JP2009053067A - Correction value control method of encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直交する２相アナログ正弦波信号を内挿処理して高分解能を得るエンコーダの、アナログ正弦波信号のオフセット補正値、振幅補正値、位相補正値を制御する補正値制御方法に関する。 The present invention relates to a correction value control method for controlling an offset correction value, an amplitude correction value, and a phase correction value of an analog sine wave signal of an encoder that obtains high resolution by interpolating orthogonal two-phase analog sine wave signals.
サーボモータに取付けられる回転型（またはリニア型）のエンコーダにおける位置検出は、発光素子と受光素子と、その間に格子状のスリットを備える回転体（または移動体）から形成され、格子状のスリット間隔によって分解能が決定される。従って分解能を上げるために、スリット間隔を小さくすることが行われてきたが、加工精度や間隔の微細化によるスリット間の光の干渉が原因でこの手法で分解能を上げるのには限界があった。 Position detection in a rotary (or linear) encoder attached to a servo motor is formed from a rotating body (or moving body) having a light emitting element and a light receiving element and a lattice slit between them, and the lattice slit interval Determines the resolution. Therefore, in order to increase the resolution, the slit interval has been reduced, but there is a limit to increasing the resolution with this method due to the interference of light between the slits due to processing accuracy and miniaturization of the interval. .
そこで近年では、回転体（または移動体）のスリット形状を加工して直交する２相アナログ正弦波信号を生成し、そのアナログ正弦波信号をＡ／Ｄ変換し、ディジタル内挿分割演算により得られる内挿信号と上記のスリットによって得られる信号を合成して分解能を上げる方法が一般的に行われている。エンコーダの位置検出精度を向上させるためにはディジタル演算処理の精度を高くする必要があり、Ａ／Ｄ変換後の正弦波信号を正規化して演算誤差を抑えなければならない。 Therefore, in recent years, a two-phase analog sine wave signal is generated by processing the slit shape of the rotating body (or moving body), and the analog sine wave signal is A / D converted and obtained by digital interpolation division calculation. In general, a method of increasing the resolution by synthesizing an interpolated signal and a signal obtained by the slit is used. In order to improve the position detection accuracy of the encoder, it is necessary to increase the accuracy of the digital arithmetic processing, and it is necessary to normalize the sine wave signal after A / D conversion to suppress the arithmetic error.
そのため、Ａ／Ｄ変換後の正弦波信号の最大値及び最小値を検出し、その検出値を用いてオフセット量、振幅変動量、位相のずれ量等をそれぞれ演算して補正値を求め、補正値を用いて正弦波信号の正規化をする方法が用いられており、特に起動直後の補正値が演算されるまでの初期補正値を、不揮発性メモリにあらかじめ保存されているオフセット量等の補正値を使用して起動直後でも演算誤差が小さい位置検出ができる構成をとっている。 Therefore, the maximum value and the minimum value of the sine wave signal after A / D conversion are detected, and the correction value is obtained by calculating the offset amount, the amplitude fluctuation amount, the phase shift amount, etc., respectively, using the detected value. The method of normalizing the sine wave signal using the value is used, especially the initial correction value until the correction value is calculated immediately after startup, such as the offset amount stored in advance in the nonvolatile memory. Using the value, the position can be detected with a small calculation error even immediately after startup.
その不揮発性メモリに保存する補正値の保存方法としては種々方法があり、演算された補正値と不揮発性メモリに保存されている補正値を常時比較し、演算された補正値が保存されている補正値と異なっていた場合には、不揮発性メモリを自動的に更新する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一般にエンコーダの回転体（または移動体）上には、直交する２相アナログ正弦波信号を生成するスリット以外にも原点信号を生成するスリット、ＣＳ信号を生成するスリット等が構成されている。このような構成では、アナログ正弦波信号以外のスリットパターンの光がアナログ正弦波信号のパターンへ漏れて重畳し、正弦波信号の最大値及び最小値が変動する場合がある。 In general, on a rotating body (or moving body) of an encoder, a slit for generating an origin signal, a slit for generating a CS signal, and the like are formed in addition to a slit for generating an orthogonal two-phase analog sine wave signal. In such a configuration, the slit pattern light other than the analog sine wave signal may leak and be superimposed on the analog sine wave signal pattern, and the maximum and minimum values of the sine wave signal may fluctuate.
例えば、原点信号のスリットでは原点位置と原点以外の位置で変動し、ＣＳ信号のスリットではＣＳ論理パターンにより変動する。それに伴い1回転中（または移動中）で最大値と最小値も周期的に変動し、その上それら最大値と最小値から演算されるオフセット量、振幅変動量、位相のずれ量もまた変動する。 For example, the origin signal slit varies depending on the origin position and a position other than the origin, and the CS signal slit varies depending on the CS logic pattern. Along with this, the maximum and minimum values periodically change during one rotation (or during movement), and the offset amount, amplitude fluctuation amount, and phase shift amount calculated from these maximum and minimum values also change. .
このような場合、特許文献１の方法では、１回転中(または移動中)に補正値が変動してその度に頻繁な更新が発生するため、補正値を保存した位置で起動したときは正確な初期補正値を使用して補正できるので演算誤差は小さいが、それ以外の位置で起動した場合に
は変動により初期補正値がずれて安定した補正ができなくなるため演算誤差も大きくなるという課題がある。
In such a case, in the method of Patent Document 1, since the correction value fluctuates during one rotation (or during movement) and frequent updating occurs each time, it is accurate when the correction value is started at the position where the correction value is stored. Since the initial correction value can be corrected using a small initial correction value, the calculation error is small.However, when starting at other positions, the initial correction value shifts due to fluctuations, and stable correction cannot be performed. is there.
本発明は上記課題を解決するものであり、アナログ正弦波信号のオフセット補正値、振幅補正値、位相補正値を制御し、起動直後の演算誤差を抑えることができるエンコーダを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problem, and an object thereof is to provide an encoder that controls an offset correction value, an amplitude correction value, and a phase correction value of an analog sine wave signal and can suppress a calculation error immediately after startup. To do.
上記課題を解決するために請求項１に記載のエンコーダの補正値制御方法は、直交する２相アナログ正弦波信号と位置情報の原点を示す原点原信号とＣＳ原信号とを生成する原信号生成部と、アナログ正弦波信号から２相パルス信号を生成するパルス検出部と、アナログ正弦波信号に応じたディジタルデータを生成するアナログ検出部と、前記原点原信号から原点信号を検出する原点信号検出部と、前記ＣＳ原信号からＣＳ信号を検出するＣＳ信号検出部と、前記ディジタルデータから補正値演算データを生成するデータ補正値演算部と、補正値データとしてエンコーダ起動時から補正値演算データが生成されるまでの期間は初期補正値を出力し、生成されてからは補正値演算データを出力する補正値切替部と、初期補正値を保存する不揮発性メモリと、初期補正値の不揮発性メモリへの書込みと読出しを制御する初期補正値制御部と、前記補正値データを用いて前記ディジタルデータを補正するデータ補正部と、データ補正部の出力データと前記２相パルス信号と原点信号から位置データを演算する位置データ演算部とを備えるエンコーダにおいて、前記初期補正値制御部では、前記補正値演算データが生成されてから前記原点信号がＨレベルのときの補正値演算データＨとＬレベルのときの補正値演算データＬとを前記不揮発性メモリに保存し、次回エンコーダ起動時に前記初期補正値として原点信号がＨレベルのときは不揮発性メモリに保存された補正値演算データＨを出力し、Ｌレベルのときは補正値演算データＬを出力する。 In order to solve the above-described problem, the encoder correction value control method according to claim 1 is an original signal generation method for generating an orthogonal two-phase analog sine wave signal, an origin original signal indicating the origin of position information, and a CS original signal. Unit, a pulse detection unit that generates a two-phase pulse signal from an analog sine wave signal, an analog detection unit that generates digital data corresponding to the analog sine wave signal, and an origin signal detection that detects an origin signal from the origin original signal Unit, a CS signal detection unit for detecting a CS signal from the CS original signal, a data correction value calculation unit for generating correction value calculation data from the digital data, and correction value calculation data as correction value data from the start of the encoder The initial correction value is output during the period until it is generated, and after it is generated, the correction value switching unit that outputs correction value calculation data, and the nonvolatile that stores the initial correction value A memory, an initial correction value control unit that controls writing and reading of the initial correction value to and from the nonvolatile memory, a data correction unit that corrects the digital data using the correction value data, and output data of the data correction unit In an encoder including a position data calculation unit for calculating position data from the two-phase pulse signal and the origin signal, the initial correction value control unit is configured to generate the correction value calculation data after the origin signal is at the H level. Correction value calculation data H and correction value calculation data L at the L level are stored in the non-volatile memory, and when the origin signal is at the H level as the initial correction value when the encoder is started next time, it is stored in the non-volatile memory. The correction value calculation data H is output, and when it is at the L level, the correction value calculation data L is output.
また、請求項２に記載のエンコーダの補正値制御方法は、前記初期補正値制御部において、前記補正値演算データが生成されてから前記ＣＳ信号の論理パターンと各パターンの補正値演算データを前記不揮発性メモリに保存し、次回エンコーダ起動時に前記初期補正値として不揮発性メモリに保存されたＣＳ信号の論理パターンとそのときのＣＳ信号の論理パターンが一致する補正値演算データを出力する。 Further, in the encoder correction value control method according to claim 2, the initial correction value control unit obtains the logic pattern of the CS signal and the correction value calculation data of each pattern from the generation of the correction value calculation data. Correction value calculation data that is stored in the nonvolatile memory and that matches the logic pattern of the CS signal and the logic pattern of the CS signal at that time is output as the initial correction value when the encoder is started next time.
また、また、請求項３に記載のエンコーダの補正値制御方法は、前記初期補正値制御部において、前記補正値演算データが生成されてから前記原点信号およびＣＳ信号の論理パターンと各パターンの補正値演算データを前記不揮発性メモリに保存し、次回エンコーダ起動時に前記初期補正値として不揮発性メモリに保存された原点信号およびＣＳ信号の論理パターンとそのときの原点信号およびＣＳ信号の論理パターンが一致する補正値演算データを出力する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the encoder correction value control method according to the third aspect of the invention, wherein the initial correction value control unit generates the correction value calculation data and corrects the logical pattern of the origin signal and the CS signal and the correction of each pattern. Value calculation data is stored in the non-volatile memory, and the logical pattern of the origin signal and CS signal stored in the non-volatile memory as the initial correction value at the next start of the encoder matches the logical pattern of the origin signal and CS signal at that time The correction value calculation data to be output is output.
さらに、請求項４に記載のエンコーダの補正値制御方法は、エンコーダ温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記初期補正値を前記不揮発性メモリに保存するときに、前記温度検出部が検出した補正値保存温度も保存し、次回起動時に前記温度検出部からの検出温度と前記補正値保存温度を比較し、比較値を基に初期補正値を修正する。 The encoder correction value control method according to claim 4 further includes a temperature detection unit that detects an encoder temperature, and the temperature detection unit detects when the initial correction value is stored in the nonvolatile memory. The correction value storage temperature is also stored, the detected temperature from the temperature detection unit is compared with the correction value storage temperature at the next startup, and the initial correction value is corrected based on the comparison value.
請求項１に記載のエンコーダの補正値制御方法によれば、不揮発性メモリへエンコーダ起動時に使用する初期補正値２組分の領域を確保し、原点信号の信号レベルによってそれぞれ更新し、次回起動時には原点信号の信号レベルに合わせて初期補正値を選択することで、アナログ正弦波生成スリットに対する原点信号生成スリットからの漏れ光の影響を除去し正弦波信号を正確に補正し、演算誤差を低減することができる。 According to the encoder correction value control method according to claim 1, an area for two sets of initial correction values to be used when starting the encoder is secured in the non-volatile memory, updated according to the signal level of the origin signal, and at the next startup. By selecting the initial correction value according to the signal level of the origin signal, the influence of leakage light from the origin signal generation slit on the analog sine wave generation slit is removed, and the sine wave signal is accurately corrected, thereby reducing calculation errors. be able to.
また、請求項２に記載のエンコーダの補正値制御方法によれば、不揮発性メモリへ初期補正値を保存する領域をＣＳ信号の論理パターン分だけ確保し、ＣＳ信号の論理パターンによりそれぞれ更新し、次回起動時にはＣＳ論理パターンに合わせて初期補正を選択することで、アナログ正弦波スリットに対するＣＳ信号生成スリットからの漏れ光の影響を除去し正弦波信号を正確に補正し、演算誤差を低減することができる。 According to the correction value control method for an encoder according to claim 2, an area for storing the initial correction value in the nonvolatile memory is ensured by the logic pattern of the CS signal, and updated by the logic pattern of the CS signal, respectively. By selecting the initial correction according to the CS logic pattern at the next start-up, the influence of leakage light from the CS signal generation slit on the analog sine wave slit is removed, the sine wave signal is corrected accurately, and the calculation error is reduced. Can do.
また、請求項３に記載のエンコーダの補正値制御方法によれば、不揮発性メモリへ初期補正値を保存する領域をＣＳ信号の論理パターンと原点信号の信号レベルとの組合せ分だけ確保し、ＣＳ信号の論理パターンと原点信号の信号レベルによりそれぞれ更新し、次回起動時にはＣＳ論理パターンと原点信号の信号レベルに合わせて初期補正を選択することで、アナログ正弦波スリットに対するＣＳ信号生成スリットと原点信号スリットからの漏れ光の影響を除去し正弦波信号を正確に補正し、演算誤差を低減することができる。 According to the correction value control method for an encoder according to claim 3, an area for storing the initial correction value in the nonvolatile memory is ensured by a combination of the logic pattern of the CS signal and the signal level of the origin signal. The CS signal generation slit and the origin signal for the analog sine wave slit are updated by updating the signal logic pattern and the origin signal signal level respectively and selecting the initial correction according to the CS logic pattern and origin signal level at the next start-up. The influence of leakage light from the slit can be removed, the sine wave signal can be corrected accurately, and calculation errors can be reduced.
さらに、請求項４に記載のエンコーダの補正値制御方法によれば、初期補正値の保存時に温度情報も保存し、次回起動時に検出された温度情報と保存された温度情報を元に初期補正値を修正することで、温度変化による補正値のずれも抑制し、効果的に演算誤差を低減することができる。 Further, according to the correction value control method of the encoder according to claim 4, the temperature information is also saved when the initial correction value is saved, and the initial correction value is based on the temperature information detected at the next start-up and the saved temperature information. By correcting the above, it is possible to suppress the deviation of the correction value due to the temperature change, and to effectively reduce the calculation error.
したがって、回転体（または移動体）上のスリットの漏れ光や温度変化によりアナログ原信号が変動した場合でも、演算誤差を低減し、正確な位置を検出することで装置全体の制御に悪影響を及ぼすことのないエンコーダを提供することができる。 Therefore, even when the analog original signal fluctuates due to leakage light from the slit on the rotating body (or moving body) or temperature change, the calculation error is reduced, and the accurate position is detected, which adversely affects the control of the entire apparatus. It is possible to provide an encoder that does not occur.
直交する２相アナログ正弦波信号と位置情報の原点を示す原点原信号とＣＳ原信号とを生成する原信号生成部と、アナログ正弦波信号から２相パルス信号を生成するパルス検出部と、アナログ正弦波信号に応じたディジタルデータを生成するアナログ検出部と、前記原点原信号から原点信号を検出する原点信号検出部と、前記ＣＳ原信号からＣＳ信号を検出するＣＳ信号検出部と、前記ディジタルデータから補正値演算データを生成するデータ補正値演算部と、補正値データとしてエンコーダ起動時から補正値演算データが生成されるまでの期間は初期補正値を出力し、生成されてからは補正値演算データを出力する補正値切替部と、初期補正値を保存する不揮発性メモリと、初期補正値の不揮発性メモリへの書込みと読出しを制御する初期補正値制御部と、前記補正値データを用いて前記ディジタルデータを補正するデータ補正部と、データ補正部の出力データと前記２相パルス信号と原点信号から位置データを演算する位置データ演算部とを備えるエンコーダにおいて、前記初期補正値制御部では、前記補正値演算データが生成されてから前記原点信号がＨレベルのときの補正値演算データＨとＬレベルのときの補正値演算データＬとを前記不揮発性メモリに保存し、次回エンコーダ起動時に前記初期補正値として原点信号がＨレベルのときは不揮発性メモリに保存された補正値演算データＨを出力し、Ｌレベルのときは補正値演算データＬを出力する。以下、実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
請求項１の一実施の形態について、図１のエンコーダのブロック構成図を用いて説明する。図１において、エンコーダは原信号生成部１０、パルス検出部１１、アナログ検出部１２、原点信号検出部１３、ＣＳ信号検出部１４、データ補正部１５、補正値演算部１６、補正値切替部１７、初期補正値制御部１８、メモリ制御部１９、不揮発性メモリ２０、位置データ演算部２１、パラレルシリアル変換部２２、通信手段２３により構成され、例えば、ＲＳ４８５などの通信手段によってサーボアンプ２４と双方向のシリアル通信を行う。
An original signal generation unit that generates an orthogonal two-phase analog sine wave signal, an origin original signal indicating the origin of position information, and a CS original signal, a pulse detection unit that generates a two-phase pulse signal from the analog sine wave signal, and an analog An analog detector for generating digital data corresponding to a sine wave signal, an origin signal detector for detecting an origin signal from the original origin signal, a CS signal detector for detecting a CS signal from the CS original signal, and the digital A data correction value calculation unit that generates correction value calculation data from data, and an initial correction value is output during the period from the start of the encoder to the generation of correction value calculation data as correction value data. Correction value switching unit that outputs calculation data, a nonvolatile memory that stores initial correction values, and an initial stage that controls writing and reading of initial correction values to and from the nonvolatile memory A positive value control unit, a data correction unit that corrects the digital data using the correction value data, a position data calculation unit that calculates position data from the output data of the data correction unit, the two-phase pulse signal, and the origin signal; In the encoder comprising: the initial correction value control unit calculates correction value calculation data H when the origin signal is at H level and correction value calculation data L when the origin signal is at L level after the correction value calculation data is generated. When the origin signal is H level as the initial correction value when the encoder is started next time, the correction value calculation data H stored in the nonvolatile memory is output, and when it is L level, the correction value calculation data is stored. L is output. Hereinafter, embodiments will be described.
(Embodiment 1)
An embodiment of claim 1 will be described with reference to a block diagram of an encoder in FIG. In FIG. 1, the encoder includes an original signal generation unit 10, a pulse detection unit 11, an analog detection unit 12, an origin signal detection unit 13, a CS signal detection unit 14, a data correction unit 15, a correction value calculation unit 16, and a correction value switching unit 17. , An initial correction value control unit 18, a memory control unit 19, a non-volatile memory 20, a position data calculation unit 21, a parallel-serial conversion unit 22, and a communication unit 23. For example, both the servo amplifier 24 and the servo amplifier 24 are connected by a communication unit such as RS485. Serial communication.
原信号生成部１０は、発光素子と受光素子とその間の格子状スリットを備える回転体（
または移動体）から形成され、回転体（移動体）が回転（移動）することで格子状のスリットと受光素子上の受光パターンからＳＩＮ、ＣＯＳのアナログ正弦波信号１０ａと位置情報の原点を示す原点原信号１０ｂとＣＳ情報を示すＣＳ原信号１０ｃを出力する。
The original signal generation unit 10 is a rotating body (including a light emitting element, a light receiving element, and a lattice slit between them)
Or a moving body), and the rotating body (moving body) rotates (moves) to indicate the origin of SIN and COS analog sine wave signals 10a and position information from the lattice-shaped slits and the light receiving pattern on the light receiving element. An origin original signal 10b and a CS original signal 10c indicating CS information are output.
パルス検出部１１は、アナログ正弦波信号をコンパレータにより矩形波に変換してサンプリングし、９０度位相差の２相パルスデータ１１ａを出力する。アナログ検出部１２は、アナログ正弦波信号をサンプリング周期毎にＡ／Ｄ変換後、ＳＩＮ、ＣＯＳの正弦波データ１２ａを出力する。原点信号検出部１３は、原点原信号をコンパレータで整形しサンプリングすることで原点信号１３ａを出力する。ＣＳ信号検出部１４は、ＣＳ原信号をコンパレータで矩形波に変換してサンプリングしＣＳ信号１４ａを出力する。 The pulse detector 11 converts the analog sine wave signal into a rectangular wave by a comparator and samples it, and outputs two-phase pulse data 11a having a phase difference of 90 degrees. The analog detection unit 12 performs A / D conversion on the analog sine wave signal at each sampling period, and then outputs SIN and COS sine wave data 12a. The origin signal detection unit 13 outputs the origin signal 13a by shaping and sampling the origin original signal with a comparator. The CS signal detection unit 14 converts the CS original signal into a rectangular wave by a comparator, samples it, and outputs a CS signal 14a.
データ補正部１５は、正弦波データに対してオフセット、振幅、位相の補正値１７ａにより正規化し、正規化後正弦波データ１５ａを出力する。位置データ演算部１９は、原点信号でゼロクリアされるアップダウンカウンタによって２相パルスデータから生成されるカウントデータと、正弦波データに対して逆正弦関数による変換をすることで生成される内挿データとを合成することで位置データ２１ａを出力する。 The data correction unit 15 normalizes the sine wave data with the offset, amplitude, and phase correction values 17a, and outputs the normalized sine wave data 15a. The position data calculation unit 19 includes count data generated from the two-phase pulse data by an up / down counter that is cleared to zero by the origin signal, and interpolation data generated by converting the sine wave data by an inverse sine function. Are combined to output position data 21a.
メモリ制御部１９は、初期補正値書込みデータ１８ｂ及びモータの諸特性を表すパラメータ２２ａを不揮発性メモリ２０に書込み、エンコーダ起動時に不揮発性メモリからメモリ内初期補正値１９ａとメモリ内パラメータ１９ｂの読出しも行う。パラメータ２２ａはエンコーダが接続されているサーボモータにより一意に決まる為、工場出荷時等に１度だけ書込むのが一般的である。 The memory control unit 19 writes the initial correction value write data 18b and the parameters 22a representing various characteristics of the motor into the nonvolatile memory 20, and also reads out the in-memory initial correction value 19a and the in-memory parameter 19b from the nonvolatile memory when the encoder is activated. Do. Since the parameter 22a is uniquely determined by the servo motor to which the encoder is connected, it is generally written only once at the time of factory shipment.
