JPS63140913A - 測長測角装置 - Google Patents

測長測角装置

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JPS63140913A
JPS63140913A JP62290779A JP29077987A JPS63140913A JP S63140913 A JPS63140913 A JP S63140913A JP 62290779 A JP62290779 A JP 62290779A JP 29077987 A JP29077987 A JP 29077987A JP S63140913 A JPS63140913 A JP S63140913A
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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】 〔帝業上の利用分野〕 本発明は、零位置に関する位置の値を得るべく等間隔の
第一増分目盛りと他の目盛りとを伴った目盛り担体を包
含した測長測角装置に関している。この装置は、担体に
関して動いて目盛りを知覚するセンサー装置を備えた知
覚及び評価回路をも有している。
〔従来の技術〕
公知の装置は零位置に関して絶対的測定値を得るために
種々のタイプの目盛りを備えている。
ドイツ連邦共和国特許出願ＤＥ−ＡＩ−３０３９４８３
（ハイデンハイン・ゲーエムヘーハー）は基準マークの
トラック及びコードトラックのほかに増分目盛りを有し
た担体を開示している。コードトラックのマークはそれ
ぞれの基準マークを同定するのに用いられている。ドイ
ツ連邦共和国特許ＤＥ−Ｃ−２４１６２１２（コントラ
ベス）は絶対的マークのトラックのほかに増分目盛りを
有した担体を開示している。絶対的マークのそれぞれは
、次に続くマークからそれ特有の距離−これは零位置か
らのこのマークの距離を特徴づける−を有している。
〔本発明の概要〕
本発明の目的は、等しく離れた等マークを備える目盛り
のみを有した担体を具備した測長測角装置を供すること
にある。しかしながら、零位置からの絶対距離の確定は
、コード化されたマークですると丁度同じように、目盛
り全体の限定部分のみスキャニングすることによって可
能となるはずである。
本発明の一形態は、 −等間隔の第一増分目盛りと、 この第一増分目盛りに平行であって等間隔マークを存し
た第二目盛りと、 第一増分目盛りに平行であって等間隔マークを有した第
三目盛りとを 伴った目盛り担体と、 −測定されるべき長さ乃至角度のため前記担体に関して
動いて前記目盛りを知覚するセンサー装置を 備えた知覚及び評価回路と、 −この知覚及び評価回路によって生じ、前記センサー装
置を素通りする前記第一増分目盛りのマークに対応する
増分パルスを数える計数器とを包含し、 前記知覚及び評価回路が、 −前記第二目盛りのいずれかのマークの前記センサー装
置での通過（ρａｓｓａｇｅ。
ｐａｓｓｉＢ）と前記第三目盛りの続いてのマークの少
なくとも一つとの間で前記計数器によって数えられ、第
二目盛りの前記マークの零位置からの距離によって特徴
づけられる増分パルスの数を得、 −零位置からの前記距離を得、 −零位置から第二目盛りの前記マークの前記距離と、前
記計数器に蓄えた増分総計とから前記担体上の位置と前
記零位置との間の距離を得られるように 作られている、 測長測角装置にある。
本発明の一つの態様にしたがえば、第二目盛りのマーク
間の間隔は、増分目盛りの間隔の積分数に依って、担体
上の比較して小さい方の間隔の総数に、比較して小さい
方の間隔と比較して大きい方の間隔との差異を掛けた積
が、比較して大きい方の間隔の０．５より常に小さいよ
うに、第三目盛りのマーク間の間隔と相違して、知覚及
び評価回路は、正確な符号によって、第二目盛りのいず
れかのマークと第三目盛りの続くマークとの間の増分パ
ルスの数を得るように作られる。
本発明の別の態様によれば、前記センサー装置は光電セ
ンサー装置であり、前記複数の目盛りは光電センサーに
よって知覚されるように作られていて、第二及び第三目
盛りの等間隔である前記マークのそれぞれは種々の目盛
