JP2011107060A - Rotation angle detector and method of detecting rotation angle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転角度検出装置および回転角度検出方法に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device and a rotation angle detection method.
従来より、360度を越えて回転可能な回転体の回転角度を検出する装置が提案されている。
例えば、特許文献1には、以下のように構成された回転角度検出装置が記載されている。すなわち、回転可能な回転体は、n個の歯が形成された歯車を有している。この歯車は、m個の歯を有している歯車とm+1個の歯を有している2つの歯車に係合されている。これら2つの歯車の角度ψとθは2つの周期的な角度センサを用いて測定される。この測定は接触式か又は非接触式に行われる。そして、これらの角度センサはそれぞれ電子評価回路に接続されており、この評価回路は、回転体の回転角度φの検出に必要な計算を行う。このように構成された回転角度検出装置において、いわゆる絶対値センサである2つの角度センサは、回転角度検出装置のスイッチオン直後に、スイッチオン時の2つの歯車の回転角度ψとθを供給する。これらの角度値、回転体の歯車の角度マークないし歯の数、および2つの歯車の角度マークないし歯の数により、回転体の角度φを検出する。
Conventionally, an apparatus for detecting the rotation angle of a rotating body that can rotate over 360 degrees has been proposed.
For example, Patent Document 1 describes a rotation angle detection device configured as follows. That is, the rotatable rotating body has a gear having n teeth. This gear is engaged with a gear having m teeth and two gears having m + 1 teeth. The angles ψ and θ of these two gears are measured using two periodic angle sensors. This measurement is performed in a contact or non-contact manner. Each of these angle sensors is connected to an electronic evaluation circuit, and this evaluation circuit performs a calculation necessary for detecting the rotation angle φ of the rotating body. In the rotation angle detection device configured as described above, the two angle sensors, which are so-called absolute value sensors, supply the rotation angles ψ and θ of the two gears at the time of switch-on immediately after the rotation angle detection device is switched on. . The angle φ of the rotating body is detected from these angle values, the angle marks or the number of teeth of the gears of the rotating body, and the angle marks or the number of teeth of the two gears.
歯車または歯車が取り付けられた回転体の角度を測定する角度センサとして、測定した回転角度に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を予め定められた周期で出力するセンサを用いることが考えられる。このようなセンサにおいては、歯車などの角度を測定してから、そのデータが回転体の回転角度を演算する演算部に伝達されるまで少なくともパルス幅変調信号1周期分の遅れが生じる。それゆえ、回転体の回転角度をより精度高く検出するには、遅れ分を考慮して回転体の回転角度を演算することが重要となる。 As an angle sensor that measures the angle of a gear or a rotating body to which the gear is attached, it is conceivable to use a sensor that outputs a pulse width modulation signal having a duty ratio corresponding to the measured rotation angle at a predetermined period. In such a sensor, there is a delay of at least one cycle of the pulse width modulation signal until the data is transmitted to a calculation unit that calculates the rotation angle of the rotating body after measuring the angle of the gear or the like. Therefore, in order to detect the rotation angle of the rotating body with higher accuracy, it is important to calculate the rotation angle of the rotating body in consideration of the delay.
かかる目的のもと、本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、前記回転体の回転に連動して回転する第1の従動体および第2の従動体と、前記第1の従動体の回転角度を検出する第1の検出手段と、前記第2の従動体の回転角度を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段により入力された検出結果に基づいて前記回転体の回転角度を演算する回転角度演算手段と、を備え、前記回転角度演算手段は、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記第1の従動体あるいは前記第2の従動体の回転角度を検出した時点の回転角度である検出回転角度を当該第1の検出手段および当該第2の検出手段の検出結果に基づいて演算する検出角度演算手段と、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が検出した時点からその検出結果の入力時点までの当該回転体の回転角度の変化量を推測する推測手段と、を有し、前記検出角度演算手段が演算した前記検出回転角度と前記推測手段が推測した前記変化量とに基づいて前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする回転角度検出装置である。 For this purpose, the present invention is a rotation angle detection device for detecting the rotation angle of a rotating body, the first driven body and the second driven body rotating in conjunction with the rotation of the rotating body, First detection means for detecting the rotation angle of the first follower, second detection means for detecting the rotation angle of the second follower, the first detection means, and the second detection Rotation angle calculation means for calculating a rotation angle of the rotating body based on a detection result input by the means, wherein the rotation angle calculation means includes the first detection means and the second detection means. Detection that calculates a detected rotation angle that is a rotation angle at the time of detecting the rotation angle of the first follower or the second follower based on the detection results of the first detection means and the second detection means. An angle calculation means, the first detection means, and An estimation means for estimating the amount of change in the rotation angle of the rotating body from the time point detected by the second detection means to the input time point of the detection result, and the detected rotation calculated by the detection angle calculation means The rotation angle detection device calculates a rotation angle of the rotating body based on the angle and the amount of change estimated by the estimation means.
ここで、前記回転角度演算手段は、予め定められた周期で前記回転体の回転角度を演算し、前記推測手段は、前記検出角度演算手段が演算した、今回の演算時点における前記検出回転角度と、前回の演算時点における当該検出回転角度との回転角度差に基づいて当該回転体の回転角度の変化量を推測することが好適である。
また、前記推測手段は、前記回転角度差に予め定められた係数を乗算することにより前記回転体の回転角度の変化量を推測することが好適である。
Here, the rotation angle calculation means calculates the rotation angle of the rotating body at a predetermined cycle, and the estimation means calculates the detected rotation angle at the current calculation time calculated by the detection angle calculation means. It is preferable to estimate the amount of change in the rotation angle of the rotating body based on the rotation angle difference from the detected rotation angle at the previous calculation time.
Moreover, it is preferable that the said estimation means estimates the variation | change_quantity of the rotation angle of the said rotary body by multiplying the predetermined coefficient to the said rotation angle difference.
また、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段は、検出した回転角度に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を予め定められた周期で出力し、前記予め定められた係数は、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記パルス幅変調信号を出力する周期と、前記回転体の回転角度を演算する周期とに依存する係数であることが好適である。
また、前記回転体は歯車を有し、前記第1の従動体は第1の従動歯車を有し、前記第2の従動体は前記第1の従動歯車の歯数とは異なる歯数を有する第2の従動歯車を有し、前記第1の従動体および前記第2の従動体は、前記第1の従動歯車および前記第2の従動歯車が前記歯車により回転力が付与されることにより前記回転体の回転に連動して回転することが好適である。
The first detection unit and the second detection unit output a pulse width modulation signal having a duty ratio corresponding to the detected rotation angle at a predetermined cycle, and the predetermined coefficient is: It is preferable that the coefficient is dependent on a cycle in which the first detection unit and the second detection unit output the pulse width modulation signal and a cycle in which the rotation angle of the rotating body is calculated.
The rotating body includes a gear, the first driven body includes a first driven gear, and the second driven body has a number of teeth different from the number of teeth of the first driven gear. The first driven body and the second driven body have a second driven gear, and the first driven gear and the second driven gear are applied with a rotational force by the gear. It is preferable to rotate in conjunction with the rotation of the rotating body.
