(57)【要約】【課題】複数の変位センサのそれぞれからの変位データ信号を入力して適切に出力する。【解決手段】実施形態によれば、変位測定装置は、複数の変位センサのそれぞれに対応して設けられ、前記変位センサのそれぞれから出力される変位データ信号を前記変位データ信号の出力元の変位センサからのクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して一時保存する一時保存装置と、前記一時保存装置のいずれかを順次選択し、前記選択した一時保存装置に保存された変位データ信号を所定のクロック信号に同期してシリアルデータとして出力する出力手段とをもつ。【選択図】図１
2014002034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変位センサのそれぞれに対応して設けられ、前記変位センサのそれぞれから出力される変位データ信号を前記変位データ信号の出力元の変位センサからのクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して一時保存する一時保存装置と、
前記一時保存装置のいずれかを順次選択し、前記選択した一時保存装置に保存された変位データ信号を所定のクロック信号に同期してシリアルデータとして出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする変位測定装置。
【請求項２】
前記一時保存装置は、
前記変位センサからの変位データ信号を前記変位データ信号の出力元の変位センサからのクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して一時保存するために前記変位データ信号のビット数に応じて設けられる第１のシフトレジスタと、
前記第１のシフトレジスタに一時保存された変位データ信号を読み出して一時保存するために前記変位データ信号のビット数に応じて設けられる第２のシフトレジスタとを有し、
前記出力手段は、
前記選択した一時保存装置の前記第２のシフトレジスタに保存された変位データ信号を前記所定のクロック信号に同期してシリアルデータとして出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項３】
前記一時保存装置は、
前記変位センサからの変位データ信号を前記変位データ信号の出力元の変位センサからのクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して一時保存するために前記変位データ信号のビット数に応じて設けられる第１のシフトレジスタと、
前記第１のシフトレジスタに一時保存された変位データ信号を読み出して一時保存するために前記変位データ信号のビット数に応じて設けられる第２のシフトレジスタと、
所定の値の所定のビット数のデータを保存するデータ保存手段とを有し、
前記出力手段は、
前記選択した一時保存装置の前記第２のシフトレジスタに保存された変位データ信号をシリアルデータの下位ビットとして、かつ、前記前記データ保存手段に保存されたデータを前記シリアルデータの上位ビットとしたデータをシリアルデータとして出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項４】
前記一時保存装置は、
前記変位センサからのクロック信号が入力されていない際に、前記変位センサからのクロック信号の出力状態が異常である旨を示す信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項５】
前記一時保存装置は、
前記変位センサからの変位データ信号で示されるヘッダ情報が正常でない際に、前記変位センサからの変位データ信号の出力状態が異常である旨を示す信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項６】
前記一時保存装置は、
前記変位センサからの変位データ信号の最上位ビットから最下位ビットまでを入力しても、前記変位センサからのクロック信号の入力数が所定の条件を満たしていない際に、前記変位センサからの信号の出力状態が異常である旨を示す信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項７】
複数の変位センサのそれぞれに対応して設けられる一時保存装置に、前記変位センサのそれぞれから出力される変位データ信号を前記変位データ信号の出力元の変位センサからのクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して一時保存し、
前記一時保存装置のいずれかを順次選択し、前記選択した一時保存装置に保存された変位データ信号を所定のクロック信号に同期してシリアルデータとして出力する
ことを特徴とする変位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変位測定装置および変位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の変位測定装置の設置形態の一例を図８に示す。  
従来、タービンなどの大型回転機械は筐体の重量が非常に重いので、この機械の組み立て時には回転機械の回転軸とケーシング（筐体）との相対位置（変位）はケーシングを搭載した際に自重により変化する。このことから、回転軸各部の変位を計測し、変位変化量を監視する必要がある。
【０００３】
図８（ａ）に示した例では、上部ケーシング１０１ａと下部ケーシング１０１ｂとでなるケーシングの内部に回転軸１０２が設けられ、この回転軸１０２と下部ケーシング１０１ｂの底部や側部との間に、回転軸１０２の変位を計測するための変位センサ１０３が複数設けられる。  
これらの変位センサは、図８（ｂ）に示すように、回転軸１０２の軸方向に沿って複数設けられる。
【０００４】
変位はケーシングの着脱時だけでなく、経時変化によっても生じうるため、変位の計測は定期的に実施する必要がある。  
回転軸の変位の検出には、例えばデジタル出力型の変位センサが使用される。この変位センサでは測定結果の信号がデジタル信号で出力されることから、アナログ出力型の変位センサに比べてデータ伝送時における精度の劣化がないという利点がある。
【０００５】
また、この変位センサは、測定した変位量を、この測定元の変位センサからのクロック信号に同期させたシリアルデジタル信号として変位測定装置に出力する。
【０００６】
従来の変位測定装置の構成例を図９に示す。  
図９に示すように、従来の変位測定装置は、マルチプレクサ１０４、ＭＰＵ１０５を備える。  
マルチプレクサ１０４ａは、ＭＰＵ１０５からのクロック信号であるシリアルクロック信号に同期して変位センサのいずれかを選択する。マルチプレクサ１０４は、複数の変位センサのそれぞれからの変位量の測定データ（変位データ信号）を示すセンサデータ信号を、選択したセンサからのセンサクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して、ＭＰＵ１０５へ出力する。
【０００７】
従来の変位表示器の構成例を図１０に示す。  
図１０に示すように、従来の変位表示器は、変位センサからのセンサデータ信号を入力するシフトレジスタ１１１ａ〜１１１ｇ、３−８デコーダドライバ１１２、ＢＣＤ−７セグメントデコーダドライバ１１３、ドライバ１１４、ＬＥＤ表示器１１５、７セグメントＬＥＤ表示器１１６ａ〜１１６ｄを有する。
【０００８】
シフトレジスタ１１１ａ〜１１１ｇは、変位センサからの入力側からみてシフトレジスタ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，…，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，１１１ｇの順に縦続接続される。以下、必要に応じて、シフトレジスタ１１１ａ〜１１１ｇを単にシフトレジスタ１１１と称する。
【０００９】
シフトレジスタ１１１ａは、測定データの小数点位置を格納するためのシフトレジスタである。  
また、シフトレジスタ１１１ｂ，１１１ｃ，…，１１１ｄ，１１１ｅは、測定データの各桁を格納するためのシフトレジスタである。  
シフトレジスタ１１１ｆは、符号を格納するためのシフトレジスタである。  
シフトレジスタ１１１ｇは、ヘッダデータを格納するためのシフトレジスタである。
【００１０】
また、測定データの各桁に対応するＢＣＤ−７セグメントデコーダドライバ１１３は、ＢＣＤ−７セグメントデコーダドライバ１１３ａ，１１３ｂ，…，１１３ｃ，１１３ｄでなり、測定データの各桁に対応するシフトレジスタに１対１で設けられる。
【００１１】
また、測定データの各桁に対応する７セグメントＬＥＤ表示器１１６は、１１６ａ，１１６ｂ，…，１１６ｃ，１１６ｄでなり、測定データの各桁に対応するシフトレジスタ１１１や測定データの各桁に対応するＢＣＤ−７セグメントデコーダドライバ１１３に１対１で設けられる。
【００１２】
ここで示した例では、センサデータ信号はＢＣＤ（Binary Coded Decimal）コード（二進化十進表現）で表現される。このＢＤＣコードでは、十進表現での１桁を、０から９までを表す４桁の二進数（４ｂｉｔ）で表す方法が使用されている。例えば、センサデータ信号は、４ｂｉｔを１デジットとして１３デジット（５２ｂｉｔ）で出力される。
【００１３】
具体的には、例えば、センサデータ信号は、ヘッダ、符号、測定データ第１桁（ＢＣＤコード）、測定データ第２桁（ＢＣＤコード）、…、測定データ第５桁（ＢＣＤコード）、測定データ第６桁（ＢＣＤコード）、測定データ小数点位置（ＢＣＤコード）の順で変位表示器のシフトレジスタ１１１に入力される。
【００１４】
図１０に示した変位表示器のシフトレジスタ１１１へのセンサデータ信号の入力が完了すると、ヘッダはシフトレジスタ１１１ｇへ格納され、符号はシフトレジスタ１１１ｆへ格納される。また、測定データ第１桁（ＢＣＤコード）はシフトレジスタ１１１ｅへ格納され、測定データ第２桁（ＢＣＤコード）はシフトレジスタ１１１ｄへ格納され、測定データ第５桁（ＢＣＤコード）はシフトレジスタ１１１ｃへ格納され、測定データ第６桁（ＢＣＤコード）はシフトレジスタ１１１ｂへ格納される。また、測定データ小数点位置（ＢＣＤコード）はシフトレジスタ１１１ａへ格納される。  
シフトレジスタ１１１ｆへ格納された符号は、ドライバ１１４を介して符号表示用のＬＥＤ表示器１１５に表示される。
【００１５】
測定データの各桁に対応するシフトレジスタ１１１へ格納された測定データの各桁は、この各桁に対応するＢＣＤ−７セグメントデコーダドライバ１１３により７ビットに変換されて、測定データの各桁に対応する７セグメントＬＥＤ表示器１１６に表示される。
【００１６】
シフトレジスタ１１１ａへ格納された測定データ小数点位置は、３−８デコーダドライバ１１２を介して、７セグメントＬＥＤ表示器１１６は、１１６ａ，１１６ｂ，…，１１６ｃ，１１６ｄのいずれかに表示される。
【００１７】
つまり、この変位表示器は、変位センサから出力されるクロック信号に同期して出力されるセンサデータ信号を変位表示器のシフトレジスタ１１１に取り込み、ＢＣＤ−７セグメントデコーダドライバ１１３を用いることにより、容易に７セグメントＬＥＤ表示器１１５，１１６で表示することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】株式会社ミツトヨ、商品情報  接触センサ  出力信号の種類  デジマチック出力仕様、[online]、[２０１２年５月１６日検索]、インターネット＜ＵＲＬhttp://www.mitutoyo.co.jp/products/seimitusensor/menu/no4076p29.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
前述した変位センサを回転機械の変位変化量の計測に用いるにあたっては、変位を変位表示器に表示するだけではなく、計測結果を電子媒体に記録したりプリンタに印刷したりする必要がある。このような用途には前述したＢＣＤ形式のデータは取扱いになじまないので、例えばASCII(American Standard Code for Information Interchange)などの文字コードで取扱えることが望ましい。
【００２０】
また、図８に示すように変位の計測箇所が多いと多数の変位センサを用いる必要があるが、この場合、センサデータ信号の同期をとるためのセンサクロック信号は各センサのそれぞれから任意のタイミングで出力される。この信号を例えばＭＰＵに取り込もうとすると、図１０に示したような変位表示器にて、同時に多数のセンサからのセンサデータ信号であるシリアル信号を、センサ間でタイミングが非同期であるセンサクロック信号のタイミングで変位表示器に適切に取り込むことは困難である。
【００２１】
本発明が解決しようとする課題は、複数の変位センサのそれぞれからの変位データ信号を入力して適切に出力することが可能になる変位測定装置および変位測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
実施形態によれば、変位測定装置は、複数の変位センサのそれぞれに対応して設けられ、前記変位センサのそれぞれから出力される変位データ信号を前記変位データ信号の出力元の変位センサからのクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して一時保存する一時保存装置と、前記一時保存装置のいずれかを順次選択し、前記選択した一時保存装置に保存された変位データ信号を所定のクロック信号に同期してシリアルデータとして出力する出力手段とをもつ。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複数の変位センサのそれぞれからの変位データ信号を入力して適切に出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態における変位測定装置の構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態における変位測定装置のシリアルデータバッファ内の構成例を示す図。
【図３】第１の実施形態における変位測定装置による動作手順の一例を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態における変位測定装置のシリアルデータバッファ内の構成例を示す図。
【図５】第２の実施形態における変位測定装置による動作手順の一例を示すフローチャート。
【図６】第３の実施形態における変位測定装置のシリアルデータバッファ内の構成例を示す図。
【図７】第３の実施形態における変位測定装置による動作手順の一例を示すフローチャート。
【図８】従来の変位測定装置の設置形態の一例を示す図。
【図９】従来の変位測定装置の構成例を示す図。
【図１０】従来の変位表示器の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。  
図１は、第１の実施形態における変位測定装置の構成例を示す図である。  
図１に示すように、第１の実施形態における変位測定装置は、シリアルデータバッファ１１ａ〜１１ｈ、マルチプレクサ１２ａ，１２ｂ、ＭＰＵ１３、シリアルプリンタ１４、メモリカード１５を有する。
【００２６】
この例では、変位測定装置に接続されて、この変位測定装置にセンサデータ信号やセンサクロック信号を出力する変位センサは８つである。以下、必要に応じて、変位センサを単にセンサと称する。
【００２７】
これらのセンサのそれぞれには、シリアルデータバッファ１１ａ〜１１ｈが１対１で対応して設けられる。以下、必要に応じて、シリアルデータバッファ１１ａ〜１１ｈを単にシリアルデータバッファ１１と称する。
【００２８】
変位測定装置のシリアルデータバッファ１１は、対応するセンサのそれぞれから出力されたセンサデータ信号を、このセンサデータ信号の出力元のセンサからのセンサクロック信号に同期してシリアルデータとして入力して、センサの測定データとして一時保存する。
【００２９】
マルチプレクサ１２ａは、所定のタイミングでのＭＰＵ１３からシリアルクロック信号を入力すると、各センサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を選択して、この選択したシリアルデータバッファ１１に対して、ＭＰＵ１３からのシリアルクロック信号をそのまま再出力し、以後、ＭＰＵ１３からシリアルクロック信号を入力するたびに、選択した選択したシリアルデータバッファ１１に対して、ＭＰＵ１３からのシリアルクロック信号を再出力する。この出力したクロック信号をホストクロック信号と称する。本実施形態において、あるセンサに対応するシリアルデータバッファ１１を選択することを、この対応するセンサを選択することとして説明することがある。
【００３０】
また、マルチプレクサ１２ｂは、前述した所定のタイミングでＭＰＵ１３からシリアルクロック信号を入力すると、マルチプレクサ１２ａと同じシリアルデータバッファ１１を選択し、この選択したシリアルデータバッファ１１に一時保存されたセンサデータ信号をマルチプレクサ１２ａからシリアルデータバッファ１１へのホストクロック信号に同期してホストデータ信号として入力し、ＭＰＵ１３に出力する。
【００３１】
マルチプレクサ１２ａ，１２ｂによる選択対象のシリアルデータバッファ１１の切り替えの周期は、選択したシリアルデータバッファ１１に入力されたセンサデータ信号についてＭＰＵ１３への出力が開始してから完了するまでにかかる時間を少なくとも含む周期であり、この間のホストクロック信号の出力数は、シリアルデータバッファ１１からのセンサデータ信号のビット数以上となる。
【００３２】
つまり、各センサに対応するシリアルデータバッファ１１のいずれかが選択され、この選択されたシリアルデータバッファ１１に対し、このシリアルデータバッファ１１に一時保存されるセンサデータ信号のビット数に対応する数のホストクロック信号が出力され、このホストクロック信号に同期して、前述した一時保存されるセンサデータ信号の各ビットがマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３に出力される。
【００３３】
マルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、このデータ信号の各ビットの出力が完了したタイミングでＭＰＵ１３からシリアルクロック信号を入力すると、各センサに対応するシリアルデータバッファ１１のいずれかを新たに選択し、この選択したシリアルデータバッファ１１とマルチプレクサ１２ａ，１２ｂの間で、前述したホストクロック信号とホストデータ信号の入出力がなされる。
【００３４】
ＭＰＵ１３は、入力したホストデータ信号で示される測定データを文字コードに変換して、ＭＰＵ１３内のカードインタフェース１３ｂを介してメモリカード１５へ書き込んだり、ＭＰＵ１３内のシリアルポート１３ａを介してシリアルプリンタ１４へ送信して印刷を行なわせたりする。
【００３５】
図２は、第１の実施形態における変位測定装置のシリアルデータバッファ内の構成例を示す図である。  
図２に示すように、複数のシリアルデータバッファ１１のそれぞれは、シフトレジスタ２１、マルチプレクサ２２、ヘッダデータメモリ２３、比較器２４、カウンタ２５、レジスタ２６、判定回路２７を有する。
【００３６】
シフトレジスタ２１は４ｂｉｔ構成であり、センサからの入力側からＭＰＵ１３への出力側に向かって、測定データ小数点位置（ＢＣＤコード）を格納するためのシフトレジスタ２１ａ、測定データの各桁を格納するためのシフトレジスタ２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ、符号を格納するためのシフトレジスタ２１ｆ、ヘッダデータを格納するためのシフトレジスタ２１ｇが縦続接続されてなる。また、シフトレジスタ２１ｆにはシフトレジスタ２１ｈが縦続接続される。
【００３７】
シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆには、マルチプレクサ２２が１対１で設けられる。このマルチプレクサ２２は、対応するセンサからのシリアルクロック信号であるセンサクロック信号、およびＭＰＵ１３側からのシリアルクロック信号であるホストクロック信号のいずれかを選択して、対応するシフトレジスタ２１へ出力する。
【００３８】
マルチプレクサ２２は、センサデータ信号をＭＰＵ１３の出力する期間以外で、測定データ小数点位置（ＢＣＤコード）がシフトレジスタ２１ａに格納され、測定データの各桁がシフトレジスタ２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅに格納され、符号がシフトレジスタ２１ｆへ格納され、ヘッダデータがシフトレジスタ２１ｇに格納する期間ではセンサ側を選択して、この選択したセンサ側からのセンサクロック信号を入力して、対応するシフトレジスタ２１に対して出力する。
【００３９】
これにより、センサ側から出力されたセンサデータ信号の各ビットは、センサクロック信号に同期してマルチプレクサ２２を介してシフトレジスタ２１に入力されて、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの順でシフトされる。
【００４０】
また、マルチプレクサ２２は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１への入力が完了した後でＭＰＵ１３へ出力するべき所定の期間の開始タイミングとなるとＭＰＵ１３側を選択してホストクロック信号を入力して、このホストクロック信号を、対応するシフトレジスタであるシフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆに出力する。ホストクロック信号はシフトレジスタ２１ｈにも入力される。
【００４１】
これにより、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆへ格納されたセンサデータ信号の各ビットは、ホストクロック信号に同期して、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｈの順で、センサからの入力側からＭＰＵ１３への出力側のシフトレジスタ２１に向かってシフトされ、ホストデータ信号としてマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００４２】
比較器２４は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングで、シフトレジスタ２１ｇに格納されたヘッダデータとヘッダデータメモリ２３に保存された所定のヘッダデータとを比較し、これらが一致したか否かの結果をフラグ情報としてシフトレジスタ２１ｈに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００４３】
また、センサ側から入力されたセンサクロック信号はカウンタ２５によってカウントされる。判定回路２７は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングで、カウンタ２５によりカウントしたカウント数とレジスタ２６に格納された所定のカウント数とを比較し、これらが一致したか否かの結果をフラグ情報としてシフトレジスタ２１ｈに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。この所定のカウント数とは、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでが正常に入力された場合にカウンタ２５によりカウントされるべきカウント数である。
【００４４】
また、判定回路２７は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングで、カウンタ２５によりカウントしたカウント数が０であるかどうか、つまりセンサが接続されていない状態で、信号が入力されない状態かどうかを判定した結果をフラグ情報としてシフトレジスタ２１ｈに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００４５】
図３は、第１の実施形態における変位測定装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。  
初期状態として、図１に示したマルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、ＭＰＵ１３から所定のタイミングで入力したシリアルクロック信号に応じて、８つのセンサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を選択しているとする。マルチプレクサ１２ａは、この選択したシリアルデータバッファ１１に対し、ホストクロック信号を出力する。
【００４６】
選択されたセンサに対応するシリアルデータバッファ１１のマルチプレクサ２２は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでがシフトレジスタ２１へ入力が完了するまではセンサ側を選択している。この選択された状態では、センサ側から出力されたセンサデータ信号の各ビットは、センサクロック信号に同期してシフトレジスタ２１に入力されて、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの順で、センサからの入力側からＭＰＵ１３への出力側のシフトレジスタ２１に向かってシフトされて格納されている（ステップＳ１）。
【００４７】
センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなると、選択されたセンサに対応するシリアルデータバッファ１１のマルチプレクサ２２は、ＭＰＵ１３側を選択する。これにより、縦続接続された２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆおよびシフトレジスタ２１ｈはホストクロック信号を入力することができるようになる。
【００４８】
センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなると、比較器２４は、シフトレジスタ２１ｇに格納されたヘッダデータとヘッダデータメモリ２３に保存された所定のヘッダデータとを比較する（ステップＳ２）。比較器２４は、これらが一致していなければ（ステップＳ３のＮＯ）、この結果を示すフラグ情報を生成して（ステップＳ８）、このフラグ情報をシフトレジスタ２１ｈに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００４９】
比較器２４による比較結果が一致している状態で（ステップＳ３のＹＥＳ）、カウンタ２５は、センサデータ信号の各ビットの入力を開始してからのカウント数を判定回路２７に出力する（ステップＳ４）。判定回路２７は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなっても、カウンタ２５からのカウント数が０である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、カウントなしを示すフラグ情報を生成して（ステップＳ９）、このフラグ情報をシフトレジスタ２１ｈに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００５０】
カウンタ２５からのカウント数が０でない場合で（ステップＳ５のＮＯ）、判定回路２７は、カウンタ２５からのカウント数が、レジスタ２６に格納される所定のカウント数と一致しない場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、カウント数不一致を示すフラグ情報を生成して（ステップＳ１０）、このフラグ情報をシフトレジスタ２１ｈに格納する。
【００５１】
この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。ステップＳ３からＳ１０までのヘッダデータ比較、カウントの有無の判定、カウント数の不一致の判定は、順番が前後しても差し支えない。
【００５２】
また、カウンタ２５からのカウント数が前述した所定のカウント数と一致している場合には（ステップＳ６のＹＥＳ）、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆへ格納されたセンサデータ信号の各ビットは、ホストクロック信号に同期して、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｈの順でシフトされ、ホストデータ信号としてマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される（ステップＳ７）。
【００５３】
この出力が完了すると、図１に示したマルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、ＭＰＵ１３からの所定のタイミングでのシリアルクロック信号に同期して、別のセンサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を改めて選択する。マルチプレクサ１２ａは、この選択したシリアルデータバッファ１１に対してホストクロック信号を出力する。この出力後は前述したＳ１以降の動作に移る。このようにして、８つのセンサのそれぞれについてのＳ１からＳ１０の動作がなされ、一巡すると、再び各センサについてのＳ１からＳ１０の動作がなされる。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施形態における変位測定装置では、各センサからのセンサデータ信号を、他のセンサのセンサクロック信号の出力タイミングとは関係なく、各センサに対応するシリアルデータバッファ１１に独立して格納する構成としている。また、この格納された後で、マルチプレクサ１２により、各センサに対応するシリアルデータバッファ１１を選択して、この選択したシリアルデータバッファ１１に格納されるデータをホストデータ信号としてＭＰＵ１３に出力する構成としている。
【００５５】
よって、各センサ間でクロック信号の出力タイミングが非同期である多数のセンサによる変位計測を同時に行なって、変位計測結果を適切にＭＰＵに取り込み、この変位計測結果を電子媒体に記録したり印刷したりすることが容易に実現できるという優れた効果を奏する。
【００５６】
また、シリアルデータバッファ１１においては、各センサからのデータ信号を確実に格納することができるだけでなく、各センサから出力されたデータ信号が異常な状態を検出したり、センサが接続されていない状態であることを検出したりすることができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態における変位測定装置の構成のうち第１の実施形態で説明した部分と同一部分の説明は省略する。  
本実施形態では、各センサに対応するシリアルデータバッファ１１内のシフトレジスタをセンサ側とＭＰＵ出力側にそれぞれ具備し、センサ側のシフトレジスタはセンサクロック信号に同期してセンサデータ信号を入力して格納する。
【００５８】
センサ側のシフトレジスタへのセンサデータ信号の格納が完了した後、この格納されたデータはロード信号の入力に伴ってＭＰＵ側のシフトレジスタにロードされる。そして、この格納されたセンサデータ信号は、ホストクロック信号に同期してＭＰＵ１３に出力される。
【００５９】
図４は、第２の実施形態における変位測定装置のシリアルデータバッファ内の構成例を示す図である。  
第２の実施形態における変位測定装置の複数のシリアルデータバッファ１１のそれぞれは、センサ側のシフトレジスタ２１、ヘッダデータメモリ２３、比較器２４、カウンタ２５、レジスタ２６、判定回路２７、ＭＰＵ側のシフトレジスタ３１を有する。
【００６０】
センサ側のシフトレジスタ２１の構成は、第１の実施形態と同様である。また、ＭＰＵ側のシフトレジスタ３１は、センサ側のシフトレジスタ２１と同じく４ｂｉｔ構成であり、センサからの入力側からＭＰＵ１３への出力側に向かって、測定データ小数点位置（ＢＣＤコード）を格納するためのシフトレジスタ３１ａ、測定データの各桁を格納するためのシフトレジスタ３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ、符号を格納するためのシフトレジスタ３１ｆが縦続接続される。また、シフトレジスタ３１ｆにはシフトレジスタ３１ｇが縦続接続され、シフトレジスタ２１ｈはシフトレジスタ３１ｇに縦続接続される。
【００６１】
センサ側のシフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆには、ＭＰＵ側のシフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆが１対１で縦続接続される。
【００６２】
本実施形態では、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでがセンサ側のシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングになると、ＭＰＵ１３は、ＭＰＵ側のシフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆおよびシフトレジスタ３１ｇにロード信号を出力する。このロード信号は、センサ側のシフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆに格納されるデータを、ＭＰＵ側のシフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆにロードするための信号である。
【００６３】
このロード信号は、マルチプレクサ１２ａが、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでがセンサ側のシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングでＭＰＵ１３からシリアルクロック信号を入力したことにともなって、マルチプレクサ１２ａが出力するようにしてもよい。
【００６４】
これにより、対応するシフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆへ格納されたセンサデータ信号の各ビットは、ＭＰＵ側のシフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆによりロードされて格納される。
【００６５】
このようにＭＰＵ側のシフトレジスタ３１に格納されたセンサデータ信号は、ホストクロック信号に同期して、シフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇの順でシフトされ、ホストデータ信号としてマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。比較器２４や判定回路２７の動作は、第１の実施形態と同様である。
【００６６】
図５は、第２の実施形態における変位測定装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。  
初期状態として、図１に示したマルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、ＭＰＵ１３から所定のタイミングで入力したシリアルクロック信号に応じて、８つのセンサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を選択しているとする。マルチプレクサ１２ａは、この選択したシリアルデータバッファ１１に対し、ホストクロック信号を出力する。
【００６７】
選択されたセンサ側から出力されたセンサデータ信号の各ビットは、センサクロック信号に同期してシフトレジスタ２１に入力されて、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの順で、センサからの入力側からＭＰＵ１３への出力側のシフトレジスタ２１に向かってシフトされる（ステップＳ２１）。
【００６８】
センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなると、比較器２４は、シフトレジスタ２１ｇに格納されたヘッダデータとヘッダデータメモリ２３に保存された所定のヘッダデータとを比較する（ステップＳ２２）。比較器２４は、これらが一致していなければ（ステップＳ２３のＮＯ）、この結果を示すフラグ情報を生成して（ステップＳ３０）、このフラグ情報を、シフトレジスタ２１ｈを介してシフトレジスタ３１ｇに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００６９】
比較器２４による比較結果が一致している状態で（ステップＳ２３のＹＥＳ）、カウンタ２５は、センサデータ信号の各ビットについてのシフトレジスタ２１への入力を開始してからのカウント数を判定回路２７に出力する（ステップＳ２４）。判定回路２７は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてのシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなってもカウンタ２５からのカウント数が０である場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、カウントなしを示すフラグ情報を生成して（ステップＳ３１）、このフラグ情報を、シフトレジスタ２１ｈを介してシフトレジスタ３１ｇに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００７０】
カウンタ２５からのカウント数が０でない場合で（ステップＳ２５のＮＯ）、判定回路２７は、カウンタ２５からのカウント数が、レジスタ２６に格納される所定のカウント数と一致しない場合（ステップＳ２６のＹＥＳ）、カウント数不一致を示すフラグ情報を生成して（ステップＳ３２）、このフラグ情報を、シフトレジスタ２１ｈを介してシフトレジスタ３１ｇに格納する。この格納されたフラグ情報は、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。以上説明したヘッダデータ比較、カウントの有無の判定、カウント数の不一致の判定は、順番が前後しても差し支えない。
【００７１】
また、カウンタ２５からのカウント数がレジスタ２６に格納される所定のカウント数と一致している場合には（ステップＳ２６のＹＥＳ）、シフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆは、ロード信号の入力にともない（ステップＳ２７）、対応するシフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆに格納されたセンサデータ信号の各ビットをホストクロック信号に同期してパラレルにてロードして、対応するシフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆに格納する（ステップＳ２８）。
【００７２】
シフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆに格納されたセンサデータ信号は、ホストクロック信号に同期して、シフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇの順に沿ってシフトされ、ホストデータ信号としてマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される（ステップＳ２９）。
【００７３】
この出力が完了すると、図１に示したマルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、ＭＰＵ１３からの所定のタイミングでのシリアルクロック信号に同期して、別のセンサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を改めて選択する。マルチプレクサ１２ａは、この選択したシリアルデータバッファ１１に対してホストクロック信号を出力する。この出力後は前述したＳ２１以降の動作に移る。このようにして、８つのセンサのそれぞれについてのＳ２１からＳ３２の動作がなされ、一巡すると、再び各センサについてのＳ２１からＳ３２の動作がなされる。
【００７４】
以上説明したように、第２の実施形態における変位測定装置では、第１の実施形態で説明した特徴に加え、センサからセンサ側のシフトレジスタ２１に格納したセンサデータ信号をＭＰＵ側のシフトレジスタ３１にロードする構成としたことを特徴としている。このような構成とすれば、シフトレジスタ３１に格納されたセンサデータ信号をＭＰＵ１３に出力しながら、別のセンサからのセンサデータ信号をシフトレジスタ２１に格納する事ができるようになる。
【００７５】
第１の実施形態では、シフトレジスタ２１に、別のセンサからのセンサデータ信号を格納するには、シフトレジスタ２１に既に格納されているセンサデータ信号の各ビットをシフトさせてＭＰＵ１３へ出力する必要があったが、本実施形態では、シフトレジスタ２１に既に格納されているセンサデータ信号をパラレルにてシフトレジスタ３１へロードすれば、このシフトレジスタ２１に対し、別のセンサからのセンサデータ信号を格納することができるようになる。
【００７６】
したがって、第１の実施形態と比較して、マルチプレクサ１２ａ，１２ｂによる各センサに対応するシリアルデータバッファ１１の選択の間隔を半分にすることができるので、センサからＭＰＵ１３へのセンサデータ信号の出力のスループットが向上し、より多数のセンサのそれぞれからのセンサデータ信号をシフトレジスタに格納してＭＰＵ１３に出力することが可能となる。
【００７７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。  
図６は、第３の実施形態における変位測定装置のシリアルデータバッファ内の構成例を示す図である。  
第３の実施形態における変位測定装置は、第２の実施形態で説明した４ｂｉｔ構成のシフトレジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇに替えて、８ｂｉｔ構成のシフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇを備える。また、本実施形態では、４ｂｉｔの固定データを格納する固定データレジスタ４２を備える。
【００７８】
固定データレジスタ４２は、４ｂｉｔの固定データをシフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇにより格納するための上位４ｂｉｔのデータとして出力する。以下、必要に応じて、シフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇを単にシフトレジスタ４１と称する。
【００７９】
本実施形態では、シフトレジスタ４１は、シフトレジスタ２１に格納されたセンサデータ信号を、このシフトレジスタ４１に格納するための下位４ｂｉｔのデータとしてロードする。また、シフトレジスタ４１は、固定データレジスタ４２に格納された固定データ（００１１）をロードし、この固定データを、このシフトレジスタ４１に格納するための上位４ｂｉｔのデータとし、このデータに対し前述した下位４ｂｉｔのデータをあわせた計８ｂｉｔの信号をＭＰＵ１３に出力する。このような出力を行なえば、シフトレジスタ４１は、出力データをＡＳＣＩＩ形式のキャラクタコードとして出力することができる。
【００８０】
図７は、第３の実施形態における変位測定装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。  
初期状態として、図１に示したマルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、ＭＰＵ１３から所定のタイミングで入力したシリアルクロック信号に応じて、８つのセンサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を選択しているとする。マルチプレクサ１２ａは、この選択したシリアルデータバッファ１１に対し、ホストクロック信号を出力する。
【００８１】
選択されたセンサ側から出力されたセンサデータ信号の各ビットは、センサクロック信号に同期してシフトレジスタ２１に入力されて、シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの順で、センサからの入力側からＭＰＵ１３への出力側のシフトレジスタ２１に向かってシフトされる（ステップＳ４１）。
【００８２】
センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなると、比較器２４は、シフトレジスタ２１ｇに格納されたヘッダデータとヘッダデータメモリ２３に保存された所定のヘッダデータとを比較する（ステップＳ４２）。比較器２４は、これらが一致していなければ（ステップＳ４３のＮＯ）、この結果を示すフラグ情報を生成して（ステップＳ５１）、このフラグ情報を、シフトレジスタ２１ｈを介してシフトレジスタ４１ｇに下位４ｂｉｔのデータとして格納する。
【００８３】
この格納されたフラグ情報に対して、固定データレジスタ４２に格納された固定データを上位４ｂｉｔのデータとしてあわせた８ｂｉｔのデータは、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００８４】
比較器２４による比較結果が一致している状態で（ステップＳ４３のＹＥＳ）、カウンタ２５は、センサデータ信号の各ビットの入力を開始してからのカウント数を判定回路２７に出力する（ステップＳ４４）。判定回路２７は、センサデータ信号の最上位ビットから最下位ビットまでについてシフトレジスタ２１からＭＰＵ１３への出力を開始するべき所定のタイミングとなっても、カウンタ２５からのカウント数が０である場合（ステップＳ４５のＹＥＳ）、カウントなしを示すフラグ情報を生成して（ステップＳ５２）、このフラグ情報を、シフトレジスタ２１ｈを介してシフトレジスタ４１ｇに下位４ｂｉｔのデータとして格納する。
【００８５】
この格納されたフラグ情報に対して、固定データレジスタ４２に格納された固定データを上位４ｂｉｔのデータとしてあわせた８ｂｉｔのデータは、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。
【００８６】
カウンタ２５からのカウント数が０でない場合で（ステップＳ４５のＮＯ）、判定回路２７は、カウンタ２５からのカウント数が、レジスタ２６に格納される所定のカウント数と一致しない場合（ステップＳ４６のＹＥＳ）、カウント数不一致を示すフラグ情報を生成して（ステップＳ５３）、このフラグ情報を、シフトレジスタ２１ｈを介してシフトレジスタ４１ｇに下位４ｂｉｔのデータとして格納する。
【００８７】
この格納されたフラグ情報に対して、固定データレジスタ４２に格納された固定データを上位４ｂｉｔのデータとしてあわせた８ｂｉｔのデータは、ホストクロック信号に同期してマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される。以上説明したヘッダデータ比較、カウントの有無の判定、カウント数の不一致の判定は、順番が前後しても差し支えない。
【００８８】
また、カウンタ２５からのカウント数が所定のカウント数と一致している場合には（ステップＳ４６のＹＥＳ）、シフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは、ロード信号の入力にともない（ステップＳ４７）、対応するシフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆへ格納されたセンサデータ信号の各ビットをホストクロック信号に同期してパラレルにてロードして、対応するシフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆに下位４ｂｉｔのデータとして格納する（ステップＳ４８）。
【００８９】
シフトレジスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆからシフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆに格納された下位４ｂｉｔのデータおよび固定データレジスタ４２に格納された固定データを上位４ｂｉｔのデータとしてあわせた８ｂｉｔのデータは、ホストクロック信号に同期して、シフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇの順に沿ってシフトされ、ホストデータ信号としてマルチプレクサ１２ｂを介してＭＰＵ１３へ出力される（ステップＳ４９）。
【００９０】
この出力が完了すると、図１に示したマルチプレクサ１２ａ，１２ｂは、ＭＰＵ１３からの所定のタイミングでのシリアルクロック信号に同期して、別のセンサのいずれかに対応するシリアルデータバッファ１１を改めて選択する。マルチプレクサ１２ａは、この選択したシリアルデータバッファ１１に対してホストクロック信号を出力する。この出力後は前述したＳ４１以降の動作に移る。このようにして、８つのセンサのそれぞれについてのＳ４１からＳ５３の動作がなされ、一巡すると、再び各センサについてのＳ４１からＳ５３の動作がなされる。
【００９１】
以上説明したように、第３の実施形態における変位測定装置では、第２の実施形態で説明した特徴に加え、ＭＰＵ側のシフトレジスタ４１は、シフトレジスタ２１に格納されたセンサデータ信号を、シフトレジスタ４１の下位４ｂｉｔのデータとしてロードする。また、シフトレジスタ４１は、固定データレジスタ４２に格納された固定データをロードし、これらをあわせた８ｂｉｔの信号をＭＰＵ１３に出力する。このような出力を行なうと、出力データはＡＳＣＩＩ形式のキャラクタコードとして出力でき、ＭＰＵにデータが出力される時点でＡＳＣＩＩ形式のキャラクタコードの状態とすることができる。
【００９２】
このことから、ＭＰＵ１３からメモリカード１５へのデータ書き込みやシリアルプリンタ１４への出力が、従来のように、ＭＰＵ１３内のソフトウェアによる処理で動作させるよりも高速に処理することができるため、より多数のセンサを接続した変位計測が可能となる。
【００９３】
これらの各実施形態によれば、複数の変位センサのそれぞれからの変位データ信号を入力して適切に出力することが可能になる変位測定装置を提供することができる。  
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１１…シリアルデータバッファ、１２，２２，１０４…マルチプレクサ、１３，１０５…ＭＰＵ、１４…シリアルプリンタ、１５…メモリカード、２１，３１，４１，１１１…シフトレジスタ、２３…ヘッダデータメモリ、２４…比較器、２５…カウンタ、２６…レジスタ、２７…判定回路、４２…固定データレジスタ。
【図１】
2014002034.tif 000003
【図２】
2014002034.tif 000004
【図３】
2014002034.tif 000005
【図４】
2014002034.tif 000006
【図５】
2014002034.tif 000007
【図６】
2014002034.tif 000008
【図７】
2014002034.tif 000009
【図８】
2014002034.tif 000010
【図９】
2014002034.tif 000011
【図１０】
2014002034.tif 000012