JP2845730B2 - 位置制御システムの位置情報判別装置及びその判別方法 - Google Patents
位置制御システムの位置情報判別装置及びその判別方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ロボットコンピュー
タ数値制御工作機械などにおいて、駆動モータの現在位
置を検知するエンコーダ又はリゾルバーなどの位置検知
センサによる検知値を正確に判別することにより、位置
制御精密性を向上させうる位置制御システムの位置情報
判別装置及びその判別方法に関する。
タ数値制御工作機械などにおいて、駆動モータの現在位
置を検知するエンコーダ又はリゾルバーなどの位置検知
センサによる検知値を正確に判別することにより、位置
制御精密性を向上させうる位置制御システムの位置情報
判別装置及びその判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、産業用機器にマイクロプロセッサ
又はマイクロコントローラなどの使用が増すことにつれ
て、システム供給装置の低電圧状態又は供給電圧内のグ
リーチ（glitch：パルス周期の突然の変化）現象や中央
処理装置（ＣＰＵ）の誤動作などによるシステムの誤動
作が頻発に生じている。
又はマイクロコントローラなどの使用が増すことにつれ
て、システム供給装置の低電圧状態又は供給電圧内のグ
リーチ（glitch：パルス周期の突然の変化）現象や中央
処理装置（ＣＰＵ）の誤動作などによるシステムの誤動
作が頻発に生じている。
【０００３】したがって、システムの信頼性を保つた
め、電源供給装置及び中央処理装置の動作状態を常に監
視して誤動作の際、これに対し適切に対処できる回路が
必要となった。これに対する対策として今までは一般の
ハードウェア的なシステム構成により所期の目的を達成
しており、次に、これについて詳しく述べる。
め、電源供給装置及び中央処理装置の動作状態を常に監
視して誤動作の際、これに対し適切に対処できる回路が
必要となった。これに対する対策として今までは一般の
ハードウェア的なシステム構成により所期の目的を達成
しており、次に、これについて詳しく述べる。
【０００４】一般の位置制御システムは、図１に示すご
とく、モータ５の現在位置を検知するエンコーダ又はリ
ゾルバの位置検出器７による検出値により位置制御器１
及び速度制御器３の制御値にフィードバックして位置を
保ちつつ、駆動するように構成されていた。このような
構成においては、モータ５の現在位置判別によりモータ
５の現在位置が望む位置にあるのかどうかが判別される
ため、仮にモータ５が望む位置にいないとすれば、つま
り、位置エラーが生じたとすれば、モータ５の加減速を
調整できる位置制御データを位置制御器１及び速度制御
器３に印加してアナログデータに変換した後、モータ５
に印加することにより、ロボットのマニピュレーター９
を作動させる。この際、モータ５がこの制御データによ
り制御されるようにして位置エラーを補うようにした。
とく、モータ５の現在位置を検知するエンコーダ又はリ
ゾルバの位置検出器７による検出値により位置制御器１
及び速度制御器３の制御値にフィードバックして位置を
保ちつつ、駆動するように構成されていた。このような
構成においては、モータ５の現在位置判別によりモータ
５の現在位置が望む位置にあるのかどうかが判別される
ため、仮にモータ５が望む位置にいないとすれば、つま
り、位置エラーが生じたとすれば、モータ５の加減速を
調整できる位置制御データを位置制御器１及び速度制御
器３に印加してアナログデータに変換した後、モータ５
に印加することにより、ロボットのマニピュレーター９
を作動させる。この際、モータ５がこの制御データによ
り制御されるようにして位置エラーを補うようにした。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の位置制御システムは、モータの位置制御の精密性
を保つ目的は達成できるが、ハードウェアとしての回路
構成によりシステムが複雑となり、製造原価も高まるよ
