JPH0451381A - 測定信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、信号処理装置に関して、測定装置から得られ
るＡｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの信号に基づき、θに比例す
る測定値を得る信号処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、Ａｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの信号から、θに比例す
る測定値を求める信号処理法としては、Ａｓｉｎ　（θ
＋ａ）＋Ｂｓ１ｎ　（θ＋β）　＝Ｃ５ｉｎ　（θ」−
γ）により表わされる位相合成法により、ｎ相の等位相
差信号を発生させ、そのゼロクロスにおいてカウントす
るとき、そのカウント値がθに比例し、求める測定値に
比例することを利用する方法がとられていた。

〔発明が解決しようとしている問題点〕上述のように、
測定値を位相合成法により求めるとき、その測定スピー
ドが位相の分割数に依存するため、分割数を」二げよう
とするとき、測定スピードが低下するという問題点があ
った。また、分割数を上げようとすると、回路規模が大
きくなり、回路調整作業が煩雑になるという問題点があ
った。

更に、Ａｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの信号の振幅の大小を判
定しようとしたとき、別に設けた振幅演算回路により振
幅を求め、コンパレーター等て振幅の大小判定を行なう
振幅判定手段が必要であった。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上述の問題点
を解決するため、本発明によれば、測定装置より得られ
るＡｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの信号処理において、直接θ
を求める演算手段を設けることにより、測定スピードが
位相の分割数に依存しないため測定スピードを損うこと
なく、分割数を」二げることを可能としたものである。

本発明の演算手段は、分割数の上昇による回路規模の増
大はなく、従来例に比較してもシンプルな回路構成とな
り、回路の調整作業の簡略化を実現したものである。

更に、本発明によれば、測定装置より得られるＡｓｉｎ
θ、Ａｃｏｓθの信号処理において直接θを求める演算
手段に、該信号の振幅Ａの大小判定を行なう機能を設け
ることにより、別の振幅判定手段を不要としたものであ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ本発明の信号処理装置の具体的
実施例を説明する。

第】図は、本発明の信号処理装置の実施例を示す概略構
成図である。同図において１はレーサ干渉計等により構
成され、測長・測角等の測定値に比例した量の三角関数
を生成する測定装置。２は測定装置Ｉに接続され、生成
された三角関数のＤＣ成分を除去する回路。３はＤＣ除
去回路２に接続され、その出力信号波形をモニターする
波形モニター。４はＤＣ除去回路２に接続され、その出
力信号の絶対値を求める絶対値回路。５．６は絶対値回
路４に接続され、そのアナログ出力信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路。７はＡ、　／　Ｄ変換５．
６に接続され、角度検出演算を行なうための角度演算Ｒ
ＯＭ回路。８は角度演算ＲＯＭ７に接続され、角度演算
ＲＯＭ７から出力されるＰＯＷＥＲＥＲＲＯＲ信号を表
示する表示回路。１１はＤＣ除去回路２に接続され、そ
の出力信号のゼロクロスにおいて切替る矩形波を出力す
る波形変換回路。１２は波形変換回路１】に接続され、
その出力信号のてい倍と方向弁別を行なう、てい倍方向
弁別回路。１３は、てい倍方向弁別回路１２と後述の上
位桁カウンタ】５に接続され、てい倍方向弁別回路から
出力されるＵＰ信号、ＤＯＷＮ信号及び上位桁カウンタ
１５からのＺｅｒ。

信号により」二値桁カウンタの符号を生成する符号切替
回路。１４は、てい倍方向弁別回路】２と符号切替回路
１３と後述の」二値桁カウンタ１５とに接続され、該Ｕ
　Ｐ　、　Ｄ　ＯＷ　Ｎ　、、Ｚ　ｅ　ｒ　ｏ信号及び
符号切替回路Ｊ３からのマイナス信号により上位桁のカ
ウントパルスを生成する回路。２２は測定値をリセット
するリセットパルス発生回路。１５はカウントパルス生
成回路１４と、リセットパルス発生回路２２とに接続さ
れ、ＵＰ、ＤＯＷＮパルスをカウントして」二値桁の測
定値を得る回路。２０は波形変換回路１】に接続され、
測定装置１から出力される信号の象限検出を行う。２１
は象限検出回路２０と符号切替回路１３とに接続され、
象限検出回路２０より出力される象限信号と、符号切替
回路１３より出力される符号信号とにより象限切替信号
を生成する。９は角度演算ＲＯＭ７と象限切替信号生成
回路２Ｊとに接続され、角度演算結果を切替えられた象
限によりデータの換算を行なう象限切替ＲＯＭ回路。１
０は角度演算ＲＯＭ７に接続され、ＲＯＭ７のデジタル
出力信号をアナログ信号に変換し、測定値のアナログモ
ニタを行なう回路。１６は象限切替ＲＯＭ９とリセット
パルス発生回路２２とに接続され、象限切替ＲＯＭ９の
出力信号をリセットパルスの出力タイミングでラッチす
る回路。１７は符号切替回路］３と」二値桁カウンタ１
５とラッチＩ６とに接続され、測定現在値を演算するリ
セット加減算回路。１８はリセット加減算回路１７に接
続され、測定現在値を表示する数値表示回路。１９は、
リセット加減算回路Ｉ７に接続され、測定現在値を外部
機器へ出力する回路。

上記構成において測定装置１から出力された被測定量に
比例するθの関数信号ａｓｉｎθ十α、−ｂｓｉｎθ十
β、ｃｃｏｓθ十γ、−ｄｃｏｓθ十δを、ＤＣ除去回
路２に入力する。ＤＣ除去回路２において、各信号のＤ
Ｃ成分α、β、γ、δが除去され、振幅を揃えて、９０
０位相差信号Ａｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの２つの信号が出
力される。つぎにＡｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの２つの信号
は、絶対値回路４に入力され、絶対値信号ｌＡｓｉｎθ
１１ＡＣＯ８θ１に変換される。これにより２つの信号
で構成される第１から第４象限がすべて第１象限に変換
されたことになる。つぎに絶対値回路４から出力された
２つの信号ｌＡｓｉｎθＡｃｏｓθ１は、それぞれＡ／
Ｄ変換５．６に入力され、アナログ信号からデジタル信
号に変換される。Ａ／Ｄ変換５．６から出力されたデジ
タル信号Ａｓｉｎθｌ　　！Ａｃｏｓθ１は、角度演算
ＲＯＭ７に入力され、測定値に比例した量θが求められ
る。

ここで、角度演算ＲＯＭ　７によってθが求められる様
子を第２図、第３図により詳しく説明する。

第２図において、ＲＯＭのアドレス線Ａ１、Ａ２にＡ／
Ｄ変換５．６から出力されたデジタル信号Ａｓｉｎθ１
、ｌ　Ａｃｏｓθ１を入力する。このときＲＯＭの内容
として ｔａ、ｎ”　　（Ａ　　１／Ａ　２　）ｊａｎ−’　　
（ｌ　Ａｓｉｎ　θ　ｌ　／　ＩＡ、ｃｏｓθ　１）で
表わされる式により求まるデータが記憶されているので
、ＲＯＭのデータ線から角度演算ＲＯＭ７の出力として
θが出力される。ｌ　ＡｓｉｎθＡｃｏｓθ１の組み合
せが第３図の斜線部内にないときＰＯＷＥＲＥＲＲＯＲ
としてデータ線量」二位ビットＤ　ＭＳＢを立てること
で、測定装置１からの出力信号の振幅の大小判定を行な
い、エラー信号を出力している。ここで、角度演算ＲＯ
Ｍ７のＲＯＭ内容を」二記の式に基づいて求めたθに定
数を乗じた値として、測定値に換算することもできる。

つぎに、ＤＣ除去回路２から出力された９０°位相差信
号Ａｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの２信号は、波形変換回路１
１に入力され、ゼロクロスでコンバレー１・され、９０
°位相差の矩形波信号に変換されて出力される。波形変
換回路】１の出力は、てい倍方向弁別回路１２に入力さ
れ、４てい倍と方向弁別が行なわれ、θを９０°毎に分
割し、測定方向が弁別されたパルス列を出力する。つぎ
に、符号切替回路１３は、てい倍方向弁別回路１２の出
力信号と、」二位桁カウンタ１５から出力されるカウン
タゼロ信号とにより、」二位桁カウンタの符号ビットを
生成する。カウントパルス生成回路１４は、てい倍方向
弁別回路１２の出力信号と、」二位桁カウンタ１５から
出力されるカウンタゼロ信号と、符号切替回路１３から
出力される上位桁カウンタの符号ヒツトとにより、上位
桁カウンタのカウントパルスを生成する。上位桁カウン
タ１５は、カウントパルス生成回路１４からのカウント
パルスをカウントし、θ＝９００単位の」二位桁データ
とカウンタゼロ信号とを出力するとともに、リセットパ
ルス発生回路２２からのリセット信号により、カウンタ
１５をリセットする。

つぎに、象限検出回路２０は、波形変換回路１１の出力
信号から、象限信号（第１．３象限＝”Ｌ”第２．４象
限−”　Ｈ”　）を生成する。象限切替信号生成回路２
１は、象限検出回路２０の象限信号と、符号切替回路１
３の符号信号とから、第６図に示す象限切替信号を生成
する。

