JP3208933B2 - 位置測定装置 - Google Patents
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- BTIJJDXEELBZFS-UHFFFAOYSA-K hemin Chemical compound [Cl-].[Fe+3].[N-]1C(C=C2C(=C(C)C(C=C3C(=C(C)C(=C4)[N-]3)C=C)=N2)C=C)=C(C)C(CCC(O)=O)=C1C=C1C(CCC(O)=O)=C(C)C4=N1 BTIJJDXEELBZFS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、検出器より位置変化に
応じて得られる位相の90゜異なる2つの正弦信号を処
理して位置情報を得る位置測定装置に関する。
応じて得られる位相の90゜異なる2つの正弦信号を処
理して位置情報を得る位置測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種装置は、図3に示されてい
るように、検出器1から得られる位相の90゜異なる2
つの正弦信号を、アンプ3により増幅し、波形整形器3
によって矩形波信号に変換し、矩形波信号の個数をカウ
ンタ4により計数することにより、粗位置情報を得て、
処理回路20に供給する一方、アンプ3により増幅され
た位相の90゜異なる2つの正弦信号をA/Dコンバー
タ19に印加し、それぞれ、デジタル化した後、処理回
路20に供給する。処理回路20は、ディジタル化され
た位相の90゜異なる2つの正弦信号をROMに記憶さ
れたtan-1表に入力して細かい変位を得、この細かい
変位に上記粗位置情報を加算して位置情報を導出し、こ
れを表示器21に表示するとともに、外部出力部22に
出力する。なお、図3に示された従来の位置測定装置の
詳細は、特開昭56−96213号に開示されている。
るように、検出器1から得られる位相の90゜異なる2
つの正弦信号を、アンプ3により増幅し、波形整形器3
によって矩形波信号に変換し、矩形波信号の個数をカウ
ンタ4により計数することにより、粗位置情報を得て、
処理回路20に供給する一方、アンプ3により増幅され
た位相の90゜異なる2つの正弦信号をA/Dコンバー
タ19に印加し、それぞれ、デジタル化した後、処理回
路20に供給する。処理回路20は、ディジタル化され
た位相の90゜異なる2つの正弦信号をROMに記憶さ
れたtan-1表に入力して細かい変位を得、この細かい
変位に上記粗位置情報を加算して位置情報を導出し、こ
れを表示器21に表示するとともに、外部出力部22に
出力する。なお、図3に示された従来の位置測定装置の
詳細は、特開昭56−96213号に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置測定装置は、入力する正弦信号の精度の変
動により、測定精度が悪化してしまうという問題点があ
った。
た従来の位置測定装置は、入力する正弦信号の精度の変
動により、測定精度が悪化してしまうという問題点があ
った。
【0004】すなわち、検出器1より得られる位相の9
0゜異なる第1および第2正弦信号AおよびBは、これ
ら2信号の振幅をそれぞれaおよびbであり、位相誤差
がαである場合には、
0゜異なる第1および第2正弦信号AおよびBは、これ
ら2信号の振幅をそれぞれaおよびbであり、位相誤差
がαである場合には、
【0005】 A=a×COSθ+C1 ・・・(式1)
【0006】 B=b×SIN(θ+α)+C2 ・・・(式2)
【0007】上記の(式1)および(式2)により示さ
れるが、角度θより表される位置を求めるために、第1
および第2正弦信号AおよびBをA/Dコンバータ19
に入力し、処理回路20のtan-1表より角度θを位置
に換算すると、上記振幅aおよびbの相違、位相誤差
α、ならびにオフセットC1およびC2の相違により位
置誤差を生じてしまう。このa,b,α,C1,C2が
一定であれば補正定数として処理換算は可能であるが、
一定ではない為にこの操作は不可能である。
れるが、角度θより表される位置を求めるために、第1
および第2正弦信号AおよびBをA/Dコンバータ19
に入力し、処理回路20のtan-1表より角度θを位置
に換算すると、上記振幅aおよびbの相違、位相誤差
α、ならびにオフセットC1およびC2の相違により位
置誤差を生じてしまう。このa,b,α,C1,C2が
一定であれば補正定数として処理換算は可能であるが、
一定ではない為にこの操作は不可能である。
【0008】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、検出器から出力される2つ正弦信号の精
度に影響されることなく高い精度で位置を測定できる位
置測定装置を提供することを目的とする。
たものであり、検出器から出力される2つ正弦信号の精
度に影響されることなく高い精度で位置を測定できる位
置測定装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の位置測定装置
は、検出器より位置変化に応じて得られる位相の90゜
異なる第1および第2の正弦信号を処理して、位置情報
を得る位置測定装置であって、第1の正弦信号から第2
の正弦信号を減算して第3の正弦信号を発生するととも
に、第1および第2正弦信号を加算して第4の正弦信号
を発生する加減算手段(例えば、図1の加減算回路5)
と、第1、第2、第3および第4の正弦信号のそれぞれ
の最大値および最小値を測定する最大最小測定手段(例
えば、図1の最大最小測定回路6)と、最大最小測定手
段によって測定された第1および第2正弦信号の最大値
および最小値に基づいて第1および第2正弦信号の振幅
およびオフセットを求め、求めた振幅およびオフセット
に基づいて第1および第2正弦信号を正規化して第5お
よび第6正弦信号を得、第5の正弦信号から第6の正弦
信号を減算して第7の正弦信号を作成するとともに、第
5および第6正弦信号を加算して第8の正弦信号を作成
し、最大最小測定手段によって求められた第3および第
4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第7
および第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および第
8正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情報
を求める処理手段(例えば、図1の処理回路7)とを備
えることを特徴とする。
は、検出器より位置変化に応じて得られる位相の90゜
異なる第1および第2の正弦信号を処理して、位置情報
を得る位置測定装置であって、第1の正弦信号から第2
の正弦信号を減算して第3の正弦信号を発生するととも
に、第1および第2正弦信号を加算して第4の正弦信号
を発生する加減算手段(例えば、図1の加減算回路5)
と、第1、第2、第3および第4の正弦信号のそれぞれ
の最大値および最小値を測定する最大最小測定手段(例
えば、図1の最大最小測定回路6)と、最大最小測定手
段によって測定された第1および第2正弦信号の最大値
および最小値に基づいて第1および第2正弦信号の振幅
およびオフセットを求め、求めた振幅およびオフセット
に基づいて第1および第2正弦信号を正規化して第5お
よび第6正弦信号を得、第5の正弦信号から第6の正弦
信号を減算して第7の正弦信号を作成するとともに、第
5および第6正弦信号を加算して第8の正弦信号を作成
し、最大最小測定手段によって求められた第3および第
4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第7
および第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および第
8正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情報
を求める処理手段(例えば、図1の処理回路7)とを備
えることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の位置測定装置においては、検出器より
位置変化に応じて得られる位相の90゜異なる2つの正
弦信号の一方である第1の正弦信号から他方である第2
の正弦信号が減算されて第3の正弦信号が発生され、、
第1および第2正弦信号が加算されて第4の正弦信号が
発生され、第1、第2、第3および第4の正弦信号のそ
れぞれの最大値および最小値が測定され、測定された第
1および第2正弦信号の最大値および最小値に基づいて
第1および第2正弦信号の振幅およびオフセットが求め
られ、求められた振幅およびオフセットに基づいて第1
および第2正弦信号を正規化して第5および第6正弦信
号が発生され、第5の正弦信号から第6の正弦信号を減
算して第7の正弦信号が作成され、第5および第6正弦
信号を加算して第8の正弦信号が作成され、第3および
第4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
7および第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および
第8正弦信号の比が補正され、得られた補正値から位置
情報が求められる。第7および第8正弦信号の間には位
相誤差が存在せず、第1正弦信号および第2正弦信号の
間の位相誤差すなわち第5正弦信号および第6正弦信号
の間の位相誤差は、第7および第8正弦信号の振幅に吸
収されるが、第7および第8正弦信号の振幅の比に基づ
いて第7および第8正弦信号の比が補正されるから、検
出器から出力される第1および第2正弦信号の精度に影
響されることなく高い精度で位置を測定できる。
位置変化に応じて得られる位相の90゜異なる2つの正
弦信号の一方である第1の正弦信号から他方である第2
の正弦信号が減算されて第3の正弦信号が発生され、、
第1および第2正弦信号が加算されて第4の正弦信号が
発生され、第1、第2、第3および第4の正弦信号のそ
れぞれの最大値および最小値が測定され、測定された第
1および第2正弦信号の最大値および最小値に基づいて
第1および第2正弦信号の振幅およびオフセットが求め
られ、求められた振幅およびオフセットに基づいて第1
および第2正弦信号を正規化して第5および第6正弦信
号が発生され、第5の正弦信号から第6の正弦信号を減
算して第7の正弦信号が作成され、第5および第6正弦
信号を加算して第8の正弦信号が作成され、第3および
第4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
7および第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および
第8正弦信号の比が補正され、得られた補正値から位置
情報が求められる。第7および第8正弦信号の間には位
相誤差が存在せず、第1正弦信号および第2正弦信号の
間の位相誤差すなわち第5正弦信号および第6正弦信号
の間の位相誤差は、第7および第8正弦信号の振幅に吸
収されるが、第7および第8正弦信号の振幅の比に基づ
いて第7および第8正弦信号の比が補正されるから、検
出器から出力される第1および第2正弦信号の精度に影
響されることなく高い精度で位置を測定できる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の位置測定装置の一実施例の
構成を示す。図1中、検出器1、アンプ2、波形整形器
3およびカウンタ回路4は、図3の従来例と同一であ
る。加減算回路5は、検出器1より位置変化に応じて得
られアンプ2によって増幅された位相の90゜異なる第
1および第2の正弦信号を加算して第4の正弦信号を発
生するとともに、第1の正弦信号から第2の正弦信号を
減算して第3の正弦信号を発生する。
構成を示す。図1中、検出器1、アンプ2、波形整形器
3およびカウンタ回路4は、図3の従来例と同一であ
る。加減算回路5は、検出器1より位置変化に応じて得
られアンプ2によって増幅された位相の90゜異なる第
1および第2の正弦信号を加算して第4の正弦信号を発
生するとともに、第1の正弦信号から第2の正弦信号を
減算して第3の正弦信号を発生する。
【0012】最大最小測定回路6は、第1、第2、第3
および第4の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値
を測定する。処理回路7は、最大最小測定回路6によっ
て測定された第1および第2正弦信号の最大値および最
小値に基づいて第1および第2正弦信号の振幅およびオ
フセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基づい
て第1および第2正弦信号を正規化して第5および第6
正弦信号を得、第5の正弦信号から第6の正弦信号を減
算して第7の正弦信号を作成するとともに、第5および
第6正弦信号を加算して第8の正弦信号を作成し、最大
最小測定回路6によって求められた第3および第4正弦
信号の最大値および最小値を使用して求めた第7および
第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および第8正弦
信号の比を補正し、得られた補正値から細かい変位を
得、この細かい変位にカウンタ回路4からの粗位置情報
を加算して位置情報を導出し、これを表示器8に表示す
るとともに、外部出力部9に出力する。
および第4の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値
を測定する。処理回路7は、最大最小測定回路6によっ
て測定された第1および第2正弦信号の最大値および最
小値に基づいて第1および第2正弦信号の振幅およびオ
フセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基づい
て第1および第2正弦信号を正規化して第5および第6
正弦信号を得、第5の正弦信号から第6の正弦信号を減
算して第7の正弦信号を作成するとともに、第5および
第6正弦信号を加算して第8の正弦信号を作成し、最大
最小測定回路6によって求められた第3および第4正弦
信号の最大値および最小値を使用して求めた第7および
第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および第8正弦
信号の比を補正し、得られた補正値から細かい変位を
得、この細かい変位にカウンタ回路4からの粗位置情報
を加算して位置情報を導出し、これを表示器8に表示す
るとともに、外部出力部9に出力する。
【0013】次に、図1の実施例の動作を具体的に説明
する。検出器1から得られる第1正弦信号Aを、前述の
ように、A=a×COSθ+C1とし、第2正弦信号
を、前述のように、B=b×SIN(θ+α)+C2と
すると、加減算回路5は、第1の正弦信号Aから第2の
正弦信号Bを減算して第3の正弦信号HA(=A−B)
を作成するとともに、第1および第2の正弦信号Aおよ
びBを加算して第4の正弦信号HB=A+Bを作成す
る。第3および第4正弦信号HAおよびHBは、次の
(式3)および(式4)で示すことができる。
する。検出器1から得られる第1正弦信号Aを、前述の
ように、A=a×COSθ+C1とし、第2正弦信号
を、前述のように、B=b×SIN(θ+α)+C2と
すると、加減算回路5は、第1の正弦信号Aから第2の
正弦信号Bを減算して第3の正弦信号HA(=A−B)
を作成するとともに、第1および第2の正弦信号Aおよ
びBを加算して第4の正弦信号HB=A+Bを作成す
る。第3および第4正弦信号HAおよびHBは、次の
(式3)および(式4)で示すことができる。
【0014】 HA=a× COSθ−b×SIN(θ+α)+C1−C2 =La×SIN(θ+ψA)+ΔC1 ・・・(式3)
【0015】 HB=a× COSθ+b×SIN(θ+α)+C1+C2 =Lb×SIN(θ+ψB)+ΔC2 ・・・(式4)
【0016】ここで、第3および第4正弦信号HA,H
Bの振幅項La,Lb及び位相項ψA,ψBは、次の
(式5)、(式6)、(式7)および(式8)に示され
ているように、全て、第1および第2の正弦信号A,B
の振幅a,b及び位相誤差αの関数である。
Bの振幅項La,Lb及び位相項ψA,ψBは、次の
(式5)、(式6)、(式7)および(式8)に示され
ているように、全て、第1および第2の正弦信号A,B
の振幅a,b及び位相誤差αの関数である。
【0017】 La=F1(a,b,α) ・・・(式5)
【0018】 Lb=F2(a,b,α) ・・・(式6)
【0019】 ψA=F3(a,b,α) ・・・(式7)
【0020】 ψB=F4(a,b,α) ・・・(式8)
【0021】次に、第1、第2、第3および第4正弦信
号A,B,HAおよびHBは、最大最小測定回路6に供
給される。最大最小測定回路6は、例えば、図2に示さ
れているように、マルチプレクサ11、A/Dコンバー
タ12、比較回路13および記憶部14から構成され
る。
号A,B,HAおよびHBは、最大最小測定回路6に供
給される。最大最小測定回路6は、例えば、図2に示さ
れているように、マルチプレクサ11、A/Dコンバー
タ12、比較回路13および記憶部14から構成され
る。
【0022】図2において、マルチプレクサ11は、第
1、第2、第3および第4正弦信号A,B,HAおよび
HBを順次入力する。A/Dコンバータ12は、マルチ
プレクサ11から供給された第1、第2、第3および第
4正弦信号A,B,HAおよびHBをデジタル化し、比
較回路13は、記憶部14に記憶された最大値および最
小値とデジタル化された第1、第2、第3および第4正
弦信号A,B,HAおよびHBの信号値とを逐次比較
し、この信号値が最大値よりも大きい時には新たな最大
値として記憶部14に記憶し、この信号値が最小値より
も小さい場合は新たな最小値として記憶部14に記憶す
る。
1、第2、第3および第4正弦信号A,B,HAおよび
HBを順次入力する。A/Dコンバータ12は、マルチ
プレクサ11から供給された第1、第2、第3および第
4正弦信号A,B,HAおよびHBをデジタル化し、比
較回路13は、記憶部14に記憶された最大値および最
小値とデジタル化された第1、第2、第3および第4正
弦信号A,B,HAおよびHBの信号値とを逐次比較
し、この信号値が最大値よりも大きい時には新たな最大
値として記憶部14に記憶し、この信号値が最小値より
も小さい場合は新たな最小値として記憶部14に記憶す
る。
【0023】第1、第2、第3および第4正弦信号A,
B,HA,HBに対しそれぞれの最大値と最小値を求め
る動作は、第1および第2正弦信号AおよびBが少なく
とも1周期以上入力されるまで行う。第1および第2正
弦信号AおよびBの周期変化は、カウンタ回路4より得
ることができる。記憶部14は、カウンタ回路より得ら
れる情報に応じて、上述のようにして得られた最大値お
よび最小値値の記憶場所を変更し、複数個の最大値およ
び最小値を記憶する。
B,HA,HBに対しそれぞれの最大値と最小値を求め
る動作は、第1および第2正弦信号AおよびBが少なく
とも1周期以上入力されるまで行う。第1および第2正
弦信号AおよびBの周期変化は、カウンタ回路4より得
ることができる。記憶部14は、カウンタ回路より得ら
れる情報に応じて、上述のようにして得られた最大値お
よび最小値値の記憶場所を変更し、複数個の最大値およ
び最小値を記憶する。
【0024】次に、処理回路7は、記憶部14に記憶さ
れた最大値および最小値を必要時に呼び出し、以下に説
明する補正計算を行う。ここで、第1、第2、第3およ
び第4正弦信号A,B,HAおよびHBの最大値および
最小値をそれぞれAMAX,AM IN,BMAX,BMIN,HA
MAX,HAMIN,HBMAX,HBMINとすると、第1および
第2正弦信号A,Bの振幅a,bは、次の(式9)およ
び(式10)により示される。
れた最大値および最小値を必要時に呼び出し、以下に説
明する補正計算を行う。ここで、第1、第2、第3およ
び第4正弦信号A,B,HAおよびHBの最大値および
最小値をそれぞれAMAX,AM IN,BMAX,BMIN,HA
MAX,HAMIN,HBMAX,HBMINとすると、第1および
第2正弦信号A,Bの振幅a,bは、次の(式9)およ
び(式10)により示される。
【0025】 a=(AMAX−AMIN)/2 ・・・(式9)
【0026】 b=(BMAX−BMIN)/2 ・・・(式10)
【0027】同様に、第1および第2正弦信号A,Bの
オフセットC1,C2は、次の(式11)および(式1
2)により示される。
オフセットC1,C2は、次の(式11)および(式1
2)により示される。
【0028】 C1=(AMAX+AMIN)/2 ・・・(式11)
【0029】 C2=(BMAX+BMIN)/2 ・・・(式12)
【0030】(式9)、(式10)、(式11)および
(式12)により求められたa,b,C1,C2の値を
用い、第1および第2正弦信号A,Bを正規化して、次
の(式13)および(式14)に示される第5および第
6正弦信号A’,B’を得る。
(式12)により求められたa,b,C1,C2の値を
用い、第1および第2正弦信号A,Bを正規化して、次
の(式13)および(式14)に示される第5および第
6正弦信号A’,B’を得る。
【0031】 A’=COSθ ・・・(式13)
【0032】 B’=SIN(θ+α) ・・・(式14)
【0033】次に、これらの正規化された正弦信号すな
わち第5および第6正弦信号A’,B’を用い、次の
(式15)に示されるように、第5正弦信号A’から第
6正弦信号B’を差し引いて新たな架空の第7正弦信号
SAを作成し、次の(式16)に示されるように、第5
正弦信号A’と第6正弦信号B’とを加算して新たな架
空の第8正弦信号SBを作成する。
わち第5および第6正弦信号A’,B’を用い、次の
(式15)に示されるように、第5正弦信号A’から第
6正弦信号B’を差し引いて新たな架空の第7正弦信号
SAを作成し、次の(式16)に示されるように、第5
正弦信号A’と第6正弦信号B’とを加算して新たな架
空の第8正弦信号SBを作成する。
【0034】
【数1】
【0035】
【数2】
【0036】ここで、
【数3】
【0037】
【数4】
【0038】
【数5】
【0039】したがって、第7正弦信号SAおよび第8
正弦信号SBは、次の(式20)および(式21)のよ
うに表現できる。
正弦信号SBは、次の(式20)および(式21)のよ
うに表現できる。
【0040】
【数6】
【0041】
【数7】
【0042】ただし、
【数8】
【0043】
【数9】
【0044】
【数10】 である。
【0045】従って、処理回路7内において作成した架
空の第7および第8正弦信号SA,SBには、振幅差は
残るが、加減算回路5にて実際に作成された第3および
第4正弦信号HA,HBと異なり、位相誤差は消去され
る。次に、第3および第4正弦信号HA,HB信号の最
大値および最小値より第3および第4正弦信号HA,H
B信号の振幅La,Lbを求めると、(式25)および
(式26)のようになる。
空の第7および第8正弦信号SA,SBには、振幅差は
残るが、加減算回路5にて実際に作成された第3および
第4正弦信号HA,HBと異なり、位相誤差は消去され
る。次に、第3および第4正弦信号HA,HB信号の最
大値および最小値より第3および第4正弦信号HA,H
B信号の振幅La,Lbを求めると、(式25)および
(式26)のようになる。
【0046】 La=(HAMAX−HAMIN)/2 ・・・(式25)
【0047】 Lb=(HBMAX−HBMIN)/2 ・・・(式26)
【0048】La,Lbは、(式5)および(式6)に
示されているように、共に、第1正弦信号A,Bの振幅
a,bと位相誤差αの関数であることから、逆にαを算
出できる。ゆえに、第7および第8正弦信号SA,SB
の振幅Ka,Kbを求めることが可能となり、第7およ
び第8正弦信号SA,SBを示す(式20)および(式
21)よりKa,Kbを消去した信号をSA’,SB’
とすると、SA’およびSB’は、次の(式27)およ
び(式28)のようになり、単純なtan-1表によりβ
が求まることが分かる。
示されているように、共に、第1正弦信号A,Bの振幅
a,bと位相誤差αの関数であることから、逆にαを算
出できる。ゆえに、第7および第8正弦信号SA,SB
の振幅Ka,Kbを求めることが可能となり、第7およ
び第8正弦信号SA,SBを示す(式20)および(式
21)よりKa,Kbを消去した信号をSA’,SB’
とすると、SA’およびSB’は、次の(式27)およ
び(式28)のようになり、単純なtan-1表によりβ
が求まることが分かる。
【0049】 SA’=COSβ ・・・(式27)
【0050】 SB’=SINβ ・・・(式28)
【0051】振幅測定回路6は、A/Dコンバータ11
を通した第1、第2、第3および第4正弦信号A,B,
HA,HBのうち第1および第2正弦信号A,Bを、直
接、処理回路7に送る。処理回路7は、上記第7および
第8正弦信号SA,SBを作成し、最終的に、以下の
(式29)の計算を行い、位置に相当するθを算出す
る。
を通した第1、第2、第3および第4正弦信号A,B,
HA,HBのうち第1および第2正弦信号A,Bを、直
接、処理回路7に送る。処理回路7は、上記第7および
第8正弦信号SA,SBを作成し、最終的に、以下の
(式29)の計算を行い、位置に相当するθを算出す
る。
【0052】 θ=tan-1(SB’/SA’)−φB =tan-1{(SB/SA)×F(α)}−tan-1{1/F(α)} ・・・(式29)
【0053】ここで、 F(α)=Ka/Kb ・・・(式30) である。
【0054】上述のようにして得られた位置情報すなわ
ち細かい変位は、元の信号すなわち第1および第2正弦
