JP2007178320A - Rotary encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測量機に用いられるロータリエンコーダ、さらに詳細には、目盛盤が回転軸に対して偏心しているときに角度誤差を補正できるようにしたロータリエンコーダに関する。 The present invention relates to a rotary encoder used in a surveying instrument, and more particularly, to a rotary encoder that can correct an angular error when a scale plate is eccentric with respect to a rotating shaft.
測量機には、水平角と鉛直角を測定するために、ロータリエンコーダが用いられている。ロータリエンコーダとは、望遠鏡とともに回転する回転円盤であり、この回転円盤の周方向に沿って付された目盛を読むことによって、水平角と鉛直角を測定するものである。 The surveying instrument uses a rotary encoder to measure a horizontal angle and a vertical angle. The rotary encoder is a rotating disk that rotates together with the telescope, and measures a horizontal angle and a vertical angle by reading a scale attached along the circumferential direction of the rotating disk.
従来の測量機に用いられるロータリエンコーダでは、目盛盤の偏心誤差を消去するために一対の検出器で対向検出をしている。しかし、その対向検出する位置が、目盛盤の回転中心に対して等距離かつ正確に180°の配置になっていないと角度誤差を生じるので、目盛盤の回転軸に対する偏心量が所定値以下になるように調整して組み立てていた(下記特許文献1参照)。 In a rotary encoder used in a conventional surveying instrument, opposing detection is performed by a pair of detectors in order to eliminate the eccentric error of the dial. However, if the position where the opposite is detected is not equidistant and accurately positioned at 180 ° with respect to the rotation center of the scale plate, an angular error occurs, so the eccentricity with respect to the rotary shaft of the scale plate is less than a predetermined value. It adjusted and assembled so that it might become (refer the following patent document 1).
しかしながら、ロータリエンコーダの目盛盤の偏心を検出して調整することは、作業員の負担が大きく、時間がかるものであり、測量機のコストダウンを阻むという問題があった。 However, detecting and adjusting the eccentricity of the rotary encoder scale plate is burdensome for the operator, takes time, and hinders cost reduction of the surveying instrument.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、ロータリエンコーダの目盛盤が回転軸に対して偏心して取り付けられていても、偏心による角度誤差を補正することにより、ロータリエンコーダの目盛盤の回転軸に対する偏心をある程度許容できるようにすることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even if the rotary encoder scale plate is mounted eccentrically with respect to the rotary shaft, the rotary encoder scale plate is corrected by correcting the angular error due to the eccentricity. It is an object to allow a certain degree of eccentricity with respect to the rotating shaft.
前記課題を解決するため、請求項1に係る発明では、角度目盛が付された目盛盤と、該目盛盤の対称位置の角度目盛を読み取って一対の読取角度を得る検出器とを備えたロータリエンコーダにおいて、前記目盛盤を適宜角度回転させる度に、前記一対の読取角度を得て、該一対の読取角度の平均Ψと差Φとを算出して記憶し、記憶された複数組の前記平均Ψと差Φを用いて、前記目盛盤の回転軸に対する偏心を表す偏心因子を算出する偏心因子算出手段と、該偏心因子算出手段で算出した偏心因子を含む偏心因子を記憶する偏心因子記憶手段と、該偏心因子記憶手段に記憶された偏心因子を用いて、測角値を補正する測角値補正手段とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明において、前記偏心因子算出手段は、記憶された複数組の平均Ψと差Φが、Φ=Asin(Ψ+B)+Cの関係を満たすとして、最小二乗法を用いて、前記偏心因子である前記A、B及びCの値を求めることを特徴とする。
In the invention according to
請求項1に係る発明によれば、測量機を出荷前に、ロータリエンコーダの目盛盤を適宜角度回転させる度に、一対の読取角度の平均Ψと差Φとを算出し、これらの平均Ψと差Φから目盛盤の回転軸に対する偏心を表す偏心因子を算出して記憶しておき、測量機で測定の際には、前記偏心因子を用いて測角値を補正するので、目盛盤が回転軸に対して若干偏心していても角度誤差が出ない。この際の偏心因子の算出には、面倒な測定作業がなく、極めて容易である。このため、ロータリエンコーダの目盛盤の偏心を高精度に調整する作業が不要となり、しかも、作業員の負担が小さくなり、作業時間が短縮され、測量機のコストダウンができる。 According to the first aspect of the invention, before shipping the surveying instrument, every time the rotary encoder dial is appropriately rotated, the average Ψ and the difference Φ of the pair of reading angles are calculated, and these average Ψ and An eccentricity factor representing the eccentricity with respect to the rotation axis of the dial is calculated and stored from the difference Φ, and when measuring with a surveying instrument, the angle measurement value is corrected using the eccentricity factor, so the dial rotates. Even if it is slightly decentered with respect to the axis, no angular error will occur. The calculation of the eccentric factor at this time is extremely easy because there is no troublesome measurement work. This eliminates the need to adjust the eccentricity of the rotary encoder scale plate with high accuracy, reduces the burden on the operator, shortens the work time, and reduces the cost of the surveying instrument.
