JP7339163B2 - 計測器、メジャー及び計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、計測器、メジャー及び計測方法に関する。

メジャーに設けられたカラーパターンを光学的に読み取ることで対象物の長さを測定する計測器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この測定器では、測定データを手動で端末に入力する必要がなく、測定データを自動で端末に入力することができる。

特開２０１９－９５２３１号公報

特許文献１の計測器では、三進のコードが割り当てられた３色のパターンが印刷されたメジャーを使って、対象物の長さを計測している。この計測器において、３色以上の色の違いを読み取る性能が低いセンサが使用されるとパターンを正確に読み取れないおそれがある。また、パターンを正確に読み取れないエラーが起きると、誤った計測値が算出され、大きな計測誤差が生じるおそれがある。

一方、２色の読取は可能なセンサを使って、二進のコードが割り当てられたパターンが印刷されたメジャーを読み取ることも考えられる。この場合、計測値が長くなるほど、二進のコードが割り当てられたパターンは三進のコードが割り当てられたパターンよりも桁数を増やす必要があり、メジャーの幅が太くなるおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パターンの桁数を増やさずに、低性能な読取手段を使ってもパターンを正確に読み取ることができる計測器、メジャー及び計測方法を提供することを目的とする。

本発明の計測器は、幅方向に配列された複数のパターンを有する行パターンが長さ方向に複数配列されており、各パターンには二進値のいずれかが割り当てられているメジャーを使って、長さを計測する計測器であって、前記幅方向に配列された第１の行パターンを読み取る第１読取手段と、前記第１の行パターンから長さ方向に所定行離れた第２の行パターンを読み取る第２読取手段と、前記第１読取手段で読み取られた前記第１の行パターンに前記第２読取手段で読み取られた前記第２の行パターンを加えた複数桁のパターンからコードを生成する生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、パターンの桁数を増やさずに、低性能な読取手段を使ってもパターンを正確に読み取ることができる。

本実施の形態に係る計測器の構成図である。 （Ａ）は、メジャーの裏面に印刷されたパターンの一例を示す図である。（Ｂ）は、パターンを読み取る読取センサの配置を示す図である。 （Ａ）は、読取センサがＭ行目及びＭ－７行目のパターンを読み取る例を示す図である。（Ｂ）は、読取センサがＭ行目及びＭ＋１行目のパターン並びにＭ－７行目及びＭ－６行目のパターンを読み取る例を示す図である。 （Ａ）は、Ｍ行目の２～６列目のパターンが読取センサ（領域２３）と重なっている状態を示す図である。（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態からメジャーが上側に０．５ｍｍシフトした状態を示す図である。 図４（Ａ）の状態からメジャーが下側に０．５ｍｍシフトした状態を示す図である。 読取センサと１列目のパターンとを示す図である。 読取センサと１列目のパターンとを示す図である。 （Ａ）は、系列１および系列２の場合に、状態「０／５」～「４／５」で各読取センサが読み取る黒の割合を示す図である。（Ｂ）は、読取センサが読み取る黒の割合の合計値を示す図である。 計測器で実行される処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本実施の形態に係る長さ計測器の構成図である。

計測器１は、複数桁のパターン付きのメジャー７ａのパターンを読み取る読取部２と、読取部２で読み取られたデータから測定対象の長さを算出する算出手段としてのマイコン３（Micro Computer）と、算出された測定対象の長さのデータを有線又は無線で外部端末１２に送信する通信装置４と、測定の開始をマイコン３に指示するスイッチ５と、長さのデータと複数桁のパターンとの対応関係を示す情報を格納する格納手段としてのメモリ６と、メジャー７ａを格納する格納部７と、読取部２、マイコン３、通信装置４及びメモリ６に電力を供給するバッテリ８とを備えている。

読取部２は、パターンに光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０と、パターンからの反射光を受光し、受光量に応じた値をもつ電流又は電圧に変換するフォトトランジスタ（ＰＴ）１１とを備えている。ＬＥＤ１０は、赤外線、可視光線及び紫外線の少なくとも１つを照射し、ＰＴ１１はパターンで反射された赤外線、可視光線及び紫外線の少なくとも１つを受光する。ＬＥＤ１０及びＰＴ１１のセットは後述する読取センサＬ１～Ｌ２０に対応する。

マイコン３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサである。マイコン３はＬＥＤ１０のオン／オフを制御し、ＰＴ１１からの出力の電流値又は電圧値を読み取る。パターンの色によって反射率が異なり、ＰＴ１１の受光量は反射率に応じて変動するため、マイコン３はＰＴ１１から出力される電流値又は電圧値によって読み取ったパターンの色の判断が可能である。

また、マイコン３は、読み取られたパターンの色を、メモリ６に格納された長さとパターンとの対応関係を示す情報に照合することによって、測定対象の長さを算出する。長さとパターンとの対応関係を示す情報は、例えば、長さとパターンの色の組み合わせとを関連付けしたテーブルである。長さとパターンとの対応関係を示す情報は、メモリ６に格納されているが、外部端末１２に格納し、必要に応じてマイコン３が外部端末１２から読み出してもよい。

メジャー７ａのおもて面には目盛りが長さ方向に沿って印刷されており、裏面には２色のパターンで構成される二進コードが一定の長さ毎に印刷されている。各色は二進値のいずれかに対応している。安価な読取センサなど、読取部で使用する読取センサが３色以上の色の違いを読み取る性能が低いような場合、３色あるいはそれ以上の色で塗り分けられたパターンを正確に読み取れないおそれがある。一方、複数色の読取が可能なセンサは比較的高価である。そのため、本実施例では、安価な読取センサでも色の違いが読み取れるように２色のパターンを用いている。本実施例では、白および黒の２色のパターンがメジャー７ａに印刷されている。

