JP5006752B2 - Displacement detector - Google Patents
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本発明は、変位センサから入力されるアナログ信号を処理して変位を検出するための変位検出装置に係り、特に、リニアゲージを使った倣い測定に用いるのに好適な、高速応答性とピーク測定に必要なリアルタイム性の両方を実現することが可能な変位検出装置に関する。 The present invention relates to a displacement detection apparatus for detecting a displacement by processing an analog signal input from a displacement sensor, and particularly suitable for use in scanning measurement using a linear gauge and high-speed response and peak measurement. The present invention relates to a displacement detection apparatus capable of realizing both of the real-time characteristics necessary for the above.
リニアゲージカウンタのように、変位センサから入力されるアナログ信号を処理して変位を検出するための変位検出装置が知られている。 A displacement detection device for detecting a displacement by processing an analog signal input from a displacement sensor, such as a linear gauge counter, is known.
その1つに、特許文献1に記載されているように、図1に例示するパルス計数回路20の如く、変位センサ10から入力されるアナログ信号を分割・パルス化回路22で分割して変位量に応じたパルス信号に変換し、カウンタIC24によりリアルタイムで計数してピークデータを得るパルス計数方式のものがある。ここで、アナログ信号の内挿パルスを発生するものとして、出願人は特許文献2や特許文献3の技術を提案している。
For example, as described in Patent Document 1, an analog signal input from the
このパルス計数方式によれば、アナログ信号からパルスへの変換及びパルスカウントはハードウェアで行なうため、リアルタイム性に優れており、倣い測定等におけるピーク位置をリアルタイムで検出することが可能である。 According to this pulse counting method, conversion from an analog signal to a pulse and pulse counting are performed by hardware, so that the real time property is excellent, and a peak position in scanning measurement or the like can be detected in real time.
但し、高分解能になる程パルスの周波数が高くなるため、ハードウェアへの要求性能が高くなる。例えば分解能が1μmで応答速度が1000mm/秒の場合は周波数1MHz、0.1μmで1000mm/秒の場合は10MHz、0.01μmで1000mm/秒の場合は100MHz、0.001μmで1000mm/秒の場合は1000MHzであり、現在の技術によれば、0.1μm以下のサブミクロン領域では、コスト、消費電力、ノイズの点で実現が困難であり、応答速度の確保が難しくなっていた。 However, the higher the resolution, the higher the pulse frequency, and the higher the required performance for hardware. For example, when the resolution is 1 μm and the response speed is 1000 mm / second, the frequency is 1 MHz, when 0.1 μm is 1000 mm / second, the frequency is 10 MHz, when 0.01 μm is 1000 mm / second, the frequency is 100 MHz, and when 0.001 μm is 1000 mm / second. Is 1000 MHz, and according to the current technology, in the submicron region of 0.1 μm or less, it is difficult to realize in terms of cost, power consumption, and noise, and it is difficult to secure a response speed.
このようなパルス計数方式における高分解能化に伴う高波周帯域化を回避するため、図2に示す如く、演算回路30に、アナログ入力信号の周期を計数するカウンタIC32と、1周期内を分割して計数する分割回路34を別々に設けて、マイクロコンピュータ(マイコン)36で演算により合成して出力する演算方式も考えられる。
In order to avoid the increase in the frequency band accompanying the increase in resolution in such a pulse counting method, as shown in FIG. 2, the
しかしながら、図3に示すような、測定対象8への倣い測定のピーク検出に際しては、図1に示したパルス計数方式によれば、図3(A)に示す如く、リアルタイムで対応可能であるが、図2に示した演算方式では、図3(B)に示す如く、データの算出が演算周期毎になるため、測定対象8のピークを捉えることができず、倣い測定のピーク検出等のリアルタイム性を要求される用途には対応困難であった。
However, as shown in FIG. 3, the peak detection of the scanning measurement to the
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、高速応答性とピーク測定に必要なリアルタイム性の両方を実現することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to realize both high-speed response and real-time characteristics necessary for peak measurement.
本発明は、変位センサから入力されるアナログ信号を処理して変位を検出するための変位検出装置において、前記アナログ信号をパルスに変換して計数するパルス計数手段と、前記アナログ信号の周期、及び、1周期内のデータを別々に計測して合成する演算手段と、前記パルス計数手段の出力を該演算手段の出力でオフセットして出力するための切替手段とを備え、前記切替手段が、通常測定時は、前記演算手段の出力を出力し、ピーク測定時は、ピーク測定開始時の演算手段の出力でパルス計数手段の出力をオフセットさせてから、該パルス計数手段の出力を出力するようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention provides a displacement detection apparatus for processing an analog signal input from a displacement sensor to detect displacement, a pulse counting means for converting the analog signal into a pulse and counting, a period of the analog signal, and comprises a calculating means for combining measures of data in one cycle separately, and a switching means for outputting the output of said pulse counting means is offset by the output of said arithmetic means, said switching means, normally At the time of measurement, the output of the calculating means is output. At the time of peak measurement, the output of the pulse counting means is offset by the output of the calculating means at the start of peak measurement, and then the output of the pulse counting means is output. Thus , the above-mentioned problems have been solved.
