(57)【要約】      （修正有）【課題】原点の再設定に係る作業をすることなく高速に位置を測定する。【解決手段】位置測定装置１は、発光部１１２から照射された光を通過させ発光部１１２に対して移動可能なスケール１１１と、スケール１１１を通過した光を受ける受光部との相対位置を特定する相対位置特定部２２１と、同期指示が行われたタイミングにおけるスケール１１１の絶対位置を特定する絶対位置特定部１４１と、当該タイミングにおける絶対位置と当該タイミングにおける相対位置とに基づいて測定基準位置を決定する決定部２４１と、測定基準位置と相対位置特定部２２１が特定した相対位置とに基づいて、スケール１１１の現在位置を算出する現在位置算出部２４２と、現在位置算出部２４２により算出された現在位置を表示部２５０に表示させる表示制御部２４３と、絶対位置特定部１４１及び決定部２４１に同期指示を行う同期指示部と、を備える。【選択図】図２
2019203709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から照射された光を通過させ前記発光部に対して移動可能なスケールと、前記スケールを通過した光を受ける受光部との相対位置を特定する相対位置特定部と、
同期指示が行われたタイミングにおける前記スケールの絶対位置を特定する絶対位置特定部と、
前記タイミングにおける前記絶対位置と前記タイミングにおける前記相対位置とに基づいて測定基準位置を決定する決定部と、
前記測定基準位置と前記相対位置特定部が特定した前記相対位置とに基づいて、前記スケールの現在位置を算出する現在位置算出部と、
前記現在位置算出部により算出された前記現在位置を出力する出力制御部と、
前記絶対位置特定部及び前記決定部に前記同期指示を行う同期指示部と、
を備える位置測定装置。
【請求項２】
前記タイミングにおいて前記受光部が受けた光が示す受光情報を記憶する受光情報ラッチ回路と、
前記タイミングにおいて前記相対位置特定部により特定された相対位置を示す相対位置情報を記憶する相対位置ラッチ回路と、
を備え、
前記絶対位置特定部は、前記受光情報ラッチ回路に記憶された前記受光情報に基づいて前記絶対位置を特定し、
前記決定部は、前記受光情報ラッチ回路に記憶された前記受光情報に基づいて特定された前記絶対位置と、前記相対位置ラッチ回路に記憶された前記相対位置情報が示す相対位置とに基づいて前記測定基準位置を決定する、
請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項３】
前記決定部は、前記タイミングにおける前記絶対位置と、前記タイミングにおける前記相対位置との差分を前記測定基準位置として決定し、
前記現在位置算出部は、前記測定基準位置に特定された前記相対位置を加算することにより前記現在位置を算出する、
請求項１又は２に記載の位置測定装置。
【請求項４】
前記同期指示部は、前記絶対位置を特定する条件が満たされたことに応じて、前記絶対位置特定部及び前記決定部に前記同期指示を行う、
請求項１から３のいずれか１項に記載の位置測定装置。
【請求項５】
前記同期指示部は、前記相対位置特定部において前記相対位置の特定に異常を検出すると、前記絶対位置特定部及び前記決定部に前記同期指示を行う、
請求項４に記載の位置測定装置。
【請求項６】
前記出力制御部は、前記同期指示部により前記同期指示が行われてから前記現在位置算出部により前記絶対位置が特定されるまでの間、待機中であることを表示部に表示させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の位置測定装置。
【請求項７】
前記同期指示部は、前記絶対位置特定部が特定した前記絶対位置を受信する信号線を介して前記同期指示を示す同期信号を送信する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の位置測定装置。
【請求項８】
前記出力制御部は、前記現在位置算出部により算出された前記スケールの現在位置を示す情報を表示部に表示させる、
請求項１から７のいずれか１項に記載の位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の位置を測定するための位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一軸方向に移動可能なステージに取り付けられたスケールに光を照射し、スケールを通過した光のスケールの移動に伴う変化量を受光部で検出し、受光部から出力された電気信号に基づいて被測定物の位置を測定する光電式エンコーダを備える位置測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
