JP2009525490A - 高分解能位置測定用のエンコーダ信号分析システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検知信号の信号処理、及びその信号を運動制御に使用することを含む精密位置測定の分野に関する。
本出願は、「Encoder Signal Analysis System For High-Resolution Position Measurement」と題する2006年2月3日に出願された米国仮特許出願第60/765,277号に対する優先権を主張し、その開示内容の全体が参照により本明細書に援用される。
運動制御とは、計画された運動経路に応じて機械的負荷において所望の運動をもたらす電気機械システムを指す。このようなサーボシステムは、製造、試験、振動制御及び他の産業によって使用される自動機械において性能及び生産性を向上させる。これらのシステムに対して精密な運動制御を提供するためには、負荷の位置を正確に測定する必要がある。
補間は、1/4サイクル間隔をその数分の一にさらに分割するプロセスである。ここで、経路44に沿ってモータ軸42の位置を特定する、図4の従来技術によるシステム40を参照すると、軸42及びセンサ46を組合せて、軸位置を、軸磁界50によって規定される信号の対に変換し、従来技術による正弦補間器では、その信号の対は軸に沿って三角関数的に(trigonometrically)変化する。
センサ信号は、通常、理想的な予測値とは異なり、必ずしも三角関数的でないことが多い。センサ信号が完全であれば、上述した従来技術によるシステム40は、軸位置の完全に線形な出力表現を提供することができるであろう。しかしながら、一般に、センサ信号には以下のような変動が発生し、その一部は、従来技術によるシステムでは補償することができない。
実際にモータ軸に物理的に近接して検出される磁界に起因して、実質的に予測されない正弦波からの偏差を有する、通常のセンサ信号を入力として使用して、許容できる線形性で高分解能位置を補間することができるセンサを提供することが望ましい。従来技術による正弦波補間器には、設計において、それらを、このようなセンサ信号偏差及び他のセンサ信号偏差が存在する場合に線形位置出力信号を生成することができなくする、多数の不都合がある。これらの不都合の2つの例は、a)1つのセンサ信号に依存すること、及びb)センサ信号歪みである。
本発明は、画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する方法であって、経路は第2の部材によって画定される、方法を提供する。部材のうちの一方は、画定された経路の少なくとも一部に沿って周期的磁界を提供する。離間されている磁界センサのアレイが、周期的磁界を提供しない部材に対して固定された位置に設けられる。本方法は、(a)N個の逐次順序付けされた値の複数の所定のセットを提供することであって、Nは2を上回り、各セットは、画定された経路に対する第1の部材の事前に特定されている位置に関連付けられる、提供することと、(b)周期的磁界を提供せず且つ画定された経路の少なくとも一部に隣接する、部材に対し固定された位置に配置される、離間されている磁界センサのアレイを提供することとを含む。各磁界センサは、その固定された位置において周期的磁界の一部を検知し、それによって、それに応じてセンサ信号を生成する。次いで、所定の順序でN個のセンサ信号のセットがセンサ信号から生成され、画定された経路に対する第1の部材の位置に関連付けられる。
図6に戻って、本発明は、従来技術による補間器に対し改善された線形性を提供するようにセンサ信号データを統計的に補間する方法及び装置70を提供する。装置70は統計的補間器72を含む。統計的補間器72は、N個(Nは2を上回る)のセンサ78から成るセンサアレイ76の出力信号74を補間する。これらのセンサは、それらの出力74が、位相が好ましくは180/N度又はその倍数だけシフトされるように配置される。周期的な検知磁界82に対するセンサ78の位置を表す信号80が出力される。本発明の統計的補間、および統計的補間によって位置を特定する方法は、デジタル信号プロセッサで実施されることが好ましいが、本明細書で説明する方法を実施するために、プログラム可能な1つ又は複数のプロセッサ、及びハードウェアにおけるソフトウェア命令のいかなる組合せであってもよい。
E2=Σ{Si(Xe)−Si(Xa)}2
式中、
Xeは、補間器によって計算された直前の位置出力であり、
Xaは、実際の軸位置であり、
Si(Xe)は、Xeに依存するN個のモデル化センサ信号のそれぞれであり、
Si(Xa)は、Xaに依存するN個の検知信号Si(Xa)のそれぞれである。
Xeは、Xeの計算による位置出力であり、
kは、速度及び分解能を制御するために使用される係数であり、
Si(Xe)’は、Xeに対するN個のモデル化センサ信号Si(Xe)のそれぞれの数学的一次導関数であり、
Si(Xe)は、Xeによって決まるN個のモデル化センサ信号のそれぞれであり、
Si(Xa)は、Xaによって決まるN個の検知信号Si(Xa)のそれぞれである。
Xe = Xe − k×m
= Xe − k×ΣSi(Xe)’{Si(Xe)−Si(Xa)}
S1(0)=Vp×Sin(0度)+ゼロ度におけるオフセット信号
S1(180)=Vp×Sin(180度)+180度におけるオフセット信号
S1=S1(0)−S1(180)=Vp×Sin(0)−Vp×Sin(180)+ゼロ度におけるオフセット信号−180度におけるオフセット信号
=2×Vp×Sin(0)
本発明の補間器は、その機能の一部として、予測センサ信号Si(Xe)のセットをモデルとして具現化する。センサ信号Si(Xe)は、出力位置Xeが実際の位置Xaに等しいすべての状況に対し、測定されたセンサ信号レベルのセットSi(Xa)と相関するように意図される。
Claims (48)
- 画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する方法であって、
前記経路は第2の部材によって画定され、
前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの一方は、前記画定された経路の少なくとも一部に沿って周期的磁界を提供し、
前記方法は、
(a)N個の逐次順序付けされた値の複数の所定のセットを提供することであって、
Nは2を上回り、
各セットは、前記画定された経路に対する前記第1の部材の事前に特定されている位置に関連付けられる、
提供することと、
(b)前記周期的磁界を提供せず且つ前記画定された経路の少なくとも一部に隣接する、前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの前記一方に対して固定された位置に配置される、離間されている磁界センサのアレイを提供することであって、
前記磁界センサのそれぞれは、その固定された位置において前記周期的磁界の前記一部を検知し、
それによって、それに応じてセンサ信号を生成して、前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置に関連付けられる所定の順序でN個のセンサ信号のセットを提供する、
提供することと、
(c)N個のセンサ信号の前記セットを、第1の事前に特定されている位置に関連付けられるN個の逐次順序付けされた値の前記複数の所定のセットのうちの第1のセットと比較することであって、それによって補正信号を生成する、比較することと、
(d)前記補正信号を使用することであって、
それによって、前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置の近似値として、前記複数の所定のセットのうちの別のセットに関連付けられる、事前に特定されている別の位置を選択する、
使用することと、
(e)ステップ(d)からの前記位置の近似値に関連付けられる位置出力信号を生成することと
を含む、画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する方法。 - (f)ステップ(c)における前記複数の所定のセットのうちの前記第1のセットを、前記生成するステップ(e)に応じて、ステップ(d)において前記位置の近似値として選択された前記事前に特定されている前記別の位置に関連付けられる、前記複数の所定のセットのうちの前記別のセットに設定することと、
ステップ(c)、(d)及び(e)を反復的に繰り返すことであって、最小補正信号を見つけ、それによって前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置を特定する、繰り返すことと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記比較するステップ(c)は、
N個の値の前記複数の所定のセットの少なくとも前記第1のセット及び前記第2のセットのそれぞれに対し、
N個のセンサ信号の前記セットと、
前記少なくとも前記第1の所定のセット及び前記第2の所定のセットと
の差の大きさの二乗を計算することであって、
事前に特定されている位置の関数である少なくとも2つの誤差値を生成する、計算すること
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記比較するステップ(c)は、
前記少なくとも2つの誤差信号によって規定される前記関数の勾配を計算することであって、
それによって、前記少なくとも2つの誤差値が、前記第1の事前に特定されている位置において、事前に特定されている位置の関数として変化する方向及び量を求める、
