JP3327719B2 - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JP3327719B2
JP3327719B2 JP02970895A JP2970895A JP3327719B2 JP 3327719 B2 JP3327719 B2 JP 3327719B2 JP 02970895 A JP02970895 A JP 02970895A JP 2970895 A JP2970895 A JP 2970895A JP 3327719 B2 JP3327719 B2 JP 3327719B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、輸送路上の移動体例え
ばエレベータのカプセル等の位置検出や、自走ロボット
等の位置決めに適用される位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の位置検出装置には以下の
ようなものがある。図3は、従来の位置検出装置の構成
を示す図である。反射応答型検出センサ11、11は、
レーザ等の光を測定対象に投射し、その光が前記測定対
象から反射してくる量によって、ON/OFFするパル
ス信号を出力するものである。測定対象である移動体に
は光をよく反射する白色と光をほとんど反射しない黒色
とが交互に連続する縞をなす二列のマーク121、12
2が付けられている。前記移動体が前記縞の連続してい
る方向(図3では左右方向)に移動すると、その移動量
に応じて反射応答型検出センサ11はON/OFFする
パルス列の信号を出力する。なお図3では、前記移動体
が左右どちらに移動しているのかその移動方向を特定す
るため、位相が90°異なるA,B相の2種類のマーク
121、122を付け、2つの検出センサ11、11で
検出を行なっている。
【0003】パルス信号カウント装置13は反射応答型
検出センサ11、11で検出されたA,B相のパルス信
号A、Bより、前記移動体の移動量を示すパルス数をカ
ウントする。移動方向については、A相とB相の信号の
出力の差より検出される。例えば、A相がB相より位相
が進んでいれば+方向、位相が遅れていれば−方向と識
別できる。このパルス信号カウント装置13によってカ
ウントされたパルス数は、位置データ換算装置14で前
記パルス数に応じた距離に換算され、その結果が検出位
置表示装置15に表示される。位置データ換算装置14
でのパルス数の距離への換算は、測定対象である移動体
に付けたマーク121、122の白黒の縞間隔に基づき
決定される。例えば、白が0.5mm、黒が0.5mm
の場合、一周期は1.0mmとなり、1パルスあたり
1.0mmとなる。したがって、位置検出の分解能は、
測定対象である移動体に付けるマーク121、122の
白黒の縞間隔によって決定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
位置検出装置にて位置分解能を上げるためには、測定対
象に付ける白黒の縞のマークの間隔を小さくする必要が
ある。しかし、小さな間隔のマークを精度良く測定対象
に付けることは、測定対象である移動体の移動範囲が長
い場合などには、製作上非常に困難であり限界が生じて
いる。また付けたマークの全領域にわたって、マークの
寸法精度を保つことも極めて困難である。
【0005】さらに、マークの間隔が短くなることでパ
ルス信号の間隔が短くなるため、測定対象の移動速度が
速い場合、検出用センサに高い応答性が必要であり、ミ
スカウント等により位置を正確にカウントすることがで
きない。よって、より高精度化するために、微細なマー
クの製作、取付け技術、および高速な応答性を有する検
出用センサやパルス信号カウント装置などの必要性が生
じたが、これらを実現化することは技術面、費用面とも
に現実的でない。このため、より現実的で簡易な位置検
出装置が要求されている。
【0006】本発明の目的は、細密なパターンのマーク
を用いることなく、位置検出のためのマークの取付けが
簡易にでき、高精度な絶対位置検出が可能な位置検出装
置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の位置検出装置は以下の如く構
成されている (1 )本発明の位置検出装置は、測定対象である移動体
に取り付けられ該移動体の移動方向に対する垂直方向の
幅が前記移動方向に沿ってなだらかに変化する形状をな
す第1のマークと、この第1のマークの両端に取り付け
られ、前記移動方向に直線状をなす一組の第2のマーク
と、前記移動体における前記垂直方向の1ラインに光を
投射し、その反射量データを検出するラインカメラと、
このラインカメラにて検出された前記反射量データより
前記1ラインにおいて前記第1のマークが占める領域を
検出する第1の検出手段と、前記ラインカメラにて検出
された前記反射量データより前記1ラインにおいて前記
第2のマークの位置を検出する第2の検出手段と、前記
第1の検出手段にて検出された前記第1のマークが占め
る領域と前記第2の検出手段にて検出された前記第2の
マークの位置とに基づき、前記移動体の位置または移動
量を算定する算定手段とから構成されている。 ()本発明の位置検出装置は、測定対象である固定体
に取り付けられ、該固定体を測定する手段の移動方向に
対する垂直方向の幅が前記移動方向に沿ってなだらかに
変化する形状をなすマークと、前記固定体における前記
垂直方向の1ラインに光を投射し、その反射量データを
検出するラインカメラと、このラインカメラにて検出さ
れた前記反射量データより前記1ラインにおいて前記マ
ークが占める領域を検出する検出手段と、この検出手段
にて検出された前記マークが占める領域に基づき、前記
固定体における位置を算定する算定手段とから構成され
ている。 ()本発明の位置検出装置は、測定対象である固定体
に取り付けられ、該固定体を測定する手段の移動方向に
対する垂直方向の幅が前記移動方向に沿ってなだらかに
変化する形状をなす第1のマークと、前記固定体の前記
第1のマークの両端に取り付けられ、前記移動方向に直
線状をなす一組の第2のマークと、前記固定体における
前記垂直方向の1ラインに光を投射し、その反射量デー
タを検出するラインカメラと、このラインカメラにて検
出された前記反射量データより前記1ラインにおいて前
記第1のマークが占める領域を検出する第1の検出手段
と、前記ラインカメラにて検出された前記反射量データ
より前記1ラインにおいて前記第2のマークの位置を検
出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段にて検出
された前記第1のマークが占める領域と前記第2の検出
手段にて検出された前記第2のマークの位置とに基づ
き、前記固定体における位置を算定する算定手段とから
構成されている。 ()本発明の位置検出装置は、上記(1)に記載の装
置であって、かつ前記算定手段にて算定された移動体の
位置または移動量を表示する表示手段を備えている。 (5)本発明の位置検出装置は、上記()()に記
載の装置であって、かつ前記算定手段にて算定された固
定体における位置を表示する表示手段を備えている。
【0008】
【作用】上記手段(1)〜()を講じた結果、次のよ
うな作用が生じる。 (1)本発明の位置検出装置においては、測定対象であ
る移動体に取り付けるマークを移動方向に対する垂直方
向の幅がなだらかに変化する形状をなすようにしたの
で、細密なパターンのマークを用いることなく、マーク
を容易にかつ取り付けに関して高い精度を要求されるこ
となく取り付けることが可能となる。また、前記マーク
の検出を前記移動方向に対する垂直方向の幅に対応させ
るようにしたので、検出の際情報量を多くし分解能を容
易に高くすることが可能となるとともに、ラインカメラ
はパルスカウントと異なり一種の絶対量の検出を行なう
ため、ミスカウント等による誤差が生じなくなる。さら
に、前記移動方向に対する前記マークの前記垂直方向の
幅の変化の度合に基づき、前記マークの位置、移動量す
なわち前記移動体の位置、移動量が算定できる。 (2)本発明の位置検出装置においては、上記(1)と
同様の作用を奏するとともに、移動体の移動方向に対す
る垂直方向の幅がなだらかに変化する形状の第1のマー
クが占める領域を第1の検出手段で検出し、前記第1の
マークの両端に取り付けられ、前記移動方向に直線状を
なす一組の第2のマークの位置を第2の検出手段で検出
するようにしたので、これらの検出結果を基に、前記第
2のマーク間と前記第1のマークの幅との割合を検出す
ることにより、前記移動体とラインカメラとの間の距離
が変動しても、前記第2のマーク間と前記第1のマーク
の幅との割合が一定であるため、前記変動により生じる
位置検出に関わる誤差等への影響を取り除くことができ
る。 (3)本発明の位置検出装置においては、上記(1)と
同様の作用を移動体でなく固定体に対して奏することが
できる。 (4)本発明の位置検出装置においては、上記(2)と
同様の作用を移動体でなく固定体に対して奏することが
できる。 (5)本発明の位置検出装置においては、算定された移
動体の位置または移動量を表示するようにしたので、そ
れらのデータを認識、参照し活用することができる。 (6)本発明の位置検出装置においては、算定された固
定体の位置を表示するようにしたので、そのデータを認
識、参照し活用することができる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に係る位置検出装
置の構成を示す図である。図1において1はラインカメ
ラであり、このラインカメラ1は上述したと同様の反射
応答型検出センサからなり、ライン状をなしている。ラ
インカメラ1の測定対象である移動体2には、その移動
方向に対する垂直方向の幅が前記移動方向になだらかに
変化するメインマーク3と、このメインマーク3の両端
に前記移動方向と平行となるようなライン状の二本の両
端マーク4、4とが取り付けられている。ラインカメラ
1は移動体2が前記移動方向に移動する際に、前記移動
方向に対し垂直方向である両端マ−ク4−メインマーク
3−両端マーク4からなる1ラインの検出を行なう。
【0010】またラインカメラ1には、両端マーク検出
手段5とメインマーク検出装置6とが接続されている。
両端マーク検出手段5とメインマーク検出装置6とには
マーク幅検出装置7を介して位置データ換算装置8が接
続されおり、この位置データ換算装置8には検出位置表
示装置9が接続されている。
【0011】図2の(a)は、移動体2に取り付けられ
たメインマーク3および両端マーク4、4とラインカメ
ラ1によって検出が行なわれる検出範囲10とを示して
いるとともに、ラインカメラ1から両端マーク検出装置
5およびメインマーク検出装置6に出力される検出範囲
10での検出信号を反転した信号S1を示している。図
2の(a)に示すように、ラインカメラ1からの信号S
1では、ラインカメラ1の検出範囲10においてマーク
3、4(無反射光)と背景の色(反射光)とで差が生じ
ており、メインマーク3と両端マーク4、4とに対応し
た信号となっている。ここで、メインマーク3に係る信
号S1での幅は、測定対象である移動体2の移動に応
じ、メインマーク3とラインカメラ1との検出範囲の相
対位置関係により一意的に求まる。
【0012】両端マーク検出装置5はラインカメラ1の
信号S1より、メインマーク3の両サイドの両端マーク
4、4の位置を検出する。またメインマーク検出装置6
は、ラインカメラ1の信号S1より、メインマーク3の
領域即ちメインマーク3の位置と幅を検出する。
【0013】そしてマーク幅検出装置7において、両端
マーク4、4の位置信号S2とメインマーク3の領域信
号S3とより、両端マーク4、4の間にあるメインマー
ク3の領域の幅と、両端マーク4、4の一方からメイン
マーク3の領域までの幅を、両端マーク4、4間の距離
に対する割合で求める。これは、両端マーク4、4間の
距離に対するメインマーク3の割合とすることで、ライ
ンカメラ1と移動体2との距離変化による見かけのメイ
ンマーク3の幅の変化を除去し、移動体2の移動に対す
るメインマーク3の幅の変化を検出するためである。な
お、ラインカメラ1と移動体2との距離が一定の条件で
あれば、両端マーク4、4および両端マーク検出装置5
を無くし、メインマーク検出装置6によるメインマーク
3の領域信号S3のみで、マーク幅を検出する構成とす
ることも可能である。
【0014】位置データ換算装置8では、マーク幅検出
装置7で得られたメインマーク3の領域の幅と両端マー
ク4、4の一方からメインマーク3の領域までの幅とに
基づき、移動体2に付けた両端マーク4、4及びメイン
マーク3の幾何学形状より、固定されたラインカメラ1
の検出した検出範囲10が、メインマーク3のどの部分
の位置かを算出し、位置データとして換算する。換算さ
れた位置データは、検出位置表示装置9によって表示さ
れる。
【0015】本実施例はメインマーク3が一つの場合で
あるが、移動体2の移動量が長くなる場合には、測定対
象2に同様のメインマーク3を移動方向に複数付けるこ
とにより対応できる。
【0016】図2の(b)は、移動体2に複数のメイン
マーク3を付けた場合の、測定対象の移動量に対するメ
インマーク3の幅を示す図である。図2の(b)に示す
ように、一つのメインマーク3によって検出されるマー
ク幅の信号のパターンが繰返され、そのパターンを位置
データ換算装置8内でカウントすることにより、移動量
が長くなった場合でも移動体の位置検出に対応可能であ
る。
【0017】また、上述したようなラインカメラ1およ
び位置検出系各装置5〜9を固定とし測定対象2が移動
する場合だけなく、ラインカメラ1および位置検出系各
装置5〜9が移動し、測定対象2が自身に取付けられて
いるマーク3、4と共に固定されている場合でも、動作
手順は上述したと同様であり適用可能である。さらに測
定対象2につけるメインマーク3は、移動方向の位置に
対し一定の関係で対応するパターンであれば、三角マー
ク・正弦波のマーク等でも適用できる。また、位置検出
における分解能を高めるためには、ラインカメラ1の分
解能を高くすれば良く、凸レンズを用いマークの見掛け
大きさを拡大する等の手段により、容易に実現可能であ
る。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、移動する測定対象の位
置を非接触で検出することができ、位置検出のために、
細密なパターンのマークが不要となり、かつ位置検出の
ためのマークの取付けが簡易にでき、パルスカウントに
よるものでなく、絶対位置での位置検出が可能であり、
さらに位置分解能を簡易に上げることが可能な位置検出
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る位置検出装置の構成を
示す図。
【図2】本発明の一実施例に係る図であり、(a)は移
動体に取り付けられたメインマークおよび両端マークと
ラインカメラによって検出が行なわれる検出範囲とを示
し、かつ前記ラインカメラから出力される信号を示す
図、(b)は複数のメインマークを付けた場合の測定対
象の移動量に対するメインマークの幅を示す図。
【図3】従来の位置検出装置の構成を示す図。
【符号の説明】
1…ラインカメラ 2…移動体(被測定
対象) 3…メインマーク 4…両端マーク 5…両端マーク検出装置 6…メインマーク検
出装置 7…マーク幅検出装置 8…位置データ換算
装置 9…検出位置表示装置 10…ラインカメラ検
出範囲 11…反射応答型検出センサ 121、122…被測定対象につけるマーク(A相,B
相) 13…パルス信号カウント装置 14…位置データ換
算装置 15…検出位置表示装置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 G01D 5/26

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象である移動体に取り付けられ、該
    移動体の移動方向に対する垂直方向の幅が前記移動方向
    に沿ってなだらかに変化する形状をなす第1のマーク
    と、 この第1のマークの両端に取り付けられ、前記移動方向
    に直線状をなす一組の第2のマークと、 前記移動体における前記垂直方向の1ラインに光を投射
    し、その反射量データを検出するラインカメラと、 このラインカメラにて検出された前記反射量データより
    前記1ラインにおいて前記第1のマークが占める領域を
    検出する第1の検出手段と、 前記ラインカメラにて検出された前記反射量データより
    前記1ラインにおいて前記第2のマークの位置を検出す
    る第2の検出手段と、 前記第1の検出手段にて検出された前記第1のマークが
    占める領域と前記第2の検出手段にて検出された前記第
    2のマークの位置とに基づき、前記移動体の位置または
    移動量を算定する算定手段と、 を具備したことを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項2】測定対象である固定体に取り付けられ、該
    固定体を測定する手段の移動方向に対する垂直方向の幅
    が前記移動方向に沿ってなだらかに変化する形状をなす
    マークと、 前記固定体における前記垂直方向の1ラインに光を投射
    し、その反射量データを検出するラインカメラと、 このラインカメラにて検出された前記反射量データより
    前記1ラインにおいて前記マークが占める領域を検出す
    る検出手段と、 この検出手段にて検出された前記マークが占める領域に
    基づき、前記固定体における位置を算定する算定手段
    と、 を具備したことを特徴とする位置検出装置。
  3. 【請求項3】測定対象である固定体に取り付けられ、該
    固定体を測定する手段の移動方向に対する垂直方向の幅
    が前記移動方向に沿ってなだらかに変化する形状をなす
    第1のマークと、 前記固定体の前記第1のマークの両端に取り付けられ、
    前記移動方向に直線状をなす一組の第2のマークと、 前記固定体における前記垂直方向の1ラインに光を投射
    し、その反射量データを検出するラインカメラと、 このラインカメラにて検出された前記反射量データより
    前記1ラインにおいて前記第1のマークが占める領域を
    検出する第1の検出手段と、 前記ラインカメラにて検出された前記反射量データより
    前記1ラインにおいて前記第2のマークの位置を検出す
    る第2の検出手段と、 前記第1の検出手段にて検出された前記第1のマークが
    占める領域と前記第2の検出手段にて検出された前記第
    2のマークの位置とに基づき、前記固定体における位置
    を算定する算定手段と、を具備したことを特徴とする位
    置検出装置。
  4. 【請求項4】算定手段にて算定された移動体の位置また
    は移動量を表示する表示手段を備えたことを特徴とする
    請求項に記載の位置検出装置。
  5. 【請求項5】算定手段にて算定された固定体における位
    置を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項
    またはに記載の位置検出装置。
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