JP3460675B2 - 光エンコーダによる移動方向検出装置、光エンコーダによる移動方向検出方法。 - Google Patents

光エンコーダによる移動方向検出装置、光エンコーダによる移動方向検出方法。

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JP3460675B2
JP3460675B2 JP2000152764A JP2000152764A JP3460675B2 JP 3460675 B2 JP3460675 B2 JP 3460675B2 JP 2000152764 A JP2000152764 A JP 2000152764A JP 2000152764 A JP2000152764 A JP 2000152764A JP 3460675 B2 JP3460675 B2 JP 3460675B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアエンコー
ダ、あるいはロータリーエンコーダによって被観測物体
の位置及び速度等を検出する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】エンコーダにおいて被観測物体の移動方
向、すなわちリニアエンコーダにおける正方向及び負方
向、又は、ロータリーエンコーダにおける正転及び反転
は、エンコーダのA相及びB相の出力状態から判断され
る。以下、アパーチャ52上における位相を異にする位
置に設けられたスリットの透過光をフォトダイオード5
3(及び図示しないもう一方の位相用のフォトダイオー
ド)で受光するロータリーエンコーダ50を例にとって
説明する。
【0003】図4は、ロータリーエンコーダのA相及び
B相の出力とキャプスタン51の回転方向の関係を表し
たものである。今、キャプスタン51が正転方向に回転
している状態から始まって、A相の立ち上がりエッジA
1から立ち下がりエッジA4までは正転状態が続いてい
る。A相のエッジA4及びA5間でB相のエッジが検出
されていないことから、少なくともエッジA5が検出さ
れる以前にキャプスタン51は反転していることが知ら
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、キャプスタ
ンが正転から反転に転じるとき、若しくはその逆、又は
停止している状態から回転を開始するというようなとき
には、スムーズに目標方向に対する移動が行なわれず、
振動が発生することがある。もし、このような振動がア
パーチャ52やキャプスタン51のスリットエッジ付近
で起きると、本来は移動方向として検出されるべきでな
い方向の変化が、誤って検出されてしまうこともある。
エンコーダの出力にもとづく動作制御を行なうとき、こ
のような状態変化があった場合に、これを常に被観測物
体の移動と捉えることには以下のような問題がある。
【0005】精度の高い位置測定という観点からいえ
ば、エンコーダが検出する全てのエッジに反応して制御
を行なうことが好ましい。しかし、イベント駆動型プロ
グラミングが行なわれているような場合、上記のように
振動などが原因で起こる状態変化であっても、それがイ
ベントとして捉えられ、自動的になんらかの処理が開始
されてしまうことがある。そのため、多くの無駄な処理
に時間が費やされるとともにコンピュータの資源が占有
されてしまうことにもなりかねない。
【0006】一方、被観測物体が一方方向に移動してい
ることが前提となる移動制御、すなわち、移動、停止を
繰り返すような動作制御を行なうときには上記のような
細かな振動は、全て無視しても構わない場合がある。
【0007】そこで本発明は、エンコーダから出力され
る信号に対して、上記の観点から独自の評価を加えるこ
とにより、現実に則した結果の得られるような、エンコ
ーダによる移動方向の検出手段を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、被観測物体がいずれかの方向に移動し
ていると確定的に判断できる場合と、そのいずれでもな
い可能性がある非安定的状態とを区別して扱う。そのた
めに、本発明のエンコーダによる移動方向検出装置は、
正転及び反転状態の他に非安定状態を加えた3値による
状態制御を行なう。
【0009】すなわち、請求項1記載の移動方向検出装
置は、エンコーダの出力位相にもとづき、被観測物体の
移動方向を検出する移動方向検出装置において、正方
向、あるいは負方向への移動を表す信号をエンコーダか
ら得た場合に、当該移動を表す信号が一方向に所定回数
