JPH0861980A - 変位量検出装置 - Google Patents
変位量検出装置Info
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- JPH0861980A JPH0861980A JP6222444A JP22244494A JPH0861980A JP H0861980 A JPH0861980 A JP H0861980A JP 6222444 A JP6222444 A JP 6222444A JP 22244494 A JP22244494 A JP 22244494A JP H0861980 A JPH0861980 A JP H0861980A
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- signal
- amplification gain
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
- H03M1/303—Circuits or methods for processing the quadrature signals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータリエンコーダのように物体の回転量等
の変位量を精密に検出する際、正弦波状の入力信号の振
幅変化が有ってもそれに影響を受けない位相検出が行
え、これにより従来より一層精度の高い変位量検出装置
を得ること。 【構成】 信号処理回路にはいる２つの正弦波状の入力
信号を増幅する増幅手段と、増幅された信号をディジタ
ル信号に変換するA/D 変換手段と、それからの２つの信
号から、所定の関係式によって入力信号の位相を算出す
る演算手段と、所定の変位範囲にわたって入力信号を記
憶する波形記憶手段と、増幅手段の増幅ゲインを設定す
るゲイン設定手段とを有し、該所定の変位範囲を複数の
部分に分割し、変位量検出時に該入力信号をA/D 変換す
る際、各分割した部分においてその入力を変換したレベ
ルを揃えるように増幅手段の増幅ゲインを調整する。
の変位量を精密に検出する際、正弦波状の入力信号の振
幅変化が有ってもそれに影響を受けない位相検出が行
え、これにより従来より一層精度の高い変位量検出装置
を得ること。 【構成】 信号処理回路にはいる２つの正弦波状の入力
信号を増幅する増幅手段と、増幅された信号をディジタ
ル信号に変換するA/D 変換手段と、それからの２つの信
号から、所定の関係式によって入力信号の位相を算出す
る演算手段と、所定の変位範囲にわたって入力信号を記
憶する波形記憶手段と、増幅手段の増幅ゲインを設定す
るゲイン設定手段とを有し、該所定の変位範囲を複数の
部分に分割し、変位量検出時に該入力信号をA/D 変換す
る際、各分割した部分においてその入力を変換したレベ
ルを揃えるように増幅手段の増幅ゲインを調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロータリエンコーダの
ように物体の回転量や移動量等の変位量を精密に検出す
る変位量検出装置に関する。
ように物体の回転量や移動量等の変位量を精密に検出す
る変位量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業分野において、回転物体の回転情報
の検出にはロータリエンコーダが広く用いられている。
ロータリエンコーダには大きく分けてインクリメンタル
型と、アブソリュート型があるが、インクリメンタル型
のロータリエンコーダでは通常２つの正弦波状信号また
は矩形状の信号を出力信号として出力し、この２つの信
号を処理して回転角度及び回転方向等の回転情報を検出
している。近年のロボット等の産業用機械の高精度化に
伴い、ロータリーエンコーダの回転情報の検出精度を向
上させるために、前記出力信号を内挿することがよく行
われている。
の検出にはロータリエンコーダが広く用いられている。
ロータリエンコーダには大きく分けてインクリメンタル
型と、アブソリュート型があるが、インクリメンタル型
のロータリエンコーダでは通常２つの正弦波状信号また
は矩形状の信号を出力信号として出力し、この２つの信
号を処理して回転角度及び回転方向等の回転情報を検出
している。近年のロボット等の産業用機械の高精度化に
伴い、ロータリーエンコーダの回転情報の検出精度を向
上させるために、前記出力信号を内挿することがよく行
われている。
【０００３】図４は従来よりロータリエンコーダ（以下
「エンコーダ」という）で使用されている信号処理回路
例のブロック図である。同図は内挿回路のブロック図を
示している。同図において、１０A 、１０B は周波数増
倍器であり、夫々入力信号Ａ，Ｂの周波数を２倍にして
出力する。２は位相検出器であり、２つの増倍された正
弦波信号Ａ，Ｂを取り込んで両者から位相を検出する。
３は積算器であり、位相検出器２からの位相信号を積算
して累積角θを出力する。
「エンコーダ」という）で使用されている信号処理回路
例のブロック図である。同図は内挿回路のブロック図を
示している。同図において、１０A 、１０B は周波数増
倍器であり、夫々入力信号Ａ，Ｂの周波数を２倍にして
出力する。２は位相検出器であり、２つの増倍された正
弦波信号Ａ，Ｂを取り込んで両者から位相を検出する。
３は積算器であり、位相検出器２からの位相信号を積算
して累積角θを出力する。
【０００４】この信号処理回路において、エンコーダか
ら出力される２つの入力信号Ａ及びＢはエンコーダの回
転角に応じて互いに90°の位相差の付いた正弦波信号で
ある。この入力信号Ａ，Ｂはエンコーダの回転軸が１回
転するとp0個の正弦波パルスを出力する。この入力信号
Ａ及びＢは周波数増倍器１０A ，１０B により２倍の周
波数（回転軸の１回転当たり２p0）を持つ信号に変換さ
れ、位相検出器２に出力される。 位相検出器２は入力
した２つの入力信号の位相を所定の精度、例えば1/40周
期の精度で検出しディジタル信号化して次段の積算器３
に出力する。積算器３は入力したディジタル信号をパル
ス数として累積カウントして、その積算カウント数 nか
ら次式によって累積の回転角度θを求め、出力してい
る。
ら出力される２つの入力信号Ａ及びＢはエンコーダの回
転角に応じて互いに90°の位相差の付いた正弦波信号で
ある。この入力信号Ａ，Ｂはエンコーダの回転軸が１回
転するとp0個の正弦波パルスを出力する。この入力信号
Ａ及びＢは周波数増倍器１０A ，１０B により２倍の周
波数（回転軸の１回転当たり２p0）を持つ信号に変換さ
れ、位相検出器２に出力される。 位相検出器２は入力
した２つの入力信号の位相を所定の精度、例えば1/40周
期の精度で検出しディジタル信号化して次段の積算器３
に出力する。積算器３は入力したディジタル信号をパル
ス数として累積カウントして、その積算カウント数 nか
ら次式によって累積の回転角度θを求め、出力してい
る。
【０００５】θ＝ 360°・n/(2・40・p0) この場合最終的にエンコーダの回転軸の１回転当たりの
出力パルス数はエンコーダの出力する信号の80倍、即ち
80・p0となる。
出力パルス数はエンコーダの出力する信号の80倍、即ち
80・p0となる。
【０００６】しかし、この方法では回路規模が大きくな
る等の問題点があり、別の方法が考案されている。図５
はこの方法を採用した信号処理回路のブロック図であ
る。図中、１A ，1BはA/D 変換器であり、アナログ信号
Ａ，Ｂをディジタル信号ＡD ，ＢD に変換する。又７は
DSP 、マイクロコンピュータなどの演算装置(CPU) であ
る。
る等の問題点があり、別の方法が考案されている。図５
はこの方法を採用した信号処理回路のブロック図であ
る。図中、１A ，1BはA/D 変換器であり、アナログ信号
Ａ，Ｂをディジタル信号ＡD ，ＢD に変換する。又７は
DSP 、マイクロコンピュータなどの演算装置(CPU) であ
る。
【０００７】図５において、エンコーダから出力される
２つの入力信号Ａ及びＢはA/D 変換器１A ，１B により
ディジタル信号ＡD 及びＢD に変換されCPU ７に入力す
る。そして演算装置（CPU)７はディジタル信号ＡD 及び
ＢD を用いて次式により入力信号Ａ，Ｂの１周期内の位
相δを求め出力する。
２つの入力信号Ａ及びＢはA/D 変換器１A ，１B により
ディジタル信号ＡD 及びＢD に変換されCPU ７に入力す
る。そして演算装置（CPU)７はディジタル信号ＡD 及び
ＢD を用いて次式により入力信号Ａ，Ｂの１周期内の位
相δを求め出力する。
【０００８】
【数１】 一方、入力信号Ａ，Ｂは周波数増倍器１０A ，１０B に
出力され、ｍ倍の周波数に増倍された出力は位相検出器
２に入力し、位相検出器２で入力信号の位相を1/t 周期
の精度で検出してディジタル信号化し、積算器３へ出力
する。積算器３は入力ディジタル信号をカウントし、累
積カウント数 nを得て、 p ＝n/(m・t) 但しp は整数 により入力信号Ａ，Ｂの累積パルス数p を出力し、１周
期内の位相δと加算して累積回転角度θを次式の演算よ
り求めて、出力する。
出力され、ｍ倍の周波数に増倍された出力は位相検出器
２に入力し、位相検出器２で入力信号の位相を1/t 周期
の精度で検出してディジタル信号化し、積算器３へ出力
する。積算器３は入力ディジタル信号をカウントし、累
積カウント数 nを得て、 p ＝n/(m・t) 但しp は整数 により入力信号Ａ，Ｂの累積パルス数p を出力し、１周
期内の位相δと加算して累積回転角度θを次式の演算よ
り求めて、出力する。
【０００９】θ＝ 360°・{ p+(δ/2π)}/p0 この方法によると比較的小規模な回路構成で精度良く入
力信号の位相δを検出することが可能となるが、エンコ
ーダからの入力信号をA/D 変換したディジタル信号Ａ
D ，ＢD から演算により位相δを求めているため、その
計算精度はA/D 変換器１A ，１B の精度により決定され
る。従ってA/D 変換器への入力信号ＡA 及びＢA は、そ
の信号のピークが揃っており、しかもそれがA/D 変換器
のレンジの中でできるだけ大きいことが精度的に望まし
い。
力信号の位相δを検出することが可能となるが、エンコ
ーダからの入力信号をA/D 変換したディジタル信号Ａ
D ，ＢD から演算により位相δを求めているため、その
計算精度はA/D 変換器１A ，１B の精度により決定され
る。従ってA/D 変換器への入力信号ＡA 及びＢA は、そ
の信号のピークが揃っており、しかもそれがA/D 変換器
のレンジの中でできるだけ大きいことが精度的に望まし
い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
エンコーダから出力される入力信号Ａ，Ｂの振幅は、エ
ンコーダのスリット板の回転精度等に影響を受けて変動
しているため、A/D 変換の際には入力信号のピーク値が
或る値に収まるようにレベルを調整しなければならな
い。このため、入力信号に振幅変動が有る場合は、入力
信号の或る部分ではA/D 変換器への入力ピーク値が小さ
くなりA/D 変換精度が落ち、全体として位相の検出精度
を劣化させてしまうことがある。
エンコーダから出力される入力信号Ａ，Ｂの振幅は、エ
ンコーダのスリット板の回転精度等に影響を受けて変動
しているため、A/D 変換の際には入力信号のピーク値が
或る値に収まるようにレベルを調整しなければならな
い。このため、入力信号に振幅変動が有る場合は、入力
信号の或る部分ではA/D 変換器への入力ピーク値が小さ
くなりA/D 変換精度が落ち、全体として位相の検出精度
を劣化させてしまうことがある。
【００１１】本発明は、２つの正弦波状の入力信号を各
々A/D 変換してディジタル信号化し、それらの逆正接か
ら入力信号の位相を求めて検出対象とする物体の変位量
を検出する変位量検出装置において、正弦波状の入力信
号の振幅変動を部分的に補正し、精度の高い変位量の検
出を可能とする変位量検出装置の提供を目的とする。
々A/D 変換してディジタル信号化し、それらの逆正接か
ら入力信号の位相を求めて検出対象とする物体の変位量
を検出する変位量検出装置において、正弦波状の入力信
号の振幅変動を部分的に補正し、精度の高い変位量の検
出を可能とする変位量検出装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の変位量検出装置
の構成は、（１−１）物体の変位に応じて出力される、
所定の位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号を利用し
て該物体の変位量を検出する変位量検出装置において、
該入力信号の増幅ゲインを任意に設定できる増幅手段
と、増幅された該入力信号をディジタル信号に変換する
A/D 変換手段と、ディジタル信号に変換された２つの該
入力信号から、所定の関係式によって該入力信号の位相
を算出する演算手段と、該物体の所定の変位範囲にわた
って該入力信号を記憶する波形記憶手段と、該増幅手段
の増幅ゲインを設定するゲイン設定手段とを有し、変位
量の検出時に該入力信号をディジタル信号に変換する
際、該所定の変位範囲を複数の部分に分割し、各分割し
た部分においてその最大入力ピーク信号をディジタル信
号に変換したときのピークレベルを揃えるように該増幅
手段の増幅ゲインを調整する調整手段を設けたことを特
徴としている。
の構成は、（１−１）物体の変位に応じて出力される、
所定の位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号を利用し
て該物体の変位量を検出する変位量検出装置において、
該入力信号の増幅ゲインを任意に設定できる増幅手段
と、増幅された該入力信号をディジタル信号に変換する
A/D 変換手段と、ディジタル信号に変換された２つの該
入力信号から、所定の関係式によって該入力信号の位相
を算出する演算手段と、該物体の所定の変位範囲にわた
って該入力信号を記憶する波形記憶手段と、該増幅手段
の増幅ゲインを設定するゲイン設定手段とを有し、変位
量の検出時に該入力信号をディジタル信号に変換する
際、該所定の変位範囲を複数の部分に分割し、各分割し
た部分においてその最大入力ピーク信号をディジタル信
号に変換したときのピークレベルを揃えるように該増幅
手段の増幅ゲインを調整する調整手段を設けたことを特
徴としている。
【００１３】更に、（１−２）物体の変位に応じて出力
される、所定の位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号
を、任意の増幅ゲインで増幅する増幅手段で増幅し、増
幅した信号を各々A/D 変換してディジタル信号化し、該
ディジタル信号の位相を演算手段により演算することに
より該物体の変位量を検出する際、所定の変位量検出範
囲にわたって該物体を変位したとき得られる該２つの入
力信号を記憶した波形記憶手段と、記憶した該入力信号
を複数の区間に分割して、分割した区間の各々において
該入力信号のA/D 変換後の信号のレベルが最適となるよ
うな部分増幅ゲインを決定し、該２つの入力信号を該増
幅手段が増幅する際、該部分増幅ゲインを記憶した部分
増幅ゲイン記憶手段を利用していることを特徴としてい
る。
される、所定の位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号
を、任意の増幅ゲインで増幅する増幅手段で増幅し、増
幅した信号を各々A/D 変換してディジタル信号化し、該
ディジタル信号の位相を演算手段により演算することに
より該物体の変位量を検出する際、所定の変位量検出範
囲にわたって該物体を変位したとき得られる該２つの入
力信号を記憶した波形記憶手段と、記憶した該入力信号
を複数の区間に分割して、分割した区間の各々において
該入力信号のA/D 変換後の信号のレベルが最適となるよ
うな部分増幅ゲインを決定し、該２つの入力信号を該増
幅手段が増幅する際、該部分増幅ゲインを記憶した部分
増幅ゲイン記憶手段を利用していることを特徴としてい
る。
【００１４】特に、（１−２−１）前記物体の変位量検
出時に該物体が前記の分割区間のうちどの区間に属する
かを逐次判定する現在位置判定手段を設け、前記２つの
入力信号を前記部分増幅ゲイン記憶手段に記憶された部
分増幅ゲインを使用して、各分割区間毎に前記増幅手段
の増幅ゲインを変化させること等を特徴としている。
出時に該物体が前記の分割区間のうちどの区間に属する
かを逐次判定する現在位置判定手段を設け、前記２つの
入力信号を前記部分増幅ゲイン記憶手段に記憶された部
分増幅ゲインを使用して、各分割区間毎に前記増幅手段
の増幅ゲインを変化させること等を特徴としている。
【００１５】又、本発明の変位量検出方法は、（１−
３）物体の変位に応じて出力される、所定の位相差を持
つ２つの正弦波状の入力信号を、増幅手段で任意の増幅
ゲインで増幅し、増幅した信号を各々A/D変換してディ
ジタル信号化し、該ディジタル信号の位相を演算手段に
より演算することにより該物体の変位量を検出する際、
所定の変位量検出範囲にわたって該物体を変位したとき
得られる該２つの入力信号を波形記憶手段で記憶し、記
憶した該入力信号を複数の区間に分割して、分割した区
間の各々において該入力信号のA/D 変換後の信号のレベ
ルが最適となるような部分増幅ゲインを決定し、該部分
増幅ゲインを部分増幅ゲイン記憶手段に記憶し、次い
で、該物体の変位量検出時に該物体が前記の分割区間の
うちどの区間に属するかを逐次判定し、該２つの入力信
号を該部分増幅ゲイン記憶手段に記憶している該部分増
幅ゲインを使用して、各分割区間毎に該増幅手段の増幅
ゲインを変化させること等を特徴としている。
３）物体の変位に応じて出力される、所定の位相差を持
つ２つの正弦波状の入力信号を、増幅手段で任意の増幅
ゲインで増幅し、増幅した信号を各々A/D変換してディ
ジタル信号化し、該ディジタル信号の位相を演算手段に
より演算することにより該物体の変位量を検出する際、
所定の変位量検出範囲にわたって該物体を変位したとき
得られる該２つの入力信号を波形記憶手段で記憶し、記
憶した該入力信号を複数の区間に分割して、分割した区
間の各々において該入力信号のA/D 変換後の信号のレベ
ルが最適となるような部分増幅ゲインを決定し、該部分
増幅ゲインを部分増幅ゲイン記憶手段に記憶し、次い
で、該物体の変位量検出時に該物体が前記の分割区間の
うちどの区間に属するかを逐次判定し、該２つの入力信
号を該部分増幅ゲイン記憶手段に記憶している該部分増
幅ゲインを使用して、各分割区間毎に該増幅手段の増幅
ゲインを変化させること等を特徴としている。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の実施例１に係る信号処理回路
の要部ブロック図である。
の要部ブロック図である。
【００１７】図中、９A ，９B は増幅器（増幅手段）で
あり、入力信号Ａ，Ｂの振幅を増幅して出力する。１
A ，1BはA/D 変換器であり、アナログ信号ＡA ，ＢA を
ディジタル信号ＡD ，ＢD に変換する。４は演算手段で
あり、位相が90°異なる２つのディジタル信号ＡD とＢ
D から（１）式によって位相δを算出する。２は位相検
出器であり、２つの正弦波アナログ信号ＡA ，ＢA を取
り込んで入力信号の位相を1/t 周期の精度で検出してデ
ィジタル信号化し、積算器へ出力する。３は積算器であ
り、位相検出器２からのディジタル信号を積算して、そ
の積算値 nから入力信号の累積パルス数p を次式によっ
て得て出力する。
あり、入力信号Ａ，Ｂの振幅を増幅して出力する。１
A ，1BはA/D 変換器であり、アナログ信号ＡA ，ＢA を
ディジタル信号ＡD ，ＢD に変換する。４は演算手段で
あり、位相が90°異なる２つのディジタル信号ＡD とＢ
D から（１）式によって位相δを算出する。２は位相検
出器であり、２つの正弦波アナログ信号ＡA ，ＢA を取
り込んで入力信号の位相を1/t 周期の精度で検出してデ
ィジタル信号化し、積算器へ出力する。３は積算器であ
り、位相検出器２からのディジタル信号を積算して、そ
の積算値 nから入力信号の累積パルス数p を次式によっ
て得て出力する。
【００１８】p ＝n/t 但しp は整数 ５は加算器であり、累積パルス数 pと位相角δを用いて
次の演算を行って累積回転角θを得て出力する。
次の演算を行って累積回転角θを得て出力する。
【００１９】θ＝ 360°・{ p+(δ/2π)}/p0 ６は波形記憶手段であり、変位量検出範囲分又はエンコ
ーダの回転軸の１回転分の出力信号をディジタル信号と
して記憶する。７はDSP 、マイクロコンピュータなどの
演算手段 CPU（演算手段) である。８はゲイン設定手段
であり、CPU ７の指令により増幅器９A ，９B の増幅率
（ゲイン）を設定する。１１は部分増幅ゲイン記憶手段
であり、所定の検出範囲を複数の m個の部分に分割した
際に、各分割部分に適用する最適の部分増幅ゲイン値gi
を記憶している。１２は現在位置判定手段であり、物体
の総回転角θから現在の物体の位置が m分割した各分割
部分のどこに相当するかを判定してCPU ７に信号を出力
する。
ーダの回転軸の１回転分の出力信号をディジタル信号と
して記憶する。７はDSP 、マイクロコンピュータなどの
演算手段 CPU（演算手段) である。８はゲイン設定手段
であり、CPU ７の指令により増幅器９A ，９B の増幅率
（ゲイン）を設定する。１１は部分増幅ゲイン記憶手段
であり、所定の検出範囲を複数の m個の部分に分割した
際に、各分割部分に適用する最適の部分増幅ゲイン値gi
を記憶している。１２は現在位置判定手段であり、物体
の総回転角θから現在の物体の位置が m分割した各分割
部分のどこに相当するかを判定してCPU ７に信号を出力
する。
【００２０】本実施例の動作を説明する。本発明の変位
量検出装置では、実際の変位量検出に先立って次の方法
で入力信号Ａ，Ｂの部分増幅ゲイン値giの設定、記憶を
行う。先ずCPU ７はゲイン設定手段８に指示して増幅器
９の増幅率を１に設定する。次に不図示の駆動手段によ
り、変位量検出範囲がエンコーダの回転軸の１回転以内
ならば検出範囲全体にわたって、又変位量検出範囲がエ
ンコーダの回転軸の１回転以上にわたる場合は、エンコ
ーダの回転軸の１回転範囲にわたって回転し、その出力
信号Ａ，Ｂを増幅器９A ，９B に取り込み、入力時と同
じレベルの信号ＡA ，ＢB をA/D 変換器１A ，１B に出
力する。A/D 変換器１A ，１B は入力信号ＡA ，ＢA を
ディジタル信号ＡD ，ＢD に変換して出力し、波形記憶
手段６はそれを取り込む。
量検出装置では、実際の変位量検出に先立って次の方法
で入力信号Ａ，Ｂの部分増幅ゲイン値giの設定、記憶を
行う。先ずCPU ７はゲイン設定手段８に指示して増幅器
９の増幅率を１に設定する。次に不図示の駆動手段によ
り、変位量検出範囲がエンコーダの回転軸の１回転以内
ならば検出範囲全体にわたって、又変位量検出範囲がエ
ンコーダの回転軸の１回転以上にわたる場合は、エンコ
ーダの回転軸の１回転範囲にわたって回転し、その出力
信号Ａ，Ｂを増幅器９A ，９B に取り込み、入力時と同
じレベルの信号ＡA ，ＢB をA/D 変換器１A ，１B に出
力する。A/D 変換器１A ，１B は入力信号ＡA ，ＢA を
ディジタル信号ＡD ，ＢD に変換して出力し、波形記憶
手段６はそれを取り込む。
【００２１】図２は波形記憶手段に取り込んだ信号ＡD
の波形例である。（実際はディジタル値であるが、理解
し易いようにアナログ信号ＡA の形状で表している。）
次にCPU ７は図２に示すように回転軸の１回転の検出範
囲を m個の区間z1 ,z2 ,・・・、zmに分割し、各々の区間に
おいて、入力信号Ａ，ＢのA/D 変換後のディジタル信号
のレベルが、A/D 変換器１A ，１B の持つレンジに出来
るだけ大きく収まるような部分増幅ゲインg1 ,g2 ,・・・・
,gm を決定する。
の波形例である。（実際はディジタル値であるが、理解
し易いようにアナログ信号ＡA の形状で表している。）
次にCPU ７は図２に示すように回転軸の１回転の検出範
囲を m個の区間z1 ,z2 ,・・・、zmに分割し、各々の区間に
おいて、入力信号Ａ，ＢのA/D 変換後のディジタル信号
のレベルが、A/D 変換器１A ，１B の持つレンジに出来
るだけ大きく収まるような部分増幅ゲインg1 ,g2 ,・・・・
,gm を決定する。
【００２２】その方法は次のとおりである。先ず、信号
ＡD ，ＢD の各信号について該当する区間内でピーク点
を求め、ピーク点での最大値ｖAmax とｖBmax のうち大
きい方をA/D 変換器１A ，１B の持つレンジに対して略
一杯の大きさに収まるようなゲインを決定する。
ＡD ，ＢD の各信号について該当する区間内でピーク点
を求め、ピーク点での最大値ｖAmax とｖBmax のうち大
きい方をA/D 変換器１A ，１B の持つレンジに対して略
一杯の大きさに収まるようなゲインを決定する。
【００２３】例えば図３は図２の区間z2 におけるディ
ジタル信号ＡD の詳細図である。（実際はディジタル値
であるが、理解し易いようにアナログ信号ＡA の形状で
表している）。CPU ７は区間ｚ2 の中から信号のピーク
点pA1 ,pA2 ,・・・・ ,pA9を検出し、さらにその最大値v
Amax （この場合はpA9 ）を求める。同様に信号Ｂにつ
いても、最大値vBmax を求め、その大きい方（仮にv
Amax とする。−これが最大入力ピーク信号である）の
値を用い、A/D 変換器１A ，１B で変換した結果が該A/
D 変換器のレンジ中でできるだけ大きい所定の値v0にな
るように、当該区間z2での部分増幅ゲインg2(= v0/v
Amax)を計算し、部分増幅ゲイン記憶手段１１に記憶す
る。このようにして決定された部分増幅ゲインg1 ,g2 ,
・・・・ ,gm は全て部分増幅ゲイン記憶手段１１に記憶さ
れる。
ジタル信号ＡD の詳細図である。（実際はディジタル値
であるが、理解し易いようにアナログ信号ＡA の形状で
表している）。CPU ７は区間ｚ2 の中から信号のピーク
点pA1 ,pA2 ,・・・・ ,pA9を検出し、さらにその最大値v
Amax （この場合はpA9 ）を求める。同様に信号Ｂにつ
いても、最大値vBmax を求め、その大きい方（仮にv
Amax とする。−これが最大入力ピーク信号である）の
値を用い、A/D 変換器１A ，１B で変換した結果が該A/
D 変換器のレンジ中でできるだけ大きい所定の値v0にな
るように、当該区間z2での部分増幅ゲインg2(= v0/v
Amax)を計算し、部分増幅ゲイン記憶手段１１に記憶す
る。このようにして決定された部分増幅ゲインg1 ,g2 ,
・・・・ ,gm は全て部分増幅ゲイン記憶手段１１に記憶さ
れる。
【００２４】以上により部分増幅ゲインgiの決定、記憶
が完了する。
が完了する。
【００２５】次いで、変位量の検出を行う。不図示のエ
ンコーダから出力される２つの入力信号（アナログ信
号）Ａ，Ｂは、エンコーダの取り付けられている回転軸
の回転角度θに応じて互いに90°位相差のついた正弦波
信号であり、エンコーダの回転軸の１回転当たりp0個の
数の信号が出力される。入力信号Ａ，Ｂは増幅器９A ，
９B を介して増幅されて信号ＡA ，及びＢA となって、
夫々A/D 変換器１A 、１B に入力し、ここでディジタル
信号ＡD ，ＢD に変換されて演算手段４に入力する。演
算手段４はディジタル信号ＡD ，ＢD により
ンコーダから出力される２つの入力信号（アナログ信
号）Ａ，Ｂは、エンコーダの取り付けられている回転軸
の回転角度θに応じて互いに90°位相差のついた正弦波
信号であり、エンコーダの回転軸の１回転当たりp0個の
数の信号が出力される。入力信号Ａ，Ｂは増幅器９A ，
９B を介して増幅されて信号ＡA ，及びＢA となって、
夫々A/D 変換器１A 、１B に入力し、ここでディジタル
信号ＡD ，ＢD に変換されて演算手段４に入力する。演
算手段４はディジタル信号ＡD ，ＢD により
【００２６】
【数２】 の演算によって１周期中の位相δを求める。
【００２７】一方増幅器９A ，９B からの増幅された入
力信号ＡA ，ＢA は位相検出器２に入力されて1/t 周期
で位相を検出してディジタル信号化し、さらに積算器３
は入力ディジタル信号をカウントし、その積算値 nか
ら、次の演算を行ってエンコーダからの累積パルス数 p
を出力する。
力信号ＡA ，ＢA は位相検出器２に入力されて1/t 周期
で位相を検出してディジタル信号化し、さらに積算器３
は入力ディジタル信号をカウントし、その積算値 nか
ら、次の演算を行ってエンコーダからの累積パルス数 p
を出力する。
【００２８】p ＝n/t 但しp は整数 加算器５は演算手段４が求めた１周期内の位相δと、積
算器３が出力する累積パルス数 pを用いて次の演算によ
りエンコーダの回転軸の総回転角度θを求め、出力す
る。
算器３が出力する累積パルス数 pを用いて次の演算によ
りエンコーダの回転軸の総回転角度θを求め、出力す
る。
【００２９】θ＝ 360°・{ p+(δ/2π)}/p0 以上の信号処理に際して、現在位置判定手段１２は加算
器５の出力する累積パルス数 pから、現在の位置が区間
z1 ,z2 ,・・・、zmのどこに位置（又はどこの区間に相当）
するかを判断し（仮にziに在るとする）、その情報をCP
U ７に出力し、CPU ７はその情報に基づいてその区間の
部分増幅ゲインgiを部分増幅ゲイン記憶手段１１から読
み出し、ゲイン設定手段８に指令を与え、増幅器９のゲ
インをgiにセットする。このように変位パルス数 pに応
じて各区間毎に出来るだけ大きい信号レベルとなるよう
に増幅器９A ，９B のゲインを切り替えることにより、
位相δ検出時の精度劣化を来さない信号処理を実現して
いる。
器５の出力する累積パルス数 pから、現在の位置が区間
z1 ,z2 ,・・・、zmのどこに位置（又はどこの区間に相当）
するかを判断し（仮にziに在るとする）、その情報をCP
U ７に出力し、CPU ７はその情報に基づいてその区間の
部分増幅ゲインgiを部分増幅ゲイン記憶手段１１から読
み出し、ゲイン設定手段８に指令を与え、増幅器９のゲ
インをgiにセットする。このように変位パルス数 pに応
じて各区間毎に出来るだけ大きい信号レベルとなるよう
に増幅器９A ，９B のゲインを切り替えることにより、
位相δ検出時の精度劣化を来さない信号処理を実現して
いる。
【００３０】又、本実施例では部分増幅ゲインgiの決定
に各区間での信号のピーク値を用いたが、これに替わっ
て各区間毎に入力信号からヒストグラムを作成し、その
分布から pタイル法等の手法を用いてゲインを決定して
も良い。
に各区間での信号のピーク値を用いたが、これに替わっ
て各区間毎に入力信号からヒストグラムを作成し、その
分布から pタイル法等の手法を用いてゲインを決定して
も良い。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、検出範囲の
各区間毎に適切な信号レベルでA/D 変換が行われるた
め、位相検出時において精度劣化を来さない信号処理を
行うことによって、正弦波状の入力信号の振幅変化が有
ってもそれに影響を受けない位相検出が行え、これによ
り従来より一層精度の高い変位量検出装置を達成してい
る。
各区間毎に適切な信号レベルでA/D 変換が行われるた
め、位相検出時において精度劣化を来さない信号処理を
行うことによって、正弦波状の入力信号の振幅変化が有
ってもそれに影響を受けない位相検出が行え、これによ
り従来より一層精度の高い変位量検出装置を達成してい
る。
【図１】 本発明の実施例の信号処理回路の要部ブロッ
ク図
ク図
【図２】 入力信号の波形例
【図３】 図２の一部詳細図
【図４】 従来例の信号処理回路例１
【図５】 従来例の信号処理回路例２
１ A/D 変換器 ２ 位相検出器 ３ 積算器 ４ 演算手段 ５ 加算器 ６ 波形記憶手段 ７ CPU ８ ゲイン設定手段 ９ 増幅器 １０ 周波数増倍器 １１ 部分増幅ゲイン記憶手段 １２ 現在位置判定手段 p0 ロータリーエンコーダ１回転当たり出力するパルス
数 p パルス数で表した総変位量 θ 角度で表した総変位量 δ １周期内の位相 gi 部分増幅ゲイン
数 p パルス数で表した総変位量 θ 角度で表した総変位量 δ １周期内の位相 gi 部分増幅ゲイン
Claims (4)
- 【請求項１】 物体の変位に応じて出力される、所定の
位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号を利用して該物
体の変位量を検出する変位量検出装置において、 該入力信号の増幅ゲインを任意に設定できる増幅手段
と、増幅された該入力信号をディジタル信号に変換する
A/D 変換手段と、ディジタル信号に変換された２つの該
入力信号から、所定の関係式によって該入力信号の位相
を算出する演算手段と、該物体の所定の変位範囲にわた
って該入力信号を記憶する波形記憶手段と、該増幅手段
の増幅ゲインを設定するゲイン設定手段とを有し、 変位量の検出時に該入力信号をディジタル信号に変換す
る際、 該所定の変位範囲を複数の部分に分割し、各分割した部
分においてその最大入力ピーク信号をディジタル信号に
変換したときのピークレベルを揃えるように該増幅手段
の増幅ゲインを調整する調整手段を設けたことを特徴と
する変位量検出装置。 - 【請求項２】 物体の変位に応じて出力される、所定の
位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号を、任意の増幅
ゲインで増幅する増幅手段で増幅し、増幅した信号を各
々A/D 変換してディジタル信号化し、該ディジタル信号
の位相を演算手段により演算することにより該物体の変
位量を検出する際、 所定の変位量検出範囲にわたって該物体を変位したとき
得られる該２つの入力信号を記憶した波形記憶手段と、
記憶した該入力信号を複数の区間に分割して、分割した
区間の各々において該入力信号のA/D 変換後の信号のレ
ベルが最適となるような部分増幅ゲインを決定し、 該２つの入力信号を該増幅手段が増幅する際、該部分増
幅ゲインを記憶した部分増幅ゲイン記憶手段を利用して
いることを特徴とする変位量検出装置。 - 【請求項３】 前記物体の変位量検出時に該物体が前記
の分割区間のうちどの区間に属するかを逐次判定する現
在位置判定手段を設け、前記２つの入力信号を前記部分
増幅ゲイン記憶手段に記憶された部分増幅ゲインを使用
して、各分割区間毎に前記増幅手段の増幅ゲインを変化
させることを特徴とする請求項２の変位量検出装置。 - 【請求項４】 物体の変位に応じて出力される、所定の
位相差を持つ２つの正弦波状の入力信号を、増幅手段で
任意の増幅ゲインで増幅し、増幅した信号を各々A/D 変
換してディジタル信号化し、該ディジタル信号の位相を
演算手段により演算することにより該物体の変位量を検
出する際、 所定の変位量検出範囲にわたって該物体を変位したとき
得られる該２つの入力信号を波形記憶手段で記憶し、記
憶した該入力信号を複数の区間に分割して、分割した区
間の各々において該入力信号のA/D 変換後の信号のレベ
ルが最適となるような部分増幅ゲインを決定し、該部分
増幅ゲインを部分増幅ゲイン記憶手段に記憶し、 次いで、該物体の変位量検出時に該物体が前記の分割区
間のうちどの区間に属するかを逐次判定し、該２つの入
力信号を該部分増幅ゲイン記憶手段に記憶している該部
分増幅ゲインを使用して、各分割区間毎に該増幅手段の
増幅ゲインを変化させることを特徴とする変位量検出方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6222444A JPH0861980A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 変位量検出装置 |
| US08/513,620 US5805090A (en) | 1994-08-24 | 1995-08-10 | Displacement amount detection method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6222444A JPH0861980A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 変位量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861980A true JPH0861980A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16782501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6222444A Pending JPH0861980A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 変位量検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5805090A (ja) |
| JP (1) | JPH0861980A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000275067A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | 光学式ロータリエンコーダ |
| DE19934478B4 (de) * | 1999-07-27 | 2007-12-27 | GEMAC-Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH | Digitale Interpolationseinrichtung |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3471550B2 (ja) * | 1997-01-30 | 2003-12-02 | 松下電器産業株式会社 | Ａ／ｄ変換装置 |
| WO2010138155A2 (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Active Precision, Inc. | Encoder interpolator with enhanced precision |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4360889A (en) * | 1980-07-02 | 1982-11-23 | F. Jos. Lamb Company | Rotary position indicating circuit |
| US4360730A (en) * | 1980-10-16 | 1982-11-23 | Itek Corporation | Encoder alignment method and apparatus |
| JP2648554B2 (ja) * | 1992-08-13 | 1997-09-03 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | Ｐｒｍｌディスク駆動システムの非同期ゲイン調整方法および装置 |
| US5347277A (en) * | 1992-09-30 | 1994-09-13 | Allen-Bradley Company, Inc. | Dual phase resolver to digital converter |
| US5389927A (en) * | 1993-05-28 | 1995-02-14 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for control of an analog to digital converter |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP6222444A patent/JPH0861980A/ja active Pending
-
1995
- 1995-08-10 US US08/513,620 patent/US5805090A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000275067A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | 光学式ロータリエンコーダ |
| JP4559557B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2010-10-06 | 光洋電子工業株式会社 | 光学式ロータリエンコーダ |
| DE19934478B4 (de) * | 1999-07-27 | 2007-12-27 | GEMAC-Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH | Digitale Interpolationseinrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5805090A (en) | 1998-09-08 |
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