專利名稱：電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)，且特別涉 及一種水平儀的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有這種電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀。
背景技術(shù)：
雷射水平儀利用雷射光線直線性良好的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)雷射發(fā)射器發(fā)出的雷射 光線來(lái)測(cè)量及校驗(yàn)水平線/面、垂直線/面。由于其使用簡(jiǎn)單方便，且隨著雷射 發(fā)射器成本的下降，其價(jià)格亦持續(xù)降低，因此雷射水平儀越來(lái)越為使用者所接 受，并在大型建筑工程及大型機(jī)器設(shè)備的建造或安裝工程中被廣為運(yùn)用。目前雷射水平儀的應(yīng)用中，采用的馬達(dá)多為空心杯馬達(dá)(Hollow Motor)或 步進(jìn)馬達(dá)。然而，空心杯馬達(dá)雖適用于調(diào)整水平儀，但是價(jià)格非常昂貴。另外， 步進(jìn)馬達(dá)的調(diào)整受限于最小步進(jìn)量，同時(shí)，價(jià)格也比較昂貴。相形之下，伺服 直流電機(jī)價(jià)格相對(duì)非常有優(yōu)勢(shì)，但是使用伺服直流電機(jī)裝置作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，則 水平線/面與垂直線/面的準(zhǔn)位位置將不易掌控。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一 種電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)，在降低成品價(jià)格并提高水平 儀精準(zhǔn)度的同時(shí)，有效調(diào)整水平儀的平衡準(zhǔn)位。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，提出一種電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，所述方法用于調(diào)整雷射裝置的水平位置，至少包含下列步驟(A) 利用傳感器感測(cè)所述雷射裝置的水平位置，并且輸出對(duì)應(yīng)于所述水 平位置的感測(cè)信號(hào)；(B) 對(duì)所述感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，以獲得取樣數(shù)據(jù)，并形成感測(cè)數(shù)據(jù)值；(C) 根據(jù)所述感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷所述傳感器所在的區(qū)間，依據(jù)一感測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 值與所述感測(cè)數(shù)據(jù)值進(jìn)行運(yùn)算，并且輸出控制信號(hào)至電動(dòng)機(jī)；以及(D) 依據(jù)所述傳感器所在的區(qū)間調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，以使所述 傳感器或所述雷射裝置的水平位置移動(dòng)至標(biāo)準(zhǔn)預(yù)設(shè)位置。在本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法中，所述控制信號(hào)是根據(jù)所述感測(cè)數(shù)據(jù)值 與所述感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的差值運(yùn)算而得。在本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法中，還包含位于所述步驟(A)之前的以 下步驟進(jìn)行初始化設(shè)定，并且選定區(qū)間初始值，以依據(jù)所述區(qū)間初始值進(jìn)行 取樣。在本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法中，所述感測(cè)信號(hào)至少包含第一感測(cè)信號(hào) 以及第二感測(cè)信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)于所述雷射裝置的第一水平位置以及第二水平位 置，通過(guò)所述第一感測(cè)信號(hào)以及所述第二感測(cè)信號(hào)來(lái)形成感測(cè)平面。在本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法中，所述步驟(C)包括當(dāng)所述傳感器 的感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值或是大于第二界限值時(shí)，則判斷所述傳感器位于 第一區(qū)間，當(dāng)所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值為介于第一界限值與第三界限值之間、 或者介于第四界限值與第二界限值之間，則判斷所述傳感器位于第二區(qū)間，且 當(dāng)所述傳感器位于所述第三界限值與所述第四界限值之間時(shí)，則判斷所述傳感 器位于第三區(qū)間，其中這些界限值由小到大依次為第一界限值、第三界限值、 第四界限值、第二界限值。在本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法中，在所述步驟(D)中，依據(jù)所述傳感 器所在的區(qū)間調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的步驟后，還包括重復(fù)對(duì)來(lái)自所述傳 感器的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，并且重新計(jì)算所述取樣數(shù)據(jù)，以更新所述感測(cè)數(shù)據(jù) 值，并判斷所述傳感器是否在對(duì)應(yīng)感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置。