光電式エンコーダとして、初期設定において定めた原点に対するスケールの相対的な位置を連続して検出し続けることにより位置の測定を行うインクリメンタル方式のエンコーダと、スケール上の絶対位置を測定することにより位置の測定を行うアブソリュート方式のエンコーダとが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１６３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクリメンタル方式のエンコーダは、測定速度が高速であるという利点がある。しかしながら、測定器の電源がＯＦＦになったりオーバースピードになることで測定エラーになったりすると、原点の設定をし直さなければならないという問題がある。アブソリュート方式のエンコーダは、原点の設定が不要であるという利点があるものの、測定速度が低速であるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、原点の再設定に係る作業をすることなく高速に位置を測定することができる位置測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る位置測定装置は、発光部から照射された光を通過させ前記発光部に対して移動可能なスケールと、前記スケールを通過した光を受ける受光部との相対位置を特定する相対位置特定部と、同期指示が行われたタイミングにおける前記スケールの絶対位置を特定する絶対位置特定部と、前記タイミングにおける前記絶対位置と前記タイミングにおける前記相対位置とに基づいて測定基準位置を決定する決定部と、前記測定基準位置と前記相対位置特定部が特定した前記相対位置とに基づいて、前記スケールの現在位置を算出する現在位置算出部と、前記現在位置算出部により算出された前記現在位置を出力する出力制御部と、前記絶対位置特定部及び前記決定部に前記同期指示を行う同期指示部と、を備える。
【０００８】
前記位置測定装置は、前記タイミングにおいて前記受光部が受けた光が示す受光情報を記憶する受光情報ラッチ回路と、前記タイミングにおいて前記相対位置特定部により特定された相対位置を示す相対位置情報を記憶する相対位置ラッチ回路と、を備え、前記絶対位置特定部は、前記受光情報ラッチ回路に記憶された前記受光情報に基づいて前記絶対位置を特定し、前記決定部は、前記受光情報ラッチ回路に記憶された前記受光情報に基づいて特定された前記絶対位置と、前記相対位置ラッチ回路に記憶された前記相対位置情報が示す相対位置とに基づいて前記測定基準位置を決定してもよい。
【０００９】
前記決定部は、前記タイミングにおける前記絶対位置と、前記タイミングにおける前記相対位置との差分を前記測定基準位置として決定し、前記現在位置算出部は、前記測定基準位置に特定された前記相対位置を加算することにより前記現在位置を算出してもよい。
【００１０】
前記同期指示部は、前記絶対位置を特定する条件が満たされたことに応じて、前記絶対位置特定部及び前記決定部に前記同期指示を行ってもよい。
前記同期指示部は、前記相対位置特定部において前記相対位置の特定に異常を検出すると、前記絶対位置特定部及び前記決定部に前記同期指示を行ってもよい。
【００１１】
前記出力制御部は、前記同期指示部により前記同期指示が行われてから前記現在位置算出部により前記絶対位置が特定されるまでの間、待機中であることを表示部に表示させてもよい。
前記同期指示部は、前記絶対位置特定部が特定した前記絶対位置を受信する信号線を介して前記同期指示を示す同期信号を送信してもよい。
前記出力制御部は、前記現在位置算出部により算出された前記スケールの現在位置を示す情報を表示部に表示させてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、原点の再設定に係る作業をすることなく高速に位置を測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る位置測定装置の外観を示す図である。
【図２】本実施形態に係る位置測定装置の構成を示す図である。
【図３】位置測定装置の動作開始時における処理の流れを示す図である。
【図４】各ラッチ回路に記憶された情報に基づいてＡＢＳオフセットが決定されるときの処理の流れを示す図である。
【図５】ＡＢＳオフセットに基づいて現在位置が算出されるときの処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［位置測定装置１の概要］
図１は、本実施形態に係る位置測定装置１の外観を示す図である。位置測定装置１は、ワークＷの測定軸方向の位置を測定する装置であり、光電式エンコーダ１００と、光電式エンコーダ１００による測定結果を処理するデータ処理装置２００とを備える。光電式エンコーダ１００とデータ処理装置２００との間は、通信線を含むケーブルにより接続されている。
【００１５】
本実施形態において、位置測定装置１は、インクリメンタル方式及びアブソリュート方式を用いて、ワークＷの表面の凹凸等の高さ位置を測定する。インクリメンタル方式は、動作開始後に設定された初期位置（原点）に対するスケールの相対位置を連続して特定し続けることにより位置の測定を行う方式である。アブソリュート方式は、動作開始前から予め定められている測定基準位置に対するスケールの絶対位置を特定することにより位置の測定を行う方式である。