パラレルシリアル変換部２２は、サーボアンプ２４から通信手段２３を介して双方向伝送されるシリアルデータとエンコーダ内部で使用するパラレルデータを相互変換し、位置データ２１ａ、ＣＳ信号１４ａ、メモリ内パラメータ１９ｂをシリアル送信データとしてサーボアンプへ出力し、サーボアンプからのシリアル受信データからパラメータ２２ａをメモリ制御部１９へ出力する。 The parallel-serial converter 22 mutually converts serial data transmitted bidirectionally from the servo amplifier 24 via the communication means 23 and parallel data used in the encoder, and converts the position data 21a, the CS signal 14a, and the in-memory parameter 19b. The serial transmission data is output to the servo amplifier, and the parameter 22a is output to the memory control unit 19 from the serial reception data from the servo amplifier.
補正値演算部１６は、ＳＩＮ、ＣＯＳのアナログ正弦波信号１２ａと２相パルスデータ１１ａからＳＩＮ、ＣＯＳの最大値と最小値を任意の周期分検出してそれぞれ平均を取り、そこらからＳＩＮ、ＣＯＳのオフセットおよび振幅と、ＳＩＮ、ＣＯＳの位相差を検出し、データ補正部１５で正規化するための補正値演算データ１６ａを演算する。補正値演算データ１６ａには、オフセット、振幅、位相差以外にも正規化に必要なデータを含めてもよい。補正値切替部１７は、エンコーダ起動後に補正値演算部から最初の補正値演算データが出力されるまでの間は初期補正値１８ａを補正値１７ａとして出力し、最初の補正値演算データが出力されてからは補正値演算データ１４ａを補正値として出力する。 The correction value calculation unit 16 detects the maximum and minimum values of SIN and COS from the SIN and COS analog sine wave signals 12a and the two-phase pulse data 11a for an arbitrary period, averages the values, and calculates the SIN and COS from these. Are detected, and the phase difference between SIN and COS is detected, and the data correction unit 15 calculates correction value calculation data 16a for normalization. The correction value calculation data 16a may include data necessary for normalization other than the offset, amplitude, and phase difference. The correction value switching unit 17 outputs the initial correction value 18a as the correction value 17a until the first correction value calculation data is output from the correction value calculation unit after the start of the encoder, and the first correction value calculation data is output. After that, the correction value calculation data 14a is output as a correction value.
ここで、補正値切替部１７は、２相パルスデータ１１ａの立上りエッジもしくは立下りエッジの回数からアナログ正弦波信号の周期をカウントし、最初の補正値演算データが出力されるまでの時間を検出する。 Here, the correction value switching unit 17 counts the period of the analog sine wave signal from the number of rising edges or falling edges of the two-phase pulse data 11a, and detects the time until the first correction value calculation data is output. To do.
初期補正値制御部１８は、メモリ制御部１９を介して不揮発性メモリ２０に少なくとも１組以上の補正値演算データ１６aを初期補正値書込データ１８ｂとして書込み、エンコーダ電源投入時に不揮発性メモリからメモリ内初期補正値１９aを読出し、初期補正値１８aとして出力する。 The initial correction value control unit 18 writes at least one or more sets of correction value calculation data 16a as initial correction value write data 18b to the non-volatile memory 20 via the memory control unit 19, and the memory from the non-volatile memory when the encoder power is turned on. The internal initial correction value 19a is read and output as the initial correction value 18a.
次に、初期補正値制御部１８の初期補正値書込みデータ１８ｂの書込みシーケンスについて、図２のフローチャートを用いて説明する。図２において、エンコーダ起動後の最初の補正値演算データが出力されてからシーケンスが開始され、原点信号レベル判定処理３
０で原点信号のレベルを判定する。
Next, the write sequence of the initial correction value write data 18b of the initial correction value control unit 18 will be described using the flowchart of FIG. In FIG. 2, the sequence is started after the first correction value calculation data after starting the encoder is output, and the origin signal level determination process 3
0 determines the level of the origin signal.
原点信号レベルがＨレベルの場合は、補正値１取込み判定処理３１で補正値１が取込まれているか判定し、取込みが終了していない場合には、補正値１取込み処理３２でその時の補正値演算データを補正値１として取込み、終了している場合は取込みを行わない。 When the origin signal level is H level, it is determined whether the correction value 1 is acquired in the correction value 1 acquisition determination process 31. If the acquisition is not completed, the correction value 1 acquisition process 32 corrects the current value. Value calculation data is taken in as a correction value 1, and is not taken in if completed.
同様に、原点信号レベルがＬレベルの場合は、補正値２取込み判定処理３３と補正値２取込み処理３４で補正値２の取込み処理を行う。このとき、取込む補正値を複数の位置または回数で取込んで平均化しても良い。 Similarly, when the origin signal level is L level, the correction value 2 acquisition determination processing 33 and the correction value 2 acquisition processing 34 perform the correction value 2 acquisition processing. At this time, the correction values to be acquired may be acquired at a plurality of positions or times and averaged.
その後、補正値取込み判定処理３５で、補正値１と補正値２の両方が取込まれているか判定し、両方取込まれている場合には、不揮発性メモリ書込み処理３６によって補正値１と補正値２を不揮発性メモリに書込み、どちらか一方しか取込まれていない場合には、原点信号レベル判定処理３０に戻る。なお、上記シーケンスを起動時に１回のみ実行しても良いし、通信手段から実行指令を受信して実行しても良い。 Thereafter, in the correction value fetching determination process 35, it is determined whether both the correction value 1 and the correction value 2 are fetched. If both are fetched, the correction value 1 and the correction value are corrected by the nonvolatile memory writing process 36. When the value 2 is written in the nonvolatile memory and only one of the values is taken in, the process returns to the origin signal level determination process 30. Note that the above sequence may be executed only once at startup, or may be executed by receiving an execution command from the communication means.
次に、初期補正値制御部１８の初期補正値１８ａの出力シーケンスを、図３のフローチャートを用いて説明する。エンコーダ起動時にメモリ読出し処理４０で不揮発性メモリから補正値１と補正値２を読出す。 Next, the output sequence of the initial correction value 18a of the initial correction value control unit 18 will be described using the flowchart of FIG. When the encoder is activated, the correction value 1 and the correction value 2 are read from the nonvolatile memory by the memory read processing 40.
補正値演算データ生成判定処理４１で、補正値演算データが生成されているか判定し、生成されている場合は、補正値演算データ出力処理４５により補正値演算データを出力し、それ以降は補正値演算データを出力し続ける。 In the correction value calculation data generation determination process 41, it is determined whether correction value calculation data has been generated. If it has been generated, the correction value calculation data output process 45 outputs the correction value calculation data. Continue to output computation data.
補正値演算データが生成されていない場合は、原点信号レベル判定処理４２でその時点で検出された原点信号のレベルの判定を行い、Ｈレベルの場合は、補正値１出力処理４３で補正値1を出力し、Ｌレベルの場合は、補正値２出力処理４４で補正値２を出力する。補正値１または補正値２を出力した場合は、出力後に補正値演算データ生成判定処理４１に戻る。 When the correction value calculation data is not generated, the origin signal level determination process 42 determines the level of the origin signal detected at that time. When the correction value calculation data is H level, the correction value 1 output process 43 determines the correction value 1. In the case of L level, the correction value 2 is output in the correction value 2 output processing 44. When the correction value 1 or the correction value 2 is output, the process returns to the correction value calculation data generation determination process 41 after the output.
このように、エンコーダ起動時に使用する初期補正値を原点信号のレベルに合わせて切替えることで、原点信号を生成するスリットからの漏れ光の影響による起動直後の演算誤差を抑えることができる。
（実施の形態２）
請求項２の一実施の形態について説明する。図４は、実施の形態２におけるブロック構成図で、実施の形態１との違いは、初期補正値制御部１８に入力する信号を、原点信号１３ａからＣＳ信号１４ａに変更した点である。
In this way, by switching the initial correction value used at the time of starting the encoder in accordance with the level of the origin signal, it is possible to suppress a calculation error immediately after the start due to the influence of light leaked from the slit that generates the origin signal.
(Embodiment 2)
An embodiment of claim 2 will be described. FIG. 4 is a block diagram of the second embodiment. The difference from the first embodiment is that the signal input to the initial correction value control unit 18 is changed from the origin signal 13a to the CS signal 14a.
初期補正値制御部１８では、初期補正値書込みデータ１８ｂの書込みシーケンスと初期補正値１８ａの出力シーケンスが異なるため、それらのシーケンスについて図を用いて説明する。なお、実施の形態２では、３相モータで用いられるＣＳ信号が３つ（ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３）のエンコーダを例とする。 In the initial correction value control unit 18, since the write sequence of the initial correction value write data 18b and the output sequence of the initial correction value 18a are different, these sequences will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, an encoder having three CS signals (CS1, CS2, CS3) used in a three-phase motor is taken as an example.
図５は、初期補正値制御部１８における初期補正値書込みシーケンスのフローチャートであり、エンコーダ起動後の最初の補正値演算データが出力されてからシーケンスが開始され、ＣＳ信号論理パターン判定処理５０でＣＳ信号の論理パターンを、表１の論理パターンＡから論理パターンＦにて判定する。 FIG. 5 is a flowchart of an initial correction value writing sequence in the initial correction value control unit 18. The sequence is started after the first correction value calculation data after the start of the encoder is output. The logical pattern of the signal is determined from the logical pattern A to the logical pattern F in Table 1.
その後、補正値取込み判定処理６３で、補正値１から補正値６の全てが取込まれているか判定し、全て取込まれている場合には、不揮発性メモリ書込み処理６４で補正値１から補正値６を不揮発性メモリに書込み、どれかが取込まれていない場合には、ＣＳ信号論理パターン判定処理５０に戻る。 Thereafter, it is determined whether or not all of the correction values 1 to 6 have been acquired in the correction value acquisition determination process 63. If all of the correction values 6 have been acquired, correction is performed from the correction value 1 in the nonvolatile memory writing process 64. If the value 6 is written in the non-volatile memory and any of the values is not taken in, the process returns to the CS signal logic pattern determination processing 50.
図６は、初期補正値制御部１８における初期補正値出力シーケンスのフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart of an initial correction value output sequence in the initial correction value control unit 18.
エンコーダ起動時に、メモリ読出し処理７０で不揮発性メモリから補正値１から補正値６を読出す。補正値演算データ生成判定処理７１で、補正値演算データが生成されているか判定し、生成されている場合は、補正値演算データ出力処理７９により補正値演算データを出力し、それ以降は、補正値演算データを出力し続ける。 When the encoder is activated, the correction value 1 to the correction value 6 are read from the nonvolatile memory by the memory read processing 70. In the correction value calculation data generation determination processing 71, it is determined whether correction value calculation data has been generated. If it has been generated, correction value calculation data output processing 79 outputs correction value calculation data. Continue to output value calculation data.
補正値演算データが生成されていない場合は、ＣＳ信号論理パターン判定処理７２で、その時点で検出された論理パターンを表１にて判定し、論理パターンＡの場合は補正値１を出力し、同様にパターンＢからパターンＦの場合は、それぞれ補正値２から補正値６を出力する。補正値１から補正値６を出力した場合は、出力後に補正値演算データ生成判定処理７１に戻る。 When the correction value calculation data is not generated, the CS signal logic pattern determination processing 72 determines the logic pattern detected at that time in Table 1, and in the case of the logic pattern A, the correction value 1 is output. Similarly, in the case of pattern B to pattern F, correction value 2 to correction value 6 are output, respectively. When the correction value 1 is output from the correction value 1, the process returns to the correction value calculation data generation determination process 71 after the output.
このように、エンコーダ起動時に使用する初期補正値をＣＳ信号の論理パターンに合わせて切替えることで、ＣＳ信号を生成するスリットからの漏れ光の影響による起動直後の演算誤差を抑えることができる。
（実施の形態３）
請求項３の一実施の形態について説明する。図７は、実施の形態３におけるエンコーダのブロック構成図である。
As described above, by switching the initial correction value used at the time of starting the encoder in accordance with the CS signal logic pattern, it is possible to suppress the calculation error immediately after the start due to the influence of the leaked light from the slit for generating the CS signal.
(Embodiment 3)
An embodiment of claim 3 will be described. FIG. 7 is a block configuration diagram of an encoder according to the third embodiment.
実施の形態１および実施の形態２との違いは、初期補正値制御部１８に入力する信号を、原点信号１３ａとＣＳ信号１４ａの両信号にした点であり、初期補正値書込みデータ１８ｂの書込みシーケンスと、初期補正値１８ａの出力シーケンスを中心に説明する。 The difference between the first embodiment and the second embodiment is that the signal input to the initial correction value control unit 18 is both the origin signal 13a and the CS signal 14a, and the initial correction value write data 18b is written. The description will focus on the sequence and the output sequence of the initial correction value 18a.
図８は、初期補正値制御部１８における初期補正値書込みシーケンスのフローチャートである。エンコーダ起動後の最初の補正値演算データが出力されてからシーケンスが開始され、原点信号レベル判定処理８０で、原点信号のレベルを判定する。 FIG. 8 is a flowchart of an initial correction value writing sequence in the initial correction value control unit 18. The sequence is started after the first correction value calculation data after the start of the encoder is output, and the origin signal level determination processing 80 determines the level of the origin signal.
原点信号レベルがＨレベルの場合は、補正値７取込み判定処理９４で補正値７が取込まれているか判定し、取込みが終了していない場合には、補正値７取込み処理９５でその時の補正値演算データを補正値７として取込み、終了している場合は、取込みを行わない。 When the origin signal level is H level, it is determined whether or not the correction value 7 is acquired in the correction value 7 acquisition determination processing 94. If the acquisition is not completed, the correction value 7 acquisition processing 95 corrects at that time. If the value calculation data is taken in as the correction value 7 and the calculation is completed, the taking-in is not performed.
原点信号レベルがＬレベルの場合は、ＣＳ信号論理パターン判定処理８１でＣＳ信号の論理パターンを表１にて判定する。論理パターンＡのとき、補正値１取込み判定処理８２で補正値１が取込まれているか判定し、取込みが終了していない場合には、補正値１取込み処理８３で、その時の補正値演算データを補正値１として取込み、終了している場合は取込みを行わない。 When the origin signal level is L level, the CS signal logic pattern determination processing 81 determines the CS signal logic pattern from Table 1. In the case of the logical pattern A, it is determined whether or not the correction value 1 is acquired in the correction value 1 acquisition determination process 82. If the acquisition is not completed, the correction value calculation data at that time is acquired in the correction value 1 acquisition process 83. Is taken in as a correction value 1, and if it has been completed, it is not taken in.
同様に、論理パターンＢから論理パターンＦのときに、それぞれ補正値２から補正値６を取込む。その後、補正値取込み判定処理９６で補正値１から補正値７の全てが取込まれているか判定し、全て取込まれている場合には不揮発性メモリ書込み処理９７で補正値１から補正値７を不揮発性メモリに書込み、どれかが取込まれていない場合には、原点信号レベル判定処理８０に戻る。 Similarly, when the logical pattern B is the logical pattern F, the correction value 2 to the correction value 6 are taken in, respectively. Thereafter, it is determined whether or not all of the correction values 1 to 7 are acquired in the correction value acquisition determination processing 96. If all of the correction values are acquired, the correction value 1 to the correction value 7 is determined in the nonvolatile memory write processing 97. Is written in the non-volatile memory, and if any of them is not taken in, the process returns to the origin signal level determination process 80.
図９は、初期補正値制御部１８における初期補正値出力シーケンスのフローチャートである。エンコーダ起動時に、メモリ読出し処理１００で不揮発性メモリから補正値１から補正値７を読出す。 FIG. 9 is a flowchart of an initial correction value output sequence in the initial correction value control unit 18. When the encoder is activated, the correction value 1 to the correction value 7 are read from the non-volatile memory in the memory reading process 100.
補正値演算データ生成判定処理１０１で、補正値演算データが生成されているか判定し、生成されている場合は、補正値演算データ出力処理１１１により補正値演算データを出力し、それ以降は補正値演算データを出力し続ける。 In the correction value calculation data generation determination process 101, it is determined whether correction value calculation data has been generated. If it has been generated, the correction value calculation data output process 111 outputs the correction value calculation data. Continue to output computation data.
補正値演算データが生成されていない場合は、原点信号レベル判定処理１０２で、その時点で検出された原点信号のレベルの判定を行い、Ｈレベルの場合は補正値７出力処理１１０で補正値７を出力し、Ｌレベルの場合は、ＣＳ信号論理パターン判定処理１０３で、その時点で検出された論理パターンを表１にて判定する。 When the correction value calculation data is not generated, the origin signal level determination process 102 determines the level of the origin signal detected at that time. When the correction value calculation data is H level, the correction value 7 output process 110 determines the correction value 7. In the case of L level, the CS signal logic pattern determination processing 103 determines the logic pattern detected at that time in Table 1.
論理パターンＡの場合は、補正値１を出力し、同様に論理パターンＢから論理パターンＦの場合、それぞれ補正値２から補正値６を出力する。補正値１から補正値７を出力した場合は、出力後に補正値演算データ生成判定処理１０１に戻る。 In the case of the logical pattern A, the correction value 1 is output. Similarly, in the case of the logical pattern B to the logical pattern F, the correction value 2 to the correction value 6 are output, respectively. When the correction value 1 to the correction value 7 is output, the process returns to the correction value calculation data generation determination process 101 after the output.
このように、エンコーダ起動時に使用する初期補正値を、原点信号レベルとＣＳ信号の論理パターンに合わせて切替えることで、原点信号およびＣＳ信号を生成するスリットからの漏れ光の影響による起動直後の演算誤差を抑えることができる。 In this way, by switching the initial correction value used when starting the encoder according to the origin signal level and the logic pattern of the CS signal, the calculation immediately after startup due to the influence of light leaking from the slit that generates the origin signal and CS signal. Errors can be suppressed.
なお、エンコーダの回転体上に、他のスリットがある場合は、そのスリットによる出力パターンで条件分岐を加えても良い。
（実施の形態４）
請求項４の一実施の形態について説明する。図１０は、実施の形態４におけるエンコーダのブロック構成図である。実施の形態１から実施の形態３との違いは、温度検出部２５を備え、温度検出部から出力される温度データ２５aを用いて、初期補正値制御部１８で出力する初期補正値１８ａを修正する部分のみである。
If there is another slit on the rotary body of the encoder, a conditional branch may be added by an output pattern by the slit.
(Embodiment 4)
An embodiment of claim 4 will be described. FIG. 10 is a block configuration diagram of an encoder according to the fourth embodiment. The difference from the first embodiment to the third embodiment is that a temperature detection unit 25 is provided, and the initial correction value 18a output by the initial correction value control unit 18 is corrected using the temperature data 25a output from the temperature detection unit. It is only the part to do.
初期補正値制御部の初期補正値データ書込み時には、不揮発性メモリ２０へ初期補正値データと共に温度データを書込む。また、初期補正値読出し時には、不揮発性メモリから読出した初期補正値をＣｍ、読出した温度データをＴｍ、さらに温度検出部から読出した現在の温度データＴｎとし、式１を用いて出力する補正値Ｃｏｕｔを修正する。 When the initial correction value data is written in the initial correction value control unit, the temperature data is written into the nonvolatile memory 20 together with the initial correction value data. In addition, when reading the initial correction value, the initial correction value read from the nonvolatile memory is C m , the read temperature data is T m , and the current temperature data T n read from the temperature detection unit is output using Equation 1. The correction value Cout to be corrected is corrected.
これにより、エンコーダ起動時に使用する初期補正値を温度によって修正することで、補正精度を向上させ、起動直後の演算誤差を抑えることができる。 Thereby, by correcting the initial correction value used at the time of starting the encoder with the temperature, the correction accuracy can be improved and the calculation error immediately after the starting can be suppressed.
本発明のエンコーダの補正値制御方法は、インクリメンタルエンコーダを搭載したサーボモータ制御装置のほか、高分解能の位置情報を得るエンコーダを搭載した装置にも有用である。 The encoder correction value control method of the present invention is useful not only for a servo motor control device equipped with an incremental encoder but also for a device equipped with an encoder that obtains high-resolution position information.
１０ 原信号生成部
１０ａ アナログ正弦波信号
１０ｂ 原点原信号
１０ｃ ＣＳ原信号
１１ パルス検出部
１１ａ ２相パルスデータ
１１ｂ 原点信号
１２ アナログ検出部
１２ａ 正弦波データ
１３ 原信号検出部
１３ａ 原点信号
１４ ＣＳ信号検出部
１４ａ ＣＳ信号
１５ データ補正部
１５ａ 正規化後正弦波データ
１６ 補正値演算部
１６ａ 補正値演算データ
１７ 補正値切替部
１７ａ 補正値
１８ 初期補正値制御部
１８ａ 初期補正値
１８ｂ 初期補正値書込データ
１９ メモリ制御部
１９ａ メモリ内初期補正値
１９ｂ メモリ内パラメータ
２０ 不揮発性メモリ
２１ 位置データ演算部
２１ａ 位置データ
２２ パラレルシリアル変換部
２２ａ パラメータ
２３ 通信手段
２４ サーボアンプ
２５ 温度検出部
２５ａ 温度データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Original signal generation part 10a Analog sine wave signal 10b Origin original signal 10c CS original signal 11 Pulse detection part 11a Two-phase pulse data 11b Origin signal 12 Analog detection part 12a Sine wave data 13 Original signal detection part 13a Origin signal 14 CS signal detection Unit 14a CS signal 15 Data correction unit 15a Normalized sine wave data 16 Correction value calculation unit 16a Correction value calculation data 17 Correction value switching unit 17a Correction value 18 Initial correction value control unit 18a Initial correction value 18b Initial correction value write data DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Memory control part 19a Initial correction value in memory 19b Memory parameter 20 Non-volatile memory 21 Position data calculating part 21a Position data 22 Parallel serial conversion part 22a Parameter 23 Communication means 24 Servo amplifier 25 Temperature detection part 25a Temperature data
Claims (4)
A temperature detection unit for detecting an encoder temperature; when the initial correction value is stored in the nonvolatile memory, the correction value storage temperature detected by the temperature detection unit is also stored; 4. The encoder correction value control method according to claim 1, wherein the detected correction temperature is compared with the correction value storage temperature, and the initial correction value is corrected based on the comparison value. 5. .
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