信号A,Bの一周期内の位置であり、処理回路7は、カ
ウンタ回路4より得られた粗情報と上記細かい変位を加
え最終的な位置情報を得る。この様に、元の信号A,B
が、異なる振幅a,bを有し、両信号A,B間に位相誤
差αが存在し、信号A,Bが異なるオフセットC1,C
2を有し、かつこれらの量が変動を示しても、その変動
量には無関係に位置が算出する事ができる。処理回路7
は、算出した結果を表示部8に表示するとともに、外部
出力部9にこれらに合わせた数値に変換し出力する。
ち細かい変位は、元の信号すなわち第1および第2正弦
信号A,Bの一周期内の位置であり、処理回路7は、カ
ウンタ回路4より得られた粗情報と上記細かい変位を加
え最終的な位置情報を得る。この様に、元の信号A,B
が、異なる振幅a,bを有し、両信号A,B間に位相誤
差αが存在し、信号A,Bが異なるオフセットC1,C
2を有し、かつこれらの量が変動を示しても、その変動
量には無関係に位置が算出する事ができる。処理回路7
は、算出した結果を表示部8に表示するとともに、外部
出力部9にこれらに合わせた数値に変換し出力する。
【0055】なお、本実施例では、最終的な位置換算結
果を表示部8に表示するだけでなく、上記計算により得
られる補正値、すなわち元の信号A,Bの振幅値やオフ
セット値等の信号情報を表示することが可能である。こ
の情報の表示は、検出器1の信号状態の検査に用いら
れ、信号状態の極端な悪化・故障に対する早期発見・対
処が可能となる。
果を表示部8に表示するだけでなく、上記計算により得
られる補正値、すなわち元の信号A,Bの振幅値やオフ
セット値等の信号情報を表示することが可能である。こ
の情報の表示は、検出器1の信号状態の検査に用いら
れ、信号状態の極端な悪化・故障に対する早期発見・対
処が可能となる。
【0056】また、上記処理回路7は、CPUおよびそ
の動作を規定するプログラムを規定するROMの組み合
わせで実現できるが、ハードワイヤードロジックで実現
することもできる。
の動作を規定するプログラムを規定するROMの組み合
わせで実現できるが、ハードワイヤードロジックで実現
することもできる。
【0057】このような位置測定装置は、高精度に位置
を測定できるので、例えばロータリエンコーダを用い、
角度を高精度に測定する測量機等に有効なものである。
勿論、リニアエンコーダを用いる各種測定装置も同様で
ある。
を測定できるので、例えばロータリエンコーダを用い、
角度を高精度に測定する測量機等に有効なものである。
勿論、リニアエンコーダを用いる各種測定装置も同様で
ある。
【0058】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
位置測定装置によれば、検出器より位置変化に応じて得
られる位相の90゜異なる2つの正弦信号の一方である
第1の正弦信号から他方である第2の正弦信号を減算し
て第3の正弦信号を発生し、第1および第2正弦信号を
加算して第4の正弦信号を発生し、第1、第2、第3お
よび第4の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値を
測定し、測定した第1および第2正弦信号の最大値およ
び最小値に基づいて第1および第2正弦信号の振幅およ
びオフセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基
づいて第1および第2正弦信号を正規化して第5および
第6正弦信号を得、第5の正弦信号から第6の正弦信号
を減算して第7の正弦信号を作成し、第5および第6正
弦信号を加算して第8の正弦信号を作成し、第3および
第4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
7および第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および
第8正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情
報を求めるようにしたので、第7および第8正弦信号の
間には位相誤差が存在せず、第1正弦信号および第2正
弦信号の間の位相誤差すなわち第5正弦信号および第6
正弦信号の間の位相誤差は、第7および第8正弦信号の
振幅に吸収されるが、第7および第8正弦信号の振幅の
比に基づいて第7および第8正弦信号の比が補正される
から、検出器から得られる信号状態が悪い場合でも、ま
た、温度変化等による信号の変動が生じた場合でも検出
器の信号状態に影響されることなく、高い精度で位置を
測定できる。
位置測定装置によれば、検出器より位置変化に応じて得
られる位相の90゜異なる2つの正弦信号の一方である
第1の正弦信号から他方である第2の正弦信号を減算し
て第3の正弦信号を発生し、第1および第2正弦信号を
加算して第4の正弦信号を発生し、第1、第2、第3お
よび第4の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値を
測定し、測定した第1および第2正弦信号の最大値およ
び最小値に基づいて第1および第2正弦信号の振幅およ
びオフセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基
づいて第1および第2正弦信号を正規化して第5および
第6正弦信号を得、第5の正弦信号から第6の正弦信号
を減算して第7の正弦信号を作成し、第5および第6正
弦信号を加算して第8の正弦信号を作成し、第3および
第4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
7および第8正弦信号の振幅の比に基づいて第7および
第8正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情
報を求めるようにしたので、第7および第8正弦信号の
間には位相誤差が存在せず、第1正弦信号および第2正
弦信号の間の位相誤差すなわち第5正弦信号および第6
正弦信号の間の位相誤差は、第7および第8正弦信号の
振幅に吸収されるが、第7および第8正弦信号の振幅の
比に基づいて第7および第8正弦信号の比が補正される
から、検出器から得られる信号状態が悪い場合でも、ま
た、温度変化等による信号の変動が生じた場合でも検出
器の信号状態に影響されることなく、高い精度で位置を
測定できる。
【図1】本発明の位置測定装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図2】図1の最大最小測定回路の一構成例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図3】従来の位置測定装置の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
1 検出器 2 アンプ 3 波形整形器 4 カウンタ回路 5 加減算回路 6 最大最小測定回路 7 処理回路 11 マルチプレクサ 12 A/Dコンバータ 13 比較回路 14 記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62
Claims (1)
- 【請求項1】 検出器より位置変化に応じて得られる位
相の90゜異なる第1および第2の正弦信号を処理し
て、位置情報を得る位置測定装置において、 前記第1の正弦信号から前記第2の正弦信号を減算して
第3の正弦信号を発生するとともに、前記第1および第
2正弦信号を加算して第4の正弦信号を発生する加減算
手段と、 前記第1、第2、第3および第4の正弦信号のそれぞれ
の最大値および最小値を測定する最大最小測定手段と、 前記最大最小測定手段によって測定された前記第1およ
び第2正弦信号の最大値および最小値に基づいて前記第
1および第2正弦信号の振幅およびオフセットを求め、
求めた振幅およびオフセットに基づいて前記第1および
第2正弦信号を正規化して第5および第6正弦信号を
得、前記第5の正弦信号から前記第6の正弦信号を減算
して第7の正弦信号を作成するとともに、前記第5およ
び第6正弦信号を加算して第8の正弦信号を作成し、前
記最大最小測定手段によって求められた前記第3および
第4正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた前
記第7および第8正弦信号の振幅の比に基づいて前記第
7および第8正弦信号の比を補正し、得られた補正値か
ら位置情報を求める処理手段とを備えることを特徴とす
る位置測定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15432193A JP3208933B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
US08/249,269 US5414516A (en) | 1993-06-01 | 1994-05-25 | Position measuring apparatus |
DE4419050A DE4419050A1 (de) | 1993-06-01 | 1994-05-31 | Positionsmessvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15432193A JP3208933B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06341855A JPH06341855A (ja) | 1994-12-13 |
JP3208933B2 true JP3208933B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=15581585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15432193A Expired - Fee Related JP3208933B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5414516A (ja) |
JP (1) | JP3208933B2 (ja) |
DE (1) | DE4419050A1 (ja) |
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JPH07191805A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Rohm Co Ltd | ロータリエンコーダおよびこれを用いた入力装置 |
AU2686995A (en) * | 1994-06-01 | 1995-12-21 | Stridsberg Innovation Ab | Position transducer |
JP3367226B2 (ja) * | 1994-10-20 | 2003-01-14 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 変位量検出装置 |
US5701525A (en) * | 1995-12-21 | 1997-12-23 | Polaroid Corporation | Camera encoder assembly, system and method thereof |
US5698851A (en) * | 1996-04-03 | 1997-12-16 | Placa Ltd. | Device and method for precise angular measurement by mapping small rotations into large phase shifts |
DE19831960A1 (de) * | 1998-07-16 | 2000-01-20 | Itt Mfg Enterprises Inc | Wegsensor |
DE19950902A1 (de) | 1999-10-22 | 2001-05-23 | Ds Technologie Werkzeugmaschb | System und Verfahren zur Steuerung einer Positioniereinrichtung, insbesondere von Stellantrieben bei Werkzeugmaschinen, sowie Phasenmischvorrichtung |
US6660996B1 (en) | 2001-07-03 | 2003-12-09 | Lexmark International, Inc. | System and method for examining relationship between intersecting encoder output signals |
US6600150B1 (en) | 2001-07-03 | 2003-07-29 | Lexmark International, Inc. | Encoder systems for printers and related methods |
DE10301848B4 (de) | 2003-01-09 | 2014-10-09 | Anton Rodi | Messeinrichtung zur Erfassung von Größen, insbesondere von Winkeln oder Wegstrecken |
JP5523664B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2014-06-18 | 株式会社ミツトヨ | 干渉計 |
Family Cites Families (4)
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 |
JPH0758206B2 (ja) * | 1984-03-30 | 1995-06-21 | 株式会社日立製作所 | モワレ縞を用いた位置検出装置 |
JPH0419485A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-23 | Kubota Corp | 地下埋設配管設備 |
JP3313750B2 (ja) * | 1992-01-21 | 2002-08-12 | キヤノン株式会社 | 信号処理装置及びこれを用いた装置 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP15432193A patent/JP3208933B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-05-25 US US08/249,269 patent/US5414516A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-31 DE DE4419050A patent/DE4419050A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5414516A (en) | 1995-05-09 |
DE4419050A1 (de) | 1994-12-08 |
JPH06341855A (ja) | 1994-12-13 |
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---|---|---|---|
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