【００１６】
位置測定装置１の動作開始時に、データ処理装置２００は、データ処理装置２００と光電式エンコーダ１００とを接続する第１信号線を用いて同期信号を光電式エンコーダ１００に送信する。そして、データ処理装置２００は、光電式エンコーダ１００にアブソリュート方式を用いたスケール１１１の絶対位置の特定を行わせる。データ処理装置２００は、光電式エンコーダ１００から絶対位置を示す絶対位置情報（以下、ＡＢＳデータという）を、第１信号線を用いて受信する。また、データ処理装置２００は、光電式エンコーダ１００が生成した相対位置を示す相対位置情報（以下、ＩＮＣデータという）を、第２信号線を用いて受信する。
【００１７】
データ処理装置２００は、光電式エンコーダ１００から受信したＡＢＳデータが示す絶対位置と、当該絶対位置の特定開始時に光電式エンコーダ１００から受信したＩＮＣデータが示す相対位置とに基づいて、測定基準位置を決定する。データ処理装置２００は、測定基準位置を決定した後、当該測定基準位置と、ＩＮＣデータが示す相対位置とに基づいて、現在のスケールの絶対位置である現在位置を算出し、算出した現在位置を表示部２５０に表示させる。インクリメンタル方式による相対位置の特定は、アブソリュート方式による絶対位置の特定に対して高速であることから、位置測定装置１は、決定された測定基準位置と、特定された相対位置とに基づいて、高速に現在位置を算出することができる。
【００１８】
インクリメンタル方式による相対速度の特定では、スケールの移動速度が相対位置を特定可能な速度を超えた場合、相対位置を特定できないという異常が生じる。この場合において、位置測定装置１は、動作開始時と同様に、アブソリュート方式による絶対位置の特定を行い、特定した絶対位置と、当該絶対位置の特定開始時においてインクリメンタル方式により特定された相対位置とに基づいて、測定基準位置を改めて決定する。これにより、位置測定装置１は、相対位置の特定に異常が生じた場合であっても、ワークＷに光電式エンコーダ１００のプローブを接触させてインクリメンタル方式における相対位置の測定の基準となる原点を再設定することなく測定を継続することができる。
【００１９】
また、位置測定装置１においては、同一の第１信号線を用いて、データ処理装置２００が同期信号を光電式エンコーダ１００に送信し、光電式エンコーダ１００がＡＢＳデータをデータ処理装置２００に送信する。このようにすることで、位置測定装置１は、光電式エンコーダ１００とデータ処理装置２００とを接続するケーブルを太くすることなく、自動的に測定基準位置を決定することができる。
続いて、位置測定装置１の構成について説明する。
【００２０】
［光電式エンコーダ１００の構成］
図２は、本実施形態に係る位置測定装置１の構成を示す図である。まず、位置測定装置１が備える光電式エンコーダ１００の構成を説明する。図２に示すように、光電式エンコーダ１００は、検出部１１０と、第１回路１２０と、相対位置送信部１３０と、制御部１４０と、情報送受信部１５０とを備える。
【００２１】
検出部１１０は、スケール１１１と、発光部１１２と、第１受光部１１３と、第２受光部１１４と、受光情報ラッチ回路としての第１ラッチ回路１１５とを備える。
【００２２】
スケール１１１は、発光部１１２、第１受光部１１３及び第２受光部１１４に対して測定軸方向に相対移動可能に構成されている。スケール１１１には、インクリメンタル方式に対応するインクリメンタルパターン（以下、ＩＮＣパターンという。）と、アブソリュート方式に対応するアブソリュートパターン（以下、ＡＢＳパターンという。）とが並列に設けられている。
【００２３】
ＩＮＣパターンは、スケール１１１の相対位置を測定するためのパターンである。ＩＮＣパターンには、光を透過させる透過部と、光を遮断する遮断部とが交互に複数設けられている。ＩＮＣパターンの周期は、ＡＢＳパターンの周期に比べて短く設定されている。
【００２４】
ＡＢＳパターンは、スケール１１１上の粗い絶対位置である第１位置を測定するためのパターンである。ＡＢＳパターンにおける複数の第１位置のそれぞれには、複数の第１位置のそれぞれを一意に特定するためのパターンとして、例えば、Ｍ系列符号等の擬似ランダム符号に対応するパターンが設けられている。なお、本実施形態では、複数の第１位置のそれぞれを一意に特定するためのパターンとして、擬似ランダム符号に対応するパターンが設けることとしたが、これに限らず、複数の第１位置のそれぞれを一意に特定するためのパターンであれば、他のパターンが設けられていてもよい。例えば、擬似ランダム符号に対応するパターンの代わりに、周期の異なる複数のパターンが設けられていてもよい。
【００２５】
発光部１１２は、光をスケール１１１に照射する。発光部１１２と、スケール１１１との間にはコリメータレンズ（不図示）が設けられており、発光部１１２から照射された光はレンズを通過することにより平行光となってスケール１１１に入射する。発光部１１２から照射された光は、スケール１１１を通過することで干渉光となり、当該干渉光が第１受光部１１３に入射する。
【００２６】
第１受光部１１３は、ＩＮＣパターンを透過した光を受けるＩＮＣ受光素子アレイを含む。ＩＮＣ受光素子アレイは、発光部１１２から照射され、ＩＮＣパターンを透過した光を受けると、９０°の位相差を有する正弦波信号である４相信号（Ａ相正弦波信号、Ｂ相正弦波信号、ＡＢ相正弦波信号、ＢＢ相正弦波信号）を生成する。第１受光部１１３は、生成した４相信号を第１回路１２０に出力する。
【００２７】
第２受光部１１４は、ＡＢＳパターンを透過した光を受けるＡＢＳ受光素子アレイを含む。ＡＢＳ受光素子アレイは、発光部１１２から照射され、ＡＢＳパターンを透過した光を受けるとＡＢＳ明暗信号を生成する。第２受光部１１４は、生成したＡＢＳ明暗信号を第１ラッチ回路１１５に出力する。
【００２８】
第１ラッチ回路１１５は、例えばフリップフロップ回路である。第１ラッチ回路１１５は、情報送受信部１５０を介してデータ処理装置２００から第１種別の制御信号としての同期信号を受信すると、第２受光部１１４から出力されたＡＢＳ明暗信号を、絶対位置の特定に用いられる受光信号として記憶する。
【００２９】
第１回路１２０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であり、スケール１１１の相対位置に対応するＩＮＣデータ（相対位置情報）を生成する。第１回路１２０は、相対位置情報生成部１２１と、受光情報ラッチ回路としての第２ラッチ回路１２２とを備える。
【００３０】
相対位置情報生成部１２１は、増幅回路、内挿回路を含み、スケール１１１の相対位置に対応するＩＮＣデータを生成する。相対位置情報生成部１２１は、増幅回路により、第１受光部１１３から出力された４相信号を増幅する。相対位置情報生成部１２１は、４相信号に基づいて９０°の位相差を有するＡ相正弦波信号、Ｂ相正弦波信号のオフセット、位相及びゲイン等を補正する。相対位置情報生成部１２１は、内挿回路により、補正後のＡ相正弦波信号及びＢ相正弦波信号を分割し、Ａ相正弦波信号及びＢ相正弦波信号を、ＩＮＣデータとしてのＡ相パルス信号及びＢ相パルス信号に変換する。
【００３１】
第２ラッチ回路１２２は、例えばフリップフロップ回路である。具体的には、第２ラッチ回路１２２は、情報送受信部１５０を介してデータ処理装置２００から同期信号を受信すると、相対位置情報生成部１２１により生成されたＩＮＣデータとしてのＡ相パルス信号及びＢ相パルス信号を記憶する。
【００３２】
相対位置送信部１３０は、例えば、シリアルポートに対応する第２信号線Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂを介して、データ処理装置２００と接続されている。相対位置送信部１３０は、第２信号線Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂを介して、ＩＮＣデータをデータ処理装置２００に送信する。
【００３３】
制御部１４０は、例えば汎用のマイクロコンピュータであり、絶対位置特定部１４１を備える。絶対位置特定部１４１は、情報送受信部１５０がデータ処理装置２００から同期信号を受信すると、スケール１１１の絶対位置を特定する。具体的には、絶対位置特定部１４１は、第１ラッチ回路１１５に記憶された検出情報としてのＡＢＳ明暗信号と、第２ラッチ回路１２２に記憶されたＩＮＣデータとに基づいて絶対位置を特定する。
【００３４】
より具体的には、絶対位置特定部１４１は、第１ラッチ回路１１５に記憶されたＡＢＳ明暗信号を取得し、取得したＡＢＳ明暗信号の増幅及びノイズ除去を行う。絶対位置特定部１４１は、増幅及びノイズ除去が行われたＡＢＳ明暗信号をデジタル信号に変換する。
【００３５】
絶対位置特定部１４１は、デジタル信号に変換されたＡＢＳ明暗信号に基づいて、ＡＢＳパターンに設けられている複数の疑似ランダム符号のうちの一の疑似ランダム符号を特定する。絶対位置特定部１４１は、特定した疑似ランダム符号に予め関連付けられている粗い絶対位置である第１位置を特定する。
【００３６】
また、絶対位置特定部１４１は、第２ラッチ回路１２２に記憶されたＩＮＣデータに基づいて、第１位置を基準としたＩＮＣパターンの相対位置を特定する。絶対位置特定部１４１は、特定した第１位置と、特定した相対位置とを合成して、スケール１１１における絶対位置を算出することにより、絶対位置を特定する。絶対位置特定部１４１は、特定した絶対位置を示すＡＢＳデータ（絶対位置情報）を情報送受信部１５０及び第１信号線Ｌ１を介してデータ処理装置２００に送信する。
【００３７】
