JP2548495B2 - Displacement measuring device - Google Patents

Displacement measuring device

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JP2548495B2
JP2548495B2 JP4266746A JP26674692A JP2548495B2 JP 2548495 B2 JP2548495 B2 JP 2548495B2 JP 4266746 A JP4266746 A JP 4266746A JP 26674692 A JP26674692 A JP 26674692A JP 2548495 B2 JP2548495 B2 JP 2548495B2
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルノギス等の
小型計測器に適用される変位測定装置に係り、特に変位
センサの固定要素に対する可動要素の絶対的な変位量を
測定することを可能としたいわゆるアブソリュート型の
変位測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring apparatus applied to a small measuring instrument such as a digital caliper, and more particularly to an apparatus capable of measuring an absolute displacement of a movable element with respect to a fixed element of a displacement sensor. And a so-called absolute type displacement measuring device.

【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
用するものが有望である。静電容量式変位センサは、メ
インスケール等の固定要素と、これに対して相対移動す
るスライダ等の可動要素とにそれぞれ多数の電極が配設
され、固定要素に対する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 a small measuring instrument such as a digital caliper, a digital micrometer or a height gauge for displaying a measured value on a liquid crystal display device or the like, it is promising to use a capacitance type displacement sensor. In a capacitance type displacement sensor, a large number of electrodes are arranged on a fixed element such as a main scale and a movable element such as a slider which moves relative to the fixed element, and the electrodes are moved along with the movement of the movable element with respect to the fixed element. The displacement amount is detected by extracting a signal of periodic capacitance change generated between patterns.

【0003】この様な変位センサには、その出力信号の
形態によって、インクリメンタル型とアブソリュート型
の2種類がある。前者は、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。後者は、電極パターンの形
状によって、粗い変位量検出のための粗スケール信号,
中間変位量検出のための中間スケール信号,細かい変位
量検出のための密スケール信号の各周期信号を出力可能
として、これらの各周期信号の位相情報を合成すること
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。
Such displacement sensors are classified into two types, an incremental type and an absolute type, depending on the form of the output signal. The former measures the displacement amount by continuously measuring the periodic signal generated by the movement of the slider from the reference position. The latter is a coarse scale signal for coarse displacement detection, depending on the shape of the electrode pattern.
It is possible to output each periodic signal of the intermediate scale signal for detecting the intermediate displacement amount and the fine scale signal for detecting the fine displacement amount, and by combining the phase information of these periodic signals, the absolute element of the movable element can be detected. The displacement amount (position) can be detected.

【0004】上述のような位相検出と合成を行うアブソ
リュート型変位測定装置での絶対値合成エラーには、二
種類ある。第1は、装置自体に不良がある場合である。
この場合には、表示器上で確実にエラー表示を行うこと
が必要である。第2は、装置自体は不良ではないが、操
作上、絶対値合成エラーが発生する場合である。これ
は、変位センサからの出力信号を復調して得られる位相
情報を含んだ周期信号がそのエッジにおいてのみ位相情
報を得ることができるものであって、しかも信号の1周
期間隔でしかデータが得られないことに起因する。即
ち、密スケール信号,中スケール信号,粗スケール信号
の各位相は当然異なるケースが存在し、あるスケール信
号から位相情報を得てから他のスケール信号の位相情報
を得るまでには時間差が存在する。スライダのメインス
ケールに対する相対移動(以下これを単にセンサ移動と
いう)がない時、即ちセンサ停止中は、各スケール情報
が同一タイミングに得られなくても、同じスケール位置
での情報であるから問題ない。しかし、センサ移動中に
は異なるタイミングのスケール情報は異なるスケール位
置の情報となるため、センサの高速移動の時には位相デ
ータの合成ができなくなるという事態が生じる。
There are two types of absolute value synthesizing errors in the absolute type displacement measuring device for performing phase detection and synthesizing as described above. The first is when the device itself is defective.
In this case, it is necessary to reliably display an error on the display. Secondly, although the device itself is not defective, an absolute value synthesis error occurs in operation. This is because the periodic signal containing the phase information obtained by demodulating the output signal from the displacement sensor can obtain the phase information only at that edge, and the data can be obtained only at one period interval of the signal. Because it is not possible. That is, there are cases in which the phases of the fine scale signal, the medium scale signal, and the coarse scale signal are naturally different, and there is a time difference between the phase information of one scale signal and the phase information of another scale signal. . When there is no relative movement of the slider with respect to the main scale (hereinafter simply referred to as sensor movement), that is, when the sensor is stopped, even if each scale information is not obtained at the same timing, there is no problem because it is information at the same scale position. . However, since the scale information at different timings becomes the information of different scale positions during the movement of the sensor, there occurs a situation in which the phase data cannot be combined when the sensor moves at a high speed.

【0005】また、静電容量式変位センサに用いられる
駆動信号は周波数一定であるが、変位センサ移動による
送信電極と受信電極の対向関係変化によって実質的に周
波数変調されたと等価の効果が生じ、センサ移動時には
復調される周期信号の周期が変動する。この周期変動の
影響は、密スケール信号,中間スケール信号,粗スケー
ル信号の順に大きくなる。そしてこの周期変化は、各ス
ケール信号からの位相データ抽出タイミングの差、即ち
各スケールで測定位置の差をより増大する要因となるか
ら、センサの高速移動時には合成エラーが生じる。
Further, although the drive signal used for the capacitance type displacement sensor has a constant frequency, the effect equivalent to that of the frequency modulation is produced by the change in the facing relationship between the transmitting electrode and the receiving electrode due to the displacement sensor movement, When the sensor moves, the period of the demodulated periodic signal changes. The influence of this periodic fluctuation increases in the order of the fine scale signal, the intermediate scale signal, and the coarse scale signal. This change in cycle becomes a factor that further increases the difference in the phase data extraction timing from each scale signal, that is, the difference in the measurement position at each scale, and therefore a synthetic error occurs when the sensor moves at high speed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したアブソリュー
ト型変位測定装置での合成エラーのうち、装置の不良に
よるものは、明確にエラー表示をすることが望ましい。
一方、センサの高速移動により生じる合成エラーは、装
置自体の不良ではなく、センサ移動が低速になるかまた
は停止すれば解消する性質のものであるから、できれば
エラー表示を行いたくない。装置不良によるエラーとセ
ンサ移動によるエラーを区別して、前者のみエラー表示
をすることも考えられるが、両者を区別するためには格
別の検出回路を設けなければならず、これは装置のコス
ト上昇を招く。本発明は、コスト上昇を招くことなく、
上述した二種の合成エラーに対処すべくエラー表示に配
慮したアブソリュート型の変位測定装置を提供すること
を目的とする。
Among the composite errors in the above-mentioned absolute type displacement measuring device, it is desirable to clearly display the error due to the device failure.
On the other hand, the composition error caused by the high-speed movement of the sensor is not a defect of the apparatus itself but has the property of being resolved when the sensor movement becomes slow or stops, and therefore, it is not desirable to display the error if possible. It is possible to distinguish between the error due to device failure and the error due to sensor movement and display the error only for the former, but in order to distinguish between the two, a special detection circuit must be provided, which increases the cost of the device. Invite. The present invention, without increasing the cost,
It is an object of the present invention to provide an absolute displacement measuring device in consideration of error display so as to deal with the above-mentioned two kinds of combined errors.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本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相対位置関係に応じ
た出力信号を出す変位センサと、この変位センサの出力
信号を処理して、それぞれエッジに位相情報を持った少
なくとも粗スケールと密スケールの二種の変位量検出用
の周期信号を得る復調手段と、この復調手段により得ら
れた周期信号から位相情報を検出して、粗スケールおよ
び密スケールの位相データを得る位相検出手段と、この
位相検出手段により得られた位相データを合成して、前
記固定要素に対する前記可動要素の絶対変位量を求める
合成手段と、この合成手段により得られた絶対変位量の
ディジタル表示を行い、エラー発生時にはその最下位桁
にのみエラー表示を出す表示手段とを備えたことを特徴
としている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION A displacement measuring device according to the present invention is a displacement sensor that outputs an output signal according to the relative positional relationship of a movable element with respect to a fixed element, processes the output signal of this displacement sensor, and Demodulating means for obtaining at least two types of displacement amount detecting periodic signals of coarse scale and fine scale having phase information at the edge, and detecting phase information from the periodic signal obtained by this demodulating means, Phase detection means for obtaining the phase data of the fine scale, synthesis means for synthesizing the phase data obtained by the phase detection means to obtain the absolute displacement amount of the movable element with respect to the fixed element, and the synthesis means Further, it is characterized in that it is provided with a display means for digitally displaying the absolute displacement amount and displaying an error display only in the least significant digit when an error occurs.

【0008】[0008]

【作用】センサ停止時の合成エラーは、装置そのものの
欠陥によるものである。この場合には、エラー信号を表
示器の最下位桁にのみ与えて例えば、“E”なる表示を
行う。このエラー表示はリフレッシュされても変らない
から、これにより確実に装置欠陥を知ることができる。
一方、センサの高速移動時には、合成エラーがしばしば
生じるが、装置欠陥の場合と異なり表示リフレッシュサ
イクルの全期間を通して常に合成エラーとなるわけでは
ない。したがって、最下位桁にはエラー信号が送られた
り、他の数値データが送られたり、という動作が繰り返
されて、表示データが変化するため、最下位桁にはエラ
ー表示“E”が重畳されても、正常な数値データが次々
にリフレッシュ表示されている場合と大きく変らない。
The composite error when the sensor is stopped is due to a defect in the device itself. In this case, the error signal is given only to the least significant digit of the display to display, for example, "E". This error display does not change even if refreshed, so that the device defect can be surely known.
On the other hand, when the sensor moves at high speed, a synthesis error often occurs, but unlike the case of a device defect, the synthesis error does not always occur throughout the entire display refresh cycle. Therefore, the error signal “E” is superimposed on the lowest digit because the display data changes by repeating the operation of sending an error signal or other numerical data to the lowest digit. However, it is not much different from the case where normal numerical data are refreshed one after another.

【0009】本発明は、センサ移動時のデータ表示が桁
が小さい部分ほど大きく変化するという点に着目したも
のということができる。例えば、表示器の全桁にエラー
表示を行うようにした場合を考える。センサの高速移動
時でも、表示数値の変化は大きい桁になる程少ないか
ら、表示変化が少ない大きな桁でも同じようにエラー表
示を行うとすると、エラー表示が目立ち過ぎる。これ
は、使用者にシステム不良と勘違いを起こさせる等、使
用者に不信感,不安感を与えることになる。この点本発
明によれば、最下位桁にのみエラー表示を行うから、セ
ンサの高速移動時の合成エラー表示は目立たず、しかも
確実に装置不良を認識することができることになる。ま
た本発明では、装置不良によるエラーとセンサ移動によ
るエラーとを区別する格別の回路を必要としないから、
装置のコスト上昇を招くことがない。
It can be said that the present invention focuses on the fact that the data display when the sensor is moved changes greatly as the digit becomes smaller. For example, consider a case where an error is displayed on all digits of the display. Even when the sensor moves at a high speed, the larger the digit changes, the smaller the change in the display value. Therefore, if the same error display is performed even for a large digit with a small display change, the error display becomes too conspicuous. This gives the user a feeling of distrust and anxiety, such as making the user misunderstand that the system is defective. In this respect, according to the present invention, since the error display is performed only on the least significant digit, the composite error display at the time of high speed movement of the sensor is inconspicuous, and the device defect can be surely recognized. Further, in the present invention, since no special circuit for distinguishing an error due to a device failure and an error due to sensor movement is required,
The cost of the device does not increase.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図1は、本発明の一実施例に係る変位測定装
置のシステム構成であり、図2は図1におけるアブソリ
ュート型静電容量式変位センサ(以下、ABSセンサと
いう)100の構成である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a system configuration of a displacement measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration of an absolute capacitance displacement sensor (hereinafter referred to as an ABS sensor) 100 in FIG.

【0011】ABSセンサ100は、図2に示すよう
に、固定要素であるメインスケール22とこれに対し僅
かの間隙を介して対向配置された可動要素であるスライ
ダ21とを有する。スライダ21は、メインスケール2
2に対して、測定軸x方向に移動可能なものとなってい
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2
2にピッチPr で配設された第1受信電極24a及び第
2受信電極24bと容量結合されている。受信電極24
a,24bは、その配列方向に沿って隣接するピッチP
t1,Pt2の第1伝達電極25a,第2伝達電極25bに
1対1で夫々接続されている。伝達電極25a,25b
は、夫々スライダ21側に設けられた第1検出電極26
a,26b及び第2検出電極27a,27bと容量結合
されている。
As shown in FIG. 2, the ABS sensor 100 has a main scale 22 which is a fixed element, and a slider 21 which is a movable element which is opposed to the main scale 22 with a slight gap therebetween. The slider 21 is the main scale 2
2 is movable in the measurement axis x direction. On the slider 21, the transmission electrode 23 has a predetermined pitch Pt0.
It is installed in. The transmission electrode 23 is the main scale 2
2 is capacitively coupled to the first receiving electrode 24a and the second receiving electrode 24b arranged at the pitch Pr. Reception electrode 24
a and 24b are pitches P that are adjacent to each other in the arrangement direction.
One-to-one connection is made to the first transmission electrode 25a and the second transmission electrode 25b of t1 and Pt2, respectively. Transmission electrodes 25a, 25b
Are the first detection electrodes 26 provided on the slider 21 side, respectively.
a, 26b and the second detection electrodes 27a, 27b are capacitively coupled.

【0012】送信電極23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、計測モードではそれぞれ位相が45°ず
つずれた8相の周期信号a,b,…,hが駆動信号Sd
として供給されるようになっている。これらの駆動信号
Sdは、より具体的には、高周波パルスでチョップされ
た信号となっており、図1の送信波形発生回路101か
ら生成出力される。
The transmission electrodes 23 are commonly connected to every other seven electrodes to form a plurality of electrode groups each having eight electrodes. In the measurement mode, the eight-phase periodic signals a, b, ...
Is being supplied as. More specifically, these drive signals Sd are signals chopped with high frequency pulses, and are generated and output from the transmission waveform generating circuit 101 in FIG.

【0013】送信電極23に駆動信号Sdが供給される
ことにより生ず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倍に設定され
ている。ここでNは、1,3,5等の奇数であることが
好ましく、この実施例では3に設定されている。したが
って、8つの連続する送信電極23に対しては常に3乃
至4つの受信電極24a,24bが容量結合されること
になる。受信電極24a,24bは、三角形状又は正弦
波状の電極片を相互に挟み合う形で配設してなるもので
ある。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
結合面積によって決定されるが、これはスライダ21と
メインスケール22との相対位置によって変化する。
The pitch Wt of the electric field pattern generated by supplying the drive signal Sd to the transmitting electrode 23 is eight times the pitch Pt0 of the transmitting electrode 23, and this pitch Wt is
It is set to N times the pitch Pr of the receiving electrodes 24a and 24b. Here, N is preferably an odd number such as 1, 3, 5 or the like, and is set to 3 in this embodiment. Therefore, three to four receiving electrodes 24a and 24b are always capacitively coupled to the eight continuous transmitting electrodes 23. The receiving electrodes 24a and 24b are formed by sandwiching triangular or sinusoidal electrode pieces. The phase of the signal received by each of the receiving electrodes 24a and 24b is determined by the capacitive coupling area between the transmitting electrode 23 and the receiving electrodes 24a and 24b, and varies depending on the relative position between the slider 21 and the main scale 22. .

【0014】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が、この実施
例のABSセンサ100では、粗い変位量(粗スケー
ル)、中間の変位量(中スケール)及び細かい変位量
(密スケール)の3つのレベルの変位量を検出するた
め、伝達電極25a,25bが、実際には受信電極24
a,24bに対してピッチを変えて夫々D1 ,D2 だけ
偏位させている。偏位量D1 ,D2 は、夫々基準位置x
0 からの測定方向の距離xの関数で、下記数1のように
表すことができる。
Receiving electrodes 24a and 24b and transmitting electrode 25
If 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 of the main scale 22 in the x direction changes by the pitch Pr. However, in the ABS sensor 100 of this embodiment, since the displacement amount of three levels of the coarse displacement amount (coarse scale), the intermediate displacement amount (medium scale) and the fine displacement amount (fine scale) is detected, the transmission electrode 25a and 25b are actually the receiving electrodes 24
The pitches are changed with respect to a and 24b to deviate by D1 and D2, respectively. The displacement amounts D1 and D2 are respectively set at the reference position x
It is a function of the distance x in the measurement direction from 0 and can be expressed as in the following Equation 1.

【0015】[0015]

【数1】D1(x) =(Pr −Pt1)x/Pr D2(x) =(Pr −Pt2)x/Pr## EQU1 ## D1 (x) = (Pr-Pt1) x / Pr D2 (x) = (Pr-Pt2) x / Pr

【0016】伝達電極25a,25bをこのように受信
電極24a,24bに対して偏位させ、検出電極26
a,26b,27a,27bをピッチWr1(=3Pt
1),Wr2(=3Pt2)の波形パターンとすることによ
り、検出電極26,27からは、偏位量D1(x) ,D2
(x) に応じた大きな周期に検出電極25a,25b単
位の小さな周期が重畳された検出信号B1 ,B2 ,C1
,C2 を得ることができる。信号B1 ,B2 は大きな
周期が逆相、小さな周期が同相である。従って両信号の
差から大きな周期の信号が、また両信号の和から小さな
周期の信号が得られる。検出信号C1 ,C2 についても
同様である。ここで、検出信号B1 ,B2 の大きな周期
が小さな周期の数十倍、検出信号C1 ,C2 の大きな周
期が検出信号B1 ,B2 の大きな周期の数十倍になるよ
うに電極パターンを設定することにより、下記数2の演
算で各レベルの変位を得ることができる。
The transmitting electrodes 25a and 25b are thus displaced relative to the receiving electrodes 24a and 24b, and the detecting electrode 26
a, 26b, 27a, 27b with a pitch Wr1 (= 3Pt
1) and Wr2 (= 3Pt2), the deviation amounts D1 (x) and D2 from the detection electrodes 26 and 27 are set.
Detection signals B1, B2, C1 in which a small period of the detection electrodes 25a, 25b is superimposed on a large period corresponding to (x)
, C2 can be obtained. The signals B1 and B2 have a large period in opposite phase and a small period in phase. Therefore, a signal with a large period can be obtained from the difference between both signals, and a signal with a small period can be obtained from the sum of both signals. The same applies to the detection signals C1 and C2. Here, the electrode pattern is set so that the large cycle of the detection signals B1 and B2 is several tens of times the small cycle and the large cycle of the detection signals C1 and C2 is tens of times the large cycle of the detection signals B1 and B2. Thus, the displacement of each level can be obtained by the calculation of the following Expression 2.

【0017】[0017]

【数2】 C1 −C2 (粗スケール) B1 −B2 (中スケール) (B1 +B2 )−(C1 +C2 ) (密スケール)[Equation 2] C1-C2 (coarse scale) B1-B2 (medium scale) (B1 + B2)-(C1 + C2) (fine scale)

【0018】これらの演算出力信号C1 −C2 ,B1 −
B2 ,(B1 +B2 )−(C1 +C2 )は、それぞれ粗
スケール復調回路1021 ,中スケール復調回路102
2 ,密スケール復調回路1023 および位相検出回路1
031 ,1032 ,1033で処理される。復調は具体
的には送信波形のチョップ周波数でのサンプリング、ミ
キシング、低域ろ波、二値化等の処理を経て、エッジに
位相情報を担った矩形波の周期信号CMPを生成するこ
とにより行われる。位相検出回路1031 ,1032 ,
1033 からは、送信波形発生回路101から出力され
る0°の駆動信号Sdを参照信号として、各入力信号の
位相がディジタル値で出力される。
These operation output signals C1-C2, B1-
B2 and (B1 + B2)-(C1 + C2) are a coarse scale demodulation circuit 1021 and a medium scale demodulation circuit 102, respectively.
2, fine scale demodulation circuit 1023 and phase detection circuit 1
031, 1032, 1033. Specifically, the demodulation is performed by generating a rectangular wave periodic signal CMP having phase information at the edges through processing such as sampling at the chop frequency of the transmission waveform, mixing, low-pass filtering, and binarization. Be seen. Phase detection circuits 1031, 1032,
From 1033, the phase of each input signal is output as a digital value with the 0 ° drive signal Sd output from the transmission waveform generating circuit 101 as a reference signal.

【0019】これらの位相検出回路1031 〜1033
から出力されたディジタル値は、合成回路104で重み
付けられて合成される。合成回路104には、EEPR
OM等からなるオフセット記憶部(図示せず)に記憶さ
れたオフセット値も供給されており、合成値のオフセッ
ト量が調整できるようになっている。合成回路104の
出力は、演算回路106において、例えば電極配列ピッ
チが実寸法値に変換される。演算回路106は、図示し
ないインターフェースを介してマイクロコンピュータ等
の制御回路と接続されている。演算回路106で得られ
た実寸法値は、表示用デコーダ107を介してLCD表
示器108に表示されるようになっている。
These phase detection circuits 1031 to 1033
The digital values output from are weighted and combined by the combining circuit 104. The synthesizing circuit 104 has an EEPR
An offset value stored in an offset storage unit (not shown) such as an OM is also supplied, so that the offset amount of the combined value can be adjusted. The output of the synthesizing circuit 104 is converted into an actual dimension value, for example, by the electrode array pitch in the arithmetic circuit 106. The arithmetic circuit 106 is connected to a control circuit such as a microcomputer via an interface (not shown). The actual size value obtained by the arithmetic circuit 106 is displayed on the LCD display 108 via the display decoder 107.

【0020】位相検出回路1031 〜1033 から得ら
れる位相データはまた、合成エラー検出回路105に入
力されている。ここで、粗スケール,中スケール,密ス
ケールの各位相データの対応するビットデータ間にある
程度以上の大きな差がある場合には、合成エラーが検出
される。一方、表示用デコーダ107とLCD表示器1
08の最下位桁の部分には、セレクタ109が設けられ
ている。セレクタ109は、合成エラー検出回路105
の検出出力により制御されて、表示用デコーダ107の
最下位桁(LSD)の数値データまたはエラー信号
“E”をLCD表示器108の最下位桁に選択的に転送
するようになっている。
The phase data obtained from the phase detection circuits 1031 to 1033 are also input to the synthesis error detection circuit 105. Here, if there is a large difference to some extent between the corresponding bit data of each phase data of the coarse scale, the medium scale, and the fine scale, a synthesis error is detected. On the other hand, the display decoder 107 and the LCD display 1
A selector 109 is provided at the least significant digit of 08. The selector 109 has a composition error detection circuit 105.
Controlled by the detection output of, the numerical data of the least significant digit (LSD) of the display decoder 107 or the error signal "E" is selectively transferred to the least significant digit of the LCD display 108.

【0021】この実施例において、システムを駆動する
直流電源として太陽電池112が用いられている。また
制御回路110は、設定された表示リフレッシュサイク
ルでシステムを動作させると共に、その表示リフレッシ
ュサイクル内で測定動作を間欠的に行うべく、各回路の
制御を行うものである。即ち制御回路110は、送信波
形発生回路101,アナログ回路である復調回路102
1 〜1023 、および位相検出回路1031 〜1033
を間欠的に動作させるデータ抽出用駆動信号ON1 と、
これらの位相検出回路1031 〜1033 から得られる
粗スケール信号(CMP COA.)、中スケール信号
(CMPMED.)、密スケール信号(CMP FIN
E)をディジタル的に処理して合成し表示するために合
成回路104,演算回路106および合成エラー検出回
路105に送る駆動信号ON2 を発生する。制御回路1
10は、これら各回路のオン,オフ駆動を行う駆動信号
の他、各回路にリセット信号、クロック信号等を供給し
てシステム全体の動作を制御している。
In this embodiment, a solar cell 112 is used as a DC power source for driving the system. Further, the control circuit 110 controls the respective circuits so that the system is operated in the set display refresh cycle and the measurement operation is intermittently performed in the display refresh cycle. That is, the control circuit 110 includes a transmission waveform generation circuit 101 and a demodulation circuit 102 that is an analog circuit.
1-1023, and phase detection circuits 1031-1033
Drive signal ON1 for data extraction for intermittently operating
Coarse scale signal (CMP COA.), Medium scale signal (CMPMED.), Fine scale signal (CMP FIN) obtained from these phase detection circuits 1031 to 103 3.
The drive signal ON2 to be sent to the combination circuit 104, the arithmetic circuit 106 and the combination error detection circuit 105 for digitally processing and combining and displaying E) is generated. Control circuit 1
Reference numeral 10 supplies a reset signal, a clock signal and the like to each circuit in addition to a drive signal for turning on and off these circuits to control the operation of the entire system.

【0022】図3は、この実施例をより具体化したディ
ジタルノギスの外観とそのLCD表示部の拡大図であ
る。LCD表示器108は、この実施例では5桁のディ
ジタル表示であるが、図3(b) はその最下位桁にエラー
表示“E”を出している場合を示している。何等かの原
因で位相データの合成ができずに、合成エラー検出回路
105がエラー検出信号を出すと、これによりセレクタ
109は、表示用デコーダ107のLSDデータに代わ
ってエラー信号“E”をLCD表示器108の最下位桁
に送ることになる。
FIG. 3 is an enlarged view of the appearance of a digital caliper and its LCD display section, which is a more specific example of this embodiment. Although the LCD display 108 is a 5-digit digital display in this embodiment, FIG. 3B shows the case where the error display "E" is displayed at the lowest digit. When the phase error data cannot be combined for some reason and the composite error detection circuit 105 outputs an error detection signal, this causes the selector 109 to replace the LSD data of the display decoder 107 with the error signal “E” on the LCD. It will be sent to the least significant digit of the display 108.

【0023】システムの欠陥により上述のような合成エ
ラーとなる場合には、変位センサが停止していても常時
合成エラー信号が出力されて、LCD表示器108の最
下位桁は常にエラー表示“E”となる。これにより使用
者はシステム不良を知ることができる。一方、センサの
高速移動時には、例えば表示リフレッシュサイクル毎に
検出変位量が変化し、LCD表示器108の表示数値、
特に最下位桁の数値は目まぐるしく変化する。そしてこ
の間に各スケールの位相データの抽出タイミングのずれ
によって合成エラーが生じたり、正常な合成ができたり
する。合成エラーが生じたサイクルでは前述のようにL
CD表示器108の最下位桁にエラー“E”表示がなさ
れるが、他の数値も次々に表示されるため、エラー表示
“E”はそれ程目立たない。
In the case where the above-mentioned composition error occurs due to a defect in the system, a composition error signal is always output even when the displacement sensor is stopped, and the lowest digit of the LCD display 108 always displays the error indication "E". "It becomes. This allows the user to know the system failure. On the other hand, when the sensor moves at a high speed, the detected displacement amount changes, for example, at every display refresh cycle, and the numerical value displayed on the LCD display 108 is
Especially, the numerical value of the least significant digit changes rapidly. During this period, a synthesis error may occur due to a shift in the extraction timing of the phase data of each scale, or normal synthesis may be performed. In the cycle in which the synthesis error occurs, as described above, L
An error "E" is displayed on the least significant digit of the CD display 108, but since other numerical values are also displayed one after another, the error display "E" is not so noticeable.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、装置
欠陥ではないセンサの高速移動時の合成エラー対しては
エラー表示を目立たないようにして、コスト上昇をもた
らすことなく、装置欠陥がある場合に明確なエラー表示
を出すようにしたアブソリュート型の変位測定装置を提
供することができる。
As described above, according to the present invention, an error display is not conspicuous with respect to a composite error which is not a device defect when a sensor is moved at a high speed, so that a device defect is generated without increasing the cost. In this case, it is possible to provide an absolute type displacement measuring device which gives a clear error display.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る静電容量式変位測定
装置のブロック構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of a capacitance type displacement measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例のABSセンサの構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an ABS sensor of the example.

【図3】 同実施例を具体化したディジタルノギスおよ
びその表示部の外観を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an external appearance of a digital caliper and its display unit embodying the same embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…ABSセンサ、101…送信波形発生回路、1
021 〜1023 …復調回路、1031 〜1033 …位
相検出回路、104…合成回路、105……合成エラー
検出回路、106…演算回路、107…表示用デコー
ダ、108…LCD表示器、109…セレクタ、110
…制御回路、112…太陽電池。
100 ... ABS sensor, 101 ... Transmission waveform generating circuit, 1
021 to 1023 ... Demodulation circuit, 1031 to 1033 ... Phase detection circuit, 104 ... Synthesis circuit, 105 ... Synthesis error detection circuit, 106 ... Operation circuit, 107 ... Display decoder, 108 ... LCD display, 109 ... Selector, 110
... control circuit, 112 ... solar cell.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固定要素に対する可動要素の相対位置関
係に応じた出力信号を出す変位センサと、 この変位センサの出力信号を処理して、それぞれエッジ
に位相情報を持った少なくとも粗スケールおよび密スケ
ールの変位量検出用の周期信号を得る復調手段と、 この復調手段により得られた周期信号のそれぞれから位
相情報を検出して、粗スケールおよび密スケールの位相
データを得る位相検出手段と、 この位相検出手段により得られた位相データを合成し
て、前記固定要素に対する前記可動要素の絶対変位量を
求める合成手段と、 この合成手段により得られた絶対変位量のディジタル表
示を行い、エラー発生時にはその最下位桁にのみエラー
表示を出す表示手段と、を備えたことを特徴とする変位
測定装置。
1. A displacement sensor that outputs an output signal according to a relative positional relationship between a movable element and a fixed element, and at least a coarse scale and a fine scale that have phase information at their edges by processing the output signal of this displacement sensor. Demodulation means for obtaining the displacement amount detecting period signal, and phase detection means for detecting phase information from each of the period signals obtained by the demodulation means to obtain phase data of the coarse scale and the fine scale; The phase data obtained by the detecting means are combined to obtain the absolute displacement amount of the movable element with respect to the fixed element, and the absolute displacement amount obtained by the combining means is digitally displayed. A displacement measuring device, comprising: a display unit for displaying an error display only on the lowest digit.
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