JP3171485B2 - 高分解能アブソリュート信号の作成方法 - Google Patents

高分解能アブソリュート信号の作成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアブソリュートエンコー
ダにおける高分解能アブソリュート信号の作成方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】現在のアブソリュートエンコーダにおけ
る機械的変位量の絶対位置の出力信号は、バイナリコー
ド(純2進符号)、グレイコード(交番2進符号)、B
CDコード(2進化10進符号)等の信号にて構成され
ている。これらの各信号は固定スリットと移動スリット
を通過した光を検出し、受光素子によって電気信号に変
換されたアナログ信号又は、アナログ信号を波形整形回
路によって波形整形した矩形波信号で構成されている
(光学式アブソリュートエンコーダの場合)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来のアブソ
リュートエンコーダは、アブソリュート信号の分解能が
高くなると出力信号数が増えるため、固定スリット及び
移動スリットが大きくなり、また受光素子数が増え、エ
ンコーダの小形化やコストダウンが難しくなる。
【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、アブソリュート信号の分解能が高くなって
も、電源投入時の位置誤差をできるだけ少なくして、固
定スリット及び移動スリットが大きくならず、また受光
素子数も増えず、エンコーダの小形化や、コストダウン
が可能である高分解能アブソリュート信号の作成方法を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の高分解能アブソリュート信号の作成方法は、
上位データである低分解能アブソリュート信号n分割
と、高分解能インクリメンタル信号(位相差2信号)
(n×m)A,(n×m)Bをエンコーダから出力さ
せ、電源投入時の高分解能アブソリュート信号の初期位
置を低分解能アブソリュート信号n分割と低分解能アブ
ソリュート信号n分割内の仮定位置データ、または低分
解能アブソリュート信号n分割を電気的に分割して分解
能を高めた分割内の仮定位置データに設定した信号で構
成し、エンコーダの可動部の移動に伴う高分解能インク
リメンタル信号(n×m)A,(n×m)Bをカウント
した仮定位置からの位置データをカウントするパルス数
を補正しながら正規の絶対位置に近づけ、前記移動によ
る低分解能アブソリュート信号の変化点により前記位置
データの初期値を設定し直し、前記設定し直した初期値
を基準とする高分解能インクリメンタル信号(n×m)
A,(n×m)Bを加減算することによって(n×m)
分割の高分解能アブソリュート信号を作成することに特
徴を有している。
【0006】
【作用】上位データである低分解能アブソリュート信号
n分割と、高分解能インクリメンタル信号(位相差2信
号)(n×m)A,(n×m)Bをエンコーダから出力
させる。電源投入時の高分解能アブソリュート信号の初
期位置を低分解能アブソリュート信号n分割と低分解能
アブソリュート信号n分割内の仮定位置データ、または
低分解能アブソリュート信号n分割を電気的に分割して
分解能を高めた分割内の仮定位置データに設定した信号
で構成し、エンコーダの可動部の移動に伴う高分解能イ
ンクリメンタル信号(n×m)A,(n×m)Bをカウ
ントした仮定位置からの位置データをカウントするパル
ス数を補正しながら正規の絶対位置に近づけ、前記移動
による低分解能アブソリュート信号の変化点により前記
位置データの初期値を設定し直す。前記設定し直した初
期値を基準とする高分解能インクリメンタル信号(n×
m)A,(n×m)Bを加減算することによって(n×
m)分割の高分解能アブソリュート信号を作成する。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の一実施例における各信号の波形
を示すタイムチャートである。説明は、光学式アブソリ
ュートエンコーダの受光素子により電気信号に変換され
たアナログ信号を波形整形回路によって矩形波信号に波
形整形したバイナリコード出力信号を例にし、回転スリ
ットが右回転の場合はデータは増加し、左回転の場合は
データが減少するものとする。信号Iは2(n+m+1) Aと
(n+m+1) Bの高分解能インクリメンタル信号(位相差
2信号)であり、2(n+m+1) Aと2(n+m+1) B信号を固
定スリット及び回転スリットから光検出して、電気信号
に変換した信号で構成される。信号IIIは上位データ
である低分解能アブソリュート信号20 〜2n であり、
0 〜2n 信号を固定スリット及び回転スリットから光
検出して、電気信号に変換した信号で構成される。
【0008】信号IIの下位データの高分解能アブソリ
ュート信号2(n+1) 〜2(n+m) は高分解能インクリメン
タル信号2(n+m+1) A,2(n+m+1) Bを加減算バイナリ
カウンタでカウントしたデータで構成する。エンコーダ
に電源投入時の初期アブソリュートデータ(絶対位置)
は、絶対位置情報が要求される(n×m)分割を判断で
きないため、低分解能アブソリュート信号20 〜2n
範囲内の位置データを設定するか、または、さらに低分
解能アブソリュート信号20 〜2n のアナログ信号を電
気的に分割し、より精度の高い絶対位置の範囲内の仮定
位置データに設定する。下位ビットの加減算カウンタの
初期値を決め、設定することにより、ある値の位置誤差
を含んだアブソリュート信号を作る。
【0009】本実施例はエンコーダに電源を投入した時
の初期アブソリュートデータ(絶対位置)が2n信号の
c〜d間であるとした場合、最も位置誤差の少ないc〜
d間の中央に信号II(仮定位置データ)を設定する。
【0010】図2は本発明におけるアブソリュートデー
タの正規化を説明する説明図である。電源が投入された
時の初期データは、上位データを1回転あたり20 〜2
n パルスの信号により、2(n+1) 分割の分解能を検出す
る。図において、a領域内の電源が投入された時の初期
位置は、初期データとして中央のbにする。その後回転
スリットが回転すると、高分解能インクリメンタル信号
(n+m+1) A,2(n+m+1) Bをカウントしたデータでア
ブソリュートデータ値を増加、減少させる。2n 信号の
変化点d(またはc)を検出すると、正規の絶対位置が
判断できる。
【0011】高分解能インクリメンタル信号2(n+m+1)
A,2(n+m+1) Bを方向判別回路により方向判別した加
算パルスと減算パルスに変換し、加算パルスによる増加
したカウント数を0に、減算パルスによる減少したカウ
ント数を2m −1の値に設定し直すことで、アブソリュ
ートデータを正規化する。
【0012】ここで、正規化時に図2において、初期デ
ータの値をb点に設定し、実際の回転スリットの位置
(機械位置)がa1の領域にあって、右回転(データ増
加)した場合と、a2の領域にあって、左回転(データ
減少)した場合、アブソリュートデータが正規化位置
c,dの値を通り過ぎて、正規化によりアブソリュート
データが逆転した状態となるため、後述するカウンタデ
ータ検出回路により、カウンタデータが0になった場合
には減算パルスを停止し、2m −1になった場合加算パ
ルスを停止することにより、アブソリュートデータの逆
転を禁止し、カウントデータを正規化位置に近づけ位置
誤差を少なくすることができる。アブソリュートデータ
の正規化後は、低分解能アブソリュート信号20 〜2n
と高分解能インクリメンタル信号2(n+m+1) A,2
(n+m+1) Bを加減算したmビットのカウンタデータでア
ブソリュートデータが構成される。
【0013】図3は本発明を実施するための装置の回路
構成の概要を示すブロック図である。1は方向判別回路
であり、エンコーダの回転スリットが左回転または右回
転すると、高分解能インクリメンタル信号(位相差2信
号)2(n+m+1) A,2(n+m+1) Bにより回転方向を判別
する。4は2n 信号判別及び初期位置設定回路であり、
電源投入時のmビット加減算カウンタのデータを低分解
能アブソリュート信号20 〜2n の範囲内の仮定位置デ
ータ設定するか、または、さらに低分解能アブソリュー
ト信号20 〜2n の受光素子からのアナログ信号を電気
的に分割し、より精度の高い絶対位置の範囲内の仮定位
置データに設定を行い、mビット加減算カウンタの正規
化を行う際、方向判別回路1からの方向判別信号によ
り、加算方向の場合は0、減算方向の場合は2m −1の
設定を行う。
【0014】2はmビット加減算のバイナリカウンタで
ある。UP端子には方向判別回路1からゲート5を介し
て右回転の加算パルスが入力される。一方、DOWN端
子には方向判別回路1からゲート6を介して左回転の減
算パルスが入力される。最初は2n 信号判別及び初期位
置設定回路4からの初期位置設定データをLOADに記
憶しておく。エンコーダの回転スリットの回転により低
分解能アブソリュート信号2n の変化点が検出される
と、高分解能インクリメンタル信号2(n+m+1) A,2
(n+m+1) Bを方向判別回路により方向判別した加算パル
スによる増加したカウント数を0に、減算パルスによる
減少したカウント数を2m −1の値に設定し直すこと
で、アブソリュートデータを正規化する。
【0015】mビット加減算カウンタの初期位置を補正
しながら正規化した後は、高分解能インクリメンタル信
号2(n+m+1) A,2(n+m+1) Bを方向判別回路により方
向判別した加算パルス及び減算パルスをmビット加減算
バイナリカウンタで引き続きカウントし、カウントした
カウント数(カウンタデータ)により、図1に示すよう
な、位置誤差のない下位データの高分解能アブソリュー
ト信号2(n+1) 〜2(n+m) が作成される。
【0016】3はカウンタデータ検出回路であり、電源
が投入されてから初期位置が正規化されるまでの間使用
され、アブソリュートデータの逆転を禁止するための信
号を出力する。バイナリカウンタ2からのカウント数を
監視し、2m −1を検出すると加算パルス禁止の信号を
出力し、0を検出すると減算パルス禁止の信号を出力す
る。
【0017】5はゲートであり、カウンタデータ検出回
路3からの加算パルス停止の信号により方向判別回路か
らの加算パルスの送出を停止する。同様に、6はゲート
であり、カウンタデータ検出回路3からの減算パルス停
止の信号により方向判別回路からの減算パルスの送出を
停止することで、mビット加減算カウントが正規化され
る前の位置誤差を少なくし(mビット加減算カウンタの
データを正規の絶対値に近づけ)、データの逆転を禁止
する。このように、固定スリット及び回転スリットから
光検出する信号数が減少するため、エンコーダの小形化
が可能になり、コストダウンが簡単になる。また、イン
クリメンタル信号(位相差2信号)を2逓倍、4逓倍し
て、方向判別パルスを作成することにより、アブソリュ
ート信号の分解能を2倍、4倍に高くすることができ
る。なお、実施例では出力信号としてバイナリコードで
説明したが、勿論、グレイコード、BCD等のコードも
同様に用いることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高分解能ア
ブソリュート信号の作成方法は、上位データである低分
解能アブソリュート信号n分割と、高分解能インクリメ
ンタル信号(位相差2信号)(n×m)A,(n×m)
Bをエンコーダから出力させ、電源投入時の高分解能ア
ブソリュート信号の初期位置を低分解能アブソリュート
信号n分割と低分解能アブソリュート信号n分割内の仮
定位置データ、または低分解能アブソリュート信号n分
割を電気的に分割して分解能を高めた分割内の仮定位置
データに設定した信号で構成し、エンコーダの可動部の
移動に伴う高分解能インクリメンタル信号(n×m)
A,(n×m)Bをカウントした仮定位置からの位置デ
ータをカウントするパルス数を補正しながら正規の絶対
位置に近づけ、前記移動による低分解能アブソリュート
信号の変化点により前記位置データの初期値を設定し直
し、前記設定し直した初期値を基準とする高分解能イン
クリメンタル信号(n×m)A,(n×m)Bを加減算
することによって(n×m)分割の高分解能アブソリュ
ート信号を作成するようにしたので、アブソリュートエ
ンコーダのアブソリュート信号の分解能が高くなって
も、電源投入時の位置誤差をできるだけ少なくして、固
定スリット及び移動スリットが大きくならず、また受光
素子数も増えず、エンコーダの小形化や、コストダウン
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における各信号の波形を示す
タイムチャートである。
【図2】本発明におけるアブソリュートデータの正規化
を説明する説明図である。
【図3】本発明を実施するための装置の回路構成の概要
を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 方向判別回路 2 バイナリカウンタ 3 カウンタデータ検出回路 4 2n 信号判別及び初期位置設定回路 5,6 ゲート

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上位データである低分解能アブソリュー
    ト信号n分割と、高分解能インクリメンタル信号(位相
    差2信号)(n×m)A,(n×m)Bをエンコーダか
    ら出力させ、電源投入時の高分解能アブソリュート信号の初期位置を
    低分解能アブソリュート信号n分割と低分解能アブソリ
    ュート信号n分割内の仮定位置データ、または低分解能
    アブソリュート信号n分割を電気的に分割して分解能を
    高めた分割内の仮定位置データに設定した信号で構成
    し、 エンコーダの可動部の移動に伴う高分解能インクリメン
    タル信号(n×m)A,(n×m)Bをカウントした仮
    定位置からの位置データをカウントするパルス数を補正
    しながら正規の絶対位置に近づけ、 前記移動による低分解能アブソリュート信号の変化点に
    より前記位置データの初期値を設定し直し、 前記設定し直した初期値を基準とする高分解能インクリ
    メンタル信号(n×m)A,(n×m)Bを加減算する
    ことによって(n×m)分割の高分解能アブソリュート
    信号を作成することを特徴とする高分解能アブソリュー
    ト信号の作成方法。
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