所實施的方法流程圖；
[0017] 圖4所示為在根據本實用新型的實施例中的容器傾斜角度與容器水量的映射關系 曲線圖。
【具體實施方式】
[0018] 以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行 清楚、完整的描述，以充分地理解本實用新型的目的、方案和效果。需要說明的是，在不沖突 的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。除非另有定義，本文所使用 的所有的技術和科學術語與本技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文說明書中所 使用的術語只是為了描述具體的實施例，而不是為了限制本實用新型。
[0019] 應注意到，本實用新型適用于測量能夠傾斜達到出水臨界位置的容器內的液體體 積。敞口容器(例如是馬克杯)和非敞口容器(例如是水瓶）只要達到所述位置，則可適用本 實用新型的方案。在下列公開的多個實施例中，通過水杯的實施例進行方案描述，但應理解 到其不限制本實用新型適用于其他公知的容器。
[0020] 根據本實用新型的方案是基于加速度傳感器來實施。加速度傳感器可以包括的3D 加速度傳感器、重力傳感器、陀螺儀或其他公知的傳感器。在根據本實用新型的實施例中， 優選地采用3D加速度傳感器。
[0021] 參照圖1所示的水杯示意圖，將一個3D加速度傳感器固定地置于杯底或杯身上，用 于實時測量杯子的姿態和運動狀態。當水量不同時，3D加速度傳感器可以測量到不同的杯 身傾斜角度，通過杯身傾斜角度和水量的映射關系，即可以求解得到杯中的水量。然而，在 怎樣的情況下判定為用戶的喝水動作成了本實用新型方案的關鍵所在。一個水杯可以是平 放在桌面上，也可能是以不確定的姿態放置在雜物中；可能是用戶拿起杯子喝水，也可能是 用戶正在拿著杯子行走;用戶可能喝了一口水，也可能一口氣喝掉大半杯甚至整杯水;用戶 拿起杯子可能是為了喝水，也可能是為了清洗一下杯子等情況。為解決以上問題，準確地識 別出用戶喝水的動作以及水杯中的水量，需要設計一種測量設備來識別飲水動作（容器傾 斜達到出水臨界位置時并穩定保持一段時間），然后根據水杯在該狀態下的傾斜角度計算 水量。
[0022]圖2所示為根據本實用新型的實施例的測量裝置框圖。所述測量裝置包括3D加速 度傳感器、采集單元、存儲單元和處理單元，可選地還可以包括通信單元。采集單元采集所 述加速度傳感器的數據并轉換為容器在傾斜狀態時的角度參數，例如是3D加速度傳感器識 別的重力加速度向量與水杯的豎直方向的夾角。存儲單元用于儲存水杯傾斜使達到飲水姿 態時的角度參數與水杯此時水量的映射數據表或映射函數。
[0023]例如現有一個內徑為10厘米，內高為15厘米的敞口水杯（馬克杯）。可以利用筒量 等工具，將不同量的水倒入需要進行標定的水杯，然后慢慢地將水杯傾斜。傾斜到杯中水面 恰好與杯口持平時，通過安裝在杯底或杯身上的3D加速度傳感器測量此時水杯與重力方向 的夾角。此夾角與此時的水量則形成一對數據。從〇ml到杯子總容量的所有水量，全部執行 以上操作，則可以得到一個如圖4所示的杯身傾斜角度與水量的映射關系曲線。當需要通過 3D加速度傳感器測量杯中水量時，通過此映射關系逆推出當前水量即可。以下為杯身傾斜 角度與水量的映射關系數據表1:
[0024]表 1
[0026]在本實施例中，存儲單元還提供數據隊列，以儲存實時采集的喝水動作時水杯的 傾斜角度數據。在一個具體的實施例中，采集單元和存儲單元可以采用集成電路、芯片或低 功耗電子元器件來實施。處理單元與所述采集單元和存儲單元連接，處理數據運算。具體 地，處理單元可以實施為微處理器，并且配置為:判斷實時采集的角度參數隊列中的數據的 標準差值是否小于預設的閾值，如果是則確定水杯處于喝水動作狀態并且記錄該狀態的持