り線から成り第一増分目盛りの種々の間隔を越えて拡が
っていて、前記光電センサーは前記マークに対応した光
電変換器を有し各マークの通路で対応パルスを生じ、こ
の対応パルスのそれぞれは前記増分計数パルスのひとつ
と合致する。
更に別の態様によれば、前記知覚及び評価回路はバッフ
ァメモリとプロセッサステージとを包含し、装置の操作
開始後前記第二目盛りの第一に知覚されたマークは増分
パルスに対する前記計数器のリセットとエナブルとをも
たらし、前記第三目盛りの続いて知覚されたマークのそ
れぞれは増分計数器の瞬間的計数の前記バッファメモリ
への伝達をもたらし、この瞬間的計数は前記第一に知覚
されたマークの絶対位置を担体上で特徴づけ、前記プロ
セッサステージはバッファ内に蓄えられた瞬間的計数か
ら前記絶対位置を得て且つ前記絶対位置と増分計数器か
ら伝達されたいずれかの計数結果とから零位置に関する
測定値を得るように作られている。
本発明のこれら対象並びにその他の多くの利点は、いわ
ゆる当業者にとって図面と関連して考えるならば、以下
の本発明の実施例と特許請求の範囲とからたやすく明ら
かとなる。
〔実施例〕
第１回には、シャフト角エンコーダーの目盛り付環１の
断片が示されている。当該環１は、その角度位置が測ら
れることとなる回転可能な軸線方向シャフト上に担持さ
れている。環ｌ上に三つの目盛り、即ち第一の増分目盛
り２と等距離マークを有した第二目盛り３、第三目盛り
４−第２図に更に詳細に示されているｍ−が備えられて
いる。固定して据えつけられたセンサー装置は環１の目
盛り２．３及び４を電気光学的に知覚するように備えら
れている。このセンサー装置は側方にして僅かに環１上
方に発光ダ・Ｃオード５を包含している。ダイオード５
の光学放射は光学軸９上のコリメーターレンズ６によっ
て照準される。その結果としての光路はプリズム７によ
って進路を変え、そしてイルミネーションレンズ８を介
して環１の透明体を通って下から環１の不透明な目盛り
２．３及び４に導かれる。
センサープレート１０は、目盛り２．３及び４の直ぐ上
に設けられている。センサープレート１０は、センサー
面１１をその底側にもつ透明体を有している。センサー
面１１は不透明であって、増分目盛り２を知覚するため
のセンサー格子をそれぞれ備えた四つの開口部１２．１
３．１４及び１５を有している。第二目盛り３と第三目
盛り４とを知覚するためにセンサー面１１に二つの開口
部１６．１７が備えられていて、当該開口部１６．１７
はそれぞれ目盛り３乃至４のマークの構成に対応する構
成を別々に有している。センサープレート１０を通る光
成分は開口部１２〜１７にそれぞれ関係した六個の光電
変換器１８〜２３に衝突する。
増分目盛り２は、多数の、即ち、それ自体知られ第２図
に詳細に示されているような同し幅の４０９６個のスペ
ースを有した等しい幅の４０９６個の線から成り立って
いる。開口部１２〜１５内に設けられたセンサー格子は
増分目盛り２の断片の写しである。センサー格子は相互
間での位相ずれを除いて目盛り２に対して平行に据えら
れている。環１がそのシャフトの回りを回転するならば
、開口部１２〜１５それぞれを通ってくる光線はそれぞ
れの開口部をこえて周期的で同質の変化を受ける。変化
の一周期が３６０度に対応するならば、開口部１２の位
相は０度であり、開口部１３の位相は９０度であり、開
口部１４の位相は１８０度であり、開口部１５の位相は
２７０度である。ゆえに光電変換２Ｓ１８〜２１の電気
的出力信号もまたそれぞれ位相０．９０．１８０．２７
０度で生ずる。
信号が正弦曲線を描くならば、それらは公知のように関
数５ｉｎＳｃｏｓ、　（−ｓｉｎ）、（−ｃｏｓ）で表
されることになる。
第２図に示されるように、第二目盛り３及び第三目盛り
４の等距離マーク２４．２５は線の組合せから成り、各
マークは第一増分目盛り２のいろいろな周期にわたって
いる。そのようなマーク２４．２５が面１１の対応開口
部１６乃至１７の下を通過するたびに、対応光電変換器
２２乃至２３はマークパルスを発生する。そのようなマ
ークパルスはそれぞれ変換器１８〜２Ｉから出てくる増
分パルスに一致するように生じている。第２図に示され
るように目盛り４のマーク２５は、目盛り３のマーク２
４に関して目盛り２の増分周期の積分数によって変化す
る。それぞれの目盛りの範囲においてはマークは等距離
であるけれども、目盛り３の間隔が増分周期の積分数に
よって目盛り４のそれと異なるので、上記変化はマーク
からマークに変わるように生じる。
全体目盛り３及び４の相互位置は第３図に概略的に図示
されている。水平軸は直線状に示されるけれども、零位
置６０から３６０度までの分割された環１上の角度位置
を表示することになっている。この円周全体にわたって
目盛り２は４０９６個の増分間隔を含み、目盛り３は１
２６個の増分間隔の３２の等間隔マークを含み、そして
目盛り４も同様に１２８個の増分間隔の等間隔になった
３２のマークをそれぞれ含んでいる。ゆえに第３図に示
されるように目盛り３と４とのマーク間で逓減変化して
いる。マーク５１．５１゛　間での角距離は１２７の増
分間隔で、マーク５２．５２゛間でそれは１２５の増分
間隔であって、６５の増分間隔までそのようになる。ゆ
えに等距離目盛り３及び４の対応マーク間の角距離は第
３図での目盛り３及び４の左側に示された零位置６０か
らの距離の他に各マークで特徴づけられる。目盛り３の
マーク５１．５２等での零からのこれら距離は１２７．
２５３等、４０３３の増分間隔まで、目盛り４のマーク
５１゛、５２”等では１２８．２５６等、３９６８の増
分間隔まで、両方の場合において３２のマークに対しで
ある。
一例として、装置を通電後、目盛り４の或るマークと目
盛り３の次に続くマークとの間の前方方向への距離は１
２３の増分単位であるよう数えられると考えられる。適
当なアルゴリズム乃至ルックアップテーブルにより、第
三のマークは、零６０からの距離が目盛り４で２５６の
増分間隔、目盛り３で３７９の増分間隔である両目盛り
で知覚されることが認識されうる。それで、いずれの角
度位置でもその後の測定は、２５６の値で開始して増分
的にカウントされることでなされる。このような測定に
対する評価回路を第４回にダイヤグラム的に示す。第１
図からの光電変換器１８〜２３は第１図に示された発光
ダイオード５を備えた一平面に据えつけられたセンサ一
単位３２内の対応信号増幅器２６〜２９と正しく調和す
る。
光電変換器１８．２０及び１９．２１の出力信号は差動
増幅器２８と２９との差異でスイッチングされる。
これは、相互の位相を９０度ずらして純粋なＡＣサイン
信号３０とコサイン信号３１とを得るように等しい位相
とＤＣ−成分とを消去するそれ自体公知のやり方でなさ
れる。これらの信号３０と３１とは目盛り付属１の回転
に比例して周回的変化を受け、当該周期は増分計数器３
３によって正確な符号を数えられる。環１の回転が測定
されるべき角度位置で止まるならば、信号３０．３１の
定常値は増分計数間での補完のために蓄えられる。
定常値はアドレスバス３５を介してマイクロプロセッサ
−３４によって８周整されるマルチプレクサ３６から読
まれる。定常値はマルチプレクサ３６からデジタル変換
器に対するアナログとデータ及び調整バス３８とを介し
てマイクロプロセッサ−３４に伝えられる。正確に測定
された角度はデータ及び調整バス３８からの定常値から
得られる端数の周期と計数器３３の増分総計とから、マ
イクロプロセッサ−３４によって算定される。
計数器３３の増分総計に対する零基準を得るために、光
電変換器２２、２３の出力信号はそれぞれ一個の信号増
幅器２６と２７と介して別々に調整ロジック３９に供給
される。ロジック３９は、増分計数器３３に対するリセ
ット信号と、計数器３３からバス４１を介して中間記憶
装置として作用する計数器４０に伝えられる計数値に対
する伝達信号との両方を生じる。
上記した評価回路の作用は次の通りである。
測定装置を通電した後、目盛り付属１は変換器２２、２
３を備えたセンナ一単位３２が目盛り３及び４のそれぞ
れの少なくともひとつのマークを知覚するまで回転する
。最初に知覚されたマークに対応する信号パルスは、第
このマークが知覚されるまで目盛り２の増分パルスを数
え続ける増分計数器３３の零に対するリセットをもたら
す。第二に知覚されたマークに対応する信号パルスは調
整ロジック３９を介して計数器３３の瞬間増分総計の伝
達と蓄積とを記憶装置４０にもたらし、その一方で環１
の回転は続くので計数器３３は数え続ける。そして瞬間
総計は記憶装置４０から調整及びデータバス３８を介し
てマイクロプロセンサー３４に伝えられる。固定記憶装
置４２からの情報と瞬間総計とにより第一に知覚された
マークの零からの距離がマイクロプロセンナ−３４で得
られる。続いての測定のそれぞれのために計数２Ｓ３３
からのそれぞれの増分総計は第一に知覚されたマークの
零距離を用いて零に関して修正される。第３図に示され
る例に対し、上記の瞬間総計は１２３になると推測され
、２５６の第一に知覚されたマークの零からの距離とな
る。
本発明は特に好適な実施例に関して記述されているが、
本発明の範囲内の種々の対象は所謂当業者にとって明ら
かである。上記した零位置に対する絶対的基準は本発明
のいろいろな対象のうちの単なるひとつのものにすぎな
い。別のものは増分計数のエラーをチェックすることで
ある。例えば、ひとつのマーク間隔が１２８の増分間隔
に等しいような、環１の第二目盛り３乃至第三目盛り４
のマーク間の間隔がひとつの増分間隔の適当な積分倍数
であるようにつくられているならば、簡単な電気回路に
よって唯ひとつの目盛りのマークパルスのそれぞれの発
生で増分計数のエラーチェンクは可能である。本発明の
別の対象は，、対応センサーパルスを選択するプログラ
ム可能なロジックによる信号処理のために第二乃至第三
目盛りの予めプロゲラ１、された或るマークのみを選択
することである。なお別の対象は、必要ならば、第二乃
至第三目盛りのマークの或る群を特徴づけるために位相
ジャンプを伴うことを除き第二乃至第三目盛りに等しい
間隔を有した第四目盛りを環１上に備えることで絶対的
零基準を有した測定値の区域を拡大することである。そ
のような群は、例えば０と４０９６の増分間隔との間或
いは４０９７と８１９２の増分間隔との間で零距離を有
してもよい。
上述した目盛り伸頂１の透過照明を備えた光電センサー
システムはまた例えば金属目盛り１旦体のための反射照
明を備えたシステムでもあってもよく、例えば周知の１
ｎｄｕｃｔｏｓｙｎシステムのような容量性乃至誘導性
システムであってもよい。
前記明細書中の従来技術の箇所で述べられている、知覚
されたマークの絶対位置を同じ目盛り内での隣のマーク
からの距離によって特徴づける公知システムと比較して
、本発明のひとつの利点は、一定のスケール長さにわた
る等距離目盛りマークのより多い数のために絶対的に検
出可能な位置がより多くあることにある。コードマーク
の絶対位置をマークそれ自身の構成によって特徴づけら
れる公知システムと比較して、本発明の装置は、シフト
レジスタ乃至同様の装置を備えた同定回路のない簡単な
評価を有している。零からのマークの絶対距離を同定す
るために、位置の差異を測定するのに既に必要とされて
いる増分計数器が用いられる。本発明によるこの増分計
数器は、簡単な調整ロジックと予めプログラムされた代
数アルゴリズムとによってのみ完成する。第二及び第三
目盛りが唯一つのタイプのマークを有するので、評価を
助長する唯一つのタイプの対応パルスがまた存在する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に依る種々の目盛りを備えた担体と電気
光学シャフト角エンコーダーの対応するセンサー装置と
を表す回、第２図は第１図の目盛りの詳細図、第３図は
第２図に示した目盛りマークの相互位置の概略図、第４
図は第１図に示した装置用の知覚及び評価回路のダイヤ
ダラムである。 １・　・　・目盛り伸頂 ２．３．４・　・　・目盛り ５・・・発光ダイオード ６・・・コリメーターレンズ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）−等間隔の第一増分目盛りと、 この第一増分目盛りに平行であって等間隔マークを有し
    た第二目盛りと、 第一増分目盛りに平行であって等間隔マークを有した第
    三目盛りとを 伴った目盛り担体と、 −測定されるべき長さ乃至角度のため前記担体に関して
    動いて前記目盛りを知覚するセンサー装置を 備えた知覚及び評価回路と、 −この知覚及び評価回路によって生じ、前記センサー装
    置を素通りする前記第一増分目盛りのマークに対応する
    増分パルスを数える計数器とを包含し、 前記知覚及び評価回路が、 −前記第二目盛りのいずれかのマークの前記センサー装
    置での通過と前記第三目盛りの続いてのマークの少なく
    とも一つとの間で前記計数器によって数えられ、第二目
    盛りの前記マークの零位置からの距離によって特徴づけ
    られる増分パルスの数を得、 −零位置からの前記距離を得、 −零位置から第二目盛りの前記マークの前記距離と、前
    記計数器に蓄えた増分総計とから前記担体上の位置と前
    記零位置との間の距離を得られるように 作られている、 測長測角装置。
  2. （２）第二目盛りのマーク間の間隔は、増分目盛りの間
    隔の積分数に依って、担体上の比較して小さい方の間隔
    の総数に、比較して小さい方の間隔と比較して大きい方
    の間隔との差異を掛けた積が、比較して大きい方の間隔
    の０．５より常に小さいように、第三目盛りのマーク間
    の間隔と相違して、知覚及び評価回路は、正確な符号に
    よって、第二目盛りのいずれかのマークと第三目盛りの
    続くマークとの間の増分パルスの数を得るように作られ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
  3. （３）前記センサー装置は光電センサー装置であり、前
    記複数の目盛りは光電センサーによって知覚されるよう
    に作られていて、第二及び第三目盛りの等間隔である前
    記マークのそれぞれは種々の目盛り線から成り第一増分
    目盛りの種々の間隔を越えて拡がっていて、前記光電セ
    ンサーは前記マークに対応した光電変換器を有し各マー
    クの通過で対応パルスを生じ、この対応パルスのそれぞ
    れは前記増分計数パルスのひとつと合致することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の装置
    。
  4. （４）前記第二目盛りの各間隔が前記第一増分目盛りの
    間隔の積分数を越えて拡がっていることを特徴とする特
    許請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。
  5. （５）前記第二目盛りの間隔が前記第三目盛りの間隔と
    相違し、前記増分目盛りに対して平行な第四目盛りが前
    記担体上に備えられ、この第四目盛りが前記第二目盛り
    の間隔に等しい間隔を有し、第四目盛りのマークが第四
    目盛りのマークから分離することによって前記第二目盛
    りのマークの或る群を特徴づけるために位相ジャンプを
    備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の装置。
  6. （６）前記知覚及び評価回路はバッファメモリとプロセ
    ッサステージとを包含し、装置の操作開始後前記第二目
    盛りの第一に知覚されたマークは増分パルスに対する前
    記計数器のリセットとエナブルとをもたらし、前記第三
    目盛りの続いて知覚されたマークのそれぞれは増分計数
    器の瞬間的計数の前記バッファメモリへの伝達をもたら
    し、この瞬間的計数は前記第一に知覚されたマークの絶
    対的位置を担体上で特徴づけ、前記プロセッサステージ
    はバッファ内に蓄えられた瞬間的計数から前記絶対位置
    を得て且つ前記絶対位置と増分計数器から伝達されたい
    ずれかの計数結果とから零位置に関する測定値を得るよ
    うに作られていることを特徴とする特許請求の範囲第２
    項、第４項または第５項のうちのいずれか一項に記載の
    装置。
JP62290779A 1986-11-19 1987-11-19 測長測角装置 Expired - Lifetime JP2622130B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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CH4624/86-6 1986-11-19
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