JP2711919B2 - リニアスケール - Google Patents
リニアスケールInfo
- Publication number
- JP2711919B2 JP2711919B2 JP1324031A JP32403189A JP2711919B2 JP 2711919 B2 JP2711919 B2 JP 2711919B2 JP 1324031 A JP1324031 A JP 1324031A JP 32403189 A JP32403189 A JP 32403189A JP 2711919 B2 JP2711919 B2 JP 2711919B2
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- JP
- Japan
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- scale
- optical sensor
- movable member
- dimensional optical
- moving
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可動部材の直線的移動距離を測定するリニ
アスケールに関する。
アスケールに関する。
［従来の技術］ 従来，この種のリニアスケールは，可動部材及び固定
部材のいずれか一方に所定間隔で設けられた目盛，例え
ば白黒の縞，磁気信号等を，他方に設けられた光学的，
又は磁気的センサで検出し，目盛の数をカウントするこ
とによってその移動距離を測定している。
部材のいずれか一方に所定間隔で設けられた目盛，例え
ば白黒の縞，磁気信号等を，他方に設けられた光学的，
又は磁気的センサで検出し，目盛の数をカウントするこ
とによってその移動距離を測定している。
例えば，従来のリニアスケールにおいて第６図（ａ）
に示す白黒の縞を目盛として用いた場合，光センサは第
６図（ｂ）に示すような出力信号を出力する。この出力
信号の方形パルス数から移動距離を求めている。
に示す白黒の縞を目盛として用いた場合，光センサは第
６図（ｂ）に示すような出力信号を出力する。この出力
信号の方形パルス数から移動距離を求めている。
また，目盛の間隔以下の精度で移動距離を測定するに
は，複数のセンサをその出力信号が位相差を有するよう
に設け，この出力信号の位相差から目盛の間隔以下の精
度での測定が行える。
は，複数のセンサをその出力信号が位相差を有するよう
に設け，この出力信号の位相差から目盛の間隔以下の精
度での測定が行える。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら，従来のリニアスケールの測定精度は，
目盛の間隔及びその精度に依存する。即ち，目盛の間隔
が狭く，かつその間隔が高精度で一定でなければ高精度
で測定することができない。このため，長尺の目盛の作
成は困難かつ高価であるという問題がある。
目盛の間隔及びその精度に依存する。即ち，目盛の間隔
が狭く，かつその間隔が高精度で一定でなければ高精度
で測定することができない。このため，長尺の目盛の作
成は困難かつ高価であるという問題がある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は，可動部材と，固定部材と，前記可動部材を
所定方向へ移動させる移動手段とを有し，前記可動部材
及び前記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複数の目
盛を有するスケール部を，他方に前記目盛を読み取る読
取手段を設け，前記可動部材の移動距離を測定するリニ
アスケールにおいて，前記読取手段として一次元光セン
サを用い，前記目盛の間隔を前記一次元光センサの視野
の幅よりも狭くし、さらに、前記一次元光センサから出
力される読取信号を平滑化微分方法を用いて信号処理す
る信号処理手段を設けたことを特徴とする ［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
所定方向へ移動させる移動手段とを有し，前記可動部材
及び前記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複数の目
盛を有するスケール部を，他方に前記目盛を読み取る読
取手段を設け，前記可動部材の移動距離を測定するリニ
アスケールにおいて，前記読取手段として一次元光セン
サを用い，前記目盛の間隔を前記一次元光センサの視野
の幅よりも狭くし、さらに、前記一次元光センサから出
力される読取信号を平滑化微分方法を用いて信号処理す
る信号処理手段を設けたことを特徴とする ［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図に第１の実施例の構成を示す。本実施例は，目
盛が設けられた移動板１とその目盛を読み取る一次元光
センサ2,移動板１を移動させる移動装置（図示せず），
一次元センサ２の出力から移動板１の移動距離を求める
信号処理装置（図示せず）を備えている。ここで一次元
光センサ２は台（図示せず）に固定されている。
盛が設けられた移動板１とその目盛を読み取る一次元光
センサ2,移動板１を移動させる移動装置（図示せず），
一次元センサ２の出力から移動板１の移動距離を求める
信号処理装置（図示せず）を備えている。ここで一次元
光センサ２は台（図示せず）に固定されている。
移動板１に設けられた目盛（ここで目盛は，白黒の縞
模様，光を透過する穴，光を反射する反射材，発光部，
バーコード等を含む。）は，第２図に示すように一次元
光センサ２の幅Ｌよりも目盛３の間隔ｌの方が小なるよ
うに（Ｌ＞ｌ）設けられている。
模様，光を透過する穴，光を反射する反射材，発光部，
バーコード等を含む。）は，第２図に示すように一次元
光センサ２の幅Ｌよりも目盛３の間隔ｌの方が小なるよ
うに（Ｌ＞ｌ）設けられている。
目盛を読み取る方法を第３図に示す。第３図（ａ）に
示すリニアスケールは透過型リニアスケールであって，
透過性の材質からなる移動板に設けられた目盛又は光を
透過する穴等で透過してくる光源からの光を一次元光セ
ンサで検出するものである。
示すリニアスケールは透過型リニアスケールであって，
透過性の材質からなる移動板に設けられた目盛又は光を
透過する穴等で透過してくる光源からの光を一次元光セ
ンサで検出するものである。
第３図（ｂ）に示すリニアスケールは反射型リニアス
ケールで，移動板１の光源４からの光を反射する目盛を
設け，その反射光を検出するものである。
ケールで，移動板１の光源４からの光を反射する目盛を
設け，その反射光を検出するものである。
第３図（ｃ）に示すリニアスケールは発光型リニアス
ケールで，移動板１には目盛として発光部材５が設けら
れており，発光部５からの光を検出するものである。
ケールで，移動板１には目盛として発光部材５が設けら
れており，発光部５からの光を検出するものである。
なお，このような一次元光センサは，画素数5000画素
程度のものが市販されているので，それを使用すること
ができる。
程度のものが市販されているので，それを使用すること
ができる。
第４図に本実施例の一次元光センサ２の出力を示す。
移動板１が第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に右方へ
移動するに従って，一次元光センサ２の出力も，図上左
側の画素から右側の画素へと変化していく。この変化か
ら，移動板１の移動距離を求めることができる。
移動板１が第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に右方へ
移動するに従って，一次元光センサ２の出力も，図上左
側の画素から右側の画素へと変化していく。この変化か
ら，移動板１の移動距離を求めることができる。
第４図（ｂ）に示す場合のように複数の画素が目盛を
検出した場合には，その出力の大小から所定の計算を行
うことにより画素のピッチ以下の精度で測定することが
できる。
検出した場合には，その出力の大小から所定の計算を行
うことにより画素のピッチ以下の精度で測定することが
できる。
更に上述の計算にいわゆる平滑化微分法を用いると，
より高精度の測定を行うことができる。
より高精度の測定を行うことができる。
ピーク位置を求める信号処理法としては一般的にゼロ
クロッシング法として知られる方法が用いられるが、こ
こでいう平滑化微分法とは，一次元センサの出力を平滑
化して微分係数を求め，微分係数の符号が正から負へ変
化する前後の点を一次式で近似して０となる点を求めて
出力信号のピーク位置を求めるものである。
クロッシング法として知られる方法が用いられるが、こ
こでいう平滑化微分法とは，一次元センサの出力を平滑
化して微分係数を求め，微分係数の符号が正から負へ変
化する前後の点を一次式で近似して０となる点を求めて
出力信号のピーク位置を求めるものである。
すなわち、出力信号ｆ（xi）の微分係数ｆ′（xi）
は、例えば、文献A.Savitzky and M.J.E.Golay,Analyti
cal Cemistry,36（８），（1964）1627.に示されるよう
に、 で得られる。ここでＷは正規化定数である。
は、例えば、文献A.Savitzky and M.J.E.Golay,Analyti
cal Cemistry,36（８），（1964）1627.に示されるよう
に、 で得られる。ここでＷは正規化定数である。
本発明によれば、微分係数ｆ′（xk）,f′（xk+1）で
符号が正から負へ変化する場合に、この間を一次式で近
似して、 となるｘを求め、これをピーク位置とするものである。
符号が正から負へ変化する場合に、この間を一次式で近
似して、 となるｘを求め、これをピーク位置とするものである。
第５図に第２の実施例を示す。第５図のリニアスケー
ルは，移動板１と一次元光センサとの間に光学系レンズ
６を設け，移動板１に設けられた目盛を拡大して読み取
るものである。
ルは，移動板１と一次元光センサとの間に光学系レンズ
６を設け，移動板１に設けられた目盛を拡大して読み取
るものである。
目盛を読み取る方法は第１の実施例と同様に透過型，
反射型，発光型等がある。
反射型，発光型等がある。
本発明では微細な目盛を必要としないので，目盛自体
が大きくても良く，バーコード等のコード化したパター
ンを目盛として使用することが可能となる。また，目盛
と目盛との間にバーコード等を書き込むことができる。
これにより，単に移動距離だけでなく，移動板の絶対位
置等の情報も得られる。
が大きくても良く，バーコード等のコード化したパター
ンを目盛として使用することが可能となる。また，目盛
と目盛との間にバーコード等を書き込むことができる。
これにより，単に移動距離だけでなく，移動板の絶対位
置等の情報も得られる。
［発明の効果］ 本発明によれば，可動部材と，固定部材と，前記可動
部材を所定方向へ移動させる移動手段とを有し，前記可
動部材及び前記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複
数の目盛を有するスケール部と，他方に前記目盛を読み
取る読取手段を設け，前記可動部材の移動距離を測定す
るリニアスケールにおいて，前記読取手段として一次元
光センサを用い，前記目盛の間隔を前記一次元光センサ
の視野の幅よりも狭くしたことをで，微細な繰り返しパ
ターンを作製する必要がなくその作製が容易かつ安価に
なる。
部材を所定方向へ移動させる移動手段とを有し，前記可
動部材及び前記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複
数の目盛を有するスケール部と，他方に前記目盛を読み
取る読取手段を設け，前記可動部材の移動距離を測定す
るリニアスケールにおいて，前記読取手段として一次元
光センサを用い，前記目盛の間隔を前記一次元光センサ
の視野の幅よりも狭くしたことをで，微細な繰り返しパ
ターンを作製する必要がなくその作製が容易かつ安価に
なる。
また，平滑化微分法を用いて信号処理を行う信号処理
手段を設けたことで，一次元光センサの画素ピッチ以下
の精度での測定が可能となる。
手段を設けたことで，一次元光センサの画素ピッチ以下
の精度での測定が可能となる。
更に光学系レンズを可動部材と読取手段との間に設け
ることで測定精度が向上する。
ることで測定精度が向上する。
第１図は，本発明の第１の実施例のリニアスケールの概
略図，第２図は，目盛と一次元光センサとの関係を説明
するための図，第３図は第１の実施例の読み取り方法を
説明するための図で，（ａ）は透過型，（ｂ）は反射
型，（ｃ）は発光型を示す，第４図（ａ），（ｂ），
（ｃ）は，本発明の目盛とその検出信号との関係を示す
図，第５図は本発明の第２の実施例の概略図，第６図は
従来の目盛とその検出信号との関係を示す図で，（ａ）
は目盛の拡大図，（ｂ）は時間とセンサ出力との関係を
示す図である。 １……移動板,2……一次元光センサ,3……目盛,4……光
源,5……発光部材,6……光学系レンズ。
略図，第２図は，目盛と一次元光センサとの関係を説明
するための図，第３図は第１の実施例の読み取り方法を
説明するための図で，（ａ）は透過型，（ｂ）は反射
型，（ｃ）は発光型を示す，第４図（ａ），（ｂ），
（ｃ）は，本発明の目盛とその検出信号との関係を示す
図，第５図は本発明の第２の実施例の概略図，第６図は
従来の目盛とその検出信号との関係を示す図で，（ａ）
は目盛の拡大図，（ｂ）は時間とセンサ出力との関係を
示す図である。 １……移動板,2……一次元光センサ,3……目盛,4……光
源,5……発光部材,6……光学系レンズ。
Claims (2)
- 【請求項１】可動部材と、固定部材と、前記可動部材を
所定方向へ移動させる移動手段とを有し、前記可動部材
及び前記固定部材のいずれか一方に所定間隔の複数の目
盛を有するスケール部を、他方に前記目盛を読み取る読
取手段を設け、前記可動部材の移動距離を測定するリニ
アスケールにおいて、 前記読取手段として一次元光センサを用い、前記目盛の
間隔を前記一次元光センサの視野の幅よりも狭くし、さ
らに、前記一次元光センサから出力される読取信号を平
滑化微分方法を用いて信号処理する信号処理手段を設け
たことを特徴とするリニアスケール。 - 【請求項２】前記スケール部と前記読取手段との間に光
学系レンズを設け、前記目盛を拡大して読取を行うこと
を特徴とする請求項１記載のリニアスケール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324031A JP2711919B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | リニアスケール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324031A JP2711919B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | リニアスケール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185312A JPH03185312A (ja) | 1991-08-13 |
| JP2711919B2 true JP2711919B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=18161382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1324031A Expired - Lifetime JP2711919B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | リニアスケール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711919B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4922033B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2012-04-25 | タツモ株式会社 | 位置検出装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5968604A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-18 | Toyoda Mach Works Ltd | 光学的変位測定装置 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1324031A patent/JP2711919B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03185312A (ja) | 1991-08-13 |
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