JP4521125B2 - アブソリュートエンコーダ用ディスク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測量機等に用いられるアブソリュートエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアブソリュートエンコーダは、本出願人の出願に係る特開平７−１９８４２０号公報に開示されたようなものが知られており、このブロック図を図５に示す。アブソリュートエンコーダ用ディスク１には、スリット２が円周方向に沿うトラックＴ上に等間隔に配置されている。これらのスリット２には、２進数の符号化された測角用符号語を表わすため、「１」を表わす太いスリットと、「０」を表わす細いスリットの２種類が用いられている。これらのスリット２に対して、任意の位置から連続して所定数のスリット２を読み込むと、これらのスリット２に対応する数の並びは、他の領域の数の並びと重複することなく、ただ１つに定まるようにスリット２は配置されている。
【０００３】
従来のアブソリュートエンコーダで角度を検出するには、ディスク１の一面側に配置したＬＥＤ（発光ダイオード）等の図示しない光源からスリット列に向けて光を照射し、ディスク１の他面側に配置したＣＣＤ等の検出手段３、５で、スリット列を透過した光を受光する。測角用符号語を読み取るためには、所定数のスリット２を選択して、検出手段３、５で読み取ったスリット幅から所定数のビット列に変換する。このビット列は、算出手段６により、予め記憶手段７に記憶している角度符号語テーブルとコードマッチング（比較）される。そして、このビット列が角度符号語テーブル中で最も一致する位置を求め、この位置を角度に変換して角度を求め、表示手段１０に表示させていた。
【０００４】
さて、このような測角用符号語の読み誤りを検出するため、巡回数列を円形に配置したとき、１８０°対向する位置の数字が常に反転するセルフコンプリメンタルコード（以下、ＳＣＣという。）に従って、測角用符号語を決めていた。この測角用符号語の一例の一部を次に示す。
【０００５】
（０−１８０°） （１８０−３６０°）
０００００１１ １１１１１００
００００１１０ １１１１００１
０００１１００ １１１００１１
−−−−−−− −−−−−−−
−−−−−−− −−−−−−−
このため、１８０°対向する位置の測角用符号語を２つの検出手段３、５で同時に読み取って判別手段４で比較すると、両者間に値の一致するビットが存在する場合には、測角用符号語の読み誤りがあったことが簡単に分かる。そこで、算出手段６は、２つの読み取った測角用符号語と予め記憶手段７に記憶している角度符号語テーブルを比較して、測角用符号語の読み誤りがあった場合、訂正できる場合は訂正して角度を求め、訂正できない場合、読み誤りを知らせる警報を出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に記載されたようなアブソリュートエンコーダでは、次のような問題があった。
【０００７】
塵埃等の多い厳しい環境下で使用されるため、エンコーダ用ディスク１の細いスリット２にごみ等が付着して、測角用符号語の読み誤りが生じることもあるが、この場合に、誤り訂正能力が対向する２つの検出領域で１ビットと小さく、測定できないこともあった。このことは、常に測定値の高信頼性が要求される測量機としては問題であった。
【０００８】
また、読み取った測角用符号語と大きな角度符号語テーブルとのコードマッチングを行うため、測角計算に要する時間が長くなるという問題もあった。
【０００９】
さらに、ＳＣＣに従って、測角用符号語を決定していたので、選定したＳＣＣによって、ディスク１周に配置される全ビット数、すなわちディスク１周に配置できる全スリット数が予め定まってしまい、スリット数選択の自由度が低く、精度等から要請される最適のスリット数を満足させることが困難であるという問題もあった。
【００１０】
このため、常に測定値の信頼性が高く、測角計算に要する時間が短く、しかも、ディスク１周に配置できるスリット数の自由度の高いアブソリュートエンコーダが求められていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明では、測角用符号語を表わすスリットが周方向に沿って配置されたアブソリュートエンコーダ用ディスクにおいて、前記測角用符号語は、角度情報を表わす角度情報ビットと角度情報ビットの読み誤りを検出して訂正する検査ビットとを含む角度情報用符号語と、該角度情報用符号語を検出するための目印となるブロック検出用符号語とから構成するとともに、前記測角用符号語は、ブロック検出用符号語の先頭から順次１ビットづつ取り出した各ビットを、前記角度情報用符号語の所定ビットおきに順次挿入した。
【００１２】
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、各測角用符号語は、角度情報ビットの各ビットが反転したものを前又は後に隣接して配置した。
【００１３】
請求項３に係る発明では、請求項１又は２に係る発明において、前記角度情報用符号語は、７ビットの角度情報ビットと８ビットの検査ビットからなる（１５、７）ＢＣＨ符号に、１ビットのパリティチェックビットを付加したものとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例のアブソリュートエンコーダ用ディスクも、従来例のように、周方向に沿って配置されたスリット列によって、測角用符号語が表わされている。図１に示したように、測角用符号語１１は、角度情報を表わす７ビットの角度情報ビット１２、角度情報ビット１２の読み誤りを検出して訂正する８ビットの検査ビット１４、及び、さらに角度情報ビット１２と検査ビット１４の読み誤りを検出する１ビットのパリティチェックビット１６からなる角度情報用符号語１８を含む。測角用符号語１１は、さらに、この角度情報用符号語１８を検出するための目印にするため、８ビットのブロック検出用符号語２２の先頭から順次１ビットづつ取り出した各ビットを角度情報用符号語１８の２ビットおきに順次挿入し、全部で２４ビットからなっている。
【００１５】
すなわち、測角用符号語１１の２４ビットは、左側から数えて、第１、２ビットが角度情報ビット、第３ビットがブロック検出用ビット、第４、５ビットが角度情報ビット、第６ビットがブロック検出用ビット、第７、８ビットが角度情報ビット、第９ビットがブロック検出用ビット、第１０ビットが角度情報ビット、第１１ビットが検査ビット、第１２ビットがブロック検出用ビット、第１３、１４ビットが検査ビット、第１５ビットがブロック検出用ビット、第１６、１７ビットが検査ビット、第２１ビットがブロック検出用ビット、第２２ビットが検査ビット、第２３ビットがパリティチェックビット、第２４ビットがブロック検出用ビットとなる。
【００１６】
なお、パリティチェックビットとは、符号語を構成する各ビットの値の総和が常に偶数（又は奇数）になるように、余分に加えられる１ビットのことであり、符号語を読み取ったとき、符号語を構成する各ビットの値の総和が偶数（又は奇数）にならないときには、符号語の読み誤りがあったことが分かるようにしたものである。また、７ビットの角度情報ビット１２に８ビットの検査ビット１４を付加した符号長１５ビットの符号語として、巡回符号の一種で復号が容易でかつ誤り訂正能力の高い（１５、７）ＢＣＨ符号を用いる。このような符号としては、ＢＣＨ符号以外にも、誤り訂正機能を持つブロック符号、たとえば、ＢＣＨ符号以外の巡回符号、ＢＣＨ符号の特別な例であるハミング符号等も用いることもできるので、必要な情報ビット数や誤り訂正可能なビット数等の要求に応じて、適切な符号を選択する。これらの符号は、デジタル通信等において広く使われていて周知であるから、説明を省略する。
【００１７】
ブロック検出用符号語２２としては、検出しやすいビット並びを有する「１１１０１０００」を用いる。この「１１１０１０００」は、（７，４）ハミング符号にパリティチェックビットが付加されたものにもなっているから、１ビットの誤り訂正が可能である。ところで、ブロック検出用符号語２２は、「１１１０１０００」に限るものでなく、（７、４）ハミング符号にパリティチェックビットを付加した８ビットの符号語のうち、０または１の一方のみに偏らないもの、例えば「１１１０１０００」を反転した「０００１０１１１」等、適切な８ビットの符号語であってもよい。ただし、「１１１１１１１１」「００００００００」「１０１０１０１０」のように先頭が判別できない符号語は使用できない。また、「０００００００１」「１０００００００」のように、１ビット読み誤っただけで、符号語として使用できなくなるようなものも使用すべきではない。
【００１８】
さて、本実施例では、２４ビットの測角用符号語を９０語、ディスク周方向に沿って配置したため、スリット数は、２４＊９０＝２１６０本になり、スリット間隔は、１０’となる。各測角用符号語１１の先頭ビットに対応するスリット２の間の間隔は、４°となる。そして、角度情報ビット１２は、角度情報として、測角用符号語１１の配置された順序に従って、１、２、３−−−−−（２進数の００００００１が１に対応する。）と規則正しい番号が付与されるとともに、各測角用符号語１１の後（又は前）には、該角度情報ビット１２の各ビットを反転させた測角用符号語１１を配置している。このような測角用符号語１１の並びの一部を図２に示す。
【００１９】
このようなスリット列により表わされた測角用符号語１１から、角度情報を取り出すための構成は、図５に示した従来例のブロック図と比べて、検出手段３、５は１つでよく、判別手段４が必要ない点で相違する以外は略同じである。しかし、記憶手段７には、大きな角度符号語テーブルの代わりにブロック検出用符号語２２を記憶させるだけでよく、算出手段６における符号語の読み誤りの検出方法、訂正方法及び測角計算方法は、以下に説明するように大きく異なっている。
【００２０】
以下に、図４のフロー図に従って、測角用符号語１１から、角度情報を取り出す方法を説明する。
【００２１】
まず、ステップ１（Ｓ１）として、従来と同様に、所定数のスリット２を選択して、これを所定数のビット列に変換する。このさい、各測角用符号語１１は、２４ビットで構成されているから、少なくとも１つの測角用符号語１１を取り出すためには、４８ビット分のスリット列を読み取って、図３に示したような４８ビットのビット列２４を得る。
【００２２】
次に、ステップ２（Ｓ２）として、ブロック検出用符号語２２を検出する。このためには、ブロック検出用符号語２２を構成する各ビットは、測角用符号語１１の２ビットおきに配置されているから、図３に示したように、４８ビットのビット列２４を３ビットからなる部分２６に区切ると、この部分２６には必ず左、真ん中、右のいずれかのビットにブロック検出用符号語２２の１ビットが含まれる。そこで、最初の３ビットからなる部分２６と、これから２４ビット後方の３ビットからなる部分２８と比較して、最も一致するビットの位置が左、真ん中、右のいずれであるか求める。次の３ビットからなる部分２６’も、同様に２４ビット後方の３ビットからなる部分２８’と比較し、最も一致するビットの位置が左、真ん中、右のいずれであるかを求める。このような比較をステップ１で読み取ったビット列２４に対して可能な限り行い、比較した各部分で最も一致する位置が左、真ん中、右のいずれであるかを求め、この位置のビットを左から８つの各部分２６、２６’−−−から順次取り出すと、ブロック検出用符号語２２が得られる。ただし、１１１０１０００とは並んでいないこともあるが、この数字の並ぶ順序は記憶しているので、ブロック検出用符号語２２の先頭位置が検出ができるのである。図３に示した例では、各部分とも末尾のビットが最もよく一致しているから、各部分２６、２６’、−−−の末尾のビットを取り出すと、ブロック検出用符号語２２が得られる。
【００２３】
もし、ブロック検出用符号語２２に１ビットの誤りがあったとしても、本実施例の場合は、ブロック検出用符号語２２以外に前記一致が得られるのは、常に６ビット以下となっているので、ブロック検出用符号語２２の残り７ビットが前記一致をしていれば、この７ビットの位置からブロック検出用符号語２２を検出することができる。また、このブロック検出用符号語２２自身が（７，４）ハミング符号にパリティチェックビットが付加されたものになっているから、１ビットの誤り訂正をすることにより、ブロック検出用符号語２２を確認することができる。
【００２４】
次に、ステップ３（Ｓ３）として、測角用符号語１１において、ブロック検出用符号２２の各ビットの配置された位置は、図１に示したように定まっているから、これを基準にして、角度情報用符号語１８、すなわち、角度情報ビット１２、検査ビット１４及びパリティチェックビット１６を取り出す。
【００２５】
次にステップ４（Ｓ４）として、取り出された角度情報ビット１２、検査ビット１４及びパリティチェックビット１６から、従来周知の方法によって、誤りビットの有無を判断する。誤りビットがなければ、ステップ６（Ｓ６）へ進む。誤りビットを検出したときは、ステップ５（Ｓ５）へ進む。
【００２６】
ステップ５（Ｓ５）では、角度情報ビット１２と検査ビット１４から角度情報ビット１２の誤りビット位置を決定できる場合には、誤りビットを訂正する。本実施例の場合には、２ビットの誤り検出と訂正が可能な（１５、７）ＢＣＨ符号に、パリティチェックビット１６を付加しているので、３ビットの誤り検出と２ビットの誤り訂正が可能である。これらの誤り検出と訂正の方法は、当業者に周知であるから説明を省略する。パリティチェックにより、訂正できない誤りを検出した場合には、エラーを表示する。
【００２７】
ステップ４（Ｓ４）又はステップ５（Ｓ５）で誤りのない角度情報ビット１２が得られると、ステップ６（Ｓ６）に進み、角度情報ビット１２から測角計算して角度を求める。測角用符号語１１の先頭ビットを表わすスリット２の間の角度は４°で、角度情報ビット１２を反転した測角用符号語１１を１つおきに配置しているから、測角用符号語１１の先頭ビットを表わすスリット２の角度αは、
角度情報ビット１２が、０１０１１０１以下のとき、
α＝（角度情報ビットが表わす数−１）＊８°
角度情報ビット１２が、１０１００１０以上のとき、
α＝（角度情報ビットを反転したものが表わす数−１）＊８°＋４°
と簡単に求まる。ただし、角度情報ビット００００００１を含む測角用符号語１１の先頭ビット位置を０°とした。また、スリット２は１０’間隔で配置されているから、各スリット２の角度も簡単に求めることができる。
【００２８】
本実施例によれば、次のような効果がある。
【００２９】
すなわち、測角用符号語１１を、ＳＣＣに従って決めず、１６ビットの角度情報用符号語１８に、８ビットのブロック検出用符号語２２を加えて全体で２４ビットのブロック符号としたから、ディスク１周に配置される測角用符号語１１全体のビット数は２４の整数倍、すなわちスリット数も２４の整数倍という条件で自由に選択でき、スリット数の選択の自由度が高くなる。このため、精度等から要請される最適なスリット２の数と間隔を実現することが容易になる。
【００３０】
そして、角度情報用符号語１８は、７ビットの角度情報ビットと８ビットの検査ビットからなる（１５、７）ＢＣＨ符号に、１ビットのパリティチェックビットを付加したものであるから、３ビットの誤り検出と２ビットの誤り訂正ができるため、常に実用上充分な信頼性の測定値が得られる。
【００３１】
また、角度情報ビット１２は角度情報を表わしているから、読み取った測角用符号語１１から角度情報ビット１２を取り出すと、測角用符号語１１を角度符号語テーブルと照合することなく、単純な計算で簡単に角度が求まり、測角計算の時間を短縮できる。
【００３２】
さらに、ブロック検出用符号語２２の各ビットは、角度情報用符号語１８の２ビットおきに配置されるという条件があるため、ブロック検出用符号語２２に１ビットの読み誤りがあっても、前述のように、ブロック検出用符号語２２の検出が可能になる。そして、各測角用符号語１１は、後又は前に、角度情報ビット１２の各ビットが反転した測角用符号語１１を隣接させて配置しているから、隣接する測角用符号語１１間では、ブロック検出用符号語２２以外には一致するビットがないか、あってもわずかなので、ブロック検出用符号語２２を容易に検出できるという利点がある。しかも、「１１１０１０００」なるブロック検出用符号語２２は、検出し易いビット並びになっている。さらに、ブロック検出用符号語２２自身が、（７、４）ハミング符号にパリティチェックビットが付加されたものになっていて、１ビットの誤り訂正ができるので、ブロック検出用符号語２２の確認ができ、確実に角度情報用符号語１８の検出ができる。
【００３３】
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、種々の実施例が考えられる。たとえば、検出手段３、５は、図５に示した従来例と同じように２つ設けてもよい。この場合、両検出手段から得た角度に１８０°の差があるかどうかを調べることにより、測角用符号語１１の読み誤りを検出することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に係る発明によれば、測角用符号語は、角度情報用符号語にブロック検出用符号語を加えたブロック符号としたから、ディスク１周に配置されるスリット数を比較的自由に決めることができ、精度等から要請される最適のスリット数を実現できる。また、測角用符号語は、角度情報ビットの読み誤りを検出して訂正する機能を有した検査ビットを含んでいるため、角度情報ビットの読み誤り訂正ができるので、常に信頼性の高い測定値が得られる。さらに、角度情報ビットは角度情報を表わしているから、測角用符号語から角度情報ビットを取り出すと簡単に角度が求まり、測角計算の時間を短縮できる。さらに、ブロック検出用符号語の各ビットは、測角用符号語において所定ビットおきに配置されているという条件があるため、ブロック検出用符号語に読み誤りを生じた場合にも、ブロック検出用符号語を検出し易いという利点がある。
【００３５】
請求項２に係る発明によれば、各測角用符号語は、前又は後に角度情報ビットが反転した測角用符号語を配置しているから、隣接する測角用符号語間でブロック検出用符号語以外には一致するビットがないか、あってもわずかなので、ブロック検出用符号語の検出がいっそう容易になる。
【００３６】
請求項３に係る発明によれば、角度情報用符号語は、７ビットの角度情報ビットと８ビットの検査ビットからなる（１５、７）ＢＣＨ符号に、１ビットのパリティチェックビットを付加したものであるから、３ビットの誤り検出と２ビットの誤り訂正ができるため、常に実用上充分な信頼性の測定値が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の測角用符号語の構成方法を示す図である。
【図２】同実施例における測角用符号語の並びの一部を示す図である。
【図３】同実施例において、ブロック検出用符号語の検出方法を示す図である。
【図４】同実施例における測角処理のフロー図である。
【図５】従来のアブソリュートエンコーダを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ディスク
２ スリット
１１ 測角用符号語
１２ 角度情報ビット
１４ 検査ビット
１６ パリティチェックビット
１８ 角度情報用符号語
２２ ブロック検出用符号語

Claims (3)

1. 測角用符号語を表わすスリットが周方向に沿って配置されたアブソリュートエンコーダ用ディスクにおいて、
   前記測角用符号語は、角度情報を表わす角度情報ビットと角度情報ビットの読み誤りを検出して訂正する検査ビットとを含む角度情報用符号語と、該角度情報用符号語を検出するための目印となるブロック検出用符号語とからなり、
   前記測角用符号語は、ブロック検出用符号語の先頭から順次１ビットづつ取り出した各ビットを、前記角度情報用符号語の所定ビットおきに順次挿入したことを特徴とするアブソリュートエンコーダ用ディスク。
2. 各測角用符号語は、角度情報ビットの各ビットが反転したものを前又は後に隣接して配置したこと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用ディスク（図２参照）。
3. 前記角度情報用符号語は、７ビットの角度情報ビットと８ビットの検査ビットからなる（１５、７）ＢＣＨ符号に、１ビットのパリティチェックビット（１６）を付加したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアブソリュートエンコーダ用ディスク。

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