JP2017223505A

JP2017223505A - 位置検出装置

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Publication number: JP2017223505A
Application number: JP2016118031A
Authority: JP
Inventors: 克敏岩澤; Katsutoshi Iwazawa
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-14
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Abstract

【課題】内挿精度をより向上できる位置検出装置を提供する。【解決手段】互いに９０度位相が異なる二つの信号を位置情報に変換する位置検出装置において、前記二つの信号間の位相差を修正するための位相修正値を算出する位相修正値演算部は、前記位相修正値の変化量である位相変化値を算出し、当該位相変化値と現在の位相修正値とに基づいて、次回の位相修正値を算出する。また、仮変化値演算部は、半径量のフーリエ解析により得られる二次の成分に基づき、オフセットの変化および振幅比の変化を無視したときの前記位相修正値の変化量である仮の位相変化値、および、前記位相差の変化を無視したときの振幅比修正値の変化比率である仮の振幅比変化値を算出する。前記位相修正値演算部は、前記オフセット変化値と、前記半径量と、前記仮の位相変化値と、仮の振幅比変化値と、に基づいて前記位相変化値を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、測定変位に対して波長λのピッチで正弦波状に変化する９０度位相の異なる信号を出力する位置センサからの出力信号を位置情報に変換する位置検出装置に関する。

特許文献１に記載の従来技術を図５を参照して簡易に説明する。位置センサ２４により検出された余弦波状の信号ＳＣは、増幅器３により増幅され、数値ＡＣとして出力される。また、位置センサ２５により検出された正弦波状の信号ＳＳは、増幅器４により増幅され、数値ＡＳとして出力される。増幅された数値ＡＣ，ＡＳは、タイミングコントローラ５から出力されるタイミング信号ＴＩＭが示すサンプリング間隔で、ＡＤ変換器６，７によりデジタル化されて数値ＤＣと数値ＤＳとなる。この数値ＤＣおよび数値ＤＳは、理想状態では、次の式１、式２で表すことができる。
ＤＣ＝Ｇ×ＣＯＳ（３６θ）・・・式１
ＤＳ＝Ｇ×ＳＩＮ（３６θ）・・・式２

しかし、実際には、位置センサの設置誤差や、増幅器３，４の特性のバラツキ等により、デジタル化された二つの数値ＤＣ，ＤＳには、オフセット値ＣＯＦ，ＳＯＦや、二つの信号間の位相差Ｐや、振幅比Ｂが含まれる。そのため、数値ＤＣ，ＤＳは、厳密には、次の式３、式４として表すことができる。
ＤＣ＝Ｇ×ＣＯＳ（３６θ）＋ＣＯＦ・・・式３
ＤＳ＝Ｂ×Ｇ×ＳＩＮ（３６θ）＋Ｐ・Ｇ・ＣＯＳ（３６θ）＋ＳＯＦ・・・式４

ここで、このオフセット値ＣＯＦ，ＳＯＦや、位相誤差を示す値Ｐ、振幅比を示すＢは、測定位置に応じて微妙に変化する。そのため、特許文献１では、このオフセット値ＣＯＦ，ＳＯＦや、位相誤差や、振幅比誤差を除去するための修正値を随時、演算し、演算された修正値に基づいて数値ＤＣ，ＤＳを修正していた。

具体的に説明すると、記憶部３０には、数値ＤＣに含まれるオフセット成分（ＣＯＦ）を除去するための数値である余弦オフセット修正値ＣＯが記憶されている。減算器８は、デジタル化された数値ＤＣから、記憶部３０に記憶されている余弦オフセット修正値ＣＯを減算して、数値ＤＣＡを出力する。

また、記憶部３１には、数値ＤＳに含まれるオフセット成分（ＳＯＦ）を除去するための数値である正弦オフセット修正値ＳＯが記憶されている。減算器９は、デジタル化された信号ＤＳから、記憶部３１に記憶されている正弦オフセット修正値ＳＯを減算して、数値ＤＳＡを出力する。

記憶部３２には、数値ＤＳＡの位相差（Ｐ）を算出するための数値である位相修正値ＰＪが記憶されている。乗算器１５により、数値ＤＣＡに、この位相修正値ＰＪを乗算し、さらに、減算器１４により、乗算器１５の出力値を、数値ＤＳＡから減算して、数値ＤＳＢを算出する。

記憶部３３には、数値ＤＳＢの振幅比（Ｂ）を修正する数値である振幅比修正値ＢＪが記憶されている。乗算器１６は、数値ＤＳＢに、この振幅比修正値ＢＪを乗算して数値ＤＳＣを算出する。

以上の演算によりオフセットや位相差や振幅比が修正された数値ＤＣＡと数値ＤＳＣが得られる。この数値ＤＣＡ，ＤＳＣは、半径演算部１８および内挿演算部１７に入力される。半径演算部１８は、数値ＤＣＡと数値ＤＳＣに式５の計算を行い、半径量ＲＤを出力する。

内挿演算部１７は、数値ＤＣＡと数値ＤＳＣに逆正接演算を行うことで、内挿位置ＩＰ（すなわち位置情報）を算出する。ここでは、本発明の説明上必要ないため省略するが、信号ＳＣと信号ＳＳの変化を基にカウント処理したカウンタ値と内挿位置ＩＰなどにより波長λのピッチ以上の位置が算出される。

高速フーリエ演算部１９では、前記内挿位置ＩＰに対する半径量ＲＤの変化をフーリエ解析する。具体的には、高速フーリエ演算部１９は、内挿位置ＩＰのλ／２^Ｎの位置変化ごとの半径量ＲＤに相当する値を、平均化や補間処理によって求め、フーリエ演算により半径量ＲＤの変化量の一次成分から三次成分までを算出する。さらに高速フーリエ演算部１９は、２^Ｎ個の半径量ＲＤから平均半径量ＲＤＡを算出する。

ここでフーリエ演算により得られた一次成分である波長λの余弦成分と正弦成分を数値Ｃ１，Ｓ１、二次の成分である波長λ／２の余弦成分と正弦成分を数値Ｃ２，Ｓ２、三次の成分である波長λ／３の余弦成分と正弦成分を数値Ｃ３，Ｓ３とする。

演算部３６では、記憶部３０が記憶する現在の余弦オフセット修正値ＣＯに、高速フーリエ演算部１９が演算した一次成分である波長λの余弦成分Ｃ１を加算するとともに、三次の成分である波長λ／３の余弦成分Ｃ３を減算し、数値ＣＯＡを算出する。この数値ＣＯＡは、次回の余弦オフセット修正値ＣＯとして、記憶部３０に記憶される。

演算部３７では、記憶部３１が記憶する現在の正弦オフセット修正値ＳＯに、高速フーリエ演算部１９が演算した一次成分である波長λの正弦成分Ｓ１と、三次の成分である波長λ／３の正弦成分Ｓ３と、を加算し、数値ＳＯＡを算出する。この数値ＳＯＡは、次回の正弦オフセット修正値ＳＯとして、記憶部３１に記憶される。

演算部３５では、高速フーリエ演算部１９が演算した波長λ／２の正弦成分である数値Ｓ２と平均半径である数値ＲＤＡに対して、式６の計算が行われ、数値ＤＰが出力される。
ＤＰ＝２×Ｓ２／ＲＤＡ・・・式６

減算器３８では、記憶部３２が記憶する現在の位相修正値ＰＪから演算部３５で算出した数値ＤＰが減算され、数値ＰＪＡが算出される。この数値ＰＪＡは、次回の位相修正値ＰＪとして、記憶部３２に記憶される。

演算部３４では、高速フーリエ演算部１９が演算した波長λ／２の余弦成分である数値Ｃ２と平均半径である数値ＲＤＡに対して、式７の計算が行われ、数値ＤＢが出力される。
ＤＢ＝（ＲＤＡ＋Ｃ２）／（ＲＤＡ−Ｃ２）・・・式７

乗算器３９では、記憶部３３が記憶する現在の振幅比修正値ＢＪと演算部３４で算出した数値ＤＢが乗算され、数値ＢＪＡが算出される。この数値ＢＪＡは、次回の振幅比修正値ＢＪとして、記憶部３３に記憶される。

従来技術では、以上の演算により、位置に依存して微妙に変化するオフセットや位相差、振幅比の変化を同定し、内挿精度を向上させている。

特開２００８−２３２６４９号公報

ところで、特許文献１では、波長λのピッチにおける２つの信号（ＤＣＡ，ＤＳＣ）の自乗和の平方根（すなわち半径量ＲＤ）をフーリエ解析した数値に基づき、位置に依存したオフセットや位相差、振幅比を算出することで内挿精度の高精度化を行っている。しかし、特許文献１の位置検出装置では、オフセットや振幅比が大きく変化し、オフセット修正値・振幅比修正値の現在値と次回値との差が大きくなる場合、位相修正値に誤差が発生する。また、位相差が大きく変化し、位相修正値の現在と次回値との差が大きくなる場合、更新する振幅比修正値に誤差が発生する。

つまり、従来の技術では、オフセットや位相差、振幅比の変動が大きい位置センサでは、更新される修正値の応答が悪く内挿精度向上の妨げになっていた。

本発明の位置検出装置は、測定変位に対して波長λのピッチで正弦波状に変化するとともに互いに９０度位相が異なる二つの信号を出力する位置センサからの出力信号を位置情報に変換する位置検出装置において、前記二つの信号それぞれに含まれるオフセット量を修正するためのオフセット修正値と、前記二つの信号間の位相差を修正するための位相修正値と、前記二つの信号間の振幅比を修正するための振幅比修正値と、を記憶する記憶部と、前記オフセット修正値に基づいて前記二つの信号それぞれからオフセット量を除去するオフセット除去部と、前記位相修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から位相誤差成分を除去する位相誤差除去部と、前記振幅比修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から振幅比誤差成分を除去する振幅比誤差除去部と、前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号を、位置情報に変換する内挿演算部と、前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号の二乗和の平方根を半径量として算出する半径演算部と、前記位置情報に対する前記半径量の変化をフーリエ解析するフーリエ演算部と、前記フーリエ演算部の演算結果に基づいて、前記オフセット修正値の変化量であるオフセット変化値を算出し、当該オフセット変化値と現在のオフセット修正値とに基づいて、次回のオフセット修正値を算出するオフセット修正値演算部と、前記位相修正値の変化量である位相変化値を算出し、当該位相変化値と現在の位相修正値とに基づいて、次回の位相修正値を算出する位相修正値演算部と、前記振幅比修正値の変化比率である振幅比変化値を算出し、当該振幅比変化値と現在の振幅比修正値とに基づいて、次回の振幅比修正値を算出する振幅比修正値演算部と、を備え、さらに、前記フーリエ解析により得られる二次の成分に基づき、前記オフセットの変化および振幅比の変化を無視したときの前記位相修正値の変化量である仮の位相変化値、および、前記位相差の変化を無視したときの振幅比修正値の変化比率である仮の振幅比変化値を算出する仮変化値演算部を備え、前記位相修正値演算部は、前記オフセット変化値と、前記半径量と、前記仮の位相変化値と、仮の振幅比変化値と、に基づいて前記位相変化値を算出する、ことを特徴とする。

他の本発明の位置検出装置は、測定変位に対して波長λのピッチで正弦波状に変化するとともに互いに９０度位相が異なる二つの信号を出力する位置センサからの出力信号を位置情報に変換する位置検出装置において、前記二つの信号それぞれに含まれるオフセット量を修正するためのオフセット修正値と、前記二つの信号間の位相差を修正するための位相修正値と、前記二つの信号間の振幅比を修正するための振幅比修正値と、を記憶する記憶部と、前記オフセット修正値に基づいて前記二つの信号それぞれからオフセット量を除去するオフセット除去部と、前記位相修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から位相誤差成分を除去する位相誤差除去部と、前記振幅比修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から振幅比誤差成分を除去する振幅比誤差除去部と、前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号を、位置情報に変換する内挿演算部と、前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号の二乗和の平方根を半径量として算出する半径演算部と、前記位置情報に対する前記半径量の変化をフーリエ解析するフーリエ演算部と、前記フーリエ演算部の演算結果に基づいて、前記オフセット修正値の変化量であるオフセット変化値を算出し、当該オフセット変化値と現在のオフセット修正値とに基づいて、次回のオフセット修正値を算出するオフセット修正値演算部と、前記位相修正値の変化量である位相変化値を算出し、当該位相変化値と現在の位相修正値とに基づいて、次回の位相修正値を算出する位相修正値演算部と、前記振幅比修正値の変化比率である振幅比変化値を算出し、当該振幅比変化値と現在の振幅比修正値とに基づいて、次回の振幅比修正値を算出する振幅比修正値演算部と、を備え、さらに、前記フーリエ解析により得られる二次の成分と、前記半径量と、に基づき、前記オフセットの変化および振幅比の変化を無視したときの前記位相修正値の変化量である仮の位相変化値、および、前記位相差の変化を無視したときの振幅比修正値の変化比率である仮の振幅比変化値を算出する仮変化値演算部を備え、前記振幅比修正値演算部は、前記仮の位相変化値と、仮の振幅比変化値と、に基づいて前記振幅比変化値を算出する、ことを特徴とする。

本発明によれば、位相修正値の誤差や振幅比修正値の誤差を修正することができるため、内挿精度をさらに向上させることが可能である。

本発明の実施形態である位置検出装置の構成を示す図である。振幅比修正値のシミュレーション結果を示すグラフである。位相修正値のシミュレーション結果を示すグラフである。位相修正値のシミュレーション結果を示すグラフである。従来の位置検出装置の構成を示す図である。

以下、図１に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、従来の技術の図５とほぼ同じであるため、同じ個所については同じ符号として、その説明を省略する。なお、従来技術の説明で明らかな通り、本実施形態において、記憶部３０、記憶部３１、記憶部３２、記憶部３３は、オフセット修正値ＣＯ，ＳＯ、位相修正値ＰＪ、振幅比修正値ＢＪを記憶する記憶部として機能する。これらの四つの記憶部は、互いに異なる記憶装置（例えばメモリ等）で構成されてもよいし、同一の記憶装置で構成されてもよい。また、減算器８、減算器９は、二つの信号ＤＣ，ＤＳからオフセット量を除去するオフセット除去部として機能する。また、乗算器１５および減算器１４は、信号ＤＳから位相誤差成分を除去する位相誤差除去部として機能する。さらに、乗算器１６は、信号ＤＳから振幅比誤差成分を除去する振幅比誤差除去部として機能する。

高速フーリエ演算部１９は、半径演算部１８から出力された半径量ＲＤと内挿演算部１７から出力された内挿位置ＩＰを入力とする。高速フーリエ演算部１９は、従来技術と同様に、前記内挿位置ＩＰに対する半径量ＲＤの変化をフーリエ解析する。具体的には、高速フーリエ演算部１９は、内挿位置ＩＰのλ／２^Ｎの位置変化ごとの半径量ＲＤに相当する値を、平均化や補間処理によって求め、フーリエ演算により半径量ＲＤの変化量の一次成分から三次成分までを算出する。さらに高速フーリエ演算部１９は、２^Ｎ個の半径量ＲＤから平均半径量ＲＤＡを算出する。

ここでフーリエ演算により得られた、一次成分である波長λの余弦成分と正弦成分を数値Ｃ１，Ｓ１、二次の成分である波長λ／２の余弦成分と正弦成分を数値Ｃ２，Ｓ２、三次の成分である波長λ／３の余弦成分と正弦成分を数値Ｃ３，Ｓ３とする。

演算部３４は、既述した通り、波長λ／２の余弦成分である数値Ｃ２と平均半径である数値ＲＤＡを式６に当てはめて、数値ＤＢを出力する。従来技術では、この数値ＤＢに、現在の振幅比修正値ＢＪを乗算して、次回の振幅比修正値ＢＪ（＝ＢＪＡ）を算出していた。ただし、この手法では、位相差が大きく変化した場合には、誤差が大きくなる。これは、見方を変えれば、位相差が変化しない場合には、ＢＪＡ＝ＤＢ×ＢＪとしても誤差が生じないということである。このことから考えると、数値ＤＢは、位相差が変化しない場合における振幅比修正値ＢＪの変化比率であるとみなせる。よって、以下では、この数値ＤＢを「仮の振幅比変化値ＤＢ」と呼ぶ。

演算部３５は、波長λ／２の正弦成分である数値Ｓ２と平均半径である数値ＲＤＡを式７に当てはめて数値ＤＰを出力する。従来技術では、この数値ＤＰを、現在の位相修正値ＰＪから減算して、次回の位相修正値ＰＪ（＝ＰＪＡ）としていた。ただし、この手法では、オフセット量や振幅比が大きく変化した場合には、誤差が大きくなる。これは、見方を変えれば、オフセット量や振幅比が変化しない場合には、ＰＪＡ＝ＰＪ−ＤＰとしても誤差が生じないということである。このことから考えると、数値ＤＰは、オフセット量および振幅比が変化しない場合における位相修正値ＰＪの変化量であるとみなせる。よって、以下では、この数値ＤＰを「仮の位相変化値ＤＰ」と呼ぶ。そして、この場合、演算部３４，３５は、内挿位置ＩＰに対する半径量ＲＤの変化をフーリエ解析して得られる二次の成分に基づいて、仮の変化値ＤＢ，ＤＰを算出する仮変化値演算部として機能する。

演算部３６は、一次の余弦成分Ｃ１から三次の余弦成分Ｃ３を減算して、数値ＣＯＢを算出し、この数値ＣＯＢに現在の余弦オフセット修正値ＣＯを加算し、数値ＣＯＡを算出する。この数値ＣＯＡは、次回の余弦オフセット修正値ＣＯとして記憶部３０に記憶される。ここで、数値ＣＯＢは、現在の余弦オフセット修正値ＣＯと次回の余弦オフセット修正値ＣＯ（＝ＣＯＡ）との間の変化量を示す値である。したがって、以下では、数値ＣＯＢを「余弦オフセット変化値ＣＯＢ」と呼ぶ。

演算部３７は、一次の正弦成分Ｓ１から三次の正弦成分Ｓ３を減算して、数値ＳＯＢを算出し、この数値ＳＯＢに現在の正弦オフセット修正値ＳＯを加算し、数値ＳＯＡを算出する。この数値ＳＯＡは、次回の正弦オフセット修正値ＳＯとして記憶部３１に記憶される。ここで、数値ＳＯＢは、現在の正弦オフセット修正値ＣＯと次回の正弦オフセット修正値ＳＯ（＝ＳＯＡ）との間の変化量を示す値である。したがって、以下では、数値ＳＯＢを「正弦オフセット変化値ＳＯＢ」と呼ぶ。なお、演算部３６、演算部３７は、オフセット変化値と現在のオフセット修正値とに基づいて、次回のオフセット修正値を算出するオフセット修正値演算部として機能する。

演算部４０は、演算部３６が算出した余弦オフセット変化値ＣＯＢと、演算部３７が算出した正弦オフセット変化値ＳＯＢと、演算部３４が演算した仮の振幅比変化値ＤＢと、演算部３５が算出した仮の位相変化値ＤＰと、平均半径量ＲＤＡと、を受け取る。演算部４０は、受けた数値を式８に当てはめて計算し、数値ＰＪＢを出力する。
ＰＪＢ＝ＤＰ／ＤＢ＋（ＣＯＢ×ＳＯＢ）／ＲＤＡ・・・式８

この数値ＰＪＢは、位相修正値ＰＪの変化量を示す位相変化値となる。減算器３８は、演算部４０が演算した位相変化値ＰＪＢを、記憶部３２に記憶されている現在の位相修正値ＰＪから減算して数値ＰＪＡを算出する。減算器３８が演算した数値ＰＪＡは、次回の位相修正値ＰＪとして記憶部３２に記憶される。

演算部４１は、演算部３５が算出した仮の位相変化値ＤＰと、演算部３４が演算した仮の振幅比変化値ＤＢと、を受け取る。演算部４１は、受けた数値を式９に当てはめて計算し、数値ＢＪＢを出力する。
ＢＪＢ＝ＤＰ^２＋ＤＢ・・・式９

この数値ＢＪＢは、振幅比修正値ＢＪの変化比率を示す振幅比変化値となる。乗算器３９は、演算部４１が演算した振幅比変化値ＢＪＢに、記憶部３３に記憶されている現在の振幅比修正値ＢＪを乗算して、数値ＢＪＡを算出する。乗算器３９が演算した数値ＢＪＡは、次回の振幅比修正値ＢＪとして記憶部３３に記憶される。

次に、本発明の効果について図２〜図４を参照して説明する。図２は、正弦波状の信号と余弦波状の信号に含まれる初期オフセット値を振幅の１．５３％に固定し、さらに、余弦波信号に対する正弦波信号の振幅比を１に固定した状態で、位相角度誤差を変えた場合に１回の修正処理で得られる振幅比修正値ＢＪを示すグラフである。また、図２において、横軸は、位相角度誤差（単位は度）、縦軸は、振幅比修正値ＢＪを示している。図２において、実線は、本実施形態の構成で得られる振幅比修正値ＢＪ、破線は、理想の振幅比修正値、一点鎖線は、図５に示した従来技術で得られる振幅比修正値を示している。上述した通り、図２の演算では、振幅比を１に固定しているため、望ましい理想の振幅比修正値は、破線で示すように、１である。しかし、従来技術（一点鎖線）では、位相差角度が増えるに従い、振幅比修正値が理想値（破線）から大きく乖離することが分かる。一方、本実施形態（実線）では、位相差角度の増加に伴い、理想値からの乖離量が徐々に増えるものの、従来技術と比べて、当該乖離量を大幅に低減できていることが分かる。

