JP4953714B2 - Encoder output interpolation method and interpolation circuit - Google Patents

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、エンコーダ出力の内挿方法及び内挿回路に係り、特に、90°位相差の2相正弦波信号を出力するエンコーダ(光電式、磁気式、電磁誘導式、静電容量式等)や、レーザ測長器に用いるのに好適な、エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により内挿処理し、外部からのデータ要求信号に応じてデータを出力するためのエンコーダ出力の内挿方法及び内挿回路に関する。   The present invention relates to an encoder output interpolation method and an interpolation circuit, and in particular, an encoder (photoelectric type, magnetic type, electromagnetic induction type, capacitance type, etc.) that outputs a two-phase sine wave signal having a phase difference of 90 °. The two-phase sine wave signal output from the encoder, which is suitable for use in laser length measuring instruments, is interpolated by sample hold and A / D conversion, and data is output in response to an external data request signal The present invention relates to an encoder output interpolation method and an interpolation circuit.

エンコーダのスケールに形成される格子の間隔には加工限界がある。従って、スケール格子より細かい間隔を測定するためには、エンコーダが出力する正弦波状信号の位相変化の空間周期を更に細分して内挿する必要があり、このため従来より種々の内挿回路が用いられている。   There is a processing limit on the interval between the gratings formed on the encoder scale. Therefore, in order to measure an interval finer than the scale grating, it is necessary to further subdivide the spatial period of the phase change of the sinusoidal signal output from the encoder, and for this reason, various interpolation circuits have been used conventionally. It has been.

その1つに、A/D変換による方法がある。この方法では、A/D変換時や信号補正の演算時間の制約のため、A/D変換のサンプリングを離散的に行なう必要がある。その際、サンプリング時間が大きいと、原点信号やサーボ制御等の外部トリガ信号(データ要求信号)に対して、正確に同期がとれず、位置ずれを起こす。   One of them is an A / D conversion method. In this method, sampling for A / D conversion must be performed discretely due to restrictions on the calculation time for A / D conversion and signal correction. At this time, if the sampling time is large, the origin signal and the external trigger signal (data request signal) such as servo control cannot be accurately synchronized, resulting in misalignment.

そこで、出願人は、特許文献1で提案したように、図1(特許文献1の図1に対応)に示す如く、エンコーダ(図示省略)出力INA、INBに応じて、位相角変換回路1のサンプルホールド(S/H)回路11a、11b、A/D変換回路12a、12b、位相角tan−1(B/A)を生成するためのルックアップテーブル(LUT)メモリ13、レジスタ(REG)14により、第1クロックCK1のタイミングで位相角PH(θとも表わす)を生成し、図2(特許文献1の図3に対応)に示す如く、第1クロックCK1よりも高速(特許文献1では8倍)の第2クロックCK2で直線補間して、2相方形波信号OUTA、OUTB(QA、QBとも表わす)を出力することにより、動的精度を向上している。図において、2は、減算器21、絶対値器22、極性検知回路23、リミッタ24、極性付加回路25、加算器26、レジスタ27を含むデータ更新回路、3は、レジスタ31、加算器32、レジスタ33を含む積分回路、4は桁上げ検出回路、5は2相方形波発生回路である。 Therefore, as proposed in Patent Document 1, the applicant, as shown in FIG. 1 (corresponding to FIG. 1 of Patent Document 1), in accordance with encoder (not shown) outputs INA and INB, Sample and hold (S / H) circuits 11a and 11b, A / D conversion circuits 12a and 12b, a look-up table (LUT) memory 13 for generating a phase angle tan −1 (B / A), a register (REG) 14 Thus, a phase angle PH (also expressed as θ) is generated at the timing of the first clock CK1, and as shown in FIG. 2 (corresponding to FIG. 3 of Patent Document 1), the phase angle PH is higher than that of the first clock CK1 (8 in Patent Document 1). The dynamic accuracy is improved by linearly interpolating with a second clock CK2 and outputting two-phase square wave signals OUTA and OUTB (also referred to as QA and QB). In the figure, 2 is a data update circuit including a subtractor 21, an absolute value device 22, a polarity detection circuit 23, a limiter 24, a polarity addition circuit 25, an adder 26 and a register 27, 3 is a register 31, an adder 32, An integration circuit including the register 33, 4 is a carry detection circuit, and 5 is a two-phase square wave generation circuit.

この特許文献1の図1に示される内挿回路42によれば、図3(全体構成図)及び図4(タイミングチャート)に示す如く、外部の例えばタッチプローブ38からトリガ信号TRGが入力したとしても、2相方形波を計数するカウンタ処理部50のアップダウンカウンタ52の出力データDをラッチ回路54でラッチすることで、TRGに同期して、動的精度を損ねることなく位置を保持できる。図3において、44は例えばRS485ラインドライバ、46はケーブル、48は例えばRS485ラインレシーバである。   According to the interpolation circuit 42 shown in FIG. 1 of Patent Document 1, it is assumed that the trigger signal TRG is input from an external touch probe 38, for example, as shown in FIG. 3 (overall configuration diagram) and FIG. 4 (timing chart). In addition, by latching the output data D of the up / down counter 52 of the counter processing unit 50 that counts the two-phase square wave by the latch circuit 54, the position can be held in synchronization with the TRG without impairing the dynamic accuracy. In FIG. 3, 44 is an RS485 line driver, 46 is a cable, 48 is an RS485 line receiver, for example.

特開平10−132606号公報JP-A-10-132606 特開2000−337854号公報JP 2000-337854 A 特開平10−311741号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-311741 特開平8−201111号公報JP-A-8-201111 特開2005−77137号公報JP 2005-77137 A

しかしながら、(1)内挿数が向上することにより、2相方形波の重みが増加し、同じ送り速度であっても2相方形波の周波数が増大する。更に、(2)第1クロックCK1の周期Pck1が増大し、動的精度が低下するという問題点を有する。以下、詳述する。   However, (1) as the number of interpolations increases, the weight of the two-phase square wave increases, and the frequency of the two-phase square wave increases even at the same feed rate. Furthermore, (2) there is a problem that the cycle Pck1 of the first clock CK1 increases and the dynamic accuracy decreases. Details will be described below.

(1)2相方形波の出力周波数の増大
例えば送り速度v=1m/s、信号ピッチλ=20μmの場合、内挿数Niを200から2000に増加することにより、分解能Rは0.1μmから0.01μmへ向上するが、それと同時に、2相方形波のエッジ間隔Δtは、10MHz(=1m/s÷0.1μm)から100MHz(=1m/s÷0.01μm)に増加する。
(1) Increasing the output frequency of a two-phase square wave For example, when the feed rate v = 1 m / s and the signal pitch λ = 20 μm, the resolution R is reduced from 0.1 μm by increasing the interpolation number Ni from 200 to 2000. At the same time, the edge interval Δt of the two-phase square wave increases from 10 MHz (= 1 m / s ÷ 0.1 μm) to 100 MHz (= 1 m / s ÷ 0.01 μm).

このため、例えばRS422やRS485等、転送レートが10〜40MHz程度の安価な転送方式を利用することができない。   For this reason, an inexpensive transfer method with a transfer rate of about 10 to 40 MHz such as RS422 and RS485 cannot be used.

これを回避する方法として、2相方形波のアップダウンカウンタ52の機能を、内挿回路42と一体化する方法がある。この場合、確かに2相方形波のデータ転送の問題は回避できるが、より多くの情報を有するカウンタのデータを伝送する必要がある。数十mの長距離伝送に、パラレルでデータを伝送することは、ケーブル芯数の増大を招き、コストや消費電流が増えるため、特許文献2に示したような、シリアルデータ伝送の方式が知られている。   As a method of avoiding this, there is a method of integrating the function of the up / down counter 52 of the two-phase square wave with the interpolation circuit 42. In this case, the problem of data transfer of a two-phase square wave can certainly be avoided, but it is necessary to transmit counter data having more information. Transmitting data in parallel for long-distance transmission of several tens of meters leads to an increase in the number of cable cores and increases cost and current consumption. Therefore, the serial data transmission method as shown in Patent Document 2 is known. It has been.

このシリアルデータ伝送方式は、特に数値制御(NC)装置でよく利用されており、NC装置からのデータ要求信号RQに同期した信号を、例えば調歩同期で出力DTする。その周期は50〜200μs程度で出力される。   This serial data transmission method is often used particularly in a numerical control (NC) device, and outputs a signal synchronized with a data request signal RQ from the NC device, for example, in an asynchronous manner. The cycle is output at about 50 to 200 μs.

