JP2000310545A - Displacement measuring apparatus - Google Patents

Displacement measuring apparatus

Info

Publication number
JP2000310545A
JP2000310545A JP11118597A JP11859799A JP2000310545A JP 2000310545 A JP2000310545 A JP 2000310545A JP 11118597 A JP11118597 A JP 11118597A JP 11859799 A JP11859799 A JP 11859799A JP 2000310545 A JP2000310545 A JP 2000310545A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
signal
counting
absolute
data
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
Application number
JP11118597A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4233679B2 (en
Inventor
Satoshi Adachi
聡 安達
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP11859799A priority Critical patent/JP4233679B2/en
Publication of JP2000310545A publication Critical patent/JP2000310545A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4233679B2 publication Critical patent/JP4233679B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a real-time property in an absolute displacement measuring apparatus. SOLUTION: An ABS sensor 1 outputs signals which indicate the coarse position and the fine position of a moving element with reference to a fixed element. The signals are processed respectively by a demodulation circuit 2 and a demodulation circuit 3. The signal which indicates the coarse position is processed by an ABS data computing part 4, and high-order-digit data DH for absolute-position data is generated. The signal which indicates the fine position is introduced to a PLL counting-pulse generation part 7 via a selector 5. In the PLL counting-pulse generation part 7, a pulse signal PULSE which corresponds to the phase difference between a dense-scale phase signal CMP which is input and a reference signal CNT which is generated at the inside, and the phase of the reference signal CNT is controlled in such a way that the reference signal CNT at the inside follows the phase signal CMP, A counter 8 counts the phase signal PULSE so as to generate low-order-digit data indicating the fine position. The data DH and the data DL are synthesized by a microcomputer 9, and the absolute position data is found.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、測定対象の変位
量に応じた絶対的な変位情報を得るアブソリュート型の
変位測定装置に関し、特に長さ測定機の倣い測定時のピ
ーク検出のように、高速サンプリングを必要とする用途
に好適な変位測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute type displacement measuring device for obtaining absolute displacement information according to a displacement amount of an object to be measured. The present invention relates to a displacement measuring device suitable for applications requiring high-speed sampling.

【0002】[0002]

【従来の技術】測定値を液晶表示装置等に表示するディ
ジタルノギス、ディジタルマイクロメータ、ハイトゲー
ジ等の小型計測器として、静電容量式の変位センサを利
用したものが知られている。静電容量式変位センサは、
メインスケール等の固定要素に対して相対移動するスラ
イダ等の可動要素の移動に伴って電極パターン間に生じ
る周期的な容量変化の信号を取り出すことにより変位量
検出を行うものである。
2. Description of the Related Art As small measuring instruments such as digital calipers, digital micrometers, and height gauges for displaying measured values on a liquid crystal display device or the like, those using a capacitance type displacement sensor are known. Capacitive displacement sensors are
The displacement amount is detected by extracting a signal of a periodic capacitance change generated between the electrode patterns with the movement of a movable element such as a slider that moves relatively to a fixed element such as a main scale.

【0003】このような変位センサには、その出力信号
の形態によって、インクリメンタル(INC)型とアブ
ソリュート(ABS)型の2種類がある。INC型は、
スライダが基準位置から移動することにより生じる周期
信号を連続的に計測することによって変位量を測定す
る。これに対しABS型は、例えば特願平2−1324
34号、特願平2−169454号等に記載されている
ように、粗スケール、中間スケール、密スケールのよう
な密度が異なる複数種類のスケールから得られる周期信
号を復調し、各復調信号から絶対位置に相当する位相情
報をそれぞれ求めてこれらを合成することにより、可動
要素の絶対的な変位量(位置)の検出を可能としたもの
である。
[0003] There are two types of such displacement sensors, an incremental (INC) type and an absolute (ABS) type, depending on the form of the output signal. INC type is
The displacement is measured by continuously measuring the periodic signal generated by the movement of the slider from the reference position. In contrast, the ABS type is disclosed, for example, in Japanese Patent Application No. 2-1324.
No. 34, Japanese Patent Application No. 2-169454, and the like, demodulate periodic signals obtained from a plurality of types of scales having different densities such as a coarse scale, an intermediate scale, and a fine scale. By obtaining phase information corresponding to the absolute position and synthesizing them, it is possible to detect the absolute displacement amount (position) of the movable element.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ABS型の測定システ
ムは、電源を一時遮断しても、再投入により原点復帰が
可能などの大きなメリットを有する反面、INCシステ
ムよりも計算処理量が多く、測長計算にリアルタイム性
が要求される用途に応用する場合、動作周波数を高くし
なければならず、消費電流が増大するという問題点があ
る。また、INC型の測長システムでは、処理量が少な
く高速に測長データを得ることができるという利点があ
る反面、電源断等によって原点が消失してしまうという
問題がある。
The ABS type measuring system has a great advantage that even when the power supply is temporarily cut off, the home position can be returned by turning on the power again. When applied to an application that requires real-time properties for length calculation, there is a problem that the operating frequency must be increased and current consumption increases. In addition, the INC type length measuring system has an advantage that the measured data can be obtained at a high speed with a small amount of processing, but there is a problem that the origin is lost due to a power cut or the like.

【0005】これに対して本出願人は、静電容量式のA
BS型変位測定器に、光電式のINC型変位測定器を組
み合わせて、スケールが移動している間も絶対位置デー
タを出力できるようにしたABSエンコーダを提案して
いる(特開平5−71938号、特開平8−23360
2号等)。これは、電源投入時等に静止状態で測定され
る絶対位置データによりプリセットされる記憶手段を備
えて、この記憶手段に保持された位置データの所定の下
位桁を光電式変位変換器から得られるINC信号で更新
するようにしたものである。換言すれば、スケール移動
に伴ってリアルタイムに得られる光電式のINC信号を
ABSデータの一部として組み込むようにしたものであ
る。
On the other hand, the present applicant has proposed a capacitance type A
An ABS encoder has been proposed in which a BS type displacement measuring device is combined with a photoelectric INC type displacement measuring device so that absolute position data can be output even while the scale is moving (Japanese Patent Laid-Open No. 5-71938). JP-A-8-23360
No. 2, etc.). This is provided with storage means preset by absolute position data measured in a stationary state at power-on or the like, and a predetermined lower digit of the position data held in the storage means can be obtained from the photoelectric displacement converter. This is updated by the INC signal. In other words, the photoelectric INC signal obtained in real time with the scale movement is incorporated as a part of the ABS data.

【0006】しかし、静電容量式のABS型変位検出器
と光電式のINC型変位検出器とを組み合わせること
は、装置の体積増加や消費電力増大をもたらすことにな
るので、低消費電力が前提となる小型測定器に応用する
ことはできない。
However, combining an electrostatic capacitance type ABS type displacement detector and a photoelectric type INC type displacement detector results in an increase in the volume and power consumption of the apparatus, so that low power consumption is assumed. It cannot be applied to small measuring instruments that

【0007】そこで、本出願人は静電容量式のABSセ
ンサの出力信号を処理して得られる絶対位置データがプ
リセットされる計数手段を備えると共に、ABSセンサ
の出力信号を処理してスケール移動に追従するインクリ
メント信号を得て、これにより計数手段の絶対位置デー
タを更新することにより、リアルタイムで絶対位置デー
タを出力できるようにした静電容量式変位測定装置も提
案している(特開平9−21603号)。この方式で
は、密スケールの出力信号から生成された位相信号の基
準信号に対する位相差を各基準信号の例えば立ち上がり
エッジ毎に求め、前回の位相差と今回の位相差との差分
に相当する量を計数手段のインクリメント又はデクリメ
ント操作によって更新する。これにより、リアルタイム
で絶対位置情報を得ることができる。
Accordingly, the present applicant has a counting means for presetting the absolute position data obtained by processing the output signal of the capacitance type ABS sensor, and also processes the output signal of the ABS sensor for scale movement. There has also been proposed a capacitance type displacement measuring device which can output an absolute position data in real time by obtaining a follow-up increment signal and thereby updating the absolute position data of the counting means (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-1997). 21603). In this method, a phase difference between a phase signal generated from a fine-scale output signal and a reference signal is obtained, for example, at each rising edge of each reference signal, and an amount corresponding to a difference between a previous phase difference and a current phase difference is obtained. It is updated by the increment or decrement operation of the counting means. Thereby, absolute position information can be obtained in real time.

【0008】本発明は、上述した従来のABS方式を基
本とした変位測定装置において、更にリアルタイム性を
向上させると同時に低消費電流及び低価格の変位測定装
置を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a displacement measuring apparatus based on the above-mentioned conventional ABS system, which further improves real-time performance and has low current consumption and low cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る変位測定
装置は、固定要素に対する可動要素の絶対位置情報を示
す出力信号であって、少なくとも粗い位置を示す信号と
細かい位置を示す信号とを出力する絶対型変位センサ
と、この絶対型変位センサの出力信号のうち前記粗い位
置を示す信号を復調して粗い位置を示す第1の位相信号
を生成する第1の復調手段と、前記絶対型変位センサの
出力信号のうち前記細かい位置を示す信号を復調して前
記細かい位置を示す第2の位相信号を生成する第2の復
調手段と、前記第1の復調手段からの第1の位相信号を
処理して絶対位置データの上位桁部分を生成する絶対デ
ータ演算手段と、前記第2の復調手段からの第2の位相
信号と基準信号との位相差に応じた計数パルスとその計
数方向を示す信号とを生成出力すると共に、前記基準信
号の位相を前記第2の位相信号に同期させるように制御
する位相同期・計数パルス生成手段と、この位相同期・
計数パルス生成手段から出力される計数パルスを前記計
数方向を示す信号に基づいて計数して前記絶対位置デー
タの下位桁部分を生成する計数手段と、前記絶対データ
演算手段で生成された上位桁部分と前記計数手段で生成
された下位桁部分とを合成して前記絶対位置データを生
成する合成演算手段とを備えてなることを特徴とする。
A displacement measuring apparatus according to the present invention outputs at least a signal indicating a coarse position and a signal indicating a fine position, which are output signals indicating absolute position information of a movable element with respect to a fixed element. An absolute displacement sensor, a first demodulating means for demodulating a signal indicating the coarse position among output signals of the absolute displacement sensor to generate a first phase signal indicating a coarse position, and the absolute displacement sensor A second demodulation means for demodulating the signal indicating the fine position in the output signal of the sensor to generate a second phase signal indicating the fine position; and a first phase signal from the first demodulation means. An absolute data calculating means for processing to generate a higher-order digit part of the absolute position data; a count pulse corresponding to a phase difference between a second phase signal from the second demodulation means and a reference signal; Signal and And it generates an output, a phase locked-counting pulse generating means for controlling so as to synchronize the phase of said reference signal to said second phase signal, the phase synchronization and
Counting means for counting the counting pulses output from the counting pulse generating means based on the signal indicating the counting direction to generate a lower digit part of the absolute position data; and an upper digit part generated by the absolute data calculating means. And a combining operation means for combining the lower digit part generated by the counting means with the absolute position data to generate the absolute position data.

【0010】本発明によれば、絶対型変位センサの出力
信号のうち、細かい位置を示す信号に基づいて絶対位置
データの下位桁部分を生成する際、細かい位置を示す第
2の位相信号と基準信号との位相差に応じた計数パルス
とその計数方向を生成され、これに基づいてインクリメ
ント動作によって下位桁部分が生成される。これによ
り、ABSデータ合成のための複雑な演算が不要とな
り、計数パルス出力毎に測長値を更新することも可能に
なるので、倣い測定時のピーク検出等も可能になる。
According to the present invention, when the lower digit part of the absolute position data is generated based on the signal indicating the fine position among the output signals of the absolute displacement sensor, the second phase signal indicating the fine position and the reference signal are used. A counting pulse corresponding to the phase difference with the signal and a counting direction thereof are generated, and based on this, a lower digit portion is generated by an increment operation. This eliminates the need for complicated calculations for synthesizing the ABS data, and makes it possible to update the measured value every time a count pulse is output, so that peak detection and the like during scanning measurement can be performed.

【0011】なお、この場合、基準信号の周期が一定で
あると、固定要素に対する可動要素の移動速度によって
は、第2の位相信号と基準信号との位相が大きくずれて
位相差が正しく検出されなくなる可能性があるが、基準
信号を第2の位相信号に追従させるようにすれば、第2
の位相信号と基準信号との位相差が大きくなりすぎるこ
とがなくなり、常に前回の位相差比較の時点からの位相
差のずれ分だけが検出できるようになる。これにより、
スケールの高速移動にも追従できるようになる。
In this case, if the period of the reference signal is constant, the phase between the second phase signal and the reference signal is greatly shifted depending on the moving speed of the movable element with respect to the fixed element, and the phase difference is correctly detected. However, if the reference signal is made to follow the second phase signal, the second
The phase difference between the phase signal and the reference signal does not become too large, and only the deviation of the phase difference from the previous phase difference comparison can be always detected. This allows
It can follow the high-speed movement of the scale.

【0012】位相同期・計数パルス生成手段としては、
例えば第2の位相信号と基準信号との位相差を検出する
位相比較回路と、基準クロック信号を分周して基準信号
を生成する分周回路と、位相比較回路で検出された位相
差を吸収すべく分周回路の分周比を制御する分周切換回
路とを備えて構成することができる。
The phase synchronization / counting pulse generating means includes:
For example, a phase comparison circuit that detects the phase difference between the second phase signal and the reference signal, a frequency division circuit that divides the reference clock signal to generate the reference signal, and absorbs the phase difference detected by the phase comparison circuit And a frequency division switching circuit for controlling the frequency division ratio of the frequency division circuit.

【0013】絶対型変位センサの出力信号の絶対的な位
相を検出するための基準位相を与える基準位相信号を出
力する基準位相信号出力手段と、基準位相信号と第2の
位相信号のいずれか一方を位相同期・計数パルス生成手
段に出力する選択手段とを更に備え、位相同期・計数パ
ルス生成手段が、基準位相信号を入力した場合には、基
準信号を前記基準位相信号に同期させるように制御する
ものであると、絶対位置の検証時に便利である。
A reference phase signal output means for outputting a reference phase signal for providing a reference phase for detecting an absolute phase of an output signal of the absolute displacement sensor; and one of the reference phase signal and the second phase signal Selecting means for outputting the reference phase signal to the phase synchronization / counting pulse generation means, wherein the phase synchronization / counting pulse generation means controls the reference signal to be synchronized with the reference phase signal when the reference phase signal is input. This is convenient for verifying the absolute position.

【0014】即ち、本発明の変位測定装置に絶対位置検
証モードを備えるようにし、この絶対位置検証モードで
は、位相同期・計数パルス生成手段に基準位相信号を導
入して基準信号を基準位相信号と同期させたのち、計数
手段をクリアして、位相同期・計数パルス生成手段に第
2の位相信号を導入して絶対位置データを求めるように
すればよい。これにより、位相同期の過程で極めて簡単
に絶対位置検証が行える。この絶対位置検証モードは、
例えば電源投入時や固定要素に対する可動要素の移動速
度が所定の計測可能速度を超えたときに移行されること
が考えられる。
That is, the displacement measuring apparatus of the present invention is provided with an absolute position verification mode. In this absolute position verification mode, a reference phase signal is introduced into the phase synchronization / counting pulse generating means, and the reference signal and the reference phase signal are used. After synchronization, the counting means is cleared, and the second phase signal is introduced to the phase synchronization / counting pulse generation means to obtain absolute position data. Thus, the absolute position can be verified very easily in the process of phase synchronization. This absolute position verification mode
For example, the transition may be made when the power is turned on or when the moving speed of the movable element with respect to the fixed element exceeds a predetermined measurable speed.

【0015】また、本発明の変位測定装置は、計数測定
モードを備えるようにしてもよい。計数測定モードで
は、合成演算手段は、合成された絶対位置データをスタ
ートデータとして記憶すると共に、計数手段をクリアし
て、以後、計数手段の計数値と前記スタートデータとを
加算することにより絶対位置データを算出する。このよ
うな計数測定モードを備えることにより、上位桁の部分
の合成処理が不要になるので、極めて高速な処理が可能
になり、計測のリアルタイム性が更に向上する。この計
数測定モードは、例えば、使用者がモード切換スイッチ
等を切換操作したときに移行したり、固定要素に対する
可動要素の移動速度が所定の速度を超えたときに移行す
ること等が考えられる。
Further, the displacement measuring device of the present invention may be provided with a count measuring mode. In the count measurement mode, the combining operation means stores the combined absolute position data as start data, clears the counting means, and thereafter adds the count value of the counting means to the start data to obtain the absolute position data. Calculate the data. By providing such a counting and measuring mode, it is not necessary to perform the combining process of the upper digits, so that extremely high-speed processing can be performed, and the real-time measurement can be further improved. It is conceivable that the counting and measuring mode is shifted when the user operates a mode switch or the like, or when the moving speed of the movable element with respect to the fixed element exceeds a predetermined speed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の好ましい実施の形態について説明する。図1は、この
発明の一実施例に係るABS/INC併用測長システム
の構成を示すブロック図である。このシステムでは、A
BSセンサ1として静電容量式センサが用いられる。A
BSセンサ1は、後に詳細を説明するが、それぞれ所定
パターンの電極が配列形成されて相対移動するメインス
ケールとスライダとを有し、それらの相対位置に応じて
決まるメインスケールとスライダの容量結合を反映した
粗スケール、中スケール及び密スケールの三種の絶対位
置情報を含む出力信号を出力するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ABS / INC combined length measuring system according to an embodiment of the present invention. In this system, A
A capacitance sensor is used as the BS sensor 1. A
As will be described in detail later, the BS sensor 1 has a main scale and a slider, each of which has a predetermined pattern of electrodes formed and arranged relative to each other, and performs capacitive coupling of the main scale and the slider determined according to their relative positions. It outputs an output signal including three types of absolute position information of the reflected coarse scale, medium scale, and fine scale.

【0017】ABSセンサ1の出力信号のうち、絶対位
置データの上位桁部分に相当する粗スケール及び中スケ
ールの出力信号は復調回路2に入力され、密スケールの
出力信号は復調回路3に入力される。復調回路2,3で
は、これらの出力信号に対してサンプリング、ミキシン
グ、低域ろ波及び2値化処理等の各処理を施して、位相
信号CMPを出力する。復調回路2から出力される粗ス
ケール及び中スケール用の位相信号CMP Coa.,CMP Med.
は、ABSデータ演算部4に供給され、ここで上位桁部
分のABSデータが生成される。一方、復調回路3から
出力される密スケール用の位相信号CMP Fin.は、セレク
タ5の一方の入力として供給されている。セレクタ5の
他方の入力には、ABSセンサ1の駆動信号Sdを生成
するための基準カウンタ・センサ駆動回路6から出力さ
れる基準位相信号CPOが供給されている。セレクタ5
は、これらの入力を選択して位相信号CMPとしてPL
L・計数パルス生成部7に供給する。PLL・計数パル
ス生成部7は、入力された位相信号CMPと内部で生成
された基準信号CNTの位相差に応じた計数用のパルス
信号PULSEとアップ/ダウン信号U/Pとを生成す
ると共に、基準信号CNTを位相信号CMPに同期させ
るための位相同期制御を実行する。インクリメンタルU
/Dカウンタ8は、PLL・計数パルス生成部7から供
給されるアップ/ダウン信号U/Dで示す方向にパルス
信号PULSEを計数する。ABSデータ演算部4から
のデータDHとカウンタ8からのデータDLとは、マイ
コン9に供給され、ここで両データが合成されて絶対値
データが求められる。求められた絶対値データは表示部
10に表示される。
Among the output signals of the ABS sensor 1, the output signals of the coarse scale and the middle scale corresponding to the upper digit part of the absolute position data are input to the demodulation circuit 2, and the output signal of the fine scale is input to the demodulation circuit 3. You. The demodulation circuits 2 and 3 perform processing such as sampling, mixing, low-pass filtering, and binarization processing on these output signals, and output a phase signal CMP. Phase signals CMP Coa., CMP Med. For coarse scale and middle scale output from demodulation circuit 2
Is supplied to the ABS data calculation section 4, where the upper digit ABS data is generated. On the other hand, the phase signal CMP Fin. For fine scale output from the demodulation circuit 3 is supplied as one input of the selector 5. The other input of the selector 5 is supplied with a reference phase signal CPO output from a reference counter / sensor drive circuit 6 for generating a drive signal Sd of the ABS sensor 1. Selector 5
Selects these inputs and outputs PL as the phase signal CMP.
L, which is supplied to the counting pulse generator 7. The PLL / counting pulse generator 7 generates a counting pulse signal PULSE and an up / down signal U / P according to the phase difference between the input phase signal CMP and the internally generated reference signal CNT, The phase synchronization control for synchronizing the reference signal CNT with the phase signal CMP is executed. Incremental U
The / D counter 8 counts the pulse signal PULSE in the direction indicated by the up / down signal U / D supplied from the PLL / counting pulse generator 7. The data DH from the ABS data calculation unit 4 and the data DL from the counter 8 are supplied to the microcomputer 9, where the two data are combined to obtain the absolute value data. The obtained absolute value data is displayed on the display unit 10.

【0018】図2は、この実施例に用いられるABSセ
ンサ1の概略構成を示す図である。このABSセンサ1
は、固定要素となるメインスケール22と、これに対し
て僅かの間隙を介して対向配置されて図中x方向にスラ
イド自在な可動要素となるスライダ21とによって構成
される。スライダ21には、送信電極23が所定ピッチ
Pt0で配設されている。送信電極23は、メインスケー
ル22上にピッチPrで配設された受信電極24a,2
4bと容量結合されている。これらの受信電極24a,
24bは、その配列方向に隣接するピッチPt1,Pt2の
伝達電極にそれぞれ1対1で接続されている。伝達電極
25a,25bは、それぞれスライダ21側に設けられ
た検出電極26a,16b及び27a,27bと容量結
合されている。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the ABS sensor 1 used in this embodiment. This ABS sensor 1
Is composed of a main scale 22 serving as a fixed element and a slider 21 serving as a movable element slidable in the x direction in FIG. The transmission electrodes 23 are arranged on the slider 21 at a predetermined pitch Pt0. The transmitting electrodes 23 are arranged on the main scale 22 with the receiving electrodes 24a, 24a arranged at a pitch Pr.
4b. These receiving electrodes 24a,
24b are connected one-to-one to the transmission electrodes of the pitches Pt1 and Pt2 adjacent in the arrangement direction. The transmission electrodes 25a and 25b are capacitively coupled to detection electrodes 26a and 16b and 27a and 27b provided on the slider 21, respectively.

【0019】送信電極は、7つおきに共通接続されて一
群が8電極の複数の電極群を構成している。これらの電
極群には、それぞれ位相がずれた8相の周期信号a,
b,…,hが駆動信号Sdとして供給されている。これ
らの駆動信号Sdは、具体的には高周波パルスでチョッ
プされた信号となっており、前述した基準カウンタ・セ
ンサ駆動回路6から供給されている。なお、駆動信号S
dの8相の周期信号は、粗スケール及び中スケール測定
を行う場合と、密スケールの測定を行う場合とでは異な
る位相関係となるように、基準カウンタ・センサ駆動回
路6により制御される。
The transmitting electrodes are commonly connected every seven electrodes to form a plurality of electrode groups, each group consisting of eight electrodes. These electrode groups have eight-phase periodic signals a,
, h are supplied as drive signals Sd. These drive signals Sd are specifically signals chopped by high-frequency pulses, and are supplied from the above-described reference counter / sensor drive circuit 6. The drive signal S
The eight-phase periodic signal d is controlled by the reference counter / sensor drive circuit 6 so that the phase relationship is different between the case where the coarse scale and the medium scale are measured and the case where the fine scale is measured.

【0020】送信電極23に駆動信号Sdが供給される
ことにより生じる電場パターンのピッチWtは、送信電
極23のピッチPt0の8倍であり、このピッチWtは、
受信電極24a,24bのピッチPrのN倍(例えば3
倍)に設定されている。受信電極24a,24bは、三
角形状又は正弦波状の電極を相互に噛み合う形で配設し
ている。各受信電極24a,24bで受信される信号の
位相は、送信電極23と受信電極24a,24bとの容
量結合面積に応じて決定されるが、これはスライダ21
とメインスケール22との相対位置により変化する。
The pitch Wt of the electric field pattern generated when the drive signal Sd is supplied to the transmission electrode 23 is eight times the pitch Pt0 of the transmission electrode 23, and the pitch Wt is
N times the pitch Pr of the receiving electrodes 24a and 24b (for example, 3
Times). The receiving electrodes 24a and 24b are provided with triangular or sinusoidal electrodes so as to mesh with each other. The phase of the signal received by each of the receiving electrodes 24a and 24b is determined according to the capacitive coupling area between the transmitting electrode 23 and the receiving electrodes 24a and 24b.
And the position of the main scale 22.

【0021】受信電極24a,24bと伝達電極25
a,25bとが同一ピッチで形成されていれば、検出電
極26a,26b,27a,27bには、単にメインス
ケール22のx方向位置がピッチPrだけ変化する毎に
繰り返される周期信号を検出することになる。この実施
例では、粗、中、密の3つのレベルの絶対位置を測定す
るために、伝達電極25a,25bを受信電極24a,
24bに対してピッチを変えて、それぞれ基準位置x0
から測定方向の距離xの関数である偏位D1(x),D
2(x)を与えている。
The receiving electrodes 24a and 24b and the transmitting electrode 25
If the pitches a and 25b are formed at the same pitch, the detection electrodes 26a, 26b, 27a and 27b simply detect a periodic signal that is repeated every time the position in the x direction of the main scale 22 changes by the pitch Pr. become. In this embodiment, the transmission electrodes 25a and 25b are connected to the reception electrodes 24a and 24a in order to measure the absolute positions of three levels of coarse, medium and fine.
24b, and the reference position x0
Deviations D1 (x), D, which are functions of distance x in the measurement direction from
2 (x).

【0022】このような偏位D1(x),D2(x)を
与え、且つ検出電極26a,26b及び27a,27b
をそれぞれピッチWr1(=3Pt1),Wr2(=3Pt2)
の波形パターンとすることにより、検出電極26a,2
6b及び検出電極27a,27bからは、偏位D1
(x),D2(x)に応じた大きな周期に受信電極24
a,24bのピッチで決まる小さな周期が重畳された出
力信号B1,B2及びC1,C2が得られる。出力信号
C1,C2の差を取ることにより、偏位D1(x)によ
り決まる粗スケールの絶対位置情報を含む出力信号Oc
が得られ、出力信号B1,B2の差を取ることにより、
偏位D2(x)により決まる中スケールの絶対位置情報
を含む出力信号Omが得られる。また、出力信号C1,
C2の和と出力信号B1,B2の和の差を取ることによ
り、受信電極ピッチで決まる密スケールの絶対位置情報
を含む出力信号Ofが得られる。
The deviations D1 (x) and D2 (x) are given, and the detection electrodes 26a and 26b and 27a and 27b are provided.
Are the pitches Wr1 (= 3Pt1) and Wr2 (= 3Pt2), respectively.
The waveform pattern of the detection electrodes 26a, 2
6b and the detection electrodes 27a, 27b,
(X), the receiving electrode 24 in a large cycle corresponding to D2 (x).
Output signals B1, B2 and C1, C2 on which small periods determined by the pitches a, 24b are superimposed are obtained. By taking the difference between the output signals C1 and C2, the output signal Oc including the coarse-scale absolute position information determined by the deviation D1 (x)
Is obtained, and by taking the difference between the output signals B1 and B2,
An output signal Om including the middle-scale absolute position information determined by the deviation D2 (x) is obtained. The output signals C1,
By taking the difference between the sum of C2 and the sum of output signals B1 and B2, an output signal Of including absolute position information of a fine scale determined by the receiving electrode pitch is obtained.

【0023】そして、これら出力信号Oc,Omを復調
回路2で復調処理し、出力信号Ofを復調回路3で復調
処理することにより、エッジの位相に絶対位置情報が担
われた位相信号CMP Coa.,CMP Med.,CMP Fin.が求めら
れる。図3は、これらの位相信号CMPと基準位相信号
CPOとの関係を示す波形図である。各スケールの絶対
位置は、基準位相信号CPOを基準としたときの各位相
信号CMPの位相として求めることができ、具体的に
は、基準位相信号CPOの立上りエッジから次の立上り
エッジまで連続的にカウントアップされることにより得
られる位相情報を、位相信号CMPの立上りでサンプリ
ングすることにより求められる。求められた各スケール
の絶対位置は、図4に示すように一定の重み付けを行っ
て合成されて絶対位置データが求められる。
The output signals Oc and Om are demodulated by the demodulation circuit 2 and the output signal Of is demodulated by the demodulation circuit 3, whereby the phase signal CMP Coa. , CMP Med., CMP Fin. FIG. 3 is a waveform diagram showing the relationship between these phase signals CMP and reference phase signal CPO. The absolute position of each scale can be obtained as the phase of each phase signal CMP with reference to the reference phase signal CPO. Specifically, the absolute position is continuously calculated from the rising edge of the reference phase signal CPO to the next rising edge. Phase information obtained by counting up is obtained by sampling at the rising edge of the phase signal CMP. The absolute positions of the obtained scales are weighted and combined as shown in FIG. 4 to obtain the absolute position data.

【0024】この発明では、粗スケールと中スケールの
位置情報DHは、ABSデータ演算部4で合成される
が、密スケールの位置情報DLは、カウンタ8により求
められる。この密スケールでの位置情報DLは次のよう
に算出される。図5及び図6は、PLL・計数パルス生
成部7の動作を説明するための各部の波形図である。P
LL・計数パルス生成部7は、入力された位相信号CM
Pと内部で発生された基準信号CNTとの位相差に相当
するパルス信号PULSEを生成してカウンタ8に供給
する。図5の例は、位相信号CMPの位相が基準信号C
NTに対して進んでいる場合を示しており、この場合、
アップ/ダウン信号U/DはH(アップ)レベルとな
る。また、図6の例は、位相信号CMPの位相が基準信
号CNTに対して遅れている場合を示しており、この場
合、アップ/ダウン信号U/DはL(ダウン)レベルと
なる。いずれの図でも明らかなように、基準信号CNT
は、位相信号CMPとの位相差を検出したのち、その位
相差を解消するために位相制御されている。従って、絶
対位置計数用のパルス信号PULSEが必要量だけ出力
されたら、位相信号CMPと基準信号CNTの位相が揃
えられるように制御される。
In the present invention, the position information DH of the coarse scale and the middle scale is synthesized by the ABS data calculation unit 4, while the position information DL of the fine scale is obtained by the counter 8. The position information DL on the fine scale is calculated as follows. FIGS. 5 and 6 are waveform diagrams of each section for explaining the operation of the PLL / count pulse generating section 7. P
The LL / counting pulse generator 7 receives the input phase signal CM.
A pulse signal PULSE corresponding to the phase difference between P and the internally generated reference signal CNT is generated and supplied to the counter 8. In the example of FIG. 5, the phase of the phase signal CMP is
It shows the case where it is proceeding with respect to NT, and in this case,
The up / down signal U / D becomes H (up) level. The example of FIG. 6 shows a case where the phase of the phase signal CMP is delayed with respect to the reference signal CNT. In this case, the up / down signal U / D is at the L (down) level. As is clear from both figures, the reference signal CNT
After detecting a phase difference with the phase signal CMP, the phase is controlled to eliminate the phase difference. Therefore, when the required amount of the pulse signal PULSE for counting the absolute position is output, control is performed so that the phases of the phase signal CMP and the reference signal CNT are aligned.

【0025】このように機能するPLL・計数パルス生
成部7は、例えば図7に示すように構成することができ
る。このPLL・計数パルス生成部7は、エッジ微分回
路100、位相比較回路110、分周切換回路120及
び分周回路130を備えて構成されている。エッジ微分
回路100は、入力された位相信号CMPの立ち下がり
エッジを検出する。エッジ微分回路100では、フリッ
プフロップ(以下、「FF」と表記する)101によっ
て、位相信号CMPの立ち下がりをクロック信号CKの
立上りで検出する。そして、このFF101の出力変化
から、FF102及びNORゲート103によってクロ
ック信号CKの1周期分のパルス幅の微分パルスP1を
生成出力する。
The PLL / counting pulse generator 7 functioning as described above can be configured, for example, as shown in FIG. The PLL / counting pulse generator 7 includes an edge differentiating circuit 100, a phase comparing circuit 110, a frequency dividing switching circuit 120, and a frequency dividing circuit 130. The edge differentiating circuit 100 detects a falling edge of the input phase signal CMP. In the edge differentiating circuit 100, a falling edge of the phase signal CMP is detected by a flip-flop (hereinafter, referred to as “FF”) 101 at a rising edge of the clock signal CK. Then, from the output change of the FF 101, the FF 102 and the NOR gate 103 generate and output a differential pulse P1 having a pulse width of one cycle of the clock signal CK.

【0026】位相比較回路110では、この微分パルス
P1で示される位相信号CMPの立下りエッジと、分周
回路130から出力される基準信号CNTの立上りエッ
ジとの位相差に対応したカウンタ用のパルス信号PUL
SEと、カウンタのアップ/ダウンを指示するアップ/
ダウン信号U/Pとを出力する。即ち、微分パルスP1
は、NANDゲート111でクロック信号CK(インバ
ータ104による反転クロック信号)の1パルス幅分の
立ち下がりパルスに変換されたのち、EX−NORゲー
ト112で基準信号CNTと位相比較される。EX−N
ORゲート112の出力は、FF113で分周される。
FF113の出力は、位相信号CMPの立ち下がりが基
準信号CNTの立上りに対して先行している場合には、
NANDゲート111の立ち下がりエッジで立ち下が
り、基準信号CNTの立上りエッジで立ち上がる。ま
た、FF113の出力は、基準信号の立上りが位相信号
CMPの立ち下がりに対して先行している場合には、基
準信号CNTの立上りで立ち下がり、NANDゲート1
11の立上りで立ち上がる。FF113の出力は、NO
Rゲート114及びFF115によってクロック信号C
Kとの位相合わせがなされた後、パルスゲート信号PG
としてORゲート105の入力として与えられ、ORゲ
ート105の他方の入力に与えられたクロック信号CK
を、位相信号CMPと基準信号CNTの位相差に相当す
る時間だけゲートする。これによりパルス信号PULS
Eが得られる。
In the phase comparison circuit 110, a counter pulse corresponding to the phase difference between the falling edge of the phase signal CMP indicated by the differentiated pulse P1 and the rising edge of the reference signal CNT output from the frequency dividing circuit 130 Signal PUL
SE and up / down to instruct up / down of counter
And a down signal U / P. That is, the differential pulse P1
Is converted into a falling pulse for one pulse width of the clock signal CK (inverted clock signal by the inverter 104) by the NAND gate 111, and the EX-NOR gate 112 compares the phase with the reference signal CNT. EX-N
The output of the OR gate 112 is divided by the FF 113.
When the falling of the phase signal CMP precedes the rising of the reference signal CNT, the output of the FF 113
It falls at the falling edge of the NAND gate 111 and rises at the rising edge of the reference signal CNT. When the rise of the reference signal precedes the fall of the phase signal CMP, the output of the FF 113 falls at the rise of the reference signal CNT, and the NAND gate 1
It rises at the rise of 11. The output of FF113 is NO
The clock signal C is output by the R gate 114 and the FF 115
After phase matching with K, the pulse gate signal PG
The clock signal CK supplied to the other input of the OR gate 105
Is gated for a time corresponding to the phase difference between the phase signal CMP and the reference signal CNT. Thereby, the pulse signal PULS
E is obtained.

【0027】一方、微分パルスP1は、FF116とO
Rゲート117とによって後端エッジのタイミングがク
ロック信号CKの半周器分遅延される。そして、この微
分パルスのタイミングとパルスゲート信号PGの位相の
前後関係をFF118,119で検出して、アップ/ダ
ウン信号U/Pを出力する。U/P信号は、位相信号C
MPが基準信号CNTに対して位相が進んでいる場合に
は「H」、遅れている場合には「L」となる。
On the other hand, the differential pulse P1 is
The timing of the trailing edge is delayed by the half gate of the clock signal CK by the R gate 117. The FFs 118 and 119 detect the timing relationship between the timing of the differentiated pulse and the phase of the pulse gate signal PG, and output an up / down signal U / P. The U / P signal is a phase signal C
When the phase of the MP is advanced with respect to the reference signal CNT, the level becomes “H”, and when the phase of the MP is delayed, the level becomes “L”.

【0028】分周切換回路120では、一対のFF12
1,122の入力を、4つの反転出力のマルチプレクサ
(以下、「MPX」と表記する)123,124,12
5,126と、2つのインバータ127,128で切り
替えて、分周回路130に導入される基準クロックRC
Kの周波数を決定する。MPX123,124は、切換
信号SELa(=U/D)によって切り替えられ、MP
X125,126は、切換信号SELb(=PG)によ
って切り替えられる。この実施例では、これらMPX1
23〜126の切換によって、次の3つの動作モードを
実現している。
In the frequency division switching circuit 120, a pair of FFs 12
1, 122 are input to four inverted output multiplexers (hereinafter, referred to as “MPX”) 123, 124, 12
5, 126, and two inverters 127, 128 to switch the reference clock RC introduced into the frequency divider 130.
Determine the frequency of K. The MPXs 123 and 124 are switched by the switching signal SELa (= U / D).
X125 and X126 are switched by a switching signal SELb (= PG). In this embodiment, the MPX1
By switching between 23 and 126, the following three operation modes are realized.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】ストップモードは、パルスゲート信号PG
及びアップ/ダウン信号U/Dが共にLである場合、つ
まり位相信号CMPが基準信号CNTに対して遅れてお
り、且つ遅れを修正するために計数パルスPULSEが
出力されている間に実行されるモードである。ストップ
モードでは、MPX123,125が入力Aを選択する
ので、FF121→インバータ127→MPX123→
MPX125→FF121のフィードバックループが形
成され、FF121の/Q出力がHのとき、D端子への
フィードバック入力はLとなり、クロック信号の入力に
よってもその出力は変わらない。このため、分周回路1
30の分周動作は中断される。
In the stop mode, the pulse gate signal PG
And when the up / down signal U / D is both L, that is, while the phase signal CMP is delayed with respect to the reference signal CNT and the count pulse PULSE is output to correct the delay. Mode. In the stop mode, since the MPXs 123 and 125 select the input A, the FF 121 → the inverter 127 → the MPX 123 →
A feedback loop of MPX125 → FF121 is formed, and when the / Q output of FF121 is H, the feedback input to the D terminal becomes L, and the output does not change even when the clock signal is input. Therefore, the frequency dividing circuit 1
The dividing operation of 30 is interrupted.

【0031】ノーマルモードは、パルスゲート信号PG
がHのとき、つまり位相信号CMPと基準信号CNTと
が完全に同期しているか、又はカウンタ7が計数動作を
していないときに実行されるモードである。ノーマルモ
ードでは、MPX125,126が入力Bを選択するの
で、FF121→インバータ127→MPX126→F
F122→MPX125→FF121のフィードバック
ループが形成される。この場合、FF121,122
は、クロック信号CKの立上りエッジによって交互にそ
の出力を反転させるので、基準クロックRCKは、クロ
ック信号CKを4分周した信号となる。従って、4つの
FF131,132,133,134を縦続接続してな
る1/16分周の分周回路130からの最終段出力とな
る基準信号CNTの周期は、クロック信号CKの周期の
64倍となる。
In the normal mode, the pulse gate signal PG
Is H, that is, when the phase signal CMP and the reference signal CNT are completely synchronized, or when the counter 7 is not performing the counting operation. In the normal mode, since the MPXs 125 and 126 select the input B, the FF121 → the inverter 127 → MPX126 → F
A feedback loop of F122 → MPX125 → FF121 is formed. In this case, the FFs 121 and 122
Alternately inverts its output at the rising edge of the clock signal CK, so that the reference clock RCK is a signal obtained by dividing the frequency of the clock signal CK by 4. Accordingly, the cycle of the reference signal CNT, which is the final stage output from the 1/16 frequency divider 130 formed by cascading the four FFs 131, 132, 133, and 134, is 64 times the cycle of the clock signal CK. Become.

【0032】1/2モードは、パルスゲート信号PGが
L、アップ/ダウン信号U/DがHである場合、つまり
位相信号CMPが基準信号CNTに対して進んでおり、
且つ進みを修正するために計数パルスPULSEが出力
されている間に実行されるモードである。1/2モード
では、MPX123が入力Bを選択し、MPX125が
入力Aを選択するので、FF121→MPX123→M
PX125→FF121のフィードバックループが形成
される。この場合、このフィードバックループは、クロ
ック信号CKを1/2分周する分周回路として機能する
ので、分周回路130からの最終段出力となる基準信号
CNTの周期は、クロック信号CKの周期の32倍とな
る。1/2モードでは、基準信号CNTの周期がノーマ
ルモードの周期の1/2となるので、基準信号CNTの
位相が位相信号CMPのそれに速やかに追従する。
In the 1/2 mode, when the pulse gate signal PG is L and the up / down signal U / D is H, that is, the phase signal CMP is advanced with respect to the reference signal CNT.
This mode is executed while the count pulse PULSE is being output to correct the advance. In the 1/2 mode, the MPX 123 selects the input B and the MPX 125 selects the input A, so that FF121 → MPX123 → M
A feedback loop of PX125 → FF121 is formed. In this case, since this feedback loop functions as a frequency dividing circuit that divides the clock signal CK by 分, the cycle of the reference signal CNT which is the final output from the frequency dividing circuit 130 is equal to the cycle of the clock signal CK. It becomes 32 times. In the モ ー ド mode, the cycle of the reference signal CNT is の of the cycle of the normal mode, so that the phase of the reference signal CNT quickly follows that of the phase signal CMP.

【0033】以上の動作により、位相信号CMPと基準
信号CNTとの位相差に応じたパルス信号PULSEの
生成と、位相信号CMPと基準信号CNTとの同期合わ
せとが行われる。
By the above operation, the generation of the pulse signal PULSE according to the phase difference between the phase signal CMP and the reference signal CNT and the synchronization of the phase signal CMP and the reference signal CNT are performed.

【0034】図8は、このABS/INC併用測長シス
テムを用いた計測動作モードを示す状態遷移図である。
まず、システムの動作をスタートさせると、カウンタ8
のABS化の処理が実行される(S1)。この処理モー
ドは、絶対位置検証モードであり、具体的には、セレク
タ5の基準位相信号CPOの入力をアクティブにして、
PLL・計数パルス生成部7に基準位相信号CPOを位
相信号CMPとして導入する。これにより、基準信号C
NTは、基準位相信号CPOに同期するので、同期が確
立された時点でカウンタ8の値をクリアする。続いてセ
レクタ5の密スケールの位相信号CMP Fin.入力側をア
クティブに切り替えることにより、位相信号CMPと基
準信号CNTとの位相差に応じたパルス信号PULSE
が出力されてカウンタ8の計数値が正しい絶対位置を示
すことになる。
FIG. 8 is a state transition diagram showing a measuring operation mode using the ABS / INC combined length measuring system.
First, when the operation of the system is started, the counter 8
Is executed (S1). This processing mode is an absolute position verification mode. Specifically, the input of the reference phase signal CPO of the selector 5 is activated,
The reference phase signal CPO is introduced as a phase signal CMP into the PLL / counting pulse generator 7. Thereby, the reference signal C
Since NT synchronizes with the reference phase signal CPO, the value of the counter 8 is cleared when the synchronization is established. Subsequently, the fine-scale phase signal CMP Fin. By switching the input side to active, the pulse signal PULSE corresponding to the phase difference between the phase signal CMP and the reference signal CNT.
Is output, and the count value of the counter 8 indicates the correct absolute position.

【0035】カウンタ8のABS化処理が終了したら、
次にノーマルモードに移行する(S2)。このモードで
は、ABSデータ演算部4の出力データDHと、カウン
タ8の計数値DLとを合成し、必要に応じてそれにオフ
セット値を加算することにより、絶対位置データを求
め、これを表示部10で表示する。なお、オフセット値
は、例えばプリセット操作がなされた場合に、そのプリ
セット値から現在の合成データの値を減算することによ
り求められる(S3)
When the ABS processing of the counter 8 is completed,
Next, the mode shifts to the normal mode (S2). In this mode, the output data DH of the ABS data operation unit 4 and the count value DL of the counter 8 are combined, and if necessary, an offset value is added thereto to obtain absolute position data. To display. Note that, for example, when a preset operation is performed, the offset value is obtained by subtracting the current value of the combined data from the preset value (S3).

【0036】ノーマルモードの状態で、ピーク検出指示
(PEAK ON)が入力された場合には、次のような処理を
実行する。このピーク検出は、図9に示すように、測定
対象31の表面を測定プローブ32で倣い測定して最も
高い位置又は最も低い位置等を検出する測定モードで、
測定にはリアルタイム性が要求される。この場合、まず
マイコン9は、合成データにオフセット値を加算した値
をスタートデータとして記憶し、カウンタ8をクリアす
る(S5)。そして、倣い検出モードに入る(S6)。
このモードは計数(インクリメンタル)測定モードであ
り、カウンタ8のカウント動作によって逐次更新される
カウンタ値と記憶されたスタートデータとを加算するこ
とにより絶対位置データを算出する(S6)。この場
合、絶対位置の算出に使用するデータがカウンタ値と記
憶されたスタート値であり、ABSデータ演算部4から
のデータDHは使用しないので、極めて高速な測定が可
能である。ピーク検出では、逐次求められる絶対位置デ
ータの大小比較を行ってピーク値を検出し、これを表示
する。ピーク検出が終了(PEAK OFF)したら、ステップ
S1と同様の処理によりカウンタ値をABS化してノー
マルモードに戻る(S7)。
When a peak detection instruction (PEAK ON) is input in the normal mode, the following processing is executed. This peak detection is a measurement mode in which the surface of the measurement target 31 is traced by the measurement probe 32 to measure the highest position or the lowest position, as shown in FIG.
Measurement requires real-time performance. In this case, first, the microcomputer 9 stores a value obtained by adding the offset value to the combined data as start data, and clears the counter 8 (S5). Then, the scanning mode is entered (S6).
This mode is a counting (incremental) measurement mode, in which the absolute position data is calculated by adding the counter value sequentially updated by the counting operation of the counter 8 and the stored start data (S6). In this case, the data used for calculating the absolute position is the counter value and the stored start value, and the data DH from the ABS data calculation unit 4 is not used, so that extremely high-speed measurement is possible. In the peak detection, the magnitude of absolute position data sequentially obtained is compared to detect a peak value, which is displayed. When the peak detection is completed (PEAK OFF), the counter value is changed to ABS by the same processing as in step S1, and the process returns to the normal mode (S7).

【0037】なお、倣い検出モードのとき、メインスケ
ール22に対するスライダ21の移動速度を監視して、
この移動速度が測定不可能なオーバースピードを超えた
場合には、ステップS1,S7のようなABS化処理を
実行してからインクリメンタルモードに戻るという処理
を実行するようにしても良い。また、移動速度が所定の
速度を超えたら自動的にステップS5,S6のようなイ
ンクリメンタルモードに切り替わるようにすることも考
えられる。
In the scanning detection mode, the moving speed of the slider 21 with respect to the main scale 22 is monitored.
When the moving speed exceeds the unmeasurable overspeed, a process may be performed to execute the ABS process as in steps S1 and S7 and then return to the incremental mode. It is also conceivable to automatically switch to the incremental mode as in steps S5 and S6 when the moving speed exceeds a predetermined speed.

【0038】この装置においては、インクリメンタルモ
ード(計数測定モード)の処理量が小さいため、動作周
波数を下げても十分なスピードを得ることができ、消費
電流を大幅に低減することができる。更に、動作周波数
を下げられることにより、低速で安価な4ビットマイコ
ン等の使用が可能なため、その分、コスト低減を図るこ
ともできる。インクリメンタルモードでは、オーバース
ピードが発生しても、絶対位置検証モード(S7)によ
り正確な値に復帰できるので、極めてスムーズにABS
測定に遷移することができ、ABSシステムのメリット
を損なうこともない。
In this apparatus, since the amount of processing in the incremental mode (count measurement mode) is small, sufficient speed can be obtained even if the operating frequency is lowered, and the current consumption can be greatly reduced. Further, by lowering the operating frequency, it is possible to use a low-speed and inexpensive 4-bit microcomputer or the like, so that the cost can be reduced accordingly. In the incremental mode, even when overspeed occurs, the absolute value can be returned to the correct value in the absolute position verification mode (S7).
It is possible to transition to the measurement without deteriorating the merit of the ABS system.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
計数測定モードによる極めて高速な測長更新が可能とな
り、これにより、スケールの高速移動にも追従でき、リ
アルタイム性も更に向上するので、倣い測定時のピーク
検出等も可能になるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
An extremely high-speed measurement update in the counting and measurement mode is possible, which makes it possible to follow a high-speed movement of the scale and further improves the real-time property, so that peak detection and the like during scanning measurement can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施例に係るABS/INC併
用測長システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ABS / INC combined length measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同システムにおけるABSセンサの詳細を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing details of an ABS sensor in the system.

【図3】 同システムにおける各スケールの位相信号C
MPと基準位相信号CPOとの関係を示す波形図であ
る。
FIG. 3 shows a phase signal C of each scale in the system.
FIG. 4 is a waveform chart showing a relationship between MP and a reference phase signal CPO.

【図4】 同システムにおける各スケールの合成処理の
概念を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a concept of a synthesis process of each scale in the same system.

【図5】 同システムにおけるPLL・計数パルス生成
部の各部の波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram of each part of a PLL / counting pulse generator in the same system.

【図6】 同システムにおけるPLL・計数パルス生成
部の各部の波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram of each part of a PLL / counting pulse generator in the same system.

【図7】 同システムにおけるPLL・計数パルス生成
部のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a PLL / counting pulse generator in the same system.

【図8】 同システムにおける測定時の状態遷移図であ
る。
FIG. 8 is a state transition diagram at the time of measurement in the same system.

【図9】 同システムにおける倣い測定モードを説明す
るための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a scanning measurement mode in the system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ABSセンサ、2,3…復調回路、4…ABSデー
タ演算部、5…セレクタ、6…基準カウンタ・センサ駆
動回路、7…PLL・計数パルス生成部、8…インクリ
メンタルU/Dカウンタ、9…マイコン、10…表示
部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... ABS sensor, 2, 3 ... Demodulation circuit, 4 ... ABS data calculation part, 5 ... Selector, 6 ... Reference counter / sensor drive circuit, 7 ... PLL / count pulse generation part, 8 ... Incremental U / D counter, 9 ... microcomputer, 10 ... display unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA11 CA12 CA15 DA01 DA04 DB03 DC08 DD02 DD06 HA05 2F069 AA03 AA06 AA31 DD04 GG06 GG12 HH12 HH21 JJ06 JJ13 MM38 NN08 NN09 2F077 AA30 AA33 HH03 HH11 TT04 TT21 TT35 TT46 TT47 TT54 TT58 TT72  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA11 CA12 CA15 DA01 DA04 DB03 DC08 DD02 DD06 HA05 2F069 AA03 AA06 AA31 DD04 GG06 GG12 HH12 HH21 JJ06 JJ13 MM38 NN08 NN09 2F077 AA30 AA33 HHTTTT46TT

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定要素に対する可動要素の絶対位置情
報を示す出力信号であって、少なくとも粗い位置を示す
信号と細かい位置を示す信号とを出力する絶対型変位セ
ンサと、 この絶対型変位センサの出力信号のうち前記粗い位置を
示す信号を復調して粗い位置を示す第1の位相信号を生
成する第1の復調手段と、 前記絶対型変位センサの出力信号のうち前記細かい位置
を示す信号を復調して前記細かい位置を示す第2の位相
信号を生成する第2の復調手段と、 前記第1の復調手段からの第1の位相信号を処理して絶
対位置データの上位桁部分を生成する絶対データ演算手
段と、 前記第2の復調手段からの第2の位相信号と基準信号と
の位相差に応じた計数パルスとその計数方向を示す信号
とを生成出力すると共に、前記基準信号の位相を前記第
2の位相信号に同期させるように制御する位相同期・計
数パルス生成手段と、 この位相同期・計数パルス生成手段から出力される計数
パルスを前記計数方向を示す信号に基づいて計数して前
記絶対位置データの下位桁部分を生成する計数手段と、 前記絶対データ演算手段で生成された上位桁部分と前記
計数手段で生成された下位桁部分とを合成して前記絶対
位置データを生成する合成演算手段とを備えてなること
を特徴とする変位測定装置。
1. An absolute displacement sensor for outputting at least a signal indicating a coarse position and a signal indicating a fine position, which is an output signal indicating absolute position information of a movable element with respect to a fixed element. First demodulation means for demodulating the signal indicating the coarse position in the output signal to generate a first phase signal indicating the coarse position; and outputting the signal indicating the fine position in the output signal of the absolute displacement sensor. Second demodulation means for demodulating to generate a second phase signal indicating the fine position, and processing the first phase signal from the first demodulation means to generate an upper digit part of the absolute position data An absolute data calculating means, for generating and outputting a counting pulse corresponding to the phase difference between the second phase signal from the second demodulating means and the reference signal and a signal indicating the counting direction; To A phase synchronizing / counting pulse generating means for controlling so as to synchronize with the second phase signal; counting the count pulses output from the phase synchronizing / counting pulse generating means based on the signal indicating the counting direction; A counting means for generating a lower digit part of the absolute position data; a synthesizing means for synthesizing an upper digit part generated by the absolute data calculating means and a lower digit part generated by the counting means to generate the absolute position data A displacement measuring device comprising: a calculating means.
【請求項2】 前記位相同期・計数パルス生成手段は、 前記第2の位相信号と基準信号との位相差を検出する位
相比較回路と、 基準クロック信号を分周して前記基準信号を生成する分
周回路と、 前記位相比較回路で検出された位相差を吸収すべく前記
分周回路の分周比を制御する分周切換回路とを備えてな
ることを特徴とする請求項1記載の変位測定装置。
2. The phase synchronization / counting pulse generation means, wherein: a phase comparison circuit for detecting a phase difference between the second phase signal and a reference signal; and a frequency division of a reference clock signal to generate the reference signal. 2. The displacement according to claim 1, further comprising: a frequency dividing circuit; and a frequency dividing switching circuit that controls a frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit to absorb a phase difference detected by the phase comparing circuit. measuring device.
【請求項3】 前記絶対型変位センサの出力信号の絶対
的な位相を検出するための基準位相を与える基準位相信
号を出力する基準位相信号出力手段と、 前記基準位相信号と前記第2の位相信号のいずれか一方
を前記位相同期・計数パルス生成手段に出力する選択手
段とを備え、 前記位相同期・計数パルス生成手段は、前記基準位相信
号を入力した場合には、前記基準信号を前記基準位相信
号に同期させるように制御するものであることを特徴と
する請求項1又は2記載の変位測定装置。
3. A reference phase signal output means for outputting a reference phase signal for providing a reference phase for detecting an absolute phase of an output signal of the absolute displacement sensor; and the reference phase signal and the second phase. Selecting means for outputting any one of the signals to the phase synchronization / counting pulse generation means, wherein the phase synchronization / counting pulse generation means uses the reference signal as the reference 3. The displacement measuring device according to claim 1, wherein the displacement measuring device is controlled to synchronize with a phase signal.
【請求項4】 絶対位置検証モードを備え、 この絶対位置検証モードでは、前記位相同期・計数パル
ス生成手段に前記基準位相信号を導入して前記基準信号
を前記基準位相信号と同期させたのち、前記計数手段を
クリアして、前記位相同期・計数パルス生成手段に前記
第2の位相信号を導入して絶対位置データを求めること
を特徴とする請求項3記載の変位測定装置。
4. An absolute position verification mode, wherein in the absolute position verification mode, the reference phase signal is introduced into the phase synchronization / counting pulse generation means to synchronize the reference signal with the reference phase signal. 4. The displacement measuring apparatus according to claim 3, wherein said counting means is cleared, and said second phase signal is introduced into said phase synchronization / counting pulse generating means to obtain absolute position data.
【請求項5】 計数測定モードを備え、 この計数測定モードでは、前記合成演算手段は、合成さ
れた絶対位置データをスタートデータとして記憶すると
共に、前記計数手段をクリアして、以後、前記計数手段
の計数値と前記スタートデータとを加算することにより
前記絶対位置データを算出するものであることを特徴と
する請求項1〜4のいずれか1項記載の変位測定装置。
計数手段と前記
5. A counting / measuring mode, wherein in the counting / measuring mode, the synthesizing operation means stores the synthesized absolute position data as start data, clears the counting means, and thereafter sets the counting means. The displacement measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the absolute position data is calculated by adding the count value of the above and the start data.
Counting means and said
【請求項6】 前記固定要素に対する可動要素の移動速
度が所定の速度を超えたら、前記計数測定モードに移行
することを特徴とする請求項5記載の変位測定装置。
6. The displacement measuring apparatus according to claim 5, wherein when the moving speed of the movable element with respect to the fixed element exceeds a predetermined speed, the mode shifts to the counting and measuring mode.
【請求項7】 前記固定要素に対する可動要素の移動速
度が所定の計測可能速度を超えたら、前記絶対位置検証
モードに移行することを特徴とする請求項4記載の変位
測定装置。
7. The displacement measuring device according to claim 4, wherein when the moving speed of the movable element with respect to the fixed element exceeds a predetermined measurable speed, the mode shifts to the absolute position verification mode.
JP11859799A 1999-04-26 1999-04-26 Displacement measuring device Expired - Fee Related JP4233679B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11859799A JP4233679B2 (en) 1999-04-26 1999-04-26 Displacement measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11859799A JP4233679B2 (en) 1999-04-26 1999-04-26 Displacement measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000310545A true JP2000310545A (en) 2000-11-07
JP4233679B2 JP4233679B2 (en) 2009-03-04

Family

ID=14740527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11859799A Expired - Fee Related JP4233679B2 (en) 1999-04-26 1999-04-26 Displacement measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4233679B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009097904A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Mitsutoyo Corp Displacement detection device
CN112697176A (en) * 2019-10-07 2021-04-23 株式会社三丰 Displacement measuring device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009097904A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Mitsutoyo Corp Displacement detection device
CN112697176A (en) * 2019-10-07 2021-04-23 株式会社三丰 Displacement measuring device
CN112697176B (en) * 2019-10-07 2023-01-17 株式会社三丰 Displacement measuring device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4233679B2 (en) 2009-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9024642B2 (en) Absolute position measurement capacitive grating displacement measurement method, sensor, and operating method thereof
JP2878913B2 (en) Displacement measuring device
JP2593257B2 (en) Displacement measuring device
JP6609411B2 (en) Displacement measuring apparatus and displacement measuring method
JP2000310545A (en) Displacement measuring apparatus
JPH06276773A (en) Method and apparatus for controlling driving
JP2738996B2 (en) Displacement measuring device
JP2909338B2 (en) Displacement measuring device
JP2568322B2 (en) Displacement measuring device for absolute measurement
CN112697176B (en) Displacement measuring device
JP2009200681A (en) Proximity detection apparatus and proximity detecting method
JP2996447B2 (en) Displacement measuring device for absolute measurement
JP2788826B2 (en) Displacement measuring device
JP2795443B2 (en) Processing method of position detection signal
JPH0626850A (en) Displacement measuring apparatus
CN109844462A (en) The chopping converting means and chopping transform method of incremental encoder
JPH10160404A (en) Displacement measuring instrument
JP2731638B2 (en) Capacitive displacement measuring device
SU1719892A1 (en) Method of signal conversion in variable-capacitance displacement transducer incorporating multisectional electrodes with variable area of their coverage
JPH05187804A (en) Displacement measuring apparatus of capacitance type
JP2548495B2 (en) Displacement measuring device
JPH0682205A (en) Displacement measuring apparatus
JPH10252549A (en) Rotational speed detecting device and control device for rotary machine
RU43353U1 (en) DIFFERENTIAL CAPACITIVE MOVEMENT METER
SU1725069A1 (en) Angular movement sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060322

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081209

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081210

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141219

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees