JPS63117214A - Displacement measuring device - Google Patents

Displacement measuring device

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JPS63117214A
JPS63117214A JP26211986A JP26211986A JPS63117214A JP S63117214 A JPS63117214 A JP S63117214A JP 26211986 A JP26211986 A JP 26211986A JP 26211986 A JP26211986 A JP 26211986A JP S63117214 A JPS63117214 A JP S63117214A
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incremental
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公 石塚
Tetsuji Nishimura
西村 哲治
Masaaki Tsukiji
築地 正彰
Tsutomu Sato
力 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To calculate the displacement of a body to be measured with high accuracy and high resolving power, by simultaneously reading an incremental signal and an absolute signal from a chart panel to use both of the signals. CONSTITUTION:A regularly arranged lattice part 1A for generating an incremental signal, a code lattice part 1C for generating an absolute signal and a reference position lattice part 1B for obtaining a reference position signal if necessary are provided on the chart panel 1 allowed to communicate with a body to be measured. Then, luminous flux L is incident to the lattice part 1A and reflected as shown by a numeral 3 so that diffracted light is incident to the original position. Further, the directly reflected light and directly transmitted light of the luminous flux incident to the lattice parts 1A, 1B, 1C inclusive of a separate light source or reflected or transmitted diffracted light are detected by reading devices 2A, 2B, 2C to obtain respective predetermined signals. By this method, the displacement of the body to be measured is calculated using the incremental signal and the absolute signal. Furthermore, the lattice part 1B is provided so as to correspond to the lattice part 1C to measure displacement with higher accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は被測定物体の回転状態や移動状態等の変位を測
定する変位測定装置に関し、特に被測定物体に連絡した
チャート板−ヒに設けた周1t)1的若しくは所定模様
の格子部に光束を入射させ、該格子部からの反射光や透
過光を検出したり若しくは該格子部より生ずる回折光を
互いに干渉させて干渉縞を形成し、この干渉縞を検出し
たりして被測定物体の変位を求める変位測定装置に関す
るものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a displacement measuring device for measuring the displacement of an object to be measured in its rotational state, moving state, etc. Circumference 1t) A beam of light is incident on a grating section with a single or predetermined pattern, and reflected light or transmitted light from the grating section is detected, or diffracted lights generated from the grating section are made to interfere with each other to form interference fringes. The present invention relates to a displacement measuring device that detects the interference fringes to determine the displacement of an object to be measured.

(従来の技術) 従来より産業用工作機械における移動物体の移動量検出
やロボットアームの回転移動2位置等の検出や回転機構
の回転量1回転速度等の検出を行う為の変位411定装
置として光電的なエンコー・ダを多く利用されてきてい
る。
(Prior art) Conventionally, it has been used as a displacement 411 fixing device for detecting the amount of movement of a moving object in an industrial machine tool, detecting two rotational positions of a robot arm, and detecting the amount of rotation and one rotational speed of a rotating mechanism. Photoelectric encoders have been widely used.

このうち被測定物体の回転量や回転速度を光電的に求め
る為のロータリーエンコーダは例えば第8図(八)に示
す構成よりなっている。同図に示すロータリーエンコー
ダは回転fi80に連絡した円板85の周囲に透光部と
遮光部を等間隔に設けた、所謂メインスケール81とこ
れに対応してメインスケールと等しい間隔で透光部と遮
光部とを設けた所謂固定のインデックススケール82と
の双方のスケールを投光手段83と受光手段84で挟ん
で対向配置した所謂インデックススケール方式の構成を
採っている。この方法はメインスケールの回転に伴なっ
て双方のスケールの透光部と遮光部の間隔に同期した信
号が得られ、この信号を周波数解析して回転軸の回転速
度の変動を検出している。この為双方のスケールの透光
部と遮光部とのスケール間隔を細かくすればする程、検
出精度を高めることができる。
Among these, a rotary encoder for photoelectrically determining the rotation amount and rotation speed of the object to be measured has a configuration shown in FIG. 8 (8), for example. The rotary encoder shown in the figure has a so-called main scale 81 in which light-transmitting parts and light-shielding parts are provided at equal intervals around a disk 85 connected to a rotary fi 80, and a corresponding light-transmitting part at equal intervals to the main scale. A so-called fixed index scale 82 having a light-shielding portion and a light-shielding portion are arranged in a so-called index scale type configuration in which both scales are placed facing each other with the light projecting means 83 and the light receiving means 84 sandwiching the scales. In this method, as the main scale rotates, a signal is obtained that is synchronized with the interval between the light-transmitting part and the light-blocking part of both scales, and this signal is frequency-analyzed to detect fluctuations in the rotational speed of the rotating shaft. . Therefore, the finer the scale interval between the light-transmitting part and the light-blocking part of both scales, the higher the detection accuracy can be.

この方式のロータリエンコーダはインクリメンタル式エ
ンコーダと呼ばれ、単位角度毎に−・周期の信号を発生
させ、このときの周波数を計数することにより回転量を
求めている。そしである回転位置からの相対的なずれ量
を常に計数して任意の位置を求めるようにしている。し
かし、このインクリメンタル式エンコーダは装置に電源
が入っていなかったり、計数できない状態で回転してし
まうと、その後電源を投入しても又、前の状、聾を記憶
する機構を設けていても現在の位置を求めることか出来
ないという欠点を有している。
This type of rotary encoder is called an incremental encoder, and generates a signal with a period of -.times. for each unit angle, and calculates the amount of rotation by counting the frequency at this time. An arbitrary position is then determined by constantly counting the amount of relative deviation from a certain rotational position. However, with this incremental encoder, if the device is turned off or rotates in a state where it cannot count, even if the power is turned on afterwards, it will not return to its current state even if it is equipped with a mechanism to remember the previous state. It has the disadvantage that it is not possible to determine the position of

これに対して回転状態の絶対変位を求めるロータリーエ
ンコーダとしてアブソリュート式エンコータと呼ばれる
ものがある。このロータリーエンコーダは第8図(B)
に示すように回転軸80に連結した円板85の半径の異
なる周上に透光部と遮光部を規則的に配列する際、半径
方向における透光部と遮光部との組合わせ(フード)8
6が単位角度毎に異なるように構成している。そして半
径方向の異なる周上に対応して各々コード86を読み取
る為の複数の光源より成る透光手段83と複数の受光素
子より成る受光手段84を対向配置している。そしてこ
のときのコードを読み取ることにより円板85の特定角
度を求めている。
On the other hand, there is a rotary encoder called an absolute encoder that determines absolute displacement in a rotating state. This rotary encoder is shown in Figure 8 (B).
When transparent parts and light shielding parts are regularly arranged on the circumference of a disk 85 connected to a rotating shaft 80 with different radii as shown in FIG. 8
6 is configured to differ for each unit angle. A light-transmitting means 83 consisting of a plurality of light sources and a light-receiving means 84 consisting of a plurality of light-receiving elements are arranged facing each other on different radial circumferences to read the codes 86, respectively. The specific angle of the disk 85 is determined by reading the code at this time.

このロータリーエンコーダは円板85上に設けたコード
を読み取った時点で、そのときの絶対位置を知ることが
できる。従って装置に電源が入っていない間の読み取り
は出来ないが9回転の後に電源を投入すれば回転後の正
しい絶対位置を読み取ることができる。この為産業用ロ
ボットや工作機械等では電源の突然のOFF等不測の事
悪が起っても変位測定手段であるロータリーエンコーダ
の情報が誤らない為アブソリュート式エンコーダが利用
される場合が多い。しかしながらアブソリュート式エン
コーダは検出精度や分解能を高めるにはコードの要素(
ビット)を多くしなければならず、この結果半径の異な
る周上(トラック)に設ける情報量か増大し、半径方向
が長くなり円板が大型化してくる欠点があった。
When this rotary encoder reads the code provided on the disc 85, it is possible to know the absolute position at that time. Therefore, reading cannot be performed while the device is not powered on, but if the power is turned on after 9 rotations, the correct absolute position after rotation can be read. For this reason, in industrial robots, machine tools, etc., absolute encoders are often used because the information of the rotary encoder, which is the displacement measuring means, will not be incorrect even if an unexpected event such as a sudden power-off occurs. However, with absolute encoders, code elements (
As a result, the amount of information provided on circumferences (tracks) with different radii increases, the radial direction becomes longer, and the disk becomes larger.

(発明が解決する為の問題点) 本発明はインクリメンタル式エンコーダとアブソリュー
ト式エンコーダとを一定の関係で組み合わせることによ
り、被測定物体の回転や移動等の変位検出が高精度でか
つ高分解能で求めることができる変位測定装置の提供を
目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention detects displacement such as rotation or movement of an object with high precision and high resolution by combining an incremental encoder and an absolute encoder in a fixed relationship. The purpose is to provide a displacement measuring device that can

(問題点を解決するための手段) 被測定物体に連絡したチャート板上にインクリメンタル
13号を発生させる為の規則的に配列した格子部とアブ
ソリュート信号を発生させる為の符号部とを設け、 +
irt記インタインクリメンタル信号ソリュート信号を
同時に各々の読み取り手段で検出し、該2つの信号を用
いて前記被測定物体の変位を求めたことである。
(Means for solving the problem) A regularly arranged grid section for generating an incremental No. 13 signal and a code section for generating an absolute signal are provided on a chart board connected to the object to be measured.
irt, the incremental signal and solution signal were simultaneously detected by each reading means, and the two signals were used to determine the displacement of the object to be measured.

又 基準位置信号を得る為の基準位置格子部をチャート
板上に符号格子部の各一要素と対応して設けることによ
り、より高精度な変位測定を行っている。
Further, by providing a reference position grid section for obtaining a reference position signal on the chart board in correspondence with each element of the code grid section, displacement measurement can be performed with higher precision.

(実施例) 第1図は本発明をロータリーエンコーダに適用したとき
の一実施例の光学系の概略図である。同図において1は
回転用のチャート板であり不図示の被測定物体に連結さ
れている。IAはインクリメンタル信号を発生させる為
の格子部であり、チャート板1の外周部に回転軸10を
中心に放射状上に規則的に配列されている。2Aは読み
取り装置で格子部IAを介してインクリメンタル信号を
1:#ている。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system of an embodiment when the present invention is applied to a rotary encoder. In the figure, reference numeral 1 denotes a rotating chart plate connected to an object to be measured (not shown). IA is a grid section for generating incremental signals, and is regularly arranged radially around the rotation axis 10 on the outer periphery of the chart board 1. 2A is a reading device which outputs an incremental signal 1:# via the grid section IA.

1Bは必要に応じて設けられる基準位置信号を得る為の
基準位置格子部であり、格子部IAの内側に隣接して設
けられている。2Bは読み取り装置であり基準位置格子
部IBを介して基準位置信号を得ている。ICはアブソ
リュート信号を得る為の符号部であり、透過部と遮光部
による2進数のコードより成り、基準位置格子部IBの
内側に隣接して設けられている。2Cは読み取り装置で
あり、符号部ICを介してアブソリュート信号を得てい
る。しは光束、3Aは反射手段でありチャート板1上の
格子部IAに入射し9回折してきた回折光を元の位置に
入射させるべく反射させている。
Reference numeral 1B denotes a reference position grid section for obtaining a reference position signal, which is provided as needed, and is provided adjacent to the inside of the grid section IA. 2B is a reading device which obtains a reference position signal via the reference position grid section IB. The IC is a code section for obtaining an absolute signal, and is composed of a binary code formed by a transmitting section and a light shielding section, and is provided adjacent to the inside of the reference position grid section IB. 2C is a reading device, which obtains an absolute signal via the code section IC. 1 is a light beam, and 3A is a reflecting means, which reflects the diffracted light that has entered the grating portion IA on the chart board 1 and been refracted nine times so as to be incident on the original position.

尚 同図には図示しないが2つの読み取り装置2B、2
Cに対してチャート板1を挟んで光源が各々設けられて
いる。
Although not shown in the figure, there are two reading devices 2B and 2.
Light sources are provided for C with the chart board 1 in between.

本実施例ではチャート板1上の各々の格子部に入射させ
た光束の直接反射光、直接透過光若しくは反射又は透過
の回折光を各々の読み取り装置により検出することによ
り、各々所定の信号を得ている。
In this embodiment, each predetermined signal is obtained by detecting the directly reflected light, the directly transmitted light, or the reflected or transmitted diffracted light of the light beam incident on each grating portion on the chart board 1 using each reading device. ing.

例えば光源からの光束をチャート板1上の格子部IAに
入射させ、格子部IAからの透過光束を検出し、このと
きの周期数を計数したり、若しくは格子部IAから生ず
る2つの回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、こ
のときの干渉縞の明暗を計数することにより被測定物体
の回転状態を求めている。
For example, a light beam from a light source is made incident on the grating part IA on the chart board 1, a transmitted light beam from the grating part IA is detected, and the number of periods at this time is counted, or two diffracted lights generated from the grating part IA are detected. They interfere with each other to form interference fringes, and the rotational state of the object to be measured is determined by counting the brightness and darkness of the interference fringes.

?/S2図は第1図の各読み取り装置2A、2B。? /S2 Figure is each reading device 2A, 2B of Figure 1.

2Cから得られる信号の説明図である。同図においてa
は読み取り装置2Aより得られるインクリメンタル信号
、bは読み取り装置2Bより得られる基準位置信号、C
1,C2,C3,−−一は各々読み取り装置2Cより得
られるアブソリュート信号である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a signal obtained from 2C. In the same figure, a
is an incremental signal obtained from the reading device 2A, b is a reference position signal obtained from the reading device 2B, C
1, C2, C3, ---1 are absolute signals obtained from the reading device 2C, respectively.

本実施例では基準位置信号の精度がインクリメンタル信
号の精度と同等若しくはそれ以上となるように各要素を
設定している。このように基準位置信号を利用し、絶対
位置を基準位置信号が発生した瞬間に読み取ることによ
りアブソリュート信号の入れ替わり時の出力13号のあ
いまいさが存在している場合の検出精度の低下を防止し
ている。
In this embodiment, each element is set so that the accuracy of the reference position signal is equal to or higher than the accuracy of the incremental signal. In this way, by using the reference position signal and reading the absolute position at the moment the reference position signal is generated, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy when there is ambiguity in output No. 13 when the absolute signal is replaced. ing.

このように本実施例ではアブソリュート信号とインクリ
メンタル信号を同時に検出し、アブソリュート信号で粗
い分解能で高精度な絶対位置を検出し、各コード間をイ
ンクリメンタル信号で補間するようにして高精度で、し
かも高分解能なエンコーダを達成している。
In this way, in this embodiment, the absolute signal and the incremental signal are detected simultaneously, the absolute signal is used to detect a highly accurate absolute position with coarse resolution, and the incremental signal is used to interpolate between each code. A high-resolution encoder has been achieved.

尚基準位置格子部IBを設けないで基準位置信号を検出
しない場合には、多少精度が低下するがアブソリュート
信号の入れ替わり時点でインクリメンタル信号を読み取
るようにすれば良い。
If the reference position grid section IB is not provided and the reference position signal is not detected, the incremental signal may be read at the time when the absolute signal is replaced, although the accuracy will be somewhat degraded.

第3図 (A) 、 (B) 、 (C)は各々本発明
に係る変位測定装置をリニアエンコーダーに通用した場
合に基準位置信号を検出するときの光学系の説明図であ
る。尚本実施例ではチャート板1上の各格子部の模様を
リニアエンコーダー用として一次元方向に配列している
FIGS. 3(A), 3(B), and 3(C) are explanatory diagrams of optical systems for detecting a reference position signal when the displacement measuring device according to the present invention is applied to a linear encoder. In this embodiment, the patterns of each lattice portion on the chart board 1 are arranged in a one-dimensional direction for use in a linear encoder.

基準位置信号を得る為の基準位置格子部34を同図(^
)では細い矩形を周期的に配列してあり。
The reference position grid section 34 for obtaining the reference position signal is shown in the same figure (^
) shows thin rectangles arranged periodically.

同図(B)では食い違いを有する2つの矩形を周期的に
配列しており、同図(C)では同図(B)の模様を発展
させて2列の矩形模様を入れ替り模様で周期的に配列し
ている。
In the same figure (B), two rectangles with discrepancies are arranged periodically, and in the same figure (C), the pattern in the same figure (B) is developed and the two rows of rectangular patterns are alternated periodically. Arranged.

又各実施例において31は不図示の光源からの光束であ
り、ハーフミラ−32で反射させた後シリンドリカルレ
ンズ33を介して格子部34に入射させている。そして
格子部34からの反射光束をシリンドリカルレンズ33
.ハーフミラ−34を介して読み取り装置35に導光し
ている。読み1伐り装置35は例えば2つの受光素′f
35 A 。
In each embodiment, 31 is a light beam from a light source (not shown), which is reflected by a half mirror 32 and then incident on the grating section 34 via a cylindrical lens 33. Then, the reflected light beam from the grating section 34 is transferred to a cylindrical lens 33.
.. The light is guided to a reading device 35 via a half mirror 34. The reading device 35 includes, for example, two light receiving elements 'f
35 A.

35Bを有しておりチャート板lの移動に伴い反射光束
を時系列的に読み取るようにしている。
35B, and the reflected light flux is read in time series as the chart plate l moves.

fRl 36はインクリメンタル信号を得る為の格子部
、37はアブソリュート信号を得る為の符号部である。
fRl 36 is a grid section for obtaining an incremental signal, and 37 is a code section for obtaining an absolute signal.

第3図(A)では格子部34に矩形の線幅の略2倍程度
に集束した光束を入射させ格子部34からの反射光束を
読み取り装置35で受光している。読み取り装置35で
得られる信号はチャート板lの移動に伴い例えば第4図
(A)の如くになる。本実Mi例では2つの受光素子3
5A、35Bからの出力信号より第4図(B)に示すよ
うな差信号をつくり2この差信号を微分することにより
2つの受光素7−35A、35Bの出力レベルが一致し
た瞬間に第4図(C)に示すようなパルス信号が発生す
るようにしている。これにより第2図すに示すような基
準位置信号を得ている。
In FIG. 3A, a light beam focused to approximately twice the width of a rectangular line is incident on the grating portion 34, and a light beam reflected from the grating portion 34 is received by a reading device 35. The signal obtained by the reading device 35 changes as shown in FIG. 4(A) as the chart board 1 moves. In this actual Mi example, there are two light receiving elements 3.
A difference signal as shown in FIG. 4(B) is created from the output signals from the light receiving elements 7-5A and 35B, and this difference signal is differentiated. At the moment when the output levels of the two light-receiving elements 7-35A and 35B match, the fourth light-receiving element 7-35A and 35B are A pulse signal as shown in Figure (C) is generated. As a result, a reference position signal as shown in FIG. 2 is obtained.

尚本実施例ではチャート板1を回転円板より構成し、半
径7mmの位置に線幅5μmの矩形状の反射体より成る
格子部を設け、線幅10μm程度の光束を格子部に入射
させることにより8角度秒の再現性のある精度を有する
ロータリーエンコーダーを達成している。
In this embodiment, the chart board 1 is constituted by a rotating disk, and a grating section made of a rectangular reflector with a line width of 5 μm is provided at a position with a radius of 7 mm, so that a light beam with a line width of about 10 μm is incident on the grating portion. A rotary encoder with a reproducible accuracy of 8 degrees/sec has been achieved.

第3図(B) 、 (C)に示す実施例における読み取
り装置からは各々第4図(D) 、 (F)に示す信号
が得られる。モして面述と同様にこれら2つの信号から
第4図(ε)、(G)に示す差信号をつくり、この差信
号を微分し、2つの出力レベルが一致した瞬間にパルス
信号を発生させるようにして第4図(C)に示すような
基準位置信号を得ている。
The signals shown in FIGS. 4(D) and 4(F) are obtained from the reading device in the embodiment shown in FIGS. 3(B) and 3(C), respectively. Similarly to the above description, we create the difference signals shown in Figure 4 (ε) and (G) from these two signals, differentiate this difference signal, and generate a pulse signal at the moment the two output levels match. In this way, a reference position signal as shown in FIG. 4(C) is obtained.

第5図(A) 、 (B)は本発明に係るチャート板1
上のアブソリュート信号を得る為の符号格子部の他の実
施例の説明図である。第5図(A) 、 (B)におい
て51はアブソリュート信号を得る為の符号格子部で、
透過光V若しくは反射光用がチャート板1の1回転で1
周期の連続的な変化をする部材2例えば連続的に濃度が
変わるNDフィルター等から成っている。このうち第5
図(八)は符号格子部51が1つの部材、第5図(II
)は2つの部材から成っている。
FIGS. 5(A) and 5(B) show the chart board 1 according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of another embodiment of the code grid section for obtaining the above absolute signal. In FIGS. 5(A) and 5(B), 51 is a code grid section for obtaining an absolute signal;
Transmitted light V or reflected light is 1 per rotation of chart board 1
A member 2 whose period changes continuously includes, for example, an ND filter whose density changes continuously. The fifth of these
Figure (8) shows a member in which the code grid portion 51 is one piece, and Figure 5 (II
) consists of two parts.

第6図(八) 、 (B)は各々第5図(八) 、 (
B)に示すチャート板1を用いたときの各読み取り装置
から得られる出力信号の説明図である。第6図(A)に
右ける出力信号Cは第5図(A)の符号格子部51を介
して得られる信号であり、第6図(B)における出力信
号CI、C2は第5図(B)の符号格子部51を介して
得られる信号である。第6図(B)においては2つの出
力信号CI、C2を組み合わせることにより絶対位置を
より高精度に求めることができる。
Figure 6 (8) and (B) are respectively Figure 5 (8) and (
FIG. 3 is an explanatory diagram of output signals obtained from each reading device when using the chart board 1 shown in FIG. The output signal C in FIG. 6(A) is a signal obtained via the code grid section 51 in FIG. 5(A), and the output signals CI and C2 in FIG. This is a signal obtained through the code grid section 51 of B). In FIG. 6(B), the absolute position can be determined with higher precision by combining the two output signals CI and C2.

第5図(A) 、 (R)に示す各実施例においては基
準位置格子部aの間隔はアナログアブソリュート信号C
又はCI、C2の信号レベルを十分分離9判別できる領
域で自由に設定することができる。このときの精度は基
準位置格子部の記録精度さえ維持しておけば、インクリ
メンタル信号程度の再現性のある精度を確保することが
できる。
In each of the embodiments shown in FIGS. 5(A) and 5(R), the interval between the reference position grid portions a is determined by the analog absolute signal C.
Alternatively, the signal levels of CI and C2 can be freely set in a range where they can be sufficiently separated. At this time, as long as the recording accuracy of the reference position grid section is maintained, it is possible to ensure accuracy with reproducibility equivalent to that of an incremental signal.

尚以上の各実施例におけるチャート板ILに設けた格r
部、符号部そして基準位置格子部の配置の順番は任意で
あっても良い。又各格子部からの光束は反射光束を用い
ても又は透過光束を用いても良い。又本実施例はロータ
リーエンコーダーに限らずリニアエンコーダーに適用し
ても全く同様である。
Note that the case r provided on the chart board IL in each of the above embodiments
The order of arrangement of the part, the code part, and the reference position grid part may be arbitrary. Further, the light flux from each grating portion may be a reflected light flux or a transmitted light flux. Further, this embodiment is not limited to a rotary encoder, but can be applied to a linear encoder as well.

以上の各実施例において得られた基゛準位青信号の処理
はアブソリュート信号と略等僅に次のように扱うことが
できる。
The base level green signal obtained in each of the above embodiments can be treated as an absolute signal as follows.

例えば第1の方法としては第7図(A)に示すように基
準位置信号の発生の度にアブソリュート信号を読み取っ
て次の基準位置信号が入力されるまで保持しておく。又
基準位置信号の発生の度にインクリメンタル信号のカウ
ンター72の数値を零に戻すようにする。そうするとア
ブソリユート1シ号によって概略のイ1装置を検知しイ
ンクリメンタル信号でその間を計数する際にアブソリュ
ート信号の切り替わりのタイミングの精度とインクリメ
ンタル信号の精度のアンバランスが生じないのでインク
リメンタル(r3号による数イ直とアブソリュート信号
による数値の組み合わせにより、そのまま高精度で高分
解能なアブソリュート(,2号となる。
For example, in a first method, as shown in FIG. 7(A), an absolute signal is read every time a reference position signal is generated and held until the next reference position signal is input. Further, the numerical value of the incremental signal counter 72 is returned to zero each time the reference position signal is generated. Then, when detecting the general A1 device using the absolute No. 1 and counting the time using the incremental signal, there will be no imbalance between the accuracy of the switching timing of the absolute signal and the accuracy of the incremental signal. By combining numerical values from direct and absolute signals, it becomes a high-precision, high-resolution absolute (No. 2).

基準位置15号は読み取り装置2Bによっである回転角
度毎に発生する。アブソリュート信号は読み取り装置2
Cによって常に出力しておき基準位置信号の発生のタイ
ミングでメモリ群73に各々記憶させる。そして、直ち
に読み出してデコーダ部71の1ニ位の指部に人力して
おく。インクリメンタル信号は読み取り装置2Aによっ
て発生させ、その周期をカウンター72により工1数し
、その値の符号を出力し、デコーダ部71の下位の指部
に入力しておく。このカウンタ72は基準位置信号が人
力されるとリセットされるようにしておく。
The reference position No. 15 is generated by the reading device 2B at every rotation angle. Absolute signal is read by reading device 2
C, the signals are always outputted and stored in the memory group 73 at the timing of generation of the reference position signal. Then, it is immediately read out and manually applied to the 1st finger of the decoder section 71. The incremental signal is generated by the reading device 2A, its cycle is counted by a counter 72, and the sign of the value is output and inputted to the lower finger section of the decoder section 71. This counter 72 is reset when the reference position signal is input manually.

この他 第2の方法としては第7図(B)に示すように
最初の基準位置信号の発生時にアブソリュート信号を読
み取って初期値を記憶しておき、更にインクリメンタル
信号のカウンター72をリセットにしておく。そして以
降はアブソリュート信号の再読み取りとインクリメンタ
ル信号のカウンターのリセットを行なわないでカウンタ
72の出力符号の更新分のみでデコーダ部71のデータ
を変更するように構成している。
In addition, a second method is to read the absolute signal when the first reference position signal is generated, store the initial value, and then reset the incremental signal counter 72, as shown in FIG. 7(B). . Thereafter, the data in the decoder section 71 is changed only by the updated output code of the counter 72 without rereading the absolute signal or resetting the incremental signal counter.

このような方法によれば駆動時に最初に発生した基準位
置信号で絶対位置の値を検知し、その値をインクリメン
タル信号によって減算又は加算することで高精度で高分
解能なアブソリュート信号になる。
According to such a method, the absolute position value is detected from the reference position signal that is first generated during driving, and the value is subtracted or added using an incremental signal to obtain a highly accurate and high resolution absolute signal.

基準位置信号は読み取り装置2Bによって、ある回転角
度毎に発生させる。回路74は最初の基準位置信号のみ
が取り出され、以降の基準位置信号は出力されない構成
にしておく。アブソリュート信号は読み取り装置2Cに
よって常に出力して右き回路74より出力される基準位
置信号のタイミングでゲート75を通ってデコーダ部7
1の上位の指部に人力される。これにより初期値の設定
が行なわれる。インクリメンタル信号は読み取り装置2
Aによりて発生し、その周期をカウンター72により計
数し、その値の符湯を出力しデコーダ部71の下位の指
部に入力しておく。このカウンター72は回路74によ
り得られる基準位置信号が人力されるとリセットされる
ようにしておく。
The reference position signal is generated by the reading device 2B at each rotation angle. The circuit 74 is configured such that only the first reference position signal is taken out and subsequent reference position signals are not output. The absolute signal is always outputted by the reading device 2C and passed through the gate 75 at the timing of the reference position signal outputted from the right circuit 74 to the decoder section 7.
It is manually applied to the upper finger section of 1. In this way, initial values are set. The incremental signal is read by the reader 2.
The period is counted by the counter 72, and a signal corresponding to the value is outputted and inputted to the lower finger section of the decoder section 71. This counter 72 is reset when the reference position signal obtained by the circuit 74 is input manually.

以1−の各実施例における基準位置信号は高粒度なイン
クリメンタル式エンコーダと低粒度のアブソリュート式
エンコーダとを組み合わせて高粒度で高分解能なエンコ
ーダーを実現するのに4r効であるが、低分解能のアブ
ソリュート式エンコーダに常に付加するだけでも粒度向
上を図る効果がある。
The reference position signal in each of the embodiments 1- below has a 4R effect for realizing a high-granularity, high-resolution encoder by combining a high-grained incremental encoder and a low-granularity absolute encoder, but Simply adding it to an absolute encoder has the effect of improving grain size.

特に基準位置格子部が精度良く設けられているならばア
ブソリュート信号の入れ替わりによる検出よりも、より
高精度の検出が可能となる。
In particular, if the reference position grid section is provided with high accuracy, more accurate detection is possible than detection based on replacement of absolute signals.

(発明の効果) 以上のように本発明によればチャート板よりインクリメ
ンタル信号とアブソリュート信号を同時に読み取り、こ
れらの信号を用いることにより被測定物体の変位を高精
度でかつ高分解能で求めることのできる変位測定装置を
達成することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the displacement of the object to be measured can be determined with high accuracy and high resolution by simultaneously reading the incremental signal and the absolute signal from the chart board and using these signals. A displacement measuring device can be achieved.

即ちアブソリュート信号で粗い分解能で高精度に絶対位
置を検出し、各コート間をインクリメンタル信号で補間
することにより、高蹟度、高分解能な変位測定装置を達
成することができる。
That is, by detecting the absolute position with coarse resolution and high precision using an absolute signal and interpolating between each coat using an incremental signal, a displacement measuring device with high precision and high resolution can be achieved.

又 同時に基準位置信号を検出する為の手段を設け、前
記2つの信号と組み合わせて用いれば更に高精度、高分
解能な変位測定装置を達成することができる。
Furthermore, if a means for detecting a reference position signal is provided at the same time and used in combination with the above two signals, a displacement measuring device with even higher precision and resolution can be achieved.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明をロータリーエンコーダーに適用したと
きの−・実施例の光学系の概略図、第2図は第1図の実
施例より得られる信号の説明図、第3図(八) 、 (
B) 、 (C)は各々本発明において基準位置格子部
を得る場合の他の実施例の説明図、第4図(^)〜 (
G)は第3図(八) 、 (11) 、 (C)に示す
実施例より得られる信号の説明図、第5図(八) 、 
(B)は各々本発明においてアブソリュート信号を得る
場合の他の実施例の説明図、第6図(A) 、 (+3
)は各々第5図(八) 、 (B)に示す実施例より得
られや信号の説明図、第7図(^)、(旧は各々本発明
における出力信号の処理に関する一実施例の説明図、第
8図(八)。 (ロ)は各42従来のインクリメンタル式ロータリーエ
ン′コーダとアブソリュート式ロータリーエンコーダの
光学系の概略図である。 図中1はチャート板、1^、
36は格子部、 18.:+4は基準位置格子部、 I
G、37は符号格子部、 2A、2B、2G、:15は
各々読み取り装置、10は回転軸である。 特許出願人  キャノン株式会社 晃   ]   羽 晃  2  図 C6□ 寛  3  図(△) 夷  3  回(B) 第  3  回(C) 3,5 兇  4  回 (C)1 ↑ 図面の浄書(内容に変更なし) 第 5 図(A) 第 5図(B) 月   6   口(A) 第  6  図(B) 第  7  図(A) 充  7  固(B) 7鴨 一手続ネ111正書(方式) %式% 2、発明の名称 変位測定装置 3、補正をする者 ・七件との関係     特許出願人 住所 東京都大田区下丸子3−30−2名称 (+00
)  キャノン株式会社代表者 賀  来  0″iL
  三 部4、代理人 居所 〒158東京都IW田谷区奥沢2−17−3ヘル
ハイム自由が丘301 号(電話718−5614)氏
名 (8681)弁理士高梨幸雄Z−,15、補正命令
の日付                   、−、
−J昭和62年 1月27日 (発送日) 6、補正の対象 (1)願書に添付した図面 7、補正の内容
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is a schematic diagram of an optical system of an embodiment when the present invention is applied to a rotary encoder, Fig. 2 is an explanatory diagram of a signal obtained from the embodiment of Fig. 1, Figure 3 (8), (
B) and (C) are explanatory diagrams of other embodiments in which a reference position grid portion is obtained in the present invention, respectively, and FIGS. 4(^) to (
G) is an explanatory diagram of signals obtained from the embodiments shown in FIGS. 3(8), (11), and (C), and FIG. 5(8),
(B) is an explanatory diagram of another embodiment when obtaining an absolute signal in the present invention, and FIG. 6(A) and (+3
) are explanatory diagrams of signals obtained from the embodiments shown in FIGS. 5 (8) and (B), respectively, and FIG. Figure 8 (8). (B) is a schematic diagram of the optical system of 42 conventional incremental type rotary encoders and absolute type rotary encoder. In the figure, 1 is a chart board, 1^,
36 is a lattice portion; 18. :+4 is the reference position grid part, I
G, 37 are code grid sections, 2A, 2B, 2G, :15 are reading devices, and 10 is a rotating shaft. Patent applicant Akira Canon Co., Ltd.] Akira Ha 2 Figure C6 Hiroshi 3 Figure (△) 夷 3 times (B) 3rd time (C) 3,5 兇 4 times (C) 1 ↑ Engraving of drawings (changes in content) None) Figure 5 (A) Figure 5 (B) Month 6 (A) Figure 6 (B) Figure 7 (A) Full 7 Hard (B) 7 Kamoichi Procedure Ne 111 Regular Book (Method) % Formula % 2. Name of the invention Displacement measuring device 3. Person making the correction/relationship with the seven cases Patent applicant address 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Name (+00
) Canon Co., Ltd. Representative Kaku 0″iL
3 Part 4. Agent residence: 301 Helheim Jiyugaoka, 2-17-3 Okusawa, IW Taya-ku, Tokyo 158 (Telephone: 718-5614) Name: (8681) Patent attorney Yukio Takanashi Z-, 15, Date of amendment order: -,
-J January 27, 1986 (Delivery date) 6. Subject of amendment (1) Drawing 7 attached to the application, contents of amendment

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被測定物体に連絡したチャート板上にインクリメ
ンタル信号を発生させる為の規則的に配列した格子部と
アブソリュート信号を発生させる為の符号部とを設け、
前記インクリメンタル信号とアブソリュート信号を同時
に各々の読み取り手段で検出し、該2つの信号を用いて
前記被測定物体の変位を求めたことを特徴とする変位測
定装置。
(1) A regularly arranged grid section for generating incremental signals and a code section for generating an absolute signal are provided on a chart board connected to the object to be measured,
A displacement measuring device characterized in that the incremental signal and the absolute signal are simultaneously detected by respective reading means, and the displacement of the object to be measured is determined using the two signals.
(2)前記チャート板上に前記符号部の各一要素に対し
て基準位置信号を発生させる為の基準位置格子部を設け
、前記インクリメンタル信号とアブソリュート信号と共
に基準位置信号を得るようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の変位測定装置。
(2) A reference position grid section for generating a reference position signal for each element of the code section is provided on the chart board, and the reference position signal is obtained together with the incremental signal and the absolute signal. A displacement measuring device according to claim 1.
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