JP6571733B2 - 回転角を特定するための角度測定装置 - Google Patents
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- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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Description
1…発光器
1a…光線
2…透明な変調器
3…受光器
A…回転軸
B…光点の軌道
d…直径
n1、n2…相対屈折率
M0…出発中心点
M1〜Mm…軌道の中心点
P1〜Pi…光点
t…厚さ
x0、y0…出発中心点の座標
xm、ym…中心点の座標
xi、yi…光点の座標
W…シャフト
α…傾斜角
φ…回転角
Claims (9)
- 回転式のシャフト(W)の回転角(φi)を特定するための角度測定装置(10)であって、
光線(1a)を発射するための発光器(1)と、
発射された光線(1a)を通過させて変調するための透明な変調器(2)であって、その法線が前記シャフト(W)の回転軸(A)と非ゼロの角度(α)を成すように該シャフト(W)に取り付けられた変調器と(2)、
前記変調器(2)の回転時に自身の表面上で動く光点(P1〜Pi)を検出してそれに応じた受光器信号を出力するための受光器(3)であって、感光面を備え、入射光点(P1〜Pi)を位置分解的に検出する少なくとも1つの受光器(3)と、
前記受光器信号を評価して回転角(φi)を特定するための評価ユニットであって、前記受光器(3)上における光点(P1〜Pi)の位置からそれに対応するシャフト(W)の回転角(φi)を特定するように構成された評価ユニットとを備える装置において、
前記透明な変調器(2)が所定の厚さ(t)、所定の直径(d)及び所定の相対屈折率(n2)を有する平行平面板を含み、
前記受光器(3)が入射光点(P1〜Pi)を2次元的に位置分解して検出し、該光点(P1〜Pi)が前記受光器(3)上で2次元的な、理想的には円形の軌道(B)を描くこと、及び
前記評価ユニットが、所定の間隔で並ぶ光点(Pi)の列を、少なくとも3つの相前後する光点(P1〜Pi)からそれぞれ成るグループに連続的に区分し、グループ毎に、前記受光器(3)上で該グループに対応する軌道(B)に対応する中心点(M0〜Mm)を計算し、その際、該評価ユニットが、光点(Pi)のグループのうち2つの相前後するグループの2つの計算された中心点(M0〜Mm)の間のずれを回転角(φi)の特定の際に該回転角(φi)の補正値として考慮すること
を特徴とする角度測定装置(10)。 - 前記受光器の座標系の参照座標(y0、x0)が出発中心点(M0)として前記評価ユニットに予め設定され、該評価ユニットが前記参照座標(y0、x0)を基準として前記少なくとも3つの光点(P1、P2、P3)から成るグループの1番目の光点(P1)を計算することを特徴とする請求項1に記載の角度測定装置(10)。
- 前記回転角(φi)が次の式
φi=arctan2[(yi−ym)/(xi−xm)]
で計算可能であること、ただし、ρiは現在の回転角を表し、yi及びxiは現在の光点の現在のy座標及びx座標、ym及びxmは直前の光点グループの中心点(Mm)乃至は出発中心点の座標、そしてi及びm=i−1は自然数であること
を特徴とする請求項2に記載の角度測定装置(10)。 - 各グループの光点(P1〜Pi)が互いに所定の幾何学的な間隔を空けており、該間隔が好ましくは2つの光点(P1〜Pi)間のベクトルの最小長に相当することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の角度測定装置(10)。
- 前記少なくとも3つの光点(P1〜Pi)から成るグループの列が、次のグループでその前のグループの1番目の光点(P1)を外すとともに該前のグループの3番目の光点(P3)に続く光点(P4)を追加するという操作を連続的に行う、という方法で形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の角度測定装置(10)。
- 前記少なくとも3つの光点(P1〜Pi)から成るグループの列に対応して各グループに属する中心点(M0〜Mm)の列を求めることができることを特徴とする請求項5に記載の角度測定装置(10)。
- 前記評価ユニットが、検出された光点(P1〜Pi)及び/又は算出された中心点(M0〜Mm)に対し、平均値の計算又は期待値の統計的予測を用いて妥当性検査を実施することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の角度測定装置(10)。
- 前記受光器(3)がPSD素子又はフォトダイオードアレイを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の角度測定装置(10)。
- 回転式のシャフト(W)の回転角(φi)を特定するための角度測定装置(10)であって、
変調器(2)を平面的に照明するための発光器(1)と、
発せられた光を通過させて変調するための透明な変調器(2)であって、その法線が前記シャフト(W)の回転軸(A)と非ゼロの角度(α)を成すように該シャフト(W)に取り付けられた変調器と(2)、
前記変調器(2)が平面的に照明されることにより生じる、受光器(3)上で動く影を検出してそれに応じた受光器信号を出力するための受光器(3)であって、感光面を備え、前記影を位置分解的に検出する少なくとも1つの受光器(3)と、
前記受光器信号を評価して回転角(φi)を特定するための評価ユニットであって、前記受光器(3)上における前記影の位置からそれに対応する回転角(φi)を特定するように構成された評価ユニットとを備える装置において、
前記透明な変調器(2)が所定の厚さ(t)、所定の直径(d)及び所定の相対屈折率(n2)を有する平行平面板を含み、
前記受光器(3)が前記影を2次元的に位置分解して検出し、該影が前記受光器(3)上で2次元的な、理想的には円形の軌道(B)を描くこと、及び
前記評価ユニットが、所定の間隔で並ぶ前記影の列を、少なくとも3つの相前後する影からそれぞれ成るグループに連続的に区分し、グループ毎に、前記受光器(3)上で該グループに対応する軌道(B)に対応する中心点(M0〜Mm)を計算し、その際、該評価ユニットが、影のグループのうち2つの相前後するグループの2つの計算された中心点(M0〜Mm)の間のずれを回転角(φi)の特定の際に該回転角(φi)の補正値として考慮すること
を特徴とする角度測定装置(10)。
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