JP2001356026A - 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 - Google Patents
磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機Info
- Publication number
- JP2001356026A JP2001356026A JP2000178306A JP2000178306A JP2001356026A JP 2001356026 A JP2001356026 A JP 2001356026A JP 2000178306 A JP2000178306 A JP 2000178306A JP 2000178306 A JP2000178306 A JP 2000178306A JP 2001356026 A JP2001356026 A JP 2001356026A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- order
- magnetic encoder
- phase
- shifted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01D5/12—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 using electric or magnetic means
- G01D5/14—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 using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—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 using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—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 using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C1/00—Measuring angles
- G01C1/02—Theodolites
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01D5/12—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 using electric or magnetic means
- G01D5/244—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24428—Error prevention
- G01D5/24433—Error prevention by mechanical means
- G01D5/24438—Special design of the sensing element or scale
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01D5/12—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 using electric or magnetic means
- G01D5/244—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2451—Incremental encoders
Abstract
を同時に補正可能な磁気式エンコーダを提供する。 【構成】外周面にピッチλで等分割着磁された多極着磁
層53aを有する磁気ドラム53と、この多極着磁層5
3aに沿って配置された、4個の磁気センサ541〜5
44を備え、これらの磁気センサ541〜544を、n
次およびm次の2個の高調波誤差を補正するために、2
個の磁気センサ541、542と543、544をそれ
ぞれ1組として、各組の磁気センサ541、542と5
43、544を位相が式、2πP1+π/n、または、
2πP2+π/n (ただし、P1、P2は任意の整数)
ずれるように配置し、さらに各組の磁気センサ541、
542と543、544を位相が式、2πP3+π/
m、(ただし、P3は任意の整数)ずれるように配置し
た。
Description
トータルステーション、セオドライトなどの測量機に適
した磁気式エンコーダに関する。
ョン、セオドライトなどの測量機の中には、測角手段と
して、インクリメンタル方式の磁気式エンコーダを搭載
したものがある。この種の磁気式エンコーダは、視準望
遠鏡と共に回転する磁気ドラムとこの磁気ドラムの回転
角を検出する磁気センサを備えている。磁気ドラムの外
周面には分割数N(Nは正の整数)にて等ピッチで着磁
された多極着磁層が形成され、この多極着磁層に対向さ
せて磁気センサが配置されている。磁気センサは、例え
ば多極着磁層のピッチよりも小さいピッチで配置された
4個の磁気抵抗素子を備えている。磁気ドラムの回転に
従って変化する磁気抵抗素子の抵抗値を検出することで
磁気ドラムの回転角を多極着磁層のピッチ精度で測定
し、さらにこのピッチ間の角度を内挿演算によって測定
する構成である。
板の偏心精度も規定されているので、高精度の測量機で
は、2個の磁気センサを180度ずれた対向位置に配置
し、各磁気センサの検出値を加算平均することにより偏
心誤差を補正する必要がある。
多極着磁層の分割数を光学式エンコーダほど多く取れず
ピッチが大きいため、寸法誤差、磁気抵抗素子の磁気抵
抗曲線の理想値からのずれなどにより、分割した1ピッ
チ内での高調波誤差(高調波歪み)の影響が大きい、と
いう問題があった。
鑑みてなされたもので、測量機に適した、複数の任意次
数の高調波誤差を同時に補正可能な磁気式エンコーダを
提供することを目的とする。
コーダは、回転部が回転するとその回転角に応じて周期
的に変化する検出信号を出力する、該回転部の外周に沿
って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備えた
磁気式エンコーダであって、2個の検出手段を、補正す
る高調波誤差の次数に応じて位相が下記式で得られる位
相分ずれるように配置し、2πP+π/(次数)、(た
だし、Pは任意の整数)、前記配置した2個の検出手段
を1組とする2組の検出手段を、補正する他の次数に応
じて位相が上記式により得られる位相分ずれるように配
置し、さらに上記配置を、補正する次数に応じて上記式
で得られる次数分ずれるように繰り返して、補正する次
数の個数kに対応する2k個の検出手段を配置したこ
と、に特徴を有する。個数kは1以上の任意の整数を設
定できる。また本発明は、回転部が回転するとその回転
角に応じて周期的に変化する検出信号を出力する、該回
転部の外周に沿って所定の位相差で配置された複数の検
出手段を備えた磁気式エンコーダであって、補正する高
調波誤差の次数の個数kに応じた2k個の検出手段を備
え、該2k個の検出手段中の2個の検出手段を、補正す
る高調波誤差の次数nに応じて位相が下記式2πP+π
/n、(ただし、Pは任意の整数)、で得られる位相分
ずれるように配置したこと、に特徴を有する。この構成
によれば、k個の異なる次数の高調波誤差を補正するた
めに備えた2 k個の検出手段によってk個の高調波誤差
を補正できるので、分割数の制限が大きい磁気式エンコ
ーダであっても精度を高めることが可能になる。さら
に、本発明は演算手段を備え、この演算手段に、前記2
k個の検出手段の検出信号を加算平均させることによ
り、k個の異なる次数の高調波誤差が補正された角度を
測定することができる。
調波誤差を補正するときは、2k個の検出手段を2個づ
つ、k個中の1個の次数に基づいて前記式によって得ら
れる位相分ずらして配置し、さらに前記配置した各一対
の検出手段を1組として2組づつ、前記1個の次数を除
いた残りの次数の中の1個の次数に基づいて前記式によ
って得られる位相分ずらして配置し、以後、前記配置し
た各2組の検出手段を1組として2組づつ、残りの次数
の中の1個の次数に基づいて前記式によって得られる位
相分ずらして配置していくことが望ましい。例えば、n
次およびm次の2個の高調波誤差を補正するときは、4
個の検出手段を備え、4個の検出手段のうち2個の検出
手段を1組として各組の検出手段を位相が式、2πP1
+π/n、または、2πP2+π/n (ただし、P1、
P2は任意の整数)ずれるように配置し、さらに各組の
検出手段を位相が式、2πP3+π/m、(ただし、P3
は任意の整数)ずれるように配置する。
する。図1は、本発明の磁気式エンコーダを搭載したト
ータルステーションを、磁気式エンコーダの要部が見え
るように一部を切断して示す背面図、図2は同トータル
ステーションを、磁気式エンコーダの要部が見えるよう
に一部を切断して示す側面図である。
通り、三脚等に装着するための底板13、この底板13
に3本の整準ねじ15で支持された整準台(台部)1
7、この整準台17に、鉛直軸19を介して回転自在に
軸支され、一対の支柱部21aを有するU字形状の架台
(本体)21、この架台21の2本の支柱部21a間に
水平軸23を介して回動自在に軸支された視準望遠鏡2
5等を備えている。なお、水平軸23は、視準望遠鏡2
5の左右に固定され、架台21の2本の支柱部21aに
対して回動自在に支持されているが、図1には左側の水
平軸23のみを示した。
直軸受け27に回動自在に支持されている。そして架台
21は、その支柱部21aを連結する基部21bが鉛直
軸19の上端部に固定され、鉛直軸19に一体として回
動自在に支持されている。水平軸23は、架台21の一
対の支柱部21aに固定された水平軸受け29に回動自
在に軸支されている。このように視準望遠鏡25は、水
平軸23を介して上下方向回動自在に架台21に軸支さ
れ、さらに架台21および鉛直軸19を介して方位方向
回転自在に整準台17に軸支されている。
する鉛直軸19(架台21、視準望遠鏡25)の回転角
(水平角)を測定する水平分度として磁気式エンコーダ
41が装着され、水平軸23には、架台21に対する水
平軸23(視準望遠鏡25)の回転角(高度角)を測定
する垂直分度として磁気式エンコーダ51が装着されて
いる。これらの磁気式エンコーダ41、51はそれぞ
れ、軸19、23に固定された磁気ドラム43、53
と、磁気ドラム43、53の外周面に形成された多極着
磁層に対して所定間隔で近接対向配置された磁気センサ
ユニット44、磁気センサユニット54を備えている。
ユニット44、磁気センサユニット54の出力信号を検
出して磁気式エンコーダ41、51の回転角、つまり水
平角、高度角を求める信号処理手段、演算手段を含む電
子回路61(図4参照)が架台21の基部21bに搭載
されている。そして、トータルステーション11を操
作、制御するためのキーボード、およびキーボードによ
って入力された基礎データや測距結果などを表示する表
示器を備えた操作パネル31、32が、架台21の前後
両表面に設けられている(図2参照)。
タルステーション11の持ち運びに利用するためのハン
ドグリップ、符号34は磁気式エンコーダ41および不
図示のバッテリ等を保護するために架台21に装着され
た防塵カバー、符号35、36はそれぞれ、視準望遠鏡
25の接眼レンズ、対物レンズである。
の形態の磁気式エンコーダの構成についてより詳細に説
明する。磁気式エンコーダ41、51の基本構成は同一
なので、一方の磁気式エンコーダ51の一方の磁気セン
サ54の構成について説明する。図3は磁気式エンコー
ダ51の磁気センサユニット54の各磁気センサと多極
着磁層53aとの関係を説明するための拡大図、図4は
磁気センサが備えた磁気抵抗素子の結線を示す配線図で
ある。磁気センサユニット54は、アングル56(図1
参照)に固定され、アングル56を介して架台21に固
定されている。本発明の実施の形態の磁気センサユニッ
ト54は複数の磁気センサ541〜544を備えている
が(図5参照)、それぞれの磁気センサの構成は同一な
ので、第1の磁気センサ541の構成について説明す
る。
(Nは正の整数)にて等ピッチで着磁された多極着磁層
53aが形成されている。多極着磁層53aの磁極ピッ
チ(極の境界の間隔)をλとする。この多極着磁層53
aに対して所定長の隙間で対向させて第1の磁気センサ
541が配置されている。第1の磁気センサ541は、
平面基板541aと、多極着磁層53aと対向する平面
基板541aの対向面に、λ/4ピッチ相当で設けられ
た8個の磁気抵抗素子4a1、4b1、4a2、4b2、4
a3、4b3、4a4、4b4を備えている。そして第1の
磁気センサ541は、磁気抵抗素子4a1〜4a4、4b
1〜4b4の中央に立てた垂線が磁気ドラム53の回転中
心を通るように配置されている。
53が回転すると、多極着磁層53aが発生する磁界3
の変化に依存する磁気抵抗素子4a1〜4a4、4b1〜
4b4の抵抗値の変化を検出して、抵抗値の変化から磁
気ドラム53の回転角をλ/4ピッチで検出するインク
リメンタル方式の磁気式エンコーダである。なお、λ/
4ピッチよりも小さい角度は、いわゆる内挿演算によっ
て求められる。
2、4b2、4a3、4b3、4a4、4b4は、図3に示す
ように、4個の磁気抵抗素子4a1〜4a4からなるA相
と、4個の磁気抵抗素子4b1〜4b4からなるB相とに
分けられる。A相の各磁気抵抗素子4a1、4a2、4a
3、4a4とB相の各磁気抵抗素子4b1、4b2、4b
3、4b4はそれぞれ交互に配置され、かつ同一相の磁気
抵抗素子4a1〜4a4、4b1〜4b4の間隔はλ/2の
等ピッチ、隣合う他の相の磁気抵抗素子との間隔はλ/
4の等ピッチである。
4a4、4b1〜4b4はそれぞれ、図6に示すようにブ
リッジ結線されている。つまり、直列した磁気抵抗素子
4a1、4a2と磁気抵抗素子4a3、4a4、磁気抵抗素
子4b1、4b2と磁気抵抗素子4b3、4b4が並列接続
され、各直列抵抗間から端子e0、e1、およびB相の端
子e0′、e1′が引き出されている。そして、電子回路
61は、ブリッジ結線された磁気抵抗素子間に定電圧V
を印加し、A相の端子e0、e1、およびB相の端子
e0′、e1′に現れる電圧の変化(位相)に基づいて磁
界の変化を検出し、磁気ドラム53の回転角ωを測定す
る。
素子4a1〜4a4の抵抗値a1、a2、a3、a4は、磁気
ドラム53の回転により作用する磁界3の変化によっ
て、下記式のように変化する。 a1=R0+Rsin(Nω) a2=R0+Rsin(Nω+π)=R0−Rsin(Nω) a3=R0+Rsin(Nω+2π)=R0+Rsin(Nω) a4=R0+Rsin(Nω+3π)=R0−Rsin(Nω) ただし、ωは磁気ドラム53の回転角、R0は無磁界の
ときの抵抗値、Rは係数(抵抗比)、Nは多極着磁層5
3aの分割数、である。
動増幅すると、A相の出力Aoutは、 Aout=α×R×V/R0×sin(Nω) となる(ただし、αは増幅率)。
の磁気抵抗素子4a1〜4a4に対してλ/4ピッチずら
して配置してあるので、端子e0′と端子e1′の出力を
差動増幅すると、B相の出力Boutは、 Bout=α×R×V/R0×cos(Nω) となる。
utのゼロクロス点を検出すれば、磁気ドラム53の回転
角を、4×N単位(360/(4×N)(゜)単位)で
検出できる。つまり、分割数Nの4倍まで検出ピッチが
小さくなり、分解能が高くなる。測量機においては、
(1/N)/4よりも小さい角度検出が求められ、分割
数N以上の分割数が必要になることがある。そこで、本
発明の実施の形態では、A、B相の出力Aout、Boutに
基づいた下記の内挿計算によってさらに検出可能な検出
ピッチを小さくし、検出ピッチ数を増やして、分解能を
高めている。 tan-1(Aout/Bout)
センサユニット中の1個の磁気センサの構成であるが、
本発明はこの磁気センサの構成に限定されない。次に磁
気センサユニット全体の構成について説明する。図5
は、本発明の磁気式エンコーダを搭載したトータルステ
ーションを、磁気式エンコーダの正面が見えるように3
4を取り外して示す図である。本実施の形態の磁気セン
サユニットは、4個の磁気センサ(第1、第2、第3、
第4の磁気センサ)541、542、543、544を
備えている。
力信号にn次高調波誤差(高調波歪み)が発生してるも
のとする。ここで、第1の磁気センサ541の出力信号
に含まれる高調波誤差による目盛り誤差(測定角度誤
差)εは、ε=δ1×sin(Nω)+δ2×sin(2Nω)
+・・・+δn×sin(nNω)と表される。ただし、ω
は分度板角度、δnはn次高調波誤差、Nは多極着磁層
53aの分割数(分度板分割数)である。
誤差を補正するために、他の1個の磁気センサである第
2の磁気センサ542を、第1の磁気センサ541に対
して間隔(位相)がP1λ+λ/2n(=2πP1+π/
n)ずれる位置に配置してある。P1は正の整数であ
る。この第2の磁気センサ542のn次高調波誤差によ
る目盛り誤差成分ε′は、式 ε′=δ1×sin(N(ω+2πP1/Nn+π/Nn) +δ2×sin(2N(ω+2πP1/Nnω+π/Nn) +・・・ +δn×sin(nN(ω+2πP1/N+π/Nn) =δ1×sin(Nω+π/n) +δ2×sin(2Nω+2π/n) +・・・ −δn×sin(nNω) により表される。
42の目盛り誤差成分εとε′の加算平均をとると、 (ε+ε′)/2=(δ1×(sin(Nω)+sin(Nω+π/n)) +(δ2×(sin(2Nω)+sin(2Nω+2π/n)) +・・・ +(δn×(sin(nNω)−sin(nNω))/2 となり、n次高調波誤差を補正することができる。
る次数の高調波誤差を補正する場合は、2k個の磁気セ
ンサを使用する。例えば2個の異なるn次、m次の高調
波誤差を補正するためには、2k=22=4個の磁気セン
サを使用する。図示実施の形態は、n次およびm次の2
個の異なる次数の高調波誤差を補正する構成である。
センサ541、542を一組として、他に2個一組の磁
気センサとして第3、第4の磁気センサ543、544
を使用する。第3、第4の磁気センサ543、544
も、第1、第2の磁気センサ541、542同様に、P
2λ+λ/2n(=2πP2+π/n)ずれる位置に配置
してある。したがって、各組の磁気センサ541〜54
4の出力信号は、n次高調波誤差が補正されている。な
お、P2は任意の整数であるが、各組のP2は等しくても
よい。
の磁気センサ541、542と543、544を、互い
に他の組との間隔(位相)がP3λ+λ/2m(=2π
P3+π/m)ずれる位置に配置してある。ただし、P3
は正の整数である。したがって、これら2組の磁気セン
サ541〜544の出力信号を加算平均することによ
り、m次高調波誤差を補正できる。つまり、n次および
m次の高調波誤差を同時に補正できる。図示実施の形態
では、第1の磁気センサ541と第3の磁気センサ54
3の間隔(位相)がP3λ+λ/2m(=2πP3+π/
m)ずれるように配置してある。n、mとする次数の大
きさは任意であり、n<mでも、逆にn>mでもよい。
よる角度測定動作は、次の通りである。磁気ドラム53
が回転すると、磁界3の変化によって各磁気センサ54
1〜544から信号が出力される。そして、各磁気セン
サ541〜544の磁気抵抗素子から出力された信号A
相、B相の出力Aout、Boutに基づいてゼロクロス点の
検出、内挿演算等の所定の検出・演算処理が施され、そ
れぞれの磁気センサ541〜544の出力信号に基づい
て、回転角ω1、ω2、ω3、ω4が算出される。そして、
算出された回転角ω1、ω2、ω3、ω4を加算平均して、 ω=(ω1+ω2+ω3+ω4)/4 n次およびm次の高調波誤差が補正された精度の高い回
転角ωを得る。
ば、n次の高調波誤差を補正するために間隔を、検出位
相がπ/nずれるように離した2個の磁気センサを一組
として、m次の高調波誤差を補正するためにこのように
設定した二組の磁気センサを用意し、各組の間隔を、検
出位相がπ/mずれるように配置したので、n次および
m次高調波誤差の補正を可能にし、各磁気センサによっ
て検出した回転角を加算平均することにより、n次およ
びm次高調波誤差を除去した精度の高い角度検出ができ
る。
組の磁気センサ、例えば第3、第4の磁気センサ54
3、544を、軸心53cを中心として回転可能なベー
スプレートに装着し、軸心53cを中心に移動可能に形
成すれば、第1、第2の磁気センサ541、542の間
隔(位相)を調整すれば、n次とは異なる任意の次数の
高調波誤差を補正できる。つまり、補正する高調波誤差
の次数を変更することが可能になる。
気式エンコーダの微妙な検出精度、誤差は加工後でなけ
れば判明せず、設計時に予測していた高調波誤差以外の
次数の高調波誤差が発生する場合があるが、このような
誤差を発生した場合でも本発明の実施の形態によれば、
第1〜第4の磁気センサ541〜544の間隔調整をす
るだけで所望の次数の高調波誤差の補正が可能になるの
で、再度センサを加工する必要が無く、磁気センサの位
置調整により高精度化ができる。また、調整時間および
コストを削減できる。
板の偏心精度も規定されている。偏心誤差を補正する場
合は、上記の各磁気センサのほぼ180゜対向位置に、
上記位相位置と同一の条件を満足する磁気センサを配置
すればよい。その実施の形態を、図6に示した。本発明
の第2の実施の形態では、180゜ずれた対向位置に配
置された2個の各磁気センサユニット54、55の検出
値によって、偏心誤差と、2個のn次、m次の高調波誤
差を同時に補正している。
ンサ541〜544と同じように構成した4個の磁気セ
ンサ551、552、553、554を、磁気ドラム5
3の回転中心53cを挟んでほぼ180゜位相がずれた
対向位置に配置する。そして、これらの磁気センサユニ
ット54、55を介して検出したそれぞれの回転角を加
算平均すれば、n次、m次の高調波誤差および偏心誤差
が補正された回転角を得ることができる。
正する実施の形態であるが、k個の異なる次数の高調波
誤差を補正するときは、次のように構成する。2k個の
磁気センサをそれぞれ2個づつ、k個中の1個の次数に
基づいて式、2πP+π/(次数)、(ただし、Pは任
意の整数)によって得られる位相分ずらして配置し、さ
らに前記配置された2個の磁気センサを1組として、各
組の磁気センサをそれぞれ、他の次数に基づいて前記式
によって得られる位相分ずらして配置する。以後、この
ように配置された2組を1組として各組の磁気センサを
それぞれ、残りの次数の中の1個の次数に基づいて前記
式によって得られる位相分ずらして配置していくこと