図３は、正弦波状の信号と余弦波状の信号に含まれる初期オフセット値を振幅の１．５３％に固定し、さらに、位相角度誤差を０度に固定した状態で、振幅比を変えた場合に１回の修正処理で得られる位相修正値ＰＪを示すグラフである。図３において、横軸は、余弦波状の信号ＳＣに対する正弦波状の信号ＳＳの振幅比を、縦軸は、位相修正値を示している。また、図３において、実線は、本実施形態の構成で得られる位相修正値ＰＪ、破線は、望ましい理想の位相修正値を、一点鎖線は、図５に示した従来技術で得られる位相修正値を示している。上述した通り、図３の演算では、位相角度誤差を０度に固定しているため、望ましい理想の位相修正値は、０である。しかし、従来技術（一点鎖線）では、振幅比が１から離れるに従い、位相修正値が、理想値（破線）から大きく乖離することが分かる。一方、本実施形態（実線）では、従来技術に比べて、理想値との乖離を大幅に低減でき、振幅比１の時点では、理想値との乖離量をほぼゼロにできることが分かる。

図４は、余弦波状の信号に含まれる初期オフセット値を振幅の１．５３％に固定し、さらに、振幅比を１に固定し、位相角度誤差を０度に固定した状態で、正弦波状の信号に含まれる初期オフセット値を変えた場合に１回の修正処理で得られる位相修正値ＰＪを示すグラフである。図４において、横軸は、振幅に対するオフセット値の比率を、縦軸は位相修正値を示している。また、図４において、実線は、本実施形態の構成で得られる位相修正値ＰＪを、破線は、望ましい理想の位相修正値を、一点鎖線は、図５に示した従来技術で得られる位相修正値を示している。上述した通り、図４の演算では、位相角度誤差を０度に固定しているため、理想の位相修正値は、０度である。一方、しかし、従来技術（一点鎖線）では、オフセット量が増えるに従い、位相修正値が、理想値（破線）から大きく乖離することが分かる。一方、本実施形態（実線）では、従来技術に比べて、理想値との乖離を大幅に低減でき、位相修正値をほぼ理想値（０度）にできることが分かる。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、オフセット誤差や振幅比誤差により発生する位相修正値の変化や位相角度誤差により発生する振幅比修正値の変化を修正することが可能であるため、従来技術に比べて、各種修正値の同定精度をより向上でき、ひいては、内挿精度をより向上できる。

３，４増幅器、５タイミングコントローラ、６，７ＡＤ変換器、８，９，１４，３８減算器、１５，１６，３９乗算器、１７内挿演算部、１８半径演算部、１９高速フーリエ演算部、２４，２５位置センサ、３０，３１，３２，３３記憶部、３４，３５，３６，３７，４０，４１演算部。

Claims

測定変位に対して波長λのピッチで正弦波状に変化するとともに互いに９０度位相が異なる二つの信号を出力する位置センサからの出力信号を位置情報に変換する位置検出装置において、
前記二つの信号それぞれに含まれるオフセット量を修正するためのオフセット修正値と、前記二つの信号間の位相差を修正するための位相修正値と、前記二つの信号間の振幅比を修正するための振幅比修正値と、を記憶する記憶部と、
前記オフセット修正値に基づいて前記二つの信号それぞれからオフセット量を除去するオフセット除去部と、
前記位相修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から位相誤差成分を除去する位相誤差除去部と、
前記振幅比修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から振幅比誤差成分を除去する振幅比誤差除去部と、
前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号を、位置情報に変換する内挿演算部と、
前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号の二乗和の平方根を半径量として算出する半径演算部と、
前記位置情報に対する前記半径量の変化をフーリエ解析するフーリエ演算部と、
前記フーリエ演算部の演算結果に基づいて、前記オフセット修正値の変化量であるオフセット変化値を算出し、当該オフセット変化値と現在のオフセット修正値とに基づいて、次回のオフセット修正値を算出するオフセット修正値演算部と、
前記位相修正値の変化量である位相変化値を算出し、当該位相変化値と現在の位相修正値とに基づいて、次回の位相修正値を算出する位相修正値演算部と、
前記振幅比修正値の変化比率である振幅比変化値を算出し、当該振幅比変化値と現在の振幅比修正値とに基づいて、次回の振幅比修正値を算出する振幅比修正値演算部と、
を備え、さらに、
前記フーリエ解析により得られる二次の成分に基づき、前記オフセットの変化および振幅比の変化を無視したときの前記位相修正値の変化量である仮の位相変化値、および、前記位相差の変化を無視したときの振幅比修正値の変化比率である仮の振幅比変化値を算出する仮変化値演算部を備え、
前記位相修正値演算部は、前記オフセット変化値と、前記半径量と、前記仮の位相変化値と、仮の振幅比変化値と、に基づいて前記位相変化値を算出する、
ことを特徴とする位置検出装置。
測定変位に対して波長λのピッチで正弦波状に変化するとともに互いに９０度位相が異なる二つの信号を出力する位置センサからの出力信号を位置情報に変換する位置検出装置において、
前記二つの信号それぞれに含まれるオフセット量を修正するためのオフセット修正値と、前記二つの信号間の位相差を修正するための位相修正値と、前記二つの信号間の振幅比を修正するための振幅比修正値と、を記憶する記憶部と、
前記オフセット修正値に基づいて前記二つの信号それぞれからオフセット量を除去するオフセット除去部と、
前記位相修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から位相誤差成分を除去する位相誤差除去部と、
前記振幅比修正値に基づいて前記二つの信号のうちの一方から振幅比誤差成分を除去する振幅比誤差除去部と、
前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号を、位置情報に変換する内挿演算部と、
前記オフセット量、位相誤差成分、振幅比誤差成分が除去された前記二つの信号の二乗和の平方根を半径量として算出する半径演算部と、
前記位置情報に対する前記半径量の変化をフーリエ解析するフーリエ演算部と、
前記フーリエ演算部の演算結果に基づいて、前記オフセット修正値の変化量であるオフセット変化値を算出し、当該オフセット変化値と現在のオフセット修正値とに基づいて、次回のオフセット修正値を算出するオフセット修正値演算部と、
前記位相修正値の変化量である位相変化値を算出し、当該位相変化値と現在の位相修正値とに基づいて、次回の位相修正値を算出する位相修正値演算部と、
前記振幅比修正値の変化比率である振幅比変化値を算出し、当該振幅比変化値と現在の振幅比修正値とに基づいて、次回の振幅比修正値を算出する振幅比修正値演算部と、
を備え、さらに、
前記フーリエ解析により得られる二次の成分と、前記半径量と、に基づき、前記オフセットの変化および振幅比の変化を無視したときの前記位相修正値の変化量である仮の位相変化値、および、前記位相差の変化を無視したときの振幅比修正値の変化比率である仮の振幅比変化値を算出する仮変化値演算部を備え、
前記振幅比修正値演算部は、前記仮の位相変化値と、仮の振幅比変化値と、に基づいて前記振幅比変化値を算出する、
ことを特徴とする位置検出装置。
請求項１に記載の位置検出装置であって、
前記二つの信号それぞれの前記オフセット変化値をＣＯＢおよびＳＯＢ、前記半径量の平均値をＲＤＡ、前記仮の位相変化値をＤＰと、仮の振幅比変化値をＤＢ、前記位相変化値をＰＪＢとした場合、前記位相変化値ＰＪＢは、
ＰＪＢ＝ＤＰ／ＤＢ＋（ＣＯＢ×ＳＯＢ）／ＲＤＡ
の式に基づいて算出される、ことを特徴とする位置検出装置。
請求項２に記載の位置検出装置であって、
前記仮の位相変化値をＤＰと、仮の振幅比変化値をＤＢと、前記半径量の平均値をＲＤＡ、前記振幅比変化値をＢＪＢとした場合、前記振幅比変化値ＢＪＢは、
ＢＪＢ＝ＤＰ^２＋ＤＢ
の式に基づいて算出される、ことを特緒とする位置検出装置。