JPH0410976B2 - - Google Patents

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JPH0410976B2
JPH0410976B2 JP59143376A JP14337684A JPH0410976B2 JP H0410976 B2 JPH0410976 B2 JP H0410976B2 JP 59143376 A JP59143376 A JP 59143376A JP 14337684 A JP14337684 A JP 14337684A JP H0410976 B2 JPH0410976 B2 JP H0410976B2
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は特許請求の範囲第１項及び第２項の上
位概念による測定装置に関する。
（従来の技術） この種の測定装置では参照マークによつて発生
する電気的制御パルスは種々の方法で、例えばカ
ウンタにおける零位置の再生のために、測定の開
始時に所定の位置へ到達のため、及び妨害パルス
の測定値の監視のため並びに後続の制御装置の附
勢のために使用されることができる。
コード測定装置、即ち相異なる格子定数を備え
た複数の部分トラツクを有する参照マークなしの
測定装置では、部分トラツクと所属の走査フイー
ルドとの間の相異なる大きな距離を設けることが
公知であり、その際距離は部分トラツクの格子定
数及び照明装置の光の波長から決定される（***
国特許公開公報1548874号）。
***国特許明細書2952106にはインクリメンタ
ル長さ又は角度測定装置が記載されており、その
際測定尺上に目盛の外相異なる直線群部分を有す
る参照マークが設けられている。個々の参照マー
クは走査装置における走査フイールドによつて走
査され、その際参照マークに各走査フイールドが
付設されており、各参照マークは同一の直接群部
分を有する。この参照マークの明らかな走査のた
めに不規則の直線群部分のために測定尺と走査板
との間の距離は高々4d2／λでよく、その際ｄは
参照マークの直線目盛の狭い直線の幅であり、λ
は光の波長を表わす。
更に測定尺の規則的な周期的なインクリメンタ
ル目盛の走査のために測定尺と走査板との間に単
一の特定の距離のみが保持されるだけでよく、
種々の大きさの距離が可能である。測定尺の目盛
が平行光線によつて透過されると、測定尺の目盛
平面の後方の特定平面に測定尺の目盛で回折され
た光線の干渉によつて、測定尺の目盛の回折像が
生じ、回折像は同一格子定数の走査目盛によつて
走査されることができる。これらの平面は測定尺
の目盛の格子定数PM及び光の波長λの場合測定
尺の目盛平面から距離ｎ・PM 2／λ（ｎ＝０、１、
２……）を有する。従つて最適の電気的走査信号
は測定尺の目盛平面から走査板の目盛平面までの
距離ｎ・PM 2／λの場合に生じる（「Machine
Shop Magazine」1962年４月発行、208頁）。測
定尺と走査板との間に大きな距離があると、測定
装置は切屑等の機械的影響に敏感で、切屑は測定
尺と走査板との間の距離が小さい場合、締めつけ
及び測定尺の目盛及び走査板の損傷に通じうる。
更に測定尺及び走査板は汚れたら容易に洗浄され
る。大きな距離としたことによる第２の利点は走
査公差がこの大きい距離では度々大きく、その結
果測定尺に関する走査板の低い案内精度しか課さ
れる必要がないである。大きい距離では測定尺の
インクリメンタル目盛の走査の際に生じる周期的
走査信号も正弦信号波形を有し、その結果補間の
ための走査信号の信号周期が良好分割される。
インクリメンタル目盛の走査における測定尺と
走査板との間の非常に大きな距離の設定は中間接
続された結像光学系なしに測定尺が参照マークを
有しない測定装置でのみ可能である、そのわけは
上記のように参照マークの明白な走査のために測
定尺と走査板との間の所定の小さい距離を越える
ことは許されないからである。
（発明の課題） 本発明の課題は測定尺上に参照マークを備えた
測定装置で、参照マークの明白な走査と測定尺の
目盛の最適な走査を可能にすることである。
（課題の解決のための手段） 本発明によればこの課題は特許請求の範囲第１
項及び第２項の特徴部によつて解決される。
（発明の効果） 本発明によつて得られる利点は特に上記の種類
の測定装置で、簡単な手段によつてインクリメン
タル目盛及び参照マークの安全な走査のためのそ
の都度必要な最適の距離が選択されることがで
き、その結果測定値の補間の際に精度と分解能が
高められることにある。測定尺の目盛と走査板の
所属の走査フイールドの間の大きい距離の存在に
よつて測定尺に関する走査板の案内精度に高い要
請は課されない、そのわけはこの大きい距離では
距離公差も増大するからである。従つて参照マー
クと所属の走査フイールドとの間の所定の小さい
距離を越えることが許されないような測定装置で
も高い精度が設定される必要がなく、従つて簡単
に構成されかつ安価な測定装置が得られる。提案
された簡単な手段は外形寸法にいかなる変化もも
たらさず、その結果機械における測定装置の使用
のフレキシビリテが保持される。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に本発明の原理を説明するための電気的
インクリメンタル長さ測定装置が記載されてお
り、この装置は測定尺Ｍと走査板Ａとから成り、
かつ図示しない方法で被測定物、例えば工作機械
の機械部分と結合している。測定尺Ｍ上に線格子
（第２図）の形のインクリメンタル目盛Ｔが設け
られている。目盛は照射によつて接触なしに走査
装置Ａによつて光電的に走査される。目盛Ｔの他
に２つの参照マークR1，R2が配設されており、
参照マークは目盛Ｔに絶対的に付設されており、
それぞれ不規則の線部分を備えた線群から成り、
両参照マークR1，R2の線群部分はできる限り類
似しないようにされていなければならない。
測定方向Ｘに移動可能な走査ユニツトＡによる
目盛Ｔの走査によつて発生し、走査装置Ａにおい
て増幅されかつ矩形波に変形される走査信号S1′，
S1′はデジタル形の測定値を示す電子カウンタＺ
を制御する。目盛Ｔの格子定数PMの1/4だけずら
された走査信号S1′，S2′は走査方向の弁別に役立
つ。参照マークR1，R2で発生する参照信号RS1，
RS2は同様に走査装置Ａで増幅され、矩形波
RS1′，RS2′に変形されかつ同様にカウンタＺに
供給される。
得られた参照信号RS1，RS2によつて種々の機
能が始動される。参照信号RS1，RS2の評価によ
つて例えばインクリメンタル測定装置から不変に
零点に関する絶対的位置を示す数が各参照マーク
R1，R2に付設される場合に略絶対的測定装置が
得られる。更に特定の参照マークR1，R2は特定
の参照マークR1，R2から得られる参照信号RS1，
RS2が生じた場合にカウンタＺを値「ゼロ」にセ
ツトするため役立つ。
測定尺Ｍの走査のために装置に第３図による走
査板APが設けられている、走査板APは目盛Ｔの
走査のために目盛Ｔの格子定数PMの1/4だけずら
された２つの走査フイールドAT1，AT2を有し、
走査フイールドAT1，AT2は目盛Ｔと同一であ
り、走査フイールドAT1，AT2のための図示し
ない光電要素が付設されている。参照マークR1，
R2の走査のために走査板AP上に走査フイールド
AR1，AR2が設けられている、個々の走査フイー
ルドAR1，AR2の線群部分は所属の参照マーク
R1，R2の線群部分と同一であり、その結果参照
マークR1，R2と所属の走査フイールドAR1，
AR2の重なりの際参照信号RS1，RS2が呼び出さ
れる。参照マークR1及び走査フイールドAR1の
線部分又は参照マークR2及び走査フイールド
AR2の線部分の同一性によつて各参照マークR1，
R2に対してのみ所属する走査フイールドAR1，
AR2は大きい利用／妨害信号比をもつた参照信号
RS1，RS2を呼び出すことができる。例えば走査
フイールドAR1が所属の参照マークR2に動かさ
れると、参照信号は呼び出されない。
測定尺Ｍの周期的インクリメンタル目盛が平行
光線で透過されると、測定尺Ｍの目盛Ｔの平面の
後方の所定の平面に測定尺Ｍの目盛Ｔでの散乱さ
れた光の干渉によつて測定尺Ｍの目盛Ｔの回折像
が生ずる。この平面は測定尺ＭのピツチＴの格子
定数PM光の波長λの場合測定尺Ｍの目盛Ｔの平
面からの距離＝ｎ・PM 2／λ（ｎ＝０、１、２…
…）を有する。第４図に於いて２つの同一格子定
数の目盛の間の相対運動で生じた光変調の振幅が
対抗距離ａに関して示されている。最適の電気的
走査信号S1，S2は測定尺Ｍの目盛Ｔの平面から走
査板APの走査フイールドAT1，AT2までの平面
の距離ｎ・PM 2／λの場合にのみ生ずる。
測定尺Ｍ上の参照マークR1，R2の明白な走査
のためにその不規則な線群部分のために参照マー
クR1，R2と走査板AP上の所属の走査フイールド
AR1，AR2との間の距離は光線方向において高々
4d2／λとなり、その際ｄは参照マークR1，R2の
線部分の狭い線の幅を意味する。これに対して測
定尺Ｍの目盛Ｔの最適の走査のためにはピツチと
走査板AP上の所属の走査フイールドAT1，AT2
との間の距離は光の方向において略ｎ・PM 2／λ
（ｎ＝０、１、２……）となる。
本発明によれば測定尺のピツチと走査板AP上
の所属の走査フイールドAT1，AT2との間の光
線の最適路長及び測定尺Ｍの参照マークR1，R2
との走査板APの所属の走査フイールドAR1，
AR2の間の光線の光学的路長は位相差ｈを有し、
ｈは距離ｎ・PM 2／λと4d2／λとの間の差であ
る。
第５ａ図で位相差ｈ＝c″×1″の取得のために走
査板AP″の走査フイールドAT1″、AT2″及び走査
フイールドAR1″、AR2″は一平面内にある。光線
方向で走査フイールドAT1″、AT2″に光の方向の
層厚さ1″、屈折率c″の透明層U″が付設される。
本発明によれば第５ｂ図により測定尺M5の目
盛T5及び参照マークR1 55，R2 5が走査板AP5の所
属の走査フイールドAT1 5，AT2 5とAR1 5，AR2 5
から等しい距離（例えばｎ・PM 2／λ）を有しか
つ参照マークR1 5，R2 5の走査のための結像光学
系０が設けられている。
本発明は立の測定方法、即ち、測定尺の目盛と
走査板の走査フイールドが同一ではない場合、走
査フイールドの目盛が測定尺の目盛の二倍である
ような三格子測定方法でも特別有利に使用され
る。非平行光線によるこの種の三格子測定方法
（***国特許明細書2511350号）では比較的大きな
許容公差を有する非常に大きな距離が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理を示すインクリメンタル
測定装置の図、第２図は第１図に示す測定装置に
使用する参照マークを有する測定尺、第３図は第
１図に示す測定装置に使用する走査フイールドを
有する走査板、第４図は第１図に示す測定装置に
使用する光変調の振幅のグラフ表示、そして第５
ａ図及び第５ｂ図は本発明による測定装置の相異
なる実施例を示す図である。 図中符号、AP″……走査板、AR1″……走査フ
イールド、AR2″……走査フイールド、AT1″……
走査フイールド、AT2″……走査フイールド、
M″……測定尺、R1″……参照マーク、R2″……参
照マーク、T″……目盛、AP5……走査板、AR1 5
……走査フイールド、AR2 5……走査フイールド、
AT1 5……走査フイールド、AT2 5……走査フイー
ルド、M5……測定尺、R1 5……参照マーク、R2 5
……参照マーク、T5……目盛。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 測定尺の目盛に沿つて測定方向に設けられた
    参照マークを備え、参照マークは目盛に絶対的に
    付設されており、かつ参照マークで走査ユニツト
    と共働して再生可能な電気的パルスが発生され、
    電気的パルスは測定装置のカウンタ及び又は制御
    装置を附勢し、測定尺の目盛と参照マークとの走
    査のための走査装置に少なくとも１つの走査板を
    備え、その際光線方向において所定の距離にある
    測定尺及び走査板は相対的に移動可能である、２
    つの対象物の相対的位置の測定のための測定装置
    において、 位相差ｈ＝c″・l″を得るために、１つの平面内
    に位置する走査板AP″の走査フイールドAT1″，
    AT2″上にある光線方向の層厚さl″でかつ屈折率
    c″である透明層（U″）が配設されていることを
    特徴とする前記測定装置。 ２ 測定尺の目盛に沿つて測定方向において設け
    られている参照マークを備え、参照マークは目盛
    に絶対的に付設されており、かつ参照マークにお
    いて走査装置と共働して再生可能な電気的パルス
    が発生され、電気的パルスは測定装置のカウンタ
    及び又は制御装置を附勢し、測定尺の目盛と参照
    マークとの走査のための走査装置に少なくとも１
    つの走査板を備え、その際光線の方向において所
    定の間隔をもつている測定尺及び走査板は相対的
    に移動可能である。２つの対象物の相対的位置の
    測定のための測定装置において、それぞれ測定尺
    M5の目盛T5及び参照マークR1 5，R2 5は走査板
    AP5の所属の走査フイールドAT1 5，AT2 5又は
    AR1 5，AR2 5から等しい距離を有しそして参照マ
    ークR1 5，R2 5を走査フイールドAR1 5，AR2 5上に
    結像させるための結像光学系（Ｏ）が設けられて
    いることを特徴とする前記測定装置。
JP59143376A 1983-07-16 1984-07-12 測定装置 Granted JPS6039501A (ja)

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