JP2003532904A - 高分解能位置センサ装置及び方法 - Google Patents

高分解能位置センサ装置及び方法

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JP2003532904A JP2001583248A JP2001583248A JP2003532904A JP 2003532904 A JP2003532904 A JP 2003532904A JP 2001583248 A JP2001583248 A JP 2001583248A JP 2001583248 A JP2001583248 A JP 2001583248A JP 2003532904 A JP2003532904 A JP 2003532904A
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ヴィラーレ、イヴ
プロコペッツ、シュミュエル
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ヤスカワエシエド テクノロジー リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 サーボ機構の精密な位置決めに使用される高分解能の位置センサ装置。この位置センサ装置は、光検出器を使用する感光装置を介して転移パルスを発生するモータ軸取り付けのエンコーダを使用して増加した分解能を提供する。エンコーダ車輪の溝が通るのでパルスが転移を行う度にリセット信号が発生され、このリセット信号は転移パルス間の間隔中に測定されたクロック・パルスの数をゼロにリセットする。これらの転移パルスと、これらの転移パルス間の時間とはモータ速度の変化により変化し、一方、システム・クロック・パルス・レートは一定のままである。本発明は、更に精密な位置センサを提供する。この位置センサは、エンコーダ自体が実際に発生するよりも更に多くの転移パルスを発生する。もしエンコーダが一定の分解能で転移パルスを発生する場合、位置センサはより高い分解能の出力パルスを発生する。２つの高分解パルス間の時間間隔はより高いカウンティング・レートのために２つの転移パルス間の時間間隔より小さい。これにより、モータの位置情報の更に高い分解能が提供され、より良い位置制御が達成でき、誤差は減少される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、モータ位置制御システムとそのための装置に関し、特に、移動中の
位置フィードバックの精度を増大する高分解能の位置センサ装置と方法に関する
。
【０００２】 （発明の背景） 従来技術には、変移の関数として電気パルスを出力する位置センサ装置の数多
くの例が含まれている。これらの例には、Ｒｕｓｓｅｌｌに与えられた米国特許
第３、７４８、４８６号に記載された装置がある。この装置は、移動可能な機械
部品に取り付けた回折格子を使用してその機械部品の移動と同相の電気信号を発
生する光電気変換器に入る光を変調する。 Ｂｒｅｓｌｏｗに与えられた米国特許第３、７９４、８９９号には、サーボ制
御システムに適用された高精度エンコーダの誤差を評価するシステムが開示され
ている。Ｂｉｓｈｏｐ他に対し与えられた米国特許第４、０２３、０８５号は、
誤差信号を発生するためにデジタル位置フィードバック信号を提供するレゾルバ
を使用したデジタル化位相ループを備える数値制御システムを開示している。
【０００３】 Ｍａｔｓｕｍｏｔｏに与えられた米国特許第４、０９５、１５８号は、位相デ
ータとしての位置フィードバック信号を発生するレゾルバを使用した位置制御シ
ステムを開示している。その位相データは、サーボ機構を駆動するための位置誤
差信号の発生に使用のために基準カウンタに変換されバッファ・レジスタに記憶
される。 Ｎｏｚａｗａ他に与えられた米国特許第４、５０３、３７２号には、命令値と
、移動可能な機械要素のモータ軸に取り付けた位置センサにより検出される移動
値との差に相当する誤差を誤差記憶手段が計算する位置制御システムが開示され
ている。
【０００４】 Ｂｒｉｄｇｅ他に与えられた米国特許第５、２５４、９１９号は、閉ループ・
フィードバック位置制御装置用のデジタル信号を発生するために電荷結合システ
ム・センサのような直線アレイの個々のセンサ要素に対し光学系がエンコーダ・
セグメントを投影する位置制御用のエンコーダシステムを開示している。そのア
レイに沿って比較的細かいピッチでセンサ要素を離隔することにより、高分解能
が達成可能となるが、これでは依然として高精度位置制御システムには不十分で
ある。 移動部品用の、または機械的同期が要求される位置及び速度制御を必要とする
サーボ機構の用途では、位置フィードバックの精度を増大することによってより
円滑で更に高い精度の制御を提供することが望ましい。
【０００５】 特に、サーボ制御システムでは、制御性能は、位置フィードバック精度に依存
する。通常、システムが停止している時、サーボ機構は、位置センサの精度内で
所望の位置にシステムを維持することができる。しかし、移動中、制御精度は悪
化し、命令位置と実際の位置との誤差が観察される（トラッキング誤差）。エン
コーダの精度の欠落は、非常にしばしば移動中サーボシステムの性能を制限する
主な要因となる。
【０００６】 （発明の要約） 従って、本発明の主要な目的は、従来技術の位置制御システムの欠点を克服し
て、多くの用途におけるサーボ機構の精密な位置決めに使用される高分解能位置
センサ装置を提供することである。
【０００７】 本発明の好適な実施例によれば、システムの変化する変数を測定してその変数
を表す出力値を増加した分解能で提供するセンサ装置であって １組の規則的に離れた所定レベルの各々のレベルに亘りその測定した変数の各
転移でパルスを提供する手段と、 第１のレートのシステム・クロック・パルス列と前記第１のレートの一部を持
つ分割されたシステム・クロック・パルス列とを発生する手段と、 前記転移パルスの各発生間に発生する前記分割されたシステム・クロック・パ
ルス列のパルスの第１の数をカウントする第１の手段と、 前記分割されたシステム・クロック・パルス列の前記カウントしたパルスの第
１の数を記憶する手段と、 前記分割されたシステム・クロック・パルス列のパルスの第２の数をカウント
し、各転移パルスで前記カウントしたパルスの第２の数をリセットする第２の手
段と、 前記カウントしたパルスの第２の数の倍数を表すシフトした記憶位置のレジス
タに前記分割されたシステム・クロック・パルス列の前記カウントしたパルスの
第２の数を記憶する第２の手段と、 前記シフトし記憶しカウントした第２の数と前記記憶しカウントした第１の数
とを比較的高レートで繰り返し比較して、もし前者が後者より大きい場合その間
の差のカウントを発生する手段と、 前記シフトし記憶しカウントした第２の数を前記レジスタの前記差のカウント
と置換した時に高分解能パルスを発生し、かくして転移パルス間に数個の高分解
能パルスを提供する手段と、 前記転移パルスの発生間の間隔中の高分解能パルスの数をカウントすることに
よって前記システムの変数を計算する手段と を有するセンサ装置が提供される。
【０００８】 この好適な実施例では、センサ装置は位置センサとして設けられて、光検出器
を使用する感光装置を介して転移パルスを発生するモータの軸に取り付けたエン
コーダの使用により増大した分解能を提供する。エンコーダ輪の溝が通ることに
原因してパルスが転移をする度にリセット信号が発生されて、転移パルス間の間
隔について測定されたクロック・パルスの数をゼロにリセットする。 転移パルスとこれらのパルス間の時間はモータ速度の変化に対し変化するが、
システム・クロック・パルスの速度は一定のままである。本発明は、エンコーダ
自体が実際に発生するよりも多くの転移パルスを発生する動作を行う更に精度の
高い位置センサを提供する。
【０００９】 従って、もしエンコーダが一定の分解能で転移パルスを発生する場合、センサ
装置は、より高い分解能の出力パルスを発生する。もし例えば、位置センサが１
分解能当たりＮ個のパルスを送る軸取り付けのエンコーダの場合、本発明のセン
サ装置は、平均すると、１分解能当たりＮ×Ｐ個のパルスを送ることができる。
Ｐは、乗数であって数字２の累乗、すなわち、Ｐ＝２rとして設定されるのが好
