JP2010078340A - エンコーダの誤差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】初期のオフセット調整環境と異なる温度環境でエンコーダが使用された場合であっても、それに起因するオフセット誤差を補正する。
【解決手段】可動被検出物の変位に対応してＡ相センサから出力される正弦波状のＡ相信号と、可動被検出物の変位に対応してＢ相センサから出力される正弦波状のＢ相信号と、を解析することによって可動被検出物の変位の絶対値を検出するエンコーダの誤差補正方法において、Ａ相信号とＢ相信号は位相差が略π／２であって、Ａ相信号とＢ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出する第１ステップと、リサージュ波形をもとに、リサージュ波形の円周上とＸ軸で交差する２点の各々の近傍と、リサージュ波形の円周上とＹ軸で交差する２点の各々の近傍の４点を特定する第２ステップと、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれＸ軸とＹ軸の交点から略等距離になるように、Ａ相信号とＢ相信号の一方又は両方にオフセット値を加減して、誤差を補正する第３ステップと、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、可動被検出物の変位の絶対値等を検出するエンコーダの誤差補正方法に関する。

従来より、可動被検出物の変位量や変位の絶対値を検出する装置として、磁気式エンコーダが知られている。例えば、磁気式エンコーダの一態様としては、１極対のマグネットを回転させ、その磁界変化をＭＲ素子で検出し、得られたＳｉｎ信号及びＣｏｓ信号をＡＤ変換してマイコンに取り込み、両信号の逆正接（アークタンジェント）信号を計算し、その逆正接信号を利用することによってマグネットの回転位置の絶対値を検出するものがある。

このような磁気式エンコーダでは、逆正接信号の位相をパラメータとし、Ｓｉｎ信号を直交座標系のＹ座標、Ｃｏｓ信号を直交座標系のＸ座標としてプロットすると、いわゆるリサージュ波形が得られる（例えば特許文献１参照）。リサージュ波形は、Ｓｉｎ信号とＣｏｓ信号がノイズ等のない理想的な信号と仮定すると、中心ずれや歪のない円形となる。すわなち、Ｙ座標とＸ座標の交点からリサージュ波形の円周上までの距離は略等距離となる。しかし、実際は、センサのばらつき等によって、中心がずれた円形、すなわち、Ｙ座標とＸ座標の交点からリサージュ波形の円周上までの距離が異なる場合がある。そのため、エンコーダを工場から出荷する際には、センサの片方又は両方にオフセット補正をかけておくのが一般的である。

特開２００８−２９０４号公報

しかしながら、ＭＲ素子や、ＡＤ変換機へ入力するまでの増幅回路の温度特性によって、上述した誤差が大きくなる場合がある。具体的には、出荷時のオフセット調整環境と異なる環境でエンコーダが使用されると、Ｓｉｎ信号とＣｏｓ信号にオフセット誤差が生じる。これは、温度特性に依存する誤差なので、予め予測して対処するのが困難である。オフセット誤差をもったＳｉｎ信号とＣｏｓ信号を用いて逆正接信号を算出すると、可動被検出物の変位の絶対値誤差が大きくなる場合がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、初期のオフセット調整環境と異なる温度環境でエンコーダが使用された場合であっても、それに起因するオフセット誤差を補正することが可能なエンコーダの誤差補正方法を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 可動被検出物の変位に対応してＡ相センサから出力される正弦波状のＡ相信号と、当該可動被検出物の変位に対応してＢ相センサから出力される正弦波状のＢ相信号と、を解析することによって当該可動被検出物の変位の絶対値を検出するエンコーダの誤差補正方法において、前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号は位相差が略π／２であって、前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出する第１ステップと、前記リサージュ波形をもとに、当該リサージュ波形の円周上とＸ軸で交差する２点の各々の近傍と、当該リサージュ波形の円周上とＹ軸で交差する２点の各々の近傍の４点を特定する第２ステップと、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれ前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交点から略等距離になるように、前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号の一方又は両方にオフセット値を加減して、誤差を補正する第３ステップと、を含むことを特徴とするエンコーダの誤差補正方法。

本発明によれば、可動被検出物の変位に対応してＡ相センサ及びＢ相センサから出力されるＡ相信号及びこれと位相差が略π／２のＢ相信号を解析することで、可動被検出物の変位の絶対値を検出するエンコーダの誤差補正方法において、これらＡ相信号とＢ相信号からリサージュ波形を算出し、そのリサージュ波形をもとに、リサージュ波形の円周上とＸ軸で交差する２点の各々の近傍と、リサージュ波形の円周上とＹ軸で交差する２点の各々の近傍の４点を特定した後、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれＸ軸とＹ軸の交点から略等距離になるように、Ａ相信号とＢ相信号の一方又は両方にオフセット値を加減して、誤差を補正することとしたので、仮に、初期のオフセット調整環境と異なる温度環境でエンコーダが使用された場合であっても、それに起因するオフセット誤差を補正することができる。

特に、本発明に係るエンコーダの誤差補正方法では、上述した第３ステップにおいて、乗算や除算、平方根の計算を必要とせず、オフセット値の加減という加減算のみで誤差を補正できるので、演算処理の負荷が小さく、誤差補正処理の高速性を向上することができる。

なお、「Ａ相センサ」及び「Ｂ相センサ」は、例えばＭＲ素子やホール素子など、その種類の如何は問わない。また、第１ステップにおいて「リサージュ波形」を算出しているが、これを視認し得るように画面表示するか否かも問わない（内部で計算するのみであってもよい）。また、第２ステップにおいて、「４点」のうちの全て又は一部の点が、Ｘ軸上又はＹ軸上の点になってもよい。

（２） 前記第３ステップは、前記Ｘ軸近傍の２点又は／及び前記Ｙ軸近傍の２点をａ１，ａ２としたとき、ａ１＋ａ２の値が所定の閾値以上になることを条件として行われることを特徴とするエンコーダの誤差補正方法。

本発明によれば、Ｘ軸近傍の２点又は／及びＹ軸近傍の２点をａ１，ａ２としたとき、ａ１＋ａ２の値が所定の閾値になったとき、上述した第３ステップが行われることとしたので、頻繁に誤差補正処理が行われるのを防ぎ、ひいては演算処理負荷の軽減に寄与することができる。

なお、Ｘ軸近傍の２点およびＹ軸近傍の２点を考える際には、例えば、Ｙ軸近傍の２点をａ１，ａ２とし、Ｘ軸近傍の２点をｂ１，ｂ２とし、ａ１＋ａ２の値が所定の閾値になったときであって、かつ、ｂ１＋ｂ２の値が所定の閾値になったときに、上述した第３ステップが行われるようにしてもよい。

（３） 前記第１ステップから前記第３ステップまでが複数回繰り返し行われることによって、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれ前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交点から略等距離に近づくことを特徴とするエンコーダの誤差補正方法。

本発明によれば、上述した第１ステップから第３ステップまでが複数回繰り返し行われることによって、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれＸ軸とＹ軸の交点から略等距離に近づくこととしたので、複数回かけてオフセット誤差を精度良く補正することができる。例えば、可動被検出物を１回転させてから徐々にＸ軸とＹ軸の交点からの距離が略等距離になるように補正を行うことができる。

（４） 前記可動被検出物はＳ極とＮ極の磁極が一対着磁された永久磁石であり、前記Ａ相信号はＳｉｎ信号であり、前記Ｂ相信号はＣｏｓ信号であって、前記第１ステップにおいて、前記Ｓｉｎ信号についてはＳｉｎθ１＝θ１の近似解を用い、前記Ｃｏｓ信号についてはＣｏｓθ２＝Ｃｏｓ（θ１＋π／２）＝−Ｓｉｎθ２＝−θ２の近似解を用いることを特徴とするエンコーダの誤差補正方法。

