JPH044532B2 - - Google Patents

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JPH044532B2
JPH044532B2 JP5199981A JP5199981A JPH044532B2 JP H044532 B2 JPH044532 B2 JP H044532B2 JP 5199981 A JP5199981 A JP 5199981A JP 5199981 A JP5199981 A JP 5199981A JP H044532 B2 JPH044532 B2 JP H044532B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は絶対番地型光電式位置検出装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an absolute address type photoelectric position detection device.

工作機械などにおいて位置を光学的に読取る装
置としてロータリエンコーダが従来より知られて
いる。これは軸の機械的回転位置のアナログ量を
符号板を用いその明減変化を光電方式により検出
し、デジタル符号化するもので、その形式にはイ
ンクリメンタルエンコーダとアブソリユートエン
コーダとがある。この発明な絶対番地で位置検出
を行なうアブソリユートエンコーダに関するもの
である。
2. Description of the Related Art Rotary encoders are conventionally known as devices for optically reading positions in machine tools and the like. This uses a code plate to detect the brightness change of the analog value of the mechanical rotational position of the shaft using a photoelectric method, and digitally encodes it.There are two types of encoders: incremental encoder and absolute encoder. The present invention relates to an absolute encoder that performs position detection using absolute addresses.

アブソリユートエンコーダはその内部が第1図
のように構成されている。回転符号板1には各角
度位置で当該角度位置に対応した符号がグレイ符
号、BCD符号などで明暗パターンとして刻み込
まれている。回転符号板1にはそれを挟んで発光
ダイオード2とフオトダイオード3が対向して配
されている。入力軸5の回転にともなつて回転符
号板1が回転するとそのパターンにしたがつて固
定スリツト板4を通過した発光ダイオードの光の
うちあるものは透過、あるものは遮ぎられる。透
過した光はフオトダイオード3で受光され、その
受光位置を検出することによつて軸の回転位置が
絶対番地で求められ、これによつて検出対象物の
位置が検出される。
The inside of the absolute encoder is constructed as shown in FIG. At each angular position, a code corresponding to the angular position is engraved on the rotational code plate 1 as a light and dark pattern using gray code, BCD code, or the like. A light emitting diode 2 and a photodiode 3 are disposed facing each other on the rotary code plate 1 with the plate sandwiched therebetween. When the rotary code plate 1 rotates as the input shaft 5 rotates, some of the light emitted from the light emitting diodes passing through the fixed slit plate 4 is transmitted and some is blocked according to the pattern. The transmitted light is received by the photodiode 3, and by detecting the light receiving position, the rotational position of the shaft is determined as an absolute address, and thereby the position of the object to be detected is detected.

かかる装置においては回転符号板1上に明暗パ
ターンとして刻み込まれた各位置データは径方向
の複数ビツトで構成されている。このため、位置
データが一度に複数のビツトにわたつて変化する
ような場合においてはパターンを刻み込む誤差や
入力軸5と回転符号板1上に刻まれたパターン心
との取付偏心等によりそれらが多少ずれて変化
し、その光学的検出過程において誤データが検出
されることがある。したがつて回転符号板に刻む
符号は光電式読み取りの際にあいまいな符号の発
生しない、すなわち、隣接番地の符号変化の際に
は1ビツトの変化しか生じないGray(単一距離二
進)符号を利用して絶対番地式回転符号板を製作
し、内蔵したアブソリユートエンコーダから検出
された位置データをROM、P−ROMなどのメ
モリ回路を用いて必要とする最終出力のコードに
コード変換(デコードまたは適宜の関数に変化)
し、デジタル符号として出力する場合においては
各ビツト間の変化ばらつきによる誤読防止のため
読出すタイミングの同期を取る必要がある。
In such a device, each position data inscribed as a bright and dark pattern on the rotary code plate 1 is composed of a plurality of bits in the radial direction. For this reason, when position data changes over multiple bits at once, it may vary slightly due to errors in pattern engraving or mounting eccentricity between the input shaft 5 and the center of the pattern engraved on the rotation code plate 1. This may result in erroneous data being detected during the optical detection process. Therefore, the code engraved on the rotary code plate is a Gray (single distance binary) code that does not generate ambiguous codes during photoelectric reading; in other words, only a 1-bit change occurs when the code of an adjacent address changes. An absolute address type rotational code plate is manufactured using a built-in absolute encoder, and the position data detected by the built-in absolute encoder is code converted into the required final output code using a memory circuit such as ROM or P-ROM. decode or change to appropriate function)
However, when outputting as a digital code, it is necessary to synchronize the readout timing to prevent misreading due to variations in variation between each bit.