情報送受信部１５０は、例えば、シリアルポートに対応する第１信号線Ｌ１を介して、データ処理装置２００と接続されている。情報送受信部１５０は、バッファ１５１と、バッファ１５２とを備える双方向バッファを有しており、第１信号線Ｌ１を介して制御情報等の各種情報を送受信する。具体的には、バッファ１５１は、制御部１４０からバッファ１５１を導通させるための制御信号（例えばハイレベル制御信号）が入力されたことに応じて、制御部１４０から出力される情報を、第１信号線Ｌ１を介してデータ処理装置２００に送信する。バッファ１５２は、制御部１４０からバッファ１５２を導通させるための制御信号（例えばロウレベル制御信号）が入力されたことに応じて、第１信号線Ｌ１を介してデータ処理装置２００から情報を受信する。バッファ１５２は、受信した情報を、第１ラッチ回路１１５と、第２ラッチ回路１２２に出力する。
【００３８】
情報送受信部１５０は、制御情報の種別に基づいて、ＡＢＳデータをデータ処理装置２００に送信するか、光電式エンコーダ１００の設定状態を示す設定情報をデータ処理装置２００に送信するかを切り替える。設定情報は、例えば、相対位置特定部２２１において特定される相対位置を補正するための補正データである。
【００３９】
制御情報は、例えば、信号レベルが所定時間にわたって所定レベルとなる制御信号により示される情報である。制御情報の種別は、光電式エンコーダ１００に動作させるモードに対応している。制御情報の種別は、例えば制御信号のパルス幅により示される。このようにすることで、位置測定装置１は、１本の第１信号線Ｌ１を用いて、光電式エンコーダ１００に動作させるモードを変化させることができる。例えば、位置測定装置１は、光電式エンコーダ１００に設定情報を送信させたり、ＡＢＳデータを送信させたりすることができる。
【００４０】
情報送受信部１５０は、データ処理装置２００から第１の制御情報としての同期信号を受信したことに応じて、第１信号線Ｌ１を介して、ＡＢＳデータをデータ処理装置２００に送信する。また、情報送受信部１５０は、データ処理装置２００から第２の制御情報として、設定情報の取得を要求する取得要求信号を受信したことに応じて、設定情報をデータ処理装置２００に送信する。情報送受信部１５０が、制御情報の種別に応じて送信するデータを切り替えることで、位置測定装置１は、光電式エンコーダ１００とデータ処理装置２００とを接続するケーブルの本数が増加することを抑制することができる。
【００４１】
［データ処理装置２００の構成］
続いて、データ処理装置２００の構成を説明する。図２に示すように、データ処理装置２００は、相対位置受信部２１０と、第２回路２２０と、装置送受信部２３０と、制御部２４０と、表示部２５０とを備える。
【００４２】
相対位置受信部２１０は、第２信号線Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂを介して、光電式エンコーダ１００からＩＮＣデータとしてのＡ相パルス信号及びＢ相パルス信号を受信する。相対位置受信部２１０は、受信したＩＮＣデータを第２回路２２０に入力する。
【００４３】
第２回路２２０は、例えば、ＡＳＩＣであり、相対位置特定部２２１と、相対位置ラッチ回路としての第３ラッチ回路２２２とを備える。相対位置特定部２２１は、光電式エンコーダ１００から受信したＩＮＣデータに基づいて相対位置を特定する。
【００４４】
まず、相対位置特定部２２１は、例えば、動作開始時におけるスケール１１１の位置を相対位置の基準となる初期位置（原点）に決定する。例えば、相対位置特定部２２１は、動作開始時に相対位置受信部２１０が初めて受信したＩＮＣデータが示すスケール１１１の位置を初期位置に決定する。続いて、相対位置特定部２２１は、新たに相対位置受信部２１０が受信するＩＮＣデータとしてのＡ相パルス信号及びＢ相パルス信号の位相関係に基づいて、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の初期位置からの立ち上がり回数及び立ち下り回数を計数する。
【００４５】
例えば、相対位置特定部２２１は、初期位置における計数値を０とする。相対位置特定部２２１は、Ａ相パルス信号の位相がＢ相パルス信号の位相に比べて進んでいる場合、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の初期位置からの立ち上がり回数及び立ち下り回数を計数値に加算する。また、相対位置特定部２２１は、Ａ相パルス信号の位相がＢ相パルス信号の位相に比べて遅れている場合、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の初期位置からの立ち上がり回数及び立ち下り回数を計数値から減算する。
【００４６】
続いて、相対位置特定部２２１は、初期位置を基準として算出された計数値と、Ａパルス信号及びＢ相パルス信号の一位相に対応するスケール１１１の移動量とに基づいて相対位置を算出する。そして、相対位置特定部２２１は、光電式エンコーダ１００から受信した設定情報に含まれる補正データに基づいて算出した相対位置を補正することにより、相対位置を特定する。相対位置特定部２２１は、特定した相対位置を第３ラッチ回路２２２及び制御部２４０に出力する。
【００４７】
また、相対位置特定部２２１は、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の波形をモニタリングし、当該波形が通常とは異なる波形であるか否かを検出する。相対位置特定部２２１は、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の波形が通常とは異なる波形であることを検出すると、ＩＮＣデータが所定の速度以上で変化し、相対位置の特定に異常が生じたことを検出する。相対位置特定部２２１は、相対位置の特定に異常が生じたことを示すステータス情報を、第２回路２２０に設けられている記憶領域に記憶させる。
【００４８】
第３ラッチ回路２２２は、例えばフリップフロップ回路である。第３ラッチ回路２２２は、情報送受信部１５０から後述のバッファ２３１を導通させるためのハイレベル制御信号を同期信号として受信すると、相対位置特定部２２１が特定した相対位置を記憶する。
【００４９】
装置送受信部２３０は、バッファ２３１と、バッファ２３２とを備える双方向バッファである。装置送受信部２３０は、制御情報等の各種情報を送受信する。具体的には、バッファ２３１は、制御部２４０からバッファ２３１を導通させるためのハイレベル制御信号が入力されたことに応じて、制御部２４０から出力される制御情報を、第１信号線Ｌ１を介して光電式エンコーダ１００に送信する。バッファ２３２は、制御部２４０からバッファ２３２を導通させるためのロウレベル制御信号が入力されたことに応じて、第１信号線Ｌ１を介して光電式エンコーダ１００からＡＢＳデータ又は光電式エンコーダ１００の設定状態を示す設定情報を受信する。バッファ２３２は、受信したＡＢＳデータ及び設定情報を、制御部２４０に出力する。
【００５０】
制御部２４０は、例えば汎用のマイクロコンピュータであり、決定部２４１と、現在位置算出部２４２と、表示制御部２４３とを備える。
【００５１】
制御部２４０は、同期指示部として機能し、絶対位置を特定する条件が満たされたことに応じて、光電式エンコーダ１００の絶対位置特定部１４１及び決定部２４１に同期指示を行う。ここで、絶対位置を特定する条件は、位置測定装置１の動作を開始したこと、又は、相対位置特定部２２１において相対位置の特定に異常を検出したことである。制御部２４０は、第１信号線Ｌ１を介して同期指示を示す同期信号を送信する。
【００５２】
決定部２４１は、同期指示が行われたタイミングにおいて絶対位置特定部１４１により特定された絶対位置と、当該タイミングにおいて第３ラッチ回路２２２がラッチした相対位置とに基づいて、測定基準位置を決定する。
【００５３】
具体的には、決定部２４１は、第１ラッチ回路１１５及び第２ラッチ回路１２２に記憶された情報に基づいて特定された絶対位置と、第３ラッチ回路２２２に記憶された相対位置とに基づいて測定基準位置を決定する。例えば、決定部２４１は、特定された絶対位置と、第３ラッチ回路２２２に記憶された相対位置との差分を算出することにより測定基準位置を示すＡＢＳオフセットを決定する。決定部２４１は、決定したＡＢＳオフセットをデータ処理装置２００に設けられている所定の記憶領域に記憶させる。
【００５４】
現在位置算出部２４２は、所定の記憶領域に記憶されているＡＢＳオフセットと、相対位置特定部２２１が出力する相対位置とに基づいて、スケール１１１の現在位置を算出する。具体的には、現在位置算出部２４２は、制御部２４０の記憶領域に記憶されている測定基準位置に、相対位置特定部２２１から出力された相対位置を加算することによりスケール１１１の現在位置を算出する。
【００５５】
表示制御部２４３は、現在位置算出部２４２により算出された現在位置を出力する出力制御部として機能し、例えば、現在位置を示す情報を表示部２５０に表示させる。また、表示制御部２４３は、制御部２４０により同期指示が行われてから現在位置算出部２４２により絶対位置が特定されるまでの間、待機中であることを表示部２５０に表示させる。例えば、表示制御部２４３は、表示部２５０に設けられ、現在位置を表示する７セグメントディスプレイの表示状態を、アンダーバーが表示される表示状態とする。このようにすることで、位置測定装置１は、現在位置の算出が一時的にできない状態であることをユーザに認識させることができる。
【００５６】
［動作例］
続いて、図３から図５を参照しながら位置測定装置１の動作について説明する。なお、図３から図５では、各図において説明する処理の流れに対応する信号線及び機能ブロックを太線により強調表示する。
【００５７】
図３は、位置測定装置１の動作開始時における処理の流れを示す図である。データ処理装置２００の制御部２４０は、位置測定装置１の動作開始時に、装置送受信部２３０のバッファ２３１に、バッファ２３１を導通させるためのハイレベル制御信号を入力する。そして、制御部２４０は、装置送受信部２３０のバッファ２３１及び第１信号線Ｌ１を介して、同期信号を光電式エンコーダ１００に送信する。
【００５８】
光電式エンコーダ１００の制御部１４０は、情報送受信部１５０に対して、バッファ１５２を導通させるためのハイレベル制御信号を入力している。これにより、情報送受信部１５０のバッファ１５２は、データ処理装置２００から第１信号線Ｌ１を介して受信した同期信号を、第１ラッチ回路１１５及び第２ラッチ回路１２２に入力することができる。
【００５９】
第１ラッチ回路１１５は、同期信号が入力されたことに応じて、第２受光部１１４から出力されたＡＢＳ明暗信号を記憶する。第２ラッチ回路１２２は、同期信号が入力されたことに応じて、スケール１１１の相対位置に対応するＩＮＣデータを記憶する。
【００６０】
ここで、制御部２４０から出力されるハイレベル制御信号は、絶対位置の特定を行うための同期信号として第３ラッチ回路２２２にも入力される。第３ラッチ回路２２２は、同期信号が入力されたことに応じて、相対位置特定部２２１から出力された相対位置を記憶する。
【００６１】
第１回路１２０及び第２回路２２０はＡＳＩＣにより実現されており、制御部１４０及び制御部２４０に比べて高速に動作する。このため、相対位置情報生成部１２１がＩＮＣデータを生成してから相対位置特定部２２１が相対位置を特定するまでの時間は、制御部１４０の絶対位置特定部１４１が絶対位置を特定する時間に比べて極めて短い。したがって、第２ラッチ回路１２２及び第３ラッチ回路２２２には、同期信号を送信したタイミングにおけるスケール１１１の相対位置を示す情報が記憶される。また、第１ラッチ回路１１５には、同期信号を送信したタイミングにおけるスケール１１１の絶対位置に対応するＡＢＳ明暗信号が記憶される。
【００６２】
各ラッチ回路に情報が記憶された後、決定部２４１は、ＡＢＳオフセット（基準測定位置）を決定する。図４は、各ラッチ回路に記憶された情報に基づいてＡＢＳオフセットが決定されるときの処理の流れを示す図である。
【００６３】
データ処理装置２００側において、制御部２４０は、同期信号の送信が完了すると、光電式エンコーダ１００側からＡＢＳデータを受信するために、装置送受信部２３０に、バッファ２３２を導通させるためのロウレベル制御信号を出力する。装置送受信部２３０のバッファ２３２は、ロウレベル制御信号が入力されている間、光電式エンコーダ１００から送信されるＡＢＳデータの受信を待機する。
【００６４】
光電式エンコーダ１００側において、制御部１４０は、情報送受信部１５０におけるデータの送受信状況に基づいて、情報送受信部１５０が同期信号を受信していることを検出する。続いて、同期信号の受信が完了したことを制御部１４０が検出すると、絶対位置特定部１４１は、第１ラッチ回路１１５に記憶されたＡＢＳ明暗信号と、第２ラッチ回路１２２に記憶されたＩＮＣデータとに基づいて絶対位置を特定する。
【００６５】
制御部１４０は、絶対位置を特定したことに応じて、情報送受信部１５０にロウレベル制御信号を出力する。そして、制御部１４０は、絶対位置特定部１４１により特定された絶対位置を示すＡＢＳデータを、情報送受信部１５０のバッファ１５１及び第１信号線Ｌ１を介して、データ処理装置２００に送信する。制御部１４０は、ＡＢＳデータの送信が完了すると、情報送受信部１５０にハイレベル制御信号を出力する。
【００６６】
制御部２４０は、装置送受信部２３０を介して光電式エンコーダ１００からＡＢＳデータを受信する。また、制御部２４０は、第３ラッチ回路２２２に記憶されている相対位置を取得する。決定部２４１は、ＡＢＳデータが示す絶対位置から、取得した相対位置を減算することによりＡＢＳオフセットを決定し、データ処理装置２００に設けられている記憶領域に当該ＡＢＳオフセットを記憶させる。
【００６７】
制御部２４０は、ＡＢＳデータ及び相対位置を取得すると、装置送受信部２３０のバッファ２３１にＯＮ信号を入力する。そして、制御部２４０は、装置送受信部２３０のバッファ２３１及び第１信号線Ｌ１を介して、光電式エンコーダ１００の設定状態を示す設定情報の取得を要求する取得要求信号を光電式エンコーダ１００に送信する。
【００６８】
制御部１４０は、情報送受信部１５０におけるデータの送受信状況に基づいて、情報送受信部１５０が取得要求信号を受信していることを検出する。続いて、取得要求信号の受信が完了したことを制御部１４０が検出すると、絶対位置特定部１４１は、光電式エンコーダ１００の設定状態を示す設定情報をデータ処理装置２００に送信する。
【００６９】
制御部１４０は、光電式エンコーダ１００から受信した設定情報に含まれる相対位置の補正データを相対位置特定部２２１に出力する。これにより、相対位置特定部２２１は、当該補正データに基づいて相対位置の補正を行うことができる。
【００７０】
現在位置算出部２４２は、ＡＢＳオフセットがデータ処理装置２００に設けられている記憶領域に記憶された後、当該ＡＢＳオフセットに基づいてスケール１１１の現在位置を算出する。図５は、ＡＢＳオフセットに基づいて現在位置が算出されるときの処理の流れを示す図である。
【００７１】
まず、相対位置情報生成部１２１は、第１受光部１１３により生成された４相信号に基づいてＩＮＣデータを生成する。相対位置特定部２２１は、相対位置送信部１３０、第２信号線Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂ、及び相対位置受信部２１０を介して受信したＩＮＣデータに基づいて相対位置を特定する。相対位置特定部２２１は、特定した相対位置を補正データに基づいて補正し、補正後の相対位置を現在位置算出部２４２に出力する。
