一种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于智能设备领域，涉及一种容器内液体体积的测量装置，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健 康大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。 【实用新型内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种简便的低成本的容器内液体体积的 测量装置，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] 本实用新型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，所述测量装置包括:与所述容器固定连接的加速度传感器;采集单元，用于采集所 述加速度传感器的数据并转换为容器在倾斜状态时的姿态参数;存储单元，用于储存容器 倾斜使容器内液体能够流出容器开口时的姿态参数与容器内液体体积的映射关系数据，并 且用于提供姿态参数队列以储存实时采集的容器在倾斜状态时的姿态参数;处理单元，用 于根据实时的姿态参数队列数据，确定容器倾斜使容器内液体能够流出容器开口时的容器 内液体体积。
[0005] 作为所述方案的进一步改进，其中所述加速度传感器包括:3D加速度传感器、重力 传感器或陀螺仪。
[0006] 作为所述方案的进一步改进，其中所述姿态参数包括: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。
[0007] 作为所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。替代地，其中所述加速度传感器固定地设置在所述容器的侧部。
[0008] 优选地，其中所述容器为敞口容器。
[0009] 作为所述方案的进一步改进，其中所述处理单元包括:状态稳定判断模块，用于判 断姿态参数队列中的姿态参数数据的标准差值是否小于预设的阈值，如果是则确定当前容 器倾斜达到容器内液体能够流出容器开口的状态并且记录该状态的持续时间，否则触发所 述采集单元继续工作。
[0010] 作为所述方案的进一步改进，其中所述处理单元包括:运算模块，所述运算模块在 所述持续时间处于预设的阈值范围内时，利用预存的姿态参数与容器内液体体积的映射关 系数据，对当前姿态参数队列中的姿态参数的平均值实时计算所述容器内液体体积。
[0011] 作为所述方案的进一步改进，所述测量装置还包括通信单元，所述通信单元通过 本地和/或远程的方式传输所述采集单元的数据。
[0012] 优选地，所述通信单元还通过本地和/或远程的方式传输所述处理单元计算得到 的容器内液体体积结果。
[0013] 本实用新型的有益效果为: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;根据本实用新型的测量装置可以与容器整合，结构紧凑，体积占用 少;根据本实用新型的容器使用方便，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】
[0014] 图1所示为根据本实用新型的容器水量测量原理示意图；
[0015] 图2所示为根据本实用新型的实施例的测量装置框图；
[0016] 图3所示为根据本实用新型的测量装置的处理单元所实施的方法流程图；
[0017] 图4所示为在根据本实用新型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】
[0018] 以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行 清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、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，而不是为了限制本实用新型。
[0019] 应注意到，本实用新型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 实用新型的方案。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 到其不限制本实用新型适用于其他公知的容器。
[0020] 根据本实用新型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。在根据本实用新型的实施例中， 优选地采用3D加速度传感器。
[0021] 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。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。然而，在 怎样的情况下判定为用户的喝水动作成了本实用新型方案的关键所在。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，需要设计一种测量设备来识别饮水动作（容器倾 斜达到出水临界位置时并稳定保持一段时间），然后根据水杯在该状态下的倾斜角度计算 水量。
[0022]图2所示为根据本实用新型的实施例的测量装置框图。所述测量装置包括3D加速 度传感器、采集单元、存储单元和处理单元，可选地还可以包括通信单元。采集单元采集所 述加速度传感器的数据并转换为容器在倾斜状态时的角度参数，例如是3D加速度传感器识 别的重力加速度向量与水杯的竖直方向的夹角。存储单元用于储存水杯倾斜使达到饮水姿 态时的角度参数与水杯此时水量的映射数据表或映射函数。
[0023]例如现有一个内径为10厘米，内高为15厘米的敞口水杯（马克杯）。可以利用筒量 等工具，将不同量的水倒入需要进行标定的水杯，然后慢慢地将水杯倾斜。倾斜到杯中水面 恰好与杯口持平时，通过安装在杯底或杯身上的3D加速度传感器测量此时水杯与重力方向 的夹角。此夹角与此时的水量则形成一对数据。从〇ml到杯子总容量的所有水量，全部执行 以上操作，则可以得到一个如图4所示的杯身倾斜角度与水量的映射关系曲线。当需要通过 3D加速度传感器测量杯中水量时，通过此映射关系逆推出当前水量即可。以下为杯身倾斜 角度与水量的映射关系数据表1:
[0024]表 1
[0026]在本实施例中，存储单元还提供数据队列，以储存实时采集的喝水动作时水杯的 倾斜角度数据。在一个具体的实施例中，采集单元和存储单元可以采用集成电路、芯片或低 功耗电子元器件来实施。处理单元与所述采集单元和存储单元连接，处理数据运算。具体 地，处理单元可以实施为微处理器，并且配置为:判断实时采集的角度参数队列中的数据的 标准差值是否小于预设的阈值，如果是则确定水杯处于喝水动作状态并且记录该状态的持