手持式电子装置及超音波检查设备的制作方法
【专利摘要】本发明揭露一种手持式电子装置及超音波检查设备。该手持式电子装置可作为超音波检查设备的手持式探头。手持式电子装置包含机体、加速度感测器、角度感测器及角动量产生装置。加速度感测器设置于机体，用以产生关于机体的加速度的第一感测值。角度感测器设置于机体，用以产生关于机体的角度的第二感测值。角动量产生装置设置于该机体并具有旋转轴及旋转件，旋转轴贯穿手持式电子装置的质心，旋转件能以旋转轴为中心旋转。其中，角动量产生装置能被驱动以根据第一感测值及第二感测值选择性地旋转该旋转件，以改变机体方向，进而提供摔落防护。
【专利说明】手持式电子装置及超音波检查设备
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种手持式电子装置及超音波检查设备，尤指一种具有摔落防护功能 的手持式电子装置及使用此手持式电子装置的超音波检查设备。
【背景技术】
[0002] 目前超音波检查设备通常包含设备主机及与该设备主机连接的手持式探头。设备 主机往往体积庞大且笨重，故实际上常是通过使用者手持该手持式探头，于待检查对象上 移动以侦测超音回波，进而完成检测。为了能侦测微弱的超音回波，该手持式探头内通常设 置有精密且昂贵的检测元件，对于该检测元件直接且过大的冲击（例如该手持式探头摔落 地面）极可能造成程度不一的损害，例如侦测精度降低、完全损坏或失效等。前述手持式探 头摔落的问题亦会发生于一般手持式电子装置，例如智慧型手机，其通常具有大面积的显 示屏幕，当摔落地面时，此显示屏幕极可能发生碎裂，若地面上有碎石时，显示屏幕发生损 坏的情形将更加严重。目前对于智慧型手机，多以保护套包覆机体，以避免外界对机体的直 接碰撞，但显示屏幕因使用需求，不宜被保护套直接覆盖，故当智慧型手机以显示屏幕朝下 落下时，保护套能提供智慧型手机的保护则受到限制。
【发明内容】
[0003] 鉴于现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种手持式电子装置，具有 于落下时改变机体方向，以避免机体的特定部分直接受到冲击而损伤的功能。
[0004] 本发明一种手持式电子装置，具有质心，该手持式电子装置包含：
[0005] 机体：
[0006] 加速度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的加速度的第一感测值；
[0007] 角度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的角度的第二感测值；以及
[0008] 角动量产生装置，设置于该机体，该角动量产生装置具有旋转轴及旋转件，该旋转 轴贯穿该质心，该旋转件能以该旋转轴为中心旋转；
[0009] 其中，该角动量产生装置能被驱动以根据该第一感测值及该第二感测值选择性地 旋转该旋转件。
[0010] 较佳的，该旋转件相对于该旋转轴结构对称。
[0011] 较佳的，更包含侦测器，设置于该机体内，该侦测器具有侦测方向，该侦测器于该 侦测方向进行侦测，其中该角动量产生装置能被驱动以根据该第一感测值及该第二感测值 选择性地旋转该旋转件以使该侦测方向与该加速度的方向间的夹角大于90度。
[0012] 较佳的，该侦测方向与该旋转轴的轴向垂直。
[0013] 较佳的，更包含传输模组，该传输模组设置于该机体并与该加速度感测器、该角度 感测器及该角动量产生装置电连接，该手持式电子装置经由该传输模组与外部电子装置通 讯连接，其中该外部电子装置经由该传输模组接收该第一感测值及该第二感测值及根据该 第一感测值及该第二感测值驱动该角动量产生装置选择性地旋转该旋转件。
[0014] 较佳的，该外部电子装置经由该传输模组提供该手持式电子装置电力。
[0015] 较佳的，该机体包含处理模组，该处理模组与该加速度感测器、该角度感测器及该 角动量产生装置电连接，该处理模组接收该第一感测值及该第二感测值及根据该第一感测 值及该第二感测值驱动该角动量产生装置选择性地旋转该旋转件。