ましい。 位置センサの転移パルス毎に最新の２つのパルス間の時間が計算され、対応す
るパルス・レートが計算される。
【００１０】 各転移パルス間に生じた乗算から生じるパルスは数えられ、この情報は間隔ラ
ッチに記憶される記憶数として提供される。転移パルス間で生じるシステム・ク
ロック・パルスの数は、モータの回転速度に従って変化する。もしモータが更に
遅く回転すると、更に多くのシステム・クロック・パルスが次の転移パルス前に
カウントされ、もしモータ回転がより速くなる場合には、次の転移パルスの前に
数えられるシステム・クロック・パルス数は少なくなる。 システム・クロック・パルスをカウントする他に、別のカウンタが使用されて
、より高速でカウントを行うので、１つのシステム・クロック・パルスは、「Ｐ
」個のクロック・パルスとしてカウントされる。このカウンタは、Ｐ、２Ｐ、３
Ｐなどの形態でカウントを行う。Ｐは、選択した一定レートの任意の値である。
【００１１】 より高レートでカウントするカウンタの累算合計は、ラッチ・レジスタのパル
ス数と繰り返し比較され、この比較は、ラッチ・レジスタに記憶されたシステム
・クロック・パルスの合計数を越えたかどうかを確かめるために行われる。カウ
ントされたパルスの累算合計がラッチ・レジスタに記憶されたパルス量を超える
と、カウンタに記憶されたパルス量を超える差の値がそのカウンタの値を置き換
えるように使用される。その引き算は、選択されたより高いレートでシステム・
クロック・パルスのカウントを継続をしているときカウンタをリセットするため
に行われる。カウンタのカウントがラッチ・レジスタに記憶されたパルス数を超
えたためにそのカウントでリセットが行われる度に高分解能パルスが発生されて
そのカウンタの値を置換する。
【００１２】 ２つの高分解能パルス間の時間間隔は、より高いカウント・レートのために２
つの転移パルス間の間隔よりも小さい。このことは、モータ位置の情報のより高
い分解能を提供することになり、より良好な位置制御がより小さい誤差で達成す
ることができる。 １つのモータ回転方向におけるモータ位置の測定のために利用される同一原理
は、逆のモータ回転方向で行われる場合の測定に利用することができる。 本発明の他の特徴及び利点は、次の図面及び記載から明らかとなろう。 本発明の実施例についてのよりよい理解のために添付図面を参照するが、同様
の数字は、全図面にわたり対応の要素を示す。
【００１３】 （好適な実施例の詳細な説明） 次に図１を参照すると、本発明の原理に従って構成され作動される好適な実施
例の高分解能位置センサ装置１０のブロック線図が示してある。この好適な実施
例では、位置センサ装置１０はモータ２０に適用され、このモータ２０はその軸
２２に位置センサ２４を取り付けている。転移検出器２５は、位置センサ２４（
エンコーダ）から信号を受信してフォトセンサを使用する感光装置の使用により
モータ軸２２の回転角度を表す出力パルスを提供する。そのフォトセンサは、エ
ンコーダの車輪の溝が通過して転移が行われる毎にこれを検出する。転移検出器
２５のこれらの出力パルスは、本明細書では転移パルスとして記載する。
【００１４】 位置センサ装置１０は、システム・クロック・パルス発生器２６を有し、この
システム・クロック・パルス発生器２６は、可変分割回路２８に信号を供給する
。システム・クロック・パルス発生器２６は、１組のカウント・レジスタ３０、
３２、３４をも有しており、これらのカウント・レジスタは、２進形式のデータ
のカウント及び記憶機能を提供する。従って、数個のビット・メモリとして提供
されている。これらの内の最初のものは、分割クロック・カウンタ・レジスタ（
ＤＣＣＲ）３０であり、これは、可変分割回路２８により発生された分割クロッ
ク・パルスをカウントする。転移検出器２５からのどのパルスもそれをリセット
するので、どの転移パルスによっても、このカウンタは、ゼロからスタートして
分割クロックをカウントする。このカウンタに記憶された値は、次の転移パルス
が発生するまで時間と共に定期的に増加する。従って、ＤＣＣＲ３０は、分割ク
