JPH03183911A - Digital resolver - Google Patents

Digital resolver

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Publication number
JPH03183911A
JPH03183911A JP32312789A JP32312789A JPH03183911A JP H03183911 A JPH03183911 A JP H03183911A JP 32312789 A JP32312789 A JP 32312789A JP 32312789 A JP32312789 A JP 32312789A JP H03183911 A JPH03183911 A JP H03183911A
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JP
Japan
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absolute angle
data
sine
recording medium
read
Prior art date
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Pending
Application number
JP32312789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromitsu Toda
弘光 戸田
Tomoo Yamagishi
山岸 友雄
Masa Mishima
三島 雅
Hidemi Takahashi
秀美 高橋
Takashi Ito
隆 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP32312789A priority Critical patent/JPH03183911A/en
Publication of JPH03183911A publication Critical patent/JPH03183911A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the dynamic characteristics of control by providing a rotary encoder and a 1st and a 2nd read-only memory. CONSTITUTION:The rotary encoder 12 consists of a rotatable magnetic recording medium 1, sensors 4, 5a, and 5b which are arranged opposite the medium 1, and a signal processing circuit (magnetic pole counting circuit) 6 which outputs absolute angle data corresponding to the angle of rotation from the presence position of a sensor to the origin of the medium 1. Then the 1st read-only memory (ROM) 14 uses the absolute angle data outputted by the encoder 12 as an address to output sine data corresponding to the sine value of the corresponding absolute angle. Further, the 2nd read-only memory (ROM) 15 uses the absolute angle data outputted by the encoder 12 as an address to output cosine data corresponding to the cosine value of the corresponding absolute angle. Consequently, the resolver is used to detect, for example, the arm tip position of an industrial robot, thereby realizing fast, real-time continuous track control over the robot.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、産業用ロボットのアーム先端位置の検出等
に適用され、検出した角度の正弦値および余弦値に対応
したディジタルデータを出力するディジタルレゾルバに
関するものである。
Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" This invention is applied to detecting the arm tip position of an industrial robot, etc., and is a digital device that outputs digital data corresponding to the sine and cosine values of the detected angle. It is related to resolvers.

「従来の技術」 周知のように、従来のアナログ式のレゾルバは、第5図
に示すように、固定子に互いに直交するように巻回され
た一対の固定子巻線S 、、S 、と、回転子に互いに
直交するように巻回された一対の回転子巻線R+ 、 
R2とから構成され、これら固定子巻線S 、、S 、
と回転子巻線R1R2との間の結合が、固定子に対する
回転子の回転角度αによって変化することを利用して回
転角度αを検出するものである。この場合、固定子巻線
S I、S 2を一次巻線として、これらに交流電圧e
 l + 82を印加すると、回転子の回転角度αに応
じて、回転子巻線R,,R2から、次式(+)、(2)
に示す誘起電圧E 、、E 2が各々出力される。
``Prior Art'' As is well known, a conventional analog resolver has a pair of stator windings S , , S , which are wound around the stator orthogonally to each other, as shown in FIG. , a pair of rotor windings R+ wound on the rotor so as to be orthogonal to each other,
R2, and these stator windings S , , S ,
The rotation angle α is detected by utilizing the fact that the coupling between the rotor and the rotor winding R1R2 changes depending on the rotation angle α of the rotor with respect to the stator. In this case, stator windings S I and S 2 are used as primary windings, and an alternating current voltage e is applied to them.
When l + 82 is applied, the following equations (+) and (2) are obtained from the rotor windings R, and R2 according to the rotation angle α of the rotor.
The induced voltages E 2 , , E 2 shown in FIG.

E、=e1sina+e2−cosa    −(1)
E2=e1cosα−e2・sinα   =−−(2
)これらの式から判るように、レゾルバは単なる角度検
出器としてだけではなく、座標変換や三角関数の演算な
どにも利用できる。また、回転子の電気的接続部分に使
用されるスリップリングとブラシの損耗の問題を解消す
るために、ブラシレス構造のものも開発されている。
E, = e1sina + e2-cosa - (1)
E2=e1cosα−e2・sinα=−−(2
) As can be seen from these equations, the resolver can be used not only as a simple angle detector, but also for coordinate transformation and trigonometric function calculations. Furthermore, in order to solve the problem of wear and tear on the slip rings and brushes used in the electrical connection parts of the rotor, a brushless structure has also been developed.

ところで、上述した従来のレゾルバは、出力がアナログ
信号であり、レゾルバ自体の検出精度にも限界があるた
め、その出力をA/D変換器によってディジタルデータ
に変換したとしても、高速実時間による産業用ロボット
の連続軌跡制御等に適用するには問題があった。
By the way, the output of the above-mentioned conventional resolver is an analog signal, and there is a limit to the detection accuracy of the resolver itself. There were problems in applying it to continuous trajectory control of industrial robots, etc.

そこで、従来、産業用ロボットのアーム先端位置を検出
する手段としては、関節の検出角度に対応したディジタ
ルの絶対角度データが得られるロータリーエンコーダが
主に用いられていた。この場合、例えば、第6図に示す
ように、サーボモータ50の駆動軸51の一端に多回転
型ロータリーエンコーダ55が連結され、また多回転駆
動軸51の他端に高い減速比を有する減速機(例えば、
ハーモニックギヤ等)52が連結されている。そして、
サーボモータ50の駆動軸51の回転が、減速機52で
減速され、負荷軸53を介してロボットアーム54に伝
達される構成となっている。
Therefore, conventionally, as a means for detecting the arm tip position of an industrial robot, a rotary encoder that can obtain digital absolute angle data corresponding to the detected angle of a joint has been mainly used. In this case, for example, as shown in FIG. 6, a multi-rotation type rotary encoder 55 is connected to one end of the drive shaft 51 of the servo motor 50, and a reducer having a high reduction ratio is connected to the other end of the multi-rotation drive shaft 51. (for example,
harmonic gear, etc.) 52 are connected. and,
The rotation of the drive shaft 51 of the servo motor 50 is reduced by a reducer 52 and transmitted to the robot arm 54 via a load shaft 53.

「発明が解決しようとする課題」 ところで、一般に、産業用ロボットにおいては、ロボッ
トアーム54の先端の座標をディジタル演算処理によっ
て求める際に、ロボットアーム54の回動中心となる関
節の回転角度、すなわち関節角度の正弦値および余弦値
が必要となる。この正弦値および余弦値を求める方法と
しては、■ロータリーエンコーダ55からの絶対角度デ
ータから、テーラ−展開によって、その正弦値および余
弦値を算出する方法や、■ロータリーエンコーダ55の
1回転中の代表となる数点の角度の正弦値および余弦値
を予めメモリに記憶させておき、各点間の角度に関して
は、補間演算によりその正弦値および余弦値を求める方
法などが用いられている。
"Problems to be Solved by the Invention" Generally, in industrial robots, when determining the coordinates of the tip of the robot arm 54 by digital calculation processing, the rotation angle of the joint that is the center of rotation of the robot arm 54, i.e. The sine and cosine values of the joint angles are required. Methods for calculating the sine and cosine values include: (1) calculating the sine and cosine values from the absolute angle data from the rotary encoder 55 by Taylor expansion; A method is used in which the sine and cosine values of several angles are stored in advance in a memory, and the sine and cosine values of the angle between each point are determined by interpolation.

しかしながら、上記■の方法では、テーラ−展開を行う
ための演算処理に長時間を要するため、ロボットアーム
54の高速位置決め等、ロボットの高速実時間制御を実
現できないという問題があった。また、上記■の方法は
、現在、産業用ロボットの制御に広く用いられているも
のの、補間演算処理に少なからず時間を要するため、高
速実時間制御を行う場合、制御の動特性の向上を達成す
ることができないという問題があった。
However, the above method (2) has the problem that high-speed real-time control of the robot, such as high-speed positioning of the robot arm 54, cannot be realized because the arithmetic processing for performing the Taylor expansion requires a long time. In addition, although the above method (■) is currently widely used for controlling industrial robots, it requires considerable time for interpolation calculation processing, so when performing high-speed real-time control, it is difficult to improve the dynamic characteristics of control. The problem was that I couldn't do it.

さらに、他の問題点としては、第6図に示すように、サ
ーボモータ50の回動軸51の一端に多回転型ロータリ
ーエンコーダ55を連結した構成では、減速機52のバ
ックラッシュや、負荷軸53のねじれなどの要因により
、ロボットアーム54の先端の位置を、ロータリーエン
コーダ55によって正確に検出することができないとい
う問題があった。
Furthermore, as shown in FIG. 6, in the configuration in which a multi-rotation type rotary encoder 55 is connected to one end of the rotating shaft 51 of the servo motor 50, backlash of the reducer 52 and load shaft There has been a problem in that the position of the tip of the robot arm 54 cannot be accurately detected by the rotary encoder 55 due to factors such as twisting of the robot arm 53 .

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、ロータリーエンコーダから出力さ
れるディジタルの絶対角度データから、−切の演算処理
を行うことなく、その絶対角度の正弦値に対応した正弦
データおよび余弦値に対応した余弦データを即座に得る
ことができるディジタルレゾルバを提供することにある
This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to calculate the sine value of the absolute angle from the digital absolute angle data output from the rotary encoder without performing any negative calculation processing. An object of the present invention is to provide a digital resolver that can instantly obtain sine data corresponding to a cosine value and cosine data corresponding to a cosine value.

「課題を解決するための手段」 上述した課題を解決するために、この発明は、所定の円
軌道に沿って一定の繰り返し周期でピッチ信号が記録さ
れた回転自在な記録媒体と、前記記録媒体に対向配置さ
れ、前記ピッチ信号を検出するセンサと、前記センサに
よって検出されたピッチ信号に基づいて、前記センサの
所在位置から前記記録媒体の原点までの回転角度に対応
した絶対角度データを出力する信号処理回路とからなる
口−タリーエンコーダと、前記ロータリーエンコーダか
ら出力される絶対角度データをアドレスとして、対応す
る絶対角度の正弦値に対応した正弦データを出力する第
1の読出専用メモリと、前記ロータリーエンコーダから
出力される絶対角度データをアドレスとして、対応する
絶対角度の余弦値に対応した余弦データを出力する第2
の読出専用メモリとを具備することを特徴としている。
"Means for Solving the Problems" In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rotatable recording medium on which a pitch signal is recorded at a constant repetition period along a predetermined circular orbit, and a sensor that is arranged opposite to detect the pitch signal, and outputs absolute angle data corresponding to a rotation angle from the location of the sensor to the origin of the recording medium based on the pitch signal detected by the sensor. a rotary encoder comprising a signal processing circuit; a first read-only memory configured to output sine data corresponding to the sine value of the corresponding absolute angle using the absolute angle data output from the rotary encoder as an address; A second device that uses the absolute angle data output from the rotary encoder as an address and outputs cosine data corresponding to the cosine value of the corresponding absolute angle.
It is characterized by comprising a read-only memory.

「作用」 上記構成によれば、絶対角度データをアドレスとして、
対応する絶対角度の正弦値および余弦値に対応した正弦
および余弦データを各々出力する第1および第2の読出
専用メモリを設けたので、ロータリーエンコーダから出
力されるディジタルの絶対角度データから、−切の演算
処理を行うことなく、その絶対角度の正弦値に対応した
正弦データおよび余弦値に対応した余弦データを即座に
得ることができる。
"Operation" According to the above configuration, using absolute angle data as an address,
Since the first and second read-only memories are provided to output sine and cosine data corresponding to the sine and cosine values of the corresponding absolute angles, it is possible to read the -cut from the digital absolute angle data output from the rotary encoder. It is possible to immediately obtain sine data corresponding to the sine value and cosine data corresponding to the cosine value of the absolute angle without performing calculation processing.

「実施例j 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。
Embodiment j An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例によるディジタルレゾルバ
の構成を示ず図である。この図において、1は環状の磁
気記録媒体であり図示せぬ特殊ベアリングによって円周
方向(図に示す矢印M方向)に沿って回転自在に支持さ
れている。この磁気記録媒体lの外周面にはその全周に
亙って原点トラック2と、ピッチ信号トラック3が平行
に設けられている。そして、この原点トラック2には、
磁気記録媒体1の原点1aとなる一箇所にのみ、磁気情
報が原点信号として記録されており、また、ピッチ信号
トラック3には、一定波長λの磁気情報がピッチ信号と
して繰り返し記録されている。4および5 a、 5 
bは、ガラス基板上に磁気抵抗素子を形成してなる磁気
センサである。ここで、磁気抵抗素子は、磁界中に置か
れた場合、その磁界の強さに応じて固有抵抗が変化する
現象、いわゆる磁気抵抗効果が生じる素子材料によって
構成されており、この磁気抵抗効果を利用して、原点ト
ラック2上に記録された原点信号と、ピッチ信号トラツ
り3上に記録されたピッチ信号が読み取られる。
FIG. 1 is a diagram not showing the configuration of a digital resolver according to an embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes an annular magnetic recording medium, which is rotatably supported along the circumferential direction (in the direction of arrow M shown in the figure) by a special bearing (not shown). An origin track 2 and a pitch signal track 3 are provided in parallel over the entire circumference of the outer peripheral surface of the magnetic recording medium l. And on this origin track 2,
Magnetic information is recorded as an origin signal only at one location on the magnetic recording medium 1, which is the origin 1a, and magnetic information with a constant wavelength λ is repeatedly recorded as a pitch signal on the pitch signal track 3. 4 and 5 a, 5
b is a magnetic sensor formed by forming a magnetoresistive element on a glass substrate. Here, the magnetoresistive element is made of an element material that produces a so-called magnetoresistive effect, a phenomenon in which the specific resistance changes depending on the strength of the magnetic field when placed in a magnetic field. Using this, the origin signal recorded on the origin track 2 and the pitch signal recorded on the pitch signal track 3 are read.

また、磁気センサ5aおよび5bは、磁気情報媒体Iの
移動方向Mに沿って互いに(m上1/4)λ(但し、m
は整数)だけ離間して状態で、ピッチ信号トラック3に
適当な間隙を隔てて対向配置されている。
Further, the magnetic sensors 5a and 5b are arranged along the moving direction M of the magnetic information medium I (1/4 above m) λ (however, m
are spaced apart from each other by an integer), and are arranged opposite to the pitch signal track 3 with an appropriate gap therebetween.

そして、磁気センサ5aおよび5bの磁気抵抗素子パタ
ーンはピッチ信号トラック3から受ける磁界によって抵
抗値が変化し、この結果、磁気センサ置関係に応じた1
ノベルの信号が得られるようになっている。すなわち、
ピッチ信号トラック3上の磁気情報I周期の区間をθ−
0〜2πとすると、磁気センサ5aからは略正弦波状、
磁気センサ5bからは略余弦波状のレベル信号が得られ
る。そして、ピッチ信号トラック3が磁気センサ5aお
よび5bに対して移動すると、それに伴って磁気センサ
5aおよび5bから位相が7r/2ずれた疑似正弦波状
の2相の検出信号sinθ(A相)およびcosθ(B
相)が得られる。
The resistance value of the magnetoresistive element patterns of the magnetic sensors 5a and 5b changes depending on the magnetic field received from the pitch signal track 3, and as a result, the resistance value changes depending on the magnetic sensor positional relationship.
Novel signals are now available. That is,
The interval of the magnetic information I period on the pitch signal track 3 is θ−
When 0 to 2π, the magnetic sensor 5a generates a substantially sinusoidal waveform,
A substantially cosine wave-like level signal is obtained from the magnetic sensor 5b. When the pitch signal track 3 moves relative to the magnetic sensors 5a and 5b, two-phase pseudo-sine wave detection signals sin θ (A phase) and cos θ with a phase shift of 7r/2 are generated from the magnetic sensors 5a and 5b. (B
phase) is obtained.

6は磁極計数回路であり、波形整形回路7.8および9
と、方向判別回路10と、アップタウン・カウンタ11
とからなる。波形整形回路7および8では、各々A相お
よびB相の検出信号が、段形整形されて出力される。こ
の場合、波形整形回路7および8から各々出力されるA
相パルスPaおよびB相パルスPbは、互いに位相がπ
/2ずれた矩形波となり、また、磁気記録媒体1の回転
方向が正方向の場合は、A相パルスPaが進み、負方向
の場合は、B相パルスI) bが進むようになっている
。そして、方向判別回路IOでは、例えば、A相パルス
Paの立ち上がり時にお相パルスPbのレベルがH”か
L”かによって方向が判別される。
6 is a magnetic pole counting circuit, and waveform shaping circuits 7, 8 and 9
, direction discrimination circuit 10 , and uptown counter 11
It consists of. In the waveform shaping circuits 7 and 8, the A-phase and B-phase detection signals are respectively shaped into stages and output. In this case, A
The phase pulse Pa and the B-phase pulse Pb have a phase of π.
It becomes a rectangular wave shifted by /2, and when the rotation direction of the magnetic recording medium 1 is in the positive direction, the A-phase pulse Pa advances, and when it is in the negative direction, the B-phase pulse I) b advances. . The direction determining circuit IO determines the direction, for example, depending on whether the level of the phase pulse Pb is H'' or L'' at the rising edge of the A-phase pulse Pa.

この方向判別回路10の出力信号Swは、アップダウン
カウンタ11のアップダウン方向判別信号入力端子U 
/ Dに供給される。一方、波形整形回路7から出力さ
れるA相パルスPaはアップダウンカウンタ11のカウ
ント人力信号として導入される(この場合、波形整形回
路8から出力されるB相パルス信号Pbであっても良い
)。そして、カウンタ11は、信号SWによってカウン
トモートがアップもしくはダウンに切り換えられつつ、
A相パルスPaがカウントされる。この場合、例えば、
磁気記録媒体1が正方向に回転している時にアップカウ
ント、負方向に回転している時にダウンカウントが行わ
れるようになっている。
The output signal Sw of this direction discrimination circuit 10 is connected to the up/down direction discrimination signal input terminal U of the up/down counter 11.
/ Supplied to D. On the other hand, the A-phase pulse Pa output from the waveform shaping circuit 7 is introduced as a manual count signal of the up/down counter 11 (in this case, it may be the B-phase pulse signal Pb output from the waveform shaping circuit 8). . The counter 11 is configured to switch the count mode up or down by the signal SW.
A phase pulse Pa is counted. In this case, for example,
Up-counting is performed when the magnetic recording medium 1 is rotating in the positive direction, and down-counting is performed when it is rotating in the negative direction.

一方、磁気記録媒体1の原点1aが、磁気センサ4の設
置箇所を通過する毎に、この磁気センサ4によって、そ
の原点に記録された原点信号が検出され、これが波形整
形回路9を介して原点パルスPzとなり、カウンタ11
のリセット端子Rに供給されるようになっている。この
結果、カウンタ11は、磁気記録媒体1の原点1aが、
磁気センサ4の設置箇所に到達する毎にリセットされる
On the other hand, each time the origin 1a of the magnetic recording medium 1 passes the installation location of the magnetic sensor 4, the origin signal recorded at the origin is detected by the magnetic sensor 4, and this is transmitted to the origin via the waveform shaping circuit 9. becomes pulse Pz, counter 11
It is designed to be supplied to the reset terminal R of. As a result, the counter 11 indicates that the origin 1a of the magnetic recording medium 1 is
It is reset every time it reaches the installation location of the magnetic sensor 4.

従って、カウンタ11のカウント値Nは、磁気記録媒体
1の原点1aが、磁気センサ4の設置箇所を通過してか
ら、現在に至るまでの間において、磁気センサ5a、5
b上を通過したピッチ信号トラック3の磁化区間の数(
磁極数)に対応する値となる。
Therefore, the count value N of the counter 11 is calculated from the time when the origin 1a of the magnetic recording medium 1 passes through the installation location of the magnetic sensor 4 up to the present time.
The number of magnetized sections of the pitch signal track 3 that have passed over b (
The value corresponds to the number of magnetic poles).

すなわち、カウント値Nは、磁気記録媒体1が回転し、
その原点1aが図示するようにIa’ まで移動したと
すると、その回転角度(絶対角度)αを示す値となる。
That is, the count value N is determined by the rotation of the magnetic recording medium 1,
If the origin 1a moves to Ia' as shown in the figure, the value indicates the rotation angle (absolute angle) α.

そして、このカウンタ1.1のカウント値Nが、絶対角
度データとして出力される。
Then, the count value N of this counter 1.1 is output as absolute angle data.

以上によって、磁気記録媒体1の回転角度αに応じた絶
対角度データを出力するロータリーエンコーダ12が構
成されている。この場合、ロータリーエンコーダ12の
所要分解能(角度分割数)に応じて、ピッチ信号トラッ
ク3上に記録されたピッチ信号の波長λが決定され、こ
れに応じてカウンタIIのビット数およびカウント値N
の範囲が決定される。この実施例においては、磁気記録
媒体1が180度回転するのに応じてカウント値Nが0
〜2n(但し、nは整数)の範囲で変化し、360度回
転するのに応じてカウント値Nが0〜2n+1の範囲で
変化し得るように、カウンタ11のビット数は(n+1
)ビットとされ、これに応じて波長λも決定されている
ものとする。
As described above, the rotary encoder 12 that outputs absolute angle data corresponding to the rotation angle α of the magnetic recording medium 1 is configured. In this case, the wavelength λ of the pitch signal recorded on the pitch signal track 3 is determined according to the required resolution (number of angular divisions) of the rotary encoder 12, and the number of bits of the counter II and the count value N are determined accordingly.
The range of is determined. In this embodiment, the count value N becomes 0 as the magnetic recording medium 1 rotates 180 degrees.
~2n (where n is an integer), and the number of bits of the counter 11 is (n+1
) bit, and the wavelength λ is also determined accordingly.

次に、第1図において、14は、ロータリーエンコーダ
I2から出力される2 n+1ビットの絶対角度データ
(カウント値N)をアドレスとして、対応する絶対角度
αの正弦値に対応した正弦データSINαを出力する第
1のデータ変換用ROM(リードオンリメモリ)、15
はロータリーエンコーダ12から出力される2 n+1
ビットの絶対角度データ(カウント値N)をアドレスと
して、対応する絶対角度αの余弦値に対応した余弦デー
タCO8αを出力する第2のデータ変換用ROMである
Next, in FIG. 1, 14 uses the 2n+1 bits of absolute angle data (count value N) output from the rotary encoder I2 as an address, and outputs sine data SINα corresponding to the sine value of the corresponding absolute angle α. first data conversion ROM (read only memory), 15
is 2 n+1 output from the rotary encoder 12
This is a second data conversion ROM that uses bit absolute angle data (count value N) as an address and outputs cosine data CO8α corresponding to the cosine value of the corresponding absolute angle α.

これらデータ変換用ROMI4および15?こは、第2
図(イ)および(ロ)に示すように、各アドレス0〜2
n+1毎に予め所要のデータ(2の補数表示による2°
分解能)が格納されている。すなわち、第1のデータ変
換用ROM+4には、第2図(イ)に示すように、アド
レス0〜2nの範囲の各アドレスに対して、次式(3)
によって算出された数値が、2の補数表示による符号付
きnビットの表現法で各々書き込まれている。
These data conversion ROMI4 and 15? This is the second
As shown in figures (a) and (b), each address 0 to 2
For each n+1, the required data (2° in two's complement representation)
resolution) is stored. That is, as shown in FIG. 2(a), the first data conversion ROM+4 has the following formula (3) for each address in the range of addresses 0 to 2n.
The calculated numerical values are each written in signed n-bit representation using two's complement representation.

2 n−1・5in(180’・(アドレス)) ・・
・・・・ (3)同様に、アドレス(2”+1)〜2 
n+1の範囲の各アドレスに対しては、次式(4)によ
って算出され2 る数値が、2の補数表示による(符号付きnビット)表
現法で各々書き込まれている。
2 n-1・5in (180'・(address))...
... (3) Similarly, address (2"+1) ~ 2
For each address in the range n+1, a numerical value 2 calculated by the following equation (4) is written in two's complement representation (signed n bits).

また、第2のデータ変換用ROMl5には、第2図(ロ
)に示すようZこ、アドレスO〜2n−1および(2n
−1・3+1)〜2n+1の範囲の各アドレスに対して
、次式(5)によって算出された数値が、2の補数表示
による符号付きnビットの表現法で各々書き込まれてい
る。
Further, the second data conversion ROM 15 contains addresses O to 2n-1 and (2n
For each address in the range from -1.3+1) to 2n+1, a numerical value calculated by the following equation (5) is written in signed n-bit representation using two's complement representation.

同様に、アドレス(2°−’十i)〜(2n引・3)の
範囲の各アドレスに対しては、次式(6)によって算出
される数値が、2の補数表示による(符号付きnビット
)表現法で各々書き込まれている。
Similarly, for each address in the range of addresses (2°-'10i) to (2n minus 3), the numerical value calculated by the following equation (6) is expressed in two's complement (signed n Each bit is written in a bit) representation.

これにより、第3図に示すように、磁気記録媒体Iの絶
対角度αの変化に応じてカウント値N(絶対角度データ
)が0〜2 n+1の範囲で変化すると、4− これに応じて、第1のデータ変換用ROM+4かう正弦
チー’;’ S I N a (+ 2°−1〜−2n
−1)力出力され、第2の変換用ROM]5から余弦デ
ータCO8α(+2”−’〜 2”−’)が出力さtL
る。
As a result, as shown in FIG. 3, when the count value N (absolute angle data) changes in the range of 0 to 2n+1 in response to a change in the absolute angle α of the magnetic recording medium I, 4- correspondingly, 1st data conversion ROM+4
-1) Cosine data CO8α (+2''-'~2''-') is output from the second conversion ROM]
Ru.

以」二により、2の補数表示による符号付きnピッ)・
の表現法による正弦データSINαと余弦データCOS
αを出力するディジタルレゾルバが構成される。
According to ``2'', signed n-pi in two's complement notation)・
Sine data SINα and cosine data COS using the expression method
A digital resolver that outputs α is configured.

