JP2016001103A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置データのうち、一回転内を細分化したデータの異常を検出することができる位置検出装置を得る。【解決手段】移動体の変位に応じて変動する２相正弦波信号を異なるサイクル数で生成する２相正弦波信号生成部１〜３と、２相正弦波信号を内挿処理し所定の分解能を有する位置データを生成する位置データ生成部４〜６と、サイクル数の異なる位置データを合成する位置データ合成部７，８と、今回の位置データと前回の位置データとの差分を算出する位置データ差分算出部９，１０と、位置データ差分値を累積加算する位置データ差分累積部１１，１２と、下位の位置データの差分累積値と上位の合成位置データとを比較し不一致があれば異常と判定する一致判定部１３，１４とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、産業用ロボットおよびＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置等の可動部の位置を検出する位置検出装置に関するものである。

従来の位置検出装置は、移動体の変位に応じて生成される２相正弦波信号を２値化した信号より求めた回転数と、２相正弦波信号を内挿して算出した比較的分解能が高い位置データを１サイクル毎にカウントして求めた回転数とを比較して、双方が一致しないときに警告を発するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０１３６８号公報（図１）

従来の位置検出装置は以上のように構成されているので、位置データの内、回転数に相当するデータに異常がある場合には異常を検出することができるが、一回転内を細分化した、例えば角度に相当するようなデータに異常がある場合にはその異常を検出することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、位置データのうち、一回転内を細分化したデータの異常を検出することができる位置検出装置を得ることを目的とする。

この発明に係る位置検出装置は、移動体の変位に応じて変動する２相正弦波信号を、異なるサイクル数で複数生成する２相正弦波信号生成部と、サイクル数の異なる２相正弦波信号それぞれを所定の時間間隔で内挿処理し、所定の分解能を有するサイクル毎の位置データを生成する位置データ生成部と、サイクル数の異なる位置データ同士を合成し、合成位置データを算出する位置データ合成部と、所定の時間間隔で生成される位置データまたは合成位置データの時系列の前後での差分を、位置データ差分値として算出する位置データ差分算出部と、位置データ差分値を時系列に累積加算し、位置データ差分累積値を算出する位置データ差分累積部と、合成位置データと位置データ差分累積値とを比較し、一致するか否かを判定する一致判定部とを備えるものである。

この発明によれば、移動体の一回転内の位置を高分解能で表す合成位置データと位置データ差分累積値を比較して一致するか否かを判定するようにしたので、移動体の一回転内を細分化した、例えば角度に相当するようなデータの異常を検出することができる位置検出装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における位置データの例を示す図である。 実施の形態１における位置データの合成の例を示す図である。 実施の形態１における位置データの差分の累積値の例を示す図である。 実施の形態１における位置データの比較の例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１に示す位置検出装置１００は、２相正弦波信号生成部１〜３と、位置データ生成部４〜６と、位置データ合成部７，８と、位置データ差分算出部９，１０と、位置データ差分累積部１１，１２と、一致判定部１３，１４とを備える。

２相正弦波信号生成部１と２相正弦波信号生成部２と２相正弦波信号生成部３は、被測定対象の移動体の回転に応じて、それぞれ固有の波長の２相正弦波信号を生成する。ここで、２相正弦波信号は、正弦波信号と、その正弦波信号に対して９０°の位相差を有する余弦波信号との組から成るものとする。本実施の形態１では、２相正弦波信号生成部２は、移動体が１回転する毎に１サイクルの２相正弦波信号を生成する。２相正弦波信号生成部２は、移動体が１回転する毎に８サイクルの２相正弦波信号を生成する。２相正弦波信号生成部３は、移動体が１回転する毎に６４サイクルの２相正弦波信号を生成する。なお、サイクル数は、移動体が１回転する間の正弦波信号および余弦波信号の周期の数であり、２相正弦波信号生成部１〜３のサイクル数は２のべき乗であれば別の値でもよい。

