JP2001183171A - 角度および／または距離を測定するための装置ならびに方法 - Google Patents
角度および／または距離を測定するための装置ならびに方法Info
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-
- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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-
- G—PHYSICS
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- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
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- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な信号伝送を簡素化し、かつ複雑な周辺
エレクトロニクスを省くことのできる、角度および／ま
たは距離測定装置ならびに方法を提供する。 【解決手段】 該角度および／距離測定装置は、絶対値
を判定するためのセンサおよび連続する２つの絶対値間
の漸増値を判定するためのセンサを有する感知ヘッド
（１００）と、該感知ヘッド（１００）に関連する目盛
り付与手段（１０２）と、センサによって判定された絶
対値およびセンサによって判定された漸増値から合計絶
対値を形成してその値を動作範囲全体にわたって２進／
デジタル形式で提供するための手段（１０５）とを含
む。信号処理全体は、感知ヘッド（１００）によって実
行される。
エレクトロニクスを省くことのできる、角度および／ま
たは距離測定装置ならびに方法を提供する。 【解決手段】 該角度および／距離測定装置は、絶対値
を判定するためのセンサおよび連続する２つの絶対値間
の漸増値を判定するためのセンサを有する感知ヘッド
（１００）と、該感知ヘッド（１００）に関連する目盛
り付与手段（１０２）と、センサによって判定された絶
対値およびセンサによって判定された漸増値から合計絶
対値を形成してその値を動作範囲全体にわたって２進／
デジタル形式で提供するための手段（１０５）とを含
む。信号処理全体は、感知ヘッド（１００）によって実
行される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前掲の特許請求の
範囲における独立項の前文に記載の、角度および／また
は距離を測定するための装置に関し、また、その装置で
角度および／または距離を測定するための方法に関す
る。
範囲における独立項の前文に記載の、角度および／また
は距離を測定するための装置に関し、また、その装置で
角度および／または距離を測定するための方法に関す
る。
【０００２】
【背景技術】従来の角度／距離測定システムは、漸増値
信号または絶対値信号のどちらかを出力するように設計
されており、たとえば、特定の工業用途にのみ使用され
ている。
信号または絶対値信号のどちらかを出力するように設計
されており、たとえば、特定の工業用途にのみ使用され
ている。
【０００３】安価な漸増値伝送器は、以下の欠点を有す
る： ・非常に遅い移動／回転中には、十分な信号分解能を得
られない； ・非常に速い移動／回転中および高分解能においては、
信号伝送が周波数によって制限される。
る： ・非常に遅い移動／回転中には、十分な信号分解能を得
られない； ・非常に速い移動／回転中および高分解能においては、
信号伝送が周波数によって制限される。
【０００４】たとえば１８ビットの分解能、すなわち、
２５６０００パルス／回転（これは精密機械の場合、円
周１ｍに対して約４μｍの分解能を意味する）は、６０
００回転／分でおよそ３０ＭＨｚの信号伝送周波数につ
ながる。これはほとんどの制御システムにとって高す
ぎ、また、長距離にわたる干渉のない信号伝送に対して
は非常に問題がある。
２５６０００パルス／回転（これは精密機械の場合、円
周１ｍに対して約４μｍの分解能を意味する）は、６０
００回転／分でおよそ３０ＭＨｚの信号伝送周波数につ
ながる。これはほとんどの制御システムにとって高す
ぎ、また、長距離にわたる干渉のない信号伝送に対して
は非常に問題がある。
【０００５】これに対し、複雑かつ高価な絶対値伝送器
は、高分解能および高速測定シーケンスのための複雑な
エレクトロニクスによって、内部信号調節の点で制限さ
れており、したがって、このような絶対値システムは比
較的低い回転速度においてのみ使用される。
は、高分解能および高速測定シーケンスのための複雑な
エレクトロニクスによって、内部信号調節の点で制限さ
れており、したがって、このような絶対値システムは比
較的低い回転速度においてのみ使用される。
【０００６】近年、たとえばサーボドライブのために、
漸増値伝送器と絶対値伝送器との組合せがますます使用
されてきている。そのようなサーボドライブは、静止時
には絶対値を伝送し、移動中には漸増情報を、周辺電子
／制御システムにおいて評価されるべき正弦／余弦信号
によって伝送し、該周辺システムが、静止時に当初測定
された絶対値に基づいて計算を行なうことによって、現
時点における値を判定する（たとえばＥＰ−０ ５７５
８４３号を参照）。したがって、動作中、測定値は単
に、包括的な周辺エレクトロニクスによって形成される
ことになる。該エレクトロニクスは、サンプルアンドホ
ールドおよび複雑なＡ／Ｄ変換コンポーネントを備え、
伝送器エレクトロニクスにおいても周辺エレクトロニク
スにおいてもコンピュータを必要とする。この場合に常
に問題である正しい絶対位置の損失（干渉）に加えて、
位相および大きさに従ったアナログ信号の干渉のない伝
送もまた、長いケーブル長にわたって非常に不安定とな
り、（伝送の帯域幅はＳＩＮ／ＣＯＳ電圧によって減じ
られているものの）非常に動的なドライブの場合には物
理的な限界に直面する。また、光ファイバを介してアナ
ログ信号を伝送するのは非常に難しく、そのため、要求
されるＥＭＣ（電磁互換性）に対して、特別なかつ強化
されたスクリーニング対策が採られねばならず、また、
銅線の場合には複雑なラインドライバが使用されねばな
らない。
漸増値伝送器と絶対値伝送器との組合せがますます使用
されてきている。そのようなサーボドライブは、静止時
には絶対値を伝送し、移動中には漸増情報を、周辺電子
／制御システムにおいて評価されるべき正弦／余弦信号
によって伝送し、該周辺システムが、静止時に当初測定
された絶対値に基づいて計算を行なうことによって、現
時点における値を判定する（たとえばＥＰ−０ ５７５
８４３号を参照）。したがって、動作中、測定値は単
に、包括的な周辺エレクトロニクスによって形成される
ことになる。該エレクトロニクスは、サンプルアンドホ
ールドおよび複雑なＡ／Ｄ変換コンポーネントを備え、
伝送器エレクトロニクスにおいても周辺エレクトロニク
スにおいてもコンピュータを必要とする。この場合に常
に問題である正しい絶対位置の損失（干渉）に加えて、
位相および大きさに従ったアナログ信号の干渉のない伝
送もまた、長いケーブル長にわたって非常に不安定とな
り、（伝送の帯域幅はＳＩＮ／ＣＯＳ電圧によって減じ
られているものの）非常に動的なドライブの場合には物
理的な限界に直面する。また、光ファイバを介してアナ
ログ信号を伝送するのは非常に難しく、そのため、要求
されるＥＭＣ（電磁互換性）に対して、特別なかつ強化
されたスクリーニング対策が採られねばならず、また、
銅線の場合には複雑なラインドライバが使用されねばな
らない。
【０００７】上述のような解決策は、高分解能の場合や
高速移動の場合には、不十分であるかさもなければ非常
に複雑、高価かつ信頼性が低い。したがって、たとえば
上述のような漸増値伝送器と絶対値伝送器との組合せの
場合には、絶対値をチェックしたいときや、故障が生じ
てマシンを再決定せねばならないときには、ドライブま
たはマシンを停止させねばならない。これは、現時点の
安全規格内にあるマシンおよびドライブの場合には既に
問題であり、また、多くの動作手順に対して不十分であ
る。さらに、このような分割された測定値処理は、測定
値が破壊された場合には信頼度および責任の点で不満足
な結果を招き、また、ユーザもしくは顧客の構内におけ
るサービスおよび保全業務において同様に破滅的な信号
処理につながる。
高速移動の場合には、不十分であるかさもなければ非常
に複雑、高価かつ信頼性が低い。したがって、たとえば
上述のような漸増値伝送器と絶対値伝送器との組合せの
場合には、絶対値をチェックしたいときや、故障が生じ
てマシンを再決定せねばならないときには、ドライブま
たはマシンを停止させねばならない。これは、現時点の
