JP2537980B2 - 速度検出方法 - Google Patents
速度検出方法Info
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- JP2537980B2 JP2537980B2 JP63197425A JP19742588A JP2537980B2 JP 2537980 B2 JP2537980 B2 JP 2537980B2 JP 63197425 A JP63197425 A JP 63197425A JP 19742588 A JP19742588 A JP 19742588A JP 2537980 B2 JP2537980 B2 JP 2537980B2
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- scanning
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は速度検出方法に関し、特に低速検出が可能な
速度検出方法に関する。
速度検出方法に関する。
従来の技術 従来、速度検出装置としてはタコゼネレータが汎用さ
れている。
れている。
又、エンコーダによる位置検出を行っている場合に
は、そのエンコーダからの出力信号を用い、周波数−速
度変換を行うことによって速度を検出している。即ち、
一定時間内のエンコーダからの出力パルス数から速度を
検出している。
は、そのエンコーダからの出力信号を用い、周波数−速
度変換を行うことによって速度を検出している。即ち、
一定時間内のエンコーダからの出力パルス数から速度を
検出している。
さらに、本出願人は先に、エンコーダから出力される
パルス信号を分周し、分周された信号の時間間隔を基準
クロックを用いて検出して、パルス信号の周期から速度
を検出するようにした速度検出方法を提案した。
パルス信号を分周し、分周された信号の時間間隔を基準
クロックを用いて検出して、パルス信号の周期から速度
を検出するようにした速度検出方法を提案した。
発明が解決しようとする課題 ところで、例えば数10秒や数分に１回転というような
低速や、１時間とか１日に１回転というような超低速回
転の回転体を、所定の回転速度になるようにサーボ制御
するような場合には、その回転体の低速回転を短い時間
間隔で精度良く検出する必要があるが、タコゼネレータ
ではこのような低速の回転速度を精度良く検出すること
は実際上不可能である。
低速や、１時間とか１日に１回転というような超低速回
転の回転体を、所定の回転速度になるようにサーボ制御
するような場合には、その回転体の低速回転を短い時間
間隔で精度良く検出する必要があるが、タコゼネレータ
ではこのような低速の回転速度を精度良く検出すること
は実際上不可能である。
また周波数−速度変換においては、例え高分解能のエ
ンコーダを用いたとしても、低速回転では単位時間当た
りの出力パルス数が極めて少ないので、所定の時間間隔
で精度良く速度検出することは殆ど不可能である。
ンコーダを用いたとしても、低速回転では単位時間当た
りの出力パルス数が極めて少ないので、所定の時間間隔
で精度良く速度検出することは殆ど不可能である。
さらに、出力パルス信号の周期を検出するものにおい
ても、１周期、即ちパルス信号が出力される時間間隔で
しか速度検出できない。そのため、速度が短時間では変
化せずに一様であり、検出素子からの出力信号が第７図
に示すように正弦波に近い場合には、１周期Ｈ内の速度
を精度よく検出できるが、速度が細かく変化するような
場合には、検出素子からの出力信号は第８図に示すよう
な波形になり、１周期Ｈ内の平均速度は検出できても各
時点での実際の速度は検出できず、所定の速度となるよ
うにサーボ制御することはできないという問題がある。
ても、１周期、即ちパルス信号が出力される時間間隔で
しか速度検出できない。そのため、速度が短時間では変
化せずに一様であり、検出素子からの出力信号が第７図
に示すように正弦波に近い場合には、１周期Ｈ内の速度
を精度よく検出できるが、速度が細かく変化するような
場合には、検出素子からの出力信号は第８図に示すよう
な波形になり、１周期Ｈ内の平均速度は検出できても各
時点での実際の速度は検出できず、所定の速度となるよ
うにサーボ制御することはできないという問題がある。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、低速検出を高精度
に行うことができる速度検出装置を提供することを目的
とする。
に行うことができる速度検出装置を提供することを目的
とする。
課題を解決するための手段 エンコーダにおける位相の異なった検出信号を走査に
よって周期性をもった走査検出信号として出力させ、走
査周波数で走査して得られた走査検出信号の周期に対応
するコード板の移動速度と、走査を行わずに前記コード
板を回転させて得られる検出信号の周期が前記走査周波
数に対応する周期となるときのコード板の移動速度との
速度差を算出して、前記コード板の実際の移動速度とす
ることを特徴とする。
よって周期性をもった走査検出信号として出力させ、走
査周波数で走査して得られた走査検出信号の周期に対応
するコード板の移動速度と、走査を行わずに前記コード
板を回転させて得られる検出信号の周期が前記走査周波
数に対応する周期となるときのコード板の移動速度との
速度差を算出して、前記コード板の実際の移動速度とす
ることを特徴とする。
作用 本発明によると、位相の異なった検出信号を走査によ
って周期性を持った走査検出信号として出力することに
より、その周期は停止状態では走査周期と同一の周期と
なり、位相の進み方向と同一方向に移動すると、移動に
よる位相進みによって相殺される分だけ周期が長くな
り、反対方向に移動すると逆に周期が短くなる。従っ
て、出力された走査検出信号の周期と、走査周期と、位
相の１サイクルに対応する移動距離とから速度を検出で
き、走査周期によって規定される走査検出信号の周期毎
に速度検出ができ、低速の速度検出に有効に対応でき
る。
って周期性を持った走査検出信号として出力することに
より、その周期は停止状態では走査周期と同一の周期と
なり、位相の進み方向と同一方向に移動すると、移動に
よる位相進みによって相殺される分だけ周期が長くな
り、反対方向に移動すると逆に周期が短くなる。従っ
て、出力された走査検出信号の周期と、走査周期と、位
相の１サイクルに対応する移動距離とから速度を検出で
き、走査周期によって規定される走査検出信号の周期毎
に速度検出ができ、低速の速度検出に有効に対応でき
る。
実 施 例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて
説明する。
説明する。
まず、第２図に基づいて、エンコーダ10の構成及び動
作を説明する。１はレーザダイオードで、その発光面よ
り出た光はコリメータレンズ２で平行光束とされ、可干
渉性を有する平行光束にされてコード板３に照射され
る。コード板３の外周部には、例えば32400本のスリッ
ト６が周期的に形成されており、前記照射光はこのスリ
ット６を透過してマスク４を照射する。マスク４には、
前記スリット６に対向する位置に、スリット６に対して
傾斜した複数のスリット７が形成されており、このスリ
ット７を透過した照射光は、光検出器５を照射する。光
検出器５には、スリット７の長手方向に複数の光検出素
子８が配置され、それぞれ受光量に応じた検出信号を出
力する。また、各光検出素子８には、スリット６とマス
ク４のスリット７を透過した光によってスリット７の長
手方向に形成されるモアレ縞を０゜、45゜、90゜及び13
5゜の位相で検出するように配置されている。
作を説明する。１はレーザダイオードで、その発光面よ
り出た光はコリメータレンズ２で平行光束とされ、可干
渉性を有する平行光束にされてコード板３に照射され
る。コード板３の外周部には、例えば32400本のスリッ
ト６が周期的に形成されており、前記照射光はこのスリ
ット６を透過してマスク４を照射する。マスク４には、
前記スリット６に対向する位置に、スリット６に対して
傾斜した複数のスリット７が形成されており、このスリ
ット７を透過した照射光は、光検出器５を照射する。光
検出器５には、スリット７の長手方向に複数の光検出素
子８が配置され、それぞれ受光量に応じた検出信号を出
力する。また、各光検出素子８には、スリット６とマス
ク４のスリット７を透過した光によってスリット７の長
手方向に形成されるモアレ縞を０゜、45゜、90゜及び13
5゜の位相で検出するように配置されている。
光検出素子８による０゜、45゜、90゜、135゜の位相
の検出信号及びそれらを反転して得られる180゜、225
゜、270゜及び315゜の位相の検出信号は、第１図に示す
ように、スイッチング手段11に入力され、所定の走査周
期、例えば3.24KHZの周波数でこれら検出信号を順次走
査し、得られた走査検出信号を信号処理回路12に入力さ
せて走査検出信号の１周期毎の周期信号としてパルス信
号を出力するように構成されている。
の検出信号及びそれらを反転して得られる180゜、225
゜、270゜及び315゜の位相の検出信号は、第１図に示す
ように、スイッチング手段11に入力され、所定の走査周
期、例えば3.24KHZの周波数でこれら検出信号を順次走
査し、得られた走査検出信号を信号処理回路12に入力さ
せて走査検出信号の１周期毎の周期信号としてパルス信
号を出力するように構成されている。
信号処理回路12から出力された周期信号は、分周手段
としてのカウンタ13に入力され、このカウンタ13の２の
乗数分の１の各出力端子が、切換手段14を介してタイミ
ング回路15に接続されており、周期信号を任意に分周し
た信号をタイミング回路15に入力させるように構成され
ている。16は基準クロック発生回路であり、高い周波数
の基準クロックをカウンタ17に出力している。カウンタ
17は、タイミング回路15から分周信号の例えば立ち上が
りのタイミングで出力されるセット信号でセットし直さ
れる。また、セットし直す直前のカウンタ17の出力が、
タイミング回路15の指令によってラッチ回路18にてラッ
チされて、変換回路19に出力される。変換回路19では、
ラッチされたカウンタ17の出力、即ち走査検出信号の周
期信号を適当に分周した分周信号の周期と、切換手段14
による分周比の情報と、スイッチング手段11の走査周期
とから速度を演算して速度信号を出力する。
としてのカウンタ13に入力され、このカウンタ13の２の
乗数分の１の各出力端子が、切換手段14を介してタイミ
ング回路15に接続されており、周期信号を任意に分周し
た信号をタイミング回路15に入力させるように構成され
ている。16は基準クロック発生回路であり、高い周波数
の基準クロックをカウンタ17に出力している。カウンタ
17は、タイミング回路15から分周信号の例えば立ち上が
りのタイミングで出力されるセット信号でセットし直さ
れる。また、セットし直す直前のカウンタ17の出力が、
タイミング回路15の指令によってラッチ回路18にてラッ
チされて、変換回路19に出力される。変換回路19では、
ラッチされたカウンタ17の出力、即ち走査検出信号の周
期信号を適当に分周した分周信号の周期と、切換手段14
による分周比の情報と、スイッチング手段11の走査周期
とから速度を演算して速度信号を出力する。
次に速度検出の原理について説明する。
例えば、上記のようにコード板３には32400本のスリ
ット６が形成され、スイッチング手段11の走査周波数は
3.24KHZで、さらに切換手段14はカウンタ13の20の出力
端子を選択していて周期信号が分周されずにタイミング
回路15に入力されているものとする。
ット６が形成され、スイッチング手段11の走査周波数は
3.24KHZで、さらに切換手段14はカウンタ13の20の出力
端子を選択していて周期信号が分周されずにタイミング
回路15に入力されているものとする。
又、コード板３が等速で移動しているときに検出され
る各位相の検出信号は第３図に示すような出力波形とな
るものとする。
る各位相の検出信号は第３図に示すような出力波形とな
るものとする。
ここで、コード板３が停止している状態で得られる走
査検出信号は、第３図に示す各位相の出力を実線で示す
ように走査して得たものとなり、第４図に実線で示すよ
うに、走査周期と同じ周期、T0＝1/3240secの検出信号
波形となる。一方、コード板３が検出信号の位相の進み
方向と同じ方向に移動している状態では、走査中にコー
ド板３が移動して位相の進みが相殺されるために、走査
検出信号は第３図に示す各位相の出力を破線で示すよう
に走査して得たものとなり、第４図に破線で示すような
波形の走査検出信号となり、その周期T1はT0よりも長く
なる。また、コード板３が反対方向に移動している状態
では、コード板３の移動による位相の進みが加わること
によって、走査検出信号は第３図に示す各位相の出力を
一点鎖線で示すように走査して得たものとなり、第４図
に一点鎖線で示すような波形の走査検出信号となり、そ
の周期T2はT0よりも短くなる。従って、一般に走査検出
信号の周期TXを検出して走査周期T0と比較することによ
って、コード板３の移動方向とその速度を検出すること
ができる。
査検出信号は、第３図に示す各位相の出力を実線で示す
ように走査して得たものとなり、第４図に実線で示すよ
うに、走査周期と同じ周期、T0＝1/3240secの検出信号
波形となる。一方、コード板３が検出信号の位相の進み
方向と同じ方向に移動している状態では、走査中にコー
ド板３が移動して位相の進みが相殺されるために、走査
検出信号は第３図に示す各位相の出力を破線で示すよう
に走査して得たものとなり、第４図に破線で示すような
波形の走査検出信号となり、その周期T1はT0よりも長く
なる。また、コード板３が反対方向に移動している状態
では、コード板３の移動による位相の進みが加わること
によって、走査検出信号は第３図に示す各位相の出力を
一点鎖線で示すように走査して得たものとなり、第４図
に一点鎖線で示すような波形の走査検出信号となり、そ
の周期T2はT0よりも短くなる。従って、一般に走査検出
信号の周期TXを検出して走査周期T0と比較することによ
って、コード板３の移動方向とその速度を検出すること
ができる。
次に、速度の算出要領を第５図を参照しながら説明す
る。走査を行わずにコード板３を回転させて得られる検
出信号の周期が走査周波数に対応する周期T0となるとき
のコード板３の移動速度をV0とする。上記の例では、コ
ード板３に32400本のスリットが形成され、3.24KHZの周
波数の検出信号が出力されているので、10secで１回転
する回転速度に対応し、V0＝0.1R/secである。一方、こ
の走査周波数で走査して得られた走査検出信号の周期が
TXであった場合、このTXに対応するコード板３の移動速
度をVXとすると、実際のコード板３の移動速度は、その
速度差、VX−V0で与えられる。例えば、走査周期T0の２
倍の周期の走査検出信号が得られた場合には、VX＝0.05
R/secとなり、実際のコード板３の速度は（0.05−0.1）
R/secとなり、負方向、即ち位相の進み方向と同じ方向
に0.05R/secの速度で回転していることになる。逆に、
走査周期の半分の周期の走査検出信号が得られた場合に
は、VX＝0.2R/secとなり、位相の進み方向とは反対方向
に0.1R/secの速度で回転していることになる。
る。走査を行わずにコード板３を回転させて得られる検
出信号の周期が走査周波数に対応する周期T0となるとき
のコード板３の移動速度をV0とする。上記の例では、コ
ード板３に32400本のスリットが形成され、3.24KHZの周
波数の検出信号が出力されているので、10secで１回転
する回転速度に対応し、V0＝0.1R/secである。一方、こ
の走査周波数で走査して得られた走査検出信号の周期が
TXであった場合、このTXに対応するコード板３の移動速
度をVXとすると、実際のコード板３の移動速度は、その
速度差、VX−V0で与えられる。例えば、走査周期T0の２
倍の周期の走査検出信号が得られた場合には、VX＝0.05
R/secとなり、実際のコード板３の速度は（0.05−0.1）
R/secとなり、負方向、即ち位相の進み方向と同じ方向
に0.05R/secの速度で回転していることになる。逆に、
走査周期の半分の周期の走査検出信号が得られた場合に
は、VX＝0.2R/secとなり、位相の進み方向とは反対方向
に0.1R/secの速度で回転していることになる。
なお、検出できる速度範囲は、停止状態からいずれの
方向に対しても走査周期に対応する速度までであり、そ
れを越えると走査期間中に次のスリットによる位相信号
が混在して位相の判別ができなくなるため、検出不可能
となる。
方向に対しても走査周期に対応する速度までであり、そ
れを越えると走査期間中に次のスリットによる位相信号
が混在して位相の判別ができなくなるため、検出不可能
となる。
以上の説明では、走査検出信号から得られた周期信号
を分周することなく、そのまま速度検出する場合を説明
したが、切換手段14を切り換えて周期信号を分周した周
期信号を用いて、第６図に示すように、ｎ周期分の周期
間隔で速度検出を行えば、より精度の高い速度検出が可
能となる。ただし、速度検出の時間間隔が長くなるの
で、精度よりも高速応答性が要求される場合には、上記
のように分周しない周期信号を用いて速度検出するとよ
い。
を分周することなく、そのまま速度検出する場合を説明
したが、切換手段14を切り換えて周期信号を分周した周
期信号を用いて、第６図に示すように、ｎ周期分の周期
間隔で速度検出を行えば、より精度の高い速度検出が可
能となる。ただし、速度検出の時間間隔が長くなるの
で、精度よりも高速応答性が要求される場合には、上記
のように分周しない周期信号を用いて速度検出するとよ
い。
上記実施例では、走査検出信号を得るのに、複数の検
出素子からの検出信号をスイッチング手段で走査する例
を示したが、モアレ縞に対して照明光を走査することに
より、単一の検出素子からの検出信号を走査検出信号と
してもよい。
出素子からの検出信号をスイッチング手段で走査する例
を示したが、モアレ縞に対して照明光を走査することに
より、単一の検出素子からの検出信号を走査検出信号と
してもよい。
また、分周手段としてカウンタを用いた例を示した
が、フリップフロップを複数段設けて構成してもよい。
が、フリップフロップを複数段設けて構成してもよい。
また、上記実施例では円板状のコード板３を用いて回
転速度を検出する例を示したが、直線移動の速度検出に
も適用できる。
転速度を検出する例を示したが、直線移動の速度検出に
も適用できる。
発明の効果 本発明の速度検出方法によれば、以上の説明から明ら
かなように、エンコーダにおける位相の異なった検出信
号を走査によって周期性を持った走査検出信号として出
力することにより、その周期はエンコーダのコード板の
移動、停止によって変化するので、走査検出信号の周期
と、走査周期と、位相の１サイクルに対応する移動距離
とから速度を検出でき、走査周期によって規定される走
査検出信号の周期毎に速度検出ができ、低速検出に有効
に対応できる。
かなように、エンコーダにおける位相の異なった検出信
号を走査によって周期性を持った走査検出信号として出
力することにより、その周期はエンコーダのコード板の
移動、停止によって変化するので、走査検出信号の周期
と、走査周期と、位相の１サイクルに対応する移動距離
とから速度を検出でき、走査周期によって規定される走
査検出信号の周期毎に速度検出ができ、低速検出に有効
に対応できる。
また、走査検出信号を分周することによって任意の検
出間隔で速度検出することができ、検出間隔を長くする
ことによってより精度の高い速度検出を行うか、検出間
隔を短くして応答性を良くするかを選択することができ
る等、大なる効果を発揮する。
出間隔で速度検出することができ、検出間隔を長くする
ことによってより精度の高い速度検出を行うか、検出間
隔を短くして応答性を良くするかを選択することができ
る等、大なる効果を発揮する。
第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は信
号処理ブロック図、第２図はエンコーダの概略構成を示
す斜視図、第３図は各位相の検出信号の波形図、第４図
は走査検出信号の波形図、第５図は速度算出要領の説明
図、第６図は周期信号の分周の説明図、第７図及び第８
図は従来例における速度検出の説明図である。 10……エンコーダ、11……スイッチング手段、12……信
号処理回路、13……カウンタ（分周手段）、14……切換
手段、15……タイミング回路、16……クロック発生回
路、17……カウンタ、18……ラッチ回路、19……変換回
路。
号処理ブロック図、第２図はエンコーダの概略構成を示
す斜視図、第３図は各位相の検出信号の波形図、第４図
は走査検出信号の波形図、第５図は速度算出要領の説明
図、第６図は周期信号の分周の説明図、第７図及び第８
図は従来例における速度検出の説明図である。 10……エンコーダ、11……スイッチング手段、12……信
号処理回路、13……カウンタ（分周手段）、14……切換
手段、15……タイミング回路、16……クロック発生回
路、17……カウンタ、18……ラッチ回路、19……変換回
路。
Claims (1)
- 【請求項１】コード板を備えたエンコーダによる速度検
出方法であって、 エンコーダにおける位相の異なった検出信号を走査によ
って周期性をもった走査検出信号として出力させ、走査
周波数で走査して得られた走査検出信号の周期に対応す
るコード板の移動速度と、走査を行わずに前記コード板
を回転させて得られる検出信号の周期が前記走査周波数
に対応する周期となるときのコード板の移動速度との速
度差を算出して、前記コード板の実際の移動速度とする
ことを特徴とする速度検出方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197425A JP2537980B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 速度検出方法 |
| US07/389,439 US5051692A (en) | 1988-08-08 | 1989-08-04 | Processing apparatus for measuring the speed of a rotating body |
| KR1019890011282A KR930004085B1 (ko) | 1988-08-08 | 1989-08-08 | 속도 검출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197425A JP2537980B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 速度検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245764A JPH0245764A (ja) | 1990-02-15 |
| JP2537980B2 true JP2537980B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=16374307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63197425A Expired - Lifetime JP2537980B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 速度検出方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5051692A (ja) |
| JP (1) | JP2537980B2 (ja) |
| KR (1) | KR930004085B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3708093B2 (ja) * | 2003-04-01 | 2005-10-19 | ミネベア株式会社 | モータのサーボ制御システムおよびモータの速度制御に利用されるｒ／ｄコンバータ |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE790341A (ja) * | 1971-10-29 | 1973-04-20 | Siderurgie Fse Inst Rech | |
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