位置データ生成部４は、２相正弦波信号生成部１の生成した２相正弦波信号を、所定の時間間隔で内挿処理し、１サイクル内を細分化した１サイクル位置データを生成する。位置データ生成部５は、２相正弦波信号生成部２の生成した２相正弦波信号を、所定の時間間隔で内挿処理し、１サイクル内を細分化した８サイクル位置データを生成する。位置データ生成部６は、２相正弦波信号生成部３の生成した２相正弦波信号を、所定の時間間隔で内挿処理し、１サイクル内を細分化した６４サイクル位置データを生成する。

内挿処理の例として、正弦波信号と余弦波信号をそれぞれＡＤ（アナログ・デジタル）変換し、正弦波信号の最上位ビット（０または１）と余弦波信号の最上位ビット（０または１）との組み合わせで４つの象限の内のいずれかを限定することができる。また、正弦値と余弦値の絶対値の大小関係により、１つの象限を２分割した４５°の領域のいずれに属するかを限定することができる。さらに、正弦値と余弦値より求める正接値または余接値をアドレスの一部として、図示していないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め記憶している４５°分の逆正接テーブルを参照することで、高精度な位置データに変換することができる。

このような方法によって符号化された位置データの分解能は、２相正弦波信号をＡＤ変換するＡＤ変換器の分解能および逆正接テーブルのデータ長に依存している。内挿処理による符号化分解能をｎビットとすると、１サイクル位置データ、８サイクル位置データおよび６４サイクル位置データそれぞれにおいて、１サイクル内の位置データは０〜２^ｎ−１で表されることになり、サイクル毎に同じ値が繰り返される。

図２（ａ）は２相正弦波信号生成部１で生成される１サイクル位置データ、図２（ｂ）は２相正弦波信号生成部２で生成される８サイクル位置データ、図２（ｃ）は２相正弦波信号生成部３で生成される６４サイクル位置データを示す図である。各図とも、横軸が移動体１回転あたりの角度、縦軸が位置データである。また、サイクル番号は、移動体１回転に対して何番目のサイクルに位置するかを表す番号であり、８サイクル位置データでは１回転あたり０〜７までの番号を繰り返し、６４サイクル位置データでは１回転あたり０〜６３までの番号を繰り返す。

なお、本実施の形態１における位置データ生成部４〜６は、２相正弦波信号より内挿位置データを算出しているが、図２のような２のべき乗のサイクル数を有する複数の内挿位置データを算出できるのであれば、他の算出方法であってもよい。

位置データ合成部７と位置データ合成部８は、移動体１回転あたりのサイクル数に応じて、位置データに所定の重み付け（ビットシフト）を行い、複数の位置データを論理的に合成する。

位置データ合成部７は、位置データ生成部５で算出した８サイクル位置データと、位置データ生成部６で算出した６４サイクル位置データとを合成し、８サイクル・６４サイクル合成位置データを生成する。

以下、本実施の形態１における内挿処理による符号化分解能ｎを８ビットとし、位置データ合成部７における位置データの合成方法を、図３（ａ）を用いて説明する。８サイクル位置データと６４サイクル位置データとでは、サイクル数の比が８：６４＝１：８であるので、６４サイクル位置データを３ビット右にシフトした状態（即ち、６４サイクル位置データを２^３で除した状態）で合成を行う。

ノイズ等の影響により位置データに誤差が全く無い条件では、８サイクル位置データの下位５ビットと６４サイクル位置データの上位５ビットが一致するが、実際の環境では誤差が生じるため、必ずしも一致するとは限らない。そのため、図３（ａ）では、サイクル数の多い方の位置データを基準にして、サイクル数の少ない方の位置データを補正した後に合成を行う方法を説明する。位置データ合成部７は、８サイクル位置データと６４サイクル位置データが重複する部分は、サイクル数が多い６４サイクル位置データをそのまま用いる。８サイクル位置データに対しては、下位５ビットを６４サイクル位置データの上位５ビットに変更した場合に、元の８サイクル位置データからの変化量が最小となるように図３（ａ）のＡの桁を補正する。補正の内容は、＋１するか、−１するか、何もしないかのいずれかである。本補正により、６４サイクル位置データの１／２サイクルに相当する誤差までを補正することができる。位置データ合成部７は、本補正を行った後、８サイクル位置データの上位３ビットと６４サイクル位置データの８ビットを結合して、８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１１ビット）を生成する。

位置データ合成部８は、位置データ生成部４で算出した１サイクル位置データ（８ビット）と、位置データ合成部７で生成した８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１１ビット）とを合成し、１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データを生成する。

位置データ合成部８における位置データの合成方法を、図３（ｂ）を用いて説明する。１サイクル位置データと８サイクル位置データとでは、サイクル数の比が１：８であるので、８サイクル・６４サイクル合成位置データを３ビット右にシフトした状態で合成する。

ノイズ等の影響により位置データに誤差が全く無い条件では、１サイクル位置データの下位５ビットと８サイクル・６４サイクル合成位置データの上位５ビットが一致するが、実際の環境では誤差が生じるため、必ずしも一致するとは限らない。そのため、図３（ｂ）において位置データ合成部８は、１サイクル位置データと８サイクル・６４サイクル合成位置データが重複する部分は、サイクル数が多い８サイクル・６４サイクル合成位置データをそのまま用いる。１サイクル位置データに対しては、下位５ビットを８サイクル・６４サイクル合成位置データの上位５ビットに変更した場合に、元の１サイクル位置データからの変化量が最小となるように図３（ｂ）のＢの桁を補正する。補正の内容は、＋１するか、−１するか、何もしないかのいずれかである。本補正により、８サイクル・６４サイクル合成位置データの１／２サイクルに相当する誤差までを補正することができる。位置データ合成部８は、本補正を行った後、１サイクル位置データの上位３ビットと８サイクル・６４サイクル合成位置データの１１ビットを結合して、１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１４ビット）を生成する。

本実施の形態１では、位置データ合成部８で生成された１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１４ビット）が上位装置２００にて利用される。

位置データ差分算出部９は、位置データ生成部６において６４サイクル位置データが所定の時間間隔で生成される毎に、時系列の前後の、最新の位置データと前回の位置データの差分（変位量）を算出する。位置データ差分算出部１０は、位置データ合成部７において８サイクル・６４サイクル合成位置データが所定の時間間隔で生成される毎に、時系列の前後の、最新の合成位置データと前回の合成位置データの差分（変位量）を算出する。

以下、位置データ差分算出部９，１０を代表して、位置データ差分算出部９の演算方法を説明する。

まず、移動体が低速回転していて、位置データが生成される所定の時間間隔にて、６４サイクル位置データが１／２サイクル以上変化しない場合、位置データ差分算出部９は、６４サイクル位置データの差分が必ず−２^ｎ−１以上２^ｎ−１未満となるように次の演算を行う。
最新の６４サイクル位置データから前回の６４サイクル位置データを減算した結果が２^ｎ−１以上の場合、減算結果より２^ｎを減算した値を差分値とする。また、減算結果が−２^ｎ−１未満の場合、減算結果に２^ｎを加算した値を差分値とする。こうすることで、差分値が必ず−２^ｎ−１以上２^ｎ−１未満となり、さらに差分値の符号により回転方向を判別できる。図２（ｃ）の６４サイクル位置データの場合、差分値が正の符号なら正回転、負の符号なら逆回転である。

一方、移動体が高速回転していて、位置データが生成される所定の時間間隔にて、６４サイクル位置データが１／２サイクル以上変化する場合、所定の時間間隔が経過する間に位置データのサイクル番号が進む可能性があり、サイクル番号の候補が複数存在するため、最新の６４サイクル位置データがどのサイクル番号における位置データなのかを特定する必要がある。最新の６４サイクル位置データがどのサイクル番号における位置データであるかを特定できないと、単純に最新の位置データから前回の位置データを減算するだけでは差分を求めることができない。

位置データが１／２サイクル以上変化する場合でも、差分値を正確に求める方法として、特開２００８−１６４３３５号公報に記載の方法によれば、低速回転時の回転方向を記憶しておき、その方向を高速回転時の回転方向判別に用いることで、位置データの差分が１／２サイクル以上１サイクル未満の場合においても正確に差分値を求めることが可能である。
また、特開２０１０−１６９４２０号公報に記載の方法によれば、差分の絶対値が１サイクル以上の場合でも角加速度が所定の値以下であれば、正確に差分値を求めることが可能である。この場合、差分値が１サイクル分の位置データを超える可能性があるため、算術オーバーフローが生じないように、差分値のビット数をｎより大きくする必要がある。

