JP6400345B2 - 光学式エンコーダ及び光学式エンコーダにおける原点信号生成方法 - Google Patents
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Description
原点検出パターンと変位検出パターンとを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、前記光源によって前記原点検出パターンに光が照射されることにより前記原点検出パターンから出射された光を受光するとともに前記スケールの測長方向に並列して配置された第1受光素子及び第2受光素子と、前記変位検出パターンを通過した光から主信号を検出する主信号検出手段と、を有する検出ヘッドと、
を備える光学式エンコーダにおける原点信号生成方法であって、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第1受光素子の受光量に基づいて第1出力信号を生成し、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第2受光素子の受光量に基づいて第2出力信号を生成し、
前記主信号の位相が第1基準位相のときに前記第1及び第2出力信号のレベルが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第1振幅調整を行い、
前記主信号の位相が第2基準位相のときに前記第1及び第2出力信号のレベルが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第2振幅調整を行い、
前記第1振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルが等しくなるタイミングを始点とし、前記第2振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルが等しくなるタイミングを終点とする原点信号を出力する。
前記第1振幅調整では、前記主信号の位相が前記第1基準位相になるときに前記第2出力信号とレベルが等しくなるように、前記第1出力信号の振幅を調整することにより第3出力信号を生成し、
前記第2振幅調整では、前記主信号の位相が前記第2基準位相になるときに前記第1出力信号とレベルが等しくなるように、前記第2出力信号の振幅を調整することにより第4出力信号を生成し、
前記第2出力信号のレベルと前記第3出力信号のレベルが等しくなるタイミングを始点とし、前記第1出力信号のレベルと前記第4出力信号のレベルが等しくなるタイミングを終点とする前記原点信号を出力する
ことが好ましい。
前記光学式エンコーダは、前記スケールの測長方向に並んで配置された複数の前記原点検出パターンのそれぞれに対応する、前記測長方向に並んで配置された複数対の前記第1及び前記第2受光素子を備え、
複数の前記第1受光素子から出力された信号を足し合わせて前記第1出力信号を生成し、複数の前記第2受光素子のから出力された信号を足し合わせて前記第2出力信号を生成する
ことが好ましい。
前記第1及び前記第2受光素子を有する第1受光素子列と、
前記第1及び前記第2受光素子を有する第2受光素子列と、を備え、
前記第1受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号と前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号とに対して前記第1振幅調整を行い、
前記第2受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号と前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号とに対して前記第2振幅調整を行う
ことが好ましい。
前記第2受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号は、前記第1受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号に対して、所定時間遅延し、
前記第2受光素子列の前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号は、前記第1受光素子列の前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号に対して、前記所定時間遅延する、
ことが好ましい。
前記第2受光素子列の前記第1受光素子と、前記第1受光素子列の前記第1受光素子とは、前記スケールの測長方向にオフセットして配置され、
前記第2受光素子列の前記第1受光素子と、前記第1受光素子列の前記第1受光素子とは、前記スケールの測長方向にオフセットして配置される、
ことが好ましい。
前記第1及び前記第2受光素子列を有し、前記スケールの測長方向とは直交する方向に並んで配置される受光領域を複数備え、
前記複数の受光領域のそれぞれの前記第1受光素子列から出力される前記第1出力信号が加算された信号と、前記複数の受光領域のそれぞれの前記第1受光素子列から出力される前記第2出力信号が加算された信号と、に前記第1振幅調整を行い、
前記複数の受光領域のそれぞれの前記第2受光素子列から出力される前記第1出力信号が加算された信号と、前記複数の受光領域のそれぞれの前記第2受光素子列から出力される前記第2出力信号が加算された信号と、に前記第2振幅調整を行う、
ことが好ましい。
前記第1出力信号にゲインを与えることにより前記第3出力信号を生成し、
前記第2出力信号にゲインを与えることにより前記第4出力信号を生成する
ことが好ましい。
前記第1出力信号を縮小することにより第3出力信号を生成し、
前記第2出力信号を縮小することにより第4出力信号を生成する
ことが好ましい。
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させて、前記第2出力信号と前記第3出力信号のレベルが等しくなる第1タイミング及び前記第1出力信号と前記第4出力信号のレベルが等しくなる第2タイミングを検出し、
前記主信号の位相が第1基準位相になるときの前記第3出力信号の値に対する前記第2出力信号の値の比を前記第3出力信号に乗じることにより、前記第3出力信号を補正し、
前記主信号の位相が第2基準位相になるときの前記第4出力信号の値に対する前記第1出力信号の値の比を前記第4出力信号に乗じることにより、前記第4出力信号を補正し、
補正後の前記第3出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなる補正後の第1タイミングを算出し、
補正後の前記第4出力信号のレベルと前記第1出力信号のレベルが等しくなる補正後の第2タイミングを算出し、
前記補正後の第1タイミングを始点とし、前記補正後の第2タイミングを終点とする原点信号を出力する
ことが好ましい。
原点検出パターンと変位検出パターンを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、前記光源によって前記原点検出パターンに光が照射されることにより前記原点検出パターンから出射された光を受光するとともに前記スケールの測長方向に並列して配置された第1受光素子及び第2受光素子と、前記変位検出パターンを通過した光から主信号を検出する主信号検出手段と、を有する検出ヘッドと、
前記第1受光素子及び前記第2受光素子の出力に基づいて原点信号を生成する原点信号生成手段と、を備え、
前記原点信号生成手段は、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第1受光素子の受光量に基づいて第1出力信号を生成し、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第2受光素子の受光量に基づいて第2出力信号を生成し、
前記主信号の位相が第1基準位相のときに前記第1及び第2出力信号のレベルが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第1振幅調整を行い、
前記主信号の位相が第2基準位相のときに前記第1及び第2出力信号のレベルが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第2振幅調整を行い、
前記第1振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルが等しくなるタイミングを始点とし、前記第2振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルが等しくなるタイミングを終点とする原点信号を出力する。
以下、図1〜図10を参照して本発明の実施の形態1に係る光学式エンコーダについて説明する。
まず、図6に示すように、第1受光素子34が原点検出パターン22を読み取り、第1出力信号V1の読み取り波形が生じる。同時に、原点信号処理部42は第1出力信号V1にゲインを与えて第3出力信号V3を生成し、第3出力信号V3の読み取り波形が生じる。また、第1出力信号V1が立ち上がると同時に、信号Z2はHIGHになる。
図9に示すように、原点信号生成部4は、検出ヘッド3をスケール2上で移動させるときの第1受光素子34の受光量に基づいて第1出力信号V1を生成する(ST101)。そして、図8に示すように、原点信号生成部4は、検出ヘッド3をスケール2上で移動させるときの第2受光素子35の受光量に基づいて第2出力信号V2を生成する(ST102)。
次に、図8に示すように、原点信号生成部4のマイコン42は、第2出力信号V2のレベルが第1出力信号V1のレベルより大きくなった後、最初にA相信号の位相が225°になるタイミングT1(第1基準位相)のときに第2出力信号V2とレベルが合うように、第3出力信号V3を生成するときに第1出力信号V1に与えるゲインAを算出する(ST103)。そして、原点信号生成部4は、第1出力信号V1にゲインAを与えて縮小することにより第3出力信号V3を生成する(ST104)。
次に、図9に示すように、原点信号生成部4は、A相信号の位相がタイミングT2(第2基準位相)のときに第1出力信号V1とレベルが合うように、第4出力信号V4を生成するときに第2出力信号V2に与えるゲインBを算出する(ST105)。タイミングT2は、A相信号の位相がタイミングT1から360°進んで225°になるときをいう。そして、原点信号生成部4は、第2出力信号V2にゲインBを与えて縮小することにより第4出力信号V4を生成する(ST106)。
次に、実施の形態2に係る光学式エンコーダ3000について説明する。図11は、光学式エンコーダ3000の構成を模式的に示す斜視図である。光学式エンコーダ3000は、光学式エンコーダ1のスケール2及び原点信号発生装置40を、それぞれスケール8及び原点信号発生装置300に置換した構成を有する。
図13は、実施の形態3にかかる原点信号発生装置100が組み込まれた光学式エンコーダの例である光学式エンコーダ1000の構成を模式的に示す斜視図である。光学式エンコーダ1000は、原点信号発生装置100、光源31、及びスケール5を有する。
次に、実施の形態4にかかる原点信号発生装置200について説明する。原点信号発生装置200は、原点信号発生装置100の変形例であり、測定装置などの位置決めに用いられるインクリメント型光学式エンコーダの原点位置の決定に用いられるものである。原点信号発生装置200は、原点信号発生装置100の原点検出用受光部13を原点検出用受光部14に置換した構成を有する。図17は、実施の形態4にかかる原点検出用受光部14の構成を模式的に示す上面図である。
Claims (11)
- 原点検出パターンと変位検出パターンとを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、前記光源によって前記原点検出パターンに光が照射されることにより前記原点検出パターンから出射された光を受光するとともに前記スケールの測長方向に並列して配置された第1受光素子及び第2受光素子と、前記変位検出パターンを通過した光から主信号を検出する主信号検出手段と、を有する検出ヘッドと、
を備える光学式エンコーダにおける原点信号生成方法であって、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第1受光素子の受光量に基づいて第1出力信号を生成し、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第2受光素子の受光量に基づいて第2出力信号を生成し、
前記主信号の位相が第1基準位相のときに前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第1振幅調整を行い、
前記主信号の位相が第2基準位相のときに前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第2振幅調整を行い、
前記第1振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるタイミングを始点とし、前記第2振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるタイミングを終点とする原点信号を出力する
原点信号生成方法。 - 前記光学式エンコーダは、前記スケールの測長方向に並んで配置された複数の前記原点検出パターンのそれぞれに対応する、前記測長方向に並んで配置された複数対の前記第1及び前記第2受光素子を備え、
複数の前記第1受光素子から出力された信号を足し合わせて前記第1出力信号を生成し、複数の前記第2受光素子から出力された信号を足し合わせて前記第2出力信号を生成する
請求項1に記載の原点信号生成方法。 - 前記第1及び前記第2受光素子を有する第1受光素子列と、
前記第1及び前記第2受光素子を有する第2受光素子列と、を備え、
前記第1受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号と前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号とに対して前記第1振幅調整を行い、
前記第2受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号と前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号とに対して前記第2振幅調整を行う、
請求項1又は2に記載の原点信号生成方法。 - 前記第2受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号は、前記第1受光素子列の前記第1受光素子が出力する前記第1出力信号に対して、所定時間遅延し、
前記第2受光素子列の前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号は、前記第1受光素子列の前記第2受光素子が出力する前記第2出力信号に対して、前記所定時間遅延する、
請求項3に記載の原点信号生成方法。 - 前記第2受光素子列の前記第1受光素子と、前記第1受光素子列の前記第1受光素子とは、前記スケールの測長方向にオフセットして配置され、
前記第2受光素子列の前記第2受光素子と、前記第1受光素子列の前記第2受光素子とは、前記スケールの測長方向にオフセットして配置される、
請求項4に記載の原点信号生成方法。 - 前記第1及び前記第2受光素子列を有し、前記スケールの測長方向とは直交する方向に並んで配置される受光領域を複数備え、
前記複数の受光領域のそれぞれの前記第1受光素子列から出力される前記第1出力信号が加算された信号と、前記複数の受光領域のそれぞれの前記第1受光素子列から出力される前記第2出力信号が加算された信号と、に前記第1振幅調整を行い、
前記複数の受光領域のそれぞれの前記第2受光素子列から出力される前記第1出力信号が加算された信号と、前記複数の受光領域のそれぞれの前記第2受光素子列から出力される前記第2出力信号が加算された信号と、に前記第2振幅調整を行う、
請求項3〜5のいずれか一項に記載の原点信号生成方法。 - 前記第1振幅調整では、前記主信号の位相が前記第1基準位相になるときに前記第2出力信号とレベルが等しくなるように、前記第1出力信号の振幅を調整することにより第3出力信号を生成し、
前記第2振幅調整では、前記主信号の位相が前記第2基準位相になるときに前記第1出力信号とレベルが等しくなるように、前記第2出力信号の振幅を調整することにより第4出力信号を生成し、
前記第2出力信号のレベルと前記第3出力信号のレベルが等しくなるタイミングを始点とし、前記第1出力信号のレベルと前記第4出力信号のレベルが等しくなるタイミングを終点とする前記原点信号を出力する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の原点信号生成方法。 - 請求項7に記載の原点信号生成方法であって、
前記第1出力信号にゲインを与えることにより前記第3出力信号を生成し、
前記第2出力信号にゲインを与えることにより前記第4出力信号を生成する
ことを特徴とする原点信号生成方法。 - 請求項7又は8に記載の原点信号生成方法であって、
前記第1出力信号を縮小することにより第3出力信号を生成し、
前記第2出力信号を縮小することにより第4出力信号を生成する
ことを特徴とする原点信号生成方法。 - 請求項7〜9のいずれか一項に記載の原点信号生成方法であって、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させて、前記第2出力信号と前記第3出力信号のレベルが等しくなる第1タイミング及び前記第1出力信号と前記第4出力信号のレベルが等しくなる第2タイミングを検出し、
前記主信号の位相が第1基準位相になるときの前記第3出力信号の値に対する前記第2出力信号の値の比を前記第3出力信号に乗じることにより、前記第3出力信号を補正し、
前記主信号の位相が第2基準位相になるときの前記第4出力信号の値に対する前記第1出力信号の値の比を前記第4出力信号に乗じることにより、前記第4出力信号を補正し、
補正後の前記第3出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなる補正後の第1タイミングを算出し、
補正後の前記第4出力信号のレベルと前記第1出力信号のレベルが等しくなる補正後の第2タイミングを算出し、
前記補正後の第1タイミングを始点とし、前記補正後の第2タイミングを終点とする原点信号を出力する
ことを特徴とする原点信号生成方法。 - 原点検出パターンと変位検出パターンを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、前記光源によって前記原点検出パターンに光が照射されることにより前記原点検出パターンから出射された光を受光するとともに前記スケールの測長方向に並列して配置された第1受光素子及び第2受光素子と、前記変位検出パターンを通過した光から主信号を検出する主信号検出手段と、を有する検出ヘッドと、
前記第1受光素子及び前記第2受光素子の出力に基づいて原点信号を生成する原点信号生成手段と、を備え、
前記原点信号生成手段は、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第1受光素子の受光量に基づいて第1出力信号を生成し、
前記検出ヘッドを前記スケールに沿って移動させるときの前記第2受光素子の受光量に基づいて第2出力信号を生成し、
前記主信号の位相が第1基準位相のときに前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第1振幅調整を行い、
前記主信号の位相が第2基準位相のときに前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるように、前記第1出力信号又は前記第2出力信号の振幅を調整する第2振幅調整を行い、
前記第1振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるタイミングを始点とし、前記第2振幅調整が行われた前記第1出力信号のレベルと前記第2出力信号のレベルとが等しくなるタイミングを終点とする原点信号を出力する
光学式エンコーダ。
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