JP2003042806A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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- JP2003042806A JP2003042806A JP2001230333A JP2001230333A JP2003042806A JP 2003042806 A JP2003042806 A JP 2003042806A JP 2001230333 A JP2001230333 A JP 2001230333A JP 2001230333 A JP2001230333 A JP 2001230333A JP 2003042806 A JP2003042806 A JP 2003042806A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原信号の振幅異常の検出は勿論、オフセット
異常も検出でき、しかも、移動物体の停止の際の誤検出
を防止できる変位測定装置を提供する。 【解決手段】 移動物体に設けられたスケールの変位を
エンコーダヘッド1により読取りA、B相の原信号を出
力するとともに、これらA、B相の原信号の異常判定を
可能にした変位測定装置であって、エンコーダヘッド1
から出力される原信号より90度位相が異なる正弦波信
号と余弦波信号をプリアンプ2より出力するとともに、
これら正弦波信号および余弦波信号の間の波動部分を波
動部分抽出手段4aにより抽出し、この抽出された波動
部分に基づいて平滑増幅手段4cにより直流信号を生成
し、この直流信号と予め設定された範囲値とを比較表示
手段4dで比較し、この比較結果を表示する。
異常も検出でき、しかも、移動物体の停止の際の誤検出
を防止できる変位測定装置を提供する。 【解決手段】 移動物体に設けられたスケールの変位を
エンコーダヘッド1により読取りA、B相の原信号を出
力するとともに、これらA、B相の原信号の異常判定を
可能にした変位測定装置であって、エンコーダヘッド1
から出力される原信号より90度位相が異なる正弦波信
号と余弦波信号をプリアンプ2より出力するとともに、
これら正弦波信号および余弦波信号の間の波動部分を波
動部分抽出手段4aにより抽出し、この抽出された波動
部分に基づいて平滑増幅手段4cにより直流信号を生成
し、この直流信号と予め設定された範囲値とを比較表示
手段4dで比較し、この比較結果を表示する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異常判別手段を有
するエンコーダなどの変位測定装置に関するものであ
る。
するエンコーダなどの変位測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】変位測定装置であるエンコーダは、エン
コーダヘッドの受光手段より得られる90°位相差をも
つ2つの正弦波信号を用いて移動物体の移動量や移動方
向などを検出可能にしているが、さらに、エンコーダの
検出分解能を高めるために、2つの正弦波信号の電気信
号に対して信号内挿回路により内挿処理を行うことによ
り、より高分解能の矩形波出力を得られるようにもして
いる。
コーダヘッドの受光手段より得られる90°位相差をも
つ2つの正弦波信号を用いて移動物体の移動量や移動方
向などを検出可能にしているが、さらに、エンコーダの
検出分解能を高めるために、2つの正弦波信号の電気信
号に対して信号内挿回路により内挿処理を行うことによ
り、より高分解能の矩形波出力を得られるようにもして
いる。
【0003】ところで、このようなエンコーダでは、移
動物体側に設けられたスケールを読取るエンコーダヘッ
ドを設置する場合に、スケールとエンコーダヘッドとの
間のギャップが正しく設定されていることが重要で、仮
に、これらの設定不良によりスケールと該スケールを読
取るヘッドとの相対的移動の際に、スケールを読取る手
段からの原信号に異常が生じると、信号内挿回路におい
て正しく内挿処理を行うことができないという問題を生
じる。
動物体側に設けられたスケールを読取るエンコーダヘッ
ドを設置する場合に、スケールとエンコーダヘッドとの
間のギャップが正しく設定されていることが重要で、仮
に、これらの設定不良によりスケールと該スケールを読
取るヘッドとの相対的移動の際に、スケールを読取る手
段からの原信号に異常が生じると、信号内挿回路におい
て正しく内挿処理を行うことができないという問題を生
じる。
【0004】このような問題を解決する方法として、例
えば、特開平8-219809号公報には、エンコーダ
のスケール読み取り手段からの正弦波信号と余弦波信号
の2乗和信号の変化を検知し、この信号に基づいて異常
を検出すると警告信号を出力する異常検出手段を設ける
ようにしたものが提案されている。
えば、特開平8-219809号公報には、エンコーダ
のスケール読み取り手段からの正弦波信号と余弦波信号
の2乗和信号の変化を検知し、この信号に基づいて異常
を検出すると警告信号を出力する異常検出手段を設ける
ようにしたものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに正弦波信号と余弦波信号の2乗和信号の変化から異
常検出を行うものは、スケールを読取る読取手段からの
正弦波信号および余弦波信号の原信号の振幅の異常検出
はできるが、例えば、原信号の一方のオフセットに異常
が生じたような場合も、2乗和の信号VMが予め設定さ
れた正常時の最大値VMAXと最小値VMINとの領域にあれ
ば、正常と判断してしまい、このような場合のオフセッ
トの異常検出ができない。また、逆に、移動物体が停止
して、原信号の振幅が零になったような場合は、2乗和
の信号VMが最大値VMAXと最小値VMINの領域から外れ
て、ヘッド側に何らかの異常があったとみなされ、間違
って異常信号SAを出力してしまうことがあった。
うに正弦波信号と余弦波信号の2乗和信号の変化から異
常検出を行うものは、スケールを読取る読取手段からの
正弦波信号および余弦波信号の原信号の振幅の異常検出
はできるが、例えば、原信号の一方のオフセットに異常
が生じたような場合も、2乗和の信号VMが予め設定さ
れた正常時の最大値VMAXと最小値VMINとの領域にあれ
ば、正常と判断してしまい、このような場合のオフセッ
トの異常検出ができない。また、逆に、移動物体が停止
して、原信号の振幅が零になったような場合は、2乗和
の信号VMが最大値VMAXと最小値VMINの領域から外れ
て、ヘッド側に何らかの異常があったとみなされ、間違
って異常信号SAを出力してしまうことがあった。
【0006】さらに、上述した引例のものは、2乗和の
信号VMを得るのに乗算器を使うため、固有な集積回路
(application specifice in
tegrated circuit;ASIC)として
集積した形で作成する場合、製造しずらいばかりか、コ
スト的にも不利になるという問題がある。
信号VMを得るのに乗算器を使うため、固有な集積回路
(application specifice in
tegrated circuit;ASIC)として
集積した形で作成する場合、製造しずらいばかりか、コ
スト的にも不利になるという問題がある。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、原信号の振幅異常の検出は勿論、オフセット異常も
検出でき、しかも、移動物体の停止の際の誤検出を防止
できる変位測定装置を提供することを目的としている。
で、原信号の振幅異常の検出は勿論、オフセット異常も
検出でき、しかも、移動物体の停止の際の誤検出を防止
できる変位測定装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
移動物体に設けられたスケールの変位を読取り少なくと
も2つの原信号を出力するスケール読取り手段を有し、
前記スケール読取り手段から出力される原信号の異常判
定を可能にした変位測定装置において、前記スケール読
取り手段から出力される原信号より90度位相が異なる
正弦波信号と余弦波信号を出力する信号整形手段と、前
記信号整形手段より出力される正弦波信号および余弦波
信号の間の波動部分を抽出する波動部分抽出手段と、前
記波動部分抽出手段により抽出された波動部分に基づい
て直流信号を生成する直流信号生成手段と、前記直流信
号生成手段により生成された直流信号と予め設定された
範囲値とを比較するとともに、この比較結果を表示する
比較表示手段とを具備したことを特徴としている。
移動物体に設けられたスケールの変位を読取り少なくと
も2つの原信号を出力するスケール読取り手段を有し、
前記スケール読取り手段から出力される原信号の異常判
定を可能にした変位測定装置において、前記スケール読
取り手段から出力される原信号より90度位相が異なる
正弦波信号と余弦波信号を出力する信号整形手段と、前
記信号整形手段より出力される正弦波信号および余弦波
信号の間の波動部分を抽出する波動部分抽出手段と、前
記波動部分抽出手段により抽出された波動部分に基づい
て直流信号を生成する直流信号生成手段と、前記直流信
号生成手段により生成された直流信号と予め設定された
範囲値とを比較するとともに、この比較結果を表示する
比較表示手段とを具備したことを特徴としている。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記波動部分抽出手段により抽出された波
動部分に所定レベルの調整用信号を加算するレベル調整
手段をさらに有し、前記直流信号生成手段は、レベル調
整手段により所定レベルの調整用信号が加算された信号
に基づいて直流信号を生成することを特徴としている。
明において、前記波動部分抽出手段により抽出された波
動部分に所定レベルの調整用信号を加算するレベル調整
手段をさらに有し、前記直流信号生成手段は、レベル調
整手段により所定レベルの調整用信号が加算された信号
に基づいて直流信号を生成することを特徴としている。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記比較表示手段は、予め設定さ
れた範囲値として最小値と最大値を有し、これら最小値
および最大値と前記直流信号生成手段により生成された
直流信号との比較結果からアンダー異常表示、正常表
示、オーバー異常表示のいずれかを行うことを特徴とし
ている。
記載の発明において、前記比較表示手段は、予め設定さ
れた範囲値として最小値と最大値を有し、これら最小値
および最大値と前記直流信号生成手段により生成された
直流信号との比較結果からアンダー異常表示、正常表
示、オーバー異常表示のいずれかを行うことを特徴とし
ている。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記信号整形手段は、前記スケール読取り
手段から出力される原信号より差動式の正弦波信号およ
び余弦波信号を出力することを特徴としている。
明において、前記信号整形手段は、前記スケール読取り
手段から出力される原信号より差動式の正弦波信号およ
び余弦波信号を出力することを特徴としている。
【0012】この結果、本発明によれば、スケール読取
り手段より得られる原信号の振幅の異常を始めとして、
オフセットの異常を検出できる。
り手段より得られる原信号の振幅の異常を始めとして、
オフセットの異常を検出できる。
【0013】また、本発明によれば、移動物体側が停止
した際に、誤って異常の検出をしてしまうのを防止する
ことができる。
した際に、誤って異常の検出をしてしまうのを防止する
ことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。
に従い説明する。
【0015】(第1の実施の形態)図1は、本発明が適用
される変位測定装置としてのエンコーダの概略構成を示
している。
される変位測定装置としてのエンコーダの概略構成を示
している。
【0016】図において、1はスケール読取り手段とし
てのエンコーダヘッドで、このエンコーダヘッド1は、
移動物体側に設けられたスケール(不図示)の変位を読み
取って、A相、B相の2つの原信号を出力するものであ
る。
てのエンコーダヘッドで、このエンコーダヘッド1は、
移動物体側に設けられたスケール(不図示)の変位を読み
取って、A相、B相の2つの原信号を出力するものであ
る。
【0017】エンコーダヘッド1には、信号整形手段と
してプリアンプ2が接続されている。このプリアンプ2
は、エンコーダヘッド1からのA相、B相の原信号を増
幅整形し、図2(a)に示すような近似正弦波信号Va
=Asin(x)と、それより90度位相が異なる近似
余弦波信号Vb=Bcos(x)を出力するようにして
いる。
してプリアンプ2が接続されている。このプリアンプ2
は、エンコーダヘッド1からのA相、B相の原信号を増
幅整形し、図2(a)に示すような近似正弦波信号Va
=Asin(x)と、それより90度位相が異なる近似
余弦波信号Vb=Bcos(x)を出力するようにして
いる。
【0018】プリアンプ2には、内挿手段3と異常判別
手段4が接続されている。内挿手段3は、プリアンプ2
からの2つの信号Va、Vbより公知の方法によりパル
スを内挿して、2相の矩形波またはアップダウンパルス
を出力するようにしている。この場合、内挿手段3の信
号内挿方式は、例えば、抵抗分割方式が適用され、正弦
波信号と余弦波信号を複数の組抵抗を利用して分割し
て、それぞれの分割値のゼロクロスをコンパレータによ
り求める位相ディジタイザ等が用いられる。
手段4が接続されている。内挿手段3は、プリアンプ2
からの2つの信号Va、Vbより公知の方法によりパル
スを内挿して、2相の矩形波またはアップダウンパルス
を出力するようにしている。この場合、内挿手段3の信
号内挿方式は、例えば、抵抗分割方式が適用され、正弦
波信号と余弦波信号を複数の組抵抗を利用して分割し
て、それぞれの分割値のゼロクロスをコンパレータによ
り求める位相ディジタイザ等が用いられる。
【0019】そして、このような内挿手段3からのアッ
プダウンパルスは、パルス出力手段5に送られ、このパ
ルス出力手段5において、アップダウンパルス数を数え
ることにより、移動物体の移動速度(回転速度)や移動方
向(回転方向)等の変位情報を検出するようになってい
る。
プダウンパルスは、パルス出力手段5に送られ、このパ
ルス出力手段5において、アップダウンパルス数を数え
ることにより、移動物体の移動速度(回転速度)や移動方
向(回転方向)等の変位情報を検出するようになってい
る。
【0020】一方、異常判別手段4は、波動部分抽出手
段4a、レベル調整手段としての停止時誤動作防止手段
4b、直流信号生成手段としての平滑増幅手段4cおよ
び比較表示手段4dを有している。
段4a、レベル調整手段としての停止時誤動作防止手段
4b、直流信号生成手段としての平滑増幅手段4cおよ
び比較表示手段4dを有している。
【0021】ここで、波動部分抽出手段4aは、図2
(a)に示すプリアンプ2から入力される正弦波信号V
aと余弦波信号Vbより、同図(b)に示すような、正弦
波信号Vaと余弦波信号Vbの間の波動部分Vabを抽
出するものである。この場合、波動部分Vabは、 Vab=0.6×(|Va|+|Vb|) から求められる。
(a)に示すプリアンプ2から入力される正弦波信号V
aと余弦波信号Vbより、同図(b)に示すような、正弦
波信号Vaと余弦波信号Vbの間の波動部分Vabを抽
出するものである。この場合、波動部分Vabは、 Vab=0.6×(|Va|+|Vb|) から求められる。
【0022】停止時誤動作防止手段4bは、波動部分抽
出手段4aで抽出された波動部分Vabに対して所定レ
ベルのレベル調整用信号Voftを加算してレベル変換
を行い、このレベル変換した結果を絶対値に変換し、図
2(c)に示すような信号Vsを出力するものである。こ
こで、レベル調整用信号Voftは、移動物体の移動停
止によりプリアンプ2からの2つの信号Va、Vbが零
になったときも、所定レベルの信号Vsを出力して、こ
の時の誤検出を防止するためのものである。
出手段4aで抽出された波動部分Vabに対して所定レ
ベルのレベル調整用信号Voftを加算してレベル変換
を行い、このレベル変換した結果を絶対値に変換し、図
2(c)に示すような信号Vsを出力するものである。こ
こで、レベル調整用信号Voftは、移動物体の移動停
止によりプリアンプ2からの2つの信号Va、Vbが零
になったときも、所定レベルの信号Vsを出力して、こ
の時の誤検出を防止するためのものである。
【0023】この場合、信号Vsは、Voft=0.2
Vとすると、 Vs=|0.6(|Va|+|Vb|)−0.2| …(1) より求められる。
Vとすると、 Vs=|0.6(|Va|+|Vb|)−0.2| …(1) より求められる。
【0024】平滑増幅手段4cは、停止時誤動作防止手
段4bから入力されたリップルを含む信号Vsをローパ
スフィルタを通した後、平滑および増幅を行い、図2
(d)に示すような直流信号Vdcに変換するものであ
る。この場合、直流信号Vdcは、 Vdc=9×(Vsが平滑フィルタを通った値) …(2) より求められる。
段4bから入力されたリップルを含む信号Vsをローパ
スフィルタを通した後、平滑および増幅を行い、図2
(d)に示すような直流信号Vdcに変換するものであ
る。この場合、直流信号Vdcは、 Vdc=9×(Vsが平滑フィルタを通った値) …(2) より求められる。
【0025】比較表示手段4dは、平滑増幅手段4cか
ら出力される直流信号Vdcが、図2(d)に示すような
予め設定した範囲値、つまり、最小値Vlと最大値Vh
の範囲にあるか否かを比較し、Vdcが、Vdc≦Vl
であれば、アンダー異常表示を行い、Vl<Vdc<V
hであれば、正常表示を行い、Vdc≧Vhであれば、
オーバー異常表示を行うようになっている。ここで、最
小値Vlと最大値Vhは、装置に要求される精度やこれ
までの経験などによって決定する。
ら出力される直流信号Vdcが、図2(d)に示すような
予め設定した範囲値、つまり、最小値Vlと最大値Vh
の範囲にあるか否かを比較し、Vdcが、Vdc≦Vl
であれば、アンダー異常表示を行い、Vl<Vdc<V
hであれば、正常表示を行い、Vdc≧Vhであれば、
オーバー異常表示を行うようになっている。ここで、最
小値Vlと最大値Vhは、装置に要求される精度やこれ
までの経験などによって決定する。
【0026】次に、このように構成された実施の形態の
動作を説明する。
動作を説明する。
【0027】いま、エンコーダヘッド1が、移動物体側
に設けられたスケール(不図示)の変位を読み取ってA
相、B相の原信号を出力すると、プリアンプ2は、エン
コーダヘッド1からのA相、B相の原信号を増幅整形
し、図2(a)に示す、例えば100KHzの近似正弦
波信号Va=Asin(x)と、それより90度位相が
異なる近似余弦波信号Vb=Bcos(x)の2つの信
号を出力する。
に設けられたスケール(不図示)の変位を読み取ってA
相、B相の原信号を出力すると、プリアンプ2は、エン
コーダヘッド1からのA相、B相の原信号を増幅整形
し、図2(a)に示す、例えば100KHzの近似正弦
波信号Va=Asin(x)と、それより90度位相が
異なる近似余弦波信号Vb=Bcos(x)の2つの信
号を出力する。
【0028】これら2つの信号は、波動部分抽出手段4
aに送られる。波動部分抽出手段4aは、これらの正弦
波信号Vaと余弦波信号Vbより、図2(b)に示す波動
部分Vabを0.6×(|Va|+|Vb|)より抽出
し、停止時誤動作防止手段4bに入力する。停止時誤動
作防止手段4bは、波動部分抽出手段4aで抽出された
波動部分Vabに対しレベル調整用信号Voftを加算
してレベル変換を行い、このレベル変換した結果を絶対
値に変換し、図2(c)に示す信号Vsを出力する。
aに送られる。波動部分抽出手段4aは、これらの正弦
波信号Vaと余弦波信号Vbより、図2(b)に示す波動
部分Vabを0.6×(|Va|+|Vb|)より抽出
し、停止時誤動作防止手段4bに入力する。停止時誤動
作防止手段4bは、波動部分抽出手段4aで抽出された
波動部分Vabに対しレベル調整用信号Voftを加算
してレベル変換を行い、このレベル変換した結果を絶対
値に変換し、図2(c)に示す信号Vsを出力する。
【0029】この信号Vsは、平滑増幅手段4cに入力
される。平滑増幅手段4cでは、停止時誤動作防止手段
4bから入力されたリップルを含む信号Vsを平滑増幅
して図2(d)に示す直流信号Vdcに変換する。
される。平滑増幅手段4cでは、停止時誤動作防止手段
4bから入力されたリップルを含む信号Vsを平滑増幅
して図2(d)に示す直流信号Vdcに変換する。
【0030】この直流信号Vdcは、比較表示手段4d
に入力される。比較表示手段4dは、平滑増幅手段4c
から出力される直流信号Vdcと図2(d)に示す予め設
定された正常時の最小値Vl(1.5V)と最大値Vh
(2.0V)の範囲とを比較し、ここでの比較が、Vd
c≦Vlであれば、アンダー異常表示、Vl<Vdc<
Vhであれば、正常表示、Vdc≧Vhであれば、オー
バー異常表示をそれぞれ行うようになる。
に入力される。比較表示手段4dは、平滑増幅手段4c
から出力される直流信号Vdcと図2(d)に示す予め設
定された正常時の最小値Vl(1.5V)と最大値Vh
(2.0V)の範囲とを比較し、ここでの比較が、Vd
c≦Vlであれば、アンダー異常表示、Vl<Vdc<
Vhであれば、正常表示、Vdc≧Vhであれば、オー
バー異常表示をそれぞれ行うようになる。
【0031】図2は、エンコーダヘッド1のAB相の原
信号から得られる正弦波信号Vaと余弦波信号Vbが正
常なケースを示している。この場合、プリアンプ2から
出力される正弦波信号Vaと余弦波信号Vbは、図2
(a)に示すように、ともに100KHzで、振幅が0.
5Vとなっている。また、これら正弦波信号Vaと余弦
波信号Vbから波動部分抽出手段4aより抽出される波
動部分Vabは、同図(b)となり、この波動部分Va
bにレベル調整用信号Voftを加算した停止時誤動作
防止手段4bからの出力信号Vsは、上述した(1)式か
ら同図(c)、さらに、出力信号Vsを平滑増幅した平
滑増幅手段4cからの直流信号Vdcは、上述した(2)
式から同図(d)となる。そして、この直流信号Vdc
は、比較表示手段4dで最小値Vlと最大値Vhの範囲
と比較されるが、ここでは、Vl<Vdc<Vhとな
り、この結果から、正常表示が行われる。
信号から得られる正弦波信号Vaと余弦波信号Vbが正
常なケースを示している。この場合、プリアンプ2から
出力される正弦波信号Vaと余弦波信号Vbは、図2
(a)に示すように、ともに100KHzで、振幅が0.
5Vとなっている。また、これら正弦波信号Vaと余弦
波信号Vbから波動部分抽出手段4aより抽出される波
動部分Vabは、同図(b)となり、この波動部分Va
bにレベル調整用信号Voftを加算した停止時誤動作
防止手段4bからの出力信号Vsは、上述した(1)式か
ら同図(c)、さらに、出力信号Vsを平滑増幅した平
滑増幅手段4cからの直流信号Vdcは、上述した(2)
式から同図(d)となる。そして、この直流信号Vdc
は、比較表示手段4dで最小値Vlと最大値Vhの範囲
と比較されるが、ここでは、Vl<Vdc<Vhとな
り、この結果から、正常表示が行われる。
【0032】次に、図3および図4は、エンコーダヘッ
ド1のAB相の原信号から得られる正弦波信号Vaと余
弦波信号Vbの振幅が変化したケースを示している。
ド1のAB相の原信号から得られる正弦波信号Vaと余
弦波信号Vbの振幅が変化したケースを示している。
【0033】図3(a)では、余弦波信号Vbの振幅
が、正弦波信号Vaの振幅(0.5V)に対して0.1
V低下し、0.4Vになっている。この場合、これら正
弦波信号Vaと余弦波信号Vbから波動部分抽出手段4
aより抽出される波動部分Vabは、同図(b)とな
り、この波動部分Vabにレベル調整用信号Voftを
加算した停止時誤動作防止手段4bからの出力信号Vs
は、上述した(1)式から同図(c)で、さらに、出力信
号Vsを平滑増幅した平滑増幅手段4cからの直流信号
Vdcは、上述した(2)式から同図(d)となる。そし
て、この直流信号Vdcは、比較表示手段4dで最小値
Vlと最大値Vhの範囲と比較されるが、ここでは、V
dc≦Vlとなり、この結果からアンダー異常表示が行
われる。
が、正弦波信号Vaの振幅(0.5V)に対して0.1
V低下し、0.4Vになっている。この場合、これら正
弦波信号Vaと余弦波信号Vbから波動部分抽出手段4
aより抽出される波動部分Vabは、同図(b)とな
り、この波動部分Vabにレベル調整用信号Voftを
加算した停止時誤動作防止手段4bからの出力信号Vs
は、上述した(1)式から同図(c)で、さらに、出力信
号Vsを平滑増幅した平滑増幅手段4cからの直流信号
Vdcは、上述した(2)式から同図(d)となる。そし
て、この直流信号Vdcは、比較表示手段4dで最小値
Vlと最大値Vhの範囲と比較されるが、ここでは、V
dc≦Vlとなり、この結果からアンダー異常表示が行
われる。
【0034】また、図4(a)では、余弦波信号Vbの
振幅が、正弦波信号Vaの振幅(0.5V)に対して
0.15V大きく、0.65Vになっている。この場
合、これら正弦波信号Vaと余弦波信号Vbから波動部
分抽出手段4aより抽出される波動部分Vabは、同図
(b)となり、この波動部分Vabにレベル調整用信号
Voftを加算した停止時誤動作防止手段4bからの出
力信号Vsは、上述した(1)式から同図(c)、さら
に、出力信号Vsを平滑増幅した平滑増幅手段4cから
の直流信号Vdcは、上述した(2)式から同図(d)とな
る。そして、この直流信号Vdcは、比較表示手段4d
で最小値Vlと最大値Vhの範囲と比較されるが、ここ
ではVdc≧Vhとなり、この結果からオーバー異常表
示が行われる。
振幅が、正弦波信号Vaの振幅(0.5V)に対して
0.15V大きく、0.65Vになっている。この場
合、これら正弦波信号Vaと余弦波信号Vbから波動部
分抽出手段4aより抽出される波動部分Vabは、同図
(b)となり、この波動部分Vabにレベル調整用信号
Voftを加算した停止時誤動作防止手段4bからの出
力信号Vsは、上述した(1)式から同図(c)、さら
に、出力信号Vsを平滑増幅した平滑増幅手段4cから
の直流信号Vdcは、上述した(2)式から同図(d)とな
る。そして、この直流信号Vdcは、比較表示手段4d
で最小値Vlと最大値Vhの範囲と比較されるが、ここ
ではVdc≧Vhとなり、この結果からオーバー異常表
示が行われる。
【0035】次に、図5は、エンコーダヘッド1からの
AB相の原信号のうち、B相信号断線により出力が停止
したケースを示している。この場合、図5(a)に示すよ
うに、プリアンプ2では、正弦波信号Vaの振幅(0.
5V)に対して、余弦波信号Vbの振幅は、零になって
いる。これにより、波動部分抽出手段4aより抽出され
る波動部分Vabは、同図(b)となり、この波動部分
Vabにレベル調整用信号Voftを加算した停止時誤
動作防止手段4bからの出力信号Vsは、上述した(1)
式から同図(c)、さらに、出力信号Vsを平滑増幅し
た平滑増幅手段4cからの直流信号Vdcは、上述した
(2)式から同図(d)となる。そして、この直流信号Vd
cは、比較表示手段4dで最小値Vlと最大値Vhの範
囲と比較されるが、ここではVdc≦Vlとなり、この
結果からアンダー異常表示が行われる。
AB相の原信号のうち、B相信号断線により出力が停止
したケースを示している。この場合、図5(a)に示すよ
うに、プリアンプ2では、正弦波信号Vaの振幅(0.
5V)に対して、余弦波信号Vbの振幅は、零になって
いる。これにより、波動部分抽出手段4aより抽出され
る波動部分Vabは、同図(b)となり、この波動部分
Vabにレベル調整用信号Voftを加算した停止時誤
動作防止手段4bからの出力信号Vsは、上述した(1)
式から同図(c)、さらに、出力信号Vsを平滑増幅し
た平滑増幅手段4cからの直流信号Vdcは、上述した
(2)式から同図(d)となる。そして、この直流信号Vd
cは、比較表示手段4dで最小値Vlと最大値Vhの範
囲と比較されるが、ここではVdc≦Vlとなり、この
結果からアンダー異常表示が行われる。
【0036】次に、図6は、移動物体側が停止してエン
コーダヘッド1からAB相の原信号のいずれにも出力が
なケースを示している。この場合、図6(a)に示すよう
に、正弦波信号Vaおよび余弦波信号Vbともに振幅が
零になっている。これにより、波動部分抽出手段4aよ
り抽出される波動部分Vabは、同図(b)に示すよう
に零となり、停止時誤動作防止手段4bからの出力信号
Vsは、上述した(1)式から同図(c)に示すように
0.2Vで、さらに、出力信号Vsを平滑増幅した平滑
増幅手段4cからの直流信号Vdcは、上述した(2)式
から同図(d)に示すように1.8Vとなる。そして、こ
の直流信号Vdcは、比較表示手段4dで最小値Vl
(1.5V)と最大値Vh(2V)の範囲と比較される
が、ここでは、Vl<Vdc<Vhとなるので、異常表
示が誤ってされることがない。
コーダヘッド1からAB相の原信号のいずれにも出力が
なケースを示している。この場合、図6(a)に示すよう
に、正弦波信号Vaおよび余弦波信号Vbともに振幅が
零になっている。これにより、波動部分抽出手段4aよ
り抽出される波動部分Vabは、同図(b)に示すよう
に零となり、停止時誤動作防止手段4bからの出力信号
Vsは、上述した(1)式から同図(c)に示すように
0.2Vで、さらに、出力信号Vsを平滑増幅した平滑
増幅手段4cからの直流信号Vdcは、上述した(2)式
から同図(d)に示すように1.8Vとなる。そして、こ
の直流信号Vdcは、比較表示手段4dで最小値Vl
(1.5V)と最大値Vh(2V)の範囲と比較される
が、ここでは、Vl<Vdc<Vhとなるので、異常表
示が誤ってされることがない。
【0037】図7は、エンコーダヘッド1からのAB相
の原信号のうち、B相の原信号のオフセットがシフトし
ているケースを示している。この場合、図7(a)に示
すように、プリアンプ2では、正弦波信号Vaに対し
て、余弦波信号Vbのオフセットが零から+0.35V
シフトしている。これにより、波動部分抽出手段4aよ
り抽出される波動部分Vabは、同図(b)となり、こ
の波動部分Vabにレベル調整用信号Voftを加算し
た停止時誤動作防止手段4bからの出力信号Vsは、上
述した(1)式から同図(c)、さらに、出力信号Vsを
平滑増幅した平滑増幅手段4cからの直流信号Vdc
は、上述した(2)式から同図(d)となる。そして、この
直流信号Vdcは、比較表示手段4dで最小値Vlと最
大値Vhの範囲と比較されるが、ここではVdc≦Vl
となり、この結果からアンダー異常表示が行われる。
の原信号のうち、B相の原信号のオフセットがシフトし
ているケースを示している。この場合、図7(a)に示
すように、プリアンプ2では、正弦波信号Vaに対し
て、余弦波信号Vbのオフセットが零から+0.35V
シフトしている。これにより、波動部分抽出手段4aよ
り抽出される波動部分Vabは、同図(b)となり、こ
の波動部分Vabにレベル調整用信号Voftを加算し
た停止時誤動作防止手段4bからの出力信号Vsは、上
述した(1)式から同図(c)、さらに、出力信号Vsを
平滑増幅した平滑増幅手段4cからの直流信号Vdc
は、上述した(2)式から同図(d)となる。そして、この
直流信号Vdcは、比較表示手段4dで最小値Vlと最
大値Vhの範囲と比較されるが、ここではVdc≦Vl
となり、この結果からアンダー異常表示が行われる。
【0038】従って、このようにすれば、エンコーダヘ
ッド1から得られる原信号の振幅の異常は勿論、オフセ
ットの異常を検出でき、さらに移動物体側が停止した際
に、誤って異常の検出をしてしまうのを防止することが
でき、常に安定した動作を期待することができる。ま
た、従来のように乗算器を用いることがないので、固有
な集積回路(ASIC)として集積した形で作製する場合
に有利にできる。
ッド1から得られる原信号の振幅の異常は勿論、オフセ
ットの異常を検出でき、さらに移動物体側が停止した際
に、誤って異常の検出をしてしまうのを防止することが
でき、常に安定した動作を期待することができる。ま
た、従来のように乗算器を用いることがないので、固有
な集積回路(ASIC)として集積した形で作製する場合
に有利にできる。
【0039】なお、上述した平滑増幅手段4cでは、リ
ップルを含む信号Vsを平滑増幅するようにしている
が、これをピーク値検出手段に置き換えて、リップルを
含む信号Vsのピーク値を検出し、これを直流信号Vd
cに変換し比較表示手段4dに出力して異常判別を行う
ようにしてもよい。
ップルを含む信号Vsを平滑増幅するようにしている
が、これをピーク値検出手段に置き換えて、リップルを
含む信号Vsのピーク値を検出し、これを直流信号Vd
cに変換し比較表示手段4dに出力して異常判別を行う
ようにしてもよい。
【0040】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【0041】図8は、本発明の第2の実施の形態の概略
構成を示すもので、図1と同一部分には、同符号を付し
ている。
構成を示すもので、図1と同一部分には、同符号を付し
ている。
【0042】この場合、エンコーダヘッド1からのA
相、B相の信号が入力されるプリアンプ11は、差動式
の正弦波信号±Vaと余弦波信号±Vbを出力するよう
になっている。プリアンプ11からの正弦波信号±Va
および余弦波信号±Vbは、異常判別手段4の波動部分
抽出手段4aに入力される。波動部分抽出手段4aは、
これら正弦波信号±Vaと余弦波信号±Vbから、これ
ら間の波動部分Vabを抽出するようにしている。
相、B相の信号が入力されるプリアンプ11は、差動式
の正弦波信号±Vaと余弦波信号±Vbを出力するよう
になっている。プリアンプ11からの正弦波信号±Va
および余弦波信号±Vbは、異常判別手段4の波動部分
抽出手段4aに入力される。波動部分抽出手段4aは、
これら正弦波信号±Vaと余弦波信号±Vbから、これ
ら間の波動部分Vabを抽出するようにしている。
【0043】その他は、上述したと同様である。
【0044】このようにすると、エンコーダヘッド1か
らのA、B相の信号により、プリアンプ11は、差動式
の正弦波信号±Vaと余弦波信号±Vb、つまり図9に
示すような+sin(x)、−sin(x)と+cos
(x)、−cos(x)の各信号を出力する。次に、こ
れら信号により、波動部分抽出手段4aは、同図上の太
線で示す波動部分Vabを抽出し、停止時誤動作防止手
段4bに入力する。
らのA、B相の信号により、プリアンプ11は、差動式
の正弦波信号±Vaと余弦波信号±Vb、つまり図9に
示すような+sin(x)、−sin(x)と+cos
(x)、−cos(x)の各信号を出力する。次に、こ
れら信号により、波動部分抽出手段4aは、同図上の太
線で示す波動部分Vabを抽出し、停止時誤動作防止手
段4bに入力する。
【0045】そして、これ以降、上述した第1の実施の
形態で述べたと同様な各種の処理が実行される。
形態で述べたと同様な各種の処理が実行される。
【0046】従って、このようにしても、エンコーダヘ
ッド1から得られる原信号の振幅の異常は勿論、オフセ
ットの異常を検出でき、さらに移動物体側が停止した際
に、誤って異常の検出をしてしまうのを防止することが
でき、常に安定した動作を期待することができる。ま
た、従来のように乗算器を用いることがないので、固有
な集積回路(ASIC)として集積した形で作製する場合
に有利にできる。さらに、原信号の位相差に変動時が生
じると、±sin(x)、±cos(x)の間の波動部
分が互いにシフトするようになるため、AB相の原信号
が90°の位相差から外れた場合に、その異常も検出す
ることができる。
ッド1から得られる原信号の振幅の異常は勿論、オフセ
ットの異常を検出でき、さらに移動物体側が停止した際
に、誤って異常の検出をしてしまうのを防止することが
でき、常に安定した動作を期待することができる。ま
た、従来のように乗算器を用いることがないので、固有
な集積回路(ASIC)として集積した形で作製する場合
に有利にできる。さらに、原信号の位相差に変動時が生
じると、±sin(x)、±cos(x)の間の波動部
分が互いにシフトするようになるため、AB相の原信号
が90°の位相差から外れた場合に、その異常も検出す
ることができる。
【0047】なお、この第2の実施の形態についても、
平滑増幅手段4cをピーク値検出手段に置き換えて、リ
ップルを含む信号Vsのピーク値を検出し、これを直流
信号Vdcに変換し比較表示手段4dに出力して異常判
別を行うようことも可能である。
平滑増幅手段4cをピーク値検出手段に置き換えて、リ
ップルを含む信号Vsのピーク値を検出し、これを直流
信号Vdcに変換し比較表示手段4dに出力して異常判
別を行うようことも可能である。
【0048】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、原信
号の振幅異常の検出は勿論、オフセット異常も検出で
き、しかも、移動物体の停止の際の誤検出を防止できる
変位測定装置を提供できる。
号の振幅異常の検出は勿論、オフセット異常も検出で
き、しかも、移動物体の停止の際の誤検出を防止できる
変位測定装置を提供できる。
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す
図。
図。
【図2】第1の実施の形態の動作を説明するための波形
図。
図。
【図3】第1の実施の形態の振幅が変化した場合の動作
を説明するための波形図。
を説明するための波形図。
【図4】第1の実施の形態の振幅が変化した場合の動作
を説明するための波形図。
を説明するための波形図。
【図5】第1の実施の形態の原信号の一方が停止した場
合の動作を説明するための波形図。
合の動作を説明するための波形図。
【図6】第1の実施の形態の原信号のいずれも停止した
場合の動作を説明するための波形図。
場合の動作を説明するための波形図。
【図7】第1の実施の形態の原信号のオフセット異常の
場合の動作を説明するための波形図。
場合の動作を説明するための波形図。
【図8】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す
図。
図。
【図9】第2の実施の形態の動作を説明するための波形
図。
図。
1…エンコーダヘッド
2…プリアンプ
3…内挿手段
4…異常判別手段
4a…波動部分抽出手段
4b…停止時誤動作防止手段
4c…平滑増幅手段
4d…比較表示手段
5…パルス出力手段
11…プリアンプ
Claims (4)
- 【請求項1】 移動物体に設けられたスケールの変位を
読取り少なくとも2つの原信号を出力するスケール読取
り手段を有し、前記スケール読取り手段から出力される
原信号の異常判定を可能にした変位測定装置において、 前記スケール読取り手段から出力される原信号より90
度位相が異なる正弦波信号と余弦波信号を出力する信号
整形手段と、 前記信号整形手段より出力される正弦波信号および余弦
波信号の間の波動部分を抽出する波動部分抽出手段と、 前記波動部分抽出手段により抽出された波動部分に基づ
いて直流信号を生成する直流信号生成手段と、 前記直流信号生成手段により生成された直流信号と予め
設定された範囲値とを比較するとともに、この比較結果
を表示する比較表示手段とを具備したことを特徴とする
変位測定装置。 - 【請求項2】 前記波動部分抽出手段により抽出された
波動部分に所定レベルの調整用信号を加算するレベル調
整手段をさらに有し、 前記直流信号生成手段は、レベル調整手段により所定レ
ベルの調整用信号が加算された信号に基づいて直流信号
を生成することを特徴とする請求項1記載の変位測定装
置。 - 【請求項3】 前記比較表示手段は、予め設定された範
囲値として最小値と最大値を有し、これら最小値および
最大値と前記直流信号生成手段により生成された直流信
号との比較結果からアンダー異常表示、正常表示、オー
バー異常表示のいずれかを行うことを特徴とする請求項
1または2記載の変位測定装置。 - 【請求項4】 前記信号整形手段は、前記スケール読取
り手段から出力される原信号より差動式の正弦波信号お
よび余弦波信号を出力することを特徴とする請求項1記
載の変位測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001230333A JP2003042806A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001230333A JP2003042806A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 変位測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003042806A true JP2003042806A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19062561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001230333A Withdrawn JP2003042806A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003042806A (ja) |
-
2001
- 2001-07-30 JP JP2001230333A patent/JP2003042806A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |