TWI673477B - 表面斜度鑑別裝置及其鑑別方法 - Google Patents

表面斜度鑑別裝置及其鑑別方法 Download PDF

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Abstract

一種表面斜度鑑別裝置，包含一裝置本體、一重力感測單元、一處理單元、以及一光源單元。該裝置本體相對於一絕對水平面而具有與一重力相關的一傾斜角。該重力感測單元在感測該傾斜角的情況下，因應該傾斜角的複數個量測值之變化而對應地產生複數重力響應訊號。該處理單元電連接於該重力感測單元，將該複數重力響應訊號轉換成複數參數值，並逐一比較該複數參數值與一參考值而分別得到一特定偏離值。該光源單元反比例因應該特定偏離值而發出具有一照明強度的一光訊號。

Description

表面斜度鑑別裝置及其鑑別方法
本揭露是關於一種表面斜度鑑別裝置，且特別是關於具有光源的表面斜度鑑別裝置以及一種表面斜度鑑別方法。
傳統氣泡式水平儀長久以來由於其簡單方便的使用方式在市場上受到廣大的採用。傳統式氣泡水平儀的測量優點是，可讓使用者藉視覺氣泡管內的氣泡漂浮位置便能直覺且簡易地感受到受測物或受側面的定性水平度或傾斜度。然而視覺的感受卻易受環境明亮昏暗度的左右，在明亮度欠佳的操作環境下，用眼睛緊盯視覺影像對比並不顯著的氣泡相對於液體中的飄浮位置時，判讀不僅頗耗眼力，而最重要的則是，如何有效定奪受測物的水平狀態，特別是氣泡漂浮位置位在量測參考點，譬如水平度參考點附近時。
為了改善此等氣泡顯示的明顯度，對氣泡管投以照明便是一個有效的方法。習用技術的專利文獻中包括US 4625423,US 8359757,US 6343422 B1,US-2002/0189116 A1,US-2011/0119938 A1,US-2013/0091717 A1,US-2015/0308822 A1,US-9,366,532 B2,US 2016/0138916 A1以及US-2017/0003125 A1等，都揭露了在水平儀的應用中，對其感測並顯示水平度或傾斜度的氣泡管投以照明的技術方法。其中美國專利US 4625423還 揭露了“as the angle is increased the light transfer is decreased,...when the indicatable angle is reached the green LED is extinguished and the red LED representing the indicatable angle is fully illuminated”，此案的技術特徵就是在量測角度變化時，投射照明的光強度也對應變化。
此外，由於微機電感應器普及，微機電型態的加速度感應器與傳統氣泡式水平儀的結合以量測角度或水平度的應用便應運而生。利用加速度感測器度量角度所產生的訊號來點亮光源以照明氣泡管，使得在亮度欠佳的量測環境中，方便使用者操作角度量測，判斷度量角度或水平度技術應用者亦有技術前案，如US 2016/0138916 A1所揭露的利用加速度感應器感測特定角度，並在此特定角度對氣泡投射照明的技術應用。
然而，相對於技術前案US 2016/0138916 A1之藉由加速度感測器量測角度，並在指定角度測得時發光照明氣泡管的缺失是，加速度感測器於量測指定角度時其逐漸收斂的響應訊號並未被利用，而不能有效的提升使用者對量測狀態的感知並與之互動之操作經驗，另外，相對於技術前案US 4625423之以使用者主觀意識規劃光強度對應量測角度而變化的作法來看，其缺失是，角度感測器的客觀量測功能並未被利用而喪失了角度量測時角度量測值之展現與使用者對量測狀態之認知的互動感受。
相對於上述技術前案的缺失，本發明提出一種表面斜度鑑別裝置，其特徵是可藉設定門檻C1及C2定義發光照明啟始及最大光強度來將加速度感測器量測特定角度時其響應訊號之收斂對應一驅動訊號之組成參數，以此驅動訊號推動一光源，使響應訊號之收斂變化與該光源的光強度 成比例對應，例如為反比關係或正比關係，藉之提示讓使用者感受量測狀態之進展而使其量測操作之認知與量測狀態互動，提升對量測結果的認知。
加速度感應器的加速度感應結構，理論上是由質量及彈簧所組成的一機械式二階系統，然而實際結構除質量及彈簧之外還會包含阻尼器。在無外力驅動時，此質量-彈簧機械系統因應一加速度或一外力之作用而使質量所生位移或振幅響會因此系統之阻尼效應的作用而逐漸收斂。在水平量測或是角度量測時便是在無指定外力作用下感測重力因角度所生的重力分量讓此機械式二階系統的質量所對應的新靜態平衡點，而在系統質量即質量塊到達新的穩定靜態平衡點的位移或振幅變化的響應過程中，系統質量響應的收斂，就是以位移或振幅相對時間逐漸變小來表現。而此逐漸變小的位移或振幅對使用者來說，便是一個可資利用的物理量，用來指示系統質量位移到新的平衡位置，即所對應的一新平衡位置與受測的一傾斜角度相關聯，在水平或是角度量測時所測得的一水平狀態或是一受測的角度便是量測結果。
為了利用或是顯示此系統質量位移量所對應的角度量測值，對所述的位移所關聯的位移或振幅訊號，一般會以統計運算法來處理，其目的是要排除在測量過程中，加速度感應器所在環境的不確定雜訊對量測值所生的干擾，經過此統計運算方式處理過的位移訊號其關聯的訊號變異量也會隨著位移變異量的收斂而收斂，直到此訊號變異量符合所指定的收斂門檻值後，顯示出此最終的量測角度值或報導水平狀態現況。
而此驅動訊號的相關參數則與此位移收斂變化或是此訊號變異量收斂變化關聯，譬如此PWM驅動訊號的工作週期(Duty Cycle)與該位 移收斂變化或是訊號變異量收斂變化的一相對或一絕對的收斂變化量或是變異量收斂變化量相關，使得此PWM驅動訊號驅動此光源發出與此相對或絕對收斂變化量或是變異量收斂變化量相關的一光強度。或著，此PWM驅動訊號的工作週期(Duty Cycle)與該位移收斂變化或是訊號變異量收斂變化的一相對或一絕對的收斂變化率或是變異量收斂變化率相關，使得此PWM驅動訊號驅動此光源發出與此相對或絕對收斂變化率或是變異量收斂變化率相關的一光強度。
另外，譬如一PDM驅動訊號一週期的脈衝數目與該位移收斂變化或是訊號變異量收斂變化的一相對或一絕對的收斂變化量或是變異量收斂變化量相關，使得此PDM驅動訊號驅動此光源發出與此相對或絕對收斂變化量或是變異量收斂變化量相關的一光強度。或著，此PDM驅動訊號一週期的脈衝數目與該位移收斂變化或是訊號變異量收斂變化的一相對或一絕對的收斂變化率或是變異量收斂變化率相關，使得此PDM驅動訊號驅動此光源發出與此相對或絕對收斂變化率或是變異量收斂變化率相關的一光強度。
本揭示將此位移或振幅收斂變化或是關聯於此位移或振幅收斂變化的訊號變異量對應出一驅動訊號，譬如一脈衝寬度調變訊號(Pulse Width Modulation：PWM)或是一脈衝密度調變訊號(Pulse Density Modulation：PDM)用以驅動一光源發光以提示對應的測量狀況。
依據上述構想，本揭示提供一種表面斜度鑑別裝置，包含一框架以及一氣泡管裝置。該框架具有用於接觸一受度量面的至少一平整面。該氣泡管裝置耦合於該框架，並包含一重力感測單元、一氣泡管單元、 一處理單元、以及一光源單元。該重力感測單元感測該受度量面的一度量角度以產生一重力響應訊號。該氣泡管單元包含一透明管，該透明管包含一液體及用以指示該度量角度的一氣泡。該處理單元與該重力感測單元電性連接，處理該重力響應訊號以產生具有一變化率的複數重力值，並藉由使用一關聯運算法來處理該複數重力值以輸出取決於該變化率的一驅動訊號。該光源單元相對於該氣泡管單元來配置，並根據該驅動訊號來發出一光訊號以照明該氣泡管單元。
依據上述構想，本揭示提供一種表面斜度鑑別方法，包含下列步驟：提供一重力感測單元來感測一氣泡管裝置的一傾斜角，以產生隨時間變化的複數重力訊號；處理該等重力訊號以產生複數重力變異值，其中該等重力變異值指示該等重力訊號的一收斂狀態；根據該複數重力變異值來產生取決於該收斂狀態的一變異關聯驅動訊號；因應該變異關聯驅動訊號來發出具一光強度或一特定光頻的一光訊號；以及藉由該光強度或該特定光頻來指示該氣泡管裝置的該傾斜角。
依據上述構想，本揭示提供一種表面斜度鑑別裝置，包含一裝置本體、一重力感測單元、一處理單元、以及一光源單元。該裝置本體相對於一絕對水平面而具有與一重力相關的一傾斜角。該重力感測單元在感測該傾斜角的情況下，因應該傾斜角的複數個量測值之變化而分別對應地產生複數重力響應訊號。該處理單元電連接於該重力感測單元，將該複數重力響應訊號轉換成複數參數值，並逐一比較該複數參數值與一參考值而分別得到一特定偏離值。該光源單元反比例因應該特定偏離值而發出一光訊號。
本揭示提供一種表面斜度鑑別方法，包含：提供一裝置本體，該裝置本體相對於一絕對水平面而有與一重力相關的一傾斜角；在複數試誤情況下，因應各該傾斜角而分別產生複數重力響應訊號；逐一比較該複數重力響應訊號與一參考訊號而分別得到一特定偏離比較訊號；以及以一比例關係，譬如以一反比例或是一正比例關係因應該偏離比較訊號之一大小而發出一光訊號。本發明的具體實施例係以一反比例關係來說明本發明的技術內容。
10‧‧‧水平儀
101‧‧‧重力感測單元
103‧‧‧氣泡管單元
102‧‧‧指示器
105‧‧‧垂直度氣泡管
104‧‧‧水平度氣泡管
107‧‧‧設定按鍵
106‧‧‧任一角度氣泡管
1040,1050,1060‧‧‧光源單元
108‧‧‧處理單元
LSA,LSB,LSC‧‧‧光訊號
AHS1‧‧‧絕對水平面
θ1‧‧‧傾斜角
20‧‧‧加速度感應器
M1‧‧‧感應質量
K1‧‧‧彈性係數
CX1‧‧‧阻尼系數
X(t)‧‧‧位移
201‧‧‧質量塊
202‧‧‧彈簧
203‧‧‧阻尼器
u(t)‧‧‧水平分量的重力加速度
30‧‧‧表面斜度鑑別裝置
32‧‧‧裝置本體
301‧‧‧氣泡管
302‧‧‧重力感測單元
303‧‧‧處理單元
304‧‧‧光源單元
ABT1‧‧‧氣泡管裝置
LI1‧‧‧水平儀
3010‧‧‧氣泡
S10,S20‧‧‧表面斜度鑑別方法
G1‧‧‧複數重力響應訊號
Prm1‧‧‧複數參數值
OFS1‧‧‧特定偏離值
Rf1‧‧‧參考值
LS1,LS2,LS1’,LS2’,LS1”, LS2”‧‧‧光訊號
本揭露得藉由下列圖式之詳細說明，俾得更深入之瞭解：
第一圖A為在本發明較佳實施例水平儀的立體示意圖。
第一圖B為本發明較佳實施例該水平儀的正視圖。
第一圖C為本發明較佳實施例該水平儀的氣泡管單元的放大圖。
第一圖D為本發明較佳實施例該水平儀的水平度氣泡管的示意圖。
第一圖E為本發明較佳實施例該水平儀的垂直度氣泡管的示意圖。
第一圖F為本發明較佳實施例該水平儀的任一角度氣泡管的示意圖。
第一圖G為本發明較佳實施例重力感測與角度數位數值顯示的示意圖。
第二圖為本發明較佳實施例加速度感應器的等效感應機構的示意圖。
第三圖A為本發明較佳實施例加速度感應器於測量傾斜角時，具有感應質量的質量塊的振幅或位移響應X(t)的示意圖。
第三圖B為本發明較佳實施例加速度感應器於測量傾斜角時，具有感應質量的質量塊的振幅或位移響應X(t)隨時間變化的的示意圖。
第四圖A為本發明較佳實施例關聯訊號的示意圖。
第四圖B為本發明另一較佳實施例關聯訊號的示意圖。
第五圖為本發明較佳實施例任意角度的發光強度/色溫相關聯於振幅X(t)、變異量V(t)、X(t)率、或V(t)率的示意圖。
第六圖為本發明較佳實施例表面鑑別裝置的示意圖。
第七圖為本發明較佳實施例表面斜度鑑別方法的示意圖。
第八圖為本發明另一較佳實施例表面斜度鑑別方法的示意圖。
請參閱第一圖A~第一圖G，第一圖A為本發明較佳實施例一水平儀10的立體示意圖、第一圖B為本發明較佳實施例該水平儀10的正視圖、第一圖C為本發明較佳實施例該水平儀10的氣泡管單元103的放大圖、第一圖D為本發明較佳實施例該水平儀10的水平度氣泡管104的示意圖、第一圖E為本發明較佳實施例該水平儀10的垂直度氣泡管105的示意圖、第一圖F為本發明較佳實施例該水平儀10的任一角度氣泡管106的示意圖、第一圖G為本發明較佳實施例重力感測與角度數位數值顯示的示意圖。
在第一圖A中，該水平儀10包含一重力感測單元101，其具有一指示器102，例如一顯示器來指示相對於一絕對水平面AHS1而具有與一重力相關的一傾斜角θ1，如第一圖F所示。該水平儀10包含該氣泡管單元103，其包括該水平度氣泡管104與該垂直度氣泡管105。該水平度氣泡管104、該垂直度氣泡管105、以及該任一角度氣泡管106的周圍附近都有一光源單元1040,1050,1060，以分別照明該水平度氣泡管104、該垂直度氣泡管105、以及該任一角度氣泡管106。在第一圖G中，重力感側單元101包含一設定按鍵107(圖式中未示出)，以設定在該水平儀10在達到一預設傾斜角 度時，該光源單元1040,1050,1060開始發出一光訊號(如第一圖D,E,F中的LSA,LSB,LSC)而分別照明該水平度氣泡管104、該垂直度氣泡管105、以及該任一角度氣泡管106。重力感側單元101可包含一處理單元108，或是該處理單元108可配置於該氣泡管單元103周圍附近。該光訊號LSA,LSB,LSC包括單一光頻或一混合光頻，其中該單一光頻相關於一光強度，該混合光頻由光的三原色之光頻所混合而成。該光源單元包括一單色LED或具有紅藍黃三原色的一全彩LED。
請參閱第二圖，其為本發明較佳實施例加速度感應器20的等效感應機構的示意圖。該加速度感應器20可配置於該重力感測單元101中或配置於該氣泡管單元103附近，用以更精準地將傾斜角θ1以數字顯示於指示器102，而氣泡管單元103則可較粗略且直覺地得知傾斜角θ1的程度。然而在本發明中可藉由該重力感測單元101的響應對應出一驅動訊號，該驅動訊號相對於氣泡管單元103中的氣泡的移動，可更具互動性地利用該驅動訊號來使投射到該氣泡管單元103的光源單元的亮度或顏色產生變化，而來提示使用者是否已到達預定之傾斜角θ1，此兼具有直覺與量測狀態互動性的優點。在第二圖中，該加速度感應器20包含具有感應質量M1的一質量塊201、具有彈性係數K1的一彈簧202、以及具有阻尼系數CX1的一阻尼器203，等效感應機構例如類似於二階機械系統，X(t)代表沿著質量塊201之運動方向的水平分量的重力加速度u(t)對該感應質量M1即質量塊201所造成的位移，則具有該感應質量M1的質量塊201之運動方程式(Equation of Motion)如下列方程式Eq1：M1 X”(t)+C1 X’(t)+K1 X(t)=u(t) (Eq1)
X(t)：質量塊201的位移或振幅。
請參閱第三圖A，其為本發明較佳實施例加速度感應器20於測量傾斜角θ1時，具有該感應質量(Proof Mass)M1的質量塊201從所量測的一水平狀態LR或一特定角度θR(未示出)所對應的一參考平衡點XR轉移到被測量的該傾斜角θ1所對應的一新平衡點X0時，此質量塊201的振幅或位移響應X(t)的示意圖，橫軸代表時間，縱軸代表振幅，XL1代表以質量塊201對應受測傾斜角θ1而發生的以新平衡點X0為基準點之隨時間進行的位移或振幅變動曲線。如第三圖A所示，VL1代表XL1曲線隨時間進行的包跡或包絡線(envelope)，VL1顯示，振幅X(t)之X(t1)=X1,X(t2)=X2,...,X(tn)=Xn是呈現逐漸收斂的狀態，也就是X1>X2>X3>....>Xn，這裡以XM代表振幅X(t)之大小，即X(t)的絕對值；另，絕對振幅變化量的定義是指X1與Xn兩者間的變化量，即X1-X2,X1-X3,...,X1-Xn，此絕對振幅變化量數列則是逐漸放大；絕對振幅變化比例其定義是X1與Xn兩者間的差即絕對振幅變化量相對於X1的比例，以XMa表示，其中XMa=∥X1|-|Xn∥/X1，絕對振幅變化比例XMa也是一逐漸放大的數列；另外，相對振幅變化量代表Xn-1與Xn兩者間的變化量，即X1-X2,X2-X3,...,Xn-1-Xn，此數列的變化趨勢或是逐漸放大或縮小，相對振幅變化比例的定義是在相鄰振幅取樣點Xn-1與Xn之間的差即相對振幅變化量相對於Xn-1的比例，以XMr表示，其中XMr=∥Xn-1|-|Xn∥/Xn-1，此相對振幅變化比例的變化趨勢或是逐漸放大或收斂。另外，類似上述的絕對振幅變化量，原平衡點XR與相對於新平衡點X0之振幅變化量X(t)的差，即XR-X1,XR-X2,...,XR-Xn，即XR-X(t)也是逐漸的放大。
VL1’則是表示，於角度量測時，加速度感應器20之質量塊 201之位移或是振幅X(t)的大小相對於一期望值譬如質量塊201之新平衡點X0的變異量V(t)之大小隨時間變化的趨勢，即VL1’係表示變異量V(t)隨時間的變化，且VL1’也具有與此包跡VL1相類似的收斂變化趨勢，從第三圖A可知變異量V(t1)=V1,V(t2)=V2...,V(tn)=Vn也是呈現逐漸收斂的狀態，也就是V1>V2>V3>....>Vn，這裡以VM代表變異量V(t)之大小，即V(t)的絕對值，絕對變異量的變化量定義是VL1’上V1與Vn兩者間的變化量，即V1-V2,V1-V3,...,V1-Vn，此絕對變異量的變化量數列則是逐漸放大，另外，絕對變異量變化比例，其定義是VL1’上V1與Vn兩者間的變化量之差即絕對變異量的變化量相對於變異量V1之比例，以VMa表示，其中VMa=∥V1|-|Vn∥/V1,n=2,3,4,...，此處VMa是一逐漸放大的數列；相對變異量變化比例則是指在VL1’上相鄰取樣點Vn-1與Vn之間的差即相對變異量變化量相對於變異量Vn-1的比例，以VMr表示，其中VMr=∥Vn-1|-|Vn∥/Vn-1,n=2,3,4,...，VMr可以是是一逐漸收斂、逐漸放大或是數值約略相等或是數值大小交錯呈現的數列。
請參閱第三圖B，其為本發明較佳實施例加速度感應器20於測量傾斜角θ1時，具有該感應質量(Proof Mass)M1的質量塊201從量測的一水平狀態LR或一特定角度θR(未示出)所對應的一參考平衡點XR轉移到被測量的該傾斜角θ1所對應的一新平衡點X0時，此質量塊201的振幅或位移響應X(t)隨時間變化的的示意圖，橫軸代表時間，縱軸代表振幅，XL2代表以質量塊201對應受測傾斜角θ1而發生的新平衡點X0為基準點之隨時間進行的位移或振幅變動曲線，VL2代表XL2曲線隨時間進行的包跡或包絡線(envelope)。請參考VL2，絕對振幅變化率代表在X1與Xn之間的差相對於兩 數據發生時間差的變化率，以XRa表示，其中XRa=∥Xn|-|X1∥/(tn-t1),n=2,3,4,...；相對振幅變化率代表在相鄰振幅取樣點Xn與Xn-1之間的差相對於兩相鄰取樣點之時間差的變化率，以XRr表示，其中XRr=∥Xn|-|Xn-1∥/(tn-tn-1),n=2,3,4,...，XRa及XRr可以是一逐漸收斂、逐漸放大或是數值約略相等或是數值大小交錯呈現的數列。至於VL2’係用來表示，於角度量測時，加速度感應器20之質量塊201之位移或是振幅X(t)的大小相對於一期望值譬如新平衡點X0的變異量V(t)之大小隨時間的變化趨勢，即VL2’係表示變異量V(t)隨時間的變化，VL2’也具有與此包跡VL2相類似的收斂變化趨勢。請參考VL2’，絕對變異率代表在V1與Vn之間的差相對於兩數據發生之時間間隔的變化率，以VRa表示，其中VRa=∥Vn|-|V1∥/(tn-t1),n=2,3,4,...；相對變異率代表在VL2’上相鄰取樣點Vn-1與Vn之間的差相對於兩相鄰取樣時間差的變化率，以VRr表示，其中VRr=∥Vn|-|Vn-1∥/(tn-tn-1),n=2,3,4,...,VRa及VRr可以是一逐漸收斂、逐漸放大或是數值約略相等或是數值大小交錯呈現的數列。從第三圖B可知振幅X(t1)=X1,X(t2)=X2...,X(tn)=Xn是隨時間而收斂，而相對的X1-X2,X1-X3,...,X1-Xn或是1/X1,1/X2,...1/Xn，即1/X(t)則是逐漸放大，還有XR-X1,XR-X2,...,XR-Xn，即XR-X(t)也是隨時間逐漸的放大，另外，變異量曲線VL2’所示的變異量V(t1)=V1,V(t2)=V2...,V(tn)=Vn則是隨時間而收斂，相對的V1-V2,V1-V3,...,V1-Vn或是1/V1,1/V2,...,1/Vn，即1/V(t)則是逐漸放大，還有XR-V1,XR-V2,...,XR-Vn，即XR-V(t)也是逐漸放大。
此等振幅及變異量兩者的收斂速率可由XRa,XRr以及VRa,VRr得知。
請參閱第四圖A，其為本發明較佳實施例關聯訊號的示意圖。該關聯訊號可為脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號。在既定循環週期T1(Cycle Time/Period)之下，其責任週期(Duty Cycle)T1ON與加速度感應器20之具感應質量M1的質量塊201之振幅或位移響應X(t)相關，本發明讓PWM訊號的責任週期(Duty Cycle)與既定循環週期T1之比T1ON/T1與下列項目成比例關係：(i)與振幅或位移X(t)之絕對值成反比；(ii)與絕對振幅變化量，即與X1-X2,X1-X3,...,X1-Xn等數值成正比，或是與絕對振幅變化比例XMa=∥X1|-|Xn∥/X1的數值變化成正比，或是與振幅或位移X(t)之絕對值之倒數1/X1,1/X2,...1/Xn，即1/X(t)成正比，或是與(XR-X(t))，或是(XR-V(t))成正比；(iii)與運算法統計X(t)相對於對應於受測角度的一平衡點X0的一相對變異量V(t)之絕對值成反比；(iv)與絕對變異量的變化量，即V1-V2,V1-V3,...,V1-Vn等數值成正比，或是與變異量V(t)的倒數，即1/V1,1/V2,...,1/Vn，即1/V(t)成正比。
請同時參考第一圖A、第一圖D~F、第三圖B以及第四圖A，提示角度量測即將完成的過程如下；當振幅大小XM收斂到等於或小於第一門檻值C1或當變異量VM收歛到等於或小於第一門檻值C1’時，即在該振幅X(t)或該變異值V(t)收斂直到等於或小於該門檻值C1或C1’時起始，該處理單元108響應該振幅X(t)或該變異值V(t)而輸出一驅動訊號DRV1(或稱為關聯訊號)來驅動光源單元1040,1050,1060，即相對於X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率，可以一反比例的關係，或是相對於1/X(t)、1/V(t)、1/(X(t)率)、或1/(V(t) 率)，或是(XR-X(t))、(XR-V(t))則可以一正比例的關係對應出與一比例關聯的責任週期相對既定循環週期比例T1ON/T1，即，當X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率係由大變小時，以一反比例的關係，或者當1/X(t)、1/V(t)、1/(X(t)率)、或1/(V(t)率)或是(XR-X(t)),(XR-V(t))，係相對的由小變大時，則以一正比例的關係來對應該驅動訊號DRV1驅動光源單元1040,1050,1060(例如單色LED光源)發出起始相對較弱，後續漸增強的光強度，或是該驅動訊號DRV1驅動全彩LED發出起始紅橙暖色系，後續漸趨藍白色系光譜，其中該驅動訊號DRV1包含用於形成三原色光的複數PWM訊號，紅橙暖色系光譜的色溫約2000K，提示角度量測已趨於穩定值，讓使用者可開始注意任意角度的氣泡管106之氣泡位置，以趨近指定的傾斜角θ1。一般而言，該處理單元108先輸出一參考訊號(未顯示)，然後再根據X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率或是1/X(t)、1/V(t)、1/(X(t)率)、或1/(V(t)率)等來調整該參考訊號變成該驅動訊號DRV1，例如該PWM訊號。
承上，在量測提示過程中，隨著數值漸減變化的X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率，或是數值相對漸增變化的1/X(t)、1/V(t)、1/(X(t)率)、或1/(V(t)率)，或是(XR-X(t)),(XR-V(t))，處理單元108經一關聯演算法所對應出的責任週期相對於既定循環週期比例T1ON/T1漸增，即該驅動訊號DRV1可驅動光源單元1040,1050,1060(例如單色LED光源)發出相對較強、漸增的光強度，或是該驅動訊號DRV1可驅動光源單元1040,1050,1060(例如全彩LED)發出黃綠趨向冷色系光譜，色溫約4000K，讓氣泡管106越來越亮，讓使用者更容易看清氣泡相對於量測的角度而穩定，直到X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率最終收斂至小於或等於一定義的收斂門檻值C2或C2’(Convergent Threshold：CT)時，此時對應到的責任週期相對於既定循環週期的比例T1ON/T1最大，即驅動訊號DRV1驅動單色LED光源發出最強的光強度、或驅動全彩LED發出藍白色冷光系光譜，色溫約8000K，以指示使用者角度量測已完成。
請參閱第四圖B，其為本發明另一較佳實施例關聯訊號的示意圖。該關聯訊號可為是脈衝密度調變(Pulse Density Modulation,PDM)訊號。在既定循環週期(Cycle Time/Period)之下，其脈衝數目N之總脈衝時間=T2ON×N，其與循環週期T2的比值，即總脈衝時間與循環週期的比值=T2ON×N÷T2與在加速度感應器20中具有感應質量M1的質量塊201的振幅或位移相關X(t)的關聯是，一般而言處理單元108會讓總脈衝時間相對循環週期比值T2ON x N/T與下列項目成比例關係：(i)與振幅或位移X(t)之絕對值成反比；(ii)與絕對振幅變化量，即與X1-X2,X1-X3,...,X1-Xn等數值成正比，或是與絕對振幅變化比例XMa=∥X1|-|Xn∥/X1的數值變化成正比，或是與振幅或位移X(t)之絕對值之倒數1/X1,1/X2,...1/Xn，即1/X(t)成正比，或是與(XR-X(t))，或是(XR-V(t))成正比；(iii)與運算法統計X(t)相對於對應於受測角度的一平衡點X0的一相對變異量V(t)之絕對值成反比；(iv)與絕對變異量的變化量，即V1-V2,V1-V3,...,V1-Vn等數值成正比，或是與變異量V(t)的倒數，即1/V1,1/V2,...,1/Vn，即1/V(t)成正比。
請同時參考第一圖A、第一圖D~F、第三圖B以及第四圖A，在另一較佳實施例中，提示角度量測即將完成的過程如下；當振幅大小XM 收斂到等於第一門檻值C1或當變異量VM收歛到等於第一門檻值C1’時，即在該振幅X(t)或該變異值V(t)收斂直到等於該門檻值C1或C1’時起始，該處理單元108響應該振幅X(t)或該變異值V(t)而輸出一驅動訊號DRV2(或稱為關聯訊號)來驅動光源單元1040,1050,1060，而相對較大的X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率，對應出相對較小的總脈衝時間與循環週期的比值T2ON×N/T2，即，該驅動訊號DRV2驅動光源單元1040,1050,1060(例如單色LED光源)發出相對較弱的光強度，或是該驅動訊號DRV2驅動全彩LED發出紅橙暖色系光譜，其中該驅動訊號DRV2包含用於形成三原色光的複數PDM訊號，紅橙暖色系光譜的色溫約2000K，提示角度量測已趨於穩定值，讓使用者可開始注意任意角度的氣泡管106之氣泡位置，以趨近指定的傾斜角θ1。一般而言，該處理單元108先輸出一參考訊號(未顯示)，然後再根據X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率來調整該參考訊號變成該驅動訊號DRV2，例如該PDM訊號。
承上，在量測提示過程中，隨著X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率漸減，或1/X(t)、1/V(t)、1/(X(t)率)、或1/(V(t)率)漸增，或是(XR-X(t)),(XR-V(t))漸增，處理單元108經一關聯演算法所對應出的總脈衝時間與循環週期的比值T2ON×N/T2漸增，即該驅動訊號DRV2驅動光源單元1040,1050,1060(例如單色LED光源)發出相對較強、漸增的光強度，或是該驅動訊號DRV2驅動光源單元1040,1050,1060(例如全彩LED)發出黃綠趨向冷色系光譜，色溫約4000K，讓氣泡管106越來越亮，讓使用者更容易看清氣泡相對於量測的角度而穩定，直到X(t)、V(t)、X(t)率、或V(t)率最終收斂至小於或等於一定義的收斂門檻值C2或C2’(Convergent Threshold：CT)時，此時對應到的總脈衝時間與循環週期的比值T2ON×N/T2最大，即驅動訊號DRV2驅動單色LED光源發出最強的光強度、或驅動全彩LED發出藍白色冷光系光譜，色溫約8000K，以指示使用者角度量測已完成。在一較佳實施例中，總脈衝時間T2ON×N，或是單一脈衝時間T2ON可對應LED的啟動時間或反應時間來設定或配置，例如若LED的反應時間較短時，在周期T2內的工作的脈衝數目即T2ON的數目增加，而使脈衝密度增加，使光源發出的光強度或光譜反應加速，明顯提升光強度或是光色變化量或變化率的連續性，使得投射氣泡管之照明的光強度或是光頻可以快速變化但卻醒目且柔和。
從上面驅動訊號為PWM訊號或PDM訊號的實施例中，可知類比訊號經過該處理單元108後已經轉換為可精密控制的數位訊號，例如在第三圖A與第三圖B中的隨重力(或加速度)改變的振幅X(t)、變異量V(t)、X(t)率、或V(t)率，轉成PWM訊號的責任週期T1ON/T1或總脈衝時間與循環週期的比值=T2ON×N÷T2，使得所發出提示用的光強度或光色溫可精密地被調控，讓使用者直覺地鑑別傾斜角的同時不失準確性與精密性。
請參閱第五圖，其為本發明較佳實施例任意角度的發光強度/色溫相關聯於振幅X(t)、變異量V(t)、X(t)率、或V(t)率的示意圖。橫軸代表時間與0度的角度，時間例如以毫秒為單位，縱軸代表90度，橢圓實線代表水平儀10在對準傾斜角θ1為零度時的光強度隨時間的變化；橢圓一長一短虛線代表水平儀10在對準傾斜角θ1為指定角度時的光強度隨時間的變化；兩種表示的橢圓形越扁平代表光強度越弱，反之則越強。短虛線橢圓形代表振幅X(t)或位移變異V(t)的絕對值，從第五圖可看出當短虛線橢圓形越不扁平時(越接近圓形時)，則表示發光強度的實線橢圓形或是一長一短虛線的 橢圓形都會越扁平，即光強度越小，此代表振幅X(t)、變異量V(t)的大小與光強度成反比，反之亦可推得。以0度(0.0deg)亮燈為例-時序(1)振幅X(t)或位移變異V(t)之大小符合開始照明提醒的第一門檻值C1或C1’後，光源單元1040發出最弱光強度，I(1)，於時序(2),(3),(4)時，相對於振幅X(t)或位移變異V(t)之大小漸減，光源光強度I(2),I(3)到I(4)則漸增，於時序(5)振幅X(t)或位移變異V(t)之大小符合第二門檻值C2或C2’，表示角度量測值已達定義的收斂範圍，此時光源發出最大光強度I(5)。
在另一較佳實施例中，本發明第五圖所示的任一角度的光源單元1060的發光強度I(t)對應振幅X(t)或位移變異量V(t)隨時間的變化而變化的表現與上述0度(0.0deg)的表現相同。
請參閱第六圖，其為本發明較佳實施例表面斜度鑑別裝置30的示意圖。該表面斜度鑑別裝置30包含一裝置本體32、一重力感測單元302、一處理單元303、以及一光源單元304。該裝置本體32相對於一絕對水平面AHS1(請參閱第一圖F)而具有與一重力g1相關的一傾斜角θ1。量測該傾斜角θ1時，該重力感測單元302中，如第二圖所示的質量塊201，將會因應與該傾斜角θ1相關連的該重力g1而位移到一新的平衡位置X0，而在由原平衡位置XR移動到此新平衡位置X0的過程中，由於質量塊201受到彈簧202的彈力作用而相對新平衡位置X0發生一往復運動，即發生往復的複數個運動振幅，而在此往復運動中由於阻尼203散耗動能之作用，使往復的複數個運動振幅逐漸變小收斂，直到質量塊201於理論上靜止在此新平衡位置X0上為止，而在此往復運動的收斂過程中，該重力感測單元302中則因其質量塊201於此往復運動而發生的此複數個運動振幅而對應地產生複數重力響 應訊號G1。該處理單元303電連接於該重力感測單元302，將該複數重力響應訊號G1轉換成複數參數值Prm1，並逐一比較該複數參數值Prm1與一參考值Rf1而分別得到一特定偏離值OFS1。該光源單元304成比例關係的，比如反比例因應該特定偏離值OFS1而發出一光訊號LS1。
在第六圖中，該鑑別裝置30更包括一氣泡管301，含有一氣泡3010，該氣泡3010用於指示該氣泡管301相對於該絕對水平面AHS1而與該重力g1相關的該傾斜角θ1。該鑑別裝置30可僅為一氣泡管裝置ABT1，或是該氣泡管裝置ABT1與該裝置本體32形成一水平儀LI1，其中該氣泡管裝置ABT1包含該氣泡管301、該重力感測單元302、該處理單元303、以及該光源單元304。水平儀LI1可攜帶用於量測該傾斜角θ1，而該裝置本體32可內崁入其它需要量測角度的設備、裝置、儀器、工具等。該複數參數值可為複數重力值gv1，該處理單元303設定該複數重力值gv1的一第一門檻值C1或C1’與一第二門檻值C2或C2’，其中該第一門檻值C1或C1’大於該第二門檻值C2或C2’。該處理單元303使用一關聯演算法來關聯該複數重力響應訊號G1與一驅動訊號DRV1或DRV2，且該光源單元304因應該驅動訊號DRV1或DRV2而發出該光訊號LS1或LS2。
承上，請同時參閱第三圖A與第六圖，該處理單元303提供一參考訊號RFS1，並根據該絕對變化值XMa、該相對變化值XMr、或該相對變異值VMr來將該參考訊號RFS1調變成該PWM訊號調變。該處理單元303提供該參考訊號RFS1，並根據該絕對變化值XMa、該相對變化值XMr或該相對變異值VMr來將該參考訊號RFS2調變成該PDM訊號。該關聯運算法包括：當該複數重力變異值V(t)小於該第一門檻值C1’時，該驅動訊號 DRV1,DRV2的一第一驅動訊號DRV1’,DRV2’開始驅動該光源單元304，且使該光源單元304發出一相對較低的光強度或相對偏暖色系的該光訊號LS1’,LS2’，其中該第一驅動訊號DRV1’,DRV2’為具有一相對較小占空比(duty cycle)的一脈衝寬度調變(PWM)訊號DRV1’、或具有一相對較稀疏的一脈衝密度調變(PDM)訊號DRV2’，隨著此往復運動的進行，此複數個運動振幅逐漸變小，此脈衝寬度調變(PWM)訊號DRV1’的此占空比(duty cycle)或是此脈衝密度調變(PDM)訊號DRV2的此總脈衝時間與循環週期的比值則逐漸變大，使該光源單元304發出一相對逐漸變強的光強度或相對逐漸偏高頻之白色系的該光訊號LS1’,LS2’，直到當該複數重力變異值V(t)小於該第二門檻值C2’時，該驅動訊號DRV1,DRV2的一第二驅動訊號DRV1”,DRV2”使該光源單元304發出一相對較高的光強度或相對偏冷色系的該光訊號LS1”,LS2”，即當該複數重力變異值V(t)逐漸變小而小於該第二門檻值C2’時該第二驅動訊號DRV1”,DRV2”為具有一相對較大占空比的PWM訊號DRV1”、或具有此總脈衝時間與循環週期的比值相對較密集的PDM訊號DRV2”。該等光訊號LS1或LS2具有一光頻，該光頻包括單一光頻或一混合光頻，其中該單一光頻相關於一光強度，且該混合光頻由光的三原色之光頻所混合而成。該光源單元304包括一單色LED或具有紅藍黃三原色的一全彩LED。
請同時參閱第二圖與第六圖，該重力感測單元302感測隨時間變化的該重力g1以產生複數重力響應訊號G1。該處理單元303分析該複數重力值gv1的一收斂狀態。該重力感測單元302包含一感應質量單元(如同第二圖的具有感應質量M1的質量塊201)、具有彈性係數K1的一彈簧202、以及具有一阻尼係數CX1的一阻尼器203。當該重力感測單元302測量該傾斜角 θ1時，該感應質量單元即質量塊201產生具有一振幅X(t)的一振盪運動，該複數重力值gv1取決於該振幅X(t)隨時間的改變。該收斂狀態包括該阻尼器203使該振幅X(t)隨時間收斂而導致該複數個重力值gv1的收斂。該處理單元303因應該複數重力值gv1的收斂而使該驅動訊號DRV1之PWM訊號的占空比變大、或使驅動訊號DRV2之該PDM訊號的疏密程度變得更密集。該光源單元304因應該PWM訊號的占空比變大或該PDM訊號的疏密程度變得更密集，而使該光訊號LS1的該光強度趨近於一特定光強度、或使該光訊號LS2的光頻趨近於一特定光頻。
請參閱第七圖，其為本發明較佳實施例表面斜度鑑別方法S10的示意圖。步驟S101，提供一重力感測單元來感測一氣泡管裝置的一傾斜角，以產生隨時間變化的複數重力訊號、複數振幅訊號或複數位移訊號。步驟S102，處理該等重力訊號、該等振幅訊號或改等複數位移訊號以產生複數重力變異值、複數振幅變異值或複數位移變異值，其中該等重力、振幅或位移變異值指示該等重力、振幅或位移訊號的一收斂狀態。步驟S103，根據該複數重力、振幅或位移變異值來產生取決於該收斂狀態的一變異關聯驅動訊號。步驟S104，因應該變異關聯驅動訊號來發出具一光強度或一特定光頻的一光訊號。步驟S105，藉由該光強度或該特定光頻來指示該傾斜角。
請參與第八圖，其為本發明另一較佳實施例表面斜度鑑別方法S20的示意圖。步驟201，提供一裝置本體，該裝置本體相對於一絕對水平面而有與一重力相關的一傾斜角。步驟202，在測量該傾斜角時，對應該傾斜角所形成一重力新平衡點X0時而產生的複數重力響應訊號。步驟203， 逐一比較該複數重力響應訊號與一參考訊號而分別得到一特定偏離比較訊號。步驟204，以一反比例關係因應該偏離比較訊號之一大小而發出一光訊號。
實施例
1.一種表面斜度鑑別裝置，包含一框架以及一氣泡管裝置。該框架具有用於接觸一受度量面的至少一平整面。該氣泡管裝置耦合於該框架，並包含一重力感測單元、一氣泡管單元、一處理單元、以及一光源單元。該重力感測單元感測該受度量面的一度量角度以產生一度量訊號即一重力響應訊號。該氣泡管單元包含一透明管，該透明管包含一液體及用以指示該度量角度的一氣泡。該處理單元與該重力感測單元電性連接，處理該重力響應訊號以產生具有一變化率的複數重力值即一變動值，並藉由使用一關聯運算法來處理該複數重力值以輸出取決於該變化率的一驅動訊號。該光源單元相對於該氣泡管單元來配置，並根據該驅動訊號來發出一光訊號以照明該氣泡管單元。
2.如實施例1所述的鑑別裝置，其中該鑑別裝置為一水平儀；該驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM(Pulse Width Modulation))訊號、一脈衝密度調變(PDM(Pulse Density Modulation))訊號、用於形成三原色光的複數PWM訊號、和用於形成三原色光的複數PDM訊號的至少其中之一；該光訊號包括單一光頻或一混合光頻，其中該單一光頻相關於一光強度，該混合光頻由光的三原色之光頻所混合而成；以及該光源單元包括一單色LED或具有紅藍黃三原色的一全彩LED。
3.如實施例1-2任一實施例所述的鑑別裝置，其中該處理單 元藉由使用一角度運算法來處理該度量訊號以產生一角度訊號；該變動值包括一絕對變化值、一相對變化值、或是藉由統計方式所獲得的一個相對變異值；該驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM)訊號以及一脈衝密度調變(PDM)訊號的至少其中之一；以及該關聯運算法包括：該處理單元提供一參考訊號，並根據該絕對變化值、該相對變化值或該相對變異值來將該參考訊號調變成該PWM訊號；或該處理單元提供該參考訊號，並根據該絕對變化值、該相對變化值或該相對變異值來將該參考訊號調變成該PDM訊號。
4.如實施例1-3任一實施例所述的鑑別裝置，其中該PWM訊號或是該PDM訊號驅動一單色LED以發出為一單色光的該光訊號，該單色光的一光強度係相關於該絕對變化值、該相對變化值以及該相對變異值的至少其中之一；該PWM訊號或是該PDM訊號驅動一全彩LED以發出為一彩色光的該光訊號，該彩色光的一特徵頻段相關於該絕對變化值、該相對變化值以及該相對變異的至少其中之一；以及該變動值與該單色光的該光強度成反比。
5.一種表面斜度鑑別方法，包含下列步驟：提供一重力感測單元來感測一氣泡管裝置的一傾斜角，以產生隨時間變化的複數重力訊號；處理該等重力訊號以產生複數重力變異值，其中該等重力變異值指示該等重力訊號的一收斂狀態；根據該複數重力變異值來產生取決於該收斂狀態的一變異關聯驅動訊號；因應該變異關聯驅動訊號來發出具一光強度或一特定光頻的一光訊號；以及藉由該光強度或該特定光頻來指示該傾斜角。
6.如實施例5所述的鑑別方法，更包含下列步驟：設定該複 數重力變異值的一第一門檻值與一第二門檻值，其中該第一門檻值大於該第二門檻值；當該複數重力變異值小於該第一門檻值時，因應該變異關聯驅動訊號的一第一變異關聯驅動訊號來開始發出相對較低光強度的該光強度或相對偏暖色系的該光訊號，其中該第一變異關聯驅動訊號為具有一相對較小占空比(duty cycle)的一脈衝寬度調變(PWM)訊號、或具有一相對較稀疏的一脈衝密度調變(PDM)訊號；以及當該複數重力變異值小於該第二門檻值時，因應該變異關聯驅動訊號的一第二變異關聯驅動訊號來發出相對較高光強度的該光強度或相對偏冷色系的該光訊號，其中該第二變異關聯驅動訊號為具有一相對較大占空比的PWM訊號、或具有一相對較密集的PDM訊號。
7.如實施例5-6任一實施例所述的鑑別方法，該變異關聯驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM)訊號或一脈衝密度調變(PDM)訊號，該重力感測單元包含一感應質量單元、一彈簧、以及一阻尼器，該操作方法更包括下列步驟：當該重力感測單元測量該傾斜角時，該感應質量單元產生具有一振幅的一振盪運動，該複數重力變異值取決於該振幅隨時間的改變；因應該阻尼器使該振幅隨時間收斂而導致該複數個重力變異值的收斂；因應該複數重力變異值的收斂而使該PWM訊號的占空比變大、或使該PDM訊號的疏密程度變得更密集；以及因應該PWM訊號的占空比變大或該PDM訊號的疏密程度變得更密集，而使該光強度趨近於一特定光強度、或使該光訊號的光頻趨近於一特定光頻。
8.一種表面斜度鑑別裝置，包含一裝置本體、一重力感測單元、一處理單元、以及一光源單元。該裝置本體相對於一絕對水平面而 具有與一重力相關的一傾斜角。該重力感測單元在量測該傾斜角時，對應該傾斜角形成的一重力新平衡點X0而產生複數重力響應訊號。該處理單元電連接於該重力感測單元，將該複數重力響應訊號轉換成複數參數值，並逐一比較該複數參數值與一參考值而分別得到一特定偏離值。該光源單元以一比例關係，譬如正比例或反比例因應該特定偏離值而發出一光訊號。
9.如實施例8所述的鑑別裝置，其中該鑑別裝置更包括一氣泡管，含有一氣泡，該氣泡用於指示該氣泡管相對於該絕對水平面而與該重力相關的該傾斜角；該鑑別裝置為一氣泡管裝置；該複數參數值為複數重力值；該處理單元設定該複數重力值的一第一門檻值與一第二門檻值，其中該第一門檻值大於該第二門檻值；該處理單元使用一關聯演算法來關聯該複數重力響應訊號與一驅動訊號，且該光源單元因應該驅動訊號而發出該光訊號；該關聯運算法包括：當該複數重力變異值小於該第一門檻值時，該驅動訊號的一第一驅動訊號開始驅動該光源單元，且使該光源單元發出一相對較低的光強度或相對偏暖色系的該光訊號，其中該第一驅動訊號為具有一相對較小占空比(duty cycle)的一脈衝寬度調變(PWM)訊號、或具有一相對較稀疏的一脈衝密度調變(PDM)訊號；當該複數重力變異值小於該第二門檻值時，該驅動訊號的一第二驅動訊號使該光源單元發出一相對較高的光強度或相對偏冷色系的該光訊號，其中該第二驅動訊號為具有一相對較大占空比的PWM訊號、或具有一相對較密集的PDM訊號；該驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM(Pulse Width Modulation))訊號、一脈衝密度調變(PDM(Pulse Density Modulation))訊號、用於形成三原色光的複數PWM訊號、及用於形成三原色光的複數PDM訊號的至少其中之一；該光訊號具有 一光頻，該光頻包括單一光頻或一混合光頻，其中該單一光頻相關於一光強度，且該混合光頻由光的三原色之光頻所混合而成；該光源單元包括一單色LED或具有紅藍黃三原色的一全彩LED；該重力感測單元因應隨時間變化的該質量塊的該振幅或該位移以產生相對應的複數重力響應訊號；該處理單元分析該複數重力值的一收斂狀態；該重力感測單元包含一感應質量單元、一彈簧、以及一阻尼器；當該重力感測單元測量該傾斜角時，該感應質量單元產生具有一振幅的一振盪運動，該複數重力值取決於該振幅隨時間的改變；該收斂狀態包括該阻尼器使該振幅隨時間收斂而導致該複數個重力值的收斂；該處理單元因應該複數重力值的收斂而使該PWM訊號的占空比變大、或使該PDM訊號的疏密程度變得更密集；以及該光源單元因應該PWM訊號的占空比變大或該PDM訊號的疏密程度變得更密集，而使該光訊號的該光強度趨近於一特定光強度、或使該光訊號的光頻趨近於一特定光頻。
10.一種表面斜度鑑別方法，包含：提供一裝置本體，該裝置本體相對於一絕對水平面而有與一重力相關的一傾斜角；感測該傾斜角期間，因應量測到的複數個傾斜角變量而分別產生複數重力響應訊號；逐一比較該複數重力響應訊號與一參考訊號而分別得到一特定偏離比較訊號；以及以一反比例關係因應該偏離比較訊號之一大小而發出一光訊號。
提出於此之本揭露多數變形例與其他實施例，將對於熟習本項技藝者理解到具有呈現於上述說明與相關圖式之教導的益處。因此，吾人應理解到本揭露並非受限於所揭露之特定實施例，而變形例與其他實施例意圖是包含在以下的申請專利範圍之範疇之內。

Claims (10)

  1. 一種表面斜度鑑別裝置，包含：一框架，具有用於接觸一受度量面的至少一平整面；一氣泡管裝置，耦合於該框架，並包含：一重力感測單元，感測該受度量面的一度量角度以產生具有一收斂狀態的一重力響應訊號；一氣泡管單元，包含一透明管，該透明管包含一液體及用以指示該度量角度的一氣泡；一處理單元，與該重力感測單元電性連接，處理該重力響應訊號以產生具有一變動值的一重力值，並藉由使用一關聯運算法來處理該重力值以輸出取決於該變動值的一驅動訊號；以及一光源單元，相對於該氣泡管單元來配置，並因應該重力響應訊號的收斂關聯該驅動訊號來發出一光訊號以照明該氣泡管單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鑑別裝置，其中：該鑑別裝置為一水平儀；該驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM(Pulse Width Modulation))訊號、一脈衝密度調變(PDM(Pulse Density Modulation))訊號、用於形成三原色光的複數PWM訊號、和用於形成三原色光的複數PDM訊號的至少其中之一；該光訊號包括一單一光頻或一混合光頻，其中該單一光頻相關於一光強度，該混合光頻由光的三原色之光頻所混合而成；以及該光源單元包括一單色LED或具有紅藍黃三原色的一全彩LED。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的鑑別裝置，其中：該處理單元藉由使用一角度運算法來處理該重力響應訊號以產生一角度訊號；該變動值包括一絕對變化值、一相對變化值、或是藉由統計方式所獲得的一相對變異值；該驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM)訊號以及一脈衝密度調變(PDM)訊號的至少其中之一；以及該關聯運算法包括：該處理單元提供一參考訊號，並根據該絕對變化值、該相對變化值或該相對變異值來將該參考訊號調變成該PWM訊號；或該處理單元提供該參考訊號，並根據該絕對變化值、該相對變化值或該相對變異值來將該參考訊號調變成該PDM訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的鑑別裝置，其中：該PWM訊號或是該PDM訊號驅動一單色LED以發出為一單色光的該光訊號，該單色光的一光強度係相關於該絕對變化值、該相對變化值以及該相對變異值的至少其中之一；該PWM訊號或是該PDM訊號驅動一全彩LED以發出為一彩色光的該光訊號，該彩色光的一特徵頻段相關於該絕對變化值、該相對變化值以及該相對變異值的至少其中之一；以及該變動值與該單色光的該光強度成反比。
  5. 一種表面斜度鑑別方法，包含下列步驟：提供一重力感測單元來感測一氣泡管裝置的一傾斜角，以產生隨時間變化的複數重力訊號；處理該等重力訊號以產生複數重力變異值，其中該等重力變異值指示該等重力訊號的一收斂狀態；根據該複數重力變異值來產生取決於該收斂狀態的一變異關聯驅動訊號；因應該變異關聯驅動訊號來發出具一光強度或一特定光頻的一光訊號；以及藉由該光強度或該特定光頻來指示該傾斜角。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的鑑別方法，更包含下列步驟：設定該複數重力變異值的一第一門檻值與一第二門檻值，其中該第一門檻值大於該第二門檻值；當該複數重力變異值中的一第一重力變異值小於該第一門檻值時，因應該變異關聯驅動訊號的一第一變異關聯驅動訊號來開始發出相對較低光強度的該光強度或相對偏暖色系的該光訊號，其中該第一變異關聯驅動訊號為具有一相對較小占空比(duty cycle)的一脈衝寬度調變(PWM)訊號、或具有一相對較稀疏的一脈衝密度調變(PDM)訊號；以及當該複數重力變異值中的一第二重力變異值小於該第二門檻值時，因應該變異關聯驅動訊號的一第二變異關聯驅動訊號來發出相對較高光強度的該光強度或相對偏冷色系的該光訊號，其中該第二變異關聯驅動訊號為具有一相對較大占空比的PWM訊號、或具有一相對較密集的PDM訊號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的鑑別方法，其中該變異關聯驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM)訊號或一脈衝密度調變(PDM)訊號，該重力感測單元包含一感應質量單元具有一質量效應、一彈簧係一彈性元件，具有一動能及位能交互轉換效應、以及一阻尼器或稱一阻尼元件具有一阻尼效應，該操作方法更包括下列步驟：當該重力感測單元測量該傾斜角時，該感應質量單元產生具有一振幅的一振盪運動，該複數重力變異值取決於該振幅隨時間的改變；因應該阻尼器使該振幅隨時間收斂而導致該複數個重力變異值的收斂；因應該複數重力變異值的收斂而使該PWM訊號的占空比變大、或使該PDM訊號的疏密程度變得更密集；以及因應該PWM訊號的占空比變大或該PDM訊號的疏密程度變得更密集，而使該光強度趨近於一特定光強度、或使該光訊號的光頻趨近於一特定光頻。
  8. 一種表面斜度鑑別裝置，包含：一裝置本體，相對於一絕對水平面而具有與一重力相關的一傾斜角；一重力感測單元，在感測該傾斜角期間，因應量測到的複數個傾斜角變量而分別對應地產生具有一收斂狀態的複數重力響應訊號；一處理單元，電連接於該重力感測單元，將該複數重力響應訊號轉換成複數參數值，並逐一比較該複數參數值與一參考值而分別得到一特定偏離值；以及一光源單元，因應該複數重力響應訊號的收斂，以一比例關係因應該特定偏離值而發出一光訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的鑑別裝置，其中：該鑑別裝置更包括一氣泡管，含有一氣泡，該氣泡用於指示該氣泡管相對於該絕對水平面而與該重力相關的該傾斜角；該鑑別裝置為一氣泡管裝置；該複數參數值為複數重力值；該處理單元設定該複數重力值的一第一門檻值與一第二門檻值，其中該第一門檻值大於該第二門檻值；該處理單元使用一關聯演算法來關聯該複數重力響應訊號與一驅動訊號，且該光源單元因應該驅動訊號而發出該光訊號；該關聯運算法包括：當該複數重力值小於該第一門檻值時，該驅動訊號的一第一驅動訊號開始驅動該光源單元，且使該光源單元發出一相對較低的光強度或二相對偏暖色系的該光訊號，其中該第一驅動訊號為具有一相對較小占空比(duty cycle)的一脈衝寬度調變(PWM)訊號、或具有一相對較稀疏的一脈衝密度調變(PDM)訊號；當該複數重力值小於該第二門檻值時，該驅動訊號的一第二驅動訊號使該光源單元發出一相對較高的光強度或相對偏冷色系的該光訊號，其中該第二驅動訊號為具有一相對較大占空比的PWM訊號、或具有一相對較密集的PDM訊號；該驅動訊號包括一脈衝寬度調變(PWM(Pulse Width Modulation))訊號、一脈衝密度調變(PDM(Pulse Density Modulation))訊號、用於形成三原色光的複數PWM訊號、及用於形成三原色光的複數PDM訊號的至少其中之一；該光訊號具有一光頻，該光頻包括二單一光頻或一混合光頻，其中該單一光頻相關於一光強度，且該混合光頻由光的三原色之複數光頻所混合而成；該光源單元包括一單色LED或具有紅藍黃三原色的一全彩LED；該重力感測單元感測隨時間變化的該重力以產生複數重力響應訊號；該處理單元分析該複數重力值的一收斂狀態；該重力感測單元包含一感應質量單元、一彈簧、以及一阻尼器；當該重力感測單元測量該傾斜角時，該感應質量單元產生具有一振幅的一振盪運動，該複數重力值取決於該振幅隨時間的改變；該收斂狀態包括該阻尼器使該振幅隨時間收斂而導致該複數個重力值的收斂；該處理單元因應該複數重力值的收斂而使該PWM訊號的占空比變大、或使該PDM訊號的疏密程度變得更密集；以及該光源單元因應該PWM訊號的占空比變大或該PDM訊號的疏密程度變得更密集，而使該光訊號的該光強度趨近於一特定光強度、或使該光訊號的光頻趨近於一特定光頻。
  10. 一種表面斜度鑑別方法，包含：提供一裝置本體，該裝置本體相對於一絕對水平面而有與一重力相關的一傾斜角；在感測該傾斜角期間，因應量測到的複數個傾斜角變量而分別對應地產生具有一收斂狀態的複數重力響應訊號；逐一比較該複數重力響應訊號與一參考訊號而分別得到一特定偏離比較訊號；以及因應該複數重力響應訊號的收斂，以一比例關係因應該特定偏離比較訊號之一大小而發出一光訊號。
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