JPS6173036A - センサ・アレイ - Google Patents

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】 本発明はセンサ・アレイに関し、さらに詳細には、例え
ばプログラム可能なマニプレータに使用するためのセン
サ・アレイに関する。

本発明によれば、それぞれ電極および誘電体部（オを有
する？ｊＩ　Ｇのセッサ要素と、共通の弾性支持体を具
備しており、前記電極および誘電体部材は１１：１記セ
ンサ要素に圧力が印加されると休止位置から相対的に移
・助することができ、その相対移動により、前記電極間
における前記誘電体部材の突入量がＥ認印カロ圧力の大
きさに比例して増大するようになさｈ、かつ前記共通の
弾性支持体は前記センサ要素ζこ１１！結さね、ていて
、ｎ；Ｉ記圧力がセンサ要素から除去された場合に各セ
ンサ要素の１！極または誘電体部（オを前記１ト止位置
に復帰させるようになされていることを特徴とするセン
サ・アレイが提供される。

ｆｌｉｌ記弾性支持体は複数の開孔を有する弾性材料の
シートよりなり、各センサ要素が弾性支持体の各開花を
ｒ１通しておりかつ各開花の周辺に沿って支持体に固着
されることが好ましい、あるいは、上記弾性支持体は弾
性材料の連続ソートよりなり、このソートは、アレイの
内方に向った表面において、そのアレイを形成している
センサ要素のそれぞれに固着される。

従って、弾性支持体（開孔を有しているか否かに関係な
く）は、アレイを形成しているセンサ要素の可動部材（
ＴＬ極かあるいは誘電体部材）に対する支持と追従を与
える。また、この弾性シートは、アレイに対するシール
として作用し、それによってそのアレイの内部を保護す
るようにも容易になされうる。さらに、上記弾性ソート
は容易にかつ経済的に作成することができ、そのような
弾性ソートを具備したセンサ・アレイは構造が簡単で組
立てが容易である。

一ヒ記弾性支持体はアレイにおける隣接センサ要）８間
においてそのアレイの内方に突出したｌまたはそれり、
Ｉ＋−の突起を（ＴするＴｎ部ソートを具備しうる。例
えば、その１６部シートは２つの相互に直交関係にあり
かつ交差したグループの壁ををし、それらの璧はアレイ
の内方に延長して各センサ要素に刻し別々の隔室を形成
、かつ各グループの壁は互いに’Ｖｔ？て、ちるものと
なしうる、これらの手段シよ弾性支持体・）形成する場
合により腹雑な５！造技術を要するご七になりうるが、
それによりアレイのｔｆｌｉγて１稈はさらにｒｒｒＩ
＋１．化されうる。

本発明において使用するためのセンサ要素の好ましい形
Ｃすにおいては、各センサ要素がそれらに共通の絶３豪
π′、＋１でに固定された２つの電極と、共通の弾性支
持体に連結されておりかつそのセンサｆ本に印加された
圧力に比例して電極間における突入７をＪｊＱ大するよ
うに移動しうる誘電体部材を打する。この形ｒ序の池の
ＩＴ　Ｆｌｌな特徴は、アレイの４７、Ｓ造とその′Ｉ
１１立てをさらに面Ｉｐ化するために、（例えば成形に
よって）弾性支持体と少なくとも１つの誘電体部＋１か
が−の部品として一体に形成されうるという点である。

本発明のアレイにおけるセンサ要素は、それらのセンサ
要素からの信号出力を処理するのに必要な電子回銘を有
する裁板（例えばプリント配線基板）上に配置されうる
。

本発明によるアレイは、センナ要素の電極間における各
誘電体部材の突入量の変化に伴なうそのセンサ要素の電
気的特性の変化を決定するための任意適当な手段を具備
しうる６本発明によるアレイは各センサ要素からの出力
を処理して容易に使用しうる形式に合成するための任意
適当な手段を　　４も有しうる。

本発明によれば、アレイを環境による汚染から防護でき
る、アレイを形成する要素の作成が容易である、アレイ
の組立てが容易である、可動導電体が存在しない、小型
化が容易である、比較的簡単な電子ハードウェアにより
マトリクス走査をなしうる等の利のうち１つ以上を有す
るセンサ・アレイを得ることができる。

以下Ｐ１面を；ＪＩＩＱ　シて本発明の実施例につき説
明しよう。

部分ｔ・第１図に示されたセンサ　アレイ１は、プリメ
ト回ｇ３７．”、　ｔａの１つの面に装着されたセンサ
要素２　く図面には１つだけしか示されていない）の正
規のマトリクスでｔｒ、を成されている。各センサ要素
２１よ２個の電極４．５と誘電体部材６を甘して十９す
、前記マドｌラス内におけるセンサ要素２の境１．′鳳
し、・’；　ｔ＋らのセンリ安、）２２に対する横断面
が正方形の個別の隅壁を形成する２つのグループの相互
に直交して交差した璧７によって画定されている。心棒
４および５は、それら間に誘電体部（オ６の下方スカー
ト９を収容する寸法の環状間隔８がｒト在づイ・ような
Ｇ様でプリント回路基板３に固定さねている。弾性シー
ト１０は多数の開孔１１を甘しており、これらの開孔は
それぞれセンサ要素マトリクスにおける誘電体部材６の
うちの１つの狭くされたウェスト１２を固定して収容し
、開孔１１とウェスト１２との間の相互係合は、工場等
で通常受ける圧力で湿気や小さい粒子が侵入するのを防
１にずろための効果的なノールが境界面に存在するのに
−Ｆ分なだけ弾（なされる、壁７で形成されたグリッド
はアレイ内にシート１０を支える作用をする。

シート１０は各センサ要素２に力が加えられていない場
合に誘電体部材６を支持する。センサ要素２に力Ｆが加
えられた場合には、誘電体部材６はシー）１０の弾性に
よる偏倚力に抗して下方に押しやられ、その結果化しる
変位によってスカート９が電極間隙８内にさらに突入さ
れる。この作用は、電極間隙８の客用を増大させ、それ
によりＴＬ電極および５の電気的特性に容易に検出でき
る変化を生ずる。力Ｆが除去されるや否や、シートｌＯ
が誘電体部材６に復帰力を加え、それによって、その誘
電体部材６は元の位置、すなわち力Ｆが加えられる以前
の位置に戻される。

各電極４および５はそれぞれ導体１３および１４を通じ
てプリン）Ｉ回路基板３の他の面上の回路１５に電気的
に接続されており、回路１５は上記マトリクスを形成す
るずべてのセンサ要素２からの電気的出力を処［１１ｊ
イーる。

回路１５は、必要なき知回路の個数を最小限に抑えるユ
ニ）う°にマトリクス走査法を用いることによりセンサ
°ｙ′、ｐ　２　（、ＴＩ容■を測定する。その方法は
各社ンｌ）で・）、２ｚこ欠、（シーζ１個のＦＥＴス
イ、チを用い、多重化された励起信号でウェル分離され
た・ｉ・蓼の’Ｍ　ＩＲをｊテいうろようにし、列電流
が、アナログ　で；ｔ、−１−ブレクリ２１に供給する
電流増幅器に、Ｆ−７て容χ１１さｔｌろ。こねによ−
、て、サンプル／ホールト回路に選択された列信号が与
えられる。う／プＭｌ＋起が現／ｌ′ｉｚ訳されている
「イネーブル」（ｅｎ、Ｉｂｌ＋すＦＦ、Ｔと同し行に
切１ａえられる。この方式はマイクＩ：Ｉコンピエーク
制御で動作するようになされてよｉす、第３図は該当１
工号間のタイミング関係を示している。まずセル・アド
レスが設定され、これがアレイ内の１つの行に対する励
起通路を開き、その行におけるイネーブルＦＥＴをスイ
ッチ・オンする。列アドレス・フィールドがサンプル／
ホールド回路に供給されるべき電流増幅出力を選択し、
この場合、この出力のレベルはデジタル化される前に記
憶される（ＡＤ変換系は図示されていない）、過渡現象
が消失しうる遅延の後に、励起（ランプ）発生器がトリ
ガーされる。これにより、一定のｄｖ／ｄＬを有する電
圧信号が選択された行に与えられる。誘起された列を流
は電圧信号に変換され、そしてさらに「定着Ｊ　（ｓｅ
ｔｔｌｉｎｇ）遅延の後にサンプリングされる。これが
続いてマイクロコンピュータによって取得されかつログ
（ｆｏｇｇｅｄ）される。

このようにして、アナログ・マルチプレクサが行ライン
をす動する。それらの行ラインは、マルチプレクサの「
オフ」容計を通して供給される励起イユ号を側路する「
プルダウンＪ　（ｐｕｌｌ−ｄｏｗｎ）抵（にを用いる
ことによって低「オフ」インピーダンスで構成される。

相互作用をさらに軽減するための低ゲート本体Ｉｌ′ｉ
Ｉｌ！ｌ！および低電極間容量を得るようにｉＸｌ数の
セル・イネ−ブリングＦ　Ｅ　Ｔ　（ｃｅｌｌ−ａｎａ
ｂｌｉｎｇ　　Ｆ　巳Ｔｓ）が選１尺される。

回路１５は下記（ｉ）および（ｉｉ　）を含む被処理型
式の階層としてロボ−／　ト；１４Ｑｌ装置に出力デー
夕を送２、。

（ｉ　）　’７’レイ内におりる要素２の変位をそれぞ
メ１記述するハイドの流れ。

（ｉｉ）Ｊφｈのレヘルの「レティナルＪ　（ｒｃｔｉ
ｎ、Ｉｌ）り１１　［１１ｊ、すなわら閾値処理（Ｔｈ
ｒｅｓｈｏｌｄｉｎＦ、）、空Ｉｌｌフィルタｌｉ作（
Ｓｐａｔｉａｌ　ｒｉｌＬｃｒｉＢ）、工、ノ検知（Ｅ
ｄｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　）　、原始形イｉ認ｌ＋
９’ｊ　　（Ｐ　ｒｉｍｉｔｉｖｅ　５ｈａｐｅ　　ｒ
ｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）の１（にｔｉける１−記データ
。

出力の処理ソフトウェアは軌ドリフトおよび機械的オフ
セット効果を補ｆｆｆするためのオート・セロイング・
ルーチン（ａｕｔｏ−ｚｅｒｏｉｎｇ　ｒｏｕｔｉｎｅ
）を含みうるとともに、障害のある要素についての誤り
報告および明らかに障害のあるトランスデユーサからの
データの拒否を行い、「ソフトの故障Ｊ特性を与えるよ
うになしうる。

上記回路は予め定めされた時間間隔で要素の状聾をモニ
タし、静止高解像度画像を決定するためにこの情報を用
いることができる。

Ｅｉ”ｓ４図に示されたセンサ・アレイ３０は、一体的
な内方に突出した璧３３を（Ｔするシート３２で形成さ
れた弾性支持体３１が設けられている点を除けば、構成
および動作の・艮ではアレイｌと基本的に同一である。

この弾性支持体３１はセンサ要素に対する別々の隔室を
形成しかつプリント回路基板３に対してシートを支持し
、またこのすｔ性支持体３１はシート１０および種ケの
壁７に取って代わり、それによってアレイの組立てをさ
らに容易にする。

誘電体部材６は例えばポリプロピレン、ＰｖＣ１偏極さ
れていないＰＶＤＦ等のような任音適当な材料よりなり
うる。さらに、この誘電体部材６は例えば射出成形、プ
レス成形、□波加工等の任意適当な方法で作成されうる
。

上述したアレイはいずれも、誘電体部材に弾性シートを
一体的に形成し、かつ適当な場合には壁を一体に形成し
て単一の部片とするように変更されうる。この口約に適
した１つの材料がＰＶＣである。

上述したアレイの他の変更例では、センサ要素が正方形
またはｉトル５状に配列さね、るのではなく、マトリ／
Ｊスに灯して顛い違いの関係に配列され、従って、セン
サ叩上のｉ！ｔ！続した行が矩形状の格子上に存在する
のではなくて互いシいに配置される。

このような配列は工業用としてコンベヤを用いた応用場
面において特に有利である６なぜならば、コンベヤ運動
についての情報を用いることにより、「バーニヤ」効果
（”ｖｅｒｎｉｃｒ″’　ｅｎａｃｔ）が得られ、それ
により長軸方向の解像度を４倍になしうるからである。

一ヒ述したセンサ・アレイの構造はハイブリッドおよび
／またはＶＬＳ　Ｉ技ｆネｉによって容易に作成されう
る。

４、図面のｆｉｉＴ　’ｉ’な説明 第１図は本発明の実施例によるセンサ・アレイの一部分
を示す断面図、第２図は第１図のセンサ・アレイに対す
るマトリクス走査方式のブロック図、第３図は第２図の
方式に通した信号を示す図、第４図は本発明の他の実施
例によるセンサ　アレイの一部分を示す断面図である。

図面において、■はセンサ・アレイ、２はセンサ要素、
４．５は電極、６は誘電体部材をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ電極および誘電体部材を有する複数のセン
   サ要素と、共通の弾性支持体を具備しており、前記電極
   および誘電体部材は前記センサ要素に圧力が印加される
   と休止位置から相対的に移動することができ、その相対
   移動により、前記電極間における前記誘電体部材の突入
   量が上記印加圧力の大きさに比例して増大するようにな
   され、かつ前記共通の弾性支持体は前記センサ要素に連
   結されていて、前記圧力がセンサ要素から除去された場
   合に各センサ要素の電極または誘電体部材を前記休止位
   置に復帰させるようになされていることを特徴とするセ
   ンサ・アレイ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のセンサ・アレイにおい
   て、前記弾性支持体は複数の開孔を有する弾性材料のシ
   ートよりなり、各センサ要素が前記弾性支持体の各開孔
   を貫通しておりかつ各開孔の周辺に沿って前記支持体に
   固着されている前記センサ・アレイ。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載のセンサ・
   アレイにおいて、前記弾性支持体がアレイにおける隣接
   センサ要素間においてそのアレイの内方に突出した１ま
   たはそれ以上の突起を有する頂部シートを具備した前記
   センサ・アレイ。 ４、特許請求の範囲第３項記載のセンサ・アレイにおい
   て、前記頂部シートが互いに直交関係にありかつ交差す
   る２つのグループの壁を有し、それらの壁はアレイの内
   方に延長していて各センサ要素に対して別々の隔室を形
   成し、各グループにおける壁は互いに平行である前記セ
   ンサ・アレイ。 ５、特許請求の範囲第１〜４項のうちの１つに記載され
   たセンサ・アレイにおいて、各センサ要素がそれらの要
   素に共通な絶縁裏当てに固定された２つの電極と、前記
   共通の弾性支持体に連結されておりかつ前記センサ要素
   に印加される圧力に比例して電極間における突入量を増
   大するように移動しうる誘電体部材よりなる前記センサ
   ・アレイ。 ６、特許請求の範囲第１項〜５項のうちの１つに記載さ
   れたセンサ・アレイにおいて、前記共通の弾性支持体と
   少なくとも１つの誘電体部材が一体に形成されている前
   記センサ・アレイ。