ロック・パルスで測定された最新の転移パルスからの経過時間を表す数を含んで
いる。
【００１５】 転移検出器２５のどのパルスによってもＤＣＣＲ３０のリセット直前にＤＣＣ
Ｒ３０の累算カウントの値は、内部ラッチ・レジスタ（ＩＬＲ）３２のラッチ３
５の動作によりコピーされ保存される。こうして、ＩＬＲ３２は、転移検出器２
５により検出された最新の２つの転移パルス間の時間間隔を常に含んでいる。こ
の時間間隔は、分割クロック・パルスで測定されたものである。従って、ＤＣＣ
Ｒ３０がゼロにリセットされると同時に、ＩＬＲ３２は、前の期間の分割クロッ
ク・パルスにより達せられたカウントを保存する。次の期間が始まると、ＩＬＲ
３２は、各転移パルスで前の期間のカウントの新しい値で更新されＩＬＲ３２は
、この値を保存する。
【００１６】 ＤＣＣＲ３０とＩＬＲ３２のレジスタの他には、分割クロック・アキュムレー
タ・レジスタ（ＤＣＡＲ）３４が設けられている。このレジスタは、その入力点
で可変分割回路２８からの分割クロック・パルスを受信する。それは、乗算係数
Ｐ（Ｐ＝２r）だけ分割クロック・パルス・レートよりも高いレートでカウント
するので、このレジスタに含まれる実際の値は、Ｐ＝２rにより乗算された分割
クロック・パルス数である。従って、各分割クロック・パルスで、ＤＣＡＲ３４
のカウントは２rだけ増加される。もし例えば、ｒ＝２の場合、乗算係数はｐ＝
４となる。この好適な実施例では、これは、分割クロック・パルスをビットｒの
ＤＣＡＲ３４レジスタに供給することによって行う。
【００１７】 レジスタＤＣＣＲ３０、ＩＬＲ３２、ＤＣＡＲ３４の他に、高分解能位置デー
タ・アキュムレータ（ＨＲＰＤＡ）３７と、比較減算モジュール（ＣＳＭ）４０
が設けられている。ＣＳＭモジュール４０は、入力としてＤＣＡＲ３４レジスタ
の値とＩＬＲ３２レジスタの値を受信する。比較的高レートで、ＣＳＭモジュー
ル４０は、繰り返し、これらの値の２つを減算により、すなわち、ＤＣＡＲの値
マイナスＩＬＲの値により比較する。 もし減算により正の値が発生すると、１つの高分解能パルスがＣＳＭモジュー
ル４０により発生し、減算の結果は以前の値を置換するためにＤＣＡＲに書き込
まれる。また、ＨＲＰＤＡ３７は、そのカウントを１つだけ増大する。
【００１８】 理想的には、ＤＣＡＲ３４がＩＬＲの値に達した時、高分解能パルスが発生さ
れてＤＣＡＲ３４はゼロから開始されることが望ましいであろう。しかし、実際
には、減算の値は次の２つのファクタのためにゼロにはならない： １）高分解能パルスの発生を生じさせる正の値の検出は、瞬間的ではなく、ＣＳ
Ｍモジュール４０が減算をして、その結果生じるＤＣＡＲ３４に書き込まれる値
を送り返すまでの遅延が存在する。この遅延は、比較と減算を行う場合のＣＳＭ
モジュール４０の物理的限界により生ずる。
【００１９】 ２）ＤＣＡＲ３４は、連続的にはカウントを行わずにＰのステップでカウントす
る。次の繰り返し比較は、一般的には正の非ゼロ値を与える。この正の非ゼロ値
は、比較がＰをカウントするステップの後に生じるのでエラーを表す。従って、
ＤＣＡＲ値は、一般的にはＩＬＲ値より大きくなる。ＤＣＡＲ３４は、カウント
を決して停止しないので、減算が行われると、ＤＣＡＲ３４カウンタの余りは保
存される。この余りの値はゼロではないので、減算の次の実施までの時間間隔は
、減少される。この時間間隔の減少によりできるだけ２つの連続する高分解能パ
ルス間の平均時間間隔を理想値に維持するエラー補償が行われる。
【００２０】 各減算動作においては、ＣＳＭモジュール４０は、１つの高分解能パルスを送
る。ＤＣＡＲ３４のカウンティング・レートは、ＤＣＣＲ３０の２r倍であるの
で、高分解能パルスのレートは、エンコーダ２４により発生される転移パルスの
レートの通常は２r倍である。モータ回転の場合、高分解能パルスのカウンティ
ングにより位置情報のより高い分解能が与えられる。
【００２１】 通常は、各高分解能パルスの発生時に高分解能パルス・データ累積（ＨＲＰＤ
Ａ）レジスタ３７は、１だけ増加される。しかし、本発明によれば、ＨＲＰＤＡ
レジスタ３７は、２r−１個パルスまでに高分解能パルスのカウンティングを制
限するリミッタ４３を有している、すなわち、ＨＲＰＤＡレジスタ３７の更なる
増加によってビットｒの変化が生じると、高分解能パルスのカウントは停止され
る。しかし、ＨＲＰＤＡレジスタ３７は、実際、次の方法で各転移パルスをカウ
ントする：各転移パルスでは全ての最下位ビット（ゼロからｒ−１）はゼロにリ
セットされ、カウンタ値はＰ＝２rだけ増加される。
【００２２】 エンコーダ２４が一定速度でモータ軸２２で回転している時、高分解能パルス
・レートは転移パルス・レートの２r倍である。ＨＲＰＤＡレジスタ３７は、単
一のパルス・カウンタが使用された場合よりも高分解能の値を含む。モータ速度
が変化する場合、例えば加速中、ＨＲＰＤＡ値の何らかの不連続が時々見られる
ことがある。通常、これは利用の物理的限界を越えた非常に高加速度の間に生じ
るだけである。
【００２３】 可変分割回路２８はクロック周波数を分割するが、この分割はモータ速度に依
存するので低いモータ速度の場合、転移検出器２５は低レートの転移パルスを発
生する。この場合、２つの転移パルス間の時間は非常に長くなる可能性が有るの
でシステムの種々のカウンティング・レジスタは、長過ぎる値を記憶しなければ
ならないことになる。従って、オーバフローが存在する。この状況を回避するた
めに、本発明によれば、可変分割回路２８はシステム・クロックの入力周波数を
分割するために使用する数を選択するように動作する。この数は２Dとして表さ
れる２の累乗である。
【００２４】 分割選択（ＤＳ）回路２９は、ＩＬＲ３２レジスタの最高ビットを使用してＤ
の値を選択する。ＩＬＲ３２レジスタの最高ビットが所定値に達すると、Ｄの値
は増加する。Ｄの値の選択は、前の転移期間のＩＬＲ３２レジスタの値に基づい
ている。モータの加速に対する物理的な制限が存在するので転移期間値の瞬間的
な変化は存在し得ない。従って、前の値に基づくＤの値の変化によりＤＣＣＲレ
ジスタ３０のオーバフローが防止される。
【００２５】 Ｄの値を決定し、それにより分割クロック・パルス・レートを変更するために
ＤＳ２９より適用される選択規則の例は、ＩＬＲレジスタ３２の３つの最高ビッ
トをｎ、ｎ−１、ｎ−２として考慮することである。各ビットはゼロまたは１の
値を持ち得るが、これはビットがＺＥＲＯまたはＳＥＴであるということを意味
する。通常の場合、全ての３つのビットはゼロであり、可変分割回路はＣ／２D
のクロック・レートを確立するので、Ｄ＝０の時は２0＝１でありクロックはそ
の通常レートＣでカウントを行う。
【００２６】 ｎ−１ビットの値が１に増大されてＳＥＴとなるとＤは１つだけ増加され、ク
ロック・レートはＣ／２1、すなわち前のレートの半分であるＣ／２となる。従
って、モータ速度の減少に応答してＤＳ２９はＤの値を増大させ、クロック・レ
ートはカウンティング中減少される。これは、そうしなければ余りにも多くのク
ロック・パルスが発生してオーバフロー状態がＤＣＣＲレジスタ３０で発生する
からである。これとは対照的に、モータ速度が増大するとＤの値は減少されるの
でクロック・レートは増大され更に多くのクロック・パルスと更に精度の高い分
解能が提供される。
【００２７】 次に図２を見ると、本発明のセンサ装置の動作で使用されるエンコーダとカウ
ント・レジスタの転移のタイミング図が示してある。図の参照により分かるよう
に、ＤＣＣＲレジスタ３０は各エンコーダ・パルス転移（暗線）間にカウントア
ップを行い、その点でその値はゼロにリセットされる。リセットの前にＤＣＣＲ
レジスタ３０が達する値は、ＩＬＲレジスタ３２に保持される（小水平点）。
【００２８】 次に図３を見ると、図２のレジスタの動作に従う高分解能パルスの発生を示す
タイミング図が示してある。この特定の例では、ｒ＝２であるので、２2＝４で
高分解能パルスは転移パルスのレートの４倍を有している。ＤＣＡＲ３４がＩＬ
Ｒ値に達する度に１つの高分解能パルスが発生され、ＩＬＲ値はＣＳＭモジュー
ル４０により行われる計算でＤＣＡＲ３４から減算される。図の参照により分か
るように、ＤＣＡＲ３４のカウンティング・レートはＤＣＣＲ３０の４倍である
ので高分解能パルスのレートは、転移検出器パルスのレートの４倍である。従っ
て、２つのエンコーダ転移パルス間の高分解能パルスの数は、平均すると、ＤＣ
ＣＲ３０により達せられたカウントより４倍多くなる。
【００２９】 ＨＲＰＤＡレジスタは、符号化したパルスと高分解能パルスを別々にカウント
する。すなわち、ＨＲＰＤＡレジスタ値は２つのカウンタの並置により発生され
た数よりなる。ｒ＝４と１６ビットのＨＲＰＤＡレジスタ３７の例では、転移パ
ルスのカウンタ値は、ビット１５から２であり、高分解能パルス・カウンタの場
合は、ビット０と１である。この２つのカウンタは、次の特性を持つ１つの大き
なカウンタに組み合される： １）高分解能カウンタ（ビット０と１）は、その最高値に制限される。高分解能
パルスの値が２2−１より大きい場合、カウンタはこの値に留まる。これは、図
３に示してあるが、Ｔ４とＴ５の分解能パルスはカウントされない。 ２）各転移パルスでは、高分解能パルス・カウンタはゼロにリセットされる。
【００３０】 この高分解能パルスの発生レートは、最新の２つの転移パルス間の時間間隔に
基づく。この時間間隔は、モータ速度により変化するので高分解能パルスの数は
モータ位置の高分解能予測を提供するように動的に調整される。 前述のように、ＤＣＡＲレジスタ３４の値がＩＬＲレジスタ３２の値に達する
と、理想的なシステムでは、そのＤＣＡＲレジスタ３４はゼロにリセットされて
再びカウンティングを開始する。好適な実施例では、ＩＬＲレジスタ３２の値は
ＤＣＡＲレジスタ３４から減算される。ＣＭＳモジュール４０は、有限の動作速
度を有するが何らかの遅延△ｔ（図３）の後にＤＣＡＲレジスタ３４の値がＩＬ
Ｒに達したことを検出してカウント値△Ｖに誤差を生じさせる。ＣＳＭモジュー
ル４０は、ＤＣＡＲレジスタ３４からＩＬＲ値を減算するので残りの値△Ｖは図
３に示したようにＤＣＡＲ３４に残される。この仕方で減算動作の後ＤＣＡＲ３
４の値は、遅延誤差△ｔなしの理想的な場合と全く同一の値となる。
【００３１】 これにより、前記のように高分解能パルスのタイミング誤差の累積が除去され
る。ＣＳＭモジュール４０は、物理的システムであるので、これは、減算の計算
及びレジスタ・データ書き込み動作をするには何らかの時間を要するであろう。
その時間中、駆動クロック・パルスは到達を続行する。もしＤＣＡＲレジスタ３
４が万一ゼロにでもリセットするならば、これらのクロック・パルスは失われて
次の高分解能パルスにタイミング誤差を生じるであろう。この高分解能パルスの
各々に関連したタイミング誤差は累算され、ＨＲＰＤＡレジスタ３７は所望値よ
りも遅くカウントすることになろう。この問題を回避するために、ＩＬＲレジス
タ３２の値はＤＣＡＲレジスタ３４からのみ減算されるが、到来分割クロック・
パルスは連続的にカウントされるので、タイミング誤差の累積は存在しない。 本発明の試み全体により、更に正確な位置センサの設計が可能となる。それは
、そうでないときに実際のエンコーダ自体から得られるよりも更に多くのパルス
が存在するからである。
【００３２】 ここに記載した試みの特徴は、もしモータ回転が遅い場合、システム・クロッ
ク・パルスは、エンコーダ転移パルス間に非常に大きな数を発生するということ
である。これを避けるために、ＩＴＬ内部ラッチ・レジスタは、カウントされる
パルス量を確かめるために監視される。もしその数がＩＴＬに記憶できるパルス
の最大値の半分を過ぎると可変分割器回路は分割器選択命令に従って動作し、同
一の時間間隔で処理すべきシステム・クロック・パルス数が少なくなるようにシ
ステム・クロック周波数を半分に分割する。
【００３３】 本発明の利用の例は、エンコーダが１分解能当たり８０００個のパルスを発生
する場合に本発明を利用することである。一般的には、モータ位置とモータがあ
るべき場所を示す命令との間には誤差が存在する。エンコーダの分解能が高くな
ると、この誤差の導入は少なくなるが、これを達成するために本発明の技術は転
移パルスを人工的に増倍する。転移パルスのこの増倍により位置誤差の減少が可
能となるので、位置誤差は本発明の技術により究極的に減少される。 本発明をその数個の特定実施例に関して記載したが、当業者には更に別の変形
例が今や示唆されるであろう。従って、本記載は制限を意味するものではなく、
上記の請求項の範囲に入るような変形例を包含しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理に従って構成され作動される高分解能の位置センサ装置のブロッ
ク線図。
【図２】 本発明の位置センサ装置の動作で使用されるエンコーダ及びカウンティング・
レジスタの転移のタイミング図。
【図３】 図２のレジスタの動作に従う高分解能パルスの発生を示すタイミング図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2F077 AA25 PP19 QQ17 RR02 RR28 TT47 TT49 TT66 TT67 TT71 【要約の続き】 少される。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 システムの変化する変数を測定してその変数を表す出力値を
    増加した分解能で提供するセンサ装置であって １組の規則的に離れた所定レベルの各々のレベルに亘りその測定した変数の各
    転移でパルスを提供する手段と、 第１のレートのシステム・クロック・パルス列と前記第１のレートの一部を持
    つ分割されたシステム・クロック・パルス列とを発生する手段と、 前記転移パルスの各発生間に発生する前記分割されたシステム・クロック・パ
    ルス列のパルスの第１の数をカウントする第１の手段と、 前記分割されたシステム・クロック・パルス列の前記カウントしたパルスの第
    １の数を記憶する手段と、 前記分割されたシステム・クロック・パルス列のパルスの第２の数をカウント
    し、各転移パルスで前記カウントしたパルスの第２の数をリセットする第２の手
    段と、 前記カウントしたパルスの第２の数の倍数を表すシフトした記憶位置のレジス
    タに前記分割されたシステム・クロック・パルス列の前記カウントしたパルスの
    第２の数を記憶する第２の手段と、 前記シフトし記憶しカウントした第２の数と前記記憶しカウントした第１の数
    とを比較的高レートで繰り返し比較して、もし前者が後者より大きい場合その間
    の差のカウントを発生する手段と、 前記シフトし記憶しカウントした第２の数を前記レジスタの前記差のカウント
    と置換した時に高分解能パルスを発生し、かくして転移パルス間に数個の高分解
    能パルスを提供する手段と、 前記転移パルスの発生間の間隔中の高分解能パルスの数をカウントすることに
    よって前記システムの変数を計算する手段と を有するセンサ装置。
  2. 【請求項２】 前記システムの変数はモータ軸の角度位置により表される、
    請求項１記載のセンサ装置。
  3. 【請求項３】 前記システムの変数は線形位置センサである、請求項１記載
    のセンサ装置。
  4. 【請求項４】 前記システム・クロック・パルスを発生する前記手段は、調
    節可能な周波数発生器を有する、請求項１記載のセンサ装置。
  5. 【請求項５】 前記調節可能な周波数発生器は、周波数分割器を有する、請
    求項４記載のセンサ装置。
  6. 【請求項６】 前記周波数分割器は、前記第１のカウントの数が第１の閾値
    を越える度に増加される分割比で動作する、請求項５記載のセンサ装置。
  7. 【請求項７】 前記周波数分割器は、前記第１のカウントの数が第２の閾値
    より少なくなる度に減少される分割比で動作する、請求項５記載のセンサ装置。
  8. 【請求項８】 前記計算する手段は、２つの並置カウンタである前記高分解
    能パルスをカウントする第１のカウンタと、前記転移パルスをカウントする第２
    のカウンタとを有する、請求項１記載のセンサ装置。
  9. 【請求項９】 前記並置の第１のカウンタは、オーバフローができないよう
    に最大値に制限された値までカウントすることができる、請求項８記載のセンサ
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記並置の第１のカウンタは、前記転移パルスの各発生で
    リセットされる、請求項８記載のセンサ装置。
  11. 【請求項１１】 モータの位置を制御する位置センサ装置であって、 回転位置間隔に亘り前記モータの軸位置の各転移でパルスを提供するエンコー
    ダ手段と、 第１のレートのシステム・クロック・パルス列と前記第１のレートの一部を持
    つ分割されたシステム・クロック・パルス列とを発生する手段と、 前記転移パルスの各発生間に発生する前記分割されたシステム・クロック・パ
    ルス列のパルスの第１の数をカウントする第１の手段と、 前記分割されたシステム・クロック・パルス列の前記カウントしたパルスの第
    １の数を記憶する手段と、 前記分割されたシステム・クロック・パルス列のパルスの第２の数をカウント
    し、各転移パルスで前記カウントしたパルスの第２の数をリセットする第２の手
    段と、 前記カウントしたパルスの第２の数の倍数を表すシフトした記憶位置のレジス
    タに分割したシステム・クロック・パルス列の前記カウントしたパルスの第２の
    数を記憶する第２の手段と、 前記シフトし記憶しカウントした第２の数と前記記憶しカウントした第１の数
    とを比較的高レートで繰り返し比較して、もし前者が後者より大きい場合その間
    の差のカウントを発生する手段と、 前記シフトし記憶しカウントした第２の数を前記レジスタの前記差のカウント
    と置換した時に高分解能パルスを発生し、かくして転移パルス間に数個の高分解
    能パルスを提供する手段と、 前記転移パルスの発生間の間隔中の高分解能パルスの数をカウントすることに
    よって前記モータの軸位置を計算する手段と を有するセンサ装置。
  12. 【請求項１２】 システムの変化する変数を測定してその変数を表す出力値
    を増加した分解能で提供する方法であって １組の規則的に離れた所定レベルの各々のレベルに亘りその測定した変数の各
    転移でパルスを提供するステップと、 システム・クロック・パルス列とを発生するステップと、 前記転移パルスの最新の２つの発生間のシステム・クロック・パルスの第１の
    数をカウントするステップと、 各転移パルスで開始する倍数レートで前記システム・クロック・パルスの第２
    の数をカウントするステップと、 前記パルスの第２と第１の数とを繰り返し比較して、もし前記カウントした第
    ２の数が前記カウントした第１の数より大きい場合、高分解能パルスを発生する
    ステップと、 前記転移パルスの発生間の間隔中の高分解能パルスの数をカウントすることに
    よって前記システムの変数を計算するステップと を有する方法。
  13. 【請求項１３】 モータの軸位置の測定方法であって、 回転位置間隔に亘り前記モータの軸位置の各転移でパルスを提供するステップ
    と、 一連のシステム・クロック・パルスを発生するステップと、 前記転移パルスの最新の２つの発生間のシステム・クロック・パルスの第１の
    数をカウントするステップと、 各転移パルスで開始される倍数レートで前記システム・クロック・パルスの第
    ２の数をカウントするステップと、 前記パルスの第２と第１の数を比較的高レートで繰り返し比較して、もし前記
    カウントした第２の数が前記カウントした第１の数より大きい場合、高分解能パ
    ルスを発生するステップと、 前記転移パルスの発生間の間隔中の高分解能パルスの数をカウントすることに
    よって前記モータの軸位置を計算するステップと、 を有する測定方法。
  14. 【請求項１４】 例としてかつ図面に関して実質的にここに記載した、シス
    テムの変化する変数を測定してそのシステムの変数を表す出力値を増大した分解
    能で提供するセンサ装置。
  15. 【請求項１５】 例としてかつ図面に関して実質的にここに記載した、シス
    テムの変化する変数を測定してそのシステムの変数を表す出力値を増大した分解
    能で提供する方法。
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