で、k個の異なる次数の高調波誤差の補正が可能にな
る。言い換えれば、2個の磁気センサを、補正する高調
波誤差の次数に応じて位相が式、2πP+π/(次
数)、(ただし、Pは任意の整数)、で得られる位相分
ずれるように配置し、このように配置した2個の磁気セ
ンサを、補正する他の次数に応じて位相が上記式により
得られる位相分ずれるように配置し、さらに補正する次
数に応じて、前記配置をした磁気センサを2組、補正す
る次数に応じて上記式で得られる次数分ずれるように配
置して、補正する次数の個数kに対応する2k個の磁気
センサを備える。
磁気ドラム53の多極着磁層53aの分割数の増大に制
限が大きい磁気式エンコーダにおいて複数の高調波誤差
を補正できるので、精度が高くなる。しかも、磁気セン
サの間隔(位相)を調整できるので、設計時に予想でき
なかった次数の高調波誤差の補正ができる。さらに、磁
気センサ内の素子数が少なくてすむため1つのセンサを
小型化できる。よって、磁気ドラムが曲面であるのに対
して磁気センサが平面であるために発生する各素子と磁
気ドラムの隙間距離の違いにより発生する誤差が小さい
ので、高精度の測定が可能になる。
k個の異なる次数の高調波誤差を補正するために2k個
の検出手段を備え、各2個の検出手段を補正する次数の
によってk個の高調波誤差を補正できるので、分割数の
制限が大きい磁気式エンコーダであっても精度を高める
ことが可能になる。
たトータルステーションを、磁気式エンコーダの要部が
見えるように一部を切断して示した背面図である。
ダの要部が見えるように一部を切断して示した側面図で
ある。
サとの関係を説明する拡大図である。
一例を示す回路図である。
次の高調波誤差を補正する第1の磁気センサおよび第2
の磁気センサの配置例を示す図である。
およびm次高調波誤差と偏心誤差を補正する磁気センサ
の配置例を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 回転部が回転するとその回転角に応じて
周期的に変化する検出信号を出力する、該回転部の外周
に沿って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備
えた磁気式エンコーダであって、 2個の検出手段を、補正する高調波誤差の次数に応じて
位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、 2πP+π/(次数) (ただし、Pは任意の整数) 前記配置した2個の検出手段を1組とする2組の検出手
段を、補正する他の次数に応じて位相が上記式により得
られる位相分ずれるように配置し、 さらに上記配置を、補正する次数に応じて上記式で得ら
れる次数分ずれるように繰り返して、補正する次数の個
数kに対応する2k個の検出手段を配置したこと、を特
徴とする磁気式エンコーダ。 - 【請求項2】 回転部が回転するとその回転角に応じて
周期的に変化する検出信号を出力する、該回転部の外周
に沿って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備
えた磁気式エンコーダであって、 補正する高調波誤差の異なる次数の個数kに応じた2k
個の検出手段を備え、 該2k個の検出手段中の2個の検出手段を、補正する高
調波誤差の次数nに応じて位相が下記式で得られる位相
分ずれるように配置したこと、 2πP+π/n (ただし、Pは任意の整数)を特徴とする磁気式エンコ
ーダ。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の磁気式エンコー
ダはさらに、前記2 k個各検出手段の検出信号を加算平
均して、前記k個の各次数の高調波誤差が補正された検
出角を算出する演算手段とを備えたこと、を特徴とする
磁気式エンコーダ。 - 【請求項4】 請求項2記載の磁気式エンコーダにおい
て、k個の異なる次数の高調波誤差を補正するときは、
2k個の検出手段を2個づつ、k個中の1個の次数に基
づいて前記式によって得られる位相分ずらして配置し、 さらに前記配置した各2個の検出手段を1組として2組
づつ、前記1個の次数を除いた残りの次数の中の1個の
次数に基づいて前記式によって得られる位相分ずらして
配置し、 以後、前記配置した各2組の検出手段を1組として2組
づつ、残りの次数の中の1個の次数に基づいて前記式に
よって得られる位相分ずらして配置していく磁気式エン
コーダ。 - 【請求項5】 請求項1または2記載の磁気式エンコー
ダにおいて、n次およびm次の2個の高調波誤差を補正
するときは、4個の検出手段を備え、4個の検出手段の
うち2個の検出手段を1組として各組の検出手段を位相
が式、 2πP1+π/n、または、2πP2+π/n (ただ
し、P1、P2は任意の整数)ずれるように配置し、さら
に各組の検出手段を位相が式、 2πP3+π/m、(ただし、P3は任意の整数)ずれる
ように配置した磁気式エンコーダ。 - 【請求項6】 請求項1乃至5記載のいずれか一項記載
の磁気式エンコーダにおいて、前記回転部は、該エンコ
ーダが搭載される装置の固定部に回転自在に軸支され、
外周にピッチλで等分割磁化された多極着磁層を有する
磁気ドラムからなり、 前記各検出手段は、前記磁気ドラムの多極着磁層に対向
させて前記固定部に装着された磁気センサからなり、 該各磁気センサは、前記多極着磁層のピッチλの1/4
ピッチまたは3/4ピッチ分位相をずらして配置され、
前記磁気ドラムの回転によって変化する磁気を検出する
8個の磁気抵抗素子を備え、 前記各磁気センサの、2/4ピッチ分位相がずれた4個
の磁気抵抗素子の検出出力と、2/4ピッチ分位相がず
れた他の4個の磁気抵抗素子の検出出力に基づいて、前
記磁気ドラムの回転角に応じた検出信号を検出し、 前記演算手段は、前記全ての磁気センサを介して検出し
た回転角を加算平均して前記磁気ドラムの回転角を算出
する磁気式エンコーダ。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか一項記載の磁
気式エンコーダにおいて、前記配置された2k個の検出
手段と同様に配置された2k個の検出手段が、前記回転
部の回転中心を挟んでほぼ180゜対向位置に対称に配
置されている磁気式エンコーダ。 - 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか一項記載の磁
気式エンコーダを、垂直分度または水平分度として備え
たことを特徴とする磁気式エンコーダを搭載した測量機
器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000178306A JP3930227B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
US09/879,162 US6492806B2 (en) | 2000-06-14 | 2001-06-13 | Magnetic encoder and survey instrument having magnetic encoder |
DE10128619A DE10128619B4 (de) | 2000-06-14 | 2001-06-13 | Magnetischer Inkrementalcodierer und Vermessungsinstrument mit einem magnetischen Inkrementalcodierer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000178306A JP3930227B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001356026A true JP2001356026A (ja) | 2001-12-26 |
JP3930227B2 JP3930227B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=18679759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000178306A Expired - Fee Related JP3930227B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6492806B2 (ja) |
JP (1) | JP3930227B2 (ja) |
DE (1) | DE10128619B4 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003262518A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 自己校正型角度検出器 |
WO2005073672A1 (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | 磁気センサ及びその製造方法 |
WO2007111261A1 (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Pioneer Corporation | 電子ビーム記録装置及びビーム調整方法 |
JPWO2008130002A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2010-07-22 | 三菱電機株式会社 | 磁気式回転角検出器 |
CN102679864A (zh) * | 2011-03-09 | 2012-09-19 | 株式会社捷太格特 | 旋转角检测装置 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001012967A (ja) * | 1999-04-28 | 2001-01-19 | Asahi Optical Co Ltd | エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
JP2001124589A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-05-11 | Asahi Optical Co Ltd | 磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
JP4803892B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2011-10-26 | 株式会社ニコン・トリンブル | 測量機 |
DE10338991A1 (de) * | 2003-08-18 | 2005-03-17 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
US7228253B2 (en) * | 2004-08-19 | 2007-06-05 | Pacific Telescope Corp. | Instrument mounting system with dual encoders |
DK1907571T3 (en) * | 2005-06-15 | 2017-08-21 | Complete Genomics Inc | NUCLEIC ACID ANALYSIS USING INCIDENTAL MIXTURES OF NON-OVERLAPPING FRAGMENTS |