連続した場合に、初めて移動状態であるとの評価を行な
う評価手段を有することを特徴とする。
【0010】また、請求項2記載の移動方向検出装置
は、請求項1記載の移動方向検出装置において、正方
向、あるいは負方向への移動を表す信号をエンコーダか
ら得た場合に、前記評価手段が、当該移動を表す信号が
一方向に所定回数連続するまでは、いずれの方向に移動
しているものとも決せられないとして扱うことにより、
正方向への移動状態、負方向への移動状態、及び、その
いずれとも決せられない状態の3値の状態出力が可能に
構成された移動方向検出装置である。尚、請求項3記載
の移動制御装置は、請求項2記載の移動方向検出装置を
備える移動制御装置において、前記正方向への移動状態
とも負方向への移動状態とも決せられない状態値が前記
移動方向検出装置から出力された場合には、非安定状態
として、イベントを実行させないよう制御を行うことを
特徴とする。
【0011】上記の移動方向検出装置の具体的回路構成
は、例えば以下のようなものとなる。すなわち、請求項
記載の移動方向検出装置は、請求項1記載の移動方向
検出装置において、前記評価手段は、エンコーダが出力
する正負各方向への移動を表す信号数を計数する正負各
カウンタと、前記所定回数を記録した素子と、前記各カ
ウンタの値と前記素子に記録された値とを比較して、前
記カウンタの値が前記素子に記録された値と同一の値に
達したときに出力を行なう比較器と、該比較器の出力を
受けて状態を変化させる順序回路とからなることを特徴
とする。
【0012】さらに、請求項2記載の3値の状態出力が
可能に構成された移動方向検出装置の具体的回路構成
は、以下のようなものとなる。すなわち、請求項記載
の移動方向検出装置は、請求項記載の移動方向検出装
置の構成に加えて、前記比較器及び順序回路は、正方向
用と負方向用が各々設けられてあり、前記3値は、正方
向用順序回路の出力と、負方向用順序回路の出力との論
理に応じて決せられるよう構成されている。
【0013】上記課題を解決するための請求項記載の
被観測物体の移動方向を検出する方法は、エンコーダの
出力位相にもとづき、被観測物体の移動方向を検出する
方法において、正方向、あるいは負方向への移動を表す
信号をエンコーダから得た場合に、当該移動を表す信号
が一方向に所定回数連続した場合に、初めて当該方向へ
の移動状態としての扱うことを特徴とする。
【0014】また、上記請求項記載の被観測物体の移
動方向を検出する方法において、いずれかの方向に対し
て移動状態であるとして扱われる以前においては、いず
れの方向に移動しているとも決せられない状態として扱
うことができる。すなわち、請求項記載の移動方向を
検出する方法は、正方向、あるいは負方向への移動を表
す信号をエンコーダから得た場合に、当該移動を表す信
号が一方向に所定回数連続するまでは、いずれの方向に
移動しているとも決せられない第三の状態として扱うこ
とを特徴とする被観測物体の移動方向を検出する方法で
ある。
【0015】
【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について図
面を参照して説明する。
【0016】図1は、本発明における状態評価の概念を
説明するための図である。図1の上部は、従来の技術に
関して既に説明した図4におけると同様の入力がエンコ
ーダから得られた状態を表している。図1下部は、正転
状態、反転状態、及びそのどちらとも決することができ
ない状態としての非安定状態を表している。
【0017】実施形態においては、キャプスタンの反転
を表すA相のエッジA5が検出されても、直ちに反転状
態に転じたとは評価しない。反転方向を表す信号が所定
の回数(n回)連続してあったときに、初めて反転状態
を確定的に評価する。図の例においては、反転を表す信
号が4回連続してあったとき(n=4)に反転状態にあ
ると評価する。その間、すなわちA相の立ち上がりエッ
ジA5からB相の立ち上がりエッジB5までの間は、正
転及び反転のいずれでもない非安定状態として扱う。
【0018】図2は、このような扱いを可能とするため
の、移動方向検出装置の構成例を表す回路図である。実
施形態の移動方向検出装置は、正転及び反転を表す各エ
ッジにおいて生成されるパルス信号を、それぞれイネー
ブル信号として入力する正転カウンタ1及び反転カウン
タ2が設けられている。ここで一方のカウンタのイネー
ブル信号は、他方のカウンタのクリア信号として働く。
それとともに、この信号は後述するRSフリップフロッ
プ回路5及び6のリセット信号としても働く。
【0019】各カウンタの計数値は、カウンタのビット
数に相当するバスを介して、ディジタルコンパレータ3
及び4によって随時参照可能な状態にある。コンパレー
タ3及び4の比較対照は、設定値プログラミング用素子
7に保持される値である。このプログラミング用素子7
には、上記非安定状態をどれだけの幅でみるかに応じた
値nが設定される。例えば、図1の例ではn=4であ
る。
【0020】各コンパレータ3及び4による比較の結
果、設定値のnをカウンタの計数値が上回ったときに、
各々正転用フリップフロップ回路5及び反転用フリップ
フロップ回路6に対する出力が行なわれる。図の例で
は、コンパレータの出力は各フリップフロップのセット
信号となっている。
【0021】次に、図3をも参照しながら、実施形態の
移動方向検出装置における信号の流れについて説明す
る。図3においては、設定値プログラミング用素子7に
設定される値nが3である場合について説明している。
【0022】図の最上部に表すのは、従来の技術におけ
る正転及び反転の評価状態である。図の2段目にはキャ
プスタンが正転方向に回転しているときに入力されるパ
ルスが、3段目にはキャプスタンが反転方向に回転して
いるときに入力されるパルスが、それぞれ表されてい
る。図の4段目は、正転用フリップフロップ5の出力の
状態を、5段目は、反転用フリップフロップ6の出力の
状態を、それぞれ表す。
【0023】今、キャプスタンが正転方向に回転してい
ることを表すエッジが検出され、正転カウンタ1にイネ
ーブル信号が入力されている(T1からT2)。タイミ
ングT2において、キャプスタンが反転方向に回転して
いることを表すエッジが検出され、正転カウンタ1の値
がクリアされるとともに、正転用フリップフロップ回路
5に対してリセット信号が入力され、その出力が「1」
から「0」に転じる。また、ここで反転カウンタ2にイ
ネーブル信号が入力されるが、この時点ではまだ、反転
を表すフリップフロップ回路6出力は「0」である。タ
イミングT3において、反転用コンパレータ4における
比較の結果、カウンタ2の値が設定値プログラミング用
素子7に設定される値に達する。ここで初めて、フリッ
プフロップ回路6はコンパレータ4からのセット信号を
受けて、その出力を「1」に変化させる。
【0024】以下同様に、タイミングT4で両フリップ
フロップ回路の出力が「0」、タイミングT5に至って
正転用フリップフロップ回路5の出力が「1」に転じ
る。
【0025】なお、図3においては、その6段目に本来
の信号より遅延して現れる正転及び反転の状態(請求項
1及び請求項3に対応)を表し、7段目は実施形態の移
動方向検出装置において移動中であると評価される場合
に出力されるパルス信号を表している。この信号は、各
フリップフロップの出力の論理をとることによって制御
される信号である(請求項4に対応)。すなわち、正
転、反転のいずれか一方のフリップフロップ出力が
「1」であるときにパルスを出力する。一方、いずれの
フリップフロップ出力も「0」であるときにはパルスを
出力しない。このパルス信号をイベントの制御などに用
いることにより、被観測物体がいずれかの方向に移動中
であると評価されるときに限って行なうイベントを、的
確に実行させることができる。
【0026】本実施形態は以上の通りであるが、本発明
は、必ずしも上記の構成に限られない。例えば、移動方
向検出装置の回路構成は、図2に示したものに限られな
い。これを他の論理回路、あるいはその他の回路構成を
もって実現したとしても、本発明の技術的範囲内にある
ことを免れるものではない。特に、コンパレータ回路及
びフリップフロップ回路は、これを正転用及び反転用の
二組で構成する例を示したが、これが一組であっても、
移動方向の遅延評価(請求項1及び請求項3に対応)の
実現に支障はない。
【0027】また、実施形態では、ロータリーエンコー
ダを例にとって説明したが、本発明はリニアエンコーダ
においても適用可能であること、当然である。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、被観測物体がいずれかの方向に移動している
と確定的に判断できる場合と、そのいずれでもない可能
性がある非安定的状態とを区別して扱うことができるた
め、例えば、イベント駆動型プログラミングが行われて
いるインクジェットプリンタ等の移動制御装置におい
て、非安定的状態においては、イベントを実行させない
などの、その状態に応じた適切な制御が可能となった。
これにより、本来必要のない無駄なイベントの実行に時
間が費やされることもなく、資源が有効に活用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における状態評価の概念を説明するため
の図。
【図2】実施形態の移動方向検出装置の構成例を表す回
路図。
【図3】実施形態の移動方向検出装置における信号の流
れについて説明する図。
【図4】従来技術におけるロータリーエンコーダのA相
及びB相の出力とキャプスタンの回転方向の関係を表し
た図。
【図5】ロータリーエンコーダにおける入力部の構成概
要を簡略化して示す図。
【符号の説明】
1 正転カウンタ 2 反転カウンタ 3 正転用コンパレータ 4 反転用コンパレータ 5 正転用フリップフロップ(順序回路) 6 反転用フリップフロップ(順序回路) 7 設定値プログラミング用素子 50 ロータリーエンコーダ 51 キャプスタン 52 アパーチャ 53 フォトダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 G01P 13/00 - 13/04

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンコーダの出力位相にもとづき、被観
    測物体の移動方向を検出する移動方向検出装置におい
    て、 正方向、あるいは負方向への移動を表す信号をエンコー
    ダから得た場合に、当該移動を表す信号が一方向に所定
    回数連続した場合に、初めて移動状態であるとの評価を
    行なう評価手段を有することを特徴とする移動方向検出
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の移動方向検出装置にお
    いて、 正方向、あるいは負方向への移動を表す信号をエンコー
    ダから得た場合に、前記評価手段が、当該移動を表す信
    号が一方向に所定回数連続するまでは、いずれの方向に
    移動しているものとも決せられないとして扱うことによ
    り、 正方向への移動状態、負方向への移動状態、及び、その
    いずれとも決せられない状態の3値の状態出力が可能に
    構成された移動方向検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の移動方向検出装置を備え
    る移動制御装置において、前記正方向への移動状態とも
    負方向への移動状態とも決せられない状態値が前記移動
    方向検出装置から出力された場合には、非安定状態とし
    て、イベントを実行させないよう制御を行うことを特徴
    とする移動制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の移動方向検出装置におい
    て、 前記評価手段は、エンコーダが出力する正負各方向への
    移動を表す信号数を計数する正負各カウンタと、 前記所定回数を記録した素子と、 前記各カウンタの値と前記素子に記録された値とを比較
    して、前記カウンタの値が前記素子に記録された値と同
    一値に達したときに出力を行なう比較器と、 該比較器の出力を受けて状態を変化させる順序回路とか
    らなることを特徴とする移動方向検出装置。
  5. 【請求項5】 正方向への移動状態、負方向への移動状
    態、及び、そのいずれとも決せられない状態の3値の状
    態出力が可能に構成される請求項記載の移動方向検出
    装置であって、 前記比較器及び順序回路は、正方向用と負方向用が各々
    設けられてあり、 前記3値は、正方向用順序回路の出力と、負方向用順序
    回路の出力との論理に応じて決せられるよう構成されて
    いるものであることを特徴とする移動方向検出装置。
  6. 【請求項6】 エンコーダの出力位相にもとづき、被観
    測物体の移動方向を検出する方法において、 正方向、あるいは負方向への移動を表す信号をエンコー
    ダから得た場合に、当該移動を表す信号が一方向に所定
    回数連続した場合に、初めて当該方向への移動状態とし
    ての扱うことを特徴とする移動方向検出方法。
  7. 【請求項7】 請求項記載の被観測物体の移動方向を
    検出する方法において、 正方向、あるいは負方向への移動を表す信号をエンコー
    ダから得た場合に、当該移動を表す信号が一方向に所定
    回数連続するまでは、いずれの方向に移動しているとも
    決せられない第三の状態として扱うことを特徴とする被
    観測物体の移動方向を検出する方法。
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