[发明专利]三维空间多自由度侦测装置及其侦测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种侦测装置(detecting device)及其侦测方法，尤指一种三维空间多自由度侦测装置及其侦测方法。

背景技术

请参阅图1所示，其为现有三维空间多自由度侦测装置的示意图。由图中可知，现行的三维空间多自由度侦测装置通过一摄影机D直接撷取一物体H的影像信息，然后再通过影像处理软件进行计算，以得到该物体H于空间的位置。

由上可知，现有需要通过摄影机D撷取影像的方式来得到该物体H于空间的相关位置信息，在实际使用上，显然都具有不便与缺陷存在。

于是，本发明人有感上述缺陷的可改善之处，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察且研究，并配合学理的运用，而提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明技术方案。

发明内容

本发明提供一种三维空间多自由度侦测装置及其侦测方法。本发明通过至少两个电磁波发射源及两个感测模块的配合，以侦测出该三维空间多自由度侦测装置于空间中的两个旋转自由度(2 degrees ofrotational freedom)和三个线性自由度(3 degrees of linear freedom)，并且通过至少三个电磁波发射源及两个感测模块的配合，以侦测出该三维空间多自由度侦测装置于空间中的三个旋转自由度(3 degrees ofrotational freedom)和三个线性自由度(3 degrees of linear freedom)。

根据本发明的其中一种方案，提供一种三维空间多自由度侦测装置，其包括：一第一电磁波发射源、一第二电磁波发射源、一第一感测模块、及至少一第二感测模块。

该第一电磁波发射源用以产生一具有一第一调制信号的第一电磁波，其中该第一电磁波发射源为点光源。该第二电磁波发射源用以产生一具有一第二调制信号的第二电磁波，其中该第二电磁波发射源为点光源。该第一感测模块具有多个第一感测元件，以用于从不同空间角度同时接收从该第一电磁波发射源传来的第一电磁波及该第二电磁波发射源传来的第二电磁波所产生的不同的辐射能量。该第二感测模块具有多个第二感测元件，以用于从不同空间角度同时接收从该第一电磁波发射源传来的第一电磁波及该第二电磁波发射源传来的第二电磁波所产生的不同的辐射能量。

借此，通过该第一电磁波发射源相对于该第一感测模块的该等第一感测元件及该第二感测模块的该等第二感测元件在空间中的方向角的差异及该第一电磁波与该第二电磁波之间的调制信号的差异，以使得该等第一感测元件及该等第二感测元件分别接收到该第一电磁波发射源的该等不同的辐射能量，因此借助该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该第一电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的一第一空间方向角及一第二空间方向角，并且通过该第一电磁波发射源分别距离该第一感测模块及该第二感测模块的一第一空间距离及一第二空间距离分别与上述第一电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的第一空间方向角及第二空间方向角的运算，以得到该第一电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的第一空间坐标位置。

借此，通过该第二电磁波发射源相对于该第一感测模块的该等第一感测元件及该第二感测模块的该等第二感测元件在空间中的方向角的差异及该第一电磁波与该第二电磁波之间的调制信号的差异，以使得该等第一感测元件及该等第二感测元件分别接收到该第二电磁波发射源的该等不同的辐射能量，因此借助该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该第二电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的一第一空间方向角及一第二空间方向角，并且通过该第二电磁波发射源分别距离该第一感测模块及该第二感测模块的一第一空间距离及一第二空间距离分别与上述第二电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的第一空间方向角及第二空间方向角的运算，以得到该第二电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的第二空间坐标位置。

借此，通过该第一空间坐标位置与该第二空间坐标位置两点的联机以于空间中产生一直线向量，并且通过该直线向量于空间中的向量变化以得到该直线向量于空间中的旋转情形。

根据本发明的其中一种方案，提供一种三维空间多自由度侦测装置的侦测方法，其包括下列步骤：

(a)提供一用于产生一第一电磁波的第一电磁波发射源、一用于产生一第二电磁波的第二电磁波发射源、一具有多个第一感测元件的第一感测模块、及至少一具有多个第二感测元件的第二感测模块，其中该第一电磁波发射源及该第二电磁波发射源皆为点光源；