JP7394924B1 - Multi-sensor position measurement system - Google Patents

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Abstract

【課題】 マルチセンサー位置計測システムを提供することを課題とする。【解決手段】 本発明は、主に基台と、第1信号アレイ及び第2信号アレイを設けたキャリアと、モジュラーアセンブリとを含むマルチセンサー位置計測システムを開示する。前記モジュラーアセンブリは、前記基台に設けられ、前記第1信号アレイの磁界の変化を感知するための2つのホールセンサーと、前記第2信号アレイの磁界の変化を感知するための2つの磁気抵抗センサーと、前記キャリアに設けられたマーキングユニット及び前記基台に設けられたセンシング素子を備え、その後基準信号を生成し、他のセンサー間の測定結果をつなぎ合わせ、原点復帰方向を識別する等の用途として前記マーキングユニットによって生成された信号を感知するための第1ステータスセンサーとを含む。【選択図】 図1[Problem] An object of the present invention is to provide a multi-sensor position measurement system. The present invention discloses a multi-sensor position measurement system that mainly includes a base, a carrier provided with a first signal array and a second signal array, and a modular assembly. The modular assembly is provided on the base, and includes two Hall sensors for sensing changes in the magnetic field of the first signal array and two magnetoresistives for sensing changes in the magnetic field of the second signal array. It includes a sensor, a marking unit provided on the carrier, and a sensing element provided on the base, and then generates a reference signal, connects measurement results between other sensors, identifies the direction of return to origin, etc. and a first status sensor for sensing a signal generated by the marking unit. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、位置計測の技術に関し、特に、マルチセンサー位置計測システムに関する。 The present invention relates to position measurement technology, and particularly to a multi-sensor position measurement system.

従来の位置測定システムでは、通常、ホールセンサーを使用して検出してきたが、精度が低く、つまり±0.25mm程度で、分解能も高くないという欠点があるため、ホールセンサーの高精度工業分野への応用が制限されてきた。 Conventional position measurement systems have usually used Hall sensors for detection, but the drawbacks are that the accuracy is low, that is, about ±0.25 mm, and the resolution is not high, so Hall sensors have been used in the high-precision industrial field. has been limited in its application.

かつ、計測位置の精度を確保するため、通常は初期化を行っているが、センサーとキャリアの数が多すぎる場合、初期化プロセスが非常に複雑になる。 In addition, to ensure the accuracy of the measurement position, initialization is normally performed, but if there are too many sensors and carriers, the initialization process becomes very complicated.

したがって、測定システムのコストをどのように削減するかを前提とし、同時に初期化プロセスを簡素化し、精度を向上させるかについて、当業者が検討する必要がある。 Therefore, it is necessary for those skilled in the art to consider how to reduce the cost of the measurement system, while at the same time simplifying the initialization process and improving the accuracy.

したがって、本発明の主な目的は、キャリアの位置を正確に測定できるマルチセンサー位置計測システムを提供することである。 Therefore, the main objective of the present invention is to provide a multi-sensor position measurement system that can accurately measure the position of a carrier.

故に、上記目的を達成するため、本発明のマルチセンサー位置計測システムは、主に2つのプライマリーセンサーと、2つのセカンダリー高精度センサーとを含むモジュラーアセンブリを有し、プライマリーセンサーとセカンダリー高精度センサー間の段階的な切り替え検出により、高精度測定の効果を奏する。 Therefore, in order to achieve the above object, the multi-sensor position measurement system of the present invention has a modular assembly mainly including two primary sensors and two secondary high-precision sensors, and has a modular assembly between the primary sensor and the secondary high-precision sensor. The stepwise switching detection provides the effect of highly accurate measurement.

具体的に、前記システムは、基台と、キャリアと、第1信号アレイと、第2信号アレイとをさらに含み、前記キャリアは前記基台に対して移動することができる。各前記信号アレイは、互いに間隔を置いて前記キャリアに設けられ、順番に配置された複数の信号源要素を各々備え、前記第2信号アレイの信号周期は前記第1信号アレイの信号周期より小さいことで、計測精度を向上させる。 Specifically, the system further includes a base, a carrier, a first signal array, and a second signal array, and the carrier is movable with respect to the base. Each of the signal arrays includes a plurality of signal source elements spaced from each other on the carrier and arranged in sequence, and the signal period of the second signal array is smaller than the signal period of the first signal array. This improves measurement accuracy.

モジュラーアセンブリは、これらセンサーによって検出された信号を受信し、前記キャリアの位置を計算するための処理ユニットと、基準信号を生成、他のセンサー間の測定結果をつなぎ合わせ、原点復帰方向を識別する等の機能とする第1ステータスセンサーとをさらに含む。 The modular assembly receives the signals detected by these sensors and generates a reference signal, with a processing unit for calculating the position of the carrier, splicing the measurements between other sensors and identifying the homing direction. and a first status sensor having functions such as.

一実施例において、第1センサー及び第2センサーは、位置フィードバックとしてのホールセンサーなどのプライマリーセンサーで、第3センサー及び第4センサーはプライマリーセンサーによって測定された位置を修正し、モータ電流の転流を確定するための異方性磁気抵抗センサーなどのセカンダリー高精度センサーである。 In one embodiment, the first sensor and the second sensor are primary sensors, such as a Hall sensor for position feedback, and the third sensor and the fourth sensor correct the position measured by the primary sensor and provide motor current commutation. A secondary high-precision sensor such as an anisotropic magnetoresistive sensor to determine the

一実施例において、前記第1ステータスセンサーがアクティブ化された時、前記第1センサーの測定範囲の端部にあり、前記第2センサーの振幅信号は所定の閾値より高い。 In one embodiment, when the first status sensor is activated, it is at the end of the measurement range of the first sensor, and the amplitude signal of the second sensor is higher than a predetermined threshold.

一実施例において、前記処理ユニットは、基準信号を得るため、重み関数を使用して、これらセンサーによって測定された結果を各々計算する。 In one embodiment, the processing unit calculates the results measured by each of these sensors using a weighting function to obtain a reference signal.

一実施例において、前記処理ユニットは、前記基準信号に基づき、各前記ホールセンサーの振幅信号と所定の閾値を比較し、前記ステータスセンサーの状態を分析して、前記キャリアの移動方向を推定する根拠とする。 In one embodiment, the processing unit compares the amplitude signal of each Hall sensor with a predetermined threshold based on the reference signal, analyzes the state of the status sensor, and estimates the moving direction of the carrier. shall be.

一実施例において、前記計測モジュールは、計測モジュールの測定範囲の端部にあり、前記キャリアに設けられたマーキングユニットと、前記基台に設けられたセンシング素子とを備え、前記マーキングユニットによって生成された信号を感知するための第2ステータスセンサーをさらに含む。 In one embodiment, the measurement module is located at the end of the measurement range of the measurement module, and comprises a marking unit provided on the carrier and a sensing element provided on the base, and the measurement module includes a marking unit provided on the carrier and a sensing element provided on the base; and a second status sensor for sensing the signal.

前記第2ステータスセンサーがアクティブ化された時、前記第2センサー測定範囲の端部にあり、前記第1センサーの振幅信号が所定の閾値より低い。 When the second status sensor is activated, it is at the end of the second sensor measurement range and the amplitude signal of the first sensor is lower than a predetermined threshold.

一実施例において、前記処理ユニットがキャリアを識別するため、前記キャリア上の前記第1信号アレイと前記第2信号アレイとの間の位相変化で信号周期に関連する機械的変位を特定する。 In one embodiment, the processing unit identifies a mechanical displacement associated with a signal period in a phase change between the first signal array and the second signal array on the carrier to identify the carrier.

一実施例において、原点位置を境界として前記計測モジュールの測定範囲を原点復帰正領域及び原点復帰負領域に二分し、これらのセンサーによって測定された結果を通じて、前記キャリアの自動原点復帰方向を推定する。 In one embodiment, the measurement range of the measurement module is divided into two regions, a home return positive region and a home return negative region, with the home position as a boundary, and the automatic home return direction of the carrier is estimated based on the results measured by these sensors. .

一実施例において、前記モジュラーアセンブリは、固定子をさらに含み、前記2つのホールセンサー及び前記2つの磁気抵抗センサーが固定子の両側にそれぞれ位置し、前記第1信号アレイが前記固定子の上方に位置した時、前記処理ユニットが原点復帰演算を開始する。 In one embodiment, the modular assembly further includes a stator, the two Hall sensors and the two magnetoresistive sensors are respectively located on opposite sides of the stator, and the first signal array is above the stator. When located, the processing unit starts a return-to-origin operation.

上記をまとめると、本発明は、モジュラーアセンブリで従来の測定システムの低精度、キャリアの識別の困難さ、煩雑な初期化計算等の問題を解決する。 To summarize the above, the present invention solves the problems of conventional measurement systems such as low accuracy, difficulty in identifying carriers, and complicated initialization calculations with a modular assembly.

本発明の実施例1の概略図である。1 is a schematic diagram of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る各構成要素の具体的な位置関係を示す上面図、側面図及び前面図である。1 is a top view, a side view, and a front view showing specific positional relationships of each component according to Example 1 of the present invention. FIG. ホールセンサーの内部素子の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of internal elements of a Hall sensor. 磁気抵抗センサーの内部素子の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the internal elements of a magnetoresistive sensor. 本発明の実施例1に係る各センサーによって検出された信号の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of signals detected by each sensor according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る初期化手順内の関連信号と位置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of relevant signals and positions within the initialization procedure according to the first embodiment of the present invention; 図5に続く絶対領域をさらに特定する場合の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of further specifying the absolute area following FIG. 5; 本発明の実施例2に係るモジュラーアセンブリの数が2つであることを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing that the number of modular assemblies is two according to Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3の上面図、側面図及び前面図である。They are a top view, a side view, and a front view of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3の概略図である。It is a schematic diagram of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る第2ステータスセンサーの符号化原理の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of the encoding principle of the second status sensor according to the third embodiment of the present invention. ステップサイズを大きくする態様を示している本発明の実施例4の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a fourth embodiment of the present invention showing an aspect of increasing the step size. 本発明の実施例5に係る2つのモジュラーアセンブリ間の原点復帰識別の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of homing identification between two modular assemblies according to Example 5 of the present invention; 本発明の実施例5に係るキャリア識別原理の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a carrier identification principle according to Example 5 of the present invention.

まず、本出願において第1、第2などの順序付け用語は、要素間を区別する便利な方法として使用され、それ自体は技術的な意味を持たず、区別の必要がない場合は、省略されることに留意されたい。 First, in this application, ordering terms such as first, second, etc. are used as a convenient way to distinguish between elements, have no technical meaning in themselves, and are omitted when there is no need for distinction. Please note that.

(実施例1)
図1~図6を参照すると、本発明の実施例1で提供されるマルチセンサー位置計測システムは、主に基台と、可動部と、モジュラーアセンブリ60とを含む。
(Example 1)
Referring to FIGS. 1 to 6, the multi-sensor position measurement system provided in the first embodiment of the present invention mainly includes a base, a movable part, and a modular assembly 60.

基台は、長さを有し、他の構成要素の構成の基礎とし、リニアモータを例にすると、前記基台はリニアモータの固定子ベースである。 The base has a length and serves as a basis for the configuration of other components. Taking a linear motor as an example, the base is a stator base of the linear motor.

可動部は、第1信号アレイ10と、キャリア11と、第2信号アレイ12とを備え、キャリア11は長さを有し、基台の一側に移動可能に配置され、各信号アレイ10、12は互いに間隔を置いてキャリア11に設けられる。本実施例においてリニアモータを例として取り上げ、第1信号アレイ10は、回転子上の磁石アレイで、固定子内のコイルがつくる磁界と相互作用して可動部に直線変位を実行させる以外に、磁石を信号源要素とする。第2信号アレイ12は、磁気学、電気学又は光学上の非接触信号源要素を規則的に並べてから成る磁気定規又は光学定規等の従来技術であり得、本実施例において磁石などの複数の数磁性体101で構成された磁気定規を用いることで、各信号アレイ10、12にそれぞれ磁気周期T1、T2を持たせ、キャリア11の長手方向に沿って延在してそれぞれ所定の長さL1、L2を有し、T2<T1とさせ、測定精度を向上させ、L1をT2の2倍以上にさせる。 The movable part includes a first signal array 10, a carrier 11, and a second signal array 12, the carrier 11 has a length and is movably arranged on one side of the base, and each signal array 10, 12 are provided on the carrier 11 at intervals from each other. Taking a linear motor as an example in this embodiment, the first signal array 10 is a magnet array on the rotor, which interacts with the magnetic field created by the coil in the stator to cause the movable part to perform linear displacement. A magnet is used as a signal source element. The second signal array 12 may be of the prior art such as a magnetic ruler or an optical ruler consisting of a regularly arranged array of magnetic, electrical or optical non-contact signal source elements; By using a magnetic ruler composed of several magnetic materials 101, each signal array 10, 12 has a magnetic period T1, T2, respectively, and extends along the longitudinal direction of the carrier 11 to a predetermined length L1. , L2, and T2<T1 to improve measurement accuracy and make L1 more than twice T2.

また、各信号アレイ10、12の間には、磁界の相互影響を減らすため、間隔DHAを有し、例えばDHAは60mmにすることができるが、これに限定されない。 Furthermore, there is a spacing DHA between each signal array 10, 12 to reduce mutual influence of magnetic fields, and for example, DHA can be 60 mm, but is not limited thereto.

モジュラーアセンブリ60の予め設定された所定の幅は、ステップサイズDMで、計測モジュール20と、処理ユニット30と、駆動ユニット40と、固定子50とを備え、固定子50は基台に設けられ、第1信号アレイ10の磁界と相互作用し、キャリア11を基台に対して移動させる。処理ユニット30は、計測モジュール20によって感知された情報を受け取り、演算を経てキャリア11に関する位置情報を得た後、駆動ユニット40にフィードバックし、さらに駆動ユニット40は固定子50に対して電流転流などの電力供給制御を実行する。 The preset predetermined width of the modular assembly 60 is a step size DM, and includes a measurement module 20, a processing unit 30, a drive unit 40, and a stator 50, the stator 50 being provided on a base, It interacts with the magnetic field of the first signal array 10 and moves the carrier 11 relative to the base. The processing unit 30 receives the information sensed by the measurement module 20 and performs calculation to obtain positional information about the carrier 11, and then feeds it back to the drive unit 40, which in turn provides current commutation to the stator 50. Execute power supply control such as

計測モジュール20は、第1センサー21と、第2センサー22と、第3センサー23と、第4センサー24と、第1ステータスセンサー25とを備え、各第1、第2センサーはそれぞれホールセンサー21、22でプライマリーセンサーとし、かつ基台の長手方向上の両端にそれぞれ位置し、固定子50をこれらホールセンサー21、22の間に介在させ、第1信号アレイ10の磁界変化を感知してキャリア11位置のフィードバックの根拠とし、各ホールセンサー21、22の間隔DHが磁気周期T1の整数倍である。 The measurement module 20 includes a first sensor 21, a second sensor 22, a third sensor 23, a fourth sensor 24, and a first status sensor 25, and each of the first and second sensors is connected to the Hall sensor 21. , 22 serve as primary sensors, and are located at both ends in the longitudinal direction of the base, and a stator 50 is interposed between these Hall sensors 21 and 22 to detect changes in the magnetic field of the first signal array 10 and detect changes in the carrier. 11, the distance DH between each Hall sensor 21 and 22 is an integral multiple of the magnetic period T1.

各ホールセンサー21、22は、図2に示すように、T1/4でX軸に沿ってそれぞれ設けられた少なくとも2つのセンシング素子H1、H2を各々備える。キャリア11がX軸に沿って移動する場合、各センシング素子が出力する信号は、それぞれコサイン、サイン差動信号Cos1+、Sin1+に比例し、すなわち、UCos1=Uampl1cos(α1)、USin1=Uampl1sin(α1)であり、ここで、α1は信号の位相、Uampl1は振幅信号であり、サブ周期位置x1は処理ユニット30が式1に従って算出される。 Each Hall sensor 21, 22 comprises at least two sensing elements H1, H2, respectively, each provided along the X-axis at T1/4, as shown in FIG. When the carrier 11 moves along the X-axis, the signals output by each sensing element are proportional to the cosine and sine differential signals Cos1+ and Sin1+, respectively, that is, U Cos1 = U ampl1 cos (α1), U Sin1 = U ampl1 sin(α1), where α1 is the phase of the signal, U ampl1 is the amplitude signal, and the sub-period position x1 is calculated by the processing unit 30 according to Equation 1.

式中、atan2(y、x)は、4象限逆正接関数である。 where atan2(y,x) is a four-quadrant arctangent function.

固定子50に対するホールセンサー21、22の位置が既知であるため、電流転流後、駆動ユニット40が現時点の転流の位相を見つけるためのアクションを実行することなく、別のグループの高精度測定センサーに直接切り替えることができ、非常に便利である。 Since the position of the Hall sensors 21, 22 with respect to the stator 50 is known, after the current commutation, high-precision measurements of another group can be made without the drive unit 40 performing any actions to find the phase of the current commutation. You can switch directly to the sensor, which is very convenient.

第3及び第4センサー23、24は、磁気抵抗センサーで、セカンダリー高精度センサーとし、例えば異方性磁気抵抗センサー(Anisotropic Magneto-Resistive sensors)であり得、システムの初期化期間のモータ電流転流の検出及び第2信号アレイ12の磁界変化の感知に用いられる。各磁気抵抗センサー23、24は、基台の長手方向上の両端にそれぞれ位置し、固定子50をこれら磁気抵抗センサー23、24の間に介在させる。 The third and fourth sensors 23, 24 are magnetoresistive sensors, which are secondary high-precision sensors, and can be, for example, Anisotropic Magneto-Resistive sensors, which control the motor current commutation during the initialization period of the system. and sensing changes in the magnetic field of the second signal array 12. The magnetoresistive sensors 23 and 24 are located at both longitudinal ends of the base, and the stator 50 is interposed between the magnetoresistive sensors 23 and 24.

各磁気抵抗センサー23、24は、T2/8でX軸に沿ってそれぞれ設けられた少なくとも4つのセンシング素子(S1、S2、S3 and S4)を各々含む。キャリア11がX軸に沿って移動する場合、各センシング素子が出力する信号は、それぞれ差動サインとコサイン信号Cos2+、Sin2+、Cos2-、Sin2-の半周期に比例し、すなわち、異方性磁気抵抗効(Anisotropic Magneto-Resistive effect)で、
Cos2+=Uampl2cos(α2)、
Sin2+=Uampl2sin(α2)、
Cos2-=-Uampl2cos(α2)、
Sin2-=-Uampl2sin(α2)、
ここで、α2は、信号の位相、Uampl2は信号振幅である。
Each magnetoresistive sensor 23, 24 each includes at least four sensing elements (S1, S2, S3 and S4) each provided along the X-axis at T2/8. When the carrier 11 moves along the X-axis, the signals output by each sensing element are proportional to the half period of the differential sine and cosine signals Cos2+, Sin2+, Cos2-, and Sin2-, that is, the anisotropic magnetic Anisotropic Magneto-Resistive effect,
U Cos2+ = U ampl2 cos(α2),
U sin2+ = U ampl2 sin(α2),
U Cos2- =-U ampl2 cos(α2),
U Sin2- =-U ampl2 sin(α2),
Here, α2 is the phase of the signal, and U ampl2 is the signal amplitude.

処理ユニット30は、アークタンジェント三角関数(arctangent trigonometric function)を使用して半磁気周期T2内のサブ周期位置x2を推定する。 The processing unit 30 estimates the sub-period position x2 within the half-magnetic period T2 using an arctangent trigonometric function.