請求項2に係る発明によれば、記憶された複数組の平均Ψと差Φが、Φ=Asin(Ψ+B)+Cの関係を満たすとして、最小二乗法を用いて、偏心因子A、B及びCの値を求めるから、偏心因子を簡単で正確に求めることができ、いっそう簡単に正確な測角値を得ることができる。 According to the second aspect of the invention, the stored average Ψ and the difference Φ satisfy the relationship of Φ = Asin (Ψ + B) + C, and the eccentric factors A, B, and C are calculated using the least square method. Therefore, the eccentricity factor can be obtained easily and accurately, and an accurate angle measurement value can be obtained more easily.
本発明は、測量機を出荷前に、ロータリエンコーダの目盛盤を適宜角度回転させる度に、一対の読取角度の平均Ψと差Φとを算出し、これらの平均Ψと差Φから目盛盤の回転軸に対する偏心を表す偏心因子を算出して記憶しておき、ユーザーが測量機で測定する際には、前記偏心因子を含む偏心因子を用いて測角値を補正するものである。 The present invention calculates the average Ψ and difference Φ of a pair of reading angles each time the rotary encoder dial is rotated by an appropriate angle before shipping the surveying instrument, and calculates the scale disk from these average Ψ and difference Φ. An eccentric factor representing the eccentricity with respect to the rotation axis is calculated and stored, and when the user measures with the surveying instrument, the angle measurement value is corrected using the eccentric factor including the eccentric factor.
図1は、本発明のロータリエンコーダに係る一実施例のブロック図である。図2は、ロータリエンコーダにおいて、目盛盤が偏心しているときの角度誤差の発生を説明する図である。図3は、目盛盤の偏心による角度誤差の変化を示す図である。図4は、ロータリエンコーダにおいて、目盛盤の偏心に加えてCCDリニアセンサが平行でない場合の角度誤差の発生を説明する図である。図5は、角度誤差の補正に必要な偏心因子を記憶する手順を示すフローチャートである。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment according to the rotary encoder of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the generation of an angle error when the dial is eccentric in the rotary encoder. FIG. 3 is a diagram showing a change in angular error due to the eccentricity of the dial. FIG. 4 is a diagram for explaining the generation of an angle error when the CCD linear sensor is not parallel in addition to the eccentricity of the scale plate in the rotary encoder. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for storing the eccentricity factor necessary for correcting the angle error.
図1に示したように、ロータリエンコーダは、目盛盤10と、該目盛盤10の周縁付近に設けられたコードパターン12と、対称位置のコードパターン12を読み取る一対のCCDリニアセンサ14、14’(検出器)と、このCCDリニアセンサ14、14’からの出力信号を増幅する増幅器15、15’と、増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器16、16’と、A/D変換器の出力信号から測角値を求めるCPU18と、データやプログラムを記憶する記憶手段20と、求めた測角値を表示する表示手段22とを備える。コードパターン12とは、細いスリットと太いスリットの組み合わせた符号によって角度目盛となるものである。一対のCCDリニアセンサ14、14’で、コードパターン12を読み、得られた読取角度の平均をとることによって、目盛盤10の偏心による誤差を軽減するようにしている。また、一対の増幅器15、15’の出力信号を切換えスイッチを用いて、1個のA/D変換器に入力して処理することも可能である。
As shown in FIG. 1, the rotary encoder includes a
本実施例では、さらに、記憶手段20に目盛盤10の偏心に関する後述する偏心因子を予め記憶しておき、ユーザーが測角したとき、測角値をさらに偏心因子で補正して、目盛盤10の回転軸11に対する偏心による角度誤差を取り除くようにしている。
In the present embodiment, an eccentric factor (to be described later) relating to the eccentricity of the
まず、前記偏心因子の求め方について説明する。図2に基づいて、目盛盤10が回転軸11に対して偏心して固定されているときに生じる角度誤差δ1、δ2について説明する。目盛盤10を読み取るCCDリニアセンサ14、14’は、完全に平行とする。このCCDリニアセンサ14、14’上の矢印は、ピクセル番号が増加する方向を示す。目盛盤10の回転軸11の中心CaからCCDリニアセンサ14、14’までの距離を、それぞれR1及びR2とする。回転軸11を回転させたとき、目盛盤10の中心Cdの軌跡をTとする。この軌跡Tに沿う矢印Sは、目盛盤10の目盛0の方向Oから角度の増加する方向を示す。回転軸11の中心Caと目盛盤10の中心Cdとの間の距離をeとし、回転軸11回りに回転角θだけ回転したとし、目盛盤10の読み取り点P1、P2が、回転軸11の中心Caを通る直線上にあったとする。すると、CCDリニアセンサ14、14’上の読み取り点P1、P2は、目盛盤10が回転軸11に対して偏心していない場合の読み取り点Y1、Y2に対して、角度δ1、δ2だけずれるので、この角度δ1、δ2が角度誤差となる。
First, how to determine the eccentric factor will be described. Based on FIG. 2, angle errors δ1 and δ2 that occur when the
目盛盤10の中心Cdが目盛盤10の読み取り点P1と回転軸11の中心Caとを結ぶ線分上にあるとき、目盛盤10の目盛角度をθ0とする。さて、目盛盤10を回転軸11回りに回転角θだけ回転したとき、前述したように目盛盤10の偏心に伴う角度誤差δ1、δ2があるので、目盛盤10の読み取り点P1においてCCDリニアセンサ14が読み取る目盛盤10の読取角度φ1は、θ0−θよりも角度誤差δ1分だけ小さな角度を示すことになり、次のようになる。
φ1=θ0−θ−δ1
=θ0−θ−tan−1{(e*sinθ)/(R1−e*cosθ)}
≒θ0−θ−(e*sinθ)/R1
(1)
目盛盤10の読み取り点P2においてCCDリニアセンサ14’が読み取る目盛盤10の読取角度φ2は、θ0−θよりπ(180°)と角度誤差δ2分だけ大きな角度を示すことになり、次のようになる。
φ2=θ0−θ+π+δ2
=θ0−θ+π+tan−1{(e*sinθ)/(R2+e*cosθ)}
≒θ0−θ+π+(e*sinθ)/R2
(2)
(1)式及び(2)式から分かるように、
角度誤差δ1=−(e*sinθ)/R1及びδ2=(e*sinθ)/R2は、図3の(a)及び(b)に示したように回転角θに対して正弦波となる。
When the center Cd of the
φ 1 = θ 0 −θ−δ 1
= Θ 0 −θ−tan −1 {(e * sin θ) / (R 1 −e * cos θ)}
≈θ 0 −θ− (e * sin θ) / R 1
(1)
The reading angle φ 2 of the
φ 2 = θ 0 −θ + π + δ 2
= Θ 0 −θ + π + tan −1 {(e * sin θ) / (R 2 + e * cos θ)}
≈θ 0 −θ + π + (e * sin θ) / R 2
(2)
As can be seen from equations (1) and (2),
The angle error δ 1 = − (e * sin θ) / R 1 and δ 2 = (e * sin θ) / R 2 are sine with respect to the rotation angle θ as shown in FIGS. 3A and 3B. Become a wave.
次に、図4に示したように、CCDリニアセンサ14、14’が完全に平行でなく、角度ηで交わるときは、読み取り点P1とP2は、CCDリニアセンサ14、14’が互いに平行なときの読み取り点P1とP2からそれぞれ角度η/2だけ回転するので、目盛盤10の読み取り点P1とP2に対する回転角は、それぞれθ−η/2、θ+η/2となり、前記(1)式及び(2)式は、次のように修正される。
φ1=θ0−(θ−η/2)−{e*sin(θ−η/2)}/R1
=θ0−θ+η/2−{e*sin(θ−η/2)}/R1
(3)
φ2=θ0−(θ+η/2)+π+{e*sin(θ+η/2)}/R2
=θ0−θ−η/2+π+{e*sin(θ+η/2)}/R2
(4)
Next, as shown in FIG. 4, CCD
φ 1 = θ 0 − (θ−η / 2) − {e * sin (θ−η / 2)} / R 1
= Θ 0 −θ + η / 2− {e * sin (θ−η / 2)} / R 1
(3)
φ 2 = θ 0 − (θ + η / 2) + π + {e * sin (θ + η / 2)} / R 2
= Θ 0 −θ−η / 2 + π + {e * sin (θ + η / 2)} / R 2
(4)
ここで、目盛盤10の読み取り点P1とP2において読み取る目盛盤10の読取角度φ1とφ2の差Φを求めると、次のようになる。ただし、φ2はπだけ減じてから計算する。
Φ=φ1−(φ2−π)
=η−{e/(R1R2)}√(R1 2+R2 2+2R1R2cosη)
*sin〔θ+tan−1{(R1−R2)/(R1+R2)*tan(η/2)}〕
(5)
ここで、ロータリエンコーダの誤差を含まない正しい回転角度を示す角度θrをθr=θ0−θとおくと、(5)式は、最終的に次のように書き換えられる。
Φ=η+{e/(R1*R2)}√(R1 2+R2 2+2R1R2cosη)
*sin〔θr−θ0+tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)
*tan(η/2)}〕 (6)
Here, the difference Φ between the reading angles φ 1 and φ 2 of the
Φ = φ 1 − (φ 2 −π)
= Η- {e / (R 1 R 2 )} √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cos η)
* Sin [θ + tan −1 {(R 1 −R 2 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (η / 2)}]
(5)
Here, when an angle θr indicating a correct rotation angle not including an error of the rotary encoder is set to θr = θ 0 −θ, the expression (5) is finally rewritten as follows.
Φ = η + {e / (R 1 * R 2 )} √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cos η)
* Sin [θr−θ 0 + tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 )
* Tan (η / 2)}] (6)
一方、読み取った目盛盤10の読取角度φ1とφ2の平均Ψを求めると、最終的に次のようになる。
Ψ={φ1+(φ2−π)}/2
=θr+(1/2){−(e/R1)*sin(θ−η/2)
+(e/R2)*sin(θ+η/2)}
(7)
ここで、(7)式の第2項はθrに比べて無視できるので、Ψ≒θrとすることができる。すると、(6)式を次のように表すこともできる。
Φ=Asin(Ψ+B)+C (8)
ただし、A、B及びCは、測角値の補正に使用する偏心因子であり、次のような値となる。ここで、R1とR2も、測角値の補正に使用する偏心因子である。
A=(e/R1/R2)√(R1 2+R2 2+2R1R2cosη) (9)
B=−θ0
+tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)*tan(η/2)} (10)
C=η (11)
On the other hand, when the average Ψ of the reading angles φ 1 and φ 2 of the
Ψ = {φ 1 + (φ 2 −π)} / 2
= Θr + (1/2) {− (e / R 1 ) * sin (θ−η / 2)
+ (E / R 2 ) * sin (θ + η / 2)}
(7)
Here, since the second term of the equation (7) can be ignored as compared with θr, Ψ≈θr can be established. Then, the equation (6) can also be expressed as follows.
Φ = Asin (Ψ + B) + C (8)
However, A, B, and C are eccentric factors used for correcting the angle measurement value, and have the following values. Here, R 1 and R 2 are also eccentric factors used for correcting the angle measurement value.
A = (e / R 1 / R 2 ) √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cos η) (9)
B = −θ 0
+ Tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (η / 2)} (10)
C = η (11)
そこで、実際に目盛盤10を適宜角度回転させて、その度に目盛盤10を読み取り、一対の読取角度の差Φ=φ1−(φ2−π)と、一対の読取角度の平均Ψ={φ1+(φ2−π)}/2を求め、(8)式の形に最小二乗法を適用してあてはめ計算すると、(8)式のA、B、Cの値を求めることができる。最小二乗法については、当業者に周知であるから、説明を省略する。A、B、Cの値が求まれば、回転軸11の中心Caと目盛盤10の中心Cdの間の距離e、前述した目盛盤10の目盛角度θ0、一対のCCDリニアセンサ14、14’のなす角度ηを求めることができる。結果のみを記載すると、次のようになる。
e=AR1R2/√(R1 2+R2 2+2R1R2cosC) (12)
θ0=−B+tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)*tan(C/2)}
(13)
η=C (14)
Therefore, the
e = AR 1 R 2 / √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cosC) (12)
θ 0 = −B + tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (C / 2)}
(13)
η = C (14)
こうして、偏心因子R1、R2、A、B及びC又はR1、R2、e、θ0及びηが求まると、これから、このロータリエンコーダで読み取った測角値の誤差を補正することができる。 Thus, when the eccentric factors R 1 , R 2 , A, B and C or R 1 , R 2 , e, θ 0 and η are obtained, the error of the measured angle value read by this rotary encoder can be corrected from this. it can.
次に、偏心因子を用いた測角値の補正方法について説明する。 Next, a method of correcting the angle measurement value using the eccentric factor will be described.
(3)式と(4)式は、θr=θ0−θとおくと、次のように書ける。
φ1=θr+(η/2)+(e/R1)sin(θr−θ0+η/2) (15)
φ2=θr+π−(η/2)−(e/R2)sin(θr−θ0−η/2)(16)
(15)式及び(16)式を用いて、読み取った目盛盤10の読取角度φ1とφ2の平均Ψを求めると、最終的に次のようになる。
Ψ={φ1+(φ2−π)}/2
=θr−{e/(2R1R2)}√(R1 2+R2 2−2R1R2cosη)
*sin〔θr+B
−tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)*tan(η/2)}
+tan−1{(−R1−R2)/(R1−R2)*tan(η/2)}〕(17)
又は
Ψ={φ1+(φ2−π)}/2
=θr−(A/2){√(R1 2+R2 2−2R1R2cosC)
/√(R1 2+R2 2+2R1R2cosC)}
*sin〔θr+B
−tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)*tan(C/2)}
+tan−1{(−R1−R2)/(R1−R2)}*tan(C/2)}〕 (18)
Equations (3) and (4) can be written as follows when θr = θ 0 −θ.
φ 1 = θr + (η / 2) + (e / R 1 ) sin (θr−θ 0 + η / 2) (15)
φ 2 = θr + π− (η / 2) − (e / R 2 ) sin (θr−θ 0 −η / 2) (16)
Using the equations (15) and (16), the average Ψ of the reading angles φ 1 and φ 2 of the
Ψ = {φ 1 + (φ 2 −π)} / 2
= Θr- {e / (2R 1 R 2)} √ (
* Sin [θr + B
−tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (η / 2)}
+ Tan −1 {(−R 1 −R 2 ) / (R 1 −R 2 ) * tan (η / 2)}] (17)
Or Ψ = {φ 1 + (φ 2 −π)} / 2
= Θr- (A / 2) { √ (
/ √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cosC)}
* Sin [θr + B
−tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (C / 2)}
+ Tan −1 {(−R 1 −R 2 ) / (R 1 −R 2 )} * tan (C / 2)}] (18)
(18)式のsinの〔 〕内のθrは、Ψとおくことができるので、(18)式を次のように書くこともできる。
Ψ=θr−(A/2){√(R1 2+R2 2−2R1R2cosC)
/√(R1 2+R2 2+2R1R2cosC)}
*sin〔Ψ+B
−tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)*tan(C/2)}
+tan−1{(−R1−R2)/(R1−R2)*tan(C/2)}〕 (19)
Since θr in [] of sin in equation (18) can be set to ψ, equation (18) can also be written as follows.
Ψ = θr- (A / 2) {√ (
/ √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cosC)}
* Sin [Ψ + B
−tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (C / 2)}
+ Tan −1 {(−R 1 −R 2 ) / (R 1 −R 2 ) * tan (C / 2)}] (19)
予めR1、R2、A、B及びCの値が求めてあれば、この(19)式から、一対のCCDリニアセンサ14、14’から読み取った目盛盤10の読取角度φ1とφ2の平均Ψに、次の誤差補正量Ccompを加算することにより、目盛盤10の回転軸11に対する偏心による角度誤差を小さくすることができることが分かる。
Ccomp=(A/2){√(R1 2+R2 2−2R1R2cosC)
/√(R1 2+R2 2+2R1R2cosC)}
*sin〔Ψ+B
−tan−1{(R2−R1)/(R1+R2)*tan(C/2)}
+tan−1{(−R1−R2)/(R1−R2)*tan(C/2)}〕 (20)
If the values of R 1 , R 2 , A, B and C are obtained in advance, the reading angles φ 1 and φ 2 of the
Ccomp = (A / 2) { √ (
/ √ (R 1 2 + R 2 2 + 2R 1 R 2 cosC)}
* Sin [Ψ + B
−tan −1 {(R 2 −R 1 ) / (R 1 + R 2 ) * tan (C / 2)}
+ Tan −1 {(−R 1 −R 2 ) / (R 1 −R 2 ) * tan (C / 2)}] (20)
CPU18は、前記(19)式と(20)式を用いて測角値を補正することにより、正確な測角値を算出する。このCPU18が(19)式と(20)式を用いて測角値を補正する演算をすることが、請求項1に記載の測角値補正手段に相当する。
The
さて、工場で測量機が完成すると、望遠鏡を適宜角度回転させることにより目盛盤10を回転させて、その度CCDリニアセンサ14で目盛盤10を読み取り、目盛盤10の読取角度φ1とφ2を得る。このとき、前記(20)式におけるR1とR2の値も、CCDリニアセンサ14、14’に投影される目盛盤10の像から測定され、記憶手段20に記憶される。こうして求めた多数組の平均Ψと差Φから、CPU18は、最小二乗法を用いることにより、(8)式のA、B、Cの値を求め、このA、B、Cの値も記憶手段20に記憶する。(20)式の誤差補正量Ccompを表す振幅と初期位相を記憶手段20に記憶してもよい。そこで、図5に基づいて、A、B、Cの値を求める手順を説明する。
Now, when the surveying instrument is completed at the factory, the
まず、測量機完成後、偏心因子算出プログラムをスタートさせる。すると、ステップS1に進み、CPU18に一対のCCDリニアセンサ14、14’で目盛盤10を読み取り、読取角度φ1とφ2を得る。次に、ステップS2に進んで、CPU18は、一対のCCDリニアセンサ14、14’で読み取った読取角度φ1とφ2の平均Ψと差Φを求めて記憶する。次にステップS3に進んで、適宜角度(たとえば30°程度)測量機の望遠鏡を回転させることにより、目盛盤10を適宜角度回転させる。
First, after the surveying instrument is completed, the eccentricity factor calculation program is started. Then, it progresses to step S1, and the
次に、ステップS4に進み、CPU18は、このプログラムを終了してもよいかどうか判断する。これには、所定回数以上読取角度φ1とφ2を取得したかどうかで判断する。少なくとも3回以上異なる角度で、ステップS1−S3を完了させていれば終了可能であるが、通常、ステップS1−S4を繰り返して、望遠鏡を360°以上回転させたときに、終了と判断する。終了と判断しなければ、ステップS1に戻る。 Next, it progresses to step S4 and CPU18 judges whether this program may be complete | finished. This is determined by whether the reading angles φ 1 and φ 2 have been acquired a predetermined number of times or more. If steps S1-S3 are completed at different angles at least three times or more, the process can be completed. Normally, however, steps S1-S4 are repeated, and it is determined that the process is completed when the telescope is rotated 360 degrees or more. If it is not determined to end, the process returns to step S1.
ステップS4で終了と判断すれば、ステップS5に進んで、CPU18は、最小二乗法を用いることにより、(8)式のA、B、Cの値を求める。このステップS1〜S5が、請求項1に記載の偏心因子算出手段に相当する。さらにステップS6に進んで、A、B、Cの値を記憶手段20に記憶する。このステップS6が、請求項1に記載の偏心因子記憶手段に相当する。これで、このプログラムを終了する。
If it is determined in step S4 that the process is terminated, the process proceeds to step S5, and the
本実施例によれば、偏心因子R1、R2、A、B及びCが既知となっているので、ユーザーが測角を行うと、一対のCCDリニアセンサ14、14’から得た読取角度φ1とφ2の平均Ψに、(20)式の誤差補正量Ccompを加えて、目盛盤10の回転軸11に対する偏心による角度誤差を補正して、より正確な測角値を求めて表示手段22に表示できる。このため、目盛盤10の回転軸に対する若干の偏心を許容してもよくなるうえ、且つ、CCDリニアセンサ14、14’の取り付け調整が容易となり、また、偏心因子R1、R2、A、B及びCを求めるための作業員の労力も小さくて済むので、目盛盤を回転軸に取り付ける作業が容易になって時間短縮され、コストダウンを図ることができる。
According to the present embodiment, since the eccentric factors R 1 , R 2 , A, B, and C are known, the reading angle obtained from the pair of CCD
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく種々の変形が可能である。たとえば、前記実施例のように、偏心因子をΦとΨの間に(8)式の関係があるとして最小二乗法で求めたが、ΦとΨの間に次の(21)式のように、フーリエ級数において第2調和波(n=2)以上を無視した関係を仮定して、E0、E1及びF1を求めてもよい。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, as in the previous embodiment, the eccentricity factor was obtained by the least square method assuming that there is a relationship of Eq. (8) between Φ and ψ, but the following equation (21) is obtained between Φ and ψ. E0, E1, and F1 may be obtained assuming a relationship in which the second harmonic wave (n = 2) or more is ignored in the Fourier series.
Φ=E0+E1cosΨ+F1sinΨ (21)
このフーリエ係数E0、E1及びF1の算出法も、当業者に周知であるから、フーリエ係数の求め方の説明は省略する。(21)式は簡単に(8)式と同じ形式に変形して、偏心因子A、B及びCの値を求めることができ、後は前記実施例と同様に測角値の補正を行うことができる。
Φ = E0 + E1 cos Ψ + F1 sin Ψ (21)
Since methods for calculating the Fourier coefficients E0, E1, and F1 are also well known to those skilled in the art, description of how to obtain the Fourier coefficients is omitted. Equation (21) can be easily transformed into the same form as Equation (8) to determine the values of eccentric factors A, B, and C, and thereafter the angle measurement value is corrected in the same manner as in the previous embodiment. Can do.
また、前記実施例については、図5におけるステップS3をステップS4からステップS1へ戻る途中の位置へ移動させる設計変更をしても、本発明は成立する。 In addition, with respect to the above-described embodiment, the present invention can be realized even if a design change is made to move step S3 in FIG. 5 to a position on the way from step S4 to step S1.
この誤差補正機能を有するロータリエンコーダは、測量機での測角に用いることばかりでなく、測量機以外にも、角度を測定する機器に広く利用できるものである。 The rotary encoder having the error correction function is not only used for angle measurement by a surveying instrument, but can be widely used for devices that measure angles other than surveying instruments.
10 目盛盤
11 回転軸
12 目盛
14 CCDリニアセンサ(検出器)
10
Claims (2)
前記目盛盤を適宜角度回転させる度に、前記一対の読取角度を得て、該一対の読取角度の平均Ψと差Φとを算出して記憶し、記憶された複数組の前記平均Ψと差Φを用いて、前記目盛盤の回転軸に対する偏心を表す偏心因子を算出する偏心因子算出手段と、
該偏心因子算出手段で算出した偏心因子を含む偏心因子を記憶する偏心因子記憶手段と、
該偏心因子記憶手段に記憶された偏心因子を用いて、測角値を補正する測角値補正手段とを備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。 In a rotary encoder comprising a scale plate with an angle scale and a detector that reads the angle scale at a symmetrical position of the scale board and obtains a pair of reading angles,
Each time the scale plate is rotated by an appropriate angle, the pair of reading angles is obtained, the average Ψ and the difference Φ of the pair of reading angles are calculated and stored, and the stored plural sets of the average Ψ and the difference are stored. Using Φ, an eccentric factor calculating means for calculating an eccentric factor representing the eccentricity with respect to the rotation axis of the dial plate,
An eccentric factor storage means for storing an eccentric factor including the eccentric factor calculated by the eccentric factor calculation means;
A rotary encoder comprising: an angle measurement value correcting unit that corrects an angle measurement value using the eccentric factor stored in the eccentric factor storage unit.
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