JP2565989B2 - 複数の走査個所を有する位置走査装置 - Google Patents

複数の走査個所を有する位置走査装置

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JP2565989B2 JP63192873A JP19287388A JP2565989B2 JP 2565989 B2 JP2565989 B2 JP 2565989B2 JP 63192873 A JP63192873 A JP 63192873A JP 19287388 A JP19287388 A JP 19287388A JP 2565989 B2 JP2565989 B2 JP 2565989B2
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    • G01D5/24404Interpolation using high frequency signals

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一つの目盛板と、この目盛板に対する複
数の走査個所を形成する複数の走査装置と、前記走査個
所で前記走査装置により生じる互いに位相のずれた走査
信号に対する評価回路とを備え、前記評価回路を用いて
走査信号を合成して平均化することにより走査信号を形
成し、前記評価回路に異なった走査個所の走査信号を調
べる検査回路がある位置走査装置に関する。
〔従来の技術〕
これ等の位置走査装置では、複数の走査装置を用いて
目盛板を複数の走査個所で測定すると、測定結果を改善
できる。
この種の位置走査装置は、例えば米国特許第4,580,04
6号明細書および米国特許第4,580,047号明細書により周
知である。これ等の明細書では、周期的に駆動する検査
回路により測定すべき構造部品の移動速度や走査信号の
位相を監視し、両方の回転角度計(通常、ロータリーエ
ンコーダと称される)をその都度二重走査する。
ドイツ特許第35 27 128号明細書により、走査信号の
振幅を一定に維持する回転数走査装置が知られている。
そこに記載されている回転角度計は180゜空間的にずれ
た二つの信号発生器を光スイッチの形にして保有する。
これ等の信号発生器はそれぞれ90゜互いに位相のずれた
二つの正弦波電圧を発生し、それ等の電圧から平均処理
により回転角が決まる。
更に、ドイツ特許第27 11 593号明細書により、一つ
の光スイッチ歯車を空間的に互いに180゜ずれている二
つの光スイッチで測定する回転速度計が知られている。
ここでも、出力信号を一緒にして平均化する。
上記の所謂二重走査法を用いると、偏心誤差や目盛の
機械的誤差を低減できる。この場合、二つの走査個所か
ら出力される走査信号の間の位相のずれを或る角度まで
許容できる。しかし、或る限界値以上になると、得られ
た信号が小さくなり過ぎるか、あるいは互いに完全に消
滅する恐れが生じる。測定電圧のベクトル表示に基づ
き、これ等の測定電圧を後で更に詳しく説明する。
限界値以上になる恐れは、特に加速度が大きい場合、
衝撃や強い振動で生じる。この場合(通常の動作では、
測定精度を高めるために利用される)二重走査法は不利
である。何故なら、一方の走査個所の信号が他方の走査
個所の信号を完全に、または少なくとも部分的に消去
し、このことが計数誤差になるからである。
〔発明の課題〕
この発明の課題は、振動やがたつきがあっても、計数
誤差の生じない多重走査法を用いた位置走査装置を提供
することにある。
〔課題を解決する手段〕
上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類の
位置走査装置にあって、 異なった走査個所A1,A2の同相走査信号U1,U3またはU
2,U4が導入される各一つの差形成回路D1,D2が異なった
走査個所A1,A2に付属し、各差形成回路D1,D2によりそれ
ぞれ一つの差信号U6またはU8が形成され、 値を形成するため前記差信号U6またはU8を導入する一
つの値形成回路Bを備え、 一つの制御増幅器SVと調整可能な加算回路S1,S2を有
する制御回路Sを設け、値形成回路Bの出力信号と所定
の応答しきい値を形成する基準電圧とを前記制御増幅器
SVに導入し、前記同相走査信号U1,U3またはU2,U4を加算
回路S1,S2に導入し、 前記制御増幅器SVが値形成回路Bの出力信号と応答し
きい値に応じて制御電圧信号SSを発生し、この制御電
圧信号も加算回路S1,S2にを導入し、前記値形成回路B
の出力信号が所定の許容範囲を逸脱したら、前記加算回
路S1,S2が同相走査信号U1,U3;U2,U4から加算信号U5,U7
の等しくない重み付けを行う、 ことによって解決されている。
この発明による他の有利な構成は特許請求の範囲の従
属請求項に記載されている。
〔実施例〕
以下、図面に基づきこの発明を実施例でより詳しく説
明する。
第1図に示すブロック回路図は、図示していない回転
角度計の目盛円板3を測定する二つの走査装置1と2と
を示す。目盛円板3は回転軸4に固定され、目盛円板3
と回転軸4は相互に或る偏心率「e」を有する。目盛円
板3は走査装置1と2がそれぞれ互いに90゜位相のずれ