なお、パターンの色は白及び黒に限定されるものではなく、読み取り時に２種類のパターンが区別できるのであれば、他の色の組合せや、同一色相で濃度や明度の異なるパターン、反射率の異なる２種のパターンなどを用いてもよい。ここでは便宜上、これらも「異なる色」として扱う。

格納部７は計測器１の筐体に取り付けられており、計測器１の筐体から取り外し可能である。

外部端末１２は、コンピュータ又はスマートホンのような有線又は無線の通信機能を有する通信端末であり、測定対象の長さのデータを通信装置４から受信して管理する。

図２（Ａ）は、メジャー７ａの裏面に印刷されたパターンの一例を示す図である。メジャー７ａは、その長さ方向に沿って複数の行パターン２１を備えている。１つの行パターン２１は、メジャー７ａの幅方向に沿って６個の個別のパターン２２を備えている。つまり、６列のパターン２２が１つの行パターン２１を構成する。図２（Ａ）では合計１７行の行パターン２１が示されている。

本実施形態によるメジャーは、二進値で長さを表現している。そのため、メジャーで計測可能な長さを長くしようとすると１つの長さを表現するのに必要な桁数が増えてしまい、これを１行に印刷しようとするとメジャーの幅が大きくなってしまうおそれがある。一方、パターンの幅を狭くすればメジャーの幅も小さくすることはできるが、一つのセンサが隣接するパターンを同時に読み取る可能性が出てしまうため、ある程度パターンの幅を広く取る必要がある。

このような問題があるため、本実施形態では２つの行パターンで一つの計測値を示すようにしている。この場合、１つの行に印刷されるパターンの桁数を小さく保つことができ、メジャーの幅が大きくなることを防止できる。

図２（Ａ）において、「〇」は白を示し、「×」は黒を示すが、実際のパターンには「〇」や「×」などの印は記載されていない。反射率は、白が黒よりも高い。また、ＰＴ１１から出力される電圧値はアナログデータであり、例えば白及び黒を読み取った場合、ＰＴ１１から出力される電圧値はそれぞれ２．０Ｖ及び１．０Ｖであるとする。

メジャー７ａの長さ方向に沿ったパターン２２の長さは、例えば２．５ｍｍであり、メジャー７ａの幅方向に沿ったパターン２２の幅は、例えば２．５ｍｍである。つまり、パターン２２は、２．５ｍｍｘ２．５ｍｍの正方形である。ただし、パターン２２の大きさはこの例に限定するものではない。また、パターン２２の長さは、メジャー７ａで計測できる最低長さの基準となる。

図２（Ｂ）は、パターンを読み取る読取センサの配置を示す図である。

ＬＥＤ１０及びＰＴ１１の１セットが１つの読取センサを構成し、１つの読取センサが１つのパターンを読み取るように割り当てられている。図２（Ｂ）では、Ｌ１～Ｌ２０が読取センサを示す。

第１読取手段としての読取センサＬ１１～Ｌ１５は、２列目～６列目に、メジャー７ａの幅方向に沿って直線状に配列されている。第２読取手段としての読取センサＬ１６～Ｌ２０は、２列目～６列目に、メジャー７ａの幅方向に沿って直線状に配列されており、読取センサＬ１１～Ｌ１５からメジャー７ａの長さ方向に所定行、図示の例では７行離れた位置に配列されている。

このように、読取センサＬ１１～Ｌ１５及び読取センサＬ１６～Ｌ２０を２行に分けて配置する理由は、上記の通り２つの行パターンで１つの計測値を表現することで、メジャー７ａの幅方向に印刷されるパターン２２の数、即ち、桁数を抑制することができるからである。

図３の例では、長さは読取センサＬ１１～Ｌ１５が読み取った５桁と、読取センサＬ１６～Ｌ２０が読み取った５桁とを組み合わせた、１０桁の２値コードとして表現されている。１行に１０桁のコードを印刷する場合と比較して、メジャー７ａの幅を狭くすることが可能となる。以下、１０桁のパターンを「コード」とも称する。

読取センサＬ１６～Ｌ２０のセンサ中心と読取センサＬ１１～Ｌ１５のセンサ中心との間の距離Ｒは任意の値とすることができる。図２（Ｂ）の例では、距離Ｒは７行分の行パターン２１の長さであるが、必ずしも７行分の長さに限定されるものではない。互いに隣接する列に配置される読取センサの中心間の列方向の距離Ｑは、パターン２２の幅に対応する２．５ｍｍである。読取センサＬ１～Ｌ２０の各々の幅は、パターン２２の幅以下であればよく、例えば２．５ｍｍ以下である。

計測器１が測定可能な最小単位の長さ、すなわち計測器１の分解能を１つのパターン２２の長さの１／Ｎとする場合、２×Ｎ個の読取センサがメジャー７ａの長さ方向に沿って直線状に配列される。図２（Ｂ）では、計測器１の分解能を１つのパターン２２の長さの１／５、即ち０．５ｍｍとしているので、Ｎは５であり、読取センサの個数は１０（＝２×５）個になる。図２（Ｂ）の例では、第３読取手段としての読取センサＬ１～Ｌ１０が、１列目にメジャー７ａの長さ方向に沿って直線状に配列されている。尚、１列目に配置される読取センサの個数は１０個に限定されるものではなく、計測器１の分解能に応じて適宜変更される。例えば、計測器１の分解能が１つのパターンの長さの１／２の場合には、Ｎ＝２であり、１列目に配置される読取センサの個数は４（＝２×２）個である。また、読取センサＬ１～Ｌ１０は、図２（Ａ）の１列目のように白と黒とのパターンが長さ方向に交互に並ぶ列と同じ列に配置されていればよく、必ずしも１列目に配置されている必要はない。

読取センサＬ１とＬ２のセンサ中心間、Ｌ３とＬ４のセンサ中心間、Ｌ５とＬ６のセンサ中心間、Ｌ７とＬ８のセンサ中心間、及びＬ９とＬ１０のセンサ中心間の距離Ｐは、パターン２２の長さと同一であり、例えば、２．５ｍｍである。

読取センサＬ２とＬ３の中心間、Ｌ４とＬ５の中心間、Ｌ６とＬ７の中心間及びＬ８とＬ９の中心間の距離はＰ＋１／Ｎであり、パターン２２の長さよりも１／Ｎだけ長く、例えば３ｍｍ（＝２．５ｍｍ＋０．５ｍｍ）である。これらのセンサ間の距離をＰ＋１／Ｎとする理由は、１つのパターン２２の長さよりも短い長さの測定を可能にするためである。例えば、読取センサＬ１１～Ｌ１５が９９行目と１００行目の行パターン２１を同時に読み取ったときに、１００行目の行パターン２１からの読取センサＬ１１～Ｌ１５のメジャー７ａの長さ方向のずれ量を正確に測定するために、Ｐ＋１／Ｎだけ離れた読取センサを用いる。

図３（Ａ）は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目のパターンを読み取り、読取センサＬ１６～Ｌ２０がＭ－７行目のパターンを読み取る例を示す図である。なお、Ｍ行目のパターンは任意の行パターン２１である。領域２３は読取センサＬ１１～Ｌ１５の位置を示し、領域２４は読取センサＬ１６～Ｌ２０の位置を示す。

メジャー７ａに印刷されるパターン２２には、以下の規則がある。（１）第１列目には、メジャー７ａの長さ方向に沿って白と黒のパターンが交互に配置されている。（２）Ｍ行目の２～６列目のパターン２２に、所定のＸ行（図２のＲに相当し、図３（Ａ）（Ｂ）の例ではＸ＝７）離れた位置にあるＭ－Ｘ行目の２～６列目のパターン２２を加えた１０桁のパターンと、これらに隣接するＭ－１行目及びＭ－（Ｘ＋１）行目の２～６列目の１０桁のパターン又はＭ＋１行目及びＭ－（Ｘ－１）行目の２～６列目の１０桁のパターンとのハミング距離は１である。つまり、Ｍ行目の２～６列目のパターン２２にＭ－Ｘ行目の２～６列目のパターン２２を加えた１０桁のパターンは、それぞれに隣接する２つの行の１０桁のパターンと１つの桁だけパターンの白黒が異なる。（３）Ｍ行目の２～６列目のパターン２２にＭ－Ｘ行目の２～６列目のパターン２２を加えた１０桁のパターンは、全ての１０桁のパターンの中で１つのみである。

図３（Ａ）において、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目の２～６列目のパターン２２を読み取るとき、読取センサＬ１６～Ｌ２０はＭ－７行目の２～６列目のパターン２２を読み取る。本実施例では、読取センサＬ１１～Ｌ１５及び読取センサＬ１６～Ｌ２０で読み取られた計１０桁のパターンを１つのコードとみなす。長さの計測時には、読取センサＬ１１～Ｌ１５に読み取られたＭ行目の２～６列目のパターン２２に対応する長さを測定対象の長さとする。読取センサＬ１１～Ｌ１５及び読取センサＬ１６～Ｌ２０の読取値は、Ｍ行目の２～６列目の読取値及びＭ－７行目の２～６列目の読取値の順に並べると、「〇〇×〇〇×〇〇〇〇」となり、長さは１０ビットの２進コードで表現される。

同様に、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２を読み取るとき、読取センサＬ１６～Ｌ２０はＭ－６行目の２～６列目のパターン２２を読み取る。この場合、読取値は「〇〇×〇〇〇〇〇〇〇」となるので、Ｍ行目及びＭ－７行目の２～６列目の読取値と比べると、読取センサＬ１６の読取値のみが「×」から「〇」に変化する。読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ－１行目の２～６列目のパターン２２を読み取るとき、読取センサＬ１６～Ｌ２０はＭ－８行目の２～６列目のパターン２２を読み取る。この場合、読取値は「〇〇〇〇〇×〇〇〇〇」となるので、Ｍ行目及びＭ－７行目の２～６列目の読取値と比べると、読取センサＬ１３の読取値のみが「×」から「〇」に変化する。このように、読取センサＬ１１～Ｌ２０で読み取られる１０桁のパターンと、これに隣接する１０桁のパターンとのハミング距離は１である。

図３（Ｂ）は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目のパターンを読み取り、読取センサＬ１６～Ｌ２０がＭ－７行目及びＭ－６行目のパターンを読み取る例を示す図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）と比べて領域２３，２４の位置が異なる。

図３（Ｂ）では、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２の境界に、読取センサＬ１６～Ｌ２０がＭ－７行目及びＭ－６行目の２～６列目のパターン２２の境界に重なるように位置している。この場合、読取センサＬ１６は、「×」（黒）及び「〇」（白）の両方の影響を受けて１．０Ｖより大きく２．０Ｖより小さな、「×」「〇」のどちらでもない値を示す。しかし、読取センサＬ１６がどちらの読取値を示しても、上記パターンの規則（２）により、Ｍ行目の２～６列目のパターンとＭ＋１行目の２～６列目のパターンとは同一であり、Ｍ－７行目の３～６列目のパターンとＭ－６行目の３～６列目のパターンとは同一であるので、読取センサＬ１１～Ｌ１５及びＬ１７～Ｌ２０の出力値は読み取っているパターンに対応する正確な読取値を示す。従って、上記パターンの規則（３）を考慮すれば、マイコン３は予めメモリ６に保存された各行のパターン２２の情報を呼び出し、この情報を読取センサＬ１１～Ｌ２０の読取値と照合することで、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２の少なくとも一方を読み取っており、且つ読取センサＬ１６～Ｌ２０がＭ－７行目及びＭ－６行目の２～６列目のパターン２２の少なくとも一方を読み取っていることを確定できる。

このように、読取センサＬ１１～Ｌ１５及び読取センサＬ１６～Ｌ２０が２行に分けて配置されているので、メジャー７ａの幅方向に印刷されるパターンの桁数を抑制することができる。また、読取センサＬ１１～Ｌ２０で読み取られる１０桁のパターンと、これに隣接する１０桁のパターンとのハミング距離が１であるために、マイコン３は読取センサＬ１１～Ｌ２０の値に基づいて、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２の双方あるいは一方を読み取っており、且つ読取センサＬ１６～Ｌ２０がＭ－７行目及びＭ－６行目の２～６列目のパターン２２の双方あるいは一方を読み取っていることを確定できる。

次に１列目のパターンを読み取っている読取センサＬ１～Ｌ１０を使い、Ｍ行目の２～６列目のパターン２２が読取センサＬ１１～Ｌ１５（領域２３）と重なる状態を基準として、メジャー７ａがＭ行目の行パターンに対して上側又は下側にシフトしている量を確定する方法を述べる。

図４（Ａ）は、Ｍ行目のパターン２２が領域２３と重なっている状態を示す図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態からメジャー７ａが上側に０．５ｍｍシフトした状態を示す図である。図５は、図４（Ａ）の状態からメジャー７ａが下側に０．５ｍｍシフトした状態を示す図である。メジャー７ａが巻き戻されると、メジャー７ａが図４（Ａ）の上側にシフトし、測定長が減少する。メジャー７ａが引き延ばされると、メジャー７ａが図４（Ａ）の下側にシフトし、測定長が増加する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図５の１列目のパターン上には、読取センサＬ１～Ｌ１０の位置が点線で示されている。以下、メジャー７ａが基準状態から引き出される方向にシフトする状態を系列１、基準状態から巻き戻される方向にシフトする状態を系列２と称する。

図６及び図７は読取センサＬ１～Ｌ１０と１列目のパターン２２の状態とを示す図である。

上述したように、メジャー７ａの１列目には、メジャー７ａの長さ方向に沿って白と黒とのパターンが交互に配置されている。図６及び図７において、センサ番号の下に示す％は、黒パターンを読み取った時の受光量を１００％としたときの各センサの受光量の割合を示し、各読取センサが読み取る黒の割合に相当する。例えば、「４０％」は、読取センサが黒パターンの４０％と白パターンの６０％を読み取っていることを示す。「１００％」は、読取センサが黒パターンのみを読み取っていることを示す。「０％」は、読取センサが白パターンのみを読み取っていることを示す。

図６の状態「０／５」は、図４（Ａ）に示すようにＭ行目の２～６列目のパターン２２が領域２３と重なっている場合の読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取る黒の割合を示す。図６の系列１は、状態「０／５」からメジャー７ａが計測器１の分解能に対応した０．５ｍｍずつ引き出された場合、つまり、図４（Ａ）の下側に０．５ｍｍずつシフトした場合の読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取る黒の割合を示す。系列１では、メジャー７ａが０．５ｍｍずつ引き出される度に、読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取る黒の割合は、図６の状態「０／５」→状態「１／５」→状態「２／５」→状態「３／５」→状態「４／５」の順番で遷移する。図６の状態「１／５」は図５の読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取っている状態を示す。

一方、図７の系列２は、図６の状態「０／５」からメジャー７ａが０．５ｍｍずつ巻き戻された場合、つまり、図４（Ａ）の上側に０．５ｍｍずつシフトした場合の読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取る黒の割合を示す。系列２では、メジャー７ａが０．５ｍｍずつ巻き戻される度に、読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取る黒の割合は、図６の状態「０／５」→図７の状態「４／５」→図７の状態「３／５」→図７の状態「２／５」→図７の状態「１／５」→図７の状態「０／５」の順番で遷移する。図７の状態「４／５」は図４（Ｂ）の読取センサＬ１～Ｌ１０が読み取っている状態を示す。

図８（Ａ）は、系列１および系列２の場合に、状態「０／５」～「４／５」で各読取センサが読み取る黒の割合を示す図である。図８（Ｂ）は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０が読み取る黒の割合の合計値を示す図である。

読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０が読み取る黒の割合の合計値は、図８（Ｂ）に示すように、系列１では３００％以上になり、系列２では２００％以下になる。従って、系列１と系列２とは例えば２５０％を閾値として区別することができる。

なお、図８（Ａ）から分かる通り、読取センサＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７及びＬ９が読み取る黒の割合の合計値は、系列１では２００％以下になり、系列２では３００％以上になる。従って、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０に代えて、読取センサＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７及びＬ９が読み取る黒の割合の合計値を使用して系列１と系列２とを区別してもよい。

マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０で読み取った黒の割合の合計値が系列１または系列２に該当するかを、閾値を用いて決定する。系列１に該当する場合、Ｍ行目の２～６列目のパターン２２が読取センサＬ１１～Ｌ１５に重なっている状態からメジャー７ａが引き出されているので、マイコン３は、例えば図５に示すように読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ－１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する。系列２に該当する場合、Ｍ行目の２～６列目のパターン２２が読取センサＬ１１～Ｌ１５に重なっている状態からメジャー７ａが巻き戻されているので、マイコン３は、例えば図４（Ｂ）に示すように読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目のパターン２２を読み取っていると判断する。つまり、マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０で読み取った黒の割合の合計値が系列１または系列２に該当するか否かに基づいて、Ｍ行目の２～６列目のパターン２２を基準として読取センサＬ１１～Ｌ１５がメジャー７ａのＭ－１行目側にずれているのか又はＭ＋１行目側にずれているのかを判断している。

次に、系列１の場合、マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０で読み取った値から、黒の割合が１００％である位置の読取センサを特定し、現在の状態が状態「０／５」～「４／５」のいずれであるかを確定する、即ち、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ－１行目側にずれている量を確定する。現在の状態が系列１の状態「１／５」であれば、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ－１行目側に０．５ｍｍずれていると確定できる。この場合の測定値は、Ｍ行目に対応する長さに０．５ｍｍを加えた長さになる。現在の状態が系列１の状態「２／５」であれば、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ－１行目側に１．０ｍｍずれていると確定できる。

読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８およびＬ１０は、１パターン長さの倍数に対して０．５ｍｍ（＝１／Ｎ）だけずれているので、０．５ｍｍ単位でいずれかの読取センサにおける黒の割合が１００％になることが期待される。そのため、上記のように、計測器１の分解能に対応した０．５ｍｍ単位で長さを計測することができる。なお、マイコン３は、読取センサＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７及びＬ９で読み取った値から、黒の割合が０％である位置の読取センサを特定し、現在の状態が状態「０／５」～「４／５」のいずれであるかを確定してもよい。

また、ずれ量はかならずしも０．５ｍｍ単位になるとは限らず、いずれの読取センサにおける黒の割合も１００％にならない可能性がある。このような場合、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ8およびＬ１０のうち黒の割合がもっとも１００％に近い読取センサを基準にして、０．５ｍｍ単位で長さを求めるようにしてもよい。

系列２の場合、マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０で読み取った値から、黒の割合が０％である位置の読取センサを特定し、現在の状態が状態「０／５」～「４／５」のいずれであるかを確定する、即ち、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ＋１行目側にずれている量を確定する。例えば、現在の状態が系列２の状態「４／５」であれば、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ＋１行目側に０．５ｍｍずれていると確定できる。この場合の測定値は、Ｍ行目に対応する長さから０．５ｍｍを減じた長さになる。現在の状態が系列２の状態「３／５」であれば、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ＋１行目側に１．０ｍｍずれていると確定できる。なお、マイコン３は、読取センサＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７及びＬ９で読み取った値から、黒の割合が１００％である位置の読取センサを特定し、現在の状態が状態「０／５」～「４／５」のいずれであるかを確定してもよい。

なお、状態「０／５」ではメジャー７ａがずれていない状態のため、読取センサＬ１１～Ｌ１５が１つの行パターンのみを読み取っていると確定できる。

上記では、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０のグループと、読取センサＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７及びＬ９のグループとに分けられている。このグループ分けは、２つのグループの読取センサで読み取った黒の割合の合計値の差が大きくなるように設定されており、系列１と系列２との判断をしやすくするため、つまり読取センサＬ１１～Ｌ１５がメジャー７ａのＭ－１行目側にずれているのか又はＭ＋１行目側にずれているのかを判断しやすくするためである。例えば、読取センサＬ１とＬ２を同一のグループにしてしまうと、いずれの状態でも、読取センサＬ１とＬ２で読み取った黒の割合の合計値は系列１及び系列２で１００になってしまうため、読取センサＬ１１～Ｌ１５がメジャー７ａのＭ－１行目側にずれているのか又はＭ＋１行目側にずれているのかを判断できなくなる。これを避けるために、例えば、同一系統の同一状態で、１００の値を示す読取センサと０の値を示す読取センサとが互いに異なるグループに属するように、読取センサＬ１～Ｌ１０がグループ分けされている。

なお、分解能を１／Ｎとする場合に１列目に配置する読取センサは、２×Ｎ個ではなくＮ個でもよい。図８（Ｂ）の例では各状態の判別に読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の５つの読取センサのみを用いており、１列目にＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８、Ｌ１０の５つの読取センサのみを設ければ、メジャー７ａに対する読取センサＬ１１～Ｌ１５のずれ方向およびずれ量の判別が可能である。逆に、１列目にＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ９の５つの読取センサのみを設けることでも、ずれ方向及びずれ量の判別は可能である。

尚、図６～図８（Ｂ）では、説明の便宜上、黒の割合を用いたが、マイコン３は、各読取センサＬ１～Ｌ２０から読み取った色に対応する電圧値を取得するため、実際には黒の割合に対応する電圧値が使用される。また、図６～図８（Ｂ）に示すような、読取センサＬ１１～Ｌ１５が任意の行パターン２１（例えばＭ行目）と重なる基準位置からメジャー７ａが１つのパターンの長さの１／５ずつずらされたそれぞれの状態における１列目のパターン２２の読取値（例えば濃度又は電圧値）を示す情報は予めメモリ６に格納されているものとする。

図９は、計測器１で実行される処理を示すフローチャートである。パターン２２の黒白の電圧値及び黒白を判定するための閾値は予め定義されているものとする。例えば、検出電圧１．０Ｖを黒濃度１００％と定義し、検出電圧２．０Ｖを黒濃度０％（あるいは白濃度１００％）と定義する。

まず、スイッチ５を押下すると（Ｓ１）、長さの計測が開始される。スイッチ５は、メジャー７ａを測定対象物に当てた後に、パターンの読取を行うタイミングで押下される。マイコン３は、読取センサＬ１～Ｌ１０からの電圧値を検出する（Ｓ２）。

次いで、読取センサＬ１１～Ｌ２０からの電圧値を検出する（Ｓ３）。ここで、読取センサＬ１１～Ｌ１５及び読取センサＬ１６～Ｌ２０で読み取られた２行分のパターン２２を１つのコードとみなすために、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５からの電圧値に読取センサＬ１６～Ｌ２０からの電圧値を加えた読取センサＬ１１～Ｌ２０の電圧値に対応するコードを生成する。

マイコン３は予めメモリ６に保存された長さと複数桁のパターンとの対応関係を示す情報を呼び出し、この情報を読取センサＬ１１～Ｌ２０の電圧値に対応するコードと照合することで（Ｓ４）、読取センサＬ１１～Ｌ２０によって読み取られたパターンを特定する（Ｓ５）。Ｓ４、Ｓ５の処理では、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、読取センサＬ１１～Ｌ１５及び読取センサＬ１６～Ｌ２０がそれぞれ読み取っている１行又は２行の行パターン２１を特定できる。なお、実際の測定対象の長さは、読取センサＬ１１～Ｌ１５に読み取られたパターンに対応する長さであるので、マイコン３は読取センサＬ１１～Ｌ１５に読み取られた１行又は２行の行パターン２１から測定物のおおよその長さを算出することは可能である。読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目の行パターンとＭ－１行目の行パターンとを読み取っているときには、最大で１パターンの長さ分の誤差で長さを求めることができる。Ｍ行目の行パターンを読み取っている場合、Ｍ－１行目側にずれる場合とＭ＋１行目側にずれる場合との２通りを考慮すると、Ｍ行目の行パターンを読み取っているときの長さの測定値は最大で２つのパターンの長さ分の誤差を含む可能性がある。

次いで、マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値の合計が閾値よりも大きいか否かを判別する（Ｓ６）。読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値の合計が閾値よりも大きい場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値の合計値が系列１に該当するので、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ－１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する（Ｓ７）。

次いで、マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値から、黒の割合が１００％である位置の読取センサを特定し、現在の状態が系列１の状態「０／５」～「４／５」のいずれであるかを確定することで、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ－１行目側にずれている量を確定する（Ｓ８）。なお、上述したように、系列１の状態「０／５」はずれが無い状態を示す。マイコン３は、Ｓ５で特定されたＭ行目のパターンに対応する長さとＳ８で確定したＭ－１行目側にずれている量とを合計することで測定物の長さを算出し（Ｓ１１）、本処理を終了する。なお、Ｓ５で特定されたＭ行目のパターンに対応する長さは、メジャー７ａの始点（０ｃｍ）から基準位置までの長さ（基準長という）であり、この基準長とＳ８で確定したＭ－１行目側にずれている量とを合計することで測定物の長さが算出される。

一方、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０から出力される電圧値の合計が閾値よりも小さい場合には（Ｓ６でＮＯ）、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値の合計値が系列２に該当するので、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する（Ｓ９）。

次いで、マイコン３は、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０から出力された電圧値から、黒の割合が０％である位置の読取センサを特定し、現在の状態が系列２の状態「０／５」～「４／５」のいずれであるかを確定する、即ち、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ＋１行目側にずれている量を確定する（Ｓ１０）。マイコン３は、Ｓ５で特定された読取センサＬ１１～Ｌ１５によって読み取られたＭ行目のパターンに対応する長さとＳ１０で確定したＭ＋１行目側にずれている量とを合計することで測定物の長さを算出し（Ｓ１２）、本処理を終了する。Ｓ１２では、メジャー７ａの始点（０ｃｍ）から基準位置までの基準長と、Ｓ１０で確定したＭ＋１行目側にずれている量とを合計することで測定物の長さが算出される。

以上の処理により、１つのパターンの長さの１／５、つまり０．５ｍｍｍの精度で測定対象の長さを測定することができる。また、１つのパターンの長さよりも短い精度で測定対象の長さを測定できるので、計測誤差を低減することができる。

図９のＳ６に代えて、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値のいずれかが、図８（Ａ）の黒１００％のパターンを読み取った時の電圧値に対応するかを判別してもよい。読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値のいずれかが、黒１００％のパターンを読み取った時の電圧値に対応する場合には、図８（Ａ）から現在の状態は系列１に該当する。したがって、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ－１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する（Ｓ７）。読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値のいずれも、黒１００％のパターンを読み取った時の電圧値に対応しない場合には、図８（Ａ）から現在の状態は系列２に該当する。したがって、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する（Ｓ９）。

また、図９のＳ６の代わりに、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値のいずれかが図８（Ａ）の黒０％のパターンを読み取った時の電圧値に対応するかを判別してもよい。読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０が出力する電圧値のいずれかが、黒０％のパターンを読み取った時の電圧値に対応する場合には、図８（Ａ）から現在の状態は系列２に該当する。したがって、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ＋１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する（Ｓ９）。読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値のいずれも、黒０％のパターンを読み取った時の電圧値に対応しない場合には、図８（Ａ）から現在の状態は系列１に該当する。したがって、マイコン３は、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ行目及びＭ－１行目の２～６列目のパターン２２を読み取っていると判断する（Ｓ７）。

本実施の形態では、１つのパターンの長さの１／５の精度で長さを測定するために読取センサＬ１～Ｌ１０を設けているが、測定精度に応じて１列目に配置される読取センサの個数を増減させてもよい。１つのパターンの長さの１／２の精度で長さを測定する場合には、１列目に配置される読取センサの個数は４個でよい。

また、１つのパターンの長さの精度で長さを測定する場合、つまり１つのパターンの長さに対応する測定誤差を許容する場合には、２－６列目と同様に、１列目に配置される読取センサは１個でもよい。このような読取センサの配設であっても、１つの行パターンを読み取っているのか、２つの行パターンにまたがって読み取りを行っているのかを、１列目に配置された読取センサによって判断することは可能である。

また、図９のＳ６では、各読取センサが例えば黒１００％のパターンを読み取った時の電圧値と黒８０％のパターンを読み取った時の電圧値との間に所定値以上の大きな差分が生じない場合を考慮して、読取センサＬ１、Ｌ３、Ｌ６、Ｌ８及びＬ１０の電圧値の合計が使用されている。例えば、各読取センサの感度が良好で、黒０％、黒２０％、黒４０％、黒６０％、黒８０％及び黒１００％のそれぞれのパターンを読み取った時の電圧値の間に所定値以上の差分が生じる場合には、１列目に配置される読取センサは２個でもよい。

例えば、１列目に配置される読取センサが読取センサＬ６のみである場合、マイコン３は、読取センサＬ６が黒８０％のパターンを読み取った時の電圧値（黒濃度）と、図８（Ａ）に示す情報とに基づいて、現在の状態が系列１の状態「１／５」及び系列２の状態「４／５」のいずれであるのかを特定できない。しかし、１列目に配置されている読取センサが読取センサＬ６及びＬ８の２個である場合、系列１の状態「１／５」及び系列２の状態「４／５」の読取センサＬ８の電圧値（黒濃度）は互いに異なるので、マイコン３は、２つの読取センサＬ６及びＬ８から現在の状態を特定することができる。つまり、マイコン３は、読取センサＬ６及びＬ８が読み取ったときの電圧値（黒濃度）と、図８（Ａ）に示す情報とに基づいて、現在の状態が系列１又は２の状態「０／５」～「４／５」のいずれに該当するかを判断できる。なお、１列目に配置される少なくとも２個の読取センサは、一方の読取センサが２つの系列又は２つの状態で同一の電圧値（黒濃度）になるときに、他方の読取センサが一方の読取センサと同じ系列又は同じ状態で異なる電圧値（黒濃度）をとることが必要である。

このように、マイコン３は、１列目に配置された読取センサが読み取ったときの電圧値と、読取センサＬ１１～Ｌ１５が任意の行パターン２１と重なる基準位置からメジャー７ａが１つのパターンの長さの１／５ずつずらされたそれぞれ状態における１列目のパターン２２の読取値（例えば黒濃度又は電圧値）を示す情報とに基づいて、基準位置からのメジャー７ａの長さ方向のずれ量を算出してもよい。

本実施の形態によれば、メジャー７ａに印刷される各パターンには二進値のいずれかが割り当てられおり、読取センサＬ１１～Ｌ１５で読み取られたパターン２２に読取センサＬ１６～Ｌ２０で読み取られたパターン２２を加えた１０桁のパターンと当該１０桁のパターン２２に長さ方向に隣接する他の１０桁のパターンとのハミング距離が１であり、読取センサＬ１１～Ｌ１５で読み取られたパターン２２に読取センサＬ１６～Ｌ２０で読み取られたパターン２２を加えた１０桁のパターンは全ての１０桁のパターンの中で１つのみである。そして、計測器１では、読取センサＬ１６～Ｌ２０が読取センサＬ１１～Ｌ１５から所定行離れて配置されており、読取センサＬ１１～Ｌ１５で読み取られたパターン２２に読取センサＬ１６～Ｌ２０で読み取られたパターン２２を加えた１０桁のパターンを１つの行パターンとみなして、長さを計測する。従って、１０桁のパターンが幅方向に１行に並んで配置されておらず、２行に分けて配置されるので、メジャーの幅に収まるようにパターン２２の桁数を抑制することができる。また、２色に分けられた各パターンには二進値のいずれかが割り当てられているため、読取センサＬ１１～Ｌ２０として３色以上の色の違いを読み取る性能が低い安価なセンサが使用されても、パターン２２を正確に読み取ることができる。

メジャー７ａは、黒のパターンと白のパターンとが長さ方向に交互に並ぶ１列のパターンを含み、分解能を１つのパターンの長さの１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）とする場合、計測器１は黒白パターンが交互に並ぶ１列のパターンを読み取る２×Ｎ個の読取センサＬ１～Ｌ１０をさらに備える。そして、読取センサＬ１～Ｌ１０は、長さ方向に沿って隣り合う２個ごとに１つのパターンの長さの１／Ｎだけ離れて配置されている。この場合、図９のＳ６～Ｓ１０の処理を実行することで、１つのパターンの長さの１／Ｎの精度で、読取センサＬ１１～Ｌ１５がＭ－１行目側又はＭ＋１行目側にずれている量を算出することができる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

１ 計測器、２ 読取部、３ マイコン、４ 通信装置、５ スイッチ、
６ メモリ、７ 格納部、７ａ メジャー、１０ ＬＥＤ、
１１ フォトトランジスタ、Ｌ１～Ｌ２０ 読取センサ

Claims (9)

1. 幅方向に配列された複数のパターンを有する行パターンが長さ方向に複数配列されており、各パターンには二進値のいずれかが割り当てられているメジャーを使って、長さを計測する計測器であって、
   第１の行パターンを読み取る第１読取手段と、
   前記第１の行パターンから長さ方向に所定行離れた第２の行パターンを読み取る第２読取手段と、
   前記第１読取手段で読み取られた前記第１の行パターンに前記第２読取手段で読み取られた前記第２の行パターンを加えた複数桁のパターンからコードを生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする計測器。
2. 前記メジャーに含まれる、前記長さ方向に二進値が割り当てられたパターンが交互に並ぶ列パターンを読み取る第３読取手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の計測器。
3. 前記複数桁のパターンと長さのデータとの対応関係を示す第１情報を格納する格納手段と、
   前記生成手段で生成されたコード及び前記第１情報に基づいて、測定対象の長さを算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測器。
4. 前記複数桁のパターンと長さのデータとの対応関係を示す第１情報と、前記第１読取手段が前記第１の行パターンと重なる基準位置から前記メジャーが１つのパターンの長さの１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）ずつ前記長さ方向にずらされたそれぞれの状態における前記列パターンの読取値を示す第２情報とを格納する格納手段と、
   前記生成手段で生成されたコード及び前記第１情報に基づいて、前記メジャーの始点から前記基準位置までの第１の長さを算出し、前記第３読取手段による前記列パターンの読取値及び前記第２情報に基づいて、前記基準位置からの前記メジャーの前記長さ方向のずれ量を算出し、前記第１の長さ及び前記ずれ量に基づいて測定対象の長さを算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の計測器。
5. 前記第1の行パターンに前記第２の行パターンを加えた前記複数桁のパターンと、当該複数桁のパターンに前記長さ方向に隣接する他の複数桁のパターンとのハミング距離が１であり、前記複数桁のパターンは全ての複数桁のパターンの中で１つのみであることを特徴とする請求項１に記載の計測器。
6. 幅方向に配列された複数のパターンを有する行パターンが長さ方向に複数配列されており、各パターンには二進値のいずれかが割り当てられたメジャーを使って、長さを計測する計測器であって、
   第１の行パターンを読み取る第１読取手段と、
   前記第１の行パターンから長さ方向に所定行離れた第２の行パターンを読み取る第２読取手段と、
   前記長さ方向に並ぶ列パターンを読み取る第３読取手段と
   を備え、
   前記第３読取手段は、分解能が１つのパターンの長さの１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の場合に２×Ｎ個設けられており、前記長さ方向に沿って２個ごとに前記１つのパターンの長さの１／Ｎだけ間隔が離れて配置されていることを特徴とする計測器。
7. 幅方向に配列された複数のパターンを有する行パターンが複数長さ方向に配列されたメジャーであって、
   各パターンには二進値のいずれかが割り当てられており、
   第１の行パターンに、前記第１の行パターンから前記長さ方向に所定行だけ離れた第２の行パターンを加えた複数桁のパターンと、当該複数桁のパターンに前記長さ方向に隣接する他の複数桁のパターンとのハミング距離が１であり、
   前記複数桁のパターンは全ての複数桁のパターンの中で１つのみであり、
   二進値のいずれかが割り当てられたパターンが前記長さ方向に交互に並ぶ列パターンをさらに備えることを特徴とするメジャー。
8. 幅方向に配列された複数のパターンを有する行パターンが長さ方向に複数配列され、各パターンには二進値のいずれかが割り当てられており、第１の行パターンに、前記第１の行パターンから前記長さ方向に所定行だけ離れた第２の行パターンを加えた複数桁のパターンと、当該複数桁のパターンに前記長さ方向に隣接する他の複数桁のパターンとのハミング距離が１であり、前記複数桁のパターンは全ての複数桁のパターンの中で１つのみであるメジャーを用いる計測器の計測方法であって、
   前記複数桁のパターンと長さのデータとの対応関係を示す第１情報をメモリに格納し、
   前記第１の行パターンを読み取り、
   前記第２の行パターンを読み取り、
   前記読み取られた第１の行パターンに前記読み取られた第２の行パターンを加えた複数桁のパターン、及び前記メモリに格納された第１情報に基づいて、測定対象の長さを算出することを特徴とする計測器の計測方法。
9. 読取手段が前記第１の行パターンと重なる基準位置から前記メジャーが１つのパターンの長さの１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）ずつ前記長さ方向にずらされたそれぞれの状態における前記列パターンの読取値を示す第２情報を前記メモリに予め格納し、
   実際に読み取られた列パターンの読取値と、前記メモリに格納された第２情報とに基づいて、前記基準位置からの前記メジャーの前記長さ方向のずれ量を算出することを特徴とする請求項８に記載の計測器の計測方法。
   

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