このとき、制御装置の位置決め精度を向上させるため、RQに対して位置データの動的精度が要求され、A/D変換(ADC)のサンプリング時刻の高精度な同期が必要となる。例えば、送り速度が10mm/s、動的精度が10nmの場合、1μs以下の同期精度が求められる(10mm/s÷10nm=1μs)。   At this time, in order to improve the positioning accuracy of the control device, dynamic accuracy of position data is required for RQ, and high-precision synchronization of sampling time of A / D conversion (ADC) is required. For example, when the feed rate is 10 mm / s and the dynamic accuracy is 10 nm, a synchronization accuracy of 1 μs or less is required (10 mm / s ÷ 10 nm = 1 μs).

(2)ADCサンプリング周期Pck1増大
一方、ADCのサンプリング周期Pck1の制約がある。高内挿化するためADCのビッ
ト長を大きくすると、一般にADCの変換時間は増加する。又、内挿精度を向上させるため、特許文献3に記載されているように2相正弦波のオフセットや振幅比の補正を行なうと、その演算時間によりサンプリング周期Pck1が増加する。この結果、サンプリング周
期Pck1が、前述の同期誤差より大きくなることがある。従って、それを回避して同期誤
差を低減する方法が必要となる。
(2) Increase in ADC sampling period Pck1 On the other hand, there is a restriction on the ADC sampling period Pck1. When the ADC bit length is increased for high interpolation, the ADC conversion time generally increases. Further, if the offset or amplitude ratio of the two-phase sine wave is corrected as described in Patent Document 3 in order to improve the interpolation accuracy, the sampling period Pck1 increases depending on the calculation time. As a result, the sampling period Pck1 may be larger than the aforementioned synchronization error. Therefore, a method for avoiding this and reducing the synchronization error is required.

更に、高分解能化するためにビット数が多いADC回路を採用すると、演算時間が増加するという問題もあった。   Furthermore, if an ADC circuit with a large number of bits is used to increase the resolution, there is a problem that the calculation time increases.

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、外部からのデータ要求信号と内挿データの同期誤差を低減することで動的精度を向上させることを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to improve dynamic accuracy by reducing a synchronization error between an external data request signal and interpolation data.

本発明は、エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿方法であって、前記方向弁別アップダウンカウンタを、前記2相方形波均等パルスを発生する2相方形波均等パルス発生回路からの高周波伝送が可能な範囲内に配置すると共に、前記データ要求信号を前記A/D変換のサンプリング周期の少なくとも2倍遅延させた信号により、前記位置データをラッチして出力するようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention generates a phase angle of a two-phase sine wave signal output from an encoder at the timing of a first clock by sample hold and A / D conversion , and linearly interpolates at a second clock faster than the first clock. Then , interpolation processing is performed by making a two-phase square wave equal pulse , and the two-phase square wave equal pulse is counted by a direction discrimination up / down counter to obtain position data, and the position data is received from an external data request signal. met interpolation method of the encoder output to force out in accordance with, the direction discrimination up-down counter, the two-phase square wave generating an equal pulse 2-phase square wave can high-frequency transmission from the uniform pulse generating circuit such as to place within, by at least 2-fold signal delayed sampling period of the a / D converting the data request signal, latches the position data So as to output Te is obtained by solving the above problems.

前記方向弁別アップダウンカウンタは、前記2相方形波均等パルス発生回路と同じIC内に配置することができる。 The direction discrimination up-down counter may be located in the same IC as the two-phase square-wave uniform pulse generating circuit.

本発明は、又、エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿方法であって、A/D変換のサンプリングからデータ要求までの時間を計数し、該計数時間に基づいて乗算と加算によりデータを補間するようにして、同じく前記課題を解決したものである。 In the present invention , the phase angle of the two-phase sine wave signal output from the encoder is generated at the timing of the first clock by sample hold and A / D conversion , and the second clock that is faster than the first clock is used. Interpolation is performed by linear interpolation to obtain a two-phase square wave equal pulse , and the two-phase square wave equal pulse is counted by a direction discrimination up / down counter to obtain position data. met interpolation method of the encoder output to force out in response to the request signal, and counts the time from sampling of the a / D converter to the data request, interpolates data by multiplication and addition based on a few hours the regimen In this way, the above-mentioned problem is solved.

前記補間は、直線補間あるいは曲線補間とすることができる。   The interpolation can be linear interpolation or curve interpolation.

ここで、前記データ要求信号に同期して、前記A/D変換のサンプリングを行なうことができる。 Here, in synchronization with the data request signal, Ru can be performed the sampling of the A / D conversion.

本発明は、又、エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿回路であって、前記方向弁別アップダウンカウンタを、前記2相方形波均等パルスを発生する2相方形波均等パルス発生回路からの高周波伝送が可能な範囲内に配置すると共に、前記データ要求信号を前記A/D変換のサンプリング周期の少なくとも2倍遅延させる遅延回路を設け、該遅延回路の出力により、前記位置データをラッチして出力することを特徴とするエンコーダ出力の内挿回路を提供するものである。 In the present invention , the phase angle of the two-phase sine wave signal output from the encoder is generated at the timing of the first clock by sample hold and A / D conversion , and the second clock that is faster than the first clock is used. Interpolation is performed by linear interpolation to obtain a two-phase square wave equal pulse , and the two-phase square wave equal pulse is counted by a direction discrimination up / down counter to obtain position data. met an interpolation circuit of an encoder output for force out in response to the request signal, the high frequency transmission of the direction discrimination up-down counter, from 2-phase square-wave uniform pulse generating circuit for generating the two-phase square-wave uniform pulse while disposed within a range possible, a delay circuit for at least twice the delay of the sampling period of the a / D converting the data request signal, output of the delay circuit Accordingly, there is provided a an interpolation circuit of an encoder output, characterized in that latches and outputs the position data.

本発明は、又、エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿回路であって、A/D変換のサンプリングからデータ要求までの時間を計数する計数回路と、該計数時間に基づいてデータを補間するための、乗算器と加算器でなる補間近似回路とを設けたことを特徴とするエンコーダ出力の内挿回路を提供するものである。 In the present invention , the phase angle of the two-phase sine wave signal output from the encoder is generated at the timing of the first clock by sample hold and A / D conversion , and the second clock that is faster than the first clock is used. Interpolation is performed by linear interpolation to obtain a two-phase square wave equal pulse , and the two-phase square wave equal pulse is counted by a direction discrimination up / down counter to obtain position data. met an interpolation circuit of an encoder output for force out in response to the request signal, a counting circuit for counting time from sampling of the a / D conversion to a data request, for interpolating data based on a few hours the regimen The present invention provides an encoder output interpolation circuit characterized in that an interpolation approximation circuit comprising a multiplier and an adder is provided.

ここで、前記データ要求信号に同期して、前記A/D変換のサンプリングを行なうことができる。 Here, in synchronization with the data request signal, Ru can be performed the sampling of the A / D conversion.

本発明によれば、変換時間の大きいADCや演算時間の長い処理を行なったとしても、動的精度を損なうことなく、高精度に内挿することが可能となる。従って、安価で小型化が容易である。   According to the present invention, even when an ADC having a long conversion time or a process having a long calculation time is performed, it is possible to perform interpolation with high accuracy without impairing dynamic accuracy. Therefore, it is inexpensive and easy to downsize.

更に、データ要求信号入力時点におけるデータを正確に遅延してラッチ又は内挿演算できるので、演算時間を増加させることなく、高精度・高分解能を維持することができる。   Furthermore, since the data at the time when the data request signal is input can be accurately delayed and latched or interpolated, high accuracy and high resolution can be maintained without increasing the computation time.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の第1実施形態は、図5に示す如く、図1及び図3に示した従来例と同様の、エンコーダ40と、S/H回路11a、11bと、ADC回路12a、12bと、LUTメモリ13と、データ更新回路2、積分回路3、桁上げ検出回路4及び2相方形波発生回路5に相当する2相方形波均等パルス発生回路6と、方向弁別アップダウンカウンタ52と、ラッチ回路54を有するエンコーダ装置において、ADC12a、12bとLUT13の間に、特許文献3と同様のオフセット調整や振幅比調整を行なう補正回路60を挿入する。   As shown in FIG. 5, the first embodiment of the present invention includes an encoder 40, S / H circuits 11a and 11b, ADC circuits 12a and 12b, and an LUT, similar to the conventional example shown in FIGS. Memory 13, data update circuit 2, integration circuit 3, carry detection circuit 4, two-phase square wave equal pulse generation circuit 6 corresponding to two-phase square wave generation circuit 5, direction discrimination up / down counter 52, latch circuit In the encoder apparatus having 54, a correction circuit 60 for performing offset adjustment and amplitude ratio adjustment similar to that of Patent Document 3 is inserted between the ADCs 12 a and 12 b and the LUT 13.

又、通常2相方形波でデータを伝送するが、先の課題で述べたように、高周波伝送が困難なため、本実施形態では、方向弁別アップダウンカウンタ52を、2相方形波均等パルス発生回路6の近く(あるいは同じIC内)に配置する。   Moreover, although data is normally transmitted with a two-phase square wave, high frequency transmission is difficult as described in the previous problem. Therefore, in this embodiment, the direction discrimination up / down counter 52 generates a two-phase square wave equal pulse. It is arranged near the circuit 6 (or in the same IC).

そして、データ要求信号RQをADCのサンプリング周期Pck1の2倍遅延させる遅延
回路62を設け、該遅延回路62の出力信号RQ2によりラッチ回路54を動作させてデータをラッチし、シリアル出力回路56からケーブルを介して外部のNC装置等にシリアルデータDTを出力する。
Then, a delay circuit 62 that delays the data request signal RQ twice the ADC sampling period Pck1 is provided, and the latch circuit 54 is operated by the output signal RQ2 of the delay circuit 62 to latch the data. The serial data DT is output to an external NC device or the like via.

前記遅延回路62は、2相方形波均等パルスの遅延時間とタイミングを合わせるため、RQを2×Pck1遅延させた信号RQ2を生成し、ラッチ信号としている。   The delay circuit 62 generates a signal RQ2 obtained by delaying RQ by 2 × Pck1 in order to synchronize the timing with the delay time of the two-phase square wave equal pulse, which is used as a latch signal.

図6にタイミングチャートを示す。xn−1、x、xn+1・・・は、エンコーダの位置を表わす。nは、第1クロックCK1の順序である。今、xn−1とxの間でRQが入力した場合、ADC12a、12bの変換時間、補正回路60の演算及びLUT13のtan−1(B/A)の変換により、xからθまで時間遅れが生じる。ADCのサンプリング周期Pck1はなるべく短い方が動的精度が向上するため、この遅れ時間をPck1と同じとする。更に、2相方形波均等パルス発生回路6による遅延Pck1も加わる。従って、RQを2×Pck1遅延した信号RQ2でデータDをラッチすると、位置の誤差が最小化できる。 FIG. 6 shows a timing chart. x n−1 , x n , x n + 1 ... represent encoder positions. n is the order of the first clock CK1. Now, x n-1 and if RQ is input between x n, ADC 12a, 12b conversion time, the conversion of tan -1 calculation and LUT13 correction circuit 60 (B / A), the time from x to θ There is a delay. Since the dynamic accuracy is improved when the ADC sampling period Pck1 is as short as possible, this delay time is assumed to be the same as Pck1. Further, a delay Pck1 by the two-phase square wave uniform pulse generation circuit 6 is also added. Therefore, if the data D is latched with the signal RQ2 obtained by delaying RQ by 2 × Pck1, the position error can be minimized.

パイプライン型のADCの場合、パイプラインの段数によってPck1より大きな遅延時間tADCとなることがある。この場合、ADCの遅延時間と2相方形波均等パルス発生回路の遅延時間(tQUAD=Pck1)を加えた時間(tADC+tQUAD)遅延して、信号RQ2でデータDをラッチすると良い。 In the case of a pipeline type ADC, the delay time t ADC may be longer than Pck1 depending on the number of pipeline stages. In this case, the data D may be latched with the signal RQ2 after a delay (t ADC + t QUAD ), which is the sum of the delay time of the ADC and the delay time (t QUAD = Pck 1) of the two-phase square wave equalization pulse generation circuit.

次に、本発明の第2実施形態を詳細に説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail.

本実施形態は、図7に示す如く、図5に示した第1実施形態の2相方形波均等パルス発生回路6及び方向弁別アップダウンカウンタ52に代えて、CK1→RQの時間差計数回路70と補間近似回路80を使用している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, instead of the two-phase square wave equalizing pulse generation circuit 6 and the direction discrimination up / down counter 52 of the first embodiment shown in FIG. An interpolation approximation circuit 80 is used.

前記時間差計数回路70は、図8に示すタイミングチャートに示されるCK1とRQまでの時間差mを計数するための回路で、図9に詳細に示す如く、アップダウンカウンタ72とラッチ回路74により構成される。   The time difference counting circuit 70 is a circuit for counting the time difference m from CK1 and RQ shown in the timing chart shown in FIG. 8, and includes an up / down counter 72 and a latch circuit 74 as shown in detail in FIG. The

ここで、アップダウンカウンタ72用の第3クロックCK3は、第1クロックCK1のN倍の周波数を持つクロックであり、N=Pck1/Pck3である。従って、図9のアップダウンカウンタ72とラッチ回路74により、mを生成することができる。Nは、例えば32、64のような2のべき乗であれば、ビットシフトで割り算を容易に実行できる。   Here, the third clock CK3 for the up / down counter 72 is a clock having a frequency N times that of the first clock CK1, and N = Pck1 / Pck3. Therefore, m can be generated by the up / down counter 72 and the latch circuit 74 shown in FIG. If N is a power of 2, such as 32 or 64, for example, division can be easily performed by bit shift.

又、前記補間近似回路80は、図10に示す如く、レジスタ(Z−1)82と、加算器84と、乗算器86と、加算器88で構成され、次式に示す如く、直線補間したデータを発生する。 The interpolation approximating circuit 80 comprises a register (Z −1 ) 82, an adder 84, a multiplier 86, and an adder 88, as shown in FIG. 10, and linearly interpolates as shown in the following equation. Generate data.

Figure 0004953714
Figure 0004953714

このデータは、第1実施形態と同様に、シリアル出力回路56からシリアル出力される。   This data is serially output from the serial output circuit 56 as in the first embodiment.

この第2実施形態によれば、第1実施形態に比べ、より高速に直線近似補間した位置を出力できる。   According to the second embodiment, it is possible to output a position obtained by linear approximation interpolation at a higher speed than in the first embodiment.

なお、前記補間近似回路80は、図10で示した(1)式による方法と、式としては等価であるが、θn−1を基準とした次式の方法のどちらも取り得る。 The interpolation approximating circuit 80 can take either the method according to the equation (1) shown in FIG. 10 or the following equation based on θ n−1 , although the equation is equivalent.

Figure 0004953714
Figure 0004953714

又、かなり複雑になるが、次式に例示する如く、ニュートンの補間法による、加速度まで考慮した2次曲線による補間の方法も可能である。   Although considerably complicated, an interpolation method using a quadratic curve in consideration of acceleration by Newton's interpolation method as shown in the following equation is also possible.

Figure 0004953714
Figure 0004953714

この(3)式も、図10と同様に、乗算器と加算器で構成することができる。   This equation (3) can also be constituted by a multiplier and an adder, as in FIG.

次に、図11を参照して本発明の第3実施形態を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態も、第2実施形態と同様の時間差計数回路70と補間近似回路80を有するが、出力波形はバス出力である。即ち、タッチプローブ38や倣いプローブからのトリガTRGを入力し、補間近似回路80の出側に配設したバスI/O回路90により、例えば3ビットのアドレスA(2:0)を切り換え、同期データDを16ビットバスB(15:0)を出力する。   This embodiment also has a time difference counting circuit 70 and an interpolation approximating circuit 80 similar to those of the second embodiment, but the output waveform is a bus output. That is, the trigger TRG from the touch probe 38 or the scanning probe is input, and the bus I / O circuit 90 disposed on the output side of the interpolation approximating circuit 80 switches, for example, the 3-bit address A (2: 0) to synchronize. Data D is output to 16-bit bus B (15: 0).

これ以外にも、全ビットパラレル出力等、特に出力の形態に捉われず、又、制御周期やプローブ等同期信号の信号源によらず、位置の直線(1次)補間又は2次補間による同期精度向上の目的を達成することができる。   In addition to this, all-bit parallel output, etc., is not limited to the form of output, and synchronization by linear (primary) interpolation or secondary interpolation of position regardless of the control signal source such as the control period and probe. The purpose of improving accuracy can be achieved.

一方、図12に示す第4実施形態のように、ADCのサンプリングを外部トリガ(RQ)と同期させる方法も考えられる。即ち、外部トリガ(RQ)が常時入力し、それが一定周期で十分高速であるという条件を満たせば、外部トリガに同期してADCをサンプリングしてもよい。図において、92a、92bはアナログ・ローパスフィルタ(LPF)94a、94bは、デジタルフィルタである。   On the other hand, a method of synchronizing ADC sampling with an external trigger (RQ) as in the fourth embodiment shown in FIG. That is, the ADC may be sampled in synchronism with the external trigger as long as the external trigger (RQ) is constantly input and the condition that it is sufficiently fast with a constant period is satisfied. In the figure, 92a and 92b are analog low-pass filters (LPF) 94a and 94b are digital filters.

本実施形態は、ADCの出力にデジタルフィルタを採用したもので、特許文献4や特許文献5に示されるように、分解能向上や内挿精度向上に効果があることが知られている。デジタルフィルタを利用しようとした場合、ADCのサンプリング周期は一定であることが求められる。従って、外部トリガと厳密に同期しつつ、且つ、デジタルフィルタを用いることは困難であるが、本実施形態によれば、TRGに同期した出力を得ることができる。なお、デジタルフィルタを省略してもよい。   This embodiment employs a digital filter for the output of the ADC, and as shown in Patent Document 4 and Patent Document 5, it is known that it is effective in improving resolution and interpolation accuracy. When using a digital filter, the ADC sampling period is required to be constant. Therefore, it is difficult to use a digital filter while strictly synchronizing with an external trigger, but according to this embodiment, an output synchronized with TRG can be obtained. The digital filter may be omitted.

前記実施形態においては、いずれも、補正回路60を設けていたので、高精度の内挿が可能である。なお、要求される内挿精度に応じて、補正回路60を省略することも可能である。   In each of the embodiments, since the correction circuit 60 is provided, high-precision interpolation is possible. Note that the correction circuit 60 may be omitted depending on the required interpolation accuracy.

又、LUT以外の方法で位相角θ(=PH)を得ることもできる。   Further, the phase angle θ (= PH) can be obtained by a method other than the LUT.

出願人が特許文献1で提案した内挿回路の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the interpolation circuit which the applicant proposed in patent document 1 同じく作用を示すタイムチャートTime chart showing the same effect 特許文献1の内挿回路を含むエンコーダ装置の全体構成を示す回路図The circuit diagram which shows the whole structure of the encoder apparatus containing the interpolation circuit of patent document 1 同じくタイムチャートSame time chart 本発明の第1実施形態の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の作用を示すタイミングチャートTiming chart showing the operation of the first embodiment 本発明の第2実施形態の全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態の計数回路の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the counting circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の作用を示すタイミングチャートTiming chart showing the operation of the second embodiment 第2実施形態で用いられる補間近似回路の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the interpolation approximation circuit used by 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of 3rd Embodiment of this invention. 同じく第4実施形態の構成を示すブロック図Similarly, a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment

符号の説明Explanation of symbols

38…タッチプローブ
40…エンコーダ
42…内挿回路
50…カウンタ処理部
52…方向弁別アップダウンカウンタ
54…ラッチ回路
56…シリアル出力回路
60…補正回路
62…遅延回路
70…時間差計数回路
80…補間近似回路
RQ…データ要求信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 38 ... Touch probe 40 ... Encoder 42 ... Interpolation circuit 50 ... Counter processing part 52 ... Direction discrimination up / down counter 54 ... Latch circuit 56 ... Serial output circuit 60 ... Correction circuit 62 ... Delay circuit 70 ... Time difference counting circuit 80 ... Interpolation approximation Circuit RQ: Data request signal

Claims (9)

エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿方法であって、
前記方向弁別アップダウンカウンタを、前記2相方形波均等パルスを発生する2相方形波均等パルス発生回路からの高周波伝送が可能な範囲内に配置すると共に、
前記データ要求信号を前記A/D変換のサンプリング周期の少なくとも2倍遅延させた信号により、前記位置データをラッチして出力することを特徴とするエンコーダ出力の内挿方法。
A two-phase sine wave signal output from the encoder is sampled and A / D converted to generate a phase angle at the timing of the first clock, and linearly interpolated with a second clock that is faster than the first clock. and the interpolation process by the square-wave uniform pulse, the two-phase square wave with obtaining position data by counting in a direction discrimination up-down counter equal pulse, out in response to the data request signal from the outside the position data An encoder output interpolation method for
The direction discrimination up-down counter, while disposed within a possible high frequency transmission range of two-phase square-wave uniform pulse generating circuit for generating the two-phase square-wave uniform pulse,
An encoder output interpolation method, wherein the position data is latched and output by a signal obtained by delaying the data request signal by at least twice the sampling period of the A / D conversion .
前記方向弁別アップダウンカウンタを、前記2相方形波均等パルス発生回路と同じIC内に配置することを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ出力の内挿方法。 Interpolation methods of encoder output according to claim 1, characterized in that said direction discrimination up-down counter, arranged in the same IC as the two-phase square-wave uniform pulse generating circuit. エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿方法であって、
A/D変換のサンプリングからデータ要求までの時間を計数し、
該計数時間に基づいて乗算と加算によりデータを補間することを特徴とするエンコーダ出力の内挿方法。
A two-phase sine wave signal output from the encoder is sampled and A / D converted to generate a phase angle at the timing of the first clock, and linearly interpolated with a second clock that is faster than the first clock. and the interpolation process by the square-wave uniform pulse, the two-phase square wave with obtaining position data by counting in a direction discrimination up-down counter equal pulse, out in response to the data request signal from the outside the position data An encoder output interpolation method for
Count the time from A / D conversion sampling to data request,
An encoder output interpolation method, wherein data is interpolated by multiplication and addition based on the counting time.
前記補間が直線補間であることを特徴とする請求項に記載のエンコーダ出力の内挿方法。 4. The encoder output interpolation method according to claim 3 , wherein the interpolation is linear interpolation. 前記補間が曲線補間であることを特徴とする請求項に記載のエンコーダ出力の内挿方法。 The encoder output interpolation method according to claim 3 , wherein the interpolation is curve interpolation. 記データ要求信号に同期して、前記A/D変換のサンプリングを行なうことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のエンコーダ出力の内挿方法。 Synchronization before Symbol data request signal, interpolation methods of encoder output according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for sampling of said A / D conversion. エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿回路であって、
前記方向弁別アップダウンカウンタを、前記2相方形波均等パルスを発生する2相方形波均等パルス発生回路からの高周波伝送が可能な範囲内に配置すると共に、
前記データ要求信号を前記A/D変換のサンプリング周期の少なくとも2倍遅延させる遅延回路を設け、
該遅延回路の出力により、前記位置データをラッチして出力することを特徴とするエンコーダ出力の内挿回路。
A two-phase sine wave signal output from the encoder is sampled and A / D converted to generate a phase angle at the timing of the first clock, and linearly interpolated with a second clock that is faster than the first clock. and the interpolation process by the square-wave uniform pulse, the two-phase square wave with obtaining position data by counting in a direction discrimination up-down counter equal pulse, out in response to the data request signal from the outside the position data An encoder output interpolation circuit for
The direction discrimination up-down counter, while disposed within a possible high frequency transmission range of two-phase square-wave uniform pulse generating circuit for generating the two-phase square-wave uniform pulse,
A delay circuit for delaying the data request signal by at least twice the sampling period of the A / D conversion ;
An encoder output interpolation circuit, wherein the position data is latched and output by the output of the delay circuit.
エンコーダから出力される2相正弦波信号を、サンプルホールドとA/D変換により第1クロックのタイミングで位相角を生成し、該第1クロックよりも高速の第2クロックで直線補間して2相方形波均等パルスとすることにより内挿処理し、該2相方形波均等パルスを方向弁別アップダウンカウンタで計数して位置データを得ると共に、該位置データを外部からのデータ要求信号に応じて出力するためのエンコーダ出力の内挿回路であって、
A/D変換のサンプリングからデータ要求までの時間を計数する計数回路と、
該計数時間に基づいてデータを補間するための、乗算器と加算器でなる補間近似回路と、
を設けたことを特徴とするエンコーダ出力の内挿回路。
A two-phase sine wave signal output from the encoder is sampled and A / D converted to generate a phase angle at the timing of the first clock, and linearly interpolated with a second clock that is faster than the first clock. and the interpolation process by the square-wave uniform pulse, the two-phase square wave with obtaining position data by counting in a direction discrimination up-down counter equal pulse, out in response to the data request signal from the outside the position data An encoder output interpolation circuit for
A counting circuit for counting time from sampling of A / D conversion to data request;
An interpolation approximation circuit composed of a multiplier and an adder for interpolating data based on the counting time;
An encoder output interpolating circuit characterized by comprising:
記データ要求信号に同期して、前記A/D変換のサンプリングを行なうようにしたことを特徴とする請求項7又は8に記載のエンコーダ出力の内挿回路。 Synchronization before Symbol data request signals, the interpolation circuit of the encoder output according to claim 7 or 8, characterized in that to carry out the sampling of the A / D conversion.
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