JPH0534606B2 - - Google Patents

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JPH0534606B2
JPH0534606B2 JP58018242A JP1824283A JPH0534606B2 JP H0534606 B2 JPH0534606 B2 JP H0534606B2 JP 58018242 A JP58018242 A JP 58018242A JP 1824283 A JP1824283 A JP 1824283A JP H0534606 B2 JPH0534606 B2 JP H0534606B2
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marks
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Baiberu Rainharuto
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RAIKA HEERUBURUTSUGU AG
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RAIKA HEERUBURUTSUGU AG
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Publication date
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Publication of JPS58147611A publication Critical patent/JPS58147611A/ja
Publication of JPH0534606B2 publication Critical patent/JPH0534606B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • 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
    • G01D5/32—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/90—Two-dimensional encoders, i.e. having one or two codes extending in two directions

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  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数個の検出器（感光素子）を含む
支持部材の表面上に可動部分に結合された目盛部
材のマークを投射することによつて測定量を測定
する方法及び装置に関し、この検出器にマークを
量子化する評価（計算）回路が直列接続されてい
る。
〔従来の技術〕
長さ及び角の測定においては、高精度の水準が
要求される。この目的に使用される既知の測定装
置には、測地線計器などがあるが、これは、操作
者が、たとえば、線、隙間又は図形のような光学
マークによつて形成された目盛から、又はデイジ
タルデイスプレイから、測定量を読み取るように
設計されている。いわゆる測定量の決定は、個々
の読取り法の間で異なる。目盛の読取りは主鑑的
であるが、装置にかかる費用が低いという利点が
ある。デイジタルデイスプレイからの読取りは遥
かに正確であるが装置にかかる費用が高いという
欠点がある。既知のように、測地線計器、たとえ
ば、経緯のようなものは、小形、簡単かつ軽量な
構成を有し、しかもエネルギー消費が限定されて
いなければならない。これらの計器は、また、数
年間にわたり保守が不要であり、かつ同一精度水
準で動作可能でなければならない。これらの計器
は野外で使用されかつきわめて乱暴な取扱に耐え
うるものでなければならない。
こけらの要求は、たとえば、西独国公開特許出
願第2211235号及び米国特許第3973119号にそれぞ
れ記載されているような既知の測定装置によつて
はかなえられない。したがつて、たとえば、静的
