專利名稱：一種手表的指針定位機構及其定位方法、以及指針歸零和指針校正方法
技術領域：
本發(fā)明涉及手表技術領域，具體是一種手表的指針定位機構及手表的指針定位方法、指針歸零方法和指針校正方法。
背景技術：
高端鐘、表的發(fā)展趨勢之一為精準計時和操作的自動化。而在高端鐘表中普遍采用指針指示或是指針數(shù)字雙指示，而要保證自身計時的精準性往往采用石英鐘表技術。鐘表其內部設有晶振，由晶振生成系統(tǒng)時間，然后將系統(tǒng)時間通過運算轉換成馬達的步進時間，即指針預測時間，再通過齒輪傳動至指針，即指針顯示時間。在校準后，上述三種時間是同步的，但手表在使用過程中會因種種不可避免的原因造成指針出現(xiàn)位置偏離，如戴著手表運動時受到震動或撞擊，因電力不足或受強磁場干擾使步進電機出現(xiàn)失步甚至停走， 再加上馬達與指針之間設有傳動齒輪組，其齒輪磨損等導致的傳動偏差，最終都導致鐘表的預測時間與顯示時間不一致。為解決該問題，實現(xiàn)時間的精準顯示，一般需要在此類鐘表內設置指針自動校正裝置。而鐘表領域已有一些相關技術，較典型的如中國專利申請 03113122. 0無線電波鐘機芯定位機構及其定位方法，該專利申請的技術要點是在指針齒輪上開設間隔不等的通孔而形成特定寬度的肋片，通過光電組件感測肋片寬窄而判讀指針實際位置，以最終實現(xiàn)指針的自動校正；但該機構要用于手表存在著難以克服的問題對于手表來說，其內部空間遠小于鐘，就目前市面上已有的最小的光電組件而言，其體積也超過手表的齒輪體積，根本無法通過齒輪肋片進行定位，而且也沒有安裝空間，而要設計超小體積的非標準光電組件，其增加的成本及定位安裝的難度將大到無法接受。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對鐘表的指針檢測時間與預測時間存在偏差的問題，提供一種可用于手表上的指針定位機構及利用該機構進行指針定位的方法，以及手表的歸零方法和校正方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下
一種手表的指針定位機構，包括機芯和指針，各指針的軸心位于機芯的正面中心，所述機芯包括微處理器和用于驅動所述指針旋轉的馬達，以及裝于機芯正面的用于捕捉各指針信號的反射式光電傳感器；其中，所述反射式光電傳感器的光路垂直指向各指針經過處，且該反射式光電傳感器的發(fā)射點、接收點和所述指針的軸心在機芯正面上呈直線分布；所述微處理器根據反射式光電傳感器捕捉到的指針信號識別出指針，并可控制所述馬達運轉， 該微處理器包括如下功能模塊，
濾波模塊，用于濾除指針信號中的干擾信號； 指針識別模塊，根據指針信號識別出指針類型及其位置； 馬達控制模塊，用于計算馬達走步數(shù)、以及控制馬達運轉。
4
進一步，所述微處理器還包括針尖修正模塊，用于修正指針針尖不在指針中點情況下存在的偏差。進一步，所述機芯正面裝有兩組所述反射式光電傳感器，且分別對應不同時刻位置。進一步，所述機芯正面裝有一組所述反射式光電傳感器，且所述馬達可由所述馬達控制模塊控制正反轉。進一步，所述指針包括聯(lián)動的時針和分針，并由同一組所述馬達驅動。進一步，所述指針還包括秒針，秒針由另一組所述馬達驅動。一種手表的指針定位方法，包括以下步驟
a.微處理器控制馬達運轉，并導通反射式光電傳感器以捕捉指針信號；
b.捕捉到的指針信號由指針識別模塊根據波形統(tǒng)計特征識別出指針類型；
c.由濾波模塊對比過往捕捉到的同類指針信號對該指針信號進行相關濾波，得到基于統(tǒng)計特性上的近似對稱的指針信號波形，波形谷點即為指針中心；
d.由指針識別模塊根據波形谷點處的指針檢測時間與指針預測時間的對應關系，計算手表指針產生的走步偏差值；
e.將該偏差值與過往獲得的偏差值進行綜合分析，判斷偏差值是否穩(wěn)定；
f.若偏差值穩(wěn)定，則根據該偏差值即可識別出該指針的位置；
g.若偏差值不穩(wěn)定，則重復步驟a-e，通過再次捕捉指針信號以計算偏差值，依此直到偏差值穩(wěn)定，則根據最后所得偏差值即可識別出該指針的位置。進一步，當指針因形狀不對稱而使得指針針尖不在指針中點時，其步驟如下
I .根據前述指針定位方法獲得指針與手表預測時間的走步偏差值，識別出指針位置， 該指針位置是指指針中心的位置；
II.由馬達控制模塊計算出指針中心到手表預設零點的步數(shù)，并控制指針走步至預設零占.
