JPS5952713A - 回転角度測定方法 - Google Patents
回転角度測定方法Info
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- JPS5952713A JPS5952713A JP16357482A JP16357482A JPS5952713A JP S5952713 A JPS5952713 A JP S5952713A JP 16357482 A JP16357482 A JP 16357482A JP 16357482 A JP16357482 A JP 16357482A JP S5952713 A JPS5952713 A JP S5952713A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- G01D5/36—Forming the light into pulses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は微小回転角度の測定に適した回転角度測定方法
に関する。
に関する。
一般に、回転体の微小回転角度の計測は回転体の動きを
何段かの歯車をつか−、て機械的に増幅して行われる。
何段かの歯車をつか−、て機械的に増幅して行われる。
しかしながら、この種の方法によると計測器の構成が複
雑化するという欠点かある。
雑化するという欠点かある。
また、増幅用歯車の７つクラッシュ等によりＨ（測値に
誤差を生じ易いという欠点をも有している。
誤差を生じ易いという欠点をも有している。
本発明は上記事情に鑑みてなさねたもので、回転体の微
小回転角度を比較的部η１な方法て精度よく測定し得る
回転角度測定方法を提供することを目的としている。
小回転角度を比較的部η１な方法て精度よく測定し得る
回転角度測定方法を提供することを目的としている。
そして、そのために本発明は、円周上をｎ等分（ｎは任
意整数）する位＃多こ素子Ａを配列させｌ、−基板と、
前記円周とほぼ同一直径の円周上をｎ±ｍ等分（ｍはｎ
より充分小さい整数）する位置に素子Ｂを配列させた回
転板とを同軸に配置し、素子Ａと素子Ｂとの相互作用に
より素子Ａ又は素子Ｂに生ずる情報量の配列順逐次変化
の波の位相を求め、前記位相の変化より基板と回転板の
相対的な回転角度を測定することを特徴としている。
意整数）する位＃多こ素子Ａを配列させｌ、−基板と、
前記円周とほぼ同一直径の円周上をｎ±ｍ等分（ｍはｎ
より充分小さい整数）する位置に素子Ｂを配列させた回
転板とを同軸に配置し、素子Ａと素子Ｂとの相互作用に
より素子Ａ又は素子Ｂに生ずる情報量の配列順逐次変化
の波の位相を求め、前記位相の変化より基板と回転板の
相対的な回転角度を測定することを特徴としている。
以下、本発明に係る回転角度測定方法の実施例について
図面をもとに説明する。
図面をもとに説明する。
第１図は本発明に係る回転角度測定方法に用いられる基
板と回転板の一実施例を略示する斜視図、第２図は第１
図に示した実施例の動作波形図である。第１図において
、１０は素子Ａとして例えは、９９８個の光センサ１１
が円周上に等間隔で配列された基板、２０は前記光セン
サ１１の配列する円周とほぼ同一直径の円周上に素子Ｂ
としての例えばＪＯＯＯ個の小孔２１を等間隔に配設し
た回転板である。
板と回転板の一実施例を略示する斜視図、第２図は第１
図に示した実施例の動作波形図である。第１図において
、１０は素子Ａとして例えは、９９８個の光センサ１１
が円周上に等間隔で配列された基板、２０は前記光セン
サ１１の配列する円周とほぼ同一直径の円周上に素子Ｂ
としての例えばＪＯＯＯ個の小孔２１を等間隔に配設し
た回転板である。
基板】０は例えは固定されて設けられる一方、回転板２
０は例えは図示しない回転体の回転軸３０に取り付けら
れる。
０は例えは図示しない回転体の回転軸３０に取り付けら
れる。
そして、回転板２０の上面側から一様な光を照射すれば
、回転板２０の小孔２１を通して、基板】０の各センサ
１１か受光し、その出力は例えは、第２図の黒丸印で表
わされる様に配列順に変化する。すなわち、基板１０に
周設された光センーリ用の配列順逐次変化は、極大値と
極小値かそれぞれ２個ある２サイクルの波になっている
。
、回転板２０の小孔２１を通して、基板】０の各センサ
１１か受光し、その出力は例えは、第２図の黒丸印で表
わされる様に配列順に変化する。すなわち、基板１０に
周設された光センーリ用の配列順逐次変化は、極大値と
極小値かそれぞれ２個ある２サイクルの波になっている
。
次に、回転板２０を若干回転させると、各光センサの受
光量か変化し、前記波は例えは、第２図の白丸印で表わ
したようになる。、すなわち、同図より明らかなように
回転板２０の僅な回転により、光センサ１１の配列順逐
次変化の波の位相が大きく変化する。本実施例の場合、
回転板２０の小孔２１と基板１０の光センサ１１との数
の差は２個であるから、回転板２０か小孔２１の配列の
１ピンチ分たけ回転すると、前記波の位相は１８００進
む。それ故、回転板２０の回転角に対し、波の位相はそ
の５００倍を移動することになる。
光量か変化し、前記波は例えは、第２図の白丸印で表わ
したようになる。、すなわち、同図より明らかなように
回転板２０の僅な回転により、光センサ１１の配列順逐
次変化の波の位相が大きく変化する。本実施例の場合、
回転板２０の小孔２１と基板１０の光センサ１１との数
の差は２個であるから、回転板２０か小孔２１の配列の
１ピンチ分たけ回転すると、前記波の位相は１８００進
む。それ故、回転板２０の回転角に対し、波の位相はそ
の５００倍を移動することになる。
さらに、光センサ１１の配列順逐次変化の波の位相は、
各光センサ１１の出力を統計的に処理してその最尤度位
置を求めることにより、光センサ１１の配列ピッチの１
０分の１以上の精度で算出することができる。
各光センサ１１の出力を統計的に処理してその最尤度位
置を求めることにより、光センサ１１の配列ピッチの１
０分の１以上の精度で算出することができる。
第３図は波の位相の最尤度位置を求める方法を示す説明
図である。すなわち、光センサ１１の配列順逐次変化の
最っも確率高く表われるパターン（例えば第３図に鎖線
で示した波形）を予め求めおく。そして、位相を測定す
べき光センサ１１の配列順逐次変化の波に前記予め求め
ておいたパターンを適合すると各光センサ１１間の波の
形や、正しい波の形を推定することができる。例えば、
波のピークが光センサの配列ｉとｉ＋ｌ（ｉは整数）と
の間に表われる場合であっても、鎖線で示した前記予め
求められたパターンを適合すること１こより、ピークの
表われる位置を光センサ１１のピッチの１゜分の１以上
の精度で推定できるので、結局、配列順逐次変化の波の
位相は光センサ１１のピッチの１０分の１以上の精度で
算出することができることになる。
図である。すなわち、光センサ１１の配列順逐次変化の
最っも確率高く表われるパターン（例えば第３図に鎖線
で示した波形）を予め求めおく。そして、位相を測定す
べき光センサ１１の配列順逐次変化の波に前記予め求め
ておいたパターンを適合すると各光センサ１１間の波の
形や、正しい波の形を推定することができる。例えば、
波のピークが光センサの配列ｉとｉ＋ｌ（ｉは整数）と
の間に表われる場合であっても、鎖線で示した前記予め
求められたパターンを適合すること１こより、ピークの
表われる位置を光センサ１１のピッチの１゜分の１以上
の精度で推定できるので、結局、配列順逐次変化の波の
位相は光センサ１１のピッチの１０分の１以上の精度で
算出することができることになる。
また、前述した如く光センサ１１の出力を統計処理する
ことにより、例えは、第３図において示すように、配列
がｉ−２の光センサの位置が機械的誤差のためにずれた
ため、その出力か正常値より大きくなっても、該正常値
を推定し得るから、機械的誤差に基づく位相の算出値の
誤差を少くてきる。
ことにより、例えは、第３図において示すように、配列
がｉ−２の光センサの位置が機械的誤差のためにずれた
ため、その出力か正常値より大きくなっても、該正常値
を推定し得るから、機械的誤差に基づく位相の算出値の
誤差を少くてきる。
以下に具体的数値例をあけて回転角度の読み取り精度を
説明すると、上述した如く基板１０に９９８個の光セン
サ、回転板２０に１０００個の小孔を設けた場合、波の
位相の移動は、回転板２０の回転角度の５００倍に拡大
されており、しかも基板１０における位相の正確な位置
は９９８個の光センサ１１の出力から統計的に最尤度位
置を求めるので、３６０ ’／（９９８×１０）以上の
精度となる。従って、基板１０と回転板２０の相対的な
回転角度は、 より判るように、０．２５”以上の精度で得ることかで
きる。
説明すると、上述した如く基板１０に９９８個の光セン
サ、回転板２０に１０００個の小孔を設けた場合、波の
位相の移動は、回転板２０の回転角度の５００倍に拡大
されており、しかも基板１０における位相の正確な位置
は９９８個の光センサ１１の出力から統計的に最尤度位
置を求めるので、３６０ ’／（９９８×１０）以上の
精度となる。従って、基板１０と回転板２０の相対的な
回転角度は、 より判るように、０．２５”以上の精度で得ることかで
きる。
また、上述した実施例は、光センサ】１と小孔２１の数
の差が偶数（２個）であるから、基板１０と回転板２０
の偏心誤差を大幅に減することができる。
の差が偶数（２個）であるから、基板１０と回転板２０
の偏心誤差を大幅に減することができる。
尚、上述した如き光センサ１１を有する基板１０は、比
較的大きな円形の板を加工して、光センサとしてのホト
タイオードやホトトランジスタの個別部品を配列するこ
とによって形成することもできるが、例えば半導体集積
回路技術によ−てホトダイオードを円形配列したホトダ
イオードアレイを実現しうるので極めて小さくすること
かできる。このとき、回転板２０は例えは、薄いカラス
板に形成した非透過性の薄膜にホトエツチングにより小
孔を多数形成すれはよい。
較的大きな円形の板を加工して、光センサとしてのホト
タイオードやホトトランジスタの個別部品を配列するこ
とによって形成することもできるが、例えば半導体集積
回路技術によ−てホトダイオードを円形配列したホトダ
イオードアレイを実現しうるので極めて小さくすること
かできる。このとき、回転板２０は例えは、薄いカラス
板に形成した非透過性の薄膜にホトエツチングにより小
孔を多数形成すれはよい。
以上の実施例の説明より明らかなように、本発明に係る
回転角度測定方法によれば、回転体の動きをｅｓ１械的
に増幅する必要がないので、角度計測器の構成を簡単か
つ小型に実現し得る。
回転角度測定方法によれば、回転体の動きをｅｓ１械的
に増幅する必要がないので、角度計測器の構成を簡単か
つ小型に実現し得る。
また、バックラ、７シユの如き機械的誤差かなく、さら
に、基板や回転板が熱膨張しても、これらの影響は打ち
消され合って計測誤差として表われない。それ故、本発
明は極めて精度よく回転角度を計測することができる。
に、基板や回転板が熱膨張しても、これらの影響は打ち
消され合って計測誤差として表われない。それ故、本発
明は極めて精度よく回転角度を計測することができる。
さらに、光センサ等の素子の情報量の配列順逐次変化は
、各素子の情報量を統計処理して、例えは回帰直線を用
いることにより、各素子の位置的バラツキ等の機械的精
度の悪さや各素子の感度のバラツキをデータ処理で補う
ことかできるのでたいへん合理的である。
、各素子の情報量を統計処理して、例えは回帰直線を用
いることにより、各素子の位置的バラツキ等の機械的精
度の悪さや各素子の感度のバラツキをデータ処理で補う
ことかできるのでたいへん合理的である。
尚、実施例１こおいて、基板１こ配列される素子Ａは光
センサであり、また回転板に配列される素子Ｂは小孔で
あるとして説明したが、本発明はこれに限られるもので
はない。例えは、素子Ａ及び素子Ｂとして電極を形成し
、これらの間の静電容量を計測するものであってもよい
。また、素子Ａをボール素子等の磁気センサとし、素子
ＢをＮ極又はＳ極とするものであっても実施例で説明し
たと同様の効果を奏する。このように、本発明に用いら
れる素子Ａ及び素子Ｂは相互作用の及はし合う組み合せ
であればよいから、種々の変形を採り得るものである。
センサであり、また回転板に配列される素子Ｂは小孔で
あるとして説明したが、本発明はこれに限られるもので
はない。例えは、素子Ａ及び素子Ｂとして電極を形成し
、これらの間の静電容量を計測するものであってもよい
。また、素子Ａをボール素子等の磁気センサとし、素子
ＢをＮ極又はＳ極とするものであっても実施例で説明し
たと同様の効果を奏する。このように、本発明に用いら
れる素子Ａ及び素子Ｂは相互作用の及はし合う組み合せ
であればよいから、種々の変形を採り得るものである。
また、実施例において、光セン→ノと小孔の数の差は２
個であるとしているが、これに限られるものではなく、
例えば１個又は３個以上であってもよい。そして、この
差の採り方によって、回転角の計測倍率を変えることが
できる。
個であるとしているが、これに限られるものではなく、
例えば１個又は３個以上であってもよい。そして、この
差の採り方によって、回転角の計測倍率を変えることが
できる。
第】図は本発明に係る回転角度測定方法に用いられる基
板と回転板の一実施例を略示する斜視図、第２図は第１
図に示した実施例の動作波形図、第３図は波の位相の最
尤度位置を求める方法を示す説明図である。 ］０・・・基板、１１・・光センサ、２０・・・回転板
、２１・・・小孔、３０・・・回転軸。 特許出願人 株式会社島津製作所 代理人弁理士大西孝冶 第３図 ｉ −３ｉ−２ｉ−１ｉ ｉ＋１ ｉ＋２ ｉ＋３ ｉ＋４ 手続補正書（自発） 昭和５８年 ９月２４日 特許庁長官若杉和夫殿 ２、 発明の名称 回転角度測定方法 ７、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ８、補正の内容 （１）明細書第５頁第１０行目の「各光センサ１１間の
波の形や」を抹消する。 （２）明細書第５頁第１１行目のｒ形」を「位相ｊに補
正する。 （３）明細書第５頁第１５行目〜第１６行目の「ピーク
の・・・結局、」を抹消する。 ７３−
板と回転板の一実施例を略示する斜視図、第２図は第１
図に示した実施例の動作波形図、第３図は波の位相の最
尤度位置を求める方法を示す説明図である。 ］０・・・基板、１１・・光センサ、２０・・・回転板
、２１・・・小孔、３０・・・回転軸。 特許出願人 株式会社島津製作所 代理人弁理士大西孝冶 第３図 ｉ −３ｉ−２ｉ−１ｉ ｉ＋１ ｉ＋２ ｉ＋３ ｉ＋４ 手続補正書（自発） 昭和５８年 ９月２４日 特許庁長官若杉和夫殿 ２、 発明の名称 回転角度測定方法 ７、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ８、補正の内容 （１）明細書第５頁第１０行目の「各光センサ１１間の
波の形や」を抹消する。 （２）明細書第５頁第１１行目のｒ形」を「位相ｊに補
正する。 （３）明細書第５頁第１５行目〜第１６行目の「ピーク
の・・・結局、」を抹消する。 ７３−
Claims (3)
- （１）円周上をｎ等分（ｎは任意整数）する位置に素子
Ａを配列させた基板と、前記円周とほぼ同一直径の円周
上をｎ±ｍ等分（ｍはｎより充分小さい整数）する位置
に素子Ｂを配列させた回転板とを同軸に配置し、素子Ａ
と素子Ｂとの相互作用により素子Ａ又は素子Ｂに生ずる
情報量の配列順逐次変化の波の位相を求め、前記位相の
変化より基板と回転板の相対的な回転角度を測定する回
転角度測定方法。 - （２）前記基板に配列された素子Ａの数と回転板に配列
された素子Ｂの数との差ｍは、偶数であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の回転角度測定方法。 - （３）前記情報量の配列順逐次変化の波の位相は素子の
情報量を統泪処理することにより、その最尤度位置か求
めらＩ７るものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の回転角度測定方法７（４）前記素子Ａは光
センサであり、素子Ｂは小孔であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の回転角度測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16357482A JPS5952713A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 回転角度測定方法 |
| EP83109286A EP0111642B1 (en) | 1982-09-20 | 1983-09-19 | Method and apparatus for measuring a displacement of one member relative to another |
| DE83109286T DE3382706T2 (de) | 1982-09-20 | 1983-09-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Relativwegmessung. |
| US06/533,779 US4654524A (en) | 1982-09-20 | 1983-09-19 | Method and apparatus for measuring a displacement of one member relative to another using a vernier with an even numbered difference of elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16357482A JPS5952713A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 回転角度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5952713A true JPS5952713A (ja) | 1984-03-27 |
Family
ID=15776494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16357482A Pending JPS5952713A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 回転角度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952713A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150383A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-26 | Japan Carlit Co Ltd:The | フィルタープレス型複極電解槽 |
| CN108827142A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-16 | 广东工业大学 | 一种绝对式旋转编码器及其测量方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577515A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-14 | Tokyo Optical Co Ltd | Encoder |
| JPS57104815A (en) * | 1980-12-20 | 1982-06-30 | Asahi Optical Co Ltd | Angle measuring apparatus employing line sensor |
-
1982
- 1982-09-20 JP JP16357482A patent/JPS5952713A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577515A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-14 | Tokyo Optical Co Ltd | Encoder |
| JPS57104815A (en) * | 1980-12-20 | 1982-06-30 | Asahi Optical Co Ltd | Angle measuring apparatus employing line sensor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150383A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-26 | Japan Carlit Co Ltd:The | フィルタープレス型複極電解槽 |
| CN108827142A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-16 | 广东工业大学 | 一种绝对式旋转编码器及其测量方法 |
| CN108827142B (zh) * | 2018-06-28 | 2020-03-10 | 广东工业大学 | 一种绝对式旋转编码器及其测量方法 |
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