一种手表时分秒三针位置自动检测系统及方法与流程

1.本发明涉及手表技术领域，具体涉及一种手表时分秒三针位置自动检测系统及方法。


背景技术：

2.现在市面上的指针式手表机芯，多采用开环控制的方式直接驱动马达齿轮箱，时分秒三针在运行过程中，机芯无法自动识别指针位置。当手表遇到振动，磁场等特殊环境，或者开环控制出现问题时，指针指示时间时就会出现一定的物理偏差，且差秒后需要手动对位，操作极为不便。另外针对指针型的轻智能手表，指针除了需要指示时间外，还需要根据手表功能定义，作为指南针定向、自动规避屏幕区域等操作，这就需要指针在手表多功能切换时，能够快速切换指示方式和内容，因此指针能够快速识别自身的位置就至关重要。同时，在实现指针位置检测时，还涉及以下问题点：
3.1.由于手表齿轮结构紧凑，光电元件体积小，使得结构设计中，发光模块与光接收模块(以下简称光通路)对位困难，光通路不通畅；进而可能会造成光接收模块识别到的反馈光强度很弱，无法准确识别时分秒三针核心驱动齿轮的位置。
4.2.光通路是由发光模块、马达齿轮箱和光接收模块组成的，由于器件的阻抗特性有公差，大批量生产时，每个光通路无法达到完全一致；部分光通路存在反馈光过强或过弱，影响对时分秒三针核心驱动齿轮位置的识别，造成手表量产时不良率极高。
5.为弥补现有技术中的不足，发明提供一种结构简单，使用便捷，具备高精准度的手表时分秒三针位置自动检测系统及方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种手表时分秒三针位置自动检测系统及方法，通过驱动模块、光发射模块、光接收模块和指针传动轮的配合，可自动检测时分秒三针的运行位置，并能够对时分秒三针的位置进行自动校正，通过采用能产生不同强度光信号的光发射模块，让光通路的光信号强度与光强模板数据集中要求的光信号强度相匹配，避免批量生产中因个体差异导致的手表检测精度不一致的问题产生，有效提高手表生产制造的良品率。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
8.一种手表时分秒三针位置自动检测系统，包括时针、分针、秒针、时针驱动模块、分针驱动模块、秒针驱动模块、光发射模块、光接收模块和控制模块，所述光发射模块用于产生光信号，光接收模块用于接收光信号，光发射模块和光接收模块之间构成光通路，所述时针驱动模块通过时针传动轮与时针连接，分针驱动模块通过分针传动轮与分针连接，秒针驱动模块通过秒针传动轮与秒针连接，所述时针传动轮上均匀设置有多个时针透光孔，所述时针透光孔位于同一圆周上，分针传动轮上均匀设置有多个分针透光孔，所述分针透光孔位于同一圆周上，秒针传动轮上均匀设置有多个秒针透光孔，所述秒针透光孔位于同一
圆周上，且所述光通路经过时针透光孔、分针透光孔、秒针透光孔所在圆周，时针驱动模块、分针驱动模块、秒针驱动模块、光发射模块、光接收模块分别与控制模块连接，控制模块内储存有光强模板数据集，控制模块用于将光接收模块接收到的信号数据与光强模板数据集进行对比，并根据对比结果控制时针驱动模块、分针驱动模块或秒针驱动模块进行响应。在实际工作过程中，光发射模块和光接收模块之间构成光通路，当控制模块控制机芯工作时，驱动模块运转，经传动轮传动后控制对应的指针转动，初始状态下，时针传动轮、分针传动轮、秒针传动轮上位于零点位置的透光孔均位于光通路上，此时，光接收模块接收到的光信号强度最强，而在传动轮发生转动时，该传动轮上的透光孔就会逐渐偏离光通路，并受该传动轮本体的遮挡，让光接收模块接收到的光信号强度逐渐降低，在传动轮转动至1/2单元行程时，光接收模块接收到的光信号强度最弱，并随着传动轮的继续转动，相邻的透光孔将逐渐转动至光通路位置，此时，光接收模块接收到的光信号强度又会逐渐增强，直至相邻的透光孔完全转动至光通路位置，此时，光接收模块接收到的光信号强度又回到最强状态，同时指针和传动轮完成一个单元行程的转动，光接收模块收集到一个子数据集，并将子数据集传递至控制模块，由控制模块将信号数据与光强模板数据集进行对比，根据光信号强度变化趋势检测指针位置，判断指针是否在预定位置，在检测到指针位置有偏差时，控制模块根据偏差信息控制对应的驱动模块做出响应，调整该指针至预定位置。
