基于加速度传感器的容器内液体体积的测量方法和装置的制造方法【
技术领域：
】[0001]本发明属于智能设备领域，涉及一种容器内液体体积的测量方法和装置，尤其涉及一种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量方法和装置。【
背景技术：
】[0002]水作为生命之源，是人们生存必不可少的物质，正确的饮水方式有助于人们保持健康，然而以前人们仅依靠自身感觉来喝水，无法直观的了解自己的饮水量，随着人们健康意识的增强与技术的进步，智能饮水设备开始受到人们的欢迎，其可以精确测量人们一天所摄取的水量，从而使人们可以合理规划自身的饮水量，同时该饮水数据又将成为整个大健康数据中的重要组成部分。但是在智能水杯领域，通常会利用流量计、电容法、超声波、称重量等方法去测量水量，然而这些方法并不具有普适性，它们只能在特定的应用场景下正常工作。【
发明内容】[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供一种简便的低成本的容器内液体体积的测量方法和装置，可以基于加速度传感器获得容器的姿态和运动状态，推算出容器内液体的体积或水量。[0004]-方面，本发明采用的技术方案包括一种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量方法，所述方法包括以下步骤：[0005]S10设置容器的姿态参数及储存该姿态参数的队列，定义识别容器倾斜使容器内液体能够流出容器开口的状态下的判别参数及其阈值范围，确定在该状态时容器姿态参数与容器内液体体积的映射关系，并且根据姿态参数队列数据定义和初始化姿态参数稳定时所需的稳定时间；[0006]S20基于采样周期，依次采集容器在倾斜状态时的姿态参数，然后插入到姿态参数队列；[0007]S30判断由当前的姿态参数队列中的数据计算的判别参数是否满足预定义的阈值范围，如果满足则执行下一步骤，否则返回到步骤S20;[0008]S40利用预先确定的容器姿态参数与容器内液体体积的映射关系，由当前的姿态参数队列数据计算容器内液体体积，然后初始化所述稳定时间并返回到步骤S20。[0009]作为上述方案的进一步改进，其中所述容器的姿态参数包括：加速度传感器的加速度向量与所述容器的竖直方向的夹角。[0010]作为上述方案的进一步改进，其中所述加速度传感器固定地设置在所述容器的底部。[0011]作为上述方案的进一步改进，其中所述容器为敞口容器。[0012]优选地，其中所述步骤S10包括：基于容器内液体流出边缘时最能够避免液体溢出的姿态和容器出水口，确定在容器倾斜使容器内液体能够流出容器开口的状态下容器姿态参数与容器内液体体积的映射关系[0013]进一步，其中所述步骤S10包括：标定曲率最大的容器敞口位置作为最能够避免液体溢出的姿态和容器出水口。[0014]作为上述方案的进一步改进，其中所述步骤S20包括：判断所述姿态参数队列是否已满，是则执行下一步骤，否则等待采样周期进行继续采样。[0015]作为上述方案的进一步改进，其中所述采样周期被设置为根据姿态参数队列数据的标准差而调整。[0016]优选地，其中所述采样周期被调整为动态地根据所述姿态参数队列数据的标准值的增大而减小。[0017]作为上述方案的进一步改进，其中所述步骤S30包括：计算采集的姿态参数队列数据的标准差，判断该标准差是否小于一预设的阈值，如果是则执行下一步骤，否则将所述稳定时间增加所述采样周期并返回到步骤S20。[0018]作为上述方案的进一步改进，其中所述步骤S10包括：初始化姿态参数稳定时所需的稳定时间为零；如果姿态参数队列数据的标准差小于一标准差阈值，则设置此时对应的时间为姿态参数稳定时间。[0019]作为上述方案的进一步改进，其中所述步骤S30包括：判断姿态参数的所述稳定时间是否处于第一阈值范围内，如果是则执行下一步骤，否则初始化所述稳定时间并返回到步骤S20。[0020]作为上述方案的进一步改进，其中所述步骤S10包括：定义在容器倾斜时容器内液体能够流出容器开口的状态下的姿态参数的第二阈值范围。