JP6143885B2 - ロータリエンコーダを自己較正するための方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るアブソリュートエンコーダの円形スケール100の一部分を示す。スケールの詳細は、米国特許出願第13/100092号明細書に説明されている。スケールは、高分解能位相P120を決定するために用いられる。
DSPは、図1Dに示されているようにエンコーダの較正を実行する。較正は、エンコーダの動作中にオフラインで、周期的又は連続的に実行することができる。
リアルタイム動作中に、エンコーダの位相195は、試験サンプル151と、周波数F並びに歪パラメータα及びβにおけるモデル化された変動から決定される190。当該変動は、動作中に、ルックアップテーブルとしてメモリに記憶された生のパラメータから取得され得ることを理解されたい。また、パラメータは、エンコーダのリアルタイム動作中に取得され得ることが分かる。
スケール上で100%の情報密度を達成するために、ビットシーケンスが用いられる。各サブシーケンスは、有限の長さを有し、固有(unique)であり、例えばデブリンシーケンス103である。各固有のシーケンスは、粗い位相角度に対応する。本発明の目的は、微細又は正確な角度が得られるように、エンコーダを自己較正することである。
推定パラメータF、α及びβ161は、F(θ)、α(θ)及びβ(θ)として実回転角度θの点から表現される。実施形態は、3つのパラメータF(θ)、α(θ)、β(θ)における変動を検討する。撮像ノイズに起因して、これらのパラメータには小さな変動(正常変動)が存在する。
適切なパラメトリック関数又はスプラインが、最小二乗フィッティングを用いて周波数及び歪パラメータにおける変動をモデル化するために用いられる。
エンコーダ動作中に、最後のエンコーダ位置は、現在位置に関して周波数及び空間歪パラメータの値を決定するために用いることができる。これらの値は、位相Pを決定するために用いられる。代替として、周波数及び歪パラメータは、位相と共に反復して決定することができる。これは、起動時に有用であり、最後のエンコーダ位相は、未知又は無効である。現在の回転角度、周波数及び歪パラメータの第1の推定値は、上記で説明したように得ることができる。推定回転角度θを用いれば、現在位置に関するパラメータF、α及びβは、それらのそれぞれのモデルを用いて再決定される。次に、これらのパラメータの新しい値が、位相Pを再決定するために用いられる。
図7に示されているように、口径食補正は、スケールの回転中に、測定値700を取得することによって実行することができる。
Claims (13)
- 単一の読み取りヘッド及び円形スケールを含むロータリエンコーダを自己較正するための方法であって、
前記読み取りヘッドによって前記円形スケールの複数の回転角度に対する較正サンプルを取得するステップと、
前記ロータリエンコーダを自己較正するために、前記較正サンプルから前記ロータリエンコーダの空間周波数及び空間歪パラメータを推定するステップと、
を含み、
前記空間周波数及び前記空間歪パラメータは、前記円形スケール上のスケールラインの不均一性に基づいてモデル化され、
前記空間周波数及び前記空間歪パラメータは、ゼロ交差と前記ゼロ交差間のビット数とに基づいて推定され、
前記ゼロ交差は、前記読み取りヘッドの走査線におけるエッジの位置である、
方法。 - 前記円形スケールの試験サンプルを取得するステップと、
前記空間周波数及び前記空間歪パラメータを用いて、前記ロータリエンコーダの位相角度を決定するステップと、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ロータリエンコーダは、非周期的なシーケンスを有するアブソリュートエンコーダである、
請求項1に記載の方法。 - 前記円形スケールは、デブリンシーケンス形式である、請求項1に記載の方法。
- 前記円形スケール上のマークは、セクタとして配置され、
前記読み取りヘッドは、前記円形スケールの回転中心に対してオフセットされて接線方向の中央に配置されている、
請求項1に記載の方法。 - パラメトリック関数を用いて、前記空間周波数及び前記空間歪パラメータにおける変動をモデル化するステップと、
前記円形スケールの試験サンプルを取得するステップと、
モデル化された前記空間周波数及び前記空間歪パラメータを用いて、前記ロータリエンコーダの位相角度を決定するステップと、
を更に含み、
前記空間周波数及び前記空間歪パラメータは、実回転角度の関数としてモデル化される、
請求項1に記載の方法。 - 前記読み取りヘッドのデータは、360度以下の回転角度に対して取得される、請求項1に記載の方法。
- 前記空間周波数はF(θ)であり、前記空間歪パラメータはα(θ)及びβ(θ)であり、4次多項式は、
α(θ)=t1+t2θ+t3θ2+t4θ3+t5θ4
であり、式中、θは回転角度であり、t1、t2、t3、t4及びt5は、最小二乗フィッティングを用いて推定された前記4次多項式のパラメータである、請求項6に記載の方法。 - 前記空間周波数及び前記空間歪パラメータをルックアップテーブルとしてメモリに記憶するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記空間周波数及び前記空間歪パラメータは、前記ロータリエンコーダのリアルタイム動作中に取得される、請求項1に記載の方法。
- 前記読み取りヘッドは、線形画素アレイを含み、
スケーリング因子として最大強度を取得し、オフセット因子として最小強度を取得するために、前記線形画素アレイにおける画素の画素値の強度を測定するステップを更に含み、
前記画素値の強度は、前記スケーリング因子及び前記オフセット因子を用いて修正される、
請求項1に記載の方法。 - 前記画素値の強度i(p)は、
i(p)←255*(i(p)−m2(p))/(m1(p)−m2(p))
に従って修正され、
式中、m1(p)は前記最大強度であり、m2(p)が前記最小強度である、請求項12に記載の方法。
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