III.手動修正指針針尖與手表預設零點之間的偏差，并由針尖修正模塊存儲該針尖偏差值，由走步偏差值與針尖偏差值計算出總偏差值，根據總偏差值便可識別出該指針的位置；
IV.因時針與分針聯(lián)動，所以無需修正時針。一種手表的指針歸零方法，其步驟如下
①.根據前述指針定位方法識別出分針的位置；
②.由馬達控制模塊計算出分針走至手表預設零點的步數(shù)，并控制分針走步至預設零
點
③.判斷步驟①過程中是否捕捉到了時針信號；
④.步驟①沒有捕捉到時針信號，則由馬達控制模塊控制分針始終自預設零點整圈旋轉，直至捕捉到時針信號；
⑤.捕捉到時針信號，則根據時針與反射式光電傳感器的對應位置，由馬達控制模塊計算出時針至預設零點的走步數(shù)，并控制分針走步帶動時針至預設零點，完成歸零；
⑥.若手表包含秒針，則根據前述指針定位方法識別出秒針的位置，并由馬達控制模塊計算出秒針走至預設零點的步數(shù)，并控制秒針走步至預設零點。
一種手表的指針校正方法，其步驟如下
(1).在預設時間段開啟指針校正，該預設時間段涵蓋反射式光電傳感器所對應的時間刻度區(qū)域；
(2).在該預設的時間段根據前述的指針定位方法識別指針的位置；
(3).若步驟(2)過程中識別出指針位置，則由馬達控制模塊計算出指針校正偏差值的應走步數(shù)，并控制指針追時校正；
(4).若步驟(2)過程中未捕捉到指針信號，則根據前述的指針歸零方法使指針歸零， 然后由馬達控制模塊計算出指針從預設零點至當前手表預設時間的應走步數(shù)，并控制指針追時走步，使指針與預設時間對應，完成指針校正。本發(fā)明的有益效果在于將普通的反射式光電傳感器裝于機芯正面，以感測指針信號進行指針定位，克服了手表安裝空間小的缺陷，且成本低廉；相比齒輪定位，本方案直接對指針定位，克服了齒輪磨損等缺陷，定位更精確，也無需對指針進行肋片類的加工；而安裝上本方案的結構只需使反射式光電傳感器的發(fā)射點、接收點和指針的軸點在機芯正面上呈直線即可，加之反射式光電傳感器的尺寸相對較大，使得安裝簡單易行；微處理器的濾波模塊提高了開放環(huán)境下指針信號的信噪比；而指針識別模塊采用統(tǒng)計分析及特性分析的方法，保證了指針識別的準確度；而針尖修正模塊使得指針不對稱時亦能準確定位。該方案采用普通的光電組件及簡單的安裝工藝，便使得手表指針自動校正技術可實現(xiàn)普及應用， 而且相比同類產品成本大幅度降低，具有重大的技術意義及商業(yè)價值。


圖1為本發(fā)明指針定位機構的結構示意圖2為微處理器內部模塊及與外部的連接關系示意圖； 圖3為指針定位流程圖4為指針針尖不在指針中點情況下的指針定位流程圖； 圖5為指針歸零流程圖； 圖6為指針校正流程圖。
具體實施例方式下面結合具體的實施方式對本發(fā)明做進一步的說明
如圖ι所示，一種手表的指針定位機構，包括機芯1和指針2，各指針2的軸心位于機芯1的正面中心，所述機芯1包括微處理器和用于驅動所述指針旋轉的馬達，以及裝于機芯 1正面的用于捕捉各指針信號的反射式光電傳感器3 ；其中，所述反射式光電傳感器3的光路垂直指向各指針2經過處，且該反射式光電傳感器3的發(fā)射點301、接收點302和所述指針2的軸心201在機芯1上呈直線分布；所述微處理器根據反射式光電傳感器3捕捉到的指針信號識別出指針，并可控制所述馬達運轉，該微處理器包括如下功能模塊 濾波模塊，用于濾除指針信號中的干擾信號； 指針識別模塊，根據指針信號識別出指針類型及其位置； 馬達控制模塊，用于計算馬達走步數(shù)、以及控制馬達運轉。參考圖2，其中微處理器內部模塊之間以及與外部的相互關系為微處理器接收來自反射式光電傳感器捕捉到的指針信號，先由濾波模塊進行濾波，然后由指針識別模塊識別出指針的位置，最后由馬達控制模塊根據指針位置計算出到達目標位置的走步數(shù)，并控制馬達運轉使指針走步至目標位置。通常情況下，機芯與指針之間還設有刻度盤，此時， 為了使反射式光電傳感器的光路暢通，以捕捉指針信號，應在刻度盤上開設透光窗口，或者直接采用透光的刻度盤等形式。進一步，所述微處理器還包括針尖修正模塊，用于修正指針針尖不在指針中點情況下存在的偏差。上述技術方案中，所述機芯正面裝有兩組所述反射式光電傳感器，且分別對應不同時刻位置。由此指針在旋轉一圈內可捕捉到兩組指針信號，可進行相關對比分析，顯然， 在合理范圍內，反射式光電傳感器的組數(shù)越多，相同時間內捕捉道的信號也越多，節(jié)省了識別指針的時間，也節(jié)省了手表能耗?；蛘撸鲜黾夹g方案中，所述機芯正面裝有一組所述反射式光電傳感器，且所述馬達可由所述馬達控制模塊控制正反轉。在反射式光電傳感器捕捉到一個指針信號后，驅動指針反向旋轉可再次捕捉到一指針信號，以供識別指針，該方案也能縮短識別指針的時間。上述技術方案中，對于雙指針手表，所述指針包括聯(lián)動的時針和分針，并由第一馬達驅動。上述技術方案中，對于三指針手表，所述指針還包括秒針，秒針由第二馬達驅動。如圖3所示，一種手表的指針定位方法，包括以下步驟
a.微處理器控制馬達運轉，并導通反射式光電傳感器以捕捉指針信號；
b.捕捉到的指針信號由指針識別模塊根據波形統(tǒng)計特征識別出指針類型；
c.由濾波模塊對比過往捕捉到的同類指針信號對該指針信號進行相關濾波，得到基于統(tǒng)計特性上的近似對稱的指針信號波形，波形谷點即為指針中心；
d.由指針識別模塊根據波形谷點處的指針檢測時間與指針預測時間的對應關系，計算手表指針產生的走步偏差值；
e.將該偏差值與過往獲得的偏差值進行綜合分析，判斷偏差值是否穩(wěn)定；
f.若偏差值穩(wěn)定，則根據該偏差值即可識別出該指針的位置；
g.若偏差值不穩(wěn)定，則重復步驟a-e，通過再次捕捉指針信號以計算偏差值，依此直到偏差值穩(wěn)定，則根據最后所得偏差值即可識別出該指針的位置。上述的偏差值(即走步偏差值)是指指針的檢測時間與預測時間之差值；判斷偏差值是否穩(wěn)定的方法是先判斷該偏差值是否接近零，接近零時表示指針檢測時間與指針預測時間基本一致，說明穩(wěn)定，否則，將該偏差值與前一次獲得的平均偏差值進行比較，判斷是否接近相等，如接近相等，則說明穩(wěn)定，如不接近相等，則不穩(wěn)定。馬達控制模塊在控制馬達運轉時，馬達的運轉速度可根據需要以一定比例加速，從而使得運轉過程時間縮短，而反射式光電傳感器也可設定在預設的時間段開啟，從而降低能耗。微處理器在接收和分析信號時，因反射式光電傳感器處于開放的環(huán)境中，必然存在干擾信號，但因指針寬度有限，與衣袖等產生的干擾信號具有明顯的區(qū)別，且干擾來自表面玻璃罩以外，其信號衰減較大，使得指針信號分析環(huán)境的信噪比較高；分析時，可先通過均值、方差等方法獲取指針未經過反射式光電傳感器時噪聲環(huán)境的統(tǒng)計特性，然后監(jiān)測方差的突變，捕捉到指針信號的谷點，并以谷點為中心，以指針信號離開噪聲環(huán)境的統(tǒng)計特性為開始，重新回復噪聲環(huán)境的統(tǒng)計特性為結束，加上一定的裕量，即可獲得完整的指針信號；指針信號的波形特性主要由指針的寬度以及走步速度決定的，不同指針所產生的波形寬度不一致。如圖4所示，上述技術方案中，當指針因形狀不對稱而使得指針針尖不在指針中點時，其步驟如下
I .根據上述的指針定位方法獲得指針與手表預測時間的走步偏差值，識別出指針位置，該指針位置是指指針中心的位置；
II.由馬達控制模塊計算出指針中心到手表預設零點的步數(shù)，并控制指針走步至預設零占.
III.手動修正指針針尖與手表預設零點之間的偏差，并由針尖修正模塊存儲該針尖偏
差值，由走步偏差值與針尖偏差值計算出總偏差值，根據總偏差值便可識別出該指針的位
IV.因時針與分針聯(lián)動，所以無需修正時針。時針與分針聯(lián)動的準確性由出廠前的裝針決定，保證了分針準確，即可保證時針準確。參考圖5，一種手表的指針歸零方法，其步驟如下
①.根據前述指針定位方法識別出分針的位置；
②.由馬達控制模塊計算出分針走至手表預設零點的步數(shù)，并控制分針走步至預設零占.
^ \\\
③.判斷步驟①過程中是否捕捉到了時針信號；
④.步驟①沒有捕捉到時針信號，則由馬達控制模塊控制分針始終自預設零點整圈旋轉，直至捕捉到時針信號；
⑤.捕捉到時針信號，則根據時針與反射式光電傳感器的對應位置，由馬達控制模塊計算出時針至預設零點的走步數(shù)，并控制分針走步帶動時針至預設零點，完成歸零；
⑥.若手表包含秒針，則根據前述指針定位方法識別出秒針的位置，并由馬達控制模塊計算出秒針走至預設零點的步數(shù)，并控制秒針走步至預設零點。參考圖6，一種手表的指針校正方法，其步驟如下
(1).在預設時間段開啟指針校正，該預設時間段涵蓋反射式光電傳感器所對應的時間刻度區(qū)域；
(2).在該預設的時間段根據前述的指針定位方法識別指針的位置；
(3).若步驟(2)過程中識別出指針位置，則由馬達控制模塊計算出指針校正偏差值的應走步數(shù)，并控制指針追時校正；
(4).若步驟(2)過程中未捕捉到指針信號，則根據前述的指針歸零方法使指針歸零， 然后由馬達控制模塊計算出指針從預設零點至當前手表預設時間的應走步數(shù)，并控制指針追時走步，使指針與預設時間對應，完成指針校正。當然，以上的實施例只是在于說明而不是限制本發(fā)明，以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的方案所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內。
權利要求
1.一種手表的指針定位機構，包括機芯和指針，各指針的軸心位于機芯的正面中心，其特征在于所述機芯包括微處理器和用于驅動所述指針旋轉的馬達，以及裝于機芯正面的用于捕捉各指針信號的反射式光電傳感器；其中，所述反射式光電傳感器的光路垂直指向各指針經過處，且該反射式光電傳感器的發(fā)射點、接收點和所述指針的軸心在機芯正面上呈直線分布；所述微處理器根據反射式光電傳感器捕捉到的指針信號識別出指針，并可控制所述馬達運轉，該微處理器包括如下功能模塊，濾波模塊，用于濾除指針信號中的干擾信號； 指針識別模塊，根據指針信號識別出指針類型及其位置； 馬達控制模塊，用于計算馬達走步數(shù)、以及控制馬達運轉。
2.根據權利要求1所述的一種手表的指針定位機構，其特征在于所述微處理器還包括針尖修正模塊，用于修正指針針尖不在指針中點情況下存在的偏差。
3.根據權利要求1所述的一種手表的指針定位機構，其特征在于所述機芯正面裝有兩組所述反射式光電傳感器，且分別對應不同時刻位置。
4.根據權利要求1所述的一種手表的指針定位機構，其特征在于所述機芯正面裝有一組所述反射式光電傳感器，且所述馬達可由所述馬達控制模塊控制正反轉。
5.根據權利要求1所述的一種手表的指針定位機構，其特征在于所述指針包括聯(lián)動的時針和分針，并由同一組所述馬達驅動。
6.根據權利要求5所述的一種手表的指針定位機構，其特征在于所述指針還包括秒針，秒針由另一組所述馬達驅動。
