DE10361389B4

DE10361389B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Absolutposition

Info

Publication number: DE10361389B4
Application number: DE2003161389
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Endo; Yasukazu Hayashi
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2023-12-30
Also published as: JP2004212072A; JP4253501B2; DE10361389A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition aus einem Wert eines unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencodes, der durch einen Absolutpositionssensor ausgegeben wird, wobei der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes durch eine exklusive ODER-Verknüpfung zwischen einem ersten M-Folgencode, der mit einer Periode 2n – 1 (n ist eine natürliche Zahl) umläuft, und einem zweiten M-Folgencode, der mit einer Periode 2m – 1 (m ist eine natürliche Zahl) umläuft, erzeugt wird, wobei die zyklischen Perioden der beiden M-Folgencodes teilerfremd sind, und wobei der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes eine zyklische Periode (2n – 1) × (2m – 1) aufweist, die größer ist als die der obigen beiden M-Folgecodes, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Erzeugen einer M-Folge, bei dem der erste M-Folgencode von N Bit (N ≥ n + m) und ein die Adresse des Folgencodes repräsentierender Wert i ermittelt werden, einen ersten Operationsschritt, bei dem die exklusive ODER-Verknüpfung zwischen dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode von N Bit und dem ersten M-Folgencode von N Bit, der in dem obigen Schritt zum Erzeugen der M-Folge erzeugt wird, ermittelt wird, einen ersten Umwandlungsschritt, bei dem der zweite M-Folgencode, welcher m Bits aufweist, durch Umwandlung in einen die Adresse des Codes repräsentierenden Wert ermittelt wird, einen Code-Feststellungsschritt, bei dem festgestellt wird, ob eine durch sequentielles Extrahieren aufeinanderfolgender m Bits unter den N Bits, die im ersten Operationsschritt erhalten wurden, mit dem zweiten M-Folgencode übereinstimmt, basierend auf dem numerischen Wert, der in dem ersten Umwandlungsschritt erhalten wurde, und, wenn keine Übereinstimmung vorliegt, der Schritt zum Erzeugen einer M-Folge ausgeführt wird, um einen nächsten M-Folgencode zu ermitteln, und, wenn eine Übereinstimmung vorliegt, ein Wert j ermittelt wird, und einen zweiten Umwandlungsschritt, bei dem die Absolutposition basierend auf einer Operation unter Verwendung des Werts i und des bei Feststellung der Übereinstimmung in dem Code-Feststellungsschritt ermittelten Werts j berechnet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Absolutposition von einem Wert eines unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencodes, der durch einen Absolutpositionssensor ausgegeben wird.
Seit kurzem ist bei Werkzeugmaschinen oder dergleichen ein Gebrauch eines Antriebssystems weit verbreitet, das einen Linearmotor verwendet, um eine höhere Geschwindigkeit und eine größere Genauigkeit zu erreichen. In einem Antriebssystem, das einen Linearmotor verwendet, wird ein Absolut-Encoder vom Lineartyp benutzt, der eine absolute Position eines beweglichen Teils bezüglich eines Ursprungspunktes erfasst, um die Position des beweglichen Teils, die Geschwindigkeit des beweglichen Teils oder die Position eines Magnetpols des Motors zu erfassen. Als ein Verfahren zum Erfassen einer absoluten Position innerhalb einer Bewegungsreichweite des beweglichen Teils ist ein verfahren bekannt, bei dem ein Absolutpositionssensor verwendet wird, der einen unregelmäßigen zyklischen Zufallscode wie etwa eine M-Folge ausgibt, der einer Position innerhalb der Bewegungsreichweite entspricht. Die absolute Position wird anhand der Ausgabe des Absolutpositionssensors erfasst.
7 ist eine Blockdarstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Ermitteln der Absolutposition unter Verwendung eines Absolutsensors zeigt, der unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode ausgibt. In dieser Figur gibt der Absolutpositionssensor 2 entsprechend einer Variation der Position einen fünf Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-5 als unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode aus. Eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen einer 5-Bit M-Folge bildet eine exklusive ODER-Verknüpfung zwischen dem fünften und dem zweiten Bit von rechts eines 5-Bit Schieberegisters. Dann vollzieht die Vorrichtung 1 zum Erzeugen von 5-Bit M-Folgen eine Verschiebung des Wertes des Schieberegisters um ein Bit nach links und gibt dabei in das erste Bit das Operationsergebnis der ausschließlich-Logiksumme ein. Gemäß dieser ersten Operation erzeugt die Vorrichtung 1 zum Erzeugen von 5-Bit M-Folgen M-Folgencode, bei dem 2⁵ – 1 als eine Periode betrachtet wird. Mikroprozessor 3 vergleicht die Werte des fünf Bit langen 5-Bit M-Folgencodes M_5-5, der von dem Absolutpositionssensor 2 erhalten wurde, und des fünf Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-5', der von der Vorrichtung 1 zum Erzeugen von M-Folgen erhalten wurde. Dann zählt der Mikroprozessor 3 unter Verwendung eines Schiebezählers 4 gemäß Formel (1) den die Anzahl der Verschiebungen des Schieberegisters anzeigenden Zahlenwert i hoch, bis dieses Vergleichsergebnis übereinstimmt. So wird es gemacht, die vorgenannte erste Operation wird wiederholt, und wenn M_5-5 = M_5-5' ist, entspricht der Wert des Zahlenwertes i der Absolutposition X.
Formel 1

