專利名稱：數(shù)字式水平量測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明有關(guān)于一種水平量測(cè)設(shè)備，特別有關(guān)于一種可減少測(cè)量誤差并對(duì)于 傾斜角度進(jìn)行紀(jì)錄與輸出之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
就一般常見(jiàn)的簡(jiǎn)易水平儀而言，其結(jié)構(gòu)為一中空透明管體，而管體內(nèi)部填 入有色的溶液，例如水或酒精等液體，但液體并未完全填滿管體內(nèi)部，使液體 之中存在著一圓球狀氣泡，且因重力之故，氣泡會(huì)一直位于管體之頂部。此外， 管體表面具有提供使用者辨識(shí)之刻度，當(dāng)水平儀放置于待測(cè)平面上時(shí)，便可通 過(guò)觀察氣泡相對(duì)于刻度的位置來(lái)判斷待測(cè)平面水平與否。
前述氣泡式水平儀之結(jié)構(gòu)與原理雖然很簡(jiǎn)易，但實(shí)際使用上卻有其相當(dāng)不 方便之處、其中，氣泡與刻度的對(duì)準(zhǔn)與否，須仰賴使用者以肉眼觀察之，然而 每個(gè)使用者觀察的習(xí)慣也不盡相同，如此一來(lái)，極易因觀測(cè)角度不同而產(chǎn)生人 為誤差，并無(wú)法精準(zhǔn)地判斷待側(cè)面是否水平。二來(lái)，若要量測(cè)具有傾斜度之結(jié) 構(gòu)，使用者難以就氣泡位置與刻度之關(guān)系來(lái)判斷傾斜角度，雖然有些水平儀具 有水平分角之刻度指示，但也因?yàn)橛^察者之視差而不盡然精準(zhǔn)，導(dǎo)致此種氣泡 式結(jié)構(gòu)之水平儀應(yīng)用范圍十分有限。再者，此種氣泡式水平儀的水平角度量測(cè) 數(shù)據(jù)，必須以手動(dòng)記錄，無(wú)法形成電訊號(hào)形式輸出，不利于使用電子儀器進(jìn)行 長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控及紀(jì)錄。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于先前技術(shù)中水平儀使用不便及容易產(chǎn)生人為誤差的問(wèn)題，本發(fā)明提供 一種電子式水平量測(cè)裝置量測(cè)，可直接感測(cè)待測(cè)量面與水平面之傾斜角度，并 對(duì)于角度信息進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，而透過(guò)數(shù)字化數(shù)據(jù)予以顯示、紀(jì)錄及輸出。
為達(dá)成前述之目的，本發(fā)明提供一種數(shù)字式水平量測(cè)裝置，用以量測(cè)一待 測(cè)量面相對(duì)于水平面之傾斜角度。數(shù)字式水平量測(cè)裝置包含有一本體、至少二 加速度傳感器、 一訊號(hào)處理器及至少一顯示器。本體放置于前述之待測(cè)量面， 使其相對(duì)于水平面之傾斜角度等同于待量測(cè)面相對(duì)于水平面之傾斜角度。加速 度傳感器設(shè)置于本體，用以偵測(cè)本體相對(duì)于水平面之傾斜角度，即為待測(cè)量面 與水平面之傾斜角度，其中各加速度傳感器分別發(fā)出一角度訊號(hào)，且各加速度 傳感器相對(duì)于本體之角度不相等。訊號(hào)處理器設(shè)置于本體并電性連接于各加速 度傳感器，并且接收各加速度傳感器發(fā)出之角度訊號(hào)，而將各角度訊號(hào)處理轉(zhuǎn)換為至少一傾斜角度數(shù)據(jù)。顯示器設(shè)置于本體并電性連接于訊號(hào)處理器，并且 接收訊號(hào)處理器輸出之傾斜角度數(shù)據(jù)并加以顯示。由此將傾斜角度予以數(shù)字化， 并增加傾斜角度量測(cè)之準(zhǔn)確性。
本發(fā)明之功效在于，數(shù)字式水平量測(cè)裝置可直接量測(cè)出待側(cè)面之傾斜角度， 且透過(guò)若干個(gè)依不同基準(zhǔn)面裝設(shè)之加速度傳感器來(lái)減少測(cè)量誤差，有效地提高 了測(cè)量之精準(zhǔn)度與水平量測(cè)裝置之適用范圍，并可對(duì)于量測(cè)出之傾角進(jìn)行處理 轉(zhuǎn)換為數(shù)字化傾角資料，而將傾角信息予以儲(chǔ)存、顯示或者是輸出。


圖1為本發(fā)明數(shù)字式水平J 圖2為本發(fā)明數(shù)字式水平]
圖3為本發(fā)明數(shù)字式水平] 圖4為本發(fā)明數(shù)字式水平] 圖5為本發(fā)明數(shù)字式水平j(luò) 圖6為本發(fā)明數(shù)字式水平〕 圖7為本發(fā)明數(shù)字式水平〕
，』裝置中第一實(shí)施例之立體示意圖;
t測(cè)裝置放置于待測(cè)量面之示意t測(cè)裝置中第一實(shí)施例之電路方塊圖
t測(cè)裝置中第二實(shí)施例之立體示意圖
t測(cè)裝置中第二實(shí)施例之電路方塊圖
t測(cè)裝置中第三實(shí)施例之立體示意圖
[測(cè)裝置中第三實(shí)施例之電路方塊圖。
及
具體實(shí)施例方式
為使對(duì)本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進(jìn)一步的了解，茲配合實(shí) 施例詳細(xì)說(shuō)明如下。
請(qǐng)參閱圖1、圖2及圖3所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例所揭露之一種數(shù)字式水 平量測(cè)裝置10，用以量測(cè)一待側(cè)量面20相對(duì)于水平面30之傾斜角度A，并將 傾斜角度A數(shù)字化而予以儲(chǔ)存、顯示及輸出。此一數(shù)字式水平量測(cè)裝置10包含 一略呈矩形體之本體ll、 二加速度傳感器12、訊號(hào)處理器13、 一訊號(hào)一顯示器 14、 一通訊模塊15、 一儲(chǔ)存器16及一數(shù)據(jù)傳輸接口 17。
再參閱圖1及圖2所示，其中本體ll之底部為一平坦之表面，以做為數(shù)字 式水平量測(cè)裝置10之量測(cè)基準(zhǔn)面。當(dāng)數(shù)字式水平量測(cè)裝置10放置于待側(cè)量面 20時(shí)，本體11之底部平貼于待側(cè)量面20，使本體10相對(duì)于水平面30之傾斜 角度A，等同于待量測(cè)面20相對(duì)于水平面30之傾斜角度A。
參閱圖1、圖2及圖3所示，加速度傳感器12可為一重力式靜態(tài)加速度傾 斜角度傳感器、 一電磁式傾斜角度傳感器或者是一光學(xué)式傾斜角度傳感器，設(shè) 置于本體11中。各加速度傳感器12用以偵測(cè)本體11相對(duì)于水平面30之傾斜 角度A，亦即量測(cè)待側(cè)量面20相對(duì)于水平面30之傾斜角度A，并分別發(fā)出至少 一對(duì)應(yīng)于傾斜角度A之角度訊號(hào)。其中，本發(fā)明之加速度傳感器12并不以上述 之三種傳感器為限，只要是可偵測(cè)本體11相對(duì)于水平面30之傾斜角度A，并發(fā) 出電訊號(hào)形式之傾斜角度訊號(hào)的感測(cè)裝置即可。為了逾免單一加速度傳感器12會(huì)在特定操作角度產(chǎn)生誤差值過(guò)大之問(wèn)題， 各加速度傳感器12相對(duì)于本體11之設(shè)置角度并不相等，亦即各加速度傳感器 12與本體11之底面所夾之角度并不相等。以本實(shí)施例為例，二加速度傳感器 12其中之一與本體11之底面平行設(shè)置(夾角為0度)，而另一個(gè)加速度傳感器 12則與本體U之底面夾45度。因此，各加速度傳感器12所發(fā)出之角度訊號(hào)亦 不相同，例如當(dāng)待量側(cè)面20與水平面30之傾斜角度A為5度時(shí)，夾角O度之 加速度傳感器12會(huì)發(fā)出5度之角度訊號(hào)，而夾角45度之加速度傳感器12則發(fā) 出50度之角度訊號(hào)。此外，二加速度傳感器12也可以透過(guò)擺設(shè)方向的配置， 分別偵測(cè)本體11于不同軸向的傾斜角度，以同時(shí)了解待量側(cè)面20于空間中的 傾斜狀態(tài)，不需針對(duì)不同軸向進(jìn)行多次量測(cè)。
再參照?qǐng)D3所示，訊號(hào)處理器13設(shè)置于本體11并電性連接于各加速度傳 感器12，而接收各加速度傳感器12所發(fā)出之角度訊號(hào)，并將各角度訊號(hào)處理轉(zhuǎn) 換為至少一傾斜角度數(shù)據(jù)。這些經(jīng)由訊號(hào)處理器13運(yùn)算并輸出之傾斜角度數(shù)據(jù)， 可為各加速度傳感器12個(gè)別所量測(cè)之傾斜角度，及經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算后二加速度傳感 器12所量測(cè)之傾斜角度之平均值，也就是本體11的傾斜角度A。承接前一段所 提供之例子，則傾斜角度數(shù)據(jù)分別為5度、50度及5度，其中夾角O度之加速 度傳感器12所對(duì)應(yīng)之傾斜角度數(shù)據(jù)為5度；夾角45度之加速度傳感器12所對(duì) 應(yīng)之傾斜角度數(shù)據(jù)為50度。而兩加速度傳感器12之傾斜角度經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算后所 對(duì)應(yīng)之傾斜角度數(shù)據(jù)為5度，亦即本體11實(shí)際上的傾斜角度A。此外，訊號(hào)處 理器13亦可直接取得各加速度傳感器12本身的傾斜角度，以判斷各加速度傳 感器12實(shí)際的傾斜角度是否落在可精準(zhǔn)量測(cè)的范圍之外。若加速度傳感器12 實(shí)際的傾斜角度落在可精準(zhǔn)量測(cè)的范圍之外，則剔除其量測(cè)數(shù)據(jù)，只取另一個(gè) 加速度傳感器12所取得的數(shù)據(jù)來(lái)?yè)Q算本體11的傾斜角度A。
再參照?qǐng)D3所示，顯示器14設(shè)置于本體11并電性連接于訊號(hào)處理器13， 并且接收訊號(hào)處理器13所輸出之各傾斜角度數(shù)據(jù)，而顯示出待量測(cè)面20與水 平面30之傾斜角度A，以提供使用者直接進(jìn)行觀測(cè)。其中顯示器14受訊號(hào)處理 器13調(diào)配控制，而可切換地分別顯示各加速度傳感器12(單一)所量測(cè)之傾斜角 度，或者是二加速度傳感器12所量測(cè)之?dāng)?shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后對(duì)應(yīng)于本體11的實(shí)際傾 斜角度A。前述之顯示器14可為一般常見(jiàn)于消費(fèi)性電子產(chǎn)品之液晶顯示模塊， 或是多個(gè)七段顯示器的組合。
通訊模塊15設(shè)置于本體11并電性連接于訊號(hào)處理器13,用以接收訊號(hào)處 理器13所輸出之傾斜角度數(shù)據(jù)，并以一無(wú)線通訊協(xié)議進(jìn)行傳輸，而利用通訊天 線151將無(wú)線訊號(hào)發(fā)送出，以提供一具有與通訊模塊15相同之無(wú)線通訊協(xié)議之 電腦裝置50接收，進(jìn)而利用電腦裝置50執(zhí)行較為復(fù)雜的相關(guān)工程計(jì)算，或者 是將傾斜角度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存紀(jì)錄，以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控。其中，前述之無(wú)線通訊協(xié) 議可為藍(lán)芽(BLUETOOTH)通訊協(xié)議、Wi-Fi通訊協(xié)議或紅外線數(shù)據(jù)協(xié)議(IrDA)技術(shù)，但本發(fā)明之通訊模塊15并不以上述之通訊協(xié)議為限，只要是可達(dá)成無(wú)線數(shù)
據(jù)傳輸功效之通訊協(xié)議即不脫離本發(fā)明之范疇。
儲(chǔ)存器16設(shè)置于本體11并電性連接于訊號(hào)處理器13，用以接收訊號(hào)處理 器13所輸出之各傾斜角度數(shù)據(jù)并加以儲(chǔ)存。其中儲(chǔ)存器16為一可插拔之記憶 卡，而訊號(hào)處理器13透過(guò)一匹配于儲(chǔ)存器16之?dāng)?shù)據(jù)讀寫(xiě)接口 (圖中未示)將傾 斜角度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于儲(chǔ)存器16中，以方便使用者將傾斜角度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存并攜帶之。
數(shù)據(jù)傳輸接口 17可為但不局限于一通用串行總線(USB)，用以傳輸各傾斜 角度數(shù)據(jù)，而提供同樣具有數(shù)據(jù)傳輸接口 17之電子裝置進(jìn)行讀取之。數(shù)據(jù)傳輸 接口 17具有一插槽171，可提供電腦裝置50利用串行總線(USB)之專用傳輸線 插設(shè)，而進(jìn)行讀取對(duì)應(yīng)于傾斜角度A之各傾斜角度數(shù)據(jù)。
請(qǐng)續(xù)參閱圖4及圖5，為本發(fā)明之第二實(shí)施例，其中第二實(shí)施例之實(shí)施方式 大致與第一實(shí)施例相同，然而第二實(shí)施例之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置io設(shè)置有二個(gè) 顯示器14，分別電性連接于訊號(hào)處理器13并受其控制。 一顯示器14可切換地 顯示各加速度傳感器12(單一)所個(gè)別量測(cè)之傾斜角度，而另一顯示器14則顯示 經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算后二加速度傳感器12所量測(cè)之傾斜角度之平均值，也就是本體11 的傾斜角度A。亦可經(jīng)由切換讓二顯示器14分別顯示各加速度傳感器12實(shí)際的 傾斜角度，以供使用者同時(shí)了解不同加速度傳感器12的狀態(tài)。
請(qǐng)續(xù)參閱圖6及圖7，為本發(fā)明之第三實(shí)施例，其中第三實(shí)施例之實(shí)施方式 大致與第一實(shí)施例相同，然而，兩者之相異處在于，第三實(shí)施例之?dāng)?shù)字式水平 量測(cè)裝置10設(shè)置有三個(gè)顯示器14及三個(gè)加速度傳感器12，皆分別電性連接于 訊號(hào)處理器13并受其控制。其中各顯示器14可切換地分別顯示各加速度傳感 器12(單一)所個(gè)別量測(cè)之傾斜角度，或者是顯示經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算后三個(gè)加速度傳感 器12所量測(cè)之傾斜角度之平均值，也就是本體ll的傾斜角度A，以透過(guò)加速度 傳感器12的增加，進(jìn)一步提升測(cè)量?jī)A斜角度A之準(zhǔn)確性。此外，各加速度傳感 器12也可以透過(guò)擺設(shè)方向的配置，分別偵測(cè)本體11于不同軸向的傾斜角度， 以提供使用者同時(shí)了解待量側(cè)面20于空間中的傾斜狀態(tài)，不需針對(duì)不同軸向進(jìn) 行多次量測(cè)。
本發(fā)明之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置10具有若干個(gè)加速度傳感器20，可解決單一 加速度傳感器20于特定操作角度時(shí)誤差過(guò)大之問(wèn)題，并可直接量測(cè)出待側(cè)量面 之傾斜角度A，或是同時(shí)量測(cè)待側(cè)量面于不同軸向的傾斜角度，有效地提高了測(cè) 量之精準(zhǔn)度與適用范圍，而傾斜角度A更可被處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字化之傾斜角度數(shù) 據(jù)，并加以儲(chǔ)存、顯示或輸出，有助于提升使用效率及協(xié)助后續(xù)之工程計(jì)算。
雖然本發(fā)明以前述之實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。在不脫離 本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，所為之更動(dòng)與潤(rùn)飾，均屬本發(fā)明之專利保護(hù)范圍。關(guān)于 本發(fā)明所界定之保護(hù)范圍請(qǐng)參考所附之申請(qǐng)專利范圍。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故凡是運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式水平量測(cè)裝置，用以量測(cè)一待測(cè)量面相對(duì)于水平面之傾斜角度，其包含有一本體，放置于該待測(cè)量面；至少二加速度傳感器，設(shè)置于該本體，用以偵測(cè)該本體相對(duì)于該水平面之傾斜角度，并分別發(fā)出至少一角度訊號(hào)，其中各該加速度傳感器相對(duì)于該本體之角度不相等；一訊號(hào)處理器，設(shè)置于該本體并電性連接于各該加速度傳感器，并且接收各該角度訊號(hào)，而處理轉(zhuǎn)換為至少一傾斜角度數(shù)據(jù)；及至少一顯示器，設(shè)置于該本體并電性連接于該訊號(hào)處理器，并且接收該傾斜角度數(shù)據(jù)并加以顯示。
2. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該裝置更包含一 通訊模塊，設(shè)置于該本體并電性連接于該訊號(hào)處理器，用以接收該傾斜角度數(shù) 據(jù)并以一無(wú)線通訊協(xié)議進(jìn)行傳輸。
3. 如權(quán)利要求2所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該無(wú)線通訊協(xié)議 為藍(lán)芽(BLUETOOTH)通訊協(xié)議、Wi-Fi通訊協(xié)議、或紅外線數(shù)據(jù)協(xié)議(IrDA)技術(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該裝置更包含一 儲(chǔ)存器，設(shè)置于該本體并電性連接于該訊號(hào)處理器，用以接收該傾斜角度數(shù)據(jù) 并加以儲(chǔ)存。
5. 如權(quán)利要求3所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該儲(chǔ)存器為一可 插拔之記憶卡。
6. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該加速度傳感器 為一重力式靜態(tài)加速度傾斜角度傳感器。
7. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該加速度傳感器 為一電磁式傾斜角度傳感器。
8. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該加速度傳感器 為一光學(xué)式傾斜角度傳感器。
9. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該裝置更包含一 數(shù)據(jù)傳輸接口，用以傳輸該傾斜角度數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求9所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該數(shù)據(jù)傳輸接口 為一通用串行總線(USB)。
11. 如權(quán)利要求l所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該傾斜角度數(shù)據(jù) 為至少二加速度傳感器之傾斜角度之平均值。
12. 如權(quán)利要求1所述之?dāng)?shù)字式水平量測(cè)裝置，其特征是，該訊號(hào)處理器接 收各該角度訊號(hào)而處理轉(zhuǎn)換為若干個(gè)傾斜角度數(shù)據(jù)，其中該等傾斜角度數(shù)據(jù)包含各該加速度傳感器之傾斜角度及各該加速度傳感器之傾斜角度之平均值。
全文摘要
一種數(shù)字式水平量測(cè)裝置，用以量測(cè)一待測(cè)量面相對(duì)于水平面之傾斜角度，其包含有一本體、至少二加速度傳感器、一訊號(hào)處理器及至少一顯示器。本體放置于待測(cè)量面。加速度傳感器設(shè)置于本體，用以偵測(cè)本體相對(duì)于水平面之傾斜角度，并分別發(fā)出一角度訊號(hào)，其中各加速度傳感器相對(duì)于本體之角度不相等。訊號(hào)處理器設(shè)置于本體并電性連接于各加速度傳感器，并且接收角度訊號(hào)，而處理轉(zhuǎn)換為至少一傾斜角度數(shù)據(jù)。顯示器設(shè)置于本體并電性連接于訊號(hào)處理器，并且接收傾斜角度數(shù)據(jù)并加以顯示。藉以將傾斜角度予以數(shù)字化，并增加量測(cè)之準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01C9/00GK101598548SQ200810028588
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者邱佳昌 申請(qǐng)人:佛山市順德區(qū)漢達(dá)精密電子科技有限公司