CN101076706A

CN101076706A - 具有双编码器的仪器装备系统

Info

Publication number: CN101076706A
Application number: CNA2005800347567A
Authority: CN
Inventors: 杰克·金·泉·陈; 刘乃昌
Original assignee: Suzhou Xinda Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Pacific Telescope Corp; Suzhou Xinda Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: WO2006017941A1; EP1787086A1; US20060052974A1; CN100494889C; US7228253B2; EP1787086A4; EP1787086B1

Abstract

本发明提供了一种在一个离合装备系统中测量仪器位置的方法，该仪器架设在仪器轴上。仪器轴通过一个减速齿轮箱被马达轴驱动。仪器的位置是根据马达轴的位置和仪器轴的位置的函数来进行测量，马达轴位置的测量值比仪器轴位置的测量值的精度更高。因为装备系统是可以离合的，当马达轴位置的测量值不再准确的代表仪器的位置时，系统有必要进行实时检测。在这种情况下，马达轴位置的测量值将被同步到仪器轴位置的测量值。

Description

具有双编码器的仪器装备系统

发明背景

1、发明领域

此发明涉及用于瞄准仪器的装备系统，比如望远镜。更独特是，此发明涉及允许马达驱动瞄准和手动瞄准的计算机化的装备系统。

2、相关技术描述

一些仪器，比如像望远镜，需要进行瞄准，本发明的方法对于自动瞄准的过程有很多便利的好处。例如，一个有自动瞄准功能的望远镜按照程序来对准天体目标时，对于使用者是非常困难的，一个有自动瞄准功能的望远镜可被设定程序来实现实时跟踪天体目标，这样的方法可以定时拍照。

通常像这种自动化系统会根据观测地的地理位置预先校准仪器，比如地理经度和纬度，然后再瞄准一个已知的目标，如对着一个已知的，容易定位的天体目标，比如北极星。一旦此系统已被校准，对于此仪器的任何指向都可根据关联的坐标系进行校准。

为了实现用于参照和测量的指向关系，此仪器上被架设在一个或多个相互协调的可旋转的轴(“仪器轴”)上，这些系统最基本的是，每个仪器轴直接都耦合到被马达驱动的马达轴。这种连接通常靠一个减速齿轮组来实现，并可允许使用小功率马达。一种典型的减速比是100∶1

与校准坐标系相关联的仪器位置信息可以通过每个仪器轴的转动函数来计算。用轴编码器来测量轴旋转的技术是很有名的，比如美国数码公司制造的光电编码器。11100 NE 34th，北美洲，W/A 98682美国。

虽然它更多地是自己直接测量仪器轴的旋转，但是有一个重要的好处是可以利用直接测量马达轴的旋转来替代。因为这个马达轴和仪器轴通过一个减速齿轮箱来耦合。当每个仪器轴旋转一圈，同时与之耦合的这个马达将旋转很多圈，比如100圈。因此当编码器来测量马达轴的旋转时，在精确度上比测量仪器轴的旋转要提高很多，两个代表性的数量级的区别在于精度上的降低主要来自于存在减速齿轮箱内部的齿隙

然而，有些不足的是：通过耦合器连接在马达轴上的仪器轴只能在马达的驱动下进行瞄准。为了手动瞄准，如果使用者给仪器手动施加一个转矩，使其绕仪器轴转动。此转矩将被传送到齿轮箱和马达且可能会损坏它们。

有一个方法克服此不足：在齿轮箱与仪器轴之间安装一个合适的离合器：当马达提供一个转矩到马达轴后，这个转矩通过齿轮箱和离合器被传送到仪器轴；然而，当使用者用手施加一个转矩到仪器轴时，此离合器脱离马达轴，以防止此转矩传送到齿轮箱、马达轴或马达上。

虽然，这离合器功能胜过用手瞄准仪器，但它的代价较大，因为这个马达轴不再直接耦合到此仪器轴，马达轴转动的位置也不再准确的代表这个仪器轴位置。即是说，如一个使用者用手旋转仪器轴，此时脱离后的离合器不会促使马达轴旋转，因此这个马达轴也就不会同仪器轴和仪器保持同步。

按照惯例，在离合器系统里，有三种解决测量仪器轴位置的方案。第一，将编码器安装在用于测量的仪器轴上。因此，确信方法要以降低精确为代价，两种代表性的数量级。第二，采用精度更高、更加昂贵的编码器来测量仪器轴的旋转，以确保其准确性和精度。第三，采用编码器来测量马达轴的旋转角度，以确保其精度；然而，保证了精确度，当每次手动给仪器轴施加转矩后，此系统不得不重新校准，显然，所有的方案都有一些缺点。

因此，需要更好的方法来测量离合器系统里的仪器位置：一种方法是利用马达轴测量精度和仪器轴测量准确性来实现。

发明概要

此发明正符合这种需要。

根据本发明的一个方面，必须提供一个用于测量仪器位置的装置，该装置包含：一个能接受来自马达施加转矩的马达轴；一个连接在可旋转仪器上的仪器轴；一个介于马达轴和仪器轴之间的联接，此联接可以在第一种运转模式和第二运转模式之间选择。如在第一种运转模式中，仪器轴和马达轴连接，并在马达轴施加的转矩的作用下旋转；在第二种运转模式中，仪器轴脱离马达轴完全独立旋转；一个对应于马达轴位置并能产生马达轴位置信号(“MSP信号”)的马达轴位置探测器(“MSP探测器”)；一个对应于仪器轴位置并能产生仪器轴位置信号(“ISP信号”)的仪器轴位置探测器(“ISP探测器”)；一个能从MSP探测器上接收MSP信号和从ISP探测器接收ISP信号以及利用MSP信号和ISP信号函数来测量仪器位置的控制器。

这种联接包含介于仪器轴和马达轴之间的离合器。

在一种执行中，MSP探测器与ISP探测器同步。例如，MSP探测器可以同步到ISP探测器以适应ISP信号。当只以马达轴位置信号的函数代表的仪器位置和只以仪器位置信号的函数代表的仪器位置不同时，MSP探测器可以同步到ISP探测器。像这种不同超过一个极限最大误差值。例如，这个极限最大误差值等于MSP信号和ISP信号不同测量值的最大差值的绝对值。

一种执行中，测量仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数定义为：如果MSP信号与ISP信号同步，那么就以MSP信号代表的值作为函数的结果；否则，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

在一种执行中，当MSP信号与ISP信号同步时，那么MSP信号代表仪器位置的精度比ISP信号代表的仪器位置的精度更高。

在一种执行中，控制器使MSP探测器同步。MSP探测器可包含：一个通过马达轴旋转预先确定的角度并产生方向性马达轴旋转信号的轴编码器和一个能接收马达轴旋转信号并能将马达轴旋转信号记录入MSP信号的递增-递减计数器。递增-递减计数器是一个可承载的计数器，例如，控制器可以通过给递增-递减计数器加载一个用来替换现有MSP信号的同步值，并使MSP探测器同步。同步值可以是一个ISP信号的函数值。

