JP2012184957A - Encoder analysis apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an encoder analysis apparatus which is capable of improving accuracy in detecting the presence/absence of abnormality relating to a foreign substance or flaw in an encoder to be tested.SOLUTION: An encoder analysis apparatus comprises an encoder to be tested which detects a position of a device including a rotor or a mobile, a reference encoder which is coupled through the device to the encoder to be tested and detects the position of the device, a sampling unit which concurrently samples a position signal detected by the encoder to be tested and a position signal detected by the reference encoder, a generation unit which takes a differential between the sampled position signal by the encoder to be tested and the sampled position signal by the reference encoder to generate an error waveform of the position signals, an extraction unit which extracts a component waveform of a frequency band relating to a foreign substance or a flaw from the generated error waveform, and a determination unit which uses the extracted component waveform to determine the presence/absence of abnormality relating to the foreign substance or the flaw in the encoder to be tested.

Description

本発明は、エンコーダ解析装置に関する。   The present invention relates to an encoder analysis apparatus.

特許文献１には、エンコーダ位置誤差解析装置において、基準エンコーダと測定エンコーダとを機械的に結合し、基準エンコーダからの位置信号と測定エンコーダからの位置信号との差信号として位置誤差信号を求めることが記載されている。そのエンコーダ位置誤差解析装置において、パラメータ解析装置は、位置誤差信号の１次〜４次の信号成分の強度及び位相と、Ａ相信号の１次の信号成分の位相とから、原エンコーダ信号に含まれる誤差要因を解析するとされている。これにより、特許文献１によれば、原エンコーダ信号に含まれる誤差要因として、Ａ相オフセット電圧、Ｂ相オフセット電圧、Ａ相信号とＢ相信号との振幅比、２次高調波成分、３次高調波成分を算出できるとされている。   In Patent Document 1, an encoder position error analysis apparatus mechanically couples a reference encoder and a measurement encoder, and obtains a position error signal as a difference signal between the position signal from the reference encoder and the position signal from the measurement encoder. Is described. In the encoder position error analysis device, the parameter analysis device is included in the original encoder signal from the intensity and phase of the first to fourth order signal components of the position error signal and the phase of the first order signal component of the A phase signal. It is said that the error factor is analyzed. Thus, according to Patent Document 1, as an error factor included in the original encoder signal, the A phase offset voltage, the B phase offset voltage, the amplitude ratio between the A phase signal and the B phase signal, the second harmonic component, the third order It is said that harmonic components can be calculated.

特開２００５−３６７２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-3672

特許文献１には、測定エンコーダに付着する異物や測定エンコーダに発生した傷に関連した記載が一切ないため、測定エンコーダ（被試験エンコーダ）における異物や傷に関連した異常の有無の検出精度をどのように向上するのかについても記載及び示唆がない。   Since Patent Document 1 does not include any description related to foreign matters adhering to the measurement encoder or scratches generated on the measurement encoder, the accuracy of detection of the presence or absence of abnormality related to foreign matters or scratches in the measurement encoder (encoder under test) is determined. There is no description or suggestion as to how to improve.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被試験エンコーダにおける異物や傷に関連した異常の有無の検出精度を向上できるエンコーダ解析装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an encoder analysis apparatus capable of improving the detection accuracy of the presence or absence of an abnormality related to a foreign object or a flaw in an encoder under test.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるエンコーダ解析装置は、回転体又は移動体を含む機器の位置を検出する被試験エンコーダと、前記機器を介して前記被試験エンコーダに結合され、前記機器の位置を検出する基準エンコーダと、前記被試験エンコーダにより検出された位置信号と前記基準エンコーダにより検出された位置信号とを同時にサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリングされた前記被試験エンコーダによる位置信号と前記基準エンコーダによる位置信号との差分を取ることにより、位置信号の誤差波形を生成する生成部と、前記生成された誤差波形から、異物又は傷に関連した周波数帯域の成分波形を抽出する抽出部と、前記抽出された成分波形を用いて、前記被試験エンコーダにおける異物又は傷に関連した異常の有無を判定する判定部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an encoder analyzing apparatus according to one aspect of the present invention includes an encoder under test for detecting a position of a device including a rotating body or a moving body, and the above-described device. A reference encoder coupled to the encoder under test for detecting the position of the device; a sampling unit for simultaneously sampling the position signal detected by the encoder under test and the position signal detected by the reference encoder; and the sampling The difference between the position signal from the encoder under test and the position signal from the reference encoder is taken to generate an error waveform of the position signal, and the generated error waveform is related to a foreign object or a flaw. An extraction unit for extracting a component waveform in the frequency band, and using the extracted component waveform, the encoder under test Characterized by comprising a determination unit that determines whether there is an abnormality related to the foreign matter or scratches in Da.

本発明によれば、被試験エンコーダにおける異物や傷に関連のない成分を除去した状態で異常の有無の判定を行うことができるので、被試験エンコーダにおける異物や傷に関連した異常の有無の検出精度を向上できる。   According to the present invention, since it is possible to determine whether there is an abnormality in the encoder under test while removing components that are not related to the foreign object or scratch, it is possible to detect whether there is an abnormality related to the foreign object or scratch in the encoder under test. Accuracy can be improved.

図１は、実施の形態にかかるエンコーダ解析装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an encoder analyzing apparatus according to an embodiment. 図２は、実施の形態における解析処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the flow of analysis processing in the embodiment. 図３は、実施の形態における波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing waveforms in the embodiment. 図４は、実施の形態における検出窓幅を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the detection window width in the embodiment. 図５は、実施の形態の変形例にかかるエンコーダ解析装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an encoder analysis apparatus according to a modification of the embodiment. 図６は、実施の形態の他の変形例にかかるエンコーダ解析装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an encoder analysis apparatus according to another modification of the embodiment.

以下に、本発明にかかるエンコーダ解析装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an encoder analyzing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態．
実施の形態にかかるエンコーダ解析装置１００について図１を用いて説明する。図１は、エンコーダ解析装置１００の構成を示すブロック図である。 Embodiment.
An encoder analyzing apparatus 100 according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the encoder analyzing apparatus 100.

エンコーダ解析装置１００は、モータ２、被試験エンコーダ１、基準エンコーダ３、信号演算器４、信号演算器５、サンプリング装置（サンプリング部）６、及び解析装置７を備える。   The encoder analyzing apparatus 100 includes a motor 2, an encoder under test 1, a reference encoder 3, a signal calculator 4, a signal calculator 5, a sampling device (sampling unit) 6, and an analyzing device 7.

モータ２は、回転子（回転体）を含む機器である。モータ２は、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３のそれぞれにギヤ等を介して機械的に結合されている。   The motor 2 is a device including a rotor (rotary body). The motor 2 is mechanically coupled to each of the encoder under test 1 and the reference encoder 3 via gears or the like.

被試験エンコーダ１は、モータ２にギヤ等を介して機械的に結合されており、モータ２の位置、すなわちモータ２内における回転子の回転位置を検出する。被試験エンコーダ１は、例えば、機械式のロータリエンコーダであり、回転子にモータ軸を介して結合されたギヤ等の回転量から、回転子の回転位置を検出する。被試験エンコーダ１は、信号演算器４に接続されており、検出結果を位置信号として信号演算器４へ出力する。   The encoder under test 1 is mechanically coupled to the motor 2 via a gear or the like, and detects the position of the motor 2, that is, the rotational position of the rotor within the motor 2. The encoder under test 1 is, for example, a mechanical rotary encoder, and detects the rotational position of the rotor from the amount of rotation of a gear or the like coupled to the rotor via a motor shaft. The encoder under test 1 is connected to a signal calculator 4 and outputs the detection result to the signal calculator 4 as a position signal.

基準エンコーダ３は、被試験エンコーダ１の異常を検出するための基準となるエンコーダであり、被試験エンコーダ１と同様の構成を有している。すなわち、基準エンコーダ３は、モータ２にギヤ等を介して機械的に結合されており、モータ２の位置、すなわちモータ２内における回転子の回転位置を検出する。基準エンコーダ３は、例えば、機械式のロータリエンコーダであり、回転子にモータ軸を介して結合されたギヤ等の回転量から、回転子の回転位置を検出する。基準エンコーダ３は、信号演算器５に接続されており、その検出結果を位置信号として信号演算器５へ出力する。   The reference encoder 3 is an encoder serving as a reference for detecting an abnormality of the encoder under test 1, and has the same configuration as the encoder under test 1. That is, the reference encoder 3 is mechanically coupled to the motor 2 via a gear or the like, and detects the position of the motor 2, that is, the rotational position of the rotor in the motor 2. The reference encoder 3 is, for example, a mechanical rotary encoder, and detects the rotational position of the rotor from the amount of rotation of a gear or the like coupled to the rotor via a motor shaft. The reference encoder 3 is connected to the signal calculator 5 and outputs the detection result to the signal calculator 5 as a position signal.