りしかないとの短所があった。また、アナログとしての
回路構成によりシステム内部及び外部温度などの影響な
どによって誤動作が生じる可能性も極めて高いとの短所
があった。これは、現在自動化作業が急速に推進中にあ
る現状において何よりも制御の精密性を考慮すれば、重
要なことであると言わざるをえない。
従来の位置制御システムは、モータの位置制御の精密性
を保つ目的は達成できるが、ハードウェアとしての回路
構成によりシステムが複雑となり、製造原価も高まるよ
りしかないとの短所があった。また、アナログとしての
回路構成によりシステム内部及び外部温度などの影響な
どによって誤動作が生じる可能性も極めて高いとの短所
があった。これは、現在自動化作業が急速に推進中にあ
る現状において何よりも制御の精密性を考慮すれば、重
要なことであると言わざるをえない。
【０００６】
【発明の目的】したがって、この発明は上記のごとき問
題点の解決のためなされたものであって、この発明の目
的は、制御システムの構成部分を最小限に減らしてシス
テムを簡単化することはもとより、製造原価をダウンさ
せるため、ソフトウェアとしての制御システムを構成し
た位置制御システムの位置情報判別装置及び判別方法を
提供することにある。
題点の解決のためなされたものであって、この発明の目
的は、制御システムの構成部分を最小限に減らしてシス
テムを簡単化することはもとより、製造原価をダウンさ
せるため、ソフトウェアとしての制御システムを構成し
た位置制御システムの位置情報判別装置及び判別方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のためのこ
の発明による位置制御システムの位置情報判別装置は、
モータと、上記モータの速度を制御する速度制御器と、
上記モータにより作動されるマニピュレーターを具えた
位置制御システムにおいて、モータの現在位置を検知す
る位置検出器と、上記位置検出器により検知されたモー
タの現在位置情報を繰り返し入力されて、その入力され
た所定回数の現在位置情報の中間値を一先ずモータの現
在位置情報として判断してから、その中間値と直前の現
在位置情報との差が予め設定された基準値未満である場
合には、その中間値を現在位置情報として決定し、その
中間値と直前の現在位置情報との差が予め設定された基
準値以上である場合には、モータの移動時と停止時とに
仕分けて、以前の位置情報および移動命令値に基づき現
在位置情報を推定する方式で現在位置情報を決定すると
ともに、決定した現在位置情報に基づきモータの位置制
御値を定めて出力する中央処理装置と、上記中央処理装
置から出力されるモータの位置制御値をアナログデータ
に変換してモータを制御するＤ／Ａ変換器とからなるこ
とを特徴とする。また、位置制御システムの位置情報判
別方法は、モータの現在駆動位置を感知し、この感知さ
れた値をカウントし、モータの現在位置情報を一定回数
繰り返し判読する第１ステップと、上記第１ステップで
一定回数を繰り返し判読された結果により中間値を一先
ずモータの現在位置情報を判断する第２ステップと、上
記第２ステップでモータの現在位置情報と判断された値
の信頼性を許容誤差範囲に含まれるかどうかにより判別
する第３ステップと、上記第３ステップでモータの現在
位置情報と判断された値が正確でないと判別された場合
には、モータの移動時及び停止時とに区分して位置情報
を推定する第４ステップと、上記第３ステップにおいて
正確と判断された位置情報に基づいてまたは上記第４ス
テップで推定された位置情報に基づいてモータを制御す
る第５ステップとからなることを特徴とする。
の発明による位置制御システムの位置情報判別装置は、
モータと、上記モータの速度を制御する速度制御器と、
上記モータにより作動されるマニピュレーターを具えた
位置制御システムにおいて、モータの現在位置を検知す
る位置検出器と、上記位置検出器により検知されたモー
タの現在位置情報を繰り返し入力されて、その入力され
た所定回数の現在位置情報の中間値を一先ずモータの現
在位置情報として判断してから、その中間値と直前の現
在位置情報との差が予め設定された基準値未満である場
合には、その中間値を現在位置情報として決定し、その
中間値と直前の現在位置情報との差が予め設定された基
準値以上である場合には、モータの移動時と停止時とに
仕分けて、以前の位置情報および移動命令値に基づき現
在位置情報を推定する方式で現在位置情報を決定すると
ともに、決定した現在位置情報に基づきモータの位置制
御値を定めて出力する中央処理装置と、上記中央処理装
置から出力されるモータの位置制御値をアナログデータ
に変換してモータを制御するＤ／Ａ変換器とからなるこ
とを特徴とする。また、位置制御システムの位置情報判
別方法は、モータの現在駆動位置を感知し、この感知さ
れた値をカウントし、モータの現在位置情報を一定回数
繰り返し判読する第１ステップと、上記第１ステップで
一定回数を繰り返し判読された結果により中間値を一先
ずモータの現在位置情報を判断する第２ステップと、上
記第２ステップでモータの現在位置情報と判断された値
の信頼性を許容誤差範囲に含まれるかどうかにより判別
する第３ステップと、上記第３ステップでモータの現在
位置情報と判断された値が正確でないと判別された場合
には、モータの移動時及び停止時とに区分して位置情報
を推定する第４ステップと、上記第３ステップにおいて
正確と判断された位置情報に基づいてまたは上記第４ス
テップで推定された位置情報に基づいてモータを制御す
る第５ステップとからなることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下、この発明による一実施例を添付図面に
沿って詳述する。図２において、１０はこの発明による
位置情報判別エラーを防止するため、位置情報判別用プ
ログラムを蓄えた中央処理装置であって、通常、演算装
置、入出力装置などから構成されている。２０は中央処
理装置により判別されたディジタル位置情報をアナログ
データに変換して、モータ５０の位置制御用データに活
用するべくするＤ／Ａ変換器であり、３０はＤ／Ａ変換
器２０から出力されるアナログデータをうけてモータ５
０の速度を制御するべく速度制御信号を出力する速度制
御器、４０はエンコーダ、リゾルバなどからなる位置検
出器であって、この位置検出器４０はモータ５０の現在
位置データを検出するものである。６０は位置検出器４
０により検出されたモータ５０の現在位置データをカウ
ントし、そのカウント値を中央処理装置１０に出力する
位置カウンタ、７０はモータ５０の駆動につれて作動さ
れるマニピュレーターである。
沿って詳述する。図２において、１０はこの発明による
位置情報判別エラーを防止するため、位置情報判別用プ
ログラムを蓄えた中央処理装置であって、通常、演算装
置、入出力装置などから構成されている。２０は中央処
理装置により判別されたディジタル位置情報をアナログ
データに変換して、モータ５０の位置制御用データに活
用するべくするＤ／Ａ変換器であり、３０はＤ／Ａ変換
器２０から出力されるアナログデータをうけてモータ５
０の速度を制御するべく速度制御信号を出力する速度制
御器、４０はエンコーダ、リゾルバなどからなる位置検
出器であって、この位置検出器４０はモータ５０の現在
位置データを検出するものである。６０は位置検出器４
０により検出されたモータ５０の現在位置データをカウ
ントし、そのカウント値を中央処理装置１０に出力する
位置カウンタ、７０はモータ５０の駆動につれて作動さ
れるマニピュレーターである。
【０００９】このように構成されたこの発明による位置
制御システムの位置情報判別装置は、位置検出器４０か
ら検出されたモータ５０の現在位置に対するデータを位
置カウンタにより正確にカウントをして、モータの位置
をより精密に制御することができる。
制御システムの位置情報判別装置は、位置検出器４０か
ら検出されたモータ５０の現在位置に対するデータを位
置カウンタにより正確にカウントをして、モータの位置
をより精密に制御することができる。
【００１０】次に、図３により位置情報判別方法につい
て述べる。まず、ステップＳ１では位置検出器４０によ
りモータ５０の現在駆動位置を検出し、この検出値を２
進数により符号化して位置カウンタ６０に印加する。こ
れにより、位置カウンタ６０はモータ５０の現在位置情
報値を一定周期でカウントし、このカウント値を中央処
理装置に入力する。
て述べる。まず、ステップＳ１では位置検出器４０によ
りモータ５０の現在駆動位置を検出し、この検出値を２
進数により符号化して位置カウンタ６０に印加する。こ
れにより、位置カウンタ６０はモータ５０の現在位置情
報値を一定周期でカウントし、このカウント値を中央処
理装置に入力する。
【００１１】次に、ステップＳ２ではモータ５０の制御
精密性の向上のため中央処理装置１０がモータ５０の現
在位置情報値を３回繰り返し判読する、この際、上記判
読されたデータが相同一なる場合は、モータ５０の現在
位置情報となるため、これを基にモータ５０の現在位置
が所望の位置にあるかどうかを判別するための比較デー
タとして活用されるようにする。つまり、その比較結果
により中央処理装置で演算された位置制御値をＤ／Ａ変
換器によりアナログデータに変換した後、モータ５０に
印加してモータ５０が正確な位置を保ちながら駆動する
ようにする。さらに、３回繰り返し判読した結果、２回
にわたって判読した結果では同一で、１回だけが異なる
場合には、２回判読した結果によって示されたデータを
モータ５０の現在位置情報として認識し、上述のごとき
動作を行うようにする。一方、３回繰り返して位置カウ
ンタ６０の位置情報を判読した結果、３回の全てが夫々
同一でないデータで示されると、次のごとき動作を行う
ようにする。つまり、ステップＳ３で最初に判読された
データＰａ（１）と２回目に判読されたデータＰａ
（２）及び３回目に判読されたデータＰａ（３）とを比
較した結果、データＰａ（１）が中間値である場合に
は、ステップＳ４に進んでＰａ（１）をモータ５０の現
在位置情報として判断する。
精密性の向上のため中央処理装置１０がモータ５０の現
在位置情報値を３回繰り返し判読する、この際、上記判
読されたデータが相同一なる場合は、モータ５０の現在
位置情報となるため、これを基にモータ５０の現在位置
が所望の位置にあるかどうかを判別するための比較デー
タとして活用されるようにする。つまり、その比較結果
により中央処理装置で演算された位置制御値をＤ／Ａ変
換器によりアナログデータに変換した後、モータ５０に
印加してモータ５０が正確な位置を保ちながら駆動する
ようにする。さらに、３回繰り返し判読した結果、２回
にわたって判読した結果では同一で、１回だけが異なる
場合には、２回判読した結果によって示されたデータを
モータ５０の現在位置情報として認識し、上述のごとき
動作を行うようにする。一方、３回繰り返して位置カウ
ンタ６０の位置情報を判読した結果、３回の全てが夫々
同一でないデータで示されると、次のごとき動作を行う
ようにする。つまり、ステップＳ３で最初に判読された
データＰａ（１）と２回目に判読されたデータＰａ
（２）及び３回目に判読されたデータＰａ（３）とを比
較した結果、データＰａ（１）が中間値である場合に
は、ステップＳ４に進んでＰａ（１）をモータ５０の現
在位置情報として判断する。
【００１２】ステップＳ５で２回目に判読されたデータ
Ｐａ（２）が中間値をなす場合には、ステップＳ６に進
んでＰａ（２）をモータ５０の現在位置情報と判断し、
また、ステップＳ７で３回目に判読されたデータＰａ
（３）が中間値をなす場合、ステップＳ８に進んでＰａ
（３）をモータ５０の現在位置情報として認識するので
ある。
Ｐａ（２）が中間値をなす場合には、ステップＳ６に進
んでＰａ（２）をモータ５０の現在位置情報と判断し、
また、ステップＳ７で３回目に判読されたデータＰａ
（３）が中間値をなす場合、ステップＳ８に進んでＰａ
（３）をモータ５０の現在位置情報として認識するので
ある。
【００１３】以後、ステップＳ９では上述のごとき中間
値をなすデータ（利便上Ｐａ(ｎ)という）の信頼性をチ
ェックする。これは、上記位置情報Ｐａ(ｎ)も誤りの情
報である可能性があるため、許容誤差範囲ｘに含まれる
かどうかを判別するのである。
値をなすデータ（利便上Ｐａ(ｎ)という）の信頼性をチ
ェックする。これは、上記位置情報Ｐａ(ｎ)も誤りの情
報である可能性があるため、許容誤差範囲ｘに含まれる
かどうかを判別するのである。
【００１４】このような位置情報Ｐａ(ｎ)の信頼性チェ
ックは、現在判読された位置情報から寸前の位置情報を
差し引いた後、その絶対値を求めて許容誤差ｘ範囲内に
あるかを判別するものであって、下記式（１）により判
別する。
ックは、現在判読された位置情報から寸前の位置情報を
差し引いた後、その絶対値を求めて許容誤差ｘ範囲内に
あるかを判別するものであって、下記式（１）により判
別する。
【００１５】 ｜Ｐａ(ｎ)−Ｐａ(ｎ−１)｜＜ｘ …（１）
【００１６】この際、モータ５０の駆動変位量は、モー
タ５０の性能などにより制限されるため、上式（１）が
成立されない場合（Ｎｏの時）には、ステップＳ１０に
進んで位置情報Ｐａ(ｎ)が中央処理装置１０により誤っ
て判読されたデータであると判断して、ステップＳ１０
で位置情報Ｐａ(ｎ)を推定する動作を行う。この動作は
ステップＳ１１におけるモータ５０の移動進行時の推定
と、ステップＳ１３に おける停止時の推定と、に区分し
て行われる。
タ５０の性能などにより制限されるため、上式（１）が
成立されない場合（Ｎｏの時）には、ステップＳ１０に
進んで位置情報Ｐａ(ｎ)が中央処理装置１０により誤っ
て判読されたデータであると判断して、ステップＳ１０
で位置情報Ｐａ(ｎ)を推定する動作を行う。この動作は
ステップＳ１１におけるモータ５０の移動進行時の推定
と、ステップＳ１３に おける停止時の推定と、に区分し
て行われる。
【００１７】まず、モータ５０の移動時、ステップＳ１
２では下記式（２）により位置情報Ｐａ(ｎ)を推定す
る。
２では下記式（２）により位置情報Ｐａ(ｎ)を推定す
る。
【００１８】 Ｐａ(ｎ)＝（直前の位置情報）＋（正常の移動命令値） …（２）
【００１９】つまり、直前のモータ５０の位置情報と中
央処理装置１０に蓄えられた正常の移動命令値を加算す
ることによって、位置情報Ｐａ(ｎ)を推定する。
央処理装置１０に蓄えられた正常の移動命令値を加算す
ることによって、位置情報Ｐａ(ｎ)を推定する。
【００２０】さらに、モータ５０の停止時にはステップ
Ｓ１４で下記式（３）により位置情報Ｐａ(ｎ)を推定す
る。
Ｓ１４で下記式（３）により位置情報Ｐａ(ｎ)を推定す
る。
【００２１】 Ｐａ(ｎ−４)＋Ｐａ(ｎ−３)＋Ｐａ(ｎ−２)＋Ｐａ(ｎ−１) Ｐａ(ｎ)＝───────────────────────────…(３) ４
【００２２】これは、モータ５０の移動４回転位置情報
Ｐａ(ｎ−４)から寸前の移動時の位置情報Ｐａ(ｎ−１)
を合算し、移動回数４で分配し、モータ５０の現在位置
情報Ｐａ(ｎ)を推定するのである。
Ｐａ(ｎ−４)から寸前の移動時の位置情報Ｐａ(ｎ−１)
を合算し、移動回数４で分配し、モータ５０の現在位置
情報Ｐａ(ｎ)を推定するのである。
【００２３】次に、ステップＳ１５では、上記のように
して求められた位置情報Ｐａ(ｎ)に基づいてモータ５０
を制御する。
して求められた位置情報Ｐａ(ｎ)に基づいてモータ５０
を制御する。
【００２４】一方、ステップＳ９で位置情報Ｐａ(ｎ)の
信頼性チェック時、現に判読された位置情報から寸前の
位置情報を差し引いた後、その絶対値を求めて許容誤差
範囲内にある場合（Ｙｅｓの時）には、ステップＳ１５
に進んでステップＳ１５以下の動作を行うのは勿論であ
る。
信頼性チェック時、現に判読された位置情報から寸前の
位置情報を差し引いた後、その絶対値を求めて許容誤差
範囲内にある場合（Ｙｅｓの時）には、ステップＳ１５
に進んでステップＳ１５以下の動作を行うのは勿論であ
る。
【００２５】
【発明の効果】上述のように、この発明の位置制御器の
位置情報判別装置及び判別方法によれば、従来のハード
ウェア的な構成から逸脱してソフトウェア的に位置制御
システムを構成することにより、システムの簡単化はも
とより製造原価をダウンさせる効果があるのみならず、
より精密性が向上されるようソフトウェア的に位置制御
が行われるため、生産ラインにおける生産性及び作業性
を向上させるなどの優れる効果がある。
位置情報判別装置及び判別方法によれば、従来のハード
ウェア的な構成から逸脱してソフトウェア的に位置制御
システムを構成することにより、システムの簡単化はも
とより製造原価をダウンさせる効果があるのみならず、
より精密性が向上されるようソフトウェア的に位置制御
が行われるため、生産ラインにおける生産性及び作業性
を向上させるなどの優れる効果がある。
【図１】従来の位置制御システムの構成ブロック図であ
る。
る。
【図２】この発明による位置制御システムの構成ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】この発明による位置情報判別方法の動作順のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１０ 中央処理装置 ２０ Ｄ／Ａ変換器 ３０ 位置カウンタ４０ 位置検出器 ５０ モータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/12 G05B 19/19
Claims (5)
- 【請求項１】 モータと、上記モータの速度を制御する
速度制御器と、上記モータにより作動されるマニピュレ
ーターを具えた位置制御システムにおいて、モータの現
在位置を検知する位置検出器と、上記位置検出器により
検知されたモータの現在位置情報を繰り返し入力され
て、その入力された所定回数の現在位置情報の中間値を
一先ずモータの現在位置情報として判断してから、その
中間値と直前の現在位置情報との差が予め設定された基
準値未満である場合には、その中間値を現在位置情報と
して決定し、その中間値と直前の現在位置情報との差が
予め設定された基準値以上である場合には、モータの移
動時と停止時とに仕分けて、以前の位置情報および移動
命令値に基づき現在位置情報を推定する方式で現在位置
情報を決定するとともに、決定した現在位置情報に基づ
きモータの位置制御値を定めて出力する中央処理装置
と、上記中央処理装置から出力されるモータの位置制御
値をアナログデータに変換してモータを制御するＤ／Ａ
変換器とからなることを特徴とする位置制御器の位置情
報判別装置。 - 【請求項２】 モータの現在駆動位置を感知し、この感
知された値をカウントし、モータの現在位置情報を一定
回数繰り返し判読する第１ステップと、上記第１ステッ
プで一定回数を繰り返し判読された結果により中間値を
一先ずモータの現在位置情報を判断する第２ステップ
と、上記第２ステップでモータの現在位置情報と判断さ
れた値の信頼性を許容誤差範囲に含まれるかどうかによ
り判別する第３ステップと、上記第３ステップでモータ
の現在位置情報と判断された値が正確でないと判別され
た場合には、モータの移動時及び停止時とに区分して位
置情報を推定する第４ステップと、上記第３ステップに
おいて正確と判断された位置情報に基づいてまたは上記
第４ステップで推定された位置情報に基づいてモータを
制御する第５ステップとからなることを特徴とする位置
制御器の位置情報判別方法。 - 【請求項３】 上記第１ステップで判読されたデータが
所定回数を繰り返しても同一である場合には、その値を
そのままモータの現在位置情報と判断することを特徴と
する請求項２に記載の位置制御器の位置情報判別方法。 - 【請求項４】 上記第４ステップでのモータの移動時の
現在位置情報の推定は、モータの現在位置直前の位置情
報と中央処理装置に蓄えられている正常の移動命令値を
加算してなることを特徴とする請求項２に記載の位置制
御器の位置情報判別方法。 - 【請求項５】 上記第４ステップでのモータの停止時の
現在位置情報に対する推定は、モータの現在位置直前の
位置情報から以前４回目までの位置情報を加算した後、
これを上記回数で割って平均値を得る方法からなること
を特徴とする請求項２に記載の位置制御器の位置情報判
別方法。
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