JP3490759B2 - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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JP3490759B2
JP3490759B2 JP05316894A JP5316894A JP3490759B2 JP 3490759 B2 JP3490759 B2 JP 3490759B2 JP 05316894 A JP05316894 A JP 05316894A JP 5316894 A JP5316894 A JP 5316894A JP 3490759 B2 JP3490759 B2 JP 3490759B2
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bit
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reproduction signal
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充 柳澤
拓己 福田
慎 小田島
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日本電産コパル株式会社
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンコーダ板例えば回転
ディスクが静止している状態でも回転角度に応じた絶対
位置の信号がビットコードでパラレルに出力されるアブ
ソリュートエンコーダに関する。より詳しくは上位ビッ
ト信号と下位ビット信号の同期制御方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute encoder in which an absolute position signal corresponding to a rotation angle is output as a bit code in parallel even when an encoder plate such as a rotary disk is stationary. More specifically, it relates to a synchronous control system for the upper bit signal and the lower bit signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンコーダはロボットの腕の位置検出等
に広く利用されており、モータの回転軸に取り付けられ
たエンコーダ板の目盛を検出素子によって読み取るもの
である。位置検出の方法にはインクリメンタルタイプと
アブソリュートタイプがある。前者はエンコーダ板ある
いは回転ディスクの原点を基準として検出パルスをカウ
ントする事により位置の読み取りを行なう。後者は回転
ディスクのどの位置であってもエンコーダ板上のコード
を読み取る事で位置検出を行なう。この為、インクリメ
ンタルタイプでは電源が落ちた後再び起動をかけた場
合、原点復帰動作の為に最大一回転させなければならな
いのに対して、アブソリュートタイプでは電源を入れ直
しても回転ディスクを動かさず位置を読み取る事ができ
るので原点復帰動作が不要になるという利点がある。
2. Description of the Related Art An encoder is widely used for detecting the position of an arm of a robot and reads a scale of an encoder plate attached to a rotary shaft of a motor with a detecting element. Position detection methods include incremental type and absolute type. The former reads the position by counting the detection pulses with the origin of the encoder plate or the rotating disk as a reference. The latter detects the position by reading the code on the encoder plate at any position on the rotating disk. For this reason, in the incremental type, when the power is turned off and then restarted, it is necessary to make a maximum of one rotation for the home return operation, whereas in the absolute type, the rotating disk does not move even if the power is turned on again. Since it is possible to read, there is an advantage that the origin return operation becomes unnecessary.

【0003】図4に従来のアブソリュートエンコーダの
一般的な構成を示す。回転ディスク101の表面には同
心円状に複数のトラック102〜105が形成されてい
る。各トラックは回転ディスク101の絶対位置を示す
デジタルコードに従ってビット符号化されたスリットパ
タンからなる。回転ディスク101の一面側には受光素
子アレイ106が配置されているとともに、他面側には
固定スリット107を介して発光素子例えばLED10
8が配置されている。回転ディスク101上のスリット
パタンによりLED108からの光が透過もしくは遮断
され受光素子アレイ106がトラック毎の受光量に応じ
て検出信号を出力する。この検出信号を処理する事によ
りディスク101の回転角の絶対位置あるいは番地が読
み取れる。即ちこの番地が先に述べたデジタルコードに
相当する。
FIG. 4 shows a general structure of a conventional absolute encoder. A plurality of tracks 102 to 105 are concentrically formed on the surface of the rotating disk 101. Each track is composed of a slit pattern bit-coded according to a digital code indicating the absolute position of the rotating disk 101. A light receiving element array 106 is arranged on one surface side of the rotating disk 101, and a light emitting element such as the LED 10 is arranged on the other surface side via a fixed slit 107.
8 are arranged. Light from the LED 108 is transmitted or blocked by the slit pattern on the rotating disk 101, and the light receiving element array 106 outputs a detection signal according to the amount of light received for each track. By processing this detection signal, the absolute position or address of the rotation angle of the disk 101 can be read. That is, this address corresponds to the digital code described above.

【0004】番地を表わすデジタルコードとしては種々
のシステムが知られている。図5にデジタルコードの一
例として2進化4進数を用いて形成されたスリットパタ
ンを示す。このパタン図は縦欄にトラック番号を示し横
欄に番地を示している。この例では4ビット分のトラッ
クが設けられており24 =16個の絶対番地が表わされ
ている。一対のトラックT0 ,T1 に割り当てられた2
ビットにより4進下位桁を構成する。例えば第1組に属
する番地0〜3は下位桁の4進数に従い識別できる。同
様に第2組に属する番地4〜7についても下位桁の4進
数により識別できる。以下第3組,第4組についても同
様である。一方、一対のトラックT2 ,T3 に割り当て
られた2ビットから4進上位桁が構成される。この上位
桁の4進数により第1組〜第4組を識別できる。2進化
4進コードは簡単な論理演算により純2進コードに変換
できる。例えば図5に示すトラックT0 から得られるビ
ット信号をP0 とし、トラックT1 から得られるビット
信号をP1 とし,トラックT2 から得られるビット信号
をP2 とし、トラックT3 から得られるビット信号をP
3 とすると、純2進コードの第1ビットあるいは最下位
ビットはP0 とP1の排他的論理和により得られ、第2
ビットはP0 に等しく、第3ビットはP2 とP3 の排他
的論理和で与えられ、第4ビットあるいは最上位ビット
はP2 に等しくなる。
Various systems are known as digital codes representing addresses. FIG. 5 shows a slit pattern formed by using a binary coded quaternary number as an example of the digital code. In this pattern diagram, the vertical column indicates the track number and the horizontal column indicates the address. In this example, a track for 4 bits is provided and 2 4 = 16 absolute addresses are represented. 2 assigned to a pair of tracks T 0 , T 1
The bits make up the lower four digits of the quaternary. For example, addresses 0 to 3 belonging to the first group can be identified according to the quaternary number of the lower digit. Similarly, the addresses 4 to 7 belonging to the second group can be identified by the quaternary number of the lower digit. The same applies to the third and fourth groups below. On the other hand, a quaternary upper digit is composed of 2 bits assigned to a pair of tracks T 2 and T 3 . The first to fourth sets can be identified by the quaternary number of the higher digits. Binary quaternary code can be converted into pure binary code by simple logical operation. For example, the bit signal obtained from the track T 0 shown in FIG. 5 is P 0 , the bit signal obtained from the track T 1 is P 1 , the bit signal obtained from the track T 2 is P 2, and the bit signal obtained from the track T 3. Bit signal is P
If it is 3 , the first bit or the least significant bit of the pure binary code is obtained by the exclusive OR of P 0 and P 1 , and the second bit
The bit is equal to P 0 , the third bit is given by the exclusive OR of P 2 and P 3 , and the fourth or most significant bit is equal to P 2 .

【0005】図6に2進化4進コードパタンを読み取る
為の受光素子配置を2種類示す。左側の受光素子アレイ
110では4個のトラックに対応して個々の受光素子A
0 〜A3 が並列配置されている。一方、右側の受光素子
アレイ111では、トラックT1 に沿って一対の受光素
子A0 ,A1 がスリットパタンに対して90°の位相差
をもって配列されている。この一対の受光素子A0 ,A
1 により下位桁の4進数が読み取れる。同様にトラック
3 に沿って一対の受光素子A2 ,A3 が90°の位相
差をもって配列されており、上位桁4進数を読み取る事
ができる。この様にするとトラックT0 ,T2 が不要と
なり本数を半減できる。この点の理解を容易にする為図
5を再び参照しながら若干補足する。一対のトラックT
0 ,T1は各々同じ周期で位相が90°だけずれた繰り
返しスリットパタンを有している。従って図6に示す様
に一対の受光素子A0 ,A1 を90°だけ位相をずらし
て配置する事によりトラックT0 ,T1 に含まれる情報
を全て読み取れる。即ち、受光素子アレイ111の受光
素子A0 ,A1 には明と明,明と暗,暗と明,暗と暗の
4個の組み合わせが投射され、4進数情報を読み取れ
る。同様に、図5のトラックT2 ,T3 は夫々同じ周期
で位相が90°だけずれた繰り返しスリットパタンを有
しているので、図6の受光素子アレイ111に示す配列
によって上位桁4進数を読み取れる。さらに、繰り返し
スリットパタンである事を利用して受光素子アレイ11
1をトラック列に沿って複数個並べる事により十分な受
光量を確保できる。
FIG. 6 shows two types of light receiving element arrangements for reading a binary coded quaternary code pattern. In the light-receiving element array 110 on the left side, individual light-receiving elements A corresponding to four tracks are provided.
0 to A 3 are arranged in parallel. On the other hand, in the light receiving element array 111 on the right side, a pair of light receiving elements A 0 and A 1 are arranged along the track T 1 with a phase difference of 90 ° with respect to the slit pattern. This pair of light receiving elements A 0 , A
1 can read the lower 4 digit number. Similarly, a pair of light receiving elements A 2 and A 3 are arranged along the track T 3 with a phase difference of 90 °, and the upper digit quaternary number can be read. In this way, the tracks T 0 and T 2 are unnecessary and the number of tracks can be halved. In order to facilitate understanding of this point, a slight supplement will be given with reference to FIG. 5 again. A pair of trucks T
0 and T 1 each have a repetitive slit pattern having the same cycle and a phase difference of 90 °. Therefore, as shown in FIG. 6, by arranging the pair of light receiving elements A 0 and A 1 with their phases shifted by 90 °, all the information contained in the tracks T 0 and T 1 can be read. That is, four combinations of bright and bright, bright and dark, dark and bright, and dark and dark are projected on the light receiving elements A 0 and A 1 of the light receiving element array 111, and the quaternary information can be read. Similarly, the tracks T 2 and T 3 in FIG. 5 each have a repeating slit pattern in which the phases are shifted by 90 ° in the same cycle. Therefore, the upper digit quaternary number is set by the arrangement shown in the light receiving element array 111 in FIG. Can be read. Furthermore, the light receiving element array 11 is utilized by utilizing the fact that the slit pattern is repeated.
By arranging a plurality of 1's along the track row, a sufficient amount of received light can be secured.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上の様に2進化4進
コードパタンを用いる事によりトラック数を半減でき
る。しかしながら、ある番地から他の番地に変化する時
複数のトラックにおいて明部と暗部の間の変化が同時に
2ケ所以上で発生する場合がある。夫々の変化を全く同
時に検出する事は困難でありタイミングのずれにより読
み取りエラーが発生するという欠点がある。読み取りエ
ラーを除去する為、上位ビット信号と下位ビット信号の
同期制御技術が提案されており、例えばPCT国際出願
公開番号WO93/21499号公報に開示されてい
る。これによれば、先ず最初に上位ビットのトラックか
ら得られる一対の上位検出信号を互いに比較して上位比
較信号を得ている。又、下位ビットのトラックから得ら
れる一対の下位検出信号を比較処理して下位比較信号を
得ている。これら上位検出信号と下位比較信号を互いに
論理演算処理して同期化信号を得ている。この同期化信
号と上位検出信号を所定の割合で加算処理し、同期化さ
れた互い逆相の上位中間信号を得ている。最後に一対の
上位中間信号を互いに比較処理して上位ビット信号を生
成する。この様に、従来の同期化方式では上位検出信号
の比較処理及び上位中間信号の比較処理に各々コンパレ
ータが必要となり、回路構成が複雑化していた。
As described above, the number of tracks can be reduced by half by using the binary coded quaternary code pattern. However, when changing from one address to another, changes between the light and dark parts may occur at two or more locations simultaneously in a plurality of tracks. It is difficult to detect the respective changes at exactly the same time, and there is a drawback that a read error occurs due to a timing shift. In order to eliminate a read error, a synchronous control technique for a high-order bit signal and a low-order bit signal has been proposed, and is disclosed in, for example, PCT International Application Publication No. WO93 / 21499. According to this method, first, a pair of upper detection signals obtained from the upper bit track are compared with each other to obtain an upper comparison signal. Further, a pair of lower detection signals obtained from the lower bit track are compared to obtain a lower comparison signal. The upper detection signal and the lower comparison signal are logically processed to obtain a synchronization signal. The synchronization signal and the upper detection signal are added at a predetermined ratio to obtain synchronized upper intermediate signals having mutually opposite phases. Finally, a pair of upper intermediate signals are compared with each other to generate an upper bit signal. As described above, in the conventional synchronization system, the comparators are required for the comparison processing of the upper detection signal and the comparison processing of the upper intermediate signal, respectively, which complicates the circuit configuration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は効率的で且つ簡素化された上位ビッ
ト信号と下位ビット信号の同期制御方式を提供する事を
目的とする。かかる目的を達成する為に以下の手段を講
じた。即ち本発明にかかるアブソリュートエンコーダは
基本的な構成として、移動体と光源部と受光部と処理回
路とを備えている。移動体には、絶対位置を示すデジタ
ルコードに従ってビット符号化された複数のスリットパ
タンからなるトラック群を上位ビットから下位ビットに
渡って並列して設けている。光源部は該移動体を照明す
る。受光部は該スリットパタンを介して照明光を受光し
トラック毎に検出信号を出力する。処理回路は該検出信
号を処理してビット再生信号を生成し移動体の絶対位置
を読み取る。この処理回路は演算手段を有しており、下
位ビットのトラックから得られた下位検出信号と上位ビ
ットのトラックから得られた上位検出信号を演算処理し
下位ビット再生信号の立ち上がり又は立ち下がりに同期
した上位ビット再生信号を生成する。本発明の特徴事項
として該演算手段は、論理手段と加算手段と出力手段と
を備えている。論理手段は下位ビット再生信号と、上位
ビット再生信号を帰還して得られる信号とを論理演算処
して該上位ビット再生信号に含まれる各矩形パルスの
中央部分に整合して立ち上がり或いは立ち下がりを有す
る信号を生成する。加算手段は、論理手段で生成され
信号と上位検出信号を所定の割合で加算処理する。
出力手段は、加算処理された信号に基き同期化された上
位ビット再生信号を生成する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide an efficient and simplified synchronization control system for high-order bit signals and low-order bit signals. The following measures have been taken in order to achieve this object. That is, the absolute encoder according to the present invention has a moving body, a light source section, a light receiving section, and a processing circuit as a basic configuration. A track group consisting of a plurality of slit patterns bit-coded according to a digital code indicating an absolute position is provided in parallel in the moving body from the upper bit to the lower bit. The light source unit illuminates the moving body. The light receiving section receives the illumination light through the slit pattern and outputs a detection signal for each track. The processing circuit processes the detection signal to generate a bit reproduction signal and reads the absolute position of the moving body. This processing circuit has an arithmetic means and arithmetically processes the lower detection signal obtained from the lower bit track and the upper detection signal obtained from the upper bit track to synchronize with the rising or falling of the lower bit reproduction signal. Generate a high-order bit reproduction signal. As a feature of the present invention, the arithmetic means includes a logic means, an addition means, and an output means. The logic means performs a logical operation process on a lower bit reproduction signal and a signal obtained by feeding back the upper bit reproduction signal, and outputs a rectangular pulse of each rectangular pulse included in the upper bit reproduction signal.
Matches to the center part and has a rising or falling edge
Generate a signal that Adding means adds processing the signal and the upper detection signal generated by said logic means at a predetermined ratio.
The output means generates a synchronized high-order bit reproduction signal based on the added signal.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、下位ビット再生信号と、上位
ビット再生信号を帰還して得られる信号とを論理演算処
理して同期化に必要な信号を生成している。この同期化
信号を用いて上位検出信号を加算処理及び比較処理し下
位ビット再生信号の立ち上がり又は立ち下がりに同期し
た上位ビット再生信号を出力する。この様に本発明では
上位ビット再生信号を帰還して同期化を図る為、処理回
路構成が効率的に簡素化され部品点数の低減化が図れ
る。
According to the present invention, the lower bit reproduction signal and the signal obtained by feeding back the upper bit reproduction signal are logically processed to generate a signal required for synchronization. Using this synchronization signal, the upper detection signal is subjected to addition processing and comparison processing, and an upper bit reproduction signal synchronized with the rising or falling of the lower bit reproduction signal is output. As described above, according to the present invention, since the high-order bit reproduction signal is fed back for synchronization, the processing circuit configuration is efficiently simplified and the number of parts can be reduced.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。図1は本発明にかかるアブソリュー
トエンコーダの第1実施例を表わしている。(A)は移
動体、例えば回転ディスクの移動方向に沿って設けられ
た2本のトラックT0 及びT1 を示している。ここでは
2進化4進デジタルコードに従ってビット符号化された
スリットパタンを採用しており、トラックT0 は下位桁
を表わし、トラックT1 は上位桁を表わしている。トラ
ックT0 に対応して受光素子アレイ1が配設されてい
る。この受光素子アレイ1には互いに位相が90°ずれ
た一対の受光領域A+ 1 とA+ 0 が形成されている。同
じく互いに位相が90°ずれた他の一対の受光領域A-
1 とA- 0 も形成されている。これらの対は互いに逆相
の関係にありこれを表わす為に+及び−の記号を用いて
いる。同様の構成を有する受光素子アレイ2,3もトラ
ックT0 の明暗スリットパタン周期に従って配列されて
おり受光部を構成する。この様に受光素子アレイを複数
個とする事により十分な受光量を確保できる。一方上位
桁のトラックT1 はT0 に対して4倍の周期の明暗スリ
ットパタンからなる。この周期に対応して受光素子アレ
イ4が配置されている。このアレイ4には互いに位相が
90°ずれた一対の受光領域A+ 3 ,A+ 2と、同じく
互いに位相が90°ずれた他の一対の受光領域A- 3
- 2 とが含まれている。これらの対は互いに位相が1
80°ずれている。加えて、各受光領域のスパン即ちト
ラック方向に沿った幅は下位桁トラックT0 の一周期と
等しい。この様に設定するとトラック間のスリットパタ
ンピッチ誤差に対して最大の許容幅が得られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of an absolute encoder according to the present invention. (A) shows two tracks T 0 and T 1 provided along the moving direction of a moving body such as a rotating disk. Here, a slit pattern bit-encoded according to the binary coded binary code is adopted, and the track T 0 represents the lower digit and the track T 1 represents the upper digit. The light receiving element array 1 is arranged corresponding to the track T 0 . In the light receiving element array 1, a pair of light receiving regions A + 1 and A + 0 whose phases are shifted from each other by 90 ° are formed. Also a pair of phases other shifted 90 ° from each other light receiving regions A -
1 and A - 0 are also formed. These pairs are in the opposite phase relation to each other, and + and-symbols are used to represent them. The light-receiving element arrays 2 and 3 having the same structure are also arranged in accordance with the light-dark slit pattern period of the track T 0 and form a light-receiving portion. Thus, by using a plurality of light receiving element arrays, a sufficient amount of received light can be secured. On the other hand, the upper digit track T 1 is composed of a bright and dark slit pattern having a period four times that of T 0 . The light receiving element array 4 is arranged corresponding to this cycle. The array 4 includes a pair of light receiving regions A + 3 and A + 2 whose phases are shifted from each other by 90 °, and a pair of other light receiving regions A - 3 which are also shifted from each other by 90 °.
A - 2 and are included. These pairs are in phase with each other
80 ° off. In addition, the span of each light receiving region, that is, the width along the track direction is equal to one cycle of the lower digit track T 0 . With this setting, the maximum permissible width with respect to the slit pattern pitch error between tracks can be obtained.

【0010】図1の(B)は(A)に示した受光素子ア
レイ1,4に接続される処理回路を示している。この処
理回路には各受光領域から出力された検出信号が入力さ
れる。なお理解を容易にする為に検出信号は受光領域に
付された参照符号と同一の符号を用いて示している。こ
の処理回路は検出信号A+ 0 〜A- 3 を演算処理して2
進化4進コードに従ったビット再生信号P0 ,P1 ,P
2 ,P3 を生成するものである。この処理回路は演算手
段を含んでおり、下位ビットのトラックT0 から得られ
た下位検出信号(例えばA+ 0 ,A- 0 )と上位ビット
のトラックT1から得られた上位検出信号A+ 2 〜A-
3 を演算処理し、下位ビット再生信号(例えばP0 )の
立ち上がり又は立ち下がりに同期した上位ビット再生信
号P2 ,P3 を生成する。この演算手段は図1の(B)
に示す様に結線された複数の比較器又はコンパレータ
(CMP)5〜8と、一対の排他的論理和回路(XO
R)9,10と、一対の反転回路(MOT)11及び1
2と、4個の定倍回路(×K)13〜16と、4個の加
算回路(+)17〜20から構成されている。この演算
手段は、互いに逆相の一対の下位検出信号(例えばA+
0 ,A- 0 )を比較処理した信号(即ち下位ビット再生
信号P0 )と一方の上位ビット再生信号(例えばP3
を帰還して得られた信号とを論理演算処理する論理手段
(例えば排他的論理和回路10)を含んでいる。又、該
論理演算処理された信号と上位検出信号(例えば
+ 2 )を所定の割合(K)で加算処理する加算手段
(例えば定倍回路16及び加算回路17)を含んでい
る。さらに、該加算処理された信号SA+ 2 とその逆相
信号SA- 2 を比較処理し同期化された他方の上位ビッ
ト再生信号(例えばP2 )を生成する出力手段(例えば
コンパレータ7)を含んでいる。なお、帰還される一方
の上位ビット再生信号P3 も出力手段(コンパレータ
8)により生成されたものである。
FIG. 1B shows a processing circuit connected to the light receiving element arrays 1 and 4 shown in FIG. The detection signal output from each light receiving region is input to this processing circuit. In order to facilitate understanding, the detection signal is indicated by the same reference numeral as the reference numeral attached to the light receiving area. This processing circuit arithmetically processes the detection signals A + 0 to A - 3 and outputs 2
Bit reproduction signals P 0 , P 1 , P according to the evolutionary quaternary code
2 and P 3 are generated. This processing circuit includes a calculating means, and a lower detection signal (for example, A + 0 , A - 0 ) obtained from the lower bit track T 0 and an upper detection signal A + obtained from the upper bit track T 1. 2 ~A -
3 is arithmetically processed to generate upper bit reproduction signals P 2 and P 3 which are synchronized with the rising or falling of the lower bit reproduction signal (eg P 0 ). This calculation means is shown in FIG.
, A plurality of comparators or comparators (CMP) 5 to 8 connected to each other, and a pair of exclusive OR circuits (XO
R) 9, 10 and a pair of inverting circuits (MOT) 11 and 1
It is composed of two and four constant-magnification circuits (× K) 13 to 16 and four addition circuits (+) 17 to 20. This computing means includes a pair of lower detection signals (eg, A +
0 , A - 0 ) is compared and processed (that is, lower bit reproduction signal P 0 ) and one upper bit reproduction signal (for example, P 3 ).
It includes a logic unit (for example, the exclusive OR circuit 10) that performs a logical operation process on the signal obtained by feeding back the signal. Further, it includes addition means (for example, the constant-magnification circuit 16 and addition circuit 17) for performing addition processing of the signal subjected to the logical operation processing and the higher-order detection signal (for example, A + 2 ) at a predetermined ratio (K). Further, it includes an output means (for example, a comparator 7) for comparing the signal SA + 2 subjected to the addition processing and its opposite phase signal SA - 2 and generating the other synchronized higher-order bit reproduction signal (for example P 2 ). I'm out. The one higher-order bit reproduction signal P 3 that is fed back is also generated by the output means (comparator 8).

【0011】次に、図2の波形図を参照して、図1に示
したアブソリュートエンコーダの動作を詳細に説明す
る。波形(a)は互いに逆相関係にある下位検出信号A
- 0 ,A+ 0 を示している。明暗スリットパタンの通過
に伴なって比較的急峻な立ち上がり及び立ち下がりを有
する。波形(b)は互いに逆相関係にある他の一対の下
位検出信号A- 1 ,A+ 1 を示す。この波形(b)は、
波形(a)に対して90°位相がずれている。波形
(c)は互いに逆相関係にある下位検出信号A+ 0 ,A
- 0 をコンパレータ6により比較処理した信号を表わし
直接最小桁の下位ビット再生信号P0 が得られる。波形
(d)は互いに逆相関係にある他の一対の下位検出信号
+ 1 ,A- 1 をコンパレータ5により比較処理した信
号を表わしており直接第2桁目の下位ビット再生信号P
1 が得られる。これら一対の下位ビット再生信号P0
1 はともに矩形波であり位相が90°ずれている。
Next, the operation of the absolute encoder shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the waveform chart of FIG. The waveform (a) is the lower detection signal A which has an opposite phase relation to each other.
- shows a 0, A + 0. It has a relatively steep rise and fall with the passage of the light-dark slit pattern. The waveform (b) shows another pair of lower detection signals A - 1 and A + 1 which are in opposite phase to each other. This waveform (b) is
90 ° out of phase with the waveform (a). The waveform (c) has lower detection signals A + 0 and A which are in opposite phase to each other.
- lower bit reproduction signal P 0 of the direct least digits represent comparative processed signal by the comparator 6 0 is obtained. The waveform (d) represents a signal obtained by comparing and processing another pair of lower detection signals A + 1 and A - 1 which are in opposite phase with each other by the comparator 5, and directly represents the lower bit reproduction signal P of the second digit.
You get 1 . These pair of lower bit reproduction signals P 0 ,
Both P 1 are rectangular waves and their phases are shifted by 90 °.

【0012】波形(e)は互いに逆相の一対の上位検出
信号A- 2 ,A+ 2 を示している。上位トラックT2
明暗スリットパタンの通過に従って比較的穏やかな立ち
上がり及び立ち下がりを示す。この傾斜程度は受光素子
アレイ4に含まれる各受光領域のスパンに関係してい
る。スパンが長くなるほど傾斜は穏やかになる。波形
(f)は互いに逆相関係にある他の一対の上位検出信号
- 3 ,A+ 3 を示している。同様に、穏やかな立ち上
がり及び立ち下がりを示すとともに、波形(e)から位
相が90°ずれている。波形(g)は一方の上位ビット
再生信号P3 を表わしており、他方の上位ビット再生信
号P2 を生成する為帰還信号として用いられる。この最
上位ビット再生信号P3 は互いに逆相関係にある上位検
出信号A+ 3,A- 3 を加算器19,20で処理した後
コンパレータ8で互いに比較処理して生成される。
[0012] Waveform (e) is opposite phases of the pair of upper detection signal A - shows a 2, A + 2. It shows a relatively gentle rise and fall as it passes through the bright and dark slit pattern of the upper track T 2 . The degree of this inclination is related to the span of each light receiving region included in the light receiving element array 4. The longer the span, the gentler the slope. The waveform (f) shows another pair of upper detection signals A - 3 and A + 3 which are in opposite phase to each other. Similarly, while showing a gentle rise and fall, the phase is shifted by 90 ° from the waveform (e). The waveform (g) represents one upper bit reproduction signal P 3 and is used as a feedback signal for generating the other upper bit reproduction signal P 2 . The most significant bit reproduction signal P 3 is generated by processing the upper detection signals A + 3 and A 3 which are in the opposite phase relationship with each other by the adders 19 and 20 and then comparing them with each other by the comparator 8.

【0013】波形(h)は下位ビット再生信号P0 と帰
還された一方の上位ビット再生信号P3 とを排他的論理
和回路10により処理した波形を示している。この波形
は上位ビット再生信号P3 に含まれる各矩形パルスの中
央部分に整合して急峻な立ち上がりあるいは立ち下がり
を有しており、他方の上位ビット再生信号P2 の同期化
処理に用いられる。波形(i)は排他的論理和処理され
た信号P0 XORP3を定倍回路16により係数Kで定
倍した信号と、上位検出信号A+ 2 とを加算処理して得
られた信号SA+ 2 を示している。又、反転回路12を
介して得られるP0 XORP3 の反転信号をさらに定倍
回路15により係数Kで定倍した信号と、上位検出信号
- 2 とを加算器18により加算処理して得られた信号
SA- 2を示す。以上に説明した一対の信号SA+ 2
SA- 2 は互いに逆相の関係にある。これらの信号SA
+ 2 ,SA- 2 は上位ビット再生信号P3 に含まれる各
矩形パルスの中央部に整合して所定の高さの段差Sが生
じている。この高さは係数Kによって定まり、その値が
0.5の時最も読み取りエラーが起りにくい条件が得ら
れる。
A waveform (h) shows a waveform obtained by processing the lower bit reproduction signal P 0 and one of the fed back upper bit reproduction signals P 3 by the exclusive OR circuit 10. This waveform has a steep rise or fall in alignment with the central portion of each rectangular pulse included in the higher-order bit reproduction signal P 3 , and is used for the synchronization processing of the other higher-order reproduction signal P 2 . The waveform (i) is a signal SA + obtained by adding the signal obtained by multiplying the signal P 0 XORP 3 that has been subjected to the exclusive OR processing by the coefficient K with the coefficient K and the higher detection signal A + 2. 2 is shown. Further, a signal in multiplied by the coefficient K by further doubler circuit 15 an inverted signal of P 0 XORP 3 obtained through the inversion circuit 12, the higher the detection signal A - obtained by adding treated with 2 and the adder 18 The resulting signal SA - 2 is shown. The pair of signals SA + 2 described above,
SA - 2 has an opposite phase relation to each other. These signals SA
+ 2, SA - 2 is the step S of alignment with the central portion of each rectangular pulses contained in the upper bit reproduction signal P 3 a predetermined height is occurring. This height is determined by the coefficient K, and when the value is 0.5, the condition that the reading error is least likely to occur is obtained.

【0014】波形(j)はこの様にして得られた信号S
+ 2 ,SA- 2 をコンパレータ7により比較処理した
信号を表わし他方の上位ビット再生信号P2 が得られ
る。この第3桁目の上位ビット再生信号P2 は波形
(i)で示した段差Sの時立ち上がる。この立ち上がり
は下位ビット再生信号P0 の立ち下がりに完全に同期し
ている。この際傾斜部分Rの傾きを所望の値に設定する
事により読み取りエラーに対して最大の許容度が得られ
る。この傾斜程度は前述した様に上位トラックに対する
受光領域のスパンを下位トラックの明暗スリットパタン
周期に等しくした時最適化される。この場合には上位ト
ラックに対して下位1/2周期分の誤差が許容される。
The waveform (j) is the signal S thus obtained.
A + 2, SA - 2 a represents a comparison signal by the comparator 7 and the other upper bit reproduction signal P 2 is obtained. The upper bit reproduction signal P 2 of the third digit rises at the step S shown by the waveform (i). This rising is completely synchronized with the falling of the lower bit reproduction signal P 0 . At this time, by setting the inclination of the inclined portion R to a desired value, the maximum tolerance for reading errors can be obtained. As described above, this inclination degree is optimized when the span of the light receiving area for the upper track is made equal to the light / dark slit pattern period of the lower track. In this case, an error corresponding to the lower half cycle is allowed for the upper track.

【0015】この様にして得られた第3桁目の上位ビッ
ト再生信号P2 は帰還され、前述した第4桁目の上位ビ
ット再生信号P3 の同期化処理に利用される。即ち、帰
還された上位ビット再生信号P2 と最下位ビット再生信
号P0 が排他的論理和回路9により互いに排他的論理和
処理される。その結果は反転回路11及び定倍回路14
を介して加算回路19により上位検出信号A+ 3 に加算
されるとともに、定倍回路13を介して加算回路20に
より上位検出信号A- 3 にも加算される。これら一対の
加算結果は前述したコンパレータ8により互いに比較処
理され、第4桁目の上位ビット再生信号P3 が得られ
る。
The higher-order bit reproduction signal P 2 of the third digit thus obtained is fed back and used for the synchronization processing of the higher-order bit reproduction signal P 3 of the fourth digit described above. That is, the returned upper bit reproduction signal P 2 and the least significant bit reproduction signal P 0 are mutually exclusive ORed by the exclusive OR circuit 9. The result is the inverting circuit 11 and the constant-magnification circuit 14.
Is added to the upper detection signal A + 3 by the adder circuit 19 via the adder circuit 20 and is also added to the upper detection signal A 3 by the adder circuit 20 via the constant-magnification circuit 13. These paired addition results are compared with each other by the above-mentioned comparator 8 to obtain the higher-order bit reproduction signal P 3 of the fourth digit.

【0016】以上の説明から理解される様に、本発明で
は一方の上位ビット再生信号P3 を帰還して下位ビット
再生信号と排他的論理和処理し、他方の上位ビット再生
信号P2 の同期化処理に用いている。この様にして同期
化された上位ビット再生信号P2 を同様に帰還し下位ビ
ット再生信号と排他的論理和処理して上位ビット再生信
号P3 の同期化処理に用いている。かかるクロス結線に
より図1に示した同期化処理回路の動作が安定化すると
ともに、回路構成が簡素化できる。
As can be understood from the above description, in the present invention, one upper bit reproduction signal P 3 is fed back and subjected to exclusive OR processing with the lower bit reproduction signal, and the other upper bit reproduction signal P 2 is synchronized. It is used for the chemical treatment. The high-order bit reproduction signal P 2 thus synchronized is similarly fed back, subjected to exclusive OR processing with the low-order bit reproduction signal, and used for the synchronization processing of the high-order bit reproduction signal P 3 . Such cross connection stabilizes the operation of the synchronization processing circuit shown in FIG. 1 and simplifies the circuit configuration.

【0017】図1に示した第1実施例では同相及び逆相
の上位検出信号を得る為に4個の受光領域が受光素子ア
レイ4に設けられていた。しかしながら逆相を出力する
2個分の受光領域は必ずしも必要なものではなく省略可
能である。誤差の許容範囲が広くなる上位トラックでは
小型化及び素子数の低減化の為に逆相検出信号を必要と
しない処理回路を利用する事が好ましい。その例を図3
に示す。基本的に図1の(B)に示す回路と同一構造で
あるが、逆相上位検出信号A- 2 ,A- 3 の代わりに所
定の基準電圧Vrefを用いている。
In the first embodiment shown in FIG. 1, four light receiving regions are provided in the light receiving element array 4 in order to obtain in-phase and anti-phase upper detection signals. However, the two light receiving regions that output the opposite phase are not always necessary and can be omitted. It is preferable to use a processing circuit that does not require an anti-phase detection signal in order to downsize and reduce the number of elements in the upper track in which the allowable range of error is wide. Figure 3
Shown in. Is basically the same structure as the circuit shown in FIG. 1 (B), reverse-phase high-order detection signals A - 2, A - is used a predetermined reference voltage Vref instead of 3.

【0018】尚、上記実施例では2本のトラックで4つ
のビット再生信号P0 〜P3 を得る例を示したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、3本以上のトラッ
クを設ける事もできる。例えば第3トラック目の上位ビ
ット再生信号P4 ,P5 を生成する為に第2トラックの
ビット再生信号P2 (又はP3 )を下位ビット再生信号
として用い、この信号と同期する様に上位検出信号
4 ,A5 を演算処理すればよい。以降のトラックも同
様に1本下位のトラックに同期する事により、全てのト
ラックを最下位ビット再生信号に同期させる事ができ
る。
In the above embodiment, an example in which four bit reproduction signals P 0 to P 3 are obtained with two tracks has been shown, but the present invention is not limited to this, and three or more tracks are used. It can also be provided. For example, the bit reproduction signal P 2 (or P 3 ) of the second track is used as the lower bit reproduction signal in order to generate the upper bit reproduction signals P 4 and P 5 of the third track, and the upper bit reproduction signal P 2 (or P 3 ) is synchronized with this signal. The detection signals A 4 and A 5 may be arithmetically processed. Similarly, for the subsequent tracks, all tracks can be synchronized with the least significant bit reproduction signal by synchronizing with one lower track.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、下
位ビット再生信号に同期した上位ビット再生信号を生成
する際、上位ビット再生信号を帰還し下位ビット再生信
号との間で論理処理を施し、上位ビット再生信号の同期
化処理に利用している。かかる構成により同期化処理回
路の効率的な簡素化が可能となり部品点数の削減に寄与
する事ができるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, when an upper bit reproduction signal synchronized with a lower bit reproduction signal is generated, the upper bit reproduction signal is fed back and logically processed with the lower bit reproduction signal. And is used for the synchronization processing of the high-order bit reproduction signal. With this configuration, it is possible to effectively simplify the synchronization processing circuit and contribute to a reduction in the number of parts.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかるアブソリュートエンコーダの第
1実施例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an absolute encoder according to the present invention.

【図2】図1に示すアブソリュートエンコーダの動作説
明に供する波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the absolute encoder shown in FIG.

【図3】本発明にかかるアブソリュートエンコーダの第
2実施例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of an absolute encoder according to the present invention.

【図4】従来のアブソリュートエンコーダを示す斜視図
である。
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional absolute encoder.

【図5】2進化4進数コードに従ったスリットパタン図
である。
FIG. 5 is a slit pattern diagram according to a binary coded quaternary code.

【図6】2進化4進数コードに従ったスリットパタンに
適用される受光領域パタンを示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a light receiving area pattern applied to a slit pattern according to a binary coded quaternary code.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光素子アレイ 2 受光素子アレイ 3 受光素子アレイ 4 受光素子アレイ 5 コンパレータ 6 コンパレータ 7 コンパレータ 8 コンパレータ 9 排他的論理和回路 10 排他的論理和回路 11 反転回路 12 反転回路 13 定倍回路 14 定倍回路 15 定倍回路 16 定倍回路 17 加算回路 18 加算回路 19 加算回路 20 加算回路 1 Light receiving element array 2 Light receiving element array 3 Light receiving element array 4 Light receiving element array 5 comparator 6 comparator 7 comparator 8 comparator 9 Exclusive OR circuit 10 Exclusive OR circuit 11 Inversion circuit 12 Inversion circuit 13 constant rate circuit 14 constant rate circuit 15 constant rate circuit 16 constant rate circuit 17 Adder circuit 18 Adder circuit 19 adder circuit 20 adder circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 国際公開93/021499(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References International Publication 93/021499 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶対位置を示すデジタルコードに従っ
て、ビット符号化された複数のスリットパタンからなる
トラック群を上位ビットから下位ビットに渡って並列し
て設けた移動体と、該移動体を照明する光源部と、該ス
リットパタンを介して照明光を受光しトラック毎に検出
信号を出力する受光部と、該検出信号を処理してビット
再生信号を生成し移動体の絶対位置を読み取る処理回路
とからなるアブソリュートエンコーダにおいて、 該処理回路は、下位ビットのトラックから得られた下位
検出信号と上位ビットのトラックから得られた上位検出
信号を演算処理し下位ビット再生信号の立ち上がり又は
立ち下がりに同期した上位ビット再生信号を生成する演
算手段を有しており、 該演算手段は、下位ビット再生信号と、上位ビット再生
信号を帰還して得られる信号とを論理演算処理して該上
位ビット再生信号に含まれる各矩形パルスの中央部分に
整合して立ち上がり或いは立ち下がりを有する信号を生
する論理手段と、論理手段で生成された信号と上
位検出信号を所定の割合で加算処理する加算手段と、加
算処理された信号に基き同期化された上位ビット再生信
号を生成する出力手段とからなる事を特徴とするアブソ
リュートエンコーダ。
1. A moving body provided with a track group consisting of a plurality of bit-encoded slit patterns arranged in parallel from a high-order bit to a low-order bit in accordance with a digital code indicating an absolute position, and the moving body is illuminated. A light source section, a light receiving section that receives illumination light through the slit pattern and outputs a detection signal for each track, and a processing circuit that processes the detection signal to generate a bit reproduction signal and reads the absolute position of the moving body. In the absolute encoder consisting of, the processing circuit arithmetically processes the lower detection signal obtained from the lower bit track and the upper detection signal obtained from the upper bit track, and synchronizes with the rising or falling of the lower bit reproduction signal. The arithmetic means has an arithmetic means for generating an upper bit reproduction signal, and the arithmetic means comprises a lower bit reproduction signal and an upper bit reproduction signal. And a signal obtained by feedback by logical operation upper
In the central part of each rectangular pulse included in the bit reproduction signal
Generates a signal with matching rising and falling edges.
And logic means for forming, adding means for adding processing the signal and the upper detection signal generated by said logic means at a predetermined rate, the output for generating a high-order bit reproduction signal synchronized based on the addition processing signal An absolute encoder characterized by being composed of means.
【請求項2】 該出力手段は、該加算処理された信号と
定電圧信号を比較処理する事を特徴とする請求項1に記
載のアブソリュートエンコーダ。
2. The absolute encoder according to claim 1, wherein the output means compares the added signal with a constant voltage signal.
【請求項3】 2進化4進数のデジタルコードに従って
4進符号化されたスリットパタンからなるトラックを含
むとともに、該受光部は当該トラックに沿って配列され
るとともに4進符号化スリットパタンに応じた少なくと
も一対の受光領域を備えた事を特徴とする請求項1に記
載のアブソリュートエンコーダ。
3. A track including a slit pattern which is quaternary coded according to a binary coded quaternary digital code, wherein the light receiving section is arranged along the track and corresponds to the quaternary coded slit pattern. The absolute encoder according to claim 1, comprising at least a pair of light receiving regions.
【請求項4】 該受光部は、下位ビットトラックのスリ
ットパタンの一周期長に対応したスパンを有する上位ビ
ットトラック用受光領域を有する事を特徴とする請求項
3に記載のアブソリュートエンコーダ。
4. The absolute encoder according to claim 3, wherein the light receiving unit has a light receiving area for the upper bit track having a span corresponding to one cycle length of the slit pattern of the lower bit track.
【請求項5】 該受光部は、上位ビットトラックに関し
同相及び逆相の検出信号を出力する受光領域を有する事
を特徴とする請求項3に記載のアブソリュートエンコー
ダ。
5. The absolute encoder according to claim 3, wherein the light receiving section has a light receiving area for outputting in-phase and anti-phase detection signals for the upper bit track.
【請求項6】 該受光部は上位ビットトラックに関し同
相の検出信号のみを出力する受光領域を有する事を特徴
とする請求項3に記載のアブソリュートエンコーダ。
6. The absolute encoder according to claim 3, wherein the light receiving section has a light receiving area for outputting only in-phase detection signals for the upper bit track.
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