JP2003222534A - Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using it - Google Patents

Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using it

Info

Publication number
JP2003222534A
JP2003222534A JP2002338343A JP2002338343A JP2003222534A JP 2003222534 A JP2003222534 A JP 2003222534A JP 2002338343 A JP2002338343 A JP 2002338343A JP 2002338343 A JP2002338343 A JP 2002338343A JP 2003222534 A JP2003222534 A JP 2003222534A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase difference
axis
difference error
length
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002338343A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4202098B2 (en
Inventor
Tetsuo Kiriyama
哲郎 桐山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP2002338343A priority Critical patent/JP4202098B2/en
Publication of JP2003222534A publication Critical patent/JP2003222534A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4202098B2 publication Critical patent/JP4202098B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase difference error detection device capable of detecting, simply and accurately, a phase difference error of a two-phase sine- wave signal of an encoder. <P>SOLUTION: This phase difference error detection device is equipped with major/minor axis detection means 22, 24 for determining the major axis length a and the minor axis length b of a Lissajous' waveform formed by synthesizing sine waves A<SB>1</SB>, B<SB>1</SB>, when the two-phase sine waves A<SB>1</SB>, B<SB>1</SB>outputted from the encoder include substantially only the phase difference error and can be expressed by formula 19, and with a major/minor axis ratio operation means 58 for determining the ratio k between the major axis a and the minor axis b determined by the major/minor axis detection means 22, 24. The device is characterized by determining the ratio k between the major axis length and the minor axis length of the Lissajous' waveform. [Formula 19] sine wave A<SB>1</SB>=sin(u), sine wave B<SB>1</SB>=cos(u+ε)...(19). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位相差誤差検出装置
及びそれを用いた内挿誤差見積装置、特に本来90度の
位相差を有するエンコーダ信号の位相差誤差の検出機構
の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase difference error detecting device and an interpolation error estimating device using the same, and more particularly to an improvement of a phase difference error detecting mechanism of an encoder signal which originally has a phase difference of 90 degrees.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば位置、角度速度、角速
度等の検出を行うエンコーダの2相正弦波信号をデジタ
ル的に内挿処理して高分解能の位相角データを得るた
め、エンコーダの出力信号処理装置が用いられる。エン
コーダのスケールに形成される格子の間隔には加工限界
があるため、スケール格子より細かい間隔を測定するに
は、エンコーダが出力する正弦波状信号の位相変化の空
間周期を更に細分化して内挿する必要がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to obtain high resolution phase angle data by digitally interpolating a two-phase sine wave signal of an encoder for detecting position, angular velocity, angular velocity, etc., an output signal of the encoder A processor is used. Since there is a processing limit on the spacing of the grating formed on the scale of the encoder, in order to measure a finer spacing than the scale grating, the spatial period of the phase change of the sinusoidal signal output by the encoder is further subdivided and interpolated. There is a need.

【0003】このため、従来より種々の内挿回路が用い
られる。例えばデジタル処理による内挿回路は、本来9
0度の位相差を有してエンコーダより出力される2相正
弦波信号を所定の周波数でサンプリングして得られたデ
ジタルデータに基づいて、各サンプリング点の位相角デ
ータを求め、エンコーダの位置情報を得る。
Therefore, various interpolation circuits have been conventionally used. For example, the interpolation circuit by digital processing is originally 9
The phase angle data at each sampling point is calculated based on the digital data obtained by sampling the two-phase sine wave signal output from the encoder with a phase difference of 0 degree at a predetermined frequency, and the position information of the encoder is obtained. To get

【0004】ところで、2相正弦波信号の内挿は、信号
を誤差を含まない正弦波信号と仮定しているが、実際に
は例えばオフセットや2相間振幅の差、また位相差の誤
差等の誤差があるので、これが内挿誤差の原因となる。
これを回避するため、手動または自動の信号調節を行っ
て内挿誤差を校正していた。
By the way, in the interpolation of the two-phase sine wave signal, it is assumed that the signal is a sine wave signal containing no error. Since there is an error, this causes an interpolation error.
To avoid this, manual or automatic signal adjustment was performed to calibrate the interpolation error.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より、
オフセット、振幅の差を求める技術は存在していたが、
位相差の誤差を自動、且つ自立的に検出することのでき
る適切な技術が存在せず、位相差誤差による内挿誤差を
校正するには、熟練者による調整や別途装置が必要であ
る。このため、ユーザは、位相差誤差による内挿誤差を
簡便に校正するのが困難であり、位相差誤差を簡単に及
び正確に検出することのできる技術の開発が強く望まれ
ていたものの、従来はこれを解決することのできる適切
な技術が存在しなかった。
By the way, from the past,
There was a technique to find the difference in offset and amplitude,
There is no suitable technique that can automatically and autonomously detect the phase difference error, and adjustment by an expert or a separate device is required to calibrate the interpolation error due to the phase difference error. For this reason, it is difficult for the user to easily calibrate the interpolation error due to the phase difference error, and there has been a strong demand for the development of a technique capable of easily and accurately detecting the phase difference error. There was no suitable technology that could solve this.

【0006】本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的はエンコーダの2相正弦波信号
の位相差誤差を簡単に及び正確に検出することのできる
位相差誤差検出装置、及びそれを用いた内挿誤差見積装
置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is a phase difference error detecting device capable of easily and accurately detecting a phase difference error of a two-phase sine wave signal of an encoder, And to provide an interpolation error estimation device using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者が位相差誤差の
検出に関し鋭意検討を重ねた結果、位相差誤差の定式化
に成功した。この位相差誤差の式を用いて位相差誤差を
求めることにより、2相正弦波信号の位相差誤差を簡単
に及び正確に検出することができる。これにより熟練者
による調整や別途装置を用いることなく、位相差誤差に
よる内挿誤差を簡単に及び正確に見積り、校正すること
ができることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of extensive studies made by the present inventor regarding the detection of a phase difference error, the formulation of the phase difference error was successful. By obtaining the phase difference error using this phase difference error formula, the phase difference error of the two-phase sine wave signal can be detected easily and accurately. As a result, it has been found that the interpolation error due to the phase difference error can be easily and accurately estimated and calibrated without adjustment by a skilled person or using a separate device, and the present invention has been completed.

【0008】すなわち、前記目的を達成するために本発
明にかかる位相差誤差検出装置は、本来90度の位相差
を有してエンコーダより出力される2相正弦波A,B
の位相差の誤差を検出する位相差誤差検出装置であっ
て、長短軸検出手段と、長短軸比演算手段と、を備え、
前記リサージュ波形の長軸の長さと短軸の長さの比kを
得ることを特徴とする。
That is, in order to achieve the above-mentioned object, the phase difference error detecting apparatus according to the present invention has a two-phase sine wave A 1 , B which is originally output from an encoder with a phase difference of 90 degrees.
A phase difference error detecting device for detecting an error of the phase difference of 1 , which comprises a long / short axis detecting means and a long / short axis ratio calculating means,
It is characterized in that a ratio k between the length of the major axis and the length of the minor axis of the Lissajous waveform is obtained.

【0009】ここで、前記長短軸検出手段は、前記2相
正弦波A,Bは、実質的に位相差の誤差のみを含
み、下記数5で表せるとした時、該2相正弦波A,B
を合成して作られるリサージュ波形の長軸の位置及び
短軸の位置を検出して該長軸の長さ及び短軸の長さを求
める。また前記長短軸比演算手段は、前記長短軸検出手
段で得た長軸の長さ及び短軸の長さより、その長さ比k
を求める。
When the two-phase sine waves A 1 and B 1 substantially include only a phase difference error and can be expressed by the following equation 5, the two-phase sine wave A 1 , B
The position of the long axis and the position of the short axis of the Lissajous waveform formed by synthesizing 1 are detected to obtain the length of the long axis and the length of the short axis. The long / short axis ratio calculating means calculates the length ratio k from the length of the long axis and the length of the short axis obtained by the long / short axis detecting means.
Ask for.

【0010】[0010]

【数5】正弦波A=sin(u) 正弦波B=cos(u+ε) …(5) ここで、u:2πx/λ x:前記エンコーダの位置 λ:前記正弦波の周期Sine wave A 1 = sin (u) sine wave B 1 = cos (u + ε) (5) where u: 2πx / λ x: position of the encoder λ: cycle of the sine wave

【0011】ここにいう2相正弦波A,Bを合成し
て作られるリサージュ波形は、位相差の誤差がないと、
真円となる。位相差誤差があると、その大小にかかわら
ずXY座標軸に対し45度傾いた方向に長軸短軸のある
楕円となり、その誤差の大小により、長軸の長さと短軸
の長さとの比が変るものをいう。なお、本発明におい
て、前記長短軸検出手段は、座標軸回転部と、切替点検
出部と、軸長演算部と、を備えることが好適である。
The Lissajous waveform produced by synthesizing the two-phase sine waves A 1 and B 1 referred to here is as long as there is no phase difference error.
It becomes a perfect circle. When there is a phase difference error, it becomes an ellipse with a major axis and a minor axis in the direction inclined by 45 degrees with respect to the XY coordinate axes regardless of the magnitude, and the ratio of the major axis length to the minor axis length depends on the magnitude of the error. I say something that changes. In the present invention, it is preferable that the long / short axis detection unit includes a coordinate axis rotation unit, a switching point detection unit, and an axial length calculation unit.

【0012】ここで、前記座標軸回転部は、前記リサー
ジュ波形が作られるXY座標軸を45度回転させ、該リ
サージュ波形の軸が平行ないし直交となるX22座標軸
に変換する。また前記切替点検出部は、前記リサージュ
波形の、前記X22座標軸により分けられる4つの各象
限の切替点のX22座標値を検出する。
Here, the coordinate axis rotating unit rotates the XY coordinate axis on which the Lissajous waveform is formed by 45 degrees and converts it into an X 2 Y 2 coordinate axis in which axes of the Lissajous waveform are parallel or orthogonal. Further, the switching point detection unit detects the X 2 Y 2 coordinate value of the switching point of each of the four quadrants of the Lissajous waveform divided by the X 2 Y 2 coordinate axis.

【0013】前記軸長演算部は、前記切替点検出部で得
たリサージュ波形の切替点のX22座標値より、該X2
2座標軸上のリサージュ波形の長軸の長さ及び短軸の
長さを求める。また、本発明において、前記長短軸検出
手段は、絶対値等点検出部と、軸長演算部と、を備える
ことが好適である。
[0013] The axial length calculating unit, from X 2 Y 2 coordinate values of the switching point of the Lissajous waveform obtained by the switching point detector, the X 2
The length of the long axis and the length of the short axis of the Lissajous waveform on the Y 2 coordinate axis are obtained. Further, in the present invention, it is preferable that the long / short axis detection unit includes an absolute value equal point detection unit and an axial length calculation unit.

【0014】ここで、前記絶対値等点検出部は、前記リ
サージュ波形上の、2相正弦波A,Bの絶対値が等
しい点を、XY座標軸で分けられる4つの各象限より検
出する。また前記軸長演算部は、前記絶対値等点検出部
で得た各点のXY座標値より、前記XY座標軸上のリサ
ージュ波形の長軸の長さ及び短軸の長さを求める。
Here, the absolute value equal point detecting unit detects a point on the Lissajous waveform where the absolute values of the two-phase sine waves A 1 and B 1 are equal from four quadrants divided by XY coordinate axes. . Further, the axis length calculation unit obtains the length of the long axis and the length of the short axis of the Lissajous waveform on the XY coordinate axis from the XY coordinate value of each point obtained by the absolute value equal point detection unit.

