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AUFNAHME DURCH BEZUGNAHME
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Die vorliegende Anmeldung basiert der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-062643 , eingereicht am 25. März 2016, deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist, und beansprucht den Vorteil von deren Priorität.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionserfassungsvorrichtung und genauer eine photoelektrische Codiervorrichtung.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Photoelektrische Codiervorrichtungen werden verbreitet als Präzisionslängenmessvorrichtungen bzw. Präzisionspositionserfassungsvorrichtungen verwendet (beispielsweise
JP 5553669 B ).
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Eine photoelektrische Codiervorrichtung umfasst eine Skala und ein Erfassungskopfteil, das so vorgesehen ist, dass es in der Richtung einer Längenmessung längs der Skala relativ beweglich ist.
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Auf der Skala ist ein Hell-/Dunkel-Muster vorgesehen. 1 zeigt eine Skala 20. Wie in 1 dargestellt, wird durch Anordnen eines vorgegeben gemusterten Chromfilms 22 auf einem Glassubstrat 21 ein Skalenmuster erzeugt.
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Die photoelektrische Codiervorrichtung weist zwei Typen, nämlich einen reflektierenden Typ und einen durchlässigen Typ auf.
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Bei einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung sind eine Lichtquelle und eine Lichtaufnahmeteil auf der gleichen Seite einer Skala vorgesehen, und das Lichtaufnahmeteil empfängt ein Hell-/Dunkel-Muster des von der Skala reflektierten Lichts. Bei einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung sind auf jeder Seite einer Skala eine Lichtquelle und eine Lichtaufnahmeteil vorgesehen, und das Lichtaufnahmeteil empfängt ein Hell-/Dunkel-Muster des durch die Skala übertragenen Lichts.
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Der Aufbau der Bauelemente der reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung unterscheidet sich von dem bei der durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung, wodurch Unterschiede hinsichtlich der Außenmaße bzw. der Form eines Produkts verursacht werden. Die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung oder die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung wird entsprechend des Einsatzes bzw. des Einbauraums für die photoelektrische Codiervorrichtung geeignet ausgewählt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Reflektierende photoelektrische Codiervorrichtungen und durchlässige photoelektrische Codiervorrichtungen haben grundsätzlich ein gemeinsames Erfassungsprinzip. Dies bedeutet, dass auf der Grundlage eines Hell-/Dunkel-Musters von empfangenen Licht eine relative Position oder eine absolute Position auf einer Skala zu berechnen ist. Dementsprechend scheint es möglich zu sein, dass die meisten der Hauptkonstruktionsteile sowohl beim durchlässigen Typ als auch beim reflektierenden Typ gemeinsam verwendet werden, wobei nur der Aufbau der Teile verändert wird. Es war jedoch unmöglich, Hauptkonstruktionsteile sowohl für den durchlässigen Typ als auch für den reflektierenden Typ gemeinsam zu verwenden.
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Der Grund wird anhand von Beispielen beschrieben.
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Es wird davon ausgegangen, dass die Skala 20 gemäß 1 als Skala 20 einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung 100 verwendet wird (siehe 2).
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Die Skala 20 ist eine sogenannte Erfassungsskala des absoluten Typs (ABS) und weist ein Skalenmuster auf, bei dem ein Code ”1” und ein Code ”0” zufällig angeordnet sind. Der Chromfilm 22 ist am Code ”1” vorgesehen, und am Code ”0”, der ein Glasteil 21 ist, ist kein Chromfilm vorgesehen. In diesem Fall wird die Skala 20 mit Licht bestrahlt, das Licht wird von dem Chromfilm 22 reflektiert und durch das Glasteil 21 übertragen.
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Dementsprechend wird, wenn das von der Skala reflektierte Licht 20 an einem Lichtaufnahmeteil empfangen wird, ein Hell-/Dunkel-Bildmuster erhalten, bei dem der Teil des Chromfilms 22 ein heller Teil und der Teil des Glasteils 21 ein dunkler Teil sein soll (siehe 2B).
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2B zeigt ein Beispiel eines auf einer Lichtaufnahmefläche des Lichtaufnahmeteils erzeugten Hell-/Dunkel-Bildmusters. Das Muster wird mit einem geeigneten Schwellenwert binarisiert (2C) und ferner in eine Codefolge aus den Codes ”1” und ”0” umgewandelt (2D). Die Position auf der Skala kann anhand der Codefolge berechnet werden, indem durch eine Berechnungseinheit eine Berechnungsverarbeitung ausgeführt wird (beispielsweise ein Musterabgleich oder dergleichen).
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Hier wird davon ausgegangen, dass Schmutz 30 an einem Teil des Glasteils 21 der Skala 20 haftet oder ein Teil des Glasteils 21 verkratzt ist, wie in 3A dargestellt.
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In der vorliegenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Chromfilm 22 relativ stabiler als das Glasteil 21 ist und eine höhere verschmutzungsverhindernde Wirkung aufweist. Natürlich hängt es vom Material oder dergleichen der Skala ab, welches Teil unter dem hellen Teil oder dem dunklen Teil leichter fehlt, doch dieser Punkt wird am Ende der Beschreibung besprochen.
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Wenn Schmutz 30 an einem Teil des Glasteils 21 der Skala 20 haftet, wie in 3A dargestellt, ist das Glasteil 21 ursprünglich das dunkle Teil, und das Hell-/Dunkel-Bildmuster wird kaum beeinträchtigt, wie in 3B dargestellt.
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Hier wird davon ausgegangen, dass die Skala 20 gemäß 1 als Skala einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung verwendet wird (siehe 4). Wenn in diesem Fall die Skala 20 mit Licht bestrahlt wird, soll der Chromfilm 22 ein nicht übertragendes Teil und das Glasteil 21 ein lichtübertragendes Teil sein.
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Wenn daher das durch die Skala übertragene Licht 20 am Lichtaufnahmeteil empfangen wird, wird ein Hell-/Dunkel-Bildmuster erhalten, bei dem der Teil des Chromfilms 22 der dunkle Teil und der Teil des Glasteils 21 der helle Teil sein soll (siehe 4B).
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Anders ausgedrückt sind der helle Teil und der dunkle Teil in dem Hell-/Dunkel-Bild bei dem durchlässigen Typ im Vergleich zu denen des reflektierenden Typs umgekehrt. Sollen die Skala 20 und eine elektrische Schaltung (Berechnungseinheit) in der reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung und der durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung gemeinsam verwendet werden, muss zwischendurch eine Invertierungsverarbeitung ausgeführt werden.
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Dies bedeutet, dass das empfangene Lichtbildmuster gemäß 4B invertiert wird, so dass es dem Muster gemäß 4C entspricht. Dementsprechend sind die Muster bei der Binarisierungs- (4D), Codierungs- (4E) und Berechnungsverarbeitung genau die gleichen wie die bei der reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung.
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Gleichzeitig wird davon ausgegangen, dass Schmutz 30 an einem Teil des Glasteils 21 der Skala 20 haftet oder ein Teil des Glasteils 21 verkratzt ist, wie in 5 dargestellt. Dann fehlt das Bildmuster des übertragen Lichts teilweise (siehe 5B).
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Es wird davon ausgegangen, dass Invertierungsverarbeitung (5C), Binarisierung (5D), Codierung (5E) auf die vorstehende Weise an dem Bildmuster ausgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt umfasst das Bildmuster in dem Teil des Schmutzes 30 einen Codefehler, der bei dem reflektierenden Typ nicht vorhanden ist. Der Codefehler beeinträchtigt die Berechnungsverarbeitung (beispielsweise den Musterabgleich oder dergleichen), was bedeutet, dass der durchlässige Typ schmutzempfindlicher als der reflektierende Typ ist.
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Hinsichtlich tatsächlicher Produkte wird sowohl vom reflektierenden Typ als auch vom durchlässigen Typ eine gleichwertige Leistung gefordert, und es ist nicht wünschenswert, dass der durchlässige Typ relativ schmutzempfindlicher als der reflektierende Typ ist.
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Daher ist es nicht wünschenswert, dass zur gemeinsamen Nutzung der elektrischen Schaltung (der Berechnungseinheit) für den reflektierenden Typ und den durchlässigen Typ beim durchlässigen Typ eine Invertierungsverarbeitung ausgeführt wird.
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Wenn die elektrische Schaltung (die Berechnungseinheit) gemeinsam genutzt werden soll, muss ein Skalenmuster selbst invertiert werden, wie beispielsweise bei dem Beispiel gemäß 6. Unter Berücksichtigung dieses Punkts können die Skala und die elektrische Schaltung (die Berechnungseinheit) nicht gleichzeitig gemeinsam für die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung und die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung genutzt werden.
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Dementsprechend muss eine Reihe von Teilen gehandhabt werden, und dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Kosten einer photoelektrischen Codiervorrichtung.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind die gemeinsame Nutzung einer Skala und einer elektrischen Schaltung (einer Berechnungseinheit) für sowohl eine reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung als auch eine durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung und die Verringerung der Anzahl der Teile und der Kosten.
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Eine photoelektrische Codiervorrichtung umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung:
eine Skala, die längs einer Längenmessrichtung mit einem einer pseudo-zufälligen Codefolge entsprechenden zweistufigen Codemuster versehen ist; und
ein Erfassungskopfteil, das so vorgesehen ist, dass es längs der Skala relativ beweglich ist und auf der Grundlage der pseudo-zufälligen Codefolge auf der Skala eine absolute Position auf der Skala erfasst, wobei
jeder Code in dem zweistufigen Codemuster aus einer Kombination von zwei Bits besteht,
das zweistufige Codemuster unter Verwendung von drei oder mehr Bit-Kombinationsmustern dargestellt wird,
jeder Code des zweistufigen Codemusters einen Code ”1” oder einen Code ”0” angibt,
jeder Code zwei Bits umfasst,
jedes Bit der beiden Bits L oder H ist,
entweder das lichtreflektierende Teil oder das lichtübertragende Teil an einer Position angeordnet ist, die dem L auf der Skala entspricht,
das andere unter dem lichtreflektierenden Teil oder dem lichtübertragenden Teil an einer Position angeordnet ist, die dem H auf der Skala entspricht, und
das Erfassungskopfteil umfasst:
eine Lichtquelle, die die Skala mit Licht bestrahlt;
eine Bildaufnahmeeinheit, die ein durch von der Skala reflektiertes Licht oder durch die Skala übertragenes Licht erzeugtes Hell-/Dunkel-Erfassungsbild aufnimmt;
eine Invertierungsverarbeitungseinheit, die eine Invertierungsverarbeitung an dem Erfassungsbild ausführt; und
eine Korrelationsberechnungseinheit, die auf der Grundlage der pseudo-zufälligen Codefolge eine Korrelationsberechnung an Bitdaten des Erfassungsbilds ausführt und anhand eines Korrelationsspitzenwerts die absolute Position auf der Skala berechnet.
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Bei der photoelektrischen Codiervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist die Invertierungsverarbeitungseinheit auf EIN eingestellt, wenn die Korrelationsberechnungseinheit so konzipiert ist, dass sie die Korrelationsberechnung auf der Grundlage des durch das von der Skala reflektierte Licht erzeugten Erfassungsbilds ausführt, und wenn die Bildaufnahmeeinheit das durch das durch die Skala übertragene Licht erzeugte Erfassungsbild aufnimmt,
ist die Invertierungsverarbeitungseinheit auf EIN eingestellt, wenn die Korrelationsberechnungseinheit so konzipiert ist, dass sie die Korrelationsberechnung auf der Grundlage des durch das durch die Skala übertragene Licht erzeugten Erfassungsbilds ausführt, und wenn die Bildaufnahmeeinheit das durch das von der Skala reflektierte Licht erzeugte Erfassungsbild aufnimmt,
ist die Invertierungsverarbeitungseinheit auf AUS eingestellt, wenn die Korrelationsberechnungseinheit so konzipiert ist, dass sie die Korrelationsberechnung auf der Grundlage des durch das von der Skala reflektierte Licht erzeugten Erfassungsbilds ausführt und die Bildaufnahmeeinheit das durch das von der Skala reflektierte Licht erzeugte Erfassungsbild aufnimmt, und
ist die Invertierungsverarbeitungseinheit auf AUS eingestellt, wenn die Korrelationsberechnungseinheit so konzipiert ist, dass sie die Korrelationsberechnung auf der Grundlage des durch das durch die Skala übertragene Licht erzeugten Erfassungsbilds ausführt, und wenn die Bildaufnahmeeinheit das durch das durch die Skala übertragene Licht erzeugte Erfassungsbild aufnimmt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Invertierungsverarbeitungseinheit einen Einstellungsauswahlschalter umfasst, der die EIN/AUS-Einstellung der Invertierungsverarbeitung verändert.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass
jeder Code des zweistufigen Codemusters einen Code ”1” oder einen Code ”0” angibt,
jeder Code zwei Bits umfasst,
jedes der beiden Bits L oder H ist,
die Anzahl der aufeinanderfolgenden L in dem zweistufigen Codemuster einem oberen Grenzwert entspricht oder kleiner als dieser ist, und
die Anzahl der aufeinanderfolgenden H in dem zweistufigen Codemuster einem oberen Grenzwert entspricht oder kleiner als dieser ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass
zwei oder mehr Bit-Kombinationsmuster aus den zwei Bits erzeugt werden, die den Code ”0” repräsentieren, und
ein Bit-Kombinationsmuster, das sich von einem daneben liegenden Bit-Kombinationsmuster unterscheidet, verwendet wird, wenn sich die Codes mit dem Wert ”0” fortsetzen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass
der Code ”1” durch ein Muster A repräsentiert wird, das eine Kombination aus L und H ist,
der Code ”0” durch ein Muster B, das eine Kombination aus L und L ist, oder durch ein Muster C repräsentiert wird, das eine Kombination aus H und H ist, und
das Muster B und das Muster C abwechselnd verwendet werden, wenn sich die Codes mit dem Wert ”0” fortsetzen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass
jeder Code des zweistufigen Codemusters einen Code ”1” oder einen Code ”0” angibt,
jeder Code zwei Bits umfasst,
jedes der zwei Bits L, H oder M ist,
der Code ”1” durch ein Muster A repräsentiert wird, das eine Kombination aus L und H ist,
der Code ”0” durch zwei oder mehr Muster repräsentiert wird, die aus einem Muster B, das eine Kombination aus L und L ist, einem Muster C, das eine Kombination aus H und H ist, und einem Muster D ausgewählt werden, das eine Kombination aus M und M ist, und
ein Bit-Kombinationsmuster, das sich von einem daneben liegenden Bit-Kombinationsmuster unterscheidet, verwendet wird, wenn sich die Codes mit dem Wert ”0” fortsetzen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der Code ”1” und der Code ”0” austauschbar sind.
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Bei einem Positionserfassungsverfahren für die photoelektrische Codiervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren:
das Aufnehmen des Erfassungsbilds der Skala durch das Erfassungskopfteil;
das Ausschließen eines Teils, in dem die Anzahl der aufeinanderfolgenden L den oberen Grenzwert übersteigt, aus dem Erfassungsbild als unzuverlässig;
das Ausschließen eines Teils, in dem die Anzahl der aufeinanderfolgenden H den oberen Grenzwert übersteigt, aus dem Erfassungsbild als unzuverlässig; und
das Ausführen der Korrelationsberechnung auf der Grundlage der pseudo-zufälligen Codefolge unter Verwendung von Bitdaten, die nicht aus dem Erfassungsbild ausgeschlossen wurden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass
eine Quantisierungsverarbeitung an dem Erfassungsbild beendet wird, wenn die Anzahl der Bitdaten, die nicht aus dem Erfassungsbild ausgeschlossen werden, eine vorgegebene berechenbare Anzahl erreicht, und
die Korrelationsberechnung ausgeführt wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die berechenbare Anzahl innerhalb eines Bereichs so eingestellt wird, dass sie dem 1,1-fachen bis 3,0-fachen der für die Korrelationsberechnung theoretisch erforderlichen Mindestzahl entspricht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass einem Benutzer Schmutz auf der Skala gemeldet wird, wenn die Anzahl der Bitdaten, die nicht aus dem Erfassungsbild ausgeschlossen werden, die vorgegebene berechenbare Anzahl nicht erreicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer durch Anordnen eines vorgegebenen gemusterten Chromfilms auf einem Glassubstrat erzeugten Skala darstellt;
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die 2A bis 2D sind Diagramme, die ein Beispiel einer Signalverarbeitung schematisch darstellen, wenn eine Skala als Skala einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung verwendet wird;
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die 3A und 3B sind Diagramme, die ein Beispiel von an einem Teil einer Skala haftendem Schmutz darstellen;
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die 4A bis 4E sind Diagramme, die ein Beispiel einer Signalverarbeitung schematisch darstellen, wenn eine Skala als Skala einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung verwendet wird;
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die 5A bis 5E sind Diagramme, die ein Beispiel einer Signalverarbeitung schematisch darstellen, wenn eine Skala, an der Schmutz haftet, als Skala einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung verwendet wird;
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die 6A und 6B sind Diagramme, die ein Beispiel einer Skala einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung darstellen, die zu verwenden ist, wenn eine elektrische Schaltung für eine reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung und eine durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung gemeinsam verwendet wird;
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7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung darstellt;
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8 ist ein Diagramm, das eine Lichtaufnahmefläche eines Lichtaufnahmeteils darstellt;
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9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines mittels eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugten ABS-Skalenmusters darstellt;
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10 ist ein Diagramm, das ein Bitmuster darstellt, das einen Code repräsentiert;
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11 ist ein Diagramm, das eine Anordnungsregel für ein Muster B und ein Muster C erläutert, die ”0” repräsentieren;
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die 12A bis 12D sind Diagramme, die die Feststellung von Schmutz erläutern;
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13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung darstellt;
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die 14A bis 14E sind Diagramme, die die Feststellung von Schmutz erläutern;
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die 15A bis 15C sind Diagramme, die ein modifiziertes Beispiel erläutern;
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die 16A bis 16D sind Diagramme die ein modifiziertes Beispiel erläutern;
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17 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Signalverarbeitungseinheit;
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18 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren einer Signalverarbeitungseinheit erläutert;
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19 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur zur Feststellung von Schmutz erläutert;
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20 ist ein Diagramm, das Beispiele einer Quantisierung, Maskierung und Codierung darstellt;
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21 ist ein Ablaufdiagramm, das eine dritte beispielhafte Ausführungsform erläutert;
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22 ist ein Ablaufdiagramm, das die dritte beispielhafte Ausführungsform erläutert; und
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23 ist ein Ablaufdiagramm, das die dritte beispielhafte Ausführungsform erläutert.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Einer der Gründe dafür, dass die Hauptbestandteile bei einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung und einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung nicht gemeinsam verwendet werden können, ist, dass die Unempfindlichkeit gegen Schmutz nicht hoch ist.
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Wenn ein Skalenmuster und eine Berechnungsalgorithmus zur Positionserfassung vorhanden sind, die theoretisch extrem schmutzunempfindlich sind, ist es möglich, bei der durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung und der reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung eine vollständig gleichwertige Leistung zu erzielen.
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Die Erfinder haben dank ihrer ernsthaften Studien ein Skalenmuster und einen Berechnungsalgorithmus zur Positionserfassung entwickelt, die theoretisch extrem schmutzunempfindlich sind. Dadurch können die Teile erstmals für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung und die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung gemeinsam verwendet werden.
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Nachstehend wird dies im Einzelnen beschrieben.
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(Erste beispielhafte Ausführungsform)
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Wie in 7 dargestellt, umfasst eine photoelektrische Codiervorrichtung 100 des absoluten Typs eine ABS-Skala 200 und ein Erfassungskopfteil 300, das so vorgesehen ist, dass es in der Richtung einer Längenmessung längs der ABS-Skala 200 relativ beweglich ist.
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Hier ist beispielhaft eine Codiervorrichtung des reflektierenden Typs dargestellt.
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Das Erfassungskopfteil 300 umfasst eine Lichtquelle 310, eine Linse 320, ein Lichtaufnahmeteil 330, eine Signalverarbeitungseinheit 400 und einen Einstellungsauswahlschalter 411.
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Die Lichtquelle 310 emittiert Licht zur ABS-Skala 200. Das Licht wird von einem reflektierenden Teil der ABS-Skala 200 reflektiert und durch ein übertragendes Teil übertragen. Dann gelangt das reflektierte Licht durch die Linse 320 auf eine Lichtaufnahmefläche des Lichtaufnahmeteils 330.
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8 zeigt die Lichtaufnahmefläche des Lichtaufnahmeteils 330.
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Auf der Lichtaufnahmefläche des Lichtaufnahmeteils 330 wird entsprechend einem ABS-Skalenmuster ein Hell-/Dunkel-Bildmuster erzeugt.
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Auf der Lichtaufnahmefläche des Lichtaufnahmeteils 330 ist eine Photodiodenanordnung 340 vorgesehen.
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Die Photodiodenanordnung 340 wird durch Anordnen von Photodioden 341 in einem Abstand erzeugt, mit dem ein Abstand der ABS-Skalenmuster erfasst werden kann. Jede der Photodioden 341, die die Photodiodenanordnung 340 bilden, umfasst einen Schalter 342 und ist über den Schalter 342 mit der Signalverarbeitungseinheit 400 verbunden. Durch aufeinanderfolgendes Einschalten des Schalters 342 wird ein Lichtaufnahmesignal von jeder der Photodioden 341 abgetastet.
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Die Signalverarbeitungseinheit 400 umfasst eine Bildaufnahmeeinheit 410 und eine Korrelationsberechnungseinheit 420. Die Bildaufnahmeeinheit 410 tastet nacheinander ein Signal von der Photodiodenanordnung 340 des Lichtaufnahmeteils 330 ab und nimmt ein Erfassungsbild der ABS-Skala 200 auf.
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Hier ist bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine Invertierungsverarbeitungseinheit 412 mit der Bildaufnahmeeinheit 410 verbunden.
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Die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 führt den Erfordernissen entsprechend eine Invertierungsverarbeitung am positiven/negativen Vorzeichen (oder H/L) des Erfassungsbilds aus.
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Es wird davon ausgegangen, dass bei dem hier beschriebenen Beispiel eine Skala des reflektierenden Typs als ABS-Skala 200 verwendet wird und dass die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 zu diesem Zeitpunkt auf AUS eingestellt ist und nicht verwendet wird. Wenn die gleiche ABS-Skala 200 als Skala des durchlässigen Typs einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung verwendet wird, ist die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 auf EIN eingestellt.
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In diesem Fall invertiert die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 das von der Bildaufnahmeeinheit 410 aufgenommene Erfassungsbild. Nachdem der Einstellungsauswahlschalter 411 mit der Invertierungsverarbeitungseinheit 412 verbunden ist, kann die EIN/AUS-Einstellung der Invertierungsverarbeitungseinheit 412 während des Zusammenbaus oder vor dem Versand über den Einstellungsauswahlschalter 411 verändert werden.
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Die Korrelationsberechnungseinheit 420 speichert Konstruktionsdaten des ABS-Skalenmusters vorab als Bezugsmuster.
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Die Korrelationsberechnungseinheit 420 führt eine Berechnung der Korrelation zwischen einem am Lichtaufnahmeteil 330 aufgenommenen Signalmuster und dem Bezugsmuster aus und berechnet die Position anhand des Spitzenwerts der Korrelation.
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Als ABS-Skalenmuster ist ein Muster A vorhanden, für das beispielsweise eine Sequenzcode M verwendet wird, der eine der pseudo-zufälligen Codefolgen ist. Wenn eine Anzahl N an aufeinanderfolgenden Codes in dem Sequenzcodemuster M aus einem Sequenzcodemuster M extrahiert wird, wodurch ein Polynom erzeugt wird, das aus N Abschnitten von Verschieberegistern zusammengesetzt ist, erscheint das durch die Anzahl N an Codes erzeugte Muster einmal in einer Periode des Sequenzcodemusters M. Daher kann die absolute Position auf dem ABS-Skalenmuster anhand des Spitzenwerts der Korrelation zwischen dem an dem Lichtaufnahmeteil 330 aufgenommenen Signalmuster und dem Bezugsmuster ermittelt werden.
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Die ABS-Skala 200 wird nachstehend beschrieben.
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Insbesondere wird das ABS-Skalenmuster beschrieben.
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9 zeigt ein Beispiel des ABS-Skalenmusters. In dem ABS-Skalenmuster wird jeder Code ”1” und ”0” durch zwei Bits repräsentiert.
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Anders ausgedrückt ist, wenn die Breite eines Bits d ist, die Codebreite eines Sequenzcodemusters M 2·d.
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Es werden jedoch in 10 beispielhaft dargestellte Kombinationsmuster von drei Bits verwendet, um die zwei Codes ”1” und ”0” zu repräsentieren.
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Der Code ”1” ist eine Kombination aus einem dunklen Teil und einem hellen Teil. Diese Kombination aus (dunkel und hell) wird als Muster A bezeichnet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass, ausgehend von einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung, das lichtübertragende Teil als dunkles Teil (oder ”L”) und das lichtreflektierende Teil als helles Teil (oder ”H”) bezeichnet wird. Natürlich ist diese Beziehung umgekehrt, wenn die gleiche Skala für eine durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung verwendet wird.
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Die Darstellung des Codes ”0” wird beschrieben.
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Wie in 10 dargestellt, werden zwei Muster erzeugt, um den Code ”0” darzustellen.
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Der wird Code ”0” durch ein Muster B, bei dem die beiden Bits die dunklen Teile sind, und durch ein Muster C dargestellt, bei dem die beiden Bis die hellen Teile sind.
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Das Muster B ist eine Kombination aus (dunkel und dunkel), und das Muster C ist eine Kombination aus (hell und hell).
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Auf diese Weise wird der gleiche Code ”0” unter Verwendung der beiden Muster dargestellt.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das Beispiel gemäß 11 eine Konzeptregel zur Bestimmung beschrieben, welches der Muster B oder C angeordnet wird, um den Code ”0” darzustellen.
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Kurz ausgedrückt sind das Muster B und das Muster C zur Darstellung des Codes ”0” unter Bezugnahme auf den unmittelbar vorhergehenden Code ”0” (hier auf der linken Seite) abwechselnd anzuordnen.
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Bei dem Beispiel gemäß 11 kann der am weitesten links angeordnete Code ”0” jedes der beiden Muster sein, und es wird hier davon ausgegangen, dass es sich um das Muster C handelt. Rechts von diesem Code ”0” befindet sich der Code ”1”, und das Muster A ist angeordnet.
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Der Code ”0” auf der rechten Seite dieses Codes ”1” wird beschrieben.
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Bezugnehmend auf die linke Seite dieses Codes ”0” ist der unmittelbar vorhergehende Code ”0” das Muster C. Daher wird für diesen Code ”0” das Muster B verwendet. Überdies wird zur Darstellung des Codes ”0” rechts von diesem Code ”0” das Muster C verwendet, das sich von dem vorhergehenden Muster B unterscheidet.
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Auf diese Weise beträgt zur Darstellung eines Codes ”0” unter Verwendung eines Musters, das sich von dem für den auf der linken Seite unmittelbar vorhergehenden Code ”0” verwendeten unterscheidet, die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile oder der aufeinanderfolgenden hellen Teile maximal drei Bit.
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Anders ausgedrückt wird, wenn in dem an dem Lichtaufnahmeteil 330 erfassten Signalmuster die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile oder die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile vier oder mehr Bit beträgt, der obere Grenzwert überschritten, d. h. das Muster weicht von der Konzeptregel ab, und es kann bestimmt werden, dass das Muster von irgendeiner Art von Verunreinigung beeinträchtigt wird.
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Unter Bezugnahme auf ein Beispiel gemäß den 12A bis 12D wird die Bestimmung von Schmutz beschrieben.
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Wie in 12A dargestellt, haftet der Schmutz 30 an einem Code ”0”.
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Wenn sämtliche Codes ”0” durch die dunklen Teile (die nicht reflektierenden Teile) repräsentiert sind, kann anhand des Signalmusters nicht festgestellt werden, ob das Muster ”0” oder Schmutz 30 ist. Bei diesem Beispiel verändert sich das Signalmuster gemäß der herkömmlichen Technik, bei der nur der dunkle Teil zur Darstellung eines Codes ”0” verwendet wird, am Ende nicht, sondern das Ergebnis ist lediglich ein Zusammenfallen.
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Dagegen muss bei der ABS-Skala gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile weniger als vier Bit betragen, d. h. der obere Grenzwert darf nicht überschritten werden. Dadurch ist es möglich, festzustellen, dass ein Muster, bei dem die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile vier oder mehr Bit beträgt, Schmutz ist.
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Wenn das von der Bildaufnahmeeinheit 410 aufgenommene Erfassungsbild (12B) binarisiert wird, wird eine Bitfolge aus hellen Teilen (H)/dunklen Teilen (L) gewonnen, wie in 12C dargestellt.
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Wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile (H) oder die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile (L) hier vier oder mehr Bit beträgt, weicht das Muster von der Konzeptregel ab, und es wird bestimmt, dass das Muster kein korrektes Signal sondern beispielsweise Schmutz 30 ist. Dann wird bestimmt, dass das Muster, in dem die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile (L) vier oder mehr Bit beträgt, der Schmutz 30 ist und das Muster nicht für die Korrelationsberechnung zu verwenden ist.
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Daher wird die Korrelationsberechnung an dem Signal ausgeführt, das korrekt erhalten wurde, und es ist möglich, zu verhindern, dass aufgrund einer fehlerhaften Korrelationsberechnung ein unzutreffender Korrelationsspitzenwert auftritt. Indem auf diese Weise verhindert wird, dass Schmutz die Korrelationsberechnung beeinträchtigt, ist es möglich, die Schmutzunempfindlichkeit zu verbessern.
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Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorstehenden Beschreibung davon ausgegangen wurde, dass Schmutz zu den nicht reflektierenden Teilen zählt; das gleiche Ergebnis kann bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch erzielt werden, wenn der Schmutz Licht reflektiert. Anders ausgedrückt hat gemäß der Konzeptregel der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile weniger als vier Bit zu betragen, und wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile vier oder mehr Bit beträgt, wird bestimmt, dass das Muster durch Schmutz beeinträchtigt ist.
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Durch eine derartige Verwendung der ABS-Skala gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, zu verhindern, dass durch Schmutz verursachte, nicht korrekte Daten für die Korrelationsberechnung verwendet werden. Dadurch wird die Genauigkeit (die Zuverlässigkeit) der Positionserfassung verbessert.
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Überdies kann die Schmutzunempfindlichkeit nahezu gleichwertig aufrechterhalten werden, wenn die ABS-Skala 200 gemäß der beispielhaften Ausführungsform entweder für den reflektierenden Typ oder für den durchlässigen Typ verwendet wird.
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13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer durchlässigen photoelektrischen Codiervorrichtung 100T zeigt. Es werden mit der reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung 100 (7 und 8) gemeinsam genutzte Teile verwendet, mit der Ausnahme, dass die Lichtquelle 310 auf die gegenüberliegende Seite der ABS-Skala 200 versetzt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 über den Einstellungsauswahlschalter 411 auf EIN eingestellt wird, wenn die Signalverarbeitungseinheit 400 für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung 100T verwendet wird, obwohl die Konfiguration der Signalverarbeitungseinheit 400 mit der bei der reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung 100 (8) übereinstimmt.
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Wie in 14A dargestellt, haftet der Schmutz 30 ähnlich wie gemäß 12A an einem Code ”0”.
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Die ABS-Skala 200 wird mit Licht bestrahlt, und das durch die ABS-Skala 200 übertrage Licht wird am Lichtaufnahmeteil 330 aufgenommen. Dann wird ein Chromfilm ein nicht durchlässiges Teil und eine Glasteil 210 ein lichtübertragendes Teil, und dadurch wird ein Hell-/Dunkel-Muster gemäß 14B erhalten.
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Die hellen Teile und die dunklen Teile in dem Muster werden im Vergleich mit denen bei dem reflektierenden Typ (12B) mit Ausnahme des Schmutzes 30 invertiert. Somit invertiert die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 die Muster (12C), um die Korrelationsberechnung gemeinsam auszuführen. Wenn das Muster binarisiert wird, wird der Teil, der dem Schmutz 30 entspricht, fälschlicherweise zu den hellen Teilen (H), wie in 14D dargestellt.
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Wenn hier die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile (H) oder die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile (L) vier oder mehr Bits beträgt, weicht das Muster von der Konzeptregel ab, und es wird bestimmt, dass das Muster kein korrektes Signal sondern beispielsweise Schmutz 30 ist. Dann wird bestimmt, dass das Muster, in dem die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile (H) vier oder mehr Bits beträgt, der Schmutz 30 ist, und dass das Muster nicht für die Korrelationsberechnung zu verwenden ist.
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Die Korrelationsberechnung wird an dem korrekt erhaltenen Signal ausgeführt, um zu verhindern, dass aufgrund einer fehlerhaften Korrelationsberechnung ein fehlerhafter Korrelationsspitzenwert auftaucht. Dementsprechend wird die Schmutzunempfindlichkeit verbessert.
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Folglich kann gemäß einem Vergleich von 12D und 14E bei der Verwendung der ABS-Skala 200 als Skala für die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung 100 oder als Skala für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung 100T der Einfluss von Schmutz gleichwertig ausgeschlossen werden.
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Wenn die ABS-Skala 200 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unter dem vorstehenden Gesichtspunkt sowohl für den reflektierenden Typ als auch für den durchlässigen Typ verwendet wird, ist es möglich, die Robustheit auf einem hohen Niveau gleichwertig aufrecht zu halten. Wenn die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 in die Signalverarbeitungseinheit 400 integriert ist und für den durchlässigen Typ verwendet wird, wird die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 im Stadium des Versands des Produkts auf EIN eingestellt.
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Überdies ist bei der vorliegenden Ausführungsform durch abwechselndes Anordnen des Musters B und des Musters C, die den Code ”0” repräsentieren, die Auftrittshäufigkeit des hellen Teils im Wesentlichen identisch mit der des dunklen Teils.
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Dies erleichtert das Einstellen eines Schwellenwerts anhand der Intensität des empfangenen Lichts zur Durchführung einer Quantisierung, und es ist möglich, die Auslastung der Signalverarbeitungseinheit 400 zu verringern oder die Signalverarbeitungseinheit 400 zu vereinfachen.
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Darüber hinaus ist bei der Verwendung der ABS-Skala 200 für den durchlässigen Typ oder für den reflektierenden Typ die Menge an von dem Lichtaufnahmeteil 330 aufgenommenem Licht im Wesentlichen gleich, und dies zeigt, dass die Signalverarbeitungseinheit 400 zur gemeinsamen Verwendung geeignet ist.
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(Modifiziertes Beispiel 1)
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Nachstehend wird ein modifiziertes Beispiel 1 beschrieben.
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Die 15A bis 15C sind Diagramme, die das modifizierte Beispiel 1 erläutern.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden das Muster B und das Muster C, die ”0” repräsentieren, notwendigerweise abwechselnd angeordnet. Bei dem modifizierten Beispiel 1, kann die Flexibilität bei der Auswahl des Musters B oder des Musters C verbessert werden, solange die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile oder die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile geringer als vier Bit ist.
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Wie beispielsweise in den 15A und 15B dargestellt, kann zur Darstellung des Codes ”0” entweder das Muster B oder das Muster C verwendet werden, wenn ein Code ”0” isoliert für sich steht, d. h. wenn sich auf beiden Seiten des Codes ”0” der Code ”1” befindet.
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In beiden Fällen beträgt die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile oder die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile weniger als vier Bit. Wie in 15C dargestellt, müssen das Muster B und das Muster C einander jedoch abwechseln, wenn zwei oder mehr Codes ”0” aufeinander folgen. Solange zumindest die Konzeptregel befolgt wird, muss die Anzahl der aufeinanderfolgenden hellen Teile oder die Anzahl der aufeinanderfolgenden dunklen Teile weniger als vier Bit betragen.
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(Modifiziertes Beispiel 2)
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Nachstehend wird ein modifiziertes Beispiel 2 beschrieben.
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Ein Merkmal des modifizierten Beispiels 2 ist die Verwendung von drei Mustern zur Darstellung der beiden Codes ”1” und ”0”. Daher können die Muster beispielsweise die in 16A dargestellten Muster sein.
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Gemäß 16A werden zwei Muster zur Darstellung des Codes ”0” verwendet; die zwei Bits sind beide die dunklen Teile (das Muster B), und die zwei Bits sind beide Halbtoneile.
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Das Muster, bei dem die zwei Bit beide die Halbtonteile sind, wird als ein Muster D bezeichnet. Anders ausgedrückt werden zur Darstellung des Codes ”0” abwechselnd das Muster B und das Muster D verwendet.
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Der helle Teil und der dunkle Teil werden jeweils als ”H” und als ”L” bezeichnet, und der Halbtonteil (ein dazwischen liegender Teil) wird als ”M” bezeichnet.
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Der dunkle Teil ist in den übrigen Diagrammen durch eine Schraffur markiert, in den 16A bis 16D ist der dunkle Teil jedoch durchgehend schwarz markiert, um den Unterschied zu dem Halbton ersichtlich zu machen.
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Alternativ können die Muster die in 16B dargestellten Muster sein. Anders ausgedrückt sind die aus den zwei Bit zusammengesetzten Halbtonteile nicht durch eine Schicht mit einem Reflexionsvermögen (einer Durchlässigkeit) von ca. 50% implementiert, sondern können implementiert werden, indem die obere Hälfte der Teile und die untere Hälfte der Teile jeweils durch die dunklen Teile und die hellen Teile gebildet werden.
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Die in den 16A und 16B dargestellten Muster können ferner in die in den 16C und 16D dargestellten Mustern abgeändert werden.
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Zur Darstellung des Codes ”1” ist die Reihenfolge des Musters nicht der dunkle Teil und der helle Teil, sondern kann der helle Teil und der dunkle Teil sein.
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Dieses Muster wird als Muster ,A' bezeichnet. Überdies kann zur Darstellung des Codes ”0” anstelle des Musters B das Muster C verwendet werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorstehenden Beschreibung von selbst versteht, dass der Code ”1” und der Code ”0” austauschbar sind.
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(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
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Als nächstes wird nachstehend eine zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Als zweite beispielhafte Ausführungsform wird eine Signalverarbeitungsoperation beschrieben, bei der eine Schmutzbestimmung verwendet wird.
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17 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Signalverarbeitungseinheit 500 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
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Die Signalverarbeitungseinheit 500 umfasst eine Bildaufnahmeeinheit 510, eine Quantisierungseinheit 520, eine Schmutzbestimmungseinheit 530, eine Maskierungseinheit 540, eine Codiereinheit 550, eine Korrelationsberechnungseinheit 560 und einen zentrale Verarbeitungseinheit 570.
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Überdies ist eine Invertierungsverarbeitungseinheit 412 mit der Bildaufnahmeeinheit 510 verbunden.
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Die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 ist bei der Verwendung als durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung auf EIN eingestellt, wie im Zusammenhang mit der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird auf der Grundlage der Annahme des Falls einer reflektierenden photoelektrischen Codiervorrichtung davon ausgegangen, dass die Invertierungsverarbeitungseinheit 412 auf AUS eingestellt ist.
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Ob die Invertierungsverarbeitung ausgeführt wird, steht jedoch nicht in direktem Zusammenhang mit dem Algorithmus der Schmutzbestimmung, und der Algorithmus gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann unabhängig von der Invertierungsverarbeitung ähnlich angewendet werden.
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Daher ist es möglich, die die zweite beispielhafte Ausführungsform implementierende Signalverarbeitungseinheit 500 sowohl für die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung als auch für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung gemeinsam zu verwenden.
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Die Signalverarbeitungseinheit 500 ist hauptsächlich aus einer CPU, einem ROM und einem RAM zusammengesetzt und arbeitet durch Laden von Berechnungsprogrammen als die funktionalen Einheiten.
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Die Operationen der funktionalen Einheiten werden unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 18 beschrieben.
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18 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsverfahrens der Signalverarbeitungseinheit 500.
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Zunächst tastet die Bildaufnahmeeinheit 510 nacheinander Signale von einer Photodiodenanordnung 340 eines Lichtaufnahmeteils 330 ab und nimmt die Erfassungsbilder einer ABS-Skala 200 auf (ST110). Dann quantisiert die Quantisierungseinheit 520 nacheinander die aufgenommenen Erfassungsbilder (ST120).
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Hier wird davon ausgegangen, dass ein geeigneter Schwellenwert für die Intensität des aufgenommenen Lichts eingestellt wurde. Der dunkle Teil und der helle Teil werden durch Vergleich mit dem Schwellenwert voneinander unterschieden und binarisiert.
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Hier wird für die Zwecke der folgenden Beschreibung der dunkle Teil als ”L” und der helle Teil als ”H” bezeichnet.
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Dann wird das Bild quantisiert, wie in der zweiten Zeile von 20 dargestellt. Bei dem Beispiel gemäß 20 haftet der Schmutz 30 an einem Teil der ABS-Skala 200.
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Wenn die Intensität des aufgenommenen Lichts an einer Photodiode 341 geringer als der Schwellenwert ist, ist sein quantisierter Wert natürlich ”L”.
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Nach der Quantisierung (ST120) wird von der Schmutzbestimmungseinheit 530 die Schmutzbestimmung ausgeführt (ST130).
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Unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm gemäß 19 wird nachstehend die Schmutzbestimmungsverarbeitung (ST130) beschrieben.
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19 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur der Schmutzbestimmungsverarbeitung erläutert (ST130). Zur Durchführung der Schmutzbestimmungsverarbeitung (ST130) wird zuerst ein Parameter n zum Zählen der Bits initialisiert. Der Parameter n wird für die Zwecke der folgenden Verarbeitung mit n = 4 initialisiert. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die quantisierten Werte gemäß 20 in der Reihenfolge vom linken Ende mit 1, 2, 3, ... nummeriert sind.
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Die Schmutzbestimmungseinheit 530 nimmt den quantisierten Wert des n-ten Bits auf (ST132).
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Hierbei wird davon ausgegangen, dass n gleich vier ist.
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Der quantisierte Wert des vierten Bit ist ”L”.
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Als nächstes nimmt die Schmutzbestimmungseinheit 530 die quantisierten Werte des (n – 3)-ten, des (n – 2)-ten und des (n – 1)-ten Bits, d. h. die quantisierten Werte der aufeinanderfolgenden vier Bits auf (ST133). Hier ist n gleich vier, und die Schmutzbestimmungseinheit 530 nimmt die quantisierten Werte des ersten Bits, des zweiten Bits und des dritten Bits auf (ST133).
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Dann bestimmt die Schmutzbestimmungseinheit 530, ob die quantisierten Werte der aufeinanderfolgenden vier Bits übereinstimmen.
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Gemäß der Konzeptregel des ABS-Skalenmusters ist die Obergrenze für die Anzahl aufeinanderfolgender quantisierter Werte mit dem gleichen Wert drei Bit, und die Anzahl der aufeinanderfolgenden quantisierten Werte mit dem gleichen Wert (L oder H) ist weniger als vier Bit. Daher wird das n-te zu bestimmende Bit mit den quantisierten Werten der unmittelbar vorhergehenden drei Bits verglichen.
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Wenn nicht sämtliche quantisierten Werte gleich sind (ST134: NEIN), ist das Muster zumindest gemäß der Konzeptregel möglich und zuverlässig, und der quantisierte Wert des n-ten Bits wird nicht maskiert (ST135).
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Stimmen andererseits sämtliche quantisierten Werte überein (alle H oder alle L) (ST134: JA), weicht der quantisierte Wert des n-ten Bits von der Konzeptregel ab und ist nicht zuverlässig, und es wird bestimmt, dass das Muster durch Schmutz beeinträchtigt ist.
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In diesem Fall wird der quantisierte Wert des n-ten Bits maskiert, damit er nicht verwendet wird (ST136).
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Die Verarbeitung in ST132 bis ST138 wird wiederholt, bis der Parameter n die Anzahl sämtlicher Bits des aufgenommenen Bilds erreicht. Wenn der Parameter n die Anzahl sämtlicher Bits des aufgenommenen Bilds erreicht, wird die Schmutzbestimmung beendet (ST137: JA).
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Die dritte Zeile von 20 zeigt das EIN/AUS der Maskierung.
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Wenn die Schmutzbestimmung beendet ist (ST130), wird anschließend von der Codiereinheit eine Codierung ausgeführt 550 (ST150).
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Zum Ausführen der Codierung wird der quantisierte Wert eines unmaskierten Bits verwendet.
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Ein Code wird durch zwei Bits dargestellt.
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Eine Kombination von (L, H) wird in einen Code ”1” umgewandelt.
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Kombinationen von (L, L) und (H, H) werden in einen Code ”0” umgewandelt.
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Die vierte Zeile von 20 zeigt ein Beispiel eines codierten Ergebnisses.
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Durch die Maskierung (ST136) sind quantisierte Werte in einigen Teilen unbekannt. Natürlich sind in dem Teil der maskierten Bits die Codes unbekannt. In 20 sind die unbekannten Werte durch ein ”?” dargestellt.
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Die Berechnung der Korrelation zwischen den codierten Daten und dem Bezugsmuster wird auf diese Weise ausgeführt (ST160).
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Die Position, die bei der Korrelationsberechnung die höchste Korrelation anzeigt, wird als aktuelle absolute Position berechnet (ST170).
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Durch Ausführen der Verarbeitung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist es möglich, den aufgrund von Schmutz unzuverlässigen Code zu erkennen.
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Überdies ist es möglich, den unzuverlässig Code nicht für die Korrelationsberechnung zu verwenden. Dadurch wird die Genauigkeit (die Zuverlässigkeit) der Positionserfassung verbessert.
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Dies kann ähnlich auf die ABS-Skala angewendet werden, die als reflektierender Typ oder als durchlässiger Typ verwendet wird, und daher ist es möglich, die Teile für die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung und für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung gemeinsam zu nutzen.
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(Dritte beispielhafte Ausführungsform)
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Unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramme gemäß den 21 bis 23 wird nachstehend eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist beschrieben.
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Im Zusammenhang mit der vorstehenden zweiten beispielhaften Ausführungsform wurde beschrieben, dass ein zuverlässiger quantisierter Wert und ein unzuverlässiger quantisierter Wert durch die Schmutzbestimmung unterschieden werden können (ST130).
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Da der zuverlässige quantisierte Wert und der unzuverlässige quantisierte Wert durch die Schmutzbestimmung unterschieden werden können (ST130), können die Quantisierungsverarbeitung und die Schmutzbestimmungsverarbeitung beendet werden, wenn eine vorgegebene Anzahl an zuverlässigen quantisierten Werten ermittelt wurde.
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Zur Vermeidung von sich überschneidenden Beschreibungen sind den Verarbeitungsschritten in den Ablaufdiagrammen gemäß den 21 bis 23 die gleichen Schrittnummern wie bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform zugeordnet. Die Verarbeitung wird nachstehend kurz der Reihe nach beschrieben.
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In ST110 wird von einem Lichtaufnahmeteil 330 ein Erfassungsbild aufgenommen.
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Dann quantisiert eine Quantisierungseinheit 520 das Erfassungsbild. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden nicht sämtliche Bits des Erfassungsbilds auf einmal quantisiert, sondern die erforderlichen Bits des Erfassungsbilds werden nacheinander quantisiert.
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Zur Durchführung der Schmutzbestimmung (ST130A) wird die Quantisierung zuerst vom ersten Bit bis zum vierten Bit ausgeführt (ST111 bis ST123). Wenn dann die Quantisierung am vierten Bit ausgeführt wird (ST122), wird die Schmutzbestimmung bis zum vierten Bit ausgeführt (ST130A).
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Die Prozedur der Schmutzbestimmung stimmt mit der bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform überein, doch die Schmutzbestimmung wird vorübergehend beendet, wenn die Schmutzbestimmung an dem Zielbit (dem n-ten Bit) ausgeführt wird, wie in 22 erneut dargestellt.
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Auf 21 zurückkommend wird nach der Schmutzbestimmung (ST130A) bestimmt, ob die Beendigungsbedingungen erfüllt sind (ST140).
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Die Bestimmung der Beendigungsbedingungen (ST140) ist in dem Ablaufdiagramm gemäß 23. gezeigt
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Als Beendigungsbedingungen wird bestimmt, ob die Anzahl der nicht maskierten Bits mit einer vorgegebenen Anzahl (hier k) übereinstimmt oder darüber liegt (ST141).
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Die vorgegebene Anzahl (hier k) ist die Anzahl der Bits, die für die Korrelationsberechnung erforderlich sind.
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Die vorgegebene Anzahl wird als eine berechenbare Anzahl bezeichnet.
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Wenn hier ein ein Sequenzcodemuster M erzeugendes Polynom aus N Abschnitten von Verschieberegistern zusammengesetzt ist, ist die zur Ermittlung der absoluten Position erforderliche Mindestzahl an Codes eine Anzahl von N aufeinanderfolgenden Codes.
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Daher ist die notwendige berechenbare Mindestzahl zumindest 2·N aufeinanderfolgende Bits.
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Es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, die Anzahl aufeinanderfolgender Bit zu erhalten, da die Maskierung aufgrund von Schmutz zufällig eingefügt wird.
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Daher muss die Gesamtzahl an Bits, die aufgrund der Maskierung nicht weitergeführt wird, 2·N Bits betragen.
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Unter Berücksichtigung der Fehlerrate der Schmutzbestimmung (ST130A) ist es jedoch vorzuziehen, dass die berechenbare Anzahl so eingestellt wird, dass die Mindestzahl einen Spielraum aufweist.
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Wenn die vorliegende Ausführungsform nicht verwendet wird, ist es üblich, eine Redundanz von etwa dem Vierfachen der der theoretischen Mindestzahl vorzusehen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die berechenbare Anzahl innerhalb eines Bereichs so eingestellt werden, dass sie dem Ein- bis Dreifachen der theoretischen Mindestzahl entspricht.
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Vorzugsweise sollte die berechenbare Anzahl das 1,5-fache bis 2,5-fache der theoretischen Mindestzahl und noch bevorzugter das 1,5- bis 2,0-fache betragen.
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Natürlich kann, wenn die Genauigkeit der Schmutzbestimmung extrem hoch ist, die berechenbare Anzahl innerhalb eines Bereichs so eingestellt werden, dass sie das 1,1- bis 1,3-fache der theoretischen Mindestzahl beträgt.
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Wenn die für die Korrelationsberechnung erforderlichen Daten erstellt werden (ST141: JA), wird die Quantisierung (und die Schmutzbestimmung) beendet (ST140: JA), und die Verarbeitung wird mit der Codierung (ST150) fortgesetzt. Wenn andererseits die Anzahl der nicht maskierten Bit die vorgegebene Anzahl nicht erreicht (ST141: NEIN), wird bestimmt, ob der Parameter n die Obergrenze der Anzahl an Bits erreicht (ST142).
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Wenn die Anzahl der Bits die Anzahl der Obergrenze erreicht, wird die Verarbeitung beendet (ST142: JA). Wenn die für die Korrelationsberechnung erforderlichen Daten nicht erhalten werden (ST141: NEIN) und die Anzahl der Bits die Obergrenze für die Anzahl erreicht (ST142: JA), ist die Skala zu stark verunreinigt, und es kann keine zuverlässige Korrelationsberechnung durchgeführt werden. Daher wird eine Warnung bezüglich einer Verschmutzung der Skala an den Benutzer ausgegeben (ST143).
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Wenn der Parameter n die Obergrenze für die Anzahl an Bits nicht erreicht (ST142: NEIN), werden nacheinander die Quantisierung (ST121) und die Schmutzbestimmung (ST130A) ausgeführt (ST140: NEIN, ST145). Nach der Codierung (ST150) ist die Korrelationsberechnung (ST160) die gleiche wie bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform wird, wenn für die Korrelationsberechnung erforderliche quantisierte Werte ermittelt werden, die eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, die Verarbeitung zur Quantisierung und Codierung beendet. Dadurch ist es möglich, die Berechnungsverarbeitung zu beschleunigen und die Auslastung der Signalverarbeitungseinheit zu verringern. Überdies wird die Anzahl der für die Korrelationsberechnung verwendeten Codes verringert, und die Auswirkungen bezüglich der Beschleunigung der Berechnungsverarbeitung und der Verringerung der Auslastung der Signalverarbeitungseinheit sind auffällig groß.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist und dass sie abgeändert werden kann, ohne von ihrem Rahmen abzuweichen.
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Es wurde beschrieben, dass die Maskierung nicht ausgeführt wird (AUS), wenn die Zuverlässigkeit der quantisierten Werte hoch ist (ST135), und dass die Maskierung ausgeführt wird (EIN), wenn die quantisierten Werte nicht zuverlässig sind (ST136), doch hierbei handelt es sich lediglich um ein Beispiel. Es kann ein Bitschalter verwendet werden, der eine hohe Zuverlässigkeit oder Unzuverlässigkeit anzeigt, wobei beliebige Mittel genutzt werden können, solange ein ähnliches Ergebnis erzielt wird.
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Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurden beispielhaft eine lineare Skala und Codiervorrichtung dargestellt, doch die vorliegende Erfindung kann auf eine rotierende Codiervorrichtung angewendet werden.
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Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsformen wurde beschrieben, dass die Invertierungsverarbeitungseinheit auf AUS eingestellt ist, wenn sie für die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung verwendet wird, und dass die Invertierungsverarbeitungseinheit auf EIN eingestellt ist, wenn sie für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung verwendet wird. Natürlich betrifft dies die Einstellung der Korrelationsberechnungseinheit.
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Wenn die Korrelationsberechnungseinheit unter der Annahme hergestellt wurde, dass die Codiervorrichtung des reflektierenden Typs der Standard ist, wird die Invertierungsverarbeitungseinheit wie vorstehend eingestellt. Die Invertierungsverarbeitungseinheit wird jedoch unter der Annahme, dass die Codiervorrichtung des durchlässigen Typs der Standard ist, umgekehrt eingestellt.
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Anders ausgedrückt wird unter der Annahme, dass die Codiervorrichtung des durchlässigen Typs der Standard ist, die Invertierungsverarbeitungseinheit auf EIN eingestellt, wenn sie für die reflektierende photoelektrische Codiervorrichtung verwendet wird, und die Invertierungsverarbeitungseinheit wird auf AUS eingestellt, wenn sie für die durchlässige photoelektrische Codiervorrichtung verwendet wird.
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Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen kann die Skala für den reflektierenden Typ und den durchlässigen Typ gemeinsam verwendet werden, indem ein reflektierendes Teil in Form eines Chromfilms auf einem Glassubstrat vorgesehen wird, doch hinsichtlich des Material der Skala bestehen keine Einschränkungen.
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Es kann beispielsweise ein reflektierendes Teil auf einem länglichen Skalensubstrat aus einem transparenten Harz angeordnet werden. Hinsichtlich des Materials des reflektierenden Teils bestehen keine Einschränkungen und es können unterschiedliche Metalle, anorganische Materialien oder organische Materialien geeignet sein.
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Dann ist es schwierig, zu bestimmen, welches unter dem lichtübertragenden Teil oder dem lichtreflektierenden Teil eine höhere verschmutzungsverhindernde Eigenschaft aufweist, doch dies macht bei der vorliegenden Erfindung keinen Unterschied.
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Obwohl ein Teil des reflektierenden Teils fehlt oder ein Teil des durchlässigen Teils fehlt, ist es aufgrund des fehlenden Musters möglich, ein fehlerhaftes Erfassungssignal aus der Korrelationsberechnung auszuschließen, solange die vorliegende Erfindung angewendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-062643 [0001]
- JP 5553669 B [0003]
