JP3517764B2 - Linear scale - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、リニアスケー
ル、特に、光学的リニアスケールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear scale, and more particularly to an optical linear scale.
【0002】[0002]
【従来の技術】光学的リニアスケールとして、例えばオ
ーム社から出版された「サーボセンサの基礎と応用」
(大島康次郎、秋山勇治共著)〔昭和63年2月20日
発行〕が知られている。この刊行物に記載された技術を
図12ないし図14を参照して説明する。2. Description of the Related Art As an optical linear scale, "Servo sensor basics and applications" published by Ohmsha, for example.
(Kojiro Oshima and Yuji Akiyama) [Published February 20, 1988] is known. The technology described in this publication will be described with reference to FIGS.
【0003】ここではリニアスケール100の一例とし
てポジションスケールを例に挙げている。例に挙げられ
たリニアスケール100は、図12に示すように全く等
しいピッチの明暗の格子をもった2枚1組のメインスケ
ール101とインデックススケール102とからなるガ
ラススケール103と、そのスケール103を照明する
LEDからなる光源104と、光源104から出射され
た光をスケール102側に導くミラー106及びコリメ
ータレンズ107と、スケール103を透過した光を検
知するフォトダイオード105から構成される、通常は
インデックスケール102が固定され、メインスケール
101が移動するが、その移動につれてフォトダイオー
ド105の出力が変化する。Here, a position scale is taken as an example of the linear scale 100. As shown in FIG. 12, the linear scale 100 given as an example includes a glass scale 103 including a pair of main scales 101 and index scales 102, each having a bright and dark grid of exactly the same pitch, and the scale 103. A light source 104 including an LED that illuminates, a mirror 106 that guides the light emitted from the light source 104 to the scale 102 side, a collimator lens 107, and a photodiode 105 that detects the light that has passed through the scale 103. Although the scale 102 is fixed and the main scale 101 moves, the output of the photodiode 105 changes as the scale moves.
【0004】図13(a)に示すように2枚のガラスの
透過部が一致したとき、出力は最大となり、透過部とク
ロム烝着された不透明部が重なったときには、出力は理
想状態では0となる。したがって、その出力波形は理想
的には図13(b)に示したような光量変化となるが、
実際には明暗の格子ピッチが8μmと小さいため、光の
回折の影響やクロム烝着面での反射の影響がり、図13
(c)に示すような出力波形のように近似正弦波の形で
出力される。この出力波形の山の間隔がスケールのピッ
チに相当するので、山の数を数えることにより移動量を
知ることができる。これがポジションスケールの基本原
理であるが、実際には図12のフォトダイオードA,
B,/A,/B105(なお、「/」は反転を示す。)
の4個を用いて各種の処理が行われている。As shown in FIG. 13 (a), the output becomes maximum when the transmissive parts of the two sheets of glass coincide with each other, and when the transmissive part and the opaque chrome-coated part overlap, the output is 0 in the ideal state. Becomes Therefore, the output waveform ideally has the light amount change as shown in FIG.
Actually, since the grating pitch of light and dark is as small as 8 μm, there is an influence of light diffraction and an influence of reflection on the chrome-bonded surface.
It is output in the form of an approximate sine wave as in the output waveform shown in (c). Since the interval between the peaks of this output waveform corresponds to the pitch of the scale, the amount of movement can be known by counting the number of peaks. This is the basic principle of the position scale, but in reality, the photodiode A of FIG.
B, / A, / B105 (“/” indicates inversion.)
Various processes are performed by using the four.
【0005】A,B,/A,/Bのおのおのに対応する
インデックススケール102の格子は、0°、90°、
180°、270°の位相関係になっている。これをA
と/A、Bと/Bを組み合わせて差動方式で検出し、ス
ケール102の汚れや光量変化に対して強くなるように
設定し、信頼性を高めている。このようにして得られた
信号をおのおの改めてA、Bとし、さらに電気的に反転
された信号をそれぞれ/A、/Bとする。そして、これ
らの信号を用いてさらに細かい寸法まで読み取るための
処理が実行されている。The grids of the index scale 102 corresponding to A, B, / A, and / B are 0 °, 90 °,
The phase relationship is 180 ° and 270 °. This is A
, / A, B, and / B are combined to detect by a differential method, and the scale is set to be strong against dirt and a change in light amount, thereby improving reliability. The signals thus obtained are respectively referred to as A and B, and the electrically inverted signals are referred to as / A and / B, respectively. Then, a process for reading even finer dimensions using these signals is executed.
【0006】スケール102の移動方向は図14に示す
ようにA信号とB信号のどちらの信号の位相が進んでい
るかを知ることで判定できる。スケール102のピッチ
よりも細かく読む手法としてはA信号だけ用いると基準
レベルを下からよぎるときと上からよぎるときの両方を
とらえて4μm単位で読める。さらにB信号を用いると
2μmまで読める。これ以上細かく読むためにはA、B
の信号を用いて45°位相差の信号、Bと/Aの信号か
ら135°位相差の信号を作る必要がある。The moving direction of the scale 102 can be determined by knowing which of the A signal and the B signal the phase is advanced as shown in FIG. As a method of reading finer than the pitch of the scale 102, when only the A signal is used, it is possible to read in units of 4 μm by catching both when the reference level is crossed from below and when it is crossed from above. Further, when the B signal is used, it can be read up to 2 μm. A, B for more detailed reading
It is necessary to generate a signal having a 45 ° phase difference using the signal of (1) and a signal having a 135 ° phase difference from the signals of B and / A.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なリニアスケールでは、光源(LED)の発する光をコ
リメートレンズで平行光線にしてメインスケールとイン
デックススケールの重なりを通過してくる光を受光素子
で検出するようにしているので、微細かつ高精度のメイ
ンスケール、インデックススケール、および精密なコリ
メータレンズが必要となり、その結果、コストも高くな
る。また、この種のリニアスケールでは、原点マークを
設け、その原点を基準に位置信号を出力するような機能
を設定したものがあり、このような機能を備えたもので
は、安価で高分解能のリニアスケールが望まれていた。By the way, in the above-mentioned linear scale, the light emitted from the light source (LED) is converted into parallel rays by the collimating lens, and the light passing through the overlap between the main scale and the index scale is received by the light receiving element. Since it is detected by the method, a fine and highly accurate main scale, index scale, and precise collimator lens are required, resulting in high cost. In addition, some linear scales of this type have an origin mark and have a function that outputs a position signal based on that origin. A scale was desired.
【0008】この発明は、このような背景に鑑みてなさ
れたもので、その第1の目的は、簡単な構成で高精度に
原点位置を得ることができるリニアスケールを提供する
ことにある。The present invention has been made in view of such a background, and a first object thereof is to provide a linear scale capable of obtaining an origin position with high accuracy with a simple structure.
【0009】第2の目的は、原点位置の変更が容易に行
え、しかも、原点位置の精度が高いリニアスケールを提
供することにある。A second object is to provide a linear scale in which the origin position can be easily changed and the origin position accuracy is high.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の手段は、複数の直線をスケールの長手方向に
対して傾けて平行に形成した線のパターンをあらかじめ
設定された一定の間隔で主走査方向及び副走査方向にm
×nの画素によって形成される領域を主走査方向および
副走査方向に移動させながらラインセンサで読み取り、
領域が設定されるたびにその領域における前記直線の位
置を演算して読み取り誤差、読み取り速度および読み取
り位置の少なくとも1つを検出するためのリニアスケー
ルにおいて、前記線のパターンの形成領域外に特定の直
線の存在する位置を示すマークと、前記マークの読取デ
ータにより特定される前記特定の直線の重心の値を、前
記特定の直線を含む前記領域内で読み取られた各画素の
濃度の前記領域内の或る位置からのモーメントの和が0
となる位置として求め、求められた重心の値に対応する
クロックの位置に基づいて原点位置を決定する手段とを
備えていること特徴とする。第2の手段は、第1の手段
と同様の前提のリニアスケールにおいて、前記パターン
を構成する直線の1つを指定するアドレスを保持する手
段と、前記保持されたアドレスによって指定された直線
の重心の値を、前記指定された直線を含む前記領域内で
読み取られた各画素の濃度の前記領域内の或る位置から
のモーメントの和が0となる位置として求め、求められ
た重心の値に対応するクロックの位置に基づいて原点位
置を決定する手段とを備えていること特徴とする。第3
の手段は、第1の手段において、前記原点位置を決定す
る手段は、前記マークが存在する条件下で直線の重心を
計算しているときに、前記ラインセンサの移動方向と直
交する方向の重心の値と、前記設定された領域の重心
が、当該重心の値を越える前後の重心の値を補間して前
記設定された領域の重心の位置を決定することを特徴と
する。第4の手段は、第2の手段において、前記原点位
置を決定する手段は、前記アドレスにより指定された直
線の重心を計算しているときに、前記ラインセンサの移
動方向と直交する方向の重心の値と、前記設定された領
域の重心が、当該重心の値を越える前後の重心の値を補
間して前記設定された領域の重心の位置を決定すること
を特徴とする。 In order to achieve the above object, the first means is to form a pattern of lines formed by inclining a plurality of straight lines in parallel with the longitudinal direction of the scale at a constant interval. In the main scanning direction and the sub scanning direction
The area formed by the × n pixels is set in the main scanning direction and
Scanning with a line sensor while moving in the sub-scanning direction ,
In a linear scale for calculating the position of the straight line in the region each time the region is set to detect at least one of the reading error, the reading speed, and the reading position, a specific straight line outside the region where the line pattern is formed. Mark indicating the position of the mark and the reading data of the mark.
The value of the center of gravity of the specific straight line specified by
Of each pixel read in the area containing a specific straight line
The sum of the moments from a certain position within the region of concentration is 0
As the position that corresponds to the calculated value of the center of gravity
Means for determining the origin position based on the position of the clock . The second means is the first means.
On a linear scale similar to
Holding an address that specifies one of the straight lines that make up the
A row and a straight line specified by the held address
Value of the center of gravity of the inside of the area including the specified straight line
From a position in the area of the density of each pixel read
Is calculated as the position where the sum of the moments of
Origin based on the position of the clock corresponding to the value of the center of gravity
And means for determining the position. Third
Means determines the origin position in the first means.
The means to measure the center of gravity of the straight line under the condition that the mark exists
When calculating, the direction of movement of the line sensor
The value of the center of gravity in the intersecting direction and the center of gravity of the set area
Is calculated by interpolating the values of the center of gravity before and after the value of the center of gravity is exceeded.
Characterized by determining the position of the center of gravity of the set region
To do. A fourth means is the same as the origin position according to the second means.
The means for determining the location is the direct address specified by the address.
When calculating the center of gravity of the line, move the line sensor
The value of the center of gravity in the direction orthogonal to the moving direction and the set area
Compensate for the values of the center of gravity before and after the center of gravity of the area exceeds the value of the center of gravity.
And determining the position of the center of gravity of the set region
Is characterized by.
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】1.リニアスケールの構成
図1に透明なガラス2上に不透明な斜線3の繰り返しで
斜線パターン4が形成された本発明の前提となるスケー
ル1を示す。斜線3の繰り返しは、後述の『3.測定原
理』で説明するように、後述のラインセンサの長さ方向
で見たときに重なりを持つようにして所定のサイズのウ
インドウが斜線3間をジャンプしても連続した位置また
は速度を測定できるようにしている。斜線3の傾きは任
意のもので測定可能であるが、測定上の計算を簡略化す
るためには、45°または135°が都合がよい。斜線
の幅はラインセンサの読み取ったビットマップデータに
所定の運動を設定して、ウインドウ内の斜線3の重心を
求めるので、ラインセンサの画素の一辺のサイズの数倍
から数十倍程度が望ましい。このように比較的大きなパ
ターンを読むことで微細な位置の変化を読み取るので、
装置を構成するレンズの分解能をあまり高くする必要も
なく、パターンのエッジのスムーズさに対する要求も重
心を計算する過程で影響が小さくなるので高くない。1. Structure of Linear Scale FIG. 1 shows a scale 1 which is a premise of the present invention in which a diagonal pattern 4 is formed by repeating opaque diagonal lines 3 on a transparent glass 2. The repetition of the hatched line 3 is repeated in "3. As described in “Measurement Principles”, continuous positions or speeds can be measured even if a window of a predetermined size jumps between the diagonal lines 3 so that the line sensor has an overlap when viewed in the length direction of the line sensor described later. I am trying. The inclination of the slanted line 3 can be measured arbitrarily, but 45 ° or 135 ° is convenient for simplifying the calculation on the measurement. The width of the slanted line is set to a predetermined motion in the bitmap data read by the line sensor to obtain the center of gravity of the slanted line 3 in the window. . By reading a relatively large pattern like this, you can read minute changes in position,
It is not necessary to increase the resolution of the lens that constitutes the device so much, and the requirement for the smoothness of the edges of the pattern is not high because the influence is reduced in the process of calculating the center of gravity.
【0020】さらに、原点を基準に位置信号を出力する
ために原点マーク5が併せて形成されている。原点マー
ク5も斜線3と同様に読み取ったデータの重心の位置を
原点とするので、原点の精度を上げるために微細なマー
クを設けて、その微細なマークを読み取るために高分解
能のレンズ、受光素子を設ける必要がない。原点マーク
5は図1に示すように、ラインセンサが斜線3を読み取
らない位置に設けてある。このため原点用の特別のセン
サを設ける必要がなく、斜線3を読み取るためのライン
センサをそのまま原点の位置を求めるためのセンサとし
ても使えるようにしている。Further, an origin mark 5 is also formed so as to output a position signal based on the origin. Since the origin mark 5 also has the origin at the position of the center of gravity of the read data similarly to the diagonal line 3, a fine mark is provided to improve the accuracy of the origin, and a high-resolution lens and a light receiving unit are provided to read the fine mark. It is not necessary to provide an element. The origin mark 5 is provided at a position where the line sensor does not read the oblique line 3, as shown in FIG. Therefore, it is not necessary to provide a special sensor for the origin, and the line sensor for reading the diagonal line 3 can be used as it is as a sensor for obtaining the position of the origin.
【0021】図2は、リニアセンサを断面して示す説明
図である。図のスケール1は図1のスケール1の短辺を
手前にした断面に相当し、このスケール1を挟んで光源
6、レンズ7、ラインセンサと制御基板とが一体になっ
たユニット8がスケール1の長手方向に移動できるよう
にしてある。通常はスケール1を固定し、位置または速
度を得たい対象物をユニット8と結合して一体化し、測
定を行う。この例では、スケール1の画像をラインセン
サで読み取るのでスケール1と光源6との間に拡散板9
を設け、光量の均一化を図っている。なお、拡散板9を
設ける代わりに斜線3のパターンを拡散板9に形成する
こともできる。また、拡散板9を移動するユニット8側
に設けることもできる。ラインセンサは図2の上下方向
に延びており、レンズ7によってセンサに結像する斜線
3のパターンの画像を読み取る。ラインセンサおよびユ
ニット8では、レンズのコサイン4乗則によるレンズの
周辺光量の低下、センサの位置による照明光量のばらつ
き、ラインセンサの受光素子間の感度のばらつきなどを
補正するためシェーディング補正を行う。シェーディン
グ補正ではラインセンサがスケール1の斜線3のない部
分を読んでいるときのデータをメモリに保存し、そのと
きのデータが一様になるように各画素の感度を補正す
る。このデータは所定のモードで読み取って不揮発性の
メモリに保持し、補正を行う際に常に使用される。FIG. 2 is an explanatory view showing a cross section of the linear sensor. The scale 1 in the figure corresponds to a cross section with the short side of the scale 1 in FIG. 1 in the foreground, and the unit 8 in which the light source 6, the lens 7, the line sensor and the control board are integrated with the scale 1 in between is a scale 1. It can be moved in the longitudinal direction. Usually, the scale 1 is fixed, and an object whose position or velocity is desired to be obtained is combined with the unit 8 and integrated, and measurement is performed. In this example, since the image of the scale 1 is read by the line sensor, the diffusion plate 9 is provided between the scale 1 and the light source 6.
Is provided to make the amount of light uniform. Instead of providing the diffusing plate 9, the pattern of the diagonal lines 3 may be formed on the diffusing plate 9. Further, the diffusion plate 9 can be provided on the side of the moving unit 8. The line sensor extends in the vertical direction in FIG. 2, and the lens 7 reads the image of the pattern of diagonal lines 3 formed on the sensor. The line sensor and unit 8 perform shading correction in order to correct a decrease in the peripheral light amount of the lens due to the cosine fourth law of the lens, a variation in the illumination light amount depending on the position of the sensor, a variation in the sensitivity between the light receiving elements of the line sensor, and the like. In the shading correction, the data when the line sensor is reading a portion of the scale 1 without the oblique lines 3 is stored in the memory, and the sensitivity of each pixel is corrected so that the data at that time becomes uniform. This data is read in a predetermined mode and stored in a non-volatile memory, and is always used when performing correction.
【0022】2.信号処理部のシステム構成
図3は信号処理部のシステム構成を示すブロック図であ
る。光電変換装置は、ラインCCD20で、CCDの受
光部に結像された原稿の画像と、測定用パターン4の画
像が電気信号に変換される。電気信号に変換された画像
はA/D変換器21で、デジタルの多値の画像データに
変換される。変換されたデータは照明の不均一さ、レン
ズ周辺光量の低下、光電変換装置の画素間の感度の違い
などを補正するシェーディング補正をシェーディング補
正部22で行う。シェーディング補正には、光電変換装
置が読み取った基準濃度板のデータが使用される。シェ
ーディング補正された画像データはメモリ23を介して
位置誤差演算回路24に入力され、後述の『4.位置誤
差測定処理』で説明するような処理により、副走査方向
の読み取りラインごとにライン間の位置誤差を測定し、
測定結果を位置誤差演算部に出力する。位置誤差演算部
24は画像データ(ビデオ信号)とともに位置誤差信号
を受け取り、補正に必要な所定ライン数の画像データ
と、それらの隣接するライン間の誤差信号を順次メモリ
23に保持させ、当該メモリ23のデータを使用し、補
正を行う対象のラインの前後の画像データと誤差データ
により、本来あるべき位置の画像データを読み取った画
像の値を基にした補間法によってライン上の画素ごとの
値を計算し、補正したラインの画像データをライン毎に
ビデオ信号として出力する。処理が済んでデータが不要
になったメモリ23は次のデータを保持し、順次処理を
繰り返すことによって原稿の全面の画像を処理して出力
する。それぞれの機能ブロックは制御部25によってタ
イミングの制御、動作条件の設定などがなされ、相互に
関連して動作する。なお、図中、26は後述の外部イン
タフェースである。2. System Configuration of Signal Processing Unit FIG. 3 is a block diagram showing the system configuration of the signal processing unit. In the photoelectric conversion device, the line CCD 20 converts the image of the original image formed on the light receiving portion of the CCD and the image of the measurement pattern 4 into electric signals. The image converted into an electric signal is converted into digital multi-valued image data by the A / D converter 21. The converted data is subjected to shading correction for correcting unevenness of illumination, reduction of the amount of light around the lens, difference in sensitivity between pixels of the photoelectric conversion device, and the like. The data of the reference density plate read by the photoelectric conversion device is used for the shading correction. The shading-corrected image data is input to the position error calculation circuit 24 via the memory 23, and will be described in “4. The position error between lines is measured for each reading line in the sub-scanning direction by the process described in "Position error measurement process".
The measurement result is output to the position error calculator. The position error calculation unit 24 receives the position error signal together with the image data (video signal), causes the memory 23 to sequentially hold the predetermined number of lines of image data necessary for correction, and the error signal between the adjacent lines, and the memory 23 By using the data of No. 23, the image data before and after the line to be corrected and the error data, the value of each pixel on the line by the interpolation method based on the value of the image read the image data at the original position. And the corrected image data of the line is output as a video signal for each line. The memory 23, which has been processed and no longer requires data, holds the next data, and processes the image on the entire surface of the original by sequentially repeating the process to output the image. The control unit 25 controls the timing of each functional block, sets operating conditions, etc., and operates in relation to each other. In the figure, reference numeral 26 is an external interface described later.
【0023】なお、この実施形態では、CCD20を使
用しているが、この他にフォトダイオードアレイなどを
使用することができる。CCD20を使用することのメ
リットは価格が安いことである。高速性やS/Nの点で
はフォトダイオードアレイの方が好ましい。Although the CCD 20 is used in this embodiment, a photodiode array or the like may be used instead. The advantage of using the CCD 20 is that it is cheap. The photodiode array is preferable in terms of high speed and S / N.
【0024】3.測定原理
図4は、測定原理を典型的な場合を前提にして説明する
ための図である。図の主走査と書いた矢印31は線順次
で画像を読み取る装置が同時に読み取る1ラインの画像
の画素の並びと、この並列のデータを直線のデータに変
換したときの時間軸上の順序を示す。図の副走査と書い
た矢印32は主走査の1列が読み取る範囲を順次移動さ
せながら読み取って行く方向を示している。移動する手
段としては、原稿の画像を光電変換素子に投影するミラ
ー、照明ランプなどを機械的に移動させるもの、原稿を
移動させるもの、光電変換素子とその結像光学系を一体
にして移動させるものなどがある。ここではこの主走査
方向と副走査方向に平行な線で囲まれたそれぞれの4角
形を画素ということにする。画素によって構成される平
面は、原稿の画像を電気信号に変換されたデータが原稿
の画像の写像がそのまま並んでいるというイメージでと
らえることができ、ビットマップということもある。読
み取り装置からリアルタイムで出力されるときには、主
走査、副走査の方向が時間的な順序を示すが、出力され
たデータをメモリに取り込んだ状態では、それぞれの画
素を任意にアクセスすることも可能であり、主走査、副
走査、時間の順序にとらわれない扱いも可能になる。3. Measurement Principle FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement principle assuming a typical case. In the figure, the arrow 31 written as main scanning indicates the arrangement of the pixels of the image of one line that is simultaneously read by the device that reads the image in line order, and the sequence on the time axis when this parallel data is converted into linear data. . An arrow 32 written as sub-scan in the drawing indicates the direction of reading while sequentially moving the reading range of one column of main scanning. As means for moving, a mirror for projecting an image of a document on a photoelectric conversion element, a device for mechanically moving an illumination lamp, a device for moving a document, or a photoelectric conversion device and its imaging optical system are moved integrally. There are things. Here, each quadrangle surrounded by a line parallel to the main scanning direction and the sub scanning direction is referred to as a pixel. The plane formed by the pixels can be regarded as an image in which the data obtained by converting the image of the document into an electric signal is directly aligned with the map of the image of the document, and is sometimes called a bitmap. When it is output from the reading device in real time, the main scanning direction and the sub-scanning direction show the temporal order, but when the output data is stored in the memory, it is possible to access each pixel arbitrarily. Yes, the main scan, the sub-scan, and the handling regardless of the order of time become possible.
【0025】図4は主走査と副走査の画素サイズが等し
い場合で、副走査方向の走査速度が変動するときと、一
定速度で45°の斜線を読み取るときに光電変換装置に
投影されるが、像を全く劣化のないかたちでビットマッ
プに対応させて示したものである。すなわち、aは副走
査方向の読み取りのタイミングを制御するクロックに対
応する所定の一定速度で走査したときで、ビットマップ
にも45°の像ができる。bは速度が変動するときの像
で、速度に応じて傾きが異なってくる。つまり、A−B
は副走査方向の走査速度が0のときで、副走査方向の読
み取りのタイミングを制御するクロックにより副走査方
向のビットマップのアドレスが進んでも原稿を読み取っ
ている位置が変わらないため、副走査方向に平行な線に
なってしまう。B−Cは副走査方向の走査速度が所定の
速度の1/2のときで、ビットマップのアドレスが進ん
でも、その半分しか進まない位置の画像を読んでいるこ
とになり、画像の副走査方向の線との角度はtanθ=
0.5から、約26.57°である。C−Dは所定の速
度で走査しているときで、傾きは45°である。同様に
D−以降は走査速度が1.5倍の場合で、その角度は約
56.31°である。つまり、走査速度によって像の傾
きが異なること、言い換えれば斜線3の主走査方向への
移動量が、副走査方向の移動速度に対応することを測定
原理として副走査方向の移動速度のムラ、ミラー、レン
ズ、光電変換装置の振動などに起因するビットマップ画
像の画素の位置誤差を計測するものである。FIG. 4 shows the case where the pixel sizes of the main scanning and the sub-scanning are equal, and when the scanning speed in the sub-scanning direction fluctuates and when the oblique line of 45 ° is read at a constant speed, it is projected on the photoelectric conversion device. , An image corresponding to a bitmap without any deterioration. That is, a indicates that the image at 45 ° is formed on the bitmap when scanning is performed at a predetermined constant speed corresponding to the clock that controls the reading timing in the sub-scanning direction. b is an image when the speed changes, and the inclination changes depending on the speed. That is, AB
Indicates that when the scanning speed in the sub-scanning direction is 0, the position at which the document is read does not change even if the bit map address in the sub-scanning direction advances by the clock that controls the reading timing in the sub-scanning direction. It becomes a line parallel to. In BC, when the scanning speed in the sub-scanning direction is 1/2 of the predetermined speed, even if the address of the bitmap advances, it means that the image is read at a position where only half of the address is read. The angle with the direction line is tan θ =
From 0.5 to about 26.57 °. CD is when scanning at a predetermined speed, and the inclination is 45 °. Similarly, after D-, when the scanning speed is 1.5 times, the angle is about 56.31 °. That is, the inclination of the image is different depending on the scanning speed, in other words, the moving speed of the slanted line 3 in the main scanning direction corresponds to the moving speed in the sub scanning direction. The position error of the pixel of the bitmap image caused by the vibration of the lens, the photoelectric conversion device, or the like is measured.
【0026】以上、正方形の画素を持ち、45°の線を
使用した場合で説明したが、画素が正方形でなく、例え
ば、主走査の分解能400dpi、副走査の分解能60
0dpiといった読み取り装置の画像データに適用する
こともでき、45°以外の斜線3を用いても同様に、斜
線3の画像の主走査方向への移動量が副走査方向の読み
取り方向の速度に依存するという関係は成立するので、
画素の位置誤差を計測することができる。Although the above description has been made in the case where the pixel has square pixels and a line of 45 ° is used, the pixel is not a square pixel. For example, the resolution of main scanning is 400 dpi and the resolution of sub-scanning is 60.
It can also be applied to image data of a reading device such as 0 dpi. Similarly, even if the slanted line 3 other than 45 ° is used, the movement amount of the slanted line 3 in the main scanning direction depends on the speed in the reading direction in the sub-scanning direction. Since the relationship of doing is established,
The position error of the pixel can be measured.
【0027】4.位置誤差測定処理
図5は図4と同様のビットマップに斜線の画像データa
があるときの位置誤差の測定を行うときの処理を説明す
るためのものである。W1 は画像データの位置を求める
ための演算を行う11×3のウインドウである。ウイン
ドウ内のデータの位置を求めるため、主走査方向におけ
る重心を演算する。この演算では、順次ウインドウの位
置をW2,W3 ・・・と移動させながら重心を求める。重
心の主走査方向の位置は45°の線の場合、画素の位置
がなんらかの誤差要因で移動することがなければ、ウイ
ンドウを図のように移動させた場合、主走査方向に1画
素分ずつ移動するはずである。画素の移動量が1画素分
と異なる場合は、何らかの原因で画素の位置が変動した
ことになり、位置誤差を求められる。位置誤差の主要な
要因が副走査方向の走査速度のムラによることが分かっ
ている場合には、位置誤差のデータか速度ムラにデータ
を変換することは容易である。4. Position error measurement process FIG. 5 shows a bit map similar to that shown in FIG.
It is for explaining the processing when measuring the position error when there is. W1 is an 11 × 3 window for performing calculation for obtaining the position of the image data. To find the position of the data in the window, the center of gravity in the main scanning direction is calculated. In this calculation, the center of gravity is obtained by sequentially moving the positions of the windows to W2, W3, .... In the case where the position of the center of gravity in the main scanning direction is a line of 45 °, if the position of the pixel does not move due to some error factor, if the window is moved as shown in the figure, it moves by one pixel in the main scanning direction. Should do. If the amount of movement of the pixel is different from that of one pixel, it means that the position of the pixel has changed for some reason, and the position error can be obtained. When it is known that the main cause of the position error is the unevenness of the scanning speed in the sub-scanning direction, it is easy to convert the data of the position error into the speed unevenness data.
【0028】重心を求めるのに周辺の画素のデータを含
む多数の画素データを使っているので、CCD固有のノ
イズを始めとしてさまざまなノイズが画像データに含ま
れるが、重心を求める過程でノイズの影響が軽減され、
S/Nの高い測定が可能になっている。通常、ウインド
ウの画素の数が多いほどS/Nは高くなる。Since a large number of pixel data including the data of peripheral pixels are used to obtain the center of gravity, various noises including CCD-specific noise are included in the image data. The impact is reduced,
High S / N measurement is possible. Generally, the larger the number of pixels in the window, the higher the S / N.
【0029】ウインドウの形状は主走査方向の重心を求
めることから、主走査側に大きいことが望ましい。副走
査方向は1としても測定可能である。The shape of the window is preferably large on the main scanning side because the center of gravity in the main scanning direction is obtained. It is possible to measure even if the sub-scanning direction is 1.
【0030】図6は斜線の数が複数あって複数の斜線を
使用して位置誤差を測定する場合のウインドウの移動と
それに伴う処理を説明するものである。図5の例と同様
にウインドウを順次移動させ、あらかじめ設定したおい
たWn に達したとき、その次のウインドウとしてWn+1
に移動させる。移動する前後の斜線のパターンa1 とa
2 の間隔は測定用チャートを作成する段階で決めてお
き、その間隔の値を主走査方向の重心の移動を計算する
ときに補正する。Wn+1 、Wn+2 、Wn+3 ・・・と移動
させる。パターン間の間隔を画素サイズの整数倍に設定
しておくと、ウインドウをジャンプさせたときの補正が
簡単であり、測定に先立って測定装置にこの補正量を入
力するときにも便利である。FIG. 6 illustrates the movement of the window and the processing associated therewith when the position error is measured using a plurality of slanted lines. Similar to the example in FIG. 5, when the windows are sequentially moved to reach the preset Wn, Wn + 1 is set as the next window.
Move to. Patterns a1 and a of diagonal lines before and after moving
The interval of 2 is decided at the stage of creating the measurement chart, and the value of the interval is corrected when the movement of the center of gravity in the main scanning direction is calculated. Wn + 1, Wn + 2, Wn + 3 ... If the interval between patterns is set to an integral multiple of the pixel size, the correction when the window is jumped is easy, and it is also convenient when inputting this correction amount to the measuring device prior to measurement.
【0031】この例ではウインドウを1画素ずつ移動さ
せているが、画素の位置誤差を起こす原因となる振動な
どの周波数帯域が低い場合は、ウインドウを2画素以上
ずつ移動させても良い。このようにすることによって測
定に要する時間短くすることができる。Although the window is moved pixel by pixel in this example, the window may be moved by two pixels or more when the frequency band such as vibration that causes a pixel position error is low. By doing so, the time required for measurement can be shortened.
【0032】また、複数の斜線を使って位置誤差を測定
するようにすれば、読み取り装置の読み取り範囲が縦長
であっても副走査方向の全域にわたっての測定が可能に
なる。さらに、主走査方向の狭い幅のなかだけで測定す
るようにすれば、主走査方向における中央部とか、手前
とか、奥側とかに分けて位置誤差を測定することも可能
になる。Further, if the position error is measured using a plurality of diagonal lines, it is possible to measure the entire position in the sub-scanning direction even if the reading range of the reading device is vertically long. Further, if the measurement is performed only within the narrow width in the main scanning direction, it becomes possible to measure the position error separately in the central portion, the front side, or the back side in the main scanning direction.
【0033】これらの図からも明らかなように、本願で
は高い分解能で位置誤差を測定する場合でも、それに応
じて斜線のパターンを細くする必要は全くなく、システ
ムのMTFの制約の影響を受けない幅の広いパターンを
使うことができるという特徴がある。幅の広いパターン
を使えば、それに応じてウインドウも大きくなり、結果
として測定の精度を上げることができる。なお、処理速
度、リアルタイム処理を行う場合は、バッファのサイ
ズ、回路規模の経済性などとのバランスでパターンの幅
を設定すればよい。As is clear from these figures, even if the position error is measured with high resolution in the present application, it is not necessary to make the slanted line pattern thin accordingly, and there is no influence of the restriction of the MTF of the system. The feature is that a wide pattern can be used. If a wide pattern is used, the window will be correspondingly larger, resulting in higher measurement accuracy. When processing speed and real-time processing are performed, the width of the pattern may be set in balance with the size of the buffer, the economy of the circuit scale, and the like.
【0034】5.ウインドウのデータと重心の計算
図7はウインドウのデータと、斜線のパターンの関係を
示すものである。ウインドウの各画素には斜線のパター
ンを読み取って得られる画像データの値が記入されてい
る。画像データの値は8ビットのデジタルデータで、1
0進法で表すと0〜255の値を取ることができる。図
の値は画像のデータを10進法で表記した値である。5. Calculation of Window Data and Center of Gravity FIG. 7 shows the relationship between the window data and the hatched pattern. In each pixel of the window, the value of the image data obtained by reading the hatched pattern is entered. The image data value is 8-bit digital data and is 1
When expressed in the 0-ary system, it can take a value of 0 to 255. The values in the figure are values in which the image data is expressed in decimal notation.
【0035】主走査方向の重心を計算するには、各列ご
とにデータの和を求める。これを右側からh0,h1,・・
・h10とすると、それぞれ14、37、150、34
5、562、590、427、202、50、18、1
3である。各画素の主走査方向の中心の座標を右から順
に0〜10とし、重心の主走査方向の位置をmとスル
ト、mの周りのモーメントは0となるので、
h0 (m−0)+h1 (m−1)+・・・h10(m−1
0)=0
が成り立ち、数値を入れて計算すると、
m=4.667
が得られる。To calculate the center of gravity in the main scanning direction, the sum of data is obtained for each column. From the right side, h0, h1, ...
・ Assuming h10 is 14, 37, 150, 34, respectively
5, 562, 590, 427, 202, 50, 18, 1
It is 3. The coordinates of the center of each pixel in the main scanning direction are set from 0 to 10 in order from the right, and the position of the center of gravity in the main scanning direction is m and slut, and the moment around m is 0, so h0 (m-0) + h1 ( m-1) + ... h10 (m-1
0) = 0 holds, and when a numerical value is entered and calculation is performed, m = 4.667 is obtained.
【0036】重心を求めるのは、補間などの前処理を必
要とせず、演算の簡素化、高速化に有用である。画像の
位置を求めるのは、各列ごとのデータの和の並びから、
補間により所定の分解能のデータ列を得て、そのデータ
からピーク値の存在する位置を求める方法を使うことも
できる。Obtaining the center of gravity does not require preprocessing such as interpolation and is useful for simplifying and speeding up the calculation. The position of the image is obtained from the sequence of the sum of the data in each column.
It is also possible to use a method in which a data string having a predetermined resolution is obtained by interpolation and the position where the peak value exists is obtained from the data.
【0037】6.斜線の幅について
重心を計算するに当たり、斜線の幅はデータをきちんと
読み取れるものであれば問題ないが、画素が正方形で、
斜線の角度が45°であり、画像の走査速度を所定の目
標速度からのわずかなズレをより高精度で測定する場
合、斜線の主走査方向の幅を画素の整数倍にしておく
と、ウインドウを斜め方向に移動しても、斜線と画素の
関係は斜線の両側で同じになり、画像データの誤差要因
もバランスし、画像の位置を計算する精度を高めること
ができる。6. When calculating the center of gravity for the width of the diagonal line, the width of the diagonal line does not matter as long as the data can be read properly, but the pixel is square,
When the angle of the slanted line is 45 ° and the slight deviation of the image scanning speed from the predetermined target speed is measured with higher accuracy, if the width of the slanted line in the main scanning direction is set to an integral multiple of the pixel, the window Even if is moved diagonally, the relationship between the diagonal line and the pixel is the same on both sides of the diagonal line, the error factors of the image data are balanced, and the accuracy of calculating the image position can be improved.
【0038】7.主走査方向の斜線の画像の移動量と副
走査方向の画素の位置誤差の関係
この実施形態では、副走査方向の画素の位置誤差を測定
するために、斜線を読み取った画像の主走査方向へ画像
の位置の移動を見ている。正方形の画素で45°の斜線
を使って測定する場合には、これまでの説明で明らかな
ように、主走査方向の移動量のウインドウ間における偏
差がそのまま、副走査方向の位置誤差になる。画素が正
方形でない場合、斜線の角度が45°でない場合には、
換算をして副走査方向の位置誤差を得る必要がある。7. Relationship between movement amount of image in diagonal line in main scanning direction and positional error of pixel in sub-scanning direction In this embodiment, in order to measure positional error of pixel in sub-scanning direction, the diagonal line is moved in the main scanning direction. You are watching the movement of the image position. When a square pixel is measured using a diagonal line of 45 °, as is clear from the above description, the deviation between the windows of the movement amount in the main scanning direction becomes the position error in the sub scanning direction as it is. If the pixel is not square, or if the diagonal angle is not 45 °,
It is necessary to perform conversion to obtain the position error in the sub-scanning direction.
【0039】8.移動方向の判定
斜線を使用しているので、ラインセンサとスケールの相
対的な移動方向によって斜線パターンの画像の重心の位
置の移動方向が異なる。例えば図1に示したスケールに
対してラインセンサが右に移動すれば斜線重心は上方に
動く。左に移動すれば斜線重心は下に移動する。これは
前後のウインドウの重心を移動するときに符号をみれば
容易に判別することができる。この符号は斜線の傾きが
90°を越えるか否かで異なるが、設計上、いずれかに
決めれば、符号と移動方向の関係は一義的に決定され
る。したがって、前述の従来例のように方向を判別する
ための特別の受光素子などは不要である。8. Since the diagonal line for determining the moving direction is used, the moving direction of the position of the center of gravity of the image of the diagonal pattern differs depending on the relative moving direction of the line sensor and the scale. For example, if the line sensor moves to the right with respect to the scale shown in FIG. 1, the diagonal barycenter moves upward. If you move it to the left, the center of gravity of the diagonal line will move downward. This can be easily identified by looking at the code when moving the center of gravity of the front and rear windows. This code differs depending on whether or not the inclination of the oblique line exceeds 90 °, but if it is determined to be one by design, the relationship between the code and the moving direction is uniquely determined. Therefore, a special light receiving element or the like for discriminating the direction unlike the above-mentioned conventional example is unnecessary.
【0040】9.原点のマークと重心
図8は、この発明の実施形態に係るリニアスケールのパ
ターンを示す斜視図である。この実施形態では、原点の
ある領域を示すマーク5を斜線3の脇に設けている。原
点そのものは、斜線3を読み取ったデータに対して所定
の領域を設定して重心を求めたときの重心の値として図
に示すようにAを与える。Aは単なる値であり、位置を
示す実体ではない。重心の値がAである位置は、繰り返
される斜線3のそれぞれに存在するが、その中のどれを
原点位置とするかを指定するのが斜線3の形成領域外に
設けた原点のある位置を示すマーク5である。このマー
ク5は原点であることを示すための条件を与えるもので
あり、条件を検出することができればよいので、マーク
5の精度が悪くてもかまわない。また、読み取ったデー
タに対して重心を計算するなどの処理も不要である。マ
ーク5の位置を変更することにより原点の位置も容易に
変更できる。例えば、まず斜線3の繰り返しだけのパタ
ーンを作り、所望の原点位置に応じてマーク5を後から
書き込んだり、張り付けたりすることもマーク5には位
置の精度を要求されないので可能である。9. Mark of Origin and Center of Gravity FIG. 8 is a perspective view showing a pattern of the linear scale according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, a mark 5 indicating a region having an origin is provided beside the diagonal line 3. As the origin itself, A is given as shown in the figure as the value of the center of gravity when a predetermined area is set for the data obtained by reading the diagonal lines 3 and the center of gravity is obtained. A is just a value, not a position entity. The position where the value of the center of gravity is A exists in each of the slanted lines 3 that are repeated, but to specify which of these is the origin position is the position of the origin provided outside the formation region of the slanted line 3. It is mark 5 shown. This mark 5 gives a condition for indicating that it is the origin, and it is sufficient if the condition can be detected. Therefore, the accuracy of the mark 5 may be poor. Further, there is no need for processing such as calculating the center of gravity for the read data. The position of the origin can be easily changed by changing the position of the mark 5. For example, it is also possible to first create a pattern in which only the shaded lines 3 are repeated and then write or paste the mark 5 according to the desired origin position because the mark 5 does not require positional accuracy.
【0041】図9は与えられた重心Aの位置を決定する
処理手順を示すフローチャートである。この処理では、
まず、原点の存在する領域を示すマーク5の画像がある
かどうかチェックし(ステップ901)、存在すれば原
点の位置を決定する処理を行う。リニアスケールの速度
あるいは位置を得るために斜線の画像に対して所定の領
域を設定して重心を計算する前述の処理で得られた重心
の値を調べ、その値があらかじめ設定されている重心A
を越えるのを検出し(ステップ902)、その重心Aを
越える前後の重心の値をレジスタ(メモリ)に保持す
る。Aを越える直前の重心の値をgn-1 、そのときのク
ロックをn−1、Aを越えた直後の重心の値をgn 、そ
のときのクロックをnとし、重心Aとともに横軸にクロ
ック、縦軸に重心をとったのが図10である。FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure for determining the position of the given center of gravity A. In this process,
First, it is checked whether or not there is an image of the mark 5 indicating the area where the origin exists (step 901), and if there is, the processing for determining the position of the origin is performed. Calculating the center of gravity by setting a predetermined area for the shaded image in order to obtain the velocity or position of the linear scale The value of the center of gravity obtained by the above-described processing is checked, and the value is set in advance.
Is detected (step 902), and the values of the center of gravity before and after the center of gravity A is held in the register (memory). The value of the center of gravity immediately before exceeding A is gn-1, the clock at that time is n-1, the value of the center of gravity immediately after exceeding A is gn, and the clock at that time is n. The center of gravity is plotted on the vertical axis in FIG.
【0042】この図10から分かるように、重心Aの値
の前後の重心の位置から直線近似でAに対応するクロッ
クの位置aを求める。このaをクロック上の原点とし、
Aを位置の原点とする。それゆえ、このときの走査速度
はn−aの時間でgn −Aの距離移動したことから決定
することができる。したがって、原点を求めるための専
用のセンサや処理系を設けることなく、高精度に原点の
位置を得ることができる。As can be seen from FIG. 10, the position a of the clock corresponding to A is obtained by linear approximation from the positions of the center of gravity before and after the value of the center of gravity A. This a is the origin on the clock,
Let A be the origin of the position. Therefore, the scanning speed at this time can be determined from the fact that the distance has moved by gn -A in the time of na. Therefore, the position of the origin can be obtained with high accuracy without providing a dedicated sensor or processing system for obtaining the origin.
【0043】10.斜線のアドレスと重心
上記『9.原点のマークと重心』の項においては、原点
のある位置もしくは範囲を示すマーク5を設け、そのマ
ーク5のあることを条件として原点の位置を決定した
が、この例では、マーク5の代わりにパターンを構成す
る斜線3のそれぞれにアドレスを設けたものである。10. Address of diagonal line and center of gravity [9. In the section of “Mark of origin and center of gravity”, the mark 5 indicating the position or range of the origin is provided, and the position of the origin is determined on the condition that the mark 5 exists, but in this example, instead of the mark 5, An address is provided on each of the diagonal lines 3 forming the pattern.
【0044】すなわち、図11に示すように各斜線3に
0からnの番号を設定し、その番号を指定することによ
って、その番号で指定された斜線3の重心を計算してい
るときの重心Aの前後の重心の値から、前項9と同様の
方法で重心の位置を決定する。領域を設定して重心を計
算するときに、次に斜線に移るために領域をジャンプさ
せるので、そのジャンプの回数をカウントすることによ
って番号で指定された斜線3を検出する。このようにす
ることによって前述のマーク5を設けることなく、論理
的な数値を設定することによって原点の位置を変更する
ことが可能となる。That is, as shown in FIG. 11, by assigning a number from 0 to n to each diagonal line 3 and designating that number, the center of gravity of the diagonal line 3 designated by that number is calculated. From the values of the center of gravity before and after A, the position of the center of gravity is determined in the same manner as in the previous item 9. When the area is set and the center of gravity is calculated, the area is jumped to move to the diagonal line next. Therefore, by counting the number of times of the jump, the diagonal line 3 designated by the number is detected. By doing so, it becomes possible to change the position of the origin by setting a logical value without providing the mark 5 described above.
【0045】その際、リニアスケールにインタフェース
26を設け(図3、2点鎖線)、そのインタフェース2
6を介して外部から斜線3の番号を設定することができ
るようにすれば、非常に容易に原点位置の変更が可能に
なる。また、その設定を不揮発性メモリに保持するよう
にすれば、電源を切っても指定された設定はそのまま維
持されるので、使用する上で非常に便利である。At this time, an interface 26 is provided on the linear scale (two-dot chain line in FIG. 3), and the interface 2
If the hatched number 3 can be set from the outside via 6, the origin position can be changed very easily. If the setting is held in the non-volatile memory, the specified setting is maintained even when the power is turned off, which is very convenient for use.
【0046】なお、インタフェースを介してアドレスを
指定することにより原点を設定できるようにしたとき
に、原点を設定しない場合には、通常のリニアセンサの
使用では端部を原点にすることが多いので、デフォルト
を一番端の斜線とする。この実施形態では、一番端に当
たる斜線に「0」というアドレスを割り当てているの
で、特定のデータを書き込まないときに0になるように
することによって「0」をデフォルトの斜線として原点
位置を決定することができる。When the origin can be set by designating the address through the interface, if the origin is not set, the end is often the origin when using a normal linear sensor. , The default is the diagonal line at the end. In this embodiment, since the address "0" is assigned to the diagonal line at the end, the origin position is determined by setting "0" as the default diagonal line by setting it to 0 when no specific data is written. can do.
【0047】また、この実施形態では、斜線のアドレス
を示す番号の他に重心を与える値Aも前記インタフェー
ス26を介して設定できるようにすることも可能であ
る。このようにインタフェース26を介して設定された
重心の値は、斜線のアドレスと同様に不揮発性のメモリ
に保持するようにする。斜線のアドレスだけの設定で
は、斜線の繰り返し程度の精度でしか原点位置を変更す
ることができないが、このように斜線のアドレスと重心
の値Aの両方を設定できるようにすると、任意の位置に
原点を設定することが可能になる。なお、重心の値や斜
線のアドレスは、ここでは、不揮発性のメモリに保持す
るようにしているが、装置に設けたスイッチなどよって
上記値やアドレスを設定し、スイッチの状態としてデー
タを保持するようにすることもできる。Further, in this embodiment, it is possible to set the value A giving the center of gravity, in addition to the number indicating the address of the diagonal line, via the interface 26. The value of the center of gravity set via the interface 26 in this way is held in a non-volatile memory like the address of the diagonal line. The origin position can be changed only with the accuracy of repeating the slanted line by setting only the address of the slanted line, but if both the address of the slanted line and the value A of the center of gravity can be set in this way, the origin position can be It is possible to set the origin. The value of the center of gravity and the address of the diagonal line are held in a non-volatile memory here, but the above value and address are set by a switch or the like provided in the device, and the data is held as the state of the switch. You can also do so.
【0048】[0048]
【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、以上
のように構成された本発明によれば、(1)簡単な構成で高精度に原点位置を得ることができ
る。 (2)原点の位置精度を劣化させることなく原点の位置
を変更することが可能となる。 (3)高精度で原点位置を決定することができる。等の
効果を奏する。As is apparent from the above description, according to the present invention configured as described above, (1) the origin position can be obtained with high precision by a simple structure.
It (2) Origin position without degrading the origin position accuracy
Can be changed. (3) The origin position can be determined with high accuracy. And the like .
【0049】[0049]
【0050】[0050]
【0051】[0051]
【0052】[0052]
【0053】[0053]
【0054】[0054]
【図1】本発明の前提となるスケールの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a scale which is a premise of the present invention.
【図2】本発明の実施形態に係るリニアスケールの概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a linear scale according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施形態に係る画像読取装置の信号処
理部のシステム構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a system configuration of a signal processing unit of the image reading apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施形態に係るラインセンサの測定原
理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a measurement principle of the line sensor according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態に係る位置誤差測定処理の測
定原理を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the measurement principle of the position error measurement processing according to the embodiment of the present invention.
【図6】斜線の数が複数あり、複数の斜線を使用して位
置誤差を測定する場合のウインドウの移動とその移動に
伴う処理を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing movement of a window and a process associated with the movement when there are a plurality of diagonal lines and a position error is measured using the plurality of diagonal lines.
【図7】ウインドウのデータと重心の計算の原理を説明
するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the principle of calculation of window data and center of gravity.
【図8】本発明の実施形態に係るリニアスケールの原点
マークと斜線パターンの状態を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a state of an origin mark and a diagonal line pattern of the linear scale according to the embodiment of the present invention.
【図9】図8のパターンを使用して重心位置を検出する
処理手順を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing a processing procedure for detecting a center of gravity position using the pattern of FIG.
【図10】図9の処理手順の検出原理を示す説明図であ
る。10 is an explanatory diagram showing a detection principle of the processing procedure of FIG.
【図11】斜線に番号を振り付けた他の実施形態に係る
リニアスケールのパターンを示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a pattern of a linear scale according to another embodiment in which hatched numbers are assigned.
【図12】従来例に係るリニアスケールの構成を示す概
略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a linear scale according to a conventional example.
【図13】従来例に係るリニアスケールのエンコーダの
測定原理を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a measurement principle of a linear scale encoder according to a conventional example.
【図14】従来例に係るリニアスケールの移動方向の判
別原理を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a principle of determining a moving direction of a linear scale according to a conventional example.
1 スケール 2 ガラス 3 斜線 4 斜線パターン 5 原点マーク 6 光源 7 レンズ 8 ユニット 9 拡散板 20 CCD 21 A/D変換器 22 シェーディング補正部 23 メモリ 24 位置誤差演算回路 25 制御部 26 外部インタフェース 1 scale 2 glass 3 diagonal lines 4 diagonal pattern 5 origin mark 6 light source 7 lenses 8 units 9 Diffuser 20 CCD 21 A / D converter 22 Shading correction section 23 memory 24 Position error calculation circuit 25 Control unit 26 External Interface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−32714(JP,A) 特開 平5−317956(JP,A) 特開 平4−366718(JP,A) 特開 昭57−6994(JP,A) 実開 昭63−27817(JP,U) 実開 昭63−167217(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/26 - 5/38 G01B 11/00 - 11/30 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-4-32714 (JP, A) JP-A-5-317956 (JP, A) JP-A-4-366718 (JP, A) JP-A-57- 6994 (JP, A) Actual development Sho 63-27817 (JP, U) Actual development Sho 63-167217 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/26-5 / 38 G01B 11/00-11/30
Claims (4)
て傾けて平行に形成した線のパターンをあらかじめ設定
された一定の間隔で主走査方向及び副走査方向にm×n
の画素によって形成される領域を主走査方向および副走
査方向に移動させながらラインセンサで読み取り、領域
が設定されるたびにその領域における前記直線の位置を
演算して読み取り誤差、読み取り速度および読み取り位
置の少なくとも1つを検出するためのリニアスケールに
おいて、 前記線のパターンの形成領域外に特定の直線の存在する
位置を示すマークと、前記マークの読取データにより特定される前記特定の直
線の重心の値を、前記特定の直線を含む前記領域内で読
み取られた各画素の濃度の前記領域内の或る位置からの
モーメントの和が0となる位置として求め、求められた
重心の値に対応するクロックの位置に基づいて 原点位置
を決定する手段と、を備えていること特徴とするリニア
スケール。1. A pattern of lines formed by inclining a plurality of straight lines in parallel to the longitudinal direction of the scale and forming a parallel pattern in a main scanning direction and a sub-scanning direction at preset constant intervals by m × n.
Direction and sub-scanning read main scanning region formed by the pixel
In a linear scale for reading with a line sensor while moving in the scanning direction, calculating the position of the straight line in the area every time the area is set, and detecting at least one of a reading error, a reading speed and a reading position, A mark indicating a position where a specific straight line exists outside the area where the line pattern is formed, and the specific straight line specified by the read data of the mark.
Read the barycentric value of the line in the area containing the specific straight line.
From a position in the region of the density of each pixel taken
Calculated as the position where the sum of moments becomes 0
And a means for determining the origin position based on the position of the clock corresponding to the value of the center of gravity .
て傾けて平行に形成した線のパターンをあらかじめ設定
された一定の間隔で主走査方向及び副走査方向にm×n
の画素によって形成される領域を主走査方向および副走
査方向に移動させながらラインセンサで読み取り、領域
が設定されるたびにその領域における前記直線の位置を
演算して読み取り誤差、読み取り速度および読み取り位
置の少なくとも1つを検出するためのリニアスケールに
おいて、 前記パターンを構成する直線の1つを指定するアドレス
を保持する手段と、前記保持されたアドレスによって指定された直線の重心
の値を、前記指定された直線を含む前記領域内で読み取
られた各画素の濃度の前記領域内の或る位置からのモー
メントの和が0となる位置として求め、求められた重心
の値に対応するクロックの位置に基づいて 原点位置を決
定する手段と、を備えていること特徴とするリニアスケ
ール。2. A pattern of lines formed by inclining a plurality of straight lines in parallel to the longitudinal direction of the scale and forming parallel patterns in a main scanning direction and a sub scanning direction at preset constant intervals.
Direction and sub-scanning read main scanning region formed by the pixel
In a linear scale for reading with a line sensor while moving in the scanning direction, calculating the position of the straight line in the area every time the area is set, and detecting at least one of a reading error, a reading speed and a reading position, Means for holding an address designating one of the straight lines forming the pattern, and the center of gravity of the straight line designated by the held address
Reading the value of within the area containing the specified straight line
Mode of the density of each of the recorded pixels from a position in the area.
The center of gravity calculated as the position where the sum of the ment is 0
Means for determining the origin position based on the position of the clock corresponding to the value of .
ークが存在する条件下で直線の重心を計算しているとき
に、前記ラインセンサの移動方向と直交する方向の重心
の値と、前記設定された領域の重心が、当該重心の値を
越える前後の重心の値を補間して前記設定された領域の
重心の位置を決定することを特徴とする請求項1記載の
ニリアスケール。Wherein means for determining the home position, when the mark is calculating the center of gravity of the straight line conditions under present, the value of the direction of the center of gravity perpendicular to the moving direction of said line sensor, wherein the center of gravity of the set area is two rear scale claim 1 Symbol mounting and determining the position of the center of gravity of the area that is the setting value by interpolating the center of gravity before and after exceeding the value of the center of gravity.
ドレスにより指定された直線の重心を計算しているとき
に、前記ラインセンサの移動方向と直交する方向の重心
の値と、前記設定された領域の重心が、当該重心の値を
越える前後の重心の値を補間して前記設定された領域の
重心の位置を決定することを特徴とする請求項2記載の
リニアスケール。 4. The means for determining the origin position is the
When calculating the center of gravity of the straight line specified by the dress
The center of gravity in the direction orthogonal to the moving direction of the line sensor
And the center of gravity of the set area, the value of the center of gravity
Interpolate the value of the center of gravity before and after exceeding the
The position of the center of gravity is determined, according to claim 2 .
Linear A scale.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04497096A JP3517764B2 (en) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | Linear scale |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04497096A JP3517764B2 (en) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | Linear scale |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH09236452A JPH09236452A (en) | 1997-09-09 |
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Family
ID=12706344
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP04497096A Expired - Fee Related JP3517764B2 (en) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | Linear scale |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3517764B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11281403A (en) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Futaba Corp | Optical linear scale origin signal generator |
| US7608813B1 (en) * | 2008-11-18 | 2009-10-27 | Mitutoyo Corporation | Scale track configuration for absolute optical encoder including a detector electronics with plurality of track detector portions |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP04497096A patent/JP3517764B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH09236452A (en) | 1997-09-09 |
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