JP3486617B2 - エンコーダ信号処理装置及び方法 - Google Patents

エンコーダ信号処理装置及び方法

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JP3486617B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンコーダ信号処
理装置及び方法に関し、特に、アブソリュートデータの
検出精度を向上させるようにするための新規な改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種の装置とし
ては図３で示される、例えばエンコーダの信号処理回路
の構成を挙げることができる。すなわち、図３におい
て、符号１ａ及び１ｂで示されるものは、Ａ相及びＢ相
からなる図示しない周知のエンコーダから出力されるＡ
相信号及びＢ相信号である。これらのＡ相信号１ａ及び
Ｂ相信号１ｂの出力値は、ほぼ正確な正弦波形を示すた
め、ここではＡ相信号１ａをＣＯＳθ、Ｂ相信号１ｂを
ＳＩＮθとして扱うこととする。
【０００３】前記Ａ相信号１ａ及びＢ相信号１ｂは、Ａ
／Ｄ変換器２を経てＣＯＳ-1演算部３及びＳＩＮ-1演算
部４に入力され、図４（ｂ）、図４（Ｃ）に示すように
ＣＯＳ-1データ３ａ及びＳＩＮ-1データ４ａに検出精度
の悪い区間３ａ1、３ａ2、３ａ3、４ａ1、４ａ2が含ま
れているため、図４に示すようにＡ相信号１ａ及びＢ相
信号１ｂのうちの比較的線形的な区間に対応するＣＯＳ
-1演算部３及びＳＩＮ -1演算部４の出力をセレクタ５に
おいて選択的して合成し、図４（ｄ）に示すようなアブ
ソリュートデータを得ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置は以上のよ
うに構成されていたため、次のような課題が存在してい
た。すなわち、Ａ相信号及びＢ相信号が完全な正弦波信
号でない場合には、セレクタ５の出力は図４（ｄ）に示
すように不連続なものとなってしまい、検出精度が悪化
していた。
【０００５】即ち、エンコーダのＡ相出力１及びＢ相出
力２は正確な９０°位相差の正弦波信号ではなく、位相
差には誤差が含まれており、この位相差の誤差を無視し
てそのまま位置情報（アブソリュートデータ）に変換し
ていたため、位相差の誤差が位置情報の精度に大きく影
響していた。
【０００６】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、アブソリュートデータの検
出精度を向上させたエンコーダ信号処理装置および方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダ信号
処理装置は、エンコーダのＡ相信号及びＢ相信号をＣＯ
Ｓθ及びＳＩＮθと表した場合に、Ａ＝ＣＯＳθ、Ｂ＝
ＳＩＮθなるＡ、Ｂに対し、前記Ａ相信号に基づきＣＯ
Ｓ-1Ａを演算するＣＯＳ-1演算部と、前記Ｂ相信号に基
づきＳＩＮ-1Ｂを演算するＳＩＮ-1演算部と、前記Ａ相
信号及び前記Ｂ相信号に基づきＢ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演
算する第１係数演算部と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信
号に基づきＡ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する第２係数演算
部と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号の位相の誤差を演
算する誤差演算部と、前記誤差演算部で演算された前記
誤差を用いて前記ＣＯＳ-1演算部の出力を補正するＡ相
補正部と、前記誤差演算部で演算された前記誤差を用い
て前記ＳＩＮ-1演算部の出力を補正するＢ相補正部と、
前記Ａ相補正部の出力及び前記第１係数演算部の出力を
乗算する第１乗算回路と、前記Ｂ相補正部の出力及び前
記第２係数演算部の出力を乗算する第２乗算回路と、前
記第１乗算回路及び第２乗算回路の出力を合成する波形
合成部とを備え、前記波形合成部の出力をアブソリュー
トデータとして用いる構成であり、また、前記Ａ相信号
及びＢ相信号の位相の誤差は、前記Ａ相信号及びＢ相信
号との交点、または、これらの信号の振幅が等しく、か
つ、互いの振動の向きが逆になる点に基づいて演算する
構成であり、また、エンコーダのＡ相信号及びＢ相信号
をＣＯＳθ及びＳＩＮθと表した場合に、位相の誤差
(Δθ)を有するＡ＝ＣＯＳ(θ+Δθ)、Ｂ＝ＳＩＮ(θ-
Δθ)なるＡ、Ｂに対し、Ｂ2（ＣＯＳ-1Ａ−Δθ）／
（Ａ2＋Ｂ2）＋Ａ2（ＳＩＮ-1Ｂ＋Δθ）／（Ａ2＋
Ｂ2）をアブソリュートデータとして用いる構成であ
る。また、本発明のエンコーダ信号処理方法は、エンコ
ーダのＡ相信号及びＢ相信号をＣＯＳθ及びＳＩＮθと
表した場合に、Ａ＝ＣＯＳθ、Ｂ＝ＳＩＮθなるＡ、Ｂ
に対し、前記Ａ相信号に基づきＣＯＳ-1Ａを演算する工
程と、前記Ｂ相信号に基づきＳＩＮ-1Ｂを演算する工程
と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号に基づきＢ2／（Ａ2
＋Ｂ2）を演算する工程と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相
信号に基づきＡ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する工程と、前
記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号の位相の誤差(Δθ)を演算
する工程と、前記誤差演算部で演算された前記誤差を用
いて前記ＣＯＳ-1演算部の出力を補正する工程と、前記
誤差演算部で演算された前記誤差を用いて前記ＳＩＮ-1
演算部の出力を補正する工程と、前記Ａ相補正部の出力
及び前記第１係数演算部の出力を乗算する工程と、前記
Ｂ相補正部の出力及び前記第２係数演算部の出力を乗算
する工程と、前記第１乗算回路及び第２乗算回路の出力
を合成する工程とを備え、前記波形合成部の出力をアブ
ソリュートデータとして用いる構成であり、また、前記
Ａ相信号及びＢ相信号の位相の誤差は、前記Ａ相信号及
びＢ相信号との交点、または、これらの信号の振幅が等
しく、かつ、互いの振動の向きが逆になる点に基づいて
演算する構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるエ
ンコーダ信号処理装置及び方法の好適な実施の形態につ
いて詳細に説明する。なお、従来装置と同一または同等
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０００９】図１に示すように、本発明のエンコーダ信
号処理装置では、Ａ相信号１０ａ及びＢ相信号１０ｂ
は、Ａ／Ｄ変換器２を経てＣＯＳ-1演算部３及びＳＩＮ
-1演算部４にそれぞれ入力されると共に、第１係数演算
部１１、第２係数演算部１２及び誤差演算部１３にそれ
ぞれが入力される。前記第１係数演算部１１は、Ａ≒Ｓ
ＩＮθ及びＢ≒ＣＯＳθなるＡ、Ｂに対し、Ｂ2／（Ａ2
＋Ｂ2）なる第１係数の演算を行う。また、前記第２係
数演算部１２は、Ａ2／（Ａ2＋Ｂ2）なる演算を行う。
【００１０】また、前記誤差演算部１３には、Ａ相信号
１０ａ及びＢ相信号１０ｂが入力されるように構成され
ている。この誤差演算部１３では、Ａ相信号１０ａ及び
Ｂ相信号１０ｂとの交点、または、これらの信号の振幅
が等しく、かつ、互いの振動の向きが逆になる点に基づ
いてＡ相信号１０ａ及びＢ相信号１０ｂの位相差を検出
し、本来位相差の誤差が生じていなければ９０°の位相
差を有するＡ相信号１０ａ及びＢ相信号１０ｂの位相差
の誤差を演算して出力する。
【００１１】 具体的には、Ａ相信号１０ａ及びＢ相信
号１０ｂとが図２（ａ）に示すような位相の誤差Δθを
有する場合、Ａ相信号１０ａ及びＢ相信号１０ｂの交点
Ｃにおける振幅をＫとすると、位相の誤差ΔθはΔθ＝
π／４−ＳＩＮ−１Ｋと表すことができるので、この式
に基づいてΔθを求める。このような位相の誤差の求め
方は、図２（ａ）に示す振幅が逆で振幅の絶対値が等し
い点Ｄにおいても同様である。
【００１２】このように、Ａ相信号１０ａ及びＢ相信号
１０ｂがそれぞれΔθの位相の誤差を含んでいるものと
すると、前記Ａ相信号１０ａとＢ相信号１０ｂとをΔθ
または−Δθ補正することによって、それぞれの正弦波
信号に生じている位相の誤差を補正することができる。
これは、誤差が生じているＡ相信号１０ａとＢ相信号１
０ｂとの間に本来の位相差が生じていない場合のＡ相出
力１０ＡとＢ相出力１０Ｂとの交点または振幅が等しく
互いに向きが逆の点があるという考えに基づいている。
【００１３】また、ＣＯＳ-1演算部３から出力されるＣ
ＯＳ-1データ３ａと誤差演算部１３から出力される誤差
データ１３ａは、Ａ相補正部１４に入力される。補正後
のＡ相信号１４ａは、第１係数演算部１１の出力である
第１係数１１ａと共に第１乗算回路１６で乗算される。
一方、ＳＩＮ-1演算部４から出力されるＳＩＮ-1データ
４ａと誤差演算部１３から出力される誤差データ１３ａ
は、Ｂ相補正部１５に入力される。補正後のＢ相信号１
５ａは、第２係数演算部１２の出力である第２係数１２
ａと共に第２乗算回路１７で乗算される。
【００１４】以上より、前記誤差演算部１３で前述した
Δθが演算された後に、このΔθを用いてＡ相補正部１
４にてＡ相信号３ａが補正されて補正後のＡ相信号１４
ａがＡ相補正部１４から出力される。そして、第１乗算
回路１６ではＡ相信号１４ａに第１係数１６ａが乗算さ
れる。即ち、第１乗算回路１６にて（Ｂ2／（Ａ2＋
Ｂ 2））（ＣＯＳ-1Ａ−Δθ）が演算される。
【００１５】また、同様に、Δθを用いてＢ相補正部１
５にてＢ相信号４ａが補正されて補正後のＢ相信号１５
ａがＢ相補正部１５から出力される。そして、第２乗算
回路ではＢ相信号１５ａに第２係数１７ａが乗算され
る。即ち、第２乗算回路１７にて（Ａ2／（Ａ2＋
Ｂ2））（ＳＩＮ-1Ｂ＋Δθ）が演算される。
【００１６】ここで、第１乗算回路１６の出力１６ａが
Ｂ2（ＣＯＳ-1Ａ−Δθ）／（Ａ2＋Ｂ2）であり、第２
乗算回路１７の出力１７ａがＡ2（ＳＩＮ-1Ｂ＋Δθ）
／（Ａ 2＋Ｂ2）である場合に、これらの出力を波形合成
部１８で合成すれば、波形合成部１８の出力は、Ｂ
2（ＣＯＳ-1Ａ−Δθ）／（Ａ2＋Ｂ2）＋Ａ2（ＳＩＮ-1
Ｂ＋Δθ）／（Ａ2＋Ｂ2）となり、波形合成部１８の出
力は、図２（ｃ）に示すように検出精度の高いアブソリ
ュートデータとなる。
【００１７】なお、比較のために、位相の誤差を考慮し
ない場合のアブソリュートデータを図２（ｄ）に示す。
位相の誤差を考慮しない場合はΔθ成分が含まれたまま
となるため、アブソリュートデータには振幅Δθの振動
が乗ることとなる。従って、本発明のエンコーダ信号処
理装置及び方法によれば、検出精度の高いアブソリュー
トデータが得られることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】本発明のエンコーダ信号処理装置は、エ
ンコーダのＡ相信号及びＢ相信号をＣＯＳθ及びＳＩＮ
θと表した場合に、Ａ＝ＣＯＳθ、Ｂ＝ＳＩＮθなる
Ａ、Ｂに対し、前記Ａ相信号に基づきＣＯＳ-1Ａを演算
するＣＯＳ-1演算部と、前記Ｂ相信号に基づきＳＩＮ-1
Ｂを演算するＳＩＮ-1演算部と、前記Ａ相信号及び前記
Ｂ相信号に基づきＢ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する第１係
数演算部と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号に基づきＡ
2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する第２係数演算部と、前記Ａ
相信号及び前記Ｂ相信号の位相の誤差を演算する誤差演
算部と、前記誤差演算部で演算された前記誤差を用いて
前記ＣＯＳ-1演算部の出力を補正するＡ相補正部と、前
記誤差演算部で演算された前記誤差を用いて前記ＳＩＮ
-1演算部の出力を補正するＢ相補正部と、前記Ａ相補正
部の出力及び前記第１係数演算部の出力を乗算する第１
乗算回路と、前記Ｂ相補正部の出力及び前記第２係数演
算部の出力を乗算する第２乗算回路と、前記第１乗算回
路及び第２乗算回路の出力を合成する波形合成部とを備
え、前記波形合成部の出力をアブソリュートデータとし
て用いるので、ＣＯＳ-1演算部又はＳＩＮ-1演算部の出