また、本発明は、以下の条件を通じて、各信号アレイ10、12間の切り替え手順を簡素化し、すなわち、磁気抵抗センサー23、24の間隔DAは磁気周期T1の整数倍である。T1は、T2の整数倍で、例えばT1=30mm、T2=10mmである。L1は、T1の整数倍で、ステップサイズDMに等しい。L2は、少なくとも2つのT2で、次の関係式の通りである。 The present invention also simplifies the switching procedure between each signal array 10, 12 through the following conditions: the spacing DA of the magnetoresistive sensors 23, 24 is an integer multiple of the magnetic period T1. T1 is an integral multiple of T2, for example, T1=30 mm and T2=10 mm. L1 is an integer multiple of T1 and equal to the step size DM. L2 is at least two T2 and is as shown in the following relational expression.

図4に示すように、第3センサー23のサブ周期位相231は、第1センサー21の位相211の位置に同期し、例えば位相211が0に等しい時、位相231も0に等しい。また、図6内において更にマーク13でキャリア11の現在位置を表記し、位置の各センサーの状態を理解する。 As shown in FIG. 4, the sub-period phase 231 of the third sensor 23 is synchronized with the position of the phase 211 of the first sensor 21, for example when the phase 211 is equal to 0, the phase 231 is also equal to 0. In addition, in FIG. 6, the current position of the carrier 11 is further indicated by a mark 13, so that the state of each position sensor can be understood.

第1センサー21の信号振幅212が所定の閾値213より高い場合、第1センサー21は、アクティブ状態になり、閾値213が最大信号振幅212の半分である。 If the signal amplitude 212 of the first sensor 21 is higher than a predetermined threshold value 213, the first sensor 21 is in an active state, and the threshold value 213 is half of the maximum signal amplitude 212.

キャリア11がX軸に沿って移動した時、第2信号アレイ12の長さL2は第1信号アレイ10の長さL1より大きいので、第3センサー23が第1センサー21よりキャリア11を早く検出できるようにさせる。 When the carrier 11 moves along the X-axis, the length L2 of the second signal array 12 is greater than the length L1 of the first signal array 10, so the third sensor 23 detects the carrier 11 earlier than the first sensor 21. Let them do it.

各ホールセンサー21、22が各々計測した信号A1、A2の信号振幅212、222は、次のように計算される。 The signal amplitudes 212 and 222 of the signals A1 and A2 measured by the Hall sensors 21 and 22 are calculated as follows.

図4では、信号振幅212は、位置214、215で閾値213に等しく、2つの位置214、215の間隔を第1センサー21の測定範囲270とする。 In FIG. 4, the signal amplitude 212 is equal to the threshold value 213 at positions 214, 215, and the distance between the two positions 214, 215 is the measurement range 270 of the first sensor 21.

各磁気抵抗センサー23、24が各々計測した信号A3、A4の信号振幅232、242は、次のように計算される。 The signal amplitudes 232 and 242 of the signals A3 and A4 measured by the respective magnetoresistive sensors 23 and 24 are calculated as follows.

第3センサー23の信号振幅232が所定の閾値233より高く、第1センサー21の信号振幅212が閾値213より高い場合、第3センサー23をアクティブ(active)状態に切り替え、原点位置272を第1信号アレイ10及び第2信号アレイ12との位置同期の根拠とする。 When the signal amplitude 232 of the third sensor 23 is higher than the predetermined threshold 233 and the signal amplitude 212 of the first sensor 21 is higher than the threshold 213, the third sensor 23 is switched to the active state, and the origin position 272 is set to the first This is the basis for positional synchronization with the signal array 10 and the second signal array 12.

前記位置同期とは、第1信号アレイ10が第2信号アレイ12に切り替ええられる間に式6に従って計算され、モータ電流の転流及び高精度の位置フィードバックに用いられる新しいサブ周期位置x2'を意味する。 Said position synchronization means that while the first signal array 10 is switched to the second signal array 12, a new sub-periodic position x2' is calculated according to equation 6 and used for motor current commutation and precision position feedback. means.

式中、round(x)は、より小さい整数を見出す関数である。 where round(x) is a function that finds the smaller integer.

図4において、信号振幅222は、位置224、225で閾値223に等しく、2つの位置224、225の間隔を第2センサー22及び第4センサー24の測定範囲271とし、計測モジュール20の測定範囲292を位置214、225の間に介在させる。 In FIG. 4, the signal amplitude 222 is equal to the threshold value 223 at positions 224, 225, the interval between the two positions 224, 225 is the measurement range 271 of the second sensor 22 and the fourth sensor 24, and the measurement range 292 of the measurement module 20 is interposed between positions 214 and 225.

キャリア11が各ホールセンサー21、22の測定範囲270、271に出入りする時、磁界の変化に起因する端効果(end effects)及びセンシング素子H1、H2が第1信号アレイ10で完全にカバーされていないことにより、信号の歪みを起こす。したがって、キャリア11の位置を連続的かつスムーズに測定できるため、各ホールセンサー21、22間の測定範囲に重なる領域291を有させ、重なる領域291がこれら位置215、224の間に介在し、かつ範囲は少なくとも1つの磁気周期T1である。 When the carrier 11 moves in and out of the measurement range 270, 271 of each Hall sensor 21, 22, there are end effects due to changes in the magnetic field and the sensing elements H1, H2 are completely covered by the first signal array 10. This causes signal distortion. Therefore, since the position of the carrier 11 can be measured continuously and smoothly, the measurement range between each Hall sensor 21 and 22 has an overlapping area 291, and the overlapping area 291 is interposed between these positions 215 and 224, and The range is at least one magnetic period T1.

端効果の影響をさらに低減するため、本発明は、式7に示すように、デジタル接合法(digital joining method)で領域290をさらに特定する。キャリア11が接合領域290内にある場合、デジタル接合法は第1重み関数280及び第2重み関数281で各ホールセンサー21、22の位相211、221をそれぞれ合計する。 To further reduce the influence of end effects, the present invention further specifies the region 290 with a digital joining method, as shown in Equation 7. When the carrier 11 is within the bonding region 290, the digital bonding method sums the phases 211, 221 of each Hall sensor 21, 22 with a first weighting function 280 and a second weighting function 281, respectively.

また、各ホールセンサー21、22の位相211、221の接続タイミングは、システムが第2信号アレイ12に切り替わる前であり、各磁気抵抗センサー23、24の位相231、241の接続タイミングはシステムが第2信号アレイ12に切り替わった後である。 Further, the connection timing of the phases 211 and 221 of each Hall sensor 21 and 22 is before the system switches to the second signal array 12, and the connection timing of the phases 231 and 241 of each magnetoresistive sensor 23 and 24 is before the system switches to the second signal array 12. This is after switching to the two-signal array 12.

図4に示すように、第2センサー22の位相221は、接合位相閾値226、227で接合領域290を推定し、各接合位相閾値226、227はそれぞれ60°及び120°で、位置2261、2271をそれぞれ接合領域290の始点及び終点とする。 As shown in FIG. 4, the phase 221 of the second sensor 22 estimates the junction region 290 with junction phase thresholds 226, 227, each junction phase threshold 226, 227 is 60° and 120°, respectively, and the position 2261, 2271 are the starting point and ending point of the joining region 290, respectively.

接合領域290において、デジタル接続位相282は、次のように計算される。 In junction region 290, digital connection phase 282 is calculated as follows.

式中、α1joinは、各ホールセンサー21、22のデジタル接続位相282で、α121は第1センサー21の位相211で、α122は第2センサー22の位相221で、W1(α122)は第1重み関数280で、W2(α122)は第2重み関数281であり、例えば重み関数は図4内の接合領域290における線形逆関数である。 In the formula, α1 join is the digital connection phase 282 of each Hall sensor 21, 22, α1 21 is the phase 211 of the first sensor 21, α1 22 is the phase 221 of the second sensor 22, and W1 (α1 22 ) is In the first weighting function 280, W2(α1 22 ) is the second weighting function 281, for example, the weighting function is a linear inverse function in the joining region 290 in FIG.

次に式8で磁気抵抗センサー23、24のデジタル接続位相283を計算する。 Next, the digital connection phase 283 of the magnetoresistive sensors 23 and 24 is calculated using Equation 8.

式中、α2joinは、各磁気抵抗センサー23、24のデジタル接続位相283で、α223は第3センサー23の位相231で、α224は第4センサー24の位相241である。 where α2 join is the digital connection phase 283 of each magnetoresistive sensor 23, 24, α2 23 is the phase 231 of the third sensor 23, and α2 24 is the phase 241 of the fourth sensor 24.

第1ステータスセンサー25は、基準信号を生成し、他のセンサー間の測定結果をつなぎ合わせ、原点復帰方向を識別するなどの位置推定を実現するためのオプティカルスイッチセンサー(optical switch sensor)であり得、マーキングユニット251と、センシング素子253とを備え、マーキングユニット251は第1信号アレイ10に近いキャリア11に設けられ、かつその長さL3は位置2261、2271の間の距離より大きくなければならない。センシング素子253は、基台に設けられ、マーキングユニット251によって生成された信号を感知するために用いられる。キャリア11が第1ステータスセンサー25の検出範囲、特に、位置2261、2271の間に入り、センシング素子253とマーキングユニット251との間の位置関係に合わせた時、第1ステータスセンサー25がアクティブ状態になることが可能になる。 The first status sensor 25 may be an optical switch sensor to generate a reference signal, connect measurement results between other sensors, and realize position estimation such as identifying a return-to-origin direction. , a marking unit 251, and a sensing element 253, the marking unit 251 is provided on the carrier 11 close to the first signal array 10, and its length L3 must be larger than the distance between the positions 2261 and 2271. The sensing element 253 is provided on the base and is used to sense the signal generated by the marking unit 251. When the carrier 11 enters the detection range of the first status sensor 25, particularly between positions 2261 and 2271, and matches the positional relationship between the sensing element 253 and the marking unit 251, the first status sensor 25 becomes active. It becomes possible to become.

前記センサーの配置方法により、状態信号252、位相221、接合位相閾値226、227及び閾値213、223を介して、接合領域290を特定する。 According to the sensor arrangement method, the junction region 290 is identified through the state signal 252, the phase 221, the junction phase thresholds 226, 227, and the thresholds 213, 223.

次に、増分式絶対測定システムを構築するため、軸初期化実行(axis initialization run)とも呼ばれる原点復帰プロセス(homing process)を行う必要があり、切り替えをトリガーする参考の根拠として移動経路上に原点位置272が設けられ、駆動ユニット40がキャリア11を原点位置272に移動させることで、キャリア11の絶対位置を決定し、基準信号を得るようにさせる。 Next, in order to build an incremental absolute measurement system, a homing process, also called an axis initialization run, needs to be performed, in which the origin is located on the travel path as a reference basis to trigger the switching. A position 272 is provided, and the drive unit 40 moves the carrier 11 to the origin position 272 to determine the absolute position of the carrier 11 and obtain a reference signal.

図4において、各ホールセンサー21、22の閾値213、223及び第2センサー22の原点位置閾値228に基づき原点位置272を得る。ここで原点位置閾値228は、150°である。 In FIG. 4, the origin position 272 is obtained based on the threshold values 213 and 223 of each Hall sensor 21 and 22 and the origin position threshold value 228 of the second sensor 22. Here, the origin position threshold 228 is 150°.

第1ステータスセンサー25と接合領域290及び原点位置272との間の位置関係を考慮すると、マーキングユニット251の長さL3は、位置2261と原点位置272との間の距離より大きくなければならない。 Considering the positional relationship between the first status sensor 25, the joining area 290, and the origin position 272, the length L3 of the marking unit 251 should be larger than the distance between the position 2261 and the origin position 272.

また、図6に示すように、モジュラーアセンブリ60のステップサイズDMの一意性を確保するため、第1ステータスセンサー25は、第1センサー21の最後の周期2111でのみアクティブ化される。周期2111とは、キャリア11の移動過程中に信号A1が閾値213より小さくなる箇所を意味する。 Also, as shown in FIG. 6, to ensure the uniqueness of the step size DM of the modular assembly 60, the first status sensor 25 is activated only in the last cycle 2111 of the first sensor 21. The period 2111 means a point where the signal A1 becomes smaller than the threshold value 213 during the movement process of the carrier 11.

さらに、第1センサー21の位相221は、0°~60°にある時、状態信号252がアクティブ状態になる。 Further, when the phase 221 of the first sensor 21 is between 0° and 60°, the status signal 252 becomes active.

マーキングユニット251の長さL3は、周期2111の一意性を確保するため、磁気周期T1に等しい。 The length L3 of the marking unit 251 is equal to the magnetic period T1 to ensure the uniqueness of the period 2111.

図5において、原点位置272を境界として測定範囲292を原点復帰正領域293及び原点復帰負領域294に二分し、第1ステータスセンサー25及び各ホールセンサー21、22の状態を通じて自動原点復帰方向(automatic homing direction)を決定する。キャリア11が原点位置272にあり、かつ第2センサー22の位相221が原点位置閾値228に等しく、状態信号252がアクティブ状態にある場合、原点復帰する必要がない。 In FIG. 5, the measurement range 292 is divided into two with the origin position 272 as a boundary into a origin return positive region 293 and an origin return negative region 294. homing direction). If the carrier 11 is at the home position 272, the phase 221 of the second sensor 22 is equal to the home position threshold 228, and the status signal 252 is in the active state, there is no need to return to the home position.

キャリア11が原点復帰正領域293にある場合、X軸の正方向に零点を調整する必要があり、かつ状態信号252がアクティブ状態にあり、位相221が原点位置閾値228よりも低く、例えば位相221が30°~150°の範囲にあり、信号A1が振幅閾値213より高い、又は状態信号252がアクティブ状態になく、信号A1が振幅閾値213より高いという条件を満たす必要もある。 When the carrier 11 is in the home return positive region 293, it is necessary to adjust the zero point in the positive direction of the X axis, and the state signal 252 is in the active state, and the phase 221 is lower than the home position threshold 228, It is also necessary to satisfy the conditions that the signal A1 is in the range of 30° to 150° and the signal A1 is higher than the amplitude threshold 213, or the state signal 252 is not in the active state and the signal A1 is higher than the amplitude threshold 213.

キャリア11が原点復帰負領域294にある場合、原点復帰は、X軸の負方向に実行する必要がある。 When the carrier 11 is in the negative origin return region 294, the origin return must be performed in the negative direction of the X-axis.

図4において、処理ユニット30は、デジタル接続位相282、283を増減することによって原点復帰方向を決定する。原点復帰方向が正の場合、デジタル接続位相282から2つの磁気周期T1、すなわち、-720°を減算する。原点復帰方向が負の場合、デジタル接続位相282に2つの磁気周期T1、すなわち、+720°を追加する。次に、駆動ユニット40は、処理ユニット30が計算した補正位相285を受信した時、位置をデコードし、原点復帰方向を推定することができる。 In FIG. 4, the processing unit 30 determines the homing direction by increasing or decreasing the digital connection phases 282, 283. If the return-to-origin direction is positive, subtract two magnetic periods T1, ie -720°, from the digital connection phase 282. If the homing direction is negative, add two magnetic periods T1, ie +720°, to the digital connection phase 282. Then, when the drive unit 40 receives the correction phase 285 calculated by the processing unit 30, it can decode the position and estimate the homing direction.

また、マーキングユニット251の長さL3が2つの磁気周期T1より小さく、かつ状態信号252がアクティブ状態にある場合、本発明は、原点復帰を行なわずに絶対位置を推定することもできる。 Furthermore, when the length L3 of the marking unit 251 is smaller than two magnetic periods T1 and the status signal 252 is in the active state, the present invention can also estimate the absolute position without performing return to origin.

図6に示すように、状態信号252内のアクティブ範囲で測定範囲292内から絶対領域295をさらに区分することで、絶対位置及び自動原点復帰方向を計算する。 As shown in FIG. 6, by further dividing the absolute region 295 from within the measurement range 292 using the active range within the status signal 252, the absolute position and the automatic origin return direction are calculated.

キャリア11が絶対領域295内にあり、かつ状態信号252がアクティブ状態にある場合、原点復帰は不要であり、絶対位置は次のように計算される。 If the carrier 11 is within the absolute region 295 and the status signal 252 is in the active state, no homing is necessary and the absolute position is calculated as follows.

信号A1が閾値213より高い場合、 If signal A1 is higher than threshold 213,

式中、xabsは、標準絶対位相286で、αhomeは原点位置閾値228で、例えばαhome=150°である。 where x abs is the standard absolute phase 286 and α home is the origin position threshold 228, for example α home =150°.

信号A1が閾値213より高くない場合、 If signal A1 is not higher than threshold 213,

キャリア11が原点復帰正領域293内にあり、かつ状態信号252が非アクティブで、信号A1が閾値213より高い場合、X軸の正方向に零点を調整する必要がある。 When the carrier 11 is within the home return positive region 293, the status signal 252 is inactive, and the signal A1 is higher than the threshold value 213, it is necessary to adjust the zero point in the positive direction of the X axis.

キャリア11が原点復帰負領域294内にある場合、原点復帰は、X軸の負方向に実行する必要がある。 When the carrier 11 is within the zero point return negative region 294, the zero point return must be performed in the negative direction of the X-axis.

また、本発明は、不連続固定子永久磁石型リニア同期モータを動力とし、モータがキャリアに十分な駆動力を提供できないことを避けるため、第1信号アレイ10が固定子50の上方にあり、両者の重なる領域が少なくとも1つの磁気周期T1を有する場合の時のみ、自動原点復帰方向の演算を実行する。 In addition, the present invention is powered by a discontinuous stator permanent magnet type linear synchronous motor, and the first signal array 10 is above the stator 50 to avoid that the motor cannot provide sufficient driving force to the carrier. The automatic origin return direction calculation is performed only when the overlapping region has at least one magnetic period T1.

(実施例2)
図7に示すように、キャリア11の位置を連続的に測定できるため、本発明の実施例2は、キャリア11の移動経路に沿ってより多くのモジュラーアセンブリ60を配置でき、かつ隣り合う2つのモジュラーアセンブリ60間の原点位置272の間隔が単一のモジュラーアセンブリ60のステップサイズDMに等しく、両者間に互いに重なる計測領域を有させ、フィールドバス71で隣り合う2つのモジュラーアセンブリ60を電気的に接続してからモーションコントローラ70に接続して、キャリアの動きを制御するために用いられる。
(Example 2)
As shown in FIG. 7, since the position of the carrier 11 can be continuously measured, the second embodiment of the present invention can arrange more modular assemblies 60 along the movement path of the carrier 11, and can The distance between the origin positions 272 between the modular assemblies 60 is equal to the step size DM of a single modular assembly 60, and there are overlapping measurement areas between the two modular assemblies 60, and two adjacent modular assemblies 60 are electrically connected by the field bus 71. After being connected, it is connected to a motion controller 70 and used to control the movement of the carrier.

モーションコントローラ70は、受信した隣り合うモジュラーアセンブリ60の標準絶対位相287を分析し、モジュラーアセンブリ60のうちいずれかで原点復帰演算を実行する。次に、受信した標準絶対位相287が4つの磁気周期T1より低く、すなわち、+1440°の場合、X軸上の前順のモジュラーアセンブリ60を選択し、そうでない場合、X軸上の後順のモジュラーアセンブリ60を選択する。 The motion controller 70 analyzes the received standard absolute phase 287 of the adjacent modular assemblies 60 and performs a homing operation on one of the modular assemblies 60. Then, if the received standard absolute phase 287 is lower than four magnetic periods T1, i.e. +1440°, select the modular assembly 60 in the front order on the X-axis; otherwise, in the rear order on the X-axis Select modular assembly 60.

(実施例3)
キャリア11が隣り合う2つのモジュラーアセンブリ60の間にある場合、次の2つの状況が起きる可能性があり、1つは2つのモジュラーアセンブリ60が両方とも原点復帰を実行できるが、両者の原点復帰方向が逆である。もう1つは、重なる面積の不足により、キャリア11を移動できなくなる。したがって、前述の問題を解決するため、図8~図10に示すように通り、本発明の実施例3であり、実施例1との相違点は、オプティカルスイッチセンサーであり得、マーキングユニット251又は別の独立したマーキングユニット261を感知するためのセンシングユニット(263)を有する第2ステータスセンサー26が増設され、かつ測定範囲292の端部に配置され、処理ユニット30は、測定範囲292が終わりに近づいていることを認識し、状態信号262内のアクティブ範囲で測定範囲292からされに端部領域296を区分することである。
(Example 3)
When the carrier 11 is between two adjacent modular assemblies 60, two situations can occur: one is that both of the two modular assemblies 60 can perform homing, but both The direction is opposite. The other reason is that the carrier 11 cannot be moved due to a lack of overlapping area. Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, as shown in FIGS. 8 to 10, a third embodiment of the present invention is provided, the difference from the first embodiment being that the marking unit 251 or A second status sensor 26 with a sensing unit (263) for sensing another independent marking unit 261 is added and placed at the end of the measuring range 292, and the processing unit 30 is activated at the end of the measuring range 292. It is to recognize the approach and separate the end region 296 from the measurement range 292 with the active range in the status signal 262.

キャリア11が端部領域296にある時、第2ステータスセンサー26の状態信号262は、アクティブになり、処理ユニット30が4つの磁気周期T1、すなわち、+1440°をデジタル接続位相282に追かして補正して、標準絶対位相287を得て、駆動ユニット40に送信し、さらにフィールドバス71でモーションコントローラ70に伝送する。 When the carrier 11 is in the end region 296, the status signal 262 of the second status sensor 26 becomes active and the processing unit 30 tracks four magnetic periods T1, i.e. +1440°, to the digital connection phase 282. After correction, a standard absolute phase 287 is obtained and transmitted to the drive unit 40 and further transmitted to the motion controller 70 via the field bus 71.

(実施例4)
図11に示すように、本発明の実施例4であり、実施例1との相違点は、第1信号アレイ10に1組の磁石101を追加して、ステップサイズDMを変更し、重なる領域291もそれに伴って変化することであり、本発明は重なる領域291の一意性を確保するため、補助として第1ステータスセンサー25を利用する。
(Example 4)
As shown in FIG. 11, this is a fourth embodiment of the present invention, and the difference from the first embodiment is that a set of magnets 101 is added to the first signal array 10, the step size DM is changed, and the overlapping area 291 also changes accordingly, and in order to ensure the uniqueness of the overlapping region 291, the present invention utilizes the first status sensor 25 as an aid.

(実施例5)
図12に示す実施例5は、実施例4に続き2つのモジュラーアセンブリ60で自動原点復帰方向を識別し、かつ後順のモジュラーアセンブリ60は、X軸の正方向において零点を調整する必要がある。
(Example 5)
In the fifth embodiment shown in FIG. 12, following the fourth embodiment, two modular assemblies 60 identify the automatic origin return direction, and the subsequent modular assembly 60 needs to adjust the zero point in the positive direction of the X axis. .

原点復帰過程で、本発明は、さらにセンサー冗長技術を使用して異なるキャリア11を自動的に識別し、図13では、各信号アレイ10、12間の位相変化により機械的変位(mechanical shift,d12)を特定する。式6の計算結果に影響を与えないため、機械的変位d12は、識別性を有するため、0.5mmで、かつ異なるキャリアの機械的変位d12の差が0.05mmとなる必要がある。第2センサー22或いは第4センサー24は、機械的変位d12を測定でき、モーションコントローラ70には、復号化のため、全てのキャリア11の機械的変位d12が保存されている。 During the homing process, the present invention further uses sensor redundancy technology to automatically identify different carriers 11, and in FIG. ). In order not to affect the calculation result of Equation 6, the mechanical displacement d12 needs to be 0.5 mm in order to have distinguishability, and the difference between the mechanical displacements d12 of different carriers needs to be 0.05 mm. The second sensor 22 or the fourth sensor 24 can measure the mechanical displacement d12, and the motion controller 70 stores the mechanical displacement d12 of all the carriers 11 for decoding.

この例では、原点復帰手順内の原点位置272に合わせ、原点位置272をキャリア識別の計測位置とし、異なる基準位置において、測定結果の違いが生じ、精度が低下するという問題を避ける。 In this example, the origin position 272 is used as the measurement position for carrier identification in accordance with the origin position 272 in the origin return procedure, thereby avoiding the problem of a difference in measurement results occurring at different reference positions and a decrease in accuracy.

10 第1信号アレイ
101 磁石
11 キャリア
12 第2信号アレイ
200 原点復帰方向
20 計測モジュール
21 第1センサー
22 第2センサー
211、221、231、241 位相
2111 周期
212、222 信号振幅
213、223、233 閾値
226、227 接合位相閾値
214、215、224、225、232、242、2261、2271 位置
228 原点位置閾値
23 第3センサー
24 第4センサー
25 第1ステータスセンサー
251 マーキングユニット
252 状態信号
253 センシング素子
26 第2ステータスセンサー
261 マーキングユニット
262 状態信号
263 センシング素子
270、271、292 測定範囲
272、2722 原点位置
280 第1重み関数
281 第2重み関数
282、283 デジタル接続位相
285 補正位相
286 標準絶対位相
290 接合領域
291 重なる領域
293 原点復帰正領域
294 原点復帰負領域
295 絶対領域
296 端部領域
30 処理ユニット
40 駆動ユニット
50 固定子
60 モジュラーアセンブリ
70 モーションコントローラ
71 ラインフィールド
A1、A2、A3、A4 信号
DM ステップサイズ
DHA、DA、DH 間隔
d12 機械的変位
H1、H2、S1、S2、S3、S4 センシング素子
L1、L2、L3 長さ
T1、T2 磁気周期
x1、x2、x2' サブ周期位置
10 First signal array 101 Magnet 11 Carrier 12 Second signal array 200 Origin return direction 20 Measurement module 21 First sensor 22 Second sensor 211, 221, 231, 241 Phase 2111 Period 212, 222 Signal amplitude 213, 223, 233 Threshold 226, 227 Junction phase threshold 214, 215, 224, 225, 232, 242, 2261, 2271 Position 228 Origin position threshold 23 Third sensor 24 Fourth sensor 25 First status sensor 251 Marking unit 252 Status signal 253 Sensing element 26 2 status sensor 261 marking unit 262 status signal 263 sensing elements 270, 271, 292 measurement range 272, 2722 origin position 280 first weighting function 281 second weighting function 282, 283 digital connection phase 285 correction phase 286 standard absolute phase 290 joining area 291 Overlapping area 293 Homing positive area 294 Homing negative area 295 Absolute area 296 End area 30 Processing unit 40 Drive unit 50 Stator 60 Modular assembly 70 Motion controller 71 Line fields A1, A2, A3, A4 Signal DM Step size DHA , DA, DH Interval d12 Mechanical displacement H1, H2, S1, S2, S3, S4 Sensing element L1, L2, L3 Length T1, T2 Magnetic period x1, x2, x2' Sub-period position

Claims (8)

基台と、
前記基台に対して移動することができるキャリア(11)と、
互いに間隔を置いて前記キャリア(11)に設けられ、順番に配置された複数の信号源要素を各々備え、かつ第2信号アレイ(12)の信号周期は第1信号アレイ(10)の信号周期より小さい第1信号アレイ(10)及び第2信号アレイ(12)と、
計測モジュール(20)と、処理ユニット(30)とを備えたモジュラーアセンブリ(60)と、
を含むマルチセンサー位置計測システムであって、
前記計測モジュール(20)は、
間隔を置いて前記基台に設けられ、前記第1信号アレイ(10)の信号を感知するための第1センサー(21)及び第2センサー(22)と、
間隔を置いて前記基台に設けられ、前記第2信号アレイ(12)の信号を感知するための第3センサー(23)及び第4センサー(24)と、
前記キャリア(11)に設けられたマーキングユニット(251)と前記基台に設けられたセンシング素子(253)とを備え、前記マーキングユニット(251)によって生成された信号を感知するための第1ステータスセンサー(25)とを含み、
前記処理ユニット(30)は、前記センサー(21)(22)(23)(24)によって検出された信号を受信し、前記キャリア(11)の位置を算出し、
前記計測モジュール(20)は、前記計測モジュール(20)の測定範囲(292)の端部にあり、前記キャリア(11)に設けられたマーキングユニット(261)と、前記基台に設けられたセンシング素子(263)とを備え、前記マーキングユニット(261)によって生成された信号を感知するため第2ステータスセンサー(26)をさらに含むマルチセンサー位置計測システム。
The base and
a carrier (11) movable relative to the base;
The carrier (11) is provided at intervals from each other, each comprising a plurality of signal source elements arranged in sequence, and the signal period of the second signal array (12) is equal to the signal period of the first signal array (10). a smaller first signal array (10) and a second signal array (12);
a modular assembly (60) comprising a measurement module (20) and a processing unit (30);
A multi-sensor position measurement system comprising:
The measurement module (20) includes:
a first sensor (21) and a second sensor (22) provided at intervals on the base for sensing signals of the first signal array (10);
a third sensor (23) and a fourth sensor (24) provided on the base at intervals and for sensing the signal of the second signal array (12);
a first status comprising a marking unit (251) provided on the carrier (11) and a sensing element (253) provided on the base, for sensing a signal generated by the marking unit (251); a sensor (25);
The processing unit (30) receives the signals detected by the sensors (21), (22), (23), and (24) and calculates the position of the carrier (11) ,
The measurement module (20) is located at the end of the measurement range (292) of the measurement module (20), and includes a marking unit (261) provided on the carrier (11) and a sensing device provided on the base. element (263), further comprising a second status sensor (26) for sensing the signal generated by said marking unit (261) .
前記第1ステータスセンサー(25)がアクティブ化された時、前記キャリア(11)は、前記第1ステータスセンサー(25)の検出範囲にあり、前記第2センサー(22)の振幅信号(222)は所定の閾値(223)より高い請求項1に記載のマルチセンサー位置計測システム。 When the first status sensor (25) is activated, the carrier (11) is within the detection range of the first status sensor (25), and the amplitude signal (222) of the second sensor (22) is Multi-sensor position measurement system according to claim 1, which is higher than a predetermined threshold (223). 前記処理ユニット(30)は、基準信号を得るため、重み関数を使用して、前記センサー(21)(22)(23)(24)によって測定された結果を各々計算する請求項2に記載のルチセンサー位置計測システム。 3. The processing unit (30) according to claim 2, wherein the processing unit (30) calculates each of the results measured by the sensors (21) (22) (23) (24) using a weighting function to obtain a reference signal. Multi- sensor position measurement system. 前記処理ユニット(30)は、前記基準信号に基づき、前記第1センサー(21)及び前記第2センサー(22)の振幅信号(212)、(222)と所定の閾値(213)、(223)を比較し、前記ステータスセンサー(25)の状態を分析して、前記キャリア(11)の移動方向を推定する根拠とする請求項3に記載のマルチセンサー位置計測システム。 The processing unit (30) calculates amplitude signals (212), (222) of the first sensor (21) and the second sensor (22) and predetermined threshold values (213), (223) based on the reference signal. 4. The multi-sensor position measuring system according to claim 3, wherein the moving direction of the carrier (11) is estimated by comparing the status sensor (25) and analyzing the state of the status sensor (25). 前記キャリア(11)が測定範囲(292)の端部領域(296)にある時、前記第2ステータスセンサー(26)の状態信号(262)は、アクティブになり、前記第1センサー(21)の振幅信号(212)が所定の閾値(213)より低い請求項に記載のマルチセンサー位置計測システム。 When the carrier (11) is in the end region (296) of the measurement range (292), the status signal (262) of the second status sensor (26) becomes active and the status signal (262) of the first sensor (21) becomes active. Multi-sensor position measurement system according to claim 1 , wherein the amplitude signal (212) is lower than a predetermined threshold (213). 前記処理ユニット(30)が前記キャリア(11)を識別するため、前記キャリア(11)上の前記第1信号アレイ(10)と前記第2信号アレイ(12)との間の位相変化で信号周期に関連する機械的変位(d12)を特定する請求項1に記載のマルチセンサー位置計測システム。 In order for the processing unit (30) to identify the carrier (11), the signal period is determined by a phase change between the first signal array (10) and the second signal array (12) on the carrier (11). A multi-sensor position measurement system according to claim 1, which determines a mechanical displacement (d12) associated with. 原点位置(272)を境界として前記計測モジュール(20)の測定範囲(292)を原点復帰正領域(293)及び原点復帰負領域(294)に二分し、前記センサー(21)(22)(23)(24)によって測定された結果を通じて、前記キャリア(11)の自動原点復帰方向(200)を推定する請求項1に記載のマルチセンサー位置計測システム。 The measuring range (292) of the measurement module (20) is divided into two parts, the origin position (272) as a boundary, the origin return positive region (293) and the origin return negative region (294), and the sensors (21) (22) (23) ) (24), the multi-sensor position measurement system according to claim 1, wherein the automatic home return direction (200) of the carrier (11) is estimated through the results measured by the method (24). 前記モジュラーアセンブリ(60)は、固定子(50)をさらに含み、前記センサー(21)(22)(23)(24)が前記固定子(50)の両側にそれぞれ位置し、前記第1信号アレイ(10)が前記固定子(50)の上方に位置した時、前記処理ユニット(30)が原点復帰演算を開始する請求項1に記載のマルチセンサー位置計測システム。 The modular assembly (60) further includes a stator (50), and the sensors (21, 22, 23, and 24) are located on both sides of the stator (50), and the first signal array The multi-sensor position measurement system according to claim 1, wherein the processing unit (30) starts a return-to-origin calculation when the stator (10) is located above the stator (50).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4351914B2 (en) 2002-04-03 2009-10-28 ジェンテックス コーポレイション Electrochromic rearview mirror assembly using display / signal lights
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