CN109571463B - 编码器、机器人和打印机 - Google Patents

Abstract

一种编码器、机器人和打印机，能够提高检测精度。编码器的特征在于，具备：基部；标度部，设置为能够相对于所述基部相对移动或相对转动，并且具有彼此不同的3个以上标记；拍摄元件，配置于所述基部，对所述标记进行拍摄；以及推断部，从3个以上基准图像中选择并使用至少一个基准图像来对所述拍摄元件的拍摄图像进行模板匹配，从而检测所述标记的位置，并推断所述标度部相对于所述基部的移动状态或转动状态，所述推断部基于在先进行的模板匹配的结果，预测在在后进行的模板匹配中应当使用的基准图像，并使用所预测的基准图像进行所述在后进行的模板匹配。

Description

编码器、机器人和打印机

技术领域

本发明涉及编码器、机器人和打印机。

背景技术

作为编码器的一种通常已知有光学式的旋转编码器(例如参照专利文献1)。旋转编码器在例如具备具有能够转动的关节部的机器人臂的机器人中，检测关节部的旋转角度、旋转位置、转数、转速等旋转状态。该检测结果在例如关节部的驱动控制中使用。

例如，记载于专利文献1的编码器通过拍摄元件读取形成有灰度符号等数值图案和条形的图案的条码板，根据读获取到的数值图案和条状的图案来检测位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-187118号公报

在记载于专利文献1的编码器中，为了实现高的检测精度，必须将高精度的图案形成于条码板、设置条码板时的定位需要极高的精度。因此，在记载于专利文献1的编码器中，实际上，存在难以实现高的检测精度的问题。

本发明的目的在于，提供检测精度高且处理速度高的编码器，另外，提供具备编码器的机器人和打印机。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题中的至少一部分而作出的，可以作为以下的应用例或方式而实现。

根据本应用例的编码器，其特征在于，具备：基部；标度部，设置为能够相对于所述基部相对移动或相对转动，并且具有彼此不同的3个以上标记；拍摄元件，配置于所述基部，对所述标记进行拍摄；以及推断部，通过从3个以上基准图像中选择并使用至少一个基准图像来对所述拍摄元件的拍摄图像进行模板匹配，从而检测所述标记的位置，并推断所述标度部相对于所述基部的移动状态或转动状态，所述推断部在连续进行的2次模板匹配中，基于在先进行的模板匹配的结果，预测在在后进行的模板匹配中应当使用的基准图像。

根据这样的编码器，通过使用模板匹配，即使不使用高精度的标记，也能够高精度地推断标度部相对于基部的移动状态或转动状态，其结果是，能够提高检测精度。另外，通过预测在在后的模板匹配中应当使用的基准图像，从而在从在先的模板匹配切换为在后的模板匹配时，无需循环地从多个基准图像探索在在后的模板匹配中应当使用的基准图像，能够提高处理速度，其结果是，容易保证提高上述的那样的检测精度的效果。

在本应用例的编码器中，优选为，所述标度部能够相对于所述基部相对地转动。

由此，能够实现旋转编码器。

在本应用例的编码器中，优选为，所述编码器还具备存储所述3个以上基准图像的存储部。

由此，能够选择存储于存储部的合适的基准图像来进行模板匹配。

在本应用例的编码器中，优选为，所述推断部在所述拍摄图像的一部分区域设定探索区域，并在所述探索区域内进行所述模板匹配。

由此，能够减少在模板匹配中使用的探索区域的像素数，并且缩短与模板匹配相关的计算时间。因此，在标度部的移动或转动快的情况下，也能够进行高精度的检测。另外，即使因配置在拍摄元件和标记之间的透镜的像差，拍摄元件的拍摄图像的外周部分的失真、模糊变大，通过使用这样的失真、模糊小的区域作为探索区域，能够降低检测精度的下降。

在本应用例的编码器中，优选为，当在所述在先进行的模板匹配中检测到的所述标记的位置位于所述探索区域内时，所述推断部预测在所述在后进行的模板匹配中使用的基准图像。

由此，能够顺畅地进行从在先的模板匹配转移到在后的模板匹配。

在本应用例的编码器中，优选为，所述推断部对所述探索区域同时使用多个基准图像来进行模板匹配。

由此，能够提高检测精度。

在本应用例的编码器中，优选为，所述推断部在所述在先进行的模板匹配之前，对所述拍摄图像依次使用所述3个以上基准图像来求出所述拍摄图像与各基准图像的最大相关值，并基于该最大相关值从所述3个以上基准图像中选择至少一个基准图像。

由此，在进行模板匹配之前，能够确定在模板匹配中使用的基准图像。

根据本应用例的机器人，其特征在于，具备：第一部件；第二部件，能够相对于所述第一部件转动；以及本应用例的编码器，所述编码器检测所述第二部件相对于所述第一部件的转动状态。

根据这样的机器人，编码器的检测精度高，因此能够使用编码器的检测结果来进行机器人的高精度的工作控制。

根据本应用例的打印机，其特征在于，具备本应用例的编码器。

根据这样的打印机，编码器的检测精度高，因此能够使用编码器的检测结果来进行打印机的高精度的工作控制。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的机器人的侧视图。