JP4892310B2 (ja) * | 2006-09-19 | 2012-03-07 | タイワン インスツルメント カンパニー リミテッド | 測量機 |
US20080189072A1 (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Nescom Inc. | High resolution encoder within a swivel |
US9524369B2 (en) | 2009-06-15 | 2016-12-20 | Complete Genomics, Inc. | Processing and analysis of complex nucleic acid sequence data |
DE102011053309A1 (de) * | 2011-09-06 | 2013-03-07 | Balluff Gmbh | Positions-/Wegmesssystem |
KR101428971B1 (ko) * | 2013-03-21 | 2014-08-13 | 숭실대학교산학협력단 | 변위 측정 장치 |
JP1541004S (ja) * | 2015-04-03 | 2015-12-28 | ||
JP1541083S (ja) * | 2015-04-03 | 2015-12-28 | ||
US10347414B2 (en) * | 2015-05-14 | 2019-07-09 | Maxlinear, Inc. | Method and system for winding transformers to maximize symmetry of the primary and secondary coils |
CN114910112B (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-23 | 泉州昆泰芯微电子科技有限公司 | 信号误差校正方法、磁性编码器及光学编码器 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS636418A (ja) | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Yokogawa Electric Corp | エンコ−ダ |
JPH01297507A (ja) * | 1988-05-26 | 1989-11-30 | Hitachi Ltd | 磁気的に位置や速度を検出する装置 |
JPH01318917A (ja) * | 1988-06-20 | 1989-12-25 | Shicoh Eng Co Ltd | 磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダ |
JPH02264818A (ja) * | 1989-04-05 | 1990-10-29 | Seiko Epson Corp | 磁気エンコーダー |
DE4203073C2 (de) * | 1992-02-04 | 1994-12-15 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
DE4316221C2 (de) * | 1993-05-14 | 1995-11-23 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
US6246233B1 (en) * | 1994-12-30 | 2001-06-12 | Northstar Technologies Inc. | Magnetoresistive sensor with reduced output signal jitter and temperature compensation |
US5680042A (en) * | 1994-12-30 | 1997-10-21 | Lake Shore Cryotronics, Inc. | Magnetoresistive sensor with reduced output signal jitter |
DE19652562C2 (de) * | 1996-12-17 | 1999-07-22 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
JPH11223505A (ja) * | 1997-12-03 | 1999-08-17 | Mitsutoyo Corp | 誘導型位置測定装置 |
JP2001124554A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-05-11 | Asahi Optical Co Ltd | 磁気式エンコーダを備えた測量機 |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000178306A patent/JP3930227B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-13 US US09/879,162 patent/US6492806B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-13 DE DE10128619A patent/DE10128619B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003262518A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 自己校正型角度検出器 |