計算することをさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記比較するステップ(c)は、前記勾配にスケーリング係数を乗算することであって、前記補正信号に関連付けられる補正値を生成する、乗算することをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記使用するステップ(d)は、前記第1の事前に特定されている位置から前記補正値を減算することであって、それによって前記事前に特定されている前記別の位置を選択する、減算することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記補正値は前記最小補正信号に対応し、
前記勾配及び前記補正値のそれぞれはゼロであり、
前記事前に特定されている前記別の位置は前記第1の事前に特定されている位置に等しく、
前記出力位置信号は、前記第1の事前に特定されている位置を、前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置として特定する、請求項5に記載の方法。 - 前記スケーリング係数は、正の定数値又は負の定数値である、請求項5に記載の方法。
- 前記スケーリング係数は、前記比較するステップの反復毎に自動的に調整される、請求項5に記載の方法。
- 前記提供するステップ(a)は、前記複数の所定のセットのテーブルを提供することを含み、
前記複数の所定のセットのテーブルは、N個の順序付けされた値に関連付けられる前記事前に特定されている位置によってインデックス付けされる、前記N個の順序付けされた値のテーブルであり、
前記使用するステップ(d)は、前記ルックアップテーブルにおいてインデックスポインタを進めることであって、前記事前に特定されている前記別の位置を選択する、進めることを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記方法は、
前記テーブルをアドレス指定可能なメモリロケーションに格納することと、
前記事前に特定されている位置のスケーリングされた表現から前記インデックスポインタを計算することと
をさらに含み、
前記進めることは、前記インデックスポインタを使用して前記アドレス指定可能なメモリロケーションをアドレス指定することであって、それによって前記事前に特定されている前記別の位置を選択する、アドレス指定することを含む、請求項10に記載の方法。 - 前記第1の部材は前記第2の部材に対して移動しており、
前記方法は、
前記第1の部材の第1の位置から第2の位置までの1ステップの移動の時間よりも短い時間間隔において、前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置を特定することを含み、
前記比較するステップ(c)、前記使用するステップ(d)及び前記生成するステップ(e)を提供するフィードバックループの応答時間は、前記第1の部材及び前記第2の部材のうち前記画定された経路に対して移動している前記一方のステップ毎秒単位のステッピング速度の逆数を下回る、請求項1に記載の方法。 - 離間されている磁界センサの前記アレイは、前記周期的磁界の180/M度の非ゼロ整数倍に対応する距離だけ離間されているM個のセンサを含む、請求項1に記載の方法。
- MはNに等しく、前記離間されている磁界センサのそれぞれは、前記N個のセンサ信号のうちの1つを提供する、請求項13に記載の方法。
- Mは2×Nに等しく、
前記提供するステップ(b)は、規則正しく離間されている磁界センサのN個の対として前記アレイを提供することを含み、
各対では、一方の磁界センサが、他方の磁界センサに対して位相が180度シフトした前記周期的磁界を検知するように、前記他方の磁界センサに対して物理的に配置され、
前記アレイは、前記複数のセンサ信号からN個の結合されたセンサ信号を生成して、前記位置に関連付けられるN個の順序付けされたセンサ信号の前記セットを提供し、
前記方法は、前記N個の対のそれぞれに対して、前記一方の磁界センサによって生成される1つのセンサ信号を、前記他方の磁界センサによって生成される第2のセンサ信号から減算することによって、前記N個の結合されたセンサ信号を生成することであって、それによって低速な磁界オフセット変動を実質的に補償する、生成することをさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する装置であって、
前記経路は第2の部材によって画定され、
前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの一方は、前記画定された経路の少なくとも一部に沿って周期的磁界を提供し、
前記装置は、
記憶手段であって、
前記記憶手段は、アドレス指定可能なテーブルを含み、
前記アドレス指定可能なテーブルは、
N個の逐次順序付けされた値の複数の所定のセットであって、Nは2を上回る、セットと、
所定のセットのそれぞれに関連付けられる、事前に特定されている位置に関する1つの値と
を含む
記憶手段と、
前記周期的磁界を提供せず且つ前記画定された経路の少なくとも一部に隣接する、前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの前記一方に対し固定された位置に配置される、離間されている磁界センサのアレイであって、
前記磁界センサのそれぞれは、その固定された位置において前記周期的磁界の前記一部を検知し、それによって、それに応じてセンサ信号を生成する、
アレイと、
誤差信号計算モジュール及び補間モジュールを含む統計的補間器であって、
前記誤差信号計算モジュールは、前記センサ信号を受信するように前記アレイに動作可能に接続されるセンサ信号処理回路を含み、
前記センサ信号処理回路は、前記センサ信号に応じて前記第1の部材の位置に関連付けられる所定の順序でN個のセンサ信号のセットを生成し、
前記誤差信号計算モジュールもまた、N個の逐次順序付けされた値の前記複数の所定のセットを選択的に受け取るように前記記憶手段に動作可能に接続され、
前記誤差信号計算モジュールは、N個のセンサ信号の前記セットを、1つの事前に特定されている位置に関連付けられるN個の逐次順序付けされた値の前記複数の所定のセットのうちの少なくとも1つと比較して、N個のセンサ信号の前記セットに基づいて補正信号を生成する比較器をさらに含み、
前記補正信号は、前記画定された経路に対する前記第1の部材のすべての位置に対し、前記所定のセットのうちの少なくとも2つと、N個のセンサ信号の前記セットとによって確定され、
前記補間モジュールは、前記誤差信号計算モジュールに動作可能に接続され、それによって、前記訂正信号を受信すると共に、事前に特定されている別の位置に関連付けられるインデックス付け信号を前記誤差信号計算モジュールに返し、
当該統計的補間器は、前記補正信号を使用して、前記事前に特定されている前記別の位置を、反復プロセスにおいて、前記第1の部材の位置の近似値として、前記テーブルから増分的に選択し、最小補正信号を見つけ、それによって前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置を特定するようにプログラムされる、
統計的補間器と
を具備する、画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する装置。 - 離間されている磁界センサの前記アレイは、前記周期的磁界の180/M度の非ゼロ整数倍に対応する距離だけ離間されているM個の磁界センサを含む、請求項16に記載の装置。
- MはNに等しく、前記規則正しく離間されているセンサのそれぞれは、前記N個のセンサ信号のうちの1つを提供する、請求項17に記載の装置。
- Mは3に等しい、請求項18に記載の装置。
- Mは2×Nに等しく、
前記アレイは、規則正しく離間されている磁界センサのN個の対を含み、
各対では、一方の磁界センサが、他方の磁界センサに対して位相が180度シフトした前記周期的磁界を検知するように、前記他方の磁界センサに対して物理的に配置され、
前記センサ信号処理回路は、前記N個の対のそれぞれに対して差動回路を含み、
前記差動回路は、
センサ信号の対のうちの一方を他方から減算し、
それによって、前記第1の部材の位置に関連付けられるN個のセンサ信号の前記セットを生成し、
それによって、低速な磁界オフセット変動を実質的に補償する、
請求項17に記載の装置。 - 前記周期的磁界は、リニアモータの軸上の永久磁石のアレイによって提供され、前記磁界センサは磁気センサである、請求項16に記載の装置。
- 前記磁気センサは、ホールセンサ及び磁気抵抗センサのうちの少なくとも一方を含む、請求項21に記載の装置。
- 前記統計的補間器は、デジタル信号プロセッサを含む、請求項16に記載の装置。
- 前記比較器は、
N個の逐次順序付けされた値の前記複数の所定のセットのうちの少なくとも前記1つのセットと、第2のセットとのそれぞれに対して、
N個のセンサ信号の前記セットと、
第2の事前に特定されている位置に関連付けられる前記1つの所定のセット及び前記第2の所定のセットと
の差の大きさの二乗を計算し、
それによって、事前に特定されている位置の関数である少なくとも2つの誤差値を生成し、
前記少なくとも2つの誤差値によって規定される、前記1つの事前に特定されている位置において前記関数の勾配を計算し、
それによって、前記少なくとも2つの誤差値が事前に特定されている位置の関数として変化する方向及び量を求め、
前記勾配にスケーリング係数を乗算し、前記補正信号に関連付けられる補正値を生成する
ようになっている、請求項16に記載の装置。 - 前記補間モジュールは、前記1つの事前に特定されている位置から前記補正値を減算することによって前記事前に特定されている前記別の位置を選択するようになっている、請求項24に記載の装置。
- 前記記憶手段はアドレス指定可能なメモリロケーションを有するメモリを含み、
前記統計的補間器は前記インデックス付け信号に関連付けられるインデックスポインタを含み、
前記インデックスポインタは前記事前に特定されている位置のスケーリングされた表現であり、
前記統計的補間器は、前記インデックスポインタを使用して前記アドレス指定可能なメモリロケーションをアドレス指定し、それによって、前記事前に特定されている前記別の位置を選択するようになっている、請求項16に記載の装置。 - 画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する方法であって、
前記経路は第2の部材によって画定され、
前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの一方は、前記画定された経路の少なくとも一部に沿って周期的磁界を提供し、
前記方法は、
(a)前記周期的磁界を提供せず且つ前記画定された経路の少なくとも一部に隣接する、前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの前記一方に対して固定された位置に配置される3つ以上の離間されている磁界センサのアレイを提供することであって、
前記磁界センサのそれぞれは、その固定された位置において前記周期的磁界の前記一部を検知し、それによって、それに応じてセンサ信号を生成し、それによって、前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置に関連付けられる所定の順序でN個のセンサ信号のセットを提供し、
Nは2を上回る、
提供することと、
(b)複数の、数学的に表現する所定のセンサ信号モデルを提供することであって、
前記センサ信号モデルのそれぞれは、前記画定された経路に対する前記第1の部材の事前に特定されている位置に関連付けられる、
提供することと、
(c)N個のセンサ信号の前記セットの数学的表現を、前記事前に特定されている位置のうちの第1の位置に関連付けられる前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルのうちの第1のモデルと比較することであって、それによって補正信号を生成する、比較することと、
(d)前記補正信号を使用することであって、
前記補正信号を使用することによって、出力位置信号を生成し、
N個のセンサ信号の前記セットの前記数学的表現と比較される、前記複数の所定のセンサ信号モデルのうちの別のモデルに関連付けられる前記事前に特定されている位置のうちの別の位置を、前記補正信号を使用することによって提供する、使用することと
を含む、画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する方法。 - (e)ステップ(c)及び(d)を反復的に繰り返すことであって、最小補正信号を見つけ、それによって前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置を特定する、繰り返すことをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- センサ信号の前記N個のセットの前記数学的表現はベクトル表現であり、
前記比較するステップ(c)は、
第1の事前に特定されている位置と、第2の事前に特定されている位置とにそれぞれ関連付けられる、前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルのうちの少なくとも第1のモデルと、第2のモデルとに対し、ベクトル表現を生成することと、
前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルの前記ベクトル表現のうちの少なくとも前記第1のモデル及び前記第2のモデルのそれぞれに対し、
N個のセンサ信号の前記セットの前記ベクトル表現と、
前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルの前記ベクトル表現のうちの少なくとも前記第1のベクトル表現及び前記第2のベクトル表現と
の差の大きさの二乗を表す誤差信号を計算することであって、前記誤差信号は、事前に特定されている位置の関数であり、それによって少なくとも2つの誤差値を生成する、計算することと、
前記少なくとも2つの誤差値によって規定される前記関数の勾配を計算することであって、前記第1の事前に特定されている位置において、前記少なくとも2つの誤差値が、事前に特定されている位置の関数として変化する方向及び量を求める、計算することと、
前記勾配にスケーリング係数を乗算することであって、それによって、前記補正信号に関連付けられる補正値を生成する、乗算することと
を含む、請求項28に記載の方法。 - 前記使用するステップ(d)は、前記第1の事前に特定されている位置から前記補正値を減算することであって、前記事前に特定されている前記別の位置を提供する、減算することを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記補正値は、前記最小補正信号に対応し、
前記勾配及び前記補正値のそれぞれはゼロであり、
前記事前に特定されている前記別の位置は前記第1の事前に特定されている位置に等しく、
前記出力位置信号は、前記第1の事前に特定されている位置を前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置として特定する、請求項30に記載の方法。 - 前記スケーリング係数は正の定数値又は負の定数値である、請求項29に記載の方法。
- 前記スケーリング係数は、前記比較するステップの反復毎に自動的に調整される、請求項29に記載の方法。
- 前記提供するステップ(b)は、テーブルを提供することを含み、
前記テーブルは、前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルのテーブルであり、
前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルは、前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルに関連付けられる前記事前に特定されている位置によってインデックス付けされ、
前記使用するステップ(d)は、前記出力位置信号を使用することであって、それによって、前記テーブルのインデックスポインタを進め、前記事前に特定されている前記別の位置を提供する、使用することを含む、請求項27に記載の方法。 - 離間されている磁界センサの前記アレイは、前記周期的磁界の180/M度の非ゼロ整数倍に対応する距離だけ離間されているM個のセンサを含む、請求項27に記載の方法。
- MはNに等しく、前記離間されているセンサのそれぞれは、前記N個のセンサ信号の前記セットにおける前記N個のセンサ信号のうちの1つを提供する、請求項35に記載の方法。
- Mは2Nに等しく、
前記提供するステップ(a)は、前記アレイを、規則正しく離間されている磁界センサのN個の対として提供することを含み、
各対では、一方の磁界センサが、他方の磁界センサに対して位相が180度シフトした前記周期的磁界を検知するように、前記他方の磁界センサに対して物理的に配置され、
前記アレイは、前記複数のセンサ信号からN個の結合されたセンサ信号を生成して、前記位置に関連付けられる前記所定の順序でN個のセンサ信号の前記セットを提供し、
前記方法は、前記N個の対のそれぞれに対して、前記一方の磁界センサによって前記第2のセンサ信号によって生成される1つのセンサ信号を、前記他方の磁界センサからの第2のセンサ信号から減算することによって、前記N個の結合されたセンサ信号を生成することであって、それによって低速な磁界オフセット変動を実質的に補償する、生成することをさらに含む、請求項35に記載の方法。 - 画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する装置であって、
前記経路は第2の部材によって画定され、
前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの一方は、前記画定された経路の少なくとも一部に沿って周期的磁界を提供し、
前記装置は、
前記周期的磁界を提供せず且つ前記画定された経路の少なくとも一部に隣接する、前記第1の部材及び前記第2の部材のうちの前記一方に対して固定された位置に配置される3つ以上の数の離間されている磁界センサのアレイであって、前記磁界センサのそれぞれは、その固定された位置において前記周期的磁界の前記一部を検知し、それによって、それに応じてセンサ信号を生成する、アレイと、
アドレス指定可能なテーブルを含む記憶手段であって、前記アドレス指定可能なテーブルは、複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルと、各所定のセンサ信号モデルに関連付けられる事前に特定されている位置の値とを含む、記憶手段と、
誤差信号計算モジュール及び補間モジュールを含む統計的補間器であって、
前記誤差信号計算モジュールは、前記センサ信号を受信するように前記アレイに動作可能に接続されるセンサ信号処理回路を含み、
前記センサ信号処理回路は、前記センサ信号に応じて前記第1の部材の位置に関連付けられる所定の順序でN個のセンサ信号のセットを生成し、
