JP6400035B2 - 位置検出装置、力覚センサ、および、装置 - Google Patents
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Description
S(B)=S(B+)−S(B−) … (6)
また信号処理回路102は、信号S(A)、S(B)を用いて、以下の式(7)で表される演算により位相信号Φを取得する。
式(7)において、ATAN2[Y,X]は、象限を判別して0〜2π位相に変換する逆正接演算関数である。検出タイミングごとの位相信号Φの差分を積算して所定の係数を掛けることにより、ギャップ変位量Zに変換する。このとき、リニアリティや感度を補正する処理を行うことにより、精度を向上させることができる。補正方法としては、校正用の原器との比較により補正値を記憶する方法や、検出中心のギャップ設計値をZ0とし、Z´=Z0/Zとして変換を行ってもよい。
また、θy<<1の条件下で近似を行うことにより、Y軸周りの回転量θyは、以下の式(8)のように表される。
以上のようにして、ギャップ量とともに、回転量を検出する一体型のセンサユニットを実現することができる。
光学式力覚センサ300は、力センサ部101と信号処理回路102(信号処理部)とを備えて構成されている。力センサ部101は、外力により力センサ部101内の後述する変位部材に生じた変位を示す変位信号を信号処理回路102に出力する。信号処理回路102は、入力された変位信号から外力のベクトル量を演算し、その演算結果を力覚信号として出力する。
11 発光素子
12 受光素子アレイ(受光部)
15 第1格子
16 第2格子
17 インデックス格子(第3格子)
20 反射体(対象物)
100 光学式ギャップセンサ(位置検出装置)
102 信号処理回路(信号処理部)
Claims (13)
- 光源部からの光を対象物に照射し、該対象物からの反射光を受光部で受光することにより、該対象物の位置情報を検出する位置検出装置であって、
前記光源部と前記受光部とを有する検出部と、
前記受光部からの信号を処理する信号処理部と、を有し、
前記検出部は、
前記光源部と対象物との間の光路に設けられた第1格子と、
前記対象物と前記受光部との間の光路に設けられた第2格子と、
前記第2格子と前記受光部との間の光路に設けられた第3格子と、を有し、
前記光源部からの前記光が前記第1格子を透過することにより、前記第1格子と前記第2格子との間の光路に第1周期像が形成され、
前記第1周期像に対応する光が前記第2格子を透過することにより、前記第3格子において第2周期像が形成され、
前記信号処理部は、前記受光部により検出された前記第2周期像の位相変化に基づいて、前記対象物の前記位置情報を取得することを特徴とする位置検出装置。 - 前記対象物の前記位置情報は、前記検出部から前記対象物までの距離の変位に関する情報であることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記光源部は、
発光素子と、
前記発光素子と前記第1格子との間の光路に設けられた光源格子と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出装置。 - 前記光源格子は、周期的な透過率を有し、前記発光素子からの光を線状アレイ光源化するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の位置検出装置。
- 前記光源部は、電流狭窄型LEDまたは半導体レーザを有することを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出装置。
- 前記第1格子と前記第2格子とは、同一平面上に一体的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 第1格子および第2格子の少なくとも一方は、透過光の光路長が周期的に異なる位相変調型の光学格子であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記受光部は、複数の受光素子を有する受光素子アレイであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記検出部は、
前記光源部と前記対象物との間の光路に設けられた第4格子と、
前記対象物と前記受光部との間の光路に設けられた第5格子と、
前記第5格子と前記受光部との間の光路に設けられた第6格子と、を更に有し、
前記光源部からの前記光が前記第4格子を透過することにより、前記第4格子と前記第5格子との間の光路に第3周期像が形成され、
前記第3周期像に対応する光が前記第5格子を透過することにより、前記第6格子において第4周期像が形成され、
前記信号処理部は、前記受光部により検出された前記第4周期像の位相変化に基づいて、前記対象物の前記位置情報を取得することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記検出部は、前記対象物の所定の領域に設けられた位相格子からの反射光を透過する第7格子を更に有し、
前記光源部からの前記光は、前記位相格子で反射し、前記第7格子を透過して前記受光部により受光され、
前記信号処理部は、前記受光部の検出信号に基づいて、前記検出部から前記対象物までの距離の方向と垂直な方向の位置情報を取得することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記光源部からの前記第1格子を透過した光は、前記対象物の前記位相格子で反射して、前記第2格子に入射し、
前記第1格子、前記第2格子、および、前記第3格子のそれぞれの周期方向と、前記位相格子の周期方向とは、互いに直交していることを特徴とする請求項10に記載の位置検出装置。 - ベース部材と、
変位部材と、
前記ベース部材と前記変位部材とを支持するように該ベース部材と該変位部材との間に設けられた弾性支持部材と、
前記変位部材の前記ベース部材に対する変位に応じて該変位部材に作用する外力を検出するように構成された、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の位置検出装置と、を有することを特徴とする力覚センサ。 - 可動部と、
請求項12に記載の力覚センサと、
前記力覚センサを用いて前記可動部を制御する制御部と、を有することを特徴とする装置。
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