陣列式掃描智能身份識(shí)別體重秤及其自動(dòng)識(shí)別身份方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能體重秤，具體是陣列式掃描智能身份識(shí)別體重秤及其自動(dòng)識(shí)別身 份方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 體重秤是家庭常用的測(cè)量工具，常見的體重秤僅僅是用于測(cè)量個(gè)體的重量，專利 號(hào)201320509748已經(jīng)公開了一種可以識(shí)別個(gè)體身份的體重秤，這種體重秤的結(jié)構(gòu)包括面 板、面板上設(shè)置有體重顯示器，所述面板下部安裝有壓力傳感器，該體重秤還包括腳長(zhǎng)傳感 器，腳長(zhǎng)傳感器采用并排一字型布置的多個(gè)用于感知腳溫度的溫度傳感器，當(dāng)用戶將腳放 置到這些溫度傳感器上后，溫度傳感器可以感知最邊緣的2個(gè)溫度傳感器的距離，最后確 認(rèn)該用戶的腳長(zhǎng)，以腳長(zhǎng)來(lái)確認(rèn)該用戶的身份，這種可識(shí)別身份體重秤只能通過一維測(cè)量 獲取簡(jiǎn)單粗略的腳掌長(zhǎng)度信息，并且由于使用了響應(yīng)速度較慢的溫度傳感器作為采集方 式，其采集和處理需要較長(zhǎng)等待時(shí)間，并且邊緣部分的溫度過渡效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量及不準(zhǔn)確； 由于測(cè)溫是一條測(cè)溫線，所以用戶必須每次都要將腳最長(zhǎng)部位調(diào)整到和測(cè)溫線重合，由于 近似身高的人體的腳的長(zhǎng)度較為接近，因此無(wú)較為準(zhǔn)確的識(shí)別用戶的身份，例如身高相近 的父子，2人的腳長(zhǎng)很接近，但是2人的腳面大小卻有較大差別，采用上述測(cè)量裝置，無(wú)法準(zhǔn) 確的判斷用戶身份，否則每次測(cè)量結(jié)果會(huì)有很大差別；由于是溫度傳感器，所以必須赤腳測(cè) 量，在天氣較冷情況下使用比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的是提供一種陣列式掃描智能身份識(shí)別體重秤及其自動(dòng)識(shí)別身 份方法，本發(fā)明則采用了基于陣列排布的復(fù)位式按鍵開關(guān)組成測(cè)算腳面大小的傳感器，此 傳感方式快速有效，并且可以得到較準(zhǔn)確的腳掌二維信息，對(duì)于身份識(shí)別判斷更有幫助，可 以提高測(cè)定精度；由于整個(gè)面板有效區(qū)域均作為數(shù)據(jù)采集區(qū)，所以用戶只要保證將腳放在 此區(qū)域即可，無(wú)需為腳的具體位置調(diào)整而煩惱；由于采用了壓力采集方式，所以用戶可以在 穿上襪子的情況下同等使用，這樣更方便用戶在天氣較冷的情況下使用產(chǎn)品。
[0004] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案如下： 陣列式掃描智能身份識(shí)別體重秤，包括一個(gè)體重秤本體，體重秤本體包括從上到下依 次重疊的承重基板、測(cè)重壓力傳感器、底板，其特征在于：承重基板上設(shè)置有頂部面板，頂部 面板與承重基板之間設(shè)置有開關(guān)電路板，開關(guān)電路板上設(shè)置有復(fù)位式按鍵開關(guān)，復(fù)位式按 鍵開關(guān)遠(yuǎn)離開關(guān)電路板的一端貫穿頂部面板延伸到頂部面板上方，且復(fù)位式按鍵開關(guān)按照 N行M列進(jìn)行矩陣排列在頂部面板上，所有復(fù)位式按鍵開關(guān)構(gòu)成一個(gè)開關(guān)壓力傳感器矩陣， N和M的數(shù)目都是大于或等于40,且在行排列方向的相鄰復(fù)位式按鍵開關(guān)之間的間隙距離 大于或等于lcm，且在列排列方向的相鄰復(fù)位式按鍵開關(guān)之間的間隙距離大于或等于lcm; 測(cè)重壓力傳感器和開關(guān)電路板的輸入端和輸出端都與自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)連接。
[0005] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理為：由于近似身高的人體的腳的長(zhǎng)度較為接近，因此無(wú)較為準(zhǔn) 確的識(shí)別用戶的身份，例如身高相近的父子，2人的腳長(zhǎng)很接近，但是2人的腳面大小卻有 著較大差別，采用傳統(tǒng)測(cè)量裝置，無(wú)法準(zhǔn)確的判斷用戶身份，本發(fā)明利用腳面大小作為判斷 的標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)增加測(cè)定的準(zhǔn)確度，能更好的識(shí)別用戶身份。陣列式的復(fù)位式按鍵開關(guān)與開 關(guān)電路板構(gòu)成測(cè)定腳面大小的傳感器，該傳感器利用人體重力將復(fù)位式按鍵開關(guān)壓制，使 得被壓迫區(qū)域的復(fù)位式按鍵開關(guān)閉合形成電路導(dǎo)通，這樣，再經(jīng)過掃描處理，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) 可以掃描出那些復(fù)位式按鍵開關(guān)閉合導(dǎo)通，那些復(fù)位式按鍵開關(guān)沒用閉合導(dǎo)通，這樣就可 以測(cè)定出該用戶的腳面大小，用這個(gè)腳面大小判斷該用戶的身份。而使用復(fù)位式按鍵開關(guān) 后，可以不用體溫來(lái)傳感，因此用戶不需要脫掉襪子或鞋子，這樣就方便很多，且整個(gè)測(cè)定 的過程也很快，無(wú)需像傳統(tǒng)測(cè)量器那樣，需要等待很久的時(shí)間。本發(fā)明則采用了基于陣列排 布的復(fù)位式按鍵開關(guān)，此傳感方式快速有效，并且可以得到較準(zhǔn)確的腳掌二維信息，對(duì)于身 份識(shí)別判斷更有幫助；由于整個(gè)面板有效區(qū)域均作為數(shù)據(jù)采集區(qū)，所以用戶只要保證將腳 放在此區(qū)域即可，無(wú)需為腳的具體位置調(diào)整而煩惱；由于采用了壓力采集方式，所以用戶可 以在穿上襪子的情況下同等使用，這樣更方便用戶在天氣較冷的情況下使用產(chǎn)品。
[0006] 優(yōu)選的，所述復(fù)位式按鍵開關(guān)為鍋蓋開關(guān)，鍋蓋開關(guān)包括貫穿頂部面板的導(dǎo)向柱， 導(dǎo)向柱面向開關(guān)電路板的一端連接有金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜，金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜安裝在開關(guān)電路板 上，金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜為一個(gè)凸出方向指向頂部面板的鍋蓋形金屬?gòu)椘?，每一個(gè)金屬?gòu)椘瑢?dǎo) 電膜下方設(shè)置有2個(gè)鍋蓋開關(guān)靜觸頭，當(dāng)導(dǎo)向柱下移時(shí)，導(dǎo)向柱壓迫金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜變形 后下凹，金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜的圓中心區(qū)域接觸到鍋蓋開關(guān)靜觸頭，2個(gè)鍋蓋開關(guān)靜觸頭之間形 成導(dǎo)通回路，2個(gè)鍋蓋開關(guān)靜觸頭中一個(gè)為輸出端、一個(gè)為輸入端，其中一個(gè)鍋蓋開關(guān)靜觸 頭連接電源線和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，另一個(gè)鍋蓋開關(guān)靜觸頭連接到自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，2個(gè)鍋蓋開關(guān) 靜觸頭和一個(gè)金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜構(gòu)成一個(gè)鍋蓋開關(guān)。
