JPH01131415A - Optical displacement measuring instrument - Google Patents

Optical displacement measuring instrument

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Publication number
JPH01131415A
JPH01131415A JP4714988A JP4714988A JPH01131415A JP H01131415 A JPH01131415 A JP H01131415A JP 4714988 A JP4714988 A JP 4714988A JP 4714988 A JP4714988 A JP 4714988A JP H01131415 A JPH01131415 A JP H01131415A
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JP
Japan
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output
outputs
rom
absolute value
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP4714988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunari Yamane
山根 康徳
Yoshinobu Sugihara
吉信 杉原
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP4714988A priority Critical patent/JPH01131415A/en
Publication of JPH01131415A publication Critical patent/JPH01131415A/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the optical displacement measuring instrument of simple constitution which can be manufactured at low cost by providing an absolute value arithmetic means which calculates the absolute values of 1st and 2nd outputs, a ROM stored with data on arctangent pi/2, etc. CONSTITUTION:This instrument consists of absolute value computing elements 10 and 11 which calculate the absolute values of the outputs a1 and a2 of AD converters 91 and 92, the ROM 14 stored with data on arctangent pi/2, a data selector 13 which switches the output of the computing element 10 according to the signs of the outputs a1 and a2 and inputs it to the ROM 14, etc. The absolute values of the two outputs are calculated 10 and 11, the outputs of the computing elements 10 and 11 are switched 13 according to the signs of those outputs and inputted to the ROM 14, and a corrector 12 calculates a correction output from the signs of those outputs. Consequently, the ROM 14 is stored with only the data on arctangent over pi/2, input data is rearranged according to the most significant digit bit of data for finding the arctangent, and a correcting value is calculated from the most significant digit bit and added. The capacity of the ROM is reducible to 1/4.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、光を用いて微小な機械的変位を非接触で測
定する光学式変位測定装置の改良に間するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention is directed to the improvement of an optical displacement measuring device that uses light to measure minute mechanical displacements in a non-contact manner.

〈従来技術〉 出願人は特願昭61−305847号明細書で、高速、
高分解能化が可能な光学式変位測定装置を提案した。以
下この提案を第6図に基づいて説明する。第6図におい
て、測定対象物lの表面には縞状の模様2が形成される
。この模様2の像はレンズ3を介してイメージセンサ4
に結像される。
<Prior art> The applicant has disclosed in Japanese Patent Application No. 61-305847 that high-speed,
We proposed an optical displacement measuring device that can achieve high resolution. This proposal will be explained below based on FIG. In FIG. 6, a striped pattern 2 is formed on the surface of the measurement object l. The image of this pattern 2 is transmitted to an image sensor 4 via a lens 3.
is imaged.

イメージセンサ4はフォトダイオード5が1次元状に配
置されたものであり、結像した光の強度を電流信号に変
換する。このフォトダイオード5の電流信号は電流−電
圧変換器6で電圧信号に変換され、演算手段7.8に入
力される。演算手段7には乗算器71および加算器72
が含まれる。電流−電圧変換器6の出力は乗算器71で
係数Sトと乗算される。添字iはフォトダイオード5の
端から数えた順番を表わし、 S−=sin  (2yrk i/m) = (1)m
:フォトダイオード5の数 に:1≦に5m / 2を満たす任意の数で求められる
。端から5番目のフォトダイオード5の出力には係数S
jが乗算される。乗算器71の出力は加算器72で加算
される。すなわち、加算器72の出力■1は ■1 =α(ΣV IS i ) =α(Σ v、5in(2π ki/m  ン )・・
・・・・・・・ (2) V−:lから1番目のフォトダイオ− ド5の出力 α :定数 になる、演算手段8は演算手段7と同様に乗算器81と
加算器82とから構成されている。動作も演算手段7と
ほぼ同じであるが、乗算器81で乗算される係数c、は C−=cos  (2πki/m) となる、変数k、1、mの意味は(1)式と同じである
。そのため、加算器82の出力V2はV2=α(Σvi
 Ci ) =α(Σ%J CO3(2πk i 7m) 1になる
。■9、αの意味は(2)式と同じである。
The image sensor 4 has photodiodes 5 arranged one-dimensionally, and converts the intensity of imaged light into a current signal. The current signal of the photodiode 5 is converted into a voltage signal by a current-voltage converter 6, and is input to the calculation means 7.8. The calculation means 7 includes a multiplier 71 and an adder 72.
is included. The output of the current-voltage converter 6 is multiplied by a coefficient S in a multiplier 71. The subscript i represents the order counted from the end of the photodiode 5, and S-=sin (2yrk i/m) = (1)m
: The number of photodiodes 5: An arbitrary number satisfying 1≦5 m/2. The output of the fifth photodiode 5 from the end has a coefficient S
j is multiplied. The outputs of the multiplier 71 are added by an adder 72. That is, the output ■1 of the adder 72 is ■1 = α (ΣV IS i ) = α (Σ v, 5in (2π ki/m n )...
(2) Output α of the first photodiode 5 from V-:l becomes a constant.The calculation means 8, like the calculation means 7, has a multiplier 81 and an adder 82. It is configured. The operation is almost the same as that of the calculation means 7, but the coefficient c multiplied by the multiplier 81 is C-=cos (2πki/m), and the meanings of the variables k, 1, and m are the same as in equation (1). It is. Therefore, the output V2 of the adder 82 is V2=α(Σvi
Ci ) =α(Σ%J CO3(2πk i 7m) 1. ■9. The meaning of α is the same as in equation (2).

この■ とv2は演算手段9に入力される。演算手段9
g、tAD変fi器91.92およびROM93から構
成されている。V 、V2はそれぞれAD変換器91.
92でデジタル信号に変換され、ROM93のアドレス
に印加される。ROM93にはそのアドレスに対応する
データ領域に下式(3)で演算されるθの値が格納され
ている。
This ■ and v2 are input to the calculation means 9. Arithmetic means 9
g, tAD converters 91 and 92, and ROM 93. V and V2 are respectively AD converters 91.
It is converted into a digital signal at 92 and applied to the address of ROM 93. In the ROM 93, the value of θ calculated by the following equation (3) is stored in the data area corresponding to the address.

θ=tan   (V  /V2 >・・・・・・・・
・(3)従って、演算手段9の出力にはこのθの値が得
られる。このθはイメージセンサ4の長さを基本波長と
するパターンの第に次高調波のフーリエ変換係数の位相
であり、この値からパターンの位置すなわち測定対象物
1の変位を知ることが出来る。
θ=tan (V/V2>・・・・・・・・・
(3) Therefore, the value of θ is obtained as the output of the calculation means 9. This θ is the phase of the Fourier transform coefficient of the second harmonic of the pattern whose fundamental wavelength is the length of the image sensor 4, and from this value, the position of the pattern, that is, the displacement of the object to be measured 1 can be known.

〈発明が解決すべき課題〉 しかしながら、この様な光学式変位測定装置では、測定
する位相θは0から2πまでの広い範囲に渡っているの
で、ROM93はこの範囲をカバーするようにしなけれ
ばならない、しかしながら、そのためにはROMの容量
が大きくなるために構成が複雑になり、かつ高価になる
という欠点があった。
<Problem to be solved by the invention> However, in such an optical displacement measuring device, the phase θ to be measured spans a wide range from 0 to 2π, so the ROM 93 must cover this range. However, this has the drawback that the capacity of the ROM increases, making the configuration complex and expensive.

〈発明の目的〉 この発明の目的は、構成が簡単でかつ安価に出来る光学
式変位測定装置を提供することにある。
<Object of the Invention> An object of the present invention is to provide an optical displacement measuring device that has a simple configuration and can be made at low cost.

く課題を解決するための手段〉 前記課題を解決するために本発明では、変位を測定する
測定対象物に設けられた縞状の模様を1次元状に並べら
れた複数の受光素子で受光して、この受光素子の出力に
その受光素子の位置に対して正弦波状に変化する乗率を
乗じて加算した出力と余弦波状に変化する乗率を乗じて
加算した出力との比のアークタンジェントから前記測定
対象物の変位を求める光学式変位測定装置において、前
記2つの出力の絶対値を絶対値演算器で演算し、またこ
れらの出力の符号により前記絶対値演算器の出力を切換
えてπ/2分のデータを格納したROMに入力し、また
これらの出力の符号から補正出力を演算するようにした
ものである。
Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention includes a method in which a striped pattern provided on an object whose displacement is to be measured is received by a plurality of light receiving elements arranged in a one-dimensional manner. From the arctangent of the ratio of the output of this light-receiving element multiplied by a multiplication factor that varies sinusoidally with respect to the position of the light-receiving element and the sum of the output multiplied by a multiplication factor that varies cosine-waveformly, In the optical displacement measuring device for determining the displacement of the object to be measured, the absolute values of the two outputs are calculated by an absolute value calculator, and the output of the absolute value calculator is switched depending on the sign of these outputs to calculate π/ Two minutes of data is input to a ROM that stores the data, and a correction output is calculated from the sign of these outputs.

また、これらの出力を時分割で単一の絶対値演算器に入
力してその絶対値を演算し、この演算された絶対値を第
1及び第2のラッチにラッチする。
Furthermore, these outputs are time-divisionally input to a single absolute value calculator to calculate their absolute values, and the calculated absolute values are latched in the first and second latches.

どのラッチにラッチするかは、ラッチコントローラが前
記第1及び第2の出力の符号により決定する。第1及び
第2のラッチにラッチされた値はπ/2分のアークタン
ジェントのデータが格納されたROMに入力される。ま
たこのROMの出力を前記第1の出力と第2の出力の符
号から補正出力を演算する補正器により補正するように
したものである。
The latch controller determines which latch to latch on based on the signs of the first and second outputs. The values latched in the first and second latches are input to a ROM in which arctangent data for π/2 is stored. Further, the output of this ROM is corrected by a corrector that calculates a correction output from the signs of the first output and the second output.

〈実施例〉 第1図に本考案に係る光学式変位測定装置の一実施例を
示す、なお、第6図とおなし要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第1図において、10は絶対値演算器
であり、MSBを含んだAD変換器91の出力が入力さ
れ、この出力の絶対値を演算して出力する。11は絶対
値演算器であり、MSBを含んだAD変換器92の出力
が入力され、この出力の絶対値を演算して出力する。な
お、AD変換器91.92の出力は1の補数で表わされ
ているものとする。12は補正器であり、AD変換器9
1.92の出力の最上位ビットMSBが入力される。1
3はデータセレクタであり、絶対値演算器10.11の
出力が入力される。まな、これらの出力の最上位ビット
MSBがコントロール信号として入力される。14はR
OMであり、そのアドレスにはデータセレクタ13の出
力が入力される。15はバッファであり、ROM14お
よび補正器12の出力が入力される。補正器12の出力
はROM14の出力の上位になるようにする。
<Example> FIG. 1 shows an example of the optical displacement measuring device according to the present invention, and the same reference numerals as in FIG.
The explanation will be omitted. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an absolute value calculator, into which the output of the AD converter 91 including the MSB is input, and calculates and outputs the absolute value of this output. Reference numeral 11 denotes an absolute value calculator, into which the output of the AD converter 92 including the MSB is input, and calculates and outputs the absolute value of this output. It is assumed that the outputs of the AD converters 91 and 92 are expressed in one's complement. 12 is a corrector, and AD converter 9
The most significant bit MSB of the output of 1.92 is input. 1
3 is a data selector, into which the output of the absolute value calculator 10.11 is input. The most significant bit MSB of these outputs is input as a control signal. 14 is R
OM, and the output of the data selector 13 is input to that address. 15 is a buffer, into which the outputs of the ROM 14 and the corrector 12 are input. The output of the corrector 12 is made to be higher than the output of the ROM 14.

次に、この実施例の動作を説明する。AD変換器91.
92の出力は例えば8ビツトであり、1の補数形式衣わ
されているものとする。すなわち、最上位ビットが0の
ときは正数を表わし、1のときは負数を表わす。このA
D変換器91.92の出力は絶対値演算器10.11に
入力されてそれらの絶対値が演算される。絶対値演算器
10.11の出力は7ビツトである。この出力はデータ
セレクタ13に入力される。データセレクタ13は2つ
のスイッチ131.132から構成されている。スイッ
チ131および132の接点Aには絶対値演算器10の
出力が、接点Bには絶対値演算器11の出力が入力され
る。スイッチ131.132の共通接点CはROM14
のアドレスに接続される。スイッチ131.132はA
D変換器91.92の出力の最上位ビットMSBで駆動
される。すなわち、AD変換器91.92のMSBが両
方同じときはスイッチ131の共通接点Cは接点Aに、
スイッチ132の共通接点Cは接点Bに接続される。従
って、絶対値演算器10の出力はROM14のYに、絶
対値演算器11の出力はROM14のXに入力される。
Next, the operation of this embodiment will be explained. AD converter 91.
It is assumed that the output of 92 is, for example, 8 bits and is encoded in one's complement format. That is, when the most significant bit is 0, it represents a positive number, and when it is 1, it represents a negative number. This A
The outputs of the D converters 91 and 92 are input to an absolute value calculator 10 and 11 to calculate their absolute values. The output of the absolute value calculator 10.11 is 7 bits. This output is input to the data selector 13. The data selector 13 is composed of two switches 131 and 132. The output of the absolute value calculator 10 is input to the contact A of the switches 131 and 132, and the output of the absolute value calculator 11 is input to the contact B of the switches 131 and 132. Common contact C of switches 131 and 132 is ROM14
is connected to the address of Switches 131 and 132 are A
It is driven by the most significant bit MSB of the output of D converters 91 and 92. That is, when the MSBs of both AD converters 91 and 92 are the same, the common contact C of the switch 131 becomes the contact A,
Common contact C of switch 132 is connected to contact B. Therefore, the output of the absolute value calculator 10 is input to the Y of the ROM 14, and the output of the absolute value calculator 11 is input to the X of the ROM 14.

AD変換器91.92のMSBが異なっているとき、す
なわち一方が1で他方がOのときは、スイッチ131の
共通接点Cは接点Bに、スイッチ132の共通接点Cは
接点Aに接続される。従って、絶対値演算器10の出力
はROM14のXに、絶対値演算器11の出力はROM
14のYに入力される。ROM14には(4)式で表わ
される0〜π/2区間のθが、π/2がフルスケールに
なるように格納されている。
When the MSBs of the AD converters 91 and 92 are different, that is, when one is 1 and the other is O, the common contact C of the switch 131 is connected to the contact B, and the common contact C of the switch 132 is connected to the contact A. . Therefore, the output of the absolute value calculator 10 is stored in the ROM 14, and the output of the absolute value calculator 11 is stored in the ROM 14.
It is input to Y of 14. The ROM 14 stores θ in the range from 0 to π/2 expressed by equation (4) such that π/2 is the full scale.

θ=↑an ” (Y/X )  =・−−−−(4)
一方、補正器12は入力されたAD変換器91.92の
MSBから次のように2ビツトの信号を生成する。
θ=↑an” (Y/X) =・---(4)
On the other hand, the corrector 12 generates a 2-bit signal as follows from the MSB of the input AD converters 91 and 92.

■AD変換器91.92の出力のMSBが共に0のとき
・・・・・・・・・0 ■AD変換器91の出力のMSBがOでAD変換器92
の出力のMSBが1のとき・・・・・・・・・1■AD
変換器91.92の出力のMSBが1のとき・・・・・
・・・・2 ■AD変換器91の出力のMSBが1でAD変換器92
の出力のMSBが0のとき・・・・・・・・・3バツフ
ア15はROM14と補正器12の出力を合成して出力
する。第2図にこの様子を示す。第2図において、X、
YはそれぞれROM14に入力されるX、Yを表わし、
右方および上方を正とする。第1象限にあるθ1はX、
Y共に正なので、補正器12の出力は0になりバッファ
15にはθ1 の値が求められる。第2象限にあるθ2
はθ2=π/2+952 と考え、補正器12でπ/2を出力し、またT2を求め
るためにデータセレクタ13で絶対値演算器10と11
を入替える。第3象限にあるθ3はθ3=π+T3 と考え、補正器12でπを出力する。第4象限にあるθ
4は θ4=3π/ 2 + F 4 と考え、補正器12で3π/2を出力すると共にP4を
求めるためにデータセレクタ13で絶対値演算器10と
11の出力を入替える。そのために、ROM14に格納
されているデータはπ/2がフルスケールになるように
される。AD変換器91.92の出力は絶対値演算器1
0.11で絶対値が求められているので、おなじROM
でγ2〜T4を求めることが出来る。
■When the MSBs of the outputs of AD converters 91 and 92 are both 0...0 ■When the MSBs of the outputs of AD converters 91 and 92 are O, and the AD converters 92
When the MSB of the output is 1......1■AD
When the MSB of the output of converters 91 and 92 is 1...
...2 ■If the MSB of the output of the AD converter 91 is 1, the AD converter 92
When the MSB of the output of 3 is 0, the buffer 15 combines the outputs of the ROM 14 and the corrector 12 and outputs the result. Figure 2 shows this situation. In Figure 2, X,
Y represents X and Y input to the ROM 14, respectively;
The right side and the top side are positive. θ1 in the first quadrant is X,
Since both Y are positive, the output of the corrector 12 becomes 0, and the value of θ1 is obtained in the buffer 15. θ2 in the second quadrant
is considered as θ2=π/2+952, the corrector 12 outputs π/2, and the data selector 13 outputs absolute value calculators 10 and 11 to obtain T2.
Replace. Considering θ3 in the third quadrant as θ3=π+T3, the corrector 12 outputs π. θ in the fourth quadrant
4 is considered as θ4=3π/2 + F 4 , and the corrector 12 outputs 3π/2, and the data selector 13 switches the outputs of the absolute value calculators 10 and 11 to obtain P4. For this purpose, the data stored in the ROM 14 is set so that π/2 becomes the full scale. The output of the AD converters 91 and 92 is the absolute value calculator 1.
Since the absolute value is calculated at 0.11, the same ROM
γ2 to T4 can be found by

第3図に絶対値演算器の構成の一例を示す、第3図(A
)はEXORゲートを用いた例である。
Figure 3 shows an example of the configuration of the absolute value calculator.
) is an example using an EXOR gate.

EXORゲート16の一方の入力にはAD変換器91.
92の下位7ビツトが入力され、他方の入力には最上位
ビットMSBが入力される。MSBが0のときはEXO
Rゲート16の出力は一方の入力と同じになり、MSB
が1のときは反転して絶対値が求められる。(B)は反
転、非反転の3ステートバツフアを用いた例である。A
D変換器91.92の下位7ビツトは非反転バッファ1
7および反転バッファ18に入力される。また非反転バ
ッファ17のコントロール端子OEにはAD変換器91
.92の最上位ビットMSBが、反転バッファ18のO
EにはMSBをインバータ19で反転した信号が入力さ
れる0M5BがOすなわち正のときは非反転バッファが
アクティブになるので下位7ビツトはそのまま出力され
、MSBが1のときは反転バッファ18がアクティブに
なり反転される。この様にして絶対値が求められる。
One input of the EXOR gate 16 is connected to an AD converter 91.
The lower 7 bits of 92 are input, and the most significant bit MSB is input to the other input. When MSB is 0, EXO
The output of R gate 16 will be the same as one input, and the MSB
When is 1, it is inverted and the absolute value is determined. (B) is an example using a 3-state buffer of inversion and non-inversion. A
The lower 7 bits of D converters 91 and 92 are non-inverting buffer 1.
7 and an inversion buffer 18. In addition, an AD converter 91 is connected to the control terminal OE of the non-inverting buffer 17.
.. 92 most significant bits MSB of inverting buffer 18
A signal obtained by inverting the MSB by the inverter 19 is input to E. When 0M5B is O or positive, the non-inverting buffer becomes active, so the lower 7 bits are output as is, and when the MSB is 1, the inverting buffer 18 is active. becomes and is reversed. In this way, the absolute value is determined.

第4図に他の実施例を示す。なお、第1図と同じ要素に
は同一符号を付し、説明を省略する。第4図において、
20は絶対値演算器であり、MSBを含んだAD変換器
91.92の出力を交互に入力し、それらの絶対値を演
算して出力する。21.22はラッチであり、絶対値演
算器20の出力が入力されラッチされる。23はラッチ
コントローラであり、AD変換器91.92の出力の符
号であるMS、Bが入力され、その出力はラッチ21.
22に入力される。
FIG. 4 shows another embodiment. Note that the same elements as in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted. In Figure 4,
20 is an absolute value calculator which alternately inputs the outputs of the AD converters 91 and 92 including the MSB, calculates their absolute values, and outputs them. Numerals 21 and 22 are latches, into which the output of the absolute value calculator 20 is input and latched. Reference numeral 23 denotes a latch controller, into which MS and B, which are the signs of the outputs of the AD converters 91.92, are input, and the output thereof is input to the latch controller 21.23.
22.

次に、この実施例の動作を第5図に基づいて説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained based on FIG.

第5図において、(A)は絶対値演算器20の出力であ
り、AD変換器91.92の絶対値が交互に出力される
。1.2はそれぞれAD変換器91.92の出力の絶対
値を示す、絶対値演算器20の演算部の構成は例えば第
3図で説明したものと同じである。(B)、(C)はそ
れぞれAD変換器91.92の出力のMSBすなわち符
号ビットであり、低レベルは正を、高レベルは負を表わ
す、(D)はラッチ22に入力されるラッチコントロー
ラ23の出力、(E)はラッチ21に入力されるラッチ
コントローラ23の出力を表わす。ラッチ21.22は
これらの信号の立ち上がりで絶対値演算器20の出力を
ラッチする。信号(D)、(E)は絶対値演算器20が
AD変換器91の出力の絶対値を出力している時は常に
出力され、その値をラッチ21.22にラッチする。
In FIG. 5, (A) is the output of the absolute value calculator 20, and the absolute values of the AD converters 91 and 92 are alternately output. 1.2 indicate the absolute values of the outputs of the AD converters 91 and 92, respectively.The configuration of the calculation section of the absolute value calculation unit 20 is the same as that explained in FIG. 3, for example. (B) and (C) are the MSBs or sign bits of the outputs of the AD converters 91 and 92, respectively, where a low level represents positive and a high level represents negative. (D) is a latch controller input to the latch 22. 23, (E) represents the output of the latch controller 23 that is input to the latch 21. The latches 21 and 22 latch the output of the absolute value calculator 20 at the rising edge of these signals. Signals (D) and (E) are output whenever the absolute value calculator 20 outputs the absolute value of the output of the AD converter 91, and the values are latched in the latches 21 and 22.

AD変換器92の出力の絶対値を出力している時は、(
B)、(C)で表わされるAD変換器91.92の出力
の符号が同じであると信号<D)が出力されてAD変換
器92の出力の絶対値はラッチ22にラッチされ、符号
が異なっていると信号(E)が出力されてAD変換器9
2の出力の絶対値はラッチ21にラッチされる。従って
、AD変換器91.92の出力の符号が同じ時はラッチ
21にはAD変換器91の出力の絶対値が、ラッチ22
にはAD変換器92の出力の絶対値がラッチされる。ま
た、符号が異なるときは逆になる。その結果、ROM1
4のアドレスには第1図の実施例と同じデータが入力さ
れるので、前記(3)式の演算結果が得られる0図示し
ないマイクロプロセッサ等で絶対値演算器20がAD変
換器91の出力の絶対値を出力する直前のバッファ15
の出力を読み出すことにより、第1図実施例と同じ結果
が得られる。この実施例では、絶対値演算器が1つでよ
く、かつデータセレクタが不要になるので構成が簡単に
なり、また絶対値演算器に時分割で入力するようにした
ので入出力の本数が少なくなり、ゲートアレイ化が容易
になるという長所がある。なお、ラッチ21.22にデ
ータをラッチする手順は本実施例のように同じデータを
書いてそれを書き替える手順に限られることはなく、ラ
ッチコントローラ23によりデータを振り分けるように
してもよい。
When outputting the absolute value of the output of the AD converter 92, (
If the signs of the outputs of the AD converters 91 and 92 represented by B) and (C) are the same, a signal <D) is output, and the absolute value of the output of the AD converter 92 is latched in the latch 22, and the sign becomes If they are different, a signal (E) is output and the AD converter 9
The absolute value of the output of 2 is latched into the latch 21. Therefore, when the signs of the outputs of the AD converters 91 and 92 are the same, the absolute value of the output of the AD converters 91 is stored in the latch 21, and the absolute value of the output of the AD converters 91 and 92 is the same.
The absolute value of the output of the AD converter 92 is latched. Moreover, when the signs are different, the results are reversed. As a result, ROM1
Since the same data as in the embodiment shown in FIG. Buffer 15 immediately before outputting the absolute value of
By reading out the output of , the same result as in the embodiment of FIG. 1 can be obtained. In this embodiment, only one absolute value calculator is required and no data selector is required, which simplifies the configuration.Also, since input to the absolute value calculator is time-divided, the number of inputs and outputs is small. This has the advantage that it is easy to form a gate array. Note that the procedure for latching data in the latches 21 and 22 is not limited to the procedure of writing the same data and rewriting it as in this embodiment, and the data may be distributed by the latch controller 23.

なお、これらの実施例はAD変換器91.92として1
の補数を出力するものを使用するものとして説明したが
、オフセットバイナリコードを出力するAD変換器を使
用してもよい。この場合、最上位ビットを反転させて使
用することにより同様に扱える。
In addition, in these embodiments, 1 is used as the AD converter 91.92.
Although the description has been made assuming that an AD converter that outputs the complement of is used, an AD converter that outputs an offset binary code may also be used. In this case, it can be handled similarly by inverting and using the most significant bit.

〈発明の効果〉 以上実施例に基づいて具体的に説明しなように、この考
案ではROMにO〜π/2のデータのみを格納し、アー
クタンジェントを求めるデータの最上位ビットによって
入力データを入替え、また最上位ビットから補正値を演
算して合成するようにした。そのため、従来に比べてR
OMの容量を1/4にすることが出来る。
<Effects of the Invention> As described above in detail based on the embodiments, in this invention, only data from O to π/2 is stored in the ROM, and the input data is determined by the most significant bit of the data for which the arctangent is to be calculated. In addition, the correction value is calculated and synthesized from the most significant bit. Therefore, R
The capacity of OM can be reduced to 1/4.

また、入力データの最上位ビットから出力の上位2ビツ
トを補正演算して合成するようにしたので、ROMのデ
ータ長を短くすることが出来、ROMの容量をさらに縮
小することが出来る。
Furthermore, since the most significant bit of the input data is corrected and the two most significant bits of the output are combined, the data length of the ROM can be shortened, and the capacity of the ROM can be further reduced.

さらに、第4図の構成では絶対値増幅器が1つでよく、
またデータセレクタが不要になるなめに、構成がさらに
簡単になる。
Furthermore, in the configuration shown in FIG. 4, only one absolute value amplifier is required;
Furthermore, since no data selector is required, the configuration becomes even simpler.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る光学式変位測定装置の構成を示す
構成図、第2図は角度を求める手順を説明するための図
、第3図は絶対値演算器の構成を示す図、第4図は池の
実施例を示す構成図、第5図はその動作を説明する為の
図、第6図は従来の光学式変位測定装置の構成を示す構
成図である。 9192・・・AD変換器、10,11.20・・・絶
対値演算器、12・・・補正器、13・・・データセレ
クタ、14・・・ROM、15・・・バッファ、21,
22・・・ラッチ、23・・・ラッチコントローラ。 第2図 第3 図 (A)                      
   (B)/A 第5図 (E)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical displacement measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the procedure for determining an angle, FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an absolute value calculator, FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the pond, FIG. 5 is a diagram for explaining its operation, and FIG. 6 is a block diagram showing the structure of a conventional optical displacement measuring device. 9192...AD converter, 10, 11.20...Absolute value calculator, 12...Corrector, 13...Data selector, 14...ROM, 15...Buffer, 21,
22... Latch, 23... Latch controller. Figure 2 Figure 3 (A)
(B)/A Figure 5 (E)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)変位を測定する測定対象物に縞状の模様を設け、
この縞状の模様を1次元状に並べられた複数の受光素子
で受光して、この受光素子の出力にその受光素子の位置
に対して正弦波状に変化する乗率を乗じて加算した第1
の出力と前記受光素子の出力にその受光素子の位置に対
して余弦波状に変化する乗率を乗じて加算した第2の出
力の比のアークタンジェントから前記測定対象物の変位
を求める光学式変位測定装置において、 前記第1の出力および第2の出力の絶対値を演算する絶
対値演算手段と、π/2分のアークタンジェントのデー
タが格納されたROMと、前記第1の出力および第2の
出力の符号により前記絶対値演算器の出力を切換えて前
記ROMに入力するデータセレクタと、前記第1の出力
と第2の出力の符号から補正出力を演算する補正器とを
有することを特徴とする光学式変位測定装置。
(1) Provide a striped pattern on the measurement object whose displacement is to be measured,
This striped pattern is received by a plurality of light-receiving elements arranged one-dimensionally, and the output of the light-receiving element is multiplied by a multiplier that varies sinusoidally with respect to the position of the light-receiving element.
and a second output obtained by multiplying the output of the light-receiving element by a multiplier that changes in a cosine wave shape with respect to the position of the light-receiving element and adding the resulting optical displacement. In the measuring device, an absolute value calculating means for calculating the absolute values of the first output and the second output, a ROM storing data of an arctangent of π/2, and a ROM for calculating the absolute values of the first output and the second output. A data selector that switches the output of the absolute value calculator and inputs it to the ROM based on the sign of the output, and a corrector that calculates a correction output from the sign of the first output and the second output. Optical displacement measuring device.
(2)変位を測定する測定対象物に縞状の模様を設け、
この縞状の模様を1次元状に並べられた複数の受光素子
で受光して、この受光素子の出力にその受光素子の位置
に対して正弦波状に変化する乗率を乗じて加算した第1
の出力と前記受光素子の出力にその受光素子の位置に対
して余弦波状に変化する乗率を乗じて加算した第2の出
力の比のアークタンジェントから前記測定対象物の変位
を求める光学式変位測定装置において、 前記第1の出力および第2の出力の絶対値を時分割で演
算する単一の絶対値演算器と、第1及び第2のラッチと
、前記第1及び第2の出力の符号が入力されこれらの符
号により前記絶対値演算器の出力を前記第1または第2
のラッチに選択してラッチするラッチコントローラと、
前記第1及び第2のラッチの出力が入力されπ/2分の
アークタンジェントのデータが格納されたROMと、前
記第1の出力と第2の出力の符号から補正出力を演算す
る補正器とを有することを特徴とする光学式変位測定装
置。
(2) Provide a striped pattern on the measurement object whose displacement is to be measured,
This striped pattern is received by a plurality of light-receiving elements arranged one-dimensionally, and the output of the light-receiving element is multiplied by a multiplier that varies sinusoidally with respect to the position of the light-receiving element.
and a second output obtained by multiplying the output of the light-receiving element by a multiplier that changes in a cosine wave shape with respect to the position of the light-receiving element and adding the resulting optical displacement. The measuring device includes a single absolute value calculator that calculates the absolute values of the first and second outputs in a time-sharing manner, first and second latches, and the first and second outputs of the first and second outputs. Signs are input and the output of the absolute value calculator is determined by the first or second sign.
a latch controller that selects and latches the latch;
a ROM in which the outputs of the first and second latches are input and arctangent data for π/2 is stored; and a corrector that calculates a correction output from the signs of the first and second outputs. An optical displacement measuring device characterized by having:
JP4714988A 1987-07-29 1988-02-29 Optical displacement measuring instrument Pending JPH01131415A (en)

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JP62-116141 1987-07-29
JP11614187 1987-07-29
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0368812A (en) * 1989-07-21 1991-03-25 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Method of interpolation of position measuring signal

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JPS56118611A (en) * 1980-02-25 1981-09-17 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Highly accurate split reader for signal
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