JP7281778B1 - absolute position encoder - Google Patents

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JP7281778B1 JP2022006828A JP2022006828A JP7281778B1 JP 7281778 B1 JP7281778 B1 JP 7281778B1 JP 2022006828 A JP2022006828 A JP 2022006828A JP 2022006828 A JP2022006828 A JP 2022006828A JP 7281778 B1 JP7281778 B1 JP 7281778B1
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Abstract

【課題】絶対位置エンコーダにおいて、コンパクトで安価な構成で検出エリアの広い絶対位置を検出する。【解決手段】メインスケール検出部は、メインスケールからsin波,cos波を検出する。サブスケール検出部は、メインスケールと異なる周期のサブスケールからsin波,cos波を検出する。R/D変換器は、メインスケール検出部が検出したsin波,cos波、及び、サブスケール検出部が検出したsin波,cos波をR/D変換してメインスケールの位置データとサブスケールの位置データを出力する。演算部は、メインスケールの位置データとサブスケールの位置データとの関係からメインスケールの何周目のデータかを示す周数データを算出する。また、演算部は、メインスケールの位置データとメインスケールの周数データとに基づいて、絶対位置を算出する。【選択図】図1An absolute position encoder detects an absolute position over a wide detection area with a compact and inexpensive configuration. A main scale detector detects sine waves and cosine waves from the main scale. The subscale detector detects sine waves and cosine waves from subscales having a period different from that of the main scale. The R/D converter R/D converts the sine wave and cosine wave detected by the main scale detector and the sine and cosine wave detected by the subscale detector to obtain position data of the main scale and subscale position data. Output position data. The calculation unit calculates the number of rotation data indicating which rotation of the main scale the data is based on the relationship between the position data of the main scale and the position data of the subscale. Further, the calculation unit calculates the absolute position based on the position data of the main scale and the frequency data of the main scale. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、位置決め装置、位置検出装置等における絶対位置を検出する絶対位置エンコーダに関する。 The present invention relates to an absolute position encoder for detecting an absolute position in a positioning device, a position detecting device, or the like.

位置決め装置や位置検出装置は、インクリメンタル型の方式が多く用いられている。このインクリメント型の場合は、電源投入時に原点出し動作が必要であり、装置の稼働率を下げるという問題があった。そこでアブソリュートエンコーダが必要になるが従来型は相当複雑で高価であった。 Incremental systems are often used for positioning devices and position detection devices. In the case of this increment type, an origin search operation is required when the power is turned on, and there is a problem that the operation rate of the apparatus is lowered. Therefore, an absolute encoder is required, but the conventional type is considerably complicated and expensive.

特開2010-217160号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-217160 特開2001-194185号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-194185

特許文献1は検出器にCMOSリニアアレイを用いて演算を行うため、作成には相当高額な初期投資が必要になり簡単に任意のエンコーダが作成できない。 Since Patent Document 1 uses a CMOS linear array as a detector to perform calculations, a considerably high initial investment is required for creation, and an arbitrary encoder cannot be created easily.

特許文献2は、複雑なスリット列を有する遮光板とスリットを設けた受光セルアレイが必要で容易にエンコーダを作成することができない。 Patent Document 2 requires a light shielding plate having a complicated slit array and a light receiving cell array provided with slits, and cannot easily produce an encoder.

以上示したようなことから、絶対位置エンコーダにおいて、コンパクトで安価な構成で検出エリアの広い絶対位置を検出することが課題となる。 As described above, the absolute position encoder needs to detect the absolute position over a wide detection area with a compact and inexpensive configuration.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、メインスケールからsin波,cos波を検出するメインスケール検出部と、前記メインスケールと異なる周期のサブスケールからsin波,cos波を検出するサブスケール検出部と、前記メインスケール検出部が検出したsin波,cos波、及び、前記サブスケール検出部が検出したsin波,cos波をR/D変換して前記メインスケールの位置データと前記サブスケールの位置データを出力するR/D変換器と、前記メインスケールの位置データと前記サブスケールの位置データとの関係から前記メインスケールの何周目のデータかを示す周数データを算出し、前記メインスケールの位置データと前記メインスケールの周数データとに基づいて、絶対位置を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and one aspect of the present invention is a main scale detector that detects sine waves and cosine waves from a main scale, and a subscale that has a period different from that of the main scale. A sub-scale detection section for detecting sine waves and cosine waves, a sine wave and cosine wave detected by the main scale detection section, and a sine wave and cosine wave detected by the sub-scale detection section are subjected to R/D conversion. an R/D converter for outputting the position data of the main scale and the position data of the sub-scale; and a computing unit that calculates the absolute position based on the position data of the main scale and the frequency data of the main scale.

また、その一態様として、前記演算部は、以下の(1)式または(2)式によりX値を算出し、前記X値を前記サブスケールの半周期の長さで除算して前記メインスケールの周数データを算出し、以下の(3)式により前記絶対位置を算出することを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the calculation unit calculates an X value by the following formula (1) or (2), and divides the X value by the length of the half cycle of the subscale to obtain the main scale. is calculated, and the absolute position is calculated by the following equation (3).

Y0≧Y1のときはX=Y0-(Y1×L/M)・・・(1)
Y1>Y0のときはX=Y0―(Y1―Pm)L/M・・・(2)
P=Y0+Pm×n・・・(3)
P:絶対位置
X:x値
Y0:メインスケールの位置データ
Y1:サブスケールの位置データ
Pm:メインスケール、サブスケールの位置データの最大値
M:メインスケールのN極,S極の長さ
L:サブスケールのN極,S極の長さ
n:メインスケールの周数データ。
When Y0≧Y1, X=Y0-(Y1×L/M) (1)
When Y1>Y0, X=Y0-(Y1-Pm) L/M (2)
P=Y0+Pm×n (3)
P: Absolute position X: X value Y0: Position data of main scale Y1: Position data of sub-scale Pm: Maximum value of position data of main scale and sub-scale M: Length of N pole and S pole of main scale L: Length n of north and south poles of subscale: frequency data of main scale.

また、他の態様として、互いに周期の異なる複数のサブスケールを有し、前記演算部は、前記メインスケールの位置データと複数の前記サブスケールの位置データとの関係から前記メインスケールの周数データを算出し、前記メインスケールの位置データと前記メインスケールの周数データとに基づいて、前記絶対位置を算出することを特徴とする。 Further, as another aspect, a plurality of sub-scales having different cycles are provided, and the calculating section calculates the frequency data of the main scale based on the relationship between the position data of the main scale and the position data of the plurality of sub-scales. is calculated, and the absolute position is calculated based on the position data of the main scale and the frequency data of the main scale.

また、その一態様として、前記演算部は、前記メインスケールの位置データとそれぞれの前記サブスケールの位置データに基づいて、以下の(1)式または(2)式により各サブスケールに基づくX値を算出し、前記各サブスケールに基づくX値をそれぞれの前記サブスケールの半周期の長さで除算して各サブスケールに基づく周数データを算出し、jは0,1,2,3,4,…と1ずつ加算され周数データの最大値まで繰り返す値とし、前記各サブスケールに基づく周数データが変化すればjを周数データとして保持して、jに1を加算し、以下の(3)式により前記絶対位置を算出することを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the calculation unit calculates the X value based on each sub-scale by the following formula (1) or (2) based on the position data of the main scale and the position data of each of the sub-scales. is calculated, and the X value based on each subscale is divided by the length of the half cycle of each subscale to calculate the frequency data based on each subscale, and j is 0, 1, 2, 3, 4, . . . are added one by one to repeat up to the maximum value of the frequency data. (3) is used to calculate the absolute position.

Y0≧Y1のときはX=Y0-(Y1×L/M)・・・(1)
Y1>Y0のときはX=Y0―(Y1―Pm)L/M・・・(2)
P=Y0+Pm×n・・・(3)
P:絶対位置
X:x値
Y0:メインスケールの位置データ
Y1:サブスケールの位置データ
Pm:メインスケール、サブスケールの位置データの最大値
M:メインスケールのN極,S極の長さ
L:サブスケールのN極,S極の長さ
n:メインスケールの周数データ。
When Y0≧Y1, X=Y0-(Y1×L/M) (1)
When Y1>Y0, X=Y0-(Y1-Pm) L/M (2)
P=Y0+Pm×n (3)
P: Absolute position X: X value Y0: Position data of main scale Y1: Position data of sub-scale Pm: Maximum value of position data of main scale and sub-scale M: Length of N pole and S pole of main scale L: Length n of north and south poles of subscale: frequency data of main scale.

また、その一態様として、前記絶対位置エンコーダはリニアエンコーダであることを特徴とする。 In one aspect, the absolute position encoder is a linear encoder.

また、他の態様として、前記絶対位置エンコーダは回転系であり、1回転を複数に分割した位置データを1回転のどの角度なのかを特定し絶対位置化することを特徴とする。 In another aspect, the absolute position encoder is a rotating system, and is characterized in that the position data obtained by dividing one rotation into a plurality of parts is converted into an absolute position by specifying the angle of one rotation.

本発明によれば、絶対位置エンコーダにおいて、コンパクトで安価な構成で検出エリアの広い絶対位置を検出することが可能となる。 According to the present invention, an absolute position encoder can detect an absolute position over a wide detection area with a compact and inexpensive configuration.

メインスケールとサブスケールの半周期の長さ、位置データ、X値、絶対位置を示す図。FIG. 10 is a diagram showing half-cycle lengths, position data, X values, and absolute positions of the main scale and subscale; N極,S極を交互に一定周期で配置し、センサAをsin波,センサBをcos波の出力が得られる位置に配置した図。FIG. 3 is a diagram in which N poles and S poles are alternately arranged at regular intervals, and sensor A is arranged at a position where a sine wave output and sensor B a cosine wave output can be obtained. sin波,cos波と位置データの関係を示す図。The figure which shows the relationship between a sine wave, a cosine wave, and position data. 1つのメインスケールと2つのサブスケールの組み合わせを示す図。The figure which shows the combination of one main scale and two subscales. 実施形態2の処理を示す図。FIG. 10 is a diagram showing processing of the second embodiment;

以下、本願発明における絶対位置エンコーダの実施形態1,2を図1~図4に基づいて詳述する。 Embodiments 1 and 2 of the absolute position encoder according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

[実施形態1]
図1は本実施形態1の絶対位置エンコーダのメインスケール,サブスケールの長さ、位置データ、X値、絶対位置を示す図である。図1(a)はメインスケールとサブスケールの半周期の長さ(ピッチ)を示す。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing the length of the main scale and sub-scales, position data, X value, and absolute position of the absolute position encoder of the first embodiment. FIG. 1(a) shows the length (pitch) of the half period of the main scale and the subscale.

図1(a)に示すように、本実施形態1は、1つのメインスケールと1つのサブスケールを有する。メインスケール,サブスケールはそれぞれN極,S極を有する。ここで、N極,S極はそれぞれ半周期とし、N極+S極で1周期とする。メインスケールとサブスケールはN極,S極(半周期)の長さ(ピッチ)が異なる。 As shown in FIG. 1(a), the first embodiment has one main scale and one sub-scale. The main scale and subscale have N and S poles, respectively. Here, the N pole and the S pole each constitute a half cycle, and the N pole+S pole constitutes one cycle. The length (pitch) of the N pole and S pole (half cycle) of the main scale and the sub scale are different.

メインスケールのN極,S極(半周期)のそれぞれの長さはM=10mmである。メインスケールの1周期の長さはN極+S極で20mmである。サブスケールのN極,S極(半周期)のそれぞれの長さはL=12.5mmである。サブスケールの1周期の長さはN極+S極で25mmである。 Each length of the N pole and S pole (half period) of the main scale is M=10 mm. The length of one cycle of the main scale is 20 mm (N pole + S pole). Each length of the N pole and S pole (half period) of the subscale is L=12.5 mm. The length of one cycle of the subscale is 25 mm for N pole + S pole.

本実施形態1の絶対位置エンコーダは、N=100mmで1周期の例である。すなわち、メインスケール5周期分(20mm(N極+S極)×5(周期))、サブスケール4周期分(25mm(N極+S極)×4(周期))が本実施形態1の絶対位置エンコーダの1周期分(検出エリア)となる。 The absolute position encoder of the first embodiment is an example in which N=100 mm and one cycle. That is, 5 cycles of the main scale (20 mm (N pole + S pole) x 5 (cycle)) and 4 cycles of the sub scale (25 mm (N pole + S pole) x 4 (cycle)) are the absolute position encoder of the first embodiment. for one period (detection area).

図2はメインスケールのN極,S極を交互に一定周期で配置し、メインスケール検出部のセンサAをsinθ波、センサBをcosθ波の出力が得られる位置に配置した図である。サブスケール、サブスケール検出部もピッチは異なるが同様の構成となる。メインスケール検出部、サブスケール検出部は例えば、ホール素子とする。 FIG. 2 is a diagram in which the N pole and S pole of the main scale are alternately arranged at a constant cycle, and the sensor A of the main scale detection section is arranged at a position where an output of a sin θ wave and a sensor B of a cos θ wave can be obtained. The sub-scale and the sub-scale detector also have the same configuration, although the pitches are different. For example, the main scale detector and the subscale detector are hall elements.

メインスケール検出部、サブスケール検出部は、スリットを付けた光学式や、磁気抵抗効果素子でもsin波、cos波を検出可能である。また、図2では、メインスケール、サブスケールを移動体、メインスケール検出部,サブスケール検出部(センサA,センサB)を固定した例を示したが、固定されたメインスケール,サブスケールに対しメインスケール検出部、サブスケール検出部(センサA,センサB)を移動させる構成でもよい。 The main scale detection section and the subscale detection section can detect sine waves and cosine waves by using an optical type with a slit or by a magnetoresistive effect element. FIG. 2 shows an example in which the main scale and sub-scale are fixed to the moving body, and the main-scale detection section and sub-scale detection section (sensor A and sensor B) are fixed. A configuration in which the main scale detection section and the sub-scale detection section (sensor A, sensor B) are moved may be used.

図3は、R/D(レゾルバ/デジタル)変換部でsinθ波、cosθ波をR/D変換した位置データを示す図である。sinθ波、cosθ波、各1周期でノコギリ波状の位置データとなる。 FIG. 3 is a diagram showing position data obtained by R/D converting sin θ waves and cos θ waves in an R/D (resolver/digital) converter. A sin θ wave and a cos θ wave become sawtooth-shaped position data in one cycle.

図1(b)はメインスケール、サブスケールの各周期をR/D変換した時の位置データを示す。Y0はメインスケールの位置データ、Y1はサブスケールの位置データである。 FIG. 1(b) shows position data when each cycle of the main scale and subscale is R/D converted. Y0 is the position data of the main scale, and Y1 is the position data of the sub-scale.

各々位置データY0,Y1の最大値を50としたときのa~mの各点の座標は、a=20、b=25、c=30、d=37.5、e=6.75、f=45.4、g=-4.6、h=37.5、i=20、j=46、k=20、l=37.5、m=10となる。なお、gはf-50とした値である。本実施形態1の構成では、メインスケール5周期分の絶対位置を検出できる。すなわち、絶対位置PはP=50×5=250で250の検出エリアである。 When the maximum value of each of the position data Y0 and Y1 is 50, the coordinates of each point a to m are a=20, b=25, c=30, d=37.5, e=6.75, f = 45.4, g = -4.6, h = 37.5, i = 20, j = 46, k = 20, l = 37.5, m = 10. Note that g is a value based on f-50. The configuration of the first embodiment can detect the absolute position for five cycles of the main scale. That is, the absolute position P is P=50×5=250, which is 250 detection areas.

同じ絶対位置において、L/M=1.25である。例えば、同じ絶対位置のa点とb点はa=20(M),b=25(L)であり、L/M=25/20=1.25となる。 At the same absolute position, L/M=1.25. For example, point a and point b at the same absolute position are a=20 (M) and b=25 (L), and L/M=25/20=1.25.

図1(c)は、位置データY0,Y1から算出したX値のタイムチャートを示す。X値は、Y0≧Y1の時は以下の(1)式、Y1>Y0の時は以下の(2)式となる。 FIG. 1(c) shows a time chart of X values calculated from the position data Y0 and Y1. The X value is given by the following formula (1) when Y0≧Y1, and given by the following formula (2) when Y1>Y0.

X=Y0-Y1×(L/M)・・・(1)
X=Y0-(Y1-50)×(L/M)・・・(2)
Y0=b点,Y1=a点ではX=25-20×1.25=0となる。Y0=d点,Y1=c点ではX=37.5-30×1.25=0となる。そのため、図1(c)に示すように、A区間ではすべて0となる。
X=Y0-Y1×(L/M) (1)
X=Y0-(Y1-50)×(L/M) (2)
At Y0=point b and Y1=point a, X=25−20×1.25=0. At Y0=d point and Y1=c point, X=37.5−30×1.25=0. Therefore, as shown in FIG. 1(c), all values are 0 in the A section.

Y0=e点,Y1=f点(g点)ではX=6.75-(f-50)×1.25=12.5となる。Y0=h点,Y1=i点ではX=37.5-20×1.25=12.5となる。そのため、図1(c)に示すように、B区間では全て12.5となる。 At Y0=e point and Y1=f point (g point), X=6.75-(f-50)×1.25=12.5. At Y0=h point and Y1=i point, X=37.5−20×1.25=12.5. Therefore, as shown in FIG. 1(c), all B sections are 12.5.

同様に、C区間はX=25,D区間はX=37.5,E区間はX=50となり、メインスケールの何周目のデータか特定できる。 Similarly, X=25 for the C section, X=37.5 for the D section, and X=50 for the E section, and it is possible to identify the data of what round of the main scale.

図1(d)は小周期(メインスケールの周期)を連結し絶対値化した状態を示す。X値からメインスケールの周数データnを算出する。X値はA区間がX=0、B区間がX=12.5、C区間がX=25、D区間がX=37.5、E区間がX=50である。このX値をサブスケールの半周期=12.5で割ると各区間の周数データnは、A区間:n=0/12.5=0、B区間:n=12.5/12.5=1、C区間:n=25/12.5=2、D区間:n=37.5/12.5=3、E区間:n=50/12.5=4となる。 FIG. 1(d) shows a state in which the small periods (periods of the main scale) are concatenated and converted into an absolute value. The frequency data n of the main scale is calculated from the X value. The X value is X=0 for the A section, X=12.5 for the B section, X=25 for the C section, X=37.5 for the D section, and X=50 for the E section. When this X value is divided by the half period of the subscale = 12.5, the frequency data n of each section is A section: n = 0/12.5 = 0, B section: n = 12.5/12.5 = 1, C section: n = 25/12.5 = 2, D section: n = 37.5/12.5 = 3, E section: n = 50/12.5 = 4.

Pmはメインスケール1周期分の位置データ(本実施形態1では50)とする。絶対位置Pは、以下の(3)式で表せる。 Let Pm be the position data for one cycle of the main scale (50 in the first embodiment). The absolute position P can be represented by the following equation (3).

P=Y0+Pm×n・・・(3)
例えば、l点の絶対位置Pは、P=37.5+50×2=137.5となる。
P=Y0+Pm×n (3)
For example, the absolute position P of point l is P=37.5+50×2=137.5.

以上示したように、本実施形態1によれば、一定周期のsin波、cos波からR/D変換して得られる短周期で繰り返す高精度の位置データと、それが何周目のデータかを示す周数データに基づいて、絶対位置を算出することにより検出エリアの広い絶対位置エンコーダを簡単な構成で安価に実現できる。 As described above, according to the first embodiment, high-accuracy position data that repeats in a short period obtained by R/D conversion from a sine wave and cosine wave of a constant period, and the number of times of the data An absolute position encoder with a wide detection area can be realized at a low cost with a simple configuration by calculating the absolute position based on the number of rotation data indicating .

[実施形態2]
本実施形態2は、サブスケールを複数個設けてメインスケールの周数データnの上限を増大させた例である。図4にサブスケールを2つにした例を示す。メインスケールの長さM,第1サブスケールの長さL,第2サブスケールの長さRの値によってメインスケールの周数データnの上限値は変化する。
[Embodiment 2]
The second embodiment is an example in which a plurality of subscales are provided to increase the upper limit of the main scale frequency data n. FIG. 4 shows an example with two subscales. The upper limit of the main scale frequency data n varies depending on the length M of the main scale, the length L of the first subscale, and the length R of the second subscale.

例えば、サブスケールが2つの場合、メインスケールと第1サブスケールの位置データに基づいて、実施形態1と同様に(1)式、(2)式により第1サブスケールに基づくX値を算出する。また、メインスケールと第2サブスケールの位置データに基づいて、実施形態1と同様に(1)式、(2)式により第2サブスケールに基づくX値を算出する。 For example, when there are two sub-scales, the X value based on the first sub-scale is calculated using the equations (1) and (2) as in the first embodiment based on the position data of the main scale and the first sub-scale. . Also, based on the position data of the main scale and the second sub-scale, the X value based on the second sub-scale is calculated using the equations (1) and (2) as in the first embodiment.

そして、第1サブスケールに基づくX値を第1サブスケールの半周期=25で割ると第1サブスケールに基づく各区間の周数データn1が算出できる。第1サブスケールに基づく周数データn1は、図4に示すようにn1=0~4となる。 By dividing the X value based on the first subscale by the half period of the first subscale=25, the frequency data n1 of each section based on the first subscale can be calculated. The frequency data n1 based on the first subscale is n1=0 to 4 as shown in FIG.

同様に、第2サブスケールに基づくX値を第2サブスケールの半周期=30で割ると第2サブスケールに基づく各区間の周数データn2が算出できる。第2サブスケールに基づく周数データn2は、図4に示すようにn2=0~1となる。 Similarly, by dividing the X value based on the second subscale by the half period of the second subscale=30, the frequency data n2 of each section based on the second subscale can be calculated. The frequency data n2 based on the second subscale is n2=0 to 1 as shown in FIG.

ここで、N1maxはn1の値の数である。図4では、n1は0,1,2,3,4の5つの値であるためN1max=5である。また、N2maxはn2の値の数である。図4では、n2は0,1の2つの値であるため、N2max=2である。 where N1max is the number of n1 values. In FIG. 4, n1 has five values of 0, 1, 2, 3, and 4, so N1max=5. Also, N2max is the number of values of n2. In FIG. 4, n2 has two values of 0 and 1, so N2max=2.

jは0,1,2,3,4…と1ずつ加算され周数データの最大値まで繰り返す値である。j%N1maxはjをN1maxで割った余りである。j%N2maxはjをN2maxで割った余りである。図4の場合、N1max=5,N2max=2であるため、j%N1max=j%5,j%N2max=j%2である。 j is a value that is repeated up to the maximum value of the frequency data by adding 1 to 0, 1, 2, 3, 4, . . . j%N1max is the remainder of j divided by N1max. j%N2max is the remainder of j divided by N2max. In the case of FIG. 4, since N1max=5 and N2max=2, j%N1max=j%5 and j%N2max=j%2.

j%5は、j=0の時にj%5=0,j=1の時にj%5=1、すなわち、j%5は0,1,2,3,4となる。j%2はj=0の時にj%2=0、j=1の時にj%2=1、すなわち、j%2は0,1となる。 j%5 is j%5=0 when j=0 and j%5=1 when j=1. j%2 is j%2=0 when j=0 and j%2=1 when j=1, that is, j%2 is 0,1.

以下の表1に、図4の場合のn1、n2、j(=j+1)、j%5、j%2、n(=j)を示す。 Table 1 below shows n1, n2, j (=j+1), j%5, j%2, n (=j) in the case of FIG.

Figure 0007281778000002
Figure 0007281778000002

ここで、図5に基づいて本実施形態2の処理を説明する。なお、ここでは、n1x=j%5、n2x=j%2とする。jは予め設定した値まで繰り返す。図4,図5では、j<=9(または、j<10)とし、jを10より小さい値としている(すなわち、jは0~9までを繰り返す)。S1で、jが10より小さければS3へ移行する。 Here, processing of the second embodiment will be described based on FIG. Here, n1x=j%5 and n2x=j%2. j repeats up to a preset value. In FIGS. 4 and 5, j<=9 (or j<10), where j is less than 10 (that is, j repeats from 0 to 9). In S1, if j is smaller than 10, the process proceeds to S3.

S3では、次々と+1が加算されるjにおいて、n1x=n1、かつ、n2x=n2の時のjの値を周数データnとして取り込む。 In S3, the value of j when n1x=n1 and n2x=n2 is taken in as the frequency data n at j to which +1 is successively added.

S4でjに1が加算されS1へ戻る。S1でjが10に到達したと判定されるとS2へ移行してj=0とする。 In S4, 1 is added to j and the process returns to S1. When it is determined in S1 that j has reached 10, the process proceeds to S2 and sets j=0.

その後はS1から同様の処理を繰り返す。第1サブスケールに基づく周数データn1と第2サブスケールに基づく周数データn2が前と同じ値の場合は、周数データnも前と同じ値となる。もし、位置が前の状態から移動していた場合はn1x=n1かつn2x=n2となるところのjの値を周数データnとして読み込む。このようにして、第1サブスケールに基づく周数データn1と第2サブスケールに基づく周数データn2が変化しなければ周数データnは保持され、変化した場合は周数データnを対応して変化する。 After that, the same processing is repeated from S1. When the frequency data n1 based on the first subscale and the frequency data n2 based on the second subscale are the same as before, the frequency data n is also the same value as before. If the position has moved from the previous state, the value of j where n1x=n1 and n2x=n2 is read as the number of rotation data n. In this manner, if the frequency data n1 based on the first sub-scale and the frequency data n2 based on the second sub-scale do not change, the frequency data n is held, and if they do change, the frequency data n is corresponded. change by

この周数データnを用いて、実施形態1の(3)式と同様に絶対位置Pを算出する。 The absolute position P is calculated in the same manner as the formula (3) of the first embodiment using the number of rotation data n.

すなわち、本実施形態2では、メインスケールの位置データとそれぞれのサブスケールの位置データに基づいて、(1)式または(2)式により各サブスケールに基づくX値を算出する。各サブスケールに基づくX値をそれぞれのサブスケールの半周期の長さで除算して各サブスケールに基づく周数データを算出する。jは0,1,2,3,4,…と1ずつ加算され周数データの最大値まで繰り返す値とする。各サブスケールに基づく周数データが変化すればjを周数データとして保持して、jに1を加算する。そして、(3)式により絶対位置を算出する。 That is, in the second embodiment, based on the position data of the main scale and the position data of each subscale, the X value based on each subscale is calculated by the formula (1) or (2). Cycle number data based on each subscale is calculated by dividing the X value based on each subscale by the length of the half cycle of each subscale. j is a value that is repeated up to the maximum value of the frequency data by incrementing 0, 1, 2, 3, 4, . . . If the frequency data based on each subscale changes, j is held as the frequency data and 1 is added to j. Then, the absolute position is calculated by the formula (3).

たとえば、図4に示すように、M=20、L=25、R=30の場合、のメインスケールMとサブスケールLだけの組み合わせではメインスケールの5周期で一巡してしまうがメインスケールの長さM,第1サブスケールの長さL,第2サブスケールの長さRの組み合わせではメインスケール10周期で一巡と大幅に広範囲の絶対位置を設定できることが分かる。 For example, as shown in FIG. 4, when M=20, L=25, and R=30, the combination of only the main scale M and the sub-scale L makes one cycle in five periods of the main scale. It can be seen that the combination of the length M, the length L of the first sub-scale, and the length R of the second sub-scale makes it possible to set a wide range of absolute positions, one cycle in 10 cycles of the main scale.

以上示したように、実施形態1の作用効果に加え、本実施形態2はサブスケールを複数個にすることにより更に広範囲の絶対位置検出が可能となる。 As described above, in addition to the effects of the first embodiment, the second embodiment can detect a wider range of absolute positions by using a plurality of sub-scales.

なお、エンコーダはリニアエンコーダに限らず、回転系であり1回転を複数に分割した位置データを1回転のどの角度なのかを特定し絶対位置化することも可能である。 Note that the encoder is not limited to a linear encoder, but is a rotary system, and it is also possible to identify the angle of one rotation from the position data obtained by dividing one rotation into a plurality of parts, and convert the position data into an absolute position.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are, of course, covered by the claims.

M:メインスケールの半周期の長さ
L:(第1)サブスケールの半周期の長さ
R:第2サブスケールの半周期の長さ
n:周数データ
P:絶対位置
Y0:メインスケールの位置データ
Y1:サブスケールの位置データ
M: Length of half cycle of main scale L: Length of half cycle of (first) subscale R: Length of half cycle of second subscale n: Frequency data P: Absolute position Y0: Main scale Position data Y1: Sub-scale position data

Claims (4)

メインスケールからsin波,cos波を検出するメインスケール検出部と、
前記メインスケールと異なる周期のサブスケールからsin波,cos波を検出するサブスケール検出部と、
前記メインスケール検出部が検出したsin波,cos波、及び、前記サブスケール検出部が検出したsin波,cos波をR/D変換して前記メインスケールの位置データと前記サブスケールの位置データを出力するR/D変換器と、
前記メインスケールの位置データと前記サブスケールの位置データとの関係から前記メインスケールの何周目のデータかを示す周数データを算出し、前記メインスケールの位置データと前記メインスケールの周数データとに基づいて、絶対位置を算出する演算部と、
を備え
前記演算部は、
以下の(1)式または(2)式によりX値を算出し、
前記X値を前記サブスケールの半周期の長さで除算して前記メインスケールの周数データを算出し、
以下の(3)式により前記絶対位置を算出することを特徴とする絶対位置エンコーダ。
Y0≧Y1のときはX=Y0-(Y1×L/M)・・・(1)
Y1>Y0のときはX=Y0―(Y1―Pm)L/M・・・(2)
P=Y0+Pm×n・・・(3)
P:絶対位置
X:x値
Y0:メインスケールの位置データ
Y1:サブスケールの位置データ
Pm:メインスケール、サブスケールの位置データの最大値
M:メインスケールのN極,S極の長さ
L:サブスケールのN極,S極の長さ
n:メインスケールの周数データ
a main scale detector that detects sine waves and cosine waves from the main scale;
a subscale detection unit that detects sine waves and cosine waves from subscales having a period different from that of the main scale;
The sine wave and cosine wave detected by the main scale detection unit and the sine wave and cosine wave detected by the subscale detection unit are R/D converted to obtain the position data of the main scale and the position data of the subscale. an output R/D converter;
Circulation number data indicating the number of laps of the main scale data is calculated from the relationship between the position data of the main scale and the position data of the sub-scales, and the position data of the main scale and the lap number data of the main scale are calculated. a calculation unit that calculates an absolute position based on
with
The calculation unit is
Calculate the X value by the following formula (1) or (2),
calculating the frequency data of the main scale by dividing the X value by the length of the half cycle of the subscale;
An absolute position encoder, wherein the absolute position is calculated by the following equation (3).
When Y0≧Y1, X=Y0-(Y1×L/M) (1)
When Y1>Y0, X=Y0-(Y1-Pm) L/M (2)
P=Y0+Pm×n (3)
P: Absolute position X: X value Y0: Position data of main scale Y1: Position data of sub-scale Pm: Maximum value of position data of main scale and sub-scale M: Length of N pole and S pole of main scale L: Length of north pole and south pole of sub scale n: frequency data of main scale
メインスケールからsin波,cos波を検出するメインスケール検出部と、
前記メインスケールと異なる周期のサブスケールからsin波,cos波を検出するサブスケール検出部と、
前記メインスケール検出部が検出したsin波,cos波、及び、前記サブスケール検出部が検出したsin波,cos波をR/D変換して前記メインスケールの位置データと前記サブスケールの位置データを出力するR/D変換器と、
前記メインスケールの位置データと前記サブスケールの位置データとの関係から前記メインスケールの何周目のデータかを示す周数データを算出し、前記メインスケールの位置データと前記メインスケールの周数データとに基づいて、絶対位置を算出する演算部と、
を備え
互いに周期の異なる複数のサブスケールを有し、
前記演算部は、前記メインスケールの位置データと複数の前記サブスケールの位置データとの関係から前記メインスケールの周数データを算出し、前記メインスケールの位置データと前記メインスケールの周数データとに基づいて、前記絶対位置を算出し、
前記演算部は、
前記メインスケールの位置データとそれぞれの前記サブスケールの位置データに基づいて、以下の(1)式または(2)式により各サブスケールに基づくX値を算出し、
前記各サブスケールに基づくX値をそれぞれの前記サブスケールの半周期の長さで除算して各サブスケールに基づく周数データを算出し、
jは0,1,2,3,4,…と1ずつ加算され周数データの最大値まで繰り返す値とし、前記各サブスケールに基づく周数データが変化すればjを周数データとして保持して、jに1を加算し、
以下の(3)式により前記絶対位置を算出することを特徴とする絶対位置エンコーダ。
Y0≧Y1のときはX=Y0-(Y1×L/M)・・・(1)
Y1>Y0のときはX=Y0―(Y1―Pm)L/M・・・(2)
P=Y0+Pm×n・・・(3)
P:絶対位置
X:x値
Y0:メインスケールの位置データ
Y1:サブスケールの位置データ
Pm:メインスケール、サブスケールの位置データの最大値
M:メインスケールのN極,S極の長さ
L:サブスケールのN極,S極の長さ
n:メインスケールの周数データ
a main scale detector that detects sine waves and cosine waves from the main scale;
a subscale detection unit that detects sine waves and cosine waves from subscales having a period different from that of the main scale;
The sine wave and cosine wave detected by the main scale detection unit and the sine wave and cosine wave detected by the subscale detection unit are R/D converted to obtain the position data of the main scale and the position data of the subscale. an output R/D converter;
Circulation number data indicating the number of laps of the main scale data is calculated from the relationship between the position data of the main scale and the position data of the sub-scales, and the position data of the main scale and the lap number data of the main scale are calculated. a calculation unit that calculates an absolute position based on
with
having a plurality of subscales with different periods,
The calculation unit calculates the frequency data of the main scale from the relationship between the position data of the main scale and the position data of the plurality of sub-scales, and calculates the position data of the main scale and the frequency data of the main scale. calculating the absolute position based on
The calculation unit is
calculating an X value based on each subscale by the following formula (1) or (2) based on the position data of the main scale and the position data of each of the subscales;
calculating frequency data based on each subscale by dividing the X value based on each subscale by the length of the half cycle of each subscale;
j is 0, 1, 2, 3, 4, . and add 1 to j,
An absolute position encoder, wherein the absolute position is calculated by the following equation (3).
When Y0≧Y1, X=Y0-(Y1×L/M) (1)
When Y1>Y0, X=Y0-(Y1-Pm) L/M (2)
P=Y0+Pm×n (3)
P: Absolute position X: X value Y0: Position data of main scale Y1: Position data of sub-scale Pm: Maximum value of position data of main scale and sub-scale M: Length of N pole and S pole of main scale L: Length of north pole and south pole of sub scale n: frequency data of main scale
前記絶対位置エンコーダはリニアエンコーダであることを特徴とする請求項1または2記載の絶対位置エンコーダ。 3. The absolute position encoder according to claim 1, wherein said absolute position encoder is a linear encoder. 前記絶対位置エンコーダは回転系であり、1回転を複数に分割した位置データを1回転のどの角度なのかを特定し絶対位置化することを特徴とする請求項1または2記載の絶対位置エンコーダ。 3. The absolute position encoder according to claim 1, wherein said absolute position encoder is of a rotary system, and the position data obtained by dividing one rotation into a plurality of parts is converted into an absolute position by specifying an angle of one rotation.
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