【００７２】
現在位置算出部２４２は、制御部２４０の記憶領域に記憶されているＡＢＳオフセットと、相対位置特定部２２１から出力された相対位置とを加算することにより、スケール１１１の現在位置を算出する。
表示制御部２４３は、現在位置算出部２４２により算出された現在位置を表示部２５０に表示させる。
【００７３】
その後、スケール１１１の移動速度が、相対位置特定部２２１が相対位置を特定可能な速度を超えること等により、相対位置特定部２２１において、相対位置を特定できないという異常を検出すると、制御部２４０は、再び同期信号を光電式エンコーダ１００に送信する。その後、光電式エンコーダ１００及びデータ処理装置２００において、図３から図５に示す処理が再び行われ、ＡＢＳオフセットが再決定される。そして、現在位置算出部２４２は、再決定されたＡＢＳオフセットと、相対位置特定部２２１から出力された相対位置とを加算することにより、スケール１１１の現在位置を算出する。
【００７４】
表示制御部２４３は、相対位置特定部２２１において相対位置を特定できないという異常が検出されてから、現在位置算出部２４２が現在位置を算出するまでの間、待機中であることを表示部２５０に表示させる。そして、表示制御部２４３は、現在位置算出部２４２により現在位置が算出されたことに応じて、当該現在位置を表示部２５０に表示させる。
【００７５】
［本実施形態における効果］
以上のとおり、本実施形態に係る位置測定装置１は、同期指示が行われたタイミングにおいて特定したスケール１１１の絶対位置と、当該タイミングにおいて特定したスケール１１１の相対位置とに基づいて測定基準位置を決定する。これにより、位置測定装置１は、インクリメンタル方式により特定された相対位置とアブソリュート方式により特定された絶対位置とを精度良く同期させることができる。
【００７６】
また、位置測定装置１は、スケール１１１の移動速度が相対位置の測定可能速度を超えること等により相対位置を特定できないという異常を検出すると、絶対位置特定部１４１及び決定部２４１に同期指示を行い、測定基準位置を改めて決定する。これにより、位置測定装置１は、相対位置を特定できないという異常が発生した場合に、ユーザがワークＷに光電式エンコーダ１００のプローブを接触させてインクリメンタル方式における相対位置の測定の基準となる原点を再設定することなく測定を継続することができる。
【００７７】
また、位置測定装置１では、同一の第１信号線Ｌ１を用いて、データ処理装置２００が同期信号を光電式エンコーダ１００に送信し、光電式エンコーダ１００がＡＢＳデータをデータ処理装置２００に送信する。このようにすることで、位置測定装置１は、光電式エンコーダ１００とデータ処理装置２００とを接続するケーブルを太くすることなく、自動的に測定基準位置を決定することができる。
【００７８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【００７９】
例えば、上記の実施の形態においては、光電式エンコーダ１００とデータ処理装置２００とがケーブルで接続されている場合を例示したが、光電式エンコーダ１００とデータ処理装置２００とは、一体の筐体に収容されていてもよい。また、上記の説明においては、データ処理装置２００が表示部２５０を有し、表示制御部２４３が現在位置を示す情報を表示部２５０に表示させるという例を示したが、データ処理装置２００が表示部２５０を有しておらず、他の装置が有する表示部に現在位置を示す情報を表示させてもよい。例えば、データ処理装置２００の表示制御部２４３は、表示部を備える表示装置に現在位置を示す情報を出力し、当該表示部に現在位置を示す情報を表示させてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  位置測定装置
１００  光電式エンコーダ
１１０  検出部
１１１  スケール
１１２  発光部
１１３  第１受光部
１１４  第２受光部
１１５  第１ラッチ回路
１２０  第１回路
１２１  相対位置情報生成部
１２２  第２ラッチ回路
１３０  相対位置送信部
１４０  制御部
１４１  絶対位置特定部
１５０  情報送受信部
１５１、１５２  バッファ
２００  データ処理装置
２１０  相対位置受信部
２２０  第２回路
２２１  相対位置特定部
２２２  第３ラッチ回路
２３０  装置送受信部
２３１、２３２  バッファ
２４０  制御部
２４１  決定部
２４２  現在位置算出部
２４３  表示制御部
２５０  表示部
【図１】
2019203709.tif 000003
【図２】
2019203709.tif 000004
【図３】
2019203709.tif 000005
【図４】
2019203709.tif 000006
【図５】
2019203709.tif 000007