图2是表示图1所示的机器人所具备的编码器的剖视图。

图3是用于说明图2所示的编码器所具备的标度部的图。

图4是放大表示基于抖动法的点图案的照片。

图5是放大表示与图4所示的情况相比点的密度小的基于抖动法的点图案的照片。

图6是用于说明图2所示的编码器具备的拍摄元件的拍摄图像的图。

图7是用于说明在设定于图6所示的拍摄图像内的探索区域中的模板匹配的图。

图8是表示模板匹配时相关值与成为最大或最小的状态相比错开了1个像素的状态的图。

图9是表示模板匹配时相关值为最大或最小的状态的图。

图10是表示模板匹配时与相关值成为最大或最小的状态相比向与图8所示的状态相反一侧错开了1个像素的状态的图。

图11是用于说明具有图3所示的标度部的多个标记的图。

图12是表示通过模板匹配检测图11所示的多个标记中的1个标记的状态的图。

图13是用于说明在接着图12所示的模板匹配(在先的模板匹配)在后的模板匹配中使用的基准图像的预测的图。

图14是表示在在先的模板匹配中使用的基准图像的确定方法的流程图。

图15是表示在第一实施方式中在后的模板匹配中使用的基准图像的确定方法(预测方法)的流程图。

图16是表示在本发明的第二实施方式的编码器中，通过模板匹配检测多个标记中的2个标记的状态的图。

图17是用于说明在接着图15所示的模板匹配(在先的模板匹配)之后预测在在后的模板匹配中使用的基准图像的图。

图18是表示在第二实施方式中在在后的模板匹配中使用的基准图像的确定方法(预测方法)的流程图。

图19是表示本发明的第三实施方式的机器人的立体图。

图20是表示本发明的打印机的实施方式的概略结构的图。

附图标记说明：

1：编码器；2：标度部；3：检测部；5：推断部；6：存储部；10：机器人；10C：机器人；20：点；21：标记；21A：标记图像；21B：标记图像；21X：标记图像；21i：标记；21i-1：标记；21i-2：标记；31：拍摄元件；32：光学系统；51：图像识别电路；110：基台(第一部件、基部)；111：第一电机；112：第一减速器；114：支承部件；115：轴承；120：第一臂(第二部件)；121：臂主体部；122：轴部；130：第二臂；140：作业头部；141：花键轴；150：末端执行器；160：部；200：机器人臂；210：基台(第一部件；基部)；220：第一臂(第二部件)；230：第二臂；240：第三臂；250：第四臂；260：第五臂；270：第六臂；1000：打印机；1007：激光扫描装置；1102：送出部；1103：处理部；1104：卷绕部；1111：旋转轴；1115：头单元；1120：送出轴；1121：从动辊；1130：压纸鼓；1130s：鼓轴；1131：从动辊；1132：从动辊；1133：从动辊；1134：从动辊；1140：卷取轴；1141：从动辊；1151：记录头；1161：第一UV光源；1162：第二UV光源；1401：激光振荡器；1402：驱动装置；1403：第一透镜；1406：驱动装置；1407：第一反射镜；1408：驱动装置；1409：第二反射镜；A：角度；B：角度；BX：视野尺寸；C1：圆弧；C2：圆弧；Ci：最大相关值；Ds：输送方向；G：拍摄图像；J1：第一轴；J2：第二轴；J3：轴；LA：激光；LY：中心线；O1：第一转动轴；O2：第二转动轴；O3：第三转动轴；O4：第四转动轴；O5：第五转动轴；O6：第六转动轴；P0：原点像素；PE：结束像素；PS：开始坐标；R1：第一区域；R2：第二区域；RI：拍摄区域；RS：探索区域；RU：有效视野区域；Ra：范围；S：片材；S11：步骤；S12：步骤；S13：步骤；S14：步骤；S15：步骤；S16：步骤；S17：步骤；S18：步骤；S21：步骤；S22：步骤；S23：步骤；S24：步骤；S31：步骤；S32：步骤；S33：步骤；S34：步骤；S35：步骤；S36：步骤；Sc：输送路径；Se：传感器TA：基准图像；i：基准图像；i-1：基准图像；θ：转动角度；θA0：转动角度；r：距离。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的编码器、机器人和打印机进行详细说明。

1.机器人

＜第一实施方式＞

图1是表示本发明的第一实施方式的机器人的侧视图。需要说明的是，以下为便于说明，将图1中的上侧称作“上”，下侧称作“下”。另外，将图1中的基台一侧称作“基端侧”，将其相反一侧(末端执行器一侧)称作“前端侧”。另外，将图1中的上下方向称作“铅直方向”，将左右方向称作“水平方向”。

图1所示的机器人10为所谓的水平多关节机器人(标量机器人(scalar robot))，可以在制造例如精密机器等的制造工序等中使用，进行精密机器、部件等的把持、输送等。

如图1所示，机器人10具有基台110、第一臂120、第二臂130、作业头部140、末端执行器150和布线引导部160。以下，依次简单地说明机器人10的各部分。

基台110例如通过螺钉等固定到未图示的地面。在基台110的上端部连结有第一臂120。第一臂120能够相对于基台110绕沿铅直方向的第一轴J1转动。

在基台110内设置有产生使第一臂120转动的驱动力的第一电机111和使第一电机111的驱动力减弱的第一减速器112。第一减速器112的输入轴与第一电机111的旋转轴连结，第一减速器112的输出轴与第一臂120连结。因此，当第一电机111进行驱动，其驱动力经由第一减速器112向第一臂120传递时，第一臂120相对于基台110绕第一轴J1在水平面内转动。

另外，在基台110和第一臂120设有作为检测第一臂120相对于基台110的转动状态的第一编码器的编码器1。

在第一臂120的前端部连结有第二臂130。第二臂130能够相对于第一臂120绕沿着铅直方向的第二轴J2转动。虽然未图示，但在第二臂130内设置有产生使第二臂130转动的驱动力的第二电机和使第二电机的驱动力减弱的第二减速器。并且，第二电机的驱动力经由第二减速器向第一臂120传递，由此第二臂130相对于第一臂120绕第二轴J2在水平面内转动。另外，虽然未图示，但在第二电机中设有检测第二臂130相对于第一臂120的转动状态的第二编码器。

在第二臂130的前端部配置有作业头部140。作业头部140具有被插入到与第二臂130的前端部同轴地配置的花键螺母和滚珠丝杠螺母(都未图示)的花键轴141。花键轴141能够相对于第二臂130绕其轴旋转，并且，能够在上下方向上移动(升降)。

在第二臂130内，虽然未图示，但配置有旋转电机和升降电机。旋转电机的驱动力通过未图示的驱动力传递机构被传递到花键螺母，当使花键螺母正向或反向旋转时，花键轴141绕沿着铅直方向的轴J3正向或反向旋转。另外，虽然未图示，但旋转电机中设有检测花键轴141相对于第二臂130的转动状态的第三编码器。

另一方面，升降电机的驱动力通过未图示的驱动力传递机构传递到滚珠丝杠螺母，当使滚珠丝杠螺母正向或反向旋转，花键轴141上下移动。升降电机中设有检测花键轴141相对于第二臂130的移动量的第四编码器。

在花键轴141的前端部(下端部)连结有末端执行器150。作为末端执行器150不受特别限制，例如，可以例举出把持被输送物的部件、对被加工物进行加工的部件等。

配置在第二臂130内的与各电子部件(例如，第二电机、旋转电机、升降电机、第一～第四编码器等)连接的多个布线通过将第二臂130和基台110连结的管状的布线引导部160内而被引导至基台110内。进一步地，相关的多个布线收纳在基台110内，由此和与第一电机111和编码器1连接的布线一起设置在基台110的外部，并被引导统一控制机器人10的未图示的控制装置。

以上，简单地说明了机器人10的结构。该机器人10具备：作为第一部件的基台110、作为相对于基台110能够转动地设置的第二部件的第一臂120以及编码器1，编码器1检测第一臂120相对于基台110的转动状态。根据这样的机器人10，如后所述，编码器1的检测精度较高，因此能够使用编码器1的检测结果来进行机器人10的高精度的工作控制。

(编码器)

以下，对编码器1进行详细说明。需要说明的是，以下以将编码器1组装于机器人10的情况为例进行说明。

图2是表示图1所示的机器人所具备的编码器的剖视图。图3是用于说明图2所示的编码器所具备的标度部的图。图4是放大表示基于抖动法的点图案的照片。图5是放大表示与图4所示的情况相比点的密度小的基于抖动法的点图案的照片。需要说明的是，在除了图4、图5的各图中，为了便于说明，适当地缩小各部分的尺寸，图示的结构不一定与实际的尺寸一致，另外，对各部分的图示适当简化。

如图2所示，上述的机器人10的基台110具有支承第一电机111和第一减速器112的支承部件114，并容纳第一电机111和第一减速器112。第一臂120以能够绕第一轴J1转动的方式设置于这样的基台110。

第一臂120具有沿水平方向延伸的臂主体部121、和从臂主体部121向下方突出的轴部122，臂主体部121和轴部122彼此连接。并且，轴部122经由轴承115而能够绕第一轴J1转动地被支承于基台110，并且与第一减速器112的输出轴连接。另外，第一减速器112的输入轴与第一电机111的旋转轴1111连接。

这里，基台110为被施加了基于基台110的自重、基台110所支承的其它质量的负荷的结构体。同样地，第一臂120也为被施加了第一臂120的自重、第一臂120所支承的其它质量的负荷的结构体。作为这样的基台110和第一臂120的构成材料都不受特别限定，例如可以例举为金属材料。

在本实施方式中，基台110和第一臂120的外表面构成机器人10的外表面的一部分。需要说明的是，可以在基台110和第一臂120的外表面上安装有罩、冲击吸收部件等外装部件。

在这样的相对地转动的基台110和第一臂120上设有检测这些部件的转动状态的编码器1。

编码器1具有：标度部2，设置于第一臂120；检测部3，设置于基台110，对标度部2进行检测；推断部5，基于检测部3的检测结果推断基台110与第一臂120的相对转动状态；以及存储部6，与推断部5电连接。

标度部2设置在臂主体部121的与基台110对置的部分，即，位于臂主体部121的下表面且包围轴部122的部分。如图3所示，该标度部2具有在不同于第一轴J1的位置绕着第一轴J1配置的不规则的图案。这里，标度部2设置在第一臂120的表面。由此，无需将用于设置标度部2的部件与基台110和第一臂120分开设置。因此，能够减少部件个数。需要说明的是，标度部2不限于直接设置在第一臂120的表面的情况，例如可以设置在贴附在第一臂120的表面的片状的部件，还可以设置为与第一臂120一起转动的板状的部件。即，设有标度部2的部件(转动部)只要是与第一臂120一起相对于基台110绕第一轴J1转动即可。

如图3所示，标度部2(不规则的图案)由能够被拍摄元件31拍摄的多个点20(图案)不规则地配置而构成。这里，“不规则的图案”是指在整个标度部2绕第一轴J1所需的角度范围(在本实施方式中，第一臂120能够相对于基台110转动的角度范围)转动时，在拍摄元件31所拍摄的后述的拍摄图像G内的预定区域(例如，后述的有效视野区域RU或者探索区域RS)，以对应于后述的基准图像TA的大小，相同的图案(推断部5无法识别的图案)不出现2次以上的情况。因此，能够将标度部2的彼此位置不同的多个部分中的每一个作为用于识别标度部2在周向上的位置的标记21而使用。这样，标度部2可以说具有能够识别在标度部2在周向上的彼此不同的位置的彼此不同的多个标记21。需要说明的是，在图3中，图示了多个标记21沿以第一轴J1为中心的圆周排列的情况。另外，图3所示的标记21的位置、大小和数量只是一个例子，并不限定于此。

这样的标度部2(图案)例如能够使用喷墨打印机(印刷装置的一例)来形成。在此情况下，使用通过调整点20的密度来表现颜色深浅或灰阶的方法、即调频加网法(Frequency Modulation Screening)输出使用抖动法处理过的灰度图像，由此能够得到图4或者图5所示的那样的图案，并能够将其用于标度部2。图4表示将多个点20较密地配置时的图案的一例。

图5是表示将多个点20较疏地配置时的图案的一例。当得到这样的图案时，可以单独地使用调频加网法，也可以使用对调频加网法组合有其它方法(例如，通过调整点的大小来表现颜色深浅或者灰阶的方法、即调幅加网法)而得到的方法(例如，混合加网法(HybridScreening))。

另外，标度部2的图案绕第一轴J1连续地配置，因此后述的推断部5生成基准图像(模板)时，转动方向(周向)上的位置的限制变少、自由度变高。另外，在拍摄图像G的Y轴方向上，除有效视野区域RU之外的区域也配置标度部2的图案，因此即使不高精度地进行标度部2(图案)相对于第一臂120的定位，也能够生成基准图像(模板)，该转动状态的推断成为可能。

需要说明的是，标度部2也可以沿周向使颜色深浅逐渐变化。即，多个点20的密度可以(配置密度)绕着第一轴J1(转动轴)而变化。另外，标度部2的点20(图案)的颜色不受特别限定，可以为任何颜色，但也可以优选为与标度部2的点20以外的部分的颜色不同的颜色，更加优选为黑色或者暗色。由此，能够提高拍摄元件31的拍摄图像的对比度，其结果，能够提高检测精度。

另外，标度部2的点20(图案)的形状在图示中为圆形，但不限于此，例如，也可以为例如椭圆形、四边形、异形。另外，标度部2的图案不限于由上述的多个点20构成的图案那样的点图案(图样的重复)，例如也可以是由直线状的线构成的图案、由曲线状的线构成的图案、由点、直线状的线和曲线状的线中的至少两者组合而构成的图案或者这些图案的反转图案等。

进一步地，标度部2的图案只要是能够被后述的拍摄元件31拍摄的图案即可，不限于使用上述的印刷装置且由染料、颜料等墨水形成的图案，例如可以是凹凸形状的图案、形成于自然物的图案等。作为凹凸形状的图案，例如可以是基于蚀刻、切削、喷珠、喷砂、锉刀等的加工面的粗糙表面或者不平引起的凹凸、纸、布(无纺布、纺布)等表面的纤维引起的凹凸、涂膜表面的凹凸等。另外，作为形成于自然物的图案，例如可以例举出树木的纹理等。另外，例如，若利用混入了黑色的玻璃珠的透明涂料形成涂膜，则能够得到使黑色的多个玻璃珠不规则地配置而成的涂膜，也可以在标度部2中使用这样的涂膜的多个玻璃珠作为不规则的图案。

另外，标度部2的标记21不限于使用上述的不规则的图案，例如，可以使用数字，也可以使用罗马字、阿拉伯数字、汉字等文字，也可以使用文字以外的记号、符号、标号、徽章、图案、一维条形码、QR编码(注册商标)等。

图2所示的检测部3具有设置于基台110内的拍摄元件31和设置于基台110所具有的开口的光学系统32，拍摄元件31经由光学系统32拍摄标度部2在周向上的一部分(图3所示的拍摄区域RI)。需要说明的是，可以根据需要设置对拍摄元件31的拍摄区域RI进行照明的光源。

作为拍摄元件31，例如可以例举出CCD(Charge Coupled Devices：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等。这样的拍摄元件31将所拍摄的图像转换为每个像素的电信号并进行输出。拍摄元件31能够应用二维拍摄元件(区域图像传感器)或者一维拍摄元件(行式图像传感器)。一维拍摄元件优选为像素的排列沿与臂的回转圆接触的方向配置。使用二维拍摄元件的情况能够获取信息量多的二维图像，易于提高后述的模板匹配的标记21的检测精度。其结果是，能够高精度地检测第一臂120的转动状态。在使用一维拍摄元件的情况下，由于提高图像获取周期即所谓的帧速率，因此可以提高检测频度，在高速工作时是有利的。

光学系统32是配置在标度部2和拍摄元件31之间的成像光学系统。该光学系统32优选为至少物体侧(标度部2侧)为远心。由此，即使改变标度部2和拍摄元件31之间的距离，也能够降低至拍摄元件31的成像倍率的变化，其结果是，能够降低编码器1的检测精度的下降。特别地，在光学系统32为两侧远心的情况下，即使改变光学系统32所具有的透镜和拍摄元件31之间的距离，也能够降低至拍摄元件31的成像倍率的变化。因此，具有使光学系统32的组装变得容易的优点。

这里，如图3所示，拍摄元件31的拍摄区域RI以在第一臂120的下表面与标度部2在周向上的一部分重合的方式设定。由此，拍摄元件31能够拍摄位于拍摄区域RI内的标记21。因此，通过读取位于拍摄区域RI的标记21，能够获知第一臂120的转动状态。

图2所示的推断部5基于检测部3的检测结果推断基台110与第一臂120的相对转动状态。作为该转动状态，例如可以列举出转动角度、转动速度、转动方向等。

特别地，推断部5具有图像识别电路51，图像识别电路51对拍摄元件31的拍摄图像(拍摄图像数据)使用基准图像(基准图像数据)进行模板匹配，由此对标记21进行图像识别，推断部5使用该图像识别电路51的识别结果推断基台110与第一臂120的相对转动状态。

这里，推断部5构成为能够基于摄元件31的拍摄图像内的标记21的图像的位置，更精确地推断基台110与第一臂120的相对的转动角度(以下，也简称为“第一臂120的转动角度”)。另外，推断部5构成为能够基于检测到标记21的时间间隔求出转动速度、基于所检测的标记21的种类的顺序推断转动方向。并且，推断部5输出对应于上述的推断结果的信号，即对应于基台110与第一臂120的转动状态的信号。该信号例如被输入到未图示的控制装置，并用于机器人10的工作的控制。

另外，推断部5还具有截取拍摄元件31的拍摄图像的一部分而生成基准图像(模板)的功能。该基准图像的生成在推断基台110与第一臂120的相对转动状态之前，或者根据需要适时地针对每个基台110与第一臂120的相对转动状态进行。并且，生成的基准图像与每个基台110和第一臂120的相对转动状态对应地存储于存储部6。并且，推断部5使用存储于存储部6的基准图像(模板)进行模板匹配。需要说明的是，关于模板匹配和使用了模板匹配的转动状态的推断，在后文进行详细叙述。

这样的推断部5例如能够使用ASIC(application specific integratedcircuit：专用集成电路)或者FPGA(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)等而构成。这样，通过使用ASIC或者FPGA而对推断部5进行硬件化，能够实现推断部5的高处理速度化、小型化和低成本化。需要说明的是，推断部5例如可以构成为包括CPU(CentralProcessing Unit)等处理器、ROM(Read only memory)、RAM(Random Access Memory)等存储器。在此情况下，通过由处理器适当地执行存储于存储器的程序，从而能够实现上述的功能。另外，推断部5的至少一部分可以编入上述的控制装置。

在存储部6中，针对每个基台110与第一臂120的相对转动状态，上述的基准图像(基准图像数据)和关于与其对应的拍摄图像内的坐标(后述的基准像素的坐标)的信息、以及关于第一臂120的转动角度的信息(角度信息)一起被存储。作为这样的存储部6，可以使用非易失性存储器和易失性存储器中的任一方，但从能够保持即使不供给电力也存储信息的状态，并且实现省电化的观点出发，优选为使用非易失性存储器。需要说明的是，存储部6可以与上述的推断部5一体地构成。

(模板匹配和使用模板匹配的转动状态的推断)

以下，对推断部5的模板匹配以及使用该模板匹配的转动状态的推断。需要说明的是，以下以推断转动角度作为转动状态的情况为代表进行说明。

－基准图像的获取－

在编码器1中，在使用模板匹配推断第一臂120相对于基台110的转动状态之前，获取在该模板匹配中使用的基准图像。该基准图像的获取在在先的模板匹配之前只进行一次即可，但之后也可以根据需要适时地进行。在此情况下，可以将在模板匹配中使用的基准图像更新为新获取的基准图像。

当获取基准图像时，使第一臂120相对于基台110绕第一轴J1适当地转动，利用拍摄元件31对多个标记21按照每个标记21进行拍摄。并且，通过对得到的各拍摄图像进行修整，生成每个标记21的基准图像。生成的基准图像与其像素坐标信息和角度信息一起相关联地存储于存储部6。以下，基于图6详细说明这一点。

图6是用于说明图2所示的编码器所具备的拍摄元件的拍摄图像的图。

当第一臂120相对于基台110绕第一轴转动时，例如如图6所示，作为照在拍摄元件31的拍摄图像G内的标记21的图像的标记图像21A在拍摄图像G内沿圆弧C1、C2移动。这里，圆弧C1是标记图像21A的图6中下端随着第一臂120相对于基台110的转动所描绘的轨迹，圆弧C2是图像21A的图6中上端随着第一臂120相对于基台110的转动所描绘的轨迹。另外，图6表示在图3所示的拍摄区域RI内包括3个标记21的情况，与此对应地，在图6所示的拍摄图像G中，除了标记图像21A，还包括相对于标记图像21A位于周向上一侧的标记图像21B和位于另一侧的标记图像21X。

这里，拍摄元件31拍摄得到的拍摄图像G为与拍摄区域RI对应的形状，形成为具有沿X轴方向延伸的2个边和沿Y轴方向延伸的2个边的矩形。另外，拍摄图像G的沿X轴方向延伸的2个边，尽可能地沿圆弧C1、C2配置。另外，拍摄图像G具有在X轴方向和Y轴方向上行列状排列的多个像素。这里，像素的位置通过由表示在X轴方向上的像素的位置的“X”和表示Y轴方向上的像素的位置的“Y”表示的像素坐标系(X，Y)来表示。另外，将拍摄图像G的除去外周部的中央区域设为有效视野区域RU，有效视野区域RU的图中左上端的像素被设定为像素坐标系(X，Y)的原点像素(0，0)。

例如，在生成与标记图像21A对应的基准图像TA时，使第一臂120相对于基台110适当转动，使标记图像21A位于有效视野区域RU内的预定位置(在图示中设定于X轴方向上的中央的中心线LY上)。这里，通过测量等事前获取标记图像21A位于该预定位置时的、第一臂120相对于基台110的转动角度θA0。

通过对这样的拍摄图像G在成为包含标记图像21A的所需最小限度范围的矩形的像素范围进行修整，由此得到基准图像TA(标记21的检测用的模板)。所得到的基准图像TA存储于存储部6。此时，基准图像TA与关于上述的转动角度θA0的角度信息和关于基准图像TA的像素范围中的基准像素(在图示中左上端的像素)的像素坐标、即基准像素坐标(XA0，YA0)的像素信息一起相关联地进行存储。即，基准图像TA、角度信息和像素坐标信息成为在模板匹配中使用的一个模板集。

－使用模板匹配的转动状态的推断－

接着，基于图9至图12对使用以上述方式生成的基准图像TA的模板匹配进行说明。

图7是用于说明在设定于图6所示的拍摄图像内的探索区域中的模板匹配的图。图8是表示模板匹配时相关值与成为最大或者最小的状态相比错开了1个像素的状态的图。图9是表示模板匹配时相关值成为最大或最小的状态的图。图10是表示模板匹配时与相关值成为最大或最小的状态相比向与图8所示的状态相反一侧错开了1个像素的状态的图。

如图7所示，当在有效视野区域RU内存在标记图像21A时，使用基准图像TA对有效视野区域RU的图像进行模板匹配。在本实施方式中，将有效视野区域RU整个区域设为探索区域RS，将基准图像TA与探索区域RS重合，并且一边使基准图像TA相对于探索区域RS逐个像素地错开，一边算出探索区域RS和基准图像TA的重合部分的相关值。这里，基准图像TA将其基准像素的像素坐标从开始坐标PS(原点像素P0)起到结束像素PE为止逐个像素地移动，并对于探索区域RS整个区域的像素，探索区域RS和基准图像TA的重合部分的相关值针对基准图像TA的基准像素的每个像素坐标而被算出。并且，所算出的相关值作为拍摄图像数据与基准图像数据的相关值数据而与基准图像TA的基准像素的像素坐标建立关联地存储于存储部6。

接着，从存储于存储部6的每个像素坐标的多个相关值中选择成为最大值的相关值，并且将成为所选择的相关值的基准图像TA的像素坐标(XA1，YA1)确定为标记图像21A的像素坐标。这样，能够检测到拍摄图像G内的标记图像21A的位置。

这里，在求出标记图像21A的像素坐标时，优选使用亚像素推断法。如图8至图10所示，在相关值成为最大的附近，基准图像TA与标记图像21A重合。图9所示的状态与图8、图10所示的状态(从图9所示的状态错开了1像素的状态)相比相关值较大，且相关值变得最大。但是，如图9所示的状态那样，在基准图像TA与标记图像21A不完全一致而错开重合的情况下，若将图9所示的状态判断为标记图像21A的像素位置，则其错位成为误差。该错位最大时则成为视野尺寸BX。即，在不使用亚像素推断法的情况下，视野尺寸BX成为最小的分辨率(精度)。与此相对，若使用亚像素推断法，则可以利用抛物线等(也可以是等角直线)拟合每个视野尺寸BX的相关值，并能够对这些相关值之间(像素间距之间)进行内插(近似)。因此，能够更高精度地求出标记图像21A的像素坐标。需要说明的是，在上述的说明中，以相关值成为最大的像素坐标成为标记图像21A的像素位置的情况为例进行说明，但也可以以使相关值成为最小的像素坐标成为标记图像21A的像素位置的方式进行模板匹配。

这样，推断部5在作为拍摄图像G的一部分区域的有效视野区域RU中设定为探索区域RS，并在探索区域RS内进行模板匹配。由此，能够减少用于模板匹配的探索区域RS中的像素个数，并且缩短与模板匹配相关的计算时间。因此，即使在绕第一臂120的第一轴J1的角速度大的情况下，也能够进行高精度的检测。另外，即使由于配置在拍摄元件31和标记21之间的光学系统32的像差而导致拍摄图像G的外周部分的失真、模糊变大，能够通过使用这样的失真、模糊小的区域作为探索区域RS，从而降低检测精度的下降。需要说明的是，也可以使用拍摄图像G的整个区域来进行基准图像TA的生成和模板匹配，在此情况下，优选为根据需要进行考虑了像差的校正。

在本实施方式中，由于拍摄区域RI与第一轴J1之间的距离足够长，在拍摄图像G内，圆弧C1、C2能够分别近似于大致直线。因此，在拍摄图像G内，能够认为标记图像21A的移动方向与X轴方向一致。

于是，图7所示的标记图像21A位于相对于在基准像素坐标(XA0，YA0)的基准图像TA在X轴方向上错开了像素数(XA1－XA0)的位置。因此，将拍摄区域RI的中心和第一轴J1之间的距离设为r、将对应于拍摄元件31的1像素的拍摄区域RI上的区域在X轴方向上的宽度(每个拍摄元件31的1像素的视野尺寸)设为W，则第一臂120相对于基台110的转动角度θ可以使用下述公式(1)求出。

(公式1)

在该公式(1)中，(XA1－XA0)×W相当于对应于基准图像TA的基准像素坐标(XA0，YA0)的实际位置和对应于上述的相关值成为最大值的基准图像TA的像素坐标(XA1，YA1)的实际位置之间的距离。另外，2rπ相当于第一臂120相对于基台110旋转360°时的标记21的轨迹的长度(圆周的长度)。需要说明的是，如上所述，θA0是标记图像21A位于预定位置时的、第一臂120相对于基台110的转动角度。另外，转动角度θ是第一臂120相对于基台110从基准状态(0°)起转动的角度。

对于其它标记21也同样地进行以上的模板匹配和使用该模板匹配的转动角度θ的计算。这里，在任意的转动角度θ，在有效视野区域RU内完整地反映至少1个标记21，并且以能够模板匹配的方式加载与各标记21对应的基准图像。由此，能够防止产生无法进行模板匹配的角度范围。

在上述的图6中，以在任意的转动角度θ在有效视野区域RU内完整地反映1个标记21的方式，构成标记21和有效视野区域RU，但优选为以在任意的转动角度θ在有效视野区域RU内完整地反映多个标记21的方式，构成标记21和有效视野区域RU。在此情况下，以在任意的转动角度θ能够对反映在有效视野区域RU内的多个标记21进行模板匹配的方式使用与彼此相邻的2个以上的标记21对应的2个以上的基准图像来进行模板匹配。此时，该2个以上的基准图像彼此部分重叠。

即，拍摄元件31优选为对成为模板匹配的对象的多个标记21中至少2个标记21的整体进行拍摄。由此，即使拍摄元件31所拍摄的2个标记21中的一个标记21由于污染等无法正确地读取，也能够读取另一个标记21来进行检测。因此，具有易于保证高精度的检测精度的优点。这样，优选为推断部5相对于探索区域RS同时地使用多个基准图像而进行模板匹配。由此，能够提高检测精度。需要说明的是，对于使用多个基准图像的模板匹配，在第二实施方式中详细描述。

－基准图像的确定－

图11是用于说明图3所示的标度部所具有的多个标记的图。图12是表示通过模板匹配检测图11所示的多个标记中的1个标记的状态的图。图13是用于说明在接着图12所示的模板匹配(在先的模板匹配)在后的模板匹配中使用的基准图像的预测的图。图14是表示在在先的模板匹配中使用的基准图像的确定方法的流程图。图15是表示在第一实施方式中在后的模板匹配中使用的基准图像的确定方法(预测方法)的流程图。需要说明的是，在图11中，图示了标度部2的图案，但在图12和图13中，为了便于说明，省略标度部2的图案的图示。

如图11所示，在标度部2设定有沿其转动方向排列的多个标记21。在图11中，表示从第i-2起到第i+2为止的5个标记21i-2～21i+2显示在拍摄图像G的状态。需要说明的是，i为对各标记21按照其排列顺序依次标注的编号，在将设定于标度部2的标记21的个数设为n个(n为3以上的整数)时，为1以上且n以下的整数。

如图12所示，在拍摄图像G中设定上述的探索区域RS。该探索区域RS被设定为始终完整地反映1个标记21。在图示中，标记21i在探索区域RS中反映，推断部5使用与标记21i对应的基准图像(以下，也称作“基准图像i”)来如上所述那样进行模板匹配，从而检测标记21i的位置。并且，推断部5基于该检测到的位置来以上述方式那样推断转动状态。

这里，当使标度部2转动时，伴随着该转动，标记21i在探索区域RS内向标度部2的转动方向(图12中左右方向)移动。此时，推断部5一边使基准图像i追随标记21i的移动，一边进行模板匹配(以下，也称作“在先的模板匹配”)，从而逐个检测标记21i的位置。

这样的标记21i的位置的检测在标记21i反映在探索区域RS内是可能的。随着标度部2的转动，当标记21i不反映在探索区域RS内时，变为在探索区域RS内反映与标记21i邻接的标记21i-1或者21i+1。因此，当标记21i不反映在探索区域RS内时，则推断部5使用与标记21i-1对应的基准图像(以下，也称作“基准图像i-1”)或与标记21i+1对应的基准图像(以下，也称作“基准图像i+1”)来进行模板匹配(以下，也称作“在后的模板匹配”)，从而检测标记21i-1或者21i+1的位置。

这里，推断部5基于在先的模板匹配的结果(标记21i的检测位置)，预测在在后的模板匹配中使用的基准图像。更具体地来说，相对于探索区域RS在标记21i的移动方向上的一侧(图12中右侧)邻接地设定第一区域R1(第一检测区域)，在另一侧(图12中左侧)邻接地设定第二区域R2(第二检测区域)。并且，如图13所示，当标记21i到达第二区域R2时，换言之，当标记21i的图中左侧端离开探索区域RS时，推断部5预测为在在后的模板匹配中使用的基准图像为与标记21i+1对应的基准图像。另一方面，虽然未图示，但当标记21i到达第一区域R1时，换言之，当标记21i的图中右侧端离开探索区域RS时，推断部5预测为在在后的模板匹配中使用的基准图像为与标记21i-1对应的基准图像。

通过这样预测在在后的模板匹配中使用的基准图像，在在后的模板匹配中，能够提前地进行标记21i+1或者21i-1的位置的检测。因此，能够降低不进行标记21的位置的检测的空白状态产生的情况，其结果，能够提高检测精度。

与此相对，在不进行上述的那样的在在后的模板匹配中使用的基准图像的预测的情况下，当标记21i不反映在探索区域RS内时，需要依次循环使用与n个标记21对应的基准图像来进行模板匹配，并选择相关值最高的基准图像。因此，会导致推断部5中的模板匹配所需的计算量变多，其结果，不进行标记21的位置的检测的空白状态的时间变长，存在使检测精度下降的可能性。

需要说明的是，在图12和图13中，虽然第一区域R1和第二区域R2分别没有与探索区域RS重合，但只要之前的标记21在到达第一区域R1或者第二区域时使接下来的标记21完整地反映在探索区域RS内即可，也可以设定为第一区域R1和第二区域R2中的至少一部分部分别与探索区域RS重合。

以下，基于图14和图15对推断部5确定基准图像的流程进行说明。

图14是表示在在先的模板匹配中使用的基准图像的确定方法的流程图。图15是表示第一实施方式中在在后的模板匹配中使用的基准图像的确定方法(预测方法)的流程图。

在在先的模板匹配中，首先，如图14所示，i设定为1(步骤S31)。并且，进行使用基准图像i(最初为i＝1)的探索区域RS内的探索，最大相关值Ci与编号i相关联地存储于存储部6(步骤S32)。之后，判断编号i是否等于N(步骤S33)，在不相等的情况下(步骤S33中的否)，将i+1设定为i(步骤S34)，并转至上述的步骤S32。由此，从基准图像i(i＝1)到基准图像i(i＝N)的最大相关值Ci(C1～CN)与编号i(1～N)相关联地存储于存储部6。

在编号i等于N的情况下(步骤S33中的是)，根据存储于存储部6的信息求出从基准图像i(i＝1)到基准图像i(i＝N)的最大相关值Ci(C1～CN)中的成为最大的最大相关值Ci的编号i(步骤S35)，确定基准图像i(步骤S36)。

如上所述，推断部5在在先进行的模板匹配之前，对拍摄图像G依次使用N个(3个以上)的基准图像，求出拍摄图像G与各基准图像的最大相关值Ci，基于其最大相关值从N个(3个以上)基准图像选择至少一个基准图像。由此，能够在初始状态(在开始模板匹配之前)，确定在模板匹配中使用的基准图像i。在确定这样的基准图像i后，由于在探索区域RS内反映的标记21i为清楚的状态，因此通过以下的流程进行基准图像的预测。

首先，如图15所示，通过使用基准图像i的模板匹配检测标记21i的位置(步骤S11)。之后，基于其检测的位置计算作为标度部2的转动角度的角度A(步骤S12)。并且，输出作为该计算结果的角度A(步骤S13)。

接着，判断追随着标记21i的基准图像i是否到达第二区域R2(步骤S14)。并且，在基准图像i到达第二区域R2的情况下(步骤S14中的是)，将i+1设定为i(步骤S15)。即，在此情况下，预测为在在后的模板匹配中使用的基准图像为与标记21i+1对应的基准图像i+1。之后，判断是否存在结束指示(步骤S18)，在没有结束指示的情况下(步骤S18中的否)，转至上述的步骤S11，进行使用了基准图像i+1的在后的模板匹配。

另一方面，在追随着标记21i的基准图像i未到达第二区域R2的情况下(步骤S14中的否)，判断追随着标记21i的基准图像i是否到达第一区域R1(步骤S16)。并且，在基准图像i到达第一区域R1的情况下(步骤S16中的是)，将i-1设定为i(步骤S17)。即，在此情况下，预测为在在后的模板匹配中使用的基准图像为与标记21i-1对应的基准图像i-1。之后，判断是否存在结束指示(步骤S18)，在没有结束指示的情况下(步骤S18中的否)，转至上述的步骤S11，并进行使用基准图像i-1的在后的模板匹配。

另外，在追随着标记21i的基准图像i既未到达第一区域R1也未到达第二区域R2的情况下(步骤S14中的否、步骤S16中的否)，反复进行上述的步骤S11～S13直到基准图像i到达第一区域R1或第二区域R2，或者直至具有结束指示。

如上所述，编码器1具备：基台110，作为基部；标度部2，能够相对于基台110转动地设置，并且具有彼此不同的3个以上的标记21；拍摄元件31，配置于基台110并对标记21进行拍摄；以及推断部5，通过从3个以上的基准图像中选择并使用至少一个基准图像，对拍摄元件31的拍摄图像进行模板匹配，由此检测标记21的位置，推断标度部2相对于基台110的转动状态。并且，推断部5基于在先的模板匹配的结果，预测应当在在后的模板匹配中使用的基准图像，并且使用该预测的基准图像来进行在后的模板匹配。

根据这样的编码器1，通过使用模板匹配，即使不使用高精度的标记21也能够高精度地推断标度部2相对于基台110的转动状态，其结果，能够提高检测精度。另外，通过预测在在后的模板匹配中应当使用的基准图像，当从在先的模板匹配切换为在后的模板匹配时，无需从多个基准图像循环地探索在在后的模板匹配应当使用的的基准图像，能够提高处理速度，其结果，易于保证提高上述的检测精度的效果。

这里，标度部2能够相对于基台110(基部)相对地转动。由此，能够实现作为旋转编码器的编码器1。

另外，如上所述，编码器1具备存储3个以上的基准图像的存储部6。由此，能够选择存储于存储部6的合适的基准图像来进行模板匹配。

进一步地，推断部5在连续进行的2次模板匹配中，当在在先进行的模板匹配中检测到的标记21的位置位于探索区域RS内时，预测在在后进行的模板匹配中使用的基准图像。由此，能够顺畅地从在先进行的模板匹配向在后进行的模板匹配的转换。

＜第二实施方式＞

图16是表示在本发明的第二实施方式的编码器中，通过模板匹配检测多个标记中的2个标记的状态的图。图17是用于说明在接着图15所示的模板匹配(在先的模板匹配)之后预测在在后的模板匹配中使用的基准图像的图。图18是表示在第二实施方式中在在后的模板匹配中使用的基准图像的确定方法(预测方法)的流程图。

以下，对第二实施方式进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项则省略其说明。

本实施方式除了探索区域的設定范围和基准图像的预测方法不同以外，其余与上述的第一实施方式相同。

在本实施方式中，如图16所示，该探索区域RS设定为始终完整地反映2个标记21。在图示中，标记21i-1、21i反映在探索区域RS，推断部5使用与标记21i-1、21i对应的基准图像来进行如上所述的模板匹配，分别检测标记21i-1、21i的位置。并且，推断部5基于该检测到的位置来如上所述那样推断转动状态。这样，通过基于2个标记21i-1、21i的检测位置求出转动状态(例如转动角度)，能够提高转动状态的检测精度。

如图17所示，当标记21i-1到达第二区域R2时，换言之，当标记21i-1的图中左侧端离开探索区域RS时，推断部5预测为在在后进行的模板匹配中使用的基准图像为与标记21i+1对应的基准图像。另一方面，虽然未图示，但当标记21i到达第一区域R1时，换言之，当标记21i的图中右侧端离开探索区域RS时，推断部5预测为在在后进行的模板匹配中使用的基准图像为与标记21i-2对应的基准图像。

以下，基于图18对推断部5预测基准图像的流程进行说明。需要说明的是，在在先的模板匹配中使用的基准图像的确定方法可以使用与上述的第一实施方式相同的方法。并且，在确定基准图像i后，由于反映在探索区域RS内的标记21i-1、21i为清楚的状态，因此进行通过以下的流程进行基准图像的预测。

首先，如图18所示，与上述的第一实施方式同样地，依次执行步骤S11、S12。之后，通过使用基准图像i-1的模板匹配来检测标记21i-1的位置(步骤S21)，并基于该检测的位置计算作为标度部2的转动角度的角度B(步骤S22)。并且，输出作为该计算结果的角度B(步骤S23)。

接着，判断追随着标记21i-1的基准图像i-1是否到达第二区域R2(步骤S14)。并且，在基准图像i-1到达第二区域R2的情况下(步骤S24的是)，将i+1设定为i(步骤S15)。即，在此情况下，在在后的模板匹配中使用的基准图像预测为与标记21i、21i+1对应的基准图像i、i+1。之后，判断是否具有结束指示(步骤S18)，并且在不具有结束指示的情况下(步骤S18中的否)，转至上述的步骤S11，进行使用基准图像i、i+1的在后的模板匹配。

另一方面，在追随着标记21i-1的基准图像i-1没有到达第二区域R2的情况下(步骤S24中的否)，判断追随着标记21i的基准图像i是否到达第一区域R1(步骤S16)。并且，在基准图像i到达第一区域R1的情况下(步骤S16的是)，将i-1被设定为i(步骤S17)。即，在此情况下，在在后的模板匹配中使用的基准图像预测为与标记21i-1、21i-2对应的基准图像i-1、i-2。之后，判断是否具有结束指示(步骤S18)，并在不具有结束指示的情况下(步骤S18中的否)，转至上述的步骤S11，进行使用基准图像i-1、i-2的在后的模板匹配。

另外，在追随着标记21i-1的基准图像i-1没有到达第一区域R1(步骤S24中的否)、且追随着标记21i的基准图像i没有到达第二区域R2的情况下(步骤S16中的否)，反复进行上述的步骤S11～S13，直至追随着标记21i-1的基准图像i-1到达第一区域R1，或直至追随着标记21i的基准图像i到达第二区域R2，或直至具有结束指示。

根据以上说明的第二实施方式，也能够起到与上述的第一实施方式同样的效果。

＜第三实施方式＞

图19是表示本发明的第三实施方式的机器人的立体图。需要说明的是，以下将机器人10C的基台210一侧称作“基端侧”，将末端执行器一侧称作“前端侧”。

以下，对第三实施方式进行说明，但以与上述的实施方式的不同点为中心进行说明，对于同样的事项则省略其说明。

图19所示的机器人10C为垂直多关节(6轴)机器人。该机器人10C具有基台210和机器人臂200，机器人臂200具备第一臂220、第二臂230、第三臂240、第四臂250、第五臂260和第六臂270，这些臂从基端侧向前端侧以所列顺序连接。虽然未图示，但在第六臂270的前端部能够拆装地安装有把持例如精密机器、部件等的手柄等末端执行器。另外，虽然未图示，但机器人10C具备对机器人10C的各部分的工作进行控制的个人电脑(PC)等机器人控制装置(控制部)。

这里，基台210例如被固定于地面、墙壁或者天花板等。第一臂220能够相对于基台210绕第一转动轴O1转动。第二臂230能够相对于第一臂220绕与第一转动轴O1正交的第二转动轴O2转动。第三臂240能够相对于第二臂230绕与第二转动轴O2平行的第三转动轴O3转动。第四臂250能够相对于第三臂240绕与第三转动轴O3正交的第四转动轴O4转动。第五臂260能够相对于第四臂250绕与第四转动轴O4正交的第五转动轴O5转动。第六臂270能够相对于第五臂260绕与第五转动轴O5正交的第六转动轴O6转动。需要说明的是，对于第一转动轴O1～第六转动轴O6，“正交”也包括2个轴的夹角在90°±5°的范围内偏离的情况，另外，“平行”也包括2个轴中的一个相对于另一个在±5°的范围内倾斜的情况。

另外，虽然未图示，但在基台210和第一臂220～第六臂270的各连结部(关节)设有具有电机和减速器的驱动源。这里，在使第一臂220相对于基台210转动的驱动源设有编码器1。该编码器1的检测结果例如被输入到未图示的机器人控制装置，并在使第一臂220相对于基台210转动的驱动源的驱动控制中使用。另外，虽然未图示，但也能够在其它关节部设有编码器，作为该编码器可以使用编码器1。

如上所述，机器人10C具备：作为第一部件的基台210；作为第二部件的第一臂220，设置为能够相对于基台210转动；以及上述的第一实施方式或第二实施方式中的编码器1，编码器1检测第一臂220相对于基台210的转动状态。根据这样的机器人10C，由于编码器1的检测精度高，因此能够使用编码器1的检测结果来进行机器人10C的高精度的工作控制。

以上，对编码器1检测第一臂220相对于基台210的转动状态的情况进行了说明，但也可以以检测其它臂的转动状态的方式使编码器1设置在其它关节部。在此情况下，将相对于关节部位于一侧的臂作为第一部件，将位于另一侧的臂作为第二部件即可。

2.打印机

图20是表示本发明的打印机的实施方式的概略结构的图。

图20所示的打印机1000是具备鼓状的压纸卷筒的标签印刷装置。在该打印机1000中，在两端呈辊状地卷绕于送出轴1120和卷取轴1140的作为记录介质的纸类、薄膜类等1片片材S(箔材)架设在送出轴1120和卷取轴1140之间，片材S沿这样架设的输送路径Sc从送出轴1120向卷取轴1140输送。并且，打印机1000构成为向沿该输送路径Sc输送的片材S喷出功能液而在片材S上记录(形成)图像。

作为概略的结构，打印机1000包括：送出部1102，从送出轴1120送出片材S；处理部1103，在从送出部1102送出的片材S上记录图像；激光扫描装置1007，对由处理部1103记录过图像的片材S进行切割；以及卷取部1104，将片材S卷取于卷取轴1140。

送出部1102具有：送出轴1120，卷绕片材S的一端；以及从动辊1121，卷挂从送出轴1120抽出的片材S。

处理部1103利用作为支承部的压纸鼓1130支承从送出部1102送出的片材S，同时利用配置于沿压纸鼓1130的外周面配置的头单元1115的记录头1151等进行适当处理，在片材S上记录图像。

压纸鼓1130是被未图示的支承机构支承为以鼓轴1130s为中心旋转自如的圆筒状的鼓，将从送出部1102向卷绕部1104输送的片材S从背面(与记录面相反一侧的面)侧进行卷挂。该压纸鼓1130因受到与片材S之间的摩擦力而在片材S的输送方向Ds上从动地旋转，同时遍及周向上的范围Ra从背面侧支承片材S。这里，在处理部1103中，在压纸鼓1130中卷挂部的两侧设有使片材S折回的从动辊1133、1134。另外，在送出轴1120和从动辊1133之间设有从动辊1121、1131和传感器Se，在卷取轴1140和从动辊1134之间设有从动辊1132、1141。

处理部1103具备头单元1115，在头单元1115上设有与黄色、青色、品红和黑色对应的4个记录头1151。各记录头1151与卷挂在压纸鼓1130的片材S的表面隔开若干间隙(台板空隙)而对置，将对应的颜色的功能液从喷嘴以喷墨方式喷出。并且，通过各记录头1151对向输送方向Ds输送的片材S喷出功能液，从而在片材S的表面形成彩色图像。

这里，作为功能液，使用通过照射紫外线(光)而硬化的UV(ultraviolet)墨水(光硬化性墨水)。因此，为了在处理部1103的头单元1115使UV墨水暂时硬化而在片材S上定影，在多个记录头1151的各个记录头1151之间设有第一UV光源1161(光照射部)。另外，在相对于多个记录头1151(头单元1115)位于输送方向Ds的下游侧设有作为主硬化用的硬化部的第二UV光源1162。

激光扫描装置1007对记录有图像的片材S进行局部切割或切断。由激光扫描装置1007的激光振荡器1401振荡的激光经由被包括上述的第一实施方式或者第二实施方式的编码器1的驱动装置1402、1406、1408控制过位置或旋转位置(角度)的第一透镜1403和第一反射镜1407、第二反射镜1409等，照射至作为被加工物的片材S。这样，照射到片材S的激光LA被各驱动装置1402、1406、1408控制照射位置，能够照射至片材S上期望的位置。片材S的被激光LA照射的部分熔断，被局部地切割或切断。

以上的打印机1000具备上述的第一实施方式或第二实施方式的编码器1。根据这样的打印机1000，编码器1的检测精度高，因此能够使用编码器1的检测结果进行打印机1000的高精度的工作控制。

以上，基于图示的优选实施方式对本发明的编码器、机器人和打印机进行了说明，但本发明不限于此，各部分的结构可以置换为具有同样的功能的任意的结构。另外，也可以添加其它任意的结构物。另外，也可以组合2个以上的上述实施方式中的结构。

在上述实施方式中，以将本发明的编码器应用于旋转编码器的情况为例进行了说明，但不限于此，也可以将本发明的编码器应用于线性编码器。在此情况下，标度部设置为能够相对于基部相对地移动，并沿该移动方向配置多个标记。并且，推断部使用基准图像而对拍摄元件的拍摄图像进行模板匹配，由此检测标记的位置，并推断标度部相对于基部的移动状态。作为该移动状态可以列举出例如移动距离、移动速度、移动方向等。

另外，本发明的编码器可以使用绝对值型和增量型中的任意一种形式。

另外，在上述实施方式中，以机器人的基台为“基部(第一部件)”、第一臂为“转动部(第二部件)”的情况为例进行了说明，但不限于此，可以将相对地转动的任意2个部件中的一个设为“基部”，另一个设为“转动部”。即，编码器的设置位置不限于基台和第一臂的关节部，也可以是相对地转动的任意的2个臂的关节部。另外，编码器的设置位置不限于机器人所具有的关节部。

另外，在上述实施方式中，机器人臂的个数为一个，但是机器人臂的个数不限于此，例如也可以为2个以上。即，本发明的机器人例如可以是双臂机器人等多臂机器人。

另外，在上述实施方式中，机器人臂所具有的臂的个数为2个或者6个，但臂的个数不限于此，也可以为1个、3个以上且5个以下、或7个以上。

另外，在上的实施方式中，本发明的机器人的设置位置不限于地面，也可以是例如天花板、侧壁面等，还可以是AGV(Automatic Guided Vehicle：自动导引车)等移动体。另外，本发明的机器人不限于固定设置于建物等结构物的情况，例如，也可以是具有脚部的脚式步行(行驶)机器人。

另外，本发明的编码器不限于上述的打印机，可以在具有旋转部的工业用打印机、民用打印机等各种打印机中使用。另外，在本发明的编码器用于打印机的情况下，编码器的设置位置不限于上述情况，例如可以在搭载有送纸机构、喷墨打印机的喷头的滑架的移动机构等中使用。

Claims (8)

1.一种编码器，其特征在于，具备：

基部；

标度部，设置为能够相对于所述基部相对移动或相对转动，并且具有彼此不同的3个以上标记；

拍摄元件，配置于所述基部，对所述标记进行拍摄；以及

推断部，从3个以上基准图像中选择并使用至少一个基准图像来对所述拍摄元件的拍摄图像进行模板匹配，从而检测所述标记的位置，并推断所述标度部相对于所述基部的移动状态或转动状态，

所述推断部在连续进行的2次模板匹配中，基于在先进行的模板匹配的结果，预测在在后进行的模板匹配中应当使用的基准图像。

2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

所述编码器还具备存储所述3个以上基准图像的存储部。

3.根据权利要求1或2所述的编码器，其特征在于，

所述推断部在所述拍摄图像的一部分区域设定探索区域，并在所述探索区域内进行所述模板匹配。

4.根据权利要求3所述的编码器，其特征在于，

当在所述在先进行的模板匹配中检测到的所述标记的位置位于所述探索区域内时，所述推断部预测在所述在后进行的模板匹配中使用的基准图像。

5.根据权利要求3所述的编码器，其特征在于，

所述推断部对所述探索区域同时使用多个基准图像来进行模板匹配。

6.根据权利要求1或2所述的编码器，其特征在于，

所述推断部在所述在先进行的模板匹配之前，对所述拍摄图像依次使用所述3个以上基准图像来求出所述拍摄图像与各基准图像的最大相关值，并基于该最大相关值从所述3个以上基准图像中选择至少一个基准图像。

7.一种机器人，其特征在于，具备：

第一部件；

第二部件，设置为能够相对于所述第一部件转动；以及

权利要求1至6中任一项所述的编码器，

所述编码器检测所述第二部件相对于所述第一部件的转动状态。

8.一种打印机，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的编码器。

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