7.一種手表的指針定位方法，包括以下步驟a.微處理器控制馬達運轉，并導通反射式光電傳感器以捕捉指針信號；b.捕捉到的指針信號由指針識別模塊根據波形統(tǒng)計特征識別出指針類型；c.由濾波模塊對比過往捕捉到的同類指針信號對該指針信號進行相關濾波，得到基于統(tǒng)計特性上的近似對稱的指針信號波形，波形谷點即為指針中心；d.由指針識別模塊根據波形谷點處的指針檢測時間與指針預測時間的對應關系，計算手表指針產生的走步偏差值；e.將該偏差值與過往獲得的偏差值進行綜合分析，判斷偏差值是否穩(wěn)定；f.若偏差值穩(wěn)定，則根據該偏差值即可識別出該指針的位置；g.若偏差值不穩(wěn)定，則重復步驟a-e，通過再次捕捉指針信號以計算偏差值，依此直到偏差值穩(wěn)定，則根據最后所得偏差值即可識別出該指針的位置。
8.根據權利要求7所述的一種手表的指針定位方法，當指針因形狀不對稱而使得指針針尖不在指針中點時，其步驟如下I .根據權利要求7所述的指針定位方法獲得指針與手表預測時間的走步偏差值，識別出指針位置，該指針位置是指指針中心的位置；II.由馬達控制模塊計算出指針中心到預設零點的步數(shù)，并控制指針走步至預設零點；III.手動修正指針針尖與手表預設零點之間的偏差，并由針尖修正模塊存儲該針尖偏差值，由走步偏差值與針尖偏差值計算出總偏差值，根據總偏差值便可識別出該指針的位置；IV.因時針與分針聯(lián)動，所以無需修正時針。
9.一種手表的指針歸零方法，其步驟如下①.根據權利要求7所述指針定位方法識別出分針的位置；②.由馬達控制模塊計算出分針走至手表預設零點的步數(shù)，并控制分針走步至預設零點；③.判斷步驟①過程中是否捕捉到了時針信號；④.步驟①沒有捕捉到時針信號，則由馬達控制模塊控制分針始終自預設零點整圈旋轉，直至捕捉到時針信號；⑤.捕捉到時針信號，則根據時針與反射式光電傳感器的對應位置，由馬達控制模塊計算出時針至預設零點的走步數(shù)，并控制分針走步帶動時針至預設零點，完成歸零；⑥.若手表包含秒針，則根據權利要求7所述指針定位方法識別出秒針的位置，并由馬達控制模塊計算出秒針走至預設零點的步數(shù)，并控制秒針走步至預設零點。
10.一種手表的指針校正方法，其步驟如下(1).在預設時間段開啟指針校正，該預設時間段涵蓋反射式光電傳感器所對應的時間刻度區(qū)域；(2).在該預設的時間段根據權利要求7所述的指針定位方法識別指針的位置；(3).若步驟(2)過程中識別出指針位置，則由馬達控制模塊計算出指針校正偏差值的應走步數(shù)，并控制指針追時校正；(4).若步驟(2)過程中未捕捉到指針信號，則根據權利要求9所述的指針歸零方法使指針歸零，然后由馬達控制模塊計算出指針從預設零點至當前手表預設時間的應走步數(shù)， 并控制指針追時走步，使指針與預設時間對應，完成指針校正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種手表的指針定位機構及其定位方法、以及指針歸零和指針校正方法，屬于手表技術領域。其技術要點在于在手表機芯的正面安裝普通的反射式光電傳感器，以捕捉指針掃過時產生的指針信號，并通過微處理器對指針信號進行處理，首先通過微處理器的濾波模塊對指針信號進行相關濾波以提高指針信號的信噪比；然后由指針識別模塊對指針信號進行統(tǒng)計分析及特性分析以確定各指針的位置；最后由馬達控制模塊根據指針位置來控制指針走步，進而可實現(xiàn)指針的自動校正和自動歸零。該方案無需設計專門的檢測組件，只需普通的工藝安裝要求，便可使手表指針自動校正技術實現(xiàn)大范圍普及應用，并能大幅度降低產品成本，具有重大的技術意義及商業(yè)價值。
文檔編號G04G5/00GK102289191SQ20111021954
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權日2011年8月2日
發(fā)明者黃向峰 申請人:東莞絲麗雅電子科技有限公司