JPH01174916A - Encoder - Google Patents
EncoderInfo
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- JPH01174916A JPH01174916A JP33238287A JP33238287A JPH01174916A JP H01174916 A JPH01174916 A JP H01174916A JP 33238287 A JP33238287 A JP 33238287A JP 33238287 A JP33238287 A JP 33238287A JP H01174916 A JPH01174916 A JP H01174916A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- change
- pattern
- image sensor
- data
- ccd image
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば産業用ロボットのアームの角度検出や
、工作機械のテーブルの送り位置検出に用いて好適なエ
ンコーダに関する。
〔発明の概要〕
本発明は、ストライプ状のスケールパターンに対して固
体撮像素子が所定角だけ傾けて配され、この固体撮像素
子の出力信号より形成される2値化ストライプパターン
より位置変化を検出するエンコーダにおいて、2値化ス
トライプパターンの中心線の位置変化に基づいて位置変
化を検出するようにしたことにより、光源の光量の変化
、固体撮像素子の感度変化などがあっても、位置変化の
検出を正確に行なうことができるようにしたものである
。
〔従来の技術〕
従来、ストライプ状のスケールパターンに対して固体撮
像素子が所定角だけ傾けて配され、この固体撮像素子の
出力信号より形成される2値化ストライプパターンより
位置変化を高精度に検出するエンコーダが提案されてい
る。第6図はその一例を示すものである。
同図において、(1〕はエンコーダ板、(2)はCCD
撮像素子、(3)は発光ダイオードである。
コード板(1)は、矢印方向にリニアに移動するように
なされる。そして、このコード板(1)には、第7図に
示すよう、グレイ符号のパターン領域(4)が設けられ
ていると共に、ストライプ状のパターン領域(5)が設
けられる。グレイ符号のパターン領域(4)には、グレ
イ符号を示すパターンが形成され、ストライプ状のパタ
ーン領域(5)には、複数のストライプ状のパターンが
平行で等間隔に形成される。
このストライプ状のパターンは、グレイ符号のしSBを
示すパターンの縁部を中心として配置される。このスト
ライプ状のパターンの幅は、例えば50μmである。グ
レイ符号は、2進数を表現する符号のひとつで、グレイ
符号は、バイナリ−符号と異なり、数が1つ変化する毎
に全桁の中で1つのビットのみが変化するという特徴が
ある。
また、コード板(1)に対向して、CCD撮像素子(2
)が配設される。このCCD撮像素子(2)を取り付け
る際には、第8図に示すように、コード板(1)のスト
ライプ状のパターンに対して、わずかに傾斜角が持たさ
れる。この傾斜角は、例えばCCD撮像素子(2)の1
ピッチ分とされる。CCD撮像素子(2)としては、例
えば(500X500)画素で、ピッチが例えば10μ
mのものが用いられる。
第6図において、発光ダイオード〔3)から光が照射さ
れ、この光がコード板(1)を通過してCCD撮像素子
(2)で受光される。これにより、第9図に示すように
、CCD撮像素子(2)にコード板(1)に形成された
グレイ符号を示すパターン及びストライプ状のパターン
が映し出される。このCCD撮像素子(2)に映し出さ
れた像が2値化回路(6)で2値化さ゛れ、RA M
(7)に蓄えられる。そして、RA M (7)に蓄え
られたデータから必要なデータが取り出され、マイクロ
プロセッサ(8)でコード板(1)の位置データが求め
られる。
即ち、マイクロプロセッサ(8)により、コード板(1
)に形成されたグレイ符号のパターンから粗精度の位置
データが求められ、ストライプ状のパターンから精精度
の位置データが求められる。
粗精度の位置データを求めるために、CCD撮像素子(
2)から得られたデータのうち、第9図においてH1r
で示す下端の水平ラインのものが取り出される。そし
て、この下端の水平ラインHtl。
のグレイ符号のパターンが読み取られる。これにより、
グレイ符号の精度までの位置データが得られる。
また、CCD撮像素子(2)の1ピッチ分までの精度の
位置データは、完全に映し出されるストライプ状のパタ
ーンのうち最も下のものの下端の水平ラインH12の垂
直方向のアドレスから求められる。つまり、第1O図に
示すように、ストライプ状のパターンPi、 P2.・
・・・は、平行で等間隔に形成される。そして、このグ
レイ符号のパターンP1゜P2.・・・・は、グレイ符
号のパターンのLSBを示すパターンの縁部を中心位置
として配される。したがって、各ストライプ状パターン
の間の中心位置がグレイ符号の変化点に対応する。例え
ばCCD撮像素子(2)の下端の水平ラインHflが第
10図に一点鎖線で示す位置にあれば、最も下に映し出
されるストライプ状のパターンはパターンP2であり、
このパターンP2の下端の水平ラインH12が第1θ図
に示す位置にくる。この水平ラインHN2の垂直アドレ
スから水平ラインH11と水平ラインH1t との間の
距離a1 がCCD撮像素子(2)の1ピッチ分の精度
で求められる。グレイ符号の変化点は各ストライプ状の
パターン間の距離a2の172の距離(1/2)as
にあるので、距離a、がわかれば、水平ラインH1r
からグレイ符号の変化点までの距離a= をCCD撮像
素子(2)の1ピッチ分の精度で求めることができる。
1ピッチ分の精度以下の精精度の位置データは、ストラ
イプ状のパターンを用いて求められる。
上述したように、CCD撮像素子(2)は、ストライプ
状のパターンに対して、わずかに傾斜角が持たされてい
る。このため、第9図に示すように、CCD撮像素子(
2)に映し出されるストライプ状のパターンは、各パタ
ーンにおける両端部の垂直ラインが途中で途切れるもの
となる。即ち、第11図は、ストライプ状のパターンP
n と、CCD撮像素子(2)の各画素との位置間係を
模式的に表わしたもので、H,VはCCD撮像素子(2
)の画素中心位置を表わす直交座標軸、ZはパターンP
nの移動方向と平行な軸であり、パターンPnの中心線
とZ軸とは直角である。また、θはV軸とZ軸とのなす
角であり、上述したように、パターンPn に対して、
CCD撮像素子〔2)が垂直方向の1ピッチ分傾いてい
るとすれば、1本のパターンを映し出すのに必要な水平
方向の画素数をに、CCD撮像素子(2)の垂直方向の
ピッチをpv とし、水平方向のピッチをpHとすると
、
θ=jan−’□
p、に
となる。
また、パターンPn と、CCD撮像素子(2)の各画
素とが、図示のような位置関係にあるとき、2値化スト
ライプパターンは、CCD撮像素子(2)の各画素を「
口」あるいは「■」で分けたようなパターンとなる。即
ち、「口」及び「謹」の部分は、夫々高レベル“1″及
び低レベル“0″の部分である。そして、L点及びR点
は、夫々CCD tlil像素子(2)の同一水平ライ
ン列で「口」から「■」に変化する最初の点である。パ
ターンPnがZ軸方向に動くとき、このL点及びR点は
水平方向に移動する。
このL点及びR点のH,V座標軸上での座標値を、夫々
(Lu、 Lv)、(RH,RV) とすれば、各点
のZ軸への投影位置ZL 及びZ、は、夫々次式のよう
になる。
ZL=LVCOS θ+l、、 sin θZa=
Rvcos θ+RHsin θこれら投影位置Z
、、Zl は、パターンPnがZ軸方向にわずかに動く
とき、同様にZ軸方向に動く。したがって、L点または
R点の変化がわかれば、1ピツチ以下の精精度の位置デ
ータを求めることができる。
112 図は、マイクロプロセッサ(8)の動作を機能
ブロックで示したものである。
第12図において、RA M (7)に蓄えられたCC
D撮像素子(2)の撮像データのうち、下端の水平ライ
ンH1,のグレイ符号のパターン領域(4)のデータが
グレイコード検出部(11)で検出され、下端の水平ラ
インHfB のグレイ符号がグレイコード解読部(1
2)に送られる。グレイコード解読部(12)でグレイ
コードが解読され、粗精度の位置データが得られる。こ
の粗精度の位置データが位置演算及び結果出力部(13
)に送られる。
また、RA M (7)に蓄えられたCCD撮像素子(
2)の撮像データのうち、最も下にあり完全に映し出さ
れるストライプ状のパターンの下端の水平ラインHβ2
が下端垂直アドレス検出部(14)で検出され、その垂
直アドレスが位置演算部(15)に送られる。位置演算
部(15)でピッチ精度までの位置データが得られる。
この位置データが位置演算及び結果出力部(13)に送
られる。
また、RA M (7)に蓄えられたCCD撮像素子(
2)の撮像データのうち、変化点検出部(16)でL点
又はR点が検出される。そして、このL点又はR点の変
化より位置演算部(18)でピッチ精度内の位置データ
が求められ、この位置データが位置演算及び結果出力部
(13)に送られる。
位置演算及び結果出力部(13)には、必要精度発生部
(19)から必要とされる精度が与えられる。この必要
とされる精度に応じて、グレイコード解読部(12)、
位置演算部(15)、位置演算部(18)がらの位置デ
ータが加算される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、第6図例に示すエンコーダによれば、ピッ
チ精度以下までの位置検出が可能であるが、ピッチ精度
以下の精精度の位置データを求めるためめし点又はR点
は、パターンPn’がZ軸方向に動かなぐても、発光ダ
イオード(3)の光量の変化、CCD撮像素子(2)の
感度変化等によっても変化することがら゛、位置変化の
検出に誤りを生じるおそれがあった。
本発明はこのような点を考慮し、位置変化の検出を正確
に行なうことができるようにすることを目的とするもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ストライプ状のスケールパターンPnに対し
て固体撮像素子(2)が所定角θだけ傾けて配され、こ
の固体撮像素子[Industrial Application Field] The present invention relates to an encoder suitable for use, for example, in detecting the angle of an arm of an industrial robot or detecting the feeding position of a table of a machine tool. [Summary of the Invention] In the present invention, a solid-state image sensor is arranged at a predetermined angle with respect to a striped scale pattern, and a position change is detected from a binarized stripe pattern formed from an output signal of the solid-state image sensor. By detecting position changes based on changes in the position of the center line of the binarized stripe pattern, the encoder detects position changes based on changes in the center line of the binarized stripe pattern. This allows for accurate detection. [Prior Art] Conventionally, a solid-state image sensor is arranged tilted at a predetermined angle with respect to a striped scale pattern, and positional changes can be detected with high precision using a binarized stripe pattern formed from the output signal of this solid-state image sensor. An encoder has been proposed to detect. FIG. 6 shows an example. In the same figure, (1) is the encoder board, (2) is the CCD
The image sensor (3) is a light emitting diode. The code plate (1) is configured to move linearly in the direction of the arrow. As shown in FIG. 7, this code plate (1) is provided with a gray code pattern area (4) and a striped pattern area (5). In the gray code pattern area (4), a pattern indicating a gray code is formed, and in the striped pattern area (5), a plurality of striped patterns are formed in parallel and at equal intervals. This striped pattern is arranged around the edge of the pattern indicating the gray code SB. The width of this striped pattern is, for example, 50 μm. A Gray code is one of the codes that expresses a binary number, and unlike a binary code, a Gray code has the characteristic that only one bit among all digits changes each time the number changes by one. In addition, a CCD image sensor (2) is provided facing the code plate (1).
) will be placed. When attaching this CCD image sensor (2), as shown in FIG. 8, a slight inclination angle is given to the striped pattern of the code plate (1). This inclination angle is, for example, 1 of the CCD image sensor (2).
It is considered as the pitch. The CCD image sensor (2) has, for example, (500x500) pixels and a pitch of, for example, 10μ.
m is used. In FIG. 6, light is emitted from a light emitting diode [3], this light passes through a code plate (1), and is received by a CCD image sensor (2). As a result, as shown in FIG. 9, a pattern representing a gray code and a striped pattern formed on the code plate (1) are displayed on the CCD image sensor (2). The image projected on this CCD image sensor (2) is binarized by the binarization circuit (6) and stored in the RAM.
It is stored in (7). Then, necessary data is extracted from the data stored in the RAM (7), and position data of the code plate (1) is determined by the microprocessor (8). That is, the code plate (1) is processed by the microprocessor (8).
) Coarse position data is obtained from the gray code pattern formed in the stripe pattern, and precise position data is obtained from the striped pattern. In order to obtain coarse-accuracy position data, a CCD image sensor (
Of the data obtained from 2), in Figure 9 H1r
The horizontal line at the bottom indicated by is extracted. And this lower end horizontal line Htl. Gray code pattern is read. This results in
Position data up to Gray code accuracy is obtained. Furthermore, positional data of the CCD image sensor (2) with an accuracy of up to one pitch can be obtained from the vertical address of the horizontal line H12 at the bottom of the lowest stripe pattern that is completely projected. That is, as shown in FIG. 1O, striped patterns Pi, P2.・
... are formed in parallel and at equal intervals. Then, this Gray code pattern P1°P2. ... are arranged with the edge of the pattern indicating the LSB of the Gray code pattern as the center position. Therefore, the center position between each striped pattern corresponds to the point of change of the Gray code. For example, if the horizontal line Hfl at the lower end of the CCD image sensor (2) is at the position shown by the dashed line in FIG. 10, the striped pattern projected at the bottom is pattern P2,
The horizontal line H12 at the lower end of this pattern P2 comes to the position shown in FIG. 1θ. From the vertical address of the horizontal line HN2, the distance a1 between the horizontal line H11 and the horizontal line H1t is determined with an accuracy of one pitch of the CCD image sensor (2). The point of change in the gray code is the distance (1/2) as 172 of the distance a2 between each striped pattern.
Therefore, if you know the distance a, you can find the horizontal line H1r
The distance a= from to the point of change in the Gray code can be determined with an accuracy of one pitch of the CCD image sensor (2). Position data with an accuracy of one pitch or less is obtained using a striped pattern. As described above, the CCD image sensor (2) has a slight inclination angle with respect to the striped pattern. For this reason, as shown in FIG. 9, a CCD image sensor (
In the striped pattern shown in 2), the vertical lines at both ends of each pattern are interrupted midway. That is, FIG. 11 shows a striped pattern P.
This is a schematic representation of the positional relationship between n and each pixel of the CCD image sensor (2), and H and V are
), Z is the orthogonal coordinate axis representing the pixel center position of the pattern P
This is an axis parallel to the moving direction of pattern Pn, and the center line of pattern Pn and the Z axis are perpendicular to each other. Also, θ is the angle formed by the V axis and the Z axis, and as mentioned above, for the pattern Pn,
If the CCD image sensor [2] is tilted by one pitch in the vertical direction, then the number of pixels in the horizontal direction required to display one pattern is equal to the pitch in the vertical direction of the CCD image sensor (2). pv and the pitch in the horizontal direction is pH, then θ=jan-'□p. Furthermore, when the pattern Pn and each pixel of the CCD image sensor (2) are in the positional relationship as shown in the figure, the binarized stripe pattern will cause each pixel of the CCD image sensor (2) to
It becomes a pattern divided by "mouth" or "■". That is, the parts of "口" and "謹" are high level "1" and low level "0" parts, respectively. The L point and the R point are the first points that change from "mouth" to "■" in the same horizontal line row of the CCD tlil image element (2), respectively. When the pattern Pn moves in the Z-axis direction, the L point and R point move in the horizontal direction. If the coordinate values of the L point and R point on the H and V coordinate axes are (Lu, Lv) and (RH, RV), respectively, then the projected positions ZL and Z of each point on the Z axis are, respectively. It becomes as follows. ZL=LVCOS θ+l,, sin θZa=
Rvcos θ+RHsin θThese projection positions Z
,,Zl similarly moves in the Z-axis direction when the pattern Pn moves slightly in the Z-axis direction. Therefore, if the change in point L or point R is known, position data with an accuracy of 1 pitch or less can be obtained. 112 The figure shows the operation of the microprocessor (8) using functional blocks. In Figure 12, CC stored in RAM (7)
Among the image data of the D image sensor (2), the data of the gray code pattern area (4) of the lower end horizontal line H1 is detected by the gray code detection unit (11), and the gray code of the lower end horizontal line HfB is detected. Gray code decoding part (1
2). The Gray code is decoded by the Gray code decoding section (12), and position data with coarse accuracy is obtained. This coarse-accuracy position data is used by the position calculation and result output section (13
) will be sent to. In addition, the CCD image sensor (
Among the imaging data in 2), the horizontal line Hβ2 at the lower end of the striped pattern that is located at the bottom and is completely projected.
is detected by the lower end vertical address detection section (14), and the vertical address is sent to the position calculation section (15). A position calculation unit (15) obtains position data up to pitch accuracy. This position data is sent to the position calculation and result output section (13). In addition, the CCD image sensor (
Among the imaging data of 2), the change point detection unit (16) detects the L point or the R point. Then, based on the change in the L point or R point, position data within the pitch accuracy is determined by the position calculation section (18), and this position data is sent to the position calculation and result output section (13). The position calculation and result output unit (13) is given the required accuracy from the required accuracy generation unit (19). Depending on the required accuracy, a Gray code decoder (12),
Position data from the position calculation unit (15) and position calculation unit (18) are added. [Problems to be solved by the invention] As described above, according to the encoder shown in the example in FIG. Even if the pattern Pn' does not move in the Z-axis direction, the mesh point or R point may change due to changes in the amount of light from the light emitting diode (3), changes in the sensitivity of the CCD image sensor (2), etc. Therefore, the position may change. There was a risk of errors in detection. The present invention takes these points into consideration and aims to enable accurate detection of positional changes. [Means for Solving the Problems] The present invention provides a solid-state image sensor (2) that is arranged at a predetermined angle θ with respect to a striped scale pattern Pn.
【2】の出力信号より形成される2値化
ストライプパターンより位置変化を検出するエンコーダ
であって、2値化ストライプパターンの中心線の位置(
0点)の変化に基づいて位置変化を検出するようにした
ものである。
〔作用〕
2値化ストライプパターンの中心線の位置は、光源の光
量の変化、固体撮像素子(2)の感度変化によっても不
動である。したがって、上述構成においては、光源の光
量の変化、固体撮像素子の感光変化などがあっても、位
置変化の検出を正確に行ない得る。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例について
説明する。本例も基本的には、第6図例と同様に構成さ
れるが、ピッチ精度以下の精精度の位置データを、2値
化ストライプパターンの中心線位置の位置変化に基づい
て得るものである。
第1図は、上述した第11図と同様にストライプ状のパ
ターンPn と、CCD撮像素子(2)の各画素との位
置関係を模式的に表わしたものであるが、本例において
は、L点及びR点より、その中点Cが求められる。この
中点Cは2値化ストライプパターンの中心線位置である
。そして、この中点Cの水平方向の位置変化より、1ピ
ツチ以下の精精度の位置データが求められる。ここで、
例えば発光ダイオード(3)の光量が変化するとき、L
点及びR点は移動するが、これらL点及びR点は互に反
対方向に変化するので、中点Cは不動である。したがっ
て、中点Cは、パターンPnがZ軸方向に動くことによ
ってのみ変化することとなる。
となり、中点Cの変化がわかれば、第6図例と同様に、
lピッチ以下の精精度の位置データを求めることができ
る。
ところで、CCD撮像素子(2)の水平方向の画素ピッ
チPi とすれば、θΦ値が小さいことから、Pu5i
n θ
Zcの分解能は□となる。したがって、本例においては
、さらにこのZcのより細かな値Zc′が得られるよう
になされる。
即ち、本例においては、発光ダイオード(3)の発光量
、従ってCCD撮像素子(2)の露光量が一定量ずつ変
化できるようになされる。CCD撮像素子(2)が受け
る光量は、第2図に示すようにIXT!である。ここで
、■は発光ダイオード(3)の強度、T2 は露光時間
、T、はCCD撮像素子(2)のサイクルタイムである
。強度■が一定の場合、露光量を変えるためには、露光
時間Ttを変えればよい。
本例の場合、露光時間Tt は、制御量をn、クロック
周期をTc として、T、 = n Tc とされ、制
御量nがnoから+1ずつ単調に増加される。
第3図は、撮像位置ZL、 21. ZCの関係を図示
したものである。この図より、Zc のより細かな値Z
c′は、
n3 n+ 2
で求められる。ns n+=10の場合は、分解能が
1桁向上したことになる。ここで、Zc+は、制御ZL
+Zm
(finがn、 のときの、2c=□である。まま
た、同様に、Zc のより細かな値zc′は、なる。こ
こで、ZC3は、制御lnがn、のときの、ば多くのデ
ータが得られ、これらデータからより確かな位置結果を
出すことができ、精度が高められる。
第5図は、本例のマイクロプロセッサ(3)の動作を機
能ブロックで示したものであり、第12図と対応する部
分には同一符号を付して示している。本例においては、
RAM(7)に蓄えられたCCD撮像素子(2)の撮像
データのうち、中点検出部(16’)で、L点及びR点
より中点Cが検出される。そして、この中点Cの変化よ
り位置演算部(18’)でピッチ精度内の位置データが
求められる。この場合、zeのより細かな値Zc′が求
められ、これより位置データが求められることとなる。
そして、この位置データが位置演算及び結果出力部 (
13)に送られる。
その他は、第12図に示すものと同様である。
このように本例によれば、2値化ストライプパターンの
中心線位置Cの変化より、1ピツチ以下の精精度の位置
データが求められるので、発光ダイオード(3)の光量
の変化、CCD撮像素子(2)の感度変化があっても、
位置変化の検出を正確に行なうことができる。
また、露光量を一定量ずつ順次変化させてZcのより細
かな値Zc′を得ているので、より一層高精度の位置検
出を行なうことができる。この場合、Zc′が多く求め
られるので、パターンPnのエツジラインの欠陥やCC
D撮像素子(2)の画素の不良などによる異常値を削除
でき、信頼性を上げることができる。また、高精度の位
置検出を行なうことができるので、CCD撮像素子(2
)の画素が少くとも高分解能のものを実現することがで
きる。
なお、上述実施例によれば、Zc のより細かな値Zc
′を得るのに、CCD撮像素子(2)の露光量が変えら
れるようになされたものであるが、2値11路(Q)の
スレッショルドレベルを一定量ずつ変化できるようにし
ても、同様の作用効果を得ることができる。
また、Zc より細かな値Zc′を得るのに、発光ダイ
オード(3)の位置をZ軸と平行方向に圧電素子などで
微小量ずつ変位させるようにしてもよい。
ここで、変位量Dgは、制御量をs5微小量をDCとす
ると、D!=SDCとされ、制御量Sが80から+1ず
つ単調に増加される。
第4図は撮影位置ZL、 ZR,ZCの関係を図示した
ものである。この図より、Zc のより細かな値Zc′
は、
で求められる。ここで、ZCIは制御msがsl の制
御量Sを増加させていくことにより、多数のデータが得
られ、より確かな位置結果を出すことができる。
また、上述実施例においては、固体撮像素子としては、
CCD撮像素子(2)を使用したものであるが、MO3
型撮像素子を用いるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べた本発明によれば、2値化ストライプパターン
の中心線の位置変化に基づいて、位置変化を検出するよ
うにしたので光源の光量の変化、固体撮像素子の感度変
化などがあっても、位置変化の検出を正確に行なうこと
ができる。[2] An encoder that detects positional changes from a binary stripe pattern formed from the output signal of
The positional change is detected based on the change in the point (0 point). [Operation] The position of the center line of the binarized stripe pattern remains unchanged even with changes in the amount of light from the light source and changes in sensitivity of the solid-state image sensor (2). Therefore, in the above configuration, even if there is a change in the light amount of the light source, a change in the sensitivity of the solid-state image sensor, etc., the position change can be accurately detected. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. This example is basically configured in the same way as the example in FIG. 6, but position data with an accuracy less than the pitch accuracy is obtained based on positional changes in the center line position of the binarized stripe pattern. . FIG. 1 schematically represents the positional relationship between the striped pattern Pn and each pixel of the CCD image sensor (2), similar to FIG. 11 described above, but in this example, L The midpoint C is determined from the point and the R point. This midpoint C is the center line position of the binarized stripe pattern. Then, from the change in the horizontal position of the midpoint C, position data with an accuracy of 1 pitch or less can be obtained. here,
For example, when the light intensity of the light emitting diode (3) changes, L
Although the points L and R move, the midpoint C remains stationary because the L and R points change in opposite directions. Therefore, the midpoint C changes only when the pattern Pn moves in the Z-axis direction. So, if we know the change in midpoint C, we can get
It is possible to obtain position data with an accuracy of l pitch or less. By the way, if the pixel pitch in the horizontal direction of the CCD image sensor (2) is Pi, since the θΦ value is small, Pu5i
The resolution of n θ Zc is □. Therefore, in this example, a finer value Zc' of Zc is obtained. That is, in this example, the amount of light emitted by the light emitting diode (3), and therefore the amount of exposure of the CCD image sensor (2), can be changed by a constant amount. The amount of light received by the CCD image sensor (2) is IXT!, as shown in FIG. It is. Here, ■ is the intensity of the light emitting diode (3), T2 is the exposure time, and T is the cycle time of the CCD image sensor (2). When the intensity (2) is constant, the exposure time Tt can be changed in order to change the exposure amount. In the case of this example, the exposure time Tt is set as T, = n Tc where n is the control amount and Tc is the clock cycle, and the control amount n is monotonically increased by +1 from no. FIG. 3 shows the imaging position ZL, 21. It is a diagram illustrating the relationship between ZC. From this figure, the finer value Z of Zc
c' is determined by n3 n+ 2. When ns n+=10, the resolution is improved by one order of magnitude. Here, Zc+ is the control ZL
+Zm (2c=□ when fin is n. Similarly, a finer value zc' of Zc is.Here, ZC3 is A large amount of data can be obtained, and more reliable position results can be obtained from these data, increasing accuracy. Figure 5 shows the operation of the microprocessor (3) in this example using functional blocks. , parts corresponding to those in FIG. 12 are indicated with the same reference numerals. In this example,
Among the imaging data of the CCD image sensor (2) stored in the RAM (7), the midpoint detection section (16') detects the midpoint C from the L point and the R point. Then, based on the change in the midpoint C, the position calculation section (18') calculates position data within pitch accuracy. In this case, a finer value Zc' of ze is obtained, and position data is obtained from this. This position data is then transferred to the position calculation and result output section (
13). The rest is the same as that shown in FIG. 12. In this way, according to this example, position data with an accuracy of 1 pitch or less is obtained from the change in the center line position C of the binarized stripe pattern, so the change in the light amount of the light emitting diode (3), the CCD image sensor Even if there is a sensitivity change in (2),
Position changes can be detected accurately. Further, since the exposure amount is sequentially changed by a fixed amount to obtain a finer value Zc' of Zc, position detection can be performed with even higher precision. In this case, since a large amount of Zc' is required, defects in the edge line of pattern Pn and CC
Abnormal values due to defective pixels of the D image sensor (2) can be deleted, and reliability can be improved. In addition, since highly accurate position detection can be performed, CCD image pickup devices (2
) pixels with at least high resolution can be realized. In addition, according to the above-mentioned embodiment, the finer value Zc of Zc
′, the exposure amount of the CCD image sensor (2) can be changed, but even if the threshold level of the binary 11-way (Q) can be changed by a fixed amount, the same result can be obtained. Effects can be obtained. Further, in order to obtain a value Zc' finer than Zc, the position of the light emitting diode (3) may be displaced minutely by a piezoelectric element or the like in a direction parallel to the Z axis. Here, the displacement amount Dg is D!, where s5 is the control amount and DC is the minute amount. =SDC, and the control amount S is monotonically increased by +1 from 80. FIG. 4 illustrates the relationship between photographing positions ZL, ZR, and ZC. From this figure, the finer value Zc' of Zc
is found by . Here, by increasing the control amount S of the control ms sl in the ZCI, a large amount of data can be obtained and a more reliable position result can be obtained. Further, in the above-mentioned embodiment, the solid-state image sensor is
Although it uses a CCD image sensor (2), MO3
A type image sensor may also be used. [Effects of the Invention] According to the present invention described above, the positional change is detected based on the positional change of the center line of the binarized stripe pattern, so that the change in the light amount of the light source and the sensitivity change of the solid-state image sensor are detected. Even if such a situation occurs, position changes can be detected accurately.
第1図〜第5図は本発明の一実施例の説明のための図、
第6図〜第12図は従来例の説明のための図である。
(1)はコード板、(2)はCCD撮像素子、(3)は
発光ダイオード、(6)は2値化回路、(7)はRAM
、(8)はマイクロプロセッサである。
時間
露光時間の制泪噌示す図
第2図
光漏イ立111立とIL、 zR,ZcとΦ間係3示す
同第4図
第5図
第6図
第7図
第8図
第8図
ご°ツテ創岨度まで・O検出の説明図
第10図
と・γテ猜廂コメ下のネ針出O説日月図第11図1 to 5 are diagrams for explaining one embodiment of the present invention,
6 to 12 are diagrams for explaining conventional examples. (1) is a code board, (2) is a CCD image sensor, (3) is a light emitting diode, (6) is a binarization circuit, and (7) is a RAM.
, (8) is a microprocessor. Figure 2 shows the relationship between light leakage and IL, zR, Zc and Φ. Figure 10 is an explanatory diagram of O detection up to the angle of the wound, and Figure 11 is a diagram showing the date and time of the O detection under the γ-te
Claims (1)
が所定角だけ傾けて配され、この固体撮像素子の出力信
号より形成される2値化ストライプパターンより位置変
化を検出するエンコーダにおいて、 上記2値化ストライプパターンの中心線の位置変化に基
づいて位置変化を検出するようにしたことを特徴とする
エンコーダ。[Claims] In an encoder in which a solid-state image sensor is arranged inclined at a predetermined angle with respect to a striped scale pattern, and a position change is detected from a binary stripe pattern formed from an output signal of the solid-state image sensor. , An encoder characterized in that a positional change is detected based on a positional change of a center line of the binarized stripe pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33238287A JPH01174916A (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33238287A JPH01174916A (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Encoder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01174916A true JPH01174916A (en) | 1989-07-11 |
Family
ID=18254339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33238287A Pending JPH01174916A (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01174916A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6521885B1 (en) | 1999-06-24 | 2003-02-18 | Mitutoyo Corporation | Linear scale measuring device and position detection method using the same |
| JP2008139283A (en) * | 2006-11-08 | 2008-06-19 | Ricoh Co Ltd | Relative position detection device, rotating body travel detection device, and image forming apparatus |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33238287A patent/JPH01174916A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6521885B1 (en) | 1999-06-24 | 2003-02-18 | Mitutoyo Corporation | Linear scale measuring device and position detection method using the same |
| GB2353595B (en) * | 1999-06-24 | 2003-06-25 | Mitutoyo Corp | Linear scale measuring device and position detection method using the same |
| US6642509B2 (en) | 1999-06-24 | 2003-11-04 | Mitutoyo Corporation | Linear scale measuring device and position detection method using the same |
| JP2008139283A (en) * | 2006-11-08 | 2008-06-19 | Ricoh Co Ltd | Relative position detection device, rotating body travel detection device, and image forming apparatus |
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