また、他の観点から捉えると、本発明は、回転体の回転に連動して回転する第1の従動体および第2の従動体と、前記第1の従動体の回転角度を検出する第1の検出手段と、前記第2の従動体の回転角度を検出する第2の検出手段と、を備える回転角度検出装置における前記回転体の回転角度検出方法であって、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記第1の従動体あるいは前記第2の従動体の回転角度を検出した時点の回転角度である検出回転角度を当該第1の検出手段および当該第2の検出手段の検出結果に基づいて演算し、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が検出した時点からその検出結果が入力された時点までの当該回転体の回転角度の変化量を推測し、前記検出回転角度と前記変化量とに基づいて前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする回転角度検出方法である。 From another point of view, the present invention provides a first driven body and a second driven body that rotate in conjunction with the rotation of the rotating body, and a first angle for detecting the rotation angle of the first driven body. A rotation angle detection method for the rotating body in a rotation angle detecting device comprising: a detecting means for detecting the rotation angle of the second driven body; and a second detecting means for detecting a rotation angle of the second driven body. The detected rotation angle, which is the rotation angle at the time when the second detection means detects the rotation angle of the first follower or the second follower, is determined by the first detection means and the second detection means. Calculate based on the detection result, estimate the amount of change in the rotation angle of the rotating body from the time point detected by the first detection means and the second detection means to the time point when the detection result is input, Based on the detected rotation angle and the amount of change, the rotation A rotation angle detection method characterized by calculating a rotation angle of the body.
ここで、予め定められた周期で前記回転体の回転角度を演算し、今回の演算時点における前記検出回転角度と、前回の演算時点における当該検出回転角度との回転角度差に基づいて当該回転体の回転角度の変化量を推測することが好適である。
また、前記回転角度差に予め定められた係数を乗算することにより前記回転体の回転角度の変化量を推測することが好適である。
また、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段は、検出した回転角度に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を予め定められた周期で出力し、前記予め定められた係数は、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記パルス幅変調信号を出力する周期と、前記回転体の回転角度を演算する周期とに依存する係数であることが好適である。
Here, a rotation angle of the rotating body is calculated at a predetermined cycle, and the rotating body is based on a rotation angle difference between the detected rotation angle at the current calculation time and the detected rotation angle at the previous calculation time. It is preferable to estimate the amount of change in the rotation angle.
It is preferable that the amount of change in the rotation angle of the rotating body is estimated by multiplying the rotation angle difference by a predetermined coefficient.
The first detection unit and the second detection unit output a pulse width modulation signal having a duty ratio corresponding to the detected rotation angle at a predetermined cycle, and the predetermined coefficient is: It is preferable that the coefficient is dependent on a cycle in which the first detection unit and the second detection unit output the pulse width modulation signal and a cycle in which the rotation angle of the rotating body is calculated.
本発明によれば、本発明を採用しない場合に比べて、回転体の回転角度をより精度高く検出することができる。 According to the present invention, the rotation angle of the rotating body can be detected with higher accuracy than when the present invention is not employed.
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る回転角度検出装置1の概略構成図である。
回転角度検出装置1は、例えば自動車などの乗り物の本体フレームに回転可能に支持される回転体100の回転角度を検出する装置である。
回転体100は、例えばステアリングホイールが連結される回転軸であり、本体フレームに固定される部材であるハウジング(不図示)に固定されたボールベアリングなどの軸受を介してハウジングに回転可能に支持されている。
Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rotation angle detection device 1 according to the present embodiment.
The rotation angle detection device 1 is a device that detects the rotation angle of a rotating
The rotating
この回転角度検出装置1にて、回転体100の回転角度を検出することにより、回転体100に連結されたステアリングホイールの回転角度の検出、ひいてはステアリングホイールが搭載された乗り物の進行方向の把握が可能となる。そして、回転角度検出装置1の検出結果は、進路案内を行う装置、ステアリングの角度に応じてサスペンションの硬さを変える装置等の各種の制御装置において使用される。
By detecting the rotation angle of the rotating
以下に、回転角度検出装置1について詳述する。
回転角度検出装置1は、回転体100に取り付けられた歯車の一例としてのギア101と、ギア101と噛み合う第1の従動歯車の一例としての第1の従動ギア111と、ギア101と噛み合う第2の従動歯車の一例としての第2の従動ギア121とを有する。第1の従動ギア111は、例えば、ハウジングに回転可能に支持された第1の回転軸110に取り付けられることでハウジングに対して回転可能となっている。第2の従動ギア121も、例えば、ハウジングに回転可能に支持された第2の回転軸120に取り付けられることでハウジングに対して回転可能となっている。これら第1の従動ギア111と第1の回転軸110とで第1の従動体の一例を構成し、第2の従動ギア121と第2の回転軸120とで第2の従動体の一例を構成する。
Below, the rotation angle detection apparatus 1 is explained in full detail.
The rotation angle detection device 1 includes a
図2は、回転体100の回転角度と、第1の従動ギア111,第2の従動ギア121の回転角度との関係を示す図である。
ギア101の歯数はn個、第1の従動ギア111の歯数はm個、第2の従動ギア121の歯数は(m+1)個である。そして、ギア101の歯数と第1の従動ギア111の歯数との関係、ギア101の歯数と第2の従動ギア121の歯数との関係を考慮すると共に、第1の従動ギア111の歯数がm個、第2の従動ギア121の歯数が(m+1)個である点を考慮すると、図2に示すような、回転体100の回転角度と、第1の従動ギア111,第2の従動ギア121の回転角度との関係を示す図を得ることができる。なお、nは81、mは21であることを例示することができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the rotation angle of the
The number of teeth of the
また、回転角度検出装置1は、第1の従動ギア111の回転角度を検出する第1の検出手段の一例としての第1の回転角度センサ112を有している。第1の回転角度センサ112は、第1の従動ギア111の回転半径方向の外側に配置されており、第1の従動ギア111の歯又は第1の回転軸110の周方向に複数形成された角度マークに基づいて第1の従動ギア111の回転角度を検出する。
同様に、回転角度検出装置1は、第2の従動ギア121の回転角度を検出する第2の検出手段の一例としての第2の回転角度センサ122を有している。第2の回転角度センサ122は、第2の従動ギア121の回転半径方向の外側に配置されており、第2の従動ギア121の歯又は第2の回転軸120の周方向に複数形成された角度マークに基づいて第2の従動ギア121の回転角度を検出する。
そして、回転角度検出装置1は、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122からの出力値に基づいて、言い換えれば第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122により入力された検出結果に基づいて回転体100の回転角度を演算する回転角度演算手段の一例としての回転角度演算部150(図1参照)を有している。
Further, the rotation angle detection device 1 includes a first
Similarly, the rotation angle detection device 1 has a second
Then, the rotation angle detection device 1 is based on the output values from the first
第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122は、それぞれ、検出した第1の従動ギア111または第2の従動ギア121の回転角度に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号PWMを予め定められた周期で出力する。
図3は、第1の従動ギア111および第2の従動ギア121の回転角度と、パルス幅変調信号PWMのデューティ比との関係を示す図である。
図3に示すように、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122は、それぞれ、第1の従動ギア111または第2の従動ギア121の回転角度0度〜360度を、デューティ比5%〜95%のパルス幅変調信号PWMに変換して出力する。
The first
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation angles of the first driven
As shown in FIG. 3, the first
図4は、第1の従動ギア111および第2の従動ギア121の回転角度と、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が出力するパルス幅変調信号PWMとの関係を示す図である。
図4に示すように、第1の回転角度センサ112は、第1の従動ギア111の回転角度に応じたPWM信号ON(High)時間PWMA_ONを有するパルス幅変調信号PWMAを、予め定められた周期PWMA_Tにて出力し、第2の回転角度センサ122は、第2の従動ギア121の回転角度に応じたPWM信号ON(High)時間PWMB_ONを有するパルス幅変調信号PWMBを、予め定められた周期PWMB_Tにて出力する。
FIG. 4 shows the relationship between the rotation angle of the first driven
As shown in FIG. 4, the first
回転角度演算部150は、CPU、ROM、RAMなどからなる算術論理演算回路である。回転角度演算部150は、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122から出力されたパルス幅変調信号PWMAおよびPWMBを入力し、パルス幅変調信号PWMAおよびPWMBのON(High)パルスの時間を認識する。より具体的には、回転角度演算部150は、パルス幅変調信号PWMAおよびPWMBのON(High)パルスの時間を測定するために2つのタイマカウンタを備えている。各タイマカウンタは、パルス幅変調信号PWMAあるいはPWMBの立ち上がりエッジ時にスタート、立ち下がりエッジ時にストップし、その間のカウンタの値をキャプチャ・レジスタに取り込みカウンタをクリアする。そして、回転角度演算部150は、予め定められた周期T(図4参照)で、キャプチャ・レジスタに取り込んだ、最新のパルス幅変調信号PWMAおよびPWMBのONパルスの時間を読み込み、この時間に基づいて回転体100の回転角度φを演算する演算処理を行う。図4においては、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が回転角度を検出する周期(PWMA_TおよびPWMB_T)およびタイミングを例示している。
The rotation
図4に示すように、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が第1の従動ギア111あるいは第2の従動ギア121の回転角度を検出し、その検出結果をパルス幅変調信号PWMAおよびPWMBで出力する場合、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が回転角度を検出してから、その検出結果(カウンタ値)を回転角度演算部150にて取り込み認識するまで、少なくともパルス幅変調信号1周期分の遅れが生じる。それゆえ、回転角度演算部150が、最新の回転角度データに基づいて回転体100の回転角度を演算したとしても、その演算結果は、先に第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が回転角度を検出した時点の回転角度となる。そこで、本実施の形態に係る回転角度演算部150においては、かかる点をも考慮して以下のように回転体100の回転角度を演算する。
As shown in FIG. 4, the first
以下、フローチャートを用いて、回転角度演算部150が行う回転体100の回転角度演算処理について説明する。
図5は、回転角度演算部150が行う回転体100の回転角度演算処理の手順を示すフローチャートである。回転角度演算部150は、上述した周期Tにてこの回転角度演算処理を行う。
回転角度演算部150は、先ず、第1の従動ギア111の回転角度θAを算出する(ステップ501)。これは、キャプチャ・レジスタに取り込んだ最新の第1の従動ギア111の回転角度に応じたPWM信号ON時間PWMA_ONを読み込み、以下の式(1)に代入することにより算出する処理である。
θA=(PWMA_ON−PWMA_T×0.05)/(PWMA_T×0.9)×K1・・・(1)
ここで、K1は、パルス幅変調信号PWMAを回転角度θAに変換する係数であり、パルス幅変調信号PWMAに用いるデューティ比の幅と最大回転角度360度とに依存する係数である。なお、周期PWMA_Tは、予めROMに記憶された値を読み込み、式(1)に代入する。
Hereinafter, the rotation angle calculation process of the
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the rotation angle calculation process of the
First, the rotation
θA = (PWMA_ON−PWMA_T × 0.05) / (PWMA_T × 0.9) × K1 (1)
Here, K1 is a coefficient for converting the pulse width modulation signal PWMA into the rotation angle θA, and is a coefficient depending on the width of the duty ratio used for the pulse width modulation signal PWMA and the maximum rotation angle of 360 degrees. For the period PWMA_T, a value stored in advance in the ROM is read and substituted into the equation (1).
回転角度演算部150は、次に、第2の従動ギア121の回転角度θBを算出する(ステップ502)。これは、キャプチャ・レジスタに取り込んだ最新の第2の従動ギア121の回転角度に応じたPWM信号ON時間PWMB_ONを読み込み、以下の式(2)に代入することにより算出する処理である。
θB=(PWMB_ON−PWMB_T×0.05)/(PWMB_T×0.9)×K2・・・(2)
ここで、K2は、パルス幅変調信号PWMBを回転角度θBに変換する係数であり、パルス幅変調信号PWMBに用いるデューティ比の幅と最大回転角度360度とに依存する係数である。周期PWMB_Tは、予めROMに記憶された値を読み込み、式(2)に代入する。
なお、本実施の形態においては、パルス幅変調信号PWMBに用いるデューティ比の幅と最大回転角度360度との関係は、パルス幅変調信号PWMAに用いるデューティ比の幅と最大回転角度360度との関係と同じであるので、K2=K1であることが好適である。
Next, the rotation
θB = (PWMB_ON−PWMB_T × 0.05) / (PWMB_T × 0.9) × K2 (2)
Here, K2 is a coefficient for converting the pulse width modulation signal PWMB into the rotation angle θB, and is a coefficient depending on the width of the duty ratio used for the pulse width modulation signal PWMB and the maximum rotation angle of 360 degrees. For the period PWMB_T, a value stored in advance in the ROM is read and substituted into the equation (2).
In the present embodiment, the relationship between the width of the duty ratio used for pulse width modulation signal PWMB and the
次に、回転角度演算部150は、第1の従動ギア111の回転角度θAと第2の従動ギア121の回転角度θBとの角度差ΔθABを算出する(ステップ503)。これは、ステップ501にて算出された回転角度θAからステップ502にて算出された回転角度θBを減算することにより算出する処理である(ΔθAB=θA−θB)。
その後、回転角度演算部150は、ステップ503にて算出した角度差ΔθABが0度(deg)よりも小さいか否かを判別する(ステップ504)。そして、ステップ504にて肯定判定した場合には、ステップ503にて算出した角度差ΔθABに360度を加算した値をΔθABに置き換え(ΔθAB=ΔθAB+360)(ステップ505)、ステップ506へ進む。他方、ステップ504にて否定判定した場合には、ステップ506へ進む。
Next, the rotation
Thereafter, the rotation
ステップ506においては、第1の回転角度センサ112から出力された最新のパルス幅変調信号PWMAおよび第2の回転角度センサ122から出力された最新のパルス幅変調信号PWMBから、補正前の回転体100の回転角度φ´を算出する。これは、以下の式(3)により算出する処理である。
φ´=ΔθAB×K3・・・(3)
ここで、K3は、第1の従動ギア111の回転角度θAと第2の従動ギア121の回転角度θBとの角度差ΔθABを回転体100の回転角度φ´に変換する係数であり、ギア101の歯数、第1の従動ギア111の歯数、第2の従動ギア121の歯数、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122の検出角度である360度に依存する係数である。
In step 506, the
φ ′ = ΔθAB × K3 (3)
Here, K3 is a coefficient for converting the angle difference ΔθAB between the rotation angle θA of the first driven
その後、回転角度演算部150は、演算処理1周期分の回転体100の回転角度の変化量Δφを算出する(ステップ507)。これは、今回(n回目)のフローにおけるステップ506にて算出した補正前の回転体100の回転角度φ´(n)から前回(n−1回目)のフローにおけるステップ506にて算出した補正前の回転体100の回転角度φ´(n−1)を減算することにより算出する処理である(Δφ=φ´(n)−φ´(n−1))。
Thereafter, the rotation
その後、回転角度演算部150は、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が回転角度を検出してから、そのデータが回転角度演算部150に取り込まれるまで(検出時点からその検出結果の入力時点)までの間に変化する回転体100の回転角度を算出し、その変化量を遅れ補正量αとする(ステップ508)。これは、以下の式(4)により算出する処理である。
α=Δφ×K4・・・(4)
ここで、K4は、回転体100の回転角度の変化量を遅れ補正量αに変換する係数であり、この回転角度演算処理の処理間隔(周期T)と、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が回転角度を検出する周期(PWMA_TおよびPWMB_T)とに依存する係数である。例えば、回転角度演算部150が行う演算処理の周期Tが、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122の検出周期(PWMA_TおよびPWMB_T)のn倍である場合には、K4の値は1/nである。より具体的には、回転角度演算部150が行う演算処理の周期Tが10ms、つまりステップ507にて10ms間の回転体100の回転角度の変化量を算出し、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122の検出周期(PWMA_TおよびPWMB_T)が1msである場合には、係数K4の値を1/10とする。
After that, the rotation
α = Δφ × K4 (4)
Here, K4 is a coefficient for converting the amount of change in the rotation angle of the
その後、回転角度演算部150は、補正後の回転体100の回転角度φを算出する(ステップ509)。これは、ステップ506にて算出した補正前の回転体100の回転角度φ´にステップ508にて算出した遅れ補正量αを加算することにより算出する処理である(φ=φ´+α)。そして、かかる回転角度演算処理により、回転角度演算部150は、演算時における回転体100の回転角度φを算出する。
Thereafter, the rotation
このように、本実施の形態に係る回転角度検出装置1においては、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122が回転角度を検出してから、そのデータが回転角度演算部150に取り込まれるまでの遅れを考慮して、回転体100の回転角度φを算出するので精度高く回転体100の回転角度φを検出することが可能となる。
As described above, in the rotation angle detection device 1 according to the present embodiment, after the first
なお、上述した実施の形態においては、ステップ508にて遅れ補正量αを算出するにあたっては、ステップ507にて算出した演算処理1周期分の回転体100の回転角度の変化量Δφに基づいているが、回転体100の角速度ω(deg/s)を把握することが可能である場合には、以下の式(5)により遅れ補正量αを算出してもよい。
α=ω×PWMA_T(あるいはPWMB_T)・・・(5)
つまり、回転体100の角速度ωが100deg/sで、第1の回転角度センサ112および第2の回転角度センサ122の検出周期(PWMA_TおよびPWMB_T)が1msである場合には、α=100×0.001=0.1(deg)となる。
かかる場合においても、精度高く回転体100の回転角度φを検出することが可能となる。
In the embodiment described above, the delay correction amount α is calculated in step 508 based on the amount of change Δφ in the rotation angle of the
α = ω × PWMA_T (or PWMB_T) (5)
That is, when the angular velocity ω of the
Even in such a case, the rotation angle φ of the
1…回転角度検出装置、100…回転体、101…ギア、110…第1の回転軸、111…第1の従動ギア、112…第1の回転角度センサ、120…第2の回転軸、121…第2の従動ギア、122…第2の回転角度センサ、150…回転角度演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotation angle detection apparatus, 100 ... Rotating body, 101 ... Gear, 110 ... 1st rotating shaft, 111 ... 1st driven gear, 112 ... 1st rotating angle sensor, 120 ... 2nd rotating shaft, 121 ... second driven gear, 122 ... second rotation angle sensor, 150 ... rotation angle calculator
Claims (9)
前記回転体の回転に連動して回転する第1の従動体および第2の従動体と、
前記第1の従動体の回転角度を検出する第1の検出手段と、
前記第2の従動体の回転角度を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段により入力された検出結果に基づいて前記回転体の回転角度を演算する回転角度演算手段と、
を備え、
前記回転角度演算手段は、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記第1の従動体あるいは前記第2の従動体の回転角度を検出した時点の回転角度である検出回転角度を当該第1の検出手段および当該第2の検出手段の検出結果に基づいて演算する検出角度演算手段と、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が検出した時点からその検出結果の入力時点までの当該回転体の回転角度の変化量を推測する推測手段と、
を有し、
前記検出角度演算手段が演算した前記検出回転角度と前記推測手段が推測した前記変化量とに基づいて前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする回転角度検出装置。 A rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotating body,
A first driven body and a second driven body that rotate in conjunction with the rotation of the rotating body;
First detection means for detecting a rotation angle of the first follower;
Second detection means for detecting a rotation angle of the second follower;
A rotation angle calculation means for calculating a rotation angle of the rotating body based on the detection result input by the first detection means and the second detection means;
With
The rotation angle calculation means includes
A detected rotation angle that is a rotation angle at the time when the first detection means and the second detection means detect the rotation angle of the first follower or the second follower, and the first detection means and the second detection means. Detection angle calculation means for calculating based on the detection result of the second detection means;
An estimation means for estimating a change amount of the rotation angle of the rotating body from the time point detected by the first detection means and the second detection means to the input time point of the detection result;
Have
A rotation angle detection device that calculates a rotation angle of the rotating body based on the detected rotation angle calculated by the detection angle calculation means and the change amount estimated by the estimation means.
前記推測手段は、前記検出角度演算手段が演算した、今回の演算時点における前記検出回転角度と、前回の演算時点における当該検出回転角度との回転角度差に基づいて当該回転体の回転角度の変化量を推測することを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。 The rotation angle calculation means calculates the rotation angle of the rotating body at a predetermined cycle,
The estimation means calculates a change in the rotation angle of the rotating body based on a rotation angle difference between the detected rotation angle at the current calculation time calculated by the detection angle calculation means and the detected rotation angle at the previous calculation time. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the amount is estimated.
前記予め定められた係数は、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記パルス幅変調信号を出力する周期と、前記回転体の回転角度を演算する周期とに依存する係数であることを特徴とする請求項3に記載の回転角度検出装置。 The first detection means and the second detection means output a pulse width modulation signal having a duty ratio corresponding to the detected rotation angle at a predetermined period,
The predetermined coefficient is a coefficient depending on a cycle in which the first detection unit and the second detection unit output the pulse width modulation signal and a cycle in which the rotation angle of the rotating body is calculated. The rotation angle detection device according to claim 3.
前記第1の従動体は第1の従動歯車を有し、
前記第2の従動体は前記第1の従動歯車の歯数とは異なる歯数を有する第2の従動歯車を有し、
前記第1の従動体および前記第2の従動体は、前記第1の従動歯車および前記第2の従動歯車が前記歯車により回転力が付与されることにより前記回転体の回転に連動して回転することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 The rotating body has a gear;
The first driven body has a first driven gear;
The second driven body has a second driven gear having a number of teeth different from the number of teeth of the first driven gear;
The first driven body and the second driven body rotate in conjunction with the rotation of the rotating body by applying a rotational force to the first driven gear and the second driven gear by the gear. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the rotation angle detection device is a rotation angle detection device.
前記第1の従動体の回転角度を検出する第1の検出手段と、
前記第2の従動体の回転角度を検出する第2の検出手段と、
を備える回転角度検出装置における前記回転体の回転角度検出方法であって、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記第1の従動体あるいは前記第2の従動体の回転角度を検出した時点の回転角度である検出回転角度を当該第1の検出手段および当該第2の検出手段の検出結果に基づいて演算し、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が検出した時点からその検出結果が入力された時点までの当該回転体の回転角度の変化量を推測し、
前記検出回転角度と前記変化量とに基づいて前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする回転角度検出方法。 A first driven body and a second driven body that rotate in conjunction with the rotation of the rotating body;
First detection means for detecting a rotation angle of the first follower;
Second detection means for detecting a rotation angle of the second follower;
A rotation angle detection method for the rotating body in a rotation angle detection device comprising:
A detected rotation angle that is a rotation angle at the time when the first detection means and the second detection means detect the rotation angle of the first follower or the second follower, and the first detection means and the second detection means. Calculation based on the detection result of the second detection means,
Estimating the amount of change in the rotation angle of the rotating body from the time point detected by the first detection means and the second detection means until the time when the detection result is input,
A rotation angle detection method, comprising: calculating a rotation angle of the rotating body based on the detected rotation angle and the amount of change.
前記予め定められた係数は、前記第1の検出手段および前記第2の検出手段が前記パルス幅変調信号を出力する周期と、前記回転体の回転角度を演算する周期とに依存する係数であることを特徴とする請求項8に記載の回転角度検出方法。 The first detection means and the second detection means output a pulse width modulation signal having a duty ratio corresponding to the detected rotation angle at a predetermined period,
The predetermined coefficient is a coefficient depending on a cycle in which the first detection unit and the second detection unit output the pulse width modulation signal and a cycle in which the rotation angle of the rotating body is calculated. The rotation angle detection method according to claim 8.
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JPH08261794A (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | Encoder apparatus and servo motor control apparatus |
JP2001505667A (en) * | 1997-09-11 | 2001-04-24 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | Method and apparatus for measuring angle of rotating body |
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2009
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Patent Citations (2)
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