[0007] 本發(fā)明采用鍋蓋開關(guān)作為復(fù)位式按鍵開關(guān)，其原因在于：鍋蓋開關(guān)的金屬?gòu)椘瑢?dǎo) 電膜（Metal dome array)，它是一塊包含金屬?gòu)椘ㄥ佔(zhàn)衅┑腜ET薄片、用在PCB或FPC 等線路板上作為開關(guān)使用，在使用者與儀器之間起到一個(gè)重要的觸感型開關(guān)的作用。與傳 統(tǒng)的硅膠按鍵相比，導(dǎo)電膜更具有更好的手感、更長(zhǎng)的壽命、也可以間接地提高使用導(dǎo)電膜 的各類型開關(guān)的生產(chǎn)效率。金屬?gòu)椘瑢?dǎo)電膜上的金屬?gòu)椘挥赑CB板上的導(dǎo)電部位（大部 分位于線路板上的上方)，當(dāng)受到按壓時(shí)，彈片的中心點(diǎn)下凹，接觸到PCB上的線路，從而 形成回路，電流通過，整個(gè)產(chǎn)品就得以正常工作。
[0008] 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)包括單片機(jī)、行掃描通道選擇芯片、列掃描通道選擇芯片，開關(guān)壓力 傳感器矩陣中的每一行的復(fù)位式按鍵開關(guān)的輸入端都通過行掃描通道選擇芯片與單片機(jī) 連接，開關(guān)壓力傳感器矩陣中的每一列的復(fù)位式按鍵開關(guān)的輸出端都通過列掃描通道選擇 芯片與單片機(jī)連接，單片機(jī)還連接有存儲(chǔ)器。
[0009] 為了增加腳面的舒適度。頂部面板為柔軟材料。
[0010] 陣列式掃描智能身份識(shí)別體重秤的自動(dòng)識(shí)別身份方法，包括以下步驟： 1) 、用戶踩到家用體重秤上，根據(jù)測(cè)重壓力傳感器得到當(dāng)前用戶體重值，當(dāng)用戶踩在體 重秤上的時(shí)候，由于用戶重量壓力的原因?qū)е履_掌面下的復(fù)位式按鍵開關(guān)導(dǎo)通，而腳掌面 外的復(fù)位式按鍵開關(guān)斷開；此時(shí)，單片機(jī)通過列掃描通道選擇芯片和行掃描通道選擇芯片 掃描開關(guān)壓力傳感器矩陣，就能得到當(dāng)前用戶腳掌面信息； 2) 、計(jì)算當(dāng)前用戶腳掌面信息Fu與已保存用戶腳掌面信息的匹配度Pi : B^/QWu-m\-3)x(1-T(Fu,Fi))； 其中，Wu為當(dāng)前用戶體重值，F(xiàn)u為當(dāng)前用戶腳掌面信息，當(dāng)前用戶腳掌面信息為二維 數(shù)組，數(shù)值為1代表對(duì)應(yīng)位置為腳掌內(nèi)區(qū)域，數(shù)值為0代表對(duì)應(yīng)位置為腳掌外區(qū)域；設(shè)定已 保存用戶為i=l，2, 3, 4,. . .，n，第i個(gè)已保存用戶的最近體重?cái)?shù)據(jù)為Wi，最近腳掌面信息為 Fi ； 定義函數(shù) f(x)為：x>0, f(x)=0 ;反之，x 彡 0, f(x)=l ; 定義函數(shù)T(x，y)為模板匹配算法，其計(jì)算過程如下： 截取當(dāng)前用戶腳掌面信息Fu，截取左腳或右腳的腳掌面有效區(qū)域，定義有效區(qū)域長(zhǎng)為 lu，寬為WU，有效區(qū)域長(zhǎng)和寬的單位：像素； 讀取已存儲(chǔ)用戶i左腳或右腳的左腳腳掌面信息，其有效區(qū)域長(zhǎng)為li，寬為wi ; 分別比較兩個(gè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)和寬，取其中的大者作為需要對(duì)比的