在本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法中，當(dāng)判斷所述傳感器不在對(duì)應(yīng)所述感測(cè) 標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置時(shí)，依據(jù)所述傳感器所在的區(qū)間繼續(xù)調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng) 參數(shù)，且當(dāng)判斷所述傳感器在對(duì)應(yīng)所述感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置時(shí)，結(jié)束調(diào)整。本發(fā)明還提供了一種具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少包含雷射裝置，用以發(fā)射光束；水平調(diào)整裝置，連接于所述雷射裝置，包括至少一傳感器，用于感測(cè)所述雷射裝置的水平位置，以輸出對(duì)應(yīng)于所 述水平位置的感測(cè)信號(hào)，且所述傳感器的水平位置與所述雷射裝置的水平 位置相連動(dòng)，和致動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于移動(dòng)所述傳感器或所述雷射裝置的水平位置，以及 電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置，連接于所述水平調(diào)整裝置，包括感測(cè)信號(hào)取樣電路，用于對(duì)來(lái)自所述傳感器的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣， 控制單元，用于計(jì)算取樣數(shù)據(jù)以形成感測(cè)數(shù)據(jù)值，依據(jù)一感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值與所述感測(cè)數(shù)據(jù)值進(jìn)行運(yùn)算，從而輸出控制信號(hào)至所述致動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以調(diào)整所述致動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述控制單元包括區(qū)間判斷模塊，用于根據(jù)所述 感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷所述傳感器所在的區(qū)間，并形成對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述水平調(diào)整裝置至少包含第一傳感器以及第二 傳感器，用于分別感測(cè)所述雷射裝置的第一水平位置以及第二水平位置，并輸出第一感測(cè)信號(hào)以及第二感測(cè)信號(hào)來(lái)形成感測(cè)平面。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述區(qū)間判斷模塊包括第一區(qū)間判斷模塊，用 于所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值或是大于第二界限值時(shí)，則判斷所 述傳感器位于第一區(qū)間，第二區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值為 介于第一界限值與第三界限值之間、或者介于第四界限值與第二界限值之間 時(shí)，則判斷所述傳感器位于第二區(qū)間，以及第三區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感 器位于所述第三界限值與所述第四界限值之間時(shí)，則判斷所述傳感器位于第三 區(qū)間，其中這些界限值由小到大依次為第一界限值、第三界限值、第四界限 值、第二界限值。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述水平調(diào)整裝置更包含設(shè)置所述傳感器的水平 工作臺(tái)，所述致動(dòng)電動(dòng)機(jī)用以驅(qū)動(dòng)所述水平工作臺(tái)，以調(diào)整所述傳感器的水平 位置。實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)，具有以下有 益效果在調(diào)整過(guò)程中，收集傳感器數(shù)據(jù)，判斷傳感器平面位置所在區(qū)間，并 且使用不同的方式調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。此外，使用的馬達(dá)為伺服直流電機(jī)，其價(jià) 格比空心杯或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的成本低許多，亦能加快調(diào)整速度。可以大幅節(jié)省整 體的制造成本以及提高調(diào)整精度。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖l是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀的 方塊圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明圖1中傳感器的示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀的立體組合圖；以及圖4是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中調(diào)整具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平 儀的方法流程圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明100雷射裝置102水平調(diào)整裝置104電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置106傳感器108致動(dòng)電動(dòng)機(jī)110電動(dòng)機(jī)控制電路112感測(cè)信號(hào)取樣電路114控制單元116水平工作臺(tái)118感測(cè)方向具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀，以各種 取樣頻率對(duì)感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生感測(cè)數(shù)據(jù)值，并且依據(jù)感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷 傳感器的水平位置所在的區(qū)間，藉以將傳感器的水平位置調(diào)整到水平儀系統(tǒng)預(yù) 先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)位置。進(jìn)一步地，依據(jù)傳感器的水平位置在不同的區(qū)間，使用較 佳的電動(dòng)機(jī)控制機(jī)制，以穩(wěn)定地將水平儀調(diào)整至平衡面。應(yīng)注意的是，本發(fā)明適用于各種電動(dòng)機(jī)，例如直流伺服電動(dòng)機(jī)、脈波寬度調(diào)變(Pulse Width Modulation, PWM)控制式馬達(dá)，或是其它形式的馬達(dá)。圖1是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀的方塊圖，主 要包括雷射裝置100、水平調(diào)整裝置102以及電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置104。其中水平 調(diào)整裝置102主要包括傳感器106以及致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108。電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置104 主要包括感測(cè)信號(hào)取樣電路112以及控制單元114。在一實(shí)施例中，傳感器106 可為傾角傳感器或是其它類型的感測(cè)裝置。雷射裝置100用以發(fā)射光束。水平調(diào)整裝置102連接于該雷射裝置100， 設(shè)有至少一傳感器106以及致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108，傳感器106用以感測(cè)該雷射裝置 100的水平位置，并且輸出對(duì)應(yīng)于該水平位置的準(zhǔn)位信號(hào)，其中，傳感器106 的水平位置可與雷射裝置100的水平位置相連動(dòng)，該致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108用以移動(dòng) 傳感器106，使雷射裝置100的水平位置可隨著該傳感器106的水平位置的變 動(dòng)而作相應(yīng)的調(diào)整。電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置104連接于水平調(diào)整裝置102，具有感測(cè)信號(hào)取樣電路112 及控制單元114，該感測(cè)信號(hào)取樣電路112對(duì)來(lái)自該傳感器106的感測(cè)信號(hào)依 據(jù)區(qū)間進(jìn)行取樣，以獲得一取樣數(shù)據(jù)，該控制單元114計(jì)算取樣數(shù)據(jù)形成感測(cè) 數(shù)據(jù)值，并且其區(qū)間判斷模塊(未圖示)根據(jù)感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷傳感器106所在 的區(qū)間，以標(biāo)示出對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)，其中該區(qū)間標(biāo)定參數(shù)用于標(biāo)識(shí)出傳感 器106與雷射裝置100的水平位置相應(yīng)的區(qū)間。其中，各區(qū)間由多個(gè)界限值界 定區(qū)分，以便識(shí)別，并內(nèi)置于電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置104的控制單元114內(nèi)。控制單 元114依據(jù)一感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值與該感測(cè)數(shù)據(jù)值的差值進(jìn)行運(yùn)算，并且對(duì)應(yīng)于該差值 輸出一控制信號(hào)至水平調(diào)整裝置102，以藉此驅(qū)動(dòng)致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108。換言之， 該電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置104依據(jù)該區(qū)間標(biāo)定參數(shù)設(shè)定該致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108的轉(zhuǎn)速，以 使傳感器106快速、穩(wěn)定地移動(dòng)至預(yù)設(shè)準(zhǔn)位。其中，該預(yù)設(shè)準(zhǔn)位可為對(duì)應(yīng)于該 感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108可為直流伺服馬達(dá)。水平調(diào) 整裝置102的傳感器106包含第一傳感器以及第二傳感器，用以分別感測(cè)雷射 裝置100的第一水平位置以及第二水平位置，藉由第一傳感器以及第二傳感器 分別輸出第一感測(cè)信號(hào)以及第二感測(cè)信號(hào)來(lái)形成感測(cè)平面。水平調(diào)整裝置102 亦包含電動(dòng)機(jī)控制電路110以及設(shè)置傳感器106的水平工作臺(tái)116。電動(dòng)機(jī)控制電路110接收來(lái)自電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置104的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108 轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整水平工作臺(tái)116的水平位置，進(jìn)而調(diào)整傳感器106的水平準(zhǔn)位。本 發(fā)明的控制單元114可為單芯片微控制器或是中央處理器。本發(fā)明的感測(cè)信號(hào)取樣電路112對(duì)傳感器106的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，以判 斷傳感器106所在平面的位置。其中，感測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度常因感測(cè)信號(hào)取樣電 路112的取樣頻率、取樣時(shí)間而有差異。 一般而言，取樣頻率越高，感測(cè)數(shù)據(jù) 的準(zhǔn)確度越高。在一實(shí)施例中，感測(cè)信號(hào)取樣電路112的取樣頻率介于0至1600Hz之間，或是依據(jù)不同的感測(cè)信號(hào)取樣電路112而有不同的取樣頻率，而不限于上述的頻率范圍。便于說(shuō)明起見(jiàn)，令第一傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值表示為SD1，而第二傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值表示為SD2。平衡面對(duì)應(yīng)的感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值可預(yù)設(shè)為2000，并可將傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值劃分且預(yù)設(shè)為三個(gè)區(qū)間，再很據(jù)不同的區(qū)間，使用不同的取樣頻率。較佳實(shí)施例中，感測(cè)數(shù)據(jù)值距離平衡面的感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值越遠(yuǎn)，取樣頻率越低，其原因在于此時(shí)傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值的精度要求不高，降低取樣 頻率可有效節(jié)省馬達(dá)調(diào)整時(shí)間。相應(yīng)地，控制單元114包括區(qū)間判斷模塊，用于根據(jù)感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷傳感 器106所在的區(qū)間，并形成對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)。該區(qū)間判斷模塊包括第一 區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值或是大于第二界 限值時(shí)，則判斷所述傳感器位于第一區(qū)間；第二區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感 器的感測(cè)數(shù)據(jù)值為介于第一界限值與第三界限值之間、或者介于第四界限值與 第二界限值之間時(shí)，則判斷所述傳感器位于第二區(qū)間；以及第三區(qū)間判斷模塊， 用于所述傳感器位于所述第三界限值與所述第四界限值之間時(shí)，則判斷所述傳 感器位于第三區(qū)間。其中這些界限值由小到大依次為第一界限值、第三界限值、第四界限值、第二界限值。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，將感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值(例如，200)或是大于第二界限值(例如，3900)處設(shè)定為第一區(qū)間。當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞯母袦y(cè)數(shù) 據(jù)值(SD1)或第二傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD2)位于該第一區(qū)間時(shí)，該感測(cè)信號(hào) 取樣電路112的取樣頻率可預(yù)設(shè)為介于0至150 Hz之間，其中上述的取樣頻 率又以100Hz為較佳。此第一區(qū)間距離感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值(以2000為例)最遠(yuǎn)，且將 第一區(qū)間的標(biāo)定參數(shù)定義為l(S卩，此時(shí)該區(qū)間的標(biāo)定參數(shù)等于1)。然后依據(jù) 區(qū)間標(biāo)定參數(shù)1以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108轉(zhuǎn)動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感測(cè)信號(hào)取樣 電路112不斷進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的收集。此外，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，將感測(cè)數(shù)據(jù)值介于第一界限值(例如，200) 至第三界限值(例如，1970)或是介于第四界限值(例如，2030)至第二界限 值(例如，3卯0)處設(shè)定為第二區(qū)間。當(dāng)該第一傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD1)或 第二傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD2)位于該第二區(qū)間時(shí)，該感測(cè)信號(hào)取樣電路112 的取樣頻率可預(yù)設(shè)為介于150至500 Hz之間，其中上述的取樣頻率又以200 Hz 為較佳。該第二區(qū)間的標(biāo)定參數(shù)定義為2(即，此時(shí)該區(qū)間的標(biāo)定參數(shù)等于2)。 然后依據(jù)區(qū)間標(biāo)定參數(shù)2以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108轉(zhuǎn)動(dòng)，且感測(cè)信號(hào)取樣電路 112同時(shí)持續(xù)進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的收集。在本發(fā)明又一實(shí)施例中，將感測(cè)數(shù)據(jù)值介于第三界限值(例如，1970)至 第四界限值(例如，2030)處設(shè)定為第三區(qū)間。當(dāng)該第一傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值 (SD1)或第二傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD2)位于該第三區(qū)間時(shí)，該感測(cè)信號(hào)取樣電 路112的取樣頻率可預(yù)設(shè)為介于500至1100Hz之間，其中上述的取樣頻率又 以800 Hz為較佳。此第三區(qū)間距離感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值(以2000為例)最近，該第三區(qū) 間的標(biāo)定參數(shù)定義為3(即，此時(shí)區(qū)間的標(biāo)定參數(shù)等于3)。然后依據(jù)區(qū)間標(biāo)定參數(shù)3以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108轉(zhuǎn)動(dòng)，且感測(cè)信號(hào)取樣電路112同時(shí)持續(xù)收集傳 感器數(shù)據(jù)，直到水平儀系統(tǒng)處于預(yù)設(shè)的平衡準(zhǔn)位面。圖2是依據(jù)本發(fā)明圖1中傳感器的示意圖。箭頭方向?yàn)閭鞲衅?06的感測(cè) 方向118，在此感測(cè)方向118上，當(dāng)傳感器106有任何傾斜(系指?jìng)鞲衅?06 與水平儀之間的夾角)，將在傳感器106的輸出端產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)X、 Y，每一個(gè) 夾角對(duì)應(yīng)著兩個(gè)感測(cè)信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)傳感器106與水平儀的水平面之間的 夾角為0度時(shí)，傳感器106輸出的兩個(gè)感測(cè)信號(hào)X、 Y均為2.5伏特(V)。另一 方面，當(dāng)傳感器106與水平面之間的夾角為90度時(shí)，感測(cè)信號(hào)X為5 V，而 感測(cè)信號(hào)Y為0 V。在一實(shí)施例中，傳感器106的輸出信號(hào)例如可為模擬信號(hào)， 經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理之后，傳送至控制單元114，控制單元114將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù) 字信號(hào)，以便判斷傳感器106所在的區(qū)間位置。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，傳感器106輸出一模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)感測(cè)信號(hào) 取樣電路112處理之后，將此模擬信號(hào)傳送至控制單元114?？刂茊卧?14利 用模擬/數(shù)字(Analog to Digital, A/D)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào)。在一實(shí)施例中，模擬/數(shù)字(A/D)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的解析精度可為12位(bits)， 而且可解析的模擬電壓范圍是0~2.5V，故該范圍的模擬電壓轉(zhuǎn)換為介于 0-4096的感測(cè)數(shù)據(jù)值。應(yīng)注意的是，本發(fā)明亦適用于具有更高或是更低解析 精度的模擬/數(shù)字(A/D)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，例如6 bits或是24 bits,以及不同范圍的 模擬電壓值。圖3是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀的立體組 合圖。主要包括雷射裝置IOO、傳感器106以及致動(dòng)電動(dòng)機(jī)108。在一實(shí)施例 中，垂直擺放著兩個(gè)單軸傳感器，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)垂直方向，這兩個(gè)方向決定傳 感器106所在的平面位置(兩條相交直線決定一個(gè)平面)。同時(shí)，傳感器106的鎖固板與雷射裝置100的鎖固平面連接在一起，亦即兩個(gè)傳感器106所在的平 面位置對(duì)應(yīng)于雷射裝置IOO鎖固平面的位置。換言之，兩個(gè)傳感器106所在平 面的位置，對(duì)應(yīng)于雷射裝置IOO發(fā)射出的雷射光線所在平面的位置。圖4是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中調(diào)整具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的水平儀的方 法流程圖。在一實(shí)施例中，控制單元對(duì)該水平儀進(jìn)行初始化設(shè)定，并且選定一 區(qū)間初始值，使該感測(cè)信號(hào)取樣電路依據(jù)該區(qū)間初始值進(jìn)行取樣，如步驟 S400。在步驟S401中，該傳感器感測(cè)雷射裝置的水平位置，并且輸出對(duì)應(yīng)于 該水平位置的感測(cè)信號(hào)。在步驟S402中，該感測(cè)信號(hào)取樣電路對(duì)來(lái)自該傳感 器的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生取樣數(shù)據(jù)。在步驟S404中，控制單元計(jì)算該 取樣數(shù)據(jù)以形成感測(cè)數(shù)據(jù)值。接著在步驟S406中，該控制單元根據(jù)該感測(cè)數(shù)據(jù)值與判斷該傳感器所在 的區(qū)間，并且給予對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)，其中該區(qū)間標(biāo)定參數(shù)用以標(biāo)識(shí)該感測(cè) 數(shù)據(jù)值中不同的該區(qū)間，該控制單元依據(jù)一感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值與該感測(cè)數(shù)據(jù)值的差值 進(jìn)行運(yùn)算，并且對(duì)應(yīng)于該差值輸出一控制信號(hào)至該致動(dòng)電動(dòng)機(jī)。