JPH0496131A - 位置信号の校正装置 - Google Patents
位置信号の校正装置Info
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- JPH0496131A JPH0496131A JP20920990A JP20920990A JPH0496131A JP H0496131 A JPH0496131 A JP H0496131A JP 20920990 A JP20920990 A JP 20920990A JP 20920990 A JP20920990 A JP 20920990A JP H0496131 A JPH0496131 A JP H0496131A
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- signal
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000008571 general function Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
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]
この発明は、sinθ、cosθで近似される信号から
歪み成分を取り除き、θの値を精度良(求める装置に関
し、特にエンコーダ、レゾルバ等のアナログ出力を電気
的に処理する装置に応用することにより、微細な位置を
精度良(計測することを可能にした信号校正装置に関す
るものである。
歪み成分を取り除き、θの値を精度良(求める装置に関
し、特にエンコーダ、レゾルバ等のアナログ出力を電気
的に処理する装置に応用することにより、微細な位置を
精度良(計測することを可能にした信号校正装置に関す
るものである。
自動制御などに用いられる位置計測手段として、エンコ
ーダ、レゾルバ等のコサイン、サイン信号を出力する装
置が広く用いられている。これらの信号を二値化して得
られるパルス列をカウントする装置、または逆正接演算
を行う装置に入力し、位置を表す信号を得ることが行わ
れる。
ーダ、レゾルバ等のコサイン、サイン信号を出力する装
置が広く用いられている。これらの信号を二値化して得
られるパルス列をカウントする装置、または逆正接演算
を行う装置に入力し、位置を表す信号を得ることが行わ
れる。
[発明が解決しようとする課題1
前者の方法は、−回転当たり数百から数千周期の信号が
得られるエンコーダに広(用いられ、後者は一回転当り
−から数周期の信号が得られるレゾルバに一般的に用い
られているが、近年、位置計測装置の分解能向上が求め
られるようになると、−回転当りの周期の多いエンコー
ダ信号を逆正接演算処理して微細な角度を計測すること
も行われるようになった。
得られるエンコーダに広(用いられ、後者は一回転当り
−から数周期の信号が得られるレゾルバに一般的に用い
られているが、近年、位置計測装置の分解能向上が求め
られるようになると、−回転当りの周期の多いエンコー
ダ信号を逆正接演算処理して微細な角度を計測すること
も行われるようになった。
ところで、逆正接演算による位置の計測はエンコーダか
ら出力されるコサイン、サイン信号に歪みが含まれると
誤差が生じるという問題点があった。
ら出力されるコサイン、サイン信号に歪みが含まれると
誤差が生じるという問題点があった。
これらの装置には増幅器などのアナログ回路が含まれ、
ゼロ点のドリフト、ゲインの変動、非直線性という誤差
の原因を含んでいる。
ゼロ点のドリフト、ゲインの変動、非直線性という誤差
の原因を含んでいる。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、歪を含む信号をディジタル的に処理して歪を除去
するようにした信号校正装置を提供することを目的とす
る。
ので、歪を含む信号をディジタル的に処理して歪を除去
するようにした信号校正装置を提供することを目的とす
る。
[課題を解決するための手段]
この発明にかかる請求項 (1)に記載の発明は、コサ
イン、サイン関数で近似され、第二高調波成分を含む2
つの信号 x=gX(cosθ−bxcos(2θ))+ Z、
・(11y= g y (sinθ+bycos(2θ
))十Z 、 ・(2)ただし、Zx、Zyはゼロ点、
gX2gyは振幅、bx、byは第二高調波混入量 からθに相当する信号を得る装置であって、信号x、x
+xx−x+x−x、−x−y+ 3’、X 5’
の各々のピーク値を検出するピーク値検出手段(各信号
のピーク値を各々do、dt 、dz、d5、d6、d
4.ds、d6.dt とする)と、 このピーク値検出手段で求められた前記ピーク値を用い
て下式により、前記第 fl) 、 (2)式のパラメ
ータを推定し、これに基づいて補正を行う補正手段と、 gx ” (do +d4)/2 ZX = (dt da ds +dt ) /4
gy : (az +da ) / 2Zy ” (d
t +ds ds d7)/4b、=Z、−(d、
−d4)/2 b、=zy −(a2−ds )/2を備えたもので
ある。
イン、サイン関数で近似され、第二高調波成分を含む2
つの信号 x=gX(cosθ−bxcos(2θ))+ Z、
・(11y= g y (sinθ+bycos(2θ
))十Z 、 ・(2)ただし、Zx、Zyはゼロ点、
gX2gyは振幅、bx、byは第二高調波混入量 からθに相当する信号を得る装置であって、信号x、x
+xx−x+x−x、−x−y+ 3’、X 5’
の各々のピーク値を検出するピーク値検出手段(各信号
のピーク値を各々do、dt 、dz、d5、d6、d
4.ds、d6.dt とする)と、 このピーク値検出手段で求められた前記ピーク値を用い
て下式により、前記第 fl) 、 (2)式のパラメ
ータを推定し、これに基づいて補正を行う補正手段と、 gx ” (do +d4)/2 ZX = (dt da ds +dt ) /4
gy : (az +da ) / 2Zy ” (d
t +ds ds d7)/4b、=Z、−(d、
−d4)/2 b、=zy −(a2−ds )/2を備えたもので
ある。
さらに、請求項 (2)に記載の発明は、請求項(1)
の発明において、 信号x、x+xx−x+x−X、−X−y+ :J+
X 3’の各々のピーク値を検出するピーク値検出
手段が、θがiπ/4に近いとき、下記の値をd、とじ
て取り込むようにしたものである。
の発明において、 信号x、x+xx−x+x−X、−X−y+ :J+
X 3’の各々のピーク値を検出するピーク値検出
手段が、θがiπ/4に近いとき、下記の値をd、とじ
て取り込むようにしたものである。
る。
ただし、iはOから7までの整数、pは1より小さい正
の定数とする。
の定数とする。
do ” do + P (x do )dt =(
1+ + p (x+y dt )d2=d2+p
(y dz ) ds ”ds +p (x+y ds )d 4 =
d 4 + p (−x d 4 )ds ” ds
+ p (X−y−di )da=ds+p(y
dt5) d7=dt +p (x 3’ dt )[作用] 二の発明にかかる請求項 (1)に記載の発明は、ピー
ク値検出手段により信号X、X十xy。
1+ + p (x+y dt )d2=d2+p
(y dz ) ds ”ds +p (x+y ds )d 4 =
d 4 + p (−x d 4 )ds ” ds
+ p (X−y−di )da=ds+p(y
dt5) d7=dt +p (x 3’ dt )[作用] 二の発明にかかる請求項 (1)に記載の発明は、ピー
ク値検出手段により信号X、X十xy。
X+y+ X+ X V+ −y+ X−yの各
々のピーク値d0〜d7を検出し、このピーク値を用い
て補正手段により第 (1)式、第(2)式の元信号の
補正が行われる。
々のピーク値d0〜d7を検出し、このピーク値を用い
て補正手段により第 (1)式、第(2)式の元信号の
補正が行われる。
また、補正に用いるピーク値の検出を行うのにピーク値
検出手段が、θがiπ/4に近いとき、各ピーク値d0
〜d、を順次取り込み、これに基づいて元信号の補正が
行われる。
検出手段が、θがiπ/4に近いとき、各ピーク値d0
〜d、を順次取り込み、これに基づいて元信号の補正が
行われる。
[実施例1
はじめに、この発明の動作原理について説明する。
元信号中のコサイン、サイン関数からのズレとして、主
として増幅回路に起因するゼロ点、振幅のズレと記録、
検出部に起因するクロストークと高調波によるものがあ
る。
として増幅回路に起因するゼロ点、振幅のズレと記録、
検出部に起因するクロストークと高調波によるものがあ
る。
第3図(a)〜(c)は各種歪み成分が混入した際の元
信号を、一方をy軸、他方をy軸に取り、二次元的にプ
ロットしたものである。
信号を、一方をy軸、他方をy軸に取り、二次元的にプ
ロットしたものである。
第3図(a)は信号Xのゼロ点0がO′に移動した場合
を示している。これは、図より明らかなように、Xの最
大値と最小値の平均によりゼロ点の移動量を検出するこ
とができ、これを元信号から差し引(ことで補正を行う
ことができる。
を示している。これは、図より明らかなように、Xの最
大値と最小値の平均によりゼロ点の移動量を検出するこ
とができ、これを元信号から差し引(ことで補正を行う
ことができる。
第3図(b)は信号Xの振幅が大きくなった場合を示し
ている。振幅はXの最大値と最小値の差の1/2で求ま
り、元信号を振幅で除算することにより補正を行うこと
ができる。
ている。振幅はXの最大値と最小値の差の1/2で求ま
り、元信号を振幅で除算することにより補正を行うこと
ができる。
増幅回路に非線形性がある場合、主として第二高調波が
問題となる。
問題となる。
第3図(c)は第二高調波が混入したときの信号をxy
プロットしたもので、正円に対し大きく歪んでいること