た二つの走査信号U1,U2とU3,U4を発生する増分目盛5を
有する。走査信号U1とU2の位相差は、周知のように、目
盛円板3の回転方向を判別するために使用される。走査
装置1と2は円周上に対向させて設置されているので、
空間的には互いに180゜ずれた走査個所A1とA2と言え
る。
目盛円板3の回転角を測定するため、走査信号U1とU3
およびU2とU4はそれぞれアナログ加算されて平均化され
る。こうして、通常の動作で測定結果への偏心率「e」
の影響が低減している。
しかし、がたつきや衝突等の強い加速による偏心率
「e」が短時間、許容限界値以上になると、上記の二重
走査法にはその限界もある。走査信号U1とU3またはU2と
U4は、アナログ加算時に極端な場合、零になるので、計
数誤差が生じる。
この計数誤差の問題を解決するため、ここで第5a〜5e
図に立ち入る。この図面には、位相図を用いて走査装置
1と2の出力信号U1とU3の間の恣意的に選択された異な
る5つの位相関係でのアナログ加算が示してある。しか
も、この図の場合、従来技術による合成値Srが破線で、
またこの発明による合成値Sr′が実線で示してある。
第5a図は、走査装置1と2の走査信号U1とU3の間の位
相差がない場合を示す。両方の走査信号U1とU3は加算さ
れて2・U1となり、測定値は正確である。
第5b図では、走査信号U1とU3の間の位相差2αが約60
゜になるので、合成信号Srとしては2・U1cos30゜の信
号となる。この位相差は未だ許容範囲内にある。
第5c〜5e図の位相図は、第5e図で消滅するまで、合成
信号値Srがどのように連続的に悪化するのかを示したも
のである。この場合には、確実に計数誤差をもたらす。
これを避けるため、この発明によれば、乱れのある場
合、走査信号に異なった重みを付る。第1図の回路を用
いて、この乱れを確認でき、走査信号に異なった重みを
付けるので、第5図の合成信号Sr′が生じる。
これには、第一走査装置U1の0゜走査信号U1と第二走
査装置2の0゜走査信号U3を差形成回路D1に導入し、こ
の回路の中で両方の0゜走査信号U1とU3から差信号U6を
形成する。
同様に、差形成回路D2では走査装置1と2から差形成
回路D2に供給された二つの90゜走査信号U2とU4から差信
号U8を形成する。
更に、0゜走査信号U1とU3は加算回路S1に、また90゜
走査信号U2とU4は加算回路S2に導入される。これ等の加
算回路S1とS2に関しては後で更に取り上げる。
第2a図は、差形成回路D1とD2がどのように走査回路1
と2に必要になるかを模式的に示す。差信号U6とU8は再
び互いに90゜位相のずれた信号である。
第2b図は、差形成回路D4が、例えば4個の走査個所A1
〜A4を有する図示していない回転角度計の場合にどのよ
うに必要となるかを示す。複数の走査個所A1〜A4の場合
には「主走査信号個所」の信号と他の走査個所の対応す
る信号との間の差が形成される。即ち、例えば4つの走
査個所の場合、3つの0゜差信号と3つの90゜差信号が
生じる。偏心率が0であれば、これ等の信号の差も同じ
ように0になる。
差形成回路D1とD2で差を形成した後、0゜と90゜の差
信号U6とU8が値形成回路Bに導入される。この値形成回
路Bを構成できる可能性は、差信号を全波整流するた
め、全波整流器V1とV2を有する回路を装備している点に
ある。このように構成された値形成回路Bは、第3a図に
二つの走査個所を装備した回転角度計として示してあ
る。全波整流はそれ自体周知であるので、ここではそれ
以上立ち入らない。全波整流された差信号U6とU8から合
成してパルス状の直流電圧Gが得られる。この電圧では
直流電圧成分のレベルが偏心率「e」に依存する。
値の形成は信号U6,U8を二乗し加算しても行える。こ
れから、レベルが偏心率「e」に依存する信号も同じよ
うに得ることができる。
第3b図には、例えば4つの走査個所を有する図示して
ない回転角度計に対して必要なような値形成回路B4が模
式的に示してある。
値形成回路B中で偏心率「e」に依存する値が形成さ
れると、この値は特定の応答しきい値を有する制御増幅
器SVに導入され、この応答しきい値が回路Rから基準電
圧の形にして出力される。値形成回路Bからの前記の値
が或る一定値を越えると、制御増幅器SVは制御電圧Ssを
発生し、この制御電圧は加算回路S1とS2に導入される。
制御増幅器SVは、ステップ切換されるか、あるいは連続
的に動作する。
加算回路S1とS2では0゜走査信号U1,U2に対する加算
信号U5と90゜走査信号U3,U4に対する加算信号U6とを形
成するように、第一走査装置1の走査信号U1,U2と第二
走査装置2の走査信号U3,U4とを加算する。これ等の加
算信号は制御増幅器SVからの信号(制御信号Ss)に応じ
て重み付けが行われる。
制御個所A1とA2から出力される信号に異なった重み付
けをするには、電気調節可能な抵抗(例えば、FETまた
は4象限乗算器)で行える。その駆動電圧は制御増幅器
SVから制御電圧Ssの形にして供給される。
4つの走査個所A1〜A4を有する回転角度計の加算回路
S4は、第4b図の図面のように構成すべきである。その場
合、当業者はその専門知識に応じて多重走査個所用の回
路を作製できる。
加算回路S1,S2では、個々の走査個所A1とA2の信号U1,