然后在步驟 S408中，該電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置依據(jù)所述對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速，以使該傳感器移動(dòng)至對(duì)應(yīng)于該感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置。在步驟S410中，該感測(cè)信號(hào)取樣電路重復(fù)對(duì)來(lái)自該傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn) 行取樣，并且該控制單元重新計(jì)算該取樣數(shù)據(jù)，以更新該感測(cè)數(shù)據(jù)值，以判斷 該傳感器是否在對(duì)應(yīng)感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置。當(dāng)傳感器不在對(duì)應(yīng)感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的 水平位置時(shí)，返回至步驟S408，該電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置依據(jù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù) 繼續(xù)調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以使該傳感器移動(dòng)至對(duì)應(yīng)于該感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位 置。當(dāng)傳感器在對(duì)應(yīng)感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置時(shí)，繼續(xù)至步驟S412，調(diào)整過(guò)程結(jié)束。在一實(shí)施例中，將感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值(例如，200)或是大于第二 界限值(例如，3900)處設(shè)定為第一區(qū)間。當(dāng)該第一傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD1) 或第二傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD2)位于第一區(qū)間時(shí)，該感測(cè)信號(hào)取樣電路的取 樣頻率可介于O至150 Hz之間。該第一區(qū)間的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)定義為1。此時(shí) 依據(jù)該區(qū)間標(biāo)定參數(shù)l調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，施加直流電壓于該電動(dòng)機(jī)，以調(diào) 整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即在致動(dòng)電動(dòng)機(jī)的兩端加上一正一負(fù)(5 V， GND)兩個(gè)電 壓信號(hào)，使致動(dòng)電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，使得傳感器106朝向設(shè)定的2000靠近，此 種方式，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)較快。亦可互換施加于該電動(dòng)機(jī)的直流電壓的兩端，使 該致動(dòng)電動(dòng)機(jī)正向或是反向轉(zhuǎn)動(dòng)。在另一實(shí)施例中，將感測(cè)數(shù)據(jù)值介于第一界限值(例如，200)至第三界 限值(例如，1970)或是介于第四界限值(例如，2030)至第二界限值(例如， 3900)處設(shè)定為第二區(qū)間。當(dāng)該第一傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD1)或第二傳感器 的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD2)位于第二區(qū)間時(shí)，該感測(cè)信號(hào)取樣電路的取樣頻率亦介于 150至500Hz之間，該第二區(qū)間的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)定義為2。此時(shí)依據(jù)該區(qū)間標(biāo) 定參數(shù)2調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，施加脈沖寬度調(diào)變(PWM)電壓于該電動(dòng)機(jī)，例 如采用比例(Proportional)參數(shù)調(diào)節(jié)法以調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減緩調(diào)整速度， 以提高調(diào)整精度。具體而言，當(dāng)以脈沖寬度調(diào)變(PWM)方式控制馬達(dá)，在馬達(dá)的一端為接 地(GND)，另一端施加一個(gè)方波信號(hào)，其均分比(Duty Cycle)可為1: 1、頻率 可為500 Hz。此種情況下，馬達(dá)不能全速運(yùn)轉(zhuǎn)，速度會(huì)降低，與方波信號(hào)的 均分比有關(guān)，高準(zhǔn)位占用的部份越大，則馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)越快。本發(fā)明使用的脈沖寬 度調(diào)變(PWM)方式的目的用于降低馬達(dá)調(diào)整速度，從而提高馬達(dá)調(diào)整精度。比 例參數(shù)調(diào)節(jié)法，用于調(diào)配需要給馬達(dá)多少脈沖數(shù)量。在一實(shí)施例中，依據(jù)當(dāng)區(qū)間標(biāo)定參數(shù)為2，當(dāng)SD1為1000，感測(cè)數(shù)據(jù)值與設(shè)定的感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的差值為A =2000-1000 = 1000。需要給馬達(dá)的脈沖個(gè)數(shù)=1000/4.5。其中的4.5即為比例 參數(shù)，以確定控制單元需要給傳感器的脈沖個(gè)數(shù)，使馬達(dá)朝向2000趨近。在另一實(shí)施例中，將感測(cè)數(shù)據(jù)值介于第三界限值(例如，1970)至第四界 限值(例如，2030)處設(shè)定為第三區(qū)間。當(dāng)該第一傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD1) 或第二傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值(SD2)位于第三區(qū)間時(shí)，該感測(cè)信號(hào)取樣電路的取 樣頻率介于500至1100 Hz之間，該第三區(qū)間的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)定義為3。此時(shí) 依據(jù)該區(qū)間標(biāo)定參數(shù)3調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，施加脈沖寬度調(diào)變(PWM)電壓于 該電動(dòng)機(jī)，利用比例沐3分/微分(PID)參數(shù)調(diào)節(jié)方式來(lái)調(diào)整該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以 提高調(diào)整精度。特定而言，使用脈沖寬度調(diào)變(PWM)方式控制馬達(dá)，以比例/ 積分/微分(PID)參數(shù)調(diào)節(jié)法，有效減緩馬達(dá)的調(diào)整速度，更能提高精度。本發(fā)明的水平儀及其調(diào)整方法，可以大幅節(jié)省整體的制造成本以及提高調(diào)整精度。在調(diào)整過(guò)程中，收集傳感器數(shù)據(jù)，判斷傳感器平面位置所在區(qū)間，并且使用不同的方式調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。此外，使用的馬達(dá)為伺服直流電機(jī)，其價(jià)格比空心杯或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的成本低許多，亦能加快調(diào)整速度。雖然本發(fā)明已用較佳實(shí)施例揭露如上，但其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，所述方法用于調(diào)整雷射裝置的水平位置，至少包含下列步驟(A)利用傳感器感測(cè)所述雷射裝置的水平位置，并且輸出對(duì)應(yīng)于所述水平位置的感測(cè)信號(hào)；(B)對(duì)所述感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，以獲得取樣數(shù)據(jù)，并形成感測(cè)數(shù)據(jù)值；(C)根據(jù)所述感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷所述傳感器所在的區(qū)間，依據(jù)一感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值與所述感測(cè)數(shù)據(jù)值進(jìn)行運(yùn)算，并且輸出控制信號(hào)至電動(dòng)機(jī)；以及(D)依據(jù)所述傳感器所在的區(qū)間調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，以使所述傳感器或所述雷射裝置的水平位置移動(dòng)至標(biāo)準(zhǔn)預(yù)設(shè)位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，所述控制信號(hào)是 根據(jù)所述感測(cè)數(shù)據(jù)值與所述感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的差值運(yùn)算而得。
3. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，還包含位于所述 步驟(A)之前的以下步驟進(jìn)行初始化設(shè)定，并且選定區(qū)間初始值，以依據(jù) 所述區(qū)間初始值進(jìn)行取樣。
4. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，所述感測(cè)信號(hào)至 少包含第一感測(cè)信號(hào)以及第二感測(cè)信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)于所述雷射裝置的第一水平 位置以及第二水平位置，通過(guò)所述第一感測(cè)信號(hào)以及所述第二感測(cè)信號(hào)來(lái)形成 感測(cè)平面。
5. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，所述步驟(C)包 括當(dāng)所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值或是大于第二界限值時(shí)，則判 斷所述傳感器位于第一區(qū)間，當(dāng)所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值為介于第一界限值與第三界限值之間、或者介于第四界限值與第二界限值之間，則判斷所述傳感器 位于第二區(qū)間，且當(dāng)所述傳感器位于所述第三界限值與所述第四界限值之間 時(shí)，則判斷所述傳感器位于第三區(qū)間，其中這些界限值由小到大依次為第一 界限值、第三界限值、第四界限值、第二界限值。
6. 如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，在所述步驟(D) 中，依據(jù)所述傳感器所在的區(qū)間調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的步驟后，還包括 重復(fù)對(duì)來(lái)自所述傳感器的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣，并且重新計(jì)算所述取樣數(shù)據(jù)，以 更新所述感測(cè)數(shù)據(jù)值，并判斷所述傳感器是否在對(duì)應(yīng)感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法，其特征在于，當(dāng)判斷所述傳感器不在對(duì)應(yīng)所述感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平位置時(shí)，依據(jù)所述傳感器所在的區(qū)間繼續(xù)調(diào) 整所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，且當(dāng)判斷所述傳感器在對(duì)應(yīng)所述感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值的水平 位置時(shí)，結(jié)束調(diào)整。
8. —種具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)至少包含 雷射裝置，用以發(fā)射光束；水平調(diào)整裝置，連接于所述雷射裝置，包括至少一傳感器，用于感測(cè)所述雷射裝置的水平位置，以輸出對(duì)應(yīng)于所 述水平位置的感測(cè)信號(hào)，且所述傳感器的水平位置與所述雷射裝置的水平 位置相連動(dòng)，和致動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于移動(dòng)所述傳感器或所述雷射裝置的水平位置，以及電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置，連接于所述水平調(diào)整裝置，包括感測(cè)信號(hào)取樣電路，用于對(duì)來(lái)自所述傳感器的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣， 控制單元，用于計(jì)算取樣數(shù)據(jù)以形成感測(cè)數(shù)據(jù)值，依據(jù)一感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值 與所述感測(cè)數(shù)據(jù)值進(jìn)行運(yùn)算，從而輸出控制信號(hào)至所述致動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以調(diào)整所述致動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括區(qū)間判斷模塊，用于根據(jù)所述感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷所述傳感器所在的區(qū)間，并形成對(duì)應(yīng)的區(qū)間標(biāo)定參數(shù)。
10. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水平調(diào)整裝置至少包含 第一傳感器以及第二傳感器，用于分別感測(cè)所述雷射裝置的第一水平位置以及 第二水平位置，并輸出第一感測(cè)信號(hào)以及第二感測(cè)信號(hào)來(lái)形成感測(cè)平面。
11. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)間判斷模塊包括第一區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值小于第一界限值或是大 于第二界限值時(shí)，則判斷所述傳感器位于第一區(qū)間，第二區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)值為介于第一界限值與第 三界限值之間、或者介于第四界限值與第二界限值之間時(shí)，則判斷所述傳感器 位于第二區(qū)間，以及第三區(qū)間判斷模塊，用于所述傳感器位于所述第三界限值與所述第四界限 值之間時(shí)，則判斷所述傳感器位于第三區(qū)間，其中這些界限值由小到大依次為第一界限值、第三界限值、第四界限值、 第二界限值。
12. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水平調(diào)整裝置更包含 設(shè)置所述傳感器的水平工作臺(tái)，所述致動(dòng)電動(dòng)機(jī)用以驅(qū)動(dòng)所述水平工作臺(tái)，以 調(diào)整所述傳感器的水平位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)調(diào)整方法及具有電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括雷射裝置、水平調(diào)整裝置以及電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置。其中水平調(diào)整裝置包括傳感器以及致動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)調(diào)整裝置主要包括感測(cè)信號(hào)取樣電路以及控制單元。感測(cè)信號(hào)取樣電路以各種取樣頻率對(duì)來(lái)自傳感器的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣來(lái)產(chǎn)生感測(cè)數(shù)據(jù)值，并且控制單元依據(jù)感測(cè)數(shù)據(jù)值判斷傳感器的水平位置所在的區(qū)間，藉以將傳感器或雷射裝置所在的水平位置調(diào)整到水平儀系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)設(shè)位置。
文檔編號(hào)G01C9/06GK101266147SQ20071008865
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者簡(jiǎn)張勇 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司