9.进一步地，所述光发射模块为能产生不同强度光信号的光发射模块。在生产使用过程中，为避免批量生产状态下，受器件的阻抗特性公差影响，初始光通路的光信号强度无法达到与光强模板数据集中要求的光信号强度一致，影响系统对指针位置的精确识别，导致收不量产不良率增加的技术问题产生，通过将光发射模块设置为能产生不同强度光信号的光发射模块，在检测到光接收模块采集光信号强度信息与光强模板数据集中要求的光信号强度不一致，光通路的光信号强度过强或过弱时，控制模块控制光发射模块做出响应，调整产生光信号的强度，让光通路的光信号强度与光强模板数据集中要求的光信号强度相匹配，然后再进行分秒三针位置的自动检测工作，避免批量生产中因个体差异导致的手表检测精度不一致的问题产生，有效提高手表生产制造的良品率。
10.进一步地，所述光发射模块为能产生至少2级不同强度光信号的光发射模块。优选地，光发射模块为能3级不同强度光信号的光发射模块。
11.进一步地，所述光强模板数据集包括光强信息，以及对应的时针、分针、秒针的位置信息。
12.进一步地，所述光强模板数据集为三维矩阵数组[h0，m0，s0]，其中h0为时针的模板数据集，m0为分针的模板数据集，s0为秒针的模板数据集。
[0013]
进一步地，所述h0包括时针的位置信息和对应的光强信息，所述m0包括分针的位置信息和对应的光强信息，所述s0包括秒针的位置信息和对应的光强信息。
[0014]
进一步地，光发射模块和光接收模块之间有两条光通路，分别为第一光通路和第二光通路，所述第一光通路经过时针透光孔和分针透光孔所在圆周，所述第二光通路经过秒针透光孔所在圆周。优选地，所述光发射模块包括两个led发光二极管，一个led发光二极管对应一条光通路。优选地，所述光发射模块包括两个集成在不锈钢片上的led发光二极管。通过采用两条光通路的结构，一方面可以合理利用表内空间结构，保证表内结构稳定性和安全性，另一方面能够节省比对时间，对转动频率较快的秒针的位置做出精确检测，提高
检测效率；另外，由于秒针转动频率较高，单独设置一条光通路对秒针转动位置进行检测，能够有效保证对秒针检测的准确性。
[0015]
进一步地，所述控制模块为mcu控制模块。所述时针驱动模块、分针驱动模块、秒针驱动模块分别为驱动马达。优选地，所述光发射模块和光接收模块通过fpc与控制模块连接。
[0016]
进一步地，所述光接收模块为光电接收传感器。
[0017]
进一步地，所述光接收模块为具有将光强信号转换为电信号功能的光电接收传感器。
[0018]
进一步地，所述光发射模块和光接收模块之间的隔板上设置有通光孔，所述通光孔与光通路对应设置。
[0019]
进一步地，所述控制模块具有在自动检测系统工作过程中对光强模板数据集更新的功能，具体更新为，
[0020]
s0
new
＝αs0+βsd
[0021]
其中，s0
new
更新后的光强模板数据集，s0为更新前的光强模板数据集，sd为指针正常运行状态下光接收模块采集到的数据集sd，α、β为自适应可信因子，α+β＝1。
[0022]
一种手表时分秒三针位置自动检测方法，基于上述自动检测系统，在机芯运转时，利用光接收模块采集当前光强信息，并传递至控制模块形成光强数据集d1，将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比，判断指针位置是否准确，在判断指针位置出现偏差时，控制指针对应的驱动模块对指针位置进行调整。
[0023]
进一步地，在进行时分秒三针位置自动检测工作前，利用光接收模块采集光通路的光信号强度信息，并将采集到的光信号强度与光强模板数据集中要求的光信号强度信号进行对比，判断光通路的光信号强度是否满足要求，在光通路的光信号强度不满足要求时，控制调整光发射模块能产生的强度光信号至满足光强模板数据集中光信号强度的要求。
[0024]
进一步地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比，根据光信号强度变化趋势来判断指针位置是否准确。具体地，光强数据集d1为三维矩阵数组，由时针数据集h1、分针数据集m1和秒针数据集s1构成，所述时针数据集h1、分针数据集m1和秒针数据集s1为对应的指针发生转动时光接收模块采集到光通路的光信号强度信息。
[0025]
进一步地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势相匹配，且光强数据集d1中光信号强度的变化趋势在先时，则判定该指针处于运行快秒状态。
[0026]
进一步地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势相匹配，且光强数据集d1中光信号强度的变化趋势在后时，则判定该指针处于运行慢秒状态。
[0027]
进一步地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势不匹配，则判定该指针处于运行卡秒状态，机芯可能出现故障。
[0028]
进一步地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势相匹配，且两者光信号强度的变化趋势同步时，则判定该指针处于运行正常。
[0029]
进一步地，所述自动检测方法还包括对光强模板数据集的更新，具体为，
[0030]
s0
new
＝αs0+βsd
[0031]
其中，s0
new
更新后的光强模板数据集，s0为更新前的光强模板数据集，sd为指针正常运行状态下光接收模块采集到的数据集sd，α、β为自适应可信因子，α+β＝1。
[0032]
本发明的有益效果是：本发明手表时分秒三针位置自动检测系统及方法，通过驱动模块、光发射模块、光接收模块和指针传动轮的配合，可自动检测时分秒三针的运行位置，并能够对时分秒三针的位置进行自动校正，通过采用能产生不同强度光信号的光发射模块，让光通路的光信号强度与光强模板数据集中要求的光信号强度相匹配，避免批量生产中因个体差异导致的手表检测精度不一致的问题产生，有效提高手表生产制造的良品率，同时本发明还具备自动更新光强模板数据集的功能，有效提高检测精度和检测效果。
附图说明
[0033]
图1为本发明自动检测系统的结构示意图；
[0034]
图2为本发明自动检测系统的原理框图；
[0035]
图3为本发明光强模板数据集中时针、分针和秒针的标准光信号强度变化趋势对比图；
[0036]
图4为本发明秒针快秒状态下光信号强度变化趋势对比图；
[0037]
图5为本发明秒针慢秒状态下光信号强度变化趋势对比图；
[0038]
图6为本发明秒针卡妙状态下光信号强度变化趋势对比图；
[0039]
图7为本发明秒针正常运行状态下光信号强度变化趋势对比图；
[0040]
图中，1、光发射模块；2、光接收模块；3、时针传动轮；4、分针传动轮；5、秒针传动轮；6、时针透光孔；7、分针透光孔；8、秒针透光孔；9、隔板；10、透光孔。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0042]
如图1和图2所示，一种手表时分秒三针位置自动检测系统，包括时针、分针、秒针、时针驱动模块、分针驱动模块、秒针驱动模块、光发射模块1、光接收模块2和控制模块，所述光发射模块1用于产生光信号，光接收模块2用于接收光信号，光发射模块1和光接收模块2之间构成光通路，所述时针驱动模块通过时针传动轮3与时针连接，分针驱动模块通过分针传动轮4与分针连接，秒针驱动模块通过秒针传动轮5与秒针连接，所述时针传动轮3上均匀设置有多个时针透光孔6，所述时针透光孔6位于同一圆周上，分针传动轮4上均匀设置有多个分针透光孔7，所述分针透光孔7位于同一圆周上，秒针传动轮5上均匀设置有多个秒针透光孔8，所述秒针透光孔8位于同一圆周上，且所述光通路经过时针透光孔6、分针透光孔7、秒针透光孔8所在圆周，时针驱动模块、分针驱动模块、秒针驱动模块、光发射模块1、光接收模块2分别与控制模块连接，控制模块内储存有光强模板数据集，控制模块用于将光接收模块2接收到的信号数据与光强模板数据集进行对比，并根据对比结果控制时针驱动模块、分针驱动模块或秒针驱动模块进行响应。在实际工作过程中，光发射模块1和光接收模块2之间构成光通路，当控制模块控制机芯工作时，驱动模块运转，经传动轮传动后控制对应的指
针转动，初始状态下，时针传动轮3、分针传动轮4、秒针传动轮5上位于零点位置的透光孔均位于光通路上，此时，光接收模块2接收到的光信号强度最强，而在传动轮发生转动时，该传动轮上的透光孔就会逐渐偏离光通路，并受该传动轮本体的遮挡，让光接收模块接收到的光信号强度逐渐降低，在传动轮转动至1/2单元行程时，光接收模块接收到的光信号强度最弱，并随着传动轮的继续转动，相邻的透光孔将逐渐转动至光通路位置，此时，光接收模块接收到的光信号强度又会逐渐增强，直至相邻的透光孔完全转动至光通路位置，此时，光接收模块接收到的光信号强度又回到最强状态，同时指针和传动轮完成一个单元行程的转动，光接收模块收集到一个子数据集，并将子数据集传递至控制模块，由控制模块将信号数据与光强模板数据集进行对比，根据光信号强度变化趋势检测指针位置，判断指针是否在预定位置，在检测到指针位置有偏差时，控制模块根据偏差信息控制对应的驱动模块做出响应，调整该指针至预定位置。
[0043]
具体地，所述光发射模块为能产生不同强度光信号的光发射模块。在生产使用过程中，为避免批量生产状态下，受器件的阻抗特性公差影响，初始光通路的光信号强度无法达到与光强模板数据集中要求的光信号强度一致，影响系统对指针位置的精确识别，导致收不量产不良率增加的技术问题产生，通过将光发射模块设置为能产生不同强度光信号的光发射模块，在检测到光接收模块采集光信号强度信息与光强模板数据集中要求的光信号强度不一致，光通路的光信号强度过强或过弱时，控制模块控制光发射模块做出响应，调整产生光信号的强度，让光通路的光信号强度与光强模板数据集中要求的光信号强度相匹配，然后再进行分秒三针位置的自动检测工作，避免批量生产中因个体差异导致的手表检测精度不一致的问题产生，有效提高手表生产制造的良品率。
[0044]
具体地，所述光发射模块1为能产生至少2级不同强度光信号的光发射模块1。优选地，光发射模块1为能3级不同强度光信号的光发射模块1。
[0045]
具体地，所述光强模板数据集包括光强信息，以及对应的时针、分针、秒针的位置信息。
[0046]
具体地，所述光强模板数据集为三维矩阵数组[h0，m0，s0]，其中h0为时针的模板数据集，m0为分针的模板数据集，s0为秒针的模板数据集，其标准光信号强度变化趋势图如图3所示。
[0047]
具体地，所述h0包括时针的位置信息和对应的光强信息，所述m0包括分针的位置信息和对应的光强信息，所述s0包括秒针的位置信息和对应的光强信息。
[0048]
具体地，光发射模块1和光接收模块2之间有两条光通路，分别为第一光通路和第二光通路，所述第一光通路经过时针透光孔6和分针透光孔7所在圆周，所述第二光通路经过秒针透光孔8所在圆周。优选地，所述光发射模块1包括两个led发光二极管，一个led发光二极管对应一条光通路。优选地，所述光发射模块1包括两个集成在不锈钢片上的led发光二极管。通过采用两条光通路的结构，一方面可以合理利用表内空间结构，保证表内结构稳定性和安全性，另一方面能够节省比对时间，对转动频率较快的秒针的位置做出精确检测，提高检测效率；另外，由于秒针转动频率较高，单独设置一条光通路对秒针转动位置进行检测，能够有效保证对秒针检测的准确性。。
[0049]
优选地，对于两条光通路结构，在秒针位置检测过程中，秒针传动轮5上位于零点位置的透光孔均位于第二光通路上，此时，光接收模块2接收到第二光通路上的光信号强度
最强，而在秒针传动轮5发生转动时，秒针传动轮5上的秒针透光孔8就会逐渐偏离光通路，并受秒针传动轮5本体的遮挡，让光接收模块2接收到第二光通路的光信号强度逐渐降低，在秒针传动轮5转动至1/2单元行程时，光接收模块2接收到第二光通路的光信号强度最弱，并随着秒针传动轮的继续转动，相邻的秒针透光孔将逐渐转动至第二光通路位置，此时，光接收模块接收到第二光通路的光信号强度又会逐渐增强，直至相邻的秒针透光孔完全转动至第二光通路位置，此时，光接收模块接收到第二光通路的光信号强度又回到最强状态，同时秒针和秒针传动轮5同时完成一个单元行程的转动，光接收模块收集到一个第二光通路与秒针相关的子数据集，并将该子数据集传递至控制模块，由控制模块将信号数据与光强模板数据集进行对比，根据光信号强度变化趋势检测秒针位置，判断秒针是否在预定位置，在检测到秒针位置有偏差时，控制模块根据偏差信息控制对应的秒针驱动模块做出响应，调整该秒针至预定位置；同理，对于第一光通路，也是相同的工作原理，在时针或分针发生转动时，光接收模块收集到一个第一光通路与时针或分针相关的子数据集，并将子数据集传递至控制模块，由控制模块将信号数据与光强模板数据集进行对比，根据光信号强度变化趋势检测指针位置，判断指针是否在预定位置，实现指针的精确自动检测，在检测到指针位置有偏差时，控制模块根据偏差信息控制对应的驱动模块做出响应，调整该指针至预定位置。
[0050]
在一个优选实施例中，光发射模块和光接收模块之间有三条光通路，时针传动轮3、分针传动轮4、秒针传动轮5分别对应一条光通路。