WO2005073672A1 (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | 磁気センサ及びその製造方法 |
WO2007111261A1 (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Pioneer Corporation | 電子ビーム記録装置及びビーム調整方法 |
JPWO2008130002A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2010-07-22 | 三菱電機株式会社 | 磁気式回転角検出器 |
JP5064492B2 (ja) * | 2007-04-20 | 2012-10-31 | 三菱電機株式会社 | 磁気式回転角検出器 |
CN102679864A (zh) * | 2011-03-09 | 2012-09-19 | 株式会社捷太格特 | 旋转角检测装置 |
CN102679864B (zh) * | 2011-03-09 | 2016-03-09 | 株式会社捷太格特 | 旋转角检测装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10128619B4 (de) | 2005-09-01 |
US6492806B2 (en) | 2002-12-10 |
DE10128619A1 (de) | 2001-12-20 |
US20020005716A1 (en) | 2002-01-17 |
JP3930227B2 (ja) | 2007-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3930227B2 (ja) | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 | |
JP2001012967A (ja) | エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 | |
US6600308B2 (en) | Magnetic encoder and method for reducing harmonic distortion thereof | |
US6304079B1 (en) | Incremental rotary encoder for measuring horizontal or vertical angles | |
JP3564000B2 (ja) | エンコーダ | |
JP4938265B2 (ja) | 回転角を正確に測定する方法及び装置 | |
JP4142942B2 (ja) | ロータリエンコーダ | |
JP3168451B2 (ja) | ロータリーエンコーダ | |
US5301434A (en) | Rotation angle measuring apparatus | |
US6550150B1 (en) | Surveying instrument incorporating a magnetic incremental rotary encoder | |
US6629371B1 (en) | Surveying instrument incorporating a magnetic incremental rotary encoder | |
JPH08178700A (ja) | インクリメンタルエンコーダ | |
JP2005180942A (ja) | 角度検出センサ | |
CN109211288B (zh) | 用于提供位移信号的抗污染和缺陷光学编码器配置 | |
JP3629242B2 (ja) | 磁気式エンコーダおよびその高調波誤差削減方法 | |
US5414516A (en) | Position measuring apparatus | |
JP6507347B2 (ja) | 静電容量式角度検出装置 | |
JPH0358444B2 (ja) | ||
JP2001356016A (ja) | 磁気エンコーダを搭載した測量機 | |
JP3814138B2 (ja) | 磁気エンコーダを内蔵した測量機 | |
CN110785633B (zh) | 编码器 | |
JP2609976B2 (ja) | 方位計 | |
JP2002174534A (ja) | 測量機に搭載される磁気式エンコーダ及びその加工方法 | |
JP2003322547A (ja) | 軸受における回転位置検出装置 | |
JPH0894388A (ja) | 光学式エンコーダ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040521 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040721 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040817 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041018 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20041025 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041112 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070308 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |