JP2005221429A - Position correction method, position correction apparatus, and feeder using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は位置補正方法、位置補正装置、及びそれを用いた送り装置、特に二相以上の略正弦波状信号に基づいて位置を求める際の誤差低減技術の改良に関する。 The present invention relates to a position correction method, a position correction device, and a feed device using the position correction method, and more particularly to an improvement in an error reduction technique for obtaining a position based on a substantially sinusoidal signal having two or more phases.
従来より、精密測定機器、精密加工装置等の精密機械の多くには、基部と移動部との相対移動を行うため送り装置が設けられている。この種の分野では、一般的な機械に比較し、精密送りが求められている。
送りの精度は、基部に対する移動部の位置検出の精度に依存する度合いが大きい。このため精密機械の位置検出では、正弦波状信号に基づいて位置を求める際に、二相正弦波状信号による内挿を行っている。
ところで、前記内挿は、スケールのピッチ等よりも細かい移動量の検出が行えるが、内挿による誤差も生じる。このような内挿による誤差を低減するため、従来は二相正弦波状信号の相対的な位相変化を補正している(例えば特許文献1等)。
The accuracy of feeding depends largely on the accuracy of position detection of the moving unit relative to the base. For this reason, in the position detection of a precision machine, interpolation is performed using a two-phase sine wave signal when the position is obtained based on the sine wave signal.
By the way, although the interpolation can detect a movement amount finer than the pitch of the scale, an error due to the interpolation also occurs. In order to reduce the error due to such interpolation, the relative phase change of the two-phase sinusoidal signal is conventionally corrected (for example, Patent Document 1).
ところで、この種の分野では、精密機械の更なる高精度化に伴って、位置誤差も更なる低減化が求められている。前記特許文献1においても、位置誤差に関しては、より一層の改善が求められているものの、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。
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、より誤差の少ない位置計測が行える位置補正方法、位置補正装置、及びそれを用いた送り装置を提供することにある。
By the way, in this type of field, as the precision machine becomes more highly accurate, the position error is required to be further reduced. Also in the above-mentioned Patent Document 1, although further improvement is required for the position error, conventionally, there has been no appropriate technique that can solve this.
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a position correction method, a position correction apparatus, and a feeding apparatus using the position correction method that can perform position measurement with less error.
本発明者が前記位置誤差の低減化について鋭意検討を重ねたところ、まず前記精密機械において特徴的な誤差要因の特定に成功した。
すなわち、前記精密機械では、基部に対して移動部の粗動、微動、加減速等が多く行われており、このような種々の異なる速度での使用では、速度による位置誤差の影響が大きい。その要因としては、速度の大きさに応じて、二相以上の正弦波状信号が全て同じ位相変化をしている、いわゆる速度による正弦波状信号の同相位相変化の影響が、特に大きいことを突き止めた。
そのうえで、本発明者は、前述のような速度による正弦波状信号の同相位相変化を、回路の周波数位相特性より推定し、速度に応じた最適な補正量で、前記位置計測の結果を補正することにより、二相以上の正弦波状信号に基づいて移動部の位置を求める際に従来極めて困難であった、位置誤差の更なる低減が図られることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of extensive investigations by the present inventor on the reduction of the position error, the inventors first succeeded in identifying a characteristic error factor in the precision machine.
That is, in the precision machine, the moving part is coarsely moved, finely moved, accelerated / decelerated, and the like with respect to the base part. When used at such various different speeds, the influence of the position error due to the speed is large. The reason for this is that the influence of the in-phase phase change of the sinusoidal signal due to the so-called speed, in which all the sine wave signals of two or more phases have the same phase change depending on the magnitude of the speed, has been found. .
In addition, the present inventor estimates the in-phase phase change of the sinusoidal signal due to the speed as described above from the frequency phase characteristics of the circuit, and corrects the position measurement result with an optimum correction amount according to the speed. Thus, it has been found that the position error can be further reduced, which has been extremely difficult in the past when the position of the moving part is obtained based on a sinusoidal signal of two or more phases, and the present invention has been completed.
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかる位置補正方法は、基部に対し移動部を相対移動して回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて該移動部の位置を求める際に用いられ、該移動部の速度による略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差が補正された移動部の位置を求める位置補正方法であって、位置取得工程と、速度取得工程と、位置補償工程と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記位置取得工程は、前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の位置を求める。
That is, in order to achieve the above object, the position correction method according to the present invention determines the position of the moving unit based on a substantially sinusoidal signal of two or more phases obtained from the circuit by moving the moving unit relative to the base. A position correction method for obtaining a position of a moving part, which is used in obtaining the position error generated from the in-phase phase change of a substantially sinusoidal signal due to the speed of the moving part, the position obtaining step and the speed obtaining step And a position compensation step.
Here, the position acquisition step obtains the position of the moving part with respect to the base part based on a substantially sinusoidal signal having two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base part. .
また前記速度取得工程は、前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の速度を求める。
前記位置補償工程は、前記速度取得工程で求められた速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量で、前記位置取得工程で求められた位置を補正する。
本発明の略正弦波状信号としては、厳密な正弦波状に加えて、正弦波状に類似したもの(方形波、のこぎり波等)も含めていう。
In the speed acquisition step, the speed of the moving part relative to the base is obtained based on a substantially sinusoidal signal having two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base.
The position compensation step is a correction amount capable of correcting a position error generated from the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed obtained in the speed acquisition step, and the position obtained in the position acquisition step. to correct.
The substantially sine wave signal of the present invention includes not only a sine wave shape but also a signal similar to a sine wave shape (square wave, sawtooth wave, etc.).
なお、前記位置補正方法において、前記速度取得工程は、前記位置取得工程で求められた位置を微分し、前記移動部の速度を求める。前記位置補償工程は、予め得ておいた前記回路の周波数位相特性に基づいて求められた、前記速度取得工程で求められた移動部の速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量で、前記位置取得工程で求められた位置を補正することが好適である。 In the position correction method, the speed acquisition step differentiates the position obtained in the position acquisition step to obtain the speed of the moving unit. The position compensation step is a position generated from the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed of the moving part obtained in the speed acquisition step, obtained based on the frequency phase characteristics of the circuit obtained in advance. It is preferable to correct the position obtained in the position acquisition step with a correction amount that can correct the error.
また前記位置補正方法において、前記基部に対し移動部を相対移動して回路より得られた略正弦波状信号は二相正弦波状信号α,βであり、該二相正弦波状信号α,βが、該移動部の速度Vの関数である同相位相変化f(V)を含み、下記数2で表せるとした時、前記位置補償工程は、前記速度取得工程で求められた移動部の速度Vによる二相正弦波状信号α,βの同相位相変化f(V)から発生する位置誤差を補正することのできる補正量ΔP(V)で、前記位置取得工程で求められた位置P1を補正し、補正後の位置データP2(=P1−ΔP(V))を求めることが好適である。
Further, in the position correction method, the substantially sinusoidal signal obtained from the circuit by moving the moving part relative to the base is a two-phase sinusoidal signal α, β, and the two-phase sinusoidal signals α, β are: When the in-phase phase change f (V), which is a function of the velocity V of the moving part, is included and can be expressed by the following
(数2)
正弦波状信号α=Sin(2・π・(P/λ)+f(V))
正弦波状信号β=Cos(2・π・(P/λ)+f(V))
ここで、P:前記移動部の位置
λ:前記略正弦波状信号の波長
ここで、基本的に位相は遅れるため、移動部の実際の位置Pに対して位置取得工程で求められた位置P1は遅れる方向にずれるので、移動部の移動方向を正にとると、前記誤差ΔP(V)はマイナスの値となる。
(Equation 2)
Sinusoidal signal α = Sin (2 · π · (P / λ) + f (V))
Sinusoidal signal β = Cos (2 · π · (P / λ) + f (V))
Where P: position of the moving part
λ: Wavelength of the substantially sinusoidal signal Here, since the phase is basically delayed, the position P 1 obtained in the position acquisition process is shifted in the direction of delay with respect to the actual position P of the moving unit. If the moving direction is positive, the error ΔP (V) is a negative value.
また前記目的を達成するために本発明にかかる位置補正装置は、基部に対し移動部を相対移動して回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて該移動部の位置を求める際に用いられ、該移動部の速度による略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差が補正された移動部の位置を求める位置補正装置であって、回路と、位置取得手段と、速度取得手段と、位置補償手段と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記回路は、前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に、該基部に対する該移動部の位置に応じて二相以上の略正弦波状信号を生成する。
In order to achieve the above object, the position correction apparatus according to the present invention obtains the position of the moving unit based on a substantially sinusoidal signal having two or more phases obtained from the circuit by moving the moving unit relative to the base. A position correction device for determining a position of a moving unit in which a position error generated from an in-phase phase change of a substantially sinusoidal signal due to the speed of the moving unit is corrected, the circuit, a position acquisition unit, a speed An acquisition means and a position compensation means are provided.
Here, when the moving unit is relatively moved with respect to the base, the circuit generates a substantially sinusoidal signal having two or more phases according to the position of the moving unit with respect to the base.
また前記位置取得手段は、前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の位置を求める。
前記速度取得手段は、前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の速度を求める。
前記位置補償手段は、前記速度取得手段で求められた速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量で、前記位置取得手段で求められた位置を補正する。
なお、前記位置補正装置においては、メモリを備える。前記位置補償手段は、前記速度検出手段で求められた速度に対応する補正量を前記メモリの補正情報より取得し、該取得された補正量で前記位置取得工程で求められた移動部の位置を補正することが好適である。
The position acquisition means obtains the position of the moving part with respect to the base part based on a substantially sinusoidal signal having two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base part.
The speed acquisition means obtains the speed of the moving part relative to the base based on a substantially sinusoidal signal of two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base.
The position compensation means is a correction amount capable of correcting a position error generated from the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed obtained by the speed acquisition means, and the position obtained by the position acquisition means. to correct.
The position correction device includes a memory. The position compensation means acquires a correction amount corresponding to the speed obtained by the speed detection means from the correction information of the memory, and uses the obtained correction amount to determine the position of the moving unit obtained in the position obtaining step. It is preferable to correct.
ここで、前記メモリは、前記回路の周波数位相特性に基づいて求められた、前記移動部の速度と、該速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量との関係を表す補正情報を記憶している。
また前記目的を達成するために本発明にかかる送り装置は、前記位置補正装置と、駆動部と、スケールと、を備えた送り装置であって、前記位置補償手段は、前記スケールで求められた移動部の位置データを補正することを特徴とする。
ここで、前記駆動部は、前記基部と前記移動部との相対移動を行うためのものとする。
また前記スケールは、前記基部に対する前記移動部の位置を得るためのものとする。
本発明のスケールとしては、リニアスケール、リニアエンコーダや、ロータリエンコーダ、マイケルソン型干渉計による位置取得装置等が一例として挙げられる。
Here, the memory can correct the position error generated from the in-phase phase change of the speed of the moving unit and the substantially sinusoidal signal at the speed obtained based on the frequency phase characteristics of the circuit. Correction information representing the relationship with the correction amount is stored.
In order to achieve the above object, a feeding device according to the present invention is a feeding device including the position correction device, a drive unit, and a scale, and the position compensation means is obtained from the scale. The position data of the moving unit is corrected.
Here, the drive unit is for performing relative movement between the base and the moving unit.
The scale is for obtaining the position of the moving part with respect to the base part.
Examples of the scale of the present invention include a linear scale, a linear encoder, a rotary encoder, a position acquisition device using a Michelson interferometer, and the like.
以上説明したように本発明にかかる位置補正方法及び装置によれば、二相以上の略正弦波状信号の同相位相変化による位置誤差を、速度に応じた最適な補正量で補正する位置補償工程(手段)を備えることとしたので、二相以上の略正弦波状信号に基づいて移動部の位置を求める際に従来極めて困難であった、位置誤差の更なる低減が図られる。
また本発明にかかる送り装置によれば、前記位置補正装置を用いることとしたので、より高精度な送りが行える。
As described above, according to the position correction method and apparatus according to the present invention, the position compensation step (in which the position error due to the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal of two or more phases is corrected with the optimum correction amount according to the speed ( Therefore, it is possible to further reduce the position error, which has been extremely difficult in the past when obtaining the position of the moving part based on the substantially sinusoidal signal of two or more phases.
Further, according to the feeding device according to the present invention, since the position correcting device is used, feeding with higher accuracy can be performed.
(実施例1)
以下、図面に基づいて本発明の好適な一実施例について説明する。
図1には本発明の一実施例にかかる位置補正方法を行うための位相補正装置の概略構成
が示されている。なお、本実施例では、位相補正装置が送り装置のリニアスケール(スケール)に接続されており、該スケールよりの位置を補正する例について説明する。
同図に示す位置補正装置10は、本発明の位置取得工程(S10)を行うための正弦波状信号回路(回路)12及び位置演算器(位置取得手段)14と、本発明の速度取得工程(S12)を行うための速度演算器(速度取得手段)16と、本発明の位置補償工程(S14)を行うための位置補償器(位置補償手段)18と、を備える。
(Example 1)
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a phase correction apparatus for performing a position correction method according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example will be described in which the phase correction device is connected to the linear scale (scale) of the feeding device, and the position from the scale is corrected.
The
この位置補正装置10は、送り装置19の基部20に対し移動部22を図中矢印方向に相対移動して正弦波状信号回路12より得られたN相の正弦波状信号(二相以上の略正弦波状信号)に基づいて、該移動部22の位置を求める際に用いられる。
ここで、前記正弦波状信号回路12は、送り装置19の基部20に対して移動部22が図中矢印方向に相対移動した際に、基部20に対する移動部22の位置に応じて、N相の正弦波状信号(A3…X3)を生成する。
また前記位置演算器14は、基部20に対し移動部22を相対移動した際に、正弦波状信号回路12より得られたN相の正弦波状信号(A3…X3)に基づいて、該移動部22の補正前の位置P1を求める。
The
Here, the sine
The
本発明において特徴的なことは、移動部22の速度V1により、N相の正弦波状信号(A3…X3)の全てが同じ位相変化をしている同相位相変化による位置誤差を補正したことである。
このために本実施例においては、前記速度演算器16が、基部20に対し移動部22を相対移動した際に、正弦波状信号回路12より得られたN相の正弦波状信号(A3…X3)に基づいて得られた位置P1から、移動部22の速度V1を求める。
前記位置補償器18は、速度演算器16で求められた速度V1でのN相正弦波状信号(A3…X3)の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量ΔP1(V)で、位置演算器14で求められた補正前の位置P1を補正している。
What is characteristic in the present invention is that the position error due to the in-phase phase change in which all of the N-phase sinusoidal signals (A 3 ... X 3 ) have the same phase change is corrected by the speed V 1 of the moving unit 22. That is.
Therefore, in this embodiment, when the
The position compensator 18 is capable of correcting a position error ΔP that can correct a position error generated from a change in phase of the N-phase sinusoidal signal (A 3 ... X 3 ) at the speed V 1 obtained by the
なお、本実施例においては、位置補正装置10が送り装置19のリニアスケール(スケール)32に接続されている。
リニアスケール32は、メインスケール34と、インデックススケール36と、光源38と、検出手段40と、を備える。
メインスケール34とインデックススケール36とは対向配置され、メインスケール34は送り装置19の移動部22に設けられる。インデックススケール36は送り装置19の基台20に設けられている。メインスケール34は、駆動部42により、インデックススケール36に対して図中矢印方向に相対移動自在に設けられている。メインスケール34とインデックススケール36とを間に挟んで、光源38と検出手段40とが対向配置されている。
In the present embodiment, the
The
The
このため本実施例においては、位置補償器18で求められた補正後位置P2に基づいて、メインスケール34に対するインデックススケール36の図中矢印方向での位置から移動部22の座標値、例えば三次元測定機等ではプローブ等の座標値等を求めることができるので、被測定物の寸法情報や形状情報を得ることができる。また位置補償器18で求められた補正後位置P2を駆動部42の入力側に戻し、指令値と比較することにより、フィードバック制御による移動部22の正確な位置決めができる。
次に本実施例にかかる位置補正装置10のより具体的な構成について説明する。
同図に示す位相補正装置10では、正弦波状信号回路12が、検出手段40と、増幅・フィルタ手段44と、ADコンバータ手段46と、を備える。
For this reason, in this embodiment, based on the corrected position P 2 obtained by the
Next, a more specific configuration of the
In the
前記検出手段40は、N相の検出器40a〜40xを備え、前記増幅・フィルタ手段44は、N相の増幅・フィルタ44a〜44xを備え、前記ADコンバータ手段46は、N相のADコンバータ46a〜46xを備える。
ここで、N相の検出器40a〜40xは、移動部22の相対移動方向に沿って所定の間隔で配置されている。
また検出手段40の後段に、それぞれ増幅・フィルタ手段44と、ADコンバータ手段46と、を備える。ADコンバータ手段46の後段に位置演算器14を備える。位置演算器14の後段に速度演算装置16と、位置補償器18と、を備える。
The detection means 40 includes N-phase detectors 40a to 40x, the amplification / filter means 44 includes N-phase amplification /
Here, the N-phase detectors 40 a to 40 x are arranged at predetermined intervals along the relative movement direction of the moving unit 22.
Further, an amplification / filter unit 44 and an
ここで、検出器40a〜40xは、インデックススケール36に対するメインスケール34の位置に応じて、N相の正弦波状信号(A1…X1)を出力する。
また増幅・フィルタ44a〜44xは、検出器40a〜40xからの正弦波状信号(A1…X1)を増幅、及びフィルタリングし、正弦波状信号(A2…X2)を得る。
前記ADコンバータ46a〜46xは、増幅・フィルタ44a〜44xからの正弦波状信号(A2…X2)を、サンプリング周期Tでサンプリング(AD変換)し、正弦波状(デジタル)信号(A3…X3)を得る。
位置演算器14は、同様にして得られた、ADコンバータ46a〜46xよりのN相の正弦波状信号(A3…X3)に基づいて、インデックススケール36に対するメインスケール34の相対移動方向の位置P1を求める。
Here, the detectors 40 a to 40 x output an N-phase sinusoidal signal (A 1 ... X 1 ) according to the position of the
The amplifying /
The
The
速度演算器16は、位置演算器14で求められた位置P1を数値微分し、移動部22の速度V1を求めている。
位置補償器18は、予め得ておいた正弦波状信号回路12の周波数位相特性に基づいて求められた、速度演算器16で求められた速度V1でのN相正弦波状信号(A3…X3)の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量ΔP(V1)で、位置演算器14で求められた補正前位置P1を補正しており、補正後位置P2(=P1−ΔP(V1))を求めている。
本実施例にかかる位相補正装置10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。
The
The position compensator 18 is an N-phase sine wave signal (A 3 ... X) at the speed V 1 obtained by the
The
前述のような高精度、高速性が必要な精密機械では、高精度な位置計測が必要となり、リニアスケールの精度の変動を常に把握しておくことも重要なことである。リニアスケールの精度の低下には、種々の誤差要因があるが、内挿による誤差の影響も大きい。従来においても、内挿による誤差を低減するため、二相正弦波状信号の振幅の変化や二相正弦波状信号の相対的な位相の変化を補正していたが、より一層の誤差低減は困難であった。
すなわち、高精度、高速性が必要な精密機械では、移動部は、通常の移動時や目的位置までの位置決め時では、加減速や、高速での粗動が多い。一方、目的位置の手前での精密な位置決め時や倣い測定時等では、低速での微動が多い。このため前記精密機械は、一般的な機械に比較し、速度の変化も大きいので、移動部の速度による正弦波状信号の同相位相変化の影響も深刻となる。
The precision machines that require high accuracy and high speed as described above require highly accurate position measurement, and it is important to always keep track of fluctuations in the accuracy of the linear scale. The reduction in accuracy of the linear scale has various error factors, but the influence of errors due to interpolation is also great. In the past, in order to reduce errors due to interpolation, changes in the amplitude of the two-phase sinusoidal signal and changes in the relative phase of the two-phase sinusoidal signal were corrected. However, it is difficult to further reduce the error. there were.
That is, in a precision machine that requires high accuracy and high speed, the moving unit is often subjected to acceleration / deceleration and coarse movement at high speed during normal movement or positioning to a target position. On the other hand, there are many fine movements at a low speed during precise positioning before the target position or during scanning measurement. For this reason, since the precision machine has a larger speed change than a general machine, the influence of the in-phase phase change of the sinusoidal signal due to the speed of the moving part becomes serious.
例えば図1に示した光電式エンコーダの場合、光源38よりの光スポットがピッチLのスリット列上を速度V1で走査すると、検出手段40には周波数(V/L)の光が達する。これが正弦波状信号回路12の入力信号となる。このため移動部22の移動速度V1の変化により、N相の正弦波状信号(A3…X3)の周波数変化が生じる。このようなN相正弦波状信号(A3…X3)の周波数変化により、N相正弦波状信号(A3…X3)の周波数変化に伴う同相位相変化が生じる。これが高精度、高速性が必要な精密機械では、位置誤差の主な誤差要因となっている。
For example, in the case of the photoelectric encoder shown in FIG. 1, when the light spot from the
本実施例において特徴的なことは、従来方式では考慮されていなかった、N相正弦波状信号(A3…X3)の周波数変化に伴う同相位相変化を補正したことであり、予め得ておいた正弦波状信号回路12の周波数位相特性に基づいて、各速度V1に応じた最適な補正量ΔP1(V1)で、位置計測の結果を補正している。
まず前記内挿による誤差のない理想的な場合を図2(A)に示す。
この場合、正弦波状信号回路12の出力信号を二相正弦波状信号A3,B3とする(同図(A)参照)。
この時、例えば移動部の速度Vが速くなっても、正弦波状信号回路12よりの正弦波状信号A3,B3には同相位相変化が生じない。このため、正弦波状信号回路12よりの正弦波状信号A3,B3に基づいて、基準位置P0に対する移動部の位置P1を求めると、基準位置P0に対する移動部の実際の位置Pと同じ結果(P1=P)が得られる。
What is characteristic in the present embodiment is that the in-phase phase change accompanying the frequency change of the N-phase sinusoidal signal (A 3 ... X 3 ), which was not considered in the conventional method, was corrected. Based on the frequency phase characteristics of the
First, an ideal case with no error due to the interpolation is shown in FIG.
In this case, the output signal of the sine
At this time, even if the speed V of the moving unit is increased, for example, the in-phase phase change does not occur in the sine wave signals A 3 and B 3 from the sine
次に前記同相位相変化のある場合を同図(B)に示す。
この場合、正弦波状信号回路12の出力信号を二相正弦波状信号A3,B3とする(同図(B)参照)。
同図(B)に示されるように正弦波状信号回路12よりの二相正弦波状信号A3,B3(α,β)が、移動部の速度Vの関数である同相位相変化f(V)を含む。この時、ある速度(周波数)範囲では、速度Vが速くなるにつれ、位相変化f(V)も大きくなっていく。
この結果、正弦波状信号回路12よりの正弦波状信号A3,B3は、速度Vが速くなるにつれ、入力信号に対する出力信号の同相位相変化f(V)も大きくなる。
Next, the case where the in-phase phase change occurs is shown in FIG.
In this case, the output signal of the sine
As shown in FIG. 5B, the in-phase phase change f (V) in which the two-phase sinusoidal signals A 3 and B 3 (α, β) from the
As a result, the sinusoidal signals A 3 and B 3 from the
ここで、基本的に位相は遅れるため、正弦波状信号回路12よりの正弦波状信号A3,B3に基づいて、基準位置P0に対する移動部の位置P1を求めても、求められた位置P1は、本来求めるべき実際の位置Pよりも、遅れる方向(図中、矢印左方向)にずれた位置が求められてしまう。この正弦波状信号回路12よりの正弦波状信号A3,B3に基づいて求められた位置P1と、本来求めるべき実際の位置Pとの差だけ、誤差(=ΔP(V))となってしまう。この誤差ΔP(V)も、速度Vが速くになるにつれて、遅れる方向に大きくなってしまう。
Here, since the phase is basically delayed, even if the position P 1 of the moving part with respect to the reference position P 0 is obtained based on the sine wave signals A 3 and B 3 from the sine
このように位置誤差ΔP(V)は、速度Vと関係があるので、本実施例においては、種々の速度Vの大きさに対しても、位置検出精度は常に一定にすることが必要である。このために本実施例においては、予め得ておいた正弦波状信号回路12の周波数位相特性に基づいて、速度Vに応じた最適な補正量ΔP(V)で計測結果を補正している。
本実施例においては、前記位置補償器は、前記速度演算器で求められた速度Vでの二相正弦波状信号α,βの同相位相変化f(V)から発生する位置誤差を補正することのできる補正量ΔP(V)で、つまり予め得ておいた正弦波状信号回路の周波数位相特性に基づいて求められた、速度に応じた最適な補正量で、前記位置演算器で求められた位置P1を補正している。すなわち、位置補償器では、補正後の位置P2(=P1−ΔP(V))を求めている。ここで、誤差ΔP(V)は、移動部の移動方向をプラスにとると、マイナスの値となる。
As described above, since the position error ΔP (V) is related to the velocity V, in this embodiment, it is necessary that the position detection accuracy is always constant even for various magnitudes of the velocity V. . For this reason, in this embodiment, the measurement result is corrected with the optimum correction amount ΔP (V) corresponding to the speed V based on the frequency phase characteristic of the sine
In this embodiment, the position compensator corrects a position error generated from the in-phase phase change f (V) of the two-phase sinusoidal signals α and β at the speed V obtained by the speed calculator. The position P obtained by the position calculator with the correction amount ΔP (V) that can be obtained, that is, the optimum correction amount according to the speed, which is obtained based on the frequency phase characteristic of the sine wave signal circuit obtained in advance. 1 is corrected. That is, the position compensator obtains the corrected position P 2 (= P 1 −ΔP (V)). Here, the error ΔP (V) becomes a negative value when the moving direction of the moving unit is positive.
このように本実施例においては、位置演算器で求められた補正前の位置に対する補正量ΔP(V)を、移動部の速度Vの大きさに応じて最適な大きさに調整しているので、種々の異なる速度においても、N相の正弦波状信号の全てが同じ位相で変化してしまう同相位相変化から発生する位置誤差を、より適切に補正している。
この結果、本実施例においては、移動部の移動速度の変化の大きい使用がなされる精密機械でも、速度によるN相正弦波状信号の同相位相変化を補正することにより、更なる内挿による誤差の低減が図られるので、より正確な位置計測が行える。
以下に、本発明にかかる位置補正方法について、より具体的に説明する。
検出手段40の原理及び構成によって発生する伝達関数をGX0とする。増幅・フィルタ手段44の伝達関数をGX1、ADコンバータ手段46の伝達関数をGX2とする。なお、N相の検出器40x(x=a,b,c…)、増幅・フィルタ44x、ADコンバータ46xは、同じ特性及び構成を持つものとする。
As described above, in this embodiment, the correction amount ΔP (V) with respect to the position before correction obtained by the position calculator is adjusted to an optimum magnitude according to the magnitude of the velocity V of the moving unit. Even at various different speeds, the position error caused by the in-phase phase change in which all of the N-phase sinusoidal signals change in the same phase is corrected more appropriately.
As a result, in this embodiment, even in a precision machine that uses a large change in the moving speed of the moving unit, by correcting the in-phase change of the N-phase sinusoidal signal due to the speed, the error due to further interpolation can be reduced. Since reduction is achieved, more accurate position measurement can be performed.
Hereinafter, the position correction method according to the present invention will be described more specifically.
A transfer function generated according to the principle and configuration of the detection means 40 is represented by G X0 . The transfer function of the amplification / filter means 44 is G X1 , and the transfer function of the AD converter means 46 is G X2 . The N-
一例として、前記検出器40xの伝達関数GX0、及び増幅・フィルタ44xの伝達関数GX1は、1次のハイカットフィルタ特性を持つと仮定すると、それぞれ次式1,2で表せる。ADコンバータ46xの伝達関数GX2は、0次ホールド特性を持つと仮定すると、次式3で表せる。検出器40xからADコンバータ44xまでの伝達関数GX3は次式4で表せる。なお、これらの伝達関数GX0〜GX3は、ラプラス変換表記とする。
GX0=1/(1+TX1・s)…式1
GX1=1/(1+TX2・s)…式2
GX2=(1−exp(TX3・s))/(TX3・s)…式3
GX3=GX0・GX1・GX2…式4
ただし、x=a,b,c。
下記条件1a〜1cにおける伝達関数GX0〜GX3の各周波数のゲイン特性を図3に示し、またその位相特性を同図(B)に示す。
TX1=1/(2・π・1000)…条件1a
TX2=1/(2・π・100)…条件1b
TX3=1/1000…条件1c
As an example, assuming that the transfer function G X0 of the
G X0 = 1 / (1 + T X1 · s) Equation 1
G X1 = 1 / (1 + T X2 · s)
G X2 = (1−exp (T X3 · s)) / (T X3 · s)...
G X3 = G X0 · G X1 · G X2 Equation 4
However, x = a, b, c.
FIG. 3 shows gain characteristics of the respective frequencies of the transfer functions G X0 to G X3 under the following conditions 1a to 1c, and FIG.
T X1 = 1 / (2 · π · 1000) ... Condition 1a
T X2 = 1 / (2 · π · 100) ... Condition 1b
T X3 = 1/1000 ... Condition 1c
本実施例では、説明を容易にするために、前記条件1a〜1cを仮定したが、一般的に検出手段40からADコンバータ手段46までの伝達特性は、前述のようなアナログフィルタ特性と0次ホールド特性との積で表せる場合が多い。ただし、パイプライン形式のADコンバータでは、変換時間が無視できないため、無駄時間伝達特性(群遅延特性)が加わる場合がある。
ここで、特許文献1を用いれば、二相正弦波状の相対的な位相の変化や振幅変化は補正することができるが、二相正弦波が同じ位相変化をする場合には、その誤差を検出することができないので、その誤差も補正することができない。
In the present embodiment, the conditions 1a to 1c are assumed for ease of explanation. Generally, the transfer characteristic from the detection means 40 to the AD converter means 46 has the analog filter characteristic as described above and the zeroth order. In many cases, it can be expressed by the product of the hold characteristics. However, since the conversion time cannot be ignored in the pipeline type AD converter, a dead time transmission characteristic (group delay characteristic) may be added.
Here, if Patent Document 1 is used, the relative phase change and amplitude change of a two-phase sine wave can be corrected, but if the two-phase sine wave changes in the same phase, the error is detected. The error cannot be corrected.
すなわち、特許文献1等の従来方式では、N相の正弦波状信号X3(X=A,B,C)から、次式5,6に示されるような、互いに90度位相差を持つ二相正弦波状信号α及び二相正弦波状信号βを生成し、そのリサージュ波形が、図5のように原点を中心とした円を描くように、相対的な位相差、振幅等の各種誤差を補正している。
しかしながら、従来方式では、測定されるN相の正弦波状信号の全てが同じ位相変化をする場合、リサージュ曲線は真円のままであり、誤差はその円周上に発生する位相誤差となって現れるので、この同相位相誤差を補正することができない。
That is, in the conventional method such as Patent Document 1, two phases having a phase difference of 90 degrees are obtained from the N-phase sinusoidal signal X 3 (X = A, B, C) as shown in the following equations 5 and 6. A sine wave signal α and a two-phase sine wave signal β are generated, and various errors such as relative phase difference and amplitude are corrected so that the Lissajous waveform draws a circle centered on the origin as shown in FIG. ing.
However, in the conventional method, when all of the measured N-phase sinusoidal signals have the same phase change, the Lissajous curve remains a perfect circle, and the error appears as a phase error generated on the circumference. Therefore, this in-phase error cannot be corrected.
α=g(V)・Sin(2・π・(P/λ)+f(V))…式5
β=g(V)・Cos(2・π・(P/λ)+f(V))…式6
ただし、P:前記移動部の位置
λ:前記正弦波状信号の波長
g(V):周波数ゲイン特性(振幅変化:補正可能)
f(V):周波数位相特性(位相変化:補正されていない)
また同様にN相の正弦波状信号X3(X=A,B…X)を特定の位相差、例えば多くの場合、検出器の物理的配置によって決まる各検出器間の位相差を保ちながら、円周上を移動するデータ群と考えて、相対的な位相差、振幅等の各種誤差の補正を行うことも可能である。しかしながら、この場合でも、同相位相変化は、円周上の位相誤差となるので、同相位相誤差は補正できない。
α = g (V) · Sin (2 · π · (P / λ) + f (V)) Equation 5
β = g (V) · Cos (2 · π · (P / λ) + f (V)) Equation 6
Where P: position of the moving part
λ: wavelength of the sinusoidal signal
g (V): Frequency gain characteristic (Amplitude change: Correctable)
f (V): frequency phase characteristic (phase change: uncorrected)
Similarly, while maintaining an N-phase sinusoidal signal X 3 (X = A, B... X) with a specific phase difference, for example, a phase difference between the detectors that is often determined by the physical arrangement of the detectors, It is also possible to correct various errors such as relative phase difference and amplitude, considering a data group moving on the circumference. However, even in this case, since the in-phase phase change becomes a phase error on the circumference, the in-phase phase error cannot be corrected.
ところが、多くの場合、現実の正弦波状信号X3(X=A,B…X)は、前記伝達関数GX3で表せるような伝達特性を持つので、正弦波状信号の周波数により発生する図4に示されるような同位相の誤差を持っている。
この問題に対して、従来方式は以下の方法を採用し、前記同位相の誤差を目標とする値(精度)以下に抑えていた。
(1)一般的に電気回路で構成される装置の伝達関数の時定数(TX1,TX2,TX3)を、小さくする。
(2)正弦波状信号の周波数の上限を低くするため、前記速度の上限を低く制限する。
However, in many cases, the actual sinusoidal signal X 3 (X = A, B... X) has a transfer characteristic that can be expressed by the transfer function G X3 . Has the same phase error as shown.
In order to solve this problem, the conventional method employs the following method, and suppresses the in-phase error to a target value (accuracy) or less.
(1) A time constant (T X1 , T X2 , T X3 ) of a transfer function of a device generally constituted by an electric circuit is reduced.
(2) In order to reduce the upper limit of the frequency of the sinusoidal signal, the upper limit of the speed is limited to a lower value.
しかしながら、周波数特性の高い(時定数の小さい)装置は、高価であり、電気回路のノイズ(電気的なノイズ)も大きくなりがちである。また本発明者により、図4に示す正弦波状信号回路12の周波数位相特性は、図3に示す正弦波状信号回路12の周波数ゲイン特性に比較し、より低い周波数から、その影響が大きく現れていることが明らかになっており、このことからも本実施例において周波数位相特性による位置誤差の補正は非常に重要であることがわかる。
このため、精密機械においても、高精度、高速性が求められているものの、前記理由より、高精度化、高速化を図ることが困難であった。
However, a device having a high frequency characteristic (small time constant) is expensive, and an electric circuit noise (electric noise) tends to be large. Further, the inventor has shown that the frequency phase characteristic of the sine
For this reason, high precision and high speed are also required in precision machines, but for the reasons described above, it has been difficult to achieve high precision and high speed.
そこで、本実施例では、高精度、高速性を同時に図るため、例えば前記二相正弦波状信号α,βが、前記速度Vの関数である同相位相変化f(V)を含み、前記数5,6で表せるとした時、前記位置補償工程は、前記速度取得工程で求められた速度データVによる二相正弦波状信号α,βの同相位相変化f(V)から発生する位置誤差を補正することのできる補正量ΔP(V)で、前記位置取得工程で求められた位置データP1を補正し、補正後位置データP2(=P1−ΔP(V))を求めることが好適である。 Therefore, in this embodiment, in order to achieve high accuracy and high speed at the same time, for example, the two-phase sinusoidal signals α and β include an in-phase phase change f (V) that is a function of the velocity V, 6, the position compensation step corrects a position error generated from the in-phase phase change f (V) of the two-phase sinusoidal signals α and β based on the velocity data V obtained in the velocity acquisition step. in the correction amount ΔP that can (V), and corrects the position data P 1 obtained by the position obtaining step, it is preferable for obtaining the corrected position data P 2 (= P 1 -ΔP ( V)).
より具体的には、前記正弦波状信号(A3,B3,…X3)をADコンバータ46a〜46xによって取得し、ADコンバータ46a〜46xから取得したデータから求めた位置P1を数値微分して移動速度V1を求める。そして、予め得ておいた検出手段40からADコンバータ手段46までの正弦波状信号回路12の周波数位相特性に基づいて、移動速度V1に応じた最適な補正量ΔP1を求めて、位置P1を補正している。これにより本実施例においては、検出手段40からADコンバータ手段46までの正弦波状信号回路12(伝達関数GX3)の伝達特性、例えば図4に示されるような周波数位相特性を補正していることとなる。
More specifically, the sinusoidal signal (A 3, B 3, ... X 3) was obtained by the AD converter 46A~46x, numerically differentiating the position P 1 obtained from data acquired from the AD converter 46A~46x obtain the moving speed V 1 Te. Based on the detection means 40 which had been obtained in advance in the frequency-phase characteristic of the
この結果、本実施例においては、正弦波状信号回路12の周波数特性を高めたり、ないし移動部22の速度の上限を低く制限したりすることなく、従来に比較し、種々の移動速度による正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を大幅に低減することができるので、より正確な位置計測が行える。
これにより本実施例においては、比較的安価であり、電気的ノイズの少ない周波数特性のより低い検出器、増幅・フィルタ等の正弦波状信号回路を用いても、誤差の少ない位置計測が行える。また本実施例においては、従来に比較し、速度の上限を高めることができるので、従来と同じ周波数特性を持つ検出器、増幅・フィルタを用いても、移動部の高速化が可能であるから、高速移動中の位置計測においても誤差の少ない位置計測が行える。
As a result, in this embodiment, the
As a result, in this embodiment, position measurement with less error can be performed using a sine wave signal circuit such as a detector, an amplifier / filter, etc., which is relatively inexpensive and has low electrical noise and lower frequency characteristics. In the present embodiment, the upper limit of the speed can be increased compared to the conventional case, so that the speed of the moving unit can be increased even if a detector and an amplification / filter having the same frequency characteristics as the conventional one are used. Even in position measurement during high-speed movement, position measurement with little error can be performed.
周波数位相特性
ここで、本実施例においては、速度に対する最適な補正量を求めるに必要となる、回路12の周波数位相特性を、予め正弦波状信号回路12の伝達関数GX3を測定しておいて、その位相特性を求めることができる。
しかしながら、正弦波状信号回路12の周波数位相特性の求め方は、これに限られるものではなく、例えば以下の方法1〜方法3によっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。
(方法1)あらかじめその伝達関数GX3を測定しておいて、その周波数位相特性を求めたうえで、さらにその周波数位相特性を近似した伝達関数GX3aを用いる。
(方法2)伝達関数GX3,GX3aから直接、位相特性を計算する。
(方法3)位相特性を、関数f(v)として、テーブルを使った直線補間や、スプライン関数などの近似曲線を使って補正する。
Here the frequency phase characteristics, in the present embodiment, required for obtaining an optimum correction amount for the speed, the frequency-phase characteristic of the
However, the method of obtaining the frequency phase characteristics of the
(Method 1) The transfer function G X3 is measured in advance, the frequency phase characteristic is obtained, and then the transfer function G X3a approximating the frequency phase characteristic is used.
(Method 2) The phase characteristic is calculated directly from the transfer functions G X3 and G X3a .
(Method 3) The phase characteristics are corrected by using a linear interpolation using a table or an approximate curve such as a spline function as a function f (v).
ここで、前記方法1〜方法2での位相特性の求め方としては一般的な方法を用いることができる。以下にその一例について説明する。
例えば正弦波状信号回路12の入力信号u(t)と出力信号y(t)をラプラス変換し、入力信号u(s)と出力信号y(s)の関係から、正弦波状信号回路12の伝達関数G(s)(=y(s)/u(s))を求める。
ここで、正弦波状信号回路12の伝達関数G(s)である伝達関数GX3は、検出手段40、増幅・フィルタ手段44、ADコンバータ手段46の結合による反作用がなければ、これらの伝達関数の積(GX3=GX0・GX1・GX2)として表せる。
この伝達関数G(s)における、複素演算子sを純虚数jwとおいて(s=jw)、ゲイン特性と、位相特性で表せる周波数伝達関数G(jw)を求めことができる。
Here, a general method can be used as a method of obtaining the phase characteristics in the
For example, the input signal u (t) and the output signal y (t) of the sine
Here, the transfer function G X3 which is the transfer function G (s) of the
In this transfer function G (s), the complex operator s is a pure imaginary number jw (s = jw), and a frequency transfer function G (jw) that can be expressed by a gain characteristic and a phase characteristic can be obtained.
このようにして求められた正弦波状信号回路12の周波数伝達関数G(jw)より、入力信号u(s)と出力信号y(s)との間での、同相での位相の進み、遅れ等を表す位相特性∠G(jw)を求めることができる。このようにして求められた位相特性∠G(jw)は、前記式5,6での周波数位相特性f(V)と等価である。
以下に前記方法3での位相特性の求め方の一例について説明する。
まず周波数を変えて入力信号を正弦波状信号回路12に与えて、それらの応答を測定する。
例えば図1に示した光電式エンコーダの場合、光源38よりの光スポットがピッチLのスリット列上を速度V1で走査すると、検出手段40には周波数(V1/L)の光が達する。これが正弦波状信号回路12の入力信号となる。ピッチLは一定なので、移動部22の速度V1を変えることにより、正弦波状信号回路12の入力信号の周波数(V1/L)を変えながら、正弦波状信号回路12の出力信号をADコンバータ46の後段でモニタ、つまり入力信号と出力信号との位相差をモニタする。
この時の移動部22の速度Vに基づいて求められた入力信号の周波数(V/L)と、入力信号と出力信号との位相差f(V)との関係を記憶していく。
From the thus obtained frequency transfer function G (jw) of the
Hereinafter, an example of how to obtain the phase characteristics by the method 3 will be described.
First, an input signal is given to the sine
For example, in the case of the photoelectric encoder shown in FIG. 1, when the light spot from the
The relationship between the frequency (V / L) of the input signal obtained based on the speed V of the moving unit 22 at this time and the phase difference f (V) between the input signal and the output signal is stored.
このようにして求められた周波数(V/L)を横軸に、位相差f(V)を縦軸にとり、テーブルを使った直線補間や、スプライン関数などの近似曲線を使えば、例えば図4に示したような正弦波状信号回路12の周波数位相特性が得られる。このような正弦波状信号回路12の周波数位相特性に基づいて、周波数(V/L)に対応する最適な補正量(速度Vに対応する最適な補正量ΔP(V))を求めることができる。
このようにして正弦波状信号回路12の周波数位相特性をモデル化しておけば、前記速度Vに応じた最適な補正量ΔP(V)を容易に及び正確に求めることができるので、より誤差の少ない位置を求めることができる。
If the frequency (V / L) thus obtained is plotted on the horizontal axis and the phase difference f (V) is plotted on the vertical axis, linear interpolation using a table or an approximate curve such as a spline function is used, for example, FIG. The frequency phase characteristics of the
If the frequency phase characteristics of the
補正量
また本実施例においては、前述のような誤差補正を、より簡単に行うため、次のような構成を加えることも好ましい。
すなわち、図6に示されるように本実施例においては、メモリ50を備える。
ここで、前記メモリ50は、前述のような正弦波状信号回路12の周波数位相特性に基づいて求められた、速度Vと、該速度Vによる略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量ΔP(V)との関係を表す補正情報を記憶している。
前記位置補償器18は、速度演算器16で求められた速度Vに対応する補正量ΔP(V)をメモリ50の補正情報より取得する。この位置補償器18は、取得された補正量ΔP(V)で、位置演算器14で求められた移動部の補正前位置P1を補正し、補正後位置P2(=P1−ΔP(V))を求めることが好適である。
In the correction amount or in this embodiment, it is also preferable to add the following configuration in order to perform the error correction as described above more easily.
That is, as shown in FIG. 6, the present embodiment includes a
Here, the
The position compensator 18 obtains a correction amount ΔP (V) corresponding to the speed V obtained by the
ここで、本実施例においては、前記メモリ50に得ておく補正情報を得るために、予め得ておいた正弦波状信号回路12の周波数位相特性から、該周波数位相特性を補正するための最適な補正量を、速度に対して求める補正量演算器52を備えることも好適である。
また本実施例においては、正弦波状信号回路12の周波数位相特性を求める位相特性取得器54を備えることも好適である。例えば前記方法3では、正弦波状信号回路12よりの正弦波状信号(A3…X3)、及び速度演算器16で求められた速度Vに基づいて、正弦波状信号回路12の周波数位相特性を求めることも好適である。
また本実施例においては、N相正弦波状信号の周波数変化に伴う同相位相変化の補正に加えて、他の誤差要因の補正を行うことも可能である。例えば特許文献1のリサージュ曲線を基準とした補正方法と組み合わせることが特に好ましく、より正確な位置計測が行える。
Here, in this embodiment, in order to obtain the correction information to be obtained in the
In the present embodiment, it is also preferable to include a phase
In this embodiment, in addition to the correction of the in-phase phase change accompanying the frequency change of the N-phase sinusoidal signal, other error factors can be corrected. For example, it is particularly preferable to combine the correction method based on the Lissajous curve of Patent Document 1 with more accurate position measurement.
なお、本発明の利用分野としては、二相正弦波状信号や三相以上の多相正弦波状信号に基づいて、位置の計測や校正を行う精密工作機械、精密測定機器等の精密機械全般に用いることができる。
また検出方式としても、前記光電式に限定されるものではなく、マイケルソン型干渉計等の任意のものを用いることもできる。
また前記構成では、リニアスケールの例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロータリーエンコーダ等の回転式の位置検出器にも適用することもできる。
また前記構成では移動部の移動方向を図中矢印方向の一軸方向とし、該一軸方向にスケールを設けた例について説明したが、移動部の移動軸が複数ある場合は、各軸毎にスケールを設けることがより好ましい。
In addition, as a field of application of the present invention, it is used for precision machines such as precision machine tools and precision measuring instruments that measure and calibrate positions based on two-phase sinusoidal signals or three-phase or more multiphase sinusoidal signals. be able to.
In addition, the detection method is not limited to the photoelectric method, and an arbitrary device such as a Michelson interferometer may be used.
In the above configuration, an example of a linear scale has been described. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a rotary position detector such as a rotary encoder.
In the above-described configuration, the moving direction of the moving unit is assumed to be one axial direction in the direction of the arrow in the drawing, and the scale is provided in the one axial direction. However, when there are a plurality of moving axes of the moving unit, the scale is set for each axis. More preferably.
10 位置補正装置
12 正弦波状信号回路(回路)
14 位置演算器(位置取得手段)
16 速度演算器(速度取得手段)
18 位置補償器(位置補償手段)
19 送り装置
10
14 Position calculator (position acquisition means)
16 Speed calculator (speed acquisition means)
18 Position compensator (position compensation means)
19 Feeder
Claims (6)
前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の位置を求める位置取得工程と、
前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の速度を求める速度取得工程と、
前記速度取得工程で求められた速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量で、前記位置取得工程で求められた位置を補正する位置補償工程と、
を備えたことを特徴とする位置補正方法。 It is used to determine the position of the moving part based on two or more phase sine wave signals obtained from the circuit by moving the moving part relative to the base part. A position correction method for obtaining a position of a moving unit in which a position error generated from a phase change is corrected,
A position acquisition step of obtaining a position of the moving part relative to the base based on a substantially sinusoidal signal of two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base;
A speed acquisition step of obtaining a speed of the moving part relative to the base based on a substantially sinusoidal signal of two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base;
A position compensation step for correcting the position obtained in the position acquisition step with a correction amount capable of correcting a position error generated from the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed obtained in the velocity acquisition step; ,
A position correction method comprising:
前記位置補償工程は、予め得ておいた前記回路の周波数位相特性に基づいて求められた、前記速度取得工程で求められた速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量で、前記位置取得工程で求められた位置を補正することを特徴とする位置補正方法。 The position correction method according to claim 1, wherein the speed acquisition step differentiates the position obtained in the position acquisition step to obtain a speed of the moving unit,
The position compensation step corrects a position error caused by the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed obtained in the speed acquisition step, which is obtained based on the frequency phase characteristics of the circuit obtained in advance. A position correction method for correcting the position obtained in the position acquisition step with a correction amount that can be corrected.
(数1)
正弦波状信号α=Sin(2・π・(P/λ)+f(V))
正弦波状信号β=Cos(2・π・(P/λ)+f(V))
ここで、P:前記移動部の位置
λ:前記略正弦波状信号の波長 3. The position correction method according to claim 1, wherein the substantially sinusoidal signal obtained from the circuit by moving the moving part relative to the base is a two-phase sinusoidal signal α, β, and the two-phase sinusoidal signal. When α and β include an in-phase phase change f (V) that is a function of the velocity V and can be expressed by the following equation 1, the position compensation step is performed at the velocity V obtained in the velocity acquisition step. phase sinusoidal signals alpha, the correction amount ΔP which can correct the position error generated from the in-phase phase variation f (V) of beta (V), and corrects the position P 1 obtained by the position obtaining step, correction A position correction method characterized by obtaining a subsequent position P 2 (= P 1 −ΔP (V)).
(Equation 1)
Sinusoidal signal α = Sin (2 · π · (P / λ) + f (V))
Sinusoidal signal β = Cos (2 · π · (P / λ) + f (V))
Where P: position of the moving part
λ: wavelength of the substantially sinusoidal signal
前記基部に対して前記移動部を相対移動した際に該基部に対する該移動部の位置に応じて二相以上の略正弦波状信号を生成する回路と、
前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の位置を求める位置取得手段と、
前記基部に対し前記移動部を相対移動した際に前記回路より得られた二相以上の略正弦波状信号に基づいて、該基部に対する該移動部の速度を求める速度取得手段と、
前記速度取得手段で求められた速度での略正弦波状信号の同相位相変化から発生する位置誤差を補正することのできる補正量で、前記位置取得手段で求められた位置を補正する位置補償手段と、
を備えたことを特徴とする位置補正装置。 It is used to determine the position of the moving part based on two or more phase sine wave signals obtained from the circuit by moving the moving part relative to the base part. A position correction apparatus for obtaining a position of a moving unit in which a position error generated from a phase change is corrected,
A circuit that generates a substantially sinusoidal signal of two or more phases according to the position of the moving part relative to the base when the moving part is moved relative to the base;
A position acquisition means for obtaining a position of the moving part relative to the base based on a substantially sinusoidal signal of two or more phases obtained from the circuit when the moving part is moved relative to the base;
Based on a substantially sinusoidal signal of two or more phases obtained from the circuit when the moving unit is moved relative to the base, a speed acquisition unit that obtains the speed of the moving unit relative to the base;
Position compensation means for correcting the position obtained by the position obtaining means with a correction amount capable of correcting a position error generated from the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed obtained by the speed obtaining means; ,
A position correction apparatus comprising:
前記位置補償手段は、前記速度検出手段で求められた速度に対応する補正量を前記メモリの補正情報より取得し、該取得された補正量で前記位置取得手段で求められた移動部の位置を補正することを特徴とする位置補正装置。 5. The position correction apparatus according to claim 4, wherein the position error generated from the speed of the moving unit and the in-phase phase change of the substantially sinusoidal signal at the speed obtained based on the frequency phase characteristic of the circuit is corrected. A memory storing correction information representing a relationship with a correction amount that can be
The position compensation means acquires a correction amount corresponding to the speed obtained by the speed detection means from the correction information in the memory, and uses the obtained correction amount to determine the position of the moving unit obtained by the position acquisition means. A position correction apparatus for correcting the position.
前記基部と前記移動部との相対移動を行うための駆動部と、
前記基部に対する前記移動部の位置を得るためのスケールと、
を備えた送り装置であって、
前記位置補償手段は、前記スケールで求められた移動部の位置を補正することを特徴とする送り装置。 A position correction device according to any one of claims 3 to 5,
A drive unit for performing relative movement between the base unit and the moving unit;
A scale for obtaining the position of the moving part relative to the base part;
A feeding device comprising:
The position compensation means corrects the position of the moving unit obtained by the scale.
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