專(zhuān)利名稱(chēng)：用于光束投影裝置的雙軸單電動(dòng)機(jī)平臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光束投影裝置，具體涉及可以控制轉(zhuǎn)動(dòng)激光束的取向的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的測(cè)量和建筑應(yīng)用中，人們已經(jīng)利用若干種不同的激光束系統(tǒng)以提供轉(zhuǎn)動(dòng)的參考激光束。這個(gè)參考的光平面可用于迅速測(cè)量高度和坡度。此外，每個(gè)移動(dòng)和其他建筑設(shè)備可以安裝激光束檢測(cè)裝置，通過(guò)控制系統(tǒng)與檢測(cè)裝置的耦合以實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的自動(dòng)或半自動(dòng)控制。
激光束投影儀通常采用轉(zhuǎn)動(dòng)反射的組合裝置，該裝置沿水平面或選取的傾斜面掃描激光束。一些現(xiàn)有技術(shù)的投影儀包含視覺(jué)可讀的傾斜傳感器和手動(dòng)調(diào)整螺絲，可以沿所需的空間方位角定向投影儀。這種投影儀的缺點(diǎn)是，它的精確度部分地取決于操作員在初始調(diào)整投影儀取向時(shí)的技術(shù)。此外，隨后未被注意的干擾該裝置可以造成錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。
其他現(xiàn)有技術(shù)的投影儀包含用于檢測(cè)支承平臺(tái)取向的電傳感器并產(chǎn)生用于反饋控制系統(tǒng)的電信號(hào)。反饋控制系統(tǒng)激勵(lì)電動(dòng)機(jī)，它使支承平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到與傳感器對(duì)準(zhǔn)的位置。當(dāng)參考激光平面的取向角是水平時(shí)，操作員激勵(lì)每個(gè)指定軸的坡度電動(dòng)機(jī)，從而使傳感器相對(duì)于支承平臺(tái)發(fā)生傾斜。然后，反饋控制系統(tǒng)重新定向支承平臺(tái)，可以使該軸的傳感器返回到它的對(duì)準(zhǔn)位置，從而使底座傾斜一定的量?？梢岳斫?，這就要求多個(gè)電動(dòng)機(jī)完成傳感器和支承平臺(tái)沿多個(gè)軸的取向，因此，該系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜和昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
所以，我們?nèi)匀恍枰环N用于激光束投影裝置的設(shè)備，該設(shè)備可以按照簡(jiǎn)單的方式調(diào)整支承平臺(tái)的取向。
在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備。該設(shè)備包括底座，適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)，和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝支承平臺(tái)到底座上的樞軸部件。底座上安裝的傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)影響支承平臺(tái)取向的輸出軸，因此，輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第一軸傾斜支承平臺(tái)，而輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第二軸傾斜支承平臺(tái)。還提供一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
在另一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備。該設(shè)備包括底座，適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)，和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝支承平臺(tái)到底座上的樞軸部件。在底座上安裝的傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)輸出軸，該輸出軸借助于各自的單向離合器連接到各自的一對(duì)凸輪。該凸輪嚙合支承平臺(tái)，因此，輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)凸輪，而輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)凸輪，該凸輪可以調(diào)整支承平臺(tái)的取向，和投影光束的取向。還提供一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
在另一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備。該設(shè)備包括底座，適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)，和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝支承平臺(tái)到底座上的樞軸部件。在底座上安裝的傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)輸出軸，該輸出軸借助于各自的單向離合器連接到各自的一對(duì)凸輪。該凸輪嚙合支承平臺(tái)，因此，輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)凸輪，而輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)凸輪，該凸輪可以調(diào)整支承平臺(tái)的取向，和投影光束的取向。控制系統(tǒng)控制傾斜電動(dòng)機(jī)，并至少提供一個(gè)傾斜傳感器，用于提供代表支承平臺(tái)檢測(cè)取向的電信號(hào)到控制系統(tǒng)，用于操作傾斜電動(dòng)機(jī)閉環(huán)。還提供一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
根據(jù)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的描述，可以更充分地理解本發(fā)明的這些和其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意，權(quán)利要求書(shū)的范圍是由以下的描述限定，而不是由以下的描述中對(duì)特征和優(yōu)點(diǎn)的具體討論限定。


參照以下結(jié)合附圖的描述，可以更好地理解本發(fā)明的組織和運(yùn)行方式，以及本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是部分的激光束投影裝置的透視圖，其中為了便于說(shuō)明而去掉一些部件，并表示按照本發(fā)明的雙軸單電動(dòng)機(jī)的平臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)；圖2是圖1所示裝置的側(cè)視圖，其中為了便于說(shuō)明而畫(huà)出部分的支承平臺(tái)以及去掉其他的部件，并表示按照本發(fā)明的離合器設(shè)計(jì)實(shí)施例；圖3A和3B是按照本發(fā)明的各種離合器設(shè)計(jì)實(shí)施例的部分分解圖；圖4是按照本發(fā)明的雙軸單電動(dòng)機(jī)平臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)的一個(gè)控制系統(tǒng)例子方框圖；和圖5是按照本發(fā)明的雙軸單電動(dòng)機(jī)平臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)的一個(gè)用戶(hù)接口例子方框圖。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明可以有不同形式的實(shí)施例，但是在附圖中詳細(xì)地描述特定的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)明白，此處公開(kāi)的內(nèi)容是對(duì)本發(fā)明原理的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明描述的限制。
專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，為了簡(jiǎn)單和清楚地說(shuō)明附圖中的元件，這些元件不必是按比例畫(huà)出的。例如，附圖中某些元件的尺寸相對(duì)于其他元件的尺寸是夸大的，這有助于提高對(duì)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的理解。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖1表示部分的激光束投影裝置2，它提供按照本發(fā)明構(gòu)造的雙軸單電動(dòng)機(jī)平臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)4。調(diào)整系統(tǒng)4用于調(diào)整和控制支承平臺(tái)10的取向(俯仰和滾轉(zhuǎn))，在支承平臺(tái)10上安裝激光束光源12。應(yīng)當(dāng)理解，為了便于說(shuō)明，已去掉放置在激光束投影裝置2內(nèi)和安裝在支承平臺(tái)10附近的許多部件。
如圖1所示，激光束光源12引導(dǎo)光束14向上通過(guò)透鏡16。在一個(gè)實(shí)施例中，激光束光源12是二極管泵浦的激光器，它產(chǎn)生約635nm至約690nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的可見(jiàn)光束。在其他的實(shí)施例中，激光束光源12可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何合適波長(zhǎng)400-700nm的第II類(lèi)或第IIIa類(lèi)激光源。在所描述的實(shí)施例中，光束14是被轉(zhuǎn)動(dòng)組件18以直角反射，轉(zhuǎn)動(dòng)組件18是被支撐在支承平臺(tái)10的上部，為的是確定參考平面20。轉(zhuǎn)動(dòng)組件18以90°角反射光束14到入射光程，且轉(zhuǎn)動(dòng)組件18可以是棱鏡，例如，五棱鏡，平行四邊形棱鏡，任何其他的反射面，或沿水平方向提供光束14的裝置。所以，參考平面20的取向是與支承平臺(tái)10的取向(俯仰和滾轉(zhuǎn))直接有關(guān)。
底座22是由樞軸部件24可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在支承平臺(tái)10上。在一個(gè)實(shí)施例中，樞軸部件24是提供在底座22上。在另一個(gè)實(shí)施例中，樞軸部件24可以是萬(wàn)向支架裝置的形式。在這兩個(gè)實(shí)施例中，樞軸部件24是沿圖1所示的第一軸Z支撐支承平臺(tái)10，并允許支承平臺(tái)10獨(dú)立地圍繞圖1所示兩個(gè)正交軸X和Y轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Y軸代表支承平臺(tái)10在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中俯仰和滾轉(zhuǎn)的軸。
安裝在底座22上的傾斜電動(dòng)機(jī)26轉(zhuǎn)動(dòng)支承平臺(tái)10。傾斜電動(dòng)機(jī)26是雙向電動(dòng)機(jī)，它有兩個(gè)輸出軸32和32′，這兩個(gè)軸是沿相反的方向從傾斜電動(dòng)機(jī)26向外延伸。一般地說(shuō)，傾斜電動(dòng)機(jī)26的輸出軸32和32′沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第一軸，例如，沿X軸傾斜支承平臺(tái)，而輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第二軸，例如，沿Y軸傾斜支承平臺(tái)。
在一個(gè)實(shí)施例中，傾斜電動(dòng)機(jī)26是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，它沿每個(gè)X軸和Y軸提供的角分辨率約為1弧分。應(yīng)當(dāng)理解，提供更精細(xì)的角分辨率也是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。在其他的實(shí)施例中，傾斜電動(dòng)機(jī)26可以是脈沖傾斜電動(dòng)機(jī)26是或無(wú)電刷直流電動(dòng)機(jī)。
在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪28和30安裝在輸出軸32和32′的兩端。該對(duì)凸輪28和30沿X軸和Y軸的兩點(diǎn)之間各自弦線(xiàn)靠近支承平臺(tái)10的底面，并作為支承平臺(tái)10的定位機(jī)構(gòu)。如圖所示，每個(gè)凸輪28和30在至少部分的外表面上是非圓形，例如，橢圓形，拋物線(xiàn)形，和/或雙曲線(xiàn)形表面部分。在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪28和30的形狀是相同的，因此，沿X軸和Y軸的±5°傾斜角是可選擇的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在另一個(gè)實(shí)施例中，凸輪28和30的形狀可以是不同的，以便提供可變的在X軸和Y軸之間的傾斜角范圍。此外，在其他的實(shí)施例中，輸出軸32和32′可以是分別嚙合蝸輪的蝸桿。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以利用現(xiàn)有技術(shù)中知道的任何其他合適的傳動(dòng)裝置，其中當(dāng)傾斜電動(dòng)機(jī)26沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該裝置僅僅沿一個(gè)軸調(diào)整支承平臺(tái)10，而當(dāng)傾斜電動(dòng)機(jī)26沿另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該裝置僅僅沿另一個(gè)軸調(diào)整支承平臺(tái)10。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，輸出軸32的第一端通過(guò)單向離合器34與它對(duì)應(yīng)的凸輪28連接，它沿一個(gè)方向施加轉(zhuǎn)矩負(fù)荷，并沿相反的方向自由地超限運(yùn)動(dòng)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，單向離合器34包括棘爪36和棘輪38裝置。在圖3A和3B所示的其他實(shí)施例中，單向離合器34包括安裝在輸出軸32上的半柔性棘爪36a或彈性棘爪36b，它沿一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向嚙合凸輪28a的棘爪部分38a，而在沿相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上滑移。
半柔性棘爪36a可以是這樣的材料和結(jié)構(gòu)，它在沿滑移方向上讓位或壓縮，而在相反的方向上是剛性或變硬的。同樣地，彈性棘爪36b在滑移方向包含多個(gè)折疊的齒，但在彈簧張力下是打開(kāi)的，并在相反方向的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)受到限制。還應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，還可以利用任何已知的單向離合器，例如，在軸與外座圈之間有輥楔的單向離合器。
再參照?qǐng)D1，在凸輪30與輸出軸32′之間還安裝另一個(gè)單向離合器34′，用于沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)它對(duì)應(yīng)的凸輪。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)棘爪36嚙合棘輪38時(shí)，輸出軸32和32′的逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)使凸輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，而凸輪30上的其他單向離合器34′同時(shí)發(fā)生滑移。按照這種方式，僅僅調(diào)整支承平臺(tái)10沿Y軸的取向。另一方面，輸出軸32和32′的順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)使凸輪30上的單向離合器34′發(fā)生滑移，與此同時(shí)，它轉(zhuǎn)動(dòng)在Y軸上放置的凸輪28。按照這種方式，僅僅調(diào)整支承平臺(tái)10沿X軸的取向。
回到圖1，在支承平臺(tái)10與底座22之間安裝偏置件40。在所示的實(shí)施例中，在偏置件40的影響下，支承平臺(tái)10和底座22被壓在一起，其中偏置件40在所示的實(shí)施例中放置在它們的角上。如上所述，凸輪28和30使支承平臺(tái)10有需要的取向。借助于偏置件40，支承平臺(tái)10在彈簧張力下仍保持在該需要的取向。合適偏置件40的例子包括彈簧，松緊帶，柔性材料等。
在另一個(gè)實(shí)施例中，支承平臺(tái)10還包含單軸傾斜傳感器42和44，這兩個(gè)傾斜傳感器分別提供在X軸和Y軸上。傾斜傳感器42和44提供用于檢測(cè)支承平臺(tái)10傾斜的重力基準(zhǔn)，而每個(gè)傾斜傳感器產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)指出支承平臺(tái)10沿它們的各自軸的取向。借助于凸輪28和30，這可以使傾斜電動(dòng)機(jī)26移動(dòng)支承平臺(tái)10到需要的取向，其中利用控制系統(tǒng)控制傾斜電動(dòng)機(jī)26a的運(yùn)行，例如，在以下討論的例子中。合適傾斜傳感器42和44的例子包括電解液傾斜傳感器，MEMS傾斜傳感器，傾斜換能器等。應(yīng)當(dāng)理解，如果需要，代替單軸傾斜傳感器42和44或添加其他的傾斜傳感器，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，還可以利用單個(gè)雙軸傾斜傳感器，它提供俯仰和滾轉(zhuǎn)測(cè)量結(jié)構(gòu)，并放置在沿Z軸的中心位置。
圖4表示按照本發(fā)明嵌入式控制系統(tǒng)46的示意方框圖。如圖4所示，該控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)26而使支承平臺(tái)10處在需要的取向。該控制系統(tǒng)包含控制電路48，例如，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)控制器，用于計(jì)算所需的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步長(zhǎng)數(shù)目以實(shí)現(xiàn)指定的取向。控制電路48包括有電子可編程非易失性存儲(chǔ)器(例如，EPROM)52的處理器50。處理器50提供各種功能控制，它是借助于隨板靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)54，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器56，輸入和輸出端口(I/O)58，以及圖5所示的用戶(hù)接口60實(shí)現(xiàn)的。
用戶(hù)接口60用于產(chǎn)生控制信號(hào)，它可以控制控制電路48的各種操作，如以下詳細(xì)討論的。如圖所示，用戶(hù)接口60提供一對(duì)傾斜角輸入鍵62和64，分別用于選取沿X軸和Y軸的參考平面20的所需取向。X軸和Y軸的預(yù)設(shè)所需取向的數(shù)字值分別顯示在顯示器單元66和68上，并可以利用調(diào)整鍵70進(jìn)行向上調(diào)整或向下調(diào)整。應(yīng)當(dāng)理解，在另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字小鍵盤(pán)也可以具有輸入所需的X-Y取向的相同功能。
在一個(gè)實(shí)施例中，還提供一個(gè)輸入鍵72，因此，可以首先確定所需的X-Y取向并顯示在顯示器單元66和68上。在選取輸入鍵72之后，控制系統(tǒng)46可以借助于凸輪28和30調(diào)整支承平臺(tái)10，從而使支承平臺(tái)到達(dá)顯示器單元66和68中顯示的預(yù)設(shè)所需取向。借助于傳感器42和44提供的反饋控制和控制電路48，輸入鍵62和64可以照明不同的顏色，指出支承平臺(tái)10是在所需的取向(例如，從紅色到綠色)。在另一個(gè)實(shí)施例中，選取手動(dòng)選擇鍵74，一個(gè)角度輸入鍵62或64，和調(diào)整鍵70，就能使用戶(hù)按照手動(dòng)方式調(diào)整支承平臺(tái)10的取向。
再回到圖4，電源76，例如，電池，它給控制電路48和電動(dòng)機(jī)26提供所需的電流。受控制電路48輸出控制的開(kāi)關(guān)電路78用于從電源76切換電流到電動(dòng)機(jī)26的指定電極，用于微步進(jìn)，方向，和制動(dòng)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路可以是H型橋接電路，用于操作電動(dòng)機(jī)沿正向或反向的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及用于電動(dòng)機(jī)的微步進(jìn)和制動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以利用其他類(lèi)型的橋接電路。
在這個(gè)實(shí)施例中，激光束14形成的參考平面20可以設(shè)置在水平方向或任何的角度。在激光束裝置形成水平參考平面的情況下，現(xiàn)在描述上述激光投影裝置的水平調(diào)整操作。
在借助于on/off開(kāi)關(guān)80(圖5)啟動(dòng)裝置2時(shí)，支承平臺(tái)10通常不是在水平位置。我們假設(shè)，裝置2以及傾斜傳感器42和44是正確定標(biāo)的，且“零”坡度(即，水平參考平面)輸入到顯示器單元66和68，響應(yīng)于傾斜傳感器42和44的控制系統(tǒng)46借助于凸輪28和30使支承平臺(tái)10發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，直至傳感器42和44是在它的零位置或參考位置。這可以導(dǎo)致支承平臺(tái)10以高的精確度相對(duì)于重力沿水平方向取向。因此，激光束14提供與重力基本水平對(duì)準(zhǔn)的水平參考平面20。
其次，我們描述激光束14形成的參考平面20設(shè)置成與X軸和Y軸之間有一個(gè)任意角度的情況。
利用角度鍵62，64，調(diào)整器70，和輸入鍵72，或在手動(dòng)方式下，利用手動(dòng)鍵74，角度鍵62，64，和調(diào)整器70，參考平面20沿X軸和Y軸的目標(biāo)傾斜角被輸入到控制系統(tǒng)46。處理器48比較傾斜傳感器42和44的檢測(cè)結(jié)果與輸入的任意角度是否一致。如果不一致，則得到兩個(gè)傾斜傳感器42和44檢測(cè)的角度與輸入的任意X-Y角度之間偏差。
然后，控制系統(tǒng)46沿第一方向驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)26以轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪28，從而沿第一軸(即，Y軸)調(diào)整支承平臺(tái)10的傾斜角。如上所述，當(dāng)凸輪28沿第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪30發(fā)生滑移，它不影響沿第二軸(即，X軸)的取向。利用傾斜傳感器44連續(xù)地檢測(cè)支承平臺(tái)10的取向，并借助于輸入/輸出端口58輸入到控制處理器50。利用控制處理器50，連續(xù)地更新傾斜傳感器44的檢測(cè)角與輸入的任意X軸角之間的偏差。所以，在計(jì)算的角偏差變成零之前，傾斜電動(dòng)機(jī)26是一直被驅(qū)動(dòng)。
然后，可以對(duì)Y軸重復(fù)以上描述的相同過(guò)程，其中沿相反的方向驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)26，直至傾斜傳感器42的檢測(cè)角與輸入的任意Y軸角之間的計(jì)算角偏差變成零。在計(jì)算角偏差在沿兩個(gè)軸方向都變成零時(shí)，激光參考平面20就設(shè)定在顯示器單元66和68所顯示的所需取向，其中控制處理器50可以改變X角度鍵62和Y角度鍵64的照明顏色(例如，從紅色到綠色)，用于提供這個(gè)狀態(tài)下的視覺(jué)指示。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以提供其他的視覺(jué)指示模式。
在另一個(gè)實(shí)施例中，利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為傾斜電動(dòng)機(jī)26，控制系統(tǒng)40工作在開(kāi)環(huán)模式。在這個(gè)實(shí)施例中，處理器50完成表的查閱以選取一個(gè)運(yùn)行模式(正向，反向，制動(dòng))，和完成的微步進(jìn)數(shù)目，因此，對(duì)應(yīng)的凸輪使支承平臺(tái)10到達(dá)所需的取向。所以，處理器50的功能是作為電子驅(qū)動(dòng)器，它借助于步長(zhǎng)，方向，和啟動(dòng)命令運(yùn)行傾斜電動(dòng)機(jī)26。
在開(kāi)環(huán)控制實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器52存儲(chǔ)支承平臺(tái)10的傾斜角和傾斜電動(dòng)機(jī)26的相關(guān)微步長(zhǎng)數(shù)目，這是在現(xiàn)有X和Y傾斜角的范圍內(nèi)調(diào)整支承平臺(tái)10所必需的。按照這種方式，處理器50可以再調(diào)用對(duì)應(yīng)于任意角設(shè)定器62和64設(shè)定角度的微步長(zhǎng)數(shù)目，并利用模數(shù)學(xué)以及以前步驟中X軸和Y軸的存儲(chǔ)值，可以導(dǎo)出移動(dòng)支承平臺(tái)10到指定取向所需的具體步長(zhǎng)數(shù)目。在這個(gè)實(shí)施例中，既不需要傾斜傳感器，也不需要軸編碼器，因?yàn)榭梢悦畈竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)26移動(dòng)所導(dǎo)出的具體步長(zhǎng)數(shù)目，用于調(diào)整支承平臺(tái)10從它以前的取向到新的指定取向并停止。在這個(gè)開(kāi)環(huán)位置控制系統(tǒng)中，通過(guò)跟蹤與支承平臺(tái)10以前取向有關(guān)的最后一次步長(zhǎng)數(shù)目，以及處理器50給開(kāi)關(guān)電路78提供的輸入步長(zhǎng)脈沖的數(shù)目，例如，借助于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器56，就可以知道電動(dòng)機(jī)的位置。
參照優(yōu)選的實(shí)施例，我們已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，顯而易見(jiàn)，在不偏離本發(fā)明范圍的條件下，可以有各種改動(dòng)和變化。例如，雖然在以上描述的實(shí)施例中，激光束光源12安裝在支承平臺(tái)10上并隨它一起運(yùn)動(dòng)，顯而易見(jiàn)，可以按照本發(fā)明配置投影裝置，其中穩(wěn)定的激光束光源安裝在底座22上的支承平臺(tái)10以下，并且在支承平臺(tái)上安裝的合適光學(xué)元件是在光束路徑上，用于轉(zhuǎn)換該光束到所需的取向。
權(quán)利要求
1.一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備，包括底座；適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)；相對(duì)于所述底座可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝所述支承平臺(tái)的樞軸部件；提供在所述底座上的傾斜電動(dòng)機(jī)，該傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)影響所述支承平臺(tái)取向的輸出軸，因此，所述輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第一軸傾斜所述支承平臺(tái)，而所述輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第二軸傾斜所述支承平臺(tái)；和一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所述傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述取向是相對(duì)于重力的俯仰和滾轉(zhuǎn)。
3.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括安裝在所述支承平臺(tái)與所述底座之間的偏置元件。
4.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述樞軸部件是萬(wàn)向支架裝置。
5.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述樞軸部件安裝在所述底座上。
6.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述傾斜電動(dòng)機(jī)是選自下列一組的電動(dòng)機(jī)，包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，脈沖電動(dòng)機(jī)，和無(wú)電刷直流電動(dòng)機(jī)。
7.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括凸輪和一對(duì)單向離合器，該離合器連接所述輸出軸到各自的所述凸輪。
8.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括可操作地連接到各自所述輸出軸的凸輪，所述凸輪嚙合所述支承平臺(tái)的底面，其中每個(gè)所述凸輪在其至少部分的外表面上是非圓形。
9.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括可操作地連接到各自一個(gè)所述輸出軸的一對(duì)凸輪，其中所述凸輪分別沿X和Y直角坐標(biāo)軸嚙合所述支承平臺(tái)。
10.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，用于控制所述傾斜電動(dòng)機(jī)閉環(huán)。
11.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，用于控制所述傾斜電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)。
12.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述輸出軸可操作地連接到各自的一對(duì)凸輪，所述凸輪嚙合所述支承平臺(tái)，因此，所述輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)所述凸輪，而所述輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)所述凸輪。
13.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述輸出軸是可操作地連接到一對(duì)蝸輪中的各自蝸輪的蝸桿。
14.一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備，包括底座；適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)；相對(duì)于所述底座可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝所述支承平臺(tái)的樞軸部件；安裝在所述底座上的傾斜電動(dòng)機(jī)，該傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)輸出軸，該輸出軸借助于各自的單向離合器可操作地連接到的一對(duì)凸輪中的各自凸輪，所述凸輪嚙合所述支承平臺(tái)，因此，所述輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)所述凸輪，而所述輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)所述凸輪，所述凸輪調(diào)整所述支承平臺(tái)的取向，和投影光束的取向；和一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所述傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
15.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，其中每個(gè)所述凸輪在其至少部分的外表面上是非圓形，所述非圓形是選自下列一組的形狀，包括橢圓形，拋物線(xiàn)形，雙曲線(xiàn)形，以及它們的組合。
16.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所述取向是俯仰和滾轉(zhuǎn)，和所述一對(duì)凸輪分別沿X和Y直角坐標(biāo)軸嚙合所述支承平臺(tái)，用于調(diào)整所述俯仰和所述滾轉(zhuǎn)。
17.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，還包括安裝在所述支承平臺(tái)與所述底座之間的偏置元件，其中所述樞軸部件是萬(wàn)向支架裝置。
18.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，還包括安裝在所述支承平臺(tái)與所述底座之間的偏置元件，其中所述樞軸部件安裝在所述底座上。
19.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所述單向離合器包括棘爪和棘輪裝置。
20.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，借助于檢測(cè)支承平臺(tái)取向的至少一個(gè)傳感器，用于控制所述傾斜電動(dòng)機(jī)閉環(huán)。
21.按照權(quán)利要求14的設(shè)備，還包括用于控制所述傾斜電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)的控制系統(tǒng)，其中所述傾斜電動(dòng)機(jī)是由多個(gè)脈沖步長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，和所述控制系統(tǒng)跟蹤所述多個(gè)脈沖步長(zhǎng)。
22.一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備，包括底座；適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)；相對(duì)于所述底座可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝所述支承平臺(tái)的樞軸部件；安裝在所述底座上的傾斜電動(dòng)機(jī)，該傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)輸出軸，該輸出軸借助于各自的單向離合器可操作地連接到一對(duì)凸輪中的各自凸輪，所述凸輪嚙合所述支承平臺(tái)，因此，所述輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)所述凸輪，而所述輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)所述凸輪，所述凸輪調(diào)整所述支承平臺(tái)的取向，和投影光束的取向；用于控制所述傾斜電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)；至少一個(gè)傾斜傳感器，用于提供代表所述支承平臺(tái)的檢測(cè)取向的電信號(hào)到操作所述傾斜電動(dòng)機(jī)閉環(huán)的所述控制系統(tǒng)；和一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所述傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
23.按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)傾斜傳感器是第一傾斜傳感器和第二傾斜傳感器，所述第一傾斜傳感器檢測(cè)所述支承平臺(tái)的俯仰，而所述第二傾斜傳感器檢測(cè)所述支承平臺(tái)的滾轉(zhuǎn)。
24.按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)傾斜傳感器是用于檢測(cè)支承平臺(tái)俯仰和滾轉(zhuǎn)的雙軸傾斜傳感器。
全文摘要
公開(kāi)一種在光束投影裝置中用于調(diào)整投影光束取向的設(shè)備。該設(shè)備包括底座，適合于設(shè)定投影光束取向的支承平臺(tái)，和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝支承平臺(tái)到底座上的樞軸部件。底座上的傾斜電動(dòng)機(jī)有一對(duì)影響支承平臺(tái)取向的輸出軸，因此，輸出軸沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第一軸傾斜該支承平臺(tái)，而輸出軸沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)僅僅沿第二軸傾斜該支承平臺(tái)。還提供一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傾斜電動(dòng)機(jī)的電源。
文檔編號(hào)G01C15/00GK1938560SQ200580009737
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者邁克爾·F·格蘭茲, 詹姆斯·N·哈耶斯, 布賴(lài)恩·C·科普 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司