この発明はアブソリユートエンコーダ(ロータ
リ式およびリニア式のいずれも含む)から得られ
る位置データをメモリ回路を用いてコード変換し
所望の形式でデータを得る絶対番地型光電式位置
検出装置において、各ビツトの検出信号を利用し
てデータを読出すタイミングの同期を取ることに
より誤検出を防止するようにしたものである。
This invention uses a memory circuit to convert position data obtained from an absolute encoder (including both rotary type and linear type) into a code in an absolute address type photoelectric position detection device to obtain data in a desired format. Erroneous detection is prevented by synchronizing the timing of reading data using a bit detection signal.

以下この発明を添付図面の実施例を参照して詳
しく説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to embodiments of the accompanying drawings.

第2図aはアブソリユートエンコーダの回転符
号板に刻まれた明暗パターンを直線的に示したも
のである。斜線を施した部分が遮光部分であり、
それ以外の部分が透光部分である。ここではグレ
イ符号を用いた場合について示してある。
FIG. 2a is a linear representation of the bright and dark pattern engraved on the rotary code plate of the absolute encoder. The shaded area is the light blocking area,
The other parts are transparent parts. Here, the case where Gray codes are used is shown.

この場合においては同期信号は第2図bに示す
ように各ビツトにおけるパルス信号(明暗パター
ンの検出信号をいう。)のエツジ(立上りおよび
立下り)を抽出し、それらの論理和を取ることに
より得ることができる。すなわち、同期信号の信
号幅をメモリ回路による変換時間より長く取り、
この同期信号の立下りのエツジで読取りの信号の
同期を外部に与える。これにより、いずれかのビ
ツトで立上りまたは立下りが検出された時に、次
にいずれかのビツトで立上りまたは立下りが検出
されるまでの間の所定期間遅れたタイミングが前
記メモリ回路から得られるデータの読み出しタイ
ミングとして指示されてメモリ回路の各ビツト間
の変化のばらつきによる誤読が防止される。
In this case, the synchronization signal is generated by extracting the edges (rising and falling) of the pulse signal (referring to the detection signal of the bright and dark pattern) at each bit and taking the logical sum of the edges, as shown in Figure 2b. Obtainable. In other words, the signal width of the synchronization signal is set longer than the conversion time by the memory circuit,
Synchronization of the read signal is applied to the outside at the falling edge of this synchronization signal. As a result, when a rising edge or falling edge is detected in any bit, the timing delayed by a predetermined period until the next rising edge or falling edge is detected in any bit is obtained from the data obtained from the memory circuit. This prevents erroneous reading due to variations in changes between bits of the memory circuit.

第3図は第2図の方法を実現する回路の一例で
ある。第3図において11は回転符号板(板状の
部材)、12は発光ダイオード、13はフオトダ
イオード(12,13でフオトカプラを構成す
る)、14は固定スリツト板、15は入力軸であ
る。発光ダイオード12から発せられた光は回転
符号板11における透光部分11aおよび固定ス
リツト板14を介してフオトダイオード13に受
光される。それぞれのビツトに対応したフオトダ
イオード13の出力は比較増幅器20において方
形波信号に波形成形される。この比較増幅器20
までの部分が検出手段に相当する。比較増幅器2
0から出力される各ビツトのパルス信号はメモリ
回路に相当するROM(リードオンリーメモリ)
21に入力される。ROM21はコード変換を行
なうもので、比較増幅器20の出力データをアド
レス信号としてそれに対応したデータを読出す。
ROM21におけるコード変換はグレイ符号で入
力されるデータをバイナリ符号(純2進符号)や
BCD(2進化10進符号)にデコードするもの、あ
るいは適宜の関数すなわち入力軸15の回転角に
対応した関数値(sin、cos、tan、sin-1、cos-1
tan-1、log、ex等)をバイナリ符号やBCD符号に
変換するものなどを適宜選択することができる。
ROM21の出力データはバツフアドライバー2
2を介して電気的デイジタル符号出力として取り
出される。
FIG. 3 is an example of a circuit that implements the method of FIG. 2. In FIG. 3, 11 is a rotation code plate (a plate-shaped member), 12 is a light emitting diode, 13 is a photodiode (12 and 13 constitute a photocoupler), 14 is a fixed slit plate, and 15 is an input shaft. The light emitted from the light emitting diode 12 is received by the photodiode 13 via the transparent portion 11a of the rotary code plate 11 and the fixed slit plate 14. The output of the photodiode 13 corresponding to each bit is shaped into a square wave signal by a comparator amplifier 20. This comparison amplifier 20
The portion up to this point corresponds to the detection means. Comparison amplifier 2
The pulse signal of each bit output from 0 is a ROM (read only memory) corresponding to a memory circuit.
21. The ROM 21 performs code conversion, and reads out data corresponding to the output data of the comparator amplifier 20 as an address signal.
Code conversion in ROM21 converts data input in Gray code to binary code (pure binary code).
What is decoded into BCD (binary coded decimal code) or an appropriate function, that is, a function value corresponding to the rotation angle of the input shaft 15 (sin, cos, tan, sin -1 , cos -1 ,
tan -1 , log, e x, etc.) into binary code or BCD code, etc. can be selected as appropriate.
The output data of ROM21 is buffer driver 2
2 as an electrical digital code output.

同期信号発生回路23(同期信号発生手段)に
おいてエツジトリガモノマルチバイブレータ24
は比較増幅器20の各ビツトにおけるパルス信号
のエツヂ(立上りおよび立下り)を抽出するもの
である。各ビツトで抽出されたエツジはオア回路
25で論理和がとられ、この信号が出力データを
読取るための同期信号として用いられる。すなわ
ち、前述のようにこの同期信号の立下りエツジで
読取り信号の同期を外部に与える。これにより、
ビツト変化を外れたタイミングでROM21の出
力が読み出されるので誤検出が防止される。尚、
この同期信号の時間幅はROM21の符号変換時
間より長く、かつ第2図bのように次のパルス信
号のエツジが生じるまでの期間より短くなるよう
にする。その時間幅はエツジトリガモノマルチバ
イブレータ24におけるワンシヨツトパルスのパ
ルス幅で調整できる。
In the synchronization signal generation circuit 23 (synchronization signal generation means), an edge trigger mono multivibrator 24
is for extracting the edges (rising and falling edges) of the pulse signal at each bit of the comparator amplifier 20. The edges extracted for each bit are logically summed by an OR circuit 25, and this signal is used as a synchronizing signal for reading output data. That is, as described above, synchronization of the read signal is provided externally at the falling edge of this synchronization signal. This results in
Since the output of the ROM 21 is read out at a timing outside of the bit change, erroneous detection is prevented. still,
The time width of this synchronizing signal is set to be longer than the code conversion time of the ROM 21 and shorter than the period until the edge of the next pulse signal occurs as shown in FIG. 2b. The time width can be adjusted by the pulse width of the one shot pulse in the edge trigger monomultivibrator 24.

尚、第3図では前述したように、同期信号を出
力して最終出力符号の誤読を防止する機能を持た
せたが、同期信号をROM21の(アウトプツ
ト イネーブル)に入力して、ROMの出力を符
号変換時間だけ、全ビツト出力を“1”(又は
“0”)状態にすることや(同期信号の立下りエツ
ジで同期でとられることになる)、エンコーダ内
にあるバツフアドライバ回路22にラツチ回路を
設けて、エンコーダ内部で同期を取つた符号を作
り、出力することも可能で、この場合には第3図
で示す符号読取り同期信号はエンコーダ外部へは
出力しない。上述の信号処理例を第4図に示す。
またバツフアドライバ22にラツチ付(Dタイプ
フリツプフロツプ−クロツク同期付)の素子を用
いれは第3図のバツフアドライバ22の出力は完
全に同期の取れたアブソリユート符号が得られ
る。この場合もエンコーダ外部への符号読取り同
期信号は不要となる。
As mentioned above, in Fig. 3, a function is provided to output a synchronization signal to prevent misreading of the final output code. It is possible to set all bit outputs to "1" (or "0") state for the code conversion time (synchronized with the falling edge of the synchronization signal), or to set the buffer driver circuit 22 in the encoder to It is also possible to provide a latch circuit to generate and output a synchronized code within the encoder, and in this case, the code reading synchronization signal shown in FIG. 3 is not output to the outside of the encoder. An example of the signal processing described above is shown in FIG.
Furthermore, if an element with a latch (D-type flip-flop with clock synchronization) is used for the buffer driver 22, the output of the buffer driver 22 shown in FIG. 3 can have a completely synchronized absolute code. In this case as well, a code reading synchronization signal to the outside of the encoder is not required.

尚、上記実施例ではこの発明をロータリエンコ
ーダに適用した場合について示したがリニアスケ
ール(明暗パターンを検出対象物の移動方向に配
し、それを挟んでフオトカプラを対向させ、それ
らの位置関係が検出対象物の移動にともなつて直
線的に変化するようにして位置検出を行なう装
置)にも適用することができる。
Although the above embodiment shows the case where the present invention is applied to a rotary encoder, a linear scale (a light and dark pattern is arranged in the moving direction of the object to be detected, photocouplers are placed opposite to each other with the pattern in between, and their positional relationship is detected) The present invention can also be applied to a device that detects the position of an object by changing it linearly as the object moves.

以上説明したようにこの発明によればアブソリ
ユートエンコーダにおいて各ビツトの信号を読取
る際に同期を取るようにしたので誤データが検出
されるおそれがなくなるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, since the absolute encoder synchronizes when reading each bit signal, there is no possibility that erroneous data will be detected.

また、板状の部材に同期信号を発生させるため
の専用の同期ビツトを設ける必要がないので、板
状の部材は従来と同じでよく、装置が大型化する
こともない。
Furthermore, since there is no need to provide a dedicated synchronization bit for generating a synchronization signal on a plate-shaped member, the plate-shaped member can be the same as the conventional one, and the device does not become larger.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はアブソリユートロータリエンコーダの
内部構造の概略を示す斜視図、第2図は第3図の
実施例における同期の取り方を説明する図、第3
図はこの発明の一実施例を示すブロツク図、第4
図は第3図における同期信号の用い方の変更例を
示すブロツク図である。 1,11……回転符号板(板状の部材)、11
a……透光部分、2と3,12と13……フオト
カプラ(2,12……発光ダイオード、3,13
……フオトダイオード)、4,14……固定スリ
ツト板、5,15……入力軸、20……比較増幅
器、21……ROM(メモリ回路)、22……バツ
フアドライバ、23……同期信号発生回路(同期
信号発生手段)。
Fig. 1 is a perspective view schematically showing the internal structure of an absolute rotary encoder, Fig. 2 is a diagram explaining how to achieve synchronization in the embodiment shown in Fig. 3, and Fig.
The figure is a block diagram showing one embodiment of this invention.
This figure is a block diagram showing an example of a modification of the usage of the synchronization signal in FIG. 3. 1, 11... Rotation code plate (plate-shaped member), 11
a... Transparent part, 2 and 3, 12 and 13... Photocoupler (2, 12... Light emitting diode, 3, 13
... photodiode), 4, 14 ... fixed slit plate, 5, 15 ... input shaft, 20 ... comparison amplifier, 21 ... ROM (memory circuit), 22 ... buffer driver, 23 ... synchronization signal Generation circuit (synchronization signal generation means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 各番地情報を表わす符号の各ビツトの情報を
光線を透過する部分と遮断する部分との組合せと
して板状の部材に刻み込み、当該板状の部材を挟
んで前記符号の各ビツトに対応した位置にフオト
カプラをそれぞれ配置し、これらフオトカプラで
前記符号の各ビツト情報を検出してこれら各ビツ
トの検出信号の組合せで構成される符号を当該板
状の部材と前記フオトカプラとの相対的な位置関
係を表わす絶対番地の情報として出力する検出手
段と、 前記検出手段から出力される前記符号を適宜の
形式の符号にコード変換するメモリ回路と、 前記検出手段から出力される各ビツトの検出信
号の立上りおよび立下りを検出して、いずれかの
ビツトで立上りまたは立下りが検出された時に、
次にいずれかのビツトで立上りまたは立下りが検
出されるまでの間であつて前記メモリ回路による
コード変換時間よりも遅れたタイミングを前記メ
モリ回路から得られるデータの読み出しタイミン
グとして指示するための同期信号を発生する同期
信号発生手段とを具えた絶対番地型光電式位置検
出装置。
[Scope of Claims] 1. The information of each bit of a code representing each address information is carved into a plate-like member as a combination of a part that transmits and a part that blocks light, and the code is inserted with the plate-like member in between. A photocoupler is placed at a position corresponding to each bit of the code, these photocouplers detect each bit information of the code, and a code composed of a combination of detection signals of these bits is generated between the plate-shaped member and the photocoupler. a detection means for outputting absolute address information representing the relative positional relationship of the detection means; a memory circuit for converting the code outputted from the detection means into a code of an appropriate format; and each outputted from the detection means. The rising and falling edges of the bit detection signal are detected, and when a rising edge or falling edge is detected in any bit,
Next, synchronization for instructing a timing that is delayed from the code conversion time by the memory circuit as the read timing of the data obtained from the memory circuit until a rising or falling edge is detected in any bit. An absolute address type photoelectric position detection device comprising synchronization signal generation means for generating a signal.
JP5199981A 1981-04-07 1981-04-07 Absolute address type photoelectric position Granted JPS57166693A (en)

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JPS57166693A JPS57166693A (en) 1982-10-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0829516B2 (en) * 1985-11-27 1996-03-27 梅谷 陽二 Contact sensor signal processing circuit
JPH041521A (en) * 1990-04-18 1992-01-07 Nikon Corp One-track type absolute encoder

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