位置データ差分算出部９および位置データ差分算出部１０は、このような方法を用いて、６４サイクル位置データ差分値および８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分値を求めればよい。

位置データ差分累積部１１は、位置データ差分算出部９が６４サイクル位置データの差分値を算出する毎に、６４サイクル位置データ差分値を累積加算する。位置データ差分累積部１２は、位置データ差分算出部１０が８サイクル・６４サイクル合成位置データの差分値を算出する毎に、８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分値を累積加算する。位置データ差分値を累積加算したデータは、ｎビットで符号化された位置データの上位側に、位置データのサイクル番号に相当するデータを加算したデータとなる。

例えば、６４サイクル位置データの差分値を累積加算すると、図４（ａ）のように、今回の６４サイクル位置データ（８ビット）の上位側に、６４サイクル位置データのサイクル番号に相当する６ビット（１０進数で０〜６３）のデータを結合した、６４サイクル位置データ差分累積値（１４ビット）が生成される。
また、８サイクル・６４サイクル合成位置データの差分値を累積加算すると、図４（ｂ）のように、今回の８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１１ビット）の上位側に、８サイクル位置データのサイクル番号に相当する３ビット（１０進数で０〜７）のデータを結合した、８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値（１４ビット）が生成される。

一致判定部１３と一致判定部１４は、入力される上位と下位の位置データを桁を合わせて比較し、一致・不一致判定信号を生成する。一致判定部１３および一致判定部１４それぞれで生成した一致・不一致判定信号は上位装置２００へ出力され、上位装置２００にて位置データの異常検出に利用される。

図５（ａ）に示すように、一致判定部１３は、位置データ合成部７から入力される上位の８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１１ビット）と、位置データ差分累積部１１から入力される下位の６４サイクル位置データ差分累積値（１４ビット）の２つの位置データを、桁をそろえて比較する。一致判定部１３は、２つの位置データが完全に一致していれば一致判定信号を出力し、１ビットでも異なっていれば不一致判定信号を出力する。下位８ビットはともに６４サイクル位置データであるので、比較対象をそのすぐ上位側の３ビットのみとしてもよい。本来２つの位置データは完全に一致すべきものであり、１ビットでも異なっている場合は、何らかの異常が発生したと考えられる。

図５（ｂ）に示すように、一致判定部１４は、位置データ合成部８から入力される上位の１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データ（１４ビット）と、位置データ差分累積部１２から入力される下位の８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値（１４ビット）と、位置データ差分累積部１１から入力される下位の６４サイクル位置データ差分累積値（１４ビット）の３つの位置データを、桁をそろえて比較する。一致判定部１４は、３つの位置データが完全に一致していれば一致判定信号を出力し、１ビットでも異なっていれば不一致判定信号を出力する。下位１１ビットは一致判定部１３にて比較が行われるので、一致判定部１４での比較対象を上位３ビットのみとしてもよい。本来３つの位置データは完全に一致すべきものであり、１ビットでも異なっている場合は、何らかの異常が発生したと考えられる。

以上より、実施の形態１によれば、位置検出装置１００は、移動体の変位に応じて変動する２相正弦波信号を、異なるサイクル数で複数生成する２相正弦波信号生成部１〜３と、サイクル数の異なる２相正弦波信号それぞれを所定の時間間隔で内挿処理し、所定の分解能を有するサイクル毎の位置データを生成する位置データ生成部４〜６と、サイクル数の異なる位置データ同士を合成し、合成位置データを算出する位置データ合成部７，８と、所定の時間間隔で生成される位置データまたは合成位置データの時系列の前後での差分を位置データ差分値として算出する位置データ差分算出部９，１０と、位置データ差分値を時系列に累積加算し、位置データ差分累積値を算出する位置データ差分累積部１１，１２と、合成位置データと位置データ差分累積値とを比較し、一致するか否かを判定する一致判定部１３，１４とを備えるように構成した。このため、一回転内の位置を高分解能で表す合成位置データと位置データ差分累積値を比較し、それらの位置データが１ビットでも異なっていれば、不一致判定信号を上位装置２００に出力することで、上位装置２００の異常動作を防止することができる。

なお、実施の形態１では、移動体の回転角度に応じて変動する２相正弦波信号から２のべき乗のサイクル数を有する位置データを生成し合成する位置検出装置を例に説明したが、これに限定されるものではなく、移動体の直線移動距離に応じて変動する２相正弦波信号から２のべき乗のサイクル数を有する位置データを生成し合成する位置検出装置に対しても、本願発明を適用することが可能である。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、一回転内の位置を高分解能で表す合成位置データと位置データ差分累積値を比較し、一致・不一致の判定のみを行ったが、本実施の形態２では、不一致の場合に位置データの補正を行うようにする。

図６は、本実施の形態２に係る位置検出装置１００の構成を示すブロック図である。図６において図１と同じ符号の構成要素については上記実施の形態１と同じ要素であるため、ここでは説明を省略する。
本実施の形態２に係る位置検出装置１００では、一致判定部１３の後段に位置データ補正部１５を設け、一致判定部１３にて８サイクル・６４サイクル合成位置データと６４サイクル位置データ差分累積値とが不一致と判定された場合に位置データ補正部１５にて８サイクル・６４サイクル合成位置データの補正を行い、補正後の８サイクル・６４サイクル合成位置データを位置データ差分算出部１０に出力する。一方、一致判定部１３にて８サイクル・６４サイクル合成位置データと６４サイクル位置データ差分累積値とが一致と判定された場合は、一致している８サイクル・６４サイクル合成位置データを、位置データ補正部１５を経由して、そのまま位置データ差分算出部１０に出力する。一致判定部１３で生成した一致・不一致判定信号を上位装置２００に出力するか否かはどちらでもよい。

同様に、一致判定部１４の後段に位置データ補正部１６を設け、一致判定部１４にて１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データと８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値と６４サイクル位置データ差分累積値とが不一致と判定された場合に位置データ補正部１６にて１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データの補正を行い、補正後の１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データを上位装置２００に出力する。一方、一致判定部１４にて１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データと８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値と６４サイクル位置データ差分累積値とが一致と判定された場合は、一致している１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データを、位置データ補正部１６を経由して、そのまま上位装置２００に出力する。一致判定部１４で生成した一致・不一致判定信号を上位装置２００に出力するか否かはどちらでもよい。

位置データ補正部１５と位置データ補正部１６における位置データ（８サイクル・６４サイクル合成位置データ、１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データ）の補正方法として、例えば、所定の時間間隔で生成された過去複数回の位置データより現在の位置データを予測し、予測した位置データを補正後の位置データとする方法などがある。
ここで、補正対象となる現在の位置データＰ（ｔ）に対して、時系列で１回前の位置データをＰ（ｔ−１）、２回前の位置データをＰ（ｔ−２）、３回前の位置データをＰ（ｔ−３）とし、移動体の回転速度が一定と仮定すると、現在の位置データＰ（ｔ）を２×Ｐ（ｔ−１）−Ｐ（ｔ−２）という計算式で予測することができる。
また、移動体の角加速度が一定と仮定すると、現在の位置データＰ（ｔ）を３×Ｐ（ｔ−１）−３×Ｐ（ｔ−２）＋Ｐ（ｔ−３）という計算式で予測することができる。
ここで用いる過去複数回の位置データは、過去のその回において補正が行われた場合には補正後の位置データとする。

また、位置データ補正部１６のように入力位置データが３つの場合、そのうちの２つの位置データが同じデータであればそのデータを補正後の位置データとするというように、多数決判定により位置データを決定してもよい。

また、位置データ補正部１５で位置データを補正した結果、補正後の８サイクル・６４サイクル合成位置データが位置データ差分累積部１１で求めた６４サイクル位置データ差分累積値と異なる場合、位置データ差分累積部１１内の最新の６４サイクル位置データ差分累積値の該当ビットを補正後の８サイクル・６４サイクル合成位置データに置き換える。
同様に、位置データ補正部１６で位置データを補正した結果、補正後の１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データが位置データ差分累積部１１で求めた６４サイクル位置データ差分累積値および位置データ差分累積部１２で求めた８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値と異なる場合、位置データ差分累積部１１内の最新の６４サイクル位置データ差分累積値および位置データ差分累積部１２内の最新の８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値を、補正後の１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データにそれぞれ置き換える。
これにより、それぞれの位置データ差分累積部１１，１２内の位置データ差分累積値の誤差が補正され、次回以降の位置データ差分累積値に誤差を引き継がないという効果を奏する。

以上より、実施の形態２によれば、位置検出装置１００は、一致判定部１３，１４で合成位置データと位置データ差分累積値とが一致しなかった場合に、合成位置データを補正する位置データ補正部１５，１６を備えるように構成した。このため、一回転内の位置を高分解能で表す合成位置データと位置データ差分累積値を比較し、それらの位置データが１ビットでも異なる場合に、位置データの補正を行い、正しい位置データを求めることができる。従って、本位置データを利用する上位装置２００を停止させることなく継続的に動作させることが可能となる。

また、実施の形態２によれば、位置データ補正部１５，１６は、移動体の回転速度を一定とみなし、位置データ合成部７，８にて所定の時間間隔で生成される合成位置データのうち、補正対象の合成位置データより時系列で１回前および２回前の各合成位置データを用いて合成位置データを予測し、予測した当該合成位置データを補正対象の合成位置データと置き換えるように構成した。このため、回転速度が一定の場合、合成位置データを高精度に予測することができる。
なお、直線移動する移動体を対象にした位置検出装置においては、当該移動体の速度が一定の場合に上記方法で合成位置データを予測可能である。

また、実施の形態２によれば、位置データ補正部１５，１６は、移動体の角加速度を一定とみなし、位置データ合成部７，８にて所定の時間間隔で生成される合成位置データのうち、補正対象の合成位置データより時系列で１回前、２回前および３回前の各合成位置データを用いて合成位置データを予測し、予測した当該合成位置データを補正対象の合成位置データと置き換えるように構成した。このため、角加速度が一定の場合、合成位置データを高精度に予測することができる。
なお、直線移動する移動体を対象にした位置検出装置においては、当該移動体の加速度が一定の場合に上記方法で合成位置データを予測可能である。

また、実施の形態２によれば、位置データ補正部１６は、一致判定部１４にて比較対象となる合成位置データおよび位置データ差分累積値が３つ以上ある場合に、当該３つ以上あるデータのうち最も多く存在するデータを、補正対象の合成位置データと置き換えるように構成してもよい。合成位置データと位置データ差分累積値で全く同じ誤りが発生する可能性は極めて小さいため、多数決判定により、高い確率で正しいデータ選択を行うことができる。

また、実施の形態２によれば、位置データ差分累積部１１，１２は、位置データ補正部１５，１６にて補正された合成位置データが位置データ差分累積値と一致しない場合に、位置データ差分累積値を当該補正された合成位置データに置き換えるように構成した。このため、位置データ差分累積部１１，１２内の位置データ差分累積値の誤差が補正され、次回以降の位置データ差分累積値に誤差が引き継がれなくなる。

実施の形態３．
上記実施の形態２では、一回転内の位置を高分解能で表す合成位置データと位置データ差分累積値を比較し、それらの位置データが１ビットでも異なっている場合に位置データの補正を行っていたが、本実施の形態３では、過去複数回の一致・不一致判定結果に基づいて、位置データの補正を行うか否かを判定するようにする。

図７は、本実施の形態３に係る位置検出装置１００の構成を示すブロック図である。図７において図１および図６と同じ符号の構成要素については上記実施の形態１，２と同じ要素であるため、ここでは説明を省略する。
本実施の形態３に係る位置検出装置１００では、一致判定部１３の後段に位置データ補正可否判定部１７を設け、位置データの補正を行うか否かを判定する。同様に、一致判定部１４の後段に位置データ補正可否判定部１８を設け、位置データの補正を行うか否かを判定する。

位置データの補正を行うか否かの判定は、過去の一致・不一致判定結果に基づいて行われる。位置データ補正可否判定部１７は、前段の一致判定部１３で生成された過去の一致・不一致判定結果を記憶しておき、所定の回数以上連続して不一致判定が発生している場合、または、直近の所定の回数の一致・不一致判定結果のうち、所定の割合以上の不一致判定が発生している場合に、後段の位置データ補正部１５と上位装置２００に対して補正不可信号を出力する。そうでない場合は、後段の位置データ補正部１５と上位装置２００に対して補正可能信号を出力する。
同様に、位置データ補正可否判定部１８は、前段の一致判定部１４で生成された過去の一致・不一致判定結果を記憶しておき、所定の回数以上連続して不一致判定が発生している場合、または、直近の所定の回数の一致・不一致判定結果のうち、所定の割合以上の不一致判定が発生している場合に、後段の位置データ補正部１６と上位装置２００に対して補正不可信号を出力する。そうでない場合は、後段の位置データ補正部１６と上位装置２００に対して補正可能信号を出力する。

後段の位置データ補正部１５は、位置データ補正可否判定部１７から補正不可信号を受信した場合は、８サイクル・６４サイクル合成位置データの補正を行わず、補正可能信号を受信した場合のみ、８サイクル・６４サイクル合成位置データの補正を行う。
同様に、位置データ補正部１６は、位置データ補正可否判定部１８から補正不可信号を受信した場合は、１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データの補正を行わず、補正可能信号を受信した場合のみ、１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データの補正を行う。

上位装置２００は、位置データ補正可否判定部１７，１８から補正不可信号を受信した場合、正常復帰の見込みが無い重大な異常が発生したことを検出することができ、補正可能信号を受信した場合、正常復帰の見込みがある軽微な異常が発生したことを検出することができる。

また、上記実施の形態２と同様に、位置データ補正部１５で位置データを補正した結果、補正後の８サイクル・６４サイクル合成位置データが位置データ差分累積部１１で求めた６４サイクル位置データ差分累積値と異なる場合、位置データ差分累積部１１内の最新の６４サイクル位置データ差分累積値の該当ビットを補正後の８サイクル・６４サイクル合成位置データに置き換えてもよい。
同様に、位置データ補正部１６で位置データを補正した結果、補正後の１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データが位置データ差分累積部１１で求めた６４サイクル位置データ差分累積値および位置データ差分累積部１２で求めた８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値と異なる場合、位置データ差分累積部１１内の最新の６４サイクル位置データ差分累積値および位置データ差分累積部１２内の最新の８サイクル・６４サイクル合成位置データ差分累積値を、補正後の１サイクル・８サイクル・６４サイクル合成位置データにそれぞれ置き換えてもよい。

以上より、実施の形態３によれば、位置検出装置１００は、一致判定部１３，１４で合成位置データと位置データ差分累積値とが一致しなかった場合に、位置データ補正部１５，１６にて合成位置データの補正を行うか否かを、一致判定部１３，１４の過去の判定結果に基づいて判定する位置データ補正可否判定部１７，１８を備えるように構成した。このため、一回転内の位置を高分解能で表す合成位置データと位置データ差分累積値を比較し、それらの位置データが１ビットでも異なる場合に、過去の一致・不一致判定結果に基づき位置データの補正を行うか否かを判定するようにしたので、正常復帰の見込みが有る場合には位置データの補正を行い、位置データを利用する上位装置２００を停止させることなく継続的に動作させることができる。一方、正常復帰の見込みが無い場合には、位置データの補正を行わず、補正不可信号を上位装置２００に出力し、上位装置２００の異常動作を防止することができる。

また、実施の形態３によれば、位置データ補正可否判定部１７，１８は、一致判定部１３，１４の判定結果を記憶し、所定の回数以上連続して不一致判定が発生している場合は合成位置データの補正を行わないと判定するように構成した。このため、過去の一致・不一致判定結果より異常の重大さを量ることができる。

また、実施の形態３によれば、位置データ補正可否判定部１７，１８は、一致判定部１３，１４の判定結果を記憶し、直近の所定の回数の判定結果のうち、所定の割合以上の不一致判定が発生している場合は合成位置データの補正を行わないと判定するように構成してもよい。この構成の場合にも、過去の一致・不一致判定結果より異常の重大さを量ることができる。

なお、実施の形態３では、位置データ補正可否判定部１７と位置データ補正可否判定部１８を位置検出装置１００の中に設けたが、上位装置２００の中に設けてもよい。例えば、図６の構成において、上位装置２００は、一致・不一致判定信号より位置データ補正可否を判定し、補正可の場合は、位置データ補正部１６からの位置データを使用可能とし、補正不可の場合は、位置データ補正部１６からの位置データを使用不可とする方法でも同様の効果を奏する。

上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１〜３ ２相正弦波信号生成部，４〜６ 位置データ生成部，７，８ 位置データ合成部，９，１０ 位置データ差分算出部，１１，１２ 位置データ差分累積部，１３，１４ 一致判定部，１５，１６ 位置データ補正部，１７，１８ 位置データ補正可否判定部，１００ 位置検出装置，２００ 上位装置。

Claims (9)

1. 移動体の変位に応じて変動する２相正弦波信号を、異なるサイクル数で複数生成する２相正弦波信号生成部と、
   前記サイクル数の異なる前記２相正弦波信号それぞれを所定の時間間隔で内挿処理し、所定の分解能を有する前記サイクル毎の位置データを生成する位置データ生成部と、
   前記サイクル数の異なる前記位置データ同士を合成し、合成位置データを算出する位置データ合成部と、
   前記所定の時間間隔で生成される前記位置データまたは前記合成位置データの時系列の前後での差分を、位置データ差分値として算出する位置データ差分算出部と、
   前記位置データ差分値を時系列に累積加算し、位置データ差分累積値を算出する位置データ差分累積部と、
   前記合成位置データと前記位置データ差分累積値とを比較し、一致するか否かを判定する一致判定部とを備える位置検出装置。
2. 前記一致判定部で前記合成位置データと前記位置データ差分累積値とが一致しなかった場合に、前記合成位置データを補正する位置データ補正部を備えることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
3. 前記位置データ補正部は、前記移動体の回転速度を一定とみなし、前記位置データ合成部にて前記所定の時間間隔で生成される合成位置データのうち、補正対象の合成位置データより時系列で１回前および２回前の各合成位置データを用いて合成位置データを予測し、予測した当該合成位置データを前記補正対象の合成位置データと置き換えることを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
4. 前記位置データ補正部は、前記移動体の角加速度を一定とみなし、前記位置データ合成部にて前記所定の時間間隔で生成される合成位置データのうち、補正対象の合成位置データより時系列で１回前、２回前および３回前の各合成位置データを用いて合成位置データを予測し、予測した当該合成位置データを前記補正対象の合成位置データと置き換えることを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
5. 前記位置データ補正部は、前記一致判定部にて比較対象となる合成位置データおよび位置データ差分累積値が３つ以上ある場合に、当該３つ以上あるデータのうち最も多く存在するデータを、補正対象の合成位置データに置き換えることを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
6. 前記位置データ差分累積部は、前記位置データ補正部にて補正された合成位置データが位置データ差分累積値と一致しない場合に、前記位置データ差分累積値を当該補正された合成位置データに置き換えることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の位置検出装置。
7. 前記一致判定部で前記合成位置データと前記位置データ差分累積値とが一致しなかった場合に、前記位置データ補正部にて前記合成位置データの補正を行うか否かを、前記一致判定部の過去の判定結果に基づいて判定する位置データ補正可否判定部を備えることを特徴とする請求項２から請求項６のうちのいずれか１項記載の位置検出装置。
8. 前記位置データ補正可否判定部は、前記一致判定部の判定結果を記憶し、所定の回数以上連続して不一致判定が発生している場合は合成位置データの補正を行わないと判定することを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
9. 前記位置データ補正可否判定部は、前記一致判定部の判定結果を記憶し、直近の所定の回数の判定結果のうち、所定の割合以上の不一致判定が発生している場合は合成位置データの補正を行わないと判定することを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。

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