前記誤差信号計算モジュールはまた、前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルを選択的に受信するように前記記憶手段に動作可能に接続され、
前記誤差信号計算モジュールは比較器を含み、前記比較器は、N個のセンサ信号の前記セットの数学的表現を、1つの事前に特定されている位置に関連付けられる前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルのうちの少なくとも1つと比較し、N個のセンサ信号の前記セットに基づいて補正信号を生成し、
前記補正信号は、前記画定された経路に対する前記第1の部材のすべての位置に対し、前記複数の数学的に表現する所定のセンサ信号モデルのうちの前記少なくとも1つを、N個の信号の前記セットの前記数学的表現のセットと比較することによって確定され、
前記補間モジュールは、前記誤差信号計算モジュールに動作可能に接続され、それによって、前記補正信号を受信すると共に、事前に特定されている別の位置に関連付けられるインデックス付け信号を前記誤差信号計算モジュールに返し、
前記統計的補間器は、前記事前に特定されている前記別の位置を、反復プロセスにおいて、前記補正信号を使用して、前記第1の部材の位置の近似値として、前記テーブルから増分的に選択し、それによって最小補正値を見つけ、それによって前記画定された経路に対する前記第1の部材の位置を特定するようにプログラムされる、
統計的補間器と
を具備する、画定された経路に対する第1の部材の位置を特定する装置。 - 離間されている磁界センサの前記アレイは、前記周期的磁界の180/M度の非ゼロ整数倍に対応する距離だけ離間されているM個の磁界センサを含む、請求項38に記載の装置。
- MはNに等しく、前記離間されているセンサのそれぞれは、前記N個のセンサ信号のうちの1つを提供する、請求項39に記載の装置。
- Mは3に等しい、請求項40に記載の装置。
- Mは2×Nに等しく、
前記アレイは規則正しく離間されている磁界センサのN個の対を含み、
各対では、一方の磁界センサが、他方の磁界センサに対して位相が180度シフトした前記周期的磁界を検知するように、前記他方の磁界センサに対して物理的に配置され、
前記センサ信号処理回路は差動回路を含み、
前記差動回路は、前記N個の対のそれぞれに対して、センサ信号の対のうちの一方を他方から減算することによって、前記第1の部材の位置に関連付けられるN個のセンサ信号の前記セットを生成し、それによって低速な磁界オフセット変動を実質的に補償する、
請求項39に記載の装置。 - 前記周期的磁界は、リニアモータの軸上の永久磁石のアレイによって提供され、前記磁界センサは磁気センサである、請求項38に記載の装置。
- 前記磁気センサは、ホールセンサ及び磁気抵抗センサのうちの少なくとも一方を含む、請求項43に記載の装置。
- 前記統計的補間器は、デジタル信号プロセッサを含む、請求項38に記載の装置。
- 前記比較器は、
第2の事前に特定されている位置に関連付けられるN個の順序付けされた値の前記複数の数学的に表現する所定のセットの、少なくとも前記1つのセット及び第2のセットのそれぞれに対し、N個のセンサ信号の前記セットの前記数学的表現と、少なくとも前記1つの数学的に表現する所定のセット及び前記第2の数学的に表現する所定のセットのそれぞれのベクトル表現とのベクトル差の大きさの二乗を計算し、それによって、事前に特定されている位置の関数である少なくとも2つの誤差値を生成し、
前記少なくとも2つの誤差値によって規定される前記関数の勾配を計算し、それによって、
前記少なくとも2つの誤差値が事前に特定されている位置の関数として変化する方向及び量を求めると共に、
前記勾配にスケーリング係数を乗算し、それによって、前記補正信号に関連付けられる補正値を生成する
ようになっている、請求項38に記載の装置。 - 前記補間モジュールは、前記1つの事前に特定されている位置から前記補正値を減算し、それによって、前記事前に特定されている前記別の位置を提供する前記インデックス付け信号を生成するようになっている、請求項46に記載の装置。
- 前記記憶手段はアドレス指定可能なメモリロケーションを有するメモリを含み、
前記統計的補間器は前記インデックス付け信号に関連付けられるインデックスポインタを含み、
前記インデックスポインタは前記事前に特定されている位置のスケーリングされた表現であり、
前記統計的補間器は、前記インデックスポインタを使用して前記アドレス指定可能なメモリロケーションをアドレス指定し、それによって、前記事前に特定されている前記別の位置を選択するようになっている、請求項46に記載の装置。
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