JPH0141923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は測定装置に関するものである。これは
長さまたは角測定装置で、安定で高い分解能を有
するが、それ自体としては高度に正確でないもの
に適用可能である。この型の測定装置の例には、
リゾルバー、シンクロ、および直線的測定装置
で、これではエミツターないし一次巻線パターン
が真直な路に沿つて繰返しパターンになつて配列
されており、感知用パターンまたは二次巻線パタ
ーンを有するスライドが該路に沿つてエミツター
に対して変位可能になつているものなどがある。

以前には、正確な角の測定は円形の透明測定用
スケール（例えば硝子製）を用いて行われ、これ
は非常に高度の正確度で位置につけられ、誤差の
影響を、例えば、位置付けやパターンに於て消去
するためには、直径上の点（または数個の点上）
で読みとらねばならなかつた。それぞれの線の位
置づけに加えられた要請は、角の情報が該線の位
置づけにより与えられるので、極めて高い。この
型の角測定用装置は精密作製されねばならぬの
で、非常に高価である。またそれらは非常に脆弱
な計器でもある。従つて、高度に正確な頑丈な計
器への需要が長い間持たれていた。

従来のような電気・機械的リゾルバーまたはシ
ンクロは高い分解能を有するけれども、角正確度
は0.05゜と0.5゜の程度の大きさである。リゾルバー
は一次巻線と第一及び第二の二次巻線を有する変
換器の一種で、二次巻線はお互同志に90゜機械的
変位するように仕組まれており、一次巻線に対し
回転可能になつている。二次巻線は回転に従属す
る三角法的出力信号を与える。二次巻線の一つか
らの出力信号は回転角の正弦に比例しており、第
二の二次巻線からの出力信号は該回転角の余弦に
比例している。シンクロは３個の静止二次巻線で
120°の相互角に配列されているものから成つてい
る。信号変換回路を、二次巻線からの出力信号を
変換して設置角位置を与えるように設けることが
出来る。

本発明の目的は比較的頑丈な測定装置で高分解
能可能のものを提供するにある。

本発明によれば、角ないし線的距離の予定され
た範囲に汎つて角ないし線的測定値を表す測定信
号を生ずるように仕組まれた測定手段と；該測定
信号に依存し、かつ、貯蔵手段のアドレス入力に
供給されるアドレス信号に応答して個々にアドレ
ス可能な複数個の貯蔵個所を有する電子的貯蔵手
段であつて、該範囲内の角または線値にそれぞれ
該当する補正値を貯蔵しかつ該補正値を表す補正
信号を供給する電子式貯蔵手段と；該補正信号を
受けて該補正値に従つて該測定値を補正するよう
に接続されており、かつ、かく補正された値を表
す出力を出すようになされている補正手段と；か
らなる測定装置が提供される。

一実施態様に於ては、該測定手段はデジタル出
力を出すように仕組まれた角測定用装置であつ
て、該貯蔵手段のアドレス入力は該デジタル出力
の少くとも若干のビツトを受信するように接続さ
れている。

該若干のビツトは、成るべくは該出力の最も重
要なビツトを含むようにする。

該一実施態様に於ては、該補正手段は成るべく
は該測定用手段の出力に接続して、該補正値を、
これは負であつても良いが、該測定値に加算す
る。

該一実施態様に於ては、該角測定用手段は成る
べくはシンクロまたはリゾルバーを含んでいる；
そしてシンクロまたはリゾルバーの出力巻線に接
続され、該シンクロまたはリゾルバーからの出力
信号を該シンクロまたはリゾルバーの角位置を表
すデジタル信号に変換するように仕組まれた変換
器を含んでいる。

この場合には、該補正手段は、該貯蔵手段の出
力に接続された第一入力と、使用時にシンクロま
たはリゾルバーの一次巻線に供給されていると同
じ周波数および相の交流電圧源を使用時に供給さ
れている第二入力とを有する変調器で、変調器は
その出力に該第二入力上と同じ周波数と相とを有
し、かつ、該第一入力に供給される信号に従属す
る振幅を有する交流補償信号を生ずるように仕組
まれているものと；該シンクロまたは該リゾルバ
ーの別の巻線で、その別の巻線は該一次巻線に対
し固定されていて変調器の出力へと接続されてい
て該補償信号を受信するようになつているものと
から成つている。

該変調器はチヨツパーでも良い。

該変調器が備えられる所では、該変調器と該補
正手段とを下記の段階が遂行されるような具合に
制御するように仕組まれた制御手段を更に備えて
もよい。

(a) 第一に、測定値を該変換器の出力に呈示す
る。

(b) それから、該別の巻線に該補償信号を供給
し、 (c) 補正した測定値を該変換器の出力に呈示す
る。

本発明の別の実施態様では、該測定手段は、該
測定信号が角または線距離の該予定の範囲に汎つ
て或るサイクルを通じて複数回変化するようなも
ので、また該貯蔵手段は、２つの貯蔵ユニツトの
一つが、該範囲の各部分に関するそれぞれの補正
量の貯蔵用でその部分の各々は該サイクルの一個
に該当しているもので、他の貯蔵ユニツトは該部
分の各個内でのそれぞれの位置に関係する補正量
貯蔵用であり、補正手段は該ユニツトの各個から
の該補正量と該測定手段の出力信号から導出され
た測定値とを一緒に加算し、かつ、補正した位置
測定を表すデジタル出力信号を出すように仕組ま
れているものである。

成るべくは、該補正手段は、該貯蔵手段からの
２つの補正値で、その値が測定値よりもそれぞれ
大きいか小さいかであるものの間に内挿を行いう
るものにする。

成るべくは、補正した測定値の展示用の可視展
示手段を備えるようにする。

成るべくは、該貯蔵手段は持久記憶装置にす
る。

成るべくは、該貯蔵手段は固定記憶装置とす
る。

本発明を更に判り易くするためにと、それがど
う有効化されるかを示すために、例として付図を
参照しつつ説明する。

第１図は略図的ブロツク回路図である。線また
は角位置を表すアナログ値は線測定装置または角
測定装置（リゾルバーまたはシンクロの如き）よ
り得られ、この値はアナログ対デジタル変換器２
に供給される。変換器２の出力（複数の出力ライ
ン：例えば９本以上：を有するが好ましい）は固
定記憶装置（ROM）３のアドレス入力と加算器
４の一次入力とに接続されている。メモリーと加
算器の双方のそれぞれの入力は二進伝送用の複数
個の入力ラインを含んでいる。メモリー３の多岐
線出力は加算器４の二次入力に結ばれている。加
算器４の出力はデジタル表示のため、可視表示ユ
ニツト５に結合されている。長さまたは角測定用
装置１を内蔵する測定用計器の製造の間、測定単
位を複数区分に分割（測定精度を高めるためには
この区分の数を増す）してその各区分に於て、測
定装置１により与えられる値と極めて正確な参照
メーターから得られる角値との間に非常に正確な
比較を行い、各比較段階でかくして得られる値の
間の差の大きさを差の符号を表す情報と共にメモ
リー３内へと書きこむ。かくして、メモリー３は
製造された測定用計器各個に対し特別に目盛られ
た部分品となつている。

かくの如くにして、長さ測定用装置または角測
定用装置で、それ自体は高度に正確でないけれど
も（すなわち、非直線的特性を有し）安定で高分
解能を有するものが、装置１により得られた測定
値に最も近いとこころの目盛り値に該当するメモ
リーアドレスに於けるメモリー３内の差値を測定
値に加算することによつて、極めて正確な計器に
変換することが出来る。

更にもつと正確な値は内挿法により得られる。
装置１で得られた測定値はたいてい較正点（すな
わち前述の参照メーターと比較した点）の間に位
置する。この測定値の両側に位置する較正点での
二つの補正量がメモリ３から出力ラインに同時に
あるいは順次送り出され、内挿器に供給される。
内挿器はこれらの二つの補正値の間で、装置１か
ら得られた前記の測定値に従つて内挿する。すな
わち測定値がメモリ３内の記憶アドレスに正確に
一致しないで二つのアドレス値の間のどこかに位
置すると、メモリ３内のアドレスに貯蔵されてい
る二つの補正値（この間に前記の測定値が位置す
る）を用いて内挿法により前記の測定値に補正が
与えられてより正確な値を得る。

第２図は、シンクロ１０の出力信号を補正し補
正した位置をデジタル形状にして呈出するところ
の装置を描いているブロツク略図的線図である。
正弦波的交流電圧E₀・sin Wtがシンクロ１０の
一次巻線１０ａに加えられ、その３つの二次巻線
１０ｂ，１０ｃ、および１０ｄ（これらはお互同
志120゜になつて配置されている）は公知の具合に
スコツト変圧器１１の三相側上の３つの入力へつ
ながれて居り、変圧器は入つて来る三相信号をそ
の２つの二次巻線１１ｃと１１ｄに於て得られる
三相信号へと変換する。二相巻線１１ｃと１１ｄ
は各々シンクロ対デジタル変換器１２のそれぞれ
の入力につながれて居り、これがその出力に角の
測定値を表すデジタル値を呈示する。この型のシ
ンクロ対デジタル変換器は標準設計のものであつ
て、略々10から16の出力ラインを有する集積回路
の形になつている。これらの変換器はゼロ度を指
しているときには総ての出力ラインが「０」信号
を有し、360゜−△（ここで△は非常に小さい数を
表す）を指している時には総ての出力ラインは
「１」信号を有するようなものである。第２図に
鎖線で示されている如くに、要素１０と１１の代
りに、リゾルバー型の位置または角指示器（互い
に90゜だけ変位した相にされた２つの感知巻線を
有するもの）をシンクロ対デジタル変換器１２の
アナログ入力に直接につなぐことが出来る。それ
に加えて、変換器１２の参照入力は、一次巻線１
０ａまたは１０′ａに供給されているのと同じ周
波数と相との正弦波交流電圧がその一次巻線に供
給されている参照変圧器１３の二次巻線につなが
れている。

既述した如くに、変換器１２は、普通はその数
が１０から１６の間の多岐の平行出力線上の角位
置Ψを表すデジタル値を呈示する。16出力の場合
には、略々1/2分の弧に分解能が得られる。変換
器１２の出力ラインは加算／減算器１５の一つの
入力上の入力ラインに接続されている。デジタル
出力の８つの最重要ビツトを担つている変換器１
２の出力ラインは固定記憶装置１６のアドレス入
力につながれている。この場合メモリー１６は９
つの出力ラインを有し、その８つ（ライン１７）
は補正量の大きさを表すビツトを担うに使用さ
れ、その１つ（ライン１８）は信号ビツトを担う
に使用される。メモリー１６の出力は緩衝メモリ
ーまたはデータラツチ２１に接続されて、これが
その制御入力に制御ユニツト２２からの制御パル
スを受信すると、メモリー１６から得られたデー
タをライン１９，２０を経て加算／減算器１５の
第二入力へ供給する。この多岐ライン入力上にあ
る二進量は変換器１２から得られる値がそれによ
つて補正さるべき数を表している。そして、この
補正値が変換器１２から得られる測定値に加えら
れたり差引かれたりする。加算／減算器１５の出
力は、二進データを二進コード化十進データへ変
換する変換器２３に接続されている。変換器２３
の出力は表示ユニツト２４につながれていて、こ
れによりシンクロ１０またはリゾルバー１０′に
よつて測定された角位置はデジタル形状にて表示
される。制御ユニツト２２はユニツト１２，２１
および２４をそれらが同時活性化するように制御
する。従つて、制御ユニツト２２から制御信号が
ライン２２′上に出されている期間中は、変換器
１２の出力ラインに出力が出されている。ところ
で、リゾルバー１０′またはシンクロ１０が回転
されて変換器１２への入力量が変化するときに
は、変換器１２がそれに対応できるまで、表示ユ
ニツト２４による表示は遅延されるべきであり、
このことを変換器１２は逆にライン２２′を介し
て制御ユニツト２２に指示する。すなわち、変換
器１２への入力が変わるとき（安定でないとき）、
変換器１２はライン２２′に信号を出す。この信
号が出ているとき、制御ユニツト２２は表示ユニ
ツト２４に制御信号を送らない。それで表示ユニ
ツト２４への入力値はスクリーン上に表示されな
い。これは不安定な入力の故に正確でない値がス
クリーン上に表示されるのを阻止する極めて簡単
な方法である。

もしも、0.01程度の絶対正確度を得るために、
0.2゜の程度の角分解能を有するリゾルバーが使用
されると仮定すると、一つのタイプのリゾルバー
に対する誤差線図の分析によると、誤差が少くと
も毎度ごとに補正されても（この場合には毎回転
ごとに400回）、得れれる値はどこでも正しい値か
ら0.005゜以上偏倚することがないことが示され
た。これには、400の角位置に対して（0.2゜／
0.005゜）40等段階の記憶容量を必要とする。これ
は400のアドレスと40の値を超えるデジタル数の
語長を有するメモリーが必要なことを意味する。
この目的には512の６倍＝3072ビツトを有するメ
モリーで充分である、そして、512の８倍＝4092
ビツトを持つメモリーが標準設計であるから、そ
んなメモリーが好まれるべきものである。

第３図は本発明の更に別の実施態様を示してい
て、毎回転ごとに二次巻線１０ｂ，１０ｃおよび
１０ｄ、または１０′ｂおよび１０′ｃからの出力
信号が複数回繰り返されるように仕組まれたエミ
ツタ巻線（１０ａまたは１０′ａ）を有する多極
シンクロ１０またはリゾルバー１０′用の補正回
路から成つている。シンクロ対デジタル変換器
（SDC）１２への最重要二進ビツトを担つている
ライン２５′と２５″は転換指示計及び計数計２
６′と中央処理ユニツト３７へと接続されている。
多極シンクロまたは多極リゾルバーの場合には
SDC１２からの出力は値のサイクルを極の数に
該当する回数通過し、各々のサイクル通過はシン
クロまたはリゾルバーの360゜／Ｐの回転に該当す
る。ここにＰは極数である。この型のシンクロま
たはリゾルバーが全回転に汎つて角を測定するの
に使用されうるようになるためには、これらのサ
イクルにも指示され算えられねばならない。これ
は指示及計数計２６′によつて行われ、これでは
ライン２５′，２５″上の信号が二進の「11」から
二進の「00」に変るときには貯えられた計数に１
を加え、またライン２５′，２５″上の信号が二進
の「00」から二進の「11」に変るときには計数か
ら１を差引く。指示及び計数計２６′（これはシ
ンクロ／リゾルバーが８極を有するときは３つの
ラインを含む）は貯えられた計数を固定記憶装置
３８のアドレス入力へ供給するように接続されて
いて、かくしてこれがその出力に、シンクロまた
はリゾルバーが置かれている機械的回転の当面関
連扇形に特殊的である補正量を与える。当面関連
扇形とは、シンクロあるいはリゾルバーは前述し
た如くＰ極（例えば８極）有しているのでその極
数で割られた円の扇形部であつて当面関連する極
のものをいう。転換指示及び計数計２６′の出力
は固定記憶装置３８のアドレス入力に接続されて
いて、この記憶装置３８から実際の極に対する補
正量が中央データ処理ユニツト３７に供給され
る。また転換指示及び計数計２６′の出力が中央
データ処理ユニツト３７に接続されていて、実際
にどの扇形部（すなわち当面関連扇形）がSDC
１２に実際の出力信号を与えているのかの情報を
中央データ処理ユニツト３７に伝える。

このようにして全体の記憶容量は減少せしめら
れている。しかもなお細かな補正を行なうことが
できる。なぜならば、固定記憶装置３９は各扇形
部内での測定値に対してそれぞれ別個の補正量を
有するようになつておらず、一つの扇形部に対し
て補正量を有し、固定記憶装置３８が扇形部間の
差を補正するための補正量を有するようになつて
いるからである。

指示および計数計２６′の出力もまた中央デー
タ処理ユニツト（CPU）３７の一つの入力群の
入力ラインING、１のうちの３つの最重要ビツ
ト入力ラインへ接続されている。ラインING、
１は今後、第３図中に頂部から始めた数で参照さ
れるので、これらは１から17までの番号を有する
ことになる。変換器１２の出力は入力ING、１
ののうちで第４番から第17番までの入力ラインに
直接に接続される。固定記憶装置３８の出力は
CPU３７の第二多岐ライン入力ING、２に接続
されている。CPU３７の出力ラインで一部回転
内での最重要ビツトを有するもの（すなわち、第
３図に描いた実施態様中で頂部より４番目から頂
部より11番目のライン）は、固定記憶装置３９の
アドレス入力へと接続されており、この中に一部
回転内の位置に対する補正量が貯えられる。な
お、一部回転とはシンクロあるいはリゾルバーが
多極Ｐを有するものであり、シンクロあるいはリ
ゾルバーの機械的回転で360゜／Ｐの角度の回転を
意味する。各極からの信号はこの角度の回転であ
たかもシンクロあるいはリゾルバーが完全に一回
転したかの如く一サイクルの値を与える。ROM
３９に貯蔵された補正量はこの一サイクルに対す
る値である。メモリー３９の出力はCPU３７の
第三多岐ライン入力ING、３へとつながれる。
更に加えて、制御ユニツト４０が設けられてお
り、これがライン４１を経て、第２図実施態様を
参照して述べたと同じ具合に変換器１２を制御す
るか、またはこれにより制御されて、また、ライ
ン４２を経て、中央データ処理ユニツト３７に下
記の段階を達成するようプログラムを運転するよ
うにさせるためにCPU３７の制御入力へ接続さ
れている： １ 入力ラインING、１上のデータを出力ライ
ンへ供給せよ。

２ 固定記憶装置３９からの第三入力ING、３
上の情報をCPU内に内蔵された緩衝メモリー
内に貯えよ。

３ CPU３７の入力ラインING、１（そのうち
ROM３９のアドレス入力に接続されている
CPU３７の出力ラインに対応しているもの）
の数１を加えよ。

４ 上の段階２内に貯えられた補正量と固定記憶
装置３９からのING、３上に在る新しい補正
量との間に内挿を行い、その内挿はROM３９
のアドレス入力に接続されたものに対する
ING、１のラインよりも下のING、１のライ
ンに示されている低位の数に従う。すなわち内
挿を行なうためには二つの較正点における補正
量（較正値）と、較正点間でどこに位置するか
を示す測定値とがなければならないので上述の
如く行なう。

５ 上の第４項にて得られた正しい値を固定記憶
装置３８からのING、２上の補正数と、ING、
１上の数に加え、かつ、かくして得られた数を
CPU２７の出力に提出せよ。

第２図に描かれたと同様な具合に、CPU３７
の出力は変換器２３の入力へと接続され、ここで
二進データは二進コード十進データへ変換され
る。表示ユニツト２４が変換器２３の出力へと接
続される。表示ユニツト２４も変換器２３も双方
共に、CPU３７の制御入力に信号が提供された
後で制御ユニツト４０からの信号によつて制御さ
れて、上記第５項に従つてCPU３７の出力上に
提出された数がユニツト２４により表示されるよ
うにする。

第４図は本発明による更に別の実施態様を描い
ている。補正はシンクロまたはリゾルバー上に配
列されたエキストラ巻線の助けで行われ、この巻
線は一次巻線に対し固定されているが、それに対
し90゜の角に置かれている。第４図から見られる
ように、補正量を導出するのに使われるべきビツ
トを担つているところのシンクロ／デジタル変換
器１２からの出力ラインは、メモリー３，１６，
３８および３９に関して上述したと同じ具合に各
アドレスに対して補正数を含んでいるところの固
定記憶装置（ROM）４４のアドレス入力に接続
されている。しかしながら、この実施態様に於て
は、補正量はROM４４からデジタル対アナログ
変換器４５へ供給され、これが補正数に該当する
アナログ信号を装置４６の一入力に供給する。装
置４６の別の入力には、シンクロまたはリゾルバ
ー１０または１０′の一次巻線へ供給されたと同
じ信号が供給される。装置４６はその出力上に、
交流入力信号と同じ周波数と相ではあるが、しか
し、変換器４５からのアナログ入力信号に依存す
る振幅を有する交流電圧信号を与える。しかしな
がら、注意さるべきことは、もしこのアナログ信
号が負であるならば、装置４６の出力信号は交流
入力信号E₀sin wtと反対相にあることである。
装置４６はチヨツパーでもよい。装置４６の出力
信号は、90゜を通じて変位されている追加一次巻
線に加えられる。

便宜的には時計制御の多岐出力を有するリング
計数器でもよいところの、制御ユニツト４７が、
下記の具合で下記の段階順序に従い補正順序を制
御する： １ ライン４８上の信号に応答してシニクロ対デ
ジタル変換器１２の出力をゼロに設定せよ。

２ ライン４９上の信号により変換器１２に変換
を司令せよ。

３ ライン５０上に信号を加えて変換器１２の出
力を保持せよ。（出力は別の信号がライン４８
に与えられる迄保持されつづける。） ４ デジタル対アナログ変換器４５の一制御入力
にライン５１を経て信号を提供せよ。この信号
は変換器４５をして、ROM４４からの二進出
力信号をアナログ信号へと変換するようにさせ
る。

５ ライン５２を経ての信号による変換器４５の
出力を変換器４５の別の制御入力へと保持せ
よ。

６ 第１、２および３の段階を繰返せ。

７ 変換器２３と表示ユニツト２４に信号を送
り、変換器１２上にある今や補正された値を展
示するようにせよ。

上記の段階の順序は各新しい読み取りごとに行
う。

本発明は、記述され描かれた実施態様に拘束さ
れることなく、特許請求の範囲内に於て修飾しう
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様を描いているブ
ロツク略図的線図である。第２図は、第１図の実
施態様を一層詳細に描いているものである。第３
図は、本発明の第二の実施態様を略図的に描いて
いる。第４図は、本発明の第三の実施態様を略図
的に描いたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定装置であつて、 (a) 個々の角度位置あるいは線距離に沿つた位置
   を示す測定信号を生ぜしめる測定用手段１０を
   具備し、この測定用手段はこれが一回転あるい
   は所定の距離にわたつて動かされるとき周期的
   に複数回繰り返される測定信号を出し、 (b) 測定用手段の実際の位置に対応する個々のサ
   イクルを表わす信号を生ぜしめるサイクル指示
   装置２６′を具備し、 (c) 前記の周期的に繰り返される測定信号の一サ
   イクル内での測定信号の各部分に関した補正量
   を貯蔵した第一ROM３９を具備し、この第一
   ROMは前記測定信号のデジタル表示によりア
   ドレス可能であり、 (d) 測定用手段の実際の位置に対応する個々のサ
   イクルに関した補正量を貯蔵した第二ROM３
   ８を具備し、この第二ROM３８は個々のサイ
   クルを表わすデジタル信号によりアドレス可能
   であり、 (e) 前記第一および第二ROMは参照測定装置に
   対する参照測定によりこの測定装置の製造時に
   おいてそれらのデータを与えられ、 (f) 測定用手段１０およびサイクル指示装置２
   ６′からの信号から測定用手段の実際の位置を
   計算し、この計算された位置をあたかも前記参
   照装置によりもたらされたものであるようにす
   るために第一および第二ROM３８，３９から
   の補正値を加え、そして補正された位置測量を
   示すデジタル出力を生ぜしめる補正装置３７を
   具備した ことを特徴とする測定装置。