专利名称：悬空手持旋转重力驱动光学式编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器。
经由本实用新型的作用与实施，可得下列各项的优点与效果一.通过本实用新型的实施，可使使用者于悬空的状态下仍能拥有一有效的电脑游标控制方法。
二.通过本实用新型的实施，使用者使用时能不受空间地点的限制，仍能有效地控制电脑游标的移动与控制。
三.通过本实用新型的编码圆盘及红外线发射接收光电组作为编码控制游标的设计实施，可同时适用于各轴面的编码控制游标工作，可大幅提高零件的互换性，如此将可降低成本及库存。
图1为本实用新型的立体分解实施图一；图2-1所示是编码圆盘的正视图；图2-2所示是编码圆盘的剖面图；图3-1所示是本实用新型的实施例图一；图3-2所示是本实用新型的实施例图二；图3-3所示是本实用新型的实施例图三；图4为本实用新型的立体分解实施图二；图5-1所示本实用新型的实施例图四；图5-2所示本实用新型的实施例图五；图6所示是本实用新型的实施例图三；图7-1所示是本实用新型的实施例图六；图7-2所示是本实用新型的实施例图七；图8-1所示是本实用新型的立体实施图一；图8-2所示是本实用新型的立体分解实施图四；图9-1所示是本实用新型的立体实施图二；图9-2所示是本实用新型的立体分解实施图五；图10所示是本实用新型的实施例图八；图中1悬空手持旋转重力驱动光学式编码器11 编码圆盘111 配重物112 轴承113编码孔114基准孔12 编码支架121固定轴122编码孔用红外线发射接收光电组1221 编码孔用发光二极体1222 编码孔用光电晶体123基准孔用红外线发射接收光电组1231 基准孔用发光二极体1232 基准孔用光电晶体131弹簧光学式速度控制器1311 驱动杆1312 弹簧1313 光学编码片13131 编码片编码孔13132 归零用遮光区1314 归零用红外线发射接收光电组13141 归零用发光二极体13142 归零用光电晶体1315 递增型编码用红外线发射接收光电组13151 递增用发光二极体13152 递增用光电晶体1316 支撑座132归零指示LED133操作模式切换开关134控制键13 手握杆14 立方体结合块15 结合块
151斜面请参阅图2-1、图2-2所示的编码圆盘的正视图及编码圆盘的剖面图，图中所示编码圆盘11的外缘则是设置有一相对于旋转中心不对称的配重物111，该配重物111主要是为半圆的环状体，其且断面可为圆形或多边形的造型；又编码圆盘11的中央及中央外侧适当为置则分设有一轴承112及复数个编码孔113，而该复数个编码孔113的排列方式则为平均排列一圆环状，且通过编码孔113的设置，可使编码圆盘11上形成有开口区与遮光区的一圈环列的递增型的编码样式；又编码圆盘11上则另开设有一基准孔114籍以做为递增的角度依据，如此可获得重力在编码圆盘11盘面上的投影向量到手握杆13中心线的角度，最后通过圆盘11中的轴承112搭配固定轴121的设置，可将其编码圆盘11固定于一编码支架12之上。
请参阅图3-1、图3-2及图3-3所示是本实用新型的实施例图一、二及三，其中悬空手持旋转重力驱动光学式编码器1，其操作方法可以手掌握住手握杆13并调整握持的方位使编码圆盘11的法线垂直于前臂，当手腕及手臂前后摇摆，因重力固定向下，即重力不对称的光学编码圆盘11顺着重锤方向固定不动，而编码支架12随着手腕及手臂的前后摇摆绕着光学编码圆盘11中心旋转，如欲测得绝对角度位置，则操作初始应运作手握杆13让基准孔114用的基准孔用红外线发光二极体1231、基准孔用光电晶体1232越过光学编码圆盘11的基准孔114，然后此手握杆13旋转到的绝对方位可由二组编码孔用红外线发射接收光电组122及基准孔用红外线发射接收光电组123加以检出。当光学编码圆盘11的法线与重力的夹角在45度到90度之间时，此手握杆13旋转到的绝对方位可十分有效地测出。当电脑操作者以此操作型式前后摇摆旋转时，可对应控制电脑屏幕游标的垂直方向运动。另亦可以手掌握住手握杆13并调整握持的方位使光学编码圆盘11的法线平行于前臂，让手握杆13指向上方，利用手腕及手臂的左右摇摆运动所形成的旋转使编码支架12绕着光学编码圆盘11中心旋转。当电脑操作者以此操作型式左右摇摆旋转时，可对应控制电脑屏幕游标的水平方向运动。最后手握杆13固定于编码支架12并使手握杆13的杆身中心线平行于光学编码圆盘11的法线，而此一型式的悬空手持旋转重力驱动光学式编码器1，其操作方法则可以手掌握住手握杆13并让手握杆13指向前方，以手握杆13为轴做旋转运动使编码支架12绕着编码圆盘11中心旋转。当电脑操作以此操作型式绕轴旋转时，可对应控制电脑屏幕游标的水平方向运动。