U3とU2,U4をアナログ加算し、制御増幅器SVからの制御
電圧Ssにより加算時に重み付け処理が行われる。この場
合、一方の走査個所(主走査個所)の走査信号成分を高
めることができるので(同時に残りの走査個所の信号成
分も低めることがきる)、信号は消滅しない。従って、
目盛円板3の目盛5の増分を測定する時、確実な計数が
保証される。
この発明は、測定に必要な長さを得るため、例えば目
盛板を順次並べる必要がある時には、直線走査装置にも
応用できる。これ等の場合、測長装置にも複数の走査装
置が設けてある。
符号走査装置では、最高分解能のトラック(最も微細
なトラックは増分トラック)を説明したように二重走査
する限り、この発明を使用できる。
〔発明の効果〕
この発明による位置走査装置の利点は、通常の動作で
加速度が大きい場合でも、衝撃や振動による多重測定の
欠点を甘受する必要がなく、より正確となって現れる多
重走査法のプラスになる効果を利用できる点にある。
【図面の簡単な説明】
第1図、2つの走査装置を備えた位置走査装置のブロッ
ク回路図、 第2a図、2つの走査装置で差信号を形成する回路、 第2b図、4つの走査装置で差信号を形成する回路、 第3a図、2つの走査装置で値を形成する回路、 第3b図、4つの走査装置で値を形成する回路、 第4a図、2つの走査装置で可変信号重み付け部を備えた
加算回路、 第4b図、4つの走査装置で可変信号重み付け部を備えた
加算回路、 第5a〜e図、種々の位相図。 図中引用符号: 1,2……走査装置、 3……目盛円板、 A1〜A4……走査個所、 U1〜U4……走査信号、 D1〜D4……差形成回路、 S1〜S4……加算回路、 V1,V2……全波整流器、 F1,F2……電気可変抵抗器、 B,B4……値形成回路、 P……検査回路、 S……制御回路、 SV……制御増幅器、 e……偏心率。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノルベルト・フーベル ドイツ連邦共和国、トラウンロイト、ズ デテンストラーセ、24 (56)参考文献 特開 昭57−169611(JP,A) 特開 昭60−102520(JP,A) 特開 昭55−67608(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一つの目盛板(5)と、この目盛板(5)
    に対する複数の走査個所(A1,A2)を形成する複数の走
    査装置(1,2)と、前記走査個所(A1,A2)で前記走査装
    置(1,2)により生じる互いに位相のずれた走査信号(U
    1,U2,U3,U4)に対する評価回路とを備え、前記評価回路
    を用いて走査信号(U1,U2,U3,U4)を合成して平均化す
    ることにより走査信号を形成し、前記評価回路に異なっ
    た走査個所(A1,A2)の走査信号(U1,U2,U3,U4)を調べ
    る検査回路(P)がある位置走査装置において、 異なった走査個所(A1,A2)の同相走査信号(U1,U3ま
    たはU2,U4)が導入される各一つの差形成回路(D1,D2)
    が異なった走査個所(A1,A2)に付属し、各差形成回路
    (D1,D2)によりそれぞれ一つの差信号(U6またはU8)
    が形成され、 値を形成するため前記差信号(U6またはU8)を導入する
    一つの値形成回路(B)を備え、 一つの制御増幅器(SV)と調整可能な加算回路(S1,S
    2)を有する制御回路(S)を設け、値形成回路(B)
    の出力信号と所定の応答しきい値を形成する基準電圧と
    を前記制御増幅器(SV)に導入し、前記同相走査信号
    (U1,U3またはU2,U4)を加算回路(S1,S2)に導入し、 前記制御増幅器(SV)が値形成回路(B)の出力信号と
    応答しきい値に応じて制御電圧信号(SS)を発生し、
    この制御電圧信号も加算回路(S1,S2)にを導入し、前
    記値形成回路(B)の出力信号が所定の許容範囲を逸脱
    したら、前記加算回路(S1,S2)が同相走査信号(U1,U
    3;U2,U4)から加算信号(U5,U7)の等しくない重み付け
    を行う、 ことを特徴とする位置走査装置。
  2. 【請求項2】前記差形成回路(D1,D2)と前記値形成回
    路(B)により検査回路(P)が形成されていることを
    特徴とする請求項1に記載の位置走査装置。
  3. 【請求項3】値形成回路(B)は全波整流器(V1,V2)
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    位置走査装置。
  4. 【請求項4】調整可能加算回路(S1,S2)は電気的に調
    節可能な抵抗(F1,F2)を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の位置走査装置。
JP63192873A 1987-08-07 1988-08-03 複数の走査個所を有する位置走査装置 Expired - Lifetime JP2565989B2 (ja)

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