(57)【要約】【課題】マークを検出する側の構成に不利益（能率低下、コストアップ、撮像系の複雑化等）をもたらすような改変を要することなく、マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができるロータリエンコーダ及びマーク検出装置を提供する。【解決手段】回転スリット板の中心から原点マークに近接する半径上に位置し、原点マークの周方向前後で途切れた円弧状のパターンを設ける。このパターンを撮像視野内に入れて回転スリット板を回転させ、パターンが途切れると、回転を停止させる。【選択図】      図１
2004354165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の大きさに対して相対的に微小な大きさのマークが付された対象物に形成され、当該マークへの案内をするとともに、当該マークの近傍で形態が変化するパターンと、
前記対象物を拡大して撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像視野に前記パターンを捉えた状態で、前記対象物を移動させる移動装置と、
前記パターンの形態の変化に基づいて前記対象物の移動を停止させる判定装置と
を備えたことを特徴とするマーク検出装置。
【請求項２】
前記パターンは、前記マークの近傍で途切れている請求項１記載のマーク検出装置。
【請求項３】
スリットシャッタ式のロータリエンコーダにおいて、回転スリット板に、原点マーク近傍への案内をする周方向へのパターンが形成されたことを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記パターンは、前記回転スリット板の中心から前記原点マークに近接する半径上に位置し、前記原点マークの周方向前後で途切れた円弧状の形状である請求項３記載のロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリエンコーダの生産技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スリットシャッタ式のロータリエンコーダを組み立てるに当たっては、固定スリット板や回転スリット板を正確に位置決めする必要がある。そのため、ＣＣＤカメラによりスリット板を高倍率で撮像し、モニタに画像を表示して、これを見ながら精密な位置決めが行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−４９１７号公報（第３〜４頁、図３〜６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術において、例えば、回転スリット板の回転軸となるシャフトのすり割りやカット形状等を基準とした回転位置とパルスパターンの基点とを一致させるために、パルス原点の位相合わせを行う場合、回転スリット板を回転させながらこれに付されている原点マークをＣＣＤカメラの視野内に捉え、モニタに表示して精密な位置決めを行うことになる。ところが、原点マークは回転スリット板全体から見ると微小であり、これを高倍率で撮像した画像上で探そうとすると、当然に視野は狭くなる。そのため、原点マークは視野内を高速に通過し、ＣＣＤカメラの走査時間の影響で形状が捉えにくい。
【０００５】
このような問題点を解決するには、回転スリット板を低速で回転させるか、又は、高速カメラシステムを用いて高速撮像することが考えられるが、前者はサイクルタイムの低下によって能率が悪くなり、後者はコストが高くなる。さらに別な方法として、回転スリット板全体を視野に捉える撮像系を別途追加し、原点マークの所在をつかんだ後、ＣＣＤカメラの視野内に収まるように所定の角度だけ回転させる、という手もある。しかし、ほとんどの場合、このような撮像系の追加配置は困難である。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、マークを検出する側の構成に不利益（能率低下、コストアップ、撮像系の複雑化等）をもたらすような改変を要することなく、マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができるロータリエンコーダ及びマーク検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のマーク検出装置は、物体の大きさに対して相対的に微小な大きさのマークが付された対象物に形成され、当該マークへの案内をするとともに、当該マークの近傍で形態が変化するパターンと、前記対象物を拡大して撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像視野に前記パターンを捉えた状態で、前記対象物を移動させる移動装置と、前記パターンの形態の変化に基づいて前記対象物の移動を停止させる判定装置とを備えたものである。
上記のように構成されたマーク検出装置は、撮像装置の撮像視野にパターンを捉えた状態で対象物を移動させ、パターンの形態の変化に基づいて対象物の移動を停止させることにより、パターンが変化する近傍に存在するマークが撮像視野に入った状態で移動停止となる。従って、マークを検出する側では、回転を遅くする、高速撮像システムを使用する、撮像系を別途設ける等の不利益をもたらす改変を何ら要することなく、マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができる。
【０００８】
また、上記マーク検出装置において、パターンは、マークの近傍で途切れているものであってもよい。
この場合、パターンの有無を黒白で判定することができ、判定が黒から白に変化することにより、マークの近傍に達したことを容易に検出することができる。
【０００９】
また、本発明は、スリットシャッタ式のロータリエンコーダにおいて、回転スリット板に、原点マーク近傍への案内をする周方向へのパターンが形成されたことを特徴とする。
上記のように構成されたロータリエンコーダは、回転スリット板を回転させながらパターンを撮像しつつ、原点マーク近傍での案内終了で回転を止めれば撮像視野に原点マークを捉えることができる。従って、原点マークを検出する側では、回転を遅くする、高速撮像システムを使用する、撮像系を別途設ける等の不利益をもたらす改変を何ら要することなく、原点マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができる。また、パルス原点の位相合わせ工程を自動化することが可能となり、能率が向上する。
【００１０】
また、上記ロータリエンコーダにおいて、パターンは、回転スリット板の中心から原点マークに近接する半径上に位置し、原点マークの周方向前後で途切れた円弧状の形状であってもよい。
この場合、パターンの有無を黒白で判定することができ、判定が黒から白に変化することにより、原点マークの近傍に達したことを容易に検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）は、本発明の一実施形態によるスリットシャッタ式ロータリエンコーダのためのマーク検出装置の構成を示すブロック図である。この装置は、回転スリット板１の原点マークを、ＣＣＤカメラ（撮像装置）２の撮像した画像に基づいて検出するものである。図において、装置の制御は、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用のコンピュータ３と、これと接続されたプログラマブルコントローラ（図ではＰＬＣと表記。）４及び５とによって行われる。各プログラマブルコントローラ４，５は、パルスユニットも一緒に備えている（図示略）。
【００１２】
上記プログラマブルコントローラ４は、ドライバ６を介してパルスモータ７を制御する。パルスモータ７の出力軸８は軸受９によって回転自在に支持され、先端に吸着ヘッド１０が取り付けられている。吸着ヘッド１０には図示しない減圧ポンプが接続され、負圧により、回転スリット板１を吸着する。また、プログラマブルコントローラ５は、ドライバ１１を介して駆動ステージ１２を制御する。駆動ステージ１２の上方に取り付けられた押し治具１３は、図の矢印方向に移動して回転スリット板１を側方から押し、回転の偏心を修正する。
【００１３】
ＣＣＤカメラ２は、回転スリット板１に対して垂直下方に配置されている。ＣＣＤカメラ２の先端に装着された同軸照明マクロレンズ１４は、光源ユニット１５から提供される光を回転スリット板１側に導くとともに、回転スリット板１等からの反射光をＣＣＤカメラ２に取り込む。ＣＣＤカメラ２が回転スリット板１を拡大して撮像した画像信号はコンピュータ３に入力され、コンピュータ３に接続されたモニタ１６に表示される。ＣＣＤカメラ２は図示しない支持装置によって支持され、また、位置調節が可能である。
【００１４】
図１の（ｂ）は、回転スリット板１と押し治具１３との平面図である。回転スリット１には、原点マークＭが設けられている。ＣＣＤカメラ２は、回転スリット板１を回転させたとき、撮像視野Ａ内を原点マークＭが必ず通過するように配置されている。また、予め原点マークＭの画像を正規化相関パターンマッチングのモデルとしてコンピュータ３に登録しておく。
【００１５】
図２は、回転スリット板１の拡大平面図である。図において、当該回転スリット板１には一定半径の円弧状のパターンＰが形成されている。このパターンＰの半径は、原点マークＭの存在する位置までの半径と同じか又はそれに近接する値とされている。また、パターンＰは、周方向における原点マークＭの前後において図示のように角度θの範囲で途切れている。これにより、パターンＰは、原点マークＭへの案内をする目印となり、案内終了する位置の近傍には原点マークＭが存在することになる。
【００１６】
なお、上記構成において、コンピュータ３、プログラマブルコントローラ４、ドライバ６、パルスモータ７及びモニタ１６は、ＣＣＤカメラ２の撮像視野にパターンＰを捉えた状態で、回転スリット板１を移動（回転）させる「移動装置」を構成している。
また、ＣＣＤカメラ２及びコンピュータ３は、パターンＰの変化（途切れ）に基づいて回転スリット板１の移動（回転）を停止させる「判定装置」を構成している。
【００１７】
次に、上記のように構成されたマーク検出装置の動作について説明する。まず、パルスモータ７により回転スリット板１を回転させ、偏心があれば、駆動ステージ１２により押し治具１３を移動させ、偏心を許容範囲内の値に修正する。また、パターンＰがＣＣＤカメラ２の撮像視野Ａ内に入るように位置調整を行う。これにより、モニタ１６には、図３の（ａ）に示す画像が表示される。Ｗ１は、パターンの有無を黒白で判定するための領域であり、領域Ｗ１内にパターンが存在していればコンピュータ３は、黒と判定し、存在していなければ白と判定する。
【００１８】
この状態で、コンピュータ３を操作して、原点マークＭの自動検出を開始すると、回転スリット板１はパルスモータ７によって回転させられる。これにより、撮像視野Ａ内のパターンＰが途切れ、領域Ｗ１内は「白」となる。「白」の検出により直ちに、コンピュータ３はパルスモータ７を停止させる。（ｂ）は、こうして停止した状態を示しており、パターンＰの途切れた部分には原点マークＭが存在するので、原点マークＭが撮像視野Ａ内に入っている。前述の角度θは、このとき確実に原点マークＭが視野Ａ内にとどまるように設定される。すなわち、角度θが小さすぎて、パターンＰの途切れた部分が領域Ｗ１を通過する時間が短すぎると、白判定をし損ねる場合があり、逆に、角度θが大きすぎると、原点マークＭが視野Ａ内にない状態で止まる可能性があるからである。具体的には、例えばθ＝π／９程度が適する。
【００１９】
以上のようにして確実に原点マークＭを撮像視野Ａ内に入れて回転を停止させることができれば、後は、精密な位置決めを行うだけである。まず、図４の（ａ）に示すように、コンピュータ３は、原点マークＭのパターンマッチングにより、領域Ｗ２内の先端部の位置を精密に計測する。そして、画面上の原点合わせ位置Ｏとの角度差を検出し、その角度差分だけパルスモータ７を微速回転させ、（ｂ）に示すように原点マークＭを原点合わせ位置Ｏに到達させる。こうして、原点合わせした回転スリット板１をハブ（図示せず。）に固定すれば、パルス原点の位相合わせを正確に行うことができる。
【００２０】
以上のようなマーク検出装置（若しくはロータリエンコーダ）によれば、原点マークを検出する側では、回転を遅くする、高速カメラシステムを使用する、撮像系を別途設ける等の不利益をもたらす改変を何ら要することなく、原点マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができる。また、パルス原点の位相合わせ工程を自動化することが可能となり、能率が向上する。
【００２１】
なお、上記実施形態では、ロータリエンコーダの回転スリット板に付された原点マークを検出するためのマーク検出装置について説明したが、本発明のマーク検出装置は、これに限らず、物体の大きさに対して相対的に微小な大きさのマークが付された対象物についてのマーク検出装置に広く応用することができる。
また、マークは回転するものに限らず、直線的に移動する場合でも同様にマーク検出装置を構成することが可能である。
また、上記実施形態におけるパターンＰは、原点マークＭ近傍で途切れる形態としたが、これ以外にも、何らかの形態の変化を生じさせることにより、原点マークを撮像視野Ａ内に捉えることは可能である。例えば、上記のパターンＰが存在している部分を極細のラインとして白と判定させ、途切れている部分を太いラインとして黒と判定させ、黒判定で回転を停止させるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明のマーク検出装置によれば、パターンの形態の変化に基づいて対象物の移動を停止させることにより、パターンが変化する近傍に存在するマークが撮像視野に入った状態で移動停止となるので、マークを検出する側では、回転を遅くする、高速撮像システムを使用する、撮像系を別途設ける等の不利益をもたらす改変を何ら要することなく、マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができる。
同様に、本発明のロータリエンコーダによれば、原点マーク近傍での案内終了で回転を止めれば撮像視野に原点マークを捉えることができるので、原点マークを検出する側では、回転を遅くする、高速撮像システムを使用する、撮像系を別途設ける等の不利益をもたらす改変を何ら要することなく、原点マークを容易かつ確実に撮像視野に捉えることができる。また、パルス原点の位相合わせ工程を自動化することが可能となり、能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態によるロータリエンコーダのマーク検出装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す回転スリット板と押し治具との平面図である。
【図２】回転スリット板の拡大平面図である。
【図３】モニタに表示される撮像視野の画像を示す図であり、（ａ）はパターンのみ捉えている状態を示し、（ｂ）はパターンが途切れてマークを捉えた状態を示している。
【図４】モニタに表示される撮像視野の画像を示す図であり、（ａ）は、図３の（ｂ）の状態から精密な位置決めを開始する前の状態を示し、（ｂ）は位置決めが終わった状態を示す。
【符号の説明】
１    回転スリット板
２    ＣＣＤカメラ（撮像装置）
３    コンピュータ
４    プログラマブルコントローラ
６    ドライバ
７    パルスモータ
１６    モニタ
（３，４，６，７，１６）    移動装置
（２，３）    判定装置
Ａ    撮像視野
Ｍ    原点マーク
Ｐ    パターン
【図１】
2004354165.tif 000003
【図２】
2004354165.tif 000004
【図３】
2004354165.tif 000005
【図４】
2004354165.tif 000006