JP6386368B2 - Rotary encoder, control method and control program for rotary encoder - Google Patents
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Description
本発明は、ロータリーエンコーダ、ロータリーエンコーダの制御方法および制御プログラムに関する。 The present invention relates to a rotary encoder, a control method for a rotary encoder, and a control program.
上記技術分野において、特許文献1には、合計10個のセンサ(4+7−1=10)を用いて28次未満の成分を補正する技術が開示されている。
In the above technical field,
しかしながら、上記文献に記載の技術では、測定精度を向上させ、かつ、センサの数を減らすことができなかった。 However, the technique described in the above-mentioned document cannot improve the measurement accuracy and reduce the number of sensors.
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。 The objective of this invention is providing the technique which solves the above-mentioned subject.
上記目的を達成するため、本発明に係るロータリーエンコーダは、
目盛盤に設けられた目盛をセンサで読み取るロータリーエンコーダであって、
前記目盛盤に対向して、基準位置に設けられた基準センサS0と、
前記基準センサS0とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサSi(iは、1以上q以下の整数)と、
を有し、
前記基準センサS0および前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置に設けられ、前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうち、前記基準センサS0の位置を0番目としたとき、n番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられ、
前記基準センサS0の測定値と前記センサSiの測定値とに基づいて、前記基準センサS0と前記センサSiとが配置された位置以外のNi等分点に仮想的にセンサを配置したと想定した場合の仮想測定値を算出し、前記仮想測定値から校正用の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記基準センサS 0 による回転角度測定時に前記補正値を用いて測定値を校正する校正手段と、
をさらに有する。
In order to achieve the above object, a rotary encoder according to the present invention includes:
A rotary encoder that reads the scale provided on the dial with a sensor,
A reference sensor S 0 provided at a reference position facing the scale plate,
Q sensors S i (i is an integer not less than 1 and not more than q) (where q is a positive integer greater than or equal to 1) disposed at positions different from the reference sensor S 0 ;
Have
The reference sensor S 0 and the sensor S i, the outer periphery of Ni equal of the graduation plate (N i is 3 or more positive integer) provided in a position facing the one of the points, the sensor S i is of n i number of equally divided points of the outer periphery of the graduation plate and aliquoted n i, when the 0-th position of the reference sensor S 0, n-th (n is from 1 to (n i -1) A positive integer, n and N i are relatively prime)
Based on the measured value of the sensor S i and the measured values of the reference sensor S 0, the sensor virtually the N i equal points other than the position and the reference sensor S 0 and the sensor S i is located A correction value calculating means for calculating a virtual measurement value when it is assumed to be arranged, and calculating a correction value for calibration from the virtual measurement value ;
And calibration means for calibrating a measured value by using the correction value when the rotational angle measured by the reference sensor S 0,
It has further.
上記目的を達成するため、本発明に係るロータリーエンコーダの制御方法は、
目盛盤に設けられた目盛をセンサで読み取るため、
前記目盛盤に対向して、基準位置に設けられた基準センサS0と、
前記基準センサS0とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサSi(iは、1以上q以下の整数)と、
を有し、
前記基準センサS0および前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置に設けられ、前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうち、前記基準センサS0の位置を0番目としたとき、n番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられたロータリーエンコーダの制御方法であって、
前記基準センサS0の測定値と前記センサSiの測定値とに基づいて、前記基準センサS0と前記センサSiとが配置された位置以外のNi等分点に仮想的にセンサを配置したと想定した場合の補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記基準センサS 0 による回転角度測定時に前記補正値を用いて測定値を校正する校正ステップと、
を含む。
In order to achieve the above object, a method for controlling a rotary encoder according to the present invention includes:
In order to read the scale provided on the scale board with a sensor,
A reference sensor S 0 provided at a reference position facing the scale plate,
Q sensors S i (i is an integer not less than 1 and not more than q) (where q is a positive integer greater than or equal to 1) disposed at positions different from the reference sensor S 0 ;
Have
The reference sensor S 0 and the sensor S i, the outer periphery of the N i equal the graduation plate (N i is 3 or more positive integer) provided in a position facing the one of the points, the sensor S i is of the n i number of equally divided points of the outer periphery of the graduation plate and aliquoted n i, when the position of the reference sensor S 0 and 0 th, n-th (n is from 1 (n i -1) positive integer, and n and n i a control method for a rotary encoder has been found formed at a position of relatively prime) of
Based on the measured value of the sensor S i and the measured values of the reference sensor S 0, the sensor virtually the N i equal points other than the position and the reference sensor S 0 and the sensor S i is located A correction value calculating step for calculating a correction value when it is assumed to be arranged;
A calibration step for calibrating a measured value by using the correction value when the rotational angle measured by the reference sensor S 0,
including.
上記目的を達成するため、本発明に係るロータリーエンコーダの制御プログラムは、
目盛盤に設けられた目盛をセンサで読み取るため、
前記目盛盤に対向して、基準位置に設けられた基準センサS0と、
前記基準センサS0とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサSi(iは、1以上q以下の整数)と、
を有し、
前記基準センサS0および前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置に設けられ、前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうち、前記基準センサS0の位置を0番目としたとき、n番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられたロータリーエンコーダの制御プログラムであって、
前記基準センサS0の測定値と前記センサSiの測定値とに基づいて、前記基準センサS0と前記センサSiとが配置された位置以外のNi等分点に仮想的にセンサを配置したと想定した場合の補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記基準センサS 0 による回転角度測定時に前記補正値を用いて測定値を校正する校正ステップと、
をコンピュータに実行させる。
In order to achieve the above object, a control program for a rotary encoder according to the present invention includes:
In order to read the scale provided on the scale board with a sensor,
A reference sensor S 0 provided at a reference position facing the scale plate,
Q sensors S i (i is an integer not less than 1 and not more than q) (where q is a positive integer greater than or equal to 1) disposed at positions different from the reference sensor S 0 ;
Have
The reference sensor S 0 and the sensor S i, the outer periphery of the N i equal the graduation plate (N i is 3 or more positive integer) provided in a position facing the one of the points, the sensor S i is of the n i number of equally divided points of the outer periphery of the graduation plate and aliquoted n i, when the position of the reference sensor S 0 and 0 th, n-th (n is from 1 (n i -1) positive integer, and n and n i a control program provided et the rotary encoder to the position of the relatively prime) of
Based on the measured value of the sensor S i and the measured values of the reference sensor S 0, the sensor virtually the N i equal points other than the position and the reference sensor S 0 and the sensor S i is located A correction value calculating step for calculating a correction value when it is assumed to be arranged;
A calibration step for calibrating a measured value by using the correction value when the rotational angle measured by the reference sensor S 0,
Is executed on the computer.
本発明によれば、測定精度を向上させ、かつ、センサの数を減らすことができる。 According to the present invention, the measurement accuracy can be improved and the number of sensors can be reduced.
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the configuration, numerical values, process flow, functional elements, and the like described in the following embodiments are merely examples, and modifications and changes are free, and the technical scope of the present invention is described in the following description. It is not intended to be limited.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としてのロータリーエンコーダ100について、図1を用いて説明する。ロータリーエンコーダ100は、目盛盤に設けられた目盛をセンサで読み取り位置情報を出力する装置である。
[First Embodiment]
A
図1に示すように、ロータリーエンコーダ100は、基準センサS0101とセンサSi102と仮想検出値算出部103と補正部104とを含む。基準センサS0101は、目盛盤に対向して、基準位置に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
センサSi102は、基準センサS0101とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサである。基準センサS0101およびセンサSi102は、目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置であって、基準センサS0101の位置を0番目としたとき、目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうちn番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられている。
The
仮想検出値算出部103は、基準センサS0101の検出値とセンサSi102の検出値とに基づいて、基準センサS0101とセンサSi102とが配置された位置以外のNi等分点にセンサを配置したと想定した場合の全ての仮想検出値を算出する。
Based on the detection value of the
補正部104は、基準センサS0101およびセンサSi102の検出値、並びに仮想検出値算出部103による算出値を用いて、基準センサS0101およびq個のセンサSi102のうち少なくとも1つによる検出値の補正を行なう。
The
本実施形態によれば、測定精度を向上させ、かつ、センサの数を減らすことができる。 According to this embodiment, the measurement accuracy can be improved and the number of sensors can be reduced.
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係るロータリーエンコーダについて、図2A〜図6を用いて説明する。図2A〜図2Eは、本実施形態に係るロータリーエンコーダの動作の概要を説明するための図である。ロータリーエンコーダ200は、目盛盤に設けられた目盛をセンサで読み取り位置情報を出力する装置である。
[Second Embodiment]
Next, a rotary encoder according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2E are diagrams for explaining the outline of the operation of the rotary encoder according to the present embodiment. The
図2Aに示すように、ロータリーエンコーダ200は、0°の位置にあるセンサH(0)の測定値と、2π/Nの位置にあるセンサH(2π/N)の測定値との差分を取り、この差分を時計回りに2π/Nずらす(2π/N位相シフトする)。この2π/N位相シフトした差分のデータは、差分を位相シフトしない場合の、次の2個のセンサの測定値の差分に等しくなる。つまり、4π/Nの位置にあるセンサH(4π/N)の測定値と、2π/Nの位置にあるセンサH(2π/N)の測定値との差分に等しくなる。そして、この時計回りの位相シフトを順次繰り返すことによって、最終的にセンサH(2π/N)の測定値と、H(2π/N)およびH(0)の測定値の差分の位相シフトのみで、全ての他のN等分点を表わすことができる。
As shown in FIG. 2A, the
次に、図2Bに示すように、ロータリーエンコーダ200は、0°の位置にあるセンサH(0)の測定値と、2π/Nの位置にあるセンサH(2π/N)の測定値との差分を取り、この差分を反時計回りに2π/Nずらす(−2π/N位相シフトする)。この−2π/N位相シフトした差分のデータは、差分を位相シフトしない場合の、次の2個のセンサの測定値の差分に等しくなる。つまり、2π(N−1)/Nの位置にあるセンサH(2π(N−1)/N)の測定値と、0°の位置にあるセンサH(0)の測定値との差分に等しくなる。そして、この反時計回りの位相シフトを順次繰り返すことによって、最終的にセンサH(0)の測定値と、H(0)およびH(2π/N)の測定値の差分の位相シフトのみで、全ての他のN等分点を表わすことができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the
以上の計算により得られた2πk/Nの位置のセンサH(2πk/N)の測定値に基づいて、これらの平均を取ることにより、ロータリーエンコーダ200は、統計的に優れた仮想的なN等分の測定値の計算をすることができる。つまり、ロータリーエンコーダ200は、円周上にN個のセンサを等分割で配置した場合の等分割平均を仮想的に計算することができる。なお、Nは、2以上の正の整数であり、kは、0以上N−1以下の整数である。
Based on the measured value of the sensor H (2πk / N) at the position of 2πk / N obtained by the above calculation, the
この仮想的に計算したN個の等分平均を用いて、N次未満の補正値を作ることができる。つまり、特許文献1に記載の方式と比較して、少ない数(N個に対して2個)のセンサであっても、同じN次未満の補正値を作ることができる。
A correction value of less than the Nth order can be created using the virtually calculated N equal averages. That is, compared with the method described in
図2Cおよび図2Dは、4個のセンサ(センサヘッド)を0°、120°、180°および288°の位置に配置して補正値を計算した場合の一例を示している。この場合、センサH0およびセンサH180の2個のセンサの組合せと、センサH0およびH288の組合せ、さらに、センサH180およびセンサH120の組合せで構成されており、センサH0およびセンサH288の組合せは5等分(Ni=5)上の2箇所、センサH180およびH120の組合せは6等分(Ni=6)上の2箇所に位置するセンサの構成となっている。また、基準となるセンサ(センサH0)が1個と、それ以外のセンサ(H120、H180およびH288)が3個、つまり、基準センサ以外のセンサの個数qが2以上となっている。 FIG. 2C and FIG. 2D show an example in which correction values are calculated by arranging four sensors (sensor heads) at 0 °, 120 °, 180 °, and 288 ° positions. In this case, a combination of two sensors, sensor H0 and sensor H180, a combination of sensors H0 and H288, and a combination of sensor H180 and sensor H120, and the combination of sensor H0 and sensor H288 is divided into five equal parts. The combination of sensors H180 and H120 at two locations on (N i = 5) has a configuration of sensors located at two locations on six equal portions (N i = 6). Further, one reference sensor (sensor H0) and three other sensors (H120, H180, and H288), that is, the number q of sensors other than the reference sensor is two or more.
この2つのNi=5、Ni=6の複数のNiの組合せの選び方は、この例で示したとおり「5」と「6」など、数の組合せが互いに素となる関係であることが好ましいが、このような関係には限定されない。なお、特許文献1に記載の方式を用いる場合、180°毎の2等分の2個の組(0°および180°)、120°毎の3等分の3個の組(0°、120°および240°)、72°毎の5等分の5個の組(0°、72°、144°216°および288°)で、センサH0が共通(2個)となるので、センサの数の合計は8個(2+3+5−2=8)となる。
The method of selecting a combination of a plurality of N i with these two N i = 5 and N i = 6 is such that the combination of numbers is relatively prime, such as “5” and “6” as shown in this example. However, it is not limited to such a relationship. When the method described in
図2Cに示したように、4個のセンサの測定値に基づいて、センサを6個配置した場合の測定値の平均である6個平均(M6)とセンサを5個配置した場合の測定値の平均である5個平均(M5)とが計算できている。 As shown in FIG. 2C, based on the measurement values of the four sensors, the average of the six measurement values (M6) when six sensors are arranged and the measurement value when five sensors are arranged. The average of 5 (M5) is calculated.
図2Dに示したように、特許文献1と同様の組合せを行なって、30次未満までの成分を消したものを右下のグラフに示している。この場合の角度誤差は、0.33[秒角]となっている。
As shown in FIG. 2D, the graph shown in the lower right shows a combination obtained by performing the same combination as in
図2Eは、センサ数が4個の場合に、特許文献1に記載の技術を用いて計算した例を示すものである。同じセンサ数であっても、この場合の角度誤差は、0.82[秒角]となり、ロータリーエンコーダ200よりも角度誤差が大きい。
FIG. 2E shows an example calculated using the technique described in
図3は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ200の構成を示すブロック図である。ロータリーエンコーダ200は、角度検出部301と角度演算器302、304と角度検出部303と原点信号検出部305と原点検出回路306と角度データ保持部307、308と回転角度検出器309とを備える。ロータリーエンコーダ200は、さらに、N次補正値演算器310と補正値一時保持部311と補正値保持部312と、補正値補完部314とコントローラ313と角度データ校正回路315と角度データインターフェース(I/F)316とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
角度検出部301は、基準位置の角度を検出し、角度検出部303は、2πn/N[rad]位置の角度を検出する。角度演算器302は、基準位置の角度を演算し、角度演算器304は、2πn/N[rad]位置の角度を演算する。原点信号検出部305は、原点信号を検出し、原点検出回路306は、原点を検出し、リセット信号を角度演算器304、さらには角度演算器302へと同時に送る。
The
角度データ保持部307は、角度演算器302で演算した基準位置の角度データ1周分を保持し、角度データ保持部308は、角度演算器304で演算した2πn/N[rad]位置の角度データを保持する。回転角度検出器309は、角度演算器302から入力された基準位置の角度に基づいて回転角度を検出し、検出した回転角度を角度データ保持部308および補正値補完部314へ送る。
The angle
N次補正値演算器310は、角度データ保持部307、308から入力された角度データに基づいて、仮想検出器算出によるN次補正値を演算し、算出した補正値を補正値一時保持部311へ送る。ここで、N次補正値演算器310は、N次とその高調波以外の次数を補正する演算器であり、N次補正値は、N次とその高調波以外の次数を補正する補正値である。補正値一時保持部311は、N次補正値演算器310から送られた補正値を保持する。補正値保持部312は、補正値一時保持部311から送られた補正値を保存する。また、補正値保持部312は、ロータリーエンコーダの電源を落としても補正値を保持する。
The Nth order
コントローラ313は、補正値保存の指示を補正値一時保持部311に与え、外部機器317と通信をし、回転角度検出器309から角度データ取込信号を受け取る。コントローラ313は、受け取った角度データ取込信号に基づいて、1周分のデータが揃ったか否かを判断する。コントローラ313は、1周分のデータが揃った所で、演算制御で示したように、角度データ保持部307、308に保持したデータをN次補正値演算器310へ送り、補正値を算出する演算を行なうように指示する。さらに、コントローラ313は、校正モードと計測モードとの切替を角度データ校正回路315に指示する。補正値補完部314は、補正値保持部312から補正値を受信して保存し、回転角度検出器309から回転角度を受信する。角度データ校正回路315は、角度演算器302から演算した角度を受信し、補正値補完部314から補正値を受信する。
The
角度データ校正回路315は、受信した角度と補正値とに基づいて、角度データを校正する。角度データ校正回路315は、校正した角度データを角度データインターフェース316へ送る。角度データインターフェース316は、角度データ校正回路315から受け取った校正した角度データを外部機器317へ送信する。
The angle
図4は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ200のN次補正値演算器310の構成を示すブロック図である。N次補正値演算器310は、加算平均回路403と差分演算回路404と差分データ2πj/N位相シフト回路405と(N−2j)/2N倍増幅回路406と加算回路407とを備える。N次補正値演算器310は、さらに、差分演算回路408、409と、−2π/N位相シフト回路410と、加算平均回路411と、N次補正値保持部412とを備える。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the Nth order
加算平均回路403は、基準位置角度データ401と2π/N[rad]位置角度データ402とを加算して平均値を算出する。差分演算回路404は、基準位置角度データ401と2π/N[rad]位置角度データ402との差分を演算する。差分演算回路404は、演算した差分を差分データ2πj/N位相シフト回路405へ送る。差分データ2πj/N位相シフト回路405は、差分データの位相を2πj/Nシフトして、(Nー2j)/2N倍増幅回路406へ送る。(N−2j)/2N倍増幅回路406は、シフトした差分データを(N−2j)/2N倍に増幅して、加算回路407へ送る。仮想N等分平均の計算は以下の通り行なう。
The
1.定義
ヘッドの読み値:
2.2πk/N(k=0,1・・・N,N−1)の位置に取り付けたヘッドを用いた補正
したがって、
Correction using a head mounted at a position of 2.2πk / N (k = 0, 1... N, N−1)
Therefore,
加算回路407は、加算平均回路403から送られた平均値と、(N−2j)/2N倍増幅回路406から送られた増幅された差分データとに基づいて、仮想的にN個等間隔にセンサを配置した場合の仮想N個等間隔平均値を算出する。
Based on the average value sent from the
差分演算回路408は、仮想N個等間隔平均値と基準位置角度データとの差分を演算する。差分演算回路409は、仮想N個等間隔平均値と2πn/N[rad]位置角度データとの差分を演算し、−2π/N位相シフト回路410へ送る。−2π/N位相シフト回路410は、受信した差分の位相を、−2π/Nシフトする。加算平均回路411は、差分演算回路408から受信した差分と、−2π/N位相シフト回路410から受信した位相シフトした差分とを加算して平均値を算出する。N次補正値保持部412は、加算平均回路411で算出したN次補正値を保持する。
The
図5は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ200の計測モードの処理手順を示すフローチャートである。ロータリーエンコーダ200は、ステップS501において、電源ONの操作指示に基づいて、電源をONにする。ロータリーエンコーダ200は、ステップS503において、通信計測モードを起動する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS505において、ステージを回転させる。ロータリーエンコーダ200は、ステップS507において、基準となるセンサが原点を通過したか否かを判断する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS509において、原点信号検出部305が原点を通過すると、角度データをリセットする。
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the measurement mode of the
そして、ロータリーエンコーダ200は、ステップS511において、角度データを補正する前の角度データを演算する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS513において、補正値を読み出す。ロータリーエンコーダ200は、ステップS515において、校正値を補完する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS517において、補完した校正値に基づいて、角度データを校正する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS519において、補正後の角度データを出力する。
In step S511, the
図6は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ200の校正モードの処理手順を示すフローチャートである。ロータリーエンコーダ200は、ステップS601において、電源ONの操作指示に基づいて、電源をONにする。ロータリーエンコーダ200は、ステップS603において、通信校正モードを起動する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS605において、ステージを回転させる。ロータリーエンコーダ200は、ステップS607において、基準となるセンサが原点を通過したか否かを判断する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS609において、原点信号検出部305が原点を通過すると、角度データをリセットする。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in the calibration mode of the
ロータリーエンコーダ200は、ステップS611において、角度データを演算する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS613において、取込角度か否かを判断する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS615において、取込角度であれば、その角度データを保持する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS617において、全ての取込角度について、角度データの保持が終了したか否かを判断する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS619において、全ての取込角度の角度データの保持が終了したら、角度補正値を演算する。ロータリーエンコーダ200は、ステップS621において、補正値保持部への角度の補正値の保存か否かを判断し、補正値の保存であれば処理を終了する。補正値の保存でなければ、ステップS611へ戻り、以降の処理を繰り返す。
In step S611, the
本実施形態によれば、測定精度を向上させ、かつ、センサの数を減らすことができる。また、特許文献1以前は28個のセンサヘッドで28次未満の補正を行なっていたが、特許文献1に記載の技術により(4+7−1)=10個のセンサヘッドで28次未満を補正することができるようになった。すなわち、特許文献1に記載の技術でもまだ10個のセンサヘッドを取り付けなければ28次未満の補正ができなかった。これに対して、本実施形態では、少なくとも3個のセンサヘッドがあれば28次未満の補正を行なうことができる。また、本実施形態によれば、基準センサ以外のセンサの検出値を補正することもできる。
According to this embodiment, the measurement accuracy can be improved and the number of sensors can be reduced. Prior to Patent
[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態に係るロータリーエンコーダについて、図7〜図8を用いて説明する。図7は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ700の動作の概要を説明するための図である。本実施形態に係るロータリーエンコーダ700は、上記第2実施形態と比べると、6個のセンサ(6軸ヘッド)を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a rotary encoder according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram for explaining an outline of the operation of the
ロータリーエンコーダ700は、0°(H0)、72°(H72)、120°(H120)、180°(H180)、252°(H252)および300°(H300)の位置に合計6個のセンサを有している。センサH0に対して、回転軸を中心に180°ずれた位置にセンサH180が配置されている。センサH72に対して、回転軸を中心に180°ずれた位置にセンサH252が配置されている。センサH120に対して、回転軸を中心に180°ずれた位置にセンサH300が配置されている。これら6個のセンサ全ての検出値を用いて、センサH0による検出値の補正を行なう。
The
グラフ701は、ロータリーエンコーダ700によるシミュレーション結果(6軸)を示し、グラフ702は、特許文献1によるシミュレーション結果(8軸)を示している。縦軸は、誤差[秒角]を示し、横軸はブラウンノイズを示している。また、ブラウンノイズは、低周波が大きく高周波が小さいという特性を有し、センサ(ヘッド)の個性を表わす。ロータリーエンコーダ700は、特許文献1と比較すると、ヘッドを2軸減らした上で、測定誤差を低減させている。
A
図8は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ700の構成を説明するためのブロック図である。ロータリーエンコーダは、それぞれの角度位置の角度を検出する角度検出部801、803、805、807、809、811と、これらに対応する角度演算器802、804、806、808、810、812とを有する。
FIG. 8 is a block diagram for explaining the configuration of the
ロータリーエンコーダ700は、さらに、角度演算器802、804、806、808、810、812に対応する角度データ保持部813〜818と、6検出器加算平均回路819と、加算平均回路820〜822とを有する。
The
ロータリーエンコーダ700は、さらにまた、6次補正値演算器823と、10次補正値演算器824と、30次補正値演算器825と、角度シフト回路826と、角度補正値演算器827と、校正値補完部828とを有する。
The
角度検出部801は、0[rad]位置の角度を検出する。角度検出部803は、2π/2[rad]位置の角度を検出する。角度検出部805は、2π/3[rad]位置の角度を検出する。角度検出部807は、5π/3[rad]位置の角度を検出する。角度検出部809は、2π/5[rad]位置の角度を検出する。角度検出部811は、7π/5[rad]位置の角度を検出する。
The
角度検出部801、803、805、807、809、811は、検出した角度を、対応する角度演算器802、804、806、808、810、812へ送る。
The
角度演算器802は、受信した角度に基づいて、0[rad]位置の角度データを演算する。角度演算器804は、受信した角度に基づいて、2π/2[rad]位置の角度データを演算する。角度演算器806は、受信した角度に基づいて、2π/3[rad]位置の角度データを演算する。
The
角度演算器808は、受信した角度に基づいて、5π/3[rad]位置の角度データを演算する。角度演算器810は、受信した角度に基づいて、2π/5[rad]位置の角度データを演算する。角度演算器812は、受信した角度に基づいて、7π/5[rad]位置の角度データを演算する。
The
角度演算器802、804、806、808、810、812は、演算した角度データを角度データ保持部813〜818へ送る。
The
角度データ保持部813は、0[rad]位置の角度データを保持する。角度データ保持部814は、2π/2[rad]位置の角度データを保持する。角度データ保持部815は、2π/3[rad]位置の角度データを保持する。角度データ保持部816は、5π/3[rad]位置の角度データを保持する。角度データ保持部817は、2π/5[rad]位置の角度データを保持する。角度データ保持部818は、7π/5[rad]位置の角度データを保持する。
The angle
角度データ保持部813、814は、保持している角度データを加算平均回路820へ送る。角度データ保持部815、816は、保持している角度データを加算平均回路821へ送る。角度データ保持部817、818は、保持している角度データを加算平均回路822へ送る。
The angle
加算平均回路820〜822は、受信した角度データを加算し平均値を算出する。加算平均回路820は、算出した平均値を6次補正値演算器823および10次補正値演算器824へ送る。加算平均回路821は、算出した平均値を6次補正値演算器823へ送り、加算平均回路822は、算出した平均値を10次補正値演算器824へ送る。
The
6次補正値演算器823は、受信した平均値に基づいて、仮想検出器算出による6次補正値を演算して、30次補正値演算器825へ送る。10次補正値演算器824は、受信した平均値に基づいて、仮想検出器算出による10次補正値を演算し、30次補正値演算器へ送る。30次補正値演算器825は、受信した6次補正値および10次補正値に基づいて、組み合わせ法による30次補正値を演算し、演算結果を角度シフト回路826へ送る。
The sixth-order
角度シフト回路826は、受信した30次補正値に基づいて角度をシフトし、シフト結果を角度補正値演算器827へ送る。角度補正値演算器827は、受信した角度のシフト結果に基づいて、角度の補正値を演算する。
The
6検出器加算平均回路819は、角度演算器802、804、806、808、810、812で演算した角度データを加算して平均値を算出する。校正値補完部828は、回転角度検出器309と6検出器加算平均回路とから受信したデータに基づいて、校正値を補完する。
The 6-detector
本実施形態によれば、特許文献1と比べて、測定精度が向上し、かつ、センサの数を8個から6個へ減らすことができる。また、常に回転軸対称の2個のセンサを1組のセンサとして配置可能なので、偏心による軸ブレの影響を受けない。さらに、全てのセンサが対称に配置されているので、全てのセンサを測定に用いることが可能となり、センサの個性の影響を平均化して、より小さくすることができる。
According to the present embodiment, the measurement accuracy is improved and the number of sensors can be reduced from 8 to 6 as compared with
[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態に係るロータリーエンコーダについて、図9を用いて説明する。図9は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ900の構成を説明するためのブロック図である。なお、上記第2実施形態と同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。本実施形態に係るロータリーエンコーダ900は、3個のセンサに基づいて6次補正値を演算する。
[Fourth Embodiment]
Next, a rotary encoder according to a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram for explaining the configuration of the
ロータリーエンコーダ900は、2π/2[rad]位置の角度検出部901と、2π/3[rad]位置の角度検出部903と、2π/2[rad]位置の角度演算器902と、2π/3[rad]位置の角度演算器904とを有する。ロータリーエンコーダ900は、さらに、2π/2[rad]位置の角度データ保持部905と、2π/3[rad]位置の角度データ保持部906と、2次補正値演算器909と、2次補正値演算器910と、6次補正値演算器912とを有する。ロータリーエンコーダ900は、さらにまた、2検出器加算平均回路908と、角度シフト回路913と、角度補正値演算器914とを有する。
The
角度検出部901は、2π/2[rad]位置の角度を検出し、検出した角度を2π/2[rad]位置の角度演算器902へ送る。同様に、角度検出部903は、2π/3[rad]位置の角度を検出し、検出した角度を2π/3[rad]位置の角度演算器904へ送る。
The
角度演算器902は、受信した角度に基づいて、2π/2[rad]位置の角度データを演算して、角度データ保持部905へ2π/2[rad]位置の角度データを送る。角度演算器904は、受信した角度に基づいて、2π/3[rad]位置の角度データを演算して、角度データ保持部906へ2π/3[rad]位置の角度データを送る。
The
2次補正値演算器909は、角度データ保持部307、905から受信した角度データに基づいて、2次補正値を演算する。3次補正値演算器910は、角度データ保持部307、906から受信した角度データに基づいて、仮想検出器算出により3次補正値を演算する。6次補正値演算器912は、2次補正値演算器909と3次補正値演算器910とから受信した、2次補正値と3次補正値とに基づいて、組合せ法による6次補正値を演算する。
The secondary
角度シフト回路913は、6次補正値演算器912から受信した6次補正値に基づいて、角度をシフトさせ、シフトした角度を角度補正値演算器914へ送る。角度補正値演算器914は、受信したシフト角度に基づいて、角度の補正値を演算する。
The
本実施形態によれば、3個のセンサで6次まで補正することができるので、測定精度を向上させ、かつ、センサの数を減らすことができる。 According to this embodiment, it is possible to correct up to the sixth order with three sensors, so that the measurement accuracy can be improved and the number of sensors can be reduced.
[第5実施形態]
次に本発明の第5実施形態に係るロータリーエンコーダについて、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態に係るロータリーエンコーダ1000の構成を説明するためのブロック図である。なお、上記第2実施形態と同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。本実施形態に係るロータリーエンコーダ1000は、3個のセンサに基づいて、N×M次の補正を行なう。
[Fifth Embodiment]
Next, a rotary encoder according to a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of the
ロータリーエンコーダ1000は、2πm/M[rad]位置の角度検出部1001と、2πm/M位置の角度演算器1002と、2πm/M[rad]位置の角度データ保持部1003と、M次補正値演算器1004と、N×M次補正値演算器とを有する。
The
角度検出部1001は、2πm/M[rad]位置の角度を検出し、検出した角度を2πm/M[rad]位置の角度演算器1002へ送る。角度演算器1002は、受信した2πm/M[rad]位置の角度に基づいて、角度データを演算し、角度データ保持部1003へ送る。
The
M次補正値演算器1004は、角度データ保持部307、1003から、基準位置の角度データと、2πm/M[rad]位置の角度データをそれぞれ受信する。M次補正値演算器1004は、受信した角度データに基づいて、仮想検出器算出によりM次補正値を演算して、N×M次補正値演算器1005へ送る。N×M次補正値演算器1005は、N次補正値演算器310とM次補正値演算器1004とから受信した、N次補正値とM次補正値とに基づいて、組合せ法によりN×M次補正値を演算する。
The Mth order
本実施形態によれば、3個のセンサでN×M次まで補正することができるので、測定精度を向上させ、かつ、センサの数を減らすことができる。 According to the present embodiment, the correction up to the N × M order can be performed with three sensors, so that the measurement accuracy can be improved and the number of sensors can be reduced.
[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
[Other Embodiments]
While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, a system or an apparatus in which different features included in each embodiment are combined in any way is also included in the scope of the present invention.
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。 In addition, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention can also be applied to a case where an information processing program that implements the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed in the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server that downloads the program are also included in the scope of the present invention. . In particular, at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.
Claims (7)
前記目盛盤に対向して、基準位置に設けられた基準センサS0と、
前記基準センサS0とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサSi(iは、1以上q以下の整数)と、
を有し、
前記基準センサS0および前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置に設けられ、前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうち、前記基準センサS0の位置を0番目としたとき、n番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられ、
前記基準センサS0の測定値と前記センサSiの測定値とに基づいて、前記基準センサS0と前記センサSiとが配置された位置以外のNi等分点に仮想的にセンサを配置したと想定した場合の仮想測定値を算出し、前記仮想測定値から校正用の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記基準センサS 0 による回転角度測定時に前記補正値を用いて測定値を校正する校正手段と、
をさらに有することを特徴とするロータリーエンコーダ。 A rotary encoder that reads the scale provided on the dial with a sensor,
A reference sensor S 0 provided at a reference position facing the scale plate,
Q sensors S i (i is an integer not less than 1 and not more than q) (where q is a positive integer greater than or equal to 1) disposed at positions different from the reference sensor S 0 ;
Have
The reference sensor S 0 and the sensor S i, the outer periphery of Ni equal of the graduation plate (N i is 3 or more positive integer) provided in a position facing the one of the points, the sensor S i is of n i number of equally divided points of the outer periphery of the graduation plate and aliquoted n i, when the 0-th position of the reference sensor S 0, n-th (n is from 1 to (n i -1) A positive integer, n and N i are relatively prime)
Based on the measured value of the sensor S i and the measured values of the reference sensor S 0, the sensor virtually the N i equal points other than the position and the reference sensor S 0 and the sensor S i is located A correction value calculating means for calculating a virtual measurement value when it is assumed to be arranged, and calculating a correction value for calibration from the virtual measurement value ;
And calibration means for calibrating a measured value by using the correction value when the rotational angle measured by the reference sensor S 0,
The rotary encoder further comprising:
前記Niは、互いに素となることを特徴とする請求項1に記載のロータリーエンコーダ。 Q is a positive integer of 2 or more;
The rotary encoder according to claim 1, wherein the N i are prime to each other.
前記補正値算出手段は、前記センサSiに対して、回転軸を中心に180°ずれた位置に設けられたセンサの測定値をさらに用いて、前記補正値の算出を行なうことを特徴とする請求項1または2に記載のロータリーエンコーダ。 A sensor provided at a position shifted by 180 ° about the rotation axis with respect to at least one of the reference sensor S 0 and the q sensors S i ;
Said correction value calculating means, relative to the sensor S i, further using measurements of sensors provided in positions shifted 180 ° around a rotation axis, and performs the calculation of the correction value The rotary encoder according to claim 1 or 2.
前記目盛盤に対向して、基準位置に設けられた基準センサS0と、
前記基準センサS0とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサSi(iは、1以上q以下の整数)と、
を有し、
前記基準センサS0および前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置に設けられ、前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうち、前記基準センサS0の位置を0番目としたとき、n番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられたロータリーエンコーダの制御方法であって、
前記基準センサS0の測定値と前記センサSiの測定値とに基づいて、前記基準センサS0と前記センサSiとが配置された位置以外のNi等分点に仮想的にセンサを配置したと想定した場合の補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記基準センサS 0 による回転角度測定時に前記補正値を用いて測定値を校正する校正ステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。 In order to read the scale provided on the scale board with a sensor,
A reference sensor S 0 provided at a reference position facing the scale plate,
Q sensors S i (i is an integer not less than 1 and not more than q) (where q is a positive integer greater than or equal to 1) disposed at positions different from the reference sensor S 0 ;
Have
The reference sensor S 0 and the sensor S i, the outer periphery of the N i equal the graduation plate (N i is 3 or more positive integer) provided in a position facing the one of the points, the sensor S i is of the n i number of equally divided points of the outer periphery of the graduation plate and aliquoted n i, when the position of the reference sensor S 0 and 0 th, n-th (n is from 1 (n i -1) positive integer, and n and n i a control method for a rotary encoder has been found formed at a position of relatively prime) of
Based on the measured value of the sensor S i and the measured values of the reference sensor S 0, the sensor virtually the N i equal points other than the position and the reference sensor S 0 and the sensor S i is located A correction value calculating step for calculating a correction value when it is assumed to be arranged;
A calibration step for calibrating a measured value by using the correction value when the rotational angle measured by the reference sensor S 0,
The control method characterized by including.
前記基準センサS0とは異なる位置に配置されるq個(qは、1以上の正整数)のセンサSi(iは、1以上q以下の整数)と、
を有し、
前記基準センサS0および前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分(Niは、3以上の正整数)した点のいずれかと対向する位置に設けられ、前記センサSiは、前記目盛盤の外周をNi等分したNi個の等分点のうち、前記基準センサS0の位置を0番目としたとき、n番目(nは、1から(Ni−1)の正整数、nとNiとは互いに素の関係)の位置に設けられたロータリーエンコーダの制御プログラムであって、
前記基準センサS0の測定値と前記センサSiの測定値とに基づいて、前記基準センサS0と前記センサSiとが配置された位置以外のNi等分点に仮想的にセンサを配置したと想定した場合の補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記基準センサS 0 による回転角度測定時に前記補正値を用いて測定値を校正する校正ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。 A reference sensor S 0 provided at a reference position facing the scale plate ,
Q sensors S i (i is an integer not less than 1 and not more than q) (where q is a positive integer greater than or equal to 1) disposed at positions different from the reference sensor S 0 ;
Have
The reference sensor S 0 and the sensor S i, the outer periphery of the N i equal the graduation plate (N i is 3 or more positive integer) provided in a position facing the one of the points, the sensor S i is of the n i number of equally divided points of the outer periphery of the graduation plate and aliquoted n i, when the position of the reference sensor S 0 and 0 th, n-th (n is from 1 (n i -1) positive integer, and n and n i a control program provided et the rotary encoder to the position of the relatively prime) of
Based on the measured value of the sensor S i and the measured values of the reference sensor S 0, the sensor virtually the N i equal points other than the position and the reference sensor S 0 and the sensor S i is located A correction value calculating step for calculating a correction value when it is assumed to be arranged;
A calibration step for calibrating a measured value by using the correction value when the rotational angle measured by the reference sensor S 0,
A control program for causing a computer to execute.
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