CN102235861A - 水平感测仪和电子元件及其平衡校准方法 - Google Patents

Abstract

一种水平感测仪，包括一光线发射单元、一光线接收单元以及一设于该光线发射单元与该光线接收单元之间的透光单元，该透光单元的透光性能随着倾斜角度的改变而改变。本发明还提供一种电子元件，包括一封装壳体，在该封装壳体中设置有一如上所述的水平感测仪。本发明还提供一种用于水平感测仪的平衡校准方法，该平衡校准方法包括如下步骤：开始发射光线；感测光线并产生一光线来源数据；比较该光线来源数据，并形成一比较数据；分析比较数据，并与预存的基准参数标准和驱动模式对照表比对，从而产生相应的分析结果；根据该分析结果启动相应的控制信号。

Description

水平感测仪和电子元件及其平衡校准方法

技术领域

本发明涉及一种水平感测仪和一种带有水平感测仪的电子元件及一种用于水平感测仪的平衡校准方法。

背景技术

在诸如工业设备或机器人等产业中，常会需要让某些平台或部分装置维持水平状态。在现有技术中通常是通过读取放置在平台或装置上的气泡水平仪或电子水平仪标示的刻度来手动调节平台或装置的水平平衡位置。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种不同于现有技术的感测物体水平状态的水平感测仪；

还有必要提供一种带有水平感测仪的电子元件；

还有必要提供一种用于水平感测仪的能自动调节物体水平平衡的平衡校准方法。

一种水平感测仪，包括一光线发射单元、一光线接收单元以及一设于该光线发射单元与该光线接收单元之间的透光单元，该透光单元的透光性能随着倾斜角度的改变而改变。

一种电子元件，包括一封装壳体，在该封装壳体中设置有一如上所述的水平感测仪。

一种用于水平感测仪的平衡校准方法，水平感测仪包括光线发射单元、透光单元、光线接收单元、存储模块、比较模块、分析模块和控制模块；该存储模块预存一基准参数标准及一驱动模式对照表，该基准参数标准包括一基准参数设定的预定义。该驱动模式对照表包括一光线来源数据参数与驱动模式的对照关系的预定义。该平衡校准方法包括如下步骤：开始发射光线；感测光线并产生一光线来源数据；比较该光线来源数据，并形成一比较数据；分析比较数据，并与预存的基准参数标准和驱动模式对照表比对，从而产生相应的分析结果；根据该分析结果启动相应的控制信号。

用户在使用上述用于水平感测仪的平衡校准方法时，可即时感测被测物体的水平平衡状态，且无需时刻关注水平仪刻度和手动调节被测物体，只需将水平感测仪或电子元件固定于被测物体即可实现自动调节被测物体使其保持水平平衡状态。

附图说明

图1为一较佳实施方式的水平感测仪的俯视结构示意图。

图2为带有图1所示水平感测仪的电子元件的结构示意图。

图3为图1所示水平感测仪的不平衡状态结构示意图。

图4为图1所示水平感测仪的另一种不平衡状态结构示意图。

图5为图1所示水平感测仪之处理单元的功能模块图。

图6为图1所示水平感测仪的驱动模式对照表。

图7为另一较佳实施方式的水平感测仪的功能模块图。

图8为图7所示的水平感测仪的俯视结构示意图。

图9为图8所示水平感测仪的不平衡状态结构示意图。

图10为图8所示水平感测仪的另一种不平衡状态结构示意图。

图11为图7所示水平感测仪之处理单元的功能模块图。

图12为图7所示水平感测仪的驱动模式对照表。

图13为一较佳实施方式的的用于水平感测仪的平衡校准方法流程图。

主要元件符号说明

电子元件                90

封装外壳                902

水平感测仪              1

光线发射单元            10

第一发射元件            102

第二发射元件            104

第三发射元件            106

透光单元                20

密封腔体                202

非透光流体              204

透光体                  206

光线接收单元            30

第一感测元件            302

第二感测元件            304

第三感测元件            306

主基板                  40

处理单元                402

存储模块                4022

比较模块                4024

分析模块                4026

控制模块                4028

水平感测仪              2

光线发射单元            50

第一发射元件            502

第二发射元件            504

第三发射元件            506

透光单元                60

密封腔体                602

透光流体                604

非透光体                606

光线接收单元            70

第一感测元件            702

第二感测元件            704

第三感测元件            706

处理单元                80

存储模块                802

比较模块                804

分析模块                806

控制模块                808

具体实施方式

图1-4示出了带有本发明一较佳实施方式中的水平感测仪1的电子元件90，该电子元件90可为芯片，其包括一封装外壳902及容设于该封装外壳中的水平感测仪1，水平感测仪1包括光线发射单元10、透光单元20、光线接收单元30、主基板40。透光单元20嵌置于主基板40中，光线发射单元10及与光线发射单元10相对的光线接收单元30设置于主基板40的上表面，并装设于透光单元20的两侧。