力が低い場合でも検出精度の高いアブソリュートデータ
が得られるエンコーダ信号処理装置を提供することがで
きる。また、前記Ａ相信号及びＢ相信号の位相の誤差
は、前記Ａ相信号及びＢ相信号との交点、または、これ
らの信号の振幅が等しく、かつ、互いの振動の向きが逆
になる点に基づいて演算するので、より検出精度の高い
エンコーダ信号処理装置を提供することができる。ま
た、エンコーダのＡ相信号及びＢ相信号をＣＯＳθ及び
ＳＩＮθと表した場合に、位相の誤差(Δθ)を有するＡ
＝ＣＯＳ(θ+Δθ)、Ｂ＝ＳＩＮ(θ-Δθ)なるＡ、Ｂに
対し、Ｂ2（ＣＯＳ-1Ａ−Δθ）／（Ａ2＋Ｂ2）＋Ａ
2（ＳＩＮ-1Ｂ＋Δθ）／（Ａ2＋Ｂ2）をアブソリュー
トデータとして用いるので、検出精度の高いエンコーダ
信号処理方法を提供することができる。また、本発明の
エンコーダ信号処理方法は、エンコーダのＡ相信号及び
Ｂ相信号をＣＯＳθ及びＳＩＮθと表した場合に、Ａ＝
ＣＯＳθ、Ｂ＝ＳＩＮθなるＡ、Ｂに対し、前記Ａ相信
号に基づきＣＯＳ-1Ａを演算する工程と、前記Ｂ相信号
に基づきＳＩＮ-1Ｂを演算する工程と、前記Ａ相信号及
び前記Ｂ相信号に基づきＢ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する
工程と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号に基づきＡ2／
（Ａ2＋Ｂ2）を演算する工程と、前記Ａ相信号及び前記
Ｂ相信号の位相の誤差(Δθ)を演算する工程と、前記誤
差演算部で演算された前記誤差を用いて前記ＣＯＳ-1演
算部の出力を補正する工程と、前記誤差演算部で演算さ
れた前記誤差を用いて前記ＳＩＮ-1演算部の出力を補正
する工程と、前記Ａ相補正部の出力及び前記第１係数演
算部の出力を乗算する工程と、前記Ｂ相補正部の出力及
び前記第２係数演算部の出力を乗算する工程と、前記第
１乗算回路及び第２乗算回路の出力を合成する工程とを
備え、前記波形合成部の出力をアブソリュートデータと
して用いるので、ＣＯＳ-1演算部又はＳＩＮ-1演算部の
出力が低い場合でも検出精度の高いアブソリュートデー
タが得られるエンコーダ信号処理方法を提供することが
できる。また、前記Ａ相信号及びＢ相信号の位相の誤差
は、前記Ａ相信号及びＢ相信号との交点、または、これ
らの信号の振幅が等しく、かつ、互いの振動の向きが逆
になる点に基づいて演算するので、より検出精度の高い
エンコーダ信号処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンコーダ信号処理装置の回路構
成を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明によるエンコーダ信号処理装置における
各種波形を示す特性図である。
【図３】従来のエンコーダ信号処理装置の回路構成を概
略的に示す構成図である。
【図４】従来のエンコーダ信号処理装置における各種波
形を示す特性図である。
【符号の説明】
１０ａ Ａ相信号 １０ｂ Ｂ相信号 １１ 第１係数演算部 １１ａ 第１係数出力 １２ 第２係数演算部 １２ａ 第２係数出力 １３ 誤差演算部 １４ Ａ相補正部 １５ Ｂ相補正部 １６ 第１乗算回路 １６ａ 第１乗算出力 １７ 第２乗算回路 １７ａ 第２乗算出力 １８ 波形合成部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンコーダのＡ相信号(10a)及びＢ相信
    号(10b)をＣＯＳθ及びＳＩＮθと表した場合に、Ａ＝
    ＣＯＳθ、Ｂ＝ＳＩＮθなるＡ、Ｂに対し、前記Ａ相信
    号(10a)に基づきＣＯＳ-1Ａを演算するＣＯＳ-1演算部
    (3)と、前記Ｂ相信号(10b)に基づきＳＩＮ-1Ｂを演算す
    るＳＩＮ-1演算部(4)と、前記Ａ相信号(10a)及び前記Ｂ
    相信号(10b)に基づきＢ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する第１
    係数演算部(11)と、前記Ａ相信号(10a)及び前記Ｂ相信
    号(10b)に基づきＡ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算する第２係数
    演算部(12)と、前記Ａ相信号(10a)及び前記Ｂ相信号(10
    b)の位相の誤差(Δθ)を演算する誤差演算部(13)と、前
    記誤差演算部(13)で演算された前記誤差(13a)を用いて
    前記ＣＯＳ-1演算部(3)の出力(3a)を補正するＡ相補正
    部(14)と、前記誤差演算部(13)で演算された前記誤差(1
    3a)を用いて前記ＳＩＮ-1演算部(4)の出力(4a)を補正す
    るＢ相補正部(15)と、前記Ａ相補正部(14)の出力(14a)
    及び前記第１係数演算部(11)の出力(11a)を乗算する第
    １乗算回路(16)と、前記Ｂ相補正部(15)の出力(15a)及
    び前記第２係数演算部(12)の出力(12a)を乗算する第２
    乗算回路(17)と、前記第１乗算回路(16)及び第２乗算回
    路(17)の出力(16a,17a)を合成する波形合成部(18)とを
    備え、前記波形合成部(18)の出力(18a)をアブソリュー
    トデータとして用いることを特徴とするエンコーダ信号
    処理装置。
  2. 【請求項２】 前記Ａ相信号(10a)及びＢ相信号(10b)の
    位相の誤差は、前記Ａ相信号(10a)及びＢ相信号(10b)と
    の交点、または、これらの信号(10a,10b)の振幅が等し
    く、かつ、互いの振動の向きが逆になる点に基づいて演
    算することを特徴とする請求項１記載のエンコーダ信号
    処理装置。
  3. 【請求項３】 エンコーダのＡ相信号(10a)及びＢ相信
    号(10b)をＣＯＳθ及びＳＩＮθと表した場合に、位相
    の誤差(Δθ)を有するＡ＝ＣＯＳ(θ+Δθ)、Ｂ＝ＳＩ
    Ｎ(θ-Δθ)なるＡ、Ｂに対し、Ｂ2（ＣＯＳ-1Ａ−Δ
    θ）／（Ａ2＋Ｂ2）＋Ａ2（ＳＩＮ-1Ｂ＋Δθ）／（Ａ2
    ＋Ｂ2）をアブソリュートデータとして用いることを特
    徴とするエンコーダ信号処理方法。
  4. 【請求項４】 エンコーダのＡ相信号(10a)及びＢ相信
    号(10b)をＣＯＳθ及びＳＩＮθと表した場合に、Ａ＝
    ＣＯＳθ、Ｂ＝ＳＩＮθなるＡ、Ｂに対し、前記Ａ相信
    号(10a)に基づきＣＯＳ-1Ａを演算する工程と、前記Ｂ
    相信号(10b)に基づきＳＩＮ-1Ｂを演算する工程と、前
    記Ａ相信号(10a)及び前記Ｂ相信号(10b)に基づきＢ2／
    （Ａ2＋Ｂ2）を演算する工程と、前記Ａ相信号(10a)及
    び前記Ｂ相信号(10b)に基づきＡ2／（Ａ2＋Ｂ2）を演算
    する工程と、前記Ａ相信号(10a)及び前記Ｂ相信号(10b)
    の位相の誤差(Δθ)を演算する工程と、前記誤差演算部
    (13)で演算された前記誤差(13a)を用いて前記ＣＯＳ-1
    演算部(3)の出力(3a)を補正する工程と、前記誤差演算
    部(13)で演算された前記誤差(13a)を用いて前記ＳＩＮ-
    1演算部(4)の出力(4a)を補正する工程と、前記Ａ相補正
    部(14)の出力(14a)及び前記第１係数演算部(11)の出力
    (11a)を乗算する工程と、前記Ｂ相補正部(15)の出力(15
    a)及び前記第２係数演算部(12)の出力(12a)を乗算する
    工程と、前記第１乗算回路(16)及び第２乗算回路(17)の
    出力(16a,17a)を合成する工程とを備え、前記波形合成
    部(18)の出力(18a)をアブソリュートデータとして用い
    ることを特徴とするエンコーダ信号処理方法。
  5. 【請求項５】 前記Ａ相信号(10a)及びＢ相信号(10b)の
    位相の誤差は、前記Ａ相信号(10a)及びＢ相信号(10b)と
    の交点、または、これらの信号(10a,10b)の振幅が等し
    く、かつ、互いの振動の向きが逆になる点に基づいて演
    算することを特徴とする請求項４記載のエンコーダ信号
    処理方法。
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