JPH0774742B2 - ロータリーエンコーダ - Google Patents

ロータリーエンコーダ

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JPH0774742B2
JPH0774742B2 JP63172950A JP17295088A JPH0774742B2 JP H0774742 B2 JPH0774742 B2 JP H0774742B2 JP 63172950 A JP63172950 A JP 63172950A JP 17295088 A JP17295088 A JP 17295088A JP H0774742 B2 JPH0774742 B2 JP H0774742B2
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JP
Japan
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angle
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slit
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slit pattern
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JP63172950A
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JPH0222511A (ja
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喜代美 箕原
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Furuno Electric Co Ltd
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Furuno Electric Co Ltd
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は回転角を光学的に検出するロータリーエンコ
ーダに関する。
(b)従来の技術 従来、被測定物である回転子の回転角を検出する装置と
してロータリーエンコーダが用いられている。従来の一
般的なロータリーエンコーダは光学的パターンを形成し
た回転円板を用い、この回転円板の近傍に光学的パター
ンを読み取る光学センサを配置している。そして、被測
定物である回転子の回転角を絶対量として検出する場合
は、回転円板の光学的パターンとして、その絶対角度を
表す、または絶対角度に対応するディジタルコードをパ
ターン化している。
(c)発明が解決しようとする課題 ところが、このように回転円板の絶対角度を検出する従
来のロータリーエンコーダにおいては、ガラスや透明樹
脂などからなる透明板に不透明材料によるコードパター
ンが形成され、透過光の有無を検出することによってコ
ードを読み取るように構成されている。このため、ガラ
ス板や透明樹脂板などの透明材によって光の屈折および
散乱が生じ、読み取りミスが生じるおそれがあった。ま
た、パターン形成工程が複雑であり、製造コストがかか
るという問題もあった。
そこで、金属板などの不透明材に対してスリットを形成
することによってコードパターンを形成することが考え
られるが、以下に述べる問題があった。
第8図は各角度とそのコードとの関係を示している。図
示のとおり角度(0〜359度)について、100の位を2ビ
ット、10の位を4ビット、1の位を4ビットとするBCD
コードで表している。ここでビット1の箇所にスリット
を形成する場合を考えると、例えば100゜〜199゜につい
て100の位の20ビットが連続して1すなわちスリットが
形成され、200゜〜299゜については100の位の21ビット
にスリットが形成され、さらに300゜〜359゜には100の
位の2ビットに全て連続したスリットが形成される。こ
のように円周方向に連続したスリットが形成されるた
め、スリットを境界にして回転円板の内周側と外周側と
が物理的に分離されてしまうこととなる。
この発明の目的は、絶対角度を表すコードをスリットの
有無によってパターン化し、しかもスリットの形成され
ていない箇所を互いに連結した状態で用いることのでき
るロータリーエンコーダを提供することにある。
(d)課題を解決するための手段 請求項1に記載した発明は、非透明板の回転円板に、そ
の絶対角度を表すコードをスリットパターンとして形成
したコード板と、前記スリットパターンを読み取る光学
センサからなるロータリーエンコーダにおいて、 前記スリットパターンのいづれかのスリットが角度方向
に一定角度以上連続しないパターンとなるように、特定
角度のコードを他の角度のコードと異なる方法でコード
化するとともに、 前記コード板の外周にスリットパターンの幅に渡って前
記光学センサに対して傾斜している斜行スリットを設
け、 前記光学センサの前記スリットパターンの出力データか
ら絶対角度を示す絶対角度データを生成する絶対角度デ
ータ生成手段と、前記斜行スリットを透過した光の受光
位置によって相対角度を生成する相対角度データ生成手
段と、前記絶対角度データ生成手段で生成された絶対角
度および相対角度データ生成手段で生成された相対角度
から角度データを生成する角度データ生成手段と、を設
けたことを特徴とする。
また請求項2に記載した発明は、非透明の回転円板に、
その絶対角度を2進数で表すスリットパターンを形成し
たコード板と前記スリットパターンから絶対角度を読み
取る光学センサを用いた読取手段と、を備えたロータリ
ーエンコーダであって、 前記スリットパターンの内いづれかのスリットが円周方
向に所定の角度以上連続して形成されるときに、この連
続するスリット内の角度を特定角度として抽出し、該ス
リットが連続して形成されないようにこの特定角度のそ
の絶対角度を示すスリットパターンを変形コードで形成
するとともに、 前記特定角度に形成されたスリットパターンを前記読取
手段で読み取った際に前記変形コードから角度データを
生成する角度データ生成手段を設けたことを特徴とす
る。
(e)作用 請求項1に記載したこの発明のロータリーエンコーダで
は、回転円板に絶対角度を表すコードをスリットにより
形成するが、特定角度のコードを他の角度のコードとは
異なる方法でコード化することによって、その特定角度
のコードがスリットの角度方向の連続性を阻止する。さ
らに、回転円板の外周にスリットパターンの幅に渡って
光学センサに対して傾斜している斜行スリットを透過し
た光の受光位置によってさらに細かい分解能で角度デー
タを検出することができる。
第1図はこの発明を適用したロータリーエンコーダに用
いられるコード板のコード例を示している。この例は第
8図に示した例と対応させている。ここで1の位が0で
ある角度を特定角度とし、他の角度とは異なった方法で
コード化している。図中フラグは2種類のコード化方法
を区別するビットである。また、100の位を3ビット、1
0の位を4ビット、1の位を4ビットでそれぞれ表して
いる。特定角度のコードは、特定範囲のビットシフトお
よび特定ビットの補数化によってコード変換を行ってい
る。第8図に示した例と対比すれば明らかなように、特
に100の位のスリットが10度ごとに分離されている。こ
の発明に係る角度データ生成手段はこれらのコードを読
み取る光学センサの出力データから絶対角度を示す絶対
角度データを生成するが、第1図に示した例では、フラ
グビットが1であるコードを前述のコード変換の逆変換
を行うことによって、他の角度のコードと同様にして絶
対角度を示す絶対角度データを求める。さらに、斜行ス
リットを透過した光の受光位置によって相対角度を求
め、前記絶対角度および前記相対角度から角度データを
生成する。また、請求項2に記載したこの発明のロータ
リーエンコーダでは、回転円板に絶対角度を2進数で表
すスリットパターンを形成するが、特定角度の絶対角度
を示すスリットパターンを連続してスリットが形成され
ないように変形コードで形成することにより、いづれの
スリットにおいても角度方向の連続性を阻止することが
できる。また、特定角度以外のスリットパターンを光学
センサで読み取った時には読み取った2進数を角度デー
タとして生成し、特定角度のスリットパターンを光学セ
ンサで読み取った時には変形コードから角度データを生
成する。
(f)実施例 第2図はこの発明の実施例であるロータリーエンコーダ
に用いられるコード板、第3図はそのコード板に形成さ
れているコードパターンの一部を示す図、第4図は角度
とコードの関係を示す図である。
第2図においてAで示す領域はコード板の径方向に対し
て領域した線状スリットからなる斜行スリットの形成領
域であり、1度未満の分解能を得るために用いる。ま
た、Bで示す領域は絶対角度を1度の分解能で表すディ
ジタルコードのスリット形成領域である。なお、図中の
0〜35の数字は角度の10の位を参考のために示してい
る。
第3図は第2図に示したコードを直線状に展開して表し
ている。図示のとおりディジタルコードを12ビットで表
し、最上位ビットをフラグビットとして、100の位を3
ビット、10の位を4ビット、1の位を4ビットでそれぞ
れコード化している。図中ハッチングで示す部分はビッ
ト1に対応し、スリットが形成されている。光学センサ
が例えばP1(356度)の位置にあるとき001101010110が
読み取られ、また光学センサがP2(350度)の位置にあ
るとき、100000000101が読み取られる。領域Aに形成さ
れている斜行スリットは1度の幅にわたって光学センサ
に対して傾斜している。したがって領域Aにおける光学
センサの受光位置によって1度未満の分解能で相対的角
度を検出することができる。
第4図に示すように12ビットのコードをX0〜X11で表せ
ば、フラグX11が0であるときは、図示のとおり角度をB
CDコードとしてコード化されている。X11が1であると
きX0〜X10は次のようにコード化されている。第4図に
おいてカッコ内に示すように例えば角度350度であれ
ば、BCDコードは011 0101 0000であるが、X9およびX8
補数をX10およびX9にシフトするとともに、X4〜X7をX0
〜X3にシフトさせている。このようなコード化を10度毎
に行うことによって、第1図に示したようにスリットが
角度方向に一定角度以上連続しないパターンとなる。
第5図は以上のように構成されたコード板を用いて、そ
の絶対角度を求める制御部のブロック図、第6図はその
処理手順を示すフローチャートである。第5図において
1は1024ドットのCCDラインセンサ、2はその受光蓄積
時間制御および読み出しシフト制御を行う読み取りコン
トローラである。波形整形回路3は読み取られたシリア
ルの映像信号を波形整形する。CPU5はI/Oインターフェ
イス4を介して読み取りコントローラ2に対して読み取
り指示信号を出力し、また波形整形回路3の出力信号を
RAM7の所定領域に記憶する。ROM6にはCPU5の実行すべき
プログラムが予め書き込まれている。
CPU5は第6図に示す手順で実行する。ここでB0〜B11
1度単位の分解能で角度を表すBCDコードを作成するバ
ッファ、X0〜X11は波形整形された読み取りコントロー
ラの出力信号から12ビットのコードを作成し記憶するバ
ッファA0〜A3はコード板のA領域のデータから1度未満
の分解能で角度データを求める4ビットのバッファであ
る。これらのバッファを用いて次の手順で角度データが
求められる。まず、バッファB0〜B11をクリアする(n
1)。その後、読取コントローラ2に対し読取指示信号
を出力し、得られた1ライン分のデータを読み込む(n
2)。読み込んだデータのうちB領域のデータから12ビ
ットのコードをX0〜X11に作成する(n3)。つづいてフ
ラグビットX11の状態を判別する(n4)。フラグビット
が0であれば、バッファXの下位10ビットをバッファB
の下位10ビットに移す(n5)。これによりバッファBに
1度単位のBCDコードが得られる。その後n2で読み込ん
だデータのうちA領域のデータから1度未満の分解能で
4ビットの角度データをバッファAに求める(n8)。具
体的にはA領域の数100ビット(ドット)分のデータの
うちビット1の位置を4ビットにエンコードすることに
よって行う。n4の判別にてフラグビットが1であれば、
X10,X9を共にビット反転してB9,B8に移す(n6)。つづ
いてX0〜X3をそのままB4〜B7に移す(n7)。その後、フ
ラグビットが0の場合と同様にA領域データより1度未
満の4ビットデータをA0〜A3に作成する(n8)。
上述の実施例はCCDラインセンサからの出力信号を一旦
メモリに読み取った後、マイクロプロセッサにて処理を
行う例であったが、これらの処理をランダムロジックに
よって行うことも可能である。第7図にその場合の例を
示す。第7図においてバッファX12は、読取コントロー
ラ2がCCDラインセンサ1の出力信号を読み取り、波形
整形回路3によって波形整形された信号を所定のタイミ
ングで順次シリアルに入力する。コード変換回路13はバ
ッファ12に1ライン分のデータの内B領域の12ビットの
データが入力された時点でコード変換を行い、レジスタ
Bに1度単位の12ビットの角度データを書き込む。コー
ド変換回路13の論理回路は次のとおりである。
カウンタ16はタイミング信号発生回路11から出力される
信号によってカウント動作を行う回路であり、タイミン
グ信号発生回路11からA領域タイミング信号が発生され
ているときリセット解除を行い、クロック信号をカウン
トする。ラッチ回路15はANDゲート17の出力が“H"であ
るときカウンタ16の上位所定ビット数の内容をラッチす
る。したがってラッチ回路15にはCCDラインセンサの出
力信号のうちA領域の斜行スリットの開口位置に相当す
る値がラッチされる。以上の構成によってレジスタBに
分解能1度の角度データが求められ、ラッチ回路15に分
解能1度未満の角度データが求められる。
(g)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、コードが角度方向に一
定角度以上連続しないパターンとなるため、コード板と
してスリットによるコードを形成した非透明板を用いて
もコード板がスリットによって分離されることがない。
したがってコード板としてガラス板や透明樹脂板などの
透明材を用いた場合に比較して、光の屈折および散乱が
なく、コードパターンの読取精度を高めることができ
る。また、斜行スリットを透過した光の受光位置によっ
て相対角度を求め、前記絶対角度および前記相対角度か
ら角度データを生成することにより、より細かく角度デ
ータを生成することができる。さらに、特定角度以外の
スリットパターンではスリットパターンが絶対角度を2
進数で表現したため、容易に特定角度に絶対角度を示す
変形コードのスリットパターンを形成することができる
とともに、特定角度以外の光学センサで読み取ったスリ
ットパターンから直接絶対角度を得ることができ、構成
が簡略化され処理速度が速くなります。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るコード板のコード比例を示す
図、第2図はこの発明の実施例であるロータリーエンコ
ーダに用いられるコード板の平面図、第3図は同コード
板の一部展開図である。第4図は同コード円板に形成さ
れているコードとそのコード化の例を示す図である。第
5図はロータリーエンコーダの制御部のブロック図、第
6図はその処理手順を示すフローチャートである。第7
図は他の実施例に係るロータリーエンコーダの制御部の
ブロック図である。第8図は従来のロータリーエンコー
ダに用いられているコード板のコード比例を示す図であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非透明板の回転円板に、その絶対角度を表
    すコードをスリットパターンとして形成したコード板
    と、前記スリットパターンを読み取る光学センサからな
    るロータリーエンコーダにおいて、 前記スリットパターンのいづれかのスリットが角度方向
    に一定角度以上連続しないパターンとなるように、特定
    角度のコードを他の角度のコードと異なる方法でコード
    化するとともに、 前記コード板の外周にスリットパターンの幅に渡って前
    記光学センサに対して傾斜している斜行スリットを設
    け、 前記光学センサの前記スリットパターンの出力データか
    ら絶対角度を示す絶対角度データを生成する絶対角度デ
    ータ生成手段と、前記斜行スリットを透過した光の受光
    位置によって相対角度を生成する相対角度データ生成手
    段と、前記絶対角度データ生成手段で生成された絶対角
    度および相対角度データ生成手段で生成された相対角度
    から角度データを生成する角度データ生成手段と、を設
    けたことを特徴とするロータリーエンコーダ。
  2. 【請求項2】非透明の回転円板に、その絶対角度を2進
    数で表すスリットパターンを形成したコード板と、前記
    スリットパターンから絶対角度を読み取る光学センサを
    用いた読取手段と、を備えたロータリーエンコーダであ
    って、 前記スリットパターンの内いづれかのスリットが円周方
    向に所定の角度以上連続して形成されるときに、この連
    続するスリット内の角度を特定角度として抽出し、該ス
    リットが連続して形成されないようにこの特定角度のそ
    の絶対角度を示すスリットパターンを変形コードで形成
    するとともに、 前記特定角度に形成されたスリットパターンを前記読取
    手段で読み取った際に前記変形コードから角度データを
    生成する角度データ生成手段を設けたことを特徴とする
    ロータリーエンコーダ。
JP63172950A 1988-07-12 1988-07-12 ロータリーエンコーダ Expired - Lifetime JPH0774742B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63172950A JPH0774742B2 (ja) 1988-07-12 1988-07-12 ロータリーエンコーダ
DE19893990763 DE3990763T1 (de) 1988-07-12 1989-07-10 Winkelkodierer
US07/652,840 US5214426A (en) 1988-07-12 1989-07-10 Rotary encoder having absolute angle patterns and relative angle patterns
PCT/JP1989/000693 WO1990000720A1 (en) 1988-07-12 1989-07-10 Rotary encoder
KR1019900700501A KR900702328A (ko) 1988-07-12 1989-07-10 로타리 엔코더
GB9100244A GB2247581B (en) 1988-07-12 1991-01-07 Rotary encoder

Applications Claiming Priority (1)

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JP63172950A JPH0774742B2 (ja) 1988-07-12 1988-07-12 ロータリーエンコーダ

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JPH0222511A JPH0222511A (ja) 1990-01-25
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS485765U (ja) * 1971-06-02 1973-01-23
JPH0447615Y2 (ja) * 1986-09-12 1992-11-10

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JPH0222511A (ja) 1990-01-25

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