在一种执行中，联接包含介于马达轴和离合器之间并有一个齿轮速比的齿轮箱。比如被用于同步的ISP信号的函数可产生一个用ISP信号和齿轮速比的乘积来代表的同步值。

在一种执行中，这也包括一个与控制器连接的使用者界面，以便接收仪器的位置信息和呈现关于仪器位置的信息。这也包含一个给马达轴提供转矩和控制器发出的驱动信号产生转矩的马达。控制器可以响应从使用者界面接收到的信息产生驱动信号和显示代表仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数的结果

依据本发明的另一方面，提供一个测量仪器位置的方法，该方法包括：将仪器安装在可旋转的仪器轴上；将仪器轴连接到可从马达上接收转矩的马达轴上。例如，在第一种运转模式中，仪器轴和马达轴连接在一起，并在马达轴输出的转矩的作用下旋转；在第二种运转模式中，仪器轴脱离马达轴，并完全独立旋转；根据马达轴的位置产生马达位置信号(“MSP信号”)和根据仪器位置产生仪器位置信号(“ISP信号”)来对应仪器轴的位置；并以MSP信号和ISP信号作为函数来测量仪器的位置。

在一种执行中，连接包含介于仪器轴和马达轴之间的离合器。

在一种执行中，更好的方法包括：将MSP信号同步到ISP信号。例如，当MSP信号所代表的值和ISP信号所代表的值不一致时，执行同步操作使MSP信号同步到ISP信号，比如当与ISP信号所代表的值的差值超过一个极限最大误差值时，这个极限最大误差值就等于MSP信号和ISP信号之间历来最大测量值的差值的绝对值。。

在一种执行中，用来测量仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数，定义为：如果MSP信号和ISP信号同步，那么就以MSP信号所代表的值作为函数的结果；否则，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

在一种执行中，当MSP信号和ISP信号同步时，那么MSP信号所代表的仪器位置的精度比ISP信号所代表的仪器位置精确更高。

在一种执行中，测量方法包含将MSP信号同步到ISP信号。

在一种执行中，产生一个适合马达轴位置的MSP信号的方法：通过马达轴旋转一个预先确定的角度，产生一个具有方向性的马达轴旋转信号；计算马达轴旋转信号以产生MSP信号。在这个执行里包含用一个同步值来替代计数器内的MSP信号，此同步值可以是ISP信号的函数。

在一种执行中，连接包含在马达轴和离合器之间制造一个机械变速装置，这种机械变速装置具有一机械传动比。在这个执行里，计算马达轴的旋转信号以便产生MSP信号，包括利用ISP信号与机械传动比的乘积所代表的值来重置计算器。

在一种执行中，此方法包括在使用者界面上显示仪器位置的相关信息。

在一种执行中，这个方法也包括给马达轴提供转矩，并根据MSP信号和ISP信号的函数测量出来的仪器的位置来产生一个驱动信号。产生驱动信号可以包括响应从使用者界面接收信息所产生的驱动信号和解析MSP信号与代表仪器位置的ISP信号的函数。

根据本发明的另一方面，提供一个仪器，包括：安装可旋转仪器的方式；安装马达的方式；马达安装的方式意味着传送来自马达的转矩；联接仪器装备方式和马达装备方式有两种运转模式，在第一种运转模式里，仪器装备方式和马达装备方式连接并在马达装备方式的转矩传送霞旋转。在第二种运转模式里，仪器装备方式脱离马达装备方式并独立旋转；产生马达装备方式位置信号(“MMMP信号”)以对应马达装备方式的位置；产生仪器装备方式位置信号(“IMMP信号”)以对应仪器装备方式的位置；利用MMMP信号和IMMP信号的函数来测量仪器的位置方式。

在一种执行中，连接方式包含将马达装备方式耦合到仪器装备方式。

在一种执行中，仪器包括将MMMP信号同步到IMMP信号的方法。此同步方法可以被IMMP信号激活，例如，当MMMP信号所代表的值与IMMP信号所代表的值不一致，比如超过一个极限最大误差值时。极限最大误差值等于在MMMP信号和IMMP信号之间不同测量值的历来最大值的差值的绝对值。

在一种执行中，测量仪器位置的MMMP信号和IMMP信号的函数定义如下：如果MMMP信号和IMMP信号同步，那么就以MMMP信号代表的值作为函数的结果，否则，就以仪器装备方式信号所代表的值作为函数的结果。当MMMP信号和IMMP信号同步时，那么MMMP信号所代表的仪器位置的精度比IMMP信号代表的仪器位置的精确性更高。。

在一种执行中，测量方式包括：将MMMP信号同步到IMMP信号的方式，对应于马达装备方式的位置产生MMMP信号的方式包含：通过马达装备方式旋转一个预先确定的角度，产生一个具有方向性的马达装备方式旋转信号的方式；计算马达装备方式旋转信号来产生MMMP信号的方式。同步MMMP信号的方式可以包含给计数器加载一个同步值来替换现有的MMMP信号，例如，一个可能的同步值是IMMP信号函数的结果。

在一种执行中，此连接方式包括在马达装备方式和离合器方式之间提供一种机械变速装置的方式。这个机械变速装置的方式具有一个机械传动比，加载一个包括用IMMP信号和齿轮速比乘积所代表的值作为IMMP信号的函数值。

在一种执行中，仪器包括在一个使用者界面上显示关于仪器位置的信息。

在一种执行中，仪器包括给马达装备方式提供一个转矩以便产生一个用于测量方式的驱动信号。例如，其中的测量方式产生一个驱动信号，以响应从使用者界面接收到的信息和MMMP信号与IMMP信号的函数的结果。

然而根据本发明的另一方面，给处理器载体提供一个计算机程序以便根据仪器轴旋转的大致位置来测量仪器的位置。和马达轴连接在一起的仪器轴通过一个可以从马达接收转矩的连接器来实现。如，在第一种运转模式中，仪器轴和马达轴连接，并在从马达轴接收的转矩的作用下旋转。在第二种运转模式中，仪器轴脱离马达轴并完全独立旋转。计算机程序包含对应于马达轴位置产生马达轴位置信号(“MSP信号”)和对应于仪器轴位置产生仪器轴位置信号(“ISP信号”)的程序代码段，以及根据MSP信号和ISP信号的函数来测量仪器位置的程序代码段。

在一种执行中，计算机程序包含能直接命令处理器将MSP信号同步到ISP信号的程序代码段。例如，当MSP信号所代表的值和ISP信号所代表的值不同时，包括这个不同值超过极限最大误差值时，同步到ISP信号。这个极限最大误差值等于在MSP信号和ISP信号之间不同测量值的最大差值的绝对值。

在一种执行中，MSP信号和ISP信号的函数定义如下：如果MSP信号和ISP信号同步，那么就以MSP信号所代表的值作为函数的结果，相反，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

在一种执行中，MSP信号产生的程序代码段指令处理器通过马达轴旋转预先确定的角度来产生一个具有方向性的马达轴旋转信号，并将马达轴的旋转信号记录入计数器内，生成MSP信号。

在一种执行中，用来同步的程序代码段会指令处理器给计数器加载一个同步值来替代现有的MSP信号，例如，加载一个ISP信号的函数值，如，以ISP信号和介于马达轴与仪器轴之间的机械传动比的乘积所代表的值。

在一种执行中，计算机程序还包括指令处理器在使用者界面上显示有关仪器位置的信息程序代码段。

在一种执行中，计算机程序包括指令处理器产生一个命令马达给马达轴提供转矩的驱动信号来响应以MSP信号和ISP信号的函数值作为仪器位置的测量值的程序代码段。驱动信号程序代码段可以指令处理器根据从使用者界面所接收的信息产生一个驱动信号，并解析代表的仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数。

根据本发明的另一个方面，提供一个用于测量装有可旋转的仪器轴的仪器位置并记录入载波的计算机数据信号，仪器轴和马达轴连接在一起，以接收来自马达轴的转矩。在第一种运转模式中，仪器轴和马达轴连接在一起，在来自马达轴的转矩作用下旋转。在第二种运转模式中，仪器轴脱离马达轴并完全独立自由的旋转。包含指令处理器对应于马达轴的位置产生一个马达轴位置信号(MSP信号)；对应于仪器轴位置产生一个仪器轴位置信号(ISP信号)；以及根据MSP信号和ISP信号的函数值来测量仪器的位置。

在一种执行中，计算机数据信号包含指令MSP信号同步到ISP信号的程序代码段。比如，当MSP信号所代表的值和ISP信号所代表的值不同时，包括超过极限最大误差值。极限最大误差值就等于MSP信号和ISP信号测量值的最大差值的绝对值。

在一种执行中，MSP信号和ISP信号的函数定义如下：如果MSP信号和ISP信号同步，那么就以MSP信号所代表的值作为函数的结果，否则，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

在一种执行中，产生MSP信号的程序代码段指令处理器通过马达轴旋转一个预先确定的角度，对应于马达轴的旋转产生一个具有方向性的马达轴旋转信号，并将马达轴旋转信号记录在计数器内，以产生MSP信号。

在一种执行中，用来同步的程序代码段会指令处理器给计数器加载一个同步值来替代现有的MSP信号，例如，加载一个ISP信号的函数值，如，以ISP信号所代表的值和介于马达轴与仪器轴之间的机械传动比的乘积。

在一种执行中，计算机数据信号包含指令处理器在使用者界面上显示关于仪器位置的信息的程序代码段。

在一种执行中，计算机数据信号包含：指令处理器产生一个命令马达给马达轴提供转矩的驱动信号并对应于由MSP信号和ISP信号的函数来测量仪器位置的程序代码段。驱动信号程序代码段可以指令处理器产生驱动信号来响应从使用者界面接收的信息，并解析代表仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数。

此发明的优势和其它更多的方面显然顾及到以下的图纸，说明和权利要求。

发明的描述

结合附随的草图详细的、具体化的描述能更全面的阐述此发明。图表中，相似的构成和/或特点可以有相同的参考标志。相同型号的各种构成可以用以下的在相似构成中第二个明显的参考标志来区分。如果在详细描述的细节段只用第一个参考标志来识别，那么在相似构成中任何一个段节的描述都有与第二个参考标志无关的相同第一个参考标志。

1、图纸的描述

图1是具有双编码器的仪器装备系统的方块图，是目前发明的第一实施例；

图2是具有双编码器的仪器装备系统的方块图，是目前发明的第二实施例；

图3是信号时序图，代表在同步的条件下本发明的第一和第二实施例的操作图解；

图4是信号时序图，代表在不同步的条件下本发明的第一和第二实施例的操作图解；

图5基本的同步过程流程图；

图6复杂的同步过程流程图；

图7最简单的同步过程流程图。

2、典型实施例的详细描述

(a)构造的详细描述

该发明的构造将通过以下图表和描述更详细的阐述。

(i)第一实施例：

图1是根据本发明的第一实施例，显示的带有两个编码器的仪器装备系统。大致描述在10中。装备系统10包括一个用于接收来自马达M的转矩和从仪器I上接收或提供转矩的仪器轴14。马达轴12和仪器轴14通过齿轮箱16和离合器18相连。基本上离合器18和齿轮箱16形成了介于马达轴12和仪器轴14之间联接的两个部分。该联接可以选择第一和第二种运作模式。在第一种运作模式中仪器轴14和马达轴12相接合并在马达轴转矩的作用下旋转；在第二运转模式中，仪器轴14脱离马达轴12并独立旋转。

马达轴12耦合到马达轴编码器20，通过马达轴12旋转一个预先确定的角度并产生一个马达轴旋转电子信号R_M，马达轴旋转信号R_M的编码，取决于马达轴12的旋转是顺时针还是逆时针，这样该信号就具有方向性。

马达轴编码器20本身比较常见，在这个实施例中增加了位置编码和红外线传感器；然而这些熟练的技术增加了分析选择力，包括绝对的位置编码，磁，电和机械感应。

在这种实施例里，红外线感应是通过使用两种型号：LET-302-M发光二极管作为红外线发送器(无插图)和LTR-5576DP1光电晶体管作为红外线接收器(无插图)来实施例。所有都出自台湾LITE-ON技术公司，22F，台北114，瑞康路392号。每个发光二极管都是通过光路耦合到光电晶体管，两个光路平行，但不一致。每个光电晶体管响应探测到的来自于其对应的发光二极管所辐射的红外线时，产生第一个电信号；响应没有探测到的其对应的发光二极管所辐射的红外线时，产生的第二电信号

2个光路通过圆盘相交(无插图)，该圆盘和马达轴12相连接，同步旋转，这样圆盘的旋转和马达轴12的旋转相似。该圆盘可能不和马达轴12直接连接，如图1，可能通过减速器和马达轴相连接，此时马达轴编码器齿轮箱21。

该圆盘有透明和不透明两部分，用于阻隔或传输发自发光二极管的红外线辐射到与其对应的光电晶体管。这种状况下，该圆盘是用户制作的不透明，透明的部分形成孔状，以常见模式穿过圆盘作为角度位置的新增编码。另外，圆盘的角度运动方向取决于两个光电晶体管的位置，电信号由一个光电晶体管产生或二者中的另一个。

马达轴编码器20可以执行测量出马达轴12旋转的角度位置，如果直接耦合到马达轴12。例如转动2度，那么，通过10,000∶1的减速器耦合到马达轴后转动的角度为0。72弧秒，就像马达轴编码齿轮箱21。这些熟悉本领域的技术人员将增加包括一个在齿轮间存在齿隙所引起的误差的减速齿轮箱。

马达轴编码器耦合到马达轴，并给可加载的递增-递减马达轴计数器22提供一个马达轴旋转信号R_M。无论何时马达轴12顺时针旋转一个预先确定的角度，马达轴编码器20可增加马达轴记数器22的计数；无论何时马达轴12逆时针旋转一个预先确定的角度时都可降低马达轴记数22的计数。

同样地，仪器轴14耦合到仪器轴编码器24，该编码器产生仪器轴旋转电子信号R_I对应于仪器轴14旋转一个预先确定的角度。同样仪器轴旋转信号R_I，无论顺时针旋转还是逆时针旋转，因此该旋转信号R_I具有方向性。

仪器轴编码器24本身比较常见，在此实施例中，和马达轴编码器20类似。仪器轴编码器24可以执行测量仪器轴14旋转的角度位置。转动的典型角度是2度，那么通过15∶1的减速器如仪器轴编码齿轮箱25直接和马达轴耦合，仪器轴14转动480弧秒。

这些熟悉本领域的技术人员将增加包括轴分析选择力，包括编码，磁，电和仪器感应的绝对位置。

无论何时仪器轴顺时针旋转一个预先确定的角度时，仪器轴编码器24给可承载的仪器轴记数器26增加仪器轴旋转信号R_I，无论何时仪器轴14逆时针旋转一个预先确定的角度时，都会降低仪器轴记数器26的信号R_I。

马达轴12，仪器轴14，齿轮箱16，离合器18，马达轴编码器20，马达轴记数器22，仪器轴编码器24，仪器轴计数器26形成马达M和仪器I的测量系统28。

装备系统10包括微型控制器30，作为有名的配置，配有只读存储器(ROM32)，随机存储器(RAM 34)，和一套界面端口36，例如系列端口和/或平行端口。此执行中PIC16C63A微型控制器30购于MICROCHIP技术有限公司，2355WESTCHANDLER BLVD.，CHANDLER，ARIZONA，USA85224-6199。

ROM32是储存代码的载体，该编码指示微型控制器30提供该发明的功能和仪器系统的更多功能。RAM34提供可改变的储存寄存器，并储存执行这种功能的二进制操作的结果。界面端口36使微型控制器30能和马达轴计数器22，仪器轴计数器26，马达M，和使用者界面38连接。比如，显示区40和键区42。储存在ROM32里的编码指示微型控制器30控制马达M速度和方向，并通过使用者界面38，马达轴12，仪器轴14的位置提交给处理器。其位置由马达轴计数器22和仪器轴计数器26的状态反映出来。

尽管用插图来轻松的解释系统硬件上马达轴计数器22和仪器轴计数器26的操作，然而对二者或其中一个使用软件或微型控制器30的储存器技术的阐述都将增加。

(ii)第二实施例

图2显示了具有两个编码器的仪器装备系统，根据该发明的第二实施例，通常用10’插图。该系统10’包括连接仪器I’与ALT马达M^AL之间的高度测量系统28^AZ和连接仪器I’与AZ马达M^AZ之间的方位角测量系统28^AZ，那些熟悉本领域的技术人员公认该发明同样适用于其他仪器，如带有RA轴和DEC轴的赤道仪托架。尽管在第二实施例中的图解里显示的旋转轴是正交的，但该发明同样使用于非正交。

该系统10’包括微型控制器30’，该控制器配有只读存储器(ROM 32’)，随机存储器(RAM 34’)，和一套界面端口36’，如系列端口和/或平行端口。

ROM32’是储存编码的载体，该编码指示微型控制器30’提供该发明和更多仪器装备系统的功能。RAM34’提供可改变的储存，并储存执行这种功能的二进制操作的结果。界面端口36’能使微型控制器30’和高度测量系统28^AL，方位角测量系统28^AZ，高度马达M^AL，方位角马达M^AZ，以及使用者界面38’相互通信，比如，显示区40’和键区42’关联操作。通常储存在ROM32’里的编码指示微型控制器30’控制高度马达M^AL，方位角马达M^AZ的速度和方向，并通过使用者界面38’和由高度测量系统28^AL、方位测量系统28^AZ来决定仪器I’的位置并提交给处理器。

以上提到的高度和方位角上的轴仅是用于图解说明目的，熟悉本领域的技术人员很容易意识到可扩展到附加或者超出高度和方位角的两轴以外的其他轴。

(b)典型实施例的操作

参考图1和图7，本发明典型实施例的操作描述如下：

(i)第一实施例

(A)校准

从图1中可以理解，仪器系统10的操作步骤如下，首先是使用者放置仪器装备系统10，并将仪器I定位在仪器轴14上固紧仪器I，然后通过手动旋转仪器轴14来校准仪器10，直到仪器系统I对准一预先确定的参考点(比如说北极星)就可以了。利用键盘42，使用者可以指引控制器30来开始一准直过程。在此过程中，目前所处的位置以及仪器I所指向的向量确定了一个坐标系统的起始位置。在该校准过程中，微型控制器30将重设马达轴计数器22和仪器轴计数器26，使每个轴的计数器位于其负荷值的中间。举例来说，将各自的负载信号L_M和L_I传递给计数器各自的负荷终端。在校准过程中，控制器30也收到数据来确定仪器I的位置，比如纬度和经度坐标，举例来说就像一全球定位卫星系统(并未显示)所供应的输出值或一用户通过键盘42自行输入的值。

(B)一般使用

一旦完成了校准过程，测量系统28测量出仪器I相对于校准后的原始坐标的位置。当仪器轴14旋转时，无论是由于手动施加到轴上的转矩，或是由于马达M通过马达轴12、齿轮箱16和离合器18施加的转矩，每次仪器轴14通过一预先确定的角度旋转时，轴编码器24产生一旋转信号R_I，并记录下这次旋转是顺时针还是逆时针方向。

仪器轴编码器24将仪器轴旋转信号R_I传递给可递增-递减的仪器轴计数器26，如果仪器轴14是按预先确定的角度顺时针转动就增加仪器轴计数器的数值，而仪器轴逆时针转动就相应的减少仪器轴计数器的数值，并记录为仪器轴旋转信号R_I。仪器轴计数器26通过一个界面端口36将此计数以仪器轴位置电子信号P_I的方式提供给微型控制器30。仪器轴位置信号PI是多位信号，最低有效位(“LSB”)被指定为P_I0。本质上，仪器轴编码器24和仪器轴计数器26组合在一起才构成仪器轴位置探测器，并可对应于仪器轴14的位置产生仪器轴位置信号。

类似的，如马达M运转时，朝一个方向以一定的速度旋转，以对应于从微型控制器30发出来的一电子驱动信号D，这就向马达轴12施加一转矩，迫使马达轴12旋转。每次马达轴12旋转一个预先确定的角度时，马达轴编码器20就产生一马达轴旋转电子信号R_M，无论这样的旋转是顺时针还是逆时针，马达轴信号将进一步进行编码。

马达轴编码器20将马达轴旋转信号R_M提供给可递增-递减的马达轴计数器22，如果马达轴12是按照预先确定的角度顺时针转动，那么马达轴计数器22的计数就增加；如果马达轴逆时针转动，则马达轴计数器22的计数就是减小，并记录为马达轴旋转信号R_M。马达轴计数器22通过界面端口36的其中一个端口将此计数以马达轴位置电信号P_M的方式提供给微型控制器30。马达轴位置信号P_M是一个多位信号，最低有效位(“LSB”)被指定为P_M0。本质上，马达轴编码器20和马达轴计数器22组合在一起才构成马达轴位置探测器，并可对应马达轴12的位置产生一个马达轴位置信号。

参见图1和图3，只要马达轴12和仪器轴14通过离合器18直接连接在一起，当每次仪器轴14按预先确定的角度旋转时，马达轴将按数倍于预先确定的角度值进行旋转，数倍是一常数，与齿轮速比C的值相同。在这样的条件下，对于在仪器轴计数器26内的LSB P_I0的每个周期，将会在马达轴计数器22中存在一相对应的有C倍的LSB P_M0周期。因此，各自存储在仪器轴计数器26和马达轴计数22中对应的值都将准确的代表仪器轴14(同时也是仪器I)相对于校准后的原始坐标值的位置。不过，储存在马达轴计数器22中的计数比存储在仪器轴计数器26中的值更精确C倍。

参见图1和4，一旦马达轴12和仪器轴14脱离离合器18不再连接并可自由独立转动时，马达轴位置信号P_M将无法再精确代表仪器I的位置。例如，当手动给仪器轴14施加转矩使其按预先确定的角度转动时，马达轴也许会保持静止或在马达的驱动下旋转一个不同的角度，甚至可能是不同方向。在这种条件下，对于在仪器轴计数器26中的每个LSB P_I0周期，将不会和在马达轴计数器22中存在的数倍于LSB P_M0周期相对应，如图4所示，可能大于马达轴计数器22内LSB P_M0的C倍周期，也可以小于C倍周期。

因而微型控制器30可根据马达轴位置信号P_M和仪器轴位置信号P_I的函数来测量仪器I的位置。如果马达轴位置信号P_m和轴位置信号P_I同步，那么这两个信号都是准确的，微型控制器30可根据更精确的马达轴位置信号P_M来解析函数。不过，马达轴位置信号P_M和仪器轴位置信号P_I不同步，那么只有P_I是精确的，微型控制器30就以低精度但准确的仪器位置信号P_I来解析函数。

在马达轴位置信号P_M不能准确代表仪器I的位置之后，最好是恢复原来的准确性，只需将马达轴位置信号P_M和仪器轴位置信号P_I重新同步即可。这种重新同步是由控制器30根据储存在ROM32中的程序代码的指示进行的，参见下面图5-图7的图解，各自代表三种选项，50、50’、50”。

(C)基本的同步过程

参见图4和图5，第一程序代码50可以在现在讨论。在第一步52，微型控制器30被仪器轴位置信号P_I的转换而中断。如图所示，此转换是仪器轴位置信号P_I的LSB P_I0从一低位到高位变迁；不过，熟悉本领域的技术人员可能会意识到也可以选择从高位到低位变迁，或是从一种状况向相反的另一状况变迁，或是仪器轴位置信号P_I的不同比特数的变迁。还有一个选择方法就是可以通过仪器轴编码器24的信号对微型控制器30进行中断。

在第二步54中，微型控制器30被指令读出仪器轴计数器26内代表仪器轴位置信号P_I的内容，而在第三步56中，微型控制器30被指令读出马达轴计数器22内代表马达轴位置信号P_M的内容。

在第四步58中，微型控制器30被指令估算出一个以马达轴位置信号P_M代表的值作为减数，以仪器轴位置信号P_I代表的值和齿轮速比常数C的乘积作为被减数的不同值。

如果差值不为零值，那么马达轴计数器22未与仪器轴计数器26同步，因此在第五步60中，微型控制器30被指令发出一负荷信号L_M到马达轴计数器22中，以促成它存储仪器轴位置信号P_I代表的值和齿轮速比常数C的乘积。最后，在第六步62中，微型控制器30被指令中断第一个程序代码50的执行。

此外，如果在第四步58的估计的差值为零值，那么马达轴计数器22与仪器轴计数器26同步，因此，微型控制器30立即指令到第六步62来中断第一个程序代码50的执行。

熟悉本领域的技术人员会认识到有不同的变化，修改、增加和减少都可以做到第一步程序代码50中，而且并不超出该发明的原理和范畴。例如，如果马达轴计数器22和仪器轴计数器24有着不同的解析度，因此被减数是仪器轴位置信号P_I代表的值和齿轮速比常数C以及马达轴计数器22和仪器轴计数器24之间不同解析度的比值的乘积。

(D)复杂的同步过程

参见图6，现在讨论第二个程序代码50’。第二个程序代码50’实现了真实世界运转模式的认识，即这些差值不可能为零值，因此，每次在第一个程序代码50执行后，马达轴计数器22可以被同步。这种规则的同步可能导致一些不利因素，例如当马达轴计数22仍然精确时的不必要的低精度。

为避免这些可能的不利因素，在第二个程序代码50’的第四步58’作了调整。在调整过的第四步58’中，差值的绝对值和一可接受的极限最大误差值Emax进行比较。

如果差值的绝对值小于可接受的最大误差值Emax时，那么微型控制器30立即执行到第六步程序62’并中断第二个程序代码50’的执行。因为马达轴计数器22仍与仪器轴计数器26保持同步。

如果差值的绝对值不小于可接受的最大误差值Emax，那么马达轴计数器22未与仪器轴计数器26同步，所以微型控制器30被指令在第五步60’将马达轴计数器22重新同步，微型控制器30在执行到第六步程序62’之后，中断第二个程序代码50’的执行。

在一种执行过程中，可接受的极限最大误差Emax只是自仪器系统10最后一次校准后遇到的历来最大误差值。在该次执行中，在第五步60’之后，微型控制器30被指令到第七步64’来设置可接受的极限最大误差值Emax，这个Emax等于重新同步时触发的不同值的绝对值。

(E)简化的同步过程

参见图7，现在讨论第三程序代码50”。第三个程序代码50”以不同的方式针对实际操作中差值不可能为零来进行。因此，每次在第一个程序代码50执行后，马达轴计数器22可以重新同步。像这种规则的重新同步，在误差测试上几乎没有什么好处，而且这样的测试也存在计算代价。

为克服这些潜在的不利因素，在第三个程序代码50”中的第二步54，54’，第三步56，56’，第四步58，58’和第七步64’均省略，只有第一步52”、第五步60”和第六步62”仍保留。

在第三个程序代码50”中，每次微型控制器30在第一步52”被仪器轴位置信号P_I的转换中断时，那么在第五步60”时，微型控制器30被指令发出一负荷信号L_M到马达轴计数器22中，并储存一个用仪器轴位置信号P_I代表的值和齿轮速比常数C的乘积所代表的值。最后，在第六步62”中，微型控制器30被指令中断第三个程序代码50”的执行。

(ii)第二实施例

参见图2到图6，仪器系统10’的第二个实施例中的运作模式类似于第一个实施例中的仪器系统10，除了在第二个实施例中仪器系统10’是被监控和控制为多轴旋转系统，比如图解中的高度和方位角。

(c)简要描述

从上述实施例和例子中可以看出，描述出有一方法来测量装在仪器轴上的有离合仪器系统的仪器的位置，仪器轴通过减速齿轮箱被马达轴驱动。仪器的位置是通过马达轴位置和仪器轴的位置得函数来测量的。测量马达轴的位置得精度比测量仪器轴的位置的精度更高。因为仪器系统是离合器系统，因而有必要不时检查一下马达轴位置的测量值是否不再准确的代表仪器位置，在何种情况下马达轴位置的测量值是否与仪器轴位置的测量值同步。

虽然已对该发明的典型实施例作了描述和图解，这样的实施例应仅视为该发明的举例说明，而并不将此发明局限于此举例范围，以便与该权利要求的申请相一致。即使那些熟悉技术的人对上述举例进行修改，更正，增加和删减，只要不超出该发明的原理和范畴，也应视为属于该发明的诉求申请范围内。

为了简化解释，马达轴12的位置已被描述为直接测量，仪器轴14的位置也被描述为直接测量或通过测量马达轴12而间接测得。不过，那些对此技术熟悉的人也能理解任一个轴的位置也可以以测量通过机构连到轴上的另一部分的方式来间接测得，再考虑齿轮速比的因素(C-作为图解的一个具体例子)和其它类似的机械优势的形式，并认为如果该部件与轴脱离后，有必要进行重新同步。这样，任何在此文档中提及的对轴位置的测量可以广义地视为包括测量啮合的部件，至少到轴有一段时间。

再次为了简化解释，马达轴12和仪器轴14被描述成为轴；不过，在许多应用实例中，如果没有超出该发明的原理和范畴，机械旋转的其它方式可以被替代。举例来说，那些对此技术熟悉的人也可用耦合器，接头或插口来与这样的轴一起协作或干脆取代这样的轴。

虽然图解说明中的仪器系统10，10’都用一个微型控制器30，30’来操作，但那些对此技术熟悉的人也理解其它形式的控制器也同样合适。

虽然微型控制器30，30’和使用者界面38，38’也许是有实线相连，或相互相隔很近，但对于测量系统28，28^AL，28^AZ，马达M，马达M^AL，马达M^AZ和仪器I，I’，实线相连或距离很近并不是必要条件。在一些应用实例中，无线相连和/或间距遥远都是有利的。

虽然本发明已被描述为典型应用在望远镜上，那些对此技术熟悉的人也能意识到它有更广泛的应用，举例来说，可以配合照相机，显微镜，麦克风，天线和其它与指向或瞄准相关的仪器和目标使用。

Claims

1、一个用来测量仪器位置的装置，其特征在于：这装置包含：

(a)一个马达转轴，用来接受来自马达的力矩；

(b)一个用于架设仪器并可旋转的仪器轴；

(c)一个介于马达转轴和仪器转轴之间的联接，该联接可切换第一种运转模式和第二种运转模式：

(i)在第一种运转模式，仪器轴与马达轴啮合，并可在来自马达轴施加的转矩作用下而转动；

(ii)在第二种运转模式，仪器轴脱离马达轴，所以仪器轴独立于马达轴自由转动；

(d)一个马达轴位置探测器(“MSP探测器”)，它可以对马达轴旋转的角度位置作出反应，产生马达轴位置信号(“MSP信号”)；

(e)一个仪器轴位置探测器(“ISP探测器”)，它可以对仪器轴旋转的角度位置作出反应，产生仪器轴位置信号(“ISP信号”)；

(f)一个控制器，可以从马达轴位置探测器接收马达轴位置信号，也可从仪器轴位置探测器上接收仪器轴位置信号，并用MSP信号和ISP信号的函数来测量仪器的位置。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：其联接包含一个介于仪器轴和马达轴之间的离合器。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：其中的控制器可以将MSP探测器同步到ISP探测器。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：其中的控制器可以对ISP信号作出反应，将MSP探测器同步到ISP探测器。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：其中的控制器在下述情况下可使MSP探测器同步到ISP探测器：当根据MSP信号的函数值计算出的仪器位置，与根据ISP信号的函数值计算出的仪器位置不同时。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：在根据MSP信号的函数值计算出的仪器位置与根据ISP信号的函数值计算出的仪器位置的差值超过一个极限最大误差值时，控制器可使MSP探测器同步到ISP探测器。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于：其中提到的极限最大误差值等于MSP信号与ISP信号之间测量值的最大差值的绝对值。

8、根据权利要求6所述的装置，其特征在于：在其中的控制器内，用来测量仪器位置的MSP信号与ISP信号的函数定义如下：如果MSP信号与ISP信号同步，则以MSP信号所代表的值作为函数的结果，否则，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：当MSP信号与ISP信号同步时，MSP信号所代表的仪器位置比ISP信号所代表的仪器位置更精确。

10、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：其中的控制器可操作用来同步MSP探测器。

11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于：其中的MSP探测器包含：

(a)一个轴编码器，可以通过马达轴转动预先确定的角度作出反应，产生具有方向性的马达轴转动信号；

(b)一个耦合到轴编码器上，用来接收马达轴旋转信号的递增-递减计数器，并将马达轴转动信号记录入MSP信号。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于：其中：

(a)递增-递减计数器是一个可承载的计数器；

(b)控制器可同步MSP探测器，并将一个同步值载入递增-递减计数器，来替换现有的MSP信号。

13、根据权利要求12所述的装置，其特征在于：其同步值是ISP信号的函数。

14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：其中的联接包含连接在马达轴和离合器之间的具一个齿数速比的齿轮箱。

15、根据权利要求14所述的装置，其特征在于：其中的ISP信号的函数是ISP信号所代表的值和齿轮速比的乘积。

16、根据权利要求15所述的装置，其特征在于：包含一个连接到控制器的使用者界面，以接收仪器位置的相关信息，并可操作，在界面上显示仪器位置的相关信息。

17、根据权利要求16所述的装置，其特征在于：包含一个给马达轴提供转矩的马达，并根据控制器的操作产生一个提供转矩的驱动信号。

18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：其中的控制器会根据从使用者界面接收的信息和代表仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数的结果来产生驱动信号。

19、一种测量仪器位置的方法，其特征在于：包含：

(a)将仪器架设在仪器轴上以便旋转；

(b)将仪器轴和马达轴连接，以便接受来自马达施加的转矩，从而带动仪器轴的旋转，其中：

(i)在第一种运转模式时，仪器轴和马达轴啮合，并在马达轴转矩的驱动下而转动；

(ii)在第二种运转模式时，仪器轴脱离马达轴，并独立于马达轴转动；

(d)对应马达轴的位置，产生马达轴位置信号(“MSP信号”)；

(e)对应仪器轴的位置，产生仪器轴位置信号(“ISP信号”)；

(f)根据MSP信号和ISP信号的函数来测量仪器的位置。

20、根据权利要求19所述的方法，其特征在于：其中的连接包含耦合在仪器轴与马达轴之间的离合器。

21、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：包含将MSP信号同步到ISP信号。

22、根据权利要求21所述的方法，其特征在于：可依据ISP信号来执行“MSP信号同步到ISP信号”的同步操作。

23、根据权利要求21所述的方法，其特征在于：当MSP信号代表的值与ISP信号代表的值不同时，会执行“MSP信号同步到ISP信号”的同步操作。

24、根据权利要求23所述的方法，其特征在于：当根据MSP信号代表的值和ISP信号代表的值的差值超过一个极限最大误差值时，会执行“MSP信号同步到ISP信号”的同步操作。

25、根据权利要求23所述的方法，其特征在于：其中的极限最大误差值等于MSP信号和ISP信号之间测量值的最大差值的绝对值。

26、根据权利要求24所述的方法，其特征在于：其中用于测量仪器位置的MSP信号与ISP信号的函数定义如下：

如果MSP信号与ISP信号同步，那么就以MSP信号所代表的值作为函数的结果，否则就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

27、根据权利要求26所述的方法，其特征在于：当MSP信号和ISP信号同步时，MSP信号所代表的仪器位置比ISP信号所代表的仪器位置更精确。

28、根据权利要求26所述的方法，其特征在于：测量包含将MSP信号同步到ISP信号。

29、根据权利要求26所述的方法，其特征在于：其中根据马达轴的位置产生一个MSP信号包括：

(a)通过马达轴旋转一个预先确定的角度，产生一个有方向性的马达轴旋转信号；

(b)对马达轴的旋转信号进行计算，并产生MSP信号。

30、根据权利要求29所述的方法，其特征在于：同步MSP信号包括用一个同步值来重置计数器。

31、根据权利要求30所述的方法，其特征在于：包含用ISP信号的函数值作为同步值来重置计数器。

32、根据权利要求31所述的方法，其特征在于：其中连接包括在离合器和马达轴间设置一机械变速装置，此机械变速装置具有一机械传动比。

33、根据权利要求32所述的方法，其特征在于：包含用ISP信号和机械传动比的乘积所代表的值来重置计数器。

34、根据权利要求33所述的方法，其特征在于：包含在使用者界面上显示仪器位置的相关信息。

35、根据权利要求34所述的方法，其特征在于：包含利用MSP信号和ISP信号的函数来测量仪器的位置从而产生一个给马达轴提供转矩的驱动信号。

36、根据权利要求35所述的方法，其特征在于：其中产生驱动信号包含：从使用者界面接收信息来产生驱动信号，并解析代表仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数。

37、一个用来测量仪器位置的装置，其特征在于：包含：

(a)架设用于旋转的仪器的方式；

(b)装备马达的方式，此马达装备方式用来从马达上传送力矩；

(c)连接仪器装备方式到马达装备方式，此种连接包含第一和第二种运转模式：

(i)在第一种运转模式，仪器装备方式和马达装备方式啮合，并在来自马达装备方式的力矩的作用下而旋转；

(ii)在第二种运转模式，仪器装备方式脱离马达装备方式，并且独立于马达装备方式进行旋转；

(d)对应于马达装备方式的位置，产生一个马达装备方式位置信号(“MMMP信号)；

(e)对应于仪器装备方式的位置，产生一个仪器装备方式的位置信号(“IMMP信号”)；

(f)根据MMMP信号和IMMP信号的函数来测量仪器位置的方式。

38、根据权利要求37所述的装置，其特征在于：其中的连接方式包含将马达装备方式耦合到仪器装备方式。

39、根据权利要求38所述的装置，其特征在于：包含将MMMP信号同步到IMMP信号的方式。

40、根据权利要求39所述的装置，其特征在于：同步方式对应于IMMP信号被激活。

41、根据权利要求39所述的装置，其特征在于：其中的同步方式在MMMP信号所代表的值和IMMP所代表的值不同时被激活。

42、根据权利要求41所述的装置，其特征在于：其中的同步方式在MMMP信号所代表的值和IMMP信号所代表的值的差值超过一个极限最大误差值时被激活。

43、根据权利要求42所述的装置，其特征在于：其中的极限最大误差值等于MMMP信号和IMMP信号不同测量值的最大差值的绝对值。

44、根据权利要求42所述的装置，其特征在于：其中用来测量仪器位置的与MMMP信号和IMMP信号有关的函数定义如下：

当MMMP信号和IMMP信号同步时，则以MMMP信号所代表的值作为函数运算的结果；否则，就以仪器装备方式信号所代表的值作为函数运算的结果。

45、根据权利要求44所述的装置，其特征在于：当MMMP信号和IMMP信号同步时，那么以MMMP信号所代表的仪器位置比用IMMP信号代表的仪器位置的精度更高。

46、根据权利要求44所述的装置，其特征在于：其中的测量方式包含将MMMP信号同步到IMMP信号的方式。

47、根据权利要求46所述的装置，其特征在于：其中对应于马达装备方式的位置产生的MMMP信号的方式包含：

(a)对应于马达装备方式通过旋转一个预先确定的角度来产生一个具有方向性的马达装备方式旋转信号的方式；

(b)计算马达装备方式旋转信号来产生MMMP信号的方式。

48、根据权利要求47所述的装置，其特征在于：同步MMMP信号的方式包含将一个同步值载入计数器来替换现有的MMMP信号。

49、根据权利要求48所述的装置，其特征在于：载入同步值的方式包含载入一个IMMP信号的函数值的方式。

50、根据权利要求49所述的装置，其特征在于：其中的连接方式包含在马达装备方式和离合器之间提供一种机械变速装置的方式，这种机械变速装置有一机械速比。

51、根据权利要求50所述的装置，其特征在于：其中载入一个IMMP信号的函数值方式，包含载入一个IMMP信号所代表的值与齿轮速比乘积的方式。

52、根据权利要求51所述的装置，其特征在于：包含在使用者界面显示关于仪器位置的信息的方式。

53、根据权利要求52所述的装置，其特征在于：包含根据测量方式产生的驱动信号来对马达装备方式提供转矩的方式。

54、根据权利要求53所述的装置，其特征在于：其中的测量方式产生驱动信号，以响应从使用者界面上接收到的信息和MMMP信号与IMMP信号函数的结果。

55、一个载入易读取处理器载体内的计算机程序，其特征在于：用来测量架设在仪器轴上的仪器的转动位置；仪器轴被连结到马达轴，以便从马达接受转矩；在第一种运转模式，仪器轴和马达轴啮合，所以仪器轴和仪器会随着来自马达轴转矩的驱动而转动；在第二种运转模式，仪器轴脱离马达轴并独立于马达轴转动；

计算机程序包括程序代码段，用来指令处理器执行以下工作：

(a)对应马达轴的角度位置产生马达轴位置信号(“MSP信号”)；

(b)对应仪器轴的角度位置产生仪器轴位置信号(“ISP信号”)；

(c)利用MSP信号和ISP信号的函数来测量仪器的角度位置。

56、根据权利要求55所述的计算机程序，其特征在于：包含指令处理器将MSP信号同步到ISP信号的程序代码段。

57、根据权利要求56所述的计算机程序，其特征在于：其中用来同步的程序代码段指令处理器对应于ISP信号将MSP信号同步到ISP信号。

58、根据权利要求56所述的计算机程序，其特征在于：当MSP信号所代表的值与ISP信号所代表的值有所不同时，其中的同步的程序代码段指令处理器将MSP信号同步到ISP信号。

59、根据权利要求58所述的计算机程序，其特征在于：当MSP信号所代表的值与ISP信号所代表的值的差值超过极限最大误差值时，其中用来同步的程序代码段会指令处理器将MSP信号同步到ISP信号。

60、根据权利要求58所述的计算机程序，其特征在于：其中的极限最大误差值等于MSP信号与ISP信号之间测量值的最大差值的绝对值。

61、根据权利要求59所述的计算机程序，其特征在于：在用来测量的程序代码段中，MSP信号和ISP信号的函数定义如下：如果MSP信号与ISP信号同步，则将MSP信号所代表的值作为函数的结果；否则，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

62、根据权利要求61所述的计算机程序，其特征在于：其中产生MSP信号的程序代码段将指令处理器执行以下工作：

(a)通过旋转预先确定的角度，对应于马达轴的旋转，产生一个具有方向性的马达轴转动信号；

(b)将马达轴的旋转信号记录在一个计数器中，以产生MSP信号。

63、根据权利要求62所述的计算机程序，其特征在于：其中用来同步的程序代码段将指令处理器将一同步值载入计数器，以替换现有的MSP信号。

64、根据权利要求63所述的计算机程序，其特征在于：其中用来同步的程序代码段指令处理器载入ISP信号的函数值。

65、根据权利要求64所述的计算机程序，其特征在于：其中用来载入的数据的程序代码段指令处理器载入一个ISP信号所代表的值和在马达轴与仪器轴之间的机械传动比的乘积。

66、根据权利要求65所述的计算机程序，其特征在于：包含指令处理器在使用者界面上显示关于仪器位置的信息的程序代码段。

67、根据权利要求66所述的计算机程序，其特征在于：包含根据MSP信号和ISP信号函数所代表的仪器位置的测量值来指令处理器产生一个命令马达给马达轴提供转矩的驱动信号的程序代码段。

68、根据权利要求67所述的计算机程序，其特征在于：其中的驱动信号的程序代码段指令处理器产生一个驱动信号对应于从使用者界面接收到的信息，并解析代表仪器位置的MSP信号和ISP信号的函数。

69、一个计算机数据信号体现于一个用于测量旋转仪器轴上位置的载波信号；此仪器轴被连接到马达轴以适应接收从马达轴传来的转矩；在第一种运作模式，仪器轴和马达轴啮合，以接收马达轴传来的转矩并带动仪器的转动；第二种运作模式是仪器轴脱离马达轴，并独立于马达轴自由转动；包含程序代码段指令处理器执行：

(a)对应于马达轴位置产生马达轴位置信号(“MSP信号”)；

(b)对应于仪器轴位置产生仪器轴位置信号(“ISP信号”)；

(c)以MSP信号和ISP信号的函数值来测量仪器的位置。

70、根据权利要求69所述的计算机数据信号，其特征在于：包含指令处理器将MSP信号和ISP信号同步的程序代码段。

71、根据权利要求70所述的计算机数据信号，其特征在于：其中的同步程序代码段指令处理器将MSP信号和ISP信号进行同步，以对应ISP信号。

72、根据权利要求70所述的计算机数据信号，其特征在于：当MSP信号所代表的值和ISP信号所代表的值不同时，其中的同步程序代码段指令处理器将MSP信号同步到ISP信号。

73、根据权利要求72所述的计算机数据信号，其特征在于：当MSP信号所代表的值和ISP信号所代表的值的差值超过一个极限最大误差值时，其中的同步程序代码段指令处理器将MSP信号同步到ISP信号。

74、根据权利要求72所述的计算机数据信号，其特征在于：其中的极限最大误差值等于MSP信号和ISP信号之间测量值的最大差值的绝对值。

75、根据权利要求73所述的计算机数据信号，其特征在于：在用于测量的程序代码段中；MSP信号和ISP信号的函数定义如下：

如果MSP信号和ISP信号同步，那么就以MSP信号所代表值作为函数的结果。

否则，就以ISP信号所代表的值作为函数的结果。

76、根据权利要求75所述的计算机数据信号，其特征在于：其中有产生MSP信号的程序代码段指令处理器执行以下操作：

(a)对应马达轴旋转一个预先确定的角度来产生一个有方向性的马达轴旋转信号；

(b)在一个计数器内记录马达轴旋转信号，并产生MSP信号。

77、根据权利要求76所述的计算机数据信号，其特征在于：其中的用来同步的程序代码段指令处理器在一个计数器内载入一个同步值来替换现有的MSP信号。

78、根据权利要求77所述的计算机数据信号，其特征在于：其中的载入同步值的程序代码段指令处理器载入一个ISP信号的函数值。

79、根据权利要求78所述的计算机数据信号，其特征在于：其中载入同步值的程序代码段指令处理器载入一个数值为ISP信号和介于马达轴与仪器轴之间的机械传动比的乘积。

80、根据权利要求79所述的计算机数据信号，其特征在于：其中的程序代码段指令处理器在一个使用者界面上显示的仪器位置的相关信息。

81、根据权利要求80所述的计算机数据信号，其特征在于：包含指令处理器产生一个命令马达对马达轴施加转矩的驱动信号的程序代码段，以对应于以MSP信号和ISP信号的函数测量的仪器位置的测量值。

82、根据权利要求81所述的计算机数据信号，其特征在于：其中驱动信号的程序代码段指令处理器对应于从使用者界面接收的信息以及由代表仪器位置的MSP信号和ISP信号函数值来产生一个驱动信号。