专利名称：侦测反射体旋转角度的装置及方法
技术领域：
本发明是有关侦测反射体旋转角度的装置，尤其是有关利用一感光组件感测可旋 转的反射体分别反射一发光单元直接发射的光线及一标的物反射的光线的时间差，计算反 射体的旋转角度。
背景技术：
有一些侦测物体旋转角度的专利数据，例如中国台湾公开专利200821939揭示一 种可感测旋转与倾斜变化信息的运动侦测装置，是利用一运算单元系分别根据反射光讯 号、旋转及倾斜角度变化讯号，分别计算出一运动侦测装置相对于一侦测表面的运动方向 及速度、该运动侦测装置自身的旋转角度、及该运动侦测装置自身的倾斜角度。又如中国台 湾公开专利200504447揭示一种色轮旋转角度侦测器，利用一收器接收来自色轮的输出讯 号，由侦测该输出讯号的变化，判断出该色轮的旋转角度。
发明内容
本发明的目的是提供一种侦测反射体旋转角度的装置及方法，以提升侦测反射体 旋转角度的精确度及节省制造成本。为实现上述目的，本发明提供的侦测反射体旋转角度的装置及方法，利用感光组 件感测可旋转的反射体反射发光单元直接发射的光线的时间，及感测可旋转的反射体反射 发光模块所发出经由反射体反射至标的物，并被标的物反射的光线的时间，以该两时间差 计算反射体的旋转角度，能提升侦测反射体旋转角度的精确度。本发明的侦测反射体旋转角度的装置及方法，不需使用较昂贵的摄影模块仅需一 个较便宜的感光组件、发光单元及定时器，就能侦测反射体旋转角度，可节省侦测反射体旋 转角度的装置的制造成本。
图1为本发明侦测反射体旋转角度的装置的示意图。图2为本发明感光组件侦测到感测讯号的示意图。图3为本发明侦测反射体旋转角度的装置的第一实施例的示意图。图4为本发明侦测反射体旋转角度的装置的第二实施例的示意图。图5为本发明侦测反射体旋转角度的装置方法的流程图。附图中主要组件符号说明1、3、4侦测反射体旋转角度的装置10 马达101 转轴11、11，反射体111,111'反射面
12发光模块121、122、123 光线13感光组件14微处理器15定时器16 镜子2标的物(1)、⑵、(3)分别是步骤编号
具体实施例方式本发明的其它目的、功效，请参阅附图及实施例，详细说明如下。本发明侦测反射体旋转角度的装置及方法，是利用激光、可见光或红外线等光线 照射一反射体，并利用一感光组件感测可旋转的反射体所反射光线的时间，以计算获得反 射体的旋转角度。如图1、2、3所示，本发明侦测反射体旋转角度的装置1，用以侦测被一马达10带 动的反射体11的旋转角度者，包括发光模块12、感光组件13、微处理器14及定时器15所 组成。马达10的转轴101结合反射体11，可带动反射体11旋转，如图3所示。反射体11 设有m个反射面111，m是等于1或是大于1的自然数，例如图3所示的反射体11设有3个 反射面111。微处理器14电讯连接感光组件13，微处理器14可侦测感光组件13所发出的 感测讯号。发光模块12发出的光线经由反射体11反射照射标的物2。发光模块12可为 发出激光、可见光或红外线者。感光组件13可包括光侦检器(Photo Detector)、光敏二极 管(Photo diode)、光感测接收器(Photo Receiver)、光敏晶体管(Photo transistor)等 感光组件及可有线或无线发出感光讯号。当反射体11旋转时，感光组件13可依序感测反射体11的一反射面111直接反射 发光模块12发出的光线121，而分别获得一最强的感测讯号Sh ；微处理器14由定时器15 提供的时间(系统频率，System timing clock)，依序纪录侦测到该最强的感测讯号Sh的 时间T(n)、T(n+l)等，其中相邻的两时间差(Τ(η+1)-Τ(η))等于反射体11旋转1/m圈(360 度)所需的时间，其中n、m都是自然数1、2、3等；当感光组件13在相邻的两时间T(n)、 Τ(η+1)之间，感测到反射体11的一反射面111反射标的物2所反射发光模块12所发出经 由反射体11反射至标的物2的光线122时，可获得一较弱的感测讯号Sl ；微处理器14由 定时器15提供的时间，纪录侦测到该较弱的感测讯号Sl的时间T(O)；由于反射体11是接 近等速旋转，所以利用时间Τ(η)、Τ(η+1)、Τ(ο)，可计算反射体11在时间Τ(ο)相对于在时 间 Τ(η)时的旋转角度 θ 为(Τ(ο)-Τ(η))/(Τ(η+1)-Τ(η))乘以 360/m。如图1、2、3、5所示，本发明侦测反射体旋转角度的方法，包括如下步骤(1)使微处理器14由定时器15提供的时间，依序纪录侦测到感光组件13所发出 两最强的感测讯号Sh的两时间T(η)、Τ(η+1)；其中最强的两感测讯号Sh是感光组件13 感测反射体11的一反射面111直接反射发光模块12发出的光线121所产生；该两时间差 (Τ(η+1)-Τ(η))等于反射体11旋转1/m圈(360度)所需的时间；(2)使微处理器14藉由定时器15提供的时间，纪录侦测到感光组件13所发出一较弱的感测讯号Sl的时间T(O)；其中较弱的感测讯号Sl是感光组件13在相邻的两时间 T(η)、Τ(η+1)之间，感测到反射体11的一反射面111反射标的物2所反射发光模块12所 发出经由反射体11的一反射面111反射至标的物2的光线122所产生；(3)使微处理器14计算(Τ (ο) -T (η) )/(T(n+l) -T (η))乘以360/m，而获得反射体 11在时间T(O)相对于在时间T(n)时的旋转角度Θ。如图1、3所示，本发明第一实施例的侦测反射体旋转角度的装置3，与图1所示的 侦测反射体旋转角度的装置1大致相同。本实施例的发光模块12与感光组件13设置于反 射体11的水平方向的侧边；发光模块12与感光组件13呈堆叠的配置。本实施例的反射体 11设有至少一反射面111 ；反射面111平行于马达10的转轴101。如图3、4所示，本发明第二实施例的侦测反射体旋转角度的装置4，与图3所示的 侦测反射体旋转角度的装置3，除了需增加一镜子16，且相堆叠的发光模块12与感光组件 13设置于反射体11的垂直方向的侧边的配置不同外，其余的结构大致相同。本实施例的反 射体11’的反射面111，与马达10的转轴101呈45度的配置。本实施例的反射体11，可 以是棱镜。由于本实施例的发光模块12与感光组件13设置于反射体11’的垂直方向的侧边， 且反射体11’的反射面111’与发光模块12发出的光线呈45度，所以感光组件13无法感 测到反射体11’的反射面111’直接反射发光模块12发出的光线而发出最强的感测讯号， 而必须由镜子16。由于镜子16较标的物2具有较佳的反射光线的效果，所以在本实施例， 利用感光组件13感测到反射体11’的反射面111’反射镜子16所反射发光模块12所发出 经由反射体11’的反射面111’反射至镜子16的光线123，可获得最强的感测讯号。因此上 述本发明侦测反射体旋转角度的方法的步骤需修改为(1)使微处理器14由定时器15提供的时间，依序纪录侦测到感光组件13所发出 两最强的感测讯号Sh的两时间T (η)、Τ(η+1)；其中最强的两感测讯号Sh是感光组件13感 测到反射体11’的反射面111’反射镜子16所反射发光模块12所发出经由反射体11’的 反射面111’反射至镜子16的光线123所产生；该两时间差(Τ(η+1)-Τ(η))等于反射体11 旋转一圈(360度)所需的时间；(2)使微处理器14由定时器15提供的时间，纪录侦测到感光组件13所发出一 较弱的感测讯号Sl的时间T(O)；其中较弱的感测讯号Sl是感光组件13在相邻的两时间 Τ(η)、Τ(η+1)之间，感测到反射体11’的反射面111’反射标的物2所反射发光模块12所 发出经由反射体11’的反射面111’反射至标的物2的光线122所产生；(3)使微处理器14计算(Τ(ο)-Τ(η))/(Τ(η+1)-Τ(η))乘以360，而获得反射体11， 在时间T(O)相对于在时间Τ(η)时的旋转角度θ。本发明上述侦测反射体11、11’旋转角度的方法，除了上述实施步骤之外，还包括 说明书中有关本发明包含侦测反射体旋转角度相关的技术内容，不再重复说明。本发明不需由精密、昂贵的步进马达、伺服马达的旋转角度，也能分别获得反射体 11、11’的旋转角度，且能更精密的区分反射体11、11’的旋转角度。例如使用较便宜，每秒 60转的马达带动只有一反射面111的反射体11旋转，使用较便宜，提供一系统频率(System timing clock)的振荡频率为72百万次的定时器15，所以马达每一转(360度)可被分成 72，000，000/60 = 1，200，000 等份；而 360 度=360x 60x60 = 1，290，000 秒，所以每一单位时间间隔(72百万分之一秒)可区分的角度为1，290，000/1, 200, 000 = 1. 08秒，相当
的精确。若使用更大振荡频率为的定时器15更能提高角度侦测的精确度。本发明侦测反射体旋转角度的装置及方法，不需使用较昂贵的摄影模块仅需一个 较便宜的感光组件、发光单元及定时器，就能提升侦测反射体旋转角度的精确度及节省侦 测反射体旋转角度的装置的制造成本。以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，本领域技术人员运用本发明所 为的修饰、变化，皆属本发明申请的的权利要求范围，而不限于实施例所描述的内容。
权利要求
一种侦测反射体旋转角度的方法，包括如下步骤(1)依序纪录侦测一感光组件发出的两最强的感测讯号的两时间T(n)、T(n+1)，该两最强的感测讯号是该感光组件感测该反射体的一反射面直接反射一发光模块发出的光线、或感测该反射体的一反射面反射一镜子所反射该发光模块所发出，经由该反射体的反射面反射至该镜子的光线其中之一所产生，该两时间T(n)、T(n+1)的差(T(n+1) T(n))等于该反射体旋转1/m圈所需的时间，其中该n、m都是自然数，该反射体具有m个反射面；(2)纪录侦测该感光组件所发出一较弱的感测讯号的时间T(o)，该较弱的感测讯号是该感光组件在相邻的该两时间T(n)、T(n+1)之间，感测该反射体反射一标的物所反射该发光模块所发出经由该反射体反射至该标的物的光线所产生；(3)计算(T(o) T(n))/(T(n+1) T(n))乘以360/m，而获得该反射体在该时间T(o)相对于在该时间T(n)时的旋转角度。
2.如权利要求1所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该步骤(1)包括使一微处 理器由一定时器提供的时间，依序纪录侦测一感光组件发出的两最强的感测讯号的两时间 T (η)、T (η+1)。
3.如权利要求2所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该步骤(2)包括使一微处理 器由一定时器提供的时间，纪录侦测该感光组件所发出一较弱的感测讯号的时间T(O)。
4.如权利要求3所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该步骤(3)包括使一微处理 器计算(Τ(o)-T(n))/(T(n+1)-T(η))乘以 360/m 的值。
5.如权利要求4所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该感光组件设置于该反射 体的水平方向的侧边；该两最强的感测讯号是该感光组件感测该反射体的一反射面直接反 射一发光模块发出的光线所产生。
6.如权利要求5所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该发光模块与该感光组件 呈堆叠的配置。
7.如权利要求4所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该感光组件设置于该反射 体的垂直方向的侧边；该两最强的感测讯号是该感光组件感测该反射体的一反射面反射一 镜子所反射该发光模块所发出经由该反射体的反射面反射至该镜子的光线所产生。
8.如权利要求7所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该发光模块与该感光组件呈堆叠的配置。
9.如权利要求1至8中任一项所述的侦测反射体旋转角度的方法，其中，该光线是激 光、可见光或红外线其中之一。
10.一种侦测反射体旋转角度的装置，用于侦测一反射体的旋转角度者，包括一发光模块；一感光组件；一定时器；一微处理器，分别电讯连结该感光组件及该定时器；其中该微处理器由该定时器提供的时间，依序纪录侦测该感光组件发出的两最强的感 测讯号的两时间T(n)、T(n+1)；其中该两最强的感测讯号是该感光组件感测该反射体的一 反射面直接反射该发光模块发出的光线、或感测该反射体的一反射面反射一镜子所反射该 发光模块所发出经由该反射体的反射面反射至该镜子的光线其中之一所产生者，该两时间T(n)、T(n+l)的差(Τ(η+1)-Τ(η))等于该反射体旋转1/m圈所需的时间，其中该n、m都是 自然数，该反射体具有m个反射面；该微处理器由该定时器提供的时间，纪录侦测该感光组 件所发出一较弱的感测讯号的时间To，该较弱的感测讯号是该感光组件在相邻的该两时 间T(n)、T(n+1)之间，感测到该反射体的一反射面反射该标的物所反射该发光模块所发出 经由该反射体的一反射面反射至该标的物的光线所产生；该微处理器计算(Τ(ο)-Τ(η))/ (Τ(η+1)-Τ(η))乘以360/m，而获得该反射体在该时间T(ο)相对于在该时间T(n)时的旋转 角度。
11.如权利要求10所述的侦测反射体旋转角度的装置，其中，该感光组件设置于该反 射体的水平方向的侧边；该两最强的感测讯号是该感光组件感测该反射体的一反射面直接 反射一发光模块发出的光线所产生。
12.如权利要求11所述的侦测反射体旋转角度的装置，其中，该发光模块与该感光组 件呈堆叠的配置。
13.如权利要求10所述的侦测反射体旋转角度的装置，其中，该感光组件设置于该反 射体的垂直方向的侧边；该两最强的感测讯号是该感光组件感测该反射体的一反射面反射 一镜子所反射该发光模块所发出经由该反射体的反射面反射至该镜子的光线所产生。
14.如权利要求13所述的侦测反射体旋转角度的装置，其中，该发光模块与该感光组 件呈堆叠的配置。
15.如权利要求10至14中任一项所述的侦测反射体旋转角度的装置，其中，该光线是 激光、可见光或红外线其中之一。
16.如权利要求15所述的侦测反射体旋转角度的装置，其中，该感光组件为光侦检器、 光敏二极管、光感测接收器或光敏晶体管其中之一的感光组件及可有线或无线其中之一发 出感光讯号。
全文摘要
一种侦测反射体旋转角度的装置包括发光模块、感光组件、微处理器及定时器所组成；利用感光组件感测可旋转的反射体反射发光单元直接发射的光线的时间，及感测可旋转的反射体反射发光模块所发出经由反射体反射至标的物，并被标的物反射的光线的时间，以该两时间差计算反射体的旋转角度，能提升侦测反射体旋转角度的精确度及节省侦测反射体旋转角度的装置的制造成本。
文档编号G01B11/26GK101893431SQ20091020388
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者林志雄 申请人:林志雄