JP3633670B2 - Position encoder - Google Patents

Position encoder Download PDF

Info

Publication number
JP3633670B2
JP3633670B2 JP16173095A JP16173095A JP3633670B2 JP 3633670 B2 JP3633670 B2 JP 3633670B2 JP 16173095 A JP16173095 A JP 16173095A JP 16173095 A JP16173095 A JP 16173095A JP 3633670 B2 JP3633670 B2 JP 3633670B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
period
displacement
auxiliary
reference position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16173095A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0914998A (en
Inventor
嚆二 鈴木
雄司 有永
吉田  康
耕二 中嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP16173095A priority Critical patent/JP3633670B2/en
Publication of JPH0914998A publication Critical patent/JPH0914998A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3633670B2 publication Critical patent/JP3633670B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は位置エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の光学式透過型位置エンコーダの構成図、図6はその信号処理回路の回路図、図7は各部の動作波形を示す図である。図5において光源1からの光は、コリメータレンズ2を通して、第1スケール3上に一定ピッチのスリットパターンをもつ変位信号用パターン4および所定の位置を境に透過部、非透過部からなる基準位置信号用のパターン5′を通して、第2のスケール6を照射する。第2のスケール6には、90度づつ位相の異なる信号を生成するために、それぞれ位相の異なる4個の一定ピッチの変位信号用パターン7−1〜7−4と、基準位置信号用パターン8′が形成してある。第2スケール6を通過した光は、変位信号用受光素子11−1〜11−4および基準位置信号用受光素子13′を照射する。受光素子11−1〜11−4が得た光は変位信号生成回路部60(図6)の増幅器21−1〜21−4でそれぞれ図7に示すような光量に応じた電圧信号v ,v ,v ’,v ’に変換される。さらに、比較器22−1〜22−2でデジタル信号(変位信号)V ,V に変換される。移動体が基準位置を通過し所定の方向に移動すると、受光素子13′の受光量が変化し、基準位置信号生成回路部70の増幅器21−5で図7に示すような電圧信号v に変換される。電圧信号v があるレベルv に達する点を比較器22−3で検出し、ステップ状の基準位置信号V を出力する。基準位置信号V がHレベルになった後、変位信号生成回路部60の変位信号V ,V およびこれらの反転信号であるV ’,V ’の各相の立上がりエッジ部から得られるパルス信号V のうち、変位信号V の立上がりエッジで作られたパルス信号を1番目のパルスとしてパルス数をカウントすることにより、基準位置からの移動体の移動量を検出できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
基準位置信号は、周期的な信号である変位信号の特定の1周期を規定できる必要がある。エンコーダの高分解能化が進むにつれて、変位信号の周期の長さが短くなり、これに伴って基準位置信号の必要精度も高くなってくる。基準位置信号は第1スケールに設けられた透過型であれば透過部と非透過部の境での透過光の光量変化を、反射型であれば反射部と非反射部の境での反射光の光量変化を第2スケール上に設けられた細いスリットを通して検出する。この検出信号のS/Nを確保し、あるレベルの信号を得るには第2スケール状のスリット幅はある程度大きくする必要がある。このため、検出信号の傾斜がなだらかになり、素子の特性変化や機械的取り付け状態の変化による検出信号のレベル変化が基準位置信号発生位置に大きく影響し、必要な性能が確保できないという問題があった。すなわち、変位信号の高分解能化に対して、基準位置信号の必要精度が実現できないという問題があった。
【0004】
また、英国特許出願第44522/74号(特公昭60−23282号)で開示されているような3格子を使ったシステムにおいて、これを反射型リニアエンコーダに適用した場合、変位信号に対しては第1スケールと第2スケール間のギャップが比較的大きくてもS/Nのよい信号がとれるという特徴を有するが、基準位置信号に対しては、ギャップが大きくなれば回折による光の広がりや信号レベルの低下のため、精度の高い基準位置信号を得ることができないという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、精度の高い基準位置信号が得られる位置エンコーダを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の位置エンコーダは、
相対移動する検出対象物の相対的位置変位に対して周期的な変位信号を発生する変位信号生成手段と、
前記検出対象物の相対移動の基準位置の近傍で、パルス状またはステップ状の基準位置仮信号を発生する基準位置仮信号生成手段と、
前記変位信号の周期と異なる周期の補助信号であって、前記変位信号と周期的な相対位置を形成する前記補助信号を発生する補助信号生成手段と、
前記変位信号と前記補助信号の相対位相の繰り返し周期となるビート周期信号を発生するビート周期生成手段と、
前記基準位置仮信号が発生した後の前記ビート周期信号を基準に前記変位信号を計数する変位信号計数手段を有する。
【0007】
本発明の位置エンコーダは、変位信号の一方の立上がりエッジから次の立上がりエッジまでまたは立下がりエッジから次の立下がりエッジまでのある1周期が、補助信号の立上がりエッジから次の立上がりエッジまでまたは立下がりエッジから次の立下がりエッジまでのある1周期の中央にある。
【0008】
また、本発明の位置エンコーダは、ビート周期生成手段が、変位信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウントアップし、補助信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウント値がクリヤされるカウンタまたは補助信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウントアップし、変位信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウント値がクリヤされるカウンタを含み、該カウンタの値が周期的に特定の値になる毎にビート周期信号を発生するものである。
また、本発明の位置エンコーダは、補助信号の周期が変位信号の周期の5/4倍とするものである。
【0009】
【作用】
本発明は、基準位置信号v が立上がった後すぐにパルスV のカウントを開始するのではなく、基準仮位置信号V が発生した後のビート周期信号VRZを基準に、パルスV のカウントを開始するようにしたものである。
ここで、基準位置仮信号V は変位信号より十分周期の長いビート周期信号の特定の1周期で発生すればよい。
【0010】
したがって、本発明によれば、精度の高い基準位置信号が得られる。
【0011】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例の構成図、図2は信号処理回路の回路図、図3は各部の動作波形を示す図である。
【0012】
光源1からの光は、コリメータレンズ2、第1スケール3上の各パターン、第2スケール6上の各パターンを通して各受光素子11−1〜11−4,12−1,12−2,13を照射する。各受光素子11−1〜11−4,12−1,12−2,13で検出された光信号は図2に示す信号処理回路で必要な電気信号に変換される。
【0013】
図1の第1スケール3上のパターン4と第2スケール6上のパターン7−1〜7−4と受光素子11−1〜11−4と図2に示す変位信号生成回路部30は、相対移動する移動体の位置の変位に応じて一定周期の変位信号V ,V を発生する変位信号生成手段を構成している。図1の第1スケール3上のパターン5と第2スケール6上のパターン8と受光素子13と図2に示す基準位置仮信号生成回路部50は、基準位置の近傍で、ステップ状の基準位置仮信号V を発生する基準位置仮信号生成手段を構成している。図1の第1スケール3上のパターン9と第2スケール6上のパターン10−1〜10−2と受光素子12−1〜12−2と図2に示す補助信号生成回路部40は、変位信号V ,V の周期と僅かに異なる周期の補助信号VOZを発生する補助信号生成手段を構成している。図2に示す補助信号生成回路部40中のビート周期信号生成手段24は変位信号V と補助信号VOZを入力し、ビート周期信号VRZを発生する。
【0014】
次に、本実施例の動作を図3の動作波形図により説明する。移動体がある方向に移動すると、図2の変位信号生成回路部30の演算増幅器21−1〜21−4からの出力v ,v ,v ’,v ’はそれぞれ位相の異なる正弦波状の信号となる。図3(A)は信号v ,v ’を示しており、図3(B)は信号v ,v ’を示している。信号v とv ’、信号v とv ’がそれぞれ比較器22−1,22−2で電圧比較され、デジタル信号(変位信号)V 、V (図3(D),(E))になる。さらに、反転器23−1,23−2で反転信号V ’,V ’(波形図示せず)が作られる。変位信号V ,V ,V ’,V ’のそれぞれの信号の立上がりエッジを検出し、図3(J)に示すパルス状の信号V (V を生成する具体的回路については図示せず)が作られる。図2の補助信号生成回路部40の演算増幅器21−6,21−7からの出力(補助信号)vOZ,vOZ’は図3(C)に示すような基準位置の近傍で互いに180°位相が異なる正弦波状の信号である。信号voz,voz’が比較器22−4で電圧比較され、デジタル信号(補助信号)Voz(図3(F))になる。本実施例では、補助信号VOZの周期は、変位信号V ,V の周期の5/4倍とした。補助信号VOZと変位信号間V ,V の位相については、変位信号V の立上がりエッジから次の立上がりエッジまでのある1周期が、補助信号VOZの立上がりエッジから次の立上がりエッジまでのある1周期の中央にあるように第1スケール3と第2スケール6の変位信号用パターンと補助信号用パターンの位置関係が決められている。次に、変位信号V 、補助信号VOZはビート周期信号生成生手段24に加えられる。ビート周期信号生成手段24は、変位信号V と補助信号VOZ間の周期的に発生する特定の相対位相状態を検出するため、内部にカウンタをもち、図3(G)に示すように変位信号V の立上がりエッジでカウントアップ、補助信号VOZの立上がりエッジでカウント値をクリアする。ビート周期信号生成手段24からは図3(H)のようなカウント数2の部分がビート周期信号VRZとして出力される。ビート周期信号VRZの周期は変位信号V の5倍となる。移動体が基準位置を通過し所定の方向へ移動すると、基準位置仮信号V が立上がる。次に、変位信号計数手段(図示せず)は基準位置仮信号V 立上がり後の最初のビート周期信号VRZを検出し、このビート周期信号VRZと同期したパルス信号V を1番目のパルスとしてパルスカウントを行う。上記説明から分かるように、基準位置仮信号V は、ビート周期信号VRZの特定の1周期内で発生すればよい。また、ビート周期信号VRZが正しい周期で出力されるための変位信号V 、補助信号VOZ間の位相精度は補助信号VOZの周期を360°とした場合±36°でよく、これは比較的容易に実現できる精度である。したがって、位置信号となるパルス信号V のパルスカウント開始点が安定し、正確な位置信号が得られる。
【0015】
また、詳細な実施例は示さないが、補助信号生成手段の各スリットパターン10−1,10−2のスリット数を制限することにより、ビート周期信号VRZが1個所だけで発生するようにし、基準位置仮信号生成手段を省略することができる。
【0016】
本実施例では、補助信号VOZと変位信号V との位相関係は両信号の立ち上がりエッジで規定したが、立ち下がりエッジが同様な位相関係になるように構成してもよい。この場合、ビート周期信号生成手段24のカウンタは、両信号の立ち下がりエッジで動作する。また、変位信号V の変わりに変位信号V を使ってもよい。
【0017】
図4は本発明の第2の実施例を示す構成図で、いわゆる3格子を用いた反射型リニアエンコーダへの適用例である。
【0018】
変位信号は、第2スケール6上の光源1の前面に設けられたパターン14−1,14−2を通過した光が、第1スケール3上のパターン4で反射し、パターン14−1からの光がパターン7−1および7−4を、パターン14−2からの光がパターン7−2および7−3を通過して、それぞれの位置に対応する受光素子11−1,11−2,11−3,11−4を照射することにより得られる。補助信号は、第2スケール6上で光源1の前面に設けられたパターン15を通過した光が第1スケール3上のパターン9で反射され、パターン10−1および10−2を通過してそれぞれの位置に対応する受光素子12−1,12−1を照射することにより得られる。基準位置仮信号は、第2スケール6上で光源1の前面の光透過部16を通過した光が第1スケール3上のパターン5で反射され、スリット8を通して受光素子13を照射することにより得られる。補助信号の周期および変位信号との位相関係や信号処理の方法については、第1の実施例と同様である。
【0019】
以上、光学式位置エンコーダについて説明したが、本発明は磁気式位置エンコーダにも適用できる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンコーダの高分解能に対応できる精度の高い基準位置信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】第1の実施例の信号処理回路の回路図である。
【図3】第1の実施例の各部の動作波形を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図5】従来例の光学式透過型位置エンコーダの構成図である。
【図6】図5の従来例の信号処理回路の回路図である。
【図7】図5の従来例の各部の動作波形を示す図である。
【符号の説明】
1 光源
2 コリメータレンズ
3 第1スケール
4 第1スケール3上の変位信号用パターン
5 第1スケール3上の基準位置仮信号用パターン
5′ 基準位置信号用パターン
6 第2スケール
7 第2スケール6上の変位信号用パターン
8 第2スケール6上の基準位置仮信号用パターン
8′ 基準位置信号用パターン
9 第1スケール3上の補助信号用パターン
10 第2スケール6上の補助信号用パターン
11 変位信号用受光素子
12 補助信号用受光素子
13 基準位置仮信号用受光素子
13′ 基準位置信号用受光素子
14 第2スケール6上で光源の前面に設けられた変位信号用パターン
15 第2スケール6上で光源の前面に設けられた補助信号用パターン
16 第2スケール6上で光源の前面に設けられた基準位置仮信号用光透過部
21−1〜21〜7 増幅器
22−1〜22〜4 比較器
23−1,23−2 反転器
24 ビート周期信号生成手段
30,60 変位信号生成回路部
40 補助信号生成回路部
50 基準位置仮信号生成回路部
70 基準位置信号生成回路部
,V 変位信号
OZ 補助信号
RZ ビート周期信号
基準位置仮信号
基準位置信号
パルス信号
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a position encoder.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional optical transmission type position encoder, FIG. 6 is a circuit diagram of a signal processing circuit thereof, and FIG. 7 is a diagram showing operation waveforms of each part. In FIG. 5, the light from the light source 1 passes through the collimator lens 2, the displacement signal pattern 4 having a slit pattern with a constant pitch on the first scale 3, and a reference position composed of a transmission part and a non-transmission part at a predetermined position. The second scale 6 is irradiated through the signal pattern 5 '. The second scale 6 has four constant signal displacement signal patterns 7-1 to 7-4 and a reference position signal pattern 8 each having a different phase in order to generate signals having different phases by 90 degrees. 'Is formed. The light passing through the second scale 6 irradiates the displacement signal light receiving elements 11-1 to 11-4 and the reference position signal light receiving element 13 '. The light obtained by the light receiving elements 11-1 to 11-4 is supplied from the amplifiers 21-1 to 21-4 of the displacement signal generation circuit unit 60 (FIG. 6) to voltage signals v a , corresponding to the light amounts as shown in FIG. Converted to v b , v a ′, and v b ′. Further, the digital signals (displacement signals) V A and V B are converted by the comparators 22-1 to 22-2. When the moving body passes through the reference position to move in a predetermined direction, the amount of light received by the light receiving element 13 'is changed, by the amplifier 21-5 of the reference position signal generating circuit 70 into a voltage signal v z as shown in FIG. 7 Converted. Detected by the comparator 22-3 points to reach the level v c with a voltage signal v z, and outputs the step-shaped reference position signal V Z. After the reference position signal VZ becomes H level, it is obtained from the rising edges of the respective phases of the displacement signals V A and V B of the displacement signal generating circuit 60 and their inverted signals V A ′ and V B ′. The amount of movement of the moving body from the reference position can be detected by counting the number of pulses using the pulse signal generated at the rising edge of the displacement signal V A as the first pulse among the pulse signals V p to be generated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The reference position signal needs to be able to define one specific period of the displacement signal, which is a periodic signal. As the resolution of the encoder increases, the length of the period of the displacement signal becomes shorter, and accordingly, the required accuracy of the reference position signal becomes higher. If the reference position signal is a transmissive type provided on the first scale, the change in the amount of transmitted light at the boundary between the transmissive part and the non-transmissive part is reflected, and if it is a reflective type, the reflected light at the boundary between the reflective part and the non-reflective part. Is detected through a thin slit provided on the second scale. In order to secure the S / N of this detection signal and obtain a signal of a certain level, it is necessary to increase the slit width of the second scale shape to some extent. For this reason, the slope of the detection signal becomes gentle, and the change in the level of the detection signal due to the change in the characteristics of the element and the change in the mechanical mounting state greatly affects the position where the reference position signal is generated, and the required performance cannot be secured. It was. That is, there is a problem in that the required accuracy of the reference position signal cannot be realized for increasing the resolution of the displacement signal.
[0004]
In a system using three grids as disclosed in British Patent Application No. 44522/74 (Japanese Patent Publication No. 60-23282), when this is applied to a reflective linear encoder, the displacement signal is Although it has a feature that a signal having a good S / N can be obtained even if the gap between the first scale and the second scale is relatively large, with respect to the reference position signal, if the gap is increased, the spread of light or signal due to diffraction There is a problem in that a highly accurate reference position signal cannot be obtained due to a decrease in level.
[0005]
An object of the present invention is to provide a position encoder capable of obtaining a reference position signal with high accuracy.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the position encoder of the present invention comprises:
A displacement signal generating means for generating a periodic displacement signal with respect to the relative position displacement of the relatively moving detection object;
A reference position temporary signal generating means for generating a pulse-like or step-like reference position temporary signal in the vicinity of a reference position for relative movement of the detection object;
An auxiliary signal having a period different from the period of the displacement signal, and an auxiliary signal generating means for generating the auxiliary signal that forms a periodic relative position with the displacement signal ;
Beat period generating means for generating a beat period signal which is a repetition period of the relative phase of the displacement signal and the auxiliary signal;
Displacement signal counting means for counting the displacement signal based on the beat cycle signal after the provisional reference position temporary signal is generated.
[0007]
According to the position encoder of the present invention, one period from one rising edge of the displacement signal to the next rising edge or from the falling edge to the next falling edge is from the rising edge of the auxiliary signal to the next rising edge or from the rising edge. It is in the middle of a period from the falling edge to the next falling edge.
[0008]
In the position encoder of the present invention, the beat cycle generation means counts up at one rising edge or falling edge of the displacement signal, and the count value is cleared at one rising edge or falling edge of the auxiliary signal. Alternatively, the counter includes a counter that counts up at one rising edge or falling edge of the auxiliary signal and the count value is cleared at one rising edge or falling edge of the displacement signal. A beat cycle signal is generated every time.
In the position encoder according to the present invention, the period of the auxiliary signal is 5/4 times the period of the displacement signal.
[0009]
[Action]
The present invention, reference position signal v Z Instead of immediately starts to count the pulse V p after rises, the beat period signal V RZ after reference tentative position signal V T is generated in the reference pulse V The count of p is started.
Here, the reference position temporary signal V T may be generated in one specific cycle of the beat cycle signal having a sufficiently longer cycle than the displacement signal.
[0010]
Therefore, according to the present invention, a highly accurate reference position signal can be obtained.
[0011]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a signal processing circuit, and FIG. 3 is a diagram showing operation waveforms of each part.
[0012]
The light from the light source 1 passes through the collimator lens 2, the patterns on the first scale 3, and the patterns on the second scale 6 to the light receiving elements 11-1 to 11-4, 12-1, 12-2, and 13. Irradiate. Optical signals detected by the respective light receiving elements 11-1 to 11-4, 12-1, 12-2, and 13 are converted into necessary electrical signals by the signal processing circuit shown in FIG.
[0013]
The pattern 4 on the first scale 3 in FIG. 1, the patterns 7-1 to 7-4 on the second scale 6, the light receiving elements 11-1 to 11-4, and the displacement signal generating circuit unit 30 shown in FIG. Displacement signal generating means for generating displacement signals V A and V B having a constant period according to the displacement of the position of the moving moving body is constituted. The pattern 5 on the first scale 3 in FIG. 1, the pattern 8 on the second scale 6, the light receiving element 13, and the reference position temporary signal generation circuit unit 50 shown in FIG. 2 are stepped reference positions in the vicinity of the reference position. Reference position temporary signal generating means for generating the temporary signal V T is configured. The pattern 9 on the first scale 3 in FIG. 1, the patterns 10-1 to 10-2 on the second scale 6, the light receiving elements 12-1 to 12-2, and the auxiliary signal generation circuit unit 40 shown in FIG. The auxiliary signal generating means for generating the auxiliary signal V OZ having a slightly different period from the period of the signals V A and V B is configured. The beat cycle signal generation means 24 in the auxiliary signal generation circuit section 40 shown in FIG. 2 receives the displacement signal V A and the auxiliary signal V OZ and generates a beat cycle signal VRZ .
[0014]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the operation waveform diagram of FIG. When the moving body moves in a certain direction, the outputs v a , v b , v a ′, v b ′ from the operational amplifiers 21-1 to 21-4 of the displacement signal generation circuit unit 30 in FIG. It becomes a wavy signal. 3A shows the signals v a and v a ′, and FIG. 3B shows the signals v b and v b ′. The signals v a and v a ′ and the signals v b and v b ′ are respectively compared in voltage by comparators 22-1 and 22-2, and digital signals (displacement signals) V A and V B (FIG. 3D, ( E)). Further, inverted signals V A ′ and V B ′ (waveform not shown) are generated by the inverters 23-1 and 23-2. For a specific circuit for detecting the rising edge of each of the displacement signals V A , V B , V A ′, and V B ′ and generating the pulsed signal V p (V p shown in FIG. (Not shown) is created. Outputs (auxiliary signals) v OZ and v OZ ′ from the operational amplifiers 21-6 and 21-7 of the auxiliary signal generation circuit unit 40 of FIG. 2 are 180 ° in the vicinity of the reference position as shown in FIG. It is a sinusoidal signal with a different phase. The signals v oz and v oz ′ are compared in voltage by the comparator 22-4, and become a digital signal (auxiliary signal) V oz (FIG. 3F ). In this embodiment, the period of the auxiliary signal V OZ is 5/4 times the period of the displacement signals V A and V B. Regarding the phases of the auxiliary signal V OZ and the displacement signals V A and V B , one period from the rising edge of the displacement signal V A to the next rising edge is from the rising edge of the auxiliary signal V OZ to the next rising edge. The positional relationship between the displacement signal pattern and the auxiliary signal pattern of the first scale 3 and the second scale 6 is determined so as to be in the center of one period. Next, the displacement signal V A and the auxiliary signal V OZ are applied to the beat cycle signal generation means 24. The beat cycle signal generating means 24 has a counter inside to detect a specific relative phase state periodically generated between the displacement signal V A and the auxiliary signal V OZ and is displaced as shown in FIG. signal counts up at the rising edge of V a, the count value is cleared on the rising edge of the auxiliary signal V OZ. From the beat cycle signal generating means 24, a portion having a count number of 2 as shown in FIG. 3 (H) is output as a beat cycle signal VRZ . The cycle of the beat cycle signal V RZ is five times that of the displacement signal V A. When the moving body passes through the reference position and moves in a predetermined direction, the reference position temporary signal V T rises. Next, the displacement signal counting means (not shown) detects the first beat cycle signal V RZ after the rise of the temporary reference position signal V T and outputs the pulse signal V p synchronized with this beat cycle signal V RZ as the first. Pulse counting is performed as a pulse. As can be understood from the above description, the temporary reference position signal V T may be generated within one specific cycle of the beat cycle signal V RZ . Further, the phase accuracy between the displacement signal V A and the auxiliary signal V OZ for outputting the beat cycle signal V RZ with a correct cycle may be ± 36 ° when the cycle of the auxiliary signal V OZ is 360 °. The accuracy can be realized relatively easily. Therefore, the pulse count start point of the pulse signal V p of the position signal is stabilized, an accurate position signal.
[0015]
Although a detailed embodiment is not shown, by limiting the number of slits of each of the slit patterns 10-1 and 10-2 of the auxiliary signal generating means, the beat cycle signal VRZ is generated only at one place, The reference position temporary signal generating means can be omitted.
[0016]
In the present embodiment, the phase relationship between the auxiliary signal V OZ and the displacement signal V A is defined by the rising edges of both signals, but the falling edges may have the same phase relationship. In this case, the counter of the beat cycle signal generating means 24 operates at the falling edges of both signals. Further, the displacement signal V B may be used instead of the displacement signal V A.
[0017]
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, which is an application example to a reflective linear encoder using so-called three gratings.
[0018]
The displacement signal is such that the light that has passed through the patterns 14-1 and 14-2 provided on the front surface of the light source 1 on the second scale 6 is reflected by the pattern 4 on the first scale 3. Light passes through patterns 7-1 and 7-4, and light from pattern 14-2 passes through patterns 7-2 and 7-3, and light receiving elements 11-1, 11-2, 11 corresponding to the respective positions. It is obtained by irradiating −3, 11-4. As for the auxiliary signal, the light that has passed through the pattern 15 provided on the front surface of the light source 1 on the second scale 6 is reflected by the pattern 9 on the first scale 3, and passes through the patterns 10-1 and 10-2. It is obtained by irradiating the light receiving elements 12-1 and 12-1 corresponding to the positions. The temporary reference position signal is obtained by irradiating the light receiving element 13 through the slit 8 after the light passing through the light transmitting portion 16 on the front surface of the light source 1 on the second scale 6 is reflected by the pattern 5 on the first scale 3. It is done. The phase relationship between the period of the auxiliary signal and the displacement signal and the signal processing method are the same as in the first embodiment.
[0019]
Although the optical position encoder has been described above, the present invention can also be applied to a magnetic position encoder.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a highly accurate reference position signal that can correspond to the high resolution of the encoder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a signal processing circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating operation waveforms of respective units of the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional optical transmission type position encoder.
6 is a circuit diagram of a signal processing circuit of the conventional example of FIG.
7 is a diagram showing operation waveforms of respective parts of the conventional example of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Collimator lens 3 1st scale 4 Displacement signal pattern 5 on 1st scale 3 Reference position temporary signal pattern 5 'on 1st scale 3 Reference position signal pattern 6 2nd scale 7 2nd scale 6 Displacement signal pattern 8 Reference position temporary signal pattern 8 'on the second scale 6 Reference position signal pattern 9 Auxiliary signal pattern 10 on the first scale 3 Auxiliary signal pattern 11 on the second scale 6 Displacement signal Light receiving element for auxiliary signal 12 Light receiving element for auxiliary signal 13 Light receiving element for reference position temporary signal 13 ′ Light receiving element for reference position signal 14 Displacement signal pattern 15 provided on the front surface of the light source on the second scale 6 On the second scale 6 Auxiliary signal pattern 16 provided on the front surface of the light source The reference position temporary signal light transmitting portions 21-1 to 21-21 provided on the front surface of the light source on the second scale 6. 7 Amplifiers 22-1 to 22-4 Comparators 23-1, 23-2 Inverter 24 Beat period signal generating means 30, 60 Displacement signal generating circuit unit 40 Auxiliary signal generating circuit unit 50 Reference position temporary signal generating circuit unit 70 Reference Position signal generation circuit unit V A , V B displacement signal V OZ auxiliary signal V RZ beat period signal V T reference position temporary signal V z reference position signal V p pulse signal

Claims (4)

相対移動する検出対象物の相対的位置変位に対して周期的な変位信号を発生する変位信号生成手段と、
前記検出対象物の相対移動の基準位置の近傍で、パルス状またはステップ状の基準位置仮信号を発生する基準位置仮信号生成手段と、
前記変位信号の周期と異なる周期の補助信号であって、前記変位信号と周期的な相対位相を形成する前記補助信号を発生する補助信号生成手段と、
前記変位信号と前記補助信号の相対位相の繰り返し周期となるビート周期信号を発生するビート周期生成手段と、
前記基準位置仮信号が発生した後の前記ビート周期信号を基準に前記変位信号を計数する変位信号計数手段を有する位置エンコーダ。
A displacement signal generating means for generating a periodic displacement signal with respect to the relative position displacement of the relatively moving detection object;
A reference position temporary signal generating means for generating a pulse-like or step-like reference position temporary signal in the vicinity of a reference position for relative movement of the detection object;
An auxiliary signal having a period different from the period of the displacement signal, and an auxiliary signal generating means for generating the auxiliary signal that forms a periodic relative phase with the displacement signal ;
Beat period generating means for generating a beat period signal which is a repetition period of the relative phase of the displacement signal and the auxiliary signal;
A position encoder having displacement signal counting means for counting the displacement signal with reference to the beat period signal after the provisional reference position temporary signal is generated.
前記変位信号の一方の立上がりエッジから次の立上がりエッジまでまたは立下がりエッジから次の立下がりエッジまでのある1周期が、前記補助信号の立上がりエッジから次の立上がりエッジまでまたは立下がりエッジから次の立下がりエッジまでのある1周期の中央にある、請求項1記載の位置エンコーダ。One period from one rising edge of the displacement signal to the next rising edge or from the falling edge to the next falling edge is a period from the rising edge of the auxiliary signal to the next rising edge or from the falling edge to the next. The position encoder according to claim 1, wherein the position encoder is in the middle of a period up to a falling edge. 前記ビート周期生成手段は、前記変位信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウントアップし、前記補助信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウント値がクリヤされるカウンタまたは前記補助信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウントアップし、前記変位信号の一方の立上がりエッジまたは立下がりエッジでカウント値がクリヤされるカウンタを含み、該カウンタの値が周期的に特定の値になる毎に前記ビート周期信号を発生するものである、請求項1または2記載の位置エンコーダ。The beat cycle generation means counts up at one rising edge or falling edge of the displacement signal, and the counter whose count value is cleared at one rising edge or falling edge of the auxiliary signal or one of the auxiliary signals Each time the rising edge or falling edge of the displacement signal is counted up and the count value is cleared at one rising edge or falling edge of the displacement signal. The position encoder according to claim 1, wherein the position encoder generates the beat period signal. 前記補助信号の周期が前記変位信号の周期の5/4倍である、請求項1から3いずれか1項に記載の位置エンコーダ。The position encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein a period of the auxiliary signal is 5/4 times a period of the displacement signal.
JP16173095A 1995-06-28 1995-06-28 Position encoder Expired - Fee Related JP3633670B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16173095A JP3633670B2 (en) 1995-06-28 1995-06-28 Position encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16173095A JP3633670B2 (en) 1995-06-28 1995-06-28 Position encoder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0914998A JPH0914998A (en) 1997-01-17
JP3633670B2 true JP3633670B2 (en) 2005-03-30

Family

ID=15740799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16173095A Expired - Fee Related JP3633670B2 (en) 1995-06-28 1995-06-28 Position encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3633670B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4535414B2 (en) * 2000-11-27 2010-09-01 ハイデンハイン株式会社 Automatic setting device of origin signal in linear scale

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0914998A (en) 1997-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0770850B1 (en) Displacement information detection apparatus
JP3089055B2 (en) Optical displacement detector
EP0474149B1 (en) Optical encoder
JPS60243515A (en) Photoelectric measuring device
US6674066B1 (en) Encoder
JP3278361B2 (en) Optical encoder
JPH05223599A (en) Apparatus for generating cycle signal with no harmonic
JP3633670B2 (en) Position encoder
JP2888482B2 (en) Device for filtering harmonic signal components
JP3495510B2 (en) Apparatus for obtaining signals without harmonics
JPH11281403A (en) Optical linear scale origin signal generator
JP4768164B2 (en) Rotary encoder device
JPH08261795A (en) Method for detecting reference position of encoder
US20040232320A1 (en) Position-measuring system and method for operating a position-measuring system
JP2000304574A5 (en)
JP3064548B2 (en) Optical reference position detector
JP3649363B2 (en) Optical position detector
JP4668396B2 (en) Origin signal generator
JPH0933284A (en) Optical encoder
JP4174089B2 (en) Lens position detection device
EP0521616A2 (en) Displacement sensor
JPH0914916A (en) Grating interference type displacement detector
JP2006329652A (en) Optical displacement sensor
JPH04166718A (en) Linear type optical encoder
JPH11271026A (en) Dimension measuring apparatus using optical scale

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100107

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees