KR20200013022A - 광학식 절대 엔코더 및 절대회전위치 검출방법 - Google Patents

광학식 절대 엔코더 및 절대회전위치 검출방법 Download PDF

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KR20200013022A
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장정환
살바짓 폴
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동아대학교 산학협력단
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    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders

Abstract

본 발명은 기존의 2차원 헤밀턴 주기(Hamiltonian cycle)를 이용한 트랙 적층방법이 반경방향인 것을, 배치되는 트랙이 축방향으로 적층되도록 배치하여 엔코더의 반경방향 크기를 제한하면서 엔코더의 분해능을 향상시키기 위한 광학식 절대 엔코더의 구조와 이를 통해 절대 위치 정보를 검출하는 방법을 제공하기 위한 것으로서, 빛 통과 섹터와 빛 가림 섹터로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴을 갖는 중공 실린더와, 상기 미소 트랙(track)에 빛을 조사하는 광 신호 발생부와, 상기 광 신호 발생부에서 발생한 빛이 미소 트랙에 설치된 빛 통과 섹터를 통과되어 나온 광 신호를 각각 수신하는 2차원 배열을 갖는 광 신호 수신부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

광학식 절대 엔코더 및 절대회전위치 검출방법{Optical Absolute Encoder and Method of Detecting Absolute Rotational Position}
본 발명은 광학식 절대 엔코더의 적층 방법에 관한 것으로, 특히 2차원 헤밀턴 주기(Hamiltonian cycle)를 이용한 축 방향으로 적층된 트랙을 활용한 엔코더 구조 자체와 이를 통해 절대 위치 정보를 검출하는 방법에 관한 것이다.
광학식 절대 엔코더는 비접촉 방식의 전기-기계적(electro-mechanical) 센서로서 코드 패턴을 사용하여 절대 위치를 실시간으로 검출한다. 이러한 광학식 절대 엔코더는 정밀 자동제어 시스템에서 중요한 부분을 차지한다. 그렇기 때문에 고정밀도, 고분해능, 긴 수명, 고 신뢰성, 넓은 측정범위를 요구하는 고성능 서보기기, 로봇 팔의 정밀위치 제어, 레이더 시스템, 천문 관측 장비 등에 사용된다.
광학식 절대 엔코더의 기본 구조는 각도 정보가 코드화되어, 다수의 독립적인 트랙 위에 기록된 엔코더 디스크(encoder disk)와, 광을 생성하는 광 신호 발생부(light source), 및 광 신호 발생부에서 발생한 빛이 엔코더 디스크를 통과하거나 반사되어 나온 광 신호를 수신하는 광 신호 수신부로 구성될 수 있다. 이때, 엔코더 디스크는 일반적으로 2진수의 그레이 코드(gray code) 패턴으로 된 트랙으로 구성되어 있다.
따라서 광학식 절대 엔코더는 그레이 코드 등의 회전 위치 기록 방식으로 정의된 트랙을 가지는 회전하는 엔코더 디스크에, 고정된 위치의 광 생성부에서 발생한 빛을 통과시켜 각각의 트랙에 해당하는 광 신호 수신부에서 읽음으로써 회전각을 감지하는 방식을 따른다.
이때, 광학식 절대 엔코더에서 구성되는 그레이 코드는 상대적으로 코드 구성에 있어서 단순하지만, 양자화 잡음(quantization noise)으로 인해 분해능이 제한적일 수밖에 없는 문제점이 있다.
또한 그레이 코드로 구성된 광학적 절대 엔코더는 분해능을 증가하기 위해 트랙을 반경방향으로 증가시켜야 하고, 이에 따라 디스크 사이즈가 커진다는 문제점이 있으며, 디스크 사이즈가 커짐에 따라 엔코더 시스템의 전체 크기와 중량이 함께 증가하게 되는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0611435호 (등록일자 2006.08.03) 등록특허공보 제10-0451107호 (등록일자 2004.09.21) 미국 등록번호 US 8598509 B2 (등록일자 2013.12.03)
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기존의 2차원 헤밀턴 주기(Hamiltonian cycle)를 이용한 트랙 적층방법이 반경방향인 것을, 배치되는 트랙이 축 방향으로 적층되도록 배치하여 엔코더의 반경방향 크기를 제한하면서 엔코더의 분해능을 향상시키기 위한 광학식 절대 엔코더의 구조와 이를 통해 절대 위치 정보를 검출하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학식 절대 엔코더의 특징은 빛 통과 섹터와 빛 가림 섹터로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴을 갖는 중공 실린더와, 상기 미소 트랙(track)에 빛을 조사하는 광 신호 발생부와, 상기 광 신호 발생부에서 발생한 빛이 미소 트랙에 설치된 빛 통과 섹터를 통과되어 나온 광 신호를 각각 수신하는 2차원 배열을 갖는 광 신호 수신부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 광학식 절대 엔코더는 모터를 이용한 축에 발생되는 회전력으로 상기 중공 실린더가 회전할 수 있도록 중공 실린더 중앙에 고정되어 지지하는 샤프트와, 상기 중공 실린더 양 측에서 중공 실린더 및 샤프트를 지지하는 베이스 플레이트와, 회전하는 샤프트의 축을 베이스 플레이트의 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하는 베어링을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 광 신호 수신부는 수신된 코드 패턴과 함께 중공 실린더의 회전 위치정보가 포함된 출력 신호 데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 광 신호 수신부는
Figure pat00001
행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함하는 센서로 구성되어, 2차원 패턴을 갖는 중공 실린더에 코딩된
Figure pat00002
코드 패턴을 감지하는 것을 특징으로 한다. 여기서 n은 중공 실린더의 트랙 수이다. n = 2인 경우, 상기 광 신호 수신부는
Figure pat00003
행렬로 중공 실린더에 코딩된
Figure pat00004
코드 패턴을 감지한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학식 절대 엔코더의 절대회전위치 검출방법의 특징은 광학식 절대 엔코더를 이용한 출력 신호 데이터 검출방법에 있어서, (A) 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축방향으로 적어도 2층이상 적층하여 배치된 중공 실린더의 내부에 위치하는 광 신호 발생부에서 외부로 빛을 조사하는 단계와, (B) 축방향으로 적어도 2층이상 적층하여 배치된 미소 트랙(track)을 통해 외부로 통과되는 빛을
Figure pat00005
행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함한 센서로 구성된 광 신호 수신부에서 수신하여
Figure pat00006
코드 패턴으로 감지하는 단계와, (C) 광 신호 수신부에 빛이 수신되면 '0', 수신되지 않으면 '1'로 정의하여, 중공 실린더의 회전 위치정보가 포함된
Figure pat00007
행렬 코드로 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (B) 단계는 중공 실린더가 빛 통과 섹터와 빛 가림 섹터로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴으로 구성되어, 광 신호 발생부에서 외부로 조사되는 빛이 빛 통과 섹터에서는 외부로 투과되어 광 신호 수신부에 수신되고, 빛 가림 섹터에서는 반사되어 광 신호 수신부에 수신되지 않는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광학식 절대 엔코더 및 절대회전위치 검출방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기존의 2차원 헤밀턴 주기(Hamiltonian cycle)를 이용한 트랙 적층방법이 반경방향인 것을, 배치되는 트랙이 축 방향으로 적층되도록 배치하여 엔코더의 반경방향 크기를 제한할 수 있어, 광학식 엔코더의 설계와 변경된 엔코더 시스템에서 분해능을 향상시킬 수 있다. 즉,
Figure pat00008
의 분해능을 갖는 일반적인 그레이 코드 엔코더와 비교할 때, 분해능
Figure pat00009
을 갖는 제안 된 엔코더 시스템은
Figure pat00010
만큼 분해능을 향상시킨다
둘째, 분해능을 높이기 위해 트랙을 추가적으로 설치하더라도 축 방향으로 트랙을 배치할 수 있어 반경방향으로 디스크 직경을 증가시키지 않고 정밀도를 향상시킬 수 있다
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 광학식 절대 엔코더의 구성을 나타낸 단면도
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 광학식 절대 엔코더의 투영도를 나타낸 사시도
도 3a는 본 발명에 따른 원통형 광학식 절대 엔코더의 축 방향으로 적층된 트랙을 설명하는 단면도
도 3b는 본 발명에 따른 원통형 광학식 절대 엔코더의 축 방향으로 적층된 중공 실린더를 설명하는 단면도
도 3c는 본 발명에 따른 원통형 광학식 절대 엔코더의 이차원 코드 행렬 배열을 설명하는 단면도
도 3d는 도 3c를 통해 수집되는 원통형 절대 광학식 엔코더의 축 방향
Figure pat00011
행렬을 설명하는 단면도
도 3e는 도 3c를 통해 수집되는 원통형 절대 광학식 엔코더의 축 방향
Figure pat00012
행렬의 구성을 설명하기 위한 도면
도 3f는 도 3c를 통해 수집되는 원통형 절대 광학식 엔코더의 축 방향
Figure pat00013
행렬을 설명하는 단면도
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 광학식 절대 엔코더 및 절대회전위치 검출방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 광학식 절대 엔코더의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 광학식 절대 엔코더의 사시도이다. 그리고 도 3a는 본 발명에 따른 원통형 광학식 절대 엔코더의 축 방향으로 적층된 트랙을 설명하는 단면도이다.
도 1 내지 도 3a에서 도시하고 있는 것과 같이, 투명한 섹터(빛 통과 섹터)와 불투명한 섹터(빛 가림 섹터)로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴을 갖는 중공 실린더(10)와, 모터를 이용한 축에 발생되는 회전력으로 상기 중공 실린더(10)가 회전할 수 있도록 중공 실린더(10) 중앙에 고정되어 지지하는 샤프트(60)와, 상기 중공 실린더(10) 양 측에서 중공 실린더(10) 및 샤프트(60)를 지지하는 베이스 플레이트(40)(50)와, 회전하는 샤프트(60)의 축을 베이스 플레이트(40)(50)의 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하는 베어링(70,80)과, 상기 미소 트랙(track)에 빛을 조사하는 광 신호 발생부(20)와, 상기 광 신호 발생부(20)에서 발생한 빛이 미소 트랙에 설치된 투명 섹터 또는 불투명 섹터를 통과하거나 반사되어 나온 광 신호를 각각 수신하는 2차원 배열을 갖는 광 신호 수신부(30)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 광 신호 수신부(30)는
Figure pat00014
행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함하는 센서로 구성되어, 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴을 갖는 중공 실린더(10)에서 코딩된
Figure pat00015
코드 패턴을 감지한다. 그리고 상기 광 신호 수신부(30)는 코드 패턴과 함께 중공 실린더(10)의 회전 위치정보가 포함된 출력 신호 데이터를 출력하여 절대 위치 정보를 검출한다.
그러나 상기 중공 실린더(10)에 축 방향으로 적층되는 트랙 수는 2로 한정되는 것은 아니며, 도 3f에서 도시하고 있는 것과 같이, 축 방향으로 적층되는 트랙 수가 n개의 트랙 수로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 광 신호 수신부는
Figure pat00016
행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함하는 센서로 구성되어, 2차원 패턴을 갖는 중공 실린더에 코딩된
Figure pat00017
코드 패턴을 감지하게 된다. 여기서 n은 중공 실린더(10)에 축 방향으로 적층되는 트랙 수로서, 도 3a에서 도시하고 있는 것과 같이 n = 2인 경우, 상기 광 신호 수신부(30)는
Figure pat00018
행렬로 중공 실린더(10)에 코딩된
Figure pat00019
코드 패턴을 감지하게 된다. 이때, 상기 광 신호 발생부(20) 및 광 신호 수신부(30)는 반드시
Figure pat00020
행렬로 LED 및 광센서를 구현하지 않을 수도 있다.
일반적으로 광학식 엔코더는 그레이 코드에 따른 2 진법을 사용하며, 최대
Figure pat00021
개의 조합을 만들어 낼 수 있다. 여기서 n은 트랙의 개수로 광 신호 수신부(30)에 구성되는 센서의 개수이다. 하지만 위와 같은 방법을 사용해 위치 정밀도를 향상시키기 위해서는 반경방향으로 미소트랙의 수가 증가하게 되고 또한 센서의 개수도 미소 트랙 수만큼 증가하게 된다.
본 발명은 트랙이 축 방향으로 적층되도록 배치된 중공 실린더(10)를 통해 2차원 헤밀턴 주기를 기반으로 한 2차원 코드를 채택하여, 제한된 센서와 트랙을 결합하더라도
Figure pat00022
개의 코드를 조합하는 방법을 사용한다. 이러한 구성으로 2차원 코드는 트랙의 수로 분할 할 수가 있고, 이를 다시 원통형 중공 실린더(10)의 축 방향으로 적층 할 수 있기 때문에, 실린더의 직경을 일정하게 유지하여 중공 실린더(10)에 반경 방향으로 2차원 코드 패턴을 배열하는 기존의 방법에 비해 중공 실린더(10)의 전체 직경을 감소할 수 있다.
한편, 광 신호 수신부(30a)(30b)는 도 3a에서 도시하고 있는 것과 같이, 중공 실린더(10)의 내부에 위치하는 광 신호 발생부(20)에서 외부로 조사되는 빛을 중공 실린더(10)의 외부에서 수신한다. 이때, 광 신호 수신부(30a)(30b)는 바람직하게
Figure pat00023
행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함한 센서로 구성되어, 축 방향으로 적어도 2층으로 적층하여 배치된 2차원 패턴을 갖는 중공 실린더(10)에서 코딩된
Figure pat00024
코드 패턴을 감지한다. 그리고 도 3f에서 도시하고 있는 것과 같이, 중공 실린더(10)가 축 방향으로 n개의 트랙 수로 적층하여 배치되면, 광 신호 수신부(30)는 바람직하게
Figure pat00025
행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함하는 센서로 구성되어, 축 방향으로 n개의 트랙 수로 적층하여 배치된 2차원 패턴을 갖는 중공 실린더(10)에 코딩된
Figure pat00026
코드 패턴을 감지하게 된다.
그리고 중공 실린더(10)는 투명한 섹터(빛 통과 섹터)와 불투명한 섹터(빛 가림 섹터)로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴으로 구성되어, 광 신호 발생부(20)에서 외부로 조사되는 빛은 투명한 섹터에서는 외부로 투과되어 광 신호 수신부(30a)(30b)에 수신되고, 불투명한 섹터에서는 반사되어 광 신호 수신부(30a)(30b)에 수신되지 않게 된다. 광 신호 수신부(30a)(30b)에 수신되면 '0', 수신되지 않으면 '1'로 회로에 입력한다. 이처럼, 센서에 입력된 중공 실린더(10) 각 위치의 물리적 위치는 전기적인 디지털 출력으로 나타난다.
도 3b는 본 발명에 따른 원통형 광학식 절대 엔코더의 축 방향 적층된 실린더를 설명하는 단면도로서, 2차원 원형 패턴을 가지고 투명한 섹터(빛 통과 섹터)와 불투명한 섹터(빛 가림 섹터)로 코팅된 상하로 2개의 미소 트랙(10a)(10b)이 적층하여 배치된다.
도 3c는 본 발명에 따른 원통형 광학식 절대 엔코더의 2차원 이진법 코드 행렬 배열을 설명하는 단면도로서, 도 3b의 중공 실린더(10)로서, 축 방향으로 적층된 2개의 미소 트랙(10a)(10b)을 단면으로 펼쳐놓은 것을 도시하고 있다.
도 3c에서 도시하고 있는 원통형 광학식 절대 엔코더를 통해 감지되는 코드들은 그래프 이론(Graph theory)에 의해 다음 규칙들에 따라 생성된다.
첫째로, 0과 1의 조합으로 16개의
Figure pat00027
행렬들을 생성할 수 있고, 이를 바탕으로 섹터들을 생성한다.
둘째, 연속해서 구성되는
Figure pat00028
행렬의 경우 우측에 위치한 행렬의 좌측 열과 좌측에 위치한 행렬의 우측 열이 반드시 동일해야 한다.
셋째, 연속해서 구성되는
Figure pat00029
행렬의 상단 행은 서로 결합되어 트랙의 형태가 되고, 마찬가지로
Figure pat00030
행렬의 하단 행 또한 트랙의 형태로 구성되는 경우 독립된 원주형 코드가 생성된다.
도 3d는 도 3c를 통해 수집되는 원통형 절대 광학식 엔코더의 축 방향
Figure pat00031
행렬을 설명하는 단면도이고, 도 3e는 도 3c를 통해 수집되는 원통형 절대 광학식 엔코더의 축 방향
Figure pat00032
행렬의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3c 내지 도 3e에서 도시하고 있는 것과 같이, 중공 실린더(10)의 회전 위치정보가 t 일 때, 제 1 미소 트랙(10a)에서 제 1 광 신호 수신부(30a)의 상단 센서 트랙(300)(301)에서 수신되는 출력 신호 데이터는 (0, 0)이고, 제 2 미소 트랙(10b)에서 제 2 광 신호 수신부(30b)에서 수신되는 출력 신호 데이터는 (0, 0)으로, 행렬
Figure pat00033
의 출력 신호 데이터가 수신된다.
이어 중공 실린더(10)의 회전 위치정보가
Figure pat00034
일 때, 제 1 미소 트랙(10a)에서 제 1 광 신호 수신부(30a)의 상단 센서 트랙(300)(301)에서 수신되는 출력 신호 데이터는 (0, 1)이고, 제 2 미소 트랙(10b)에서 제 2 광 신호 수신부(30b)에서 수신되는 출력 신호 데이터는 (0, 0)으로, 행렬
Figure pat00035
의 출력 신호 데이터가 수신된다.
이처럼, 광 신호 수신부(30)는 중공 실린더(10)의 회전 위치와 관련된 행렬에 대한 정보를 출력 신호 데이터로 출력한다. 이때, 상기 광 신호 수신부(30)는 코드 패턴과 함께 중공 실린더(10)의 위치정보가 포함된 출력 신호 데이터를 출력한다.
다음 표 1 은
Figure pat00036
행렬 코드와 각 위치를 변환된 표로 나타내었다.
Figure pat00037
행렬로 코딩된 중공 실린더의 분해능은 22.5도이다.
Figure pat00038
이와 같은 방법으로 회전 위치정보가 변경됨에 따라 수신되는 출력 신호 데이터는 도 3e에서 도시하고 있는 것과 같이, 2개의 미소 트랙(10a)(10b)으로 구성된 중공 실린더(10)와 결합하여 16(
Figure pat00039
)개의 코드를 조합하여 만들 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 빛 통과 섹터와 빛 가림 섹터로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴을 갖는 중공 실린더와,
    상기 미소 트랙(track)에 빛을 조사하는 광 신호 발생부와,
    상기 광 신호 발생부에서 발생한 빛이 미소 트랙에 설치된 빛 통과 섹터를 통과되어 나온 광 신호를 각각 수신하는 2차원 배열을 갖는 광 신호 수신부를 포함하여 구성되며,
    모터를 이용한 축에 발생되는 회전력으로 상기 중공 실린더가 회전할 수 있도록 중공 실린더 중앙에 고정되어 지지하는 샤프트를 더 포함하되,
    축이 되는 상기 샤프트를 기준으로 바깥 방향으로 상기 광 신호 발생부, 중공 실린더, 광 신호 수신부가 차례대로 배치되고,
    상기 중공 실린더는 분해능 향상을 위하여 트랙이 축 방향으로 2차원 헤밀턴 주기를 기반으로 적층되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 절대 엔코더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학식 절대 엔코더는
    상기 중공 실린더 양 측에서 중공 실린더 및 샤프트를 지지하는 베이스 플레이트와,
    회전하는 샤프트의 축을 베이스 플레이트의 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하는 베어링을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 절대 엔코더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 신호 수신부는 수신된 코드 패턴과 함께 중공 실린더의 회전 위치정보가 포함된 출력 신호 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 광학식 절대 엔코더.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 신호 수신부는
    Figure pat00040
    행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함하는 센서로 구성되어, 2차원 패턴을 갖는 중공 실린더에 코딩된
    Figure pat00041
    코드 패턴을 감지하며, 이때, n은 트랙 수인 것을 특징으로 하는 광학식 절대 엔코더.
  5. 광학식 절대 엔코더를 이용한 출력 신호 데이터 검출방법에 있어서,
    (A) 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축방향으로 적어도 2층이상 적층하여 배치된 중공 실린더의 내부에 위치하는 광 신호 발생부에서 외부로 빛을 조사하는 단계와,
    (B) 축방향으로 적어도 2층이상 적층하여 배치된 미소 트랙(track)을 통해 외부로 통과되는 빛을
    Figure pat00042
    행렬로 2차원 배열인 광검출기를 포함한 센서로 구성된 광 신호 수신부에서 수신하여
    Figure pat00043
    코드 패턴으로 감지하는 단계와,
    (C) 광 신호 수신부에 빛이 수신되면 '0', 수신되지 않으면 '1'로 정의하여, 중공 실린더의 회전 위치정보가 포함된
    Figure pat00044
    행렬 코드로 출력하는 단계를 포함하여 이루어지며, 이때, n은 트랙 수인 것을 특징으로 하되,
    상기 광학식 절대 엔코더는
    빛 통과 섹터와 빛 가림 섹터로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적어도 2층 이상 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴을 갖는 중공 실린더와,
    상기 미소 트랙(track)에 빛을 조사하는 광 신호 발생부와,
    상기 광 신호 발생부에서 발생한 빛이 미소 트랙에 설치된 빛 통과 섹터를 통과되어 나온 광 신호를 각각 수신하는 2차원 배열을 갖는 광 신호 수신부를 포함하여 구성되며,
    모터를 이용한 축에 발생되는 회전력으로 상기 중공 실린더가 회전할 수 있도록 중공 실린더 중앙에 고정되어 지지하는 샤프트를 더 포함하되,
    축이 되는 상기 샤프트를 기준으로 바깥 방향으로 상기 광 신호 발생부, 중공 실린더, 광 신호 수신부가 차례대로 배치되고,
    상기 중공 실린더는 분해능 향상을 위하여 트랙이 축 방향으로 2차원 헤밀턴 주기를 기반으로 적층되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 절대 엔코더의 절대회전위치 검출방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 (B) 단계는
    중공 실린더가 빛 통과 섹터와 빛 가림 섹터로 나누어진 적어도 2개 이상의 미소 트랙(track)이 축 방향으로 적층하여 배치된 2차원 원형 패턴으로 구성되어, 광 신호 발생부에서 외부로 조사되는 빛이 빛 통과 섹터에서는 외부로 투과되어 광 신호 수신부에 수신되고, 빛 가림 섹터에서는 반사되어 광 신호 수신부에 수신되지 않는 것을 특징으로 하는 광학식 절대 엔코더의 절대회전위치 검출방법.
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