【0015】また、本発明において、位相差誤差演算手
段を備えることが好適である。ここで、位相差誤差演算
手段は、前記長短軸比演算手段で得た長さ比kを下記数
6に代入し、前記2相正弦波A,Bの位相差誤差ε
を求める。
Further, in the present invention, it is preferable to provide a phase difference error calculating means. Here, the phase difference error calculating means substitutes the length ratio k obtained by the long / short axis ratio calculating means into the following equation 6 to obtain the phase difference error ε of the two-phase sine waves A 1 and B 1.
Ask for.

【0016】[0016]

【数6】 位相差誤差ε=sin−1((1−k)/(1+k)) …(6)Phase difference error ε = sin −1 ((1-k 2 ) / (1 + k 2 )) (6)

【0017】また本発明においては、プログラム記憶手
段と、演算手段と、を備えることが好適である。ここ
で、前記プログラム記憶手段は、前記長短軸比演算手段
により求められたリサージュ波形の長軸の長さと短軸の
長さの比kを含む下記数7に基づいて、補正対象となる
リサージュ波形上の座標値の位相補正を行い、位相差誤
差が補正されたリサージュ波形上の座標値を得るための
演算プログラムを予め記憶している。また前記演算手段
は、前記演算プログラム記憶手段に記憶されている演算
プログラムに基づいて、位相差誤差が補正されたリサー
ジュ波形上の座標値を求める。
Further, in the present invention, it is preferable to include a program storage means and a calculation means. Here, the program storage means is a Lissajous waveform to be corrected based on the following equation 7 including the ratio k of the major axis length and the minor axis length of the Lissajous waveform obtained by the major / minor axis ratio calculating means. A calculation program for performing the phase correction of the above coordinate values and obtaining the coordinate values on the Lissajous waveform in which the phase difference error is corrected is stored in advance. Further, the calculation means obtains the coordinate value on the Lissajous waveform in which the phase difference error is corrected, based on the calculation program stored in the calculation program storage means.

【0018】[0018]

【数7】 ここで、X,Yは、補正前のリサージュ波形上の座標値 X’,Y’は、位相差誤差が補正されたリサージュ波形
上の座標値
[Equation 7] Here, X and Y are coordinate values on the Lissajous waveform before correction, and X ′ and Y ′ are coordinate values on the Lissajous waveform with the phase difference error corrected.

【0019】また本発明においては、前記プログラム記
憶手段に記憶する演算プログラムを作成するためのプロ
グラム作成手段を備えることが好適である。
Further, in the present invention, it is preferable to provide a program creating means for creating an arithmetic program stored in the program storage means.

【0020】また本発明において、前記プログラム作成
手段は、入力部と、処理部と、を含むことが好適であ
る。ここで、前記入力部は、前記演算プログラムを入力
する。また前記処理部は、前記入力手段より入力された
演算プログラムを前記プログラム記憶手段に記憶させ
る。ここにいう入力部としては、例えばキーボード、マ
ウス等の入力デバイスが一例として挙げられる。また処
理部としては、例えばCPU等が一例として挙げられ
る。
Further, in the present invention, it is preferable that the program creating means includes an input section and a processing section. Here, the input unit inputs the calculation program. Further, the processing unit causes the program storage unit to store the arithmetic program input from the input unit. Examples of the input unit here include input devices such as a keyboard and a mouse. The processing unit may be, for example, a CPU or the like.

【0021】また本発明において、前記プログラム作成
手段は、予め作成しておいた演算プログラムを前記プロ
グラム記憶手段に出力する出力部を備えることが好適で
ある。ここにいう出力部としては、例えば外部コンピュ
ータ等よりなる外部プログラム作成装置等が一例として
挙げられる。またここにいうプログラムを作成すると
は、演算プログラムを新規に作成する場合、既存の演算
プログラムに変更を加える場合を含めていう。
Further, in the present invention, it is preferable that the program creating means includes an output section for outputting a previously created calculation program to the program storing means. An example of the output unit mentioned here is an external program creating device including an external computer or the like. In addition, the term “creating a program” here includes a case where a calculation program is newly created and a case where an existing calculation program is modified.

【0022】また前記目的を達成するために本発明にか
かる内挿誤差見積装置は、本発明にかかる位相差誤差検
出装置より得た2相正弦波A,Bの位相差誤差εを
下記数8に代入し、該位相差誤差εによる内挿誤差Eを
求める内挿誤差演算手段を備えたことを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, the interpolation error estimation device according to the present invention uses the phase difference error ε of the two-phase sine waves A 1 and B 1 obtained by the phase difference error detection device according to the present invention as follows. It is characterized by comprising an interpolation error calculating means for substituting into the equation (8) and obtaining an interpolation error E due to the phase difference error ε.

【0023】[0023]

【数8】 内挿誤差E=(λ/2π)(−εsinu) …(8) ここで、λ:前記正弦波の周期 ε:本発明にかかる位相差誤差検出装置より得た位相差
誤差 u:2πx/λ x:前記エンコーダの位置
Equation 8] the interpolation error E = (λ / 2π) ( - εsin 2 u) ... (8) where, lambda: the period of the sine wave epsilon: phase difference obtained from the phase difference error detecting apparatus according to the present invention Error u: 2πx / λ x: Position of the encoder

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の好適
な一実施形態について説明する。図1には本発明の一実
施形態にかかる内挿誤差見積装置を用いたエンコーダの
出力信号処理装置の概略構成が示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an output signal processing device of an encoder using an interpolation error estimating device according to an embodiment of the present invention.

【0025】同図に示す出力信号処理装置10は、エン
コーダ12と、内挿回路14と、内挿誤差見積装置16
と、内挿誤差補正装置18を備える。そして、内挿回路
14は、例えばエンコーダ12から出力される2相正弦
波A ,Bを内挿処理し、高分解能の位相角データC
,Dを得、内挿誤差補正装置18に出力する。
The output signal processing device 10 shown in FIG.
A coder 12, an interpolation circuit 14, and an interpolation error estimation device 16
And an interpolation error correction device 18. And the interpolation circuit
14 is a two-phase sine output from the encoder 12, for example
Wave A 1, B1Is interpolated to obtain high-resolution phase angle data C
1, D1Is obtained and output to the interpolation error correction device 18.

【0026】前記内挿誤差見積装置16は、まずエンコ
ーダ12から内挿回路14に入力される2相正弦波
,Bの、例えばオフセット、振幅比及び位相差の
誤差を検出する。正弦波A,Bは、オフセット、振
幅比及び位相差の誤差を含み、下記数9で表せるとした
時、内挿誤差見積装置16は、検出されたオフセット、
振幅比及び位相差の誤差の値を下記数10に代入し、該
オフセット、振幅比及び位相差の誤差による内挿誤差E
を見積る。
The interpolation error estimator 16 first detects an error of, for example, an offset, an amplitude ratio and a phase difference of the two-phase sine waves A 1 and B 1 input from the encoder 12 to the interpolation circuit 14. The sine waves A 1 and B 1 include errors in the offset, the amplitude ratio, and the phase difference, and when it can be expressed by the following Expression 9, the interpolation error estimation device 16 detects the detected offset,
The error value of the amplitude ratio and the phase difference is substituted into the following formula 10, and the interpolation error E due to the error of the offset, the amplitude ratio and the phase difference is given.
Estimate.

【0027】[0027]

【数9】 正弦波A=Assin(2πx/λ)+Vs 正弦波B=Accos(2πx/λ+ε)+Vc …(9)Sine wave A 1 = As 1 sin (2πx / λ) + Vs sine wave B 1 = Ac 1 cos (2πx / λ + ε) + Vc (9)

【0028】[0028]

【数10】 内挿誤差E=(λ/2π){(−Vs/As)cosu +(Vc/Ac)sinu+(Ac/As−1)sinucosu −εsinu} …(10) ここで、λ:前記正弦波A,Bの周期 u:2πx/λ x:前記エンコーダ12の位置 As1,Ac1:前記正弦波A,Bの各振幅 Vs,Vc:装置16で求められた2相正弦波A,B
の各オフセット誤差 Ac/As:装置16で求められた2相正弦波A
の振幅比誤差 ε:装置16で求められた2相正弦波A,Bの位相
差誤差
[Equation 10] Interpolation error E = (λ / 2π) {(− Vs / As 1 ) cosu + (Vc / Ac 1 ) sinu + (Ac 1 / As 1 −1) sinucosu −εsin 2 u} (10) Here, λ: period u of the sine waves A 1 and B 1 u: 2πx / λ x: positions As 1 and Ac 1 of the encoder 12: amplitudes Vs and Vc of the sine waves A 1 and B 1 respectively: device 16 Two-phase sine wave A 1 , B 1 obtained in
Each offset error Ac 1 / As 1 of the two-phase sine wave A 1 obtained by the device 16,
B 1 amplitude ratio error epsilon: 2-phase sine wave A 1 obtained by the apparatus 16, B 1 phase difference error

【0029】前記内挿誤差見積装置16で求められた内
挿誤差Eは、内挿誤差補正装置18に送られる。前記内
挿誤差補正装置18では、内挿回路14の出力C,D
を、内挿誤差見積装置16で求められた内挿誤差Eで
調節し、オフセット、振幅比及び位相差誤差の影響が除
去されたエンコーダ12の位置情報Xを出力する。この
ように出力信号処理装置10を構成することにより、エ
ンコーダ信号の内挿誤差を補正することができる。
The interpolation error E obtained by the interpolation error estimation device 16 is sent to the interpolation error correction device 18. In the interpolation error correction device 18, the outputs C 1 and D of the interpolation circuit 14 are
1 is adjusted by the interpolation error E obtained by the interpolation error estimation device 16 and the position information X of the encoder 12 from which the influences of the offset, the amplitude ratio and the phase difference error are removed is output. By configuring the output signal processing device 10 in this way, the interpolation error of the encoder signal can be corrected.

【0030】ところで、エンコーダ信号の内挿誤差の補
正を容易に及び正確に行うためには、内挿誤差見積りを
容易に及び正確に行う必要がある。そして、この内挿誤
差見積りを容易に及び正確に行うためには、誤差パラメ
ータの検出が非常に重要である。この誤差パラメータに
は、オフセット、振幅比及び位相差の誤差等があり、こ
のオフセット及び振幅比に関しては、従来よりその検出
方法が確立されているが、位相差誤差に関しては、自
動、且つ自立的に検出することのできる適切な技術が存
在せず、熟練者による調整や別途装置が必要であった。
このため、ユーザは内挿誤差を簡便に校正するのが困難
であった。
By the way, in order to easily and accurately correct the interpolation error of the encoder signal, it is necessary to easily and accurately estimate the interpolation error. Then, in order to easily and accurately estimate this interpolation error, detection of the error parameter is very important. This error parameter includes an error of offset, amplitude ratio and phase difference, etc. A detection method for this offset and amplitude ratio has been established conventionally, but with respect to the phase difference error, it is automatic and autonomous. Since there is no suitable technique that can be used for detection, it requires adjustment by a skilled person and a separate device.
Therefore, it is difficult for the user to easily calibrate the interpolation error.

【0031】そこで、本発明において特徴的なことは、
熟練者による調整や別途装置を用いることなく、エンコ
ーダ信号の2相正弦波の位相差誤差を簡単に及び正確に
検出するため、位相差誤差を定式化したことである。こ
のために本実施形態においては、内挿誤差見積装置16
が、位相差誤差検出装置20を備えている。
Therefore, a characteristic of the present invention is that
This is to formulate the phase difference error in order to easily and accurately detect the phase difference error of the two-phase sine wave of the encoder signal without adjustment by a skilled person or using a separate device. Therefore, in the present embodiment, the interpolation error estimation device 16
However, the phase difference error detection device 20 is provided.

