TWI605209B - 應用於線性模組之訊息回饋系統及其訊息回饋方法 - Google Patents

Description

應用於線性模組之訊息回饋系統及其訊 息回饋方法

本發明係關於一種訊息回饋系統；更特別言之，本發明係關於一種應用於線性模組的訊息回饋系統及其訊息回饋方法。

線性模組作用為提供精密移動之用，已廣泛見於精密加工機械、自動化、動力傳輸、半導體、醫療以及航太等各式產業。舉凡醫療用機器手臂，飛機起落架、半導體晶圓傳輸設備以及開關閘門等，皆包含有線性模組的使用。

一般線性模組配置有線性滑軌及可在線性滑軌上移動之滑塊。透過滑塊可承載並移動待加工件。在例如五軸加工機、CNC車床或CNC銑床等精密加工機械中，經常需要精確測得滑塊相對線性滑軌之移動位置，以便確保加工精度。

然而，一般線性模組並不具有檢測滑塊移動位置的功能。因此，在以往的方式中，滑塊移動位置必須間接透過驅動馬達的轉動角度換算而得到；或者，須借助外加感測系統 方可測得滑塊移動位置。常用的外加感測系統如光學尺或磁感應等設備，往往需使用特製零件，且基於其應用原理，往往受到環境影響甚鉅，造成其使用上諸多限制。此外，習知方式無法直接快速地獲得偵測數據，造成無法即時得知系統狀態，於線性模組發生錯誤時，易使偵錯不易，導致無法即時分析解決問體。

因此，研究如何即時掌控整體線性模組之系統運作狀態，仍為業界所關注。

本發明提供一種應用於線性模組的訊息回饋系統。藉由設置於線性滑軌上之位置感測器以及外部訊號感測器，可對滑塊的位置感測訊號、馬達驅動單元的馬達驅動訊號以及馬達控制單元的馬達控制訊號進行偵測，並即時回饋線性模組之系統運作訊息。藉此，可即時監控線性模組運作狀態，以便即時解除線性模組運作錯誤。

於一實施例中，本發明提供一種訊息回饋系統，其係可應用於一線性模組，線性模組包含一線性滑軌及於線性滑軌上移動之一滑塊。訊息回饋系統包含至少一位置感測器、一訊號處理裝置以及一訊息顯示單元。位置感測器係用以感測滑塊於線性滑軌上之一移動位置並發射一位置感測訊號。訊號處理裝置用以接收位置感測訊號並輸出一判斷訊號。訊息顯示單元係用以接收判斷訊號並顯示一系統運作訊息。

上述訊息回饋系統中，系統運作訊息可為一正常 狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。

上述訊息回饋系統中，線性模組更包含一馬達驅動單元以及一馬達控制單元。馬達驅動單元用以驅動滑塊移動，馬達控制單元則用以控制馬達驅動單元。

上述訊息回饋系統可包含一外部訊號感測器，其係用以感測馬達驅動單元之一馬達驅動訊號或馬達控制單元之一馬達控制訊號，並傳送此些訊號至訊號處理裝置。

上述訊息回饋系統中，訊號處理裝置包含一分析及編譯模組。分析及編譯模組用以分析位置感測訊號、馬達驅動訊號或馬達控制訊號，並傳送一判斷訊號。

上述訊息回饋系統更可包含一無線通訊模組，其係用以接收訊號處理裝置所輸出之判斷訊號，並將判斷訊號輸出至一雲端伺服器或一智慧型裝置。其中無線通訊模組係可透過Wi-Fi、近場通訊(Near Field Communication，NFC)、無線射頻識別系統(Radio Frequency Identification，RFID)、ZigBee或藍芽(Bluetooth)傳輸判斷訊號。

上述訊息回饋系統中，線性滑軌包含一第一端及一第二端，滑塊可於第一端及第二端之間移動。位置感測器可裝設於第一端附近位置、第二端附近位置或介於第一端及第二端之間位置。