[0016] 较佳的，更包含储能元件，该储能元件设置于该机体，用以提供该加速度感测器、 该角度感测器、该角动量产生装置及该处理模组电力。
[0017] 较佳的，该处理模组包含记忆体，用以记录该手持式电子装置摔落次数。
[0018] 本发明的另一目的在于提供一种超音波检查设备，其手持式探头采用本发明的手 持式电子装置设计，故手持式探头即可具有于落下时改变机体方向，以避免机体的的特定 部分直接受到冲击而损伤的功能。
[0019] 本发明一种超音波检查设备，包含：
[0020] 手持式探头，具有质心并包含：
[0021] 机体：
[0022] 加速度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的加速度的第一感测值；
[0023] 角度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的角度的第二感测值；
[0024] 角动量产生装置，设置于该机体，该角动量产生装置具有旋转轴及旋转件，该旋转 轴贯穿该质心，该旋转件能以该旋转轴为中心旋转；
[0025] 侦测器，设置于该机体内，该侦测器具有侦测方向，该侦测器于该侦测方向进行侦 测；以及
[0026] 传输模组，设置于该机体并与该加速度感测器、该角度感测器、该角动量产生装置 及该侦测器电连接；以及
[0027] 设备主机，与该手持式探头的该传输模组通讯连接并具有显示幕，该设备主机经 由该传输模组接收该侦测器的侦测讯号并根据该接收的侦测讯号于该显示幕上显示影 像；
[0028] 其中，该角动量产生装置能被驱动以根据该第一感测值及该第二感测值选择性地 旋转该旋转件。
[0029] 较佳的，该设备主机经由该传输模组接收该第一感测值及该第二感测值及根据该 第一感测值及该第二感测值经由该传输模组驱动该角动量产生装置选择性地旋转该旋转 件。
[0030] 较佳的，该设备主机经由该传输模组提供该手持式探头电力。
[0031] 较佳的，该角动量产生装置能被驱动以根据该第一感测值及该第二感测值选择性 地旋转该旋转件以使该侦测方向与该加速度的方向之间的夹角大于90度。
[0032] 藉此，当该手持式电子装置（或超音波检查设备的手持式探头）自由落下时，例如 使用者不慎手抓持不住，该手持式电子装置的旋转件可被驱动旋转以产生角动量，且由于 原则上无外部力矩施加，基于角动量守恒，该机体亦将产生旋转，进而改变机体方向，以避 免机体的特定部分直接受到冲击而损伤。进一步地，该角动量产生装置能被驱动以根据该 第一感测值及该第二感测值选择性地旋转该旋转件以使该侦测方向与该加速度的方向间 的夹角大于一定角度，例如但不限于90度，藉此，该侦测器可避免直接承受冲击。
[0033] 相较于现有技术，本发明的手持式电子装置及超音波检查设备，具有于落下时改 变机体方向的功能，故能有效避免机体的特定部分直接受到冲击而损伤内部元件，解决习 知手持式电子装置落下时可能造成检测元件或显示屏幕损伤等问题。
[0034] 关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 图1为根据本发明的较佳具体实施例的超音波检查设备的功能方块图。
[0036] 图2为图1中超音波检查设备的手持式探头的示意图。
[0037] 图3为图1中手持式探头的摔落防护机制的流程图。
[0038] 图4为根据另一实施例的摔落防护机制的流程图。
[0039] 图5为为根据另一实施例的手持式探头的示意图。
【具体实施方式】
