技术领域
[0001] 本
发明涉及生活消费品以及健康设备领域，更具体地，涉及一种可自动测量腰围并追踪腰围变化的腰围测量装置和腰围测量方法。
背景技术
[0002] 腰围测量和
跟踪是直观地判断人体健康状况的手段之一，并且便于人们自己随时监测。测量和跟踪人体腰围变化的情况，有助于作出健康状况的判断，例如短期内较快的变胖、变瘦都预示着健康出现重大问题的可能性。但在人们的日常生活中，很少会自发性地跟踪腰围的变化。为了给“了解自身腰围情况”的需求带来便利，可以通过皮带来监测人体的腰围变化。
[0003]
现有技术的具有测量腰围的功能的皮带通常采用的方式是在皮带上印上刻度，或者通过检测皮带上的卡扣移动的数量来计算腰围的变化。这样的皮带对皮带本身具有特定的要求，一旦需要替换皮带本身，则不能实现测量腰围的功能。此外，特制的皮带可能在美观上不符合要求，例如，印有刻度的皮带的刻度导致皮带本身在视觉上效果不佳。另外，由于随着人的呼吸，腰围也会随之而变化，因此，仅依靠刻度来读取腰围并不能准确地测量和追踪人体的腰围。
发明内容
[0004] 本发明提供一种可以设置在皮带扣中的腰围测量装置，可方便地测量、记录和分析人的腰围情况。本发明提供的皮带扣不需要特制的皮带与之适配，可以匹配使用市场上一般的自动扣类型或手动扣类型的皮带。此外，本发明的腰围测量装置还具有与其它终端设备(如手机)通信的功能，从而可以方便地通过终端设备监视腰围，并能给予消费者有关的提示和建议。
[0005] 根据本发明的一方面，提供了一种布置于皮带扣中的腰围测量装置，包括：皮带位移检测器，检测皮带在皮带扣中移动时发生的皮带位移；压
力传感器，检测人体施加到腰围测量装置上的压力；腰围确定单元，基于皮带位移检测器检测到的皮带位移和
压力传感器检测到的压力，确定腰围长度和/或腰围变化。
[0006] 根据本发明的一方面，当腰围确定单元确定皮带位移量没有变化时，根据压力传感器检测的压力变化来判断腰围变化。
[0007] 根据本发明的一方面，腰围确定单元根据皮带位移检测器检测到的皮带位移和皮带的相关长度数据计算出扣合长度值，并基于压力传感器检测的压力来修正扣合长度值以得到最终的腰围长度值。
[0008] 根据本发明的一方面，腰围确定单元根据多次测量的腰围长度值确定腰围变化。
[0009] 根据本发明的一方面，腰围测量装置还包括：提醒部件，当腰围确定单元确定腰围变化超过了特定值时输出提醒。
[0010] 根据本发明的一方面，皮带的相关长度数据包括皮带自身长度、皮带端头被固定的长度和皮带扣的长度，并被预先存储在腰围测量装置中，其中，扣合长度值＝皮带自身长度-皮带位移-皮带端头被固定的长度+皮带扣的长度。
[0011] 根据本发明的一方面，腰围测量装置还包括：无线通信单元，与外部设备进行通信以交换数据。
[0012] 根据本发明的一方面，无线通信单元将关于皮带位移检测器检测的皮带位移和压力传感器感测的压力的数据发送到外部设备以进行处理，其中，所述腰围确定单元位于外部设备。
[0013] 根据本发明的一方面，外部设备通过与无线通信单元通信来输入和设置皮带的相关长度数据。
[0014] 根据本发明的一方面，提醒部件位于外部设备。
[0015] 根据本发明的一方面，皮带位移检测器包括：
光源，发出的光线照射穿过皮带扣的皮带；光学元件模组，传导光源发出并被皮带反射的光线以汇聚到图像传感器；图像传感器，从光学元件模组获得皮带表面反射的光线以形成皮带表面的图像，并通过追踪皮带移动前后的皮带表面的图像来得到皮带位移。
[0016] 根据本发明的一方面，皮带上设置有编码图案，在图像传感器获取该编码图案之后，腰围确定单元通过对该编码图案解码以获取皮带的相关长度数据。
[0017] 根据本发明的一方面，皮带位移检测器包括：滚轮，与皮带
接触并随着皮带的移动而滚动；
编码器，与滚轮通过滚轴连接，该编码器上具有通孔，光源，布置在编码器的一侧；
光电传感器，布置在编码器的另一侧，并且在检测到发光
二极管发出且通过编码器的通孔的光时输出电
信号，其中，当皮带移动时与之接触的滚轮随着旋转并且带动编码器旋转，腰围确定单元通过检测光电传感器输出的
电信号以及滚轮的旋转方向来获得皮带位移。
[0018] 根据本发明的一方面，腰围确定单元在压力传感器检测到的压力为特定值时修正扣合长度值，压力值与扣合长度值的修正值的关系取决于压力传感器的类型和结构。
[0019] 根据本发明另一方面，提供了一种通过放置在皮带扣中的腰围测量装置来测量腰围长度的方法，包括：检测皮带在皮带扣中移动时发生的皮带位移；检测人体施加到腰围测量装置上的压力；基于皮带位移检测器检测到的皮带位移和压力传感器检测到的压力，确定腰围长度和/或腰围变化。
[0020] 根据本发明另一方面，确定腰围变化的步骤包括：当确定皮带位移量没有变化时，根据检测的压力变化来判断腰围变化。
[0021] 根据本发明另一方面，确定腰围长度的步骤包括：
[0022] 根据检测到的皮带位移和皮带的相关长度数据计算出扣合长度值，并基于检测的压力来修正扣合长度值以得到最终的腰围长度值。
[0023] 根据本发明另一方面，确定腰围变化的步骤包括：根据多次测量的腰围长度值确定腰围变化。
[0024] 根据本发明另一方面，测量腰围长度的方法还包括：当确定腰围变化超过了特定值时输出提醒。
[0025] 根据本发明另一方面，皮带的相关长度数据包括皮带自身长度、皮带端头被固定的长度和皮带扣的长度，并被预先存储在腰围测量装置中，其中，扣合长度值＝皮带自身长度-皮带位移-皮带端头被固定的长度+皮带扣的长度。
附图说明
[0026] 通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0027] 图1是示出根据本发明
实施例的腰围测量装置的
框图；
[0028] 图2是示出根据本发明实施例的安装有腰围测量装置的皮带扣的示意图；
[0029] 图3是示出根据本发明实施例的腰围测量装置测量腰围的原理示意图；
[0030] 图4A和图4B是示出根据本发明实施例的腰围测量装置中的皮带位移检测器的实施例的示图；
[0031] 图5A和图5B是示出图4B的皮带位移检测器检测皮带位移方向的原理的示意图；
[0032] 图6是示出根据本发明实施例的腰围测量装置中的压力传感器的测量值与实际腰围和检测腰围的修正关系的示意图；
[0033] 图7是示出根据本发明实施例的腰围测量方法的
流程图。
具体实施方式
[0034] 下面提供参照附图进行的描述以有助于全面理解如
权利要求及其等同物所限定的本发明的示例性实施例。在所述描述中，除非明确指明，否则相同的变量具有相同的定义。所述描述包括各种详细的细节以有助于理解，而这些描述将被认为仅为示例性的。因此，本领域的普通技术人员将意识到在不脱离本发明的范围和精神的情况下可做出在此描述的各种改变和变型。另外，为了清晰和简洁，可省略对公知功能和构造的描述。
[0035] 图1是的示出根据本发明实施例的腰围测量装置的框图。如图1所示，根据本发明实施例的腰围测量装置100包括：皮带位移检测器101、压力传感器102、
存储器单元103、腰围确定单元104、电源105和无线通信单元106。腰围测量装置100可被形成在一个小型的
电路板上，并被放置在皮带扣之中。另外，皮带位移检测装置101和压力传感器102也可与存储器单元103、腰围确定单元104、电源105和无线通信单元106分离地实现。其中，存储器单元103、腰围确定单元104和无线通信单元106可以集成为一个单元而设置为一个主
电路板。图
2示出放置有根据本发明实施例的腰围测量装置100的皮带扣的结构示意图。稍后将详细进行描述。
[0036] 参照回到图1，腰围测量装置100可固定在皮带扣中靠近人体的内侧中。皮带位移检测器101用于检测皮带在皮带扣(即，通过皮带位移检测器101)中移动时产生的皮带位移。压力传感器102用于感测施加在皮带扣上的压力。存储器单元103用于存储预设的数据(例如，可预先存储关于皮带的长度数据)以及在测量过程中产生的临时数据。腰围确定单元104基于皮带位移检测器检测到的皮带位移和压力传感器检测到的压力，确定腰围长度和/或腰围变化。
[0037] 具体地，腰围确定单元104可根据皮带位移检测器101检测的皮带位移和皮带相关的长度数据来计算扣合长度值(即，皮带扣好时所形成的一圈皮带的周长长度)，并且根据压力传感器102检测的压力来修正扣合长度值以得到最终的腰围长度。这样，可以通过计算多次测量的腰围长度之差来得到腰围变化。另外，当没有通过皮带位移检测器101检测出腰围长度的变化时(即，腰围长度的变化很细微)，腰围确定单元104还可根据压力传感器102检测到的压力来得到腰围的细微变化。将在后面举例说明压力值与腰围变化的对应关系。
[0038] 电源105用于为腰围测量装置100的各个部件供电，并且优选地，为了适应于皮带扣中狭窄的空间，电源105是具有较小尺寸的
电池，例如，纽扣状的
银锌电池、条状的锂
聚合物充电电池。
[0039] 无线通信单元106用于与外部的终端设备(例如，与计算机终端设备或者移动设备)进行数据通信。外部设备可以通过与无线通信单元106通信来从外部对腰围测量装置100的参数进行设置和调整，而腰围测量装置100可将测量的腰围长度的结果输出到外部装置。当然，如果通过其它方式来设置腰围测量装置100的参数(例如在初始化时预先设置并保存)并通过其它方式(例如，通过扬声器的声音输出或者显示屏的视觉输出)来输出腰围测量的结果，也可以不采用无线通信单元106，但是为了尽可能的减小腰围测量装置100的尺寸，并且与外部终端设备进行实时的通信以监测腰围，本发明优选地通过无线通信单元
106来与外部设备通信以实现数据交互，从而可以对腰围测量装置进行设置和输出测量结果。例如，腰围测量装置100可以与智能手机中的APP通信来交换数据，从而可以随时向智能手机发送腰围测量的结果并从APP接收相应的数据，从而可以对腰围测量装置100进行设置。例如，可以设置皮带的长度值。
[0040] 此外，腰围测量装置100还可包括一提醒部件(未示出)。如果腰围测量装置100在特定的时间长度内检测到使用者的腰围变化超过了特定值，则可以通过多种方式及时给予用户提示。例如，腰围测量装置100可通过无线通信单元向外部终端的
操作系统或APP发送提醒，并通过外部终端上设置有的任意提醒装置给予使用者提示。也就是说，本发明的腰围测量装置100的提醒部件可以位于外部设备中。这里，外部设备的提醒部件可以是屏幕、扬声器、振动
电机等
人机交互装置。此外，腰围测量装置100本身可设置有振动
马达、扬声器、LED发光部件、气味发生器、发热器等部件，从而可以在检测到腰围变化异常时进行振动来提醒用户关注腰围情况。这里，所述的特定时间长度、腰围变化的特定值均可由用户设置。
[0041] 下面将参照图2-图6来说明根据本发明实施例的腰围测量装置测量腰围的原理以及示意性构成。其中，图2是示出根据本发明实施例的安装有腰围测量装置的皮带扣的示意图；图3是示出根据本发明实施例的腰围测量装置测量腰围的原理示意图；图4A和图4B是示出根据本发明实施例的腰围测量装置中的皮带位移检测器的实施例的示图；图5A和图5B是示出图4B的皮带位移检测器检测皮带位移方向的原理的示意图；图6是示出根据本发明实施例的腰围测量装置中的压力传感器的测量值与实际腰围和检测腰围的修正关系的示意图。
[0042] 如图2所示，根据本发明实施例的皮带扣200包括皮带端头固定室201、皮带端头
固定器202、卡扣装置203以及放置在皮带扣中的腰围测量装置100。腰围测量装置100包括如上所述的皮带位移检测器101、压力传感器102、主电路板(包括存储器单元103、腰围确定单元104和无线通信单元106)以及电源105。皮带从皮带扣中的空间204穿过，这样最终形成如图3所示的形式。
[0043] 如图3所示，假设整个皮带的长度为C，皮带端头固定室201中固定的皮带长度为D1，皮带扣本身的长度为B1，而皮带位移检测器101检测到的皮带位移为D2，则可以根据图3得到此时腰围的长度D＝C-D2-D1+B1。
[0044] 这里，关于皮带的长度数据可包括皮带本身的长度C、皮带扣的长度B1以及皮带端头固定室中固定的皮带长度D1。这些关于皮带的长度数据可以由预先设置并存储在存储器单元103中。例如，在初始化设置时，可预先将整个皮带完整地穿过皮带扣一次，这样，腰围测量装置100的皮带位移检测器101可检测出整个皮带的位移，即相当于整条皮带的长度C，并存储在存储单元中。另外，当腰围测量装置100的皮带位移检测器101具有光电成像模
块时，则可以在皮带上刻有编码图案(例如，二维码)，这样，皮带位移检测器101的光电成像模块可捕捉编码图案，然后腰围确定单元104将捕捉的编码图案解码，即可得到关于上述的关于皮带长度的数据信息。另外，如果腰围测量装置100设置有
无线通信模块，则可将腰围测量装置100与外部终端设备无线连接，并通过外部终端设备来设置上述的关于皮带长度的数据信息。
[0045] 应理解，以上仅是预先设置关于皮带的长度数据的方式的几个示例，本领域的技术人员采取任意的方式来获取或者设置关于皮带的长度数据。另外，皮带的相关长度数据以及皮带位移的计算方式可根据皮带扣和皮带的设计结构而不同。
[0046] 下面将参照图4A和图4B来说明根据本发明实施例的腰围测量装置100的皮带位移检测器101。
[0047] 如图4A所示，根据本发明的一实施例，皮带位移检测器101可采用具有光电成像模块的装置。在这种装置中，包括光源(LED)、图像传感器、光学元件模组等部件。光源LED发出的光线经过光学元件模组照射被测量表面(即，穿过皮带扣的皮带)之后被反射，被测量表面的形貌被图像传感器获得。当被测量表面移动时，图像传感器可以对比移动前后两次获得的测量表面的形貌特征，通过找出以预定的极短时间内的两次测量中的同样物体的
位置变化，判断出两次测量移动的位移。这样，通过累加多个测量的位移，可最终得到皮带的位移。
[0048] 如图4B所示，根据本发明的另一实施例，皮带位移检测器101可采用带有滚轮的编码器来获得皮带位移。具体地，如图4B所示，皮带在在皮带扣中移动时可带动滚轮旋转。滚轮上同轴连接有编码器，该编码器上制作了细小的通孔，在编码器的一端是
发光二极管，另一端是光电传感器。当皮带移动时，带着与之接触的滚轮旋转，同时编码器旋转。这里，编码器旋转的次数和方向与皮带位移的量和方向相关。由于编码器上有间隔的通孔，发光二极管发出的光会时断时续到达光电传感器，这样，可通过测量光电传感器输出的电信号的次数以及编码器的旋转方向来获得皮带的位移量和方向。
[0049] 具体地，图5A示出的是当皮带顺
时针转动时光电传感器检测到的
光信号的顺序的示意图。如图5A所示，在第一个编码器的示图中，发光二极管发出的光均被阻挡，因此，在“1”表示的编码器状态期间，光电传感器A和B输出的信号均保持低电平，这时，腰围确定单元104处接收到的编码为“00”；而在“2”所表示的状态期间，两个发光二极管之一的光通过通孔，而另一个被阻挡，此时，腰围确定单元104处接收到的编码为“01”；同理，在“3”的状态期间，编码为“11”，在“4”的状态期间，编码为“10”。这样，腰围确定单元104可根据编码的出现顺序来判断出编码器的旋转方向为顺时针。同理，图5B示出的是当皮带逆时针转动时光电传感器检测到的光信号的顺序的示意图。从图5B可以看出，编码的出现顺序为“00”-＞“10”-＞“11”-＞“01”-＞“00”...，依次循环。通过以上的方式，可以确定编码器的旋转方向，进而可以确定皮带的位移方向。另外，通过对光电传感器接收到光信号的次数进行计数，可以确定编码器旋转的
角度，从而得到皮带的位移距离值。
[0050] 应理解，以上仅给出了计算皮带位移来测量扣合长度值的若干示例。本领域的技术人员可采用任意合适的方式来实现皮带位移检测器101并计算扣合长度值。
[0051] 对于自动扣型皮带或者带孔型皮带，使用者系皮带时，扣入的是多个离散的位置，因此通过上述的等式D＝C-D2-D1+B1计算得到的扣合长度值无法在一般的生活中准确地反映使用者的腰围。另外，由于人呼吸时腰围会往复变化，因此，为了让使用者在不自觉中就能完成腰围的准确测量和跟踪，需要将压力传感器102检测到的压力值与腰围的变化关联起来。也就是说，根据本发明，不仅可通过皮带位移检测器101来检测到腰围长度的明显变化，当没有通过皮带位移检测器101检测出腰围长度的变化时(即，腰围长度的变化很细微)，还可根据压力传感器102检测的压力变化来判断腰围变化。
[0052] 根据本发明实施例的腰围测量装置100的压力传感器102与人体腹部通过衣物接触。根据压力传感器102的特性，其受压不同时，输出的电信号也会不同。在一种实施例中，压力传感器102是压电型压力传感器，压力越大，
输出电压越大。
[0053] 这里对压力传感器102的作用进一步说明：首先，经过压力传感器102的反馈，可以知道人呼吸的状态，因此对腰围的判断和记录可以据此统一选择在吸气到腰围最大值时(也即
压电传感器102受压最大时)进行，也可以统一选择在呼气到腰围最小值时进行，或者在最大最小的某个固定中值时进行。这里，为了说明，假定都按照吸气到腰围最大值时进行腰围的判断和记录。假定经过一定时间的自然日后，使用者的腰围发生了较小的变化(使用者略微变胖或变瘦)，但不足以令使用者改变皮带的扣位，因此，虽然腰围卡扣状态(即，皮带位移)没有变化，但使用者吸气到最大值时，通过从压力传感器102反馈的最大压力值的变化，也可以知道使用者的腰围发生了变化。也就是说，根据本发明实施例的腰围测量装置100结合皮带位移检测器101的数据和压力传感器102的数据并通过计算来得到腰围数据。
[0054] 通过实验的方法，可以得到如图6所示的修正关系图以用于得到实际腰围。在图6中，显示了“修正的腰围值W与扣合长度值D的差值”与归一化的压力传感器输出值F之间的关系。其中，S1和S2两条线示出的是采用使用不同的压力传感器和机构设计时得到的修正关系。如图6所示，直线S1表示修正值与归一化的压力传感器输出值F成线性关系，而曲线S2表示修正值与归一化的压力传感器输出值F成非线性关系。
[0055] 实际工作时，图6的关系会在数据储存单元中以表格形式储存，通过读得的F值进行查表，就知道图6中横轴的修正值，这样，腰围确定单元104将计算得到的扣合长度值D加上修正值就可以得到修正的腰围值W，即得到准确的实际腰围值。
[0056] 下面参照图7来说明根据本发明实施例的腰围测量方法。如图7所示，首先，在步骤S701，测量皮带在皮带扣中移动时的皮带位移。
[0057] 接下来，在步骤S703，检测人体施加到腰围测量装置上的压力。
[0058] 在步骤S705，基于皮带位移检测器检测到的皮带位移和压力传感器检测到的压力，确定腰围长度和/或腰围变化。这里，可根据皮带位移与皮带的自身的相关长度数据来确定腰围长度。皮带自身的相关长度包括皮带自身的长度、皮带端头固定的长度、皮带扣长度。这样，可以按照扣合长度值＝皮带自身的长度-皮带位移-皮带端头固定的长度+皮带扣的长度来得到扣合长度值。可在压力传感器感测到的压力为特定值(例如，最大压力值、最小压力值)时来修正扣合长度值。压力值与修正值的关系取决于压力传感器的类型，并且通过实验得到。当没有通过皮带位移检测出腰围长度的变化时(即，腰围长度的变化很细微)，可根据检测的压力变化来判断腰围变化。也就是说，可根据上述的压力值与腰围的修正关系来确定腰围变化。
[0059] 如果检测到腰围长度的变化超过了特定值，则给予用户相应的提示。
[0060] 可选地，在得到腰围长度和/或腰围变化之后，通过无线通信模块将腰围长度和/或腰围变化发送到外部设备，或者在腰围测量装置以可听或可视的方式输出腰围长度和/或腰围变化。可选地，可将测量的皮带位移和感测的压力值发送到外部设备，并有外部设备来执行腰围长度和/或腰围变化的计算。可以由腰围测量装置本身输出腰围长度变化超过特定值的提示，也可以通过外部设备来向用户给予腰围变化超过特定值的提示。
[0061] 根据本发明的腰围测量装置和方法可用于对使用者身体健康的监测判断上，相关数据的应用性广，例如，实时监测的腰围长度数据可用作腰围的报表分析，腰围特殊数据的警报触发等。结合了压力传感器的本发明，可在日常使用中在后台就可以较准确地跟踪使用者的腰围，提供了更好的可用性。
[0062] 尽管已经参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