つぎに、Ｄ／Ａ変換】０は、角度演算ＲＯＭ７により得
られた測定値をＤ／Ａ変換し、アナログ信号出力するこ
とでレコーダー等へのモニタ信号を提供する。

つぎに、象限切替ＲＯＭ９は、角度演算ＲＯＭ７により
得られたデータを象限切替信号により換算する。ここで
、この換算の様子を第４図、第５図、第６図により詳し
く説明する。絶対値回路４によって、すべての象限が第
１象限に変換されるので、第４図、第５図に示すように
、各符号、各象限における測定値は、第１象限に変換し
たとき、矢印の方向に増加する。したがって、第６図に
示す象限切替信号によって、角度演算ＲＯＭ７により得
られたブタを換算することができる。ここで、角度演算
ＲＯＭ７により得られたデータと、象限切替信号とをＲ
ＯＭのアドレス線に入力し、象限切替信号に対応した換
算データをＲＯＭデータとして記憶しておき、ＲＯＭの
データ線から出力することで象限切替ＲＯＭ９を構成し
ている。ここで、角度演算ＲＯＭと象限切替ＲＯＭとを
同−ＲＯＭにて構成することも可能である。

つぎに、ラッチ１６は、リセットパルス発生回路２２の
リセット信号により、象限切替ＲＯＭ９の出力をラッチ
し、ゼロリセット下位データとして記憶する。

つぎに、リセット加／減算１７は、ラッチ１６のゼロリ
セット下位データと、象限切替ＲＯＭ９の下位桁現在値
と、上位桁カウンタ１５の上位桁現在値とともに、上位
カウンタゼロ信号、符号信号を入力することにより、測
定現在値を出力する。該測定現在値は、数値表示１８に
より表示され、外部出力回路１９を通して外部機器に出
力される。

以」二により、測定装置から得られる測定量に比例する
θを９０°毎に４分割し、９０’　毎をカウントすると
ともに、９０°を角度演算法で分割することによりθを
求め、測定値に対する比例定数によりデータ変換するこ
とにより測定値を得る信号処理系が構成される。

ここで、測定スピードについて述べる。本実施例の角度
演算法によれば、９０’　毎をカウンタにてサンプリン
グし、該サンプリングとサンプリングの間はアナログ量
として保存されている。したがって、該アナログ量をト
レースする必要はなく、ある測定時のアナログ量を不図
示のサンプルホールド回路にてサンプリングし、該アナ
ログ量を処理し、測定値を取得している。以上により、
分割数の向上が測定スピードを損うことのない構成を実
現している。

また、θを４５°毎に８分割し、４５°Ｎをカウントす
るとともに、４５°を角度演算法て分割することにより
θを求めることもてきる。

第７図は本発明の信号処理装置の第２の実施例の角度演
算部を抽出して示した概略図である。本実施例において
は、角度演算方式をアナログ角度演算器（例えばアナロ
グセバイセズ社ＡＤ６３９）を用いた点が第１の実施例
と異なる。

象限切替信号生成回路５３は、第８図に示す角度におい
て象限切替信号を生成する。該象限切替信号により、Ａ
ｓｉｎθ、Ａｃｏｓθ、および絶対値回路４の出力ｌ　
Ａｓｉｎθ１　１ＡＣＯ８θ１をアナログマルチプレク
ザ５０を通して選択し、角度演算器５１の入力Ｕ、Ｚに
接続する。角度演算器５１によりｊａｎ（Ｚ／Ｕ）が演
算され、０のアナログ信号として出力し、Ａ／Ｄ変換５
２に入力されてデジタル信号に変換され、象限切替ＲＯ
Ｍ９により、測定値に変換される。

〔発明の効果〕

以上の如き、本発明の信号処理装置によれば、θの分割
数の上限は、測定装置１から得られる信号のＳ／Ｎ比に
より決定される。したがって、測定装置６１のＳ／Ｎ比
を」二げることにより分割数を大きくとることが可能と
なり、その際、測定スピードを損うことがない。また、
従来方式に比較して回路規模が簡素化される。

更に、本発明の信号処理装置によれば、信号の振幅の大
小判定をすることて、以下の効果が得られる。

例えば、測定装置１がレーザ干渉計て構成されていると
き、そこから出力される信号の振幅はレーザの光量およ
び干渉の強度等に比例する。従って、振幅の大小判定を
することで、これらの変動をモニタし、測定可能限界を
モニタすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用てきる装置の構成を示すブロック
図、 第２図は角度演算ＲＯＭの入出力を示す図、第３図は１
ＡＳｌｎθｌ　　１Ａｃｏｓθ１の範囲を示す図、 第４図、第５図は象限の変換を示す図、第６図は象限と
切換信号の対応を示す図、第７図、第８図は本発明の他
の実施例を示す図である。 ４・・・絶対値回路 ７・・・角度演算ＲＯＭ ９・・象限切替ＲＯＭ ５１・・・角度演算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定信号をＡｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの信号に変換
   する手段と、変換されたＡｓｉｎθ、Ａｃｏｓθの信号
   に基づきθを求め、そのθに比例した測定値に変換する
   演算手段とを有することを特徴とする測定信号処理装置
   。
2. （２）請求項（１）において、上記演算手段はＡｓｉｎ
   θ、Ａｃｏｓθの振幅Ａの大きさを判定する手段を有す
   ることを特徴とする測定信号処理装置。