JP2712163B2 - 位置読み取りエンコーダ - Google Patents
位置読み取りエンコーダInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば産業用ロボットのアームの角度検
出や、工作機械のテーブルの送り位置検出に用いて好適
な位置読み取りエンコーダに関する。 〔発明の概要〕 この発明は、位置読み取りエンコーダにおいて、グレ
イ符号等の数値パターンとストライプ状のパターンとが
形成されたコード板を撮像素子で読み取り、グレイ符号
のパターンから粗精度の位置を検出し、ストライプ状の
パターンから精精度の位置を検出することにより、装置
を大型化することなく、高い精度で位置検出を行えるよ
うにしたものである。 〔従来の技術〕 産業用ロボットのアームの角度検出や、工作機械のテ
ーブルの送り位置検出をするのに、例えば特開昭59−22
4515号公報に示されるようなエンコーダが用いられてい
る。自動制御を行う場合には、このようなエンコーダか
ら出力される位置情報がマイクロコンピュータに取り込
まれる。 エンコーダには、カウンタによりパルス数を計数して
位置情報を得るようにしたインクリメンタル形のもの
と、その出力から直接位置情報が得られるアブソリュー
ト形のものがある。 第８図は、インクリメンタル形のロータリーエンコー
ダの一例を示すものである。第８図において、101は
黒、白パターン102が形成されたディスクで、ディスク1
01が回転軸103に伴って回転される。フォトダイオード1
04A,104B,104Cと発光ダイオード105A,105B,105Cとが夫
々対向され、フォトダイオード104A,104B,104Cと発光ダ
イオード105A,105B,105Cとが対向される間に、ディスク
101及びスリット板106が介挿される。スリット板106に
は、スリット107A,107B,107Cが形成される。 回転軸103の回転と共に、ディスク101が回転される
と、それに応じて、スリット107A及び107Bを通る発光ダ
イオード105A,105Bからの光が透過あるいは遮断され
る。この光がフォトダイオード104A,104Bで電流に変換
される。この電流が波形整形され、２つのパルス信号と
して出力される。なおスリット107A及び107Bは、パルス
出力の位相が互いに1/4ピッチ異なるように配置され
る。フォトダイオード104C,スリット107C,発光ダイオー
ド105Cは、原点を求めるために設けられている。 第９図は、アブソリュート形のロータリーエンコーダ
の一例を示すものである。第９図において、ディスク20
1には、グレイ符号のパターン202が形成される。回転軸
203の回転に伴って、ディスク201が回転される。フォト
ダイオード群204と発光ダイオード群205とが対向される
間に、ディスク201及びスリット板206が配置される。 スリット板206、ディスク201を介された発光ダイオー
ド群205からの光がフォトダイオード群204で受光され
る。フォトダイオード群204の出力からグレイ符号のパ
ターンが読み出される。このグレイ符号から位置が検出
される。 グレイ符号は、２進数を表現する符号のひとつで、グ
レイ符号は、バイナリー符号と違い、全桁の中で１個の
みが変化するという特徴がある。このため、エラー訂正
符号を用いなくても、読み取りミスがほとんど発生する
ことなく、位置検出が行える。 このように、アブソリュート形のエンコーダは、グレ
イ符号を読み取ることにより、常に絶対位置を得ること
ができ、インクリメンタル形のエンコーダのように、カ
ウンタを必要としない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 アブソリュート形のエンコーダにおいて、位置情報の
分解能を向上させるためには、ディスク201に形成され
るグレイ符号のパターン202のビット数を増加させる必
要がある。ところが、グレイ符号のパターン202のビッ
ト数を増加させると、ディスク201の形状が大きくな
り、フォトダイオード群204に配列されるフォトダイオ
ードの数及び発光ダイオード群205に配列される発光ダ
イオードの数が増加し、装置全体が大型化すると共に、
処理するビット数が増加するため、構成が複雑化し、高
価になるという問題が生じる。 したがってこの発明の目的は、装置全体を大型化する
ことなく、分解能を向上できる位置読み取りエンコーダ
を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、コード板に数値パターンを形成すると共
にストライプ状のパターンを形成し、コード板を撮像素
子で読み取り、数値パターンから粗精度の位置を検出
し、ストライプ状のパターンから精精度の位置を検出す
るようにしたことを特徴とする位置読み取りエンコーダ
である。 〔作用〕 コード板１のグレイ符号のパターンから粗精度の位置
データが求められる。ストライプ状のパターンから精精
度の位置データが求められる。CCD撮像素子２は、複数
の絵素が高い精度で配列されている。このCCD撮像素子
２で撮像されたストライプ状のパターンのデータを用い
ると、非常に精精度の位置データを得ることができる。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。 第１図はこの発明が適用されたリニアエンコーダの一
例を示すもので、第１図において、１はコード板、２は
CCD撮像素子、３は発光ダイオードである。 コード板１は、矢印で示すように、リニアに移動され
る。コード板１には、第２図に示すように、グレイ符号
のパターン領域４が設けられると共に、ストライプ状の
パターン領域５が設けられる。グレイ符号のパターン領
域４には、グレイ符号を示すパターンが形成され、スト
ライプ状のパターン領域５には、複数のストライプ状の
パターンが平行で等間隔に形成される。このストライプ
状のパターンは、グレイ符号のLSBを示すパターンの縁
部を中心として配置される。このストライプ状のパター
ンの幅は、例えば50μｍである。グレイ符号は、２進数
を表現する符号のひとつで、グレイ符号は、バイナリー
符号と異なり、数が１つ変化する毎に全桁の中で１つの
ビットのみが変化するという特徴がある。 コード板１に対向して、CCD撮像素子２が配設され
る。このCCD撮像素子２を取り付ける際には、第３図に
示すように、コード板１のストライプ状のパターンに対
して、僅かに傾斜角が持たされる。この傾斜角は、例え
ばCCD撮像素子２の１ピッチ分である。CCD撮像素子２と
しては、例えば（500×500）画素で、ピッチが例えば10
μｍのものが用いられる。 第１図のおいて、発光ダイオード３から光が照射さ
れ、この光がコード板１を通過してCCD撮像素子２で受
光される。これにより、第４図に示すように、CCD撮像
素子２にコード板１に形成されたグレイ符号の示すパタ
ーン及びストライプ状のパターンが映し出される。CCD
撮像素子２に映し出された像が２値化回路６で２値化さ
れ、RAM7に蓄えられる。RAM7に蓄えられたデータから必
要なデータが取り出され、マイクロプロセッサ８でコー
ド板１の位置データが求められる。 マイクロプロセッサ８により、コード板１に形成され
たグレイ符号のパターンから粗精度の位置データが求め
られ、ストライプ状のパターンから精精度の位置データ
が求められる。 つまり、粗精度の位置データを求めるために、CCD撮
像素子２から得られたデータのうち、第４図においてVl
1で示す左端の垂直ラインのものが取り出される。そし
て、この左端の垂直ラインVl1のグレイ符号のパターン
が読み取られる。これにより、グレイ符号の精度までの
位置データが得られる。 CCD撮像素子２の１ピッチ分までの精度の位置データ
は、完全に映し出されるストライプ状のパターンのうち
最も左のものの左端の垂直ラインVl2の水平方向のアド
レスから求められる。つまり、第５図に示すように、ス
トライプ状のパターンP1,P2,・・・は、平行で等間隔に
形成される。そして、このグレイ符号のパターンP1,P2,
・・・は、グレイ符号のパターンのLSBを示すパターン
の縁部を中心位置として配される。したがって、各スト
ライプ状パターンの間の中心位置がグレイ符号の変化点
に対応する。例えばCCD撮像素子２の左端の垂直ラインV
l1が第５図に一点鎖線で示す位置にあれば、最も左に映
し出されるストライプ状のパターンはパターンP2であ
り、このパターンP2の左端の垂直ラインVl2が第５図に
示す位置にくる。この垂直ラインVl2の水平アドレスか
ら垂直ラインVl1と垂直ラインVl2との間の距離a1がCCD
撮像素子２の１ピッチ分の精度で求められる。グレイ符
号の変化点は各ストライプ状のパターン間の距離a2の1/
2の距離（1/2）a2にあるので、距離a1がわかれば、垂直
ラインVl1からグレイ符号の変化点までの距離a3をCCD撮
像素子２の１ピッチ分の精度で求めることができる。 この１ピッチ分までの位置データは、最も左のストラ
イプ状のパターンに限らず、他のストライプ状のパター
ンからも求められる。また、ストライプ状のパターンの
右端の水平アドレスを検出するようにしても良い。 １ピッチ分の精度以下の精精度の位置データは、スト
ライプ状のパターンを用いて求められる。これについて
以下に説明する。 前述したように、CCD撮像素子２は、ストライプ状の
パターンに対して、僅かに傾斜角が持たされている。こ
のため、第４図に示すように、CCD撮像素子２に映し出
されるストライプ状のパターンは、各パターンにおける
両端部の垂直ラインが途中で途切れるものとなる。すな
わち、第６図に示すように、ストライプ状のパターンPn
に対して、CCD撮像素子２の垂直方向のラインVlnが傾斜
していると、ストライプ状のパターンPnの左端を映し出
す垂直方向のラインVlnは、v0からv1の間ではパターンP
n上にあるが、地点v1を過ぎてからは、ラインVlnがパタ
ーンPn上になくなる。このため、端部の垂直ラインで
は、パターンの映像が全て得られない。 このv0からv1までの長さｌは、コード板１の動きと共
に変化する。したがって、コード板１の動きは、長さｌ
の変化により求めることができる。 つまり、コード板１が矢印で示す方向に移動され、パ
ターンPnの位置が第６図Ａに示す位置から第６図Ｂに示
す位置まで距離ｗだけ動いたとする。すると、パターン
Pnの左端を映し出す垂直方向のラインVlnが第６図Ｂに
示すように、パターンPnの内側に位置するように変化す
る。これにより、ラインVlnのパターンが映し出される
長さｌがl1からl2に延びる。 ストライプ状のパターンに対するCCD撮像素子２の傾
斜角をθとすると、コード板１が動いた距離ｗは、 ｗ＝（l2−l1）・tanθ で表せる。ストライプ状のパターンに対してCCD撮像素
子２が水平方向の１ピッチ分傾いているとすれば、１本
のパターンを映し出すのに必要な垂直方向の画素数を
ｋ、CCD撮像素子２の水平方向のピッチをp1とし、垂直
方向のピッチをp2とすると、tanθは、 tanθ＝p1/p2k として表せる。したがって、動いた距離ｗは、 ｗ＝（l2−l1）・p1/p2k として求めることができる。これにより、１ピッチ以下
の精精度の位置データを求めることができる。 なお、CCD撮像素子２が２ピッチ分傾いている場合に
は、tanθ＝2p1/p2kになり、動いた距離ｗは、 ｗ＝２（l2−l1）・p1/p2k で求めることができる。CCD撮像素子２の取り付け角度
の調整は、予めCCD撮像素子２の撮像画面を用いてなさ
れる。ストライプ状のパターンの両端部の夫々１本を映
し出す垂直ラインが途切れる場合には、１ピッチ分の傾
きであり、ストライプ状のパターンの両端部の夫々２本
を映し出す垂直ラインが途切れる場合には、２ピッチ分
の傾きである。 CCD撮像素子２には、第４図に示すように、複数のス
トライプ状のパターンが映し出される。そして、映し出
された夫々のストライプ状のパターンの両端の垂直ライ
ンは、コード板１の動きに応じて途切れている。この途
切れた垂直ラインのどれを用いてもコード板１の動きを
求めることはできる。精精度の位置データを求める場
合、途切れた垂直ライン１の１つからコード板１の精精
度の位置データを求めるようにしても良いし、複数の途
切れた垂直ラインから夫々精精度の位置データを求め、
多数決や平均値から精精度の動きを求めるようにしても
良い。複数の途切れ垂直ラインから精精度の位置データ
を求めるようにしても良い。 第７図は、マイクロプロセッサ８の動作を機能ブロッ
クで示したものである。 第７図において、RAM7に蓄えられたCCD撮像素子２の
撮像データのうち、左端の垂直ラインVl1のグレイ符号
のパターン領域４のデータがグレイコード検出部11で検
出され、左端の垂直ラインVl1のグレイ符号がグレイコ
ード解読部12に送られる。グレイコード解読部12でグレ
イコードが解読され、粗精度の位置データが得られる。
この粗精度の位置データが位置演算及び結果出力部13に
送られる。 RAM7に蓄えられたCCD撮像素子２の撮像データのう
ち、最も左にあり完全に映し出されるストライプ状のパ
ターンの左端の垂直ラインVl2が左端Ｈアドレス検出部1
4で検出され、その水平アドレスが位置演算部15に送ら
れる。位置演算部15でピッチ精度までの位置データが得
られる。この位置データが位置演算及び結果出力部13に
送られる。 RAM7に蓄えられたCCD撮像素子２の撮像データのう
ち、途切れた垂直ラインが、途切れたＶライン検出部16
で検出され、その長さがＶライン測定部17で計測され
る。この長さから位置演算部18でピッチ精度内の位置デ
ータが求められ、この位置データが位置演算及び結果出
力部13に送られる。 位置演算及び結果出力部13には、必要精度発生部19か
ら必要とされる精度が与えられる。この必要とされる精
度に応じて、グレイコード解読部12、位置演算部15、位
