JPH04213021A - Optical absolute encoder - Google Patents
Optical absolute encoderInfo
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- JPH04213021A JPH04213021A JP2406194A JP40619490A JPH04213021A JP H04213021 A JPH04213021 A JP H04213021A JP 2406194 A JP2406194 A JP 2406194A JP 40619490 A JP40619490 A JP 40619490A JP H04213021 A JPH04213021 A JP H04213021A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、フォトセンサ等を用い
て1トラック型アブソリュ−ト・パタ−ンを光学的に読
取る光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダ、詳しくは、光
学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの省電力化技術に関す
る。[Industrial Application Field] The present invention relates to an optical absolute encoder that optically reads a one-track absolute pattern using a photo sensor or the like. - Concerning power saving technology for encoders.
【0002】0002
【従来の技術】ロボット、工作機械等のメカトロニクス
分野で広く採用されているアブソリュ−ト・エンコ−ダ
は、符号板上における検出部の座標(絶対位置情報)を
得るための計測器であって、絶対位置情報を含む目盛(
アブソリュ−ト・パタ−ン)を形成した符号板と、該目
盛の読取り機能(センサ)を備えた検出部とを相対移動
可能に組合せて構成され、外観上は、帯状の符号板に沿
って検出部が直線的に移動するリニア型のものと、円盤
状の符号板に対して検出部が角移動するロ−タリ型のも
のとに大別されるが、いずれにせよ相対移動に伴う各位
相位置において、検出部が符号板から直接に絶対位置情
報を読取るものである。[Prior Art] Absolute encoders, which are widely used in the mechatronics field of robots, machine tools, etc., are measuring instruments for obtaining the coordinates (absolute position information) of a detection part on a code plate. , a scale containing absolute position information (
It is constructed by combining a code plate with an absolute pattern (absolute pattern) and a detection unit equipped with a reading function (sensor) for the scale in a relatively movable manner. There are two main types: linear type, in which the detection part moves linearly, and rotary type, in which the detection part moves angularly relative to the disc-shaped code plate. At the phase position, the detection unit reads absolute position information directly from the code plate.
【0003】従来、アブソリュ−ト・エンコ−ダは、符
号板上に並列に配置された複数本のデジタル・パタ−ン
を検出部が並列に読取る、すなわち、各パタ−ンから1
ビットずつの絶対位置情報を得る多トラック型のものが
一般的であったが、近年、1本の特殊なパタ−ン上の複
数の位相位置を検出部が読取る、すなわち1本のパタ−
ンから複数ビットの絶対位置情報を得る1トラック型ア
ブソリュ−ト・エンコ−ダが盛んに研究されている。こ
の特殊なパタ−ンは、1トラック型アブソリュ−ト・パ
タ−ンと呼ばれ、全周期系列やM系列等の特殊な二進数
列を物理的性質の異なる2種類の最小読取単位の配列に
置き換えたものである。1トラック型アブソリュ−ト・
エンコ−ダは、多トラック型のものに比べてパタ−ンの
本数が少なくて済むため、符号板の小型化に有利であり
、検出部におけるセンサ取付けや調整も容易である。Conventionally, in an absolute encoder, a detection section reads a plurality of digital patterns arranged in parallel on a code plate in parallel, that is, one digital pattern is detected from each pattern.
A multi-track type that obtains absolute position information bit by bit was common, but in recent years, a detection unit reads multiple phase positions on one special pattern, that is, a single pattern
One-track type absolute encoders that obtain multiple bits of absolute position information from signals are being actively researched. This special pattern is called a one-track absolute pattern, and is a special pattern in which a special binary number sequence such as a full cycle sequence or an M sequence is arranged into two types of minimum read unit arrays with different physical properties. It has been replaced. 1 track type absolute
Since the encoder requires fewer patterns than a multi-track type encoder, it is advantageous in reducing the size of the code plate, and it is easy to attach and adjust the sensor in the detection section.
【0003】一方、1本の等ピッチの繰返しパタ−ン(
インクリメンタル・パタ−ン)を符号板に設け、検出部
が該パタ−ンから反転パルスを読取るインクリメンタル
・エンコ−ダが従来から一般的に使用されている。ここ
では、積算されたパルス・カウント数が符号板に対する
検出部の相対移動量を表わしており、通常、符号板に設
けた原点の位置からのパルス・カウント数で検出部の絶
対位置情報を得るようにしている。このようなインクリ
メンタル・エンコ−ダは、絶対位置情報の初期値を蓄え
るために、少なくとも電源投入時には検出部を原点位置
に復帰させる必要があるが、■センサ個数が少なく、配
線を含めた回路および機械的な構造が簡単である、■パ
ルスがリアルタイムにカウンタまで伝達されるから応答
速度が速い、■パタ−ンの規則性を利用した信頼性の高
い読取り方法を採用できる、等の利点を有している。On the other hand, a single repeating pattern of equal pitch (
Incremental encoders have been commonly used in the past, in which a code plate is provided with an incremental pattern, and a detection section reads inverted pulses from the pattern. Here, the accumulated pulse counts represent the amount of relative movement of the detector with respect to the code plate, and usually the absolute position information of the detector is obtained from the pulse counts from the origin position provided on the code plate. That's what I do. In this type of incremental encoder, in order to store the initial value of absolute position information, it is necessary to return the detection unit to the home position at least when the power is turned on. It has the following advantages: the mechanical structure is simple, the response speed is fast because the pulses are transmitted to the counter in real time, and the highly reliable reading method that takes advantage of the regularity of the pattern can be used. are doing.
【0004】このようなインクリメンタル・エンコ−ダ
の利点を積極的に活用するために、本願出願人は先に特
願平2−201313号の「光学式アブソリュ−ト・エ
ンコ−ダ」において、複合型のアブソリュ−ト・エンコ
−ダを提案した。ここでは、符号板にインクリメンタル
・パタ−ンと1トラック型アブソリュ−ト・パタ−ンと
が並列に配置され、必要な時(要求信号入力時)には1
トラック型アブソリュ−ト・パタ−ンを読取って絶対位
置の初期値を蓄えるが、通常はインクリメンタル・パタ
−ンから読取ったパルス数を該初期値に加算減算して刻
々の絶対位置を求めている。[0004] In order to actively utilize the advantages of such an incremental encoder, the applicant of the present application previously proposed a composite proposed a type of absolute encoder. Here, an incremental pattern and a one-track absolute pattern are arranged in parallel on the code plate, and when necessary (when a request signal is input), one
The track type absolute pattern is read to store the initial value of the absolute position, but usually the number of pulses read from the incremental pattern is added to and subtracted from the initial value to obtain the momentary absolute position. .
【0005】ところで、本願出願人は先に特願平1−2
77122の「アブソリュ−ト・エンコ−ダ」等におい
て、インクリメンタル・パタ−ンの検出信号を用いて1
トラック型アブソリュ−ト・パタ−ン読取りのタイミン
グを制御する種々のアブソリュ−ト・エンコ−ダを提案
している。ここでも、符号板上にはインクリメンタル・
パタ−ンと1トラック型アブソリュ−ト・パタ−ンとが
並列に配置されるが、1トラック型アブソリュ−ト・パ
タ−ンの境界部分の検出を避けるために、インクリメン
タル・パタ−ンから得たパルス信号の一定の位相位置で
のみ1トラック型アブソリュ−ト・パタ−ンを読取るよ
うにしている。[0005] By the way, the applicant of this application previously filed Japanese Patent Application No. 1-2.
77122 "absolute encoder", etc., uses an incremental pattern detection signal to
We have proposed various absolute encoders that control the timing of track-type absolute pattern reading. Again, there is an incremental
The pattern and the 1-track absolute pattern are arranged in parallel, but in order to avoid detecting the boundary of the 1-track absolute pattern, the pattern obtained from the incremental pattern is The one-track absolute pattern is read only at a certain phase position of the pulse signal.
【0006】第4図〜第7図は、パタ−ンの光学的性質
を読取る光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの従来例を
説明するためのもので、フォトセンサを用いて最小読取
り範囲の透明不透明を検出するアブソリュ−ト・エンコ
−ダが示され、第4図は全体の平面図、第5図は1トラ
ック型アブソリュ−ト・パタ−ンの検出に係る部分の側
面図、第6図はインクリメンタル・パタ−ンの検出に係
る部分の側面図、第7図はセンサ受光量の線図である。FIGS. 4 to 7 are for explaining a conventional example of an optical absolute encoder that reads the optical properties of a pattern, and uses a photosensor to detect the minimum reading range. An absolute encoder that detects transparency and opacity is shown. FIG. 4 is a plan view of the entire encoder, FIG. 5 is a side view of a portion related to detection of a one-track absolute pattern, and FIG. The figure is a side view of a portion related to incremental pattern detection, and FIG. 7 is a diagram of the amount of light received by the sensor.
【0007】第4図〜第6図において、符号板Aには、
長さλの透明または不透明の最小読取単位を特殊な数列
に従って配列させたアブソリュ−ト・パタ−ンPと、1
ピッチの長さをλとしたインクリメンタル・パタ−ンI
とが並列に設けられ、それぞれのパタ−ンを検出するた
めの受光素子q、q1〜q8を有する検出部Bはパタ−
ンP、Iに沿って相対移動可能に取付けられている。[0007] In Figs. 4 to 6, the code plate A has:
An absolute pattern P in which transparent or opaque minimum reading units of length λ are arranged according to a special sequence, and 1
Incremental pattern I with pitch length λ
The detection section B has light receiving elements q, q1 to q8 for detecting the respective patterns.
It is attached so that it can be moved relative to each other along the lines P and I.
【0008】第5図において、検出部Bのパタ−ンPの
読取りに係る部分には、パタ−ンPに対応させて読取り
用の光源(発光ダイオ−ドr1)と、平行光を得るため
の非球面コリメ−ト・レンズlと、ピッチλで配置した
8個のフォトセンサq1〜q8と、が配置されている。In FIG. 5, the part of the detection unit B that is related to reading the pattern P has a reading light source (light emitting diode r1) corresponding to the pattern P, and a light source for obtaining parallel light. An aspherical collimating lens l and eight photosensors q1 to q8 arranged at a pitch λ are arranged.
【0009】第6図において、検出部Bのパタ−ンIの
読取りに係る部分には、読取り用の光源(発光ダイオ−
ドr2)と、平行光を得るための非球面コリメ−ト・レ
ンズl1と、パタ−ンIと同じピッチのパタ−ンを6ピ
ッチ分の長さに形成したマスクmと、平行光を収束させ
るための非球面コリメ−ト・レンズl2と、1個のフォ
トセンサqとが配置されている。ここでは、パタ−ンI
の規則性を利用した読取方法が採用されており、マスク
mとパタ−ンIの重なりを透過する6ピッチ分の光がセ
ンサqに入射するため、パタ−ンIがパタ−ンPよりも
微細であるにもかかわらず、SN比の高いパルス検出が
可能である。In FIG. 6, a reading light source (light emitting diode) is installed in a portion of the detection unit B that is related to reading the pattern I.
(r2), an aspherical collimating lens l1 to obtain parallel light, and a mask m formed with a pattern with the same pitch as pattern I to a length of 6 pitches to converge the parallel light. An aspherical collimating lens l2 and one photosensor q are disposed for the purpose of adjusting the angle. Here, pattern I
A reading method is adopted that utilizes the regularity of Despite being minute, it is possible to detect pulses with a high signal-to-noise ratio.
【0010】このように構成された検出部Bでは、パタ
−ンP上で隣接する8個の最小読取単位がフォトセンサ
q1〜q8により検出されて8ビットの絶対位置情報が
組立てられる一方で、パタ−ンIからはλの相対移動ご
とに1個の三角波パルスが検出される。従って、電源投
入時にパタ−ンPから絶対位置の初期値を蓄えた後は、
該初期値に、センサqが検出したパルスを積算して刻々
の絶対位置を求めている。In the detection unit B configured as described above, eight adjacent minimum reading units on the pattern P are detected by the photosensors q1 to q8, and 8-bit absolute position information is assembled. From pattern I, one triangular wave pulse is detected for each relative movement of λ. Therefore, after storing the initial absolute position value from pattern P when the power is turned on,
The instantaneous absolute position is determined by integrating the pulses detected by the sensor q with the initial value.
【0011】第7図は、仮に、光源(発光ダイオ−ドr
1、r2)の発光強度が等しいとした場合における、セ
ンサqとセンサq3の受光量とを比較したものである。FIG. 7 shows a hypothetical case where a light source (light emitting diode r
The amount of light received by sensor q and sensor q3 is compared when the light emission intensities of 1 and r2) are equal.
【0012】第7図において、インクリメンタル・パタ
−ンIを検出するセンサqの受光量は、パタ−ンIの規
則性を利用した読取方法を採用したことにより、最大ピ
−クでパタ−ンPにおける白部ほぼ3個分の受光量にも
達している。In FIG. 7, the amount of light received by sensor q for detecting incremental pattern I is determined by the maximum peak of the pattern by adopting a reading method that utilizes the regularity of pattern I. The amount of light received is equivalent to approximately three white areas in P.
【0013】従って、インクリメンタル・パタ−ンの規
則性を利用して該パタ−ンを読取るようにした「1トラ
ック型アブソリュ−ト・パタ−ンとインクリメンタル・
パタ−ンの併用型の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダ
」においては、1トラック型アブソリュ−ト・パタ−ン
の検出のSN比が相対的に低くなるから、読み誤りを防
止して検出の信頼性を確保するために、■1トラック型
アブソリュ−ト・パタ−ン読取り用の光源の発光強度を
例えば3倍に大きくする、■1トラック型アブソリュ−
ト・パタ−ンおよび該パタ−ン検出用センサの幅を例え
ば3倍に拡大する、等の方法により該センサの受光量を
確保している。例えば、前述の特願平2−201313
号の「光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダ」においては
、■の方法として、1トラック型アブソリュ−ト・パタ
−ン読取り用の光源に強い発光が得られる半導体レ−ザ
を採用している。[0013] Therefore, the ``1-track type absolute pattern'' and the ``incremental pattern'' are used to read the incremental pattern by making use of its regularity.
