JPS63307306A

JPS63307306A - 測長装置

Info

Publication number: JPS63307306A
Application number: JP14456287A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Ando; 安藤　忍; Takashi Kawashima; 川島　隆司; Kiyoshi Tada; 潔多田
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1988-12-15

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、巻尺及び位置決め用リニアスケール等に利用
される測長装置に関するものである。

（従来の技術）従来、マイクロコンピュータを利用して、巻尺の測定値
をデジタル表示するデジタル巻尺が提供されている。こ
のデジタル表示付巻尺は、引出し収納自在なテープ状体
に一定のピッチで設けた透孔等のマークを、複数のセン
サでカウントすることによって測長するものである。

しかるに、かかるデジタル巻尺においては、テープ状体
の引出し速度に追従してセンサ出力をカウントする必要
がある。このため、テープ状体を高速に引出すと、マイ
クロコンピュータの応答速度に限界があるため、ミスカ
ウントする場合があった。従来ではこのようなミスカウ
ントを防止するためにテープ状体の引出し速度を制限す
るためのブレーキを付けたり、オーバスピードの警告表
示を行ったりしていた。

ま゛た、近時、かかるデジタル巻尺あ測定分解能を向上
させる要望が高いが、これにはセンサの数を増加させた
り、透孔のピッチを小さくする必要があり、一層ミスカ
ウントが生じ易いという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明はかかる点に鑑み、ブレーキ等を付加して引出し
速度を制限することなく、高分解能で測長できる測長装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明の測長装置は、引出しまたは収納自在となされ、
長さ方向に一定ピッチで設けた多数のマークを有するテ
ープ状体と、該テープ状体を挾んで設けた投光器と複数
の受光器とからなるマーク検出手段と、これら受光器か
ら出力される位相差のある周期性を有するアナログ波形
をそれぞれ所定の分解能でサンプリングしてデジタル波
形に変換する変換手段と、前記アナログ波形を所定のア
ナログ基準レベルと比較する比較手段と、前記デジタル
波形と該デジタル波形に優先して処理する前記比較手段
の比較結果とからテープ状体の引出相当量を演算する演
算手段と、該演算手段による演算結果をデジタル表示す
る表示手段を備えたものである。

（作用）マーク検出手段ａの投光器すから発せられた光がテープ
状体Ｃのマークｄを介して複数の受光器ｅに受光される
と、これら受光器ｅからは周期性を存するアナログ波形
が出力される。このアナログ波形は変換手段りによって
デジタル波形に変換され、演算手段ｇに入力される。ま
た、このアナログ波形は比較手段ｆで所定のアナログ基
準レベルと比較され、この比較結果は、マークｄの設け
たピッチ間を複数に区分する区分信号となり、前記デジ
タル値に優先して取り込まれる。しかして、演算手段ｇ
は、前記区分信号をもとにテープ状体Ｃの引出し速度に
追従して引出相当量を概略的に測定するとともに、前記
デジタル値をもとに高分解能で測長する。この演算手段
ｇの演算結果である測長値は表示手段ｉによってデジタ
ル表示される。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

、第２図は、本発明の測長装置の一実施例であるデジタ
ル巻尺ｌを示している。

デジタル巻尺ｌは、巻尺本体２の正面側にキーボード３
と、デジタル表示器４とが設けられ、巻尺本体２内のリ
ールに巻回された巻尺テープ５が巻尺本体２の一側面よ
り一定スケール値（例えば５ｍ）まで引出すことができ
、巻尺本体２内への収納も自在になされたものである。

また、巻尺テープ５は手動または自動的に引出し、収納
自在となされればよい。

テープ状体である巻尺テープ５は、鋼製等のテープ状基
材で形成され、゛基端よりその長さ方向に対してＪＩＳ
で定められた許容誤差内でのスケール６が付設されてい
る。また、巻尺テープ５の中央部長さ方向に沿って直径
２ｆｉの透孔７が一定ピッチ（例えば４＋ｎピツチ）で
多数穿設されている。

キーボード３は電源キー、測長値を保持するためのホー
ルドキー、測長値を記憶するためのメモリインキ−１記
憶した測長値を呼出すためのメモリアウトキー、表示値
をゼロにするためのゼロセットキー、演算するための演
算キー、その他各種専用キーやテンキー等適宜キーが設
４すられればよい。

デジタル表示器４は巻尺テープ５の引出量と前記キーボ
ード３からの情報との一方を適宜表示するもので、例え
ばＬＣＤやＬＥＤによって構成されている。

また、デジタル巻尺１は第３図に示すハードウェア構成
によって巻尺テープ５の引出量がデジタル表示器４に表
示されるようになされている。

次に、前記デジタル巻尺１のハードウェア構成を第３図
に示すブロック図を参照しながら説明する。

巻尺テープ５に穿設された透孔７に対して透孔可能な投
光器１３は、巻尺テープ５の下方に設けられる複数の受
光器１４に対して光を発するものであっそＬＥＤ等が使
用される。投光器１３は複数の受光器１４の配列方向の
中間位置の真上に設けられているが、各受光器１４の真
上にそれぞれ設けられてもよい。

受光器１４としてはフォトダイオード等が使用され、測
長方向すなわち巻尺テープ５の長さ方向に沿って複数圧
にずれた位置に配置されている。

通常、複数の受光器１４は透孔７の１ピッチ長さく例え
ば４鶴）内に収まるように配置されている。

また、複数の受光器１４は一列状に並べられてもよいし
、千鳥状に並べられてもよい。

投光器、１３から発せられた光が前記透孔７を通って複
数の受光器１４によって受光されると、各受光器１４か
ら受光器１４の設置間隔に相当する位相差（透孔７の１
ピッチ長さを２πとする）を有する周期的アナログ信号
（正弦波）が出力される。本例では９０度の位相差を有
するｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形のアナログ波形（第４図
の波形Ａ。

Ｂ参照）が出力される。なお、このアナログ波形の基準
レベルとなるアナログ基準レベル２１は最大振幅Ｖ１．
８と最小振幅Ｖ　ｊａ　ｌ　ｎのほぼ中間の振幅値であ
る。このアナログ波形は、Ａ／Ｄコンバータ１６ａ、１
６ｂへ入力され、ここで所定の分解能（例えば８ビツト
）でサンプリングされデジタル波形に変換される。この
デジタル波形はＣＰＵ８に取り込まれる。

しかして、このＣＰＵ８では、このデジタル波形と前記
アナログ基準レベルをデジタル値に変換した値である基
準レベルとの差分を取り、この差分により、ｓｉｎ波形
及びｃｏｓ波形に相当するデジタル値を求める。さらに
、これらｓｉｎ波形とｃｏｓ波形のデジタル値の除算を
実行して、ｔａｎ波形に相当するデジタル値を演算し、
このデジタル値と予め区分した複数のデジタル値とを比
較して、測長原点（測長するために電源を投入したとき
の測長値）から巻尺テープ５を任意の長さ引出した場合
の測長値を以下の様にして求める。

なお、以下の説明では前記受光器１４が２つ設けられた
場合で、透孔７の１ピッチ長さを１周期Ｔ（例えば４鶴
）とし、これを２π（３６０”）とする。

まず、受光器１４が１鶴間隔（位相差９０°）で２つ設
けられた場合、２つの受光器１４から出力されるアナロ
グ信号（Ａ）、（Ｂ）は第４図の如く位相が９０°ずれ
た正弦波となる。このアナログ信号＜Ａ）、（Ｂ）の同
一変位におけるＡ／Ｄ変換されたデジタル値Ａ、Ｂをそ
れぞれｃｏｓθ、ｓｉｎθとすると、デジタル量で表わ
したｔａｎθはＢ／Ａによって求められる。そして、例
えば第４図において、原点をＴｏとして、この原点から
Ａ＞０．Ｂ〉０におけるＡ周期内の任意の点７．時（こ
のときのθを０１とする）を測長原点として、巻尺テー
プ５の移動量が前記原点Ｔ０からＡ周期以内の場合、前
記測長原点からの移動量！移動したＴ２時のθを０２と
すると、 β＝□（θ２−θＩ）　　　・・・（１）の式から移動
量が算出される。

一方、前記オペアンプ１５．１５から出力されるアナロ
グ波形はコンパレータ１７．．１７の反転端子にそれぞ
れ入力され、ここでアナログ波形は前記アナログ基準レ
ベルと比較され、この比較結果は、ＣＰＵ８の割り込み
端子１３ａ、３ｂに入力される。この割り込み信号（第
５図Ｓ１．Ｓｔ）はマークの設けたピッチ間を複数に区
分する区分信号となり、本例では前記透孔７のピッチ間
を２分割した長さくすなわち、１ｍｍ）ごとに発生する
。

この区分信号を受けた前記ｃｐｕｓは測長値を１鶴ごと
にカウントアツプする。すなわち、コンパレータ１７，
１７の出力がｒＨＪレベルになるのは、アナログ波形（
５）、（Ｂ）のレベルがアナログ基準レベルと一致する
位相である。この位相は透孔７の設けたピッチを２πと
して、これを９０度位相ごとに４等分する区分信号とな
る。このように、この区分信号を測定し、カウントする
ことで、本例では１ｆｌ単位の移動量が測定される。

′　第５図は、割り込み信号Ｓ＋　、Ｓｚを例示する波
形図である。同図において、領域２０ａ〜２０ｄはそれ
ぞれ１龍の変位に対応する間隔である。

上記構成からなるデジタル巻尺ｌを用いて、任意の長さ
だけ巻尺テープ５を引出すとオペアンプ１５．１５の出
力パルス（第５図参照）によって１龍単位の測長がなさ
れ、同時にＡ／Ｄコンバータ１６ａ、１６ｂから出力さ
れるデジタル波形をｃｏｓ波形及びｓｉｎ波形のデジタ
ル量として、これらの除算を取ってｊａｎ波形に相当す
るレベルを求め、上式＋１）を用いて例えば０．１龍単
位の分解能で測長する。そして、測長値はデジタル表示
器４によってデジタル表示される。

しかして、投光器１３から発せられた光が巻尺テープ５
の透孔７を介して２つの受光器１４．１４に受光される
と、これら受光器からは周期性を有するアナログ波形（
正弦波形）が出力される。このアナログ波形は、オペア
ンプ１５によって所定レベルまで増幅された後、Ａ／Ｄ
コンバータ１６ａ、１６ｂによってデジタル値に変換さ
れ、前記ＣＰＵ８に入力される。また、このアナログ波
形は、コンパレータ１７によって、前記アナログ基準レ
ベルと比較され、この比較結果は、前記ＣＰＵ８への割
り込み信号ｓ＋、ｓｇとなり、前記デジタル量に優先し
て取り込まれる。そして、この割り込み信号Ｓ、、Ｓｔ
の発生間隔ごとに透孔５のピッチである４Ｍを４等分し
た１龍間隔に測定し、さらにこの間隔内を前記Ａ／Ｄコ
ンバータ１６ａ、１５ｂの出力パルスから上式（１１を
用いて例えば０．１龍単位の分解能で測定する。例えば
、前記測長原点ＴＩからの移動量がＺ周期〜２周期の点
Ｔｓ（第４図参照）であれば、Ａ周期の点Ｔ２から点Ｔ
、までの移動量ｌが上式（１）で求められ、この値に割
り込み信号Ｓｓ、Ｓｚのカウント数（本例の場合は１）
Ｘ１ｍが加算されて、結果として０．１龍単位の移動量
が求められる。そして、測長値はデジタル表示器４によ
ってデジタル表示される。

なお、上述した実施例では２つの受光器１４を用いた場
合の例を示したが、もちろんこれに限るものではない、
特に、受光器１４から出力されるアナログ波形が歪んで
いたり、アナログ基準レベルを中心として非対称のとき
には、ｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形を作成するのにそれぞ
れ１８０度の位相間隔で配置した受光器の出力を差動増
幅すると対称な波形を得ることができて好ましい。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、テープ状体の引出
し速度を制限することなく、しかも従来以上の高分解能
で測長できる測長装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測長装置の構成を示すブロック図、第
２図は本発明の測長装置の一実施例を示す斜視図、第３
図は本発明の測長装置のハードウェア構成を示すブロッ
ク図、第４図は受光器の出力とアナログ基準レベルとの
比較を説明するための波形図、第５図は割り込み信号の
一例を示す波形図である。ａ・・・マーク検出手段　　　ｂ・・・投光器Ｃ・・・
テープ状体　　　　　ｅ・・・受光器ｆ・・・比較手段
　　　　　　ｇ・・・演算手段ｈ・・・変換手段　　　
　　　ｉ・・・表示手段ｌ・・・デジタル巻尺　　　　
４・・・デジタル表示器５・・・巻尺テープ　　　　　
７・・・透孔１３・・・投光器　　　　　　１４・・・
受光器１６・・・Ａ／Ｄコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】１）引出しまたは収納自在となされ、長さ方向に一定ピ
ッチで設けた多数のマークを有するテープ状体と、該テープ状体を挾んで設けた投光器と複数の受光器とからなるマーク検出手段と、これら受光器から出力される位相差のある周期性を有するアナログ波形をそれぞれ所定の分解能で
サンプリングしてデジタル波形に変換する変換手段と、前記アナログ波形を所定のアナログ基準レベルと比較する比較手段と、前記デジタル波形と該デジタル波形に優先して処理する前記比較手段の比較結果とからテープ状体
の引出相当量を演算する演算手段と、該演算手段による演算結果をデジタル表示する表示手段を備えたことを特徴とする測長装置。