[0051]
具体地，所述控制模块为mcu控制模块。所述时针驱动模块、分针驱动模块、秒针驱动模块分别为驱动马达。优选地，所述光发射模块1和光接收模块2通过fpc与控制模块连接。
[0052]
具体地，所述光接收模块2为光电接收传感器。
[0053]
具体地，所述光接收模块2为具有将光强信号转换为电信号功能的光电接收传感器。
[0054]
具体地，所述光发射模块1和光接收模块2之间的隔板9上设置有通光孔10，所述通光孔10与光通路对应设置。
[0055]
具体地，所述控制模块具有在自动检测系统工作过程中对光强模板数据集更新的功能，具体更新为，
[0056]
s0
new
＝αs0+βsd
[0057]
其中，s0
new
更新后的光强模板数据集，s0为更新前的光强模板数据集，sd为指针正常运行状态下光接收模块采集到的数据集sd，α、β为自适应可信因子，α+β＝1。
[0058]
一种手表时分秒三针位置自动检测方法，基于上述自动检测系统，在机芯运转时，利用光接收模块2采集当前光强信息，并传递至控制模块形成光强数据集d1，将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比，判断指针位置是否准确，在判断指针位置出现偏差时，控制指针对应的驱动模块对指针位置进行调整。
[0059]
具体地，在进行时分秒三针位置自动检测工作前，利用光接收模块2采集光通路的光信号强度信息，并将采集到的光信号强度与光强模板数据集中要求的光信号强度信号进行对比，判断光通路的光信号强度是否满足要求，在光通路的光信号强度不满足要求时，控制调整光发射模块能产生的强度光信号至满足光强模板数据集中光信号强度的要求。
[0060]
具体地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比，根据光信号强度变化趋势来判断指针位置是否准确。具体地，光强数据集d1为三维矩阵数组，由时针数据集h1、分针数据集m1和秒针数据集s1构成，所述时针数据集h1、分针数据集m1和秒针数据集s1为对应的指针发生转动时光接收模块采集到光通路的光信号强度信息。
[0061]
具体地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势相匹配，且光强数据集d1中光信号强度的变化趋势在先时，如图4所示，图中s0表示标准秒针光信号强度，sa表示光强数据集d1中秒针对应的光信号强度，则判定该指针处于运行快秒状态，在检测到指针处于运行快秒状态时，可通过控制对应的驱动模块短暂降低传动轮转动速度或停止一段时间的转动来将指针的转动位置调整至正常状态。
[0062]
具体地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势相匹配，且光强数据集d1中光信号强度的变化趋势在后时，如图5所示，图中s0表示标准秒针光信号强度，sb表示光强数据集d1中秒针对应的光信号强度，则判定该指针处于运行慢秒状态，在检测到指针处于运行快秒状态时，可通过控制对应的驱动模块短暂加快传动轮转动速度来将指针的转动位置调整至正常状态。
[0063]
具体地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势不匹配，如图6所示，图中s0表示标准秒针光信号强度，sc表示光强数据集d1中秒针对应的光信号强度，则判定该指针处于运行卡秒状态，机芯可能出现故障。
[0064]
具体地，在将光强数据集d1与光强模板数据集d0进行对比时，光强数据集d1中光信号强度变化趋势与光强模板数据集d0中模板光信号强度变化趋势相匹配，且两者光信号强度的变化趋势同步时，如图7所示，图中s0表示标准秒针光信号强度，sd表示光强数据集d1中秒针对应的光信号强度，则判定该指针处于运行正常。
[0065]
具体地，为提高检测精度，所述自动检测方法还包括对光强模板数据集的更新，具体为，
[0066]
s0
new
＝αs0+βsd
[0067]
其中，s0
new
更新后的光强模板数据集，s0为更新前的光强模板数据集，sd为指针正常运行状态下光接收模块采集到的数据集sd，α、β为自适应可信因子，α+β＝1。
[0068]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。