(57)【要約】【課題】駆動速度／計数分解能の制約の無い位置・速度データのシリアル伝送方式で、外部センサのトリガ信号発生時の位置データを効率的に伝送可能とする。【解決手段】定期的に送受信するデータを、トリガ発生ステータスＳと、所定時間毎の位置データ（位置１、２・・・）と、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データ（ＴＲＧ１、２）とし、前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信する際に、
定期的に送受信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データとし、
前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成することを特徴とするエンコーダのデータ送受信方法。
【請求項２】
エンコーダで検出したデータを、定期的に送信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送信する際に、
定期的に送信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしてトリガ発生データとすることを特徴とするエンコーダのデータ送信方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法でエンコーダから送信されてきたデータを受信する際に、
前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成することを特徴とするエンコーダのデータ受信方法。
【請求項４】
エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信するためのエンコーダのデータ送受信装置において、
定期的に送受信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データとする手段と、前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成する手段と、
を備えたことを特徴とするエンコーダのデータ送受信装置。
【請求項５】
エンコーダで検出したデータを、定期的に送信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送信するためのエンコーダのデータ送信装置において、
定期的に送信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データとする手段を備えたことを特徴とするエンコーダのデータ送信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置によりエンコーダから送信されてきたデータを受信するためのエンコーダのデータ受信装置において、
前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成する手段を備えたことを特徴とするエンコーダのデータ受信装置。
【請求項７】
エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信する際に、
前記定期的に送受信するデータとは独立して、トリガ信号発生時の位置データを送受信することを特徴とするエンコーダのデータ送受信方法。
【請求項８】
エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信するためのエンコーダのデータ送受信装置において、
前記定期的に送受信するデータを送受信する手段と、
該手段とは独立して、トリガ信号発生時の位置データを送受信する手段と、
を備えたことを特徴とするエンコーダのデータ送受信装置。
【請求項９】
請求項１又は７に記載の方法により、エンコーダで検出したデータを送受信することを特徴とする計測方法。
【請求項１０】
請求項４又は８に記載のデータ送受信装置を含むことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信するエンコーダのデータ送受信方法及び装置に係り、特に、３次元座標測定機、工作機械、画像測定装置、形状測定装置等の制御装置のリニアエンコーダ又はロータリエンコーダ（以下、エンコーダと総称する）に用いるのに好適な、一定時間間隔で位置や速度を制御するサンプリング制御系を用いた計測装置において、制御周期とは非同期の計測用トリガ信号発生時の位置データを伝送可能な、エンコーダのデータ送受信方法、装置、及び、それを用いた計測方法、装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元座標測定機、工作機械、画像測定装置、形状測定装置等の制御装置において、位置や速度を検出するためのエンコーダの信号出力形態は、図１に示す如く、位置変化がある毎にエンコーダ１０から計数パルスとして伝送路３０にインクリメンタルパルスを出力し、制御装置２０のアップダウン（ＵＰ／ＤＮ）カウンタ２２で、計数パルスが出力される度に計数値を更新する、いわゆるインクリメンタルパルス方式が主体であったが、インクリメンタルパルスを伝送する伝送路３０の制約から、実用的には、インクリメンタルパルスの周波数が４ＭＨｚ（エッジ間隔は１／４ＭＨｚ）程度に制限されている。
【０００３】
このインクリメンタルパルス方式では、制御装置２０の最大駆動速度とエンコーダ１０の計数分解能の関係は、次式で示されるようになり、エンコーダ１０における計数の分解能を上げると、制御装置２０の最大駆動速度が制約される。
【０００４】
４［ＭＨｚ］≦最大駆動速度／計数分解能      …（１）
【０００５】
このように、インクリメンタルパルス方式では、駆動速度／計数分解能の制約が発生する。
【０００６】
このため、近年のデジタル制御装置用のエンコーダでは、図２に示す如く、エンコーダ１０内に、ＵＰ／ＤＮカウンタ１２と、データラッチ回路１４と、パラレル信号をシリアル信号に変換するデータ変換回路１６とを設け、制御装置２０の制御に必要な位置データを、所定時間（制御周期）毎にエンコーダ１０からシリアル列で送信し、制御装置２０のシリアルデータ受信回路２４で所定時間毎に受信するシリアルデータ伝送方式が普及しつつある（特許文献１、２、３参照）。
【０００７】
前者のインクリメンタルパルス伝送方式の場合、ノイズ等でパルスが一度でも正しく伝送されないと、以後の計測位置は誤差を含んだ値となってしまう。これを防ぐためには、後者のシリアルデータ伝送方式を採用し、位置データそのものを伝送すればよい。このシリアルデータ伝送方式を採用すると、制御周期毎に必要な位置や速度のデータをシリアル通信で受信するため、データ伝送路の制約が無くなり、エンコーダの最大能力での位置検出が可能となり、高速駆動、且つ、高分解能が実現できる。
【０００８】
一方、前記エンコーダを、単に制御装置２０による移動物体の制御に用いるだけでなく、トリガ信号発生時の位置検出にも用いる場合がある。このような場合、前者のインクリメンタルパルス伝送方式のエンコーダを搭載した制御装置で構成した計測装置（例えば３次元座標測定機）は、図３に示す如く、サンプリング制御系における上位のデジタル信号処理回路（ＤＳＰ）（例えばＣＰＵ）２６が、位置や速度の制御周期と外部センサ（例えばタッチセンサ）４０のトリガ信号用それぞれにラッチ回路２８、２９を持ち、処理に応じてＵＰ／ＤＮカウンタ２２のデータをラッチして取り込むことができるようにされる。即ち、制御用データは定期的にラッチ回路２８でラッチされ、計測用データは、外部センサ４０から発生されるトリガ信号によりラッチ回路２９でラッチされる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−５１１４号公報
【特許文献２】
特開平８−２４７７８８号公報
【特許文献３】
特開平１０−１６０５１６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように、インクリメンタルパルス伝送方式であるが故の駆動速度／計数分解能の制約が発生する。
【００１１】
一方、後者のシリアルデータ伝送方式では、位置や速度を制御するだけの装置であれば問題ないが、一定周期毎の制御用データの他に、外部センサのトリガ信号が発生した際の位置データを取得できないという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、駆動速度や分解能の制約の無い位置・速度データのシリアル伝送方式において、制御周期とは非同期の計測用トリガ発生時の位置データを効率的に伝送可能とすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信する際に、定期的に送受信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データとし、前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１４】
又、エンコーダで検出したデータを、定期的に送信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送信する際に、定期的に送信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしてトリガ発生データとするようにしたものである。
【００１５】
又、前記の方法でエンコーダから送信されてきたデータを受信する際に、前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１６】
又、エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信するためのエンコーダのデータ送受信装置において、定期的に送受信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データとする手段と、前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成する手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１７】
又、エンコーダで検出したデータを、定期的に送信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送信するためのエンコーダのデータ送信装置において、定期的に送信するデータを、トリガ発生ステータスと、所定時間毎の位置データと、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生データとする手段を備えたものである。
【００１８】
又、前記の装置によりエンコーダから送信されてきたデータを受信するためのエンコーダのデータ受信装置において、前記位置データと偏差データを用いて、トリガ発生時の位置データを合成する手段を備えたものである。
【００１９】
又、エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信する際に、前記定期的に送受信するデータとは独立して、トリガ信号発生時の位置データを送受信するようにしたものである。
【００２０】
又、エンコーダで検出したデータを、定期的に送受信すると共に、トリガ信号発生時は不定期で送受信するためのエンコーダのデータ送受信装置において、前記定期的に送受信するデータを送受信する手段と、該手段とは独立して、トリガ信号発生時の位置データを送受信する手段を備えたものである。
【００２１】
又、前記の方法により、エンコーダで検出したデータを送受信することを特徴とする計測方法を提供するものである。
【００２２】
又、前記のデータ送受信装置を含むことを特徴とする計測装置を提供するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態は、図２に示したようなシリアルデータ伝送方式のエンコーダ１０と制御装置２０において、図４に示す如く、エンコーダ１０内に、制御用データを周期的に保持するための制御データ用ラッチ回路１４に加えて、外部センサ４０からトリガ信号が入力されたときにＵＰ／ＤＮカウンタ１２の出力を保持するための計制データ用ラッチ回路１５と、前記制御データ用ラッチ回路１４に保持された、直前の制御用位置データとトリガ信号発生時の計測用位置データの差を求めるための減算回路１８とを設け、データ変換回路１６から、一定時間毎に制御装置２０に送信するデータに、外部センサ４０のトリガ発生ステータスＳ（例えば１ｂｉｔ）と、一定時間毎の制御用位置データ（例えば３２ｂｉｔ）と、該位置データからの偏差データとしたトリガ発生時の計測用位置データ（例えば１０ｂｉｔ）を送信するようにしたものである。
【００２５】
具体的には、外部センサ４０から入力される外部トリガ信号をエンコーダ１０に取り込む。又、シリアル伝送方式のエンコーダ１０の出力データに、外部センサ４０のトリガ信号発生ステータスＳを設ける。更に、トリガ発生時の計測用位置データも、一定周期毎の制御用位置データに載せる。ここで、トリガ発生時の計測用位置データは、一定周期毎の直前の制御用位置データからの偏差データとする。
【００２６】
これにより、制御装置２０では、トリガ信号が発生したかどうかの判断をトリガ発生ステータスＳで行なうことが可能で、データ数を大幅に増やすことなく、位置や速度を制御するための一定時間毎の制御用位置データと、制御とは非同期で発生する外部センサのトリガ信号発生時の計測用位置データ（直前の制御用位置データからの偏差データ）を同時に受信できる。
【００２７】
一定時間毎の制御用位置データ（位置１、２、・・・）と、トリガ信号（ＴＲＧ１、２）発生時の計測用位置データの関係の例を図５に示す。ここで、偏差データは、トリガ信号がＯＮになった時（図では位置３、７）のみ有効で、他の位置では０である。なお、トリガ信号発生時の偏差データは、サンプリング制御系の制御周期１周期内に発生移動する最大の位置データを表現できればよいため、制御装置の制御周期とエンコーダ分解能により最適なｂｉｔ数（ここでは１０ｂｉｔ）を設定すればよい。
【００２８】
本実施形態によれば、従来と同様の制御用データの伝送路３０の１組だけで、計測用データも伝送することができる。
【００２９】
次に、制御用データとは独立した計測用データの伝送路３２を設けた本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００３０】
本実施形態は、図７に示す如く、第１実施形態と同様のエンコーダ１０において、計測データ用ラッチ回路１５の出力を直接シリアル信号に変換するデータ変換回路１７を設け、該データ変換回路１７によりシリアル化された計測用位置データを直接、制御装置２０の計測用シリアルデータ受信回路２５に送るようにしたものである。
【００３１】
本実施形態における一定時間毎の制御用位置データ（位置１、２、・・・）と、トリガ発生時の計測用位置データ（ＴＲＧ１、２）の関係の例を図７に示す。
【００３２】
本実施形態においては、制御データ用と計測用データが独立しているので、制御用データを長大とすることなく、計測用データを送ることができる。
【００３３】
本発明は、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ等、エンコーダの種類を問わず適用できる。データのｂｉｔ数も実施形態に限定されない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、インクリメンタルパルスの伝送路に制約されることなく、高速駆動、高分解能のエンコーダを使用することができる。これにより、計測装置の制御安定性が向上する。又、高速駆動、高分解能な計測装置が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインクリメンタルパルス伝送方式による位置データの送信例を示すブロック図
【図２】従来のシリアルデータ伝送方式による位置データの送信例を示すブロック図
【図３】従来のインクリメンタルパルス伝送方式による計測装置のトリガ信号処理例を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態の構成及び伝送データのフォーマットを示すブロック図
【図５】同じく制御用位置データと計測用位置データの関係の例を示すタイムチャート
【図６】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図
【図７】同じく制御用位置データと計測用位置データの関係の例を示すタイムチャート
【符号の説明】
１０…エンコーダ
１２…アップダウン（ＵＰ／ＤＮ）カウンタ
１４、１５…ラッチ回路
１６、１７…データ変換回路
３０、３２…伝送路
４０…外部センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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