在本实施方式中，光线发射单元10用于发射光束，光束为聚集性较强之光线如红外线、激光等，其包括三个发射元件：第一发射元件102、第二发射元件104和第三发射元件106；光线接收单元30用以接收光线，感测光线强度并产生光线来源数据，光线来源数据包括感测到的光线强度值及相应的感测元件编号。光线接收单元30包括三个感测元件：第一感测元件302、第二感测元件304和第三感测元件306。优选地，第一发射元件102、第二发射元件104和第三发射元件106等间距排列设置在透光单元20的一侧，第一感测元件302、第二感测元件304和第三感测元件306分别与第一发射元件102、第二发射元件104和第三发射元件106对应，设置在透光单元20的另一侧。

透光单元20可为液体水平仪，其包括密封腔体202、一盛满于密封腔体202内的非透光流体204和一可在非透光流体中流动的透光体206。在第一实施方式中，非透光流体204为黑色液体，可吸收光线发射单元10发射出的部分光线使穿越非透光流体204的光线强度变弱。透光体206为一内充满无色气体的球形体，其直径比第一发射元件102和第二发射元件104的间距略大又比第一发射元件102和第三发射元件106的间距要小。当水平感测仪1基本为水平平衡状态时，第二发射元件104、透光体206和第二感测元件304的中心基本处于同一轴线X-X′，此时第二发射元件104发射出的光束会穿过透光体206，因此，第二感测元件304感测到的光线强度值比第一感测元件302或第三感测元件306感测到的光线强度值都大。

当水平感测仪1左端向下时，透光体206会向水平感测仪1右端偏移，此时第二发射元件104和第三发射元件106发射出的光束会穿过透光体206，因此，第二感测元件304或第三感测元件306感测的光线强度值会比第一感测元件感测的光线强度值大。当水平感测仪1右端向下时，透光体206会向水平感测仪1左端偏移，此时第一发射元件102和第二发射元件104发射出的光束会穿过透光体206，因此，第一感测元件302和第二感测元件304感测到的光线强度值会比第三感测元件306感测到的光线强度值大。

如图5所示，该电子元件90还包括处理单元402，处理单元402包括存储模块4022、比较模块4024、分析模块4026和控制模块4028。

存储模块4022用以预存一基准参数标准及一驱动模式对照表，本实施方式中将第一感测元件302、第二感测元件304、第三感测元件306从左至右依次编号为1、2、3，并定义基准感测元件编号为编号2即为第二感测元件304。驱动模式对照表如图6所示，如果感测到最大光线强度值的感测元件编号中有小于编号2的感测元件编号即如有感测元件编号1时，驱动模式为马达反转；如果感测到最大光线强度值的感测元件编号中有大于编号2的感测元件编号即如有感测元件编号3时，驱动模式为马达正转；如果感测到最大光线强度值的感测元件编号中只有编号2的感测元件编号时，驱动模式为马达不运转。

比较模块4024用以比较光线强度值并按光线强度值的大小将感测元件编号进行排列并形成比较数据。

分析模块4026用以根据比较数据，分析最大光线强度值对应的感测元件编号，与该驱动模式对照表对照并将对应的驱动模式发送给该控制模块4028。

控制模块4028用以根据驱动模式启动相应的控制信号。驱动模式为马达正转时，发送一让马达正转的控制信号给马达(图未示)；驱动模式为马达反转时，发送一让马达反转的控制信号给马达(图未示)。马达可位于主基板40中，也可设置于电子元件90中。

请参照图7，其为另一较佳实施方式的水平感测仪2的功能模块图。水平感测仪2包括光线发射单元50、透光单元60、光线接收单元70、处理单元80。光线发射单元50与光线接收单元70对称地装设于透光单元60的两侧。

请一并参照图8的水平感测仪2的结构示意图，光线发射单元50用于发射垂直光束，光束为聚集性较强之光线如红外线、激光等，其包括三个一样的发射元件：第一发射元件502、第二发射元件504和第三发射元件506；光线接收单元70用以接收光线，感测光线强度并产生光线来源数据，光线来源数据包括感测到的光线强度值及相应的感测元件编号。光线接收单元70包括三个一样的感测元件：第一感测元件702、第二感测元件704和第三感测元件706。第一发射元件502、第二发射元件504和第三发射元件506依次等间距排列设置在透光单元60的一侧，第一感测元件702、第二感测元件704和第三感测元件706分别与第一发射元件502、第二发射元件504和第三发射元件506对应，设置在透光单元60的另一侧。

