JP2001014584A - エンコーダシステム - Google Patents

エンコーダシステム

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JP2001014584A
JP2001014584A JP11189247A JP18924799A JP2001014584A JP 2001014584 A JP2001014584 A JP 2001014584A JP 11189247 A JP11189247 A JP 11189247A JP 18924799 A JP18924799 A JP 18924799A JP 2001014584 A JP2001014584 A JP 2001014584A
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憲二 原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定周期でエンコーダからの検出情報を受信
してサンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置情
報を得ることのできるエンコーダシステムを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 エンコーダ101に対して一定周期で検
出情報の送出を要求して受信する制御部100におい
て、タイマ112が計時する一定周期で検出情報の送出
を要求して該検出情報を取り込み、一方、ラッチ信号1
51でタイマ112の計時データをデータラッチ113
内に保持する。そして、例えば、ラッチ信号151の前
後にエンコーダ101から受信した2つの検出情報の差
分に、送信要求の一定周期に対するデータラッチの内容
の比を掛けて、ラッチ信号151前または後にエンコー
ダ101から受信した検出情報の何れかに足し合わせる
ことにより、所望の時点における位置情報を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータ等の
位置を検出するエンコーダシステムに係り、特に、一定
周期でエンコーダからの検出情報を受信してサンプリン
グ周期に関らず高精度かつ高速に位置情報を得ることの
できるエンコーダシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエンコーダシステムとしては、例
えば図3に示すようなものがある。本従来例は、サーボ
モータ等の位置を検出するエンコーダ201と、該エン
コーダ201からの位置情報に基づきサーボモータ等を
含む位置制御系の制御を行う制御部200とを備えたも
ので、エンコーダ201を用いた位置決めシステムの一
部を示すものである。このような従来の位置決めシステ
ムにおいては、制御部200内の位置カウンタ211に
エンコーダ201からのパルス出力を取り込んで累積
し、計測に用いる外部からのラッチ信号151により、
位置カウンタ211の内容をデータラッチ213にラッ
チして、ラッチ信号151のタイミングにおける位置情
報を、CPU214が取り込んで位置決め制御に供して
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一定周期で
データを伝送するシリアルエンコーダを用いた従来のエ
ンコーダシステムにあっては、データが一定周期で伝送
されるので、このサンプリング周期の間に外部ラッチ信
号でデータをラッチすると、単位時間当たりのばらつき
が発生し、ラッチ信号時点の正確なデータを求めること
ができないという問題点があった。本発明は、上記従来
の問題点に鑑みてなされたものであって、一定周期でエ
ンコーダからの検出情報を受信して位置情報を得るエン
コーダシステムにおいて、サンプリング周期の何処でも
ラッチ信号のタイミングで正確な現在値をラッチするこ
とができ、サンプリング周期に関らず高精度かつ高速に
位置情報を得ることのできるエンコーダシステムを提供
することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1に係るエンコーダシステムは、検
出対象の位置を検出して該検出情報を要求に応じて送出
するエンコーダと、前記エンコーダに対して一定周期で
前記検出情報の送出を要求して受信する制御部とを備え
たエンコーダシステムにおいて、前記制御部は、前記検
出情報の送出を要求する一定周期を計時する計時手段
と、所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手
段の計時データを保持する計時データ保持手段とを具備
し、前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計
時データ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後
に前記エンコーダから受信した2つの検出情報とに基づ
いて、所望の時点における位置情報を得るものである。
また、請求項2に係るエンコーダシステムは、検出対象
の位置を検出して該検出情報を要求に応じて送出するエ
ンコーダと、前記エンコーダに対して一定周期で前記検
出情報の送出を要求して受信する制御部とを備えたエン
コーダシステムにおいて、前記制御部は、前記検出情報
の送出を要求する一定周期に同期して計時する計時手段
と、所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手
段の計時データを保持する計時データ保持手段とを具備
し、前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計
時データ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後
に前記エンコーダから受信した2つの検出情報とに基づ
いて、所望の時点における位置情報を得るものである。
【0005】本発明の請求項1に係るエンコーダシステ
ムでは、エンコーダに対して一定周期で検出情報の送出
を要求して受信する制御部において、タイマ等の計時手
段が計時する一定周期で検出情報の送出を要求して該検
出情報を取り込み、一方、所望の時点を規定するタイミ
ング信号で計時手段の計時データを計時データ保持手段
内に保持する。そして、例えば、タイミング信号の前後
にエンコーダから受信した2つの検出情報の差分に、検
出情報の送出を要求する一定周期に対する計時データ保
持手段の内容の比を掛けて、タイミング信号前または後
にエンコーダから受信した検出情報の何れかに足し合わ
せることにより、所望の時点における位置情報を得るよ
うにしている。また、本発明の請求項2に係るエンコー
ダシステムでは、エンコーダに対して一定周期で検出情
報の送出を要求して受信する制御部において、一定周期
で検出情報の送出を要求して該検出情報を取り込み、一
方、一定周期に同期して計時するカウンタ等の計時手段
の計時データを、所望の時点を規定するタイミング信号
で計時データ保持手段内に保持する。そして、例えば、
タイミング信号の前後にエンコーダから受信した2つの
検出情報の差分に、検出情報の送出を要求する一定周期
に対する計時データ保持手段の内容の比を掛けて、タイ
ミング信号前または後にエンコーダから受信した検出情
報の何れかに足し合わせることにより、所望の時点にお
ける位置情報を得るようにしている。なお、所望の時点
における位置情報の算出方法は、上記のような線形補間
手法、つまり、タイミング信号の前後にエンコーダから
受信した2つの検出情報間(サンプリング期間)に検出
情報が直線的に増減することを仮定して補間する手法に
限らず、検出対象の特性に応じて、例えば2次曲線で補
間する手法も用いることが可能である。このように本発
明では、所望の時点における位置情報を、その前後にエ
ンコーダから受信した2つの検出情報間(サンプリング
周期)を補間して求めるので、サンプリング周期の何処
でもタイミング信号の時点で正確な現在値を得ることが
でき、サンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置
情報を得ることが可能である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明のエンコーダシステ
ムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。図1は本発明の一実施形態に係るエンコーダシステ
ムの構成図である。同図において、本実施形態のエンコ
ーダシステムは、サーボモータ等の検出対象の位置を検
出して位置データ(検出情報)153を要求に応じて送
出するエンコーダ101と、該エンコーダ101に対し
て一定周期で位置データ153の送出を要求し、受信し
た位置データ153に基づき算出した位置情報によりサ
ーボモータ等を含む位置制御系の制御を行う制御部10
0とを備えた構成である。また、制御部100は、エン
コーダ101に対して位置データ153の送出を要求す
るための一定周期を計時してCPU114に報知するタ
イマ(計時手段)112と、エンコーダ101からの位
置データ153を受信する受信部111と、所望の時点
を規定するラッチ信号(タイミング信号)151でタイ
マ112の計時データを保持するデータラッチ(計時デ
ータ保持手段)113と、送信要求信号155によりエ
ンコーダ101に対して位置データ153の送出を要求
して位置データを得ると共に、位置データ153の送出
を要求する一定周期と、データラッチ113の内容と、
ラッチ信号151の前後にエンコーダ101から受信し
た2つの位置データとに基づいて、ラッチ信号151の
タイミングにおける位置情報を得るCPU114とを備
えて構成されている。なお、計時手段は、タイマ112
の代わりに、位置データ153の送出を要求する一定周
期に同期して計時するカウンタで構成してもよく、この
場合、一定周期は、例えばCPU114内部に持つタイ
マ等で計時され、またデータラッチ113は、該カウン
タの内容をラッチ信号151でラッチすることになる。
また、ラッチ信号151は、図1において制御部100
の外部から供給される信号としているが、このような構
成に限定されることなく、CPU114から出力するよ
うな構成として、CPU114が計測タイミングを決定
するようにしてもよい。
【0007】次に、本実施形態のエンコーダシステムに
おける動作について、図2に示すタイミングチャートを
用いて説明する。なお、同図(a)は送信要求信号15
5を、(b)は受信部111で受信した位置データの内
容を、(c)はタイマ112の計時データを、(d)は
ラッチ信号151を、(e)はデータラッチ113に保
持される内容をそれぞれ示す。先ず、タイマ112の計
時によりタイマデータが一定周期「T」に達してタイム
アップした時、その旨がCPU114に報知される。こ
の時、CPU114は、送信要求信号155をエンコー
ダ101に対して出力して、エンコーダ101に位置デ
ータ153の送出を要求し、受信部111を介して位置
データP0,P1,P2…を得る。一方、図2(d)に
示すタイミングでラッチ信号151がイネーブル(”
L”レベル)となった時、データラッチ113は、図2
(e)に示すように、タイマ112の出力(その時点の
計時データTL)を保持する。CPU114は、以上の
動作によって獲得した位置データ153の送出要求周期
T、データラッチ113の内容TL、並びに、ラッチ信
号151の前後にエンコーダ101から受信した2つの
位置データP1およびP2に基づいて、ラッチ信号15
1のタイミングにおける位置情報を得る。例えば、線形
補間手法、つまり、ラッチ信号151の前後にエンコー
ダ101から受信した2つの位置データP1,P2間
(サンプリング期間)に位置データが直線的に増減する
ことを仮定して補間する手法では、ラッチ信号151の
タイミングにおける位置情報は次のようにして求められ
る。すなわち、位置データが順次増大する(P1<P
2)と仮定すれば、ラッチ信号151の前後にエンコー
ダ101から受信した2つの位置データの差分(P2−
P1)に、送信要求周期Tに対するデータラッチ113
の内容TLの比(TL/T)を掛けて、位置データP1
に足し合わせることにより、ラッチ信号151のタイミ
ングにおける位置情報を得ることができる。なお、通
常、送信要求周期Tは10[μ秒]程度であるので、線
形補間による演算誤差は全く問題にならない。また、サ
ーボモータ等の検出対象の位置変化の特性が予め分かっ
ている場合には、該検出対象の特性に応じて、例えば2
次曲線等で補間する手法を用いることも可能である。
【0008】以上のように、本実施形態のエンコーダシ
ステムでは、ラッチ信号151のタイミングにおける位
置情報を、その前後にエンコーダ101から受信した2
つの検出情報P1,P2間(サンプリング周期)を補間
して求めるので、サンプリング周期の何処でもラッチ信
号151のタイミングで正確な現在値をラッチすること
ができる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンコー
ダシステムによれば、エンコーダに対して一定周期で検
出情報の送出を要求して受信する制御部において、一定
周期で検出情報の送出を要求して該検出情報を取り込
み、一方、所望の時点を規定するタイミング信号で、一
定周期を計時する計時手段または一定周期に同期して計
時する計時手段の計時データを計時データ保持手段内に
保持し、所望の時点における位置情報を、その前後にエ
ンコーダから受信した2つの検出情報間(サンプリング
周期)を補間して求めるので、サンプリング周期の何処
でもタイミング信号の時点で正確な現在値を得ることが
でき、サンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置
情報を獲得し得るエンコーダシステムを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るエンコーダシステム
の構成図である。
【図2】実施形態のエンコーダシステムの動作を説明す
るタイミングチャートである。
【図3】従来のエンコーダシステムの構成図である。
【符号の説明】
100,200 制御部 101,201 エンコーダ 111 受信部 112 タイマ(計時手段) 113 データラッチ(計時データ保持手段) 114,214 CPU 211 位置カウンタ 213 データラッチ 151 ラッチ信号 153 位置データ 155 送信要求信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出対象の位置を検出して該検出情報を
    要求に応じて送出するエンコーダと、前記エンコーダに
    対して一定周期で前記検出情報の送出を要求して受信す
    る制御部と、を備えたエンコーダシステムにおいて、 前記制御部は、 前記検出情報の送出を要求する一定周期を計時する計時
    手段と、 所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手段の
    計時データを保持する計時データ保持手段と、を有し、 前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計時デ
    ータ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後に前
    記エンコーダから受信した2つの検出情報と、に基づい
    て、所望の時点における位置情報を得ることを特徴とす
    るエンコーダシステム。
  2. 【請求項2】 検出対象の位置を検出して該検出情報を
    要求に応じて送出するエンコーダと、前記エンコーダに
    対して一定周期で前記検出情報の送出を要求して受信す
    る制御部と、を備えたエンコーダシステムにおいて、 前記制御部は、 前記検出情報の送出を要求する一定周期に同期して計時
    する計時手段と、 所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手段の
    計時データを保持する計時データ保持手段と、を有し、 前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計時デ
    ータ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後に前
    記エンコーダから受信した2つの検出情報と、に基づい
    て、所望の時点における位置情報を得ることを特徴とす
    るエンコーダシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020201783A (ja) * 2019-06-12 2020-12-17 ファナック株式会社 エンコーダおよびデータ送信方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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