JP2008298760A - 回転角度計 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素で高信頼性の絶対回転角度計
【解決手段】回転軸に固定された回転偏光板と変更角度が相違する固定偏光板に複数の通過光量検出器で判定し半円内角度を求め、回転偏光板に形成させた半円状の凹凸で絶対回転位置を認識させ双方の結果から軸の絶対角度を求める。
【選択図】図1
【解決手段】回転軸に固定された回転偏光板と変更角度が相違する固定偏光板に複数の通過光量検出器で判定し半円内角度を求め、回転偏光板に形成させた半円状の凹凸で絶対回転位置を認識させ双方の結果から軸の絶対角度を求める。
【選択図】図1
Description
本発明は回転体の角度を計測することに関する。
回転角度を認識するには、一般的には現在の位置からの移動分に対応したパルスを発生するロータリーエンコーダや回転体にスリットを設け、このスリットをある固定点で計測して何スリット通過したかをカウントする相対角度を認識するものがある。
また、絶対角度を計測するものとして、複数のコイルを回転体に内蔵させコイルをどれ位通過したかで認識する磁気を利用した回転レゾルバ等がある。
一方光学的には、回転円盤に偏光角度が相違する偏光板を同心円上に配置して複数の受光素子で信号処理をして絶対角度を計測するものがある。
複数の偏光板を同心円上に配置して偏光回転体を実現するため製造上精度を上げることが困難であった。
特公開平6−3164
本発明は高分解能で簡単な機構で実現でき、接触部をなくして信頼性が高い角度検出を課題とする。
本発明の課題を解決するために、本発明の回転角度計は、回転軸に固定された円形の回転偏光板の回転軸を中心に180度の非対称な径の円形回転偏光板に対し少なくとも2個以上の回転偏光板を通過する同心円上の異なる角度に発光素子と受光素子が対向した光軸上に固定された偏光板を有する光量検出器を配置する。
配置された光量検出器の固定偏光板同士は、それぞれ相違した偏向角度にしておく。それぞれの偏光角度によって回転偏光板と固定偏光板の角度位相で遮断された量の光量が光量検出器の受光素子に入光し受光素子から信号が出力される。
それぞれの光量検出器は回転偏光板と固定偏光板の変移角度によって信号の強弱で現れる。信号は回転偏光板と各固定偏光板との偏光角度により異なり、それぞれの光量検出器の信号と固定偏光板の変位角度から算出すれば、回転偏光板の偏光軸からの変位角度が求めることができる。
上記で求めた偏光軸からの変位角度は0から180度の範囲で回転偏光板の偏光軸と回転軸に対して180度対象の所にも同様の変位が発生してしまい、180度以内の範囲でしか判別できず、回転上の絶対位置を判別することができない。
そこで、回転偏光板に同心円の2つの異なる径の半円を回転軸に対象に形成させ小さい方の半円以内の径で回転偏光板と固定偏光板による光量検出器を配置し、大きい方の半円で回転角度を検出させる。
大きい方の半円での回転角度検出は3つの凸部検出部をおのおの120度間隔で円周上に配置させる。
大きい半円が凸部検出部にくるとONになり小さい半円が凸部検出部にくるとOFFになるようにすると、半円の180度と凸部検出部の120度間隔の配置によって60度づつの絶対回転角度位置が判明する。
60度づつの絶対回転角度位置検出の凸部検出部を発光素子と受光素子を対向させてON/OFF検出を形成すると、回転偏光板と検出器は無接触になる。
この2つの角度位置を組合わせて絶対角度を算出する。
本発明の一実施例である、回転角度計の構成を図1に示す。回転力を伝達する回転軸60に回転偏光円盤10が鉛直に固定されている。
回転偏光板10は回転軸の中心に対し対称に径が違う大小の半円を1枚の偏光板で形成する。
発光素子31と受光素子41を対向させ、この光軸内に固定偏光板21を配置する。これらと同じように光量検出部として発光素子32、33受光素子42、43とその光軸内に固定偏光板22,23を配置させた光量検出部を回転偏光板の小さい半円の径内に同心円上に配置する。
これらの3つの光量検出部の固定偏光板21,22,23は互いに120度の偏光軸角度を保つようにする。
一方、回転偏光板10の大きい径の半円の外周に大きい半円の凸部を検出し、小さい半円の凹部を検出しないように光軸を対向させた凸部検出部51、52,53を回転偏光板10の外周におのおの120度間隔に離れた位置に配置する。
回転偏光板10の偏光軸と固定偏光板の偏光軸との角度と通過する光量の関係はsinθの関係となりθ部分がお互いの偏光軸の角度となる。その角度と光量検出器の出力信号の関係と回転偏光板10の外周に配置した凸部検出器51,52,53の出力信号の関係をグラフにした図が図2に示す。
回転軸60をある方向に1回転回したとき光量検出器の受光素子41,42,43の出力信号がそれぞれA1、A2、A3である。また凸部検出器51、52、53の出力信号がB1、B2,B3である。
光量検出部受光素子41,42,43の出力信号はそれぞれ1回転中に正弦波が2サイクル現れる。
複数の光量検出部で固定偏光板の配置角度によって各光量検出器の出力信号の差を演算することによって180度半円中の現在位置を知ることができる。
この場合、1回転360度の絶対角度で考えると2箇所の位置で発生することになる。
これを回転偏光板10の外周上に120度間隔で配置された凸部検出器の出力では60度の幅で確実に1回転上での6状態の角度位置を検出できる。
これらを踏まえ、光量検出器での半円角度位置を算出した後、凸部検出器の出力状態から2つの半円状のどちらにいるかを判定し絶対回転角度を求める。
以上のように本発明は、2つの偏光板の変位角90度で最大の光遮断を行うが、これでは、1回転の角度位置を判別することができない。しかし、回転位置状態を知る検出器と組合わせることで1回転360度の絶対角度位置を判別できる。
また、回転偏光板が無接触になるため機械的歪がなく信頼性の高い回転角度を求めることができる。
[10]回転偏光板
[21〜23]固定偏光板
[31〜33]発光素子
[41〜43]受光素子
[51〜53]凸部検出部
[60]回転軸
[A1〜A3]受光素子からの出力信号波形
[B1〜B3]凸部検出部出力波形
[21〜23]固定偏光板
[31〜33]発光素子
[41〜43]受光素子
[51〜53]凸部検出部
[60]回転軸
[A1〜A3]受光素子からの出力信号波形
[B1〜B3]凸部検出部出力波形
Claims (2)
- 回転軸と連動した回転する第1の偏光板上の等円上の複数箇所に発光素子と受光素子を対向させた光軸上に、第2の固定した偏光板を設けた光量検出器を配置し、検出器の第2の固定した偏光板の偏光角度をそれぞれ相違させ、第1の回転する偏光板と第2の固定した偏光板を通過した発光素子からの光を受光素子で捉え、それぞれの信号の処理を行い0−180度の半円角度を認識する装置。
- 同じ第1の回転偏光板の外周にカム構造の半円凹凸部を持たせ、120度づつずらした位置に3個の凸面検出器を有し、この凸面検出器により360度60度づつの位置を検出し、上記0−180度半円角度検出装置と組合わせ360度絶対角度を検出することを特徴とした回転角度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007169741A JP2008298760A (ja) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 回転角度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007169741A JP2008298760A (ja) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 回転角度計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008298760A true JP2008298760A (ja) | 2008-12-11 |
Family
ID=40172395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007169741A Pending JP2008298760A (ja) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 回転角度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008298760A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2468121B (en) * | 2009-02-25 | 2011-07-06 | Inigo Martinez | Vehicle wheel alignment measuring system |
CN105324632A (zh) * | 2013-05-10 | 2016-02-10 | 施肯拉公司 | 包括光束成形元件的光学角度检测器 |
CN113124783A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-16 | 厦门市计量检定测试院 | 基于旋转偏光片的角度测量装置及其角度计算方法 |
-
2007
- 2007-05-31 JP JP2007169741A patent/JP2008298760A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2468121B (en) * | 2009-02-25 | 2011-07-06 | Inigo Martinez | Vehicle wheel alignment measuring system |
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US9903743B2 (en) | 2013-05-10 | 2018-02-27 | Scanlab Gmbh | Optical angle detector having a beam-forming element |
CN113124783A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-16 | 厦门市计量检定测试院 | 基于旋转偏光片的角度测量装置及其角度计算方法 |
CN113124783B (zh) * | 2021-04-19 | 2023-01-03 | 厦门市计量检定测试院 | 基于旋转偏光片的角度测量装置及其角度计算方法 |
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