请参阅图4所示的本实用新型的立体分解实施图二，图中所示是否本实用新型的一种悬空手持旋转重力驱动光学编码器1，其中可通过三个固定轴121将三组编码圆盘11及编码支架12分别装设于一立方体结合块14的互相正交的三平面(XY面、YZ面、ZX面)上，而该装设于XY面的编码圆盘11及编码支架12，是用以侦测绕Z轴的旋转角度增量，并提供重力投影向量在本XY面的绝对角度位置，以计算手握杆13在空间中的实际绝对角度位置；至于YZ面的编码圆盘11及编码支架12，是用以侦测绕X轴的旋转角度增量，并提供重力投影向量在本YZ面的绝对角度位置，以计算手握杆13在空间中的实际绝对角度位置；最后ZX面的编码圆盘11及编码支架12，是用以侦测绕Y轴的旋转角度增量，并提供重力投影向量在本ZX面的绝对角度位置，以计算手握杆13在空间中的实际绝对角度位置；再者手握杆13的杆身是与XY面的编码支架12的底面接合，手握杆13杆身的中心线是垂直于XY面，杆身由手掌握持在空间中做旋转运动。至于本悬空手持旋转重力驱动光学式编码器1，其信号处理方法为当其手握杆13被任意旋转时，由XY面的编码圆盘11及编码支架12、YZ面的编码圆盘11及编码支架12、ZX面的编码圆盘11及编码支架12可测得重力在各面的投影向量相对于该面(XY面、YZ面及ZX面)基准位置的角度及角度增量，这些资料经记录于记忆体然后由微控制器处理后可得XY、YZ及ZX各面法线与重力方向的夹角，更可计算出手握杆13在空间中的绝对位置。
请参阅图5-1及图5-2所示的本实用新型的实施例图四及五，图中所示为设有三组编码圆盘11及编码支架12于一立方体结合块14的悬空手持旋转重量驱动光学式编码器1，其操作方法可以手掌握住手握杆13并调整握持的方位使ZX面法线垂直于前臂，利用手腕及手臂的前后摇摆运动所形成的旋转让整个重力驱动光学式编码圆盘11绕Y轴旋转，此型式的旋转运动适合对应于电脑屏幕上垂直方向的游标移动；再者，若让手握杆13指向上方，利用手腕及手臂的左右摇摆运动所形成的旋转让整个重力驱动光学式编码圆盘11大部分情形绕X轴旋转而小部分情形绕Z轴旋转，此型式的旋转运动适合对应于电脑屏幕上水平方向的游标移动；最后，若让手握杆13指向前方，以手握杆13为轴做旋转运动让整个重力驱动光学式编码圆盘11大部分情形绕Z轴旋转而小部分情形绕X轴旋转，此型式的旋转运动适合对应于电脑屏幕上水平方向的游标移动。
请参阅第图6所示的本实用新型的立体分解实施图三，图中所示为本实用新型的一种悬空手持旋转重力驱动光学编码器1，其中主要是将三组以上的编码圆盘11及编码支架12分别装设于一有非相互正交斜面的结合块15，选取三面或多于三面要装置编码圆盘11及编码支架12的平面，其中这些平面互不平行且至少有一面为斜面151，在所选择的各面上分别设置固定轴121，以接合各面的编码圆盘11及编码支架12，而该三个或多个以上的编码圆盘11及编码支架12是用以侦测绕各面法线的旋转角度增量，并提供重力投影向量在各面的绝对角度位置，以计算手握杆13在空间的实际绝对角度位置。最后手握杆13的杆身与其中一面的编码支架12接合，手握杆13的杆身中心线垂直于所接合的平面，手握杆13的杆身由手掌握持在空间做旋转运动。至于该悬空手持旋转重力驱动光学式编码器1的信号处理方法为，令手握杆13于编码圆盘11及编码支架12的接合面为XY面，再依据所选择使用的这些平面方位选择容易处理的YZ面及ZX面的方位，当其手握杆13被任意旋转时，由各面编码圆盘11及编码支架12的设置作动可分别测得重力在各面的投影向量相对于该面基准位置的角度及角度增量，这些资料经记录于记忆体然后由微控制器处理后可得各面法线与重力方向的夹角，更可计算出手握杆13在空间中的绝对方位。
请参阅图7-1及图7-2所示的本实用新型的实施例图六及七，图中所示为设有三组以上的编码圆盘11及编码支架12于一有非相互正交斜面的结合块15的悬空手持旋转重量驱动光学式编码器1，其操作方法可以手掌握住手握杆13并调整握持的方位使ZX面法线垂直于前臂，利用手腕及手臂的前后摇摆运动所形成的旋转让整个重力驱动光学式编码圆盘11绕Y轴旋转，此型式的旋转运动适合对应于电脑屏幕上垂直方向的游标移动；又若让手握杆13指向上方，利用手腕及手臂的左右摇摆运动所形成的旋转让整个重力驱动光学式编码圆盘11大部分情形绕X轴旋转而小部分情形绕Z轴旋转，此型式的旋转运动适合对应于电脑屏幕上水平方向的游标移动；最后，若让手握杆13指向前方，以手握杆13为轴做旋转运动让整个重力驱动光学式编码圆盘11大部分情形绕Z轴旋转而小部分情形绕X轴旋转，此型式的旋转运动适合对应于电脑屏幕上水平方向的游标移动。
请参阅图8-1、图8-2及图9-1、图9-1所示的本实用新型的立体实施图一、立体分解实施图四及立体实施图二、立体分解实施图五，图中示为同时具有三组编码圆盘11及编码支架12或三组以上的编码圆盘11及编码支架12的悬空手持旋转重力驱动光学式编码器1，其手握杆13上可加装弹簧光学式速度控制器131、归零指示LED132、操作模式切换开关133及控制键134。其中弹簧光学式速度控制器131是由一驱动杆1311、一弹簧1312、一光学编码片1313、一归零用红外线发射接收光电组1314、一递增型编码用红外线发射接收光电组1315、一支撑座1316所组成。当驱动杆1311以活塞方式传递食指的压力到弹簧1312上，可连动固接于其侧方的光学编码片1313，而弹簧1312压缩的距离正比于游标移动的速度；又光学编码片1313为一长条形，其上设有若干呈线性递增型的编码样式的编码片编码孔13131，使其并列形成为开口区与遮光区者，在靠近驱动杆1311的一端有归零用遮光区13132作为编码值的归零用。当驱动杆1311未被压下时，归零用遮光区13132遮住归零用发光二极体13141到归零用光电晶体13142的光线，此时编码值归零。当驱动杆1311被压下一小的启动距离之后，归零用发光二极体13141到归零用光电晶体13142之间为透通，此时编码值由另一线性递增用发光二极体13151到递增用光电晶体13152的光线的被遮住或透通所决定，而该弹簧光学式速度控制器131是由食指施压控制，当食指未施压力时，屏幕上的游标静止，而游标移动的速度与弹簧1312下压的距离成正比。若手握杆13旋转变化的角度增量固定，当食指下压弹簧1312的距离愈大，则会产生愈大的游标移动。至于归零指示LED132，是安装于手握杆13的面板上，分别对应于XY、YZ及ZX各面编码圆盘11的基准孔114(请参阅图2)初始的状态。当电源刚接通畅时，编码圆盘11的基准孔114尚未扫过基准孔114相对的基准孔用红外线发光二极体1231及基准孔用光电晶体1232，则该面对应的归零指示LED132会亮；当手握杆13旋转使编码圆盘11的基准孔114扫过基准孔用红外线发光二极体1231及基准孔用光电晶体1232后，则该面对应的归零指示LED132则会熄灭；又操作模式切换开关133也可安装于手握杆13之上，由拇指切换，操作模式切换开关1 33具有两个选择位置，分别对应于所予设的操作模式1及操作模式2；再者，附于手握杆13的多个控制键134可执行类似于滑鼠的控制键的功能。
请参阅图10所示的本实用新型的实施例图八，图中所示为手握杆13上可加装弹簧光学式速度控制器131、归零指示LED132、操作模式切换开关133及控制键134，其操作方法可以手掌握住手握杆13并调整握持的方位使ZX面法线垂直于前臂。刚接通电源时，XY、YZ及ZX各面的归零指示LED132会亮，此时将手握杆13上下、左右及前后旋转后，即可使归零各面动作，此时三面的归零指示LED132则会熄灭，表示已准备好做正常的操作；最后，以拇指切换操作模式切换开关133以决定操作模式，使其置于操作模式1及操作模式2，(操作者可于任何时候切换操作模式)，又游标的移动方式即驱动杆1311未被按压时手握杆13正在旋转，屏幕上的游标亦为静止；以食指按压驱动杆1311一段距离，同时手腕及手臂做旋转运动，则游标在屏幕上会依操作模式的设定而做相对应的移动；如欲加快游标的移动，则食指按压下驱动杆1311的距离要加大，当游标到达定位后放松驱动杆1311即可令游标静止，如此配合控制键134的使用即可使本实用新型的操作能具有同一般滑鼠等同的功能。
权利要求1.一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于将一滚动旋转重力不对称的光学编码圆盘装置于一编码支架之中，再以一手握杆将该编码支架固定于其上，而前述的光学编码圆盘的外缘则是设置有一相对于旋转中心不对称的配重物，并通过一固定轴的设置得以将该光学编码圆盘固定于编码支架上，至于编码支架相对于光学编码圆盘的编码孔位置处则另设置有一组以上的红外线发射接收光电组，最后该编码圆盘连同编码支架再固定于一手握杆上。
2.如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于编码圆盘的中央装置一轴承。
3.如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于编码圆盘上设有若干编码孔，籍以使其编码圆盘上能形成有开口区与遮光区的递增型的编码样式。
4.如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于编码圆盘上设有一基准孔做为递增的角度依据，如此可获得重力在编码圆盘盘面上的投影向量到手握杆中心线的角度。
5.如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于编码支架上有两组红外线发射接收光电组。
6.如权利要求5所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于第1组红外线发射接收光电组包括一红外线发光二极体及一两位元组光电晶体，配合一圈环列的递增型编码样式，使该两位元光电晶体分别输出的电子脉冲相差90度相位，如此可检测到达旋转增量与旋转方向；第2组红外线发射接收光电组包括一红外线发光二极体及一一位元光电晶体，配合基准孔可得基准角度位置，当结合两组光电组的资料可以决定旋转角度的绝对位置。
7.如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于其手握杆固定于编码支架时，其杆身的中心线可平行，垂直或倾斜于编码圆盘的法线。
8，如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于可通过三个固定轴将三组编码圆盘及编码支架分别装设于一立方体结合块的互相正交的三平面即XY面，YZ面，ZX面上，而手握杆的杆身与则与XY面的编码支架的底面结合。
9，如权利要求1所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于可将三组以上的编码圆盘及编码支架分别装设于一有非相互正交斜面的结合块，选取三面或多于三面要装置编码圆盘及编码支架的平面，而这些平面互不平行且至少有一面为斜面，而手握杆的杆身与其中一面的编码支架结合确。
10.如权利要求8所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于具三组编码圆盘及编码支架的悬空手持重力驱动光学式编码器的手握杆上可加装弹簧光学速度控制器、归零指示LED、操作模式切换开关及控制键。
11.如权利要求10所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于弹簧光学式速度控制器是由一驱动杆、一弹簧、一光学编码片、一归零用红外线发射接收光电组、一递增型编码用红外线发射接收光电组、一撑座所组成。
12.如权利要求9所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于具三组以上编码圆盘及编码支架的悬空手持重力驱动光学式编码器的手握杆上可加装弹簧光学速度控制器、归零指示LED、操作模式切换开关及控制键。
13.如权利要求12所述的一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器，其特征在于弹簧光学式速度控制器是由一驱动杆、一弹簧、一光学编码片、一归零用红外线发射接收光电组、一递增型编码用红外线发射接收光电组、一支撑座所组成。
专利摘要本实用新型涉及一种悬空手持旋转重力驱动光学式编码器,其主要是将一滚动旋转重力不对称的光学编码圆盘装置于一编码支架之中,再以一手握杆将编码支架固定于其上,而前述的光学编码圆盘的外缘则是设置有一相对于旋转中心不对称的配重物,并通过一固定轴的设置得以将其光学编码圆盘固定于编码支架之上,至于编码支架相对于光学编码圆盘的编码孔位置处则另设置有一组以上的红外线发射接收光电组,最后该编码圆盘连同编码支架则是固定于一手握杆上,依控制标的该手握杆的中心线垂直、平行或倾斜于光学编码圆盘的法线,手握杆可由使用者以手握持做旋转运动,藉以达到其控制电脑游标移动的方向与位置。
文档编号G06F3/033GK2517028SQ02201279
公开日2002年10月16日 申请日期2002年1月11日 优先权日2002年1月11日
发明者钟国诚 申请人:钟国诚