[0021]优选地，其中所述步骤S30包括：计算所述判别参数包括采集的姿态参数队列数据的平均值，判断该平均值是否处于所述姿态参数的第二阈值范围内，如果是则执行下一步骤，否则初始化所述稳定时间并返回到步骤S20。[0022]另一方面，本发明采用的技术方案包括一种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量装置。所述装置包括与所述容器固定连接的加速度传感器和处理器模块，所述处理器模块配置为执行上述的方法。[0023]本发明的有益效果为：测量方案的普适性极强，可搭配不同材质、功能、形状和容量的容器，具有较强的通用性；只需要周期性地通过加速度传感器获取杯身倾斜角度来进行计算，电气元件的功耗极低；不需要依赖复杂的容器结构或测量工具，而且实现本方案所需元件的成本极低；根据本发明的测量装置可以与容器整合，结构紧凑，体积占用少；根据本发明的容器使用方便，而且在自然使用过程中即完成水量检测，无需特别的操作。【附图说明】[0024]图1所示为根据本发明的容器水量测量原理示意图；[0025]图2所示为根据本发明的实施例的优选方法流程图；[0026]图3所示为在根据本发明的实施例中的容器倾斜角度与容器水量的映射关系曲线图。【具体实施方式】[0027]以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。[0028]应注意到，本发明适用于测量能够倾斜达到出水临界位置的容器内的液体体积。敞口容器（例如是马克杯）和非敞口容器（例如是水瓶）只要达到所述位置，则可适用本发明的方案。在下列公开的多个实施例中，通过水杯的实施例进行方案描述，但应理解到其不限制本发明适用于其他公知的容器。[0029]根据本发明的方案是基于加速度传感器来实施。加速度传感器可以包括的3D加速度传感器、重力传感器、陀螺仪或其他公知的传感器。在根据本发明的实施例中，优选地采用3D加速度传感器。[0030]参照图1所示的水杯示意图，将一个3D加速度传感器固定地置于杯底或杯身上，用于实时测量杯子的姿态和运动状态。[0031]当水量不同时，3D加速度传感器可以测量到不同的杯身倾斜角度，通过杯身倾斜角度和水量的映射关系，即可以求解得到杯中的水量。[0032]然而，在怎样的情况下判定为用户的喝水动作成了本发明方案的关键所在。一个水杯可以是平放在桌面上，也可能是以不确定的姿态放置在杂物中；可能是用户拿起杯子喝水，也可能是用户正在拿着杯子行走；用户可能喝了一口水，也可能一口气喝掉大半杯甚至整杯水；用户拿起杯子可能是为了喝水，也可能是为了清洗一下杯子等情况。为解决以上问题，准确地识别出用户喝水的动作以及水杯中的水量，需要设计一套解决方案来识别饮水动作（容器倾斜达到出水临界位置时并稳定保持一段时间）。[0033]参照图2所示为根据本发明的实施例的方法流程图。所述方法主要由两部分组成，其中一部分是函数、参数和阈值范围的定义部分，另一部分是一个死循环，它持续不断地运行，当发现用户喝水动作完成时，将此时的水量输出。具体地参照附图，所述方法包括以下步骤：[0034]S101定义3D加速度向量与水杯竖直方向夹角为Θ;[0035]S102定义用于存储Θ的长度为N的队列S{N};[0036]S103定义S{N}的平均值函数为Avg(S{N});[0037]S104定义水量关于倾斜角度Θ的函数为ν〇1(θ);[0038]S105定义喝水时Θ不小于θ〇;[0039]S106定义Θ值稳定时，S{Ν}标准差小于Std。；[0040]S107定义t时刻S{N}队列的标准差为Std(t);[0041]S108定义Θ的稳定时间StableTime，初始化为0;[0042]S109定义采样周期关于Std(t)的函数为T(x);[0043]S110定义喝水时间介于TimeMin与TimeMax之间；[0044]S201读取Θ值，插入到队列S{N};[0045]S202判断队列S{N当前第1页1 2