上述訊息回饋系統中，線性模組之數量可為二或以上。並且，此些線性模組彼此可平行排列、垂直排列或交叉排列。訊息顯示單元可為一發光單元、一發聲單元或一影像顯示單元。

於另一實施例中，本發明提供一種訊息回饋方法，其係應用於一線性模組，其包含一線性滑軌、於線性滑軌上移動之一滑塊、驅動滑塊移動之一馬達驅動單元及控制馬達驅動單元之一馬達控制單元。

上述訊息回饋方法包含：提供至少一位置感測器；透過位置感測器感測滑塊於線性滑軌上之一移動位置，並傳送一位置感測訊號；提供一外部訊號感測器；透過外部訊號感測器感測馬達驅動單元，並傳送一馬達驅動訊號；透過外部訊號感測器感測馬達控制單元，並傳送一馬達控制訊號；提供一訊號處理裝置；透過訊號處理裝置接收位置感測訊號、馬達驅動訊號或馬達控制訊號，並依據位置感測訊號、馬達驅動訊號或馬達控制訊號判斷滑塊、馬達驅動單元或馬達控制單元是否異常，並回饋一判斷訊號；提供一訊息顯示單元；透過訊息顯示單元接收判斷訊號，並依據判斷訊號，令訊息顯示單元顯示一系統運作訊息，其中系統運作訊息為一正常狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。

S101~S109‧‧‧步驟

100‧‧‧訊息回饋系統

110‧‧‧位置感測器

120‧‧‧訊號處理裝置

121‧‧‧分析及編譯模組

130‧‧‧訊息顯示單元

140‧‧‧外部訊號感測器

141‧‧‧馬達驅動單元

142‧‧‧馬達控制單元

150‧‧‧無線通訊模組

160‧‧‧雲端伺服器

170‧‧‧智慧型裝置

200‧‧‧線性模組

210‧‧‧線性滑軌

210a‧‧‧第一端

210b‧‧‧第二端

220‧‧‧滑塊

230‧‧‧載台

第1圖係繪示依據本發明一實施例之訊息回饋方法流程示意圖；第2圖係繪示依據本發明一實施例之訊息回饋系統架構示意圖； 第3圖係繪示應用第2圖之訊息回饋系統之線性模組結構立體圖；第4圖係繪示第3圖中之線性模組另一視角之結構立體圖；第5圖係繪示第3圖中之線性模組又一視角之結構立體圖；第6圖係繪示第3圖中之線性模組再一視角之結構立體圖；第7圖係繪示第3圖中之線性模組之側視圖；第8圖係繪示第3圖之線性模組中，滑塊移動中之示意圖；以及第9圖係繪示第3圖之線性模組中，滑塊移動至線性滑軌第二端之示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，其係繪示依據本發明一實施例之訊息回饋方法流程示意圖。本發明的訊息回饋方法係應用於一線性模組。線性模組包含一線性滑軌及一滑塊。訊息回饋方法之步驟列示如下。

步驟S101，提供至少一位置感測器。

步驟S102，透過位置感測器感測滑塊於線性滑軌上之一移動位置，並傳送一位置感測訊號。

步驟S103，提供一外部訊號感測器。

步驟S104，透過外部訊號感測器感測馬達驅動單元，並傳送一馬達驅動訊號。

步驟S105，透過外部訊號感測器感測馬達控制單元，並傳送一馬達控制訊號。

步驟S106，提供一訊號處理裝置。

步驟S107，透過訊號處理裝置接收位置感測訊號、馬達驅動訊號或馬達控制訊號，並依據位置感測訊號、馬達驅動訊號或馬達控制訊號判斷滑塊、馬達驅動單元或馬達控制單元是否異常，並回饋一判斷訊號。

步驟S108，提供一訊息顯示單元。

步驟S109，透過訊息顯示單元接收判斷訊號，並依據判斷訊號，令訊息顯示單元顯示一系統運作訊息，其中系統運作訊息為一正常狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。

透過上述的訊息回饋方法，可對線性模組進行即時監控，以便於線性模組發生異常時可回饋系統運作訊息，以便進行即時處理。並且，上述線性模組之數量並不限制為一個，可再加以變化以擴展應用範圍，將於後續段落說明之。

請參照第2圖，其係繪示依據本發明一實施例之訊息回饋系統100架構示意圖。本發明中，訊息回饋系統100係應用於一線性模組200。線性模組200包含一線性滑軌210 及可於線性滑軌210上移動之一滑塊220。線性模組200之實體結構將詳述於後續第3圖至第9圖。訊息回饋系統100包含至少一位置感測器110、一訊號處理裝置120以及一訊息顯示單元130。

位置感測器110係用以感測滑塊220於線性滑軌210上之一移動位置並發射一位置感測訊號。

訊號處理裝置120係用以接收位置感測訊號並輸出一判斷訊號。詳細言之，訊號處理裝置120包含一分析及編譯模組121。透過分析及編譯模組121，可分析位置感測訊號並輸出判斷訊號。後續將說明分析及編譯模組121亦可接收馬達驅動訊號或馬達控制訊號，並輸出判斷訊號。

訊息顯示單元130係用以接收判斷訊號並顯示一系統運作訊息。於一實施例中，系統運作訊息可為一正常狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。訊息顯示單元130之詳細應用方式將於後段落敘述之。

於一實施例中，訊息回饋系統100可更包含一外部訊號感測器140，其係用以感測一馬達驅動單元141或一馬達控制單元142之作動，並輸出一馬達驅動訊號或一馬達控制訊號至訊號處理裝置120。

於一實施例中，訊息回饋系統100可更包含一無線通訊模組150，其係用以接收訊號處理裝置120所輸出之判斷訊號，並將判斷訊號輸出至一雲端伺服器160或一智慧型裝置170。雲端伺服器160可為一具資料處理功能之服務中心，用以分析判斷訊號，或將判斷訊號儲存建置成資料庫，以便可 隨時對線性模組200之運作狀態進行監控。智慧型裝置170例如手機、平板電腦或筆記型電腦等，可接收判斷訊號以便現場人員可即時處理線性模組200之突發性錯誤狀況。無線通訊模組150可透過Wi-Fi、近場通訊(Near Field Communication，NFC)、無線射頻識別系統(Radio Frequency Identification，RFID)、ZigBee或藍芽(Bluetooth)等各種無線傳輸方式傳輸判斷訊號至雲端伺服器160或智慧型裝置170。

請續參照第3圖至第7圖。第3圖係繪示應用第2圖之訊息回饋系統100之線性模組200結構立體圖；第4圖係繪示第3圖中之線性模組200另一視角之結構立體圖；第5圖係繪示第3圖中之線性模組200又一視角之結構立體圖；第6圖係繪示第3圖中之線性模組200再一視角之結構立體圖；第7圖係繪示第3圖中之線性模組200之側視圖。

線性模組200基本包含一線性滑軌210以及一滑塊220。滑塊220可於線性滑軌210之第一端210a及一第二端210b之間移動以便提供支撐與移動物件之功能。另可以一載台230置放線性模組200。於一較佳實施例中，線性模組200之數量可變化以獲致更為複雜的應用方式。舉例而言，第3圖的實施例中，包含三個線性模組200，各線性模組200包含一線性滑軌210。各線性模組200彼此之間平行排列或垂直排列，以便擴展移動之維度。於可能之實施例中，各線性模組200彼此之間亦可交叉排列。依據實際應用狀況，線性模組200的數量可以再加以擴展變化，不以三個為限。

於各線性滑軌210上裝設有位置感測器110及訊 息顯示單元130。位置感測器110及訊息顯示單元130之裝設位置及數量可視實際狀況變化之。本實施例中，於各線性滑軌210之第一端210a及第二端210b附近位置，各裝設一位置感測器110。位置感測器110亦可裝設介於第一端210a及第二端210b之間位置，以便隨時偵測滑塊220之移動位置。

訊息顯示單元130可為一發光單元、一發聲單元或一影像顯示單元。發光單元可使用如發光二極體(LED)或有機發光二極體(OLED)等，並可發出不同色光以表現不同系統運作狀態。發光單元亦可使用如液晶螢幕(LCD)等，以便呈現文字、圖案或影像，可提供更為詳細的系統運作訊息。

為使滑塊220移動，使用一馬達驅動單元141驅動滑塊220，並利用一馬達控制單元142(請見前述第2圖)控制馬達驅動單元141的作動。

於前述第2圖的實施例中，已說明馬達驅動單元141及馬達控制單元142可各別發出一馬達驅動訊號及一馬達控制訊號。並且，位置感測器110亦可發出位置感測訊號。馬達驅動訊號及馬達控制訊號可透過外部訊號感測器140傳輸至訊號處理裝置120。位置感測器110所發出之位置感測訊號亦可傳輸至訊號處理裝置120。透過訊號處理裝置120之分析及編譯模組121，可分析位置感測訊號、馬達驅動訊號及馬達控制訊號，並輸出判斷訊號。此時，訊息顯示單元130即可依據判斷訊號內容，即時表現出不同的系統運作訊息，以便提供給現場人員參考，進而掌控線性模組200之運作狀態。藉此，當線性模組200有錯誤發生時，可即時處理，大幅減少偵錯時間。

下述段落將述及本發明之訊息回饋系統100如何回饋線性模組200之系統運作訊息，以便能於線性模組200作動產生錯誤時進行即時處理。

請續參照第8圖及第9圖。第8圖係繪示第3圖之線性模組200中，滑塊220移動中之示意圖；第9圖係繪示第3圖之線性模組200中，滑塊220移動至線性滑軌210第二端210b之示意圖。

於訊息回饋系統100中，訊號處理裝置120可接收由位置感測器110所發送之位置感測訊號、由外部訊號感測器140所發送之馬達驅動訊號或馬達控制訊號，經分析判斷線性模組200之作動狀態後，再將判斷結果傳至訊息顯示單元130顯示。訊息顯示單元130可顯示一正常狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。於下述實施例中，將以訊息顯示單元130使用發光二極體(LED或OLED)為例，並以不同光色表示不同系統運作狀態。需知訊息顯示單元130並不被限制於發出光色的呈現方式，訊息顯示單元130亦可使用一發聲單元發出不同聲音或使用一影像顯示單元(如LCD)顯示文字、圖案或影像。

正常狀態訊息(綠燈)：馬達控制單元142之加工程式開始作動後，加工指令尚未完成。此時，如第8圖所示，滑塊220移動於線性滑軌210之第一端210a及第二端210b之間。作動過程中，設於線性模組200之第一端210a及第二端210b附近位置的位置感測器110未偵測到任何異常狀況(位置感測訊號為正常)；訊號處理裝置120亦未接收到由外部訊號感 測器140傳來之異常訊號(馬達驅動單元141發出之馬達驅動訊號或馬達控制單元142所發出之馬達控制訊號為正常)。此時，訊息顯示單元130顯示綠燈。

待料狀態訊息(橘燈)：馬達控制單元142之加工程式開始作動後，直至加工指令跑完。此時，如第8圖所示，滑塊220暫時停止於線性滑軌210之第一端210a及第二端210b之間，並準備待料。作動過程中，設於線性模組200之第一端210a及第二端210b附近位置的位置感測器110未偵測到異常狀況(位置感測訊號為正常)。作動過程中，訊號處理裝置120未接收到由外部訊號感測器140傳來之異常訊號(馬達驅動單元141發出之馬達驅動訊號或馬達控制單元142所發出之馬達控制訊號為正常)。此時，訊息顯示單元130顯示橘燈。

異常狀態訊息(紅燈)：第一種情形，馬達控制單元142之加工程式開始作動後。作動過程中，位置感測器110偵測到之位置感測訊號為異常。如第9圖所示，滑塊220移動至線性滑軌210之第二端210b，並有可能超過第二端210b之位置邊界。此時，訊息顯示單元130顯示紅燈。第二種情形，馬達控制單元142之加工程式開始作動後，訊號處理裝置120接收到由外部訊號感測器140傳來的馬達驅動訊號為異常(例如馬達驅動單元141之扭力值過大或電流值過大)。此時，訊息顯示單元130顯示紅燈。

綜上，本發明所揭示的線性模組200及訊息回饋系統100，不僅可獲致不同維度的移動物件功效，並且可於線性模組200作動過程中，即時回饋系統運作訊息，以便對運作 錯誤的線性模組200進行即時處理，可大幅節省偵錯時間，提升運作效率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧訊息回饋系統

110‧‧‧位置感測器

120‧‧‧訊號處理裝置

121‧‧‧分析及編譯模組

130‧‧‧訊息顯示單元

140‧‧‧外部訊號感測器

141‧‧‧馬達驅動單元

142‧‧‧馬達控制單元

150‧‧‧無線通訊模組

160‧‧‧雲端伺服器

170‧‧‧智慧型裝置

Claims (10)

1. 一種訊息回饋系統，其係應用於一線性模組，該線性模組包含一線性滑軌及於該線性滑軌上移動之一滑塊，該訊息回饋系統包含：至少一位置感測器，其係用以感測該滑塊於該線性滑軌上之一移動位置並傳送一位置感測訊號；一馬達驅動單元，其係用以驅動該滑塊移動；一馬達控制單元，其係用以控制該馬達驅動單元；一外部訊號感測器，其係用以感測該馬達驅動單元之一馬達驅動訊號及該馬達控制單元之一馬達控制訊號，並將該馬達驅動訊號及該馬達控制訊號向外傳送；一訊號處理裝置，其係用以接收該位置感測訊號、該馬達驅動訊號及該馬達控制訊號，並傳送一判斷訊號，其中該訊號處理裝置包含一分析及編譯模組，該分析及編譯模組用以綜合分析該位置感測訊號、該馬達驅動訊號或該馬達控制訊號並輸出該判斷訊號；以及一訊息顯示單元，其係用以接收該判斷訊號並回饋一系統運作訊息。
2. 如申請專利範圍第1項所述之訊息回饋系統，其中該系統運作訊息為一正常狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。
3. 如申請專利範圍第1項所述之訊息回饋系統，更包含一無線通訊模組，其係用以接收該訊號處理裝置所輸 出之該判斷訊號，並將該判斷訊號輸出至一雲端伺服器或一智慧型裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之訊息回饋系統，其中該無線通訊模組係透過Wi-Fi、近場通訊(Near Field Communication，NFC)、無線射頻識別系統(Radio Frequency Identification，RFID)、ZigBee或藍芽(Bluetooth)傳輸該判斷訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之訊息回饋系統，其中該線性滑軌包含一第一端及一第二端，該滑塊於該第一端及該第二端之間移動。
6. 如申請專利範圍第5項所述之訊息回饋系統，其中該位置感測器裝設於該第一端附近位置、該第二端附近位置或介於該第一端及該第二端之間位置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之訊息回饋系統，其中該線性模組之數量為二或以上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之訊息回饋系統，其中該些線性模組彼此平行排列、垂直排列或交叉排列。
9. 如申請專利範圍第1項所述之訊息回饋系統，其中該訊息顯示單元為一發光單元、一發聲單元或一影像顯 示單元。
10. 一種訊息回饋方法，其係應用於一線性模組，該線性模組包含一線性滑軌、於該線性滑軌上移動之一滑塊、驅動該滑塊移動之一馬達驅動單元及控制該馬達驅動單元之一馬達控制單元，該訊息回饋方法包含：提供至少一位置感測器；透過該位置感測器感測該滑塊於該線性滑軌上之一移動位置，並傳送一位置感測訊號；提供一外部訊號感測器；透過該外部訊號感測器感測該馬達驅動單元，並傳送一馬達驅動訊號；透過該外部訊號感測器感測該馬達控制單元，並傳送一馬達控制訊號；提供一訊號處理裝置；透過該訊號處理裝置接收該位置感測訊號、該馬達驅動訊號及該馬達控制訊號，並依據該位置感測訊號、該馬達驅動訊號及該馬達控制訊號綜合判斷該滑塊、該馬達驅動單元或該馬達控制單元是否異常，並傳送一判斷訊號；提供一訊息顯示單元；以及透過該訊息顯示單元接收該判斷訊號，並依據該判斷訊號，令該訊息顯示單元回饋一系統運作訊息，其中該系統運作訊息為一正常狀態訊息、一待料狀態訊息或一異常狀態訊息。