が分かる。
プロットしたもので、正円に対し大きく歪んでいること
が分かる。
誤差成分がゼロ点および振幅の変動のみである場合、信
号の最大値と最小値を検出することでゼロ点はこれらの
平均値として、振幅はこれらの差の二分の−として求め
ることができる。非線形に由来する第二高調波は最大値
を低下させる場合は最小値をも低下させ、前記方法では
ゼロ点の変動と誤認することになる。ところで、このよ
うな第二高調波はπ/2ずっ離れた点ではゼロになるた
め、これらの点の値を用いることで第二高調波の影響を
受けることな(ゼロ点を求めることができる。また、こ
うして得られたゼロ点と前記最大値と最小値から求めた
ゼロ点との差を求めることで、第二高調波の大きさを次
式から求めることができる。
号の最大値と最小値を検出することでゼロ点はこれらの
平均値として、振幅はこれらの差の二分の−として求め
ることができる。非線形に由来する第二高調波は最大値
を低下させる場合は最小値をも低下させ、前記方法では
ゼロ点の変動と誤認することになる。ところで、このよ
うな第二高調波はπ/2ずっ離れた点ではゼロになるた
め、これらの点の値を用いることで第二高調波の影響を
受けることな(ゼロ点を求めることができる。また、こ
うして得られたゼロ点と前記最大値と最小値から求めた
ゼロ点との差を求めることで、第二高調波の大きさを次
式から求めることができる。
X+ = (x zx)/gx = cosθ−bx
cos2θy+ = (y zx)/gy =
sinθ+bxcos2θ第二高調波の補正は、b、
およびす、の絶対値が1に比べて小さいことから、前記
補正信号を用いて倍角公式により cos2θを求め、
次式のようにして除去することができる。
cos2θy+ = (y zx)/gy =
sinθ+bxcos2θ第二高調波の補正は、b、
およびす、の絶対値が1に比べて小さいことから、前記
補正信号を用いて倍角公式により cos2θを求め、
次式のようにして除去することができる。
X2 =X+ +bx (X+−y+”): CO3
θ3’2 =yr by (x+ y +2)χ
sinθ〔実施例11 第1図はこの発明による信号構成装置の第1の実施例の
ブロック図を示すもので、実際の処理はマイクロプロセ
ッサによってディジタル的に行ゎれる。
θ3’2 =yr by (x+ y +2)χ
sinθ〔実施例11 第1図はこの発明による信号構成装置の第1の実施例の
ブロック図を示すもので、実際の処理はマイクロプロセ
ッサによってディジタル的に行ゎれる。
この図で、1−1.1−2は正規化手段、2−1.2−
2は第二高調波除去手段、3は逆正接演算手段、4−1
はゼロ点パラメータ算出手段、4−2は振幅補正パラメ
ータ算出手段、5は第二高調波誤差補正用パラメータ算
出手段、10はピーク値検出手段である。
2は第二高調波除去手段、3は逆正接演算手段、4−1
はゼロ点パラメータ算出手段、4−2は振幅補正パラメ
ータ算出手段、5は第二高調波誤差補正用パラメータ算
出手段、10はピーク値検出手段である。
次に、動作について説明する。
入力信号x、yは正規化手段1−1.1−2によりゼロ
点および振幅を正規化され、ついで第二高調波除去手段
2−1.2−2により第二高調波を除去される。
点および振幅を正規化され、ついで第二高調波除去手段
2−1.2−2により第二高調波を除去される。
これらの信号は、逆正接演算手段3に入力されθの値に
変換される。ここで用いられる逆正接演算は一般的なサ
インとコサインの比のみの関数ではなく、これらの符号
を考慮してθを0から2πにわたる範囲で求める。この
ような関数はC言語では標準関数atan 2として広
く知られている。マイクロプロセッサでこの処理を行う
場合は、メモリ中に逆三角関数表を持ち、これを索引す
ることで高速処理が可能である。
変換される。ここで用いられる逆正接演算は一般的なサ
インとコサインの比のみの関数ではなく、これらの符号
を考慮してθを0から2πにわたる範囲で求める。この
ような関数はC言語では標準関数atan 2として広
く知られている。マイクロプロセッサでこの処理を行う
場合は、メモリ中に逆三角関数表を持ち、これを索引す
ることで高速処理が可能である。
一方、ピーク値検出手段1Qはピーク値d。〜d7を検
出し、このピーク値からゼロ点パラメータ算出手段4−
1.振幅補正パラメータ算出手段4−2によりゼロ点、
振幅補正用のパラメータが、さらに、第二高調波誤差補
正用パラメータ算出手段5により第二高調波誤差補正用
パラメータがそれぞれ算出される。
出し、このピーク値からゼロ点パラメータ算出手段4−
1.振幅補正パラメータ算出手段4−2によりゼロ点、
振幅補正用のパラメータが、さらに、第二高調波誤差補
正用パラメータ算出手段5により第二高調波誤差補正用
パラメータがそれぞれ算出される。
[実施例21
第2図はこの発明の第2の実施例のブロック図を示すも
ので、6−1〜6−8は角度範囲判定手段、7−1〜7
−8はピーク値更新手段であり、その他は第1図と同じ
である。
ので、6−1〜6−8は角度範囲判定手段、7−1〜7
−8はピーク値更新手段であり、その他は第1図と同じ
である。
角度範囲判定手段6−1〜6−8はθがいずれのピーク
値検出範囲にあるかどうかを判定するものであり、θが
いずれかの範囲にある場合は、該当するピーク値更新手
段7−1〜7−8が作動してピーク値を更新する。この
ピーク値からゼロ点パラメータ算出手段4−1.振幅補
正パラメータ算出手段4−2によりゼロ点2.,2x振
幅補正用パラメータgX1gyが、また、第二高調波誤
差補正用パラメータ算出手段5により第二高調波誤差補
正用のパラメータb、、b、がそれぞれ算出される。
値検出範囲にあるかどうかを判定するものであり、θが
いずれかの範囲にある場合は、該当するピーク値更新手
段7−1〜7−8が作動してピーク値を更新する。この
ピーク値からゼロ点パラメータ算出手段4−1.振幅補
正パラメータ算出手段4−2によりゼロ点2.,2x振
幅補正用パラメータgX1gyが、また、第二高調波誤
差補正用パラメータ算出手段5により第二高調波誤差補
正用のパラメータb、、b、がそれぞれ算出される。
この発明では、作動中にピーク値が検出される毎に自動
的な補正が行われるため、温度変化などにより元信号の
歪みの状態が変化してもこれに追随して、常に最適な校
正が行われる。電源投入直後のピーク値の初期値は、設
計値(これに合うように信号発生部が調整される)を用
いても、あるいは装置毎に実測した値を書き込んでも良
い。
的な補正が行われるため、温度変化などにより元信号の
歪みの状態が変化してもこれに追随して、常に最適な校
正が行われる。電源投入直後のピーク値の初期値は、設
計値(これに合うように信号発生部が調整される)を用
いても、あるいは装置毎に実測した値を書き込んでも良
い。
[発明の効果]
この発明は、以上詳細に説明したように、コサイン、サ
イン関数で近似され、第二高調波成分を含む2つの信号 X=gx(cosθ−bxcos(2θ))+ Z、−
(1)y=gy(Sinθ十bycos(2θ))+
Z 、 ・(2)ただし、zx、z、はゼロ点、g工+
gyは振幅、bx、byは第二高調波混入量 からθに相当する信号を得る装置であって、信号X +
X + y+ :J + X ” 3’ 、X +
X−’J+ ’J+ X Vの各々のピーク値
を検出するピーク値検出手段(各信号のピーク値を各々
d0、CI+ 、ci2.ds、d4.ds、d5、d
6、dt とする)と、 このピーク検出手段で求められた前記ピーク値を用いて
、gx + Zx + gy + Zy + bx
+ byによりパラメータを推定し、補正を行うように
したので、信号処理回路の非線形により2次の歪を含む
信号であってもこれを補正して正しい信号とすることが
でき、求めるθの値を高精度に検出でき、−回転当たり
の周期の多いエンコーダ信号の微細な角度の計測が可能
である。
イン関数で近似され、第二高調波成分を含む2つの信号 X=gx(cosθ−bxcos(2θ))+ Z、−
(1)y=gy(Sinθ十bycos(2θ))+
Z 、 ・(2)ただし、zx、z、はゼロ点、g工+
gyは振幅、bx、byは第二高調波混入量 からθに相当する信号を得る装置であって、信号X +
X + y+ :J + X ” 3’ 、X +
X−’J+ ’J+ X Vの各々のピーク値
を検出するピーク値検出手段(各信号のピーク値を各々
d0、CI+ 、ci2.ds、d4.ds、d5、d
6、dt とする)と、 このピーク検出手段で求められた前記ピーク値を用いて
、gx + Zx + gy + Zy + bx
+ byによりパラメータを推定し、補正を行うように
したので、信号処理回路の非線形により2次の歪を含む
信号であってもこれを補正して正しい信号とすることが
でき、求めるθの値を高精度に検出でき、−回転当たり
の周期の多いエンコーダ信号の微細な角度の計測が可能
である。
また、この発明は、ピーク値の検出に際しθがiπ/4
に近いとき、それぞれのピーク値をd。
に近いとき、それぞれのピーク値をd。
とじて取り込むようにしたので、常に最新のピーク値を
使用でき、高精度の補正が可能となる利点を有する。
使用でき、高精度の補正が可能となる利点を有する。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はこの発明の他の実施例を示すブロック図、第3図(a
)〜(c)は各種歪成分が混入した際の元信号を、一方
をy軸、他方をy軸にとって二次元的にプロットした図
である。 図中、X+ yは元信号、θは求める角度、1−1.1
−2は正規化手段、2−1.2−2は第二高調波除去手
段、3は逆正接演算手段、4−1はゼロ点パラメータ算
出手段、4−2は振幅補正パラメータ算出手段、5は第
二次高調波誤差補正用パラメータ算出手段、6−1〜6
−8は角度範囲判定手段、7−1〜7−8はピーク値更
新手段、10はピーク値検出手段である。 第 図
はこの発明の他の実施例を示すブロック図、第3図(a
)〜(c)は各種歪成分が混入した際の元信号を、一方
をy軸、他方をy軸にとって二次元的にプロットした図
である。 図中、X+ yは元信号、θは求める角度、1−1.1
−2は正規化手段、2−1.2−2は第二高調波除去手
段、3は逆正接演算手段、4−1はゼロ点パラメータ算
出手段、4−2は振幅補正パラメータ算出手段、5は第
二次高調波誤差補正用パラメータ算出手段、6−1〜6
−8は角度範囲判定手段、7−1〜7−8はピーク値更
新手段、10はピーク値検出手段である。 第 図
Claims (2)
- (1)コサイン、サイン関数で近似され、第二高調波成
分を含む2つの信号 x=g_x{cosθ−b_xcos(2θ)}+Z_
x・・・(1)y=g_y{sinθ+b_ycos(
2θ))+Z_y・・・(2)ただし、Z_x、Z_y
はゼロ点、g_x、g_yは振幅、b_x、b_yは第
二高調波混入量 からθに相当する信号を得る装置であつて、信号x、x
+y、y、−x+y、−x、−x−y、−y、x−yの
各々のピーク値を検出するピーク値検出手段(各信号の
ピーク値を各々d_0、d_1、d_2、d_3、d_
4、d_5、d_6、d_7とする)と、 このピーク値検出手段で求められた前記ピーク値を用い
て下式により、前記第(1)、(2)式のパラメータを
推定し、これに基づいて補正を行う補正手段と、 g_x=(d_0+d_4)/2 z_x=(d_1−d_3−d_5+d_7)/4g_
y=(d_2+d_6)/2 z_y=(d_1+d_3−d_5−d_7)/4b_
x=Z_x−(d_0−d_4)/2 b_y=Z_y−(d_2−d_6)/2 を備えたことを特徴とする信号校正装置。 - (2)信号x、x+y、y、−x+y、−x、−x−y
、−y、x−yの各々のピーク値を検出するピーク値検
出手段が、θがiπ/4に近いとき、下記の値をd_i
として取り込むことを特徴とする請求項(1)記載の信
号校正装置。 ただし、iは0から7までの整数、pは1より小さい正
の定数とする。 d_0=d_0+p(x−d_0) d_1=d_1+p(x+y−d_1) d_2=d_2+p(y−d_2) d_3=d_3+p(−x+y−d_3) d_4=d_4+p(−x−d_4) d_5=d_5+p(−x−y−d_5) d_5=d_5+p(−y−d_6) d_7=d_7+p(x−y−d_7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20920990A JP2839341B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 位置信号の校正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20920990A JP2839341B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 位置信号の校正装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0496131A true JPH0496131A (ja) | 1992-03-27 |
JP2839341B2 JP2839341B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=16569165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20920990A Expired - Fee Related JP2839341B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 位置信号の校正装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2839341B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003097974A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Toyota Motor Corp | レゾルバ信号処理装置 |
JP2007309735A (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-29 | Nsk Ltd | レゾルバデジタルコンバータ、回転角度位置検出装置および回転機械制御装置 |
JP2007322167A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Nsk Ltd | レゾルバデジタルコンバータ、回転角度位置検出装置および回転機械制御装置 |
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