【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサから得られるコサイン、サイン信号を用いてモータの位置及び速度を検出するエンコーダの信号逓倍方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高い位置決め精度が要求される位置決め装置などは、その駆動源にＡＣサーボモータが用いられると共に、該モータの軸には、モータの位置及び速度を検出するディスクスリット式エンコーダが直結されており、該エンコーダには分解能の高いセンサが使用されている。一般に、該センサの分解能を上げるためには、ディスクのスリットの数を増加させなければならないが、ディスクのスリットは機械的に決まった位置にあるので、スリットの数を増やすのは限度がある。そこでセンサから発生されるサインおよびコサイン信号を電気回路で逓倍する方法が用いられている。すなわち、光学式センサでは、モータの回転軸に直結されたディスクの外周部に放射状に一定間隔のスリットを設け、このディスクを挟んで一方の側に発光素子、他方の側に２個の受光素子を電気角で９０度ずらした位置にそれぞれ配置し、発光素子からの光がスリットを通って２個の受光素子に受光される。
モータの回転に伴ってディスクが回転していると、光量に応じて一方の受光素子からサイン波状の電流が流れ、他方の受光素子からコサイン波状の電流が流れる。
これらの信号を増幅することで基本正弦波信号、すなわちコサイン、サイン信号の２種類が得られるので、これらの基本信号を逓倍してゆくことにより、高分解能のエンコーダが得られることとなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようにセンサから得られるコサイン、サイン信号を用いて逓倍してモータの位置及び速度を検出する方法として種々あるが、図３は公知のエンコーダの信号逓倍方法の１つを説明するブロック図である。
まず、公知の検出方法について説明する。
図３において、ステップ１で、位置に応じて出力される光学または磁気センサから得られるコサイン、サイン信号をオペアンプで増幅し、ステップ２でＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換を行った後、ステップ３で逓倍位置確定の演算を行って、逓倍位置を確定してきた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−８２２６９号公報（第３ページ、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、公知の検出方法では、逓倍位置分解能はＡ／Ｄ変換器の分解能によって制限されてしまうという欠点があった。
本発明は、これらの課題を解決するもので、公知の検出方法のような逓倍位置分解能がＡ／Ｄ変換器の分解能によって制限されてしまうことのない逓倍位置分解能を向上させるエンコーダの信号逓倍方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、請求項１記載のエンコーダの信号逓倍方法の発明は、センサから得られるコサインおよびサイン信号をＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換した後、逓倍位置の確定の演算を行い、ＡＣサーボモータの位置速度検出を行うエンコーダにおいて、前記コサインおよびサイン信号に、該信号よりもはるかに高い周波数の微少信号であるノイズ成分を任意に含ませることにより、Ａ／Ｄ変換器の分解能より高い分解能で逓倍位置を確定することを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンコーダの信号逓倍方法において、前記コサインおよびサイン信号に高周波数の微少信号であるノイズ成分をソフトまたはハードにて任意に作り出して加えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すエンコーダの信号逓倍方法のブロック図である。図１において、ステップ１で、位置に応じて出力される光学または磁気センサから得られるコサイン、サイン信号をオペアンプで増幅し、ステップ２でＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換を行なう。
次のステップ２の１は、本発明に係る検出方法で挿入されたステップで、ここではステップ２でＡ／Ｄ変換されたコサイン、サイン信号に、これらの２つの信号よりもはるかに高い周波数の微少信号であるノイズ成分を加えるようにしている。
その次のステップ３では、ノイズ成分を含んだコサイン、サイン信号から位置テーブルからの逓倍位置取り出しを行い、高分解能位置を確定する。
【０００８】
このように、Ａ／Ｄ変換されたコサイン、サイン信号に、これら２つの信号よりもはるかに高い周波数の微少信号であるノイズ成分を加えることが本発明の検出方法の特徴である。
ノイズの含まれないコサイン、サイン信号で逓倍位置確定を行ったとすると、Ａ／Ｄ変換器の分解能に応じたコサイン、サインの値にて位置テーブルの取り出しを行い、位置を確定していく。位置テーブルの取り出しとは、横軸をコサイン信号のＡ／Ｄ値、縦軸をサイン信号のＡ／Ｄ値としたＡ／Ｄ変換器の分解能の分だけのテーブルに角度データを持たせておき、コサイン信号のＡ／Ｄ値、縦軸をサイン信号のＡ／Ｄ値から角度データを取り出し、位置を確定させる方法をいう。
しかしながら、本発明に係る検出方法によりノイズの含んだコサイン、サイン信号で逓倍位置確定を行ったとすると、Ａ／Ｄ変換器の分解能に応じたコサイン、サインの値にノイズ成分がそれぞれの値にプラスされるため、Ａ／Ｄ変換器のしきい値の間にノイズ成分の大きさの分だけ分解能が上がることになり、高分解能位置を確定することができる。
【０００９】
図２は、従来公知の検出方法と本発明に係る検出方法の検出結果を示す時間−逓倍位置の図表である。
図２において、横軸は時間、縦軸は逓倍位置を示す。１はＡ／Ｄ変換器の分解能、２はノイズ成分が含まれた場合の逓倍位置、３はＡ／Ｄ変換器の分解能に応じた出力逓倍位置、４は逓倍位置の真値をそれぞれ示している。ノイズの含まれないコサイン、サイン信号で逓倍位置確定を行ったとすると、Ａ／Ｄ変換器の分解能１に応じたコサイン、サインの値にて位置テーブルの取り出しを行い、逓倍位置３（黒丸）が確定される。
ところが、本発明に係る検出方法によりノイズの含んだコサイン、サイン信号で逓倍位置確定を行なうと、Ａ／Ｄ変換器のしきい値１と次の直上のしきい値１との間に逓倍位置２（白丸）がノイズにより生まれ、Ａ／Ｄ変換器の分解能以上の位置を確定することができるため、ノイズ成分の大きさの分だけ分解能が上がることになり、高分解能位置を確定することができる。
すなわち、モータが回転していたとすると時間とともに位置も変化するが、しかし逓倍位置はＡ／Ｄ変換器の分解能に依存しているので、時間が経過しても黒丸に位置しか変化しない。しかしノイズ成分が含んだ信号により、逓倍位置演算を行なうと、Ａ／Ｄ変換器のしきい値の間の位置がノイズにより生まれることが解る。
【００１０】
また、コサイン、サイン信号に高い周波数の微少信号であるノイズ成分を加える加え方は、ソフトまたはハードにて加えるようにすればよい。
ノイズ成分は、コサイン、サイン信号にソフトまたはハード上で、ある任意の値を加減算することで自由に作り出すことができるため、可変可能であり、出力させたい分解能に応じて加えることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、（１）センサから得られる信号にノイズ成分を含ませることにより、Ａ／Ｄ変換器の分解能より高い分解能で逓倍位置を確定することが可能になり、また（２）ノイズ成分をソフトまたはハードにて自由に作り出すことができるため、出力させたい分解能に応じてセンサからの信号に加えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すエンコーダの信号逓倍方法に係わるブロック図である。
【図２】従来公知の検出方法と本発明に係る検出方法の検出結果を示す時間−逓倍位置の図表である。
【図３】公知のエンコーダの信号逓倍方法に係わるブロック図である。
【符号の説明】
１ Ａ／Ｄ変換器の分解能
２ ノイズ成分が含まれた場合の逓倍位置
３ Ａ／Ｄ変換器の分解能に応じた出力逓倍位置
４ 逓倍位置の真値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for multiplying a signal of an encoder, which detects a position and a speed of a motor using cosine and sine signals obtained from a sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, positioning devices and the like that require high positioning accuracy use an AC servomotor as a drive source, and a disk slit type encoder that detects the position and speed of the motor is directly connected to a shaft of the motor. A high-resolution sensor is used for the encoder. Generally, in order to increase the resolution of the sensor, the number of slits on the disk must be increased. However, since the slits on the disk are mechanically determined, there is a limit to increasing the number of slits. Therefore, a method of multiplying a sine and cosine signal generated from a sensor by an electric circuit has been used. That is, in the optical sensor, slits are provided radially at regular intervals on the outer periphery of a disk directly connected to the rotation shaft of the motor, and a light emitting element is provided on one side of the disk and two light receiving elements are provided on the other side. Are arranged at positions shifted by 90 electrical degrees, and light from the light emitting element is received by the two light receiving elements through the slit.
When the disk is rotating with the rotation of the motor, a sine-wave current flows from one of the light-receiving elements and a cosine-wave current flows from the other light-receiving element according to the amount of light.
By amplifying these signals, a basic sine wave signal, that is, two types of cosine and sine signals can be obtained. By multiplying these basic signals, a high-resolution encoder can be obtained (for example, And Patent Document 1.).
[0003]
As described above, there are various methods for detecting the position and speed of the motor by performing multiplication using the cosine and sine signals obtained from the sensor. FIG. 3 is a block diagram illustrating one of the known methods of multiplying the signal of the encoder. is there.
First, a known detection method will be described.
In FIG. 3, in step 1, a cosine or sine signal obtained from an optical or magnetic sensor output according to a position is amplified by an operational amplifier, and in step 2, A / D conversion is performed by an A / D converter. In step 3, the calculation of the multiplied position is performed to determine the multiplied position.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-82269 (page 3, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the known detection method has a disadvantage that the resolution of the multiplied position is limited by the resolution of the A / D converter.
The present invention solves these problems, and a signal multiplication method for an encoder that improves a multiplication position resolution such that a multiplication position resolution is not limited by the resolution of an A / D converter as in a known detection method. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention of a method of multiplying a signal of an encoder according to claim 1 is to calculate a cosine and sine signal obtained from a sensor by A / D conversion and then determine a multiplication position. In the encoder for detecting the position and speed of the AC servomotor, the cosine and sine signals are arbitrarily included in the A / D converter by arbitrarily including a noise component which is a minute signal having a much higher frequency than the signals. The multiplying position is determined at a resolution higher than the resolution of (1).
According to a second aspect of the present invention, in the signal multiplying method of the encoder according to the first aspect, a noise component which is a small signal of a high frequency is arbitrarily created and added to the cosine and sine signals by software or hardware. Features.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an encoder signal multiplication method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, in step 1, a cosine or sine signal obtained from an optical or magnetic sensor output according to a position is amplified by an operational amplifier, and in step 2, A / D conversion is performed by an A / D converter.
The next step 2 of 1 is a step inserted by the detection method according to the present invention, in which the cosine and sine signals A / D converted in step 2 are added to the cosine and sine signals of much higher frequency than these two signals. A noise component which is a minute signal is added.
In the next step 3, the multiplied position is extracted from the position table from the cosine and sine signals including the noise component, and the high-resolution position is determined.
[0008]
As described above, it is a feature of the detection method of the present invention that a noise component, which is a minute signal having a frequency much higher than those of the two signals, is added to the A / D converted cosine and sine signals.
Assuming that the multiplied position is determined using a cosine or sine signal that does not include noise, the position table is extracted using the cosine and sine values corresponding to the resolution of the A / D converter, and the position is determined. The extraction of the position table means that the angle data is stored in a table corresponding to the resolution of the A / D converter with the horizontal axis representing the A / D value of the cosine signal and the vertical axis representing the A / D value of the sine signal. A method of extracting angle data from the A / D value of the cosine signal and the vertical axis from the A / D value of the sine signal to determine the position.
However, if the multiplication position is determined by a cosine or sine signal containing noise by the detection method according to the present invention, a noise component is added to each value of the cosine and sine according to the resolution of the A / D converter. Therefore, the resolution is increased by the magnitude of the noise component between the threshold values of the A / D converter, and the high-resolution position can be determined.
[0009]
FIG. 2 is a table of time-multiplied positions showing detection results of a conventionally known detection method and a detection method according to the present invention.
In FIG. 2, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the multiplication position. 1 is the resolution of the A / D converter, 2 is the multiplication position when a noise component is included, 3 is the output multiplication position according to the resolution of the A / D converter, and 4 is the true value of the multiplication position. I have. Assuming that the multiplied position is determined by the cosine and sine signals that do not include noise, the position table is extracted using the cosine and sine values corresponding to the resolution 1 of the A / D converter, and the multiplied position 3 (black circle) is determined. Is determined.
However, when the multiplication position is determined by the cosine or sine signal containing noise by the detection method according to the present invention, the multiplication position is set between the threshold value 1 of the A / D converter and the next upper threshold value 1. 2 (white circle) is generated by noise, and the position higher than the resolution of the A / D converter can be determined. Therefore, the resolution is increased by the size of the noise component, and the high resolution position can be determined. it can.
That is, if the motor is rotating, the position changes with time. However, since the multiplied position depends on the resolution of the A / D converter, only the position changes as a black circle even after the lapse of time. However, when the multiplication position calculation is performed using the signal containing the noise component, it is understood that the position between the threshold values of the A / D converter is generated by the noise.
[0010]
In addition, a method of adding a noise component which is a small signal of a high frequency to the cosine or sine signal may be added by software or hardware.
The noise component can be freely created by adding or subtracting an arbitrary value to or from a cosine signal or a sine signal on software or hardware. Therefore, the noise component is variable and can be added according to the resolution desired to be output.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, (1) by including a noise component in a signal obtained from a sensor, it becomes possible to determine a multiplied position with a higher resolution than the resolution of the A / D converter. (2) Since the noise component can be freely generated by software or hardware, there is an effect that the noise component can be added to the signal from the sensor according to the resolution to be output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram related to a signal multiplication method of an encoder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a table showing time-multiplied positions showing detection results of a conventionally known detection method and a detection method according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram related to a signal multiplication method of a known encoder.
[Explanation of symbols]
1 Resolution of A / D converter 2 Multiplication position when noise component is included 3 Output multiplication position according to resolution of A / D converter 4 True value of multiplication position