i = i + 1 (1)

Bei diesem Beispiel besteht die Notwendigkeit, die erste Operation maximal 2⁵ – 1 mal durchzuführen. Damit die Erläuterung einfach ist, wurde hier der Aufbau einer 5-Bit M-Folge gezeigt. In Wirklichkeit besteht jedoch die Notwendigkeit, die Anzahl der Bits des Schieberegisters entsprechend der Länge des Hubs bzw. des Bewegungswegs, für den die Absolutposition erfasst werden soll, festzusetzen. Auch ist erforderlich, zum Ermitteln der Absolutposition die obengenannte Operation maximal 2⁵ – 1 mal zu wiederholen, falls die Absolutposition des gesamten Hubs bzw. Wegs durch die n-Bit M-Folge ausgedrückt wird. Falls beispielsweise die Hublänge bzw. Weglänge mittels eines 262143 (262143 = 2¹⁸ – 1) Codes ausgedrückt werden kann, ist es erforderlich, die erste Operation maximal 2¹⁸ – 1 zu wiederholen.
8, bei der es sich um eine Figur handelt, die eine andere herkömmliche Technik zeigt, weist eine Blockdarstellung auf, die ein Beispiel eines Verfahrens zeigt, um unter Verwendung eines Absolutpositionssensors, der unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode ausgibt, eine Absolutposition zu ermitteln. In dieser Figur tragen Bestandteile, die mit jenen in 7 identisch sind, dieselben Bezugszeichen und Erläuterungen sind fortzulassen. Ferner wird in 9, die den Inhalt des Speichers von ROM 5 der 8 zeigt, die Absolutposition F(M_5-5) gezeigt, die dem fünf Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-5 entspricht. Das ROM 5 erfordert einen Speicherplatz von (2⁵ – 1) × 1 Byte. Mikroprozessor 6 und ROM 5 wandeln den fünf Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-5, der von dem Absolutpositionssensor 2 erhalten wurde, in F(M_5-5) um, und errechnen die Absolutposition X. Die erforderliche Speichergröße des Speicherinhalts des ROM oder dergleichen Speichers beträgt (2ⁿ – 1) × (Byte oder Wort oder Langwort). Der M-Folgencode, der mit einer Codelänge von n Stellen ausgedrückt werden kann, wird, falls n ≤ 8, ein Byte, falls 8 < n ≤ 16, ein Wort, und falls 16 < n ≤ 32 ein Langwort. Beispielsweise ist, falls die Länge des Hubs 262243 (262243 = 2¹⁸ – 1) beträgt, ein Speicherplatz (2¹⁸ – 1) × Langwort erforderlich.
Weitere Verfahren sind in der japanischen Patentoffenlegung mit der Publikationsnummer 8-29200 sowie in der japanischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 2001-296145 offenbart.
Bei dem Beispiel des Verfahrens zum Ermitteln der Absolutposition in der oben erwähnten 7, kann, was die Ausgabe des Absolutwertes während eines großen Hubs bzw. Wegs angeht, da ein großer ROM-Speicherplatz zum Ermitteln der Absolutposition nicht erforderlich ist, bei der Ausführung die Montagefläche klein werden. Es gibt bei diesem Verfahren jedoch das Problem, dass die Berechnung der Absolutposition während eines langen Hubs bzw. Wegs nicht schnell durchgeführt werden kann. Andererseits gibt es bei dem Beispiel des Verfahrens zum Ermitteln der Absolutposition, das anhand der 8 und 9 erläutert wurde, das Problem, dass, weil im Falle eines großen Hubs bzw. langen Wegs eine Vergrößerung der Speicherplatzkapazität erforderlich wird, die Ausführung zur Vergrößerung der Oberfläche und zu hohen Kosten einlädt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik anzubieten, bei der die Möglichkeit besteht, eine Absolutposition während eines langen Hubs bzw. Wegs, die von einem Absolutpositionssensor als unregelmäßiger zyklischer Zufallscode ausgeben wird, mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit zu ermitteln. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, eine Technik anzubieten, bei der eine Absolutposition unter Verwendung eines Geräts ausgegeben wird, bei dem kein sehr großer Speicherplatz erforderlich ist und das klein und kostengünstig hergestellt ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit dem Verfahren nach Anspruch 1. Die Erfindung umfasst ferner die Vorrichtung nach Anspruch 6, das Antriebssystem nach Anspruch 11, und die Werkzeugmaschine nach Anspruch 12. Die Gegenstände der abhängigen Ansprüche sind besondere Ausführungsformen der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition wird, ausgehend von einem Wert eines unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencodes, der von einem Sensor für Absolutpositionen ausgegeben wird, der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes erzeugt im Wege einer exklusiven ODER-Verknüpfung eines ersten M-Folgencodes, der mit einer Periode 2ⁿ – 1 (n ist eine natürliche Zahl) umläuft, und eines zweiten M-Folgencodes, der mit einer Periode 2^m – 1 (m ist eine natürliche Zahl) umläuft, wobei die beiden zyklischen Perioden teilerfremd sind. Der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes entspricht einem Wert mit einer zyklischen Periode (2ⁿ – 1) × (2^m – 1), die größer ist als die der obigen beiden M-Folgecodes. Dieses Verfahren umfasst:

– einen Schritt zum Erzeugen einer M-Folge, bei dem ein erster M-Folgencode von N Bit Länge (N ≥ n + m) und ein die Adresse des Folgencodes repräsentierender Wert i ermittelt werden,
– einen ersten Operationsschritt, bei dem die exklusive ODER-Verknüpfung zwischen dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode von N Bit und dem ersten M-Folgencode von N Bit, der beim Schritt zum Erzeugen der M-Folge erzeugt wird, ermittelt wird,
– einen ersten Umwandlungsschritt, bei dem der zweite M-Folgencode durch die Umwandlung in einen die Adresse des Codes repräsentierenden Wert j ermittelt wird, einen Code-Feststellungsschritt, bei dem festgestellt wird, ob der in dem ersten Operationsschritt ermittelte Code mit dem zweiten M-Folgencode übereinstimmt, und bei dem ferner, wenn eine Übereinstimmung vorliegt, der Wert j ermittelt wird, und
– einen zweiten Umwandlungsschritt, bei dem die Absolutposition gegenüber dem Wert i und dem Wert j bei der Feststellung der Übereinstimmung in dem Code-Feststellungsschritt ermittelt wird.

Hierdurch kann die Absolutposition während eines langen Hubs bzw. Wegs, die mit dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode mit der zyklischen Periode (2ⁿ – 1) × (2^m – 1) ausgedrückt werden kann, in zyklische Perioden von (2ⁿ – 1) und (2^m – 1) getrennt werden. Außerdem ist auch möglich, durch den ersten Umwandlungsschritt mittels einer ersten Nachschlagetabelle und den zweiten Umwandlungsschritt zur Berechnung der Absolutposition X mittels einer zweiten Nachschlagetabelle die Absolutposition X mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit zu ermitteln. Ferner ist auch möglich, die erste und zweite Nachschlagetabellen durch einen Speicher wie ein ROM mit sehr kleiner Speichergröße zu realisieren.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Zu den Zeichnungen:
1 ist eine Blockdarstellung eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Absolutposition;
2 zeigt eine erste Nachschlagetabelle, die eine Beziehung zwischen einem im ROM 9 der 1 gespeicherten dreizehn Bit langen 13-Bit M-Folgencode M_13-13 und einem Wert j zeigt;
3 zeigt eine zweite Nachschlagetabelle, die eine Beziehung zwischen einem im ROM 10 der 1 gespeicherten Wert h und einem Wert k zeigt;
4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Ablauf von einer Eingabe eines 18-Bit Produkt-M-Folgencodes 18 bis zur Ausgabe der Absolutposition X zeigt;
5 ist eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels bei den Schritten 5-1 bis 5-3;
6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zum Erzeugen der 18-Bit Produkt-M-Folge bestehend aus einer Vorrichtung 8 zum Erzeugen einer 5-Bit M-Folge und einer Vorrichtung 7 zum Erzeugen einer 13-Bit M-Folge;
7 ist eine Blockdarstellung eines Beispiels 1 nach dem Stand der Technik;
8 ist eine Blockdarstellung eines Beispiels 2 nach dem Stand der Technik;
9 zeigt eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem im ROM 5 der 8 gespeicherten fünf Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-5 und einer Absolutposition F(M_5-5) darstellt.
In den Zeichnungen werden die folgenden Bezugszeichen verwendet:
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Erzeugen einer 5-Bit M-Folge
2: Absolutpositionssensor (M-Folge)
3, 6, 11: Mikroprozessoren
4: Schiebezähler
7, 8: Vorrichtungen zum Erzeugen einer M-Folge
5, 9, 10: ROM
12: Absolutpositionssensor (Produkt-M-Folge)

1 zeigt eine Blockdarstellung eines Beispiels der Vorrichtung zum Ermitteln der Absolutposition. Ferner handelt es sich bei 4 um ein Flussdiagramm, das in einem es sich bei 4 um ein Flussdiagramm, das in einem Mikroprozessor 11 der 1 durchgeführte Datenverarbeitungen zeigt. In 1 gibt ein Absolutpositionssensor 12 unregelmäßigen zyklischen achtzehn Bit langen 18-Bit Zufallszahlencode X_G-18, der einer ermittelten Position entspricht, aus.
6 zeigt ein Verfahren zum Erzeugen des bei der vorliegenden Ausführungsform verwendeten unregelmäßigen zyklischen achtzehn Bit langen 18-Bit Zufallszahlencodes X_G-18. Wie die Formel (2) zeigt, wird hierbei die exklusive ODER-Verknüpfung zwischen einem achtzehn Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-18 und einem achtzehn Bit langen 13-Bit M-Folgencode M_13-18 ermittelt, wodurch ein unregelmäßiger zyklischer achtzehn Bit langer Zufallszahlencode X_G-18 erzeugt wird. Hierbei entspricht der 5-Bit M-Folgencode M_5-18, der durch eine Vorrichtung 8 (n = 5) zum Erzeugen einer 5-Bit M-Folge erhalten wird, einem Code, der mit der Periode 2⁵ – 1 umläuft. Ferner entspricht der 13-Bit M-Folgencode M_13-18, der durch eine Vorrichtung 7 (m = 13) zum Erzeugen einer 13-Bit M-Folge erhalten wird, einem Code, der mit der Periode 2¹³ – 1 umläuft. Ferner handelt es sich bei dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode X_G-18 um einen achtzehn Bit langen Code mit einer zyklischen Periode von 253921 {253921 = (2⁵ – 1) × (2¹³ – 1)}, wobei die zyklische Periode 2⁵ – 1 (31) und die zyklische Periode 2¹³ – 1 (8191) teilerfremd sind.
Formel 2
Ein Beispiel gibt die Gleichung: X_G-18 = M_5-18 ⊕ M_13-18 (2) ⊕: exklusive ODER Verknüpfung (exclusive OR)
Der unregelmäßige zyklische Zufallszahlencode X_G-18, der vorab einer Skala zugeordnet ist, wird durch den Absolutpositionssensor 12 der 1 ermittelt.
Anhand des Flussdiagramms in 4 wird das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren zum Ermitteln der Absolutposition erläutert. Zunächst wird, wie 1 zeigt, ein unregelmäßiger zyklischer achtzehn Bit langer Zufallszahlen-Folgencode X_G-18, der von dem Absolutpositionssensor 12 ausgegeben wurde, in den Mikroprozessor 11 eingegeben (Schritt 1). Als nächstes wird ein Ausgangswert des Wertes i auf 0 eingestellt (Schritt 2). Durch den Mikroprozessor 11 wird der vorgegebene Ausgangswert des achtzehn Bit langen 5-Bit M-Folgencodes M_5-18 i mal verschoben und ein Code M_5-18 mit der Adresse i ermittelt (Schritt 3). Dann wird durch die ersten Operationsmittel die Berechnung einer von der Formel (2) erhaltenen Formel (3) durchgeführt. D. h., von der exklusiven ODER-Verknüpfung zwischen dem unregelmäßigen zyklischen achtzehn Bit langen Zufallszahlencode X_G-18 und dem achtzehn Bit langen 5-Bit M-Folgencode M_5-18 wird ein achtzehn Bit langer 13-Bit M-Folgencode M_13-18 erhalten (Schritt 4).
Formel 3
Ein Beispiel gibt die Gleichung: X_13-18 = M_5-18 ⊕ X_G-18 (3)
Von dem beim Schritt 4 erhaltenen achtzehn Bit langen 13-Bit M-Folgencode M_13-18 wird ein dreizehn Bit langer 13-Bit M-Folgencode M_13-13 abgenommen. Anschließend wird durch die ersten Umwandlungsmittel die Umwandlung des M-Folgencodes M_13-13 in einen Wert j mittels einer ersten Nachschlagetabelle vorgenommen und von der Formel (4) der Wert j ermittelt (Schritt 5). Die erste Nachschlagetabelle stellt hierbei die Beziehung zwischen dem M-Folgencode M_13-13 und dem seine Adresse repräsentierenden Wert j dar, wie 2 zeigt.
Formel 4

j = F₁(M_13-13) (4)

Im folgenden wird anhand der 2 und 5 ein Beispiel des Verfahrens zur Code-Feststellung bei den Schritten 5 und 6 erläutert. Bei diesem Beispiel wird die erste Nachschlagetabelle verwendet, die die Beziehung zwischen dem m Bit langen m-Bit M-Folgencode M_m-m in 2 (m = 13 in 2) und dem seine Adresse repräsentierenden Wert j darstellt. (In der ersten Nachschlagetabelle der 2 sind der dreizehn Bit lange 13-Bit M-Folgencode M_13-13 und der Wert j im Hexadezimalsystem ausgedrückt.) Wie 5 zeigt, wird der p-ste (p ist natürliche Zahl, wobei p ≤ N; p = 1 in 5) m Bit lange m-Bit M-Folgencode M_m-m(p) von dem vorderen Code des N Bit langen m-Bit M-Folgencodes M_m-N (N = 18 und m = 13 in 5) abgenommen, woraufhin durch die ersten Umwandlungsmittel der entsprechende Wert j_(p) ermittelt wird. Hierbei wird in der Annahme p = 1 der Wert j₍₁₎ ermittelt, der dem ersten M-Folgencode M_13-13(1) vom Anfang des N Bit langen m-Bit M-Folgencodes M_m-N entspricht (Schritt 5-1).
Als nächstes wird der p + q-ste (q ist ganze Zahl, die die Formel 0 < p + q ≤ N – m, wobei q ≠ 0, erfüllt; q = 4 in 5) m Bit lange m-Bit M-Folgencode M_m-m(p+q) abgenommen, woraufhin durch die ersten Umwandlungsmittel der entsprechende Wert j_(p+q) ermittelt wird. In 5 wird in der Annahme p = 1 und q = 4 der Wert j₍₅₎ entsprechend dem fünften M-Folgencode M_13-13(5) von dem vorderen M-Folgencode M_13-18 ermittelt. Als nächstes wird festgestellt, ob die Beziehung zwischen den Werten j, p und q die Beziehung gemäß Formel (5) erfüllt oder nicht (Schritt 5-2).
Formel 5

j_(p+q) = j_(p) + q (5)

Wird der Wert q variiert und erfüllen (N – m + 1) oder mehrere Muster die Formel (5), so wird der ermittelte Wert j_(p) als Wert j festgestellt. Durch diese Code-Feststellung wird die Übereinstimmung zwischen dem durch die ersten Operationsmittel ermittelten Code und dem Code aufgrund der ersten Nachschlagetabelle festgestellt (Schritt 5-3).
Beim Schritt 6 wird auf diese Weise die Feststellung der Übereinstimmung bezüglich des beim Schritt 1 ermittelten Codes X_G-18 vorgenommen. Wird durch die Code-Feststellungsmittel beim Schritt 6 die Übereinstimmung bezüglich des Codes X_G-18 festgestellt, so geht die Verarbeitung zum Schritt 7. Wird diese Übereinstimmung nicht festgestellt, so wird eine Addition des Werts i gemäß der Formel (1) durchgeführt und geht die Verarbeitung zum Schritt 2 zurück (Schritt 6). Anschließend wird durch die zweiten Umwandlungsmittel ein Wert h von der Formel (6) ermittelt (Schritt 7). Ferner wird durch die zweite Nachschlagetabelle in 3, die die Beziehung zwischen dem Wert h und einem Wert k darstellt, der Wert k von der Formel (7) ermittelt (Schritt 8).
Formel 6

h = MOD(j – i, 2ⁿ – 1) (6)

Formel 7

k = F₂(h) (7)

Dann wird von dem aufgrund der Formel (4) ermittelten Wert j und der zyklischen Periode 8191 (8191 = 2¹³ – 1) des zweiten M-Folgencodes durch die Berechnung der Formel (8) eine Absolutposition X ausgegeben, die durch einen Wert von 0 bis 253919 dargestellt wird (Schritt 9).
Formel 8

X = j + k × (2^m – 1) (8)

Bei der Code-Feststellung gemäß diesem Beispiel wird mittels der ersten Nachschlagetabelle der Wert j ermittelt. Es ist jedoch auch möglich, durch die Vorrichtung zum Erzeugen der M-Folge den Wert j zur Code-Feststellung zu ermitteln. Bei diesem Beispiel erfolgt die Code-Feststellung mit 18 Bit, dessen Bitlänge gleich wie die des unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencodes ist, so dass die Code-Feststellungsmittel nur bei der völligen Übereinstimmung des gesamten Bits die Übereinstimmung feststellen. Bei der Verwendung einer Bitgröße, die zusätzlich wenigstens ein redundantes Bit aufweist und größer ist als 18 Bit, ist jedoch möglich, auch bei der teilweisen Übereinstimmung der Bits die Übereinstimmung festzustellen. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde die Absolutposition von dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode aus zwei M-Folgencodes mit teilerfremden zyklischen Perioden ermittelt. Es ist jedoch auch möglich, diese von einem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlenfolgencode aus drei oder mehreren teilerfremden M-Folgencodes zu ermitteln.
Wie oben erwähnt, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Absolutposition die Absolutposition mit großer Geschwindigkeit im Vergleich mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik in 7 ermittelt werden. Hierdurch kann das Verfahren auch auf eine Vorrichtung, für die eine schnelle Verarbeitung erforderlich ist, angewandt werden. Ferner erfordert das erfindungsgemäße Verfahren nur eine kleine Speichergröße im Vergleich mit dem Verfahren zum Ermitteln der Absolutposition nach dem Stand der Technik in
8, so dass eine Platzersparnis und Kostensenkung bei der auszuführenden Vorrichtung möglich sind. D. h., bei dem Ermitteln der Absolutposition während eines größeren Hub als üblich kann die Speichergröße des Speichers in hohem Maße verkleinert werden. Z. B. dadurch, dass bei der Verarbeitung durch einen kostengünstigen Mikroprozessor von 16 Bit oder kleiner eine mit dem 18-Bit M-Folgencode ausgedrückte Absolutposition als Absolutposition gemäß der 18-Bit Produkt-M-Folge bestehend aus einem 5-Bit M-Folgencode und einem 13-Bit M-Folgencode dargestellt wird, kann auch die Verarbeitung bei einem universellen Register erleichtert werden.
Zusammenfassend gesagt wird durch einen Absolutpositionssensor ein unregelmäßiger zyklischer Zufallszahlencode (beispielsweise eine Produkt-M-Folge) mit großer zyklischer Periode ermittelt, der von einer exklusiven ODER-Verknüpfung zwischen einem ersten M-Folgencode und einem zweiten M-Folgencode ermittelt wird, wobei die Perioden der beiden M-Folgencodes teilerfremd sind. Dann wird durch einen Mikroprozessor und mittels wenigestens eines ROM, bevorzugt mindestens zwei ROM festgestellt, ob das Berechnungsergebnis bei der exklusiven ODER-Verknüpfung zwischen und dem ersten M-Folgencodes mit dem zweiten M-Folgencode übereinstimmt oder nicht. Von einer Adresse der ersten M-Folge und einer Adresse der zweiten M-Folge wird bei Feststellung der Übereinstimmung eine Absolutposition berechnet. Hierdurch kann die Absolutposition während eines großen Hubs mittels einer Vorrichtung mit kleinem ROM-Speicherbereich schnell ermittelt werden.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition aus einem Wert eines unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencodes, der durch einen Absolutpositionssensor ausgegeben wird, wobei der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes durch eine exklusive ODER-Verknüpfung zwischen einem ersten M-Folgencode, der mit einer Periode 2ⁿ – 1 (n ist eine natürliche Zahl) umläuft, und einem zweiten M-Folgencode, der mit einer Periode 2^m – 1 (m ist eine natürliche Zahl) umläuft, erzeugt wird, wobei die zyklischen Perioden der beiden M-Folgencodes teilerfremd sind, und wobei der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes eine zyklische Periode (2ⁿ – 1) × (2^m – 1) aufweist, die größer ist als die der obigen beiden M-Folgecodes, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Erzeugen einer M-Folge, bei dem der erste M-Folgencode von N Bit (N ≥ n + m) und ein die Adresse des Folgencodes repräsentierender Wert i ermittelt werden, einen ersten Operationsschritt, bei dem die exklusive ODER-Verknüpfung zwischen dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode von N Bit und dem ersten M-Folgencode von N Bit, der in dem obigen Schritt zum Erzeugen der M-Folge erzeugt wird, ermittelt wird, einen ersten Umwandlungsschritt, bei dem der zweite M-Folgencode, welcher m Bits aufweist, durch Umwandlung in einen die Adresse des Codes repräsentierenden Wert ermittelt wird, einen Code-Feststellungsschritt, bei dem festgestellt wird, ob eine durch sequentielles Extrahieren aufeinanderfolgender m Bits unter den N Bits, die im ersten Operationsschritt erhalten wurden, mit dem zweiten M-Folgencode übereinstimmt, basierend auf dem numerischen Wert, der in dem ersten Umwandlungsschritt erhalten wurde, und, wenn keine Übereinstimmung vorliegt, der Schritt zum Erzeugen einer M-Folge ausgeführt wird, um einen nächsten M-Folgencode zu ermitteln, und, wenn eine Übereinstimmung vorliegt, ein Wert j ermittelt wird, und einen zweiten Umwandlungsschritt, bei dem die Absolutposition basierend auf einer Operation unter Verwendung des Werts i und des bei Feststellung der Übereinstimmung in dem Code-Feststellungsschritt ermittelten Werts j berechnet wird.
Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition nach Anspruch 1, wobei in dem Code-Feststellungsschritt, wenn der numerische Wert, welcher in dem ersten Umwandlungsschritt ermittelt wurde, ein numerischer Wert j(p) ist, der gemäß den Codes ermittelt wurde, die durch Extrahieren aufeinanderfolgender m Bits, ausgehend vom p-ten Bit, aus den N Bits, die in dem ersten Operationsschritt ermittelt wurden, erhalten wurden, eine Übereinstimmung festgestellt wird, die darauf basiert, dass die Anzahl an Codes der Gleichung j(p + q) = j(p) + q genügen (wobei q so ist, dass gilt: 0 < p + q < N – m), und, wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, j(p) als der numerische Wert j verwendet wird.
Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition nach Anspruch 2, wobei die Umwandlung in dem ersten Umwandlungsschritt mittels einer ersten Nachschlagetabelle, in der vorab der dem zweiten M-Folgencode von m Bit entsprechende Wert j gespeichert ist, erfolgt.
Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition nach Anspruch 1, wobei die Umwandlung in die Absolutposition X in dem zweiten Umwandlungsschritt aufgrund eines Wertes h gemäß der Formel h = MOD(j – i, 2ⁿ – 1), einer Funktion f(h), die dem Wert h im Verhältnis eins zu eins, beispielsweise eindeutig, insbesondere eineindeutig, entspricht, und einer Berechnung der Formel X = j + f(h) × (2^m – 1) erfolgt.
Verfahren zum Ermitteln der Absolutposition nach Anspruch 4, wobei die Umwandlung in dem zweiten Umwandlungsschritt mittels einer zweiten Nachschlagetabelle, in der vorab die dem obigen Wert h entsprechende Funktion f(h) gespeichert ist, erfolgt.
Vorrichtung zum Ermitteln einer Absolutposition aus einem Wert eines unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencodes, der durch einen Absolutpositionssensor ausgegeben wird, wobei der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes durch eine exklusive ODER-Verknüpfung zwischen einem ersten M-Folgencode, der mit einer Periode 2ⁿ – 1 (n ist eine natürliche Zahl) umläuft, erzeugt wird, und einem zweiten M-Folgencode, der mit einer Periode 2^m – 1 (m ist eine natürliche Zahl) umläuft, wobei die zyklischen Perioden der beiden M-Folgencodes teilerfremd sind, und wobei der Wert des unregelmäßigen Zufallszahlencodes eine zyklische Periode (2ⁿ – 1) × (2^m – 1) aufweist, die größer ist als die der obigen beiden M-Folgecodes, gekennzeichnet durch Mittel zum Erzeugen einer M-Folge, bei denen ein erster M-Folgencode von N Bit (N ≥ n + m) und ein die Adresse des Folgencodes repräsentierender Wert i ermittelt werden, erste Operationsmittel, bei denen die exklusive ODER-Verknüpfung zwischen dem unregelmäßigen zyklischen Zufallszahlencode von N Bit und dem ersten M-Folgencode von N Bit, der durch die obigen Mittel zum Erzeugen der M-Folge erzeugt wird, ermittelt wird, erste Umwandlungsmittel, bei denen der zweite M-Folgencode, der m Bits aufweist, durch Umwandlung in einen die Adresse des Codes repräsentierenden Wert ermittelt wird, Code-Feststellungsmittel, bei denen festgestellt wird, ob eine durch sequentielles Extrahieren aufeinanderfolgender m Bits unter den N Bits, die bei nden ersten Operationsmitteln erhalten wurden, mit dem zweiten M-Folgencode übereinstimmt, basierend auf dem numerischen Wert, der bei den ersten Umwandlungsmitteln erhalten wurde, und, wenn keine Übereinstimmung vorliegt, der Schritt zum Erzeugen einer M-Folge ausgeführt wird, um einen nächsten M-Folgencode zu ermitteln, und, wenn eine Übereinstimmung vorliegt, ein Wert j ermittelt wird, und zweite Umwandlungsmittel, bei denen die Absolutposition basierend auf einer Operation unter Verwendung des Werts i und des bei Feststellung der Übereinstimmung in den Code-Feststellungsmitteln ermittelten Werts j berechnet wird.
Vorrichtung zum Ermitteln einer Absolutposition nach Anspruch 6, wobei in den Code-Feststellungsmitteln, wenn der numerische Wert, welcher bei den ersten Umwandlungsmitteln ermittelt wurde, ein numerischer Wert j(p) ist, der gemäß den Codes ermittelt wurde, die durch Extrahieren aufeinanderfolgender m Bits, ausgehend vom p-ten Bit, aus den N Bits, die bei dem ersten Operationsmittel ermittelt wurden, erhalten wurden, eine Übereinstimmung festgestellt wird, die darauf basiert, dass die Anzahl an Codes der Gleichung j(p + q) = j(p) + q genügen (wobei q so ist, dass gilt: 0 < p + q < N – m), und, wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, j(p) als der numerische Wert j verwendet wird.
Vorrichtung zum Ermitteln einer Absolutposition nach Anspruch 7, wobei die Umwandlung durch die ersten Umwandlungsmittel mittels einer ersten Nachschlagetabelle, in der vorab der dem zweiten M-Folgencode von m Bit entsprechende Wert j gespeichert ist, erfolgt.
Vorrichtung zum Ermitteln einer Absolutposition nach Anspruch 6, wobei die Umwandlung in die Absolutposition X durch die zweiten Umwandlungsmittel aufgrund eines Wertes h gemäß der Formel h = MOD(j – i, 2ⁿ – 1), der Funktion f(h), die dem Wert h im Verhältnis eins zu eins, beispielsweise eindeutig, insbesondere eineindeutig, entspricht, und der Berechnung der Formel X = j + f(h) × (2^m – 1) erfolgt.
Vorrichtung zum Ermitteln der Absolutposition nach Anspruch 9, wobei die Umwandlung durch die zweiten Umwandlungsmittel mittels einer zweiten Nachschlagetabelle, in der vorab die dem obigen Wert h entsprechende Funktion f(h) gespeichert ist, erfolgt.
Antriebssystem, insbesondere eingerichtet zum Antrieb einer Werkzeugmaschine, umfassend einen Linearmotor zum Antrieb eines beweglichen Teils der Werkzeugmaschine und eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10 zum Ermitteln einer Absolutposition eines beweglichen Teils, insbesondere eines Magneten des Linearmotors.
Werkzeugmaschine umfassend einen Linearmotor zum Antrieb eines beweglichen Teils der Werkzeugmaschine und eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10 zum Ermitteln einer Absolutposition des beweglichen Teils der Werkzeugmaschine.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, wobei der unregelmäßige zyklische Zufallszahlencode vorab einer Bewegungsskala zugeordnet ist, indem der Code beispielsweise entlang einer Bewegungsbahn des Absolutpositionssensors an dem beweglichen Teil der Werkzeugmaschine aufgeprägt ist, und zum Erfassen, insbesondere optischen Erfassen, durch den Absolutpositionssensor vorgesehen ist.