測定装置は、本来精密さを有するが、測地線計器
の場合には不適当である。しかしながら、増分測
定装置は、電源のしや断に影響され易いが、その
わけは、測定量に変化がある場合の角又は長さの
値は連続的、すなわち、増分的に測定かつ記憶さ
れなければならないからである。最後に、高精
度、動的測定装置は、きわめて複雑でかつ経費が
かかり、摩耗に影響されやすい駆動及び制御装置
を有する。したがつて、これらの既知の測定装置
は、非常に高価で複雑かつ動作中しばしば高級の
技術要員の保守と世話を受けなければならず、ま
た、簡単な信頼性のある構造を持つていない。
〔発明が解決すべき課題〕
本発明の目的は、既知の測定装置の欠点を除
き、かつ、正確、簡単かつ安価な装置構造で、最
小限の保守と手入れで動作できる装置を備えた測
定量測定方法及び装置を提供するところである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の角度又は長さのような測定すべき量を
測定する方法は、次のシステムを用いて行われ、
このシステムは、可動部分と不動部分、上記２つ
の部分の一方に結合された目盛部材、放射源、上
記放射源からの照射に感光する素子の配列をもつ
支持部材であつて、上記支持部材は上記２つの部
分の他方に結合されまたこの素子配列から供給さ
れる信号の計算のための回路に接続され、また、
上記目盛部材上の少くとも一つのマークの像を含
み、上記マークの上記像の幅は、上記放射感光素
子の複数個の有効長より大きく、このため上記複
数個の照射感光素子に対応する上記素子配列の少
なくとも一つの区域は一つのマークに関連してお
り、上記方法は、上記マークを通して照射される
複数の感光素子に、上記マークに対するそれぞれ
の素子の位置に依存する大きさをもつ信号を発生
する段階と、上記信号の大きさの分布パターンを
生成する段階と、基準レベルを与える段階と、上
記分布パターンのそれぞれの素子の信号の大きさ
と上記基準レベルを比較し、それぞれの交点に対
応する値を検出する段階と、連続する上記分布パ
ターン生成段階と比較段階との一対の段階の間で
上記基準レベルをスツプ状に変化させる段階と、
上記放射感光素子の配列の各々の素子について上
記比較により検出された値を合計する段階と、重
心の位置、即ち、上記マークを通して照射された
上記マークに関連する複数の放射感光素子によつ
て生成される上記信号の大きさの分布により決定
される形状をもつ上記パターンの重心点を計算す
る段階と、上記重心点の位置を上記放射感光素子
配列をもつ支持部材上の放射感光素子の位置に対
して計算する段階であつてこの支持部材は上記２
つの部分の一方の上で定められた位置にあり、上
記２つの計算段階で得られた結果を表示する段階
とからなる。
また、本発明の角度または長さのような測定す
べき量を測定する装置は、可動部分及び不動部分
と、上記２つの部分の一方に結合された目盛部材
と、放射源と、上記放射源からの照射に感光する
素子の配列をもつ支持部材であつて、上記支持部
材は上記２つの部分の他方に結合されまたこの素
子配列から供給される信号の計算のための回路に
接続され、上記目盛部材上の少くとも一つのマー
クは、その幅は、上記放射感光素子の一つの長さ
より大きく、このため上記放射感光素子の配列の
一つの区域が上記マークに関連しており、上記マ
ークを通して照射される複数の感光素子の中に上
記マークに対するそれぞれの素子の位置に依存す
る大きさをもつ信号を発生する装置と、上記信号
の大きさの分布パターンを作る装置と、上記分布
パターンのそれぞれの素子の信号の大きさと基準
レベルとを比較し、それぞれの交点に対応する値
を検出する装置と、この基準レベルをステツプ状
に変化させる段階と、上記放射感光素子の配列の
各々の素子について上記比較により検出された値
を合計する装置と、上記マークを通して照射され
た上記マークに関連する複数の放射感光素子によ
つて生成される上記信号の大きさの分布により決
定される形状をもつ上記パターンの重心点を計算
する装置と、上記重心点の位置を上記感光素子配
列をもつ支持部材上の放射感光素子の位置に対し
て計算する装置であつて、この支持部材は上記２
つの部分の一方の上で定められた位置にあり、上
記計算及び評価装置の出力を表示する装置と、か