【0032】第1実施形態 図2には前記図1に示した内挿誤差見積装置16に用い
られる位相差誤差検出装置の概略構成が示されている。
なお、本実施形態では、2相正弦波A,Bの座標軸
を略楕円状のリサージュ波形の軸と平行ないし直交とな
るように45度回転させ、位相差誤差を求める場合を想
定している。また、前記図1に示した内挿誤差見積装置
では、パラメータとしてオフセット、振幅比及び位相差
の誤差を想定しているが、以下、該オフセットと振幅比
の誤差は、任意の方法で調整されているものとし、2相
正弦波A ,Bは、実質的に位相差誤差のみを含み、
下記数11で表せるとした時の、該2相正弦波A,B
を合成してリサージュ波形が作られる例について説明
する。
[0032]First embodiment 2 is used in the interpolation error estimation device 16 shown in FIG.
The schematic configuration of the phase difference error detection device is shown.
In this embodiment, the two-phase sine wave A1, B1Coordinate axes
Is parallel or orthogonal to the axis of the Lissajous waveform of the elliptical shape.
Rotate 45 degrees to find the phase difference error
I have decided. Also, the interpolation error estimation device shown in FIG.
Then, as parameters, offset, amplitude ratio and phase difference
The error is assumed to be
Error is adjusted by an arbitrary method, and the two-phase
Sine wave A 1, B1Substantially includes only the phase difference error,
The two-phase sine wave A when expressed by the following equation 111, B
1Explains an example in which Lissajous waveform is created by synthesizing
To do.

【0033】[0033]

【数11】正弦波A=sin(u) 正弦波B=cos(u+ε) …(11) ここで、u:2πx/λ x:前記エンコーダの位置 λ:前記正弦波の周期Sine wave A 1 = sin (u) sine wave B 1 = cos (u + ε) (11) where u: 2πx / λ x: position of the encoder λ: cycle of the sine wave

【0034】同図に示す位相差誤差検出装置は、同図
(A)に示されるような座標軸回転部(長短軸検出手
段)22を備える。前記座標軸回転部22は、エンコー
ダと接続されており、該エンコーダから出力される2相
正弦波A,Bを加算、減算することにより、前記楕
円状のリサージュ波形が作られるXY座標軸を、45度
回転させ、該楕円状リサージュ波形の軸が平行ないし直
交となるX22座標軸に変換し、それぞれ2相正弦波A
,Bとする。
The phase difference error detection device shown in the figure is provided with a coordinate axis rotating section (long-short axis detection means) 22 as shown in FIG. The coordinate axis rotating unit 22 is connected to an encoder, and adds and subtracts the two-phase sine waves A 1 and B 1 output from the encoder to generate an XY coordinate axis on which the elliptical Lissajous waveform is created. It is rotated by 45 degrees and converted into X 2 Y 2 coordinate axes in which the axes of the elliptical Lissajous waveform are parallel or orthogonal to each other.
2 and B 2 .

【0035】同図(A)に示した座標軸回転部22は、
同図(B)に示されるような切替点検出部(長短軸検出
手段)24と接続されている。このため座標回転部22
からの2相正弦波A2、B2が、切替点検出部(長短軸
検出手段)24に入力されている。
The coordinate axis rotating section 22 shown in FIG.
It is connected to a switching point detection unit (long and short axis detection means) 24 as shown in FIG. Therefore, the coordinate rotation unit 22
The two-phase sine waves A2 and B2 from are input to the switching point detection unit (long and short axis detection means) 24.

【0036】前記切替点検出部24は、前記楕円状リサ
ージュ波形の、前記X22座標軸により分けられる4つ
の各象限(第1象限〜第4象限)の切替点のX22座標
値を検出する。この切替点検出部24は、座標象限検出
素子26,28,30,32と、0近傍検出素子34,
36と、サンプリング素子38,40,42,44等よ
りなる。
[0036] The switching point detecting unit 24, the elliptical Lissajous waveform, wherein X 2 Y 2 4 one for each quadrant, divided by the coordinate axes X 2 Y 2 coordinates the switching point (first quadrant through fourth quadrant) To detect. This switching point detection unit 24 includes coordinate quadrant detection elements 26, 28, 30, 32, a 0 vicinity detection element 34,
36, and sampling elements 38, 40, 42, 44 and the like.

【0037】前記座標象限検出素子26,28,30,
32は、例えばコンパレータ等よりなり、正弦波A
の座標象限を検出する。前記0近傍検出素子34,
36は、例えばウインドコンパレータ等よりなり、正弦
波A,Bが0近傍にあることを検出する。前記サン
プリング素子38,40,42,44は、例えばラッチ
等よりなり、前記座標象限と前記0近傍を同時に満たし
た時の正弦波AまたはBをサンプリングする。
The coordinate quadrant detection elements 26, 28, 30,
32 is composed of, for example, a comparator, and has a sine wave A 2 ,
The coordinate quadrant of B 2 is detected. The 0 vicinity detection element 34,
Reference numeral 36 is composed of, for example, a window comparator or the like, and detects that the sine waves A 2 and B 2 are near 0. The sampling elements 38, 40, 42, 44 are, for example, latches, and sample the sine wave A 2 or B 2 when the coordinate quadrant and the vicinity of 0 are simultaneously satisfied.

【0038】また本実施形態にかかる位相差誤差検出装
置は、平均化部46,48,50,52と、軸長演算部
54,56と、長短軸比演算手段58と、位相差誤差演
算手段60を備える。
Further, the phase difference error detecting apparatus according to the present embodiment includes the averaging units 46, 48, 50 and 52, the axial length calculating units 54 and 56, the long / short axis ratio calculating unit 58, and the phase difference error calculating unit. 60 is provided.

【0039】前記平均化部46〜52は、例えば除算器
またはビットシフト等よりなり、サンプル点の値を平均
化する。前記軸長演算部54,56は、例えば減算器等
よりなり、前記平均化部46〜52で得た値の差を算出
し、X22座標軸上の楕円状リサージュ波形の長軸の長
さa及び短軸の長さbを求める。
The averaging units 46 to 52 are composed of, for example, dividers or bit shifters, and average the values at the sampling points. The axis length calculation units 54 and 56 are composed of, for example, subtracters, calculate the difference between the values obtained by the averaging units 46 to 52, and calculate the long axis length of the elliptical Lissajous waveform on the X 2 Y 2 coordinate axes. The length a and the minor axis length b are obtained.

【0040】前記長短軸比演算手段58は、例えば除算
器等よりなり、該X22座標軸上のリサージュ波形の長
軸の長さa及び短軸の長さbの比kを求める。前記位相
差誤差演算手段60は、例えば積和演算器等よりなり、
該X22座標軸上のリサージュ波形の長軸短軸の長さの
比kを下記数12に代入することにより、2相正弦波A
,Bの位相差誤差εを求める。
The long / short axis ratio calculating means 58 is composed of, for example, a divider or the like, and obtains the ratio k of the long axis length a and the short axis length b of the Lissajous waveform on the X 2 Y 2 coordinate axis. The phase difference error calculating means 60 is, for example, a product-sum calculator,
By substituting the length ratio k of the long axis to the short axis of the Lissajous waveform on the X 2 Y 2 coordinate axis into the following equation 12, the two-phase sine wave A
The phase difference error ε of 1 and B 1 is obtained.

【0041】[0041]

【数12】 位相差誤差ε=sin−1((1−k)/(1+k)) …(12)Phase difference error ε = sin −1 ((1-k 2 ) / (1 + k 2 )) (12)

【0042】本実施形態にかかる位相差誤差検出装置は
概略以上のように構成され、以下にその作用について説
明する。まずブラウン管オシロ面に、正弦波AをX軸
に、正弦波BをY軸にプロットしたリサージュ波形を
描くと、リサージュ波形は、位相差誤差ε=0の場合、
真円となる。一方、位相差誤差ε≠0の場合、その大小
にかかわらずXY座標軸に対し45度傾いた方向に軸の
ある楕円となるが、その誤差の大小により長軸の長さと
短軸の長さの比が変わる。
The phase difference error detecting apparatus according to the present embodiment is roughly configured as described above, and its operation will be described below. First, on a cathode ray tube oscilloscope surface, a Lissajous waveform in which the sine wave A 1 is plotted on the X axis and the sine wave B 1 is plotted on the Y axis is a Lissajous waveform, and when the phase difference error ε = 0,
It becomes a perfect circle. On the other hand, when the phase difference error ε ≠ 0, the ellipse has an axis in a direction inclined by 45 degrees with respect to the XY coordinate axes regardless of the size, but the length of the major axis and the length of the minor axis depend on the magnitude of the error. The ratio changes.

【0043】このために、まず座標軸回転部22によ
り、図3(A)に示されるようなXY軸を、同図(B)
に示されるようなπ/4(45度)回転したX22座標
に変換すると、楕円の長軸短軸はX22軸に平行ないし
直角になる。すなわち、次式の座標回転の式より、同図
(A)に示されるようなXY座標軸を、π/4(45
度)回転し、同図(B)に示されるようなX22座標軸
を得る。 A=cos(π/4)×A−sin(π/4)×B=(A
−B)/√2 B=cos(π/4)×A+sin(π/4)×B=(A
+B)/√2
For this purpose, first, the coordinate axis rotating unit 22 sets the XY axes as shown in FIG.
When converted into X 2 Y 2 coordinates rotated by π / 4 (45 degrees) as shown in, the major axis and minor axis of the ellipse are parallel or perpendicular to the X 2 Y 2 axis. That is, the XY coordinate axes as shown in FIG.
Rotation) to obtain the X 2 Y 2 coordinate axes as shown in FIG. A 2 = cos (π / 4) × A 1 −sin (π / 4) × B 1 = (A 1
-B 1 ) / √2 B 2 = cos (π / 4) × A 1 + sin (π / 4) × B 1 = (A 1
+ B 1 ) / √2

【0044】次に、長短軸検出手段により、下記表1に
従い、長軸短軸の位置、及び長さを検出する。まずX2
2軸近傍の値を抽出する。例えば、正弦波B>0を
検出する座標象限検出素子30と、|A|<R(A
0)を検出する0近傍検出素子34により、X22軸上
の第1象限と第2象限の切替点P21(第1象限と第2
象限の境界)を検出する。このRは任意の値であり、例
えば振幅aまたは振幅bの5%(=0.05×a)とす
る。
Next, the following Table 1 is obtained by the long and short axis detecting means.
Therefore, the position and the length of the long axis and the short axis are detected. First X2
Y2Extract the values near the axis. For example, sine wave BTwo> 0
A coordinate quadrant detection element 30 for detecting, and | ATwo| <R (A Two
X) is detected by the 0 proximity detection element 34 that detects 0).2Y2On-axis
Switching point P between the first and second quadrants of21(First quadrant and second
Quadrant boundaries). This R is an arbitrary value, for example
For example, 5% of the amplitude a or the amplitude b (= 0.05 × a)
It

【0045】検出された正弦波Bの値をサンプリング
素子38,40では、B21(初期値=0)に加算す
る。また加算した回数Nを求めるため、N21=N21
+1とN21を増分する。前記長短軸検出手段により、
第1象限と第2象限の切替点P21を得た同様の方法
で、第2象限と第3象限の切替点P32、第3象限と第
4象限の切替点P 、第4象限と第1象限の切替点P
14を検出する。
In the sampling elements 38 and 40, the value of the detected sine wave B 2 is added to B 21 (initial value = 0). Further, in order to obtain the number of additions N, N 21 = N 21
Increment +1 and N 21 . By the long and short axis detection means,
In the first quadrant the same method to obtain the second quadrant of the switching point P 21, the second and third quadrants of the switching point P 32, third and fourth quadrants of the switching point P 4 3, fourth quadrants And the switching point P of the first quadrant
14 is detected.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】次に平均化部46〜52によりサンプル点
21〜P14のサンプル値を平均化処理する。 P21max=S21/N21 32min=S32/N32 43min=S43/N43 14max=S14/N14
Next, the averaging units 46 to 52 average the sample values of the sample points P 21 to P 14 . P 21 B max = S 21 / N 21 P 32 A min = S 32 / N 32 P 43 B min = S 43 / N 43 P 14 A max = S 14 / N 14

【0048】次に軸長演算部54,56により長軸の長
さaと短軸の長さbを求める。 長軸の長さa=Amax−Amin 短軸の長さb=Bmax−Bmin 次に長短軸比演算手段58により、軸長演算部54,5
6で得た同図(B)に示されるようなリサージュ波形の
長軸の長さaと、短軸の長さbとの比k(k=b/a)
を求める。次に位相差誤差演算手段60により、上記数
12に長短軸比演算手段58で得た比kを代入し、位相
差誤差εを求める。
Next, the length of the long axis is calculated by the axis length calculation units 54 and 56.
The length a and the minor axis length b are obtained. Length of long axis a = Amax-Amin Minor axis length b = Bmax-Bmin Next, by the long / short axis ratio calculating means 58, the axis length calculating units 54, 5
Of the Lissajous waveform as shown in FIG.
Ratio k (k = b / a) between the length a of the major axis and the length b of the minor axis
Ask for. Next, by the phase difference error calculating means 60, the above number
Substituting the ratio k obtained by the long / short axis ratio calculation means 58 into 12, the phase
Find the difference error ε.

【0049】本実施形態においては、位相差誤差演算手
段60は、上記数式12をそのまま用いて、位相差誤差
εを簡単に及び正確に求めることができるが、さらに位
相差誤差εの演算を容易に及び高速に行うためには、上
記数式12を下記数13のように比kを例えば11次等
までテーラ展開した結果を用いることが特に好ましい。
この結果、上記数式12をそのまま用いるものに比較
し、位相差誤差εの演算を容易に及び高速に行うことが
できる。このとき、要求精度に応じてテーラ展開する次
数を増減することにより、演算時間や消費電流とトレー
ドオフすることができる。
In the present embodiment, the phase difference error calculating means 60 can easily and accurately obtain the phase difference error ε by directly using the equation 12, but the phase difference error ε can be calculated more easily. It is particularly preferable to use the result of the Taylor expansion of the above equation 12 to the eleventh order, for example, as shown in the following equation 13 in order to perform at high speed.
As a result, the calculation of the phase difference error ε can be performed easily and at high speed, as compared with the case where Equation 12 is used as it is. At this time, by increasing / decreasing the order of Taylor expansion according to the required accuracy, it is possible to make a trade-off with the calculation time and the current consumption.

【0050】[0050]

【数13】 ε=sin−1((1−k)/(1+k)) =π/2−2k+(2/3)k−(2/5)k+(2/7)k −(2/9)k+(2/11)k11… …(13)Ε = sin −1 ((1-k 2 ) / (1 + k 2 )) = π / 2-2k + (2/3) k 3− (2/5) k 5 + (2/7) k 7 - (2/9) k 9 + ( 2/11) k 11 ... ... (13)

【0051】このように本実施形態にかかる位相差誤差
検出装置によれば、先ず位相差誤差の定式化に成功し
た。そして、座標軸回転部により正弦波A,BのX
Y座標軸を略楕円状のリサージュ波形の軸と平行ないし
直交となるように45度回転させ、長短軸検出手段によ
り、該X22座標軸上の略リサージュ波形の長軸の長さ
と短軸の長さの比を求めている。そして、位相差誤差演
算手段により、これを本実施形態において特徴的な位相
差誤差εを導出するための上記数式12ないし13に代
入し位相差誤差εを求めている。
As described above, the phase difference error detecting apparatus according to the present embodiment succeeds in formulating the phase difference error. Then, the X-axis of the sine waves A 1 and B 1 is converted by the coordinate axis rotating unit
The Y coordinate axis is rotated 45 degrees so as to be parallel or orthogonal to the axis of the substantially elliptical Lissajous waveform, and the long / short axis detecting means detects the major axis length and the minor axis of the substantially Lissajous waveform on the X 2 Y 2 coordinate axis. Seeking ratio of length. Then, the phase difference error calculating means substitutes this into the above equations 12 to 13 for deriving the phase difference error ε characteristic of the present embodiment to obtain the phase difference error ε.

【0052】この結果、本実施形態では、2相正弦波の
位相差誤差εを自動で検出することができる。しかも、
本実施形態では、本実施形態において特徴的な位相差誤
差εを導出するための上記数式12ないし13を用いて
いるので、信号にノイズが重畳していても、2相正弦波
の位相差誤差εを正確に検出することができる。また外
部位置基準が不要となる。
As a result, in this embodiment, the phase difference error ε of the two-phase sine wave can be automatically detected. Moreover,
In this embodiment, since the above equations 12 to 13 for deriving the characteristic phase difference error ε in this embodiment are used, even if noise is superimposed on the signal, the phase difference error of the two-phase sinusoidal wave. It is possible to accurately detect ε. Moreover, the external position reference is not necessary.

【0053】なお、本実施形態では、正弦波Aまたは
の片方の平均化処理のみを平均化部により行うこと
も可能であるので、正弦波A、Bを得るための処理
が簡単となる。これによりエンコーダ信号の2相正弦波
の位相差誤差を、より簡単に及び正確に検出することが
できる。
In this embodiment, since it is possible to perform only the averaging process for one of the sine waves A 2 or B 2 by the averaging unit, the process for obtaining the sine waves A 2 , B 2 is performed. It will be easy. Thereby, the phase difference error of the two-phase sine wave of the encoder signal can be detected more easily and accurately.

【0054】また、本実施形態にかかる内挿誤差見積装
置によれば、本実施形態にかかる位相差誤差検出装置を
用いるので、内挿誤差Eを正確に及び容易に求めること
ができる。そして、本実施形態にかかるエンコーダの出
力信号処理装置によれば、本実施形態にかかる内挿誤差
見積装置で求めた内挿誤差Eを、内挿誤差補正装置によ
り内挿回路の出力を調節することにより、エンコーダの
内挿誤差がより簡単に及び正確に補正することができ
る。
Further, according to the interpolation error estimation apparatus of this embodiment, since the phase difference error detection apparatus of this embodiment is used, the interpolation error E can be accurately and easily obtained. Then, according to the output signal processing device of the encoder of the present embodiment, the interpolation error E obtained by the interpolation error estimation device of the present embodiment adjusts the output of the interpolation circuit by the interpolation error correction device. Thereby, the interpolation error of the encoder can be corrected more easily and accurately.

【0055】また、本実施形態においては、前記内挿誤
差見積装置が、例えばエンコーダから内挿回路に入力さ
れる正弦波A,Bの最大値及び最小値を検出し、そ
の平均より、それぞれDCオフセットVs,Vcを求める
ことができる。
Further, in the present embodiment, the interpolation error estimation device detects the maximum and minimum values of the sine waves A 1 and B 1 input from the encoder to the interpolation circuit, and from the average thereof, The DC offsets V s and V c can be obtained respectively.

【0056】また、本実施形態において、前記内挿誤差
見積装置は、前記エンコーダから内挿回路に入力される
正弦波A,Bの最大値及び最小値の差を、それぞれ
正弦波A,Bの2倍の振幅(2As,2Ac)と
している。このため、前記正弦波A,Bの最大値及
び最小値の差より、前記正弦波A,Bの各振幅(A
s,Ac)を求め、各振幅(As,Ac)より、前
記2相正弦波A,B の振幅比(As,Ac)を求
めることができる。
In this embodiment, the interpolation error
The estimation device is input to the interpolation circuit from the encoder
Sine wave A1, B1The difference between the maximum and minimum values of
Sine wave A1, B1Twice the amplitude (2As1, 2Ac1)When
is doing. Therefore, the sine wave A1, B1Maximum value of
And the minimum value, the sine wave A1, B1Each amplitude of (A
s1, Ac1), Each amplitude (As1, Ac1)before that
Note 2 phase sine wave A1, B 1Amplitude ratio (As1, Ac1)
Can be turned on.

【0057】第2実施形態 図4には本発明の第2実施形態にかかる位相差誤差検出
装置の概略構成が示されている。なお、前記図2に示し
た第1実施形態にかかる位相差誤差検出装置に対応する
部分には符号100を加えて示し説明を省略する。な
お、本実施形態では、第1実施形態のような座標回転を
行わず、リサージュ波形は、その軸がXY座標軸に対し
45度傾いた楕円となる。そして、第1象限から第4象
限で正弦波の値が|A|≒|B|となる点をサンプリング
し、それぞれXY軸成分の値を平均化し、長軸短軸の比
を求めている。
[0057]Second embodiment FIG. 4 shows the phase difference error detection according to the second embodiment of the present invention.
The schematic configuration of the device is shown. In addition, as shown in FIG.
Corresponding to the phase difference error detection device according to the first embodiment
A reference numeral 100 is added to the portion and the description thereof will be omitted. Na
In this embodiment, the coordinate rotation as in the first embodiment is performed.
Not performed, the Lissajous waveform has its axis relative to the XY coordinate axes.
It becomes an ellipse inclined at 45 degrees. And the 1st to 4th quadrants
The point where the sine wave value is | A | ≒ | B |
Then, the values of the XY axis components are averaged to obtain the ratio of the long axis to the short axis.
Are seeking.

【0058】同図に示す長短軸検出手段は、絶対値等点
検出部170を備え、前記リサージュ波形上の、2相正
弦波A,Bの絶対値が等しい点を、XY座標軸で分
けられる4つの各象限(第1象限、第2象限、第3象
限、第4象限)より検出する。前記絶対値等点検出部1
70は、例えば判定素子172と、サンプリング素子1
74,176,178,180を備える。この絶対値等
点検出部170は、エンコーダと接続されており、該エ
ンコーダから出力される2相正弦波A,Bが入力さ
れる。
The long / short axis detecting means shown in the figure is provided with an absolute value equal point detecting section 170, and the points on the Lissajous waveform where the absolute values of the two-phase sine waves A 1 and B 1 are equal are divided by XY coordinate axes. Each of the four quadrants (first quadrant, second quadrant, third quadrant, and fourth quadrant) is detected. Absolute value equal point detection unit 1
Reference numeral 70 denotes, for example, the determination element 172 and the sampling element 1
74, 176, 178, 180. The absolute value equal point detection unit 170 is connected to an encoder, and receives the two-phase sine waves A 1 and B 1 output from the encoder.

【0059】前記判定素子172は、エンコーダからの
正弦波A、Bの絶対値を求め、それが互いに等しい
ことを検出する。また前記サンプリング素子174,1
76,178,180は、例えばラッチ等よりなり、前
記判定素子172で絶対値が等しいという条件を満たし
た時の、正弦波A,Bの座標値をサンプリングす
る。
The judging element 172 obtains the absolute values of the sine waves A 1 and B 1 from the encoder and detects that they are equal to each other. In addition, the sampling elements 174, 1
Reference numerals 76, 178, and 180 are, for example, latches, and sample the coordinate values of the sine waves A 1 and B 1 when the determination element 172 satisfies the condition that the absolute values are equal.

【0060】また本実施形態においては、平均化素子1
82と、軸長演算部184,186と、軸長比演算手段
158と、位相差誤差演算手段160を備える。前記平
均化素子182は、例えば除算器またはビットシフト等
よりなり、サンプリング素子174,176,178,
180でサンプルした値を平均化し、4つの象限のXY
座標値を得る。
Further, in the present embodiment, the averaging element 1
82, axial length calculation units 184, 186, axial length ratio calculation means 158, and phase difference error calculation means 160. The averaging element 182 is composed of, for example, a divider or a bit shifter, and has sampling elements 174, 176, 178,
The values sampled at 180 are averaged and the XY of four quadrants
Get coordinate values.

【0061】前記軸長演算部184,186は、例えば
4の除算器=2bitシフト等よりなり、前記平均化素
子182で得た4つの象限のXY座標値より、楕円状リ
サージュ波形の長軸の長さaと、短軸の長さbを求め
る。前記軸長比演算手段158は、例えば除算器等より
なり、軸長演算部184,186で得た長軸の長さaと
短軸の長さbより、その長さの比kを求める。前記位相
差誤差演算手段160は、例えば積和演算器等よりな
り、軸長比演算手段158で得た長さ比kを、上記数1
2ないし数13に代入し、位相差誤差εを求める。
The axis length calculators 184 and 186 are composed of, for example, a divider of 4 = 2 bit shift and the like, and based on the XY coordinate values of the four quadrants obtained by the averaging element 182, the major axis of the elliptical Lissajous waveform is calculated. The length a and the minor axis length b are determined. The axial length ratio calculation means 158 is composed of, for example, a divider and the like, and calculates the ratio k of the lengths from the length a of the major axis and the length b of the minor axis obtained by the axial length calculators 184 and 186. The phase difference error calculating means 160 is composed of, for example, a sum of products calculating device, and the length ratio k obtained by the axial length ratio calculating means 158 is expressed by the above mathematical expression 1
Substituting into 2 to 13, the phase difference error ε is obtained.

【0062】本実施形態にかかる位相差誤差検出装置は
概略以上のように構成され、以下にその作用について説
明する。本実施形態では、座標回転を行わないので、リ
サージュ波形は、XY座標から45度傾いた楕円とな
る。第1象限から第4象限で|A|≒|B|となる点をサン
プリングする。つまり直線y=xまたはy=−x近傍に
ある点を抽出する。
The phase difference error detection apparatus according to this embodiment is roughly configured as described above, and its operation will be described below. In this embodiment, since the coordinate rotation is not performed, the Lissajous waveform is an ellipse inclined by 45 degrees from the XY coordinates. The points where | A | ≈ | B | are sampled in the first to fourth quadrants. That is, points near the straight line y = x or y = -x are extracted.

【0063】すなわち、正弦波AおよびBの絶対値
|A|、|B|から、その差の絶対値を求め、判定素子17
2により、定数R以下であるか判定する。 ||A|−|B||<R この条件を満たすのは、リサージュ波形が、図5に示さ
れるような直線y=xまたはy=−x近傍にあるときで
ある。そのときの値を下記表2のようにX,Yの正負に
より判定し、前記判定素子172で絶対値が等しいとい
う条件を満たした時のサンプル点のサンプル値をサンプ
リング素子174,176,178,180によりサン
プリング、演算を行う。
That is, the absolute values of the sine waves A 1 and B 1
The absolute value of the difference is calculated from | A | and | B |
According to 2, it is determined whether it is equal to or less than the constant R. || A | − | B || <R This condition is satisfied when the Lissajous waveform is near the straight line y = x or y = −x as shown in FIG. The values at that time are determined by the positive and negative values of X and Y as shown in Table 2 below, and the sample values of the sampling points when the condition that the absolute values are equal in the determination element 172 are satisfied are sampling elements 174, 176, 178, Sampling and calculation are performed by 180.

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【0065】次に平均化素子182により、サンプリン
グ素子でサンプルしたサンプル点P 〜Pのサンプル
値を平均化処理する。この際、サンプル点P〜P
直線y=xまたはy=−x上にあるため、 Xp1=Yp1=−Xp3=−Yp3 p4=Yp2=−Xp2=−Yp4 であることを利用する。 Xp1=Sx1/N1、Yp1=Sy1/N1 p2=Sx2/N2、Yp2=Sy2/N2 p3=Sx3/N3、Yp3=Sy3/N3 p4=Sx4/N4、Yp4=Sy4/N4
Next, the averaging element 182 is used to sample the sample.
Sample point P sampled with 1~ PFourSample of
Averaging the values. At this time, sample point P1~ PFourIs
Since it is on the straight line y = x or y = −x, Xp1= Yp1= -Xp3= -Yp3 Xp4= Yp2= -Xp2= -Yp4 To be used. Xp1= Sx1/ N1, Yp1= Sy1/ N1 Xp2= Sx2/ N2, Yp2= Sy2/ N2 Xp3= Sx3/ N3, Yp3= Sy3/ N3 Xp4= Sx4/ NFour, Yp4= Sy4/ NFour

【0066】次に軸長演算部184,186により、前
述のようして平均化処理されたサンプル値を用いて、図
5に示されるような楕円状リサージュ波形の長軸の長さ
aと、短軸の長さbを求める。すなわち、長軸aおよび
短軸bは、Xp1,…Yp4に対し45度傾いているため、
その大きさは√2であることから、 長軸の長さa=(Xp1+Yp1−Xp3−Yp3)(√2)/
4 短軸の長さb=(Xp4+Yp2−Xp2−Yp2)(√2)/
4 を得る。
Next, using the sample values averaged as described above by the axial length calculation units 184 and 186, the length a of the major axis of the elliptical Lissajous waveform as shown in FIG. The length b of the short axis is calculated. That is, since the long axis a and the short axis b are inclined 45 degrees with respect to X p1 , ... Y p4 ,
Since its size is √2, the major axis length a = (X p1 + Y p1 −X p3 −Y p3 ) (√2) /
4 Length of minor axis b = (X p4 + Y p2 −X p2 −Y p2 ) (√2) /
Get 4.

【0067】次に長短軸比演算手段158により、軸長
演算部184,186で得た長軸の長さaと、短軸の長
さbより、図5に示されるような楕円状リサージュ波形
の長軸の長さaと短軸の長さbの比kを求める。 比k=b/a =(Xp4+Yp2−Xp2−Yp2)/(Xp1+Yp1−Xp3−Yp3) を得る。
Next, the elliptic Lissajous waveform as shown in FIG. 5 is obtained from the length a of the major axis and the length b of the minor axis obtained by the axial length computing units 184 and 186 by the major / minor axis ratio computing means 158. The ratio k between the length a of the long axis and the length b of the short axis is calculated. The ratio k = b / a = (X p4 + Y p2 −X p2 −Y p2 ) / (X p1 + Y p1 −X p3 −Y p3 ) is obtained.

【0068】次に位相差誤差演算手段160により、前
述のようにして得た比kを上記数式12ないし13に代
入することにより、位相差誤差εを得ることができる。
このように本実施形態にかかる位相差誤差検出装置によ
れば、先ず位相差誤差の定式化に成功した。そして、サ
ンプリング素子により第1象限から第4象限で正弦波の
値が|A|≒|B|となる点をサンプリングし、それぞれX
Y軸成分の値を平均化素子により平均化し、長短軸比演
算手段により長軸短軸の比を求めている。
Next, the phase difference error ε can be obtained by substituting the ratio k obtained as described above into the equations 12 to 13 by the phase difference error calculating means 160.
As described above, the phase difference error detection apparatus according to the present embodiment first succeeds in formulating the phase difference error. Then, the sampling element samples the points where the sine wave value is | A | ≈ | B |
The values of the Y-axis components are averaged by an averaging element, and the long / short axis ratio calculating means obtains the ratio of the long axis to the short axis.

【0069】そして、本実施形態は、第1実施形態と同
様、位相差誤差演算手段により、この比を本実施形態に
おいて特徴的な位相差誤差εを導出するための上記数式
12ないし13に代入し位相差誤差εを求めている。こ
の結果、本実施形態では、2相正弦波の位相差誤差εを
自動で検出することができる。しかも、本実施形態で
は、本実施形態において特徴的な位相差誤差εを導出す
るための上記数式12ないし13を用いているので、信
号にノイズが重畳していても、2相正弦波の位相差の誤
差εを正確に検出することができる。また外部位置基準
が不要となる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the phase difference error calculating means substitutes this ratio into the above equations 12 to 13 for deriving the phase difference error ε characteristic of this embodiment. Then, the phase difference error ε is obtained. As a result, in this embodiment, the phase difference error ε of the two-phase sine wave can be automatically detected. Moreover, in this embodiment, since the equations 12 to 13 for deriving the phase difference error ε characteristic of this embodiment are used, even if noise is superimposed on the signal, the level of the two-phase sine wave is reduced. The phase difference error ε can be accurately detected. Moreover, the external position reference is not necessary.

【0070】また前記各構成で得た位相差誤差εを、前
記数8に代入し、該位相差誤差εによる内挿誤差Eを求
めることができる。ここで、前記数10は、パラメータ
としてオフセット、振幅比及び位相差の誤差を想定して
いるが、2相正弦波A,Bは、実質的に位相差誤差
のみを含み、前記数11で表せるとした時、前記数10
を下記数14のように変形することができる。
Further, the phase difference error ε obtained in each of the above-mentioned configurations can be substituted into the above equation 8 to obtain the interpolation error E by the phase difference error ε. Here, the equation 10 assumes offset, amplitude ratio, and phase difference errors as parameters, but the two-phase sine waves A 1 and B 1 substantially include only the phase difference error. When expressed as
Can be transformed into

【0071】[0071]

【数14】 内挿誤差E=(λ/2π)(−εsinu) …(14) ここで、λ:前記正弦波の周期 ε:本発明の位相差誤差検出装置より得た位相差誤差 u:2πx/λ x:前記エンコーダの位置Equation 14] the interpolation error E = (λ / 2π) ( - εsin 2 u) ... (14) where, lambda: the period of the sine wave epsilon: phase difference error obtained from the phase difference error detection apparatus of the present invention u: 2πx / λ x: position of the encoder

【0072】このように各構成で得た位相差誤差εを、
前記数10を簡略化した前記数14に代入することによ
り、該位相差誤差εによる内挿誤差Eを簡単に及び正確
に求めることができる。
The phase difference error ε thus obtained in each configuration is
By substituting the equation 10 into the simplified equation 14, the interpolation error E due to the phase difference error ε can be easily and accurately obtained.

【0073】なお、前記各構成では、位相差誤差εを導
出するための定式として数式12、つまりε=sin−1
((1−k)/(1+k))を用いた例について説
明したが、該定式と等価な下記の数式を用いることがで
きる。 ε=cot−1(k)−tan−1(k) この等価式を用いても、前記数式12を用いた時と同様
の効果を得ることができる。
In each of the above-mentioned structures, the formula 12 for deriving the phase difference error ε, that is, ε = sin −1
Although the example using ((1-k 2 ) / (1 + k 2 )) has been described, the following mathematical formula equivalent to the formula can be used. ε = cot −1 (k) −tan −1 (k) By using this equivalent formula, it is possible to obtain the same effect as that obtained by using the formula 12.

【0074】なお、本実施形態にかかる内挿誤差見積装
置は、パラメータを要因とする内挿誤差の演算が、他の
位置基準なしに高速かつ容易に行えるので、内挿演算後
でも内挿補正が可能であり、任意の内挿誤差補正装置に
適用することができる。
The interpolation error estimation apparatus according to the present embodiment can calculate the interpolation error caused by the parameter at high speed and easily without any other position reference, so that the interpolation correction can be performed even after the interpolation calculation. And can be applied to any interpolation error correction device.

【0075】例えば、本実施形態では、内挿誤差補正装
置により、本実施形態にかかる内挿誤差見積手段で得た
内挿誤差を基に補正情報を作成し、これをルックアップ
テーブル(LUT)に記憶しておき、例えば装置の電源
投入時等の所定の時期に、このLUTの補正情報にアク
セスし、該補正情報を用いて内挿回路の出力を補正し、
内挿誤差が除去されたエンコーダの位置情報を出力する
静的補正に適用することができる。あるいは前記内挿誤
差見積手段で得た内挿誤差を基に作成された補正情報を
LUTに格納せず、該内挿回路の動作時等の通常動作時
に、自立的に該内挿誤差を補正する動的補正に適用する
ことができる。あるいは前記静的補正及び動的補正を組
合せたものに適用することができる。このように本実施
形態にかかる内挿誤差見積装置により求められた内挿誤
差に基づく補正情報を用いることにより、内挿誤差の補
正を容易に及び正確に行える。
For example, in the present embodiment, the interpolation error correction device creates correction information based on the interpolation error obtained by the interpolation error estimation means according to the present embodiment, and uses this as a look-up table (LUT). The correction information of the LUT is accessed at a predetermined time such as when the power of the apparatus is turned on, and the output of the interpolation circuit is corrected using the correction information.
It can be applied to a static correction that outputs the position information of the encoder with the interpolation error removed. Alternatively, the correction information created on the basis of the interpolation error obtained by the interpolation error estimation means is not stored in the LUT, and the interpolation error is autonomously corrected during normal operation such as operation of the interpolation circuit. Can be applied to dynamic correction. Alternatively, it can be applied to a combination of the static correction and the dynamic correction. By using the correction information based on the interpolation error obtained by the interpolation error estimation device according to the present embodiment, the interpolation error can be corrected easily and accurately.

【0076】位相補正 位相補正の際は、一般的には位相差誤差を計算で求め、
位相差誤差に基づいて補正をしていた。しかしながら、
その計算量は膨大であるため、計算の簡略化は強く要望
されていたものの、従来はこれを解決することのできる
適切な技術が存在しなかった。そこで、本発明において
は、計算の簡略化のため、位相補正の計算方法として、
リサージュ波形の長軸と短軸の長さの比kの導入法を採
用し、位相補正を行うための指示をプログラム化したこ
とである。
[0076]Phase correction When correcting the phase, generally calculate the phase difference error,
Correction was made based on the phase difference error. However,
Since the amount of calculation is huge, it is strongly desired to simplify the calculation.
Although it was done, it can solve this in the past.
There was no suitable technology. Therefore, in the present invention
Is the calculation method of phase correction for simplification of calculation.
Adopted the method of introducing the ratio k of the long axis and the short axis of the Lissajous waveform.
And programmed instructions for performing phase correction.
And.

【0077】以下、位相補正のプログラム化について説
明する。図6にはリサージュ波形の長軸と短軸の長さの
比kに基づいて位相補正を行うように、プログラムされ
ている位相補正機構の配置が示されている。なお前記図
4と対応する部分には符号100を加えて示し説明を省
略する。
The programming of the phase correction will be described below. FIG. 6 shows the arrangement of the phase correction mechanism programmed so as to perform the phase correction based on the ratio k of the long axis to the short axis of the Lissajous waveform. The parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the reference numeral 100 and the description thereof is omitted.

【0078】同図において、位相補正機構288は、長
軸短軸比演算手段258の出力側と接続され、平均化素
子282の出力側と接続されている。そして、長軸短軸
比演算手段258よりの比k、及び平均化素子282よ
りの4つの象限(P,P,P,P)のXY座標
値が、位相補正機構288に入力される。位相補正機構
288は、図7に示すように例えばコンピュータ等より
なり、記憶部290と、CPU(演算手段)292と、
を備える。記憶部290は、データメモリ294と、プ
ログラムメモリ(プログラム記憶手段)296を備え
る。
In the figure, the phase correction mechanism 288 is connected to the output side of the long-axis / short-axis ratio calculating means 258 and to the output side of the averaging element 282. Then, the ratio k from the long axis / short axis ratio calculating means 258 and the XY coordinate values of the four quadrants (P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ) from the averaging element 282 are input to the phase correction mechanism 288. To be done. The phase correction mechanism 288 is composed of, for example, a computer as shown in FIG. 7, and includes a storage unit 290, a CPU (calculation unit) 292,
Equipped with. The storage unit 290 includes a data memory 294 and a program memory (program storage unit) 296.

【0079】データメモリ294は、CPU292を介
して入力された長軸短軸比演算手段よりの比k(b/
a)、及び補正対象となる、平均化素子よりの4つの象
限(P ,P,P,P)のXY座標値、つまりP
(x,y),P(x,y),P(x
),P(x,y)を記憶する。プログラムメ
モリ296は、長短軸比演算手段により求められたリサ
ージュ波形の長軸と短軸の長さの比kを含む下記数15
に基づいて、補正対象となるリサージュ波形上の座標値
(X,Y)の位相補正を行い、位相差誤差が補正された
リサージュ波形上の座標値(X’,Y’)を得るための
演算プログラムを予め記憶している。
The data memory 294 is connected via the CPU 292.
The ratio k (b /
a) and four elephants from the averaging element to be corrected
Limit (P 1, PTwo, PThree, PFour) XY coordinate values, that is, P
1(X1, Y1), PTwo(XTwo, YTwo), PThree(XThree
yThree), PFour(XFour, YFour) Is remembered. Program
Mori 296 is the Lisa obtained by the long / short axis ratio calculation means.
The following equation including the ratio k of the major axis and minor axis of the Rouge waveform
Coordinate values on the Lissajous waveform to be corrected based on
The phase difference of (X, Y) was corrected and the phase difference error was corrected.
To obtain the coordinate values (X ', Y') on the Lissajous waveform
A calculation program is stored in advance.

【0080】CPU292は、プログラムメモリ296
に記憶されている演算プログラムに基づいて、データメ
モリ294に記憶されている比kの値を数15に代入
し、補正対象となるリサージュ波形上の座標値(X,
Y)の位相補正を行い、位相差誤差が補正されたリサー
ジュ波形上の座標値(X’,Y’)を得る。
The CPU 292 has a program memory 296.
The value of the ratio k stored in the data memory 294 is substituted into the equation 15 based on the arithmetic program stored in, and the coordinate value (X,
Y) is phase-corrected to obtain the coordinate value (X ', Y') on the Lissajous waveform in which the phase difference error is corrected.

【数15】 ここで、X,Yは、補正対象となるリサージュ波形上の
座標値 X’,Y’は、位相差誤差が補正されたリサージュ波形
上の座標値
[Equation 15] Where X and Y are coordinate values on the Lissajous waveform to be corrected, and X ′ and Y ′ are coordinate values on the Lissajous waveform whose phase difference error has been corrected.

【0081】なお、本実施形態において、プログラムメ
モリ296に予め記憶しておく演算プログラムは、位相
補正機構288である内部コンピュータを用いて作成す
る場合(内部作成方法)、外部プログラム作成装置を用
いて予め作成しておいた演算プログラムを内部コンピュ
ータに転送する場合(外部作成方法)等がある。 <内部作成方法>本実施形態において、前記内部コンピ
ュータは、プログラムメモリ296に記憶する演算プロ
グラムを作成するプログラム作成手段としての機能を備
えることも好適である。すなわち、前記プログラム作成
手段は、例えば内部コンピュータのCPU(処理部)2
92と、例えばキーボード、マウス等よりなり、インタ
フェース298を介してCPU292に接続されている
入力デバイス(入力部)300と、ディスプレイ302
を備える。使用者は入力デバイス300より、例えば前
記数15、該数15に基づいてCPU292に演算を行
わせる指示等を含む演算プログラムを入力する。
In the present embodiment, when the arithmetic program stored in the program memory 296 in advance is created using the internal computer which is the phase correction mechanism 288 (internal creating method), the external program creating device is used. There is a case where an arithmetic program created in advance is transferred to an internal computer (external creation method). <Internal Creation Method> In the present embodiment, it is also preferable that the internal computer has a function as a program creation unit that creates an arithmetic program stored in the program memory 296. That is, the program creating means is, for example, the CPU (processing unit) 2 of the internal computer.
92, an input device (input unit) 300 including a keyboard, a mouse, etc., connected to the CPU 292 via the interface 298, and a display 302.
Equipped with. The user inputs, for example, the equation 15 and an arithmetic program including instructions for causing the CPU 292 to perform an arithmetic operation based on the equation 15 from the input device 300.

【0082】CPU292は、入力デバイス300より
入力された演算プログラムをプログラムメモリ296に
記憶させる。また入力デバイス300より入力された演
算プログラムをディスプレイ302に表示させる。そし
て、使用者がディスプレイ302を見ながら、入力デバ
イス300より演算プログラムを入力すると、この演算
プログラムは、CPU292によりプログラムメモリ2
96に記憶される。
The CPU 292 stores the calculation program input from the input device 300 in the program memory 296. Further, the calculation program input from the input device 300 is displayed on the display 302. Then, when the user inputs a calculation program from the input device 300 while looking at the display 302, the calculation program is stored in the program memory 2 by the CPU 292.
Stored in 96.

【0083】<外部作成方法>本実施形態においては、
例えば外部コンピュータよりなり、演算パラメータを作
成し、これを出力する機能を備える外部プログラム作成
装置(出力部)304を備えることも好適である。外部
プログラム作成装置304は、インタフェース298を
介して内部コンピュータのCPU292に接続されてい
る。外部プログラム作成装置304と内部コンピュータ
間の接続方法としては、例えばケーブル接続、無線通信
装置を用いた無線接続等が一例として挙げられる。外部
プログラム作成装置304を用いて予め作成しておいた
演算プログラムが、外部プログラム作成装置304より
インタフェース298、CPU292を介してプログラ
ムメモリ296に転送される。そして、使用者は、外部
プログラム作成装置304より転送され、プログラムメ
モリ296に記憶された演算プログラム等をディスプレ
イ302に表示することができる。なお、ディスプレイ
302は、位相補正前の測定結果、位相補正後の測定結
果等も表示することができる。
<External Creation Method> In this embodiment,
For example, it is also preferable to include an external program creation device (output unit) 304 that is composed of an external computer and that has a function of creating calculation parameters and outputting them. The external program creation device 304 is connected to the CPU 292 of the internal computer via the interface 298. As a connection method between the external program creation device 304 and the internal computer, for example, cable connection, wireless connection using a wireless communication device, or the like can be given. An arithmetic program created in advance by using the external program creating device 304 is transferred from the external program creating device 304 to the program memory 296 via the interface 298 and the CPU 292. Then, the user can display on the display 302 the calculation program and the like transferred from the external program creating device 304 and stored in the program memory 296. The display 302 can also display the measurement result before the phase correction, the measurement result after the phase correction, and the like.

【0084】次に、本実施形態による位相補正の様子に
ついて、図8を参照しつつ説明する。なお同図(A)は
ディスプレイに表示された位相補正前のノイズを含んだ
リサージュ波形の様子、同図(B)はディスプレイに表
示された位相補正後のリサージュ波形の様子である。
Next, the manner of phase correction according to this embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that FIG. 9A shows a Lissajous waveform including noise before phase correction displayed on the display, and FIG. 9B shows a Lissajous waveform after phase correction displayed on the display.

【0085】図8(A)に示すように位相誤差のあるリ
サージュ波形(信号)は45度傾いており、|X|=|
Y|となる座標P(x,y),P(x
),P(x,y),P(x,y)を、
ノイズ除去のため図中、2Rの区間で平均化し、長軸の
長さaと短軸の長さbを求め、長さの比k(b/a)を
求める。すなわち、リサージュ波形上の座標(X,Y)
をX=cos(u+ε)、sin(u)としたとき、前記軸長
演算部は、それぞれ長軸a、短軸bを下記数式16より
求める。
As shown in FIG. 8A, the Lissajous waveform (signal) having a phase error is inclined by 45 degrees, and | X | = |
The coordinates P 1 (x 1 , y 1 ), P 2 (x 2 ,
y 2 ), P 3 (x 3 , y 3 ), P 4 (x 4 , y 4 ),
In order to remove noise, averaging is performed in the section of 2R in the figure, the length a of the long axis and the length b of the short axis are obtained, and the length ratio k (b / a) is obtained. That is, the coordinates (X, Y) on the Lissajous waveform
Where X = cos (u + ε), sin (u), the axial length calculation unit obtains the major axis a and the minor axis b by the following formula 16.

【0086】[0086]

【数16】 [Equation 16]

【0087】そして、前記長短軸比演算手段は、前記軸
長演算部により求められた長軸の長さaと短軸の長さb
より比k(b/a)を求める。前記CPUは、比kの下
記数式17を含む演算プログラムに基づいて、同図
(A)に示されるリサージュ波形上の座標値(X,Y)
の位相補正を行う。これにより、同図(B)に示すよう
に、綺麗に位相差誤差が除去されたリサージュ波形が得
られ、位相差誤差が補正されたリサージュ波形上の座標
値(X’,Y’)を得ることができる。
Then, the long / short axis ratio calculating means has the length a of the long axis and the length b of the short axis obtained by the axis length calculating section.
Then, the ratio k (b / a) is calculated. The CPU, based on a calculation program including the following equation 17 of the ratio k, coordinates values (X, Y) on the Lissajous waveform shown in FIG.
Phase correction is performed. As a result, as shown in FIG. 7B, a Lissajous waveform in which the phase difference error is beautifully removed is obtained, and coordinate values (X ′, Y ′) on the Lissajous waveform in which the phase difference error is corrected are obtained. be able to.

【0088】[0088]

【数17】 [Equation 17]

【0089】このように本実施形態においては、位相補
正の計算に、リサージュ波形の長軸と短軸の長さの比を
採用した、数式17に示すようなシンプルな演算式を用
い、これをプログラム化しているので、位相誤差が補正
された座標値を得るのに、計算を簡略化することができ
る。
As described above, in the present embodiment, a simple arithmetic expression as shown in Expression 17 which uses the ratio of the length of the Lissajous waveform to the length of the short axis is used for the calculation of the phase correction. Since it is programmed, the calculation can be simplified in order to obtain the coordinate value with the phase error corrected.

【0090】すなわち、位相差誤差εは下記数式18よ
り求められるが、本実施形態の位相補正においては不要
であり、その計算を省略することができる。これにより
本実施形態においては、リサージュ波形の長軸と短軸の
長さの比kより位相差誤差を計算で求め、求められた位
相差誤差に基づいて位相補正を行うものに比較し、計算
数を大幅に低減することができるので、位相補正に必要
な計算の簡略化が大幅に図られる。
That is, the phase difference error ε is obtained from the following formula 18, but it is not necessary in the phase correction of this embodiment, and its calculation can be omitted. As a result, in the present embodiment, the phase difference error is calculated from the ratio k between the long axis and the short axis of the Lissajous waveform, and the phase difference error is compared with that for phase correction based on the calculated phase difference error. Since the number can be greatly reduced, the simplification of the calculation required for the phase correction can be largely achieved.

【数18】 [Equation 18]

【0091】[0091]

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる位相
差誤差検出装置によれば、先ず位相差誤差の定式化に成
功した。そして、エンコーダの2相正弦波を合成して作
られるリサージュ波形の長軸短軸の長さを求める長短軸
検出手段と、該長軸短軸の長さの比を求める長短軸比演
算手段と、前記長短軸比演算手段で得た長さ比kに基づ
いて位相差誤差情報を得ることとしたので、従来極めて
困難であった、エンコーダ信号の位相差誤差情報を簡単
に及び正確に検出することができる。また本発明におい
ては、リサージュ波形の長軸と短軸の長さの比kに基づ
いて、補正対象となるリサージュ波形上の座標値の位相
補正を行い、位相差誤差が補正されたリサージュ波形上
の座標値を得るための演算プログラムを予め記憶してい
るプログラム記憶手段と、該演算プログラムに基づいて
位相補正を行う演算手段を備えることにより、位相補正
が簡単に行える。また本発明においては、該長さの比を
本発明において特徴的な位相差誤差を求めるための式に
代入し、位相差誤差を求める位相差誤差演算手段を備え
ることとしたので、エンコーダ信号の位相差誤差を、よ
り簡単に及び正確に検出することができる。また本発明
にかかる内挿誤差見積装置によれば、本発明にかかる位
相差誤差検出装置より得た位相差誤差に基づいて内挿誤
差を求める内挿誤差演算手段を備えることとしたので、
位相差誤差による内挿誤差を簡単に及び正確に見積るこ
とができる。
As described above, according to the phase difference error detection device of the present invention, the formulation of the phase difference error was first successful. Then, a long / short axis detecting means for obtaining the length of the long axis / short axis of the Lissajous waveform produced by synthesizing the two-phase sine wave of the encoder, and a long / short axis ratio calculating means for obtaining the ratio of the length of the long axis / short axis. Since the phase difference error information is obtained based on the length ratio k obtained by the long / short axis ratio calculating means, the phase difference error information of the encoder signal, which has been extremely difficult in the past, can be easily and accurately detected. be able to. Further, in the present invention, based on the ratio k of the long axis and the short axis of the Lissajous waveform, the phase of the coordinate value on the Lissajous waveform to be corrected is corrected, and the Lissajous waveform on which the phase difference error is corrected is corrected. The phase correction can be easily performed by including a program storage unit that stores in advance a calculation program for obtaining the coordinate value and a calculation unit that performs the phase correction based on the calculation program. Further, in the present invention, since the ratio of the lengths is substituted into the equation for obtaining the characteristic phase difference error in the present invention and the phase difference error calculating means for obtaining the phase difference error is provided, the encoder signal The phase difference error can be detected more easily and accurately. Further, according to the interpolation error estimation device of the present invention, since it is provided with the interpolation error calculation means for obtaining the interpolation error based on the phase difference error obtained from the phase difference error detection device of the present invention,
The interpolation error due to the phase difference error can be estimated easily and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる内挿誤差見積装置
の概略構成の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of an interpolation error estimation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態にかかる位相差誤差検出
装置の概略構成の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a phase difference error detection device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2に示した位相差誤差検出装置において特徴
的な長短軸検出方法の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a long-short axis detection method characteristic of the phase difference error detection device shown in FIG.

【図4】本発明の第2実施形態にかかる位相差誤差検出
装置の概略構成の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a phase difference error detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示した位相差誤差検出装置において特徴
的な長短軸検出方法の説明図である。
5 is an explanatory diagram of a long-short axis detection method which is characteristic of the phase difference error detection device shown in FIG.

【図6】図4に示した装置の変形例である。6 is a modification of the device shown in FIG.

【図7】図6に示した装置において特徴的な位相補正機
構の説明図である。
7 is an explanatory diagram of a characteristic phase correction mechanism in the device shown in FIG.

【図8】図7に示した位相補正機構による位相補正方法
の説明図である。
8 is an explanatory diagram of a phase correction method by the phase correction mechanism shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 エンコーダ 14 内挿回路 16 内挿誤差見積装置 22 座標軸回転部(長短軸検出手段) 24 切換点検出部(長短軸検出手段) 58,158 長短軸比演算手段 60,160 位相差誤差演算手段 172 判定素子(絶対値等点検出部,長短軸検出手
段) 174,176,178,180 サンプリング素子
(絶対値等点検出部,長短軸検出手段) 184,186 軸長演算部(長短軸検出手段)
12 Encoder 14 Interpolation Circuit 16 Interpolation Error Estimator 22 Coordinate Axis Rotation Unit (Long / Short Axis Detection Means) 24 Switching Point Detection Unit (Long / Short Axis Detection Means) 58, 158 Long / Short Axis Ratio Calculation Means 60, 160 Phase Difference Error Calculation Means 172 Judging element (absolute value equal point detecting section, long / short axis detecting means) 174, 176, 178, 180 Sampling element (absolute value equal point detecting section, long / short axis detecting means) 184, 186 Axis length calculating section (long / short axis detecting means)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 本来90度の位相差を有してエンコーダ
より出力される2相正弦波A,Bの位相差の誤差を
検出する位相差誤差検出装置であって、 前記2相正弦波A,Bは、実質的に位相差の誤差の
みを含み、下記数1で表せるとした時、該2相正弦波A
,Bを合成して作られるリサージュ波形の長軸の位
置及び短軸の位置を検出して該長軸の長さ及び短軸の長
さを求める長短軸検出手段と、 前記長短軸検出手段で得た長軸の長さ及び短軸の長さよ
り、その長さ比kを求める長短軸比演算手段と、 を備え、前記リサージュ波形の長軸の長さと短軸の長さ
の比kを得ることを特徴とする位相差誤差検出装置。 【数1】正弦波A=sin(u) 正弦波B=cos(u+ε) …(1) ここで、u:2πx/λ x:前記エンコーダの位置 λ:前記正弦波の周期
1. A phase difference error detection device for detecting an error of a phase difference between two-phase sine waves A 1 and B 1 that are originally output from an encoder and have a phase difference of 90 degrees. The waves A 1 and B 1 substantially include only the phase difference error, and when expressed by the following formula 1, the two-phase sine wave A 1
1. A long / short axis detection means for detecting the position of the long axis and the position of the short axis of the Lissajous waveform formed by synthesizing 1 and B 1 to obtain the length of the long axis and the length of the short axis; A long-short axis ratio calculating means for obtaining the length ratio k from the length of the long axis and the length of the short axis obtained by the means, and the ratio k of the long axis to the short axis of the Lissajous waveform A phase difference error detection device characterized by obtaining. Sine wave A 1 = sin (u) sine wave B 1 = cos (u + ε) (1) where u: 2πx / λ x: position of the encoder λ: cycle of the sine wave
【請求項2】 請求項1記載の位相差誤差検出装置にお
いて、 前記長短軸検出手段は、前記リサージュ波形が作られる
XY座標軸を45度回転させ、該リサージュ波形の軸が
平行ないし直交となるX22座標軸に変換する座標軸回
転部と、 前記リサージュ波形の、前記X22座標軸により分けら
れる4つの各象限の切替点のX22座標値を検出する切
替点検出部と、 前記切替点検出部で得たリサージュ波形の切替点のX2
2座標値より、該X22座標軸上のリサージュ波形の
長軸の長さ及び短軸の長さを求める軸長演算部と、 を備えたことを特徴とする位相差誤差検出装置。
2. The phase difference error detection device according to claim 1, wherein the long / short axis detection means rotates an XY coordinate axis on which the Lissajous waveform is formed by 45 degrees, and the axes of the Lissajous waveform are parallel or orthogonal. a coordinate axis rotation unit for converting the 2 Y 2 axis, and the Lissajous waveform, wherein X 2 Y 2 switching point detector for detecting the X 2 Y 2 coordinate values of the four quadrants of the switching point, divided by the coordinate axis, the X 2 of the switching point of the Lissajous waveform obtained by the switching point detector
A phase difference error detection device comprising: an axis length calculation unit that obtains the length of the long axis and the length of the short axis of the Lissajous waveform on the X 2 Y 2 coordinate axis from the Y 2 coordinate value.
【請求項3】 請求項1記載の位相差誤差検出装置にお
いて、 前記長短軸検出手段は、前記リサージュ波形上の、2相
正弦波A,Bの絶対値が等しい点を、XY座標軸で
分けられる4つの各象限より検出する絶対値等点検出部
と、 前記絶対値等点検出部で得た各点のXY座標値より、前
記XY座標軸上のリサージュ波形の長軸の長さ及び短軸
の長さを求める軸長演算部と、 を備えたことを特徴とする位相差誤差検出装置。
3. The phase difference error detection device according to claim 1, wherein the long / short axis detection means uses, on the XY coordinate axes, points on the Lissajous waveform where the absolute values of the two-phase sine waves A 1 and B 1 are equal. The absolute value equal point detecting unit for detecting from each of the four divided quadrants and the XY coordinate values of each point obtained by the absolute value equal point detecting unit are used to determine the length and the length of the long axis of the Lissajous waveform on the XY coordinate axes. A phase difference error detection device comprising: an axis length calculator that determines the length of the axis.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の位相差
誤差検出装置において、 前記長短軸比演算手段により求められたリサージュ波形
の長軸の長さと短軸の長さの比kを下記数2に代入し、
前記2相正弦波A,Bの位相差誤差εを求める位相
差誤差演算手段を備えたことを特徴とする位相差誤差検
出装置。 【数2】 位相差誤差ε=sin−1((1−k)/(1+k)) …(2)
4. The phase difference error detection device according to claim 1, wherein the ratio k between the major axis length and the minor axis length of the Lissajous waveform obtained by the major axis / minor axis ratio calculation means is calculated. Substituting in the following equation 2,
A phase difference error detecting device comprising phase difference error calculating means for obtaining a phase difference error ε between the two-phase sine waves A 1 and B 1 . Phase difference error ε = sin −1 ((1-k 2 ) / (1 + k 2 )) (2)
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載の位相差
誤差検出装置において、 前記長短軸比演算手段により求められたリサージュ波形
の長軸の長さと短軸の長さの比kを含む下記数3に基づ
いて、補正対象となるリサージュ波形上の座標値の位相
補正を行い、位相差誤差が補正されたリサージュ波形上
の座標値を得るための演算プログラムを予め記憶してい
るプログラム記憶手段と、 前記プログラム記憶手段に記憶されている演算プログラ
ムに基づいて、前記位相差誤差が補正されたリサージュ
波形上の座標値を得る演算手段と、 を備えたことを特徴とする位相差誤差検出装置。 【数3】 ここで、X,Yは、補正対象となるリサージュ波形上の
座標値 X’,Y’は、位相差誤差が補正されたリサージュ波形
上の座標値
5. The phase difference error detection device according to claim 1, wherein the ratio k between the length of the major axis and the length of the minor axis of the Lissajous waveform obtained by the major / minor axis ratio calculating means is calculated. A program that pre-stores a calculation program for performing phase correction of the coordinate value on the Lissajous waveform to be corrected based on the following Equation 3 and including the coordinate value on the Lissajous waveform with the phase difference error corrected. A phase difference error comprising: a storage unit; and a calculation unit that obtains a coordinate value on the Lissajous waveform in which the phase difference error is corrected based on a calculation program stored in the program storage unit. Detection device. [Equation 3] Where X and Y are coordinate values on the Lissajous waveform to be corrected, and X ′ and Y ′ are coordinate values on the Lissajous waveform whose phase difference error has been corrected.
【請求項6】 請求項5記載の位相差誤差検出装置にお
いて、 前記プログラム記憶手段に記憶する演算プログラムを作
成するためのプログラム作成手段を備えたことを特徴と
する位相差誤差検出装置。
6. The phase difference error detecting device according to claim 5, further comprising a program creating unit for creating an arithmetic program stored in the program storing unit.
【請求項7】 請求項6記載の位相差誤差検出装置にお
いて、 前記プログラム作成手段は、前記演算プログラムを入力
するための入力部と、 前記入力手段より入力された演算プログラムを前記プロ
グラム記憶手段に記憶させる処理部と、 を含むことを特徴とする位相差誤差検出装置。
7. The phase difference error detection device according to claim 6, wherein the program creating unit stores an input unit for inputting the arithmetic program, and the arithmetic program input from the input unit in the program storage unit. A phase difference error detection device comprising: a processing unit that stores the phase difference error.
【請求項8】 請求項6又は7記載の位相差誤差検出装
置において、 前記プログラム作成手段は、予め作成しておいた前記演
算プログラムを前記プログラム記憶手段に出力する出力
部を備えたことを特徴とする位相差誤差検出装置。
8. The phase difference error detection device according to claim 6 or 7, wherein the program creating means includes an output section for outputting the previously created operation program to the program storing means. And a phase difference error detection device.
【請求項9】 請求項1〜4の何れかに記載の位相差誤
差検出装置より得た2相正弦波A,Bの位相差誤差
εを下記数4に代入し、該位相差誤差εによる内挿誤差
Eを求める内挿誤差演算手段を備えたことを特徴とする
内挿誤差見積装置。 【数4】 内挿誤差E=(λ/2π)(−εsinu) …(4) ここで、λ:前記正弦波の周期 ε:本発明の位相差誤差検出装置より得た位相差誤差 u:2πx/λ x:前記エンコーダの位置
9. The phase difference error ε of the two-phase sine waves A 1 and B 1 obtained by the phase difference error detection device according to claim 1 is substituted into the following expression 4 to obtain the phase difference error. An interpolation error estimator comprising an interpolation error calculation means for calculating an interpolation error E by ε. Equation 4] the interpolation error E = (λ / 2π) ( - εsin 2 u) ... (4) where, lambda: the period of the sine wave epsilon: phase difference error obtained from the phase difference error detection apparatus of the present invention u: 2πx / λ x: position of the encoder
JP2002338343A 2001-11-21 2002-11-21 Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using the same Expired - Fee Related JP4202098B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002338343A JP4202098B2 (en) 2001-11-21 2002-11-21 Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001356397 2001-11-21
JP2001-356397 2001-11-21
JP2002338343A JP4202098B2 (en) 2001-11-21 2002-11-21 Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003222534A true JP2003222534A (en) 2003-08-08
JP4202098B2 JP4202098B2 (en) 2008-12-24

Family

ID=27759170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002338343A Expired - Fee Related JP4202098B2 (en) 2001-11-21 2002-11-21 Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4202098B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006090738A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Mitsutoyo Corp Output signal correction apparatus and method of encoder
JP2006090741A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Mitsutoyo Corp Output signal correction apparatus and method of encoder
EP1647810A1 (en) 2004-10-13 2006-04-19 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
EP1647811A1 (en) 2004-10-13 2006-04-19 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
CN100423442C (en) * 2005-10-07 2008-10-01 三菱电机株式会社 Resolver
JP2010190872A (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Angle error reduction
US8093886B2 (en) 2009-03-30 2012-01-10 Hitachi Metals, Ltd. Rotation-angle-detecting apparatus
JP2012202728A (en) * 2011-03-24 2012-10-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Phase measuring method for optical components and phase measuring device
CN106989762A (en) * 2016-01-20 2017-07-28 日本电产三协株式会社 Encoder
JP2017151061A (en) * 2016-02-26 2017-08-31 株式会社東京精密 Interpolation method and interpolation device
KR20230091365A (en) * 2021-12-16 2023-06-23 현대오토에버 주식회사 Signal processing apparatus

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006090738A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Mitsutoyo Corp Output signal correction apparatus and method of encoder
JP2006090741A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Mitsutoyo Corp Output signal correction apparatus and method of encoder
EP2302329A2 (en) 2004-10-13 2011-03-30 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
EP2302329A3 (en) * 2004-10-13 2014-08-27 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
JP2006112859A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Mitsutoyo Corp Encoder output signal corrector
JP2006112862A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Mitsutoyo Corp Encoder output signal corrector and method
US7109900B2 (en) 2004-10-13 2006-09-19 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
US7250881B2 (en) 2004-10-13 2007-07-31 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
EP1647810A1 (en) 2004-10-13 2006-04-19 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
EP1647811A1 (en) 2004-10-13 2006-04-19 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
EP3401644A1 (en) 2004-10-13 2018-11-14 Mitutoyo Corporation Encoder output signal correction apparatus and method
CN100423442C (en) * 2005-10-07 2008-10-01 三菱电机株式会社 Resolver
JP2010190872A (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Angle error reduction
US8093886B2 (en) 2009-03-30 2012-01-10 Hitachi Metals, Ltd. Rotation-angle-detecting apparatus
JP2012202728A (en) * 2011-03-24 2012-10-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Phase measuring method for optical components and phase measuring device
CN106989762A (en) * 2016-01-20 2017-07-28 日本电产三协株式会社 Encoder
CN106989762B (en) * 2016-01-20 2019-07-05 日本电产三协株式会社 Encoder
JP2017151061A (en) * 2016-02-26 2017-08-31 株式会社東京精密 Interpolation method and interpolation device
KR20230091365A (en) * 2021-12-16 2023-06-23 현대오토에버 주식회사 Signal processing apparatus
KR102655067B1 (en) 2021-12-16 2024-04-05 현대오토에버 주식회사 Signal processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4202098B2 (en) 2008-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4768248B2 (en) Encoder output signal correction apparatus and method
JP4713123B2 (en) Encoder output signal correction device
CN110793430B (en) Absolute electrical angle detection method, system and computer readable storage medium
JP6624446B2 (en) Interpolation method and interpolation device
JP2003222534A (en) Phase difference error detection device and interpolation error estimation device using it
JPH06167354A (en) Interpolation unit for scale
JP2014025871A (en) Encoder output signal correction apparatus
US11788867B2 (en) Incremental encoder position interpolation
KR102500090B1 (en) Compensation of angular errors related to offset and gain drift with motor position detectors
JP2005208028A (en) Angle operation method for variable reluctance resolver, and angle operation unit for the same
KR100978423B1 (en) Waveform correction device and waveform correction method
TW201727199A (en) Encoder appropriately reflecting an offset and improving accuracy in an encoder using an MR element
JP2003149003A (en) Phase difference-correcting apparatus of encoder, phase difference-correcting method, and phase difference- correcting program
JP4794509B2 (en) Device for detecting the rotational position of a rotating body using a resolver
JP2005257565A (en) Resolver digital angle conversion device, method, and program
JP3312504B2 (en) Position detection device
CN111089610B (en) Signal processing method and device of encoder and related components
CN112434254A (en) Method, system, device, processor and storage medium for implementing incremental pulse count value correction processing for sine and cosine encoder
KR20180114743A (en) Absolute encoder, method for generating look-up table of sinusoidal wave, and method for detecting absolute angle using the same
JP4259780B2 (en) Interpolation error estimation method and interpolation error estimation device
JP4713117B2 (en) Encoder output signal correction apparatus and method
JP4943171B2 (en) Amplitude detector
JPH02251720A (en) Interpolating method of encoder
JP2022111803A (en) Calculation method for calculating position or angle of specimen, program, information processing apparatus, and system
JP2001296142A (en) Rotating position detector and rotating speed detector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051014

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080624

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080818

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080909

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081008

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4202098

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141017

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees