JP5353386B2 - Motor drive device - Google Patents
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本発明は、シリアル通信にてモータ位置をモータ位置検出器から取り込み、外部入力信号の入力タイミングでのモータ位置を検出する機能を有するモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device having a function of taking a motor position from a motor position detector by serial communication and detecting a motor position at an input timing of an external input signal.
従来、一定のサンプリング周期にて発生するモータ位置ラッチ信号のタイミングにてモータ位置検出器からモータ位置をシリアル通信を通じて取り込み、あるポイントを通過し外部入力信号がオンしたタイミングのモータ位置を記憶するモータ駆動装置は、記憶したモータ位置の検出精度を高めるため、モータ位置ラッチ信号と外部入力信号の各エッジのタイミングで内部カウンタの値をそれぞれ記憶し、モータ位置取り込みのサンプリング周期間に外部入力信号がオンした場合においても、記憶した内部カウンタの値を利用し外部入力信号がオンしたタイミングのモータ位置を推定していた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a motor that takes in a motor position from a motor position detector through serial communication at the timing of a motor position latch signal generated at a constant sampling cycle, and stores the motor position at a timing when an external input signal is turned on after passing through a certain point. The drive unit stores the value of the internal counter at the timing of each edge of the motor position latch signal and the external input signal in order to increase the detection accuracy of the stored motor position. Even when the motor is turned on, the motor position at the timing when the external input signal is turned on is estimated using the stored value of the internal counter (see, for example, Patent Document 1).
解決しようとする問題点は、外部入力信号の伝達遅延による検出精度誤差であり、特にモータが高速動作する場合においては遅延時間の影響が大きくなり、精度よくモータ位置を推定することができず、2つの外部入力信号を入力し各ポイント間の相対位置を検出する場合において、モータが高速動作すると各外部入力信号の遅延時間差の影響が大きくなり、精度よく相対位置を推定することができなかった。 The problem to be solved is a detection accuracy error due to the transmission delay of the external input signal, and particularly when the motor operates at high speed, the influence of the delay time becomes large, and the motor position cannot be estimated accurately. When two external input signals are input and the relative position between each point is detected, if the motor operates at high speed, the influence of the delay time difference between the external input signals becomes large, and the relative position cannot be estimated with high accuracy. .
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、2つの外部入力信号の伝達遅延時間差が大きくかつモータが高速動作する場合においても、相対位置を精度よく推定することができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a motor drive device capable of accurately estimating the relative position even when the difference in transmission delay time between two external input signals is large and the motor operates at high speed. The purpose is to do.
上記課題を解決するために請求項1に記載のモータ駆動装置は、一定周期にてモータ位置ラッチ信号を発生するモータ制御手段と、前記モータ位置ラッチ信号の入力タイミングにてシリアル通信手段を通じてモータ位置検出器内の位置カウンタ値を取り込み記憶するモータ位置取り込み手段と、前記モータ位置ラッチ信号と2つの外部入力信号(第1外部入力信号と第2外部入力信号)の各信号の入力タイミングで内部カウンタの値をそれぞれ記憶するカウンタ記憶手段と、モータ位置ラッチから外部入力信号がオンするまでのモータ位置変化量を推定し外部入力信号の入力タイミングのモータ位置を演算する検出位置演算手段と、前記2つの外部入力信号を同時にオンしたときの第1外部入力信号の伝達により取り込んだ第1内部カウンタ値と第2外部入力信号の伝達により取り込んだ第2内部カウンタ値との差を演算し相対遅延補正量として記憶する入力信号間遅延演算手段を備え、前記検出位置演算手段は、前記入力信号間遅延演算手段にて演算された相対遅延補正量分を第2内部カウンタ値から差し引いた値にて第2外部入力信号の入力タイミングのモータ位置を演算する。
In order to solve the above-mentioned problem, a motor drive device according to
また、請求項2に記載のモータ駆動装置は、前記入力信号間遅延演算手段で演算した相対遅延補正量を保存する不揮発性の記憶手段であるパラメータ記憶手段を設け、モータ駆動装置の電源再投入後に前記検出位置演算手段は、前記パラメータ記憶手段から相対遅延
補正量を読み出すことで相対遅延補正量の再演算を省略する。
The motor drive device according to
請求項1に記載のモータ駆動装置によれば、2つの外部入力信号の伝達遅延時間差が大きくかつモータが高速動作する場合においても、相対位置を精度よく推定することができる。 According to the motor drive device of the first aspect, the relative position can be accurately estimated even when the transmission delay time difference between the two external input signals is large and the motor operates at high speed.
請求項2に記載のモータ駆動装置によれば、演算した相対位置遅延補正量を不揮発性の記憶手段に保存することにより、モータ駆動装置の電源再投入後の相対位置遅延補正量の再演算が不要となる。 According to the motor drive device of the second aspect, by storing the calculated relative position delay correction amount in the nonvolatile storage means, the recalculation of the relative position delay correction amount after the motor drive device is turned on again. It becomes unnecessary.
(実施例1)
実施例1は本発明の基本構成であり、2つのポイントのモータ位置を検出し、これらの相対位置を精度よく算出する使用例について各図を併用して説明する。
Example 1
The first embodiment is a basic configuration of the present invention, and a usage example in which the motor positions at two points are detected and the relative positions thereof are accurately calculated will be described with reference to the drawings.
図1は要部の説明図であり、モータ位置検出器21付きのモータ20をモータ駆動装置10に接続し、モータ駆動装置10はモータ位置検出器21で検出したモータ位置カウンタの値を一定周期(モータ制御周期)にてシリアル通信手段19を通じてモータ位置取り込み手段14に取り込み、その値をモータ制御手段15に入力し、モータ制御処理用位置カウンタを更新することでモータ位置フィードバック制御を行う。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part, in which a motor 20 with a motor position detector 21 is connected to a motor driving device 10, and the motor driving device 10 uses a value of a motor position counter detected by the motor position detector 21 for a certain period. In (motor control cycle), the motor position is fetched into the motor position fetching means 14 through the serial communication means 19, the value is inputted to the motor control means 15, and the motor control processing position counter is updated to perform motor position feedback control.
ここで、モータ位置取り込み手段14はモータ制御手段15より一定周期(モータ制御周期)で発生するモータ位置ラッチ信号18がオンとなる(ここではオン時にLow、オフ時にHighとする)タイミングにてモータ位置カウンタの値を取り込むこととする。 Here, the motor position fetching means 14 has a motor timing at which the motor position latch signal 18 generated by the motor control means 15 at a constant cycle (motor control cycle) is turned on (here, Low when turned on and High when turned off). The value of the position counter is taken in.
第1のポイント通過時にオンとなる(ここではオン時にLow、オフ時にHighとする)第1外部入力信号24と第2のポイント通過時にオンとなる第2外部入力信号25を内部カウンタ11と検出位置演算手段13と入力信号間遅延演算手段16に入力し、さらにモータ位置ラッチ信号18をモータ制御手段15より内部カウンタ11にも入力する。
The
ここで、内部カウンタ11は、16bit幅のフリーランカウンタ(0000hからFFFFhまでカウントアップし、FFFFhを超えると0に戻り再びカウントアップしていく)とする。内部カウンタ11は、入力信号がオンとなるタイミング(HighからLowに変化する立ち下がりエッジ)にて内部カウンタの値をカウンタ記憶手段12にコピーして記憶する(ラッチする)。
Here, the
カウンタ記憶手段12にラッチする記憶領域はCH0ラッチレジスタ、CH1ラッチレジスタ、CH2ラッチレジスタと3つの入力信号用それぞれに区別されている。ここではモータ位置ラッチ信号18でCH0ラッチレジスタに、第1外部入力信号24でCH1ラッチレジスタに、第2外部入力信号25でCH2ラッチレジスタに記憶することとする。 The storage areas latched in the counter storage means 12 are distinguished for the three input signals, the CH0 latch register, the CH1 latch register, and the CH2 latch register. Here, the motor position latch signal 18 is stored in the CH0 latch register, the first external input signal 24 is stored in the CH1 latch register, and the second external input signal 25 is stored in the CH2 latch register.
次に、図2を使用して入力信号間遅延演算手段16の内部処理について説明する。2つの入力信号間の伝達遅延時間差を測定するために、一つのセンサ出力信号を第1外部入力
信号と第2外部入力信号の両方に接続しモータ駆動装置10に伝達するように接続する。それぞれの伝達経路を通じて信号が内部カウンタ11に到達し、第1外部入力信号24側はカウンタ記憶手段12のCH1ラッチレジスタに内部カウンタ値Cap1を記憶し、第2外部入力信号25側はCH2ラッチレジスタに内部カウンタ値Cap2を記憶する。入力信号間遅延演算手段16は、内部カウンタ値Cap2と内部カウンタ値Cap1との差を相対遅延補正量として演算する。
Next, the internal processing of the input signal delay calculation means 16 will be described with reference to FIG. In order to measure the transmission delay time difference between the two input signals, one sensor output signal is connected to both the first external input signal and the second external input signal and connected to the motor drive device 10. The signal reaches the
相対遅延補正量=Cap2−Cap1
なお、図2に示す遅延1はケーブル遅延などモータ駆動装置外の伝達遅延時間、遅延2はモータ駆動装置内のフォトカプラ、抵抗、コンデンサなどの伝達遅延時間、遅延3はモータ駆動装置内のICの複数回読み等による伝達遅延時間などを想定している。
Relative delay correction amount = Cap2-Cap1
Note that
次に、図3を使用して検出位置演算手段13の内部処理について説明する。検出位置演算処理は一定周期(モータ制御周期)で行うこととする。まず、検出位置演算手段13はモータ位置取り込み手段14で取り込んだ最新のモータ位置を取り込み、変数Pos(k)に記憶する。図中のPos(k)は最新の値、Pos(k−1)は1周期前の値、Pos(k−2)は2周期前の値といったように、過去のモータ位置を数回分記憶している。また、カウンタ記憶手段12からモータ位置ラッチ信号18により取り込んだCH0ラッチレジスタの最新の値を取り込み、変数Cap0(k)に記憶する。図中のCap0(k)は最新の値、Cap0(k−1)は1周期前の値、Cap0(k−2)は2周期前の値といったように過去のCH0ラッチレジスタを数回分記憶している。 Next, the internal processing of the detection position calculation means 13 will be described using FIG. The detection position calculation process is performed at a constant cycle (motor control cycle). First, the detected position calculating means 13 takes in the latest motor position taken in by the motor position taking means 14 and stores it in the variable Pos (k). In the figure, Pos (k) is the latest value, Pos (k-1) is the value one cycle before, Pos (k-2) is the value two cycles ago, and the past motor positions are stored several times. ing. Further, the latest value of the CH0 latch register fetched by the motor position latch signal 18 from the counter storage means 12 is fetched and stored in the variable Cap0 (k). In the figure, Cap0 (k) is the latest value, Cap0 (k-1) is the value one cycle before, and Cap0 (k-2) is the value two cycles before, so the past CH0 latch register is stored several times. ing.
図3における第1のポイント通過(第1外部入力信号24がオンとなるエッジ)タイミングのモータ位置Pos1は以下の計算式で求まる。 The motor position Pos1 at the timing of the first point passage (edge at which the first external input signal 24 is turned on) in FIG. 3 is obtained by the following calculation formula.
Pos1=Pos(k−4)+推定変化量1
推定変化量1=(Pos(k−2)−Pos(k−4))
×(Cap1−Cap0(k−4))
/(Cap0(k−2)−Cap0(k−4))
また、図3における第2のポイント通過(第2外部入力信号25がオンとなるエッジ)タイミングのモータ位置Pos2に相対遅延補正量を加味し補正したPos2’は以下の計算式で求まる。
Pos1 = Pos (k−4) + estimated
Estimated
× (Cap1-Cap0 (k-4))
/ (Cap0 (k-2) -Cap0 (k-4))
Further, Pos2 ′ corrected by adding the relative delay correction amount to the motor position Pos2 at the timing of the second point passage (edge at which the second external input signal 25 is turned on) in FIG. 3 is obtained by the following calculation formula.
Pos2’=Pos(k−2)+推定変化量2
推定変化量2=(Pos(k)−Pos(k−2))
×((Cap2−相対遅延補正量)−Cap0(k−2))
/(Cap0(k)−Cap0(k−2))
よって、第1のポイントと第2のポイントの相対位置の補正後の値Prは以下の計算式で求まる。
Pos2 ′ = Pos (k−2) + estimated
Estimated
× ((Cap2-relative delay correction amount) -Cap0 (k-2))
/ (Cap0 (k) -Cap0 (k-2))
Therefore, the corrected value Pr of the relative positions of the first point and the second point can be obtained by the following calculation formula.
Pr=Pos2’−Pos1
検出位置演算手段13により演算した相対位置Prを、モータ制御手段15を通じてモニタ値23として出力する。上位装置はそのモニタ値23を参照して2ポイント間の相対位置関係を知ることが可能となり、さらに上位装置は相対位置関係に異常がある場合には補正した移動指令22をモータ駆動装置10に与える、またはアラーム停止するなどを行う。
Pr = Pos2′−Pos1
The relative position Pr calculated by the detection position calculation means 13 is output as a monitor value 23 through the motor control means 15. The host device can know the relative positional relationship between the two points by referring to the monitor value 23, and the host device can send a corrected movement command 22 to the motor drive device 10 when the relative positional relationship is abnormal. Give or stop the alarm.
この構成により、シリアル通信にてモータ位置をモータ位置検出器から取り込みフィードバック制御を行うモータ制御システムにおいて、外部入力信号の伝達遅延が大きくかつモータが高速動作する場合においても、相対位置を精度よく推定することができる。 With this configuration, in a motor control system that takes in the motor position from the motor position detector via serial communication and performs feedback control, the relative position is accurately estimated even when the external input signal transmission delay is large and the motor operates at high speed. can do.
(実施例2)
実施例2は本発明の応用構成であり、入力信号間遅延演算手段16で演算した相対遅延補正量を保存するパラメータ記憶手段17を設けている。パラメータ記憶手段17は不揮発性の記憶手段であるためモータ駆動装置の電源をリセットしても値を保持している。モータ駆動装置の電源リセット後、検出位置演算手段13はパラメータ記憶手段17から相対遅延補正量を読み出し再利用が可能で、相対遅延補正量の再演算を省略することができる。
(Example 2)
The second embodiment is an applied configuration of the present invention, and is provided with a parameter storage unit 17 for storing the relative delay correction amount calculated by the inter-input signal delay calculation unit 16. Since the parameter storage unit 17 is a non-volatile storage unit, it retains a value even when the power source of the motor driving device is reset. After resetting the power of the motor driving device, the detection position calculation means 13 can read out the relative delay correction amount from the parameter storage means 17 and can reuse it, and the recalculation of the relative delay correction amount can be omitted.
この構成により、相対遅延補正量の算出処理時に行う作業(入力信号の配線切り替え)などが不要となり使い勝手がよくなる。なお、パラメータ記憶手段17を他の用途で既に実装済みのモータ駆動装置10においてはハードウェアの追加が不要となり、コストアップを抑えることができる。 This configuration eliminates the need for work (input signal wiring switching) performed during the relative delay correction amount calculation process, and improves usability. In addition, in the motor drive device 10 in which the parameter storage unit 17 has already been mounted for other uses, it is not necessary to add hardware, and an increase in cost can be suppressed.
なお、モータ制御手段15、検出位置演算手段13、入力信号間遅延演算手段16はマイクロコンピュータなどで処理することを想定している。 It is assumed that the motor control means 15, the detection position calculation means 13, and the inter-input signal delay calculation means 16 are processed by a microcomputer or the like.
本発明のモータ駆動装置は、印刷対象物と印刷ヘッドの相対位置精度が問われる印刷機械などにも有用である。 The motor driving device of the present invention is also useful for a printing machine or the like in which the relative positional accuracy between the print object and the print head is required.
10 モータ駆動装置
11 内部カウンタ
12 カウンタ記憶手段
13 検出位置演算手段
14 モータ位置取り込み手段
15 モータ制御手段
16 入力信号間遅延演算手段
17 パラメータ記憶手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (2)
前記モータ位置ラッチ信号の入力タイミングにてシリアル通信手段を通じてモータ位置検出器内の位置カウンタ値を取り込み記憶するモータ位置取り込み手段と、
前記モータ位置ラッチ信号と2つの外部入力信号(第1外部入力信号と第2外部入力信号)の各信号の入力タイミングで内部カウンタの値をそれぞれ記憶するカウンタ記憶手段と、
モータ位置ラッチから外部入力信号がオンするまでのモータ位置変化量を推定し外部入力信号の入力タイミングのモータ位置を演算する検出位置演算手段と、
前記2つの外部入力信号を同時にオンしたときの第1外部入力信号の伝達により取り込んだ第1内部カウンタ値と第2外部入力信号の伝達により取り込んだ第2内部カウンタ値との差を演算し相対遅延補正量として記憶する入力信号間遅延演算手段を備え、
前記検出位置演算手段は、前記入力信号間遅延演算手段にて演算された相対遅延補正量分を第2内部カウンタ値から差し引いた値にて第2外部入力信号の入力タイミングのモータ位置を演算することを特徴とするモータ駆動装置。 Motor control means for generating a motor position latch signal at a constant period;
Motor position fetching means for fetching and storing a position counter value in the motor position detector through serial communication means at the input timing of the motor position latch signal;
Counter storage means for storing the value of the internal counter at the input timing of each signal of the motor position latch signal and two external input signals (first external input signal and second external input signal);
A detection position calculating means for estimating a motor position change amount from the motor position latch until the external input signal is turned on and calculating a motor position at an input timing of the external input signal;
The difference between the first internal counter value taken in by transmission of the first external input signal and the second internal counter value taken in by transmission of the second external input signal when the two external input signals are simultaneously turned on is calculated and relative Provided with a delay calculation means between input signals to be stored as a delay correction amount,
The detection position calculation means calculates the motor position of the input timing of the second external input signal by a value obtained by subtracting the relative delay correction amount calculated by the inter-input signal delay calculation means from the second internal counter value. The motor drive device characterized by the above-mentioned.
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