CN106610277B - 自动角度测量装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种自动角度测量装置，包含：夹盘；驱动座；驱动单元，耦接夹盘与驱动座；编码单元，设于驱动单元面对驱动座的一端，编码单元信号连接驱动单元；至少一姿态感测器，设于驱动座；以及控制单元，信号连接编码单元与姿态感测器；姿态感测器感测未转动的驱动座，以产生第一目前姿态；姿态感测器感测转动至一预定角度的驱动座，以产生第二目前姿态；控制单元依据该第一目前姿态与第二目前姿态，计算出偏移量，依据偏移量控制驱动单元以反向由该第二目前姿态转动至一转动角度至第一目前姿态，使得偏移量归零，编码单元依据驱动单元的转动角度，以产生位置信息；依据第一信号、第二信号与位置信息计算出角度信息与补正值，再依据补正值，进行补正程序。

Description

自动角度测量装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种自动角度测量装置及其方法，尤指涉及一种利用同步旋转，并测量姿态改变，以此与一待测物的旋转角度值做比较与补正的装置与方法。
背景技术
在工业生产中，加工机台的准确度往往会影响成品的精准度，所以加工机台的准确度测量就有其重要性。
举例而言，现有的加工机台，如车床，在进行旋转轴精密度测量时，其使用一激光器、一角度分光镜、一分度器、一控制器与一计算机。分度器设于待测的旋转轴。激光器发出一激光光束，激光光束通过角度分光镜，而被旋转轴所带动的分度器所接收。
分度器将所接收的激光光束的信号通过控制器，以提供给计算机，上述的激光光束再经由分度器与角度分光镜回到激光器，激光器接收此激光光束，并传送一信号给计算机。计算机依据前述的两个信号，以判断分度器的位置及读值，进而确认旋转轴的位置，以作测量与补偿。
但在实际测试时，常因环境、架设、软件、旋转速度或暂定时间不匹配，而导致测量失败，并且整体测量时间颇为耗时。
因此如何提升测量结果的成功率，以及降低整体测量时间，就有可以讨论的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种自动角度测量装置，其包含有：
一夹盘；
一驱动座；
一驱动单元，其耦接该夹盘与该驱动座；
一编码单元，其设于该驱动单元面对该驱动座的一端，该编码单元信号连接该驱动单元；
至少一个姿态感测器，其设于该驱动座；以及
一控制单元，其信号连接该编码单元与该姿态感测器；
其中，该姿态感测器感测未转动的该驱动座，以产生一第一信号；该姿态感测器感测转动至一预定角度的该驱动座，以产生一第二信号；该控制单元依据该第一信号与该第二信号，以计算出一偏移量，该控制单元控制该驱动单元转动至一预定角度，该编码单元依据该驱动单元的该预定角度，以产生一位置信息；该控制单元依据该第一信号、第二信号与该位置信息计算出一角度信息与一补正值，再依据该补正值，进行一补正程序。
本发明还提供一种自动角度测量方法，其步骤包含有：设定一起始状态，至少一个姿态感测器感测一驱动座于未转动时的状态，并产生一第一信号，一控制单元接收该第一信号，以计算出一起始状态信息，该起始状态信息包含有一第一目前姿态；
提供一信号，该驱动座被转动至一预定角度，该姿态感测器感测转动后的该驱动座的状态，以产生一第二信号，该第二信号被传送给该控制单元；
计算一第二目前姿态，该控制单元依据该第二信号，计算出一转动状态信息，该转动状态信息包含有一第二目前姿态；
计算一偏移量与一控制信号，该控制单元依据该起始状态信息与该转动状态信息，以计算出一偏移量；该控制单元还进一步产生一控制信号；
提供一位置信号，该控制单元将该控制信号传送给一驱动单元，以使待驱动单元转动一预定角度，待该驱动单元停止转动，并定位后，一编码单元产生一位置信息，该位置信息被传送给该控制单元；
计算与输出一相对的角度信息，该控制单元依据该起始状态信息、该转动状态信息与该位置信息，以计算出一角度信息，该角度信息被输出至一外部单元；
判断记录循环是否完成，若完成，则至下一步骤；若未完成，则回到该计算一第二目前姿态的步骤；以及
分析与记录，依据数个角度信息，以计算出一补正值，再依据该补正值，进行一补正程序。
附图说明
图1为本发明的一种自动角度测量装置的第一实施例的立体示意图。
图2为一控制单元的示意图。
图3为一姿态控制模块的示意图。