以上、正弦データSINαを出力する第1のデータ変換
ROMI4、および余弦データCOSαを出力する第2
のデータ変換ROMl5は、2の補数表示による(符号
付きIIピッ)・)表現法で各々書き込まれている例を
示したが、これらは2の補数表現に限定されるものでは
なく、他の方法、例えば、オフセットバイナリ、ストレ
ートバイナリ(この場合は極性符号は別の手段で付加す
る)等により、適当な方法で極性符号をイ」加、もしく
は復調する方法を講じれば、どのような2進表現方法で
も同様に適用できることは言うまでもない。
As described above, the first data conversion ROMI4 outputs the sine data SINα, and the second data conversion ROMI4 outputs the cosine data COSα.
The data conversion ROM 15 has been shown as an example in which each data is written in two's complement representation (signed II beep), but these are not limited to two's complement representation, and other methods may also be used. For example, by adding or demodulating the polarity code using an appropriate method such as offset binary or straight binary (in this case, the polarity code is added by another means), any binary representation can be obtained. It goes without saying that the method can be similarly applied.

上述した実施例によれば、ロータリーエンコーダ12か
ら出力された絶対角度データから、−切の演算処理を行
うことなく、その絶対角度αの正弦値および余弦値に対
応した正弦データSINαおよび余弦データCO6αを
即座に得ることができる。したがって、産業用ロボット
のアーム先端位置の検出等に用いることにより、従来の
テーラ−展開や補間演算等のディジタル演算処理が一切
不要となり、高速実時間によるロボットの連続軌跡制御
を実現することができる。この結果、第6図に示す産業
用ロボットの減速機52の後段の負荷軸53、すなわち
ロボットアーム54の関節軸に、上述したディジタルレ
ゾルバを直接装着することにより、ロボットアーム54
の先端の位置を正確に求めることができる。
According to the embodiment described above, the sine data SINα and the cosine data CO6α corresponding to the sine value and cosine value of the absolute angle α are obtained from the absolute angle data output from the rotary encoder 12 without performing the -cut calculation process. can be obtained instantly. Therefore, by using it to detect the arm end position of an industrial robot, etc., conventional digital calculation processing such as Taylor expansion and interpolation calculation is no longer necessary, and continuous trajectory control of the robot can be realized at high speed in real time. . As a result, by directly attaching the above-mentioned digital resolver to the load shaft 53 downstream of the reducer 52 of the industrial robot shown in FIG.
The position of the tip can be determined accurately.

次に、上述した実施例によるディジタルレゾルバの応用
例について説明する。このようなディジタルレゾルバは
、産業用ロボット以外にも、測量機器などにも利用する
ことができる。例えば、第4図に示すように、測定点A
と8間の基線長■7を決定した後、測定点Aにおいて、
測定点Bから被測定点Cまでの角度αを上述したディジ
タルレゾルバを装着した測量用光学機器を用いて測定す
る一方、測定点Bにおいて、測定点Aから被測定点Cま
での角度βを上述したディジタルレゾルバを装着した測
量用光学機器を用いて測定すれば、ディジタルレゾルバ
から得られる検出角度αおよびβの正弦値および余弦値
を、次式(7)および(8)に代入することにより、単
純な加減乗除の計算により、被測定点Cの座標(x、y
)を迅速に求めることができる。
Next, an application example of the digital resolver according to the above-described embodiment will be described. Such a digital resolver can be used not only for industrial robots but also for surveying equipment and the like. For example, as shown in FIG.
After determining the baseline length ■7 between and 8, at measurement point A,
The angle α from the measurement point B to the point to be measured C is measured using the surveying optical instrument equipped with the digital resolver described above, while at the measurement point B, the angle β from the measurement point A to the point to be measured C is measured as described above. By substituting the sine and cosine values of the detection angles α and β obtained from the digital resolver into the following equations (7) and (8), By simple calculation of addition, subtraction, multiplication, and division, the coordinates (x, y
) can be quickly determined.

・・・・・  (7) ・・・・・・  (8) なお、上述した実施例においては、磁気式の記録媒体と
センサを用いた場合を例に説明したが、光学式、その他
の方式を適用しても全く同様な作用効果を得ることがで
きる。
...... (7) ...... (8) In the above-mentioned embodiments, a case where a magnetic recording medium and a sensor are used is explained as an example, but an optical method or other methods may also be used. Exactly the same effect can be obtained by applying.

「発明の効果」 6 以」−説明したように、この発明によれば、ロータリー
エンコーダから出力される絶対角度データから、−切の
演算処理を行うことなく、その絶対角度の正弦値および
余弦値に対応した正弦データおよび余弦データを即座に
得ることができ、例えば、産業用ロボットのアーム先端
位置の検出等に用いることにより、従来のテーラ−展開
や補間演算等のディジタル演算処理が一切不要となり、
高速実時間によるロボットの連続軌跡制御が実現でき、
制御の動特性の向上を達成することができるという効果
が得られる。
"Effects of the Invention" 6 - As explained above, according to the present invention, the sine and cosine values of the absolute angle can be calculated from the absolute angle data output from the rotary encoder without performing any -cut calculation processing. It is possible to instantly obtain sine and cosine data corresponding to ,
Continuous trajectory control of the robot can be realized at high speed in real time.
The effect is that the dynamic characteristics of control can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例によるディジタルレゾルバ
の構成を示すブロック図、第2図は同実施例のデータ変
換用ROMに格納されたデータ内容を説明するための図
、第3図は同実施例において出力される正弦データおよ
び余弦データを説明するための図、第4図はこの発明の
詳細な説明するための図、第5図は従来のアナログ式の
レゾルバの構成を示す回路図、第6図は従来の産業用ロ
ボットに対するロータリーエンコーダの適用例を説明す
るための概略構成図である。 ■・・・・・・磁気記録媒体、2・・・・・原点トラッ
ク、3 1、.3−・・・・ ピッチ信号トラック、4
.5a、5b、5a+、5b+、5at、5bz−磁気
センサ、6・・・・・・磁極計数回路(信号処理回路)
、12.42・・・・・・ロータリーエンコーダ、14
・・・・・・第1のデータ変換用ROM(第1の読出専
用メモリ)、 15・・・・・・第2のデータ変換用ROM(第2の読
出専用メモリ)。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a digital resolver according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the data contents stored in the data conversion ROM of the embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing the same. A diagram for explaining sine data and cosine data output in the embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional analog resolver, FIG. 6 is a schematic configuration diagram for explaining an example of application of a rotary encoder to a conventional industrial robot. ■...Magnetic recording medium, 2...Origin track, 3 1,. 3-...Pitch signal track, 4
.. 5a, 5b, 5a+, 5b+, 5at, 5bz-magnetic sensor, 6...Magnetic pole counting circuit (signal processing circuit)
, 12.42...Rotary encoder, 14
. . . 1st data conversion ROM (first read-only memory), 15 . . . 2nd data conversion ROM (second read-only memory).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定の円軌道に沿って一定の繰り返し周期でピッ
チ信号が記録された回転自在な記録媒体と、前記記録媒
体に対向配置され、前記ピッチ信号を検出するセンサと
、前記センサによって検出されたピッチ信号に基づいて
、前記センサの所在位置から前記記録媒体の原点までの
回転角度に対応した絶対角度データを出力する信号処理
回路とからなるロータリーエンコーダと、 前記ロータリーエンコーダから出力される絶対角度デー
タをアドレスとして、対応する絶対角度の正弦値に対応
した正弦データを出力する第1の読出専用メモリと、 前記ロータリーエンコーダから出力される絶対角度デー
タをアドレスとして、対応する絶対角度の余弦値に対応
した余弦データを出力する第2の読出専用メモリと、 を具備することを特徴とするディジタルレゾルバ。
(1) A rotatable recording medium on which a pitch signal is recorded at a constant repetition period along a predetermined circular orbit, a sensor arranged opposite to the recording medium to detect the pitch signal, and a sensor that detects the pitch signal; a rotary encoder comprising a signal processing circuit that outputs absolute angle data corresponding to the rotation angle from the location of the sensor to the origin of the recording medium based on the pitch signal; and an absolute angle output from the rotary encoder. a first read-only memory that outputs sine data corresponding to a sine value of a corresponding absolute angle using data as an address; and a first read-only memory that outputs sine data corresponding to a sine value of a corresponding absolute angle using data as an address; A digital resolver comprising: a second read-only memory that outputs corresponding cosine data;
(2)前記記録媒体が磁気式であることを特徴とする請
求項1記載のディジタルレゾルバ。
(2) The digital resolver according to claim 1, wherein the recording medium is magnetic.
(3)前記記録媒体が光学式であることを特徴とする請
求項1記載のディジタルレゾルバ。
(3) The digital resolver according to claim 1, wherein the recording medium is an optical type.
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CN104932357A (en) * 2015-05-29 2015-09-23 株洲易力达机电有限公司 Analog rotary transformer device based on rotating speed control

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