透光单元60可为液体水平仪，其包括密封腔体602、一盛满于密封腔体602内的透光流体604和一可在透光流体604中流动的非透光体606。在本实施方式中，透光流体604为无色液体，能透过光线发射单元50发射出的光线。非透光体606为一不透光的球形漂浮物，能阻挡光线，使从光线发射单元50发射出的光束不能完全穿越非透光体606。非透光体606的直径比第一发射元件502和第二发射元件504的间距略大又比第一发射元件502和第三发射元件506的间距要小。当水平感测仪2基本为水平平衡状态时，第二发射元件504、非透光体606和第二感测元件704的中心基本处于同一轴线X1-X′1，此时第一发射元件502和第三发射元件506发射出的光线会完全穿过透光流体604而分别被第一感测元件702和第三感测元件706感测，而第二发射元件504发射出的光线由于受非透光体606阻挡不能完全被对应的第二感测元件感测，因此，第二感测元件704感测到的光线强度值比第一感测元件702或第三感测元件706感测到的光线强度值都小。

请一并参照图9和图10，当水平感测仪2左端向下时，非透光体606会向水平感测仪2右端偏移，此时第二发射元件504和第三发射元件506发射出的光线可能会被非透光体606阻挡不能完全被第二感测元件704或第三感测元件706感测，而第一发射元件502发射出得光线能完全穿过透光流体604被第一感测元件702感测，因此，第二感测元件704或第三感测元件706受阻挡后感测到的光线强度值比第一感测元件702感测的光线强度值小。当水平感测仪2右端向下时，非透光体606会向水平感测仪2左端偏移，此时第一发射元件502和第二发射元件504发射出的光线可能会被非透光体606阻挡不能完全被第一感测元件702或第二感测元件704感测，而第三发射元件506发射出得光线能完全穿过透光流体604被第三感测元件706感测，因此，第一感测元件702或第二感测元件704受阻挡后感测到的光线强度值比第一感测元件702感测的光线强度值小。

如图11所示，水平感测仪2还包括处理单元80，处理单元80包括存储模块802、比较模块804、分析模块806和控制模块808。

存储模块802用以预存一基准参数标准及一驱动模式对照表，本实施方式中将第一感测元件702、第二感测元件704、第三感测元件706从左至右依次编号为1′、2′、3′，并定义基准感测元件编号为编号2′即为第二感测元件704。驱动模式对照表如图12所示，如果感测到最小光线强度值的感测元件编号中有小于编号2′的感测元件编号即如有感测元件编号1′时，驱动模式为马达反转；如果感测到最小光线强度值的感测元件编号中有大于编号2′的感测元件编号即如有感测元件编号3′时，驱动模式为马达正转；如果感测到最小光线强度值的感测元件编号中只有编号2′的感测元件编号时，驱动模式为马达不运转。

比较模块804用以比较光线强度值并按光线强度值的大小将感测元件编号进行排列并形成比较数据。

分析模块806用以根据比较数据，分析最小光线强度值对应的感测元件编号，与该驱动模式对照表对照并将对应的驱动模式发送给该控制模块808。

控制模块808用以根据驱动模式启动相应的控制信号。驱动模式为马达正转时，发送一让马达正转的控制信号给马达(图未示)；驱动模式为马达反转时，发送一让马达反转的控制信号给马达(图未示)。

如图13所示，一种可用于上述水平感测仪1或水平感测仪2的平衡校准方法600，包括如下步骤，步骤S602，启动电源开关，三个发射元件开始发射光线。

步骤S604，三个感测元件分别感测来自三个发射元件的光线并产生一含有光线强度值及相应感测元件编号的光线来源数据。

步骤S606，比较光线强度值并按光线强度值的大小将感测元件编号进行排列并形成一比较数据。

步骤S608，根据比较数据分析其中最大光线强度值或最小光线强度值的对应的感测元件编号与驱动模式对照表的对照关系并将相应的驱动模式发送给控制模块。

步骤S610，根据驱动模式启动相应的控制信号。驱动模式为马达正转时，发送一正转的控制信号；驱动模式为马达反转时，发送一反转的控制信号；驱动模式为马达不运转时，不发送控制信号。

步骤S612，根据控制信号控制马达正转或反转。控制信号为马达正转时，马达正转；控制信号为马达反转时，马达反转。

可以理解地，上述实施方式中的水平感测仪1或2并不局限于应用电子元件等小尺寸产品中，其他大型机械中也适用。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种水平感测仪，其特征在于：包括一光线发射单元、一光线接收单元以及一设于该光线发射单元与该光线接收单元之间的透光单元，该透光单元的透光性能随着倾斜角度的改变而改变。

