JP3297306B2 - Position detection device - Google Patents
Position detection deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はエレベータ等の移動
体に適用され、移動量を検知するための位置検出装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device which is applied to a moving body such as an elevator and detects a moving amount.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は従来の位置検出装置に用いられる
エンコーダパターンの図、図６は従来の位置検出装置の
全体の構成図、図７は従来の他の形式の位置検出装置の
構成図である。これらの図において１は移動物体で、光
センサ３，４と光源７が設けられている。２２はエンコ
ーダパターンであり、壁等に固定され白黒の縞、即ち、
明部１１と暗部１２とを備えている。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a diagram showing an encoder pattern used in a conventional position detecting device, FIG. 6 is a diagram showing the entire structure of a conventional position detecting device, and FIG. 7 is a diagram showing the structure of another conventional type of position detecting device. It is. In these figures, reference numeral 1 denotes a moving object, on which optical sensors 3, 4 and a light source 7 are provided. Reference numeral 22 denotes an encoder pattern, which is fixed to a wall or the like and has black and white stripes, that is,
A light portion 11 and a dark portion 12 are provided.
【０００３】これらの図に示すように移動物体１の移動
量を検知する方法として、エンコーダパターン２２の白
黒或いは明暗の変化を数えることによりその変化量から
移動量を検知する方法がある。この方法では、白黒或い
は明，暗部１１，１２の縞を有するエンコーダパターン
２２を用意する必要が有る。As shown in these figures, as a method of detecting the moving amount of the moving object 1, there is a method of counting the change of the encoder pattern 22 between black and white or light and dark, and detecting the moving amount from the change amount. In this method, it is necessary to prepare an encoder pattern 22 having black and white or stripes of bright and dark portions 11 and 12.
【０００４】このエンコーダパターン２２の白黒或い
は、明暗を検出するために、エンコーダパターン２２に
対して光源７より投射光５をあてる。その時、エンコー
ダパターン２２の明部１１では光が反射し、暗部１２で
は光が反射しないことを利用し、その反射光６の変化を
光センサ３，４により捕らえ、光が反射してくる部分は
電圧が高く、光の反射が無い部分では電圧が低いといっ
た電気信号に変換され、さらに電気信号の高低変化を図
２の波形整形回路８により、例えば電圧が高いときを
１、低いときを０、となる様にデジタル信号とすること
によって、例えば１の時はカウンタ９でカウントし、０
の時はカウントしないといったことをカウンタ回路で行
い、その値により物体の移動量を検知するものである。In order to detect black and white or light and dark of the encoder pattern 22, the projection light 5 from the light source 7 is applied to the encoder pattern 22. At that time, utilizing the fact that light is reflected in the bright portion 11 and light is not reflected in the dark portion 12 of the encoder pattern 22, the change in the reflected light 6 is captured by the optical sensors 3 and 4, and the portion where the light is reflected is The voltage is high, and the portion where there is no light reflection is converted into an electric signal such that the voltage is low. Further, the change in the electric signal is changed by the waveform shaping circuit 8 of FIG. By using a digital signal so as to obtain, for example, when it is 1, it is counted by the counter 9 and 0
In the case of, the counter circuit does not count, and the amount of movement of the object is detected based on the value.
【０００５】物体が移動する方向を知るためには、エン
コーダパターン２２の検出出力の位相差を９０°とする
必要が有り、図５に示すようにエンコーダパターンの明
部１１と暗部１２の位相差が９０°となるように取付け
たり、図６に示すように光センサ３，４の出力が９０°
の位相差を持つようにエンコーダパターン２２を取付け
るといった方法が取られる。In order to know the direction in which the object moves, the phase difference of the detection output of the encoder pattern 22 needs to be 90 °. As shown in FIG. Is 90 °, or the outputs of the optical sensors 3 and 4 are 90 ° as shown in FIG.
The encoder pattern 22 is attached so as to have a phase difference of
【０００６】光センサの出力には２種類が考えられる。
２つの光センサのうち、一方を３、他方を４とすると
き、どちらの光センサの出力が先にでるかにより、移動
方向を知ることができる。例えば、光センサ３が先に出
力される場合のカウンタをカウントアップとし、４が先
に検出される場合のカウンタをカウントダウンとするこ
とにより、物体が移動した方向と場所を捕らえることが
できる。以上のような方法で、物体の移動量を検出して
いた。There are two types of outputs of the optical sensor.
Assuming that one of the two optical sensors is 3 and the other is 4, the moving direction can be known depending on which optical sensor outputs first. For example, by counting up the counter when the optical sensor 3 outputs first, and counting down the counter when 4 is detected first, it is possible to capture the direction and location in which the object has moved. The moving amount of the object is detected by the above method.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】白黒等の明暗のエンコ
ーダパターン２２において、エンコーダパターン２２の
明部１１と暗部１２の幅の比を図８（ａ）のようにａ：
ｂとする。ここで、従来の問題点として、ａ＝ｂの場
合、センサの反応遅れ等により、図８の（ｂ）に示すよ
うに検出レベルＬが設定されているとき、検出信号波形
の波形整形後、（ｃ）に示すように幅ｃ＜ｄとなる場合
がある。In the light and dark encoder pattern 22 such as black and white or the like, the width ratio between the light portion 11 and the dark portion 12 of the encoder pattern 22 is set as follows:
b. Here, as a conventional problem, when a = b, when the detection level L is set as shown in FIG. 8B due to a reaction delay of the sensor, etc., after the detection signal waveform is shaped, In some cases, the width c <d as shown in FIG.
【０００８】さらに、移動物体１のスピードがあまりに
早いと、ついにはｃが消滅し、カウントされないといっ
た問題があった。そこで、移動物体の速度を抑えるか、
エンコーダパターンの幅を大きくとるといったことが必
要であった。Further, if the speed of the moving object 1 is too high, there is a problem that c eventually disappears and is not counted. Therefore, reduce the speed of the moving object,
It was necessary to increase the width of the encoder pattern.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、明部と暗部の縞を交互に直線状に配置
し、その前面を通過する移動体の移動速度に応じてその
直線方向を高速域、中速域、低速域に区分した速度域を
設け、各速度域においては、前記明部の幅ａと暗部の幅
ｂの比を前記高速域ではａ：ｂ＝２：１，中速域では
ａ：ｂ＝３：２，低速域ではａ：ｂ＝１：１として段階
的に定め、かつ、ａ／（各速度域の速度）で求めた通過
時間が一定となるような明部の幅ａを設定して配置した
エンコーダパターンと；前記移動体に取り付けられ、前
記エンコーダパターンの明，暗部を読みとる光センサ
と；同光センサの信号をカウントし、波形整形して検出
する検出部とを具備してなることを特徴とする位置検出
装置を提供する。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, bright and dark stripes are alternately arranged in a straight line, and the stripes are arranged in accordance with the moving speed of a moving body passing the front surface thereof. high-speed range the linear direction, mid-speed range, provided with a speed range that is divided into the low speed range, in each speed range, the width a and the dark of the width of the bright portion
The ratio of b is a: b = 2: 1 in the high speed range, and
a: b = 3: 2, a: b = 1: 1 in the low speed range
Passage determined by a / (speed of each speed range)
An encoder pattern arranged to set the width a of the bright portion so that the time is constant ; an optical sensor attached to the moving body and reading the bright and dark portions of the encoder pattern; And a detecting unit for shaping and detecting the waveform.
【００１０】本発明は、このような手段により、移動体
が通常その位置を通過する移動速度に応じて、白黒等の
明，暗部を有するエンコーダパターン２２の明部と暗部
の幅の比（ａ：ｂ）を段階的に変更したエンコーダパタ
ーンに対し、移動体に取り付けた光センサでこの明暗の
パターンを読みとり、その信号を検出部のカウンタによ
ってカウントし、カウントした信号を波形整形して検出
し、そのカウントにより移動量を検出する。移動体の移
動方向は例えば、光センサを２個配置し、どちらかの光
センサからの出力を先に検出するかにより知ることがで
きる。According to the present invention, the ratio of the width (a) of the width of the bright portion to the dark portion of the encoder pattern 22 having light and dark portions such as black and white is determined by such means in accordance with the moving speed at which the moving body normally passes through the position. : B) With respect to the encoder pattern obtained by changing stepwise, the light / dark pattern is read by an optical sensor attached to the moving body, the signal is counted by a counter of a detection unit, and the counted signal is detected by waveform shaping. The movement amount is detected based on the count. The moving direction of the moving body can be known, for example, by arranging two optical sensors and detecting the output from one of the optical sensors first.
【００１１】従来の方法では図８に示すように、１：１
の白黒あるいは明暗のエンコーダパターン２が、センサ
の反応遅れ等により移動物体１のスピードによってカウ
ントされないことも起こるが、本発明のエンコーダパタ
ーンでは、移動体のスピードに応じて、明暗部のパター
ン比を段階的に変えることによって、明部からの反射光
による信号の検出を確実にすると共に、実際にセンサに
よって検出された後、波形整形回路による出力信号のデ
ューティー比をほぼ５０％とすることができる。実際に
は、移動体のスピードは連続的に変化するのに対して、
エンコーダパターンは段階的（不連続）に変化する。そ
こで、エンコーダパターンの変化の段階をできるだけ増
やして、この不連続性を影響のない範囲に抑えることが
好ましい。In the conventional method, as shown in FIG.
The black-and-white or bright / dark encoder pattern 2 may not be counted depending on the speed of the moving object 1 due to a sensor response delay or the like. By changing stepwise, the detection of the signal by the reflected light from the bright portion can be ensured, and the duty ratio of the output signal by the waveform shaping circuit after it is actually detected by the sensor can be made approximately 50%. . In practice, the speed of the moving object changes continuously,
The encoder pattern changes stepwise (discontinuously). Therefore, it is preferable to increase the number of stages of the change of the encoder pattern as much as possible to suppress the discontinuity within a range where no influence is exerted.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の
実施の一形態に係る位置検出装置の全体の構成図であ
る。図１において、１は移動物体、２はエンコーダパタ
ーン、３，４は光センサ、７は光源であり、５は投射
光、６は反射光である。１１はエンコーダパターン２の
白黒の縞のうち、明部、１２は暗部であり、その幅をそ
れぞれａ，ｂとしている。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a position detection device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a moving object, 2 is an encoder pattern, 3 and 4 are optical sensors, 7 is a light source, 5 is projection light, and 6 is reflected light. Numeral 11 denotes a bright portion of the black and white stripes of the encoder pattern 2, and numeral 12 denotes a dark portion, the widths of which are a and b, respectively.
【００１３】図１に示すように、エンコーダパターン２
は白黒或いは明暗の縞である。また光源７は可視光やレ
ーザ光等を使用して光を放射する。さらに、エンコーダ
パターン２は壁などの固定側に取り付ける。各エンコー
ダパターン位置に対して移動物体１はおおよその移動速
度の範囲が限定された動作をする。[0013] As shown in FIG.
Are black and white or light and dark stripes. The light source 7 emits light using visible light, laser light, or the like. Further, the encoder pattern 2 is mounted on a fixed side such as a wall. The moving object 1 performs an operation in which the range of the approximate moving speed is limited for each encoder pattern position.
【００１４】エンコーダパターン２は移動物体１の移動
速度に合わせて、図示のように高速域，中速域，低速域
に区分し、高速域では明部１１の幅ａ，暗部１２の幅ｂ
の比をａ：ｂ＝２：１，中速域ではａ：ｂ＝３：２，低
速域ではａ：ｂ＝１：１として段階的に変化させ、スピ
ードによる信号検出の反応遅れによる影響が起きないよ
うに構成している。又、後述するように波形整形回路に
よる出力信号のデューティー比をほぼ５０％にすること
ができる。The encoder pattern 2 is divided into a high-speed area, a medium-speed area and a low-speed area according to the moving speed of the moving object 1 as shown in the figure.
The ratio is changed stepwise as a: b = 2: 1, a: b = 3: 2 in the medium speed range, and a: b = 1: 1 in the low speed range. It is configured not to happen. Further, as described later, the duty ratio of the output signal from the waveform shaping circuit can be set to approximately 50%.
【００１５】上記のように図１の例ではエンコーダパタ
ーン２の速度区分を３段階にしているが、実際の移動物
体１の速度は連続的に変化するので、この移動物体１の
速度に沿うようにパターン２の段階をできるだけ多くし
て不連続性の影響のないようにすることが好ましい。As described above, in the example of FIG. 1, the speed pattern of the encoder pattern 2 is divided into three stages. However, since the actual speed of the moving object 1 changes continuously, the speed is set so as to follow the speed of the moving object 1. It is preferable to increase the number of steps of pattern 2 as much as possible so as not to affect the discontinuity.
【００１６】図２は上記の実施の形態の位置検出装置の
回路構成図であり、この装置は光センサ３，４、波形整
形回路８、カウンタ９、値出力１０からなる。光センサ
３，４は移動物体中に取り付けるものとし、例えば光を
受けると電圧が高く、光を受けない時は電圧が低くなる
と言うものであり、これによって、エンコーダパターン
２を検出する。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the position detecting device according to the above embodiment. This device includes optical sensors 3 and 4, a waveform shaping circuit 8, a counter 9, and a value output 10. The optical sensors 3 and 4 are mounted in a moving object. For example, the voltage is high when light is received, and the voltage is low when light is not received. Thus, the encoder pattern 2 is detected.
【００１７】この信号を波形整形回路８により、例えば
電圧の高い時を１、電圧の低い時を０と言ったデジタル
信号とする。このデジタル信号をカウンタ９で読みとる
ことによって、移動物体１の位置を検出し、この位置を
値出力１０から出力する。This signal is converted by the waveform shaping circuit 8 into a digital signal such as 1 when the voltage is high and 0 when the voltage is low. By reading this digital signal with the counter 9, the position of the moving object 1 is detected, and this position is output from the value output 10.
【００１８】図３は本実施の形態の位置検出装置におけ
る移動物体１の速度とエンコーダパターン２の関係を示
す図である。図３に示すように、各エンコーダパターン
２上を移動物体１が通過する速度をｖX (x＝1,2,3 …)
、各エンコーダパターンの長さをａx 、移動物体１が
各パターン上を通過する時間をｔx とする。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the speed of the moving object 1 and the encoder pattern 2 in the position detecting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the speed at which the moving object 1 passes on each encoder pattern 2 is represented by v X (x = 1, 2, 3,...)
, The length of a x of the encoder pattern, the time for moving object 1 passes over each pattern and t x.
【００１９】仮に、ａx が一定であれば、通過時間ｔx
は各エンコーダパターン上での速度ｖX によって異な
り、これが、波形整形回路８でのデューティー比の差に
なる。そこで、予め、ａx ／ｖX ＝ｔx ＝一定となるよ
うなａx を設置すれば移動物体の移動速度によるデュー
ティー比の差をほとんど無くすことができる。さらに、
波形整形回路１でのデューティー比を５０％（ｃ＝ｄ）
となるようにａx を設定することも可能となる。If a x is constant, the transit time t x
It is depending on the speed v X on each encoder pattern, which becomes the difference between the duty ratio of the waveform shaping circuit 8. Therefore, in advance, it is possible to eliminate a x / v X = t x = little difference in duty ratio due to the moving speed of the moving object if installed certain to become such a x. further,
The duty ratio in the waveform shaping circuit 1 is 50% (c = d)
Setting the a x so that it is possible.
【００２０】図４は本実施の形態における位置検出装置
の光センサ信号出力を示した図である。光センサは検出
出力位相が９０°ずれるように取り付ける。つまり、光
センサ出力は（ａ），（ｂ）に示されるように２種類考
えられる。FIG. 4 is a diagram showing an optical sensor signal output of the position detecting device according to the present embodiment. The optical sensor is mounted so that the detection output phase is shifted by 90 °. That is, two types of optical sensor outputs are conceivable as shown in (a) and (b).
【００２１】２つのセンサの内、一方を光センサ３、も
う一方を光センサ４としたとき、どちらの光センサが先
に検出されるかによって移動方向を知ることができる。
例えば、図４の（ａ）の場合は光センサ３が先に出力さ
れているので、カウンタ９をカウントアップとし、図４
（ｂ）の場合は光センサ４が先に検出されているのでカ
ウントダウンとし、移動した方向と場所を捉えることが
可能となる。When one of the two sensors is the optical sensor 3 and the other is the optical sensor 4, the direction of movement can be known depending on which optical sensor is detected first.
For example, since in the case of FIG. 4 (a) is an optical sensor 3 is output first, the counter 9 and the count-up, 4
In the case of (b), since the optical sensor 4 is detected first, the countdown is performed, and it is possible to grasp the moving direction and location.
【００２２】本来高速で移動するべき領域で、移動物体
が低速で移動するといった場合、デューティー比を５０
％とすることはできないがエンコーダパターン２をカウ
ントミスすることはない。確実のため、このような非常
時には移動物体を低速で初期位置に戻し、カウンタ９を
クリアするものとする。In a case where a moving object moves at a low speed in an area that should move at a high speed, the duty ratio is set to 50.
%, But there is no possibility that the count of the encoder pattern 2 is missed. For certainty, in such an emergency, the moving object is returned to the initial position at a low speed and the counter 9 is cleared.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、明部と暗部とを交互に配置したエンコーダパターン
に段階的な速度域を設け、この速度域における明部と暗
部との幅の比を低速域から高速域になるに従って段階的
に変更し、この明部と暗部を読み取る光センサと、読み
とった信号を検出する検出部とを備えた構成を特徴とし
ているので、次のような効果を有する。As described above in detail, according to the present invention, an encoder pattern in which bright portions and dark portions are alternately arranged is provided with a stepwise speed range, and a bright portion and a dark portion in this speed range are provided. The width ratio is gradually changed from the low-speed region to the high-speed region, and the configuration is provided with an optical sensor that reads the bright and dark portions, and a detection portion that detects the read signal. It has such effects.
【００２４】従来の方法では、移動物体の速度が速くな
るとセンサの出力が明部（ｃ）＜暗部（ｄ）或いはｃ＝
０となることによって位置検出が不安定または誤差を含
むことがあった。しかし、本発明では、移動体の移動速
度に応じたエンコーダパターンを用いることから、波形
整形回路出力はほぼｃ＝ｄとすることが可能となり、カ
ウンタが確実にカウントできるようになる。これによっ
て位置検出誤差をなくすことが可能となる。In the conventional method, when the speed of the moving object increases, the output of the sensor becomes bright portion (c) <dark portion (d) or c =
When it becomes 0, the position detection may be unstable or may include an error. However, in the present invention, since the encoder pattern according to the moving speed of the moving body is used, the output of the waveform shaping circuit can be substantially set to c = d, and the counter can reliably count. This makes it possible to eliminate a position detection error.
【図１】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の全
体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a position detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の回
路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a circuit of the position detection device according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の各
位置における移動物体の速度とエンコーダパターンとの
関係を示す図で、（ａ）はパターンと速度及び時間を、
（ｂ）は波形整形回路の波形を示す。3A and 3B are diagrams illustrating a relationship between a speed of a moving object and an encoder pattern at each position of the position detection device according to the embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) shows the waveform of the waveform shaping circuit.
【図４】本発明の実施の一形態に係る位置検出装置の光
センサ信号出力の図で、（ａ），（ｂ）とで位置のずれ
た２種類の出力を示す。FIG. 4 is a diagram of an optical sensor signal output of the position detection device according to the embodiment of the present invention, showing two types of outputs whose positions are shifted between (a) and (b).
【図５】従来の位置検出装置のエンコーダパターンを示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing an encoder pattern of a conventional position detecting device.
【図６】従来の位置検出装置の一例の全体の構成図であ
る。FIG. 6 is an overall configuration diagram of an example of a conventional position detection device.
【図７】従来の位置検出装置の他の例を示す全体の構成
図である。FIG. 7 is an overall configuration diagram showing another example of a conventional position detection device.
【図８】従来のエンコーダパターンとセンサの反応遅れ
の影響を示す図で、（ａ）はエンコーダパターン、
（ｂ）は光センサの出力、（ｃ）は波形整形回路の出力
をそれぞれ示す。8A and 8B are diagrams showing the influence of a conventional encoder pattern and a reaction delay of a sensor, wherein FIG.
(B) shows the output of the optical sensor, and (c) shows the output of the waveform shaping circuit.
１ 移動物体 ２ エンコーダパターン ３ 光センサ ４ 光センサ ５ 投射光 ６ 反射光 ７ 光源 ８ 波形整形回路 ９ カウンタ １０ 値出力 １１ 明部 １２ 暗部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Moving object 2 Encoder pattern 3 Optical sensor 4 Optical sensor 5 Projection light 6 Reflection light 7 Light source 8 Waveform shaping circuit 9 Counter 10 Value output 11 Bright part 12 Dark part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−51020（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−14112（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−555（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−31127（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 G01D 5/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-51020 (JP, A) JP-A-56-14112 (JP, A) JP-A-2-555 (JP, A) 31127 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00 G01D 5/30
Claims (1)
し、その前面を通過する移動体の移動速度に応じてその
直線方向を高速域、中速域、低速域に区分した速度域を
設け、各速度域においては、前記明部の幅ａと暗部の幅
ｂの比を前記高速域ではａ：ｂ＝２：１，中速域では
ａ：ｂ＝３：２，低速域ではａ：ｂ＝１：１として段階
的に定め、かつ、ａ／（各速度域の速度）で求めた通過
時間が一定となるような明部の幅ａを設定して配置した
エンコーダパターンと；前記移動体に取り付けられ、前
記エンコーダパターンの明，暗部を読みとる光センサ
と；同光センサの信号をカウントし、波形整形して検出
する検出部とを具備してなることを特徴とする位置検出
装置。1. A speed in which bright and dark stripes are alternately arranged in a straight line, and the linear direction is divided into a high speed region, a medium speed region, and a low speed region according to the moving speed of a moving object passing through the front surface. Area, and in each speed area, the width a of the bright part and the width of the dark part
The ratio of b is a: b = 2: 1 in the high speed range, and
a: b = 3: 2, a: b = 1: 1 in the low speed range
Passage determined by a / (speed of each speed range)
An encoder pattern arranged to set the width a of the bright portion so that the time is constant ; an optical sensor attached to the moving body and reading bright and dark portions of the encoder pattern; and counting the signals of the optical sensor. A position detection device comprising: a detection unit for performing waveform shaping and detecting the waveform.
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