图4为本发明的一种自动角度测量装置的第二实施例的立体示意图。
图5为本发明的一种自动角度测量方法的流程示意图。
附图符号说明
10 夹盘
11 连接轴
12 驱动座
13 驱动单元
14 编码单元
15 编码显示单元
16 姿态感测器
17 控制单元
170 姿态计算模块
171 姿态控制模块
1710 命令产生回路
1711 位置控制回路
1712 速度控制回路
172 姿态/状态储存模块
173 角度计算模块
20 夹盘
21 驱动座
22 驱动单元
23 编码单元
24 编码显示单元
25 姿态感测器
26 控制单元
S1～S8 步骤
具体实施方式
以下借助特定的具体实施例说明本发明的实施方式，所属技术领域技术人员可由本说明书所揭示的内容，轻易地了解本发明的其他优点与功效。
请配合参考图1所示，本发明的一种自动角度测量装置的第一实施例，其包含有一夹盘10、一连接轴11、一驱动座12、一驱动单元13、一编码单元14、一编码显示单元15、至少一个姿态感测器16与一控制单元17。
夹盘10能够与一待测物结合，在本实施例中，该待测物为一加工机台。
连接轴11耦接夹盘10。
驱动座12供驱动单元13设置。驱动单元13耦接连接轴11。驱动单元13能够为一马达。
编码单元14设于驱动单元13面对驱动座12的一端。编码单元14系信号连接驱动单元13。
编码显示单元15设于驱动座12。编码显示单元15信号连接编码单元14。
姿态感测器16设于驱动座12。举例而言，姿态感测器16能够设于驱动座12的周侧，若驱动座12为一柱状体。
控制单元17信号连接编码单元14与该姿态感测器16。如图2所示，控制单元17具有一姿态计算模块170、一姿态控制模块171、一姿态/状态储存模块172、一角度计算模块173。
姿态计算模块170信号连接姿态感测器16。姿态控制模块171信号连接姿态/状态储存模块172、驱动单元13、编码单元14与姿态计算模块170。姿态/状态储存模块172信号连接编码单元14与角度计算模块173。
请配合参考图3所示，姿态控制模块171具有一命令产生回路1710、一位置控制回路1711与一速度控制回路1712。命令产生回路1710信号连接位置产生回路1711。信号产生回路1711信号连接速度控制回路1712。
请配合参考图4所示，图4是本发明的一种自动角度测量装置的第二实施例，其包含有一夹盘20、一驱动座21、一驱动单元22、一编码单元23、一编码显示单元24、至少一个姿态感测器25与一控制单元26。
在本实施例中，驱动座21、驱动单元22、编码单元23、编码显示单元24、姿态感测器25与控制单元26的设置方式如上述的第一实施例，故不在此多作赘述，特先声明。
夹盘20具有一设置孔200，设置孔200具有一卡掣槽201。驱动单元21的一端延伸至设置孔200中，该端具有卡掣块210，卡掣块210卡掣于卡掣槽201中。
请配合参考图5所示，图5是本发明的一种自动角度测量方法，其步骤包含有：
S1，设定一起始状态。如图1所示，夹盘10结合一待测物。驱动座12耦接夹盘10，姿态感测器16感测驱动座12于未转动时的状态，并传送一第一信号给控制单元17，控制单元17依据该第一信号计算出一起始状态信息。
若更进一步说明，请再参阅图2所示，来自姿态感测器16的第一信号被传送给姿态计算模块170，姿态计算模块170依据该第一信号，计算出一起始状态信息。该起始状态信息储存于姿态/状态储存模块172。该起始状态信息包含有驱动座12于未转动时的位置信息与第一目前姿态。
S2，提供一信号。待测物开始转动至一预定角度，该预定角度能够为1～180度之间，举例而言，如15、30、45、60、75、90度。当待测物转动时，驱动座12随着待测物转动，姿态感测器16感测转动后的驱动座12的状态，并产生一第二信号，第二信号被传送给控制单元17。
S3，计算一第二目前姿态。姿态计算模块170依据该第二信号，计算出一转动状态信息。该转动状态信息驱动座12于转动上述的预定角度后的位置信息与第二目前姿态。该转动状态信息储存于姿态/状态储存模块172。
S4，计算一偏移量与一控制信号。姿态计算模块170依据S1的起始状态信息与S2的转动状态信息，以计算出一偏移量。
请再配合参考图3所示，姿态控制模块171的命令产生回路1710依据起始状态信息的第一目前状态与转动状态信息的第二目前状态，以产生一命令。该命令被传送给位置控制回路1711，以计算出一控制信号。该控制信号被传送给速度控制回路，而使该控制信号更进一步包含有一速度命令。
S5，提供一位置信号。控制单元17将该控制信号传送给驱动单元13，以使驱动单元13转动一预定角度，同时驱动单元13依据该控制信号，以一特定速度转动，而将驱动座12转回至S1的未转动位置，即回复至一初始位置。
待驱动单元13停止转动，并且定位完毕后，编码单元14产生一位置信息，该位置信息被传送给控制单元17。编码显示单元15显示该位置信息。该编码显示单元15能够显示多次位置信息，举例而言，编码显示单元15能够显示前次与本次的位置信息，以此得知所转动的角度。
S6，计算与输出一相对的角度信息。角度计算模块173依据S1的起始状态信息、S3的转动状态信息与S5的位置信息，以计算出一角度信息，该角度信息被输出至一外部单元，该外部单元能够为一统计与储存装置。
S7，判断记录循环是否完成。若待测物须完成一转动程序，举例而言，该转动程序为该待测物需要转动360度，该360度需要分为多次转动，如每次转动一预定角度，该预定角度如S2所述。若完成则至S8步骤。若未完成，则至S3步骤。
S8，分析与记录。依据多个角度信息，以计算出一补正值，该待测物可依据该补正值，进行一补正程序。该补正值被储存于该外部单元。
综合上述的本发明的自动角度测量装置及其方法，其将本发明以夹持或治具固定方式安装于待测物，再利用姿态感测器感测目前的姿态并锁定，当待测物旋转后，姿态感测器因姿态改变，而使控制单元命令驱动单元将姿态感测器回复至原本姿态，而在此过程中，编码单元会输出一位置信息，借助多个位置信息，而可与待测物的旋转角度值做比较与补正。
以上所述的具体实施例，仅用于例释本发明的特点及功效，而非用于限定本发明的可实施范围，在未脱离本发明上述的精神与技术范围下，任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为权利要求范围所涵盖。

Claims (16)

1.一种自动角度测量装置，其包含有：
一夹盘，用于结合一待测物，使该夹盘与该待测物为一刚性体；
一驱动座；
一驱动单元，其耦接该夹盘与该驱动座；
一编码单元，其设于该驱动单元面对该驱动座的一端，该编码单元信号连接该驱动单元；
至少一个姿态感测器，其设于该驱动座；以及
一控制单元，其信号连接该编码单元与该姿态感测器；
其中该夹盘具有一设置孔，该设置孔具有一卡掣槽；该驱动单元的一端延伸至该设置孔中，该端具有一卡掣于该卡掣槽中的卡掣块，
其中，该姿态感测器感测未转动的该驱动座，以产生一第一信号，依据该第一信号，产生一第一目前姿态；该姿态感测器感测转动至一预定角度的该驱动座，以产生一第二信号，依据该第二信号，产生一第二目前姿态；该控制单元依据该第一目前姿态与该第二目前姿态，以计算出一偏移量，该控制单元依据该偏移量控制该驱动单元以反方向由该第二目前姿态转动一转动角度至该第一目前姿态，使得该偏移量归零，该编码单元依据该驱动单元的该转动角度，以产生一位置信息；该控制单元系依据该第一信号、第二信号与该位置信息计算出一角度信息与一补正值，再依据该补正值，进行一补正程序。
2.如权利要求1所述的自动角度测量装置，其还包含有一编码显示单元，该编码显示单元设于该驱动座，该编码显示单元信号连接该编码单元。
3.如权利要求1所述的自动角度测量装置，其中该控制单元具有一姿态计算模块、一姿态控制模块、一姿态/状态储存模块与一角度计算模块，该姿态计算模块接收来自该姿态感测器的第一信号与第二信号，以计算出一起始状态信息与一转动状态信息，该姿态控制模块依据该起始状态信息与该转动状态信息，产生一控制信号，该控制信号被提供给该驱动单元，该起始状态信息与该转动状态信息储存于该姿态/状态储存模块，该角度计算模块依据该起始状态信息、该转动状态信息与该编码单元的位置信息，以计算出一角度信息。
4.如权利要求1所述的自动角度测量装置，其中该驱动单元为一马达，该驱动座为一柱状体。
5.如权利要求1所述的自动角度测量装置，其还具有一连接轴，该连接轴耦接该夹盘与该驱动单元。
6.一种自动角度测量方法，用于自动角度测量装置，该自动角度测量装置包含有：一夹盘，用于结合一待测物，使得该夹盘与该待测物成为一刚性体；一驱动座；一驱动单元，其耦接该夹盘与该驱动座；一编码单元，其设于该驱动单元面对该驱动座的一端，该编码单元信号连接该驱动单元；至少一个姿态感测器，其设于该驱动座；以及一控制单元，其信号连接该编码单元与该姿态感测器；其中该夹盘具有一设置孔，该设置孔具有一卡掣槽；该驱动单元的一端延伸至该设置孔中，该端具有一卡掣于该卡掣槽中的卡掣块，该方法的步骤包含有：
设定一起始状态，该至少一个姿态感测器感测该驱动座于未转动时的状态，并产生一第一信号，该控制单元接收该第一信号，以计算出一起始状态信息，该起始状态信息包含有一第一目前姿态；
提供一信号，令待测物转动至一预定角度，使得该驱动座同时被转动至该预定角度，该姿态感测器感测转动后的该驱动座的状态，以产生一第二信号，该第二信号被传送给该控制单元；
计算一第二目前姿态，该控制单元依据该第二信号，计算出一转动状态信息，该转动状态信息包含有一第二目前姿态；
计算一偏移量与一控制信号，该控制单元依据该起始状态信息与该转动状态信息，以计算出一偏移量；该控制单元还进一步产生一控制信号；
提供一位置信息，该控制单元将该控制信号传送给该驱动单元，以使该驱动单元以反方向转动一转动角度至第一目前姿态，待该驱动单元停止转动，并定位后，该编码单元依据该转动角度产生一位置信息，该位置信息被传送给该控制单元；
计算与输出一相对的角度信息，该控制单元依据该起始状态信息、该转动状态信息与该位置信息，以计算出一角度信息，该角度信息被输出至一外部单元；
记录循环，待测物分多次预定角度转动至需要转动角度，即完成一记录循环；
判断记录循环是否完成，若完成，则至下一步骤；若未完成，则回到该计算一第二目前姿态的步骤；以及
分析与记录，依据多个角度信息，以计算出一补正值，再依据该补正值，进行一补正程序。
7.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中在该设定一起始状态的步骤中，该驱动座耦接该夹盘，该姿态感测器的该第一信号被传送给该控制单元的一姿态计算模块，该姿态计算模块依据该第一信号，计算出该起始状态信息。
8.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中该起始状态信息储存于该控制单元的一姿态/状态储存模块，该起始状态信息包含有该驱动座于未转动时的位置信息。
9.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中在该提供一信号的步骤中，待该待测物转动至该预定角度，该姿态感测器感测转动后的驱动座的状态，并产生该第二信号。
10.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中在该计算一第二目前姿态的步骤中，该转动状态信息是该驱动座在转动该预定角度后的位置信息，该转动状态信息被储存于一姿态/状态储存模块。
11.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中，该控制单元具有一姿态计算模块、一姿态控制模块、一姿态/状态储存模块与一角度计算模块，该姿态计算模块接收来自该姿态感测器的该第一信号与该第二信号，
在该计算一偏移量与一控制信号的步骤中，该姿态控制模块的命令产生回路依据该第一目前姿态与该第二目前姿态，以产生一命令，该命令被传送给一位置控制回路，以计算出一控制信号，该控制信号被传送给一速度控制回路，而使该控制信号还进一步包含有一速度命令。
12.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中在提供一位置信号的步骤中，一编码显示单元显示该位置信息。
13.如权利要求12所述的自动角度测量方法，其中该编码显示单元显示多次位置信息。
14.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中在该计算与输出一相对的角度信息的步骤中，该控制单元的一角度计算模块依据起始状态信息、该转动状态信息与该位置信息，以计算出该角度信息；该外部单元为一统计与储存装置。
15.如权利要求7所述的自动角度测量方法，若该待测物需要转动角度为360度，该360度需要分为多次转动，每次该待测物转动该预定角度。
16.如权利要求6所述的自动角度测量方法，其中该补正值被储存于该外部单元。
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