JPS6291803A - 回転体の位置検出装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転体の位置を電気的に検出するための回転
体の位置検出装置に関するものである。

〔従来技術〕

単独にまたは相対的に回転する回転体の位置を適切に検
出するためには光電検出器やその他近接スイッチを利用
する等の各種の手段があるが、簡潔さや精度の点でそれ
ぞれ問題がある。特に、厚みのある回転体のように透過
光が利用出来ない対象を正確に測定する場合には反射を
検出することから問題が多かった。さらにＣＯＤのよう
なエリアセンサを用いる場合にあっては、基準点との相
対関係を求めることができるにすぎず、したがって絶対
位置検出のために厳格なキャリブレーションが必要とな
り、さらに画像処理ならびに演算のための時間を必要と
してリアルタイム検出が不可能でありしかも検出精度の
点で問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、比較的簡潔な構成において回転体の正確な位
置検出を行う検出装置であって、従来技術の欠点を解消
した装置を得ようとするものである。

〔発明の構成〕

本発明にかかる回転体の位置検出装置は、特許請求の範
囲に記載するように、被検出対象たる回転体上に付され
た略円形の検出マークを検出するために、回転体を少な
くとも部分的に捕捉する光学系と、該光学系の焦平面に
あって前記回転体の運動方向に対して交差する向きに、
ＣＣＤのような半導体光電素子を所要個数１列に並べた
リニアセンサからなる第１の検出要素と、前記焦平面に
あって該第１の検出要素から回転体の運動方向に沿った
前または後に変移した少なくとも１つの第２の検出装置
と、を具備するカメラを有する回転体の位置検出装置を
開示するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、マーク検出用のカメラの焦平面に第１
および第２のリニアセンサを配設し、第１のセンサによ
って検出マーク、したがってこのマークの付された回転
体上の位置を検出するものであり、極めて短い時間内に
正確な回転体の位置検出の可能な位置検出装置が得られ
る。その間格別の困難な操作は不要であり、誰でも正確
な測定結果が得られる。なお第２のセンサは、回転体の
検出マークが既に通過している場合に、回転体を反転さ
せ、迅速に検出マークを第１センサのある所定位置に戻
すためのインバータセンサである。

さらに、これら各センサはリニアセンサであるからエリ
アセンサよりも信号処理ならびに演算に要する時間も十
分に短くなり、その結果、より短時間での回転体の位置
検出および位置づけが可能となる。

〔実施例〕

以下、実施例を示す添付図を参照して本発明にかかる回
転体の位置検出装置を開示する。

第１図は、本発明にかかる回転体の位置検出装置のカメ
ラの要部を示す構成略図である。図において、光学系１
０は、検出マークＭを含む回転体１２の像をカメラ暗箱
１４後方の焦平面１６上に形成する。この焦平面１６上
には第１のリニアセンサ１８および第２のりニアセンサ
２０が配設される。また、第２のりニアセンサ２０は、
本図においては１個であるが、適当な間隔でまたは第１
のセンサの前後に複数個配設することもできる。

なお、このカメラには、初期設定ならびにその後の照準
視野確認のためにビューファインダが設けられると都合
がよいが、図においては省略している。

ここに使用されるリニアセンサは、半導体光電センサ、
例えば多数のＣＯＤ素子を列設した半導体センサとする
ことができる。このような半導体センサは、入射する放
射に応じて異なる出力を発生する。したがって、適当な
放射源により被検出マークを照射しその反射をカメラの
光学系によって捕捉すれば、マークからの反射を受けて
、対応する出力を発生する。この出力を取り出して適宜
処理すれば、マークの形状、色彩等を検出することがで
きる。なお、このような検出すべきマークが静止してい
る場合にはマークを二次元的に検出するにはカメラ側で
走査する必要があるが、回転体上に付されたマークの検
出にあたっては回転体の回転によって必然的に走査が行
われることになる。したがって、リニアセンサによって
拡がりのあるマークを確実に検出することができる。

第２図は、内側および外側でそれぞれ回転する２個の回
転体の位置検出をおこなう構成を示すものである。それ
ぞれの回転体毎に第１図に示した位置検出用カメラを使
用する。この場合、外側回転体２１のための検出用カメ
ラ２２と内側回転体２３のための検出用カメラ２４とを
使用する。それぞれの回転体には、検出マークＭ１およ
びＭ２が付されており、前述のように検出が行われる。

例えば、両回転体の検出マークＭ１およびＭ２を共に基
準線Ｒ，Ｌ、上に合わせることを考えると、両カメラ２
２および２４のマーク検出に応じて各回転体の回転をそ
れぞれ停止させればよい。内外回転体の停止位置はそれ
ぞれ別個であっても差し支えないことは当然である。

第３図は、本発明にかかる回転体の位置検出装置におい
て回転体１２の検出マークＭを検出する状態を示すもの
で、回転体の回転方向は、第１の検出用リニアセンサ１
８から第２の、すなわちインバータイメージセンサ２０
が配設されている方向に向かう矢印３２のように仮定す
る。かがる構成において検出マークＭが右方同から第１
のりニアセンサ１８に近づくと、該センサはマークの左
端を感知した点（Ｍｏ）から出力を発生し始め、マーク
の径の増大につれて次第に出力も変化し、マーク中央に
おいて最大の出力を発生する。このようなマーク中央を
正確に決定するには、マークはほぼ円形であると都合が
よい。これは、リニアセンサによって円の直径、すなわ
ち最大寸法の場所を測定するためである。この場合、光
学系による結像に多少ピントのぼけがあっても、あるい
はマーク内部に色ムラがあってもほとんど左右されない
。このような構成ではマークの最大外形を検出すれば足
りるため高精度が維持されることになる。その上、マー
クが真円であれば検出精度はさらに向上する。

所望位置を正確に決定するには、マーク左端に応じて発
生する信号によって回転体の回転を減速し、併せて図示
されていない演算装置に設定されたマーク形状・寸法・
色彩等のデータをも勘案して回転を制御すればよい。こ
の場合の信号処理や演算は、リニアセンサにあっては、
従来のエリアセンサよりも格段に容易かつ迅速である。

２以上の回転体の検出マークにより位置検出をする場合
は、相応のカメラを設定することにより容易に対応する
ことができる。

もし検出動作の開始時に、検出マークがＭ”の位置にあ
ったとすると、第２のりニアセンサ２０が出力を発生す
る。この場合は、矢印３２のような正規の回転であると
、所望位置、例えば基準線Ｒ，Ｌ、にマークＭをもたら
すには、回転体が１回転するのをまたなければならない
。このためには、長い不動作時間が生ずるので、回転体
を反転させて、マークＭが左側から第１のりニアセンサ
１８に達するのを検出する。その結果、迅速な位置検出
が可能となる。なお、第１のリニアセンサ１８と第２の
りニアセンサ２０との間隔をどのように選定するかは、
カメラの構造に負うところが大きいが、回転体の直径・
回転速度・マーク寸法・許容精度等を勘案して設定すべ
きである。

回転体が複数の場合も同様であるが、各回転体は独立し
た駆動装置で回転せしめられ、別個独立に制御されるも
のであってもよい。また、回転体の回転方向が必ずしも
一定していない場合には、回転方向に応じてカメラの向
きを変更すればよいが、カメラ内に第２のりニアセンサ
を両側に配設し、回転方向に同期させていずれか一方の
センサのみを作動させるように制御するとさらに有利で
あり、頻繁な回転方向の変更にも容易に追従できる。

本発明の有利な実施例についてのみ開示してはいるが、
本発明の範囲内において多くの変形または変更が可能で
あることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる回転体の位置検出装置に使用
されるカメラの要部を示す構成略図である。 第２図は、第１図のカメラ２台を使用して内外に配設さ
れた２個の回転体の位置検出を行うための配置図である
。 第３図は、本発明にかかる回転体の位置検出装置による
検出マークの検出原理を示す説明図である。 図中の主な参照符号の対応は以下の通り。 １０：光学系　　　１４：暗箱 １６：焦平面 １８：第１の（検出用）センサ ２０：第２の（インバータ）センサ ２２．２４：カメラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検出対象たる回転体上に付された略円形の検出マーク
   を検出するために、回転体を少なくとも部分的に捕捉す
   る光学系と、 該光学系の焦平面にあって前記回転体の運動方向に対し
   て交差する向きに、ＣＣＤのような半導体光電素子を所
   要個数１列に並べたリニアセンサからなる第１の検出要
   素と、 前記焦平面にあって該第１の検出要素から回転体の運動
   方向に沿った前または後に変移した第２の検出装置と、
   を具備するカメラを有することを特徴とする回転体の位
   置検出装置。