JP2002257590A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JP2002257590A JP2002257590A JP2001062582A JP2001062582A JP2002257590A JP 2002257590 A JP2002257590 A JP 2002257590A JP 2001062582 A JP2001062582 A JP 2001062582A JP 2001062582 A JP2001062582 A JP 2001062582A JP 2002257590 A JP2002257590 A JP 2002257590A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 記憶領域が少量で、構造を複雑にすることの
ない位置検出装置の提供。 【解決手段】 位置の移動に応じて発生する２相の信号
をディジタル信号に変換するとともに、前記ディジタル
信号を用いて、演算処理を行うことにより位置検出を行
う位置検出装置において、前記演算処理内において、位
置に応じて前記２相の信号の補正係数を変更することに
より、前記２相の信号の補正を行うとともに、前記補正
した２相の信号から位置検出を行う位置記憶装置。
ない位置検出装置の提供。 【解決手段】 位置の移動に応じて発生する２相の信号
をディジタル信号に変換するとともに、前記ディジタル
信号を用いて、演算処理を行うことにより位置検出を行
う位置検出装置において、前記演算処理内において、位
置に応じて前記２相の信号の補正係数を変更することに
より、前記２相の信号の補正を行うとともに、前記補正
した２相の信号から位置検出を行う位置記憶装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、産業用ロボット
やＮＣ工作機械等に用いられるモータの回転位置や移動
位置を検出する位置検出装置に関するものである。
やＮＣ工作機械等に用いられるモータの回転位置や移動
位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、位置の移動に応じて発生する２相
の信号を、ディジタル信号に変換し、前記ディジタル信
号を用いて、演算処理を行い位置検出を行う位置検出装
置においては、位置内挿時間短縮や装置構造の簡単化の
目的のため特開平５−３４６３２２号公報のような位置
検出装置が用いられていた。
の信号を、ディジタル信号に変換し、前記ディジタル信
号を用いて、演算処理を行い位置検出を行う位置検出装
置においては、位置内挿時間短縮や装置構造の簡単化の
目的のため特開平５−３４６３２２号公報のような位置
検出装置が用いられていた。
【０００３】この位置検出装置においては、あらかじめ
アドレスと前記アドレスに対応する内挿用の位置情報を
記憶させておき、位置に応じて得られる信号からアドレ
スを演算するものである。この位置検出装置において
は、演算から得られたアドレス値を用いて内挿用の位置
情報を読み出すことで位置検出を高速に処理することが
できるようになっている。
アドレスと前記アドレスに対応する内挿用の位置情報を
記憶させておき、位置に応じて得られる信号からアドレ
スを演算するものである。この位置検出装置において
は、演算から得られたアドレス値を用いて内挿用の位置
情報を読み出すことで位置検出を高速に処理することが
できるようになっている。
【０００４】また、特開平６−１６７３５４公報に示さ
れているスケールの内挿処理装置においては、位置に応
じて得られる２相の信号を、ＡＤ変換回路１及び２に入
力し、ディジタル信号に変換し、種々の論理デバイスで
処理回路を電気的に構成することにより、位置信号を補
正し、出力するものであり、上位のＣＰＵに負荷を加え
ることなく位置検出を行うことができるようになってい
る。
れているスケールの内挿処理装置においては、位置に応
じて得られる２相の信号を、ＡＤ変換回路１及び２に入
力し、ディジタル信号に変換し、種々の論理デバイスで
処理回路を電気的に構成することにより、位置信号を補
正し、出力するものであり、上位のＣＰＵに負荷を加え
ることなく位置検出を行うことができるようになってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
位置検出装置においては、内挿位置を記憶する場合に
は、広大な記憶領域が必要となる。また、位置検出装置
における分解能を上げる場合や位置情報が広域になる場
合、例えば、分解能を１桁上げるためには２倍の記憶領
域が必要になるなど、より広大な記憶領域が必要にな
る。さらに、信号を電気的に補正する場合には、電気回
路を搭載する必要があるため、構造が複雑になる。
位置検出装置においては、内挿位置を記憶する場合に
は、広大な記憶領域が必要となる。また、位置検出装置
における分解能を上げる場合や位置情報が広域になる場
合、例えば、分解能を１桁上げるためには２倍の記憶領
域が必要になるなど、より広大な記憶領域が必要にな
る。さらに、信号を電気的に補正する場合には、電気回
路を搭載する必要があるため、構造が複雑になる。
【０００６】このため、従来の位置検出装置において
は、適用範囲を狭いものとしていた。したがって、この
発明においては、記憶領域が少量で、簡単な構造の位置
検出装置を提供できるようにすることを目的とする。
は、適用範囲を狭いものとしていた。したがって、この
発明においては、記憶領域が少量で、簡単な構造の位置
検出装置を提供できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の位置記憶装置は、位置の移動に応じて発生
する２相の信号をディジタル信号に変換するとともに、
前記ディジタル信号を用いて、演算処理を行うことによ
り位置検出を行う位置検出装置において、前記演算処理
内において、位置に応じて前記２相の信号の補正係数を
変更することにより、前記２相の信号の補正を行うとと
もに、前記補正した２相の信号から位置検出を行うこと
を特徴とする。
め、本発明の位置記憶装置は、位置の移動に応じて発生
する２相の信号をディジタル信号に変換するとともに、
前記ディジタル信号を用いて、演算処理を行うことによ
り位置検出を行う位置検出装置において、前記演算処理
内において、位置に応じて前記２相の信号の補正係数を
変更することにより、前記２相の信号の補正を行うとと
もに、前記補正した２相の信号から位置検出を行うこと
を特徴とする。
【０００８】また、本発明の位置検出装置は、前記２相
の信号の補正係数を前記各２相の信号において最大値又
は最小値から１／２波長相当位置毎に各々有しているこ
とを特徴とする。
の信号の補正係数を前記各２相の信号において最大値又
は最小値から１／２波長相当位置毎に各々有しているこ
とを特徴とする。
【０００９】さらに、本発明の位置検出装置は、前記補
正は、位置の領域がｎの場合、前記補正係数が第１の信
号Ａ及び第２の信号Ｂの振幅を補正する係数がそれぞれ
Ｘｎ、Ｙｎであり、第１の信号Ａ及び第２の信号Ｂのオ
フセット値の補正係数がそれぞれαｎ、βｎであると
き、 Ａ＝Ｘｎ・Ａ＋αｎ、Ｂ＝Ｙｎ・Ｂ＋βｎ なる式で行われることを特徴とする。
正は、位置の領域がｎの場合、前記補正係数が第１の信
号Ａ及び第２の信号Ｂの振幅を補正する係数がそれぞれ
Ｘｎ、Ｙｎであり、第１の信号Ａ及び第２の信号Ｂのオ
フセット値の補正係数がそれぞれαｎ、βｎであると
き、 Ａ＝Ｘｎ・Ａ＋αｎ、Ｂ＝Ｙｎ・Ｂ＋βｎ なる式で行われることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の位置検出装置の実施例を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１１】図２は、本発明の位置検出装置の信号検出
部の斜視図を示したものである。本実施例の位置検出装
置においては、円板磁石２を円周方向に、磁極が交互に
均一間隔に３相６極となるように、円板の厚さ方向に着
磁してある。本実施例においては、円板磁石２は希土類
からなる焼結磁石を用いた。
部の斜視図を示したものである。本実施例の位置検出装
置においては、円板磁石２を円周方向に、磁極が交互に
均一間隔に３相６極となるように、円板の厚さ方向に着
磁してある。本実施例においては、円板磁石２は希土類
からなる焼結磁石を用いた。
【００１２】なお、図２においては、磁極の説明を容易
にするため、磁極の境界領域を線で示している。前記円
板磁石２は回転軸３に固定されている。回転軸３は、回
転軸３の周囲を覆うフレーム（図示せず）に対して、自
由に回転できるように、ベアリング（図示せず）によっ
て把持されている。また、フレーム直径は５ｍｍとし
た。
にするため、磁極の境界領域を線で示している。前記円
板磁石２は回転軸３に固定されている。回転軸３は、回
転軸３の周囲を覆うフレーム（図示せず）に対して、自
由に回転できるように、ベアリング（図示せず）によっ
て把持されている。また、フレーム直径は５ｍｍとし
た。
【００１３】図２の実施例においては、円板磁石２の平
面部近傍には、円周方向に１／１２周ずらした位置に磁
界検出素子１ａ、１ｂが設置されており、磁界検出素子
１ａ、１ｂと円板磁石２とのギャップを１ｍｍとした。
面部近傍には、円周方向に１／１２周ずらした位置に磁
界検出素子１ａ、１ｂが設置されており、磁界検出素子
１ａ、１ｂと円板磁石２とのギャップを１ｍｍとした。
【００１４】以上の構造により、磁界検出素子１ａ、１
ｂから、円板磁石２一周に対し、３周期の正弦波及び余
弦波が得られるようになる。なお、磁界検出素子１ａ、
１ｂは、フレームに固定され、駆動及び検出のための配
線が施されている。
ｂから、円板磁石２一周に対し、３周期の正弦波及び余
弦波が得られるようになる。なお、磁界検出素子１ａ、
１ｂは、フレームに固定され、駆動及び検出のための配
線が施されている。
【００１５】図３は、本発明の位置検出装置の位置信号
処理の回路ブロック図を示したものである。磁界検出素
子１ａ、１ｂは、各々差動アンプ４ａ、４ｂにより差動
増幅後、ＡＤ変換回路５においてディジタル信号に変換
し、演算処理装置６に接続して、信号処理をおこなう。
なお、本実施例においては多チャンネル変換可能なＡＤ
変換回路を用いた。また、演算処理装置６には、電源供
給を行わないと記憶を失する、演算のための記憶領域の
ほか、電源供給しなくても補正係数や電源遮断時の位置
等記憶情報が維持される軽微な記憶装置としてフラッシ
ュＲＯＭを同梱している。
処理の回路ブロック図を示したものである。磁界検出素
子１ａ、１ｂは、各々差動アンプ４ａ、４ｂにより差動
増幅後、ＡＤ変換回路５においてディジタル信号に変換
し、演算処理装置６に接続して、信号処理をおこなう。
なお、本実施例においては多チャンネル変換可能なＡＤ
変換回路を用いた。また、演算処理装置６には、電源供
給を行わないと記憶を失する、演算のための記憶領域の
ほか、電源供給しなくても補正係数や電源遮断時の位置
等記憶情報が維持される軽微な記憶装置としてフラッシ
ュＲＯＭを同梱している。
【００１６】位置検出は、まず、基準エンコーダを用い
て、回転軸３を通じて円板磁石２に一定回転を与えなが
ら、位置と出力の関係を計測する。そして、得られたデ
ータから、各波長の１／２毎に、振幅とオフセットの補
正係数を導出する。本実施例においては、円板磁石１周
につき３波長の信号が得られるので、１／（３周期×１
周期毎２データ×２信号）、すなわち、円板磁石２の１
／１２周毎に、振幅とオフセットの補正係数を導出す
る。それらの補正係数を、振幅にあってはＸｎ、Ｙｎ、
オフセットにあってはαｎ、βｎを演算処理装置６に記
録する。なお、ｎは補正係数の認識番号であり、本実施
例では０から１１である。
て、回転軸３を通じて円板磁石２に一定回転を与えなが
ら、位置と出力の関係を計測する。そして、得られたデ
ータから、各波長の１／２毎に、振幅とオフセットの補
正係数を導出する。本実施例においては、円板磁石１周
につき３波長の信号が得られるので、１／（３周期×１
周期毎２データ×２信号）、すなわち、円板磁石２の１
／１２周毎に、振幅とオフセットの補正係数を導出す
る。それらの補正係数を、振幅にあってはＸｎ、Ｙｎ、
オフセットにあってはαｎ、βｎを演算処理装置６に記
録する。なお、ｎは補正係数の認識番号であり、本実施
例では０から１１である。
【００１７】図４は、補正係数の割り当て領域の概念図
を示したものである。補正係数を導出し記録した後、前
述同様に、本発明の位置検出装置を回転させることによ
り、前記補正係数を用いた補正を行うことにより、位置
検出を行う。
を示したものである。補正係数を導出し記録した後、前
述同様に、本発明の位置検出装置を回転させることによ
り、前記補正係数を用いた補正を行うことにより、位置
検出を行う。
【００１８】図１は、信号の補正方法のブロック図を示
したものである。
したものである。
【００１９】電源授入後、円板磁石２の位置情報Θを、
演算処理装置６にある記憶領域から導出する。実施例に
おいては、電源投入時は、原点、すなわち円板磁石２の
０度（図４における第０領域）の位置より回転したもの
としている。次に、ｎ値を導出するために、Θを３０
（度）で除する。ただし、ｎは整数である。除する数値
３０（度）は、補正係数を分割保持する領域の数により
決定されるものである。本実施例においては、補正係数
を円板磁石２一周に対して１２の領域に分けていること
から、３６０（度）を１２で除した数値となっている。
演算処理装置６にある記憶領域から導出する。実施例に
おいては、電源投入時は、原点、すなわち円板磁石２の
０度（図４における第０領域）の位置より回転したもの
としている。次に、ｎ値を導出するために、Θを３０
（度）で除する。ただし、ｎは整数である。除する数値
３０（度）は、補正係数を分割保持する領域の数により
決定されるものである。本実施例においては、補正係数
を円板磁石２一周に対して１２の領域に分けていること
から、３６０（度）を１２で除した数値となっている。
【００２０】次に、磁界検出素子１ａ、１ｂから得られ
る各々の磁界検出信号Ａ、ＢをＡＤ変換回路５から取り
込み、先に得られたｎ値に相当する各補正係数、Ｘｎ、
Ｙｎ、αｎ、βｎとともに、Ａ値、Ｂ値を以下の式より
補正する。
る各々の磁界検出信号Ａ、ＢをＡＤ変換回路５から取り
込み、先に得られたｎ値に相当する各補正係数、Ｘｎ、
Ｙｎ、αｎ、βｎとともに、Ａ値、Ｂ値を以下の式より
補正する。
【００２１】 Ａ＝Ｘｎ・Ａ＋αｎ （１） Ｂ＝Ｙｎ・Ｂ＋βｎ （２） その後、Ａ、Ｂの両値を、以下の式で表される逆正接関
数を用いてθを導出する。
数を用いてθを導出する。
【００２２】 θ＝ｔａｎ−１（Ａ／Ｂ） （３） さらに、θを円板磁石２の位置Θに変換するため、以下
の式を用いる。
の式を用いる。
【００２３】 Θ＝θ／ｍ＋Ｎ×１２０ （４） 但し、Ｎは、ｎを信号１周期の補正係数の領域数で除し
た整数である。本実施例においては，ｎを除する数は４
である。θを除する値ｍは、円板磁石２の１周の信号の
波数であり、本実施例においては、波数が３であるので
ｍ＝３としている。
た整数である。本実施例においては，ｎを除する数は４
である。θを除する値ｍは、円板磁石２の１周の信号の
波数であり、本実施例においては、波数が３であるので
ｍ＝３としている。
【００２４】得られた位置信号Θは、高速運用時には、
演算装置付帯の高速な記憶領域に常に記憶し、次の位置
信号の補正に用いる。次の位置信号の補正の際には、例
えば、正弦波のはじめの最大値、すなわち円板磁石２が
１／１２周を超えた場合には、正弦波の補正係数をＸ
ｎ＋１、αｎ＋１として正弦波信号の補正を行う。
演算装置付帯の高速な記憶領域に常に記憶し、次の位置
信号の補正に用いる。次の位置信号の補正の際には、例
えば、正弦波のはじめの最大値、すなわち円板磁石２が
１／１２周を超えた場合には、正弦波の補正係数をＸ
ｎ＋１、αｎ＋１として正弦波信号の補正を行う。
【００２５】さらに、余弦波の最小値すなわち、円板磁
石２が２／１２周を超えた場合には、余弦波の補正係数
をＹｎ＋１、βｎ＋１として同様に補正を行う。
石２が２／１２周を超えた場合には、余弦波の補正係数
をＹｎ＋１、βｎ＋１として同様に補正を行う。
【００２６】以上の補正の結果、精度が補正後は補正前
に比して２ｂｉｔ相当向上することがわかった。また、
本実施例で用いた記憶領域は４８バイトであり、１２ｂ
ｉｔ相当のデータを有する場合に必要な記憶領域２４Ｋ
バイトに比して格段に小さいことがわかる。
に比して２ｂｉｔ相当向上することがわかった。また、
本実施例で用いた記憶領域は４８バイトであり、１２ｂ
ｉｔ相当のデータを有する場合に必要な記憶領域２４Ｋ
バイトに比して格段に小さいことがわかる。
【００２７】また、本実施例の信号処理に使用されるア
ナログ回路素子においては、差動アンプ４ａ、４ｂの２
つであり、きわめて簡便な回路で信号処理を行えること
がわかる。なお、本実施例においては、電源を遮断する
際には、位置情報をフラッシュＲＯＭに記憶しておき、
次回電源起動時に用いる。この際、バッテリ等、電源供
給が維持された記憶領域を付帯していれば、同領域に記
憶させても同様の効果が得られることは自明である。
ナログ回路素子においては、差動アンプ４ａ、４ｂの２
つであり、きわめて簡便な回路で信号処理を行えること
がわかる。なお、本実施例においては、電源を遮断する
際には、位置情報をフラッシュＲＯＭに記憶しておき、
次回電源起動時に用いる。この際、バッテリ等、電源供
給が維持された記憶領域を付帯していれば、同領域に記
憶させても同様の効果が得られることは自明である。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の位置検出装
置においては、一定位置毎に補正を加えるので、きわめ
て軽微なアナログ回路素子と記憶領域を設けるだけで、
位置検出装置を構成することができるので、位置検出装
置の適用範囲を拡大することができる。
置においては、一定位置毎に補正を加えるので、きわめ
て軽微なアナログ回路素子と記憶領域を設けるだけで、
位置検出装置を構成することができるので、位置検出装
置の適用範囲を拡大することができる。
【００２９】また、本発明の位置検出装置においては、
補正係数を信号の最大値又は最小値から、１／２波長相
当位置毎に有していることから、簡便な補正式で補正を
行うことができるので、演算装置に負担を加えることな
く位置検出を行うことができるようになり、位置検出装
置の適用範囲を拡大することができる。
補正係数を信号の最大値又は最小値から、１／２波長相
当位置毎に有していることから、簡便な補正式で補正を
行うことができるので、演算装置に負担を加えることな
く位置検出を行うことができるようになり、位置検出装
置の適用範囲を拡大することができる。
【００３０】さらに、本発明の位置検出装置において
は、位置の領域がｎの場合、前記補正係数が第１の信号
及び第２の信号の振幅を補正する係数、第１の信号及び
第２の信号のオフセット値の補正係数から、補正を行う
ことができるため、きわめて簡単な式で補正を行うこと
ができ、演算装置に負担を加えることなく位置検出が行
うことができるようになり、位置検出装置の適用範囲を
拡大することができる。
は、位置の領域がｎの場合、前記補正係数が第１の信号
及び第２の信号の振幅を補正する係数、第１の信号及び
第２の信号のオフセット値の補正係数から、補正を行う
ことができるため、きわめて簡単な式で補正を行うこと
ができ、演算装置に負担を加えることなく位置検出が行
うことができるようになり、位置検出装置の適用範囲を
拡大することができる。
【図１】本発明の位置検出装置の一実施例の補正方法を
示すフローチャートを示したものである。
示すフローチャートを示したものである。
【図２】本発明の位置検出装置の一実施例の信号検出部
を示した斜視図である。
を示した斜視図である。
【図３】本発明の位置検出装置の一実施例の信号処理回
路ブロック図を示したものである。
路ブロック図を示したものである。
【図４】本発明の位置検出装置の一実施例の補正係数の
割り当て状態を示した説明概念図である。
割り当て状態を示した説明概念図である。
１ａ、１ｂ：磁界検出素子 ２：円板磁石 ３：回転軸 ４ａ、４ｂ：差動アンプ ５、５ａ、５ｂ：ＡＤ変換回路 ６：演算処理回路
Claims (3)
- 【請求項１】 位置の移動に応じて発生する２相の信号
をディジタル信号に変換するとともに、前記ディジタル
信号を用いて、演算処理を行うことにより位置検出を行
う位置検出装置において、前記演算処理内において、位
置に応じて前記２相の信号の補正係数を変更することに
より、前記２相の信号の補正を行うとともに、前記補正
した２相の信号から位置検出を行うことを特徴とする位
置検出装置。 - 【請求項２】 前記２相の信号の補正係数を前記各２相
の信号において最大値又は最小値から１／２波長相当位
置毎に各々有していることを特徴とする請求項１記載の
位置検出装置。 - 【請求項３】 前記補正は、位置の領域がｎの場合、前
記補正係数が第１の信号Ａ及び第２の信号Ｂの振幅を補
正する係数がそれぞれＸｎ、Ｙｎであり、第１の信号Ａ
及び第２の信号Ｂのオフセット値の補正係数がそれぞれ
αｎ、βｎであるとき、 Ａ＝Ｘｎ・Ａ＋αｎ、Ｂ＝Ｙｎ・Ｂ＋βｎ なる式で行われることを特徴とする請求項１又は２に記
載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062582A JP4798473B2 (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062582A JP4798473B2 (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257590A true JP2002257590A (ja) | 2002-09-11 |
| JP4798473B2 JP4798473B2 (ja) | 2011-10-19 |
Family
ID=18921699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001062582A Expired - Fee Related JP4798473B2 (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4798473B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008096164A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Nippon Yusoki Co Ltd | 回転角度検出装置 |
| WO2008062778A1 (fr) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Dispositif de détection d'angle de rotation, dispositif de rotation et procédé de détection d'angle de rotation |
| JP2012127910A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Jtekt Corp | 回転角検出装置 |
| WO2019058561A1 (ja) * | 2017-09-25 | 2019-03-28 | 株式会社Ｆｕｊｉ | テープフィーダ |
Citations (3)
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| JPH03170011A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-23 | Okuma Mach Works Ltd | 位置検出装置における誤差検出方法及び自動誤差補正機能付き位置検出装置 |
| JPH08334526A (ja) * | 1995-06-09 | 1996-12-17 | Shimpo Ind Co Ltd | 速度検出装置 |
| JP2002168654A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置決め制御機構 |
-
2001
- 2001-03-06 JP JP2001062582A patent/JP4798473B2/ja not_active Expired - Fee Related
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