置演算部18からの位置データが加算される。 なお、コード板１のパターンを映し出す撮像素子とし
ては、MOS型撮像素子を用いることにしても良い。 この発明は、ロータリーエンコーダにも同様に適用す
ることができる。 〔発明の効果〕 この発明に依れば、コード板にグレイ符号のパターン
と共に、ストライプ状のパターンが形成され、これらの
パターンがCCD撮像素子により検出される。CCD撮像素子
には、複数の絵素が高い精度で配列されている。このCC
D撮像素子により映し出されたストライプ状のパターン
のデータを用いることにより、非常に高い精度で位置情
報を得ることができる。
出や、工作機械のテーブルの送り位置検出に用いて好適
な位置読み取りエンコーダに関する。 〔発明の概要〕 この発明は、位置読み取りエンコーダにおいて、グレ
イ符号等の数値パターンとストライプ状のパターンとが
形成されたコード板を撮像素子で読み取り、グレイ符号
のパターンから粗精度の位置を検出し、ストライプ状の
パターンから精精度の位置を検出することにより、装置
を大型化することなく、高い精度で位置検出を行えるよ
うにしたものである。 〔従来の技術〕 産業用ロボットのアームの角度検出や、工作機械のテ
ーブルの送り位置検出をするのに、例えば特開昭59−22
4515号公報に示されるようなエンコーダが用いられてい
る。自動制御を行う場合には、このようなエンコーダか
ら出力される位置情報がマイクロコンピュータに取り込
まれる。 エンコーダには、カウンタによりパルス数を計数して
位置情報を得るようにしたインクリメンタル形のもの
と、その出力から直接位置情報が得られるアブソリュー
ト形のものがある。 第８図は、インクリメンタル形のロータリーエンコー
ダの一例を示すものである。第８図において、101は
黒、白パターン102が形成されたディスクで、ディスク1
01が回転軸103に伴って回転される。フォトダイオード1
04A,104B,104Cと発光ダイオード105A,105B,105Cとが夫
々対向され、フォトダイオード104A,104B,104Cと発光ダ
イオード105A,105B,105Cとが対向される間に、ディスク
101及びスリット板106が介挿される。スリット板106に
は、スリット107A,107B,107Cが形成される。 回転軸103の回転と共に、ディスク101が回転される
と、それに応じて、スリット107A及び107Bを通る発光ダ
イオード105A,105Bからの光が透過あるいは遮断され
る。この光がフォトダイオード104A,104Bで電流に変換
される。この電流が波形整形され、２つのパルス信号と
して出力される。なおスリット107A及び107Bは、パルス
出力の位相が互いに1/4ピッチ異なるように配置され
る。フォトダイオード104C,スリット107C,発光ダイオー
ド105Cは、原点を求めるために設けられている。 第９図は、アブソリュート形のロータリーエンコーダ
の一例を示すものである。第９図において、ディスク20
1には、グレイ符号のパターン202が形成される。回転軸
203の回転に伴って、ディスク201が回転される。フォト
ダイオード群204と発光ダイオード群205とが対向される
間に、ディスク201及びスリット板206が配置される。 スリット板206、ディスク201を介された発光ダイオー
ド群205からの光がフォトダイオード群204で受光され
る。フォトダイオード群204の出力からグレイ符号のパ
ターンが読み出される。このグレイ符号から位置が検出
される。 グレイ符号は、２進数を表現する符号のひとつで、グ
レイ符号は、バイナリー符号と違い、全桁の中で１個の
みが変化するという特徴がある。このため、エラー訂正
符号を用いなくても、読み取りミスがほとんど発生する
ことなく、位置検出が行える。 このように、アブソリュート形のエンコーダは、グレ
イ符号を読み取ることにより、常に絶対位置を得ること
ができ、インクリメンタル形のエンコーダのように、カ
ウンタを必要としない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 アブソリュート形のエンコーダにおいて、位置情報の
分解能を向上させるためには、ディスク201に形成され
るグレイ符号のパターン202のビット数を増加させる必
要がある。ところが、グレイ符号のパターン202のビッ
ト数を増加させると、ディスク201の形状が大きくな
り、フォトダイオード群204に配列されるフォトダイオ
ードの数及び発光ダイオード群205に配列される発光ダ
イオードの数が増加し、装置全体が大型化すると共に、
処理するビット数が増加するため、構成が複雑化し、高
価になるという問題が生じる。 したがってこの発明の目的は、装置全体を大型化する