安全規格内にあるマシンおよびドライブの場合には既に
問題であり、また、多くの動作手順に対して不十分であ
る。さらに、このような分割された測定値処理は、測定
値が破壊された場合には信頼度および責任の点で不満足
な結果を招き、また、ユーザもしくは顧客の構内におけ
るサービスおよび保全業務において同様に破滅的な信号
処理につながる。
【０００８】
【発明の概要】本発明の目的は、上述の欠点を克服す
る、角度／距離の測定装置を提供し、かつ、角度および
／または距離の測定方法を特定することである。この目
的は、特許請求の範囲における独立項に記載した角度／
距離測定装置および測定方法によって達成される。
る、角度／距離の測定装置を提供し、かつ、角度および
／または距離の測定方法を特定することである。この目
的は、特許請求の範囲における独立項に記載した角度／
距離測定装置および測定方法によって達成される。
【０００９】本発明に従った角度および／または距離を
測定するための装置は、角度および／または距離の絶対
値を検知するための少なくとも１つのセンサおよび、連
続する２つの絶対値間に位置する角度および／または距
離の漸増値を判定するための少なくとも１つのセンサを
有する、感知ヘッドを含む。該感知ヘッドには、少なく
とも１つのセンサによって判定された絶対値および少な
くとも１つのセンサによって判定された漸増値から合計
絶対値を形成し、かつ、その合計絶対値を２進／デジタ
ルの形で提供するための手段が設けられる。
測定するための装置は、角度および／または距離の絶対
値を検知するための少なくとも１つのセンサおよび、連
続する２つの絶対値間に位置する角度および／または距
離の漸増値を判定するための少なくとも１つのセンサを
有する、感知ヘッドを含む。該感知ヘッドには、少なく
とも１つのセンサによって判定された絶対値および少な
くとも１つのセンサによって判定された漸増値から合計
絶対値を形成し、かつ、その合計絶対値を２進／デジタ
ルの形で提供するための手段が設けられる。
【００１０】本発明に従った測定装置で角度および／ま
たは距離を測定するための本発明に従った方法におい
て、合計絶対値は、少なくとも１つのセンサによって判
定された絶対値および少なくとも１つのセンサによって
判定された漸増値から形成される。この合計絶対値は、
２進／デジタルの形で提供される。
たは距離を測定するための本発明に従った方法におい
て、合計絶対値は、少なくとも１つのセンサによって判
定された絶対値および少なくとも１つのセンサによって
判定された漸増値から形成される。この合計絶対値は、
２進／デジタルの形で提供される。
【００１１】本発明に従えば、測定システムによって記
録される絶対値は、該記録された絶対値の２値間で別個
に判定された微細値とともに、伝送エレクトロニクス内
に直接算入され、合せて合計絶対値として２進／デジタ
ルの形で、動作範囲全体にわたって伝送器出力へと提供
される。したがって、信号処理全体は感知ヘッドにおい
て行なわれるので、複雑な信号伝送（ケーブル、スクリ
ーニング等）が大いに簡素化され、とりわけ、複雑な周
辺エレクトロニクス（Ａ／Ｄ変換器、サンプルアンドホ
ールドコンポーネント、コンピュータ等）を省くことが
できる。
録される絶対値は、該記録された絶対値の２値間で別個
に判定された微細値とともに、伝送エレクトロニクス内
に直接算入され、合せて合計絶対値として２進／デジタ
ルの形で、動作範囲全体にわたって伝送器出力へと提供
される。したがって、信号処理全体は感知ヘッドにおい
て行なわれるので、複雑な信号伝送（ケーブル、スクリ
ーニング等）が大いに簡素化され、とりわけ、複雑な周
辺エレクトロニクス（Ａ／Ｄ変換器、サンプルアンドホ
ールドコンポーネント、コンピュータ等）を省くことが
できる。
【００１２】さらに、伝送器内に存在する、最短経路接
続上の信号処理は、干渉に対する最も低い感受性および
最も高い処理速度を提供するばかりでなく、信号遅延の
管理および最も正確な微細値補間もまた保証する。真の
角度／距離位置と信号出力との間の信号遅延はしたがっ
て、伝送器の設計のみに左右され、ケーブル長の違いお
よび／または信号処理のための周辺デバイスにさらに左
右されることはない。したがって、スリップエラー（sl
ip error）とも称される遅れた測定値は、単に、信号プ
ロセス内に含まれる信号遅延によって補償することが可
能になり、またしたがって、真の実際値／距離位置を常
に出力することが可能となる。
続上の信号処理は、干渉に対する最も低い感受性および
最も高い処理速度を提供するばかりでなく、信号遅延の
管理および最も正確な微細値補間もまた保証する。真の
角度／距離位置と信号出力との間の信号遅延はしたがっ
て、伝送器の設計のみに左右され、ケーブル長の違いお
よび／または信号処理のための周辺デバイスにさらに左
右されることはない。したがって、スリップエラー（sl
ip error）とも称される遅れた測定値は、単に、信号プ
ロセス内に含まれる信号遅延によって補償することが可
能になり、またしたがって、真の実際値／距離位置を常
に出力することが可能となる。
【００１３】さらに、可能な限り最も小さいスペースで
行なわれる信号処理によって、記録された絶対値（以
下、「粗値（coarse value）」と称する）と、該記録さ
れた絶対値（粗値）間に補間される漸増値（以下、「微
細値（fine value）」と称する）とを厳密に同期化する
ことが可能となる。合計絶対値は、これらの２つの値か
ら形成される。測定値が常に最も高い分解能でかつリア
ルタイムで出力される場合には、これら２つの値の非常
に注意深い調整（同期化）が要求される。特に、（非常
に精密なギアホイールに代えて）「電気軸（electric s
haft）」を有する非常に正確なサーボドライブの場合に
は、多数のドライブを同期して管理せねばならず、それ
らの角度位置は、マイクロ秒の範囲内で（かつしたがっ
てリアルタイムで）同時に「トリガ」されることによっ
て問合せられねばならず、また、評価のために、直列デ
ータ伝送によってメガヘルツの範囲内で提供されねばな
らない。
行なわれる信号処理によって、記録された絶対値（以
下、「粗値（coarse value）」と称する）と、該記録さ
れた絶対値（粗値）間に補間される漸増値（以下、「微
細値（fine value）」と称する）とを厳密に同期化する
ことが可能となる。合計絶対値は、これらの２つの値か
ら形成される。測定値が常に最も高い分解能でかつリア
ルタイムで出力される場合には、これら２つの値の非常
に注意深い調整（同期化）が要求される。特に、（非常
に精密なギアホイールに代えて）「電気軸（electric s
haft）」を有する非常に正確なサーボドライブの場合に
は、多数のドライブを同期して管理せねばならず、それ
らの角度位置は、マイクロ秒の範囲内で（かつしたがっ
てリアルタイムで）同時に「トリガ」されることによっ
て問合せられねばならず、また、評価のために、直列デ
ータ伝送によってメガヘルツの範囲内で提供されねばな
らない。
【００１４】しかし、静止時や非常に遅い移動中であっ
ても、方向に関して位置または移動状態を精密に記録す
ることは、多くの応用において非常に重要である。これ
は、本発明に従った測定システムの構成によって、最も
高い測定分解能まで、非常に有利に確実に行なわれる。
ても、方向に関して位置または移動状態を精密に記録す
ることは、多くの応用において非常に重要である。これ
は、本発明に従った測定システムの構成によって、最も
高い測定分解能まで、非常に有利に確実に行なわれる。
【００１５】本発明に従った構成は、特定用途向け集積
回路（ＡＳＩＣ）によって利益を得る。これによれば、
高分解能の処理に好適な光電子工学モジュール（ＤＥ−
１９５ ０５ １７６．９号を参照、これが本明細書中
に引用により援用される）が得られ、さらに、信号処理
および微細値補間のための特別なハードウェアもまた得
られる。
回路（ＡＳＩＣ）によって利益を得る。これによれば、
高分解能の処理に好適な光電子工学モジュール（ＤＥ−
１９５ ０５ １７６．９号を参照、これが本明細書中
に引用により援用される）が得られ、さらに、信号処理
および微細値補間のための特別なハードウェアもまた得
られる。
【００１６】ここで、比較器技術、とくに、同期された
（clocked）比較器を備える回路が有利である。これ
は、非常に高い信号周波数でアナログ／デジタル変換を
可能にし、かつ、計算モジュールによる従来技術のアル
ゴリズムよりもより簡単な方法でセンサエレクトロニク
スにおける信号処理を可能にする。比較器技術におい
て、たとえば６ビットを超える補間を実現する必要のな
いように、「粗値形成」と「微細値形成」とを調整する
ことがとくに有利である（ハードウェア集積経費は常
に、次に高い分解能に対して２倍増加する）。実際に、
「粗値」は１２ビットで最適な態様で規定され、５ビッ
トまたは６ビットの微細値形成を加えて、上述の利点を
備える１７ビットまたは１８ビットの絶対値伝送器が達
成される。半導体技術において処理速度がますます高ま
る中、該測定システムは、なお一層高い分解能または測
定速度に柔軟に適応することが可能である。
（clocked）比較器を備える回路が有利である。これ
は、非常に高い信号周波数でアナログ／デジタル変換を
可能にし、かつ、計算モジュールによる従来技術のアル
ゴリズムよりもより簡単な方法でセンサエレクトロニク
スにおける信号処理を可能にする。比較器技術におい
て、たとえば６ビットを超える補間を実現する必要のな
いように、「粗値形成」と「微細値形成」とを調整する
ことがとくに有利である（ハードウェア集積経費は常
に、次に高い分解能に対して２倍増加する）。実際に、
「粗値」は１２ビットで最適な態様で規定され、５ビッ
トまたは６ビットの微細値形成を加えて、上述の利点を
備える１７ビットまたは１８ビットの絶対値伝送器が達
成される。半導体技術において処理速度がますます高ま
る中、該測定システムは、なお一層高い分解能または測
定速度に柔軟に適応することが可能である。
【００１７】移動速度が遅い（たとえば２０ビット以上
の）高分解能の絶対値伝送器の場合にも、センサ内で実
現されるたとえば１８ビットの合計絶対値に加えて、ア
ナログ値として微細値を導出し、より高い分解能で周辺
制御システムにおいてアナログ／デジタル変換を行なう
ことがやはり有利であり得る。この場合、常に現実に即
し、したがって干渉の心配がないという、絶対値チェッ
クの大きな利点を維持することができ、しかも、より低
い分解能かつより高速の測定速度による、安全な測定処
理が可能になる。
の）高分解能の絶対値伝送器の場合にも、センサ内で実
現されるたとえば１８ビットの合計絶対値に加えて、ア
ナログ値として微細値を導出し、より高い分解能で周辺
制御システムにおいてアナログ／デジタル変換を行なう
ことがやはり有利であり得る。この場合、常に現実に即
し、したがって干渉の心配がないという、絶対値チェッ
クの大きな利点を維持することができ、しかも、より低
い分解能かつより高速の測定速度による、安全な測定処
理が可能になる。
【００１８】上述の方策と合せて、ＡＳＩＣの解決策
は、オペレータおよび製造者に対して大きな利点を提供
する。なぜなら、設定された目的に対して、信号処理に
おけるコンピュータを省くことができ、かつしたがっ
て、角度−距離測定システムを動作させるための付加的
なソフトウェアを省くことができるためである。
は、オペレータおよび製造者に対して大きな利点を提供
する。なぜなら、設定された目的に対して、信号処理に
おけるコンピュータを省くことができ、かつしたがっ
て、角度−距離測定システムを動作させるための付加的
なソフトウェアを省くことができるためである。
【００１９】ケーブル、プラグおよびエレクトロニクス
に関わる経費をできる限り最小に抑えるために、絶対値
を直列式に伝送するのが有利である。ここでは、公知の
「ＳＳＩインターフェイス」（同期式直列伝送）がとく
に試行されており、（トリガ、伝送周波数、分解能等の
点で）データを非常に柔軟に取扱うことが可能になって
いる。
に関わる経費をできる限り最小に抑えるために、絶対値
を直列式に伝送するのが有利である。ここでは、公知の
「ＳＳＩインターフェイス」（同期式直列伝送）がとく
に試行されており、（トリガ、伝送周波数、分解能等の
点で）データを非常に柔軟に取扱うことが可能になって
いる。
【００２０】このような測定値の処理は、外部制御シス
テムによるアナログ信号の処理をもはや一切必要としな
いので、測定データの伝送には、たとえばＳＳＩ直列イ
ンターフェイスで完全に十分である。測定データは高速
処理速度で連続的に呼出すことができるので、絶対値は
（たとえば数メガヘルツの）高い伝送周波数で利用可能
となり、周辺制御システムに対して他のいかなる漸増信
号も伝送する必要がなくなる。
テムによるアナログ信号の処理をもはや一切必要としな
いので、測定データの伝送には、たとえばＳＳＩ直列イ
ンターフェイスで完全に十分である。測定データは高速
処理速度で連続的に呼出すことができるので、絶対値は
（たとえば数メガヘルツの）高い伝送周波数で利用可能
となり、周辺制御システムに対して他のいかなる漸増信
号も伝送する必要がなくなる。
【００２１】本発明に従えば、ＳＳＩインターフェイス
のクロック信号入力を、ＳＳＩの慣習によって規定され
るデータ問合せに加えて、プログラミング関数にも利用
することができる。このプログラミング関数は、製造者
のために（伝送器の変形）、特定用途のために、または
顧客のために（データの識別、記憶）設計することがで
きる。この場合、それらのプログラミング関数を区別す
る特徴が必要となる。有利に使用することのできる区別
のための特徴は、クロック信号を、最初の負のクロック
エッジ後に、モノフロップタイム（monoflop time）よ
りも長い時間間隔へと延ばすものである。（モノフロッ
プタイムは典型的におよそ２０μｍであって、新しい角
度／距離の測定データは、この時間の経過後でなければ
要求することができない。）この、より長い時間間隔が
過ぎた後に、たとえばモノフロップタイムに対応する時
間を、またはその端部を、使用されるべきプログラミン
グ関数のための判断基準として使用することが有利であ
る。これはＳＳＩでは一般的に行なわれていることであ
る。プログラミング関数にかかわらず、たとえば（６０
００回転／分につき１回転に対応する）１０ｍｓ中の
「リアルタイム変化」または、同時データ伝送のための
判断基準は、データ線を介して入力することが可能であ
る（これはたとえば、ちょうど設定された「ゼロ位置」
を参照する絶対値等である）。
のクロック信号入力を、ＳＳＩの慣習によって規定され
るデータ問合せに加えて、プログラミング関数にも利用
することができる。このプログラミング関数は、製造者
のために（伝送器の変形）、特定用途のために、または
顧客のために（データの識別、記憶）設計することがで
きる。この場合、それらのプログラミング関数を区別す
る特徴が必要となる。有利に使用することのできる区別
のための特徴は、クロック信号を、最初の負のクロック
エッジ後に、モノフロップタイム（monoflop time）よ
りも長い時間間隔へと延ばすものである。（モノフロッ
プタイムは典型的におよそ２０μｍであって、新しい角
度／距離の測定データは、この時間の経過後でなければ
要求することができない。）この、より長い時間間隔が
過ぎた後に、たとえばモノフロップタイムに対応する時
間を、またはその端部を、使用されるべきプログラミン
グ関数のための判断基準として使用することが有利であ
る。これはＳＳＩでは一般的に行なわれていることであ
る。プログラミング関数にかかわらず、たとえば（６０
００回転／分につき１回転に対応する）１０ｍｓ中の
「リアルタイム変化」または、同時データ伝送のための
判断基準は、データ線を介して入力することが可能であ
る（これはたとえば、ちょうど設定された「ゼロ位置」
を参照する絶対値等である）。
【００２２】「相対ゼロ設定（"relative zero settin
g"）」のために直列ＳＳＩインターフェイスを使用す
る、本発明に従った角度／距離測定装置の一実施例によ
って、特定的な利点が提供される。この相対ゼロ設定を
使用して、該絶対値測定システムは、測定の実現によっ
て永久的にエンコードされるゼロ信号にかかわらず、規
定されたクロックエッジを用いて、その時間またはその
角度位置で「ゼロ」に設定される。したがって、この実
施例においては、あらゆる動作条件下で、周辺制御シス
テムによって容易に取扱うことが可能であって、明確な
情報処理を可能にする、基準システムを提供することが
可能となる。たとえば、＋１５μｍ（すなわち＋０．０
１５ｍｍ）の相対調整を行なうべき場合、オペレータに
とっては、０．０００ｍｍの数値から出発する方が、
１．１２７ｍｍ＋０．０１５ｍｍ＝１．１４２ｍｍとい
う絶対値からこれを実行せねばならない場合よりもより
簡単である。後者は、時間がかかり、誤りにつながりか
ねない。印刷機械等における複数ドライブの場合には、
好適な印刷イメージの場合に、印刷値の位相角がすべて
同じ基準値を有していれば、監視および同時データ処理
は簡単になるであろう。
g"）」のために直列ＳＳＩインターフェイスを使用す
る、本発明に従った角度／距離測定装置の一実施例によ
って、特定的な利点が提供される。この相対ゼロ設定を
使用して、該絶対値測定システムは、測定の実現によっ
て永久的にエンコードされるゼロ信号にかかわらず、規
定されたクロックエッジを用いて、その時間またはその
角度位置で「ゼロ」に設定される。したがって、この実
施例においては、あらゆる動作条件下で、周辺制御シス
テムによって容易に取扱うことが可能であって、明確な
情報処理を可能にする、基準システムを提供することが
可能となる。たとえば、＋１５μｍ（すなわち＋０．０
１５ｍｍ）の相対調整を行なうべき場合、オペレータに
とっては、０．０００ｍｍの数値から出発する方が、
１．１２７ｍｍ＋０．０１５ｍｍ＝１．１４２ｍｍとい
う絶対値からこれを実行せねばならない場合よりもより
簡単である。後者は、時間がかかり、誤りにつながりか
ねない。印刷機械等における複数ドライブの場合には、
好適な印刷イメージの場合に、印刷値の位相角がすべて
同じ基準値を有していれば、監視および同時データ処理
は簡単になるであろう。
【００２３】本発明に従えば、ＳＳＩインターフェイス
は「モノフロップタイム設定」を実行するのにも使用す
ることができる。このモノフロップタイム設定は有利
に、測定システムの非常に高速なデータ伝送を支持す
る。（この時間が過ぎてはじめて新しい角度／距離測定
データを伝送することが可能となる）約２０〜３０μｓ
という従来の固定されたモノフロップタイムに代えて、
周辺制御システムが好適なまたは所望の時間を設定する
ことができるようにすることも可能である。非常に高速
の周辺エレクトロニクス、たとえば非常に動的なサーボ
ドライブの場合、結果はしたがって、実質的に干渉のな
い絶対値伝送となる。これによれば、たとえば１．５Ｍ
Ｈｚのクロック周波数で、現時点の１６ビットの絶対値
は常に、約１０〜１２μｓで直列式に伝送されねばなら
ない。これは、たとえば、高速機械加工処理の正確さに
関して、さもなくばそれらの比較的高い速度に関して、
極めて新規なかつ有利な構成を有する工作機械制御シス
テムを提供することを可能にする。
は「モノフロップタイム設定」を実行するのにも使用す
ることができる。このモノフロップタイム設定は有利
に、測定システムの非常に高速なデータ伝送を支持す
る。（この時間が過ぎてはじめて新しい角度／距離測定
データを伝送することが可能となる）約２０〜３０μｓ
という従来の固定されたモノフロップタイムに代えて、
周辺制御システムが好適なまたは所望の時間を設定する
ことができるようにすることも可能である。非常に高速
の周辺エレクトロニクス、たとえば非常に動的なサーボ
ドライブの場合、結果はしたがって、実質的に干渉のな
い絶対値伝送となる。これによれば、たとえば１．５Ｍ
Ｈｚのクロック周波数で、現時点の１６ビットの絶対値
は常に、約１０〜１２μｓで直列式に伝送されねばなら
ない。これは、たとえば、高速機械加工処理の正確さに
関して、さもなくばそれらの比較的高い速度に関して、
極めて新規なかつ有利な構成を有する工作機械制御シス
テムを提供することを可能にする。
【００２４】したがって、本発明によれば、ＳＳＩの測
定データ伝送の標準的な慣習を損うことなく、また、い
かなる付加的な線も必要とせずに、伝送器エレクトロニ
クスにおいて簡単な回路方策を用いて、たとえばＲＳ４
２２（またはＲＳ４８５）によって、有利なプログラミ
ング関数を実現することが可能である。これはまた、測
定システム自体内にコンピュータを必要とすることもな
い。測定値伝送器における本発明による信号処理全体
が、伝送器自体の監視を可能にし、「ロー」信号に設定
されたデータ線を介して速やかに周辺制御システムへと
有利に示される。したがって、欠陥の表示は、ＳＳＩの
慣習に従って、ケーブルおよびデータ通信に関わる付加
的な経費を必要とせずに、周辺制御システムへと有利に
伝送される。
定データ伝送の標準的な慣習を損うことなく、また、い
かなる付加的な線も必要とせずに、伝送器エレクトロニ
クスにおいて簡単な回路方策を用いて、たとえばＲＳ４
２２（またはＲＳ４８５）によって、有利なプログラミ
ング関数を実現することが可能である。これはまた、測
定システム自体内にコンピュータを必要とすることもな
い。測定値伝送器における本発明による信号処理全体
が、伝送器自体の監視を可能にし、「ロー」信号に設定
されたデータ線を介して速やかに周辺制御システムへと
有利に示される。したがって、欠陥の表示は、ＳＳＩの
慣習に従って、ケーブルおよびデータ通信に関わる付加
的な経費を必要とせずに、周辺制御システムへと有利に
伝送される。
【００２５】本発明に従って構築される絶対値伝送器
は、一般的に使用することができ、したがって、従来の
安価な漸増値伝送器および高価な絶対値伝送器を、分割
された測定値処理に置換することが可能である。ユーザ
が信号処理（分解能、速度）において利点を有するばか
りでなく、周辺制御システムは単に、デジタルデータを
処理するように設計するだけでよく、これは、付加的な
ハードウェアおよびソフトウェアを省くことができるの
で、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびＷＳ（ワー
クステーション）にますます配置されるようになってき
ている制御システムにとって、極めて有利である。
は、一般的に使用することができ、したがって、従来の
安価な漸増値伝送器および高価な絶対値伝送器を、分割
された測定値処理に置換することが可能である。ユーザ
が信号処理（分解能、速度）において利点を有するばか
りでなく、周辺制御システムは単に、デジタルデータを
処理するように設計するだけでよく、これは、付加的な
ハードウェアおよびソフトウェアを省くことができるの
で、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびＷＳ（ワー
クステーション）にますます配置されるようになってき
ている制御システムにとって、極めて有利である。
【００２６】いわゆるアダプタにおいてインターフェイ
スと交差するケーブルを含む本発明のさらなる実施例も
また、特に有利である。伝送器側のアダプタは、たとえ
ば、５Ｖの好適な供給電圧を与えるために自明のもので
ある。これは、角度および距離測定値伝送器を、短い線
の場合のように、センサエレクトロニクスと同じ電源で
構築することを可能にする。というのも、長いケーブル
にわたる電圧降下（典型的に約１〜２Ｖの電圧降下）
は、５Ｖの制御デバイスによって補償されるためであ
る。加えて、アダプタは、光カプラおよび光ファイバの
使用によって、ＤＣ絶縁のための好適な設備を提供す
る。これに対し、制御側のアダプタは、特別なプラグ、
ケーブルまたはスクリーニングの方策を何ら必要とせず
に、５Ｖ−ＰＣ／ＷＳ制御環境において変化しない電子
信号処理の利点を提供する。
スと交差するケーブルを含む本発明のさらなる実施例も
また、特に有利である。伝送器側のアダプタは、たとえ
ば、５Ｖの好適な供給電圧を与えるために自明のもので
ある。これは、角度および距離測定値伝送器を、短い線
の場合のように、センサエレクトロニクスと同じ電源で
構築することを可能にする。というのも、長いケーブル
にわたる電圧降下（典型的に約１〜２Ｖの電圧降下）
は、５Ｖの制御デバイスによって補償されるためであ
る。加えて、アダプタは、光カプラおよび光ファイバの
使用によって、ＤＣ絶縁のための好適な設備を提供す
る。これに対し、制御側のアダプタは、特別なプラグ、
ケーブルまたはスクリーニングの方策を何ら必要とせず
に、５Ｖ−ＰＣ／ＷＳ制御環境において変化しない電子
信号処理の利点を提供する。
【００２７】このアダプタの概念（それによってアダプ
タをセンサ、プラグ、または別個のケーブルインターフ
ェイス内に１つのインターフェイスとして収めることが
可能となる）は、したがって、測定値伝送器および制御
システム設計の両方を、ケーブルリンクおよび他の信号
合致およびＥＭＣ方策から、大きく切離すことを可能に
する。たとえばＳＳＩインターフェイスのための光ファ
イバとしてのケーブルは、測定値伝送器側および制御シ
ステム側の両方において、高速かつ干渉のない伝送およ
び、複雑かつ高価なラインドライブの削除を可能にす
る。加えて、特にケーブル長が長い銅線ケーブルの場合
に、使用が煩雑でありコストが高くつく、複雑なスクリ
ーニングのための方策が省かれる。この実施例において
は、角度／距離測定システムは、選択される線の長さ
（たとえば、プラスチックの光ファイバの場合最大５０
〜７０ｍ）とは機能的に独立しており、また、実地の使
用における実際的な取扱いが極めて有利である。
タをセンサ、プラグ、または別個のケーブルインターフ
ェイス内に１つのインターフェイスとして収めることが
可能となる）は、したがって、測定値伝送器および制御
システム設計の両方を、ケーブルリンクおよび他の信号
合致およびＥＭＣ方策から、大きく切離すことを可能に
する。たとえばＳＳＩインターフェイスのための光ファ
イバとしてのケーブルは、測定値伝送器側および制御シ
ステム側の両方において、高速かつ干渉のない伝送およ
び、複雑かつ高価なラインドライブの削除を可能にす
る。加えて、特にケーブル長が長い銅線ケーブルの場合
に、使用が煩雑でありコストが高くつく、複雑なスクリ
ーニングのための方策が省かれる。この実施例において
は、角度／距離測定システムは、選択される線の長さ
（たとえば、プラスチックの光ファイバの場合最大５０
〜７０ｍ）とは機能的に独立しており、また、実地の使
用における実際的な取扱いが極めて有利である。
【００２８】このようなアダプタの概念の結果として、
特に、ＳＳＩインターフェイスへの信号伝送のために合
計絶対値が常に現時点において判定されることの利点を
説明することができるであろう。短いケーブル（すなわ
ち、アダプタのないもの）の場合、たとえば１ｍ以下の
ケーブル長では、１．５ＭＨｚを上回るクロック周波数
が容易にかつ、測定システムの本発明による構成の場
合、いかなる付加的な要素なく、達成することが可能で
ある。このような高い伝送周波数は、約３０ｍの光ファ
イバケーブルを使用する長い線の場合にも達成すること
ができる。ただし通常は、出ていく線と戻ってくる線と
のために、合計６０ｍのケーブルが必要となる。ｓ＝６
０ｍの距離をカバーするためには、Ｎ＝１．５の有効屈
折率を有する光ファイバの光は、以下の式（１）で表わ
す時間を必要とする。式中、ｃ＝３・１０8ｍ／ｓであ
り、これは真空における光の速度である。マーク／スペ
ース比（mark/space ratio）を約５０％とすると、これ
は既に、以下の式（２）のクロック周波数に対応する。
特に、ＳＳＩインターフェイスへの信号伝送のために合
計絶対値が常に現時点において判定されることの利点を
説明することができるであろう。短いケーブル（すなわ
ち、アダプタのないもの）の場合、たとえば１ｍ以下の
ケーブル長では、１．５ＭＨｚを上回るクロック周波数
が容易にかつ、測定システムの本発明による構成の場
合、いかなる付加的な要素なく、達成することが可能で
ある。このような高い伝送周波数は、約３０ｍの光ファ
イバケーブルを使用する長い線の場合にも達成すること
ができる。ただし通常は、出ていく線と戻ってくる線と
のために、合計６０ｍのケーブルが必要となる。ｓ＝６
０ｍの距離をカバーするためには、Ｎ＝１．５の有効屈
折率を有する光ファイバの光は、以下の式（１）で表わ
す時間を必要とする。式中、ｃ＝３・１０8ｍ／ｓであ
り、これは真空における光の速度である。マーク／スペ
ース比（mark/space ratio）を約５０％とすると、これ
は既に、以下の式（２）のクロック周波数に対応する。
【００２９】
【数１】
【００３０】しかし、伝送周波数は、本発明に従って絶
対値を調整する場合、約２倍の値に高めることも可能で
ある。なぜなら、動作が非対称のマーク／スペース比
（たとえば１：５から１：１０）で実行され、かつ、臨
界遅延時間はこれに対応して１／２の期間とされるため
である。ここではとくに、光ファイバが極めて有利であ
る。なぜなら、それぞれのエレクトロニクス（伝送器／
周辺制御システム）の信号処理時間に対応すべき光パル
ス長を選択するだけでよいためである。
対値を調整する場合、約２倍の値に高めることも可能で
ある。なぜなら、動作が非対称のマーク／スペース比
（たとえば１：５から１：１０）で実行され、かつ、臨
界遅延時間はこれに対応して１／２の期間とされるため
である。ここではとくに、光ファイバが極めて有利であ
る。なぜなら、それぞれのエレクトロニクス（伝送器／
周辺制御システム）の信号処理時間に対応すべき光パル
ス長を選択するだけでよいためである。
【００３１】このデータ伝送はまた、アダプタがあって
もなくても、高速のコンピュータを非常に効率的に使用
することを可能にする。これは、多重動作の結果とし
て、数１０ナノ秒という（クロック問合せ後の）高速の
信号可用性の結果として、多数の測定値伝送器（すなわ
ちサーボドライブ）を、非常に高いクロック周波数で、
同時にかつ連続的に、いわば並列に問合せすることを可
能とする。したがって、これらの方策によって、測定値
信号伝送を実質的にケーブル長とは独立させる、伝送率
が達成される。これは計り知れない利点をもたらす。な
ぜなら、これによって、たとえば非常に動的なサーボド
ライブの場合に、ケーブル長を通じた信号伝播時間を考
慮に入れることなく、制御システムを設計することが可
能となるためである。
もなくても、高速のコンピュータを非常に効率的に使用
することを可能にする。これは、多重動作の結果とし
て、数１０ナノ秒という（クロック問合せ後の）高速の
信号可用性の結果として、多数の測定値伝送器（すなわ
ちサーボドライブ）を、非常に高いクロック周波数で、
同時にかつ連続的に、いわば並列に問合せすることを可
能とする。したがって、これらの方策によって、測定値
信号伝送を実質的にケーブル長とは独立させる、伝送率
が達成される。これは計り知れない利点をもたらす。な
ぜなら、これによって、たとえば非常に動的なサーボド
ライブの場合に、ケーブル長を通じた信号伝播時間を考
慮に入れることなく、制御システムを設計することが可
能となるためである。
【００３２】このような、光ファイバケーブルを備える
測定値伝送器およびアダプタのシステムに適合した概念
は、したがって、さもなければ不利なケーブル長を算入
する必要なく、リアルタイムの信号処理を可能にする。
実地の使用において、これは計り知れない利便性をもた
らし、また、このように測定伝送器を構成することによ
って、ますます広く利用されるようになってきているサ
ーボドライブ技術を有利に活用することができるように
する。
測定値伝送器およびアダプタのシステムに適合した概念
は、したがって、さもなければ不利なケーブル長を算入
する必要なく、リアルタイムの信号処理を可能にする。
実地の使用において、これは計り知れない利便性をもた
らし、また、このように測定伝送器を構成することによ
って、ますます広く利用されるようになってきているサ
ーボドライブ技術を有利に活用することができるように
する。
【００３３】本発明に従った構成において、角度／距離
を測定するための装置を説明したが、これをたとえば磁
気、電気、電磁、光等の様々な動作原理に置換えること
が可能であることは、とくに強調する必要もないであろ
う。以下の説明では、本発明を、添付の図面を参照し
て、光学測定値伝送器を例に挙げて説明する。
を測定するための装置を説明したが、これをたとえば磁
気、電気、電磁、光等の様々な動作原理に置換えること
が可能であることは、とくに強調する必要もないであろ
う。以下の説明では、本発明を、添付の図面を参照し
て、光学測定値伝送器を例に挙げて説明する。
【００３４】
【詳細な説明】本発明に従った、角度／距離測定のため
の光学装置の好ましい実施例は、以下の構成要素を含
む： ・電磁放射源（光源） ・目盛り付与手段 ・光結像システム ・フォトＡＳＩＣ ・インターフェイスエレクトロニクス ・センサハウジング ・ケーブルとのアダプタインターフェイス。 これらの要素および本発明に従った装置におけるそれら
の使用について以下に説明する。
の光学装置の好ましい実施例は、以下の構成要素を含
む： ・電磁放射源（光源） ・目盛り付与手段 ・光結像システム ・フォトＡＳＩＣ ・インターフェイスエレクトロニクス ・センサハウジング ・ケーブルとのアダプタインターフェイス。 これらの要素および本発明に従った装置におけるそれら
の使用について以下に説明する。
【００３５】図１は、以下に光源と称される電磁放射源
１０１、目盛り付与手段１０２、光結像システム１０３
およびフォトＡＳＩＣ１０４の、本発明に従った装置の
一実施例における構成を示す。光源１０１はたとえば、
発光ダイード（ＬＥＤ）として設計することが可能であ
る。目盛り付与手段１０２は、（図１のような距離測定
装置の場合は）定規として、（図４のような角度測定装
置の場合は）ディスクまたはドラムとして設計され得
る。これは実質的に、目盛りを付与する２つのトラック
１２１、１２２を含み、第１の目盛りを付与するトラッ
ク１２１は、直接記録され得る絶対値（粗値）のための
ものであり、第２の目盛りを付与するトラック１２２
は、記録され得る２つの絶対値トラック間で評価されか
つ補間され得るアナログ信号（概してＳＩＮ／ＣＯＳ信
号）を形成する漸増値のためのものである。第１の目盛
り付与トラック１２１上の絶対値コードは、たとえば擬
似ランダムコード（ＰＲＣ）であってもよい。この場
合、試行された差分信号形成に基づく理由により、第１
の目盛り付与トラック１２１は２つに分かれたトラック
１２１’、１２１’’の形で提示されてもよく、これら
２つのトラック１２１’、１２１’’は、同じ２進コー
ドであるが互いに反転されたコードを含む（すなわち、
第１のトラック１２１’上で「０」が存在するときに第
２のトラック１２１’’上では「１」が存在し、逆もま
た成り立つ）。
１０１、目盛り付与手段１０２、光結像システム１０３
およびフォトＡＳＩＣ１０４の、本発明に従った装置の
一実施例における構成を示す。光源１０１はたとえば、
発光ダイード（ＬＥＤ）として設計することが可能であ
る。目盛り付与手段１０２は、（図１のような距離測定
装置の場合は）定規として、（図４のような角度測定装
置の場合は）ディスクまたはドラムとして設計され得
る。これは実質的に、目盛りを付与する２つのトラック
１２１、１２２を含み、第１の目盛りを付与するトラッ
ク１２１は、直接記録され得る絶対値（粗値）のための
ものであり、第２の目盛りを付与するトラック１２２
は、記録され得る２つの絶対値トラック間で評価されか
つ補間され得るアナログ信号（概してＳＩＮ／ＣＯＳ信
号）を形成する漸増値のためのものである。第１の目盛
り付与トラック１２１上の絶対値コードは、たとえば擬
似ランダムコード（ＰＲＣ）であってもよい。この場
合、試行された差分信号形成に基づく理由により、第１
の目盛り付与トラック１２１は２つに分かれたトラック
１２１’、１２１’’の形で提示されてもよく、これら
２つのトラック１２１’、１２１’’は、同じ２進コー
ドであるが互いに反転されたコードを含む（すなわち、
第１のトラック１２１’上で「０」が存在するときに第
２のトラック１２１’’上では「１」が存在し、逆もま
た成り立つ）。
【００３６】図２は、本発明に従った装置の構成要素を
示す側面図である。図２の実施例は回転式エンコーダで
あって、ここでは目盛り付与手段１０２はディスク、た
とえばクロムエンコーディングを有するガラスディスク
とされる。光結像システム１０３は、好ましくは、テレ
セントリックシステムとして設計され、これは、フォト
ＡＳＩＣ１０４の感光領域の寸法に対して適正な大きさ
で、伝送された光によって（または反射光によって、た
とえば回折フィルムによって）目盛り付与トラック１２
１、１２２（絶対値トラックおよび漸増値トラックのた
めの目盛り）を結像する。該システムは、結像レンズ３
１と、射出瞳として作用しかつ反射器として設計される
開口絞り３２とを含む。光結像システム１０３は、たと
えばプラスチック製のブロック内に統合され得る。フォ
トＡＳＩＣ１０４は、好ましくは、たとえばフレックス
プリントキャリヤ等のキャリヤに適応される。
示す側面図である。図２の実施例は回転式エンコーダで
あって、ここでは目盛り付与手段１０２はディスク、た
とえばクロムエンコーディングを有するガラスディスク
とされる。光結像システム１０３は、好ましくは、テレ
セントリックシステムとして設計され、これは、フォト
ＡＳＩＣ１０４の感光領域の寸法に対して適正な大きさ
で、伝送された光によって（または反射光によって、た
とえば回折フィルムによって）目盛り付与トラック１２
１、１２２（絶対値トラックおよび漸増値トラックのた
めの目盛り）を結像する。該システムは、結像レンズ３
１と、射出瞳として作用しかつ反射器として設計される
開口絞り３２とを含む。光結像システム１０３は、たと
えばプラスチック製のブロック内に統合され得る。フォ
トＡＳＩＣ１０４は、好ましくは、たとえばフレックス
プリントキャリヤ等のキャリヤに適応される。
【００３７】フォトＡＳＩＣ１０４を説明する目的で、
再び図１が、またＤＥ−１９５ ０５ １７６．９号の
明細書が参照される。これは実質的に、（絶対値トラッ
ク１２１のための）感光領域１４１と、（漸増値トラッ
ク１２２のための）感光領域１４２とを備え、これらの
領域は、目盛り付与トラック１２１、１２２（絶対値お
よび漸増値）から結像光装置１０３を介してＡＳＩＣ１
０４に達する光を検知する。検知された光の強度は、好
適なエレクトロニクス１４３によって、対応するデジタ
ルおよびアナログ電気信号１４４に変換される。
再び図１が、またＤＥ−１９５ ０５ １７６．９号の
明細書が参照される。これは実質的に、（絶対値トラッ
ク１２１のための）感光領域１４１と、（漸増値トラッ
ク１２２のための）感光領域１４２とを備え、これらの
領域は、目盛り付与トラック１２１、１２２（絶対値お
よび漸増値）から結像光装置１０３を介してＡＳＩＣ１
０４に達する光を検知する。検知された光の強度は、好
適なエレクトロニクス１４３によって、対応するデジタ
ルおよびアナログ電気信号１４４に変換される。
【００３８】漸増値トラック１２２のための感光領域１
４２は、好ましくは、図３に従って特定的に設計され
る。この実施例においては、それらの領域は４つの分割
領域Ｐ１〜Ｐ４に分けられており、それらは局所的に正
弦関数に相当する。これら４つの分割領域Ｐ１〜Ｐ４
は、いずれも、互いに９０°移相されている。ここで、
正弦関数として同じ周期の明暗領域の好適なパターンが
目盛り付与手段１０２からこれらの領域１４２上に結像
された場合、これら４つの分割領域Ｐ１〜Ｐ４は直角位
相で、場所に依存する４つの信号を提供することにな
る。この構成は、ＤＥ−１９５ ０５ １７６．９号に
詳細に記されており、これが本明細書中に引用により援
用される。
４２は、好ましくは、図３に従って特定的に設計され
る。この実施例においては、それらの領域は４つの分割
領域Ｐ１〜Ｐ４に分けられており、それらは局所的に正
弦関数に相当する。これら４つの分割領域Ｐ１〜Ｐ４
は、いずれも、互いに９０°移相されている。ここで、
正弦関数として同じ周期の明暗領域の好適なパターンが
目盛り付与手段１０２からこれらの領域１４２上に結像
された場合、これら４つの分割領域Ｐ１〜Ｐ４は直角位
相で、場所に依存する４つの信号を提供することにな
る。この構成は、ＤＥ−１９５ ０５ １７６．９号に
詳細に記されており、これが本明細書中に引用により援
用される。
【００３９】図４は、本発明に従った装置をブロック図
の形で概略的に示す。このブロック図の左側には、感知
ヘッド１００の一部が示される。該感知ヘッド１００
は、ハウジング１０６内に収められている。目盛り付与
手段１０２は、ハウジング１０６の内部にも外部にも位
置付けることが可能であり、後者の可能性を破線で示
す。フォトＡＳＩＣ１０４からの出力に、ＡＳＩＣイン
ターフェイスエレクトロニクス１０５が設けられてお
り、これは、アナログインターフェイス回路１５１（セ
ミアナログＡＳＩＣ）およびデジタルインターフェイス
回路１５２（ＦＰＧＡ、ＭＰＧＡ）を含む。このブロッ
ク図の中央には、感知ヘッド１００とユーザとの間のデ
ータ伝送および、感知ヘッド１００への電圧供給のため
に使用される、プラグおよびケーブル２０１のための、
外部アダプタインターフェイスＡＧ（伝送器アダプタ）
およびＡＫ（顧客アダプタ）が示されている。データ伝
送のためには、長い伝送リンクの場合には、適切な光結
合器を有する光ファイバ２０１が好ましくは使用され
る。このブロック図の右側に示されているのは、たとえ
ば適切なアダプタＡＫを備えるマイクロコンピュータ
（μＣ）またはワークステーション（ＷＳ）３０１によ
って、ユーザによって提供される制御システムである。
の形で概略的に示す。このブロック図の左側には、感知
ヘッド１００の一部が示される。該感知ヘッド１００
は、ハウジング１０６内に収められている。目盛り付与
手段１０２は、ハウジング１０６の内部にも外部にも位
置付けることが可能であり、後者の可能性を破線で示
す。フォトＡＳＩＣ１０４からの出力に、ＡＳＩＣイン
ターフェイスエレクトロニクス１０５が設けられてお
り、これは、アナログインターフェイス回路１５１（セ
ミアナログＡＳＩＣ）およびデジタルインターフェイス
回路１５２（ＦＰＧＡ、ＭＰＧＡ）を含む。このブロッ
ク図の中央には、感知ヘッド１００とユーザとの間のデ
ータ伝送および、感知ヘッド１００への電圧供給のため
に使用される、プラグおよびケーブル２０１のための、
外部アダプタインターフェイスＡＧ（伝送器アダプタ）
およびＡＫ（顧客アダプタ）が示されている。データ伝
送のためには、長い伝送リンクの場合には、適切な光結
合器を有する光ファイバ２０１が好ましくは使用され
る。このブロック図の右側に示されているのは、たとえ
ば適切なアダプタＡＫを備えるマイクロコンピュータ
（μＣ）またはワークステーション（ＷＳ）３０１によ
って、ユーザによって提供される制御システムである。
【００４０】インターフェイスエレクトロニクス１０５
を備えるフォトＡＳＩＣ１０４が、アナログインターフ
ェイス回路１５１およびデジタルインターフェイス回路
１５２と合せて、単一の集積電子回路（ＡＳＩＣ）で形
成され得ることはとくに強調するまでもないであろう。
該エレクトロニクスに、照射源としてのフォトＬＥＤ１
０１を統合することも可能であり、また、結像光装置１
０３を非常に狭義に、フォトＡＳＩＣ１０４の欠く事の
できない構成要素として考えることも可能である。
を備えるフォトＡＳＩＣ１０４が、アナログインターフ
ェイス回路１５１およびデジタルインターフェイス回路
１５２と合せて、単一の集積電子回路（ＡＳＩＣ）で形
成され得ることはとくに強調するまでもないであろう。
該エレクトロニクスに、照射源としてのフォトＬＥＤ１
０１を統合することも可能であり、また、結像光装置１
０３を非常に狭義に、フォトＡＳＩＣ１０４の欠く事の
できない構成要素として考えることも可能である。
【００４１】本発明に従った装置のためのセンサハウジ
ング１０６は、実質的に、光結合器ＡＳＩＣ１０４およ
びインターフェイスエレクトロニクス１０５、ならびに
おそらくはプラグまたはケーブル固定手段を有する結像
光装置１０３を収めるために使用される。目盛り付与手
段１０２は、感知ヘッド１００の内部にも外部にも位置
付けることが可能である。目盛り付与手段１０２が感知
ヘッド１００の内部に設けられる場合、これは、たとえ
ば回転式エンコーダの場合には、そこに支持されて、光
信号伝送のために適切に装着される。
ング１０６は、実質的に、光結合器ＡＳＩＣ１０４およ
びインターフェイスエレクトロニクス１０５、ならびに
おそらくはプラグまたはケーブル固定手段を有する結像
光装置１０３を収めるために使用される。目盛り付与手
段１０２は、感知ヘッド１００の内部にも外部にも位置
付けることが可能である。目盛り付与手段１０２が感知
ヘッド１００の内部に設けられる場合、これは、たとえ
ば回転式エンコーダの場合には、そこに支持されて、光
信号伝送のために適切に装着される。
【００４２】アナログインターフェイス回路１５１は、
好適な比較器回路によってＳＩＮ／ＣＯＳ信号を処理す
る。該比較器回路は、以下の２つの実施例において存在
し得る。すなわち： ・しきい値スイッチ、リンクのためのエレクトロニクス
および適切な動作増幅器とともに、または、 ・同期された比較器および、２進カウンタ出力のための
補間評価を行なうしきい値構成とともに、である。
好適な比較器回路によってＳＩＮ／ＣＯＳ信号を処理す
る。該比較器回路は、以下の２つの実施例において存在
し得る。すなわち： ・しきい値スイッチ、リンクのためのエレクトロニクス
および適切な動作増幅器とともに、または、 ・同期された比較器および、２進カウンタ出力のための
補間評価を行なうしきい値構成とともに、である。
【００４３】デジタルインターフェイス回路１５２は、
記録された絶対値を、アナログインターフェイス回路お
よび同期化手段からの信号とともにデジタル信号処理し
て、合計絶対値を形成する。該回路１５２においては、
フォトＡＳＩＣ１０４からの特定的な信号の処理に加え
て、たとえばＳＳＩ出力を可能にしたり安全対策を含
む、さらなる信号処理が実現される。
記録された絶対値を、アナログインターフェイス回路お
よび同期化手段からの信号とともにデジタル信号処理し
て、合計絶対値を形成する。該回路１５２においては、
フォトＡＳＩＣ１０４からの特定的な信号の処理に加え
て、たとえばＳＳＩ出力を可能にしたり安全対策を含
む、さらなる信号処理が実現される。
【００４４】図５は、インターフェイスエレクトロニク
ス１０５のブロック図を示す。これは、フォトＡＳＩＣ
１０４によって連続的に与えられる粗値および微細値を
処理して合計絶対値を形成し、２進／デジタルの形でセ
ンサ出力に提供する。この合計絶対値は、好ましくは、
標準的な工業フォーマットＳＳＩで提供され、これはマ
シン（図示せず）を制御するために好適なインターフェ
イスによって直接使用され得る。
ス１０５のブロック図を示す。これは、フォトＡＳＩＣ
１０４によって連続的に与えられる粗値および微細値を
処理して合計絶対値を形成し、２進／デジタルの形でセ
ンサ出力に提供する。この合計絶対値は、好ましくは、
標準的な工業フォーマットＳＳＩで提供され、これはマ
シン（図示せず）を制御するために好適なインターフェ
イスによって直接使用され得る。
【００４５】本発明の知識を得ることにより、当業者は
さらなる実施例を考えつくことが可能であろうが、それ
らもやはり本発明に属するものである。
さらなる実施例を考えつくことが可能であろうが、それ
らもやはり本発明に属するものである。
【図１】 光源、目盛り付与手段、光学的結合システム
およびフォトＡＳＩＣの斜視図である。
およびフォトＡＳＩＣの斜視図である。
【図２】 図１の構成要素に加えて支持基板を示す側面
図である。
図である。
【図３】 本発明に従った、フォトＡＳＩＣの特定的に
設計された検知器領域を示す図である。
設計された検知器領域を示す図である。
【図４】 本発明に従った装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図５】 本発明に従ったインターフェイスエレクトロ
ニクスを示すブロック図である。
ニクスを示すブロック図である。
１００ 感知ヘッド、１０２ 目盛り付与手段、１０５
ＡＳＩＣインターフェイスエレクトロニクス、１０６
ハウジング、１５１ アナログインターフェイス、１
５２ デジタルインターフェイス、２０１ プラグおよ
びケーブル、３０１ マイクロコンピュータ（ＰＣ）ま
たはワークステーション（ＷＳ）。
ＡＳＩＣインターフェイスエレクトロニクス、１０６
ハウジング、１５１ アナログインターフェイス、１
５２ デジタルインターフェイス、２０１ プラグおよ
びケーブル、３０１ マイクロコンピュータ（ＰＣ）ま
たはワークステーション（ＷＳ）。
Claims (23)
- 【請求項１】 角度および／または距離の絶対値を判定
するための少なくとも１つのセンサ（１４１）と、連続
する絶対値の間に位置する角度および／または距離の漸
増値を判定するための少なくとも１つのセンサ（１４
２）とを有する感知ヘッド（１００）を含む、角度およ
び／または距離を測定するための装置であって、 該感知ヘッド（１００）内に備えられる、少なくとも１
つのセンサ（１４１）によって判定された絶対値と少な
くとも１つのセンサ（１４２）によって判定された漸増
値とから合計絶対値を形成して、その合計絶対値を２進
／デジタルの形で提供するための手段（１０５）によっ
て特徴付けられる、装置。 - 【請求項２】 該合計絶対値を形成するよう、判定され
た漸増値の同期結合を制御するための手段（１０５）を
含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 該測定装置の分解能範囲内で、判定され
た漸増値から移動の方向を導出するための手段（１０
５）を含む、請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 該合計絶対値を形成するとき、該測定装
置の信号遅延を信号処理に算入するための手段（１０
５）を含む、請求項１から３のいずれかに記載の装置。 - 【請求項５】 アナログ信号から漸増値を判定するため
の、好ましくは同期された（clocked）しきい値比較器
（１５１）を含む、請求項１から４のいずれかに記載の
装置。 - 【請求項６】 該感知ヘッドの出力と周辺制御システム
（３０１）との間で信号をデカプリングするための少な
くとも１つのアダプタ（ＡＧ、ＡＫ）を含む、請求項１
から５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】 該少なくとも１つのアダプタ（ＡＧ、Ａ
Ｋ）は、該装置の供給電圧を生成するための電圧供給ユ
ニットを含む、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 該少なくとも１つのアダプタ（ＡＧ、Ａ
Ｋ）は、信号伝送のためのＤＣ絶縁デバイスを含む、請
求項６または７に記載の装置。 - 【請求項９】 該少なくとも１つのアダプタ（ＡＧ、Ａ
Ｋ）は、該周辺制御システム（３０１）が影響を受ける
ことのないように構成される、請求項６から８のいずれ
かに記載の装置。 - 【請求項１０】 シリアルインターフェイス、好ましく
はＳＳＩインターフェイスと、該合計絶対値の出力と、
外部制御システム（３０１）によって予め規定されるレ
ベルを該シリアルインターフェイスによって処理するた
めの手段とを含む、請求項１から９のいずれかに記載の
装置。 - 【請求項１１】 プログラミングのためにＲＳ４２２お
よび／またはＲＳ４８５インターフェイスを含む、請求
項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 請求項１に記載の測定装置で角度およ
び／または距離を測定するための方法であって、 合計絶対値が、少なくとも１つのセンサ（１４１）によ
って判定される絶対値と、少なくとも１つのセンサ（１
４２）によって判定される漸増値とから形成され、該合
計絶対値が２進／デジタルの形で提供されることを特徴
とする、方法。 - 【請求項１３】 判定された該漸増値は、制御エレクト
ロニクス（１０５）において該合計絶対値を形成するた
めの同期結合を制御する、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 判定された該漸増値がセンサエレクト
ロニクス（１０５）によって使用されて、該測定装置の
分解能範囲内における移動の方向が判定される、請求項
１２または１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 該測定装置の信号遅延が、該合計絶対
値を形成するときに信号処理に含められる、請求項１２
から１４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１６】 該漸増値は、好ましくは同期されたし
きい値比較器（１０５）によってアナログ信号から判定
される、請求項１２から１５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１７】 外部制御システム（３０１）によって
規定されるレベルが処理される、請求項１２から１６の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項１８】 該外部で規定されるレベルは、シリア
ルインターフェイスに属するデータおよびクロック線の
組合せにおけるレベルおよび時間に関連する情報を伝送
する、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 負のクロックエッジ後の該クロック信
号が、シリアルインターフェイスのモノフロップタイム
（monoflop time）よりも長い時間間隔へと延ばされ
る、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 該装置内で欠陥が検知されると、該シ
リアルインターフェイス内のデータ線がＬＯＷ信号を出
力する、請求項１８または１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 伝送周波数を増すために、非対称のマ
ーク／スペース比（mark/space ratio）が選択される、
請求項１８から２０のいずれかに記載の方法。 - 【請求項２２】 該合計絶対値は、規定されたクロック
エッジによって、シリアルインターフェイスにわたって
「ゼロ」に設定される、請求項１８から２１のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項２３】 該合計絶対値に加えて、該漸増値のア
ナログ信号が提供される、請求項１２から２２のいずれ
かに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02105/99A CH706182B1 (de) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | Winkel- oder Weg-Messvorrichtung. |
| CH2105/99 | 1999-11-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183171A true JP2001183171A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=4226000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000349618A Pending JP2001183171A (ja) | 1999-11-18 | 2000-11-16 | 角度および／または距離を測定するための装置ならびに方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6591220B1 (ja) |
| EP (1) | EP1102039B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001183171A (ja) |
| CH (1) | CH706182B1 (ja) |
| DE (1) | DE50008215D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7071461B2 (en) | 2002-02-13 | 2006-07-04 | Omron Corporation | Optical encoder having telecentric optical system |
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| DE10130307C2 (de) * | 2001-06-22 | 2003-08-21 | Siemens Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorausgangssignalen |
| DE10160835B4 (de) * | 2001-12-06 | 2011-02-17 | Anton Rodi | Anordnung zur Interpolation eines Messsignals |
| DE10301848B4 (de) * | 2003-01-09 | 2014-10-09 | Anton Rodi | Messeinrichtung zur Erfassung von Größen, insbesondere von Winkeln oder Wegstrecken |
| DE102004045849B4 (de) | 2004-09-20 | 2014-06-05 | Anton Rodi | Messgeber mit Absolut-Signalverarbeitung und Inkremental-Signalausgabe |
| DE102005060989B3 (de) * | 2005-12-20 | 2007-05-10 | Siemens Ag | System zum Ermitteln eines aktuellen absoluten Positionswerts |
| DE102008050540B4 (de) * | 2008-10-06 | 2015-08-06 | Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH | Anordnung zum Verarbeiten eines analogen Sensorausgangssignals mindestens eines optischen Sensors |
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| DE102011079961A1 (de) | 2011-07-28 | 2013-01-31 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Winkelmessung |
| DE102012212767A1 (de) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
| CN106053872A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-26 | 西南大学 | 基于红外线的转速测量仪 |
| CN112923957B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-05-20 | 合肥欣奕华智能机器股份有限公司 | 伺服驱动器与编码器的信号处理方法及装置 |
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1999
- 1999-11-18 CH CH02105/99A patent/CH706182B1/de not_active IP Right Cessation
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2000
- 2000-10-30 DE DE2000508215 patent/DE50008215D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-30 EP EP00811008A patent/EP1102039B1/de not_active Revoked
- 2000-11-16 JP JP2000349618A patent/JP2001183171A/ja active Pending
- 2000-11-20 US US09/716,872 patent/US6591220B1/en not_active Expired - Fee Related
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