JP2764722B2 - エンコーダの読取信号の内挿方法 - Google Patents
エンコーダの読取信号の内挿方法Info
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- JP2764722B2 JP2764722B2 JP62242750A JP24275087A JP2764722B2 JP 2764722 B2 JP2764722 B2 JP 2764722B2 JP 62242750 A JP62242750 A JP 62242750A JP 24275087 A JP24275087 A JP 24275087A JP 2764722 B2 JP2764722 B2 JP 2764722B2
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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、エンコーダの読取信号の内挿方法に関す
る。 （従来の技術） 回転角度の検出等に用いられるロータリエンコーダ、
あるいは直線位置決め等に用いられるリニアエンコーダ
では、一般に、その検出部から位相の90゜異なる正弦波
に近い２つの信号（Sin波及びCos波）が得られ、これら
の信号がある一定の電圧値をよぎる回数を計数すること
で、基本の分割数（目盛）の４倍の分解能で位置あるい
は変位量を得ている。また、更に高い分解能を得るため
に、前述の２つの位相の異なる信号（Sin波、Cos波）を
合成することにより90゜位相以外の種々の位相差をもつ
信号を作り出し、これを利用して高分解能を得る方法
（第２方法）や、信号が所定の電圧値をよぎった時に計
数を行なうようにしておき、この計数は利用する電圧値
の設定値を複数にすることで高分解能を得る方法（第３
方法）等が使用されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の第１乃至第３方法では、高分解能を得
るために内挿数を増すのに比例して電気回路が複雑にな
り、高価、大型になるという欠点があった。 本発明は、従来のこのような問題点を解決するために
なされたもので、構成を複雑にすることなく内挿数を増
し、高分解能にすることができるエンコーダの読取信号
の内挿方法を提供することをその目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、位置変化に
応じてエンコーダ検出部から出力する互いに位相の異な
る２つの周期的信号の波形から移動位置を測定するエン
コーダの読取信号の内挿方法において、前記一つの周期
的信号の値が零になる点を基準にして該信号波形の１周
期を複数の内挿区間に分割し、測定する移動位置を含む
内挿区間を前記２つの周期的信号の波形から特定すると
ともに、前記各内挿区間に共通で、前記２つの周期的信
号を合成することにより得られる出力を内挿区間の始点
からの移動位置に対応させてテーブル値として予め記憶
させ、前記２つの周期的信号を前記各内挿区間毎に共通
の１個の合成手段を用いて内挿区間毎に適宜正負の符号
を反転させて合成することにより得られる出力と前記テ
ーブル値とを比較することによりその出力に対応する内
挿区間の始点からの測定移動位置を求めることを特徴と
する。 （作 用） エンコーダが回転もしくは移動している時、エンコー
ダの検出部から第４図に示されるように、互いに90゜の
位相差を有する２つの信号（Ａ信号、Ｂ信号）が出力さ
れる。ここでエンコーダが停止すると、Ａ信号及びＢ信
号はそれぞれある電圧値を示し、変化しなくなる。例え
ば第４図の左から右へ向っての出力の変化がエンコーダ
の回転又は移動に伴って発生する時に、エンコーダが位
置P1で停止した場合、前記検出部から出力するＡ信号
は、V1で示される電圧値を示す。この電圧値V1が得られ
る位置は位置P2にも存在し、P1、P2のいずれかの位置が
正しいのか不明である。 そこで、Ａ信号の値が零になる点を基準にして該信号
の１周期を複数例えば４つの内挿区間に分割し、測定す
る移動位置を含む内挿区間が４つの内挿区間のどれにあ
るかを、Ａ信号及びＢ信号の波形例えば極性の組合せか
ら識別する。 一方、前記複数の内挿区間に共通な、それぞれの始点
からの位置に対応する電圧値をＡ信号及びＢ信号を合成
することにより得て、これをテーブル値として予め記憶
させておき、検出器から出力したＡ信号及びＢ信号の移
動位置に対応する電圧の合成電圧値V0と一致するテーブ
ル値から、内挿区間の始点からの位置が求められる。 かくて、Ａ信号の１周期内のエンコーダの移動量は、
内挿区間の数と内挿区間の始点からの位置を加算するこ
とにより得られる。尚、前記合成電圧値V0は、各内挿区
間毎に共通の１個の合成手段を用いて内挿区間毎に適宜
正負の符号を反転させて合成することにより得られるよ
うにしているため合成手段を複数設ける必要がなく、本
発明を実施するための装置構成が複雑にならない。 （実施例） 以下本発明の実施例を図面につき説明する。 第１図は、本発明方法を実施するためのエンコーダの
全体構成を示すブロック図である。 第１図において、１はエンコーダの検出部で該検出部
１は周知のものと同じように、第２図（ａ）又は第３図
（ａ）（第２図はエンコーダの正回転、第３図（ａ）は
逆回転のとき）のＡ、Ｂで示されるような90゜位相の異
なる２つの信号（Sin波、Cos波）を出力するものであ
り、その出力のうち、Ａ信号（Sin波）は、粗測定のた
めに使用される信号で、該検出部１に増巾回路２を介し
て接続される波形成形回路３で第２図（ｂ）又は第３図
（ｂ）で示すように矩形波に波形成形されると共に該矩
形波の立上りの時点で出力するパルス波に変換され（第
２図（ｄ）又は第３図（ｄ））、該パルス波は計数回路
４で計数された粗測定が行なわれる。例えばスケールの
目盛ピッチが60″であるとすると、パルス数がｎのとき
は60″×ｎの値が得られる。 一方、Ａ信号はＢ信号とともに象限識別部5Bに入力
し、Ｂ信号と協動して内挿のために使用される。該象限
識別部5Bでは、Ａ信号の１周期（ｌ）が第４図示のよう
に、Ｉ〜IVの４内挿区間に分割され（各象限の長さはす
べて15″である）、次表 に示すように、Ａ信号及びＢ信号のレベルの高（Ｈ）及
び低（Ｌ）の組み合せによってＩ〜IVの内挿区間（象
限）の識別が行なわれる。 また、Ａ信号はＢ信号と共にA/D変換器６を経てディ
ジタル信号としてテーブル付合せ部5Aに入力する。該テ
ーブル付合せ部5Aでは、Ａ、Ｂ信号を利用して25の内挿
区間に分割されている各象限内のどこであるかのデータ
が作製される（１つの内挿区間は15″/25＝0.6″とな
る）。 これを更に詳細に説明すると、増巾回路２の出力電圧
VSIN、VCOSは第５図示のように、D.C.オフセット電圧V
REFを含んでいるから、VSIN、VCOSをそれぞれA/D変換器
６を通してディジタル値に変換した後VCOS VSINの電圧
からVREFの電圧を減算すると、第４図のようになる。 ここでSIN2θ＋COS2θ＝１より （VSIN−VREF）２＋（VCOS＋VREF）２＝Vp2 この式から、Vpを求め、振巾正規化係数Ｋ＝Vs/Vp（V
pは測定振巾、Vsは基準振巾（Vp＝１））を求める。ま
たテーブル付合せ部5Aの合成手段としての機能によりＡ
信号の電圧VsinとＢ信号の電圧Vcosの合成電圧VSCを求
めて、補正合成電圧Ｖ′SC＝VSC×Ｋを算出する。 尚、VSCは次のようにして算出される。 各内挿区間Ｉ〜IVでは検出器１から出力するＡ信号の
電圧VsinとＢ信号の電圧Vcosを、１個の合成手段で合成
し得るように０〜π/2ではVsin−Vcos、π/2〜πでは−
（Vsin−Vcos）、π〜3/2πでは、−Vsin＋Vcos、3/2π
〜２πではVsin＋Vcosのように内挿区間に応じて適宜反
転して加算し、第６図示のようにすべての内挿区間につ
いて共通の曲線VSCで表わされるようにしている。 付合せ用テーブル７には、第７図に示されるように、
基準振巾Vs（例えばVp＝1V）をもち、検出部１で得られ
るＡ、Ｂ両信号に相当するＡ′、Ｂ′信号を内挿区間に
応じて適宜加算又は減算処理することにより得られる各
内挿区間に共通の曲線Ｖ′SCが予め記憶されている。 そこでテーブル付合せ部5Aでエンコーダの移動位置に
対応する補正合成電圧Ｖ′SC＝Ｖθ×Ｋに等しいテーブ
ル値のＶ′θからθ′３が得られ加算部８に出力する。 象限識別部5Bでは、例えば第２象限に相当することを
識別したとすれば、第１象限の長さ15″が加算部８に出
力する。 加算部８では、計数回路４の出力θ１とテーブル付合
せ及び象限識別部５の出力θ′３＋θ２とが加算され、
測角値θを出力する。 即ち、θ＝θ１＋θ２＋θ′３ ｍは目盛数で0,1,2,…21599 ｎは象限番号で1,2,3,4 以上のように周期的信号の１周期を４分割する４象限
の各象限Ｉ〜IVについての付合せ用基準信号波形をすべ
ての象限に共通する波形としているので、付合せテーブ
ル７の記憶容量を小さなものとすることができ、装置と
して簡潔なものが得られる。 またＡ信号及びＢ信号の波形を加減処理して得られる
テーブル値としての合成信号の波形（基準信号波形）は
正弦波より直線性の良い信号であることから、各象限の
境界に近い領域においても精度の高い値が得られる。 また、光学式エンコーダにおいては、スリット巾のム
ラ、磁気式エンコーダにおいては、磁力の強度ムラ等の
原因により、Ａ信号及びＢ信号のD.C.オフセット電圧や
振巾が変化しても、前述のように振巾正規化係数Ｋによ
る補正を行なっているので、これらの原因に影響されず
に内挿を行なうことができる。また信号をA/D変換した
後に演算処理を行なうため、A/D変換の段階を増すこと
で内挿の数を多くすることができ、内挿の分解能を自由
に設定することができる。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、エンコーダの読取信
号を簡潔な構成で高分解能にすることができる効果を有
する。
る。 （従来の技術） 回転角度の検出等に用いられるロータリエンコーダ、
あるいは直線位置決め等に用いられるリニアエンコーダ
では、一般に、その検出部から位相の90゜異なる正弦波
に近い２つの信号（Sin波及びCos波）が得られ、これら
の信号がある一定の電圧値をよぎる回数を計数すること
で、基本の分割数（目盛）の４倍の分解能で位置あるい
は変位量を得ている。また、更に高い分解能を得るため
に、前述の２つの位相の異なる信号（Sin波、Cos波）を
合成することにより90゜位相以外の種々の位相差をもつ
信号を作り出し、これを利用して高分解能を得る方法
（第２方法）や、信号が所定の電圧値をよぎった時に計
数を行なうようにしておき、この計数は利用する電圧値
の設定値を複数にすることで高分解能を得る方法（第３
方法）等が使用されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の第１乃至第３方法では、高分解能を得
るために内挿数を増すのに比例して電気回路が複雑にな
り、高価、大型になるという欠点があった。 本発明は、従来のこのような問題点を解決するために
なされたもので、構成を複雑にすることなく内挿数を増
し、高分解能にすることができるエンコーダの読取信号
の内挿方法を提供することをその目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、位置変化に
応じてエンコーダ検出部から出力する互いに位相の異な
る２つの周期的信号の波形から移動位置を測定するエン
コーダの読取信号の内挿方法において、前記一つの周期
的信号の値が零になる点を基準にして該信号波形の１周
期を複数の内挿区間に分割し、測定する移動位置を含む
内挿区間を前記２つの周期的信号の波形から特定すると
ともに、前記各内挿区間に共通で、前記２つの周期的信
号を合成することにより得られる出力を内挿区間の始点
からの移動位置に対応させてテーブル値として予め記憶
させ、前記２つの周期的信号を前記各内挿区間毎に共通
の１個の合成手段を用いて内挿区間毎に適宜正負の符号
を反転させて合成することにより得られる出力と前記テ
ーブル値とを比較することによりその出力に対応する内
挿区間の始点からの測定移動位置を求めることを特徴と
する。 （作 用） エンコーダが回転もしくは移動している時、エンコー
ダの検出部から第４図に示されるように、互いに90゜の
位相差を有する２つの信号（Ａ信号、Ｂ信号）が出力さ
れる。ここでエンコーダが停止すると、Ａ信号及びＢ信
号はそれぞれある電圧値を示し、変化しなくなる。例え
ば第４図の左から右へ向っての出力の変化がエンコーダ
の回転又は移動に伴って発生する時に、エンコーダが位
置P1で停止した場合、前記検出部から出力するＡ信号
は、V1で示される電圧値を示す。この電圧値V1が得られ
る位置は位置P2にも存在し、P1、P2のいずれかの位置が
正しいのか不明である。 そこで、Ａ信号の値が零になる点を基準にして該信号
の１周期を複数例えば４つの内挿区間に分割し、測定す
る移動位置を含む内挿区間が４つの内挿区間のどれにあ
るかを、Ａ信号及びＢ信号の波形例えば極性の組合せか
ら識別する。 一方、前記複数の内挿区間に共通な、それぞれの始点
からの位置に対応する電圧値をＡ信号及びＢ信号を合成
することにより得て、これをテーブル値として予め記憶
させておき、検出器から出力したＡ信号及びＢ信号の移
動位置に対応する電圧の合成電圧値V0と一致するテーブ
ル値から、内挿区間の始点からの位置が求められる。 かくて、Ａ信号の１周期内のエンコーダの移動量は、
内挿区間の数と内挿区間の始点からの位置を加算するこ
とにより得られる。尚、前記合成電圧値V0は、各内挿区
間毎に共通の１個の合成手段を用いて内挿区間毎に適宜
正負の符号を反転させて合成することにより得られるよ
うにしているため合成手段を複数設ける必要がなく、本
発明を実施するための装置構成が複雑にならない。 （実施例） 以下本発明の実施例を図面につき説明する。 第１図は、本発明方法を実施するためのエンコーダの
全体構成を示すブロック図である。 第１図において、１はエンコーダの検出部で該検出部
１は周知のものと同じように、第２図（ａ）又は第３図
（ａ）（第２図はエンコーダの正回転、第３図（ａ）は
逆回転のとき）のＡ、Ｂで示されるような90゜位相の異
なる２つの信号（Sin波、Cos波）を出力するものであ
り、その出力のうち、Ａ信号（Sin波）は、粗測定のた
めに使用される信号で、該検出部１に増巾回路２を介し
て接続される波形成形回路３で第２図（ｂ）又は第３図
（ｂ）で示すように矩形波に波形成形されると共に該矩
形波の立上りの時点で出力するパルス波に変換され（第
２図（ｄ）又は第３図（ｄ））、該パルス波は計数回路
４で計数された粗測定が行なわれる。例えばスケールの
目盛ピッチが60″であるとすると、パルス数がｎのとき
は60″×ｎの値が得られる。 一方、Ａ信号はＢ信号とともに象限識別部5Bに入力
し、Ｂ信号と協動して内挿のために使用される。該象限
識別部5Bでは、Ａ信号の１周期（ｌ）が第４図示のよう
に、Ｉ〜IVの４内挿区間に分割され（各象限の長さはす
べて15″である）、次表 に示すように、Ａ信号及びＢ信号のレベルの高（Ｈ）及
び低（Ｌ）の組み合せによってＩ〜IVの内挿区間（象
限）の識別が行なわれる。 また、Ａ信号はＢ信号と共にA/D変換器６を経てディ
ジタル信号としてテーブル付合せ部5Aに入力する。該テ
ーブル付合せ部5Aでは、Ａ、Ｂ信号を利用して25の内挿
区間に分割されている各象限内のどこであるかのデータ
が作製される（１つの内挿区間は15″/25＝0.6″とな
る）。 これを更に詳細に説明すると、増巾回路２の出力電圧
VSIN、VCOSは第５図示のように、D.C.オフセット電圧V
REFを含んでいるから、VSIN、VCOSをそれぞれA/D変換器
６を通してディジタル値に変換した後VCOS VSINの電圧
からVREFの電圧を減算すると、第４図のようになる。 ここでSIN2θ＋COS2θ＝１より （VSIN−VREF）２＋（VCOS＋VREF）２＝Vp2 この式から、Vpを求め、振巾正規化係数Ｋ＝Vs/Vp（V
pは測定振巾、Vsは基準振巾（Vp＝１））を求める。ま
たテーブル付合せ部5Aの合成手段としての機能によりＡ
信号の電圧VsinとＢ信号の電圧Vcosの合成電圧VSCを求
めて、補正合成電圧Ｖ′SC＝VSC×Ｋを算出する。 尚、VSCは次のようにして算出される。 各内挿区間Ｉ〜IVでは検出器１から出力するＡ信号の
電圧VsinとＢ信号の電圧Vcosを、１個の合成手段で合成
し得るように０〜π/2ではVsin−Vcos、π/2〜πでは−
（Vsin−Vcos）、π〜3/2πでは、−Vsin＋Vcos、3/2π
〜２πではVsin＋Vcosのように内挿区間に応じて適宜反
転して加算し、第６図示のようにすべての内挿区間につ
いて共通の曲線VSCで表わされるようにしている。 付合せ用テーブル７には、第７図に示されるように、
基準振巾Vs（例えばVp＝1V）をもち、検出部１で得られ
るＡ、Ｂ両信号に相当するＡ′、Ｂ′信号を内挿区間に
応じて適宜加算又は減算処理することにより得られる各
内挿区間に共通の曲線Ｖ′SCが予め記憶されている。 そこでテーブル付合せ部5Aでエンコーダの移動位置に
対応する補正合成電圧Ｖ′SC＝Ｖθ×Ｋに等しいテーブ
ル値のＶ′θからθ′３が得られ加算部８に出力する。 象限識別部5Bでは、例えば第２象限に相当することを
識別したとすれば、第１象限の長さ15″が加算部８に出
力する。 加算部８では、計数回路４の出力θ１とテーブル付合
せ及び象限識別部５の出力θ′３＋θ２とが加算され、
測角値θを出力する。 即ち、θ＝θ１＋θ２＋θ′３ ｍは目盛数で0,1,2,…21599 ｎは象限番号で1,2,3,4 以上のように周期的信号の１周期を４分割する４象限
の各象限Ｉ〜IVについての付合せ用基準信号波形をすべ
ての象限に共通する波形としているので、付合せテーブ
ル７の記憶容量を小さなものとすることができ、装置と
して簡潔なものが得られる。 またＡ信号及びＢ信号の波形を加減処理して得られる
テーブル値としての合成信号の波形（基準信号波形）は
正弦波より直線性の良い信号であることから、各象限の
境界に近い領域においても精度の高い値が得られる。 また、光学式エンコーダにおいては、スリット巾のム
ラ、磁気式エンコーダにおいては、磁力の強度ムラ等の
原因により、Ａ信号及びＢ信号のD.C.オフセット電圧や
振巾が変化しても、前述のように振巾正規化係数Ｋによ
る補正を行なっているので、これらの原因に影響されず
に内挿を行なうことができる。また信号をA/D変換した
後に演算処理を行なうため、A/D変換の段階を増すこと
で内挿の数を多くすることができ、内挿の分解能を自由
に設定することができる。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、エンコーダの読取信
号を簡潔な構成で高分解能にすることができる効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施するためのエンコーダのブロ
ック図、第２図及び第３図はそれぞれ正回転及び逆回転
のときのエンコーダの各部の波形図で、各（ａ）は検出
部の出力波形図、各（ｂ）（ｃ）はＡ信号及びＢ信号の
波形成形された波形図、各（ｄ）は波形成形回路の出力
の波形図、第４図、第５図、第６図及び第７図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ本発明の説明線図である。 １……エンコーダ検出部 ２……増巾回路 ３……波形成形回路 ４……計数回路 ５……テーブル付合せ及び象限識別部 ６……A/D変換器 ７……付合せ用テーブル ８……加算部
ック図、第２図及び第３図はそれぞれ正回転及び逆回転
のときのエンコーダの各部の波形図で、各（ａ）は検出
部の出力波形図、各（ｂ）（ｃ）はＡ信号及びＢ信号の
波形成形された波形図、各（ｄ）は波形成形回路の出力
の波形図、第４図、第５図、第６図及び第７図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ本発明の説明線図である。 １……エンコーダ検出部 ２……増巾回路 ３……波形成形回路 ４……計数回路 ５……テーブル付合せ及び象限識別部 ６……A/D変換器 ７……付合せ用テーブル ８……加算部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．位置変化に応じてエンコーダ検出部から出力する互
いに位相の異なる２つの周期的信号の波形から移動位置
を測定するエンコーダの読取信号の内挿方法において、
前記一つの周期的信号の値が零になる点を基準にして該
信号波形の１周期を複数の内挿区間に分割し、測定する
移動位置を含む内挿区間を前記２つの周期的信号の波形
から特定するとともに、前記各内挿区間に共通で、前記
２つの周期的信号を合成することにより得られる出力を
内挿区間の始点からの移動位置に対応させてテーブル値
として予め記憶させ、前記２つの周期的信号を前記各内
挿区間毎に共通の１個の合成手段を用いて内挿区間毎に
適宜正負の符号を反転させて合成することにより得られ
る出力と前記テーブル値とを比較することによりその出
力に対応する内挿区間の始点からの測定移動位置を求め
ることを特徴とするエンコーダの読取信号の内挿方法。 ２．前記２つの周期的信号を合成することにより得られ
る出力を基準信号との振巾比に基づいて補正することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンコーダの読
取信号の内挿方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62242750A JP2764722B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | エンコーダの読取信号の内挿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62242750A JP2764722B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | エンコーダの読取信号の内挿方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6486007A JPS6486007A (en) | 1989-03-30 |
| JP2764722B2 true JP2764722B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=17093709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62242750A Expired - Fee Related JP2764722B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | エンコーダの読取信号の内挿方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764722B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH032621A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Japan Servo Co Ltd | 絶対値エンコーダ装置 |
| USRE47293E1 (en) * | 2009-01-20 | 2019-03-12 | Panasonic Corporation | Illuminating apparatus |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696213A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Dividing/reading circuit for sine signal |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP62242750A patent/JP2764722B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6486007A (en) | 1989-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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