ことなく、分解能を向上できる位置読み取りエンコーダ
を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、コード板に数値パターンを形成すると共
にストライプ状のパターンを形成し、コード板を撮像素
子で読み取り、数値パターンから粗精度の位置を検出
し、ストライプ状のパターンから精精度の位置を検出す
るようにしたことを特徴とする位置読み取りエンコーダ
である。 〔作用〕 コード板１のグレイ符号のパターンから粗精度の位置
データが求められる。ストライプ状のパターンから精精
度の位置データが求められる。CCD撮像素子２は、複数
の絵素が高い精度で配列されている。このCCD撮像素子
２で撮像されたストライプ状のパターンのデータを用い
ると、非常に精精度の位置データを得ることができる。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。 第１図はこの発明が適用されたリニアエンコーダの一
例を示すもので、第１図において、１はコード板、２は
CCD撮像素子、３は発光ダイオードである。 コード板１は、矢印で示すように、リニアに移動され
る。コード板１には、第２図に示すように、グレイ符号
のパターン領域４が設けられると共に、ストライプ状の
パターン領域５が設けられる。グレイ符号のパターン領
域４には、グレイ符号を示すパターンが形成され、スト
ライプ状のパターン領域５には、複数のストライプ状の
パターンが平行で等間隔に形成される。このストライプ
状のパターンは、グレイ符号のLSBを示すパターンの縁
部を中心として配置される。このストライプ状のパター
ンの幅は、例えば50μｍである。グレイ符号は、２進数
を表現する符号のひとつで、グレイ符号は、バイナリー
符号と異なり、数が１つ変化する毎に全桁の中で１つの
ビットのみが変化するという特徴がある。 コード板１に対向して、CCD撮像素子２が配設され
る。このCCD撮像素子２を取り付ける際には、第３図に
示すように、コード板１のストライプ状のパターンに対
して、僅かに傾斜角が持たされる。この傾斜角は、例え
ばCCD撮像素子２の１ピッチ分である。CCD撮像素子２と
しては、例えば（500×500）画素で、ピッチが例えば10
μｍのものが用いられる。 第１図のおいて、発光ダイオード３から光が照射さ
れ、この光がコード板１を通過してCCD撮像素子２で受
光される。これにより、第４図に示すように、CCD撮像
素子２にコード板１に形成されたグレイ符号の示すパタ
ーン及びストライプ状のパターンが映し出される。CCD
撮像素子２に映し出された像が２値化回路６で２値化さ
れ、RAM7に蓄えられる。RAM7に蓄えられたデータから必
要なデータが取り出され、マイクロプロセッサ８でコー
ド板１の位置データが求められる。 マイクロプロセッサ８により、コード板１に形成され
たグレイ符号のパターンから粗精度の位置データが求め
られ、ストライプ状のパターンから精精度の位置データ
が求められる。 つまり、粗精度の位置データを求めるために、CCD撮
像素子２から得られたデータのうち、第４図においてVl
1で示す左端の垂直ラインのものが取り出される。そし
て、この左端の垂直ラインVl1のグレイ符号のパターン
が読み取られる。これにより、グレイ符号の精度までの
位置データが得られる。 CCD撮像素子２の１ピッチ分までの精度の位置データ
は、完全に映し出されるストライプ状のパターンのうち
最も左のものの左端の垂直ラインVl2の水平方向のアド
レスから求められる。つまり、第５図に示すように、ス
トライプ状のパターンP1,P2,・・・は、平行で等間隔に
形成される。そして、このグレイ符号のパターンP1,P2,
・・・は、グレイ符号のパターンのLSBを示すパターン
の縁部を中心位置として配される。したがって、各スト
ライプ状パターンの間の中心位置がグレイ符号の変化点
に対応する。例えばCCD撮像素子２の左端の垂直ラインV
l1が第５図に一点鎖線で示す位置にあれば、最も左に映
し出されるストライプ状のパターンはパターンP2であ
り、このパターンP2の左端の垂直ラインVl2が第５図に
示す位置にくる。この垂直ラインVl2の水平アドレスか
ら垂直ラインVl1と垂直ラインVl2との間の距離a1がCCD
撮像素子２の１ピッチ分の精度で求められる。グレイ符
号の変化点は各ストライプ状のパターン間の距離a2の1/
2の距離（1/2）a2にあるので、距離a1がわかれば、垂直
ラインVl1からグレイ符号の変化点までの距離a3をCCD撮
像素子２の１ピッチ分の精度で求めることができる。 この１ピッチ分までの位置データは、最も左のストラ
イプ状のパターンに限らず、他のストライプ状のパター
ンからも求められる。また、ストライプ状のパターンの
右端の水平アドレスを検出するようにしても良い。 １ピッチ分の精度以下の精精度の位置データは、スト
ライプ状のパターンを用いて求められる。これについて
以下に説明する。 前述したように、CCD撮像素子２は、ストライプ状の
パターンに対して、僅かに傾斜角が持たされている。こ
のため、第４図に示すように、CCD撮像素子２に映し出
されるストライプ状のパターンは、各パターンにおける
両端部の垂直ラインが途中で途切れるものとなる。すな
わち、第６図に示すように、ストライプ状のパターンPn
に対して、CCD撮像素子２の垂直方向のラインVlnが傾斜
していると、ストライプ状のパターンPnの左端を映し出
す垂直方向のラインVlnは、v0からv1の間ではパターンP
n上にあるが、地点v1を過ぎてからは、ラインVlnがパタ
ーンPn上になくなる。このため、端部の垂直ラインで
は、パターンの映像が全て得られない。 このv0からv1までの長さｌは、コード板１の動きと共
に変化する。したがって、コード板１の動きは、長さｌ
の変化により求めることができる。 つまり、コード板１が矢印で示す方向に移動され、パ
ターンPnの位置が第６図Ａに示す位置から第６図Ｂに示
す位置まで距離ｗだけ動いたとする。すると、パターン
Pnの左端を映し出す垂直方向のラインVlnが第６図Ｂに
示すように、パターンPnの内側に位置するように変化す
る。これにより、ラインVlnのパターンが映し出される
長さｌがl1からl2に延びる。 ストライプ状のパターンに対するCCD撮像素子２の傾
斜角をθとすると、コード板１が動いた距離ｗは、 ｗ＝（l2−l1）・tanθ で表せる。ストライプ状のパターンに対してCCD撮像素
子２が水平方向の１ピッチ分傾いているとすれば、１本
のパターンを映し出すのに必要な垂直方向の画素数を
ｋ、CCD撮像素子２の水平方向のピッチをp1とし、垂直
方向のピッチをp2とすると、tanθは、 tanθ＝p1/p2k として表せる。したがって、動いた距離ｗは、 ｗ＝（l2−l1）・p1/p2k として求めることができる。これにより、１ピッチ以下
の精精度の位置データを求めることができる。 なお、CCD撮像素子２が２ピッチ分傾いている場合に
は、tanθ＝2p1/p2kになり、動いた距離ｗは、 ｗ＝２（l2−l1）・p1/p2k で求めることができる。CCD撮像素子２の取り付け角度
の調整は、予めCCD撮像素子２の撮像画面を用いてなさ
れる。ストライプ状のパターンの両端部の夫々１本を映
し出す垂直ラインが途切れる場合には、１ピッチ分の傾
きであり、ストライプ状のパターンの両端部の夫々２本
を映し出す垂直ラインが途切れる場合には、２ピッチ分
の傾きである。 CCD撮像素子２には、第４図に示すように、複数のス
トライプ状のパターンが映し出される。そして、映し出
された夫々のストライプ状のパターンの両端の垂直ライ
ンは、コード板１の動きに応じて途切れている。この途
切れた垂直ラインのどれを用いてもコード板１の動きを
求めることはできる。精精度の位置データを求める場
合、途切れた垂直ライン１の１つからコード板１の精精
度の位置データを求めるようにしても良いし、複数の途
切れた垂直ラインから夫々精精度の位置データを求め、
多数決や平均値から精精度の動きを求めるようにしても
良い。複数の途切れ垂直ラインから精精度の位置データ
を求めるようにしても良い。 第７図は、マイクロプロセッサ８の動作を機能ブロッ
クで示したものである。 第７図において、RAM7に蓄えられたCCD撮像素子２の
撮像データのうち、左端の垂直ラインVl1のグレイ符号
のパターン領域４のデータがグレイコード検出部11で検
出され、左端の垂直ラインVl1のグレイ符号がグレイコ
ード解読部12に送られる。グレイコード解読部12でグレ
イコードが解読され、粗精度の位置データが得られる。
この粗精度の位置データが位置演算及び結果出力部13に
送られる。 RAM7に蓄えられたCCD撮像素子２の撮像データのう
ち、最も左にあり完全に映し出されるストライプ状のパ
ターンの左端の垂直ラインVl2が左端Ｈアドレス検出部1
4で検出され、その水平アドレスが位置演算部15に送ら
れる。位置演算部15でピッチ精度までの位置データが得
られる。この位置データが位置演算及び結果出力部13に
送られる。 RAM7に蓄えられたCCD撮像素子２の撮像データのう
ち、途切れた垂直ラインが、途切れたＶライン検出部16
で検出され、その長さがＶライン測定部17で計測され
る。この長さから位置演算部18でピッチ精度内の位置デ
ータが求められ、この位置データが位置演算及び結果出
力部13に送られる。 位置演算及び結果出力部13には、必要精度発生部19か
ら必要とされる精度が与えられる。この必要とされる精
度に応じて、グレイコード解読部12、位置演算部15、位
置演算部18からの位置データが加算される。 なお、コード板１のパターンを映し出す撮像素子とし
ては、MOS型撮像素子を用いることにしても良い。 この発明は、ロータリーエンコーダにも同様に適用す
ることができる。 〔発明の効果〕 この発明に依れば、コード板にグレイ符号のパターン
と共に、ストライプ状のパターンが形成され、これらの
パターンがCCD撮像素子により検出される。CCD撮像素子
には、複数の絵素が高い精度で配列されている。このCC
D撮像素子により映し出されたストライプ状のパターン
のデータを用いることにより、非常に高い精度で位置情
報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はこ
の発明の一実施例におけるコード板の説明に用いる平面
図、第３図はこの発明の一実施例における撮像素子の配
置の説明に用いる平面図、第４図はこの発明の一実施例
における撮像画面の説明に用いる略線図、第５図及び第
６図はこの発明の一実施例の説明に用いる略線図、第７
図はこの発明の一実施例の説明に用いる機能ブロック
図、第８図は従来のエンコーダの一例の斜視図、第９図
は従来のエンコーダの他の例の斜視図である。 図面における主要な符号の説明 1:コード板、2:CCD撮像素子、4:グレイ符号のパターン
領域、5:ストライプ状のパターン領域。
の発明の一実施例におけるコード板の説明に用いる平面
図、第３図はこの発明の一実施例における撮像素子の配
置の説明に用いる平面図、第４図はこの発明の一実施例
における撮像画面の説明に用いる略線図、第５図及び第
６図はこの発明の一実施例の説明に用いる略線図、第７
図はこの発明の一実施例の説明に用いる機能ブロック
図、第８図は従来のエンコーダの一例の斜視図、第９図
は従来のエンコーダの他の例の斜視図である。 図面における主要な符号の説明 1:コード板、2:CCD撮像素子、4:グレイ符号のパターン
領域、5:ストライプ状のパターン領域。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．数値パターンが形成されると共にストライプ状パタ
ーンが形成されたコード板と、 上記コード板を読み取るための、上記ストライプ状パタ
ーンのピッチよりも小なるピッチで複数の画素が二次元
配列された撮像素子と、 上記撮像素子によって読み取られた上記数値パターンに
基づいて第１の位置情報を算出する第１の演算部と、 上記撮像素子を、上記コード板におけるストライプ状パ
ターンの長手方向と、上記撮像素子における上記長手方
向に対応する画素の配列方向とが相対的に角度を有する
ように取り付け、上記角度を有して取り付けることによ
り、上記撮像素子によって読み取られた上記ストライプ
状パターンの端辺部に上記ストライプ状パターンの長手
方向の長さに達しない途切れたラインを生じさせ、 上記途切れたラインの長さを測定する測定部と、 上記測定部により測定された上記途切れた長さと、上記
撮像素子の画素間の距離と、上記撮像素子の取付け角度
とから、上記第１の位置情報より精細な第２の位置情報
を算出する第２の演算部と、 上記第１の演算部で得られた第１の位置情報と、上記第
２の演算部で得られた第２の位置情報とから、上記コー
ド板の位置情報を算出する第３の演算部と を具備したことを特徴とする位置読み取りエンコーダ。 ２．位置読み取りエンコーダにおける位置読み取り方法
において、 コード板に数値パターンを形成させると共にストライプ
状パターンを形成しておき、 上記ストライプ状パターンよりも小なるピッチで複数の
画素が二次元配列された撮像素子を、上記コード板にお
けるストライプ状パターンの長手方向と、上記撮像素子
における上記長手方向に対応する画素の配列方向とが相
対的に角度を有するように取り付け、コード板を上記撮
像素子で読み取り、 上記角度を有して取り付けることにより、上記撮像素子
によって読み取られた上記ストライプ状パターンの端辺
部に上記ストライプ状パターンの長手方向の長さに達し
ない途切れたラインを生じさせ、 上記撮像素子によって読み取られた上記数値パターンに
基づいて第１の位置情報を算出し、 上記途切れたラインの長さを測定し、測定された上記途
切れた長さと、上記撮像素子の画素間の距離と、上記撮
像素子の取付け角度とから、上記第１の位置情報より精
細な第２の位置情報を算出し、 上記第１の位置情報と、上記第２の位置情報とから、上
記コード板の位置情報を算出する ことを特徴とする位置読み取り方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62019826A JP2712163B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 位置読み取りエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62019826A JP2712163B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 位置読み取りエンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187118A JPS63187118A (ja) | 1988-08-02 |
| JP2712163B2 true JP2712163B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=12010102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62019826A Expired - Lifetime JP2712163B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 位置読み取りエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712163B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4603121B2 (ja) * | 2000-02-14 | 2010-12-22 | 大河内 禎一 | 光学式スケール装置及び光学式ロータリースケール装置 |
| JP6838278B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2021-03-03 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| JP6809245B2 (ja) | 2017-01-20 | 2021-01-06 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| JP6878908B2 (ja) | 2017-01-23 | 2021-06-02 | セイコーエプソン株式会社 | エンコーダー、ロボットおよびプリンター |
| JP2018185251A (ja) | 2017-04-27 | 2018-11-22 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットおよびプリンター |
| JP2019066213A (ja) | 2017-09-29 | 2019-04-25 | セイコーエプソン株式会社 | エンコーダー、ロボットおよびプリンター |
| CN113984094B (zh) * | 2021-09-08 | 2024-01-09 | 广州南方卫星导航仪器有限公司 | 一种绝对值编码器的解码方法、设备、介质及产品 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS576993A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-13 | Tokyo Optical | Absolute encoder |
| US4572952A (en) * | 1982-07-28 | 1986-02-25 | Adrian March Research Ltd. | Position sensor with moire interpolation |
| JPS62112013A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-23 | Sanyo Denki Co Ltd | 光電式変位検出装置 |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62019826A patent/JP2712163B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63187118A (ja) | 1988-08-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |