JPS6059824A - エンコ−ダ - Google Patents
エンコ−ダInfo
- Publication number
- JPS6059824A JPS6059824A JP16793483A JP16793483A JPS6059824A JP S6059824 A JPS6059824 A JP S6059824A JP 16793483 A JP16793483 A JP 16793483A JP 16793483 A JP16793483 A JP 16793483A JP S6059824 A JPS6059824 A JP S6059824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- signals
- sensor array
- circuit
- lattice pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、変位位置あるいは回転角度等の絶対位置に関
連した信号を出力するアブソリュート方式のエンコーダ
に関するものである。更に詳しくは、本発明はll1I
I IIQ++の情報が周期的に配列された2種の格子
パターンを有したコード板と、2種の格子パターンに対
向設置された2組のセンサとを備えたエンコーダに関す
るものである。
連した信号を出力するアブソリュート方式のエンコーダ
に関するものである。更に詳しくは、本発明はll1I
I IIQ++の情報が周期的に配列された2種の格子
パターンを有したコード板と、2種の格子パターンに対
向設置された2組のセンサとを備えたエンコーダに関す
るものである。
従来よシ、I+1“IIQI+の情報が周期的に配列し
た格子パターンで構成式れるコードを有するコード板と
、格子パターンを検出する複数個のセンサとを備えたり
ニヤエンコーダあるいはロータリーエンコーダは公知で
ある。
た格子パターンで構成式れるコードを有するコード板と
、格子パターンを検出する複数個のセンサとを備えたり
ニヤエンコーダあるいはロータリーエンコーダは公知で
ある。
しかしながら、従来公知のエンコーダにおいては、変位
位置るるいは角度測定の最小測定限度が格子パターンの
細分化の限度によって定められ、高精度、高分解能化を
図る上で限界がめった。
位置るるいは角度測定の最小測定限度が格子パターンの
細分化の限度によって定められ、高精度、高分解能化を
図る上で限界がめった。
って、高精度、高分解能のエンコーダを実現しようとす
るものである。
るものである。
c本発明の概要〕
本発明に係る装置は、1“1““O“の情報が周期的に
配列された第1の格子パターンと、この第1の格子パタ
ーンの“1“l、 IIQI+の情報の配列ピッチとは
僅かに異なったピッチで°fil+、“0“の情報が周
期的に配列する第2の格子パターンとを有するコード板
、第1の格子パターンを検出する第1のセンサアレイ、
M2の格子パターンを検出するM2のセンサアレイ、第
1.第2のセンサアレイを駆動しこれらの各センサアレ
イから交番信号を得る駆動手段、各センサアレイからの
交番信号及び駆動手段からの基準信号をそれぞれ入力し
所定の演算を行なって絶対位置信号を出力する演算回路
で構成されている。
配列された第1の格子パターンと、この第1の格子パタ
ーンの“1“l、 IIQI+の情報の配列ピッチとは
僅かに異なったピッチで°fil+、“0“の情報が周
期的に配列する第2の格子パターンとを有するコード板
、第1の格子パターンを検出する第1のセンサアレイ、
M2の格子パターンを検出するM2のセンサアレイ、第
1.第2のセンサアレイを駆動しこれらの各センサアレ
イから交番信号を得る駆動手段、各センサアレイからの
交番信号及び駆動手段からの基準信号をそれぞれ入力し
所定の演算を行なって絶対位置信号を出力する演算回路
で構成されている。
第1図は本発明に係る装置に用いられるコード板の一例
を示す構成説明図で、0)は斜視図、(ロ)は側面図で
わる。ここでは格子パターン金光学式としたへリニアエ
ンコーダ用のものについて例示する。
を示す構成説明図で、0)は斜視図、(ロ)は側面図で
わる。ここでは格子パターン金光学式としたへリニアエ
ンコーダ用のものについて例示する。
これらの図において、コード板1には、透明。
の
不透−1゛′、“Qllの情報がピッチpで周期的に配
列する第1の格子パターン11と、同じく透明、不透明
の1Ii11 、 ++0++の情報がピッチP1とは
僅かに異なるピッチP2で周期的に配列する第2の格子
パターン12とが設けられている。この例では、長さL
の範囲に、第1の格子パターンは、“1“、“′O“の
情報がピッチp1でN個、第2の格子パターンは、+l
−l1l、 IIσ1の情報がピッチP2(Pl)P□
)でN+1個配列するものについて示す。21は第1の
センサアレイで、第1の格子パターン11に近接して設
置され、第1の格子パターンを検出する。22は第2の
センサアレイで、第2の格子パターン12に近接して設
置され、第2の格子パターンを検出する。これら第1.
第2のセンサアレイ21.22は、それぞれピッチPs
rP4で配列する複数個(この例では5個)のホトダ
イオードでイイη成されている。
列する第1の格子パターン11と、同じく透明、不透明
の1Ii11 、 ++0++の情報がピッチP1とは
僅かに異なるピッチP2で周期的に配列する第2の格子
パターン12とが設けられている。この例では、長さL
の範囲に、第1の格子パターンは、“1“、“′O“の
情報がピッチp1でN個、第2の格子パターンは、+l
−l1l、 IIσ1の情報がピッチP2(Pl)P□
)でN+1個配列するものについて示す。21は第1の
センサアレイで、第1の格子パターン11に近接して設
置され、第1の格子パターンを検出する。22は第2の
センサアレイで、第2の格子パターン12に近接して設
置され、第2の格子パターンを検出する。これら第1.
第2のセンサアレイ21.22は、それぞれピッチPs
rP4で配列する複数個(この例では5個)のホトダ
イオードでイイη成されている。
コード板1には、前面から平行光が照射され、格子パタ
ーンの透明部分を通った光(縞模様の光パターン)が各
センサアレイ21.22の受光面に照射される。どこで
、□例えばコード板jは、測定すべき変位が与“えられ
、各セン譬アレイ21.22に対して矢印a又は矢印す
方向に相対的に移動するもので、この移動に伴って、各
センサアレイ21.22上に照身jされる縞模様の光パ
ターンが移動する。
ーンの透明部分を通った光(縞模様の光パターン)が各
センサアレイ21.22の受光面に照射される。どこで
、□例えばコード板jは、測定すべき変位が与“えられ
、各セン譬アレイ21.22に対して矢印a又は矢印す
方向に相対的に移動するもので、この移動に伴って、各
センサアレイ21.22上に照身jされる縞模様の光パ
ターンが移動する。
第2図は、本発明に係る装置の電気的な接続図である。
この図において、21は第1のセンサアレイ、22は第
2のセンサアレイで、いずれも複数個のシリコンフォト
ダイオード1.2.309.が配列されて構成されてい
る。3’j−、32は第1.第2のセンサアレイ21.
22の各フォトダイオードに接続された第1.第2のス
イッチ回路、41.42は各スイッチ回路31.32の
各スイッチを一定周期で順次オンとする第1.第2のス
イッチ駆動回路である。40は各種タイミング信号を発
生するタイミング回路、51は第1のスイッチ回路31
ヲ介して得られる信号を入力し、これを増幅、フィルタ
リングし、方□形波に波形整形する第1の信号処理回路
、52は第2のスイッチ回路32を介して得られる信号
を入力し、これを増幅、フィルタリングし、方形波に波
形整形する第2の信号処理回路で、これらの各出力端か
らは、各スイッチ回路31; 32のスキャン周期に対
応した周期を有する交番信号V□、v2が得られる。
2のセンサアレイで、いずれも複数個のシリコンフォト
ダイオード1.2.309.が配列されて構成されてい
る。3’j−、32は第1.第2のセンサアレイ21.
22の各フォトダイオードに接続された第1.第2のス
イッチ回路、41.42は各スイッチ回路31.32の
各スイッチを一定周期で順次オンとする第1.第2のス
イッチ駆動回路である。40は各種タイミング信号を発
生するタイミング回路、51は第1のスイッチ回路31
ヲ介して得られる信号を入力し、これを増幅、フィルタ
リングし、方□形波に波形整形する第1の信号処理回路
、52は第2のスイッチ回路32を介して得られる信号
を入力し、これを増幅、フィルタリングし、方形波に波
形整形する第2の信号処理回路で、これらの各出力端か
らは、各スイッチ回路31; 32のスキャン周期に対
応した周期を有する交番信号V□、v2が得られる。
6は各信号処理回路51.52からの交番信号V□、v
2及びタイミング回路40からの基準交番信号v2人力
し、交番信号V□とv2の位相角の差ψい基準交番信号
v8と交番信号v1(又はv2)との位相差町とを測定
する位相測定回路、7は位相測定回路6から9個号を入
力し、所定の演算を行なって絶対変位位置に関連した信
号を得る演算回路、8は演算結果を表示する表示手段で
るる。
2及びタイミング回路40からの基準交番信号v2人力
し、交番信号V□とv2の位相角の差ψい基準交番信号
v8と交番信号v1(又はv2)との位相差町とを測定
する位相測定回路、7は位相測定回路6から9個号を入
力し、所定の演算を行なって絶対変位位置に関連した信
号を得る演算回路、8は演算結果を表示する表示手段で
るる。
この様に構成した装置の動作を、次に第3図及び第4図
の波形図を参照しながら説明する。
の波形図を参照しながら説明する。
はじめに、コード板1に設けられている第1の格子パタ
ーン11の透明スリットの数をna、第2の格子パター
ン12の透明スリットの数をnb(na+nb)とし、
コード板1が変位位置を測定しようとする例えばテーブ
ルに固定され、テーブルとともに移動するものとする。
ーン11の透明スリットの数をna、第2の格子パター
ン12の透明スリットの数をnb(na+nb)とし、
コード板1が変位位置を測定しようとする例えばテーブ
ルに固定され、テーブルとともに移動するものとする。
いま、コード板1の変位位置kXとし、各スイッチ回路
31.32を基準波信号Vs= sinωtでスキャン
させると、第1.第2の信号処理回路51.52からは
、(1)式、(2)式に示すような信号va、vbを方
形波とした信号V□p V2が得られる。
31.32を基準波信号Vs= sinωtでスキャン
させると、第1.第2の信号処理回路51.52からは
、(1)式、(2)式に示すような信号va、vbを方
形波とした信号V□p V2が得られる。
2πX
Va=VaO8in (ωt + na−r−) (i
)V =V sin (ωt + nb L ) (2
)b b。
)V =V sin (ωt + nb L ) (2
)b b。
なお、(1)式、(2)式の様な信号が得られる点につ
いては、例えば「自動化技術」第13巻第7号P49〜
P54によって公知の技術である。
いては、例えば「自動化技術」第13巻第7号P49〜
P54によって公知の技術である。
第3図は、方形波整形した信号■□+ V2 + Vs
の信号波形を示す。
の信号波形を示す。
位相測定回路6は、交番l 号V1(V、)、 V2f
f、)ノそれぞれの位相角ψ1.ψ2を測定するととも
に、V□とv2の位相角の差ψa’Th測定する。ここ
で、ψ1.ψ2及びψ3は(3)式、(4)式及び(5
)式で表わすことができる。
f、)ノそれぞれの位相角ψ1.ψ2を測定するととも
に、V□とv2の位相角の差ψa’Th測定する。ここ
で、ψ1.ψ2及びψ3は(3)式、(4)式及び(5
)式で表わすことができる。
2πx(5)
ψ1” na L
2πX
ψ2 = nb L(4)
2πX(5)
ψ3 = (na −nb) ・L
第4図は、変位位置とψ1.ψ2.ψ、の関係を示す波
形図である。なお、ここでは、na Q nb = 1
とする。
形図である。なお、ここでは、na Q nb = 1
とする。
これから明らかなように、VlとV2の位相角の差ψ6
は、絶対位置x1代表しておυ、また、ψ1又はψ2は
透明スリット間での位置を代表している。
は、絶対位置x1代表しておυ、また、ψ1又はψ2は
透明スリット間での位置を代表している。
すなわち、位相角の差ψ、ヲ、2π/ na、 (又は
2$nb)で割算したものは、(6)式に示すようにあ
る整数jと透明スリットのピッチP□(又はP2)内で
の位置Δを加えたものと等しくなる。
2$nb)で割算したものは、(6)式に示すようにあ
る整数jと透明スリットのピッチP□(又はP2)内で
の位置Δを加えたものと等しくなる。
ψa
」L j + J (6)
na
従′つて、変位位置Xは、(7)式で表すことができ、
演算回路7は、(7)式の演算を行なうことによって、
絶対位置Xを表わす信号をめることができる。
演算回路7は、(7)式の演算を行なうことによって、
絶対位置Xを表わす信号をめることができる。
この演算結果は、表示器8に表示される。
2π
X=(j・−+ψ1)2x (7)
na
ψ1〉πのときは、j−1を真値とし、ψ1〈πのとき
はjを真値とするような演算を行なえばよい。
はjを真値とするような演算を行なえばよい。
第5図〜第8図は本発明に係る装置に用いられるフード
板に形成する第11第2の格子パターン1゛0“1の情
報をN、 S、 S、 Nの着磁部を配列して形成し、
1だ、センサアレイ21 (22)として、着磁部から
の磁束を検出するホール素子アレイを用いたものである
。
板に形成する第11第2の格子パターン1゛0“1の情
報をN、 S、 S、 Nの着磁部を配列して形成し、
1だ、センサアレイ21 (22)として、着磁部から
の磁束を検出するホール素子アレイを用いたものである
。
第6図に示すものは、格子パターン11 (12) k
\導体パターンの有無で1゛″、“IQ“°?表わすよ
うにし、センサアレイ21 (22) *磁気誘導によ
る電圧信号を検出するようKしたコイルパターンとした
ものでろる。
\導体パターンの有無で1゛″、“IQ“°?表わすよ
うにし、センサアレイ21 (22) *磁気誘導によ
る電圧信号を検出するようKしたコイルパターンとした
ものでろる。
なお、第6図の例において、導体パターンを磁性体材料
とし、コイルパターンアレイによってインタフタンス変
化を検出するようにしてもよい。
とし、コイルパターンアレイによってインタフタンス変
化を検出するようにしてもよい。
第7図に示すものは、格子パターン11(12)e導電
性の平板にスリットを形成したものとし、センサアレイ
21 (22)としては平板に対向する電極アレイとし
たもので、電極アレイの静電容量変化を検出するように
している。
性の平板にスリットを形成したものとし、センサアレイ
21 (22)としては平板に対向する電極アレイとし
たもので、電極アレイの静電容量変化を検出するように
している。
第8図に示すものは、格子パターン11(12)を導電
性′d極の有無で形成し、センサアレイ21.(22)
としてはこの導電性電極に接触する接点アレイとしたも
のでるる。
性′d極の有無で形成し、センサアレイ21.(22)
としてはこの導電性電極に接触する接点アレイとしたも
のでるる。
なお、上記の実施例では、第1.第2のスイ。
子回路31.32’e同一の周波数の基準信号でスキャ
ンする場合について説明したが、第11第2のスイッチ
回路31.32を異なる周波数信号。、nωat。
ンする場合について説明したが、第11第2のスイッチ
回路31.32を異なる周波数信号。、nωat。
sfnωbtでスキャンさせるようにしてもよい。この
場合、(1)式、(2)式及び(5)式は、それぞれ(
8)式、(9)式、(至)式で表わすことができる。
場合、(1)式、(2)式及び(5)式は、それぞれ(
8)式、(9)式、(至)式で表わすことができる。
■a=VaOsin (ωa 1 t + na −−
−L−m−) (8)ψ・”1″a −a+b l t
+ (na −nb) −丁−,0また、上記の実施
例では格子パターンが直線状に配列するリニアエンコー
ダ用のものについて示したが、コード板を円板状とし、
第1.第2の格子パターンを円周に油って形成させ、ロ
ータリエンコーダ用としてもよい。この場合、絶対角度
位置を測定することができる。
−L−m−) (8)ψ・”1″a −a+b l t
+ (na −nb) −丁−,0また、上記の実施
例では格子パターンが直線状に配列するリニアエンコー
ダ用のものについて示したが、コード板を円板状とし、
第1.第2の格子パターンを円周に油って形成させ、ロ
ータリエンコーダ用としてもよい。この場合、絶対角度
位置を測定することができる。
また、上記の説明では裁1.第2のセンサアレイにおい
て、センサの配列ピッチP3+ P4と、格子パターン
の1電1旧IQI+の配列ピッチp pとの関係に1’
2 ついては特に説明してないが、とれらは、pI=p。
て、センサの配列ピッチP3+ P4と、格子パターン
の1電1旧IQI+の配列ピッチp pとの関係に1’
2 ついては特に説明してないが、とれらは、pI=p。
3
p2“P4なる関係を含めて、3個以上のセンサが配列
して構成されるものであればどのような関係でもよい。
して構成されるものであればどのような関係でもよい。
また、この第1.第2のセンサアレイとしては、本願発
明者らが先に実願昭!5B−31445号で提案したよ
うなセンサアレイを使用することもできる。
明者らが先に実願昭!5B−31445号で提案したよ
うなセンサアレイを使用することもできる。
以上説明したように、本発明は、コード板とセンサアレ
イとの間の相対的移動がない状態でも位相角の差ψ8が
絶対位置を代表し、また、(ア)式の演算を行なうこと
によってll1ll IIQI+の配列ピッチ内を内挿
するものである。従って、本発明によれば、アブソリュ
ート方式であって高精度、高分解能のエンコーダを実現
することができる。
イとの間の相対的移動がない状態でも位相角の差ψ8が
絶対位置を代表し、また、(ア)式の演算を行なうこと
によってll1ll IIQI+の配列ピッチ内を内挿
するものである。従って、本発明によれば、アブソリュ
ート方式であって高精度、高分解能のエンコーダを実現
することができる。
第1図は本発明に係る装置に用いられるコード板の一例
を示す構成説明図で、0)は斜視図、(ロ)は側面図、
第2図は本発明に係る製置の電気的接続図、第3図及び
第4図は動作を説明するための波形図、第5図〜第8図
は格子パターンとセンサアレイの他の構成例を示す説明
図でめる。 −1,コード板、11.12・・・格子パターン、21
.22・・・センサアレイ、31.32・・・スイッチ
回路、41.42・・・スイッチ駆動回路、6・・・位
相測定回路、7・・・演算回路。 21t221 元6図 ノ 21(22) 21(221
を示す構成説明図で、0)は斜視図、(ロ)は側面図、
第2図は本発明に係る製置の電気的接続図、第3図及び
第4図は動作を説明するための波形図、第5図〜第8図
は格子パターンとセンサアレイの他の構成例を示す説明
図でめる。 −1,コード板、11.12・・・格子パターン、21
.22・・・センサアレイ、31.32・・・スイッチ
回路、41.42・・・スイッチ駆動回路、6・・・位
相測定回路、7・・・演算回路。 21t221 元6図 ノ 21(22) 21(221
Claims (1)
- (1)・・1・・ IIQI+の情報が周期的に配列す
る第1の格子パターンとこの第1の格子パターンの町“
夕“Ql+の情報の配列ピッチとは僅かに異なったピッ
チで°・1′、“0“′の情報が周期的に配列する第2
の格子パターンとを有するコード板、このコード板と相
対的に移動し前記第1の格子パターン及び前記第2の格
子パターンをそれぞれ検出する第1及び第2のセンサア
レイ、とれら第11第2のセンサアレイを駆動し各セン
サアレイから交番信号を得る駆動回路手段、前記第1.
第2のセンサアレイから得られる交番信号(vl、v2
)及び前記駆動回路手段からの基準交番信号(v)を入
力しV又はVの3 .1 2 位相角ψ1又はψ2及びV□とv2の位相角の差ψa−
を測定するとともにこれらを利用して所定の演算を行な
いアブソリュート方式の位置信号を出力する回路手段を
備えたエンコーダ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16793483A JPS6059824A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16793483A JPS6059824A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | エンコ−ダ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6059824A true JPS6059824A (ja) | 1985-04-06 |
JPH0147052B2 JPH0147052B2 (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=15858762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16793483A Granted JPS6059824A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | エンコ−ダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6059824A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61111417A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-05-29 | アドリアン マーチ リミティド | 位置検出方法および装置 |
JP2005249791A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Carl Freudenberg Kg | 角度測定装置 |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP16793483A patent/JPS6059824A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61111417A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-05-29 | アドリアン マーチ リミティド | 位置検出方法および装置 |
JP2005249791A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Carl Freudenberg Kg | 角度測定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0147052B2 (ja) | 1989-10-12 |
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