本発明によれば、演算手段の出力により高速応答性を満足し、パルス計数手段の出力によりピーク測定に必要なリアルタイム性を確保することができる。 According to the present invention, high-speed response can be satisfied by the output of the calculation means, and real-time characteristics required for peak measurement can be ensured by the output of the pulse counting means.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
ピーク測定に用いるのに好適な本発明の実施形態は、図4に示す如く、図1に示した従来例と同様のパルス計数回路(パルス計数手段)20と、図2に示した比較例と同様の演算回路(演算手段)30と、通常測定時は、前記演算回路30のカウンタIC32と分割回路34の出力を合成して現在値データとして出力し、倣い測定によるピーク測定時には、図5に例示するように、測定対象に変位センサのスピンドルを当ててピーク値をクリアするピーク測定開始時の演算回路30出力の現在値データ(実線)でパルス検出回路20の出力のリアルタイムデータ(破線)をオフセットさせてから、ピークデータ(一点鎖線)として出力するマイコン(切替手段)40を備えたものである。
Implementation form of the invention suitable for use in the peak measurement, as shown in FIG. 4, the conventional example similar to the pulse counting circuit (pulse counting means) 20 shown in FIG. 1, the comparative example shown in FIG. 2 When the normal measurement, the outputs of the
ここで、ピークデータのピーク値は、次にクリアされる迄、ホールドされる。 Here, the peak value of the peak data is held until it is next cleared.
パルス計数回路20は追従できる変位センサ10の移動速度に限界があり、オーバースピードになると測定値の信頼性が無くなるが、本実施形態のように、ピーク測定開始用リセット時の現在値データを用いてパルス計数回路20の出力をオフセットさせることにより、信頼性の高いピークデータを得ることができる。
The
なお、通常、ピーク値周辺での測定対象の変位は少ないので、ピーク値周辺でパルス計数回路20がオーバースピードとなって追従困難となることは殆ど無い。
In general, since the displacement of the measurement object around the peak value is small, the
前記実施形態は、ピーク測定に適したものであったが、ピーク測定の有無に拘らず、信頼性の高いリアルタイムデータを得ることができるようにした比較形態を図6に示す。 Before you facilities forms although was suitable to peak measurement, regardless of the presence or absence of peak measurement, the comparative form to be able to obtain a highly reliable real-time data shown in FIG.
本比較形態は、パルス計数回路20に、変位量に対する追従が困難なオーバースピードを検出してアラームを出力するオーバースピード検出回路26を設けると共に、マイコン40内に現在値データの速度を検出する速度モニタ42と、前記オーバースピード検出回路26でオーバースピードが検出された後に該速度モニタ42でオーバースピードで無くなったことが検出された時は、図7に例示する如く、演算回路30の現在値データでパルス計数回路20出力のリアルタイムデータを自動的にオフセットさせるためのAND回路44とを設けたものである。
In this comparative embodiment, the
本比較形態によれば、ピーク測定時だけでなく、オーバースピード検出回路26で変位量のオーバースピードが検出されてアラームが出力されてから、マイコン40内の速度モニタ42で信頼性の高いリアルタイムデータが得られる速度まで下がるまでの間を除き、信頼性の高いリアルタイムデータを得ることが可能となる。
According to this comparative embodiment, not only during peak measurement, but also when the overspeed of the displacement amount is detected by the
なお、本比較形態においては、オーバースピード検出回路26と別の速度モニタ42がマイコン40内に設けられていたが、オーバースピード検出回路26の出力を利用して、オーバースピードが検出されなくなった時にリアルタイムデータをオフセットさせることも可能である。
In this comparative embodiment, the
本発明の適用対象は、リニアゲージを使った倣い測定に限定されず、変位検出一般に適用できる。 The object of application of the present invention is not limited to scanning measurement using a linear gauge, and can be applied to displacement detection in general.
8…測定対象
10…変位センサ
20…パルス計数回路
22…分割・パルス化回路
24、32…カウンタIC
26…オーバースピード検出回路
30…演算回路
34…分割回路
36、40…マイクロコンピュータ(マイコン)
42…速度モニタ
8 ...
26 ...
42 ... Speed monitor
Claims (1)
前記アナログ信号をパルスに変換して計数するパルス計数手段と、
前記アナログ信号の周期、及び、1周期内のデータを別々に計測して合成する演算手段と、
前記パルス計数手段の出力を該演算手段の出力でオフセットして出力するための切替手段とを備え、
前記切替手段が、通常測定時は、前記演算手段の出力を出力し、ピーク測定時は、ピーク測定開始時の演算手段の出力でパルス計数手段の出力をオフセットさせてから、該パルス計数手段の出力を出力するようにされていることを特徴とする変位検出装置。 In a displacement detection apparatus for detecting displacement by processing an analog signal input from a displacement sensor,
Pulse counting means for converting the analog signal into a pulse and counting;
Arithmetic means for separately measuring and synthesizing the period of the analog signal and data within one period;
The output of said pulse counting means and a switching means for outputting the offset at the output of said arithmetic means,
The switching means outputs the output of the computing means during normal measurement, and during peak measurement, the output of the pulse counting means is offset by the output of the computing means at the start of peak measurement, and then the pulse counting means A displacement detection device characterized by outputting an output .
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JP4233679B2 (en) * | 1999-04-26 | 2009-03-04 | 株式会社ミツトヨ | Displacement measuring device |
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2007
- 2007-10-15 JP JP2007267639A patent/JP5006752B2/en active Active
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