らなり、上記放射感光素子配列は上記可動部分の
移動方向に延びている。
〔実施例〕
本発明の代表的な実施例として、ゴニオメータ
（goniometer）を用いたものについて説明する。
測定は、たとえば、第１図又は第３図に示された
よう測定量として目盛部材のマークの変位の大き
さを測定することによつて行われる。目盛部材３
と支持部材４は、相対的に移動可能であり、この
実施例では、支持部材４と放射源１は静止してお
り、目盛部材３は可動で、テレスコープをもつゴ
ニオメータのこの測定すべき変位は、長さ（直線
に沿つた所定の方向への目盛部材の移動）又は角
度（所定の軸の回りの目盛部材の回動運動）であ
る。可動部分に取り付けることができる。目盛部
材３は平らな円板でそのマージンに目盛を設けて
もよく、または平らな環状部材、短かい円筒でも
よい。第１図の目盛部材３は湾曲した平らな環状
部材であり、回転運動する。
目盛部材３は光学マーク３１（３１ａ，３１ｂ
又は３１ｃ）を備え、放射源１によつて照射さ
れ、また、光学系２及び／又は２′は具備されて
いてもいなくてもよい。この光学マークは、様々
な形をとることができる。光学マーク３１は、好
ましくは、透明であるが、しかし、透明な背景に
対して不透明であつてもよい。長さ又は角の測定
に対しては、光学マーク３１は、第１図に示され
たように配列される。ゴニオメータの構成に対し
てはこれらの光学マークは放射状に配置される
が、一方、長さ測定装置の場合にはこれらは平行
である。第１図は、前記光学マークの異なる３つ
の幅３１ａ，３１ｂ，３１ｃを示し、これらの間
には中間部３２があり、これにより等距離に配置
されている。マーク３１が透明のときは中間部３
２は不透明である。幅の広いマーク３１ａは、区
間３３又は部分の境界を識別表示している。狭い
マーク３１ｂ及び中間層３１ｃは相当する区間を
符号化するのに用いられる。線幅を組も合わさせ
ることと様々な２進符号を使用することによつ
て、最大128個の区間を符号化することができる。
この符号化によつて測定量を再分割することが可
能である。このことを、第３図に関連してさらに
詳しく説明する。
第３図の実施例の動作を、以後、第２図を参照
してさらに詳細に説明する。放射源１が目盛部材
３上の光学マーク３１を光学系２を通して照明す
ると仮定する。光学系２′はこの場合存在しない。
しかしながら、他の実施例においては、光学系２
を、上側光学系２なしでも使用できる。光学系
２，２′のどちらをも欠いた使用も考えられる。
支持部材４は複数の放射感光素子４１を含み、こ
れらの感光素子４１は１本の線上に配列されるか
又はこの支持部材上の幾本かの線上に均等な関係
をとつて配列される。この配列の方向は少なくと
も部分的に可動部分の移動方向に一致する。第２
図はおいては、複数の感光素子４１からなる、感
光素子配列の一つの区間が示されている。放射が
光学マーク３１を通つて、これらの感光素子４１
を照射すると、これらの素子に電気信号が発生す
る。この場合、回折効果によつて、この区間にあ
る感光素子４１で光学マーク３１の不透明な中間
部３２の下にある感光素子４１も照射される。感
光素子４１の照射によつて素子内に発生する電気
信号の大きさは、第２図では対応する素子４１上
の垂線の長さIN，IN+1，IN+2，…で示される。
感光素子４１の各々の位置は、予め定められて
おり、これらの位置は、Ｎ，Ｎ＋１からＮ＋９で
示される。位置Ｎ，Ｎ＋１等にあるそれぞれの感
光素子４１により発生する電気信号の大きさ又は
強度IN，IN+1，IN+2…IN+7は第２図の左側の縦軸の
数値で示される。これらの数値は、第２図の横軸
の下方にも示されている。それぞれの垂線IN，
IN+1…の先端の点を結ぶことにより曲線又は曲面
が作られ、このような曲線は、マークの下の感光
素子４１からの電気信号の大きさ又は強度の分布
を示すパターン２１と考えることができる。従つ
て、この分布又はパターン２１は、個々の感光素
子４１の間隔２２と、それぞれの強度によつて作
られる。個々の感光素子４１に対する光学マーク
３１の位置は、強度分布２１の重心の位置によつ
て与えられる。この重心は、アナログ及びデイジ
タル両方式で測定される。第２図及び第３図の実
施例においては、この重心はデイジタル的に測定
されるが、このことは、以下においてさらに詳し
く説明される。
第３図では、個々の感光素子４１は整合回路５
により、比較器６に接続される。比較器６の出力
６１はフリツプフロツプ回路８及び線８１により
マイクロプロセツサ９の一つの入力に接続され、
個々ので比較器６の出力信号は処理される。マイ
クロプロセツサ９の一つの出力は、測定値を表示
するための表示装置１０に接続される。マイクロ
プロセツサ９の別の出力は、デイジタルアナログ
変換器７により比較器６の他方の入力に接続され
る。
もし必要ならば、もう一つのデイジタルアナロ
グ変換器７ａを備え、この出力を別の比較器６ａ
に接続してもよい。この比較器６ａの出力は、別
のフリツプフロツプ回路８ａによりマイクロプロ
セツサ９の別の入力に接続される。
個々の感光素子４１は、前述のように、異なる
強度INからIN+7までを有する。個々の感光素子４
１のこれらの信号は、支持部材４上の素子配列か
ら整合回路５に送られるが、第３図の実施例にお
いてはこの回路は差動増幅器として示されてい
る。これらの信号は第３図に示す２本の線を経由
して整合回路５に順次モードで送られるか、又は
これに代わつて各感光素子４１が整合回路５に達
する固有の１本の線を有するようにすることがで
きる。何れの場合でも、個々の信号は比較器６に
達し、比較器６は所定のレベルの基準信号を所定
の順序でデイジタルアナログ変換器７を経由して
受け取り、そしてこれらの基準信号は、第２図に
線２３，２４で示されるように、個々の感光素子
４１の強度信号IN，IN+1からIN+7と比較される。
例えば、第１の基準信号２３が強度信号INから
IN+7と比較されたとする。感光素子４１のうちの
１部の感光素子４１、すなわち、Ｎ＋２からＮ＋
６までが基準信号すなわちしきい値23より高い強
度信号を有する。これにより、基準信号２３のレ
ベル線とそれぞれの強度信号を表わす垂線との交
点の電気的値が検出される。この検出は、第２の
基準信号２４についても同様に行われる。これら
の検出された電気的値は（デイジタル値）はマイ
クロプロセツサ９に記憶され、これによりこの記
憶は、感光素子４１の各々について行われる。既
に述べたように、これらの感光素子４１は、支持
部材４上の既知の位置Ｎ，Ｎ＋１等に置かれてい
る。このようにして、パターン２１の形状は電気
信号としてマイクロプロセツサ９に記憶されるこ
とができる。
パターン２１のピーク値が光学マーク３１の中
間にあると仮定する。そこでマイクロプロセツサ
９は、上述のそれぞれの交点、即ちパターンの形
状をデイジタルで表示している交点の座標から、
パターン２１の重心点を計算することができる。
マイクロプロセツサ９は、それぞれの感光素子４
１の支持部材４上の位置を知つているので、重心
点が判れば、可動部材に結合されている目盛部材
３の支持部材４に対する正確な位置を表示装置１
０上に表示することができる。
第３図には、また、点線で示された追加の回路
が示され、これは随意の構成要素として比較器６
ａ、デイジタルアナログ変換器７ａ及びフリツプ
フロツプ回路（単安定マルチバイブレータ）８ａ
を含んでいる。これらの３つの構成要素６ａ，７
ａ，８ａの動作は前述の６，７，８について説明
したのと同じである。この追加の回路は、感光素
子４１の強度信号が２つの異なるしきい値と同時
に比較できるようにする。また、さらに多数のし
きい値と感光素子４１からの強度信号を同時に比
較するには、同様な回路を追加すればよい。これ
により基本的に動作は変らないが、測定時間をか
なり短縮することができる。
比較器６又は６ａ等の出力信号は、光学マーク
３１の強度分布の量子化（デイジタル）情報を表
わしている。この強度分布の量子化としては、例
えば、公知のように、分布パターン２１がある基
準信号レベル（第２図２３又は２４）と比較され
たとき、各感光素子４１について、その出力信号
の大きさが基準レベルを超えるときと超えないと
きとで、異なる数値を出力する。その後、マイク
ロプロセツサ９において、各感光素子４１につい
て、これらの数値を合計して、これについて簡単
な演算を行うことにより分布パターン２１の重心
点を容易に求めることができる。フリツプフロツ
プ回路８，８ａ等において、これらのごく短い信
号は、時間伸長を施されてから線８１を径由して
マイクロプロセツサ９に供給され、光度分布の量
子化情報が１つのしきい値（基準信号のレベル）
にして順次に転送される。即ち、各しきい値を超
える１組の強度信号は順次に転送される。総ての
しきい値にする強度の量子化信号を受信した後の
完全な強度分布２１の重心は、マイクロプロセツ
サ９内で計算される。この強度分布２１の重心
は、測定量（たとえば、長さ又は角の大きさ）の
測定値としてマイクロプロセツサ９により認識さ
れる。個々の感光素子４１の強度信号に対して、
マイクロプロセツサ９内の異なる係数で重み付け
をされることも可能である。たとえば、このこと
は、第２図の光度分布２１が中心（たとえば、感
光素子Ｎ＋３及びＮ＋４の領域）においてより大
きくなるように、分布曲線の形を変えることがで
きる。
このようにして、マイクロプロセツサ９は、光
学マーク３１の変位によつて表わされる測定量を
確定する。しかしながら、第１図の３１ｃで示さ
れた光学マークが本実例において計算されており
かつこのマークはある区間又は部分内に配置され
ているので、マイクロプロセツサ９にとつては、
この区間が適切に認識できるように、この特定の
区間の符号化を解くことが必要ある。第１図に関
連して述べたように、各区間は光学的に区別ので
きるマーク３１ａ，３１ｂ，３１ｃによつて符号
化されている。これらのマークは異なる幅を持つ
が、しかし本実施例では等距離の間隔を有する。
これらのマークの異なる幅は、マイクロプロセツ
サ９にマーク３１ｃが位置する区間についての必
要な情報を供給する。前述の説明ではマーク３１
ｃが丁度計算されたものである。この情報は、重
心情報と共に、マイクロプロセツサ９によつて線
９１を径由して表示装置１０に送られる。測定量
は、この表示内に完全に表示される。すでに述べ
たように、この量は、長さ寸法又は角寸法のどち
らでもよい。
個々の区間の符号に対する他の可能性は、可変
の間隔をもつ光学的に同一マーク（同じ幅のマー
ク）によつて与えられる。
マイクロプロセツサ９は、前述のように線９２
を径由して所定の基準信号をデイジタルアナログ
変換器７又は７ａに供給する。しかしながら、強
度分布の自動強度整合のためにマイクロプロセツ
サ９からの基準信号を修正することが可能なこと
を認識すべきである。このような強度整合が必要
であるのは、動作基間中に放射源１又は支持部材
４上の感光素子４１の感度のいずれかが制御でき
ない範囲で変化し得るからである。感光素子の感
度は老化によつて減少し、強度分布２１は、以前
はしきい値を超えていたが、最早しきい値に達し
ないと仮定する。マイクロプロセツサ９は、強度
分布が最早最大しきい値を超えない状態にあるこ
とを認識して、しきい値を減少して、これらしき
い値が再び強度分布２１によつてトリガされるよ
うにするか、又は放射源１に高照明電流を供給
し、これにより、感光素子４１の感度が減少した
にもかかわらず以前のしきい値がトリガされるよ
うにする。異なる強度信号についての前述の重み
付けを実施し強度分布２１が所望の点において加
えられるようにすることも可能である。したがつ
て、記載した測定原理の結果として、自動強度整
合が常に存在する。このことは、動作期間を通じ
て、しきい値２３，２４等の強度分布２１の最大
強度に対する比を最適化する。
第４図は、本質的に、第３図と同じ構成要素を
示すが、唯一の相異は目盛部材３と、感光素子４
１をもつ支持部材４との間に補償装置を備えるこ
とである。この補償装置はビーム変位要素１４と
駆動電動機１３を含むものでデイジタルアナログ
変換器１１と増幅器１２とを径由してマイクロプ
ロセツサ９によつて制御される。補償装置の動作
の説明のため、目盛部材３の上には光学マーク３
１（第４図）又は１ａ，１ｂ，１ｃ（第１図）が
配列されており、この目盛部材は測定過程に従つ
て運動するものと仮定する。光学マーク３１が放
射源１からの光ビームと交さすると、このマーク
が支持部材４の感光素子４１上に投射される。第
２図及び第３図に関連してすでに説明されたよう
に、このことから結局、強度分布２１が計算回路
５，６，７，８，９内で測定される。強度分布２
１の測定された重心が、測定装置が零の大きさの
量又は角度を測定しているときに、正確にその零
位置にないということがいま判明したとすると、
線９３を径由してマイクロプロセツサ９が出力信
号を出力し、この信号はデイジタルアナログ変換
器１１、増幅器１２を径由して電動機１３を起動
するが、この起動はプリズムを用いることのでき
るビーム変位要素１４がどちらかの矢印の向きに
回転させられるように、行われる。回転は、強度
分布２１がその零位置を再びとるまで続けられ
る。この自動補償によつて、測定過程中に使用し
なければならない光学測定マークが支持部材４上
の同じ零位置をもちこの結果測定精度を高めるこ
とが保証される。
上述の説明では、支持部材４と目盛部材３は比
較的に短いものである。しかし、測定すべき長さ
が長いときは、目盛部材３は、これに対応して長
いことが必要である。感光素子４１をもつ支持部
材４は、前述の長さでよい。このようなときは、
まず、この測定装置の可動部分の目盛部材３のど
の区間が支持部材４上にあるかを確認する必要が
ある。この目的のために、目盛部材３は、いくつ
かの区間３３に分れており、これらの区間は目盛
部材３の移動方向の長さに沿つて拡がつている。
これらの区間３３の境界は幅の広いマーク３１ａ
である。
第１図の目盛部材３は、異なつた幅をもつが、
中心間の距離は等しいマーク３１ａ，３１ｂ，３
１ｃを含んでいる。これらのマークは図では黒色
であるが、実際は透明であり、これに対し中間部
３２は不透明である。最も幅の広いマーク３１ａ
は目盛部材３のそれぞれの区間３３の終りを識別
し、幅の狭いマーク３１ｂとそれよりは広いマー
ク３１ｃは、それぞれの区間３３の番号を符号化
する役目をもち、これらのマークは特定の区間を
識別できる他と区別できる符号を与えている。こ
れらの幅を選択し、また異なつた２進符号を使用
することにより128個の区間を区別可能に符号化
することができる。この符号化により、測定すべ
き量を、既知位置をもつ複数の区間に小分けする
ことができる。
〔発明の効果〕
本発明においては、可動部分に結合された目盛
部材のマークの変位によつて表わされる角度又は
長さのような測定すべき量を測定する場合に、放
射源からマークを通して、固定された支持部材上
の感光素子の配列を照射し、マークを通して照射
されたそれぞれの感光素子の発生する信号の大き
さから信号の大きさの分布パターンを作り、この
分布パターンにおけるそれぞれの感光素子の信号
の大きさを基準レベルと比較して、これらの交点
に対応する値を検出し、次に基準レベルを変化さ
せて同様に交点に対応する値を検出し、それぞれ
の基準レベルにおいて検出された値を各感光素子
毎に合計し、これに基づいて分布パターンの重心
点の位置を計算し、さらにこの分布パターンの重
心点の位置を、その位置が既知の支持部材上の感
光素子の位置に対して計算し、これらの計算結果
を表示装置に表示している。このように、感光素
子配列上のマークの像によるアナログ形式の出力
信号の大きさの分布パターンを複数の基準レベル
と比較することによりデイジタル形式の分布パタ
ーンに変換しているので、分布パターンの重心点
の位置の計算が容易となり、かつ正確に決定する
ことができる。従つて、比較的に簡単で安価な装
置を使用して、測定すべき量を正確に測定でき
る。また、目盛部材上に複数のマークを設け、こ
れらの幅等を変えることにより符号化すれば、感
光素子上に位置している複数のマークからなる区
間を識別できるので測定すべき量が大きい場合に
も測定ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による方法及び装置を説明す
るための符号化光学マークをもつ目盛部材の部分
平面図、第２図は、本発明による方法及び装置を
説明するための光学マークと放射感光素子の強度
分布グラフ図、第３図は、本発明による方法及び
装置を説明するための光学マークの照射によつて
得られた光情報から測定量を評価する回路図、第
４図は、補償装置を付けた場合の第３図の回路図
である。 図において、１……放射源、２，２′……光学
系、３……目盛部材、４……支持部材、５……整
合回路、６……比較器、７……デイジタルアナロ
グ変換器、８……フリツプフロツプ回路、９……
マイクロプロセツサ、１０……表示装置、１１…
…デイジタルアナログ変換器、１４……ビーム変
位要素、３１……光学マーク３１ａ，３１ｂ，３
１ｃ、４１……放射感光素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 角度又は長さのような測定すべき量を測定す
    る方法であつて、次のシステムを用いて行われ、
    このシステムは、 可動部分と不動部分、 上記２つの部分の一方に結合された目盛部材、 放射源、 上記放射源からの照射に感光する素子の配列を
    もつ支持部材であつて、上記支持部材は上記２つ
    の部分の他方に結合されまたこの感光素子配列か
    ら供給される信号の計算のための回路に接続さ
    れ、また、上記目盛部材上の少なくとも一つのマ
    ークの像を含み、上記マークの上記像の幅は、上
    記照射感光素子の複数個の有効長より大きく、こ
    のため上記複数個の照射感光素子に対応する上記
    感光素子配列の少なくとも一つの区域は一つのマ
    ークに関連しており、 上記方法は、 上記マークを通して照射される複数の感光素子
    に、上記マークに対するそれぞれの感光素子の位
    置に依存する大きさをもつ信号を発生する段階
    と、 上記信号の大きさの分布パターンを生成する段
    階と、 基準レベルを与える段階と、 上記分布パターンのそれぞれの感光素子の信号
    の大きさと上記基準レベルを比較し、それぞれの
    交点に対応する値を検出する段階と、 連続する上記分布パターン生成段階と比較段階
    との一対の段階の間で上記基準レベルをステツプ
    状に変化させる段階と、 上記放射感光素子の配列の各々の感光素子につ
    いて上記比較により検出された値を合計する段階
    と、 重心の位置、即ち、上記マークを通して照射さ
    れた上記マークに関連する複数の放射感光素子に
    よつて発生する上記信号の大きさの分布により決
    定される形状をもつ上記パターンの重心点の位置
    を計算する段階と、 上記重心点の位置を上記放射感光素子配列をも
    つ支持部材上の放射感光素子の位置に対して計算
    する段階であつてこの支持部材は上記２つの部分
    の一方の上で定められた位置にあり、 上記２つの計算する段階で得られた結果を表示
    する段階とからなる、 測定量測定方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の方法において、上記
    パターンは２次元パターンである、測定量測定方
    法。 ３ 特許請求の範囲第１項の方法において、上記
    方法に使用するシステムでは、上記目盛部材は複
    数のマークをもち、また放射感光素子の配列の一
    つの区域は上記マークの各々に関連し、また放射
    感光素子の各区域によつて作られるパターンの各
    マークの重心点の位置が計算され、計算された複
    数の重心の位置は、重心の一つに対して平均さ
    れ、そしてこの平均により得られる値は上記放射
    感光素子の配列の一方の端の部分に関係してい
    る、測定量測定方法。 ４ 特許請求の範囲第１項の方法において、上記
    信号の大きさの上記分布の最大値を確認し、また
    上記パターンの形状の決定に必要とされるそれぞ
    れの基準レベルの最大値を変更し、これによりこ
    の基準レベルの最大値が、少くともパターンの上
    記最大値に達するようにする、測定量測定方法。 ５ 角度または長さのような測定すべき量を測定
    する装置であつて、 可動部分及び不動部分と、 上記２つの部分の一方に結合された目盛部材
    と、 放射源と、 上記放射源からの照射に感光する素子の配列を
    もつ支持部材であつて、上記支持部材は上記２つ
    の部分の他方に結合されまたこの感光素子配列か
    ら供給される信号の評価のための回路に接続さ
    れ、 上記目盛部材上の少くとも一つのマークは、そ
    の幅は、上記放射感光素子の一つの長さより大き
    く、このため上記放射感光素子の配列の一つの区
    域が上記マークに関連しており、 上記マークを通して照射される複数の感光素子
    の中に上記マークに対するそれぞれの感光素子の
    位置に依存する大きさをもつ信号を発生する装置
    と、 上記信号の大きさの分布パターンを作る装置
    と、 上記分布パターンのそれぞれの感光素子の信号
    の大きさと基準レベルとを比較し、それぞれの交
    点に対応する値を検出する装置と、 この基準レベルをステツプ状に変化させる装置
    と、 上記放射感光素子の配列の各々の素子について
    上記比較により検出された値を合計する装置と、 上記マークを通して照射された上記マークに関
    連する複数の放射感光素子によつて生成される上
    記信号の大きさの分布により決定される形状をも
    つ上記パターンの重心点を計算する装置と、 上記重心点の位置を上記感光素子配列をもつ支
    持部材上の放射感光素子の位置に対して計算する
    装置であつて、この支持部材は上記２つの部分の
    一方の上で定められた位置にあり、 上記２つの計算する装置の出力を表示する装置
    と、からなり、上記放射感光素子配列は上記可動
    部分の移動方向に延びている、測定量測定装置。 ６ 特許請求の範囲第５項の装置において、上記
    目盛部材は上記移動部分に結合され、また上記放
    射感光素子の支持部材は上記不動部分に結合され
    る、測定量測定装置。 ７ 特許請求の範囲第５項の装置において、上記
    目盛部材はいくつかの境界マークをもち、またこ
    れらの境界マークは上記可動部分の移動方向に少
    なくとも部分的に一致する方向に分布している、
    測定量測定装置。 ８ 特許請求の範囲第７項の装置において、上記
    境界マークは上記目盛部材を、内部マークの適当
    な分布によつて符号化された区間に再分割し、各
    符号化区間の幅は上記放射感光素子配列の長さよ
    り小さい、測定量測定装置。 ９ 特許請求の範囲第８項の装置において、上記
    複数の内部マークのそれぞれの中心は相互に等距
    離に離れており、これらマークの幅は相互に異な
    り、また、上記目盛部材のそれぞれの区間は相互
    に区別できるように内部マークが各区間に分布さ
    れている、測定量測定装置。 １０ 特許請求の範囲第８項の装置において、上
    記内部マークは全部同じ幅をもち、またこれらマ
    ークの相互の位置は各区間の内部において選定さ
    れ、これにより上記それぞれの区間が相互に区別
    できる、測定量測定装置。 １１ 特許請求の範囲第５項の装置において、上
    記目盛部材には、上記マークの追加の配列が設け
    られている、測定量測定装置。 １２ 特許請求の範囲第５項の装置において、上
    記目盛部材と上記感光素子配列をもつ支持部材と
    の間に補償装置が置かれ、上記可動部分が測定さ
    れるべき値に従つて変位される以前に存在してい
    た各マークの幅にわたつて大きさの分布を再確立
    する、測定量測定装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項の装置において、
    上記補償装置は、上記目盛部材と上記感光素子配
    列をもつ支持部材との間に可動に配置されたビー
    ム変位要素をもち、上記要素は上記回路により駆
    動される電動機に結合されている、測定量測定装
    置。 １４ 特許請求の範囲第５項の装置において、上
    記放射源は光源であり、上記放射感光素子は光検
    出器であり、また光学系が上記光源と上記マーク
    とに組み合わされ、また上記光学系は上記光源と
    上記マークの間に置かれた少なくとも１個のレン
    ズからなる、測定量測定装置。 １５ 特許請求の範囲第５項の装置において、上
    記放射感光素子は整合回路を介して少なくとも一
    つの比較器に接続され、比較器の他方の入力は、
    上記パターンの形状を対応するデイジタル値に変
    換するための上記基準レベルを生成する回路の出
    力に接続され、上記回路は上記デイジタル値を上
    記比較器から受けて、測定すべき量の計算された
    値を上記表示装置へ送る、測定量測定装置。
JP58018242A 1982-02-09 1983-02-08 測定量測定方法及び装置 Granted JPS58147611A (ja)

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