2.如权利要求1所述的水平感测仪，其特征在于：所述光线发射单元包括若干发射元件，所述光线接收单元包括若干感测元件，该若干感测元件分别与所述若干发射元件对应。

3.如权利要求2所述的水平感测仪，其特征在于：该透光单元包括一密封腔体、一盛装于该密封腔体内的非透光流体和一漂浮于该非透光流体中的透光体。

4.如权利要求2所述的水平感测仪，其特征在于：该透光单元包括一密封腔体、一盛装于该密封腔体内的透光流体和一可流动于该透光流体中的非透光体。

5.如权利要求1所述的水平感测仪，其特征在于：该光线接收单元用以接收光线并产生一光线来源数据；该水平感测仪还包括一处理单元，该处理单元用以预存一基准参数标准及一驱动模式对照表，并比较光线来源数据且形成一比较数据，分析比较数据，并与预存的该基准参数标准和该驱动模式对照表比对，从而产生相应的分析结果，根据该分析结果启动相应的控制信号。

6.如权利要求5所述的水平感测仪，其特征在于：该处理单元包括存储模块、比较模块、分析模块和控制模块；该存储模块用以预存一基准参数标准及一驱动模式对照表，该基准参数标准为一基准参数设定的预定义；该驱动模式对照表包括一光线来源数据参数与驱动模式的对照关系的预定义；该比较模块用以比较光线来源数据并形成一比较数据；该分析模块用以分析比较数据，并与该存储模块中预存的该基准参数标准和该驱动模式对照表比对，从而产生相应的分析结果；该控制模块根据该分析结果启动相应的控制信号。

7.如权利要求6所述的水平感测仪，其特征在于：该基准参数标准包括将各感测元件依次进行编号并定义一基准感测元件编号；该驱动模式对照表包括定义有大于、等于或小于基准感测元件编号的感测元件编号时对应的驱动模式。

8.如权利要求7所述的水平感测仪，其特征在于：该光线来源数据包括来源光线的光线强度值和其对应的感测元件编号；该比较模块用以比较光线强度值并按光线强度值的大小将感测元件编号进行排列并形成一比较数据；该分析模块根据比较数据分析最大光线强度值或最小光线强度值对应的感测元件编号与该驱动模式对照表对照并将对应的驱动模式发送给该控制模块。

9.一种电子元件，包括一封装壳体，其特征在于：该封装壳体中设置有一如权利要求1-8任一项所述的该水平感测仪。

10.一种用于水平感测仪的平衡校准方法，该水平感测仪包括光线发射单元、透光单元、光线接收单元、存储模块、比较模块、分析模块和控制模块；该存储模块预存一基准参数标准及一驱动模式对照表，该基准参数标准包括一基准参数设定的预定义；该驱动模式对照表包括一光线来源数据参数与驱动模式的对照关系的预定义；该平衡校准方法包括如下步骤：

开始发射光线；

感测光线并产生一光线来源数据；

比较该光线来源数据，并形成一比较数据；

分析比较数据，并与预存的基准参数标准和驱动模式对照表比对，从而产生相应的分析结果；

根据该分析结果启动相应的控制信号。

11.如权利要求10所述的用于水平感测仪的平衡校准方法，其特征在于：该光线发射单元包括至少三个发射元件，该光线接收单元包括至少三个感测元件；该至少三个发射元件依次等间距排列设置在该透光单元的一侧，该至少三个感测元件与该至少三个发射元件对应，排列设置在该透光单元的另一侧。

12.如权利要求11所述的用于水平感测仪的平衡校准方法，其特征在于：该透光单元包括一密封腔体、一盛装于该密封腔体内的非透光流体和一可流动于该非透光流体中的透光体。

13.如权利要求11该的用于水平感测仪的平衡校准方法，其特征在于：该透光单元包括一密封腔体、一盛装于该密封腔体内的透光流体和一可流动于该透光流体中的非透光体。

14.如权利要求10该的用于水平感测仪的平衡校准方法，其特征在于：该基准参数标准包括将各感测元件依次进行编号并定义一基准感测元件编号；该驱动模式对照表包括定义有大于、等于或小于基准感测元件编号的感测元件编号时对应的驱动模式。

15.如权利要求14该的用于水平感测仪的平衡校准方法，其特征在于：该比较光线来源数据的步骤还包括比较光线强度值并按光线强度值的大小将感测元件编号进行排列的步骤；该分析比较数据并产生一比较结果的步骤包括根据比较数据分析最大光线强度值或最小光线强度值对应的感测元件编号与该驱动模式对照表对照并将对应的驱动模式发送给该控制模块的步骤。

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