本発明によれば、上述した可動被検出物はＳ極とＮ極の磁極が一対着磁された永久磁石であり、Ｓｉｎ信号からなるＡ相信号について、Ｓｉｎθ１＝θ１の近似解を用い、Ｃｏｓ信号からなるＢ相信号について、Ｃｏｓθ２＝Ｃｏｓ（θ１＋π／２）＝−Ｓｉｎθ２＝−θ２の近似解を用いることとしたので、計算ステップを少なくし、演算処理の負荷を更に軽減することができる。

本発明によれば、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点が、それぞれＸ軸とＹ軸の交点から略等距離になるように誤差を補正することとしたので、オフセット調整環境と異なる温度環境でエンコーダが使用されても、温度環境に起因したオフセット誤差を補正することができる。また、オフセット値の加減という加減算のみで誤差を補正することとしたので、演算処理の負荷を軽減することができ、誤差補正処理の高速性を向上することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［ハードウェア構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る誤差補正方法が行われるエンコーダ１のハードウェア構成を示すブロック図である。特に、図１（ａ）は、ハードウェア構成の概略を示し、図１（ｂ）は、ハードウェア構成のイメージ図を示している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、エンコーダ１は、ＭＲ素子（ＭＲ Ｅｌｅｍｅｎｔ）１０とマイコン２０を有しており、ＭＲ素子１０からマイコン２０に向けて、Ｃｏｓ信号とＳｉｎ信号が入力される。より具体的には、ＭＲ素子１０は、可動被検出物の変位に対応して正弦波状のＳｉｎ信号を出力するＡ相センサと、可動被検出物の変位に対応して正弦波状のＣｏｓ信号を出力するＢ相センサと、を有している。

ここで、本実施形態では、「可動被検出物」として、Ｓ極とＮ極の磁極が一対着磁された永久磁石５０を採用している（図１（ｂ）参照）。また、図１（ａ）では、Ａ相センサ及びＢ相センサの一構成要素となるＭＲ素子１０しか図示していないが、その他、例えば、整流回路，ローパスフィルタ，差動増幅アンプ，ＭＲ素子１０に励磁電流を供給するドライバなどの各種電気要素によって、Ａ相センサ及びＢ相センサが構成される。

マイコン２０は、ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒやＲＳ４２２ドライバ（Ｏｐｅｎ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒでもよい）などの電気要素を有しているが、その他如何なる要素を有していてもよい。また、図１（ａ）に示すように、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ２１）を有しており、ＡＤＣ２１によってアナログ信号はデジタル化される。また、図１では特に図示していないが、マイコン２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等の各種電機要素を有しており、リサージュ波形を算出する機能だけでなく、以下に説明する誤差補正方法を実行する機能をも有する。すなわち、ＲＯＭ等の記憶媒体に誤差補正方法を実行する各種プログラムが格納されており、ＣＰＵは、適宜そのプログラムを読み出して、ＲＡＭをワーキングエリアとしつつ誤差補正処理を実行する。このように、マイコン２０は、Ａ相信号（Ｓｉｎ信号）とＢ相信号（Ｓｉｎ信号と位相差がπ／２のＣｏｓ信号）とを解析することによって、永久磁石５０の変位の絶対値を検出する機能と、後述する誤差補正方法を実行する機能を有する。

［誤差補正方法］
図２は、オフセット値を算出するための点（位置）を特定する情報処理の流れを示すフローチャートである。図３は、オフセット値を算出するための点が特定されている様子を説明するための説明図である。

本実施の形態における誤差補正方法は、Ａ相信号（Ｓｉｎ信号）とＢ相信号（Ｓｉｎ信号と位相差がπ／２のＣｏｓ信号）からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出する第１ステップと、第１ステップで算出したＸＹ平面上のリサージュ波形をもとに、そのリサージュ波形の円周上とＸ軸で交差する２点の各々の近傍と、リサージュ波形の円周上とＹ軸で交差する２点の各々の近傍の合計４点を特定する第２ステップと、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれＸＹ平面上のＸ軸とＹ軸の交点から略等距離になるように、Ａ相信号とＢ相信号の一方又は両方にオフセット値を加減して、誤差を補正する第３ステップから構成されており、本実施形態における補正は、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップの順で行う。

具体的に、第１ステップでは略円形のリサージュ波形を算出する。この算出は、マイコン２０が、ＡＤＣ２１により、所定のサンプリング周期で（デジタル化された）Ｓｉｎ信号（Ｓｉｎ値）とＣｏｓ信号（Ｃｏｓ値）を取り込むことで行われる。

次に、第２ステップは、図３（Ｂ）に示すように第１ステップで算出したＸＹ平面上のリサージュ波形をもとに、そのリサージュ波形の円周上とＸ軸で交差する２点のそれぞれの近傍の２点（ｂ１、ｂ２）を特定する。また、同様にリサージュ波形とＹ軸で交差する２点のそれぞれの近傍の２点（ａ１、ａ２）を特定する。その結果、合計４点を特定する。

このように、マイコン２０は、ＡＤＣ２１により、所定のサンプリング周期で（デジタル化された）Ｓｉｎ信号（Ｓｉｎ値）とＣｏｓ信号（Ｃｏｓ値）を取り込む。そして、サンプリング周期で更新されるＳｉｎ値及びＣｏｓ値について、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す条件で、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を特定する。

具体的に説明すると、図２（ａ）において、まず、マイコン２０のＣＰＵは、Ｃｏｓ値がある基準値Ａに対し、−Ａ<Ｃｏｓ値<Ａを満たすか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで基準値Ａは、Ｃｏｓ値が図３（Ａ）に示す０近傍を特定するための値であって、次のような考えで基準値Ａの範囲を設定する。図３（Ａ）において、基準値Ａの範囲内でのデータのサンプリング数は、可動被検出部５０（永久磁石５０）の回転速度とＡＤＣ２１によるサンプリング周期により決定されるが、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を特定するためには、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２のそれぞれに対応する範囲に少なくとも１つ以上は基準値Ａの範囲内にサンプリングされたデータが必要である。

例えば、基準値Ａの範囲を狭く設定した場合、Ｘ軸とＹ軸の「０」近傍により近い範囲を算出することが可能となる。しかしながら、基準値Ａの範囲を狭く設定したことにより、サンプリングされたデータがこの基準値Ａの範囲に入らない、すなわち、データの欠落のおそれがあり、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を特定することができない。このようにデータの欠落が発生した場合には、オフセット値の補正精度が悪くなってしまう。

また、基準値Ａの範囲を広く設定した場合、サンプリングされたデータが基準値Ａの範囲に入らない、すなわち、データの欠落のおそれはなくなる。しかしながら、Ｘ軸とＹ軸の「０」近傍の範囲が広がってしまうため、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を精度良く特定することができない。そのため、後述するオフセット値の補正の精度も悪くなる。

そのため、本実施の形態における基準値Ａの範囲の設定は、可動被検出部５０（永久磁石５０）の回転速度とＡＤＣ２１によるサンプリング周期の関係から、基準値Ａの範囲内において、適切なサンプリング数が確保できるように設定している。

ステップＳ１の条件式を満たしていなければ（ステップＳ１：ＮＯ）、処理は終了する。一方、この条件を満たしていれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、次にＳｉｎ値が０以上か否かを判断する（ステップＳ２）。０以上である場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、そのＳｉｎ値をａ１として特定し（ステップＳ３）、０より小さい場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、そのＳｉｎ値をａ２として特定する（ステップＳ４）。こうして得られたａ１，ａ２は、例えば図３（Ｂ）に示すように、特定した点（位置）ａ１，ａ２が第１ステップで算出した略円形のリサージュ波形の円周上に位置するとともに、オフセットがある場合、特定した点ａ１，ａ２はそれぞれＸ軸とＹ軸の交点Ｄからの距離が異なる距離となる。すなわち、図３（Ｂ）において、特定したａ１から交点Ｄまでの距離と、特定したａ２から交点Ｄまでの距離は異なっている。

一方で、マイコン２０のＣＰＵは、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉｎ値が、−Ａ<Ｓｉｎ値<Ａを満たすか否かを判断する（ステップＳ１１）。この条件式を満たしていなければ（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理は終了する。一方、この条件を満たしていれば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、次にＣｏｓ値が０以上か否かを判断する（ステップＳ１２）。０以上である場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、そのＣｏｓ値をｂ１として特定し（ステップＳ１３）、０より小さい場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、そのＣｏｓ値をｂ２として特定する（ステップＳ１４）。こうして得られたｂ１，ｂ２は、例えば図３（Ｂ）に示すように、特定した点（位置）ｂ１，ｂ２が第１ステップで算出した略円形のリサージュ波形の円周上に位置するとともに、オフセットがある場合、特定した点ｂ１，ｂ２はそれぞれＸ軸とＹ軸の交点Ｄからの距離が異なる距離となる。すなわち、図３（Ｂ）において、特定したｂ１から交点Ｄまでの距離と、特定したｂ２から交点Ｄまでの距離は異なっている。

次に第３ステップについて説明する。図４は、オフセット値を算出する情報処理の流れを示すフローチャートである。なお、第３ステップは、第２ステップで特定して得られたａ１，ａ２とｂ１，ｂ２がそれぞれＸ軸とＹ軸の交点から略等距離になるようにオフセット値を加減してそれぞれの誤差を補正するものである。

具体的には、図４に示すように、まずマイコン２０のＣＰＵは、ａ１＋ａ２の値がある基準値Ｂに対し、基準値Ｂ以上か否かを判断する（ステップＳ２１）。ここで基準値Ｂは、例えばエンコーダ１を工場からの出荷時（初期）のオフセット調整環境と異なる温度環境下で使用される場合や、エンコーダ１の仕様上のあらゆる環境条件で使用される場合において、エンコーダ１の特性を確保するため、Ａ相信号（Ｓｉｎ信号）を出力するＡ相センサとＢ相信号（Ｃｏｓ信号）を出力するＢ相センサのオフセットレベルが問題とならないように誤差の補正の要否を判断するためのものである。本実施の形態において、ａ１＋ａ２が基準値Ｂ以上の場合や基準値−Ｂ以下の場合には誤差の補正が必要であり、これ以外の場合は誤差の補正は必要ないとしている。

したがって、ａ１＋ａ２が基準値Ｂ以上となっていた場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、パラメータＳｉｎ＿ｏｆｓから補正用数値Ｃを減算する処理を行う（ステップＳ２２）。一方で、ステップＳ２１の処理において、ａ１＋ａ２が基準値Ｂより小さい場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、今度はａ１＋ａ２が基準値−Ｂ以下か否かを判断し（ステップＳ２３）、基準値−Ｂ以下となっていた場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、パラメータＳｉｎ＿ｏｆｓから補正用数値Ｃを加算する処理を行う（ステップＳ２４）。すなわち、本実施の形態においては、図３（Ｃ）に示すようにＹ軸のプラス方向に補正する。

同様に、ｂ１＋ｂ２が基準値Ｂ以上となっていた場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、パラメータＣｏｓ＿ｏｆｓから補正用数値Ｃを減算する処理を行う（ステップＳ２２）。一方で、ステップＳ２１の処理において、ｂ１＋ｂ２が基準値Ｂより小さい場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、今度はｂ１＋ｂ２が基準値−Ｂ以下か否かを判断し（ステップＳ２３）、基準値−Ｂ以下となっていた場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、パラメータＣｏｓ＿ｏｆｓから補正用数値Ｃを加算する処理を行う（ステップＳ２４）。すなわち、本実施の形態においては、図３（Ｃ）に示すようにＸ軸のマイナス方向に補正する。

ここで、補正用数値Ｃは、微量値とし、誤差の補正サイクルを複数回、繰り返し行い、徐々に補正が完了するような値とする。これは、ノイズが発生しやすい環境下で使用する場合やアナログ信号にノイズが乗ると、ノイズの影響によりａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の特定が正確にできないため、結果として必要な補正ができなくなってしまう。そのため、本実施の形態では微小量ずつの補正値とし、ノイズが発生した場合であってもノイズに起因する誤差の補正の影響を抑えることが可能となる。なお、本来、オフセット補正は、温度によるオフセットドリフト、すなわち、温度変化に起因してオフセット値が少しずつ変化するための機能であるため、上記のように誤差の補正サイクルを複数回、繰り返す方法であっても、温度変化に追従する程度のものであり、充分な補正が可能である。

そして、マイコン２０のＣＰＵは、更新されたオフセット積算値（パラメータＳｉｎ＿ｏｆｓ、Ｃｏｓ＿ｏｆｓ）の小数部を切り捨てて、Ｓｉｎ側およびＣｏｓ側のオフセット値として使用する（ステップＳ２５）。例えば、補正用数値Ｃが０.１２５であれば、０．１２５ずつのオフセット積算を行い、８回積算された時にこの積算値が１となる。したがって、小数部が整数部に繰り上がるため、最小単位での補正が初めて行われることになる。このように、従来では、小数部分は無視されていたため、常に小数部分の誤差を生じていたが、本発明では、整数部になるまで積算しているので、結果として補正することが可能となり、ひいてはオフセット補正の精度を向上させることができる。

最後に、ステップＳ２５においてオフセット値が算出されると、図３（Ｃ）の破線で示した略円のようにＹ軸近傍の２点ａ１、ａ２（Ｓｉｎ側の２点）がＸ軸とＹ軸の交点Ｄから略等距離になるように、Ｓｉｎ信号にこのオフセット値を加減して、誤差を補正する。Ｃｏｓ側についても同様に、図３（Ｃ）の破線で示した略円のようにＸ軸近傍の２点ｂ１、ｂ２（Ｃｏｓ側の２点）がＸ軸とＹ軸の交点Ｄから略等距離になるように、Ｃｏｓ信号にこのオフセット値を加減して、誤差を補正する。なお、図３（Ｃ）の実線で示した略円は、図３（Ｂ）に示す略円形のリサージュ波形である。

なお、上記実施の形態では、Ｓｉｎ信号とＣｏｓ信号の両方にオフセット値を加減して、誤差を補正したが、Ｓｉｎ信号とＣｏｓ信号の一方がオフセット補正が必要ない場合には、他方側のみのオフセット値を加減して、誤差を補正すればよい。また、本実施形態では、Ｓｉｎ信号やＣｏｓ信号をそのまま用いることとしたが、例えば、Ｓｉｎ信号についてはＳｉｎθ１＝θ１の近似解を用い、Ｃｏｓ信号についてはＣｏｓθ２＝Ｃｏｓ（θ１＋π／２）＝−Ｓｉｎθ２＝−θ２の近似解を用いてもよい。これにより、計算ステップを少なくして、演算処理の負荷を軽減することができる。

さらに、リサージュ波形の算出、４点の特定、オフセット値の加減による誤差補正という一連の情報処理を複数回繰り返し行って、微少量ずつ、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれＸ軸とＹ軸の交点から略等距離に近づくようにしてもよい。これにより、オフセット誤差の補正精度を向上することができる。また、微小量ずつ補正することによって、フィルタ的な効果を奏することができる。具体的には、ノイズ環境の悪い場所でエンコーダを使用する場合、アナログ信号にノイズが乗っているとオフセットの補正値が暴れる虞がある。微小量ずつオフセット補正を行うことによって、これを抑えることができる。なお、このような機能は、温度によるドリフトを補正するための機能なので、温度変化と同程度のゆっくりした補正でも十分可能となる。

［実施形態の主な効果］
以上説明したように、本実施形態に係るエンコーダの誤差補正方法によれば、初期のオフセット調整環境と異なる温度環境でエンコーダが使用された場合であっても、リサージュ波形の算出、４点の特定、オフセット値の加減による誤差補正という一連の情報処理を経て、温度環境に起因するオフセット誤差を補正することができる。

また、オフセット値の加減という加減算処理を中心とするものなので、演算処理の負荷が小さく、誤差補正処理の高速性を向上することができる。

また、図４のステップＳ２１及びステップＳ２３で示したように、Ｙ軸上の２点をａ１，ａ２、Ｘ軸上の２点をｂ１、ｂ２で表わしたとき、ａ１＋ａ２、ｂ１＋ｂ２の値が基準値Ｂ以上になることを条件として、或いは、基準値−Ｂ以下になることを条件として、オフセット値の更新（ステップＳ２２及びステップＳ２４）が行われることとしたので、演算処理の負荷軽減に寄与することができる。

また、本実施形態のように、微小量ずつ補正を行うことによって、ノイズ環境の悪い場所でエンコーダを使用する場合に、アナログ信号にノイズが乗っているとオフセットの補正値が暴れるのを防ぐことができる。

本発明に係るエンコーダの誤差補正方法は、温度環境等に起因するオフセット誤差を補正することが可能なものとして有用である。

本発明の実施の形態に係る誤差補正方法が行われるエンコーダのハードウェア構成を示すブロック図である。 オフセット値を算出するための点を特定する情報処理の流れを示すフローチャートである。 オフセット値を算出するための点が特定されている様子を説明するための説明図である。 オフセット値を算出する情報処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンコーダ
１０ ＭＲ素子
２０ マイコン
２１ ＡＤＣ

Claims (4)

1. 可動被検出物の変位に対応してＡ相センサから出力される正弦波状のＡ相信号と、当該可動被検出物の変位に対応してＢ相センサから出力される正弦波状のＢ相信号と、を解析することによって当該可動被検出物の変位の絶対値を検出するエンコーダの誤差補正方法において、
   前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号は位相差が略π／２であって、
   前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出する第１ステップと、
   前記リサージュ波形をもとに、当該リサージュ波形の円周上とＸ軸で交差する２点の各々の近傍と、当該リサージュ波形の円周上とＹ軸で交差する２点の各々の近傍の４点を特定する第２ステップと、
   前記Ｘ軸近傍の２点及び前記Ｙ軸近傍の２点がそれぞれ前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交点から略等距離になるように、前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号の一方又は両方にオフセット値を加減して、誤差を補正する第３ステップと、を含むことを特徴とするエンコーダの誤差補正方法。
2. 前記第３ステップは、前記Ｘ軸近傍の２点又は／及び前記Ｙ軸近傍の２点をａ１，ａ２としたとき、ａ１＋ａ２の値が所定の閾値以上になることを条件として行われることを特徴とする請求項１記載のエンコーダの誤差補正方法。
3. 前記第１ステップから前記第３ステップまでが複数回繰り返し行われることによって、Ｘ軸近傍の２点及びＹ軸近傍の２点がそれぞれ前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交点から略等距離に近づくことを特徴とする請求項１又は２記載のエンコーダの誤差補正方法。
4. 前記可動被検出物はＳ極とＮ極の磁極が一対着磁された永久磁石であり、前記Ａ相信号はＳｉｎ信号であり、前記Ｂ相信号はＣｏｓ信号であって、
   前記第１ステップにおいて、前記Ｓｉｎ信号についてはＳｉｎθ１＝θ１の近似解を用い、前記Ｃｏｓ信号についてはＣｏｓθ２＝Ｃｏｓ（θ１＋π／２）＝−Ｓｉｎθ２＝−θ２の近似解を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のエンコーダの誤差補正方法。

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