JPS6166911A - 回転角検出装置 - Google Patents

回転角検出装置

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Publication number
JPS6166911A
JPS6166911A JP19015484A JP19015484A JPS6166911A JP S6166911 A JPS6166911 A JP S6166911A JP 19015484 A JP19015484 A JP 19015484A JP 19015484 A JP19015484 A JP 19015484A JP S6166911 A JPS6166911 A JP S6166911A
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JP
Japan
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rotation angle
dimensional
rotating shaft
rotation
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP19015484A
Other languages
English (en)
Inventor
Nakatomo Furuhashi
古橋 中具
Yuichi Ono
祐一 小野
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP19015484A priority Critical patent/JPS6166911A/ja
Publication of JPS6166911A publication Critical patent/JPS6166911A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業−1−の利用分野〕 この発明は、半導体光電変換素子等の2次元面1−の光
電変換機能を有する素子を用いて機械的回転角を検出す
る装置に関するものである。
〔従来技術〕
周知のように、近来の自動製造工程における各種機器あ
るいは計測装置において、機械的回転角を検出する回転
角検出器は、これらの機器の制御や動作状態を把握する
上で必黄不u[欠な枝術要素である。そして、さらに、
今後、R業の各種分野において種々の自動化が進j(す
ることかY・想され、それに伴い、現状よりさらに小型
、軽!+i 、かつ信頼性の高い回転角検出器の実現が
91まれている。
このため、上記の要望に対し回転角検出器として従来か
ら種々の装置が考えられてきた。
例えば、第1図はポテンショメータを用いた回転角検出
器の従来例を示す構成図である。この検出器は、摺動子
1によって回転軸2に伝えられた機械的回転量を抵抗体
3の分圧比として取り出すものである。なお、Eは電源
、■は電圧工1を示す。
しかしながら、この回転角検出器は回転角が連続量とし
て得られる利点がある反面、接触式であるため応答速度
が低いこと、摺動子1の可動部分およびその摩耗のため
信頼性が劣ること、さらに、装置の小型化が困難なこと
等の問題点を有する。
第2図はスリット円盤を用いた光電式回転角検出器の従
来例を小す構成図である。この回転角検出器は機械的回
転縁を伝える回転軸4の回転に伴うスリット円盤5の回
転により発光素子6からの光を断続し、この断続光を受
光素子7で光電変換後、パルスカウンタ8でパルス数を
カウントすることにより、パルス数に比例した量として
回転角を得るものである。
ところで、この回転角検出器は非接触式のため応答速1
バが人であり信頼性に優れているが、原理的にスリッI
・穴5aの分解能による量子化誤差が存在する。この量
子化誤差を小さくするためには、スリット円盤5の径を
大きくするか、あるいはスリッI・穴5aの微細化が必
要となるか、しかしこの場合、スリット円盤5の機械加
工精度や取り伺はスペースが新たなる問題を有する欠点
があった。
また、l−記の例で説明した従来の回転角検出器におい
ては、それぞれの回転軸2.4の振動によって回転角検
出に誤差を生ずる問題が共通して存在する欠点があった
〔発明の概要〕
この発明は、1−記の点にかんがみなされたもので、従
来の各種回転角検出装置の間顕点を解消し、小型、軽量
で、高信頼性を有し、かつ回転軸の振動を消去できる回
転角検出装置の実現を目的としたもので、2次元光電変
換機能を有する素−fと2個の発光素子を用い、これら
の発光素子から〔発明の実施例〕 第3図はこの発明の一実施例を示す構成図である。この
実施例は、半導体2次元受光素子を用いてITVカメラ
の水平回転角検出を目的としたものである。
第3図において、ITVカメラ11は同転軸12に取り
伺けられており、回転軸12を中心に水平回転可能であ
る。また、回転軸12に水平に固定された取伺軸13の
両端に固定された発光素/14.15は取イ・1軸13
を介して回転軸12に固定されており、ITVカメラ1
1の回転に従って回転軸12を中心に回転し、タイミン
グコントローラ16により時分割でそれぞれ異なる時間
に、例えば、タイミングt。では発光素子14が、タイ
ミングtn+1では発光素子15が点灯され、′!ト導
体2次元受光素子17に入射点P、。
P2をり゛える。そして、タイミング1.とt。+1と
の時間差は回転軸12の回転速度にくらべ十分に小さい
ものとする。なお、Qは軸線12Aと半導体2次元受光
素子17との交わる点であり、この例では入射光点”l
 + P2の中点になる。回転角検出回路18は半導体
2次元受光素子17のX方向?II極x、、X2および
Y方向電極Y l + Y2に接続され、各電極X、、
X2.Y、、Y2に流入する半導体2次元受光素子17
の光電変換電流により回転角を検出するものである。
第4図は、第3図の回転角検出回路18のきらに具体的
な回路構成例を示したものである。この図において、先
ずタイミングコントローラ16によって与えられるタイ
ミングt。において、スイッチ21は端子XAに、スイ
ッチ22は端子YAに接続される。X位置検出回路23
およびY位置検出回路24によって算出された入射光点
P1のX方向およびY方向位置は、それぞれX位置記憶
回路25およびY位置記憶回路26に記憶される。
次いで、タイミングt。+1において、スイッチ21は
端子Xsに、スイッチ22は端子Y8に接続され、この
時の入射光点P2の位置はX位と検出回路23およびY
位置検出回路24によって算出され、X差動回路27お
よびY差動回路28に直接加えられる。
次いで、X差動回路27およびY差動回路28には、そ
れぞれX位置記憶回路25とX位置検出回路23および
Y位置記憶回路26とY位置検出回路24から各タイミ
ングt。およびtn+1における各入射光点P、、P2
のX方向位置信号およひY方向位置値りが同時に加えら
れ、各タイミング【7、とLIl+1のそれぞれの方向
の位置信号の差動演算を行う、この差動演算により回転
軸12の振動成分が除去される。
その後、角度算出回路29においてX方向およびY方向
の差動成分の比を取って回転角を算出するものである。
次に、この発明の原理を第5図に基づいて説明する。こ
の図において、半導体2次元受光素子171−にX、Y
座標をとり、その原点をOとする。
タイミングt 11においては入射光点P1と座標X+
 、’Ilが、タイミング1nや1においては入射光点
P2の座標X2 + Y2が与えられるものとする。こ
のとき、半導体2次元受光素子17上の各入射光点P、
、P2の座標の位置をそれぞれ(X+ 、V+ )、(
X2 、 y2 )とし、回転軸12のX方向の振動成
分をxo、Y方向の振動成分をyOとすると、各振動成
分xo+Yoを含めた各入射光点P、、P2の座標位置
は、タイミング1oにおいては(X+ +xQ 、’l
I+Yo)、タイミングt n。1においては(X2 
+XO、Y2 +yo)となる。各入射光点P、、P2
によって励起された電流は、各入射光点P、、P2から
各電極X、、X2.Y、、Y2までの距離の逆数に比例
して各電極Xl、X2 、Yr 、Y2に流入する。し
たがって、このときの入射光点P1゜P2の位置は、半
導体2次元受光素子17の寸法をX、Y方向ともそれぞ
れLとすると、各電極X+ 、X2 、Y、、y2に流
入する電流II X +I’ IX、IIY、I’ I
Yから次の第(1)〜(4)式により求められる。
タイミングt。における入射光点P1の位置は、 タイミングtn、1における入射光点P2の位置は、 ここで、X方向およびY方向の差動成分ΔX。
Δyはタイミングt 11における入射光点P、の位置
からタイミングt。。1における入射光点P2の位置を
減することによって得られ、 ΔX= (X+ +XO)   (X2 IX0)=x
、−X2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
Δy= (y+ +yo)   (Y2 +yo)”V
+   Y2      ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(6)となる。
したがって、第(5)、 (8)式からもわかるように
タイミングt。とタイミングt。や1の差動演算によっ
て回転軸12の振動成分Xo+Voを除くことができる
この結果、回転角(OXとP、P2とのなす角)θは次
の第(7)式で得られることができる。
したがって、必要ならば回転軸12自体の軸線12Aの
回りの回転角も容易に求めることができなお、上記実施
例においては、受光素子に半導体2次元受光素子17を
用いたが、この発明は、その他の受光素子、例えばIT
Vカメラあるいは電荷結合素子等の2次元受光機能を有
する装置または素子に対しても適用できることはもちろ
んである。さらに、上記実施例では回転軸12に直接取
付軸13を取り付けたが、これは伝達機構を介して回転
する回転軸であってもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明は、半導体2次元受光素子
と、回転軸の軸線に半導体2次元受光素子に入射光点を
与える2個の発光素子と、これらの発光素子を時分割に
点灯する手段と、半導体2次元受光素子上の入射光点に
よる光電変換信号の差動成分から回転角を検出するよう
にしたので、回転部分と検出部分とは非接触であって機
械的な接触や精密加工を施す部分がなく、また応答速度
が速く、回転部分に対する振動の影響を取り除くことが
できるため、精度が高く、小型で軽量に形成でき、かつ
経済的で信頼性の高い回転角検出装置が得られる利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のポテンショメータ式回転角検出器の一例
を示す構成図、第2図は従来の光電式回転角検出器の一
例を示す構成図、第3図はこの発明の一実施例を示す構
成図、第4図は第3図の回転角検出回路の詳細を示すブ
ロック図、第5図はこの発り1の原理を示す説明図であ
る。 図中、11はITVカメラ、12は回転軸、12Aは軸
線、13は取付軸、14.15は発光素子、16はタイ
ミングコントローラ、17は半導体2次元受光素子、1
8は回転角検出回路、X、、X2はX方向電極、Y l
 + Y2はY方向電極、Pl、P2は入射光点である
。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体2次元受光素子と、回転軸に設けられ前記半導体
    2次元受光素子に入射光点を与える2個の発光素子と、
    これらの発光素子を時分割に点灯する手段と、前記半導
    体2次元受光素子上の前記入射光点による光電変換信号
    の差動成分から回転角を検出する回転角検出回路とから
    なることを特徴とする回転角検出装置。
JP19015484A 1984-09-11 1984-09-11 回転角検出装置 Pending JPS6166911A (ja)

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JPS6166911A true JPS6166911A (ja) 1986-04-05

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ID=16253315

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JP19015484A Pending JPS6166911A (ja) 1984-09-11 1984-09-11 回転角検出装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076768B2 (ja) * 1988-08-16 1995-01-30 クリンガー,ディートマール オプトエレクトロニクス測定装置
JP2008151803A (ja) * 2008-02-06 2008-07-03 Ntn Corp 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
RU2469267C1 (ru) * 2011-06-20 2012-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет Фотоэлектрический преобразователь углов на основе позиционно-чувствительного фотоприемника дуговой конфигурации

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5518906A (en) * 1978-07-26 1980-02-09 Agency Of Ind Science & Technol Photoelectric position locator
JPS59159007A (ja) * 1983-03-01 1984-09-08 Mitsubishi Electric Corp 微小角度測定装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5518906A (en) * 1978-07-26 1980-02-09 Agency Of Ind Science & Technol Photoelectric position locator
JPS59159007A (ja) * 1983-03-01 1984-09-08 Mitsubishi Electric Corp 微小角度測定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076768B2 (ja) * 1988-08-16 1995-01-30 クリンガー,ディートマール オプトエレクトロニクス測定装置
JP2008151803A (ja) * 2008-02-06 2008-07-03 Ntn Corp 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
RU2469267C1 (ru) * 2011-06-20 2012-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет Фотоэлектрический преобразователь углов на основе позиционно-чувствительного фотоприемника дуговой конфигурации

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