[0040] 请参阅图1及图2,图1为根据本发明的较佳具体实施例的超音波检查设备1的 功能方块图，图2为根据该较佳具体实施例的手持式探头（即手持式电子装置）的示意图。 超音波检查设备1包含设备主机12及手持式探头14。设备主机12包含处理模组122及 显示幕124,显示幕124与处理模组122电连接。手持式探头14包含机体142、加速度感测 器144、角度感测器146、角动量产生装置148、侦测器150及传输模组152。加速度感测器 144 (例如重力感测器）设置于机体142,用以产生关于机体142的加速度的第一感测值，例 如机体142加速度的大小及方向。角度感测器146 (例如陀螺仪）设置于机体142,用以产 生关于机体142的角度的第二感测值。角动量产生装置148设置于机体142并具有旋转轴 1482及旋转件1484,旋转件1484能以旋转轴1482为中心旋转。侦测器150设置于机体 142内，侦测器150其上定义侦测方向150a，侦测器150于侦测方向150a进行侦测。其中， 前述机体142的角度可定义为机体142的特定方向（例如侦测器150的侦测方向150a)与 重力方向的夹角，此时该角度可视为机体142方向（或谓姿态）；但本发明不以此为限。此 夕卜，于实际应用上，侦测器150可为压电式换能器（piezoelectric transducer),其于侦测 方向150a可发射超音波、接收超音回波（相反于侦测方向150a并进入手持式探头14)，或 侦测器150可单纯为超音波接收器，但本发明均不以此为限。传输模组152设置于机体142 并与加速度感测器144、角度感测器146、角动量产生装置148及侦测器150电连接（于图 2中以实线表示）。相对于手持式探头14而言，设备主机12为手持式探头14的外部电子 装置，设备主机12的处理模组122通过与传输模组152通讯连接（例如以有线或无线的方 式），以达到设备主机12与手持式探头14间通讯的目的，设备主机12的处理模组122经由 传输模组152即可接收侦测器150的侦测讯号（例如关于超音回波强度的信号）并根据该 接收的侦测讯号于显示幕124上显示影像，亦可通过传输模组152传送控制讯号以控制手 持式探头14的各部件的作动。此外，即使手持式探头14可包含储能元件154(例如电池， 以虚线表示于图1中），设备主机12的处理模组122亦可通过传输模组152提供手持式探 头14所需电力（例如用于各部件作动或充电）。另外，于应用上，传输模组152可包含控制 功能以对手持式探头14内其他部件进行作动控制，例如独立控制或配合来自设备主机12 的控制讯号控制各部件的作动。
[0041] 于本实施例中，手持式探头14具有质心14a(以十字标记表示于图2中），角动量 产生装置148的旋转轴1482贯穿该质心14a，亦即当旋转件1484以旋转轴1482为中心旋 转时，旋转件1484相对于手持式探头14其他部件产生通过质心14a的角动量；此时，若无 外加力矩施加于手持式探头14,基于角动量守恒，手持式探头14除了旋转件1484外的该其 他部件（包含机体142、侦测器150等）会产生平衡的角动量，亦即相反方向旋转，进而改变 机体142(及侦测器150)方向。补充说明的是，于本实施例中，角动量产生装置148为马达， 旋转件1484即为马达转轴及其上的飞轮，马达转轴即位于旋转轴1482上，当旋转件1484 转动时，质心14a相对于机体142的位置不变；其中，飞轮不以圆盘状或对称结构为限。另 夕卜，本发明不以此马达结构配置为限。
[0042] 请并参阅图3,其为手持式探头14的摔落防护机制的流程图。当手持式探头14的 摔落防护机制作用时，处理模组122经由传输模组152接收加速度感测器144产生关于机 体142的加速度的第一感测值，如步骤S100所示。处理模组122接着根据该接收的第一感 测值以判断手持式探头14(或谓机体142)是否自由落下，如步骤S102所示。若处理模组 122判断机体142未处于自由落下状态，则摔落防护机制回到步骤S100。若处理模组122判 断机体142处于自由落下状态，则处理模组122经由传输模组152接收角度感测器146产 生关于机体142的角度的第二感测值，如步骤S104所示。处理模组122接着根据该接收的 第二感测值以判断机体142是否朝下，如步骤S106所示；其中，判断机体142是否朝下原则 上以当机体142落下、撞击地面时，造成手持式探头14最大损揚的方向为判断标准。于本 实施例中，由于侦测器150通常于侦测方向150a靠近机体142表面设置，当机体142以此 侦测方向150a落下、撞击地面，对侦测器150极可能产生严重损伤。又，侦测器150通常为 脆弱的元件，不耐撞击，故于本实施例中，以保护侦测器150为优先，前述判断机体142是否 朝下即以侦测方向150a为判断依据；但本发明仍不以此为限，例如手持式探头14有其他更 易受损或更昂贵的元件存在时，实作上宜以保护此元件为优先。换句话说，于步骤S106中， 处理模组122将判断侦测方向150a是否朝下（如本实施例中的重力方向），例如侦测方向 150a与重力方向的夹角小于某一角度值（例如90度）时，即判定为朝下（即机体142朝下 自由落下）。
[0043] 于步骤S106中，若处理模组122接着判断机体142并非否朝下，则回到步骤S104， 以持续监测机体142落下时的方向。于步骤S106中，若处理模组122判断机体142为朝下 落下时，处理模组122传送控制信号至传输模组152,以控制角动量产生装置148作动，亦即 使旋转件1484旋转，以产生角动量，如步骤S108。基于角动量守恒，机体142会朝相反方 向旋转，以平衡旋转件1484产生的角动量。于实际应用中，手持式探头14与设备主机12 可能以缆线电连接，结构上缆线虽可能对机体142产生些许的约束作用，但一般而言，缆线 质软且长度颇长，又相对于机体142而言重量甚小，故于机体142落下的过程中，可忽略缆 线对机体142的影响，仍可视机体142为独立落下的过程。此外，于实际上，为有效率地改 变机体142方向（亦即改变侦测方向150a)，于本实施例中，侦测方向150a与旋转轴1482 的轴向垂直，但本发明不以此为限；侦测方向150a与旋转轴1482不平行配置，即可具有一 定程度调整侦测方向150a的功效。另外，于本实施例中，于步骤S108中，处理模组122仅 使旋转件1484旋转一段时间即停止，亦即，机体142亦将对应地反向旋转一段时间后停止。 为了确认前述机体142旋转是否足够（例如侦测方向150a与重力方向的夹角是否大于90 度），摔落防护机制将再重复执行步骤S104、S106及S108。于实际上，亦可于重复执行步骤 S104及S106时，同时使旋转件1484持续旋转，机体142亦对应地反向持续旋转。直至判断 机体142方向不再是朝下（例如侦测方向150a与重力方向的夹角大于90度）时，使旋转 件1484停止旋转。
[0044] 根据前述说明，处理模组122经由传输模组152驱动角动量产生装置148以根据 该第一感测值及该第二感测值选择性地旋转该旋转件1484以改变机体142方向，例如使侦 测方向150a与该加速度的方向（于本实施例中即为重力方向）间的夹角大于90度，亦即 机体142方向改变使得侦测方向150a朝上，以避免机体142的特定部分（例如邻近或包含 侦测器150的部位）直接受到冲击而损伤。补充说明的是，于实际应用上，一旦机体142被 感测出向下落时，机体142亦可能随即被使用者及时抓住而不再落下，此时实无需再驱动 角动量产生装置148作动，故于前述步骤S106判断机体142方向为未朝下、及步骤S108执 行之后，直接回到步骤S100 (于图3中以虚线表示其流程），以再次确认机体142是否仍在 落下中。另外，再补充说明的是，无论每次摔落侦测器150是否直接撞击地面，手持式探头 14摔落地面的次数越多，侦测器150的功能或多或少都可能受到某种程度的减损，例如侦 测精密降低、电路连接强度减弱等，均会影响侦测器150的运作。因此，于实际上，图3所示 的摔落防护机制可进一步记录摔落次数，以供保养手持式探头14时的参考。如图4所示， 根据另一实施例，摔落防护机制进一步记录摔落次数，如步骤S103所示，其位于步骤S102、 S104之间。于此流程中，一旦发生机体142自由落下成立，即先累加摔落次数，摔落次数可 储存于设备主机12的处理模组122,或是储存于传输模组152 (为非挥发性记忆体）。对此 摔落防护机制，于实际应用上，手持式探头14可包含另一压力感测器或直接使用加速度感 测器144以感测机体142是否撞击地面，使得前述摔落次数局限于手持式探头14自由落下 且撞击地面的情形（亦即使用者及时抓住下落的手持式探头14则不算在内）；于此例中， 步骤S103需包含先判断是否摔落地面，判断结果为是，始将摔落次数加一。
[0045] 补充说明的是，于前述各实施例中，对侦测器150的保护机制是通过旋转机体142 至机体142方向不再朝下而实现，但本发明不以此为限。于实际上，若机体142具有强度较 高的结构或是具有缓冲功能的结构（例如橡胶）时，例如该结构位于侦测器150附近，通过 旋转机体142使得机体142能以前述结构承受冲击亦可实现对侦测器150的保护；此时，侦 测方向150a与重力方向的夹角无需大于90度。另外，前述各实施例均以手持式探头14自 由落下的摔落防护为前提，但本发明不以此为限。原则上，加速度感测器144(可包含多个 空间维度的加速度感测器）亦可感测非重力方向的加速度，亦即手持式探头14于其他方向 上的加速移动，亦可享有碰撞防护。另外，于前述各实施例中，手持式探头14的各部件的作 动原则上由设备主机12的处理模组122控制，但本发明不以此为限。
[0046] 请参阅图5,其为根据另一实施例的手持式探头24的示意图。于应用上，手持式探 头24可取代图1的手持式探头14而使用于超音波检查设备1中。相对于手持式探头14， 手持式探头24更包含设置于机体142的处理模组156及储能元件158,处理模组156与传 输模组152及储能元件158电连接，加速度感测器144、角度感测器146、角动量产生装置 148及侦测器150与处理模组156电连接，亦即经由处理模组156与传输模组152电连接。 处理模组156通过传输模组152与设备主机12的处理模组122通讯连接。由于手持式探 头24已具有处理模组156,故处理模组156无需等待设备主机12的处理模组122即可直 接处理该第一感测值及该第二感测值并根据该第一感测值及该第二感测值控制加速度感 测器144、角度感测器146及角动量产生装置148的运作，进而加速反应时间，以使机体142 方向能更快地改变。于实际上，处理模组156与处理模组122亦可共同处理、控制加速度感 测器144、角度感测器146及角动量产生装置148的运作。关于加速度感测器144、角度感 测器146及角动量产生装置148的作动（包含感测及作动）已如前文说明，不另赘述。补 充说明的是，于实际上，处理模组156与传输模组152通常可整合为电路板模组。
[0047] 此外，于手持式探头24中，储能元件158可为一次性电性或二次电池，可用于以提 供加速度感测器144、角度感测器146、角动量产生装置148及处理模组156电力。当储能 元件158为二次电池时，设备主机12可经由传输模组152、处理模组156以对储能元件158 充电。另外，处理模组156包含记忆体1562,用以记录手持式探头24的摔落次数，此摔落次 数记录亦经由传输模组152传送给设备主机12的处理模组122,供其运用；其中关于摔落 次数的其他说明，已如前文说明，不另赘述。
[0048] 于前述的实施例中，本发明手持式电子装置均以超音波检查设备1的手持式探头 14、24为例说明，但本发明不以此为限。本发明亦可运用至一般手持式电子装置，例如个人 数位助理、智慧型手机、平板电脑等，这类手持式电子装置均有独立的处理模组，可独立运 作，有助于加快反应时间，又目前大部分智慧型手机已配置有重力感测器及作为震动源的 马达，因此，通过重新对此马达配置或改用转动惯量较大的马达，即可实现本发明的手持式 电子装置并发挥摔防护功能。
[〇〇49]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1. 一种手持式电子装置，具有质心，其特征在于，该手持式电子装置包含： 机体： 加速度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的加速度的第一感测值； 角度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的角度的第二感测值；以及 角动量产生装置，设置于该机体，该角动量产生装置具有旋转轴及旋转件，该旋转轴贯 穿该质心，该旋转件能以该旋转轴为中心旋转； 其中，该角动量产生装置能被驱动以根据该第一感测值及该第二感测值选择性地旋转 该旋转件。
2. 如权利要求1所述的手持式电子装置，其特征在于，该旋转件相对于该旋转轴结构 对称。
3. 如权利要求1所述的手持式电子装置，其特征在于，更包含侦测器，设置于该机体 内，该侦测器具有侦测方向，该侦测器于该侦测方向进行侦测，其中该角动量产生装置能被 驱动以根据该第一感测值及该第二感测值选择性地旋转该旋转件以使该侦测方向与该加 速度的方向间的夹角大于90度。
4. 如权利要求3所述的手持式电子装置，其特征在于，该侦测方向与该旋转轴的轴向 垂直。
5. 如权利要求1所述的手持式电子装置，其特征在于，更包含传输模组，该传输模组设 置于该机体并与该加速度感测器、该角度感测器及该角动量产生装置电连接，该手持式电 子装置经由该传输模组与外部电子装置通讯连接，其中该外部电子装置经由该传输模组接 收该第一感测值及该第二感测值及根据该第一感测值及该第二感测值驱动该角动量产生 装置选择性地旋转该旋转件。
6. 如权利要求5所述的手持式电子装置，其特征在于，该外部电子装置经由该传输模 组提供该手持式电子装置电力。
7. 如权利要求1所述的手持式电子装置，其特征在于，该机体包含处理模组，该处理模 组与该加速度感测器、该角度感测器及该角动量产生装置电连接，该处理模组接收该第一 感测值及该第二感测值及根据该第一感测值及该第二感测值驱动该角动量产生装置选择 性地旋转该旋转件。
8. 如权利要求7所述的手持式电子装置，其特征在于，更包含储能元件，该储能元件设 置于该机体，用以提供该加速度感测器、该角度感测器、该角动量产生装置及该处理模组电 力。
9. 如权利要求7所述的手持式电子装置，其特征在于，该处理模组包含记忆体，用以记 录该手持式电子装置摔落次数。
10. -种超音波检查设备，其特征在于，包含： 手持式探头，具有质心并包含： 机体： 加速度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的加速度的第一感测值； 角度感测器，设置于该机体，用以产生关于该机体的角度的第二感测值； 角动量产生装置，设置于该机体，该角动量产生装置具有旋转轴及旋转件，该旋转轴贯 穿该质心，该旋转件能以该旋转轴为中心旋转； 侦测器，设置于该机体内，该侦测器具有侦测方向，该侦测器于该侦测方向进行侦测； 以及 传输模组，设置于该机体并与该加速度感测器、该角度感测器、该角动量产生装置及该 侦测器电连接；以及 设备主机，与该手持式探头的该传输模组通讯连接并具有显示幕，该设备主机经由该 传输模组接收该侦测器的侦测讯号并根据该接收的侦测讯号于该显示幕上显示影像； 其中，该角动量产生装置能被驱动以根据该第一感测值及该第二感测值选择性地旋转 该旋转件。
11. 如权利要求10所述的超音波检查设备，其特征在于，该设备主机经由该传输模组 接收该第一感测值及该第二感测值及根据该第一感测值及该第二感测值经由该传输模组 驱动该角动量产生装置选择性地旋转该旋转件。
12. 如权利要求11所述的超音波检查设备，其特征在于，该设备主机经由该传输模组 提供该手持式探头电力。
13. 如权利要求10所述的超音波检查设备，其特征在于，该角动量产生装置能被驱动 以根据该第一感测值及该第二感测值选择性地旋转该旋转件以使该侦测方向与该加速度 的方向之间的夹角大于90度。
【文档编号】G01D3/08GK104089632SQ201410253227
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】郭富彦, 陈志宏, 刘芳斌 申请人:苏州佳世达电通有限公司, 佳世达科技股份有限公司