位置辨別裝置的製作方法
2023-04-30 08:31:26
專利名稱：位置辨別裝置的製作方法
技術領域：
本發明為一種位置辨別裝置，尤指由多排的接觸點偵測一基板的絕對位置的裝置。
背景技術：
位置的辨別是控制系統裡重要的一環，在定位系統裡常被用到。例如機械手臂的控制，即需要將手臂的位置回授給系統，以確保機械手臂位移的正確性。
現有位置的控制有的利用光耦合的方法，在馬達轉軸上加裝一個光柵，利用光檢測器，由光的檢測，來判別馬達轉的角度，或相對應的位置。這種方式開始使用時或運作一段時間後通常必須歸零，否則會有累積誤差出現。
另外有的位置控制則利用線性電阻來做。馬達轉動時帶動轉盤上的線性電阻，由線性電阻上的分壓即可找出馬達轉動的角度。但是這種使用久了，會因為電阻的磨損而失去精確度，產生線性失真，而且這種方式也比較耗電。
發明內容
本發明的目的即根據上述現有技術的缺點，提出一可以偵測絕對位置的位置辨別裝置，沒有歸零的問題，亦無磨損耗電的缺點。
為達上述目的，本發明提出一種位置辨別裝置，包含一基板；複數個第一信號提供單元，是設於該基板上；複數個第二信號提供單元，是設於該基板上，且與該等第一信號提供單元並排設置；一第一信號偵測裝置，以讀取該等第一信號提供單元的信號；以及一第二信號偵測裝置，以讀取該等第二信號提供單元的信號，以於該基板及該二信號偵測裝置作相對位移時，辨別該基板的一絕對位置。
其中該基板是為一電路板。
其中該複數個第一信號提供單元是為複數個接觸點，而該複數個接觸點是分為N組，每組有N個接觸點。
其中該N個接觸點是分別連接至N個信號。
其中該N個信號是為N種不同型式的方波。
其中N＝4。
其中該複數個第二信號提供單元是為複數個接觸點，而該複數個接觸點是分為N組，每組有N個接觸點。
其中該N組是分別連接至N個信號。
其中該N個信號是為N種不同型式的方波。
其中該第一信號提供單元及該第二提供單元是環狀並排排列。
其中該第一信號偵測裝置及該第二信號偵測裝置是為二碳刷。
為進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如下，其中圖1(A)是本發明較佳實施例的位置辨別裝置一；圖1(B)是本發明較佳實施例的位置辨別裝置二；圖1(C)是本發明較佳實施例的位置辨別裝置三；圖1(D)是本發明較佳實施例的位置辨別裝置四；圖2是本發明較佳實施例的系統方塊圖；圖3是本發明較佳實施例的時序圖；圖4是本發明較佳實施例的絕對位置等於8。
具體實施例方式
圖1(A)為本發明較佳實施例的位置辨別裝置。電路板100上有二列接觸點。上列的複數個接觸點101接上信號S0，S1，S2，S3構成第一信號提供單元，下列的複數個接觸點102接上信號S0，S1，S2，S3構成第二信號提供單元。上下列的接觸點分為四組，每組有四個接觸點，上下共三十二個接觸點。上列十六個接觸點連接信號的方式為S0，S1，S2，S3，S0，S1，*，S2，S3。下列十六個接觸點連接信號的方式為S0，S0，S0，S0，S1，S1，*，S3，S3。利用碳刷103，104作為第一及第二信號偵測裝置，由碳刷位置所偵測到的信號，即可判別碳刷在電路板上的絕對位置。例如，當碳刷移動到絕對位置5時，碳刷103可偵測到信號S1，而碳刷104可偵測到信號S1，此時讀取信號I0＝S1，I1＝S1。對I0及I1加以解碼，即可得到電路板上的絕對位置了。當然，電路板若為圓形的，接觸點的排列即為環狀的，圓形的電路板則可作為絕對角度的偵測。系統在偵測時不必歸零，可以由碳刷取到的信號，直接判別目前碳刷是在電路板的那個位置或那個角度上，這對機械手臂等需要絕對位置的控制而言，相當方便。
圖1(B)為圖1(A)的改良。其中當碳刷104移到每個接觸點102的中間空檔時，或者移到接觸點101的中間空檔時，可以多解出一個位置，因此可以提高整體的解析度。例如當碳刷103及104移到位置0時，可由I0＝S0，I1＝S0，定出位置，而當二碳刷移到位置1時，可由I0＝X，I1＝S0，以及I0，I1的前一狀態來定出位置，同理，當二碳刷移到位置2時，可由I0＝S1，I1＝S0解出位置，而當碳刷移到位3時，可由I0＝S1，I1＝X及I0，I1的前一狀態來解出位置。這種結構的安排，在位置3時，對於正轉或反轉的判斷無法進行，但這一小缺點，可由後續圖1(D)的結構獲得全面性的改良。
圖1(C)為圖1(A)的變型。接觸點102可以用較大的面積來實施，這樣可以簡化電路的布局。
圖1(D)為圖1(B)的改良結構。從圖可知，當I0＝S0，I1＝S0可解出位置0，I0＝X，I1＝S0及其前一狀態可以解出位置1，當I0＝X，I1＝X及其前一狀態可以解出位置2，I0＝S1，I1＝X及前一狀態則可以解出位置3。
圖2為系統方塊圖。信號產生器201產生四種不同型式的信號S0，S1，S2，S3，輸入到圖1的位置辨別裝置202，位置辨別裝置202的碳刷會讀取到I0及I1的信號。將I0及I1輸解碼電路203即可將電路板的絕對位置解出來。
圖3為信號S0，S1，S2，S3的型式。利用不同類型的方波即可解碼。解碼時可將信號S0，S1，S2，S3與I0及I1作比較，即可找出I0或I1究竟是S0，S1，S2，S3中的哪一個。決定出I0及I1後，即可判別出碳刷位於電路板的絕對位置了。圖4為I0＝S0，I1＝S2，因此可解碼得到絕對位置等於8。
本發明實施例信號的型式為不同的方波，信號當然也可用其他的型式，例如用不同的電位，S0為1V，S1為2V，S2為3V，S3為4V，如此一來，在解碼時只要找出電位，即可決定是哪一個信號。當然，本發明實施例使的基板也可變化設計為一光柵，光柵上開二排(或二環)的孔即為二個不同的信號提供單元，光柵上的孔則設計上不同的顏色的鏡片，如此一來，即可由不同光譜的信號，來判別光柵的絕對位置了。在解析度方面，本發明可由增加接觸點的個數及密度，或者將二排的接觸點改為三排或更多排，來加以提升。
本發明的特徵在於，由基板上的二列的接觸點，施加不同型的信號，再對二信號加以解碼，即可得到基板的絕對位置。這樣的作法不用歸零，沒有線性失真的問題，其進步性確立，且本發明所揭露的技術，是可由熟習本技術人士具以實施，且這樣的裝置又是前所未有的，專利性具備，故依法提出專利的中請。
權利要求
1.一種位置辨別裝置，其特徵在於，包含一基板；複數個第一信號提供單元，是設於該基板上；複數個第二信號提供單元，是設於該基板上，且與該等第一信號提供單元並排設置；一第一信號偵測裝置，以讀取該等第一信號提供單元的信號；以及一第二信號偵測裝置，以讀取該等第二信號提供單元的信號，以於該基板及該二信號偵測裝置作相對位移時，辨別該基板的一絕對位置。
2.如權利要求1所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該基板是為一電路板。
3.如權利要求1所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該複數個第一信號提供單元是為複數個接觸點，而該複數個接觸點是分為N組，每組有N個接觸點。
4.如權利要求3所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該N個接觸點是分別連接至N個信號。
5.如權利要求4所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該N個信號是為N種不同型式的方波。
6.如權利要求5所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中N＝4。
7.如權利要求1所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該複數個第二信號提供單元是為複數個接觸點，而該複數個接觸點是分為N組，每組有N個接觸點。
8.如權利要求7所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該N組是分別連接至N個信號。
9.如權利要求8所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該N個信號是為N種不同型式的方波。
10，如權利要求9所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中N＝4。
11.如權利要求1所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該第一信號提供單元及該第二提供單元是環狀並排排列。
12.如權利要求1所述的位置辨別裝置，其特徵在於，其中該第一信號偵測裝置及該第二信號偵測裝置是為二碳刷。
全文摘要
本發明為一種位置辨別裝置，包含一基板；複數個第一信號提供單元，是設於該基板上；複數個第二信號提供單元，是設於該基板上，且與該等第一信號提供單元並排設置；一第一信號偵測裝置，以讀取該等第一信號提供單元的信號；以及一第二信號偵測裝置，以讀取該等第二信號提供單元的信號，以於該基板及該二信號偵測裝置作相對位移時，辨別該基板的一絕對位置。
文檔編號G01B21/02GK1580695SQ03143900
公開日2005年2月16日 申請日期2003年7月30日 優先權日2003年7月30日
發明者馮連興 申請人:馮連興