In the case of "combined pattern optical absolute encoders," the S/N ratio for detecting a one-track absolute pattern is relatively low, so misreading can be prevented and detected. In order to ensure the reliability of the 1-track type absolute pattern reading,
The amount of light received by the sensor is ensured by, for example, increasing the width of the pattern and the sensor for detecting the pattern by three times. For example, the above-mentioned patent application No. 2-201313
In the ``Optical Absolute Encoder'' of this issue, as method ①, a semiconductor laser that can obtain strong light emission is used as the light source for one-track absolute pattern reading. .
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】1トラック型アブソリ
ュ−ト・パタ−ンとインクリメンタル・パタ−ンの併用
型の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダにおいては、そ
れぞれのパタ−ンに対して光源が別々に配置されるが、
光源の合計の負荷はアブソリュ−ト・エンコ−ダの消費
電力の大きな部分を占め、例えば、光源として比較的に
発熱の少ない発光ダイオ−ドを採用した場合でもアブソ
リュ−ト・エンコ−ダの消費電力の半分以上に達してい
た。[Problems to be Solved by the Invention] In an optical absolute encoder that uses a combination of a one-track absolute pattern and an incremental pattern, a light source is used for each pattern. are placed separately, but
The total load of the light source accounts for a large part of the power consumption of an absolute encoder. The power had reached more than half.
【0015】このようなアブソリュ−ト・エンコ−ダを
三角測量機器等の携帯用装置へ応用する場合、電池の重
量と寿命の観点から、全体の消費電力を低く抑える必要
があり、消費電力の半分を占める光源の負荷の削減が強
く求められていた。When such an absolute encoder is applied to portable devices such as triangulation equipment, it is necessary to keep the overall power consumption low from the viewpoint of battery weight and lifespan. There was a strong need to reduce the load on the light source, which accounts for half of the load.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、光源の負荷を
削減した、1トラック型アブソリュ−ト・パタ−ンとイ
ンクリメンタル・パタ−ンの併用型の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダを提供することを目的としている。[Means for Solving the Problems] The present invention provides an optical absolute encoder that uses a combination of a one-track absolute pattern and an incremental pattern, which reduces the load on the light source. is intended to provide.
【0017】本発明の請求項第1項の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダは、1トラック型アブソリュ−ト・パ
タ−ンとインクリメンタル・パタ−ンとを並列に配置し
た符号板(A) と、符号板(A) に対して相対移動
可能な検出部(B) と、からなる光学式アブソリュ−
ト・エンコ−ダにおいて、両方のパタ−ンに対して共通
に設けたパタ−ン読取り用の光源と、要求信号入力時に
アブソリュ−ト・パタ−ンの読取りに必要な時間だけ光
源の出力を増加させる制御回路と、を備えるものである
。The optical absolute encoder according to claim 1 of the present invention has a code plate (A) in which a one-track type absolute pattern and an incremental pattern are arranged in parallel. and a detection unit (B) that is movable relative to the code plate (A).
In the absolute encoder, a light source for reading the pattern is provided in common for both patterns, and the output of the light source is turned off only for the time required to read the absolute pattern when the request signal is input. and a control circuit for increasing the number.
【0018】本発明の請求項第2項の光学式ァブソリュ
−ト・エンコ−ダは、請求項第1項の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダにおいて、要求信号入力時に前記光源
の出力を増加させた後、インクリメンタル・パタ−ンの
読取りが可能な出力で光源の発光を維持する制御回路を
備えるもので、要求信号入力時にアブソリュ−ト・パタ
−ンを読取る以外は、インクリメンタル・パタ−ンを読
取る。The optical absolute encoder according to claim 2 of the present invention is the optical absolute encoder according to claim 1, which increases the output of the light source when a request signal is input. The device is equipped with a control circuit that maintains the light source emitting light with an output that allows reading of the incremental pattern after reading the incremental pattern. Read.
【0019】[0019]
【作用】本発明の請求項第1項の光学式アブソリュ−ト
・エンコ−ダは、両方のパタ−ンに対して共通に設けた
光源を必要なときだけ最小限の負荷で点灯しようとする
ものである。すなわち、1個の光源の射出光をレンズ光
学系やファイバ光路を用いてそれぞれのパタ−ンに分配
するとともに、制御回路に要求信号が入力された時だけ
、アブソリュ−ト・パタ−ンの読取りに必要な時間だけ
光源の出力を増加させる。[Operation] The optical absolute encoder according to claim 1 of the present invention attempts to light up the light source provided in common for both patterns only when necessary with a minimum load. It is something. In other words, the light emitted from a single light source is distributed into each pattern using a lens optical system or a fiber optical path, and the absolute pattern is read only when a request signal is input to the control circuit. Increase the output of the light source by the amount of time required.
【0020】本発明の請求項第2項の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダは、継続的にインクリメンタル・パタ
−ンを読取る形式の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダ
に適用され、要求信号入力時に光源の出力を増加した後
、制御回路はインクリメンタル・パタ−ンの読取りが可
能な出力で光源の発光を継続させる。ここで、インクリ
メンタル・パタ−ンに対してその規則性を利用した読取
り方法が採用されている場合は、当然、相対的に弱い発
光が継続されることになる。The optical absolute encoder according to claim 2 of the present invention is applied to an optical absolute encoder of a type that continuously reads an incremental pattern, After increasing the output of the light source upon input, the control circuit continues to emit light from the light source with an output that is readable in an incremental pattern. Here, if a reading method that takes advantage of the regularity of the incremental pattern is adopted, relatively weak light emission will naturally continue.
【0021】[0021]
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の第1実施例の光学式アブソリュ−ト
・エンコ−ダの模式図である。本実施例では、第4図(
a) 〜(c) に示される従来例の符号板Aと、検出
部Bの光源部を除く部分と、がそのまま用いられている
。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an optical absolute encoder according to a first embodiment of the present invention. In this example, we use Fig. 4 (
The code plate A of the conventional example shown in a) to (c) and the portion of the detection section B excluding the light source section are used as they are.
【0022】第1図において、符号板Aには、1トラッ
ク型アブソリュ−ト・パタ−ンPとインクリメンタル・
パタ−ンIとが並列に設けられ、符号板Aに対して相対
移動(回転)可能な検出部Bには、両方のパタ−ンP、
Iに対して共通な光源(発光ダイオ−ドR)と、平行光
を得るための非球面コリメ−ト・レンズLと、アブソリ
ュ−ト・パタ−ン検出用の受光素子S1〜S8(紙面に
垂直な方向に配列している)と、インクリメンタル・パ
タ−ン検出用の受光素子Sと、インクリメンタル・パタ
−ン6ピッチ分のマスクMと、集光用の非球面コリメ−
ト・レンズL2と、を含んでいる。また、制御回路Eは
、端子eに信号が入力されたときに、パタ−ンPの読取
りに必要な所定時間だけ発光ダイオ−ドRを強く発光さ
せ、その後はインクリメンタル・パタ−ン検出に必要な
最小限の発光を継続させる。In FIG. 1, a code plate A has a one-track absolute pattern P and an incremental pattern.
The detection section B, which is provided in parallel with the pattern I and can move (rotate) relative to the code plate A, has both patterns P,
A common light source (light emitting diode R) for I, an aspherical collimating lens L for obtaining parallel light, and light receiving elements S1 to S8 for absolute pattern detection (not shown in the paper). ), a light receiving element S for detecting the incremental pattern, a mask M for 6 pitches of the incremental pattern, and an aspherical collimator for condensing light.
and a lens L2. Furthermore, when a signal is input to terminal e, control circuit E causes light emitting diode R to emit light strongly for a predetermined period of time necessary for reading pattern P, and after that, the light emitting diode R emits light strongly for a predetermined period of time necessary for reading pattern P, and after that, the light emitting diode R emits light strongly for a predetermined period of time necessary for reading pattern P. Continue to emit minimal light.
【0023】このように構成された検出部Bでは、パタ
−ンP上で隣接する8個の最小読取単位がフォト受光素
子q1〜q8により検出されて8ビットの絶対位置情報
が組立てられる一方で、パタ−ンIからはλの相対移動
ごとに1個の三角波パルスが検出される。従って、端子
eに信号が入力されたときに発光ダイオ−ドRを強く発
光させてパタ−ンPから絶対位置の初期値を読取って蓄
えた後は、受光素子qが検出したパルスを積算して刻々
の絶対位置を求めている。In the detection unit B configured as described above, eight adjacent minimum reading units on the pattern P are detected by the photo-receiving elements q1 to q8, and 8-bit absolute position information is assembled. , one triangular wave pulse is detected from pattern I for every relative movement of λ. Therefore, when a signal is input to terminal e, the light emitting diode R emits light strongly, and after reading and storing the initial value of the absolute position from the pattern P, the pulses detected by the light receiving element q are integrated. We are looking for the absolute position at every moment.
