JP3824043B2 - エンコーダシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータ等の位置を検出するエンコーダシステムに係り、特に、一定周期でエンコーダからの検出情報を受信してサンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置情報を得ることのできるエンコーダシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンコーダシステムとしては、例えば図３に示すようなものがある。本従来例は、サーボモータ等の位置を検出するエンコーダ２０１と、該エンコーダ２０１からの位置情報に基づきサーボモータ等を含む位置制御系の制御を行う制御部２００とを備えたもので、エンコーダ２０１を用いた位置決めシステムの一部を示すものである。
このような従来の位置決めシステムにおいては、制御部２００内の位置カウンタ２１１にエンコーダ２０１からのパルス出力を取り込んで累積し、計測に用いる外部からのラッチ信号１５１により、位置カウンタ２１１の内容をデータラッチ２１３にラッチして、ラッチ信号１５１のタイミングにおける位置情報を、ＣＰＵ２１４が取り込んで位置決め制御に供していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一定周期でデータを伝送するシリアルエンコーダを用いた従来のエンコーダシステムにあっては、データが一定周期で伝送されるので、このサンプリング周期の間に外部ラッチ信号でデータをラッチすると、単位時間当たりのばらつきが発生し、ラッチ信号時点の正確なデータを求めることができないという問題点があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、一定周期でエンコーダからの検出情報を受信して位置情報を得るエンコーダシステムにおいて、サンプリング周期の何処でもラッチ信号のタイミングで正確な現在値をラッチすることができ、サンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置情報を得ることのできるエンコーダシステムを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るエンコーダシステムは、検出対象であるモータ回転子の回転位置を検出して該検出情報を要求に応じて送出するエンコーダと、前記エンコーダに対して一定周期で前記検出情報の送出を要求して受信する制御部と、を備えたエンコーダシステムにおいて、前記制御部は、前記検出情報の送出を要求する一定周期を計時する計時手段と、所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手段の計時データを保持する計時データ保持手段と、を有し、前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計時データ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後に前記エンコーダから受信した２つの検出情報である位置データとに基づいて、前記２つの位置データ間（サンプリング期間）に前記位置データが前記検出対象の予め分かっている位置変化の特性に応じて増減することを仮定した補間手法により、所望の時点における位置情報を得ることを特徴としている。
また、請求項２に係るエンコーダシステムは、検出対象のモータ回転子の回転位置を検出して該検出情報を要求に応じて送出するエンコーダと、前記エンコーダに対して一定周期で前記検出情報の送出を要求して受信する制御部と、を備えたエンコーダシステムにおいて、前記制御部は、前記検出情報の送出を要求する一定周期に同期して計時する計時手段と、所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手段の計時データを保持する計時データ保持手段と、を有し、前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計時データ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後に前記エンコーダから受信した２つの検出情報である位置データとに基づいて、前記２つの位置データ間（サンプリング期間）に前記位置データが前記検出対象の予め分かっている位置変化の特性に応じて増減することを仮定した補間手法により、所望の時点における位置情報を得ることを特徴としている。
【０００５】
本発明の請求項１に係るエンコーダシステムでは、エンコーダに対して一定周期で検出情報の送出を要求して受信する制御部において、タイマ等の計時手段が計時する一定周期で検出情報の送出を要求して該検出情報を取り込み、一方、所望の時点を規定するタイミング信号で計時手段の計時データを計時データ保持手段内に保持する。そして、例えば、タイミング信号の前後にエンコーダから受信した２つの検出情報の差分に、検出情報の送出を要求する一定周期に対する計時データ保持手段の内容の比を掛けて、タイミング信号前または後にエンコーダから受信した検出情報の何れかに足し合わせることにより、所望の時点における位置情報を得るようにしている。
また、本発明の請求項２に係るエンコーダシステムでは、エンコーダに対して一定周期で検出情報の送出を要求して受信する制御部において、一定周期で検出情報の送出を要求して該検出情報を取り込み、一方、一定周期に同期して計時するカウンタ等の計時手段の計時データを、所望の時点を規定するタイミング信号で計時データ保持手段内に保持する。そして、例えば、タイミング信号の前後にエンコーダから受信した２つの検出情報の差分に、検出情報の送出を要求する一定周期に対する計時データ保持手段の内容の比を掛けて、タイミング信号前または後にエンコーダから受信した検出情報の何れかに足し合わせることにより、所望の時点における位置情報を得るようにしている。
なお、所望の時点における位置情報の算出方法は、上記のような線形補間手法、つまり、タイミング信号の前後にエンコーダから受信した２つの検出情報間（サンプリング期間）に検出情報が直線的に増減することを仮定して補間する手法に限らず、検出対象の特性に応じて、例えば２次曲線で補間する手法も用いることが可能である。
このように本発明では、所望の時点における位置情報を、その前後にエンコーダから受信した２つの検出情報間（サンプリング周期）を補間して求めるので、サンプリング周期の何処でもタイミング信号の時点で正確な現在値を得ることができ、サンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置情報を得ることが可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンコーダシステムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るエンコーダシステムの構成図である。
同図において、本実施形態のエンコーダシステムは、サーボモータ等の検出対象の位置を検出して位置データ（検出情報）１５３を要求に応じて送出するエンコーダ１０１と、該エンコーダ１０１に対して一定周期で位置データ１５３の送出を要求し、受信した位置データ１５３に基づき算出した位置情報によりサーボモータ等を含む位置制御系の制御を行う制御部１００とを備えた構成である。
また、制御部１００は、エンコーダ１０１に対して位置データ１５３の送出を要求するための一定周期を計時してＣＰＵ１１４に報知するタイマ（計時手段）１１２と、エンコーダ１０１からの位置データ１５３を受信する受信部１１１と、所望の時点を規定するラッチ信号（タイミング信号）１５１でタイマ１１２の計時データを保持するデータラッチ（計時データ保持手段）１１３と、送信要求信号１５５によりエンコーダ１０１に対して位置データ１５３の送出を要求して位置データを得ると共に、位置データ１５３の送出を要求する一定周期と、データラッチ１１３の内容と、ラッチ信号１５１の前後にエンコーダ１０１から受信した２つの位置データとに基づいて、ラッチ信号１５１のタイミングにおける位置情報を得るＣＰＵ１１４とを備えて構成されている。
なお、計時手段は、タイマ１１２の代わりに、位置データ１５３の送出を要求する一定周期に同期して計時するカウンタで構成してもよく、この場合、一定周期は、例えばＣＰＵ１１４内部に持つタイマ等で計時され、またデータラッチ１１３は、該カウンタの内容をラッチ信号１５１でラッチすることになる。
また、ラッチ信号１５１は、図１において制御部１００の外部から供給される信号としているが、このような構成に限定されることなく、ＣＰＵ１１４から出力するような構成として、ＣＰＵ１１４が計測タイミングを決定するようにしてもよい。
【０００７】
次に、本実施形態のエンコーダシステムにおける動作について、図２に示すタイミングチャートを用いて説明する。なお、同図（ａ）は送信要求信号１５５を、（ｂ）は受信部１１１で受信した位置データの内容を、（ｃ）はタイマ１１２の計時データを、（ｄ）はラッチ信号１５１を、（ｅ）はデータラッチ１１３に保持される内容をそれぞれ示す。
先ず、タイマ１１２の計時によりタイマデータが一定周期「Ｔ」に達してタイムアップした時、その旨がＣＰＵ１１４に報知される。この時、ＣＰＵ１１４は、送信要求信号１５５をエンコーダ１０１に対して出力して、エンコーダ１０１に位置データ１５３の送出を要求し、受信部１１１を介して位置データＰ０，Ｐ１，Ｐ２…を得る。一方、図２（ｄ）に示すタイミングでラッチ信号１５１がイネーブル（”Ｌ”レベル）となった時、データラッチ１１３は、図２（ｅ）に示すように、タイマ１１２の出力（その時点の計時データＴＬ）を保持する。
ＣＰＵ１１４は、以上の動作によって獲得した位置データ１５３の送出要求周期Ｔ、データラッチ１１３の内容ＴＬ、並びに、ラッチ信号１５１の前後にエンコーダ１０１から受信した２つの位置データＰ１およびＰ２に基づいて、ラッチ信号１５１のタイミングにおける位置情報を得る。
例えば、線形補間手法、つまり、ラッチ信号１５１の前後にエンコーダ１０１から受信した２つの位置データＰ１，Ｐ２間（サンプリング期間）に位置データが直線的に増減することを仮定して補間する手法では、ラッチ信号１５１のタイミングにおける位置情報は次のようにして求められる。
すなわち、位置データが順次増大する（Ｐ１＜Ｐ２）と仮定すれば、ラッチ信号１５１の前後にエンコーダ１０１から受信した２つの位置データの差分（Ｐ２−Ｐ１）に、送信要求周期Ｔに対するデータラッチ１１３の内容ＴＬの比（ＴＬ／Ｔ）を掛けて、位置データＰ１に足し合わせることにより、ラッチ信号１５１のタイミングにおける位置情報を得ることができる。
なお、通常、送信要求周期Ｔは１０［μ秒］程度であるので、線形補間による演算誤差は全く問題にならない。また、サーボモータ等の検出対象の位置変化の特性が予め分かっている場合には、該検出対象の特性に応じて、例えば２次曲線等で補間する手法を用いることも可能である。
【０００８】
以上のように、本実施形態のエンコーダシステムでは、ラッチ信号１５１のタイミングにおける位置情報を、その前後にエンコーダ１０１から受信した２つの検出情報Ｐ１，Ｐ２間（サンプリング周期）を補間して求めるので、サンプリング周期の何処でもラッチ信号１５１のタイミングで正確な現在値をラッチすることができる。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンコーダシステムによれば、エンコーダに対して一定周期で検出情報の送出を要求して受信する制御部において、一定周期で検出情報の送出を要求して該検出情報を取り込み、一方、所望の時点を規定するタイミング信号で、一定周期を計時する計時手段または一定周期に同期して計時する計時手段の計時データを計時データ保持手段内に保持し、所望の時点における位置情報を、その前後にエンコーダから受信した２つの検出情報間（サンプリング周期）を補間して求めるので、サンプリング周期の何処でもタイミング信号の時点で正確な現在値を得ることができ、サンプリング周期に関らず高精度かつ高速に位置情報を獲得し得るエンコーダシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンコーダシステムの構成図である。
【図２】実施形態のエンコーダシステムの動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】従来のエンコーダシステムの構成図である。
【符号の説明】
１００，２００ 制御部
１０１，２０１ エンコーダ
１１１ 受信部
１１２ タイマ（計時手段）
１１３ データラッチ（計時データ保持手段）
１１４，２１４ ＣＰＵ
２１１ 位置カウンタ
２１３ データラッチ
１５１ ラッチ信号
１５３ 位置データ
１５５ 送信要求信号

Claims (2)

1. 検出対象であるモータ回転子の回転位置を検出して該検出情報を要求に応じて送出するエンコーダと、前記エンコーダに対して一定周期で前記検出情報の送出を要求して受信する制御部と、を備えたエンコーダシステムにおいて、前記制御部は、前記検出情報の送出を要求する一定周期を計時する計時手段と、所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手段の計時データを保持する計時データ保持手段と、を有し、前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計時データ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後に前記エンコーダから受信した２つの検出情報である位置データとに基づいて、前記２つの位置データ間（サンプリング期間）に前記位置データが前記検出対象の予め分かっている位置変化の特性に応じて増減することを仮定した補間手法により、所望の時点における位置情報を得ることを特徴とするエンコーダシステム。
2. 検出対象のモータ回転子の回転位置を検出して該検出情報を要求に応じて送出するエンコーダと、前記エンコーダに対して一定周期で前記検出情報の送出を要求して受信する制御部と、を備えたエンコーダシステムにおいて、前記制御部は、前記検出情報の送出を要求する一定周期に同期して計時する計時手段と、所望の時点を規定するタイミング信号で前記計時手段の計時データを保持する計時データ保持手段と、を有し、前記検出情報の送出を要求する一定周期と、前記計時データ保持手段の内容と、前記タイミング信号の前後に前記エンコーダから受信した２つの検出情報である位置データとに基づいて、前記２つの位置データ間（サンプリング期間）に前記位置データが前記検出対象の予め分かっている位置変化の特性に応じて増減することを仮定した補間手法により、所望の時点における位置情報を得ることを特徴とするエンコーダシステム。

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