信号演算器４は、被試験エンコーダ１及びサンプリング装置６に電気的に接続されている。信号演算器４は、被試験エンコーダ１により検出された位置信号を被試験エンコーダ１から取得してサンプリング装置６へ送信する。   The signal calculator 4 is electrically connected to the encoder under test 1 and the sampling device 6. The signal calculator 4 acquires the position signal detected by the encoder under test 1 from the encoder under test 1 and transmits it to the sampling device 6.

信号演算器５は、基準エンコーダ３及びサンプリング装置６に電気的に接続されている。信号演算器５は、基準エンコーダ３により検出された位置信号を基準エンコーダ３から取得してサンプリング装置６へ送信する。   The signal calculator 5 is electrically connected to the reference encoder 3 and the sampling device 6. The signal calculator 5 acquires the position signal detected by the reference encoder 3 from the reference encoder 3 and transmits it to the sampling device 6.

サンプリング装置６は、被試験エンコーダ１により検出された位置信号と基準エンコーダ３により検出された位置信号とを同時にサンプリングする。具体的には、サンプリング装置６は、位置信号取得指令を信号演算器４及び信号演算器５へ同時に送信する。これに応じて、信号演算器４及び信号演算器５は、それぞれ、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３の位置信号を同時に取得し、取得した位置信号を同時にサンプリング装置６へ送信する。サンプリング装置６は、受信した位置信号を解析装置７へ送信する。   The sampling device 6 simultaneously samples the position signal detected by the encoder under test 1 and the position signal detected by the reference encoder 3. Specifically, the sampling device 6 transmits a position signal acquisition command simultaneously to the signal calculator 4 and the signal calculator 5. In response to this, the signal calculator 4 and the signal calculator 5 simultaneously acquire the position signals of the encoder under test 1 and the reference encoder 3, respectively, and simultaneously transmit the acquired position signals to the sampling device 6. The sampling device 6 transmits the received position signal to the analysis device 7.

解析装置７は、受信した位置信号を用いて演算処理を実行する。具体的には、解析装置７は、生成部７１、抽出部７２、判定部７３、及び設定部７４を有する。   The analysis device 7 performs arithmetic processing using the received position signal. Specifically, the analysis device 7 includes a generation unit 71, an extraction unit 72, a determination unit 73, and a setting unit 74.

生成部７１は、被試験エンコーダ１により検出された位置信号と基準エンコーダ３により検出された位置信号とをそれぞれサンプリング装置６から受信する。そして、生成部７１は、被試験エンコーダ１により検出された位置信号と基準エンコーダ３により検出された位置信号とに基づいて、位置信号の誤差波形（図３（ａ）参照）を生成する。生成部７１は、生成した位置信号の誤差波形を抽出部７２へ供給する。   The generation unit 71 receives the position signal detected by the encoder under test 1 and the position signal detected by the reference encoder 3 from the sampling device 6, respectively. Then, the generation unit 71 generates an error waveform of the position signal (see FIG. 3A) based on the position signal detected by the encoder under test 1 and the position signal detected by the reference encoder 3. The generation unit 71 supplies the error waveform of the generated position signal to the extraction unit 72.

抽出部７２は、位置信号の誤差波形を生成部７１から受ける。抽出部７２は、位置信号の誤差波形から、異物又は傷に関連した周波数帯域の成分波形を抽出して判定部７３へ供給する。異物又は傷に関連した周波数帯域は、予め実験的に決定されたものである。   The extraction unit 72 receives an error waveform of the position signal from the generation unit 71. The extraction unit 72 extracts a component waveform of a frequency band related to a foreign object or a flaw from the error waveform of the position signal and supplies the extracted component waveform to the determination unit 73. The frequency band related to the foreign object or the flaw is determined experimentally in advance.

判定部７３は、成分波形を抽出部７２から受ける。判定部７３は、抽出された成分波形を用いて、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常の有無を判定する。具体的には、判定部７３は、抽出部７２により抽出された成分波形の変動幅が閾値を超えたか否かを検出幅単位で判定する。例えば、判定部７３は、成分波形における少なくとも１つの検出幅において変動幅が閾値を超えた場合、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常が有ると判定し、変動幅が閾値を超えた検出幅がない場合、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常が無いと判定する。   The determination unit 73 receives the component waveform from the extraction unit 72. The determination unit 73 determines the presence / absence of an abnormality related to a foreign object or a flaw in the encoder under test 1 using the extracted component waveform. Specifically, the determination unit 73 determines whether or not the fluctuation range of the component waveform extracted by the extraction unit 72 exceeds a threshold value in units of detection width. For example, when the variation width exceeds a threshold value in at least one detection width in the component waveform, the determination unit 73 determines that there is an abnormality related to a foreign object or a flaw in the encoder under test 1 and the variation width exceeds the threshold value. When there is no detection width, it is determined that there is no abnormality related to foreign matter or scratches in the encoder 1 under test.

設定部７４は、判定部７３が判定に用いるべき閾値及び検出幅を設定する。例えば、設定部７４は、エンコーダの要求される分解能が所定値より高い場合、閾値を第１の値に設定し、エンコーダの要求される分解能が所定値より低い場合、閾値を第１の値より低い第２の値に設定する。例えば、設定部７４は、位置データのサンプリング装置６によるサンプリング間隔が所定値より長い場合、検出窓幅を第１の長さに設定し、位置データのサンプリング装置６によるサンプリング間隔が所定値より短い場合、検出窓幅を第１の長さより短い第２の長さに設定する。これに応じて、判定部７３は、変更後の閾値及び検出幅を用いて上記の判定を行う。   The setting unit 74 sets a threshold value and a detection width that the determination unit 73 should use for determination. For example, the setting unit 74 sets the threshold value to the first value when the required resolution of the encoder is higher than a predetermined value, and sets the threshold value from the first value when the required resolution of the encoder is lower than the predetermined value. Set to a low second value. For example, when the sampling interval of the position data sampling device 6 is longer than a predetermined value, the setting unit 74 sets the detection window width to the first length, and the sampling interval of the position data sampling device 6 is shorter than the predetermined value. In this case, the detection window width is set to a second length shorter than the first length. In response to this, the determination unit 73 performs the above determination using the changed threshold value and detection width.

次に、抽出部７２内の構成について説明する。   Next, the configuration within the extraction unit 72 will be described.

抽出部７２は、第１の演算部７２１、フィルタ部７２２、及び第２の演算部７２３を有する。   The extraction unit 72 includes a first calculation unit 721, a filter unit 722, and a second calculation unit 723.

第１の演算部７２１は、位置信号の誤差波形を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して、誤差波形の周波数特性を示す誤差スペクトルを求める。第１の演算部７２１は、求めた誤差スペクトルをフィルタ部７２２へ渡す。   The first calculation unit 721 obtains an error spectrum indicating the frequency characteristics of the error waveform by performing a fast Fourier transform (FFT) on the error waveform of the position signal. The first calculation unit 721 passes the obtained error spectrum to the filter unit 722.

フィルタ部７２２は、誤差スペクトルを第１の演算部７２１から受ける。フィルタ部７２２は、誤差スペクトルのうち異物又は傷に関連した周波数帯域のスペクトル成分を選択的に通過させる。例えば、フィルタ部７２２は、上記の周波数帯域を通過帯域として有するバンドパスフィルタを有し、誤差スペクトルをバンドパスフィルタへ通すことにより上記のスペクトル成分を求めて第２の演算部７２３へ渡す。   The filter unit 722 receives the error spectrum from the first calculation unit 721. The filter unit 722 selectively allows spectral components in a frequency band related to foreign matter or scratches in the error spectrum. For example, the filter unit 722 has a bandpass filter having the above frequency band as a passband, and obtains the above spectral component by passing the error spectrum through the bandpass filter and passes it to the second arithmetic unit 723.

第２の演算部７２３は、スペクトル成分をフィルタ部７２２から受ける。第２の演算部７２３は、スペクトル成分を逆高速フーリエ変換（逆ＦＦＴ）して、異物又は傷に関連した周波数帯域の成分波形を求めて判定部７３へ供給する。   The second calculation unit 723 receives the spectrum component from the filter unit 722. The second calculation unit 723 performs inverse fast Fourier transform (inverse FFT) on the spectrum component, obtains a component waveform in a frequency band related to the foreign matter or the scratch, and supplies it to the determination unit 73.

次に、エンコーダ解析装置１００の動作手順の一例について説明する。   Next, an example of the operation procedure of the encoder analysis apparatus 100 will be described.

まず、モータ２に回転指令を与え、被試験エンコーダ１とモータ２と基準エンコーダ３とを回転させる。次に、サンプリング装置６は、信号演算器４及び信号演算器５へそれぞれ同時に接続先のエンコーダの位置信号取得指令を送信する。指令を受けた信号演算器４及び信号演算器５は、それぞれ接続先のエンコーダの位置信号を読取り、サンプリング装置６へエンコーダの位置信号を送信する。位置信号を受信したサンプリング装置６は、解析装置７へ位置信号を送信する。   First, a rotation command is given to the motor 2, and the encoder under test 1, the motor 2, and the reference encoder 3 are rotated. Next, the sampling device 6 transmits a position signal acquisition command of the connection destination encoder simultaneously to the signal calculator 4 and the signal calculator 5 respectively. Upon receiving the command, the signal calculator 4 and the signal calculator 5 each read the position signal of the connection destination encoder and transmit the encoder position signal to the sampling device 6. The sampling device 6 that has received the position signal transmits the position signal to the analysis device 7.

エンコーダ解析装置１００は、上記の一連の処理を一定時間間隔で行い、解析装置７は、例えばモータ１回転分の位置信号を採取する。解析装置７は、収集した位置信号を用いて解析処理を実行する。   The encoder analyzing apparatus 100 performs the above-described series of processing at regular time intervals, and the analyzing apparatus 7 collects a position signal for one rotation of the motor, for example. The analysis device 7 performs an analysis process using the collected position signal.

次に、エンコーダ解析装置１００における解析処理の流れについて図２を用いて説明する。図２は、エンコーダ解析装置１００における解析処理の流れを示すフローチャートである。   Next, the flow of analysis processing in the encoder analysis apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of analysis processing in the encoder analysis apparatus 100.

ステップＳＴ１では、解析装置７が、被試験エンコーダ１による位置信号と基準エンコーダ３による位置信号とから位置信号の誤差演算をおこなう。例えば、解析装置７は、被試験エンコーダ１による位置信号から基準エンコーダ３による位置信号を減算することにより、位置信号の誤差を演算する。   In step ST1, the analysis device 7 calculates an error of the position signal from the position signal from the encoder under test 1 and the position signal from the reference encoder 3. For example, the analysis device 7 calculates the error of the position signal by subtracting the position signal from the reference encoder 3 from the position signal from the encoder under test 1.

ステップＳＴ２では、解析装置７が、ステップＳＴ１で求めた位置信号の誤差から、位置信号の誤差波形（図３（ａ）参照）を生成する。   In step ST2, the analysis device 7 generates an error waveform of the position signal (see FIG. 3A) from the error of the position signal obtained in step ST1.

ステップＳＴ３では、解析装置７が、位置信号の誤差波形に対してＦＦＴ演算処理を行う。   In step ST3, the analysis device 7 performs an FFT calculation process on the error waveform of the position signal.

ステップＳＴ４では、解析装置７が、ＦＦＴ演算処理の結果を元に、誤差波形の周波数特性を示す誤差スペクトルを生成する。   In step ST4, the analysis device 7 generates an error spectrum indicating the frequency characteristic of the error waveform based on the result of the FFT calculation process.

ステップＳＴ５では、解析装置７が、ステップＳＴ４で生成した誤差スペクトルを、バンドパスフィルタ（理想的な誤差波形を形成する周波数フィルタ）に通して、通常含まれない周波数成分、すなわち異物又は傷に関連した周波数帯域のスペクトル成分を選択的に抽出するフィルタリング処理をおこなう。   In step ST5, the analysis device 7 passes the error spectrum generated in step ST4 through a bandpass filter (a frequency filter that forms an ideal error waveform) and relates to a frequency component that is not normally included, that is, a foreign object or a flaw. A filtering process is performed to selectively extract the spectral components in the frequency band.

ステップＳＴ６では、解析装置７が、抽出したスペクトル成分に対して逆ＦＦＴ演算処理を行う。   In step ST6, the analysis device 7 performs an inverse FFT operation process on the extracted spectrum component.

ステップＳＴ７では、解析装置７が、逆ＦＦＴ演算処理の結果を元に、異物又は傷に関連した周波数帯域の成分波形（図３（ｂ）参照）を生成する。   In step ST7, the analysis device 7 generates a component waveform (see FIG. 3B) in a frequency band related to a foreign object or a flaw based on the result of the inverse FFT calculation process.

ステップＳＴ８では、解析装置７が、生成した成分波形にて、予め設定された検出窓幅内でのピークｔｏピークの値の差分をとるにより波形の変動幅を求め、しきい値と比較する。解析装置７は、例えばモータ１回転分について、このような比較を検出窓幅単位で繰り返し行う。   In step ST8, the analysis device 7 obtains the fluctuation range of the waveform by taking the difference between the peak-to-peak values within the preset detection window width in the generated component waveform, and compares it with the threshold value. The analysis device 7 repeatedly performs such comparison for each rotation of the motor, for example, in units of detection window width.

ステップＳＴ９では、解析装置７が、比較した結果、例えばモータ１回転分について全ての検出窓幅で閾値以下であれば良品判定とし、例えばモータ１回転分について少なくとも１つの検出窓幅で閾値より高ければ不良判定となる。   In step ST9, if the analysis device 7 determines that the result of the comparison is, for example, that all the detection window widths are equal to or less than the threshold value for one rotation of the motor, the non-defective product determination is made. Is judged as defective.

なお、検出窓幅は、データ点数で定義される。例えば、図４に示すように、窓幅を２５６［点］とすると、図３（ｂ）にて求めた逆ＦＦＴ演算後の成分波形にて２５６点内でピークｔｏピークの変動幅最大値（ｍａｘ１）を算出し、同様に各検出窓幅でのピークｔｏピークの変動幅最大値（ｍａｘ２、ｍａｘ３、・・・、ｍａｘＮ）を算出する。ｍａｘ１〜ｍａｘＮにおける最大値を判定に使用してもよい。   The detection window width is defined by the number of data points. For example, as shown in FIG. 4, when the window width is 256 [points], the peak-to-peak fluctuation width maximum value (within 256 points) in the component waveform after the inverse FFT calculation obtained in FIG. max1), and similarly, the peak-to-peak fluctuation width maximum value (max2, max3,..., maxN) in each detection window width is calculated. You may use the maximum value in max1-maxN for determination.

以上のように、実施の形態では、被試験エンコーダ１により検出された位置信号と基準エンコーダ３により検出された位置信号とに基づいて位置信号の誤差波形を生成し、位置信号の誤差波形から、異物又は傷に関連した周波数帯域の成分波形を抽出し、抽出された成分波形を用いて、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常の有無を判定する。これにより、被試験エンコーダにおける異物や傷に関連のない成分を除去した状態で異常の有無の判定を行うことができるので、被試験エンコーダにおける異物や傷に関連した異常の有無の検出精度を向上できる。   As described above, in the embodiment, an error waveform of the position signal is generated based on the position signal detected by the encoder under test 1 and the position signal detected by the reference encoder 3, and the error waveform of the position signal is A component waveform in a frequency band related to the foreign matter or scratch is extracted, and the presence or absence of an abnormality related to the foreign matter or scratch in the encoder under test 1 is determined using the extracted component waveform. As a result, it is possible to determine whether there is an abnormality in the encoder under test while removing components that are not related to the foreign object or scratch in the encoder under test. it can.

また、実施の形態では、判定部７３が、抽出部７２により抽出された成分波形の変動幅が閾値を超えたか否かにより、異物や傷に関連した異常の有無を判定する。すなわち、判定部７３は、成分波形の変動幅が閾値を超えた場合、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常が有ると判定し、成分波形の変動幅が閾値以下である場合、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常が無いと判定する。これにより、被試験エンコーダ１における異物又は傷に関連した異常の有無を簡易な処理及び構成で判定することができる。   In the embodiment, the determination unit 73 determines whether there is an abnormality related to a foreign object or a scratch depending on whether the fluctuation range of the component waveform extracted by the extraction unit 72 exceeds a threshold value. That is, when the fluctuation range of the component waveform exceeds the threshold value, the determination unit 73 determines that there is an abnormality related to a foreign object or a flaw in the encoder under test 1, and when the fluctuation range of the component waveform is equal to or less than the threshold value, It is determined that there is no abnormality related to foreign matter or scratches in the test encoder 1. As a result, the presence or absence of an abnormality related to the foreign matter or scratch in the encoder under test 1 can be determined with a simple process and configuration.

また、実施の形態では、設定部７４が、判定部７３が判定に用いるべき閾値を設定する。例えば、設定部７４は、エンコーダの要求される分解能が所定値より高い場合、閾値を第１の値に設定し、エンコーダの要求される分解能が所定値より低い場合、閾値を第１の値より低い第２の値に設定する。このように、判定基準を任意に設定可能なため、エンコーダ分解能や位置信号のサンプリング間隔に応じて検出したい異常の検出が可能となる。   In the embodiment, the setting unit 74 sets a threshold that the determination unit 73 should use for determination. For example, the setting unit 74 sets the threshold value to the first value when the required resolution of the encoder is higher than a predetermined value, and sets the threshold value from the first value when the required resolution of the encoder is lower than the predetermined value. Set to a low second value. As described above, since the determination criterion can be arbitrarily set, it is possible to detect an abnormality to be detected according to the encoder resolution and the sampling interval of the position signal.

また、実施の形態では、第１の演算部７２１が、位置信号の誤差波形を高速フーリエ変換して誤差スペクトルを求め、フィルタ部７２２が、誤差スペクトルのうち異物又は傷に関連した周波数帯域のスペクトル成分を選択的に通過させ、第２の演算部７２３が、その通過したスペクトル成分を逆高速フーリエ変換して、異物や傷に関連した周波数帯域の成分波形を求める。このように、位置信号の誤差波形を周波数特性に変換してから異物又は傷に関連した周波数帯域のスペクトル成分を抽出しているので、その周波数帯域の成分の抽出精度を向上できる。また、抽出後のスペクトル成分から時間特性に変換して成分波形を求めているので、その成分波形を用いて異物や傷に関連した異常の有無を検出できる。   In the embodiment, the first calculation unit 721 obtains an error spectrum by performing fast Fourier transform on the error waveform of the position signal, and the filter unit 722 has a spectrum in a frequency band related to a foreign object or a flaw in the error spectrum. The component is selectively passed, and the second calculation unit 723 performs inverse fast Fourier transform on the passed spectrum component to obtain a component waveform in a frequency band related to a foreign object or a flaw. As described above, since the spectral component of the frequency band related to the foreign matter or the flaw is extracted after the error waveform of the position signal is converted into the frequency characteristics, the extraction accuracy of the frequency band component can be improved. In addition, since the component waveform is obtained by converting the spectral component after extraction into a time characteristic, it is possible to detect the presence or absence of an abnormality related to a foreign object or a flaw using the component waveform.

なお、実施の形態では、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３により位置検出される対象がモータ２の場合について例示的に説明したが、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３により位置検出される対象は、回転体を含むような機器であればモータ以外の機器であってもよい。   In the embodiment, the object whose position is detected by the encoder under test 1 and the reference encoder 3 is exemplarily described. However, the object whose position is detected by the encoder under test 1 and the reference encoder 3 is A device other than a motor may be used as long as it includes a rotating body.

また、実施の形態では、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３がそれぞれ機械式のロータリエンコーダである場合について例示的に説明したが、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３は、それぞれ、他の方式（例えば、光電式、磁気式、ブラシ式）のロータリエンコーダであってもよい。   In the embodiment, the case where the encoder under test 1 and the reference encoder 3 are each a mechanical rotary encoder has been exemplarily described. However, the encoder under test 1 and the reference encoder 3 may be of other types (for example, , Photoelectric type, magnetic type, brush type) may be used.

あるいは、図５に示すように、エンコーダ解析装置２００において、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３がそれぞれリニアスケール（リニアエンコーダ）であってもよい。例えば、リニアに移動する移動体を含む駆動機器（例えば、リニアモータ）２０２の位置検出を被試験リニアスケール（被試験エンコーダ）２０１及び基準リニアスケール（基準エンコーダ）２０３が行ってもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 5, in the encoder analyzing apparatus 200, the encoder under test 1 and the reference encoder 3 may each be a linear scale (linear encoder). For example, the position of a driving device (for example, a linear motor) 202 including a moving body that moves linearly may be detected by the linear scale to be tested (encoder under test) 201 and the reference linear scale (reference encoder) 203.

あるいは、図６に示すように、エンコーダ解析装置３００において、サンプリング装置３０６が信号演算器４及び信号演算器５を介さずに被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３に接続されていても良い。この場合、サンプリング装置３０６は、同時に、被試験エンコーダ１及び基準エンコーダ３から位置信号を読み取ることになる。   Alternatively, as shown in FIG. 6, in the encoder analysis apparatus 300, the sampling device 306 may be connected to the encoder under test 1 and the reference encoder 3 without passing through the signal calculator 4 and the signal calculator 5. In this case, the sampling device 306 reads position signals from the encoder under test 1 and the reference encoder 3 at the same time.

以上のように、本発明にかかるエンコーダ解析装置は、エンコーダの誤差の解析に有用である。   As described above, the encoder analyzing apparatus according to the present invention is useful for analyzing an encoder error.

１ 被試験エンコーダ
２ モータ
３ 基準エンコーダ
４ 信号演算器
５ 信号演算器
６、３０６ サンプリング装置
７ 解析装置
７１ 生成部
７２ 抽出部
７３ 判定部
７４ 設定部
１００、２００、３００ エンコーダ解析装置
２０１ 被試験リニアスケール
２０３ 基準リニアスケール
７２１ 第１の演算部
７２２ フィルタ部
７２３ 第２の演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoder under test 2 Motor 3 Reference encoder 4 Signal computing unit 5 Signal computing unit 6, 306 Sampling device 7 Analysis device 71 Generation unit 72 Extraction unit 73 Determination unit 74 Setting unit 100, 200, 300 Encoder analysis device 201 Test linear scale 203 Reference linear scale 721 1st calculating part 722 Filter part 723 2nd calculating part

Claims (4)

回転体又は移動体を含む機器の位置を検出する被試験エンコーダと、
前記機器の位置を検出する基準エンコーダと、
前記被試験エンコーダにより検出された位置信号と前記基準エンコーダにより検出された位置信号とを同時にサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリングされた前記被試験エンコーダによる位置信号と前記基準エンコーダによる位置信号とに基づいて、位置信号の誤差波形を生成する生成部と、
前記生成された誤差波形から、異物又は傷に関連した周波数帯域の成分波形を抽出する抽出部と、
前記抽出された成分波形を用いて、前記被試験エンコーダにおける異物又は傷に関連した異常の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするエンコーダ解析装置。 An encoder under test for detecting the position of a device including a rotating body or a moving body;
A reference encoder for detecting the position of the device;
A sampling unit that simultaneously samples the position signal detected by the encoder under test and the position signal detected by the reference encoder;
Based on the sampled position signal from the encoder under test and the position signal from the reference encoder, a generation unit that generates an error waveform of the position signal;
An extraction unit that extracts a component waveform of a frequency band related to a foreign object or a flaw from the generated error waveform;
Using the extracted component waveform, a determination unit that determines the presence or absence of an abnormality related to a foreign object or a flaw in the encoder under test;
An encoder analyzing apparatus comprising: 前記判定部は、前記抽出部により抽出された成分波形の変動幅が閾値を超えた場合、前記被試験エンコーダにおける異物又は傷に関連した異常が有ると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ解析装置。 2. The determination unit according to claim 1, wherein when the fluctuation range of the component waveform extracted by the extraction unit exceeds a threshold, the determination unit determines that there is an abnormality related to a foreign object or a flaw in the encoder under test. The encoder analysis apparatus described. 前記判定部が判定に用いるべき前記閾値を設定する設定部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ解析装置。 The encoder analyzing apparatus according to claim 2, further comprising a setting unit that sets the threshold value to be used by the determination unit for determination. 前記抽出部は、
前記生成された誤差波形を高速フーリエ変換して誤差スペクトルを求める第１の演算部と、
前記誤差スペクトルのうち異物又は傷に関連した周波数帯域のスペクトル成分を選択的に通過させるフィルタ部と、
前記通過したスペクトル成分を逆高速フーリエ変換して前記成分波形を求める第２の演算部と、
を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンコーダ解析装置。 The extraction unit includes:
A first arithmetic unit that obtains an error spectrum by performing a fast Fourier transform on the generated error waveform;
A filter unit that selectively passes a spectral component of a frequency band related to a foreign substance or a flaw in the error spectrum;
A second arithmetic unit that obtains the component waveform by performing inverse fast Fourier transform on the passed spectral component;
The encoder analyzing apparatus according to claim 1, wherein the encoder analyzing apparatus includes:
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