【0024】第2図は、第1実施例の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダのチャ−ト図である。ここでは、第1
実施例の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの動作が時
系列的に示される。すなわち、電源が投入されるとパワ
−オン・リセット回路11よりリセット信号が出力され
、J−Kフリップ・フロップ18とカウンタ17がクリ
アされる。NC装置のようなコントロ−ラから絶対位置
要求信号12を受けると、J−Kフリップ・フロップ1
8の出力信号がHレベルとなり、制御回路Eの端子eに
入力されて、発光ダイオ−ドLには数秒間相対的に高い
電流が流されて強く発光する。このとき、第1図の受光
素子S1〜S8の出力は、シリアル転送回路6によりシ
リアル信号に変換されて転送され、シフトレジスタ13
に蓄えられて元のパラレルな信号に戻される。この転送
が完了すると、終了信号が出て、J−Kフリップ・フロ
ップ18の出力信号が反転し、制御回路Eは発光ダイオ
−ドLに相対的に低い電流を継続的に流すようになり、
発光ダイオ−ドLはパタ−ンIの読取りに必要十分な程
度の照度を維持する。FIG. 2 is a chart of the optical absolute encoder of the first embodiment. Here, the first
The operation of the optical absolute encoder of the embodiment is shown in chronological order. That is, when the power is turned on, a reset signal is output from the power-on reset circuit 11, and the JK flip-flop 18 and counter 17 are cleared. When receiving the absolute position request signal 12 from a controller such as an NC device, the J-K flip-flop 1
The output signal of 8 becomes H level and is input to the terminal e of the control circuit E, and a relatively high current is passed through the light emitting diode L for several seconds, causing it to emit strong light. At this time, the outputs of the light receiving elements S1 to S8 in FIG. 1 are converted into serial signals by the serial transfer circuit 6 and transferred to the shift register 13.
is stored and returned to the original parallel signal. When this transfer is completed, a termination signal is output, the output signal of the JK flip-flop 18 is inverted, and the control circuit E continues to flow a relatively low current to the light emitting diode L.
The light emitting diode L maintains sufficient illuminance to read the pattern I.
【0025】また、シリアル転送回路6に受光素子S1
〜S8の出力が読み込みまれ、転送され、シフトレジス
タ13に蓄えられた以降、本実施例の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダは、インクリメンタル・エンコ−ダ動
作を開始する。すなわち、シフトレジスタ13のデ−タ
は、ROM14にて位置パタ−ンに変換された後に、ア
ップダウン・カウンタ15にロ−ドされる。その後、相
対移動が発生するとインクリメンタル・パルスが発生し
、カウンタ15に先にロ−ドされたデ−タは、相対移動
方向に応じて、1パルスごとに1つ加算、または減算さ
れる。Furthermore, the serial transfer circuit 6 includes a light receiving element S1.
After the output of S8 is read, transferred, and stored in the shift register 13, the optical absolute encoder of this embodiment starts an incremental encoder operation. That is, the data in the shift register 13 is converted into a position pattern in the ROM 14 and then loaded into the up/down counter 15. Thereafter, when a relative movement occurs, an incremental pulse is generated, and the data previously loaded into the counter 15 is added or subtracted by one for each pulse depending on the direction of the relative movement.
【0026】一方、出力端子24からは、発振器20で
発生してカウンタ17で計数されるパルスのカウント数
と、カウンタ15にロ−ドされたデ−タとが一致して、
比較回路16から一致信号が出力されるまで、発振器2
0からのパルスがそのまま出力され続ける。すなわち、
比較回路16が一致信号を出力した瞬間、出力端子24
から出力されたパルス数が、その時点における符号板に
対する検出部の絶対位置に一致したことになり、トライ
ステ−ト・バッフア22、23が切替わって、今度はパ
タ−ンIから受光素子Sが読取ったパルスが出力端子2
4に接続されることとなる。On the other hand, from the output terminal 24, the number of pulses generated by the oscillator 20 and counted by the counter 17 matches the data loaded into the counter 15.
The oscillator 2
Pulses from 0 continue to be output as they are. That is,
At the moment when the comparison circuit 16 outputs the coincidence signal, the output terminal 24
The number of pulses output from the pattern I matches the absolute position of the detection unit with respect to the code plate at that time, and the tri-state buffers 22 and 23 are switched, and the light receiving element S is now shifted from the pattern I. The read pulse is output terminal 2
It will be connected to 4.
【0027】従って、出力端子24に接続される受け手
側装置では、アップダウン・カウンタを用いて、発振器
20からのパルスをカウントして初期値をセットした後
は、通常のインクリメンタル・エンコ−ダ動作を行えば
よい。すなわち、符号板Aと検出部Bの相対移動の方向
に応じてアップまたはダウンを定めて、パルス・カウン
トを遂行することにより刻々の絶対位置を求める。Therefore, the receiving device connected to the output terminal 24 uses an up/down counter to count the pulses from the oscillator 20 to set an initial value, and then performs normal incremental encoder operation. All you have to do is That is, up or down is determined depending on the direction of relative movement between the code plate A and the detection unit B, and the momentary absolute position is determined by performing pulse counting.
【0028】なお、なんらかの事情で絶対位置が必要に
なった場合には、その都度、REQ端子12にLレベル
信号を入力すれば、以上の動作を繰返す。If the absolute position becomes necessary for some reason, the above operation is repeated by inputting an L level signal to the REQ terminal 12 each time.
【0029】第3図は、本発明の第2実施例の光学式ア
ブソリュ−ト・エンコ−ダの部分的な構造を示す平面図
である。これは、検出部のさらに実際的な構造とその動
作を説明するためのものである。FIG. 3 is a plan view showing a partial structure of an optical absolute encoder according to a second embodiment of the present invention. This is for explaining the more practical structure of the detection section and its operation.
【0030】第3図において、符号板A2には、1トラ
ック型アブソリュ−ト・パタ−ンP2とインクリメンタ
ル・パタ−ンI2とが並列に設けられ、符号板A2に対
して相対移動可能な検出部B2には、両方のパタ−ンP
2、I2に対して共通(紙面に垂直な方向)に設けた光
源(図示しない)と、光源の出射光を受光素子に分配す
る非球面コリメ−ト・レンズL3と、アブソリュ−ト・
パタ−ン検出用の受光素子Q1〜Q8と、インクリメン
タル・パタ−ン検出用の4個の受光素子に対してそれぞ
れ設けたマスクW1〜W4と、を含んでいる。In FIG. 3, the code plate A2 is provided with a one-track absolute pattern P2 and an incremental pattern I2 in parallel, and a detection sensor movable relative to the code plate A2. In part B2, both patterns P
2. A light source (not shown) provided in common to I2 (in a direction perpendicular to the plane of the paper), an aspherical collimating lens L3 that distributes the emitted light from the light source to the light receiving element, and an absolute collimating lens L3.
It includes light receiving elements Q1 to Q8 for pattern detection and masks W1 to W4 respectively provided for the four light receiving elements for incremental pattern detection.
【0031】ここで、マスクW1とマスクW2、またマ
スクW3とマスクW4は、1/2ピッチずれた反転パタ
−ンのものであり、マスクW1とマスクW3、また、マ
スクW2とマスクW4は、1/4ピッチずれたいわゆる
A相、B相検出用のものである。Here, the masks W1 and W2, and the masks W3 and W4 have inverted patterns shifted by 1/2 pitch, and the masks W1 and W3, and the masks W2 and W4, are This is for detecting so-called A phase and B phase shifted by 1/4 pitch.
【0032】このように構成された検出部Bでは、第1
実施例と同様な動作、すなわち「パタ−ンP2から絶対
位置の初期値を読取って蓄えた後は、インクリメンタル
・パタ−ンI2から検出したパルスを積算して刻々の絶
対位置を求める」ことに加えて、■マスクW1、W2ま
たはマスクW3、W4に相当する受光素子の出力につい
てそれぞれ「一方を反転してそれぞれ加える」操作を行
って、突発ノイズを相殺したインクリメンタル・パタ−
ンの検出を行う、■このようにして得られた2つのパル
スのA相B相比較を行って符号板A2と検出部B2の相
対移動の方向を弁別し、絶対位置の初期値に対してイン
クリメンタル・パタ−ンI2から検出したパルスを加算
するか減算するかを定める、動作を行う。In the detection section B configured in this way, the first
The operation is similar to that of the embodiment, that is, after reading and storing the initial value of the absolute position from the pattern P2, the pulses detected from the incremental pattern I2 are integrated to obtain the absolute position at each moment. In addition, ■ an operation of "inverting one side and adding each" to the outputs of the light receiving elements corresponding to masks W1 and W2 or masks W3 and W4 is performed to create an incremental pattern that cancels sudden noise.
■ Compare the A and B phases of the two pulses obtained in this way to distinguish the direction of relative movement between the code plate A2 and the detection part B2, and An operation is performed to determine whether to add or subtract the pulses detected from the incremental pattern I2.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の請求項第1項の光学式アブソリ
ュ−ト・エンコ−ダは、両方のパタ−ンに対して共通に
光源を設けているので、部品点数が減り、電気配線を含
む全体の構造が簡略化される。また、それぞれのパタ−
ンにおいて必要なときだけ最小限の負荷で光源を作動さ
せるから、光源の消費電力が少なくて済み、光源の寿命
も伸びる。Effects of the Invention: The optical absolute encoder according to claim 1 of the present invention provides a common light source for both patterns, so the number of parts is reduced and electrical wiring is reduced. The overall structure is simplified. Also, each pattern
Since the light source is operated with minimal load only when needed during the operation, the power consumption of the light source is reduced and the life of the light source is extended.
【0034】本発明の請求項第2項の光学式アブソリュ
−ト・エンコ−ダは、インクリメンタル・パタ−ンを読
取って積算する形式の光学式アブソリュ−ト・エンコ−
ダの利点を損なうことなく、光源の消費電力を抑制でき
る。The optical absolute encoder according to claim 2 of the present invention is an optical absolute encoder of a type that reads and integrates an incremental pattern.
The power consumption of the light source can be suppressed without sacrificing the advantages of light source.
【図1】本発明の第1実施例の光学式アブソリュ−ト・
エンコ−ダの模式図である。FIG. 1: Optical absolute according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an encoder.
【図2】本発明の第1実施例の光学式アブソリュ−ト・
エンコ−ダのチャ−ト図である。FIG. 2: Optical absolute according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a chart diagram of an encoder.
【図3】本発明の第2実施例の光学式アブソリュ−ト・
エンコ−ダの部分的な構造を示す平面図である。FIG. 3: Optical absolute according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a partial structure of an encoder.
【図4】従来例の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの
符号板の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a code plate of a conventional optical absolute encoder.
【図5】従来例の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの
アブソリュ−ト・パタ−ンの検出を行う部分の断面図で
ある。FIG. 5 is a sectional view of a portion of a conventional optical absolute encoder that detects an absolute pattern.
【図6】従来例の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの
インクリメンタル・パタ−ンの検出を行う部分の断面図
である。FIG. 6 is a sectional view of a portion of a conventional optical absolute encoder that detects an incremental pattern.
【図7】従来例の光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダの
検出信号の線図である。FIG. 7 is a diagram of detection signals of a conventional optical absolute encoder.
A 符号板 B 検出部 R 発光ダイオ−ド E 制御回路 M マスク P アブソリュ−ト・パタ−ン I インクリメンタル・パタ−ン L レンズ L2 レンズ S 受光素子 S1 受光素子 S2 受光素子 S3 受光素子 S4 受光素子 S5 受光素子 S6 受光素子 S7 受光素子 S8 受光素子 12 入力端子 24 出力端子 A Code board B Detection section R Light emitting diode E Control circuit M Mask P Absolute pattern I Incremental pattern L lens L2 lens S Photo receiving element S1 Photo receiving element S2 Photo receiving element S3 Light receiving element S4 Photo receiving element S5 Photo receiving element S6 Photo receiving element S7 Photo receiving element S8 Photo receiving element 12 Input terminal 24 Output terminal
Claims (2)
ンとインクリメンタル・パタ−ンとを並列に配置した符
号板(A) と、該符号板(A) に対して相対移動可
能な検出部(B) と、からなる光学式アブソリュ−ト
・エンコ−ダにおいて、前記両方のパタ−ンに対して共
通に設けたパタ−ン読取り用の光源と、要求信号入力時
に前記アブソリュ−ト・パタ−ンの読取りに必要な時間
だけ該光源の出力を増加させる制御回路と、を備えるこ
とを特徴とする光学式アブソリュ−ト・エンコ−ダ。[Claim 1] One-track absolute putter
An optical absolute encoder consisting of a code plate (A) in which a pattern and an incremental pattern are arranged in parallel, and a detection part (B) that is movable relative to the code plate (A). A pattern reading light source is provided in common for both patterns, and the output of the light source is increased by the time required to read the absolute pattern when a request signal is input. 1. An optical absolute encoder comprising: a control circuit for controlling the encoder;
・エンコ−ダにおいて、要求信号入力時に前記光源の出
力を増加させた後、前記インクリメンタル・パタ−ンの
読取りが可能な出力で前記光源の発光を維持する制御回
路を備え、要求信号入力時に前記アブソリュ−ト・パタ
−ンを読取る以外は、前記インクリメンタル・パタ−ン
を読取ることを特徴とする光学式アブソリュ−ト・エン
コ−ダ。2. The optical absolute encoder according to claim 1, wherein after increasing the output of the light source when a request signal is input, the optical absolute encoder increases the output of the light source so that the incremental pattern can be read. An optical absolute encoder comprising a control circuit for maintaining light emission from a light source, and reading the incremental pattern except for reading the absolute pattern when a request signal is input. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2406194A JPH04213021A (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Optical absolute encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2406194A JPH04213021A (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Optical absolute encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04213021A true JPH04213021A (en) | 1992-08-04 |
Family
ID=18515807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2406194A Pending JPH04213021A (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Optical absolute encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04213021A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4410955A1 (en) * | 1993-03-30 | 1994-10-20 | Mitsubishi Electric Corp | Absolute value encoder and output signal correction method for an absolute value encoder |
JP2014013262A (en) * | 2003-10-01 | 2014-01-23 | Olympus Corp | Encoder |
JP2017187490A (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングDr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Device and method for measuring angle |
-
1990
- 1990-12-07 JP JP2406194A patent/JPH04213021A/en active Pending
Cited By (4)
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US5406077A (en) * | 1993-03-30 | 1995-04-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Absolute value encoder and an output correction method of absolute value encoder having a signal processing/control circuit |
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JP2017187490A (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングDr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Device and method for measuring angle |
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