專利名稱：影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種驅(qū)動裝置，特別是有關(guān)于一種應(yīng)用于影象處理系統(tǒng)內(nèi)的驅(qū)動裝置，本實用新型中的驅(qū)動裝置并可應(yīng)用于如掃描器等影像處理系統(tǒng)中的移動機構(gòu)的位置控制。
隨著電子工業(yè)有進步及電子科技應(yīng)用的快速發(fā)展，電子工業(yè)已成為二十世紀(jì)中最重要的工業(yè)之一，隨著多種計算系統(tǒng)及處理系統(tǒng)效能上的提升，已有越來越多的電子產(chǎn)品，如電腦、通訊、以及各項消費性電子產(chǎn)品等，被頻繁的應(yīng)用于日常生活中。在近年來，由于處理器及電腦等產(chǎn)品在處理速度及資料儲存與交換能力上的增強，圖形處理的效能大為增加，使影像處理系統(tǒng)有更為頻繁的使用，而在影像擷取、處理、傳送、及輸出等的應(yīng)用上扮演極為重要的角色。
在如掃描器等的影像擷取裝置、或是如印表機等的影像輸出裝置之中，皆必需應(yīng)用到用以驅(qū)動各種移動機構(gòu)的驅(qū)動裝置。
參見

圖1所示，為一平臺式掃描器內(nèi)部部分構(gòu)造的示意圖，當(dāng)需擷取一文件上的影像時，將文件靜置于掃描平臺上，并使掃描組(掃描頭)10沿方向12逐一平行掃描文件上個別線條的影像，并由每一平行線的影像、組合成為整個文件的影像。在傳統(tǒng)的各種掃描器、或是其他種類的影像處理裝置中，是使用一步進馬達14來做為驅(qū)動裝置，以針對運動的位置加以控制。而步進馬達14是由驅(qū)動器或控制器16以逐步驅(qū)動的方式，產(chǎn)生所需的移動量。且由于步進馬達采用開回路驅(qū)動的方式，或以此簡化控制系統(tǒng)的復(fù)雜難度。
在影像處理的應(yīng)用中，為確保影像的質(zhì)量，必需在位置的移動及控制上有較高的精確度。然而，傳統(tǒng)使用步進馬達的應(yīng)用方式，支產(chǎn)生許多無法避免的缺點。形成影像處理效能及精度提高上的障礙。一般而言，由一步進馬達在設(shè)計及制造上的復(fù)雜性，其價格亦會較其他種類的馬達高，而在影像處理系統(tǒng)的產(chǎn)品價格競爭日益激烈的狀況下，形成產(chǎn)品競爭上的一大弱勢。
一般而言，步進馬達逐步驅(qū)動的特性，是由馬達轉(zhuǎn)子或是定子上線圈繞線設(shè)計的構(gòu)造來達成，為了達成其以一固定角度為單位、能夠逐級加以驅(qū)動的特性，其輸出的扭力會受到相當(dāng)大的限制，因此在外界摩擦力或負(fù)載和過大的情性形下，步進馬達往往會由于驅(qū)動的扭力不足而產(chǎn)生一步或多步未能帶動的‘失步’現(xiàn)象。因此，傳統(tǒng)上以步進馬達驅(qū)動的裝置皆會有失步問題的存在，尤其以一般步時馬達驅(qū)動裝置所采用的單向性、無位置反饋的控制設(shè)計而言，系統(tǒng)并無法得知在驅(qū)動時的失步現(xiàn)象。以掃描器影像擷到的過程為例，便會因失步而產(chǎn)生文件中同一位置重復(fù)掃描、或是文件結(jié)尾處剩余一部分未掃描到的情形。
此外，在步進馬達轉(zhuǎn)子或是定子線圈繞線的設(shè)計下，其每一步所移動角度的精確度亦有限制，造成有些步伐的角度較大、而有些步伐的角度較小的問題，甚至?xí)星稗D(zhuǎn)時與倒轉(zhuǎn)時步伐大小不一致的缺點，因而造成影像擷取時失真或變形等問題。而用由于這些問題是由步進馬達本身的特性使然，很難由系統(tǒng)控制的變更或是軟件上的調(diào)整加以修正。
而且由于步進馬達逐步驅(qū)動的特性，其所造成的振動及噪音問題亦較為嚴(yán)重，在系統(tǒng)運作時因振動而產(chǎn)生的干擾，往往會造成影像掃描時準(zhǔn)確度及穩(wěn)定度的降低，噪音過大的影像亦會造成產(chǎn)品穩(wěn)定度及市場競爭力的下降。
基于以上幾種原因，再加上步進馬達無法高速運動驅(qū)動的缺點，目前需要一種改良的驅(qū)動裝置，可應(yīng)用于影像處理系統(tǒng)的位置或移動控制之中，以提升影像處理時的品質(zhì)及正確性，并提供較為簡化的設(shè)計，以降低產(chǎn)品的成本。
本實用新型的目的是為提供一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，尤其是一種可應(yīng)用于影像處理系統(tǒng)的位置或移動控制用驅(qū)動裝置。
本實用新型的另一目的是為提供一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，利用直流馬達及其配合電路的設(shè)計，可解決傳統(tǒng)步進馬達驅(qū)動系統(tǒng)的失步及大小步等的問題。
本實用新型的又一目的是為提供一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，藉由反饋控制的方式，以直流馬達取代傳統(tǒng)的步進馬達，消除傳統(tǒng)驅(qū)動裝置振動及噪音等問題，并提高驅(qū)動的速度。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置至少包含一直流馬達一位置偵測裝置用以偵測該直流馬達的位置以產(chǎn)生一反饋信號；一誤差計算器接收輸入信號及該反饋信號；一控制電路接收該誤差信號以產(chǎn)生控制該直流馬達的控制信號；以及一驅(qū)動電路接收該控制信號以驅(qū)動該直流馬達。
位置偵測裝置并用以偵測該直流馬達運動的方向。
位置偵測裝置至少包含一位置編碼器及一相位解碼器。
位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼輪。
編碼輪設(shè)置于該直流馬達的輪出軸上。
位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼帶。
編碼帶設(shè)置于該直流馬達所驅(qū)動的移動機構(gòu)上。
控制電路使用相位引前控制、相位落后控制、以及正比—積分—微分控制三種控制方式其中之一。
驅(qū)動電路至少包含一脈波寬調(diào)變驅(qū)動電路。
該裝置應(yīng)用于影像處理裝置的位置控制之中。
影像處理裝置至少包含一掃描器。
一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置應(yīng)用于影像處理裝置的位置控制之中，該驅(qū)動裝置至少包含直流馬達；位置偵測裝置用以偵測該直流馬達的位置及運動的方向；該置偵測裝置至少包含一位置編碼器及一相位解碼器；誤差計算器接收輸入信號及該反饋信號；控制電路接收誤差信號以產(chǎn)生控制直流馬達的控制信號；及驅(qū)動電路接收該控制信號以驅(qū)動該直流馬達，該驅(qū)動電路至少包含一脈波寬調(diào)變驅(qū)動電路。
位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼輪。
編碼輪設(shè)置于該直流馬達的輸出軸上。
位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼帶。
編碼帶設(shè)置于直流馬達所驅(qū)動的移動機構(gòu)上。
控制電路使用相位引前控制、相位落后控制、以及正比、積分、微分控制三種控制方式其中之一。
影像處理裝置至少包含一掃描器。
本實用新型提供一種位置控制用的驅(qū)動裝置，可應(yīng)用于如掃描器等的影像處理系統(tǒng)之中，利用直流馬達及與其相配合的控制及驅(qū)動電路的設(shè)計，可解決傳統(tǒng)步進馬達的驅(qū)動裝置中，失步及大小步等的問題，并以直流馬達低成本、高轉(zhuǎn)速、及低振動的特性，消除傳統(tǒng)驅(qū)動裝置中振動及噪音等的問題，以降低產(chǎn)品的成本、并提高其市場競爭力。
以下結(jié)合附圖和具體實施方案對本實用新型做進一步的詳細(xì)說明。
圖1為平臺式掃描器內(nèi)部的部分構(gòu)造的示意圖；圖2為本實用新型的驅(qū)動裝置的系統(tǒng)方塊示意圖；圖3為本實用新型的使用編碼輪之一的示意圖；圖4為本實用新型的控制信號經(jīng)過脈波寬調(diào)變后，產(chǎn)生驅(qū)動信號的信號脈沖示意圖；圖5為本實用新型的直流驅(qū)動電路示意圖。
參見圖2所示，為本實用新型的驅(qū)動裝置的功能方塊示意圖，驅(qū)動裝置可包含直流馬達20、位置偵測裝置22、誤差計算器24、控制電路26、以及驅(qū)動電路28。直流馬達20即為一般以直流電流驅(qū)動的馬達，相較于步進馬達而言，具有低成本、高轉(zhuǎn)速、及低振動等的優(yōu)點。
位置偵測裝置22用以偵測直流馬達20的位置，以產(chǎn)生一反饋信號，位置頜測裝置22可同時感測直流馬達20因轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的位移、以及其運動的方向，在本例之中，位置偵測裝置22可包含位置編碼器22a及相位解碼器22b，位置編碼器22a用以偵測輸出端的運動以將其位置的改變編碼為位置信號，以較佳實施例而言，位置編碼器22a可包含兩個或是多個的光學(xué)偵測器、以及編碼輪，編碼輪可設(shè)置于直流馬達20的輸出軸。參見圖3所示，即為一編碼輪22a1的示意圖，編碼輪22a1上可具有透明性或反射性區(qū)域所組成的圖案，因此可藉由兩個或是更多個的光學(xué)感測器來偵測輸出軸的運動，以產(chǎn)生編碼的位置信號。
相位解碼器22b即順應(yīng)于由位置編碼器22a輸出的信號，以測得輸出軸的位置及其運動方向，本例中輸出軸的運動方向，可藉由比較分別由兩個位置不同的光學(xué)偵測器所產(chǎn)生信號的相位，即可得知輸出軸的運動方向，而產(chǎn)生所需的反饋信號，因此反饋信號即可包啟輸出軸的位置及運動方向等資訊，以提供予誤差計算器24，如圖2所示。而上述中的編碼輪22a1亦可以一編碼帶加以取代，以本例中的平臺掃描器而言，編碼帶即可設(shè)置于直流馬達所驅(qū)動的移動機構(gòu)上，例如圖一中所示的掃描模組10上。
參見圖2所示，誤差計算器24則回應(yīng)于輸出信號及由相位解碼器22b產(chǎn)生的反饋信號，以由兩者差異量的比較產(chǎn)生誤差信號，本例中的輸入信號即是由系統(tǒng)所產(chǎn)生的位置指令信號，也就是系統(tǒng)指定驅(qū)動裝置所須運動到達的位置，因此輸入信號與反饋信號間的差異，即代表預(yù)期位置與直流馬達20實際位置之間的差異。
控制電路26并回應(yīng)于由誤差計算器24所提供的誤差信號，以產(chǎn)生控制信號來控制直流馬達20，并可藉由控制電路26內(nèi)對信號處理方式的不同，實現(xiàn)不同的控制方式，例如本例中即可應(yīng)用相位引前控制、或是正比—積分—微分控制等不同的控制方式于控制電路26之中，一般而言，控制電路26及其所應(yīng)用的控制函數(shù)，可使用特定應(yīng)用集成電路加以實現(xiàn)。
驅(qū)動電路28即回應(yīng)于控制電路26所輸出的控制信號，以驅(qū)動直流馬達20，本例中驅(qū)動電路28可包含一脈波寬調(diào)變驅(qū)動電路28a及一直流驅(qū)動電路28b，以驅(qū)動直流馬達20，參見圖4所示，由控制電路26所提供的控制信號，可透過三角波的調(diào)變轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生具脈波寬變化的驅(qū)動信號OUT—P及OUT—N至直流驅(qū)動電路28b。本例中的直流驅(qū)動電路28b，可使用由四個金屬氧化場效晶體管28b1、28b2、28b3、及28b4與直流馬達20組成的電路，圖中所顯示的是NPN型的晶體管，亦視需要及設(shè)計的不同而使用其他不同型式的切換晶體管。直流驅(qū)動電路28b即可藉由驅(qū)動信號OUT—P及OUT—N的輸入，達成可控制直流馬達20雙向運動的目的。一般而言，由于金屬氧化場效晶體管或是其他的晶體管，在操作是會有切換延遲的問題，可于驅(qū)動信號OUT—P與OUT—N的上升緣及下降緣之間加入一延遲時間或死時段30，如圖4所示，以防止切換瞬間短路情形的發(fā)生。
因此，藉由上述的驅(qū)動裝置，可以反饋電路來進行對直流馬達20的驅(qū)動及控制，而使影像處理系統(tǒng)運作時的運動能有精準(zhǔn)的控制，并消除傳統(tǒng)驅(qū)動裝置失步及大小步等的問題，減低振動及噪音的問題，進一步藉由使用低成本的直流馬達及簡化的控制驅(qū)動電路，降低產(chǎn)品的成本。
權(quán)利要求1.一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于該驅(qū)動裝置至少包含一直流馬達一位置偵測裝置用以偵測該直流馬達的位置以產(chǎn)生一反饋信號；一誤差計算器接收輸入信號及該反饋信號；一控制電路接收該誤差信號以產(chǎn)生控制該直流馬達的控制信號；以及一驅(qū)動電路接收該控制信號以驅(qū)動該直流馬達。
2.如權(quán)利要求1所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的位置偵測裝置并用以偵測該直流馬達運動的方向。
3.如權(quán)利要求1所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的位置偵測裝置至少包含一位置編碼器及一相位解碼器。
4.如權(quán)利要求3所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼輪。
5.如權(quán)利要求4所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的編碼輪設(shè)置于該直流馬達的輪出軸上。
6.如權(quán)利要求3所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼帶。
7.如權(quán)利要求6所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的編碼帶設(shè)置于該直流馬達所驅(qū)動的移動機構(gòu)上。
8.如權(quán)利要求1所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的控制電路使用相位引前控制、相位落后控制、以及正比—積分—微分控制三種控制方式其中之一。
9.如權(quán)利要求1所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的驅(qū)動電路至少包含一脈波寬調(diào)變驅(qū)動電路
10.如權(quán)利要求1所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的裝置應(yīng)用于影像處理裝置的位置控制之中。
11.如權(quán)利要求1所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的影像處理裝置至少包含一掃描器。
12.一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于該驅(qū)動裝置應(yīng)用于影像處理裝置的位置控制之中，該驅(qū)動裝置至少包含直流馬達；位置偵測裝置用以偵測該直流馬達的位置及運動的方向；該置偵測裝置至少包含一位置編碼器及一相位解碼器；誤差計算器接收輸入信號及該反饋信號；控制電路接收誤差信號以產(chǎn)生控制直流馬達的控制信號；及驅(qū)動電路接收該控制信號以驅(qū)動該直流馬達，該驅(qū)動電路至少包含一脈波寬調(diào)變驅(qū)動電路；
13.如權(quán)利要求12所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼輪。
14.如權(quán)利要求13所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的編碼輪設(shè)置于該直流馬達的輸出軸上。
15.如權(quán)利要求12所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的位置編碼器至少包含至少兩個光學(xué)偵測器及一編碼帶。
16.如權(quán)利要求15所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的編碼帶設(shè)置于直流馬達所驅(qū)動的移動機構(gòu)上。
17.如權(quán)利要求12所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的控制電路使用相位引前控制、相位落后控制、以及正比、積分、微分控制三種控制方式其中之一。
18.如權(quán)利要求12所述的影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的影像處理裝置至少包含一掃描器。
專利摘要一種影像處理系統(tǒng)的驅(qū)動裝置,該驅(qū)動裝置至少包含:直流馬達:位置偵測裝置用以偵測該直流馬達的位置以產(chǎn)生一反饋信號;誤差計算器接收輸入信號及該反饋信號;控制電路接收該誤差信號以產(chǎn)生控制該直流馬達的控制信號;以及驅(qū)動電路接收該控制信號以驅(qū)動該直流馬達。本實用新型可解決傳統(tǒng)步進馬達的驅(qū)動裝置中,失步及大小步等的問題,并以直流馬達低成本、高轉(zhuǎn)速、及低振動的特性,消除傳統(tǒng)驅(qū)動裝置中振動及噪音等的問題。
文檔編號G06K9/24GK2413319SQ9921791
公開日2001年1月3日 申請日期1999年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月12日
發(fā)明者伍紹勛 申請人:力捷電腦股份有限公司