JPH05296792A - 位相補正機能を備えた位置検出器 - Google Patents
位相補正機能を備えた位置検出器Info
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- JPH05296792A JPH05296792A JP8635692A JP8635692A JPH05296792A JP H05296792 A JPH05296792 A JP H05296792A JP 8635692 A JP8635692 A JP 8635692A JP 8635692 A JP8635692 A JP 8635692A JP H05296792 A JPH05296792 A JP H05296792A
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- signals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置検出器において、変位信号検出部のスケ
ール部が姿勢変動しても内挿精度が低下しないようにす
る。 【構成】 変位信号検出部から得られた位相が異なる４
つの信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を入力し、信号ａ２の
位相が信号ｂ１より９０°進むように、振幅調整器９Ａ
によって信号ｂ１をある割合だけ信号ａ２に混合するこ
とにより位相補正を行なう。そして、信号ｂ２の位相が
信号ａ１より９０°遅れるように、振幅調整器９Ｂによ
って信号ａ１をある割合だけ信号ｂ２に混合することに
より位相補正を行なう。更にオフセット調整と振幅調整
器を行なった信号に基づいて内挿回路１４が内挿し、位
置を検出する。
ール部が姿勢変動しても内挿精度が低下しないようにす
る。 【構成】 変位信号検出部から得られた位相が異なる４
つの信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を入力し、信号ａ２の
位相が信号ｂ１より９０°進むように、振幅調整器９Ａ
によって信号ｂ１をある割合だけ信号ａ２に混合するこ
とにより位相補正を行なう。そして、信号ｂ２の位相が
信号ａ１より９０°遅れるように、振幅調整器９Ｂによ
って信号ａ１をある割合だけ信号ｂ２に混合することに
より位相補正を行なう。更にオフセット調整と振幅調整
器を行なった信号に基づいて内挿回路１４が内挿し、位
置を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置検出器に関し、特
に、各々の検出部の信号の位相を調整することにより内
挿精度の向上が可能な位置検出器に関する。
に、各々の検出部の信号の位相を調整することにより内
挿精度の向上が可能な位置検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は一般的な光学式の直線位置検出器
の変位信号検出部の一例を示す斜視図であり、図３はそ
の信号処理回路の従来例を示すブロック図である。工作
機械等の移動軸の位置検出では、矢印Ｚ方向に相対移動
する２つの部材の一方に、周期的な主格子４を形成した
第１スケール３が固定され、他方の部材に、主格子４に
対応する周期的な４つの副格子５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ
を田の字型に形成した光透過性の第２スケール６と、光
源１及びコリメータレンズ２から構成される発光手段
と、４つの副格子に対応した４つの受光素子７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ，７Ｄから構成される光電変換手段とを有する
スライダが固定されている。そして、第１スケール３と
第２スケール６との相対移動によって生ずる光量変化が
受光素子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄによって光電変換され
た後、増幅器８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄによってそれぞれ
増幅され、周期が同一で位相が異なる４つの信号ａ１，
ｂ１，ａ２，ｂ２が得られるようになっている。
の変位信号検出部の一例を示す斜視図であり、図３はそ
の信号処理回路の従来例を示すブロック図である。工作
機械等の移動軸の位置検出では、矢印Ｚ方向に相対移動
する２つの部材の一方に、周期的な主格子４を形成した
第１スケール３が固定され、他方の部材に、主格子４に
対応する周期的な４つの副格子５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ
を田の字型に形成した光透過性の第２スケール６と、光
源１及びコリメータレンズ２から構成される発光手段
と、４つの副格子に対応した４つの受光素子７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ，７Ｄから構成される光電変換手段とを有する
スライダが固定されている。そして、第１スケール３と
第２スケール６との相対移動によって生ずる光量変化が
受光素子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄによって光電変換され
た後、増幅器８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄによってそれぞれ
増幅され、周期が同一で位相が異なる４つの信号ａ１，
ｂ１，ａ２，ｂ２が得られるようになっている。
【０００３】図８の例では、第２スケール６の田の字型
に配置された４つの副格子５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに対
応した受光素子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにおいて、下側
にある２つの受光素子７Ｂ，７Ｃから得られる信号を信
号ｂ１と信号ａ２とし、上側にある２つの受光素子７
Ａ，７Ｄから得られる信号を信号ａ１と信号ｂ２として
いる。一般にこれらの信号の位相関係は、信号ａ１の位
相を０°とすると信号ａ２の位相は１８０°、信号ｂ１
の位相は９０°そして信号ｂ２の位相は２７０°となっ
ている。しかし、第２スケール６の副格子５Ａ，５Ｂ，
５Ｃ，５Ｄの精度や光軸のずれなどの原因により上記の
ような位相関係になることはまれであり、例えば図４に
示すように位相関係が正しくない信号となってしまう。
に配置された４つの副格子５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに対
応した受光素子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにおいて、下側
にある２つの受光素子７Ｂ，７Ｃから得られる信号を信
号ｂ１と信号ａ２とし、上側にある２つの受光素子７
Ａ，７Ｄから得られる信号を信号ａ１と信号ｂ２として
いる。一般にこれらの信号の位相関係は、信号ａ１の位
相を０°とすると信号ａ２の位相は１８０°、信号ｂ１
の位相は９０°そして信号ｂ２の位相は２７０°となっ
ている。しかし、第２スケール６の副格子５Ａ，５Ｂ，
５Ｃ，５Ｄの精度や光軸のずれなどの原因により上記の
ような位相関係になることはまれであり、例えば図４に
示すように位相関係が正しくない信号となってしまう。
【０００４】そのため、図３の信号処理回路では、先ず
信号ａ１の振幅を信号ａ２の振幅と等しくするため、信
号ａ１が振幅調整器１０Ａによって振幅調整される。そ
して、振幅調整された信号ａ１から信号ａ２とオフセッ
ト値ａｏｆｓを減算し、その信号を振幅調整器１２によ
って振幅調整することにより、オフセットがなく振幅誤
差がない信号Ａとする。一方、信号ｂ１の振幅を信号ｂ
２の振幅と等しくするため、信号ｂ１が振幅調整器１０
Ｂによって振幅調整される。そして、振幅調整された信
号ｂ１から信号ｂ２とオフセット値ｂｏｆｓを減算し、
その信号と、信号Ａを振幅調整器１３により振幅調整し
た信号とを加算することによって位相を調整し、オフセ
ットがなく信号Ａに対して位相が９０°進んだ信号Ｂと
する。ここで、振幅調整された信号Ａと信号Ｂの関係を
図示すると図５のようになる。以上の処理を数式で表す
と下記の数１，数２のようになる。
信号ａ１の振幅を信号ａ２の振幅と等しくするため、信
号ａ１が振幅調整器１０Ａによって振幅調整される。そ
して、振幅調整された信号ａ１から信号ａ２とオフセッ
ト値ａｏｆｓを減算し、その信号を振幅調整器１２によ
って振幅調整することにより、オフセットがなく振幅誤
差がない信号Ａとする。一方、信号ｂ１の振幅を信号ｂ
２の振幅と等しくするため、信号ｂ１が振幅調整器１０
Ｂによって振幅調整される。そして、振幅調整された信
号ｂ１から信号ｂ２とオフセット値ｂｏｆｓを減算し、
その信号と、信号Ａを振幅調整器１３により振幅調整し
た信号とを加算することによって位相を調整し、オフセ
ットがなく信号Ａに対して位相が９０°進んだ信号Ｂと
する。ここで、振幅調整された信号Ａと信号Ｂの関係を
図示すると図５のようになる。以上の処理を数式で表す
と下記の数１，数２のようになる。
【０００５】
【数１】 Ａ＝（ａ１・Ｇａ−ａ２−ａｏｆｓ）・Ｇａ２
【数２】Ｂ＝（ｂ１・Ｇｂ−ｂ２−ｂｏｆｓ）＋Ｇｐｂ
２・（ａ１・Ｇａ−ａ２−ａｏｆｓ） そして、内挿回路１４では、信号Ａと信号Ｂより以下の
数３〜数１１の演算をして位置ＰＯを出力する。
２・（ａ１・Ｇａ−ａ２−ａｏｆｓ） そして、内挿回路１４では、信号Ａと信号Ｂより以下の
数３〜数１１の演算をして位置ＰＯを出力する。
【０００６】
【数３】θ＝ｔａｎ−１（Ａ／Ｂ） 但し、Ａ≧０かつＢ＞０かつＡ＜Ｂのとき
【数４】θ＝π／２−ｔａｎ−１（Ｂ／Ａ） 但し、Ａ＞０かつＢ＞０かつＡ≧Ｂのとき
【数５】θ＝π／２＋ｔａｎ−１（−Ｂ／Ａ） 但し、Ａ＞０かつＢ≦０かつＡ＞−Ｂのとき
【数６】θ＝π−ｔａｎ−１（Ａ／−Ｂ） 但し、Ａ＞０かつＢ＜０かつＡ≦−Ｂのとき
【数７】θ＝π＋ｔａｎ−１（−Ａ／−Ｂ） 但し、Ａ≦０かつＢ＜０かつ−Ａ＜−Ｂのとき
【０００７】
【数８】θ＝３π／２−ｔａｎ−１（−Ｂ／−Ａ） 但し、Ａ＜０かつＢ＜０かつ−Ａ≧−Ｂのとき
【数９】θ＝３π／２＋ｔａｎ−１（Ｂ／−Ａ） 但し、Ａ＜０かつＢ≧０かつ−Ａ＞Ｂのとき
【数１０】θ＝２π−ｔａｎ−１（−Ａ／Ｂ） 但し、Ａ＜０かつＢ＞０かつ−Ａ≦Ｂのとき
【数１１】ＰＯ＝Ｐ・θ／（２π） 但し、Ｐは主格子４の周期である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した位置検出器
は、第１スケール３と第２スケール６との相対移動が所
望の姿勢のままで行われる場合は内挿精度に問題は無
い。しかし、図４に示すように信号ａ１と信号ｂ２、信
号ａ２と信号ｂ１の位相差が９０°ではない場合は、図
８の第２スケール６の部分の点線に示されるような、第
２スケール６のスケール面に垂直な線部を軸とした回転
方向についての姿勢変動（以下、第２スケールの面内回
転と呼ぶ）を伴う、図６に示すように信号ａ１と信号ｂ
２に対する、信号ａ２と信号ｂ１の位相がシフトし、数
１，数２によって算出される信号Ａと信号Ｂが図７のよ
うになり、信号Ａと信号Ｂの振幅の比率が等しくなくな
るため、第２スケールの面内回転の回転量と共に内挿精
度が悪化してしまうとう問題があった。
は、第１スケール３と第２スケール６との相対移動が所
望の姿勢のままで行われる場合は内挿精度に問題は無
い。しかし、図４に示すように信号ａ１と信号ｂ２、信
号ａ２と信号ｂ１の位相差が９０°ではない場合は、図
８の第２スケール６の部分の点線に示されるような、第
２スケール６のスケール面に垂直な線部を軸とした回転
方向についての姿勢変動（以下、第２スケールの面内回
転と呼ぶ）を伴う、図６に示すように信号ａ１と信号ｂ
２に対する、信号ａ２と信号ｂ１の位相がシフトし、数
１，数２によって算出される信号Ａと信号Ｂが図７のよ
うになり、信号Ａと信号Ｂの振幅の比率が等しくなくな
るため、第２スケールの面内回転の回転量と共に内挿精
度が悪化してしまうとう問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、目盛りトラッ
クが設けられ長手方向に移動する第１スケールと、前記
第１スケールの目盛りトラックに対向した位置にあり第
１スケールとの相対移動に応じて得られる位相がそれぞ
れ９０°異なる第１，第２，第３及び第４の信号を出力
する４つの検出部を有し、前記第１から第４の信号に基
づいて位置を検出する位置検出器に関するものであり、
本発明の上記目的は、前記第２の信号を所定の割合で前
記第３の信号に混合することにより前記第３の信号の位
相を調節する第１位相調整手段と、前記第１位相調整手
段によって位相調整された信号と前記第１の信号との差
動信号を出力する第１減算手段と、前記第１の信号を所
定の割合で前記第４の信号に混合することにより前記第
４の信号の位相を調整するようにした第２位相調整手段
と、前記第２位相調整手段によって位相調整された信号
と前記第２の信号との差動信号を出力する第２減算手段
とを備えることにより達成される。
クが設けられ長手方向に移動する第１スケールと、前記
第１スケールの目盛りトラックに対向した位置にあり第
１スケールとの相対移動に応じて得られる位相がそれぞ
れ９０°異なる第１，第２，第３及び第４の信号を出力
する４つの検出部を有し、前記第１から第４の信号に基
づいて位置を検出する位置検出器に関するものであり、
本発明の上記目的は、前記第２の信号を所定の割合で前
記第３の信号に混合することにより前記第３の信号の位
相を調節する第１位相調整手段と、前記第１位相調整手
段によって位相調整された信号と前記第１の信号との差
動信号を出力する第１減算手段と、前記第１の信号を所
定の割合で前記第４の信号に混合することにより前記第
４の信号の位相を調整するようにした第２位相調整手段
と、前記第２位相調整手段によって位相調整された信号
と前記第２の信号との差動信号を出力する第２減算手段
とを備えることにより達成される。
【００１０】また、前記４つの検出部を、それぞれが田
の字型に配置することにより達成される。そして、前記
第１減算手段が、前記第１位相調整手段からの信号の振
幅と前記第１の信号の振幅とを等しくする第１振幅調整
手段を備え、前記第２の減算手段が、前記第２位相調整
手段からの信号の振幅と前記第２の信号の振幅とを等し
くする第２振幅調整手段を備えることにより達成され
る。或いは、前記第１減算手段が、前記第２位相調整手
段からの信号の振幅と前記第１の信号の振幅とを等しく
する第１振幅調整手段を備え、前記第２減算手段が、前
記第１位相調整手段からの信号の振幅と前記第２の信号
の振幅とを等しくする第２振幅調整手段を備えることに
より達成される。
の字型に配置することにより達成される。そして、前記
第１減算手段が、前記第１位相調整手段からの信号の振
幅と前記第１の信号の振幅とを等しくする第１振幅調整
手段を備え、前記第２の減算手段が、前記第２位相調整
手段からの信号の振幅と前記第２の信号の振幅とを等し
くする第２振幅調整手段を備えることにより達成され
る。或いは、前記第１減算手段が、前記第２位相調整手
段からの信号の振幅と前記第１の信号の振幅とを等しく
する第１振幅調整手段を備え、前記第２減算手段が、前
記第１位相調整手段からの信号の振幅と前記第２の信号
の振幅とを等しくする第２振幅調整手段を備えることに
より達成される。
【００１１】また、前記第１減算手段と前記第２減算手
段の出力信号からこれらの信号のオフセット値をそれぞ
れ減算する第３の減算手段を備えることにより達成され
る。さらに、前記第１から第４の信号からこれらの信号
のオフセット値をそれぞれ減算する第３の減算手段を備
えることにより達成される。また、前記第１から第４の
信号をデジタル値に変換してこれらの振幅，オフセット
及び位相を求め、それらを基に、前記第１，第２位相調
整手段での位相の調整量の決定，前記第１，第２減算手
段での振幅の調整量の決定及び前記第３減算手段でのオ
フセット値の決定を行なうプロセッサを備えることによ
り達成される。
段の出力信号からこれらの信号のオフセット値をそれぞ
れ減算する第３の減算手段を備えることにより達成され
る。さらに、前記第１から第４の信号からこれらの信号
のオフセット値をそれぞれ減算する第３の減算手段を備
えることにより達成される。また、前記第１から第４の
信号をデジタル値に変換してこれらの振幅，オフセット
及び位相を求め、それらを基に、前記第１，第２位相調
整手段での位相の調整量の決定，前記第１，第２減算手
段での振幅の調整量の決定及び前記第３減算手段でのオ
フセット値の決定を行なうプロセッサを備えることによ
り達成される。
【００１２】
【作用】変位信号検出部から得られる位相が異なる４つ
の信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対し、信号ｂ１を所定
の割合だけ信号ａ２に混合することにより信号ｂ１の位
相に対して信号ａ２の位相が９０°進んだ位相に調整
し、信号ａ１を所定の割合だけ信号ｂ２に混合すること
により信号ａ１の位相に対して信号ｂ２の位相が９０°
遅れた位相となるように位相を調整するので、変位信号
検出部の信号の位相が変化しても正しい位相差の信号の
基に内挿することが可能となり、内挿精度の低下を回避
できる。
の信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対し、信号ｂ１を所定
の割合だけ信号ａ２に混合することにより信号ｂ１の位
相に対して信号ａ２の位相が９０°進んだ位相に調整
し、信号ａ１を所定の割合だけ信号ｂ２に混合すること
により信号ａ１の位相に対して信号ｂ２の位相が９０°
遅れた位相となるように位相を調整するので、変位信号
検出部の信号の位相が変化しても正しい位相差の信号の
基に内挿することが可能となり、内挿精度の低下を回避
できる。
【００１３】また、内挿される前の２つの信号の振幅が
等しくなるように振幅を調整するので、検出信号の振幅
の変動による内挿精度の悪化がなくなる。さらに、検出
信号及び位相調整後の差動信号に対してオフセット値を
基に補正するので、オフセットの変化による内挿精度の
悪化がなくなる。また、検出信号をデジタル値に変換
し、デジタル値に基づいて補正パラメータを決定するこ
とにより、経年変化などによる各信号の振幅，オフセッ
ト及び位相の変化があっても内挿情報は悪化しない。
等しくなるように振幅を調整するので、検出信号の振幅
の変動による内挿精度の悪化がなくなる。さらに、検出
信号及び位相調整後の差動信号に対してオフセット値を
基に補正するので、オフセットの変化による内挿精度の
悪化がなくなる。また、検出信号をデジタル値に変換
し、デジタル値に基づいて補正パラメータを決定するこ
とにより、経年変化などによる各信号の振幅，オフセッ
ト及び位相の変化があっても内挿情報は悪化しない。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明の位相補正機能を備えた位置
検出器の信号処理回路の一例を図３に対応させて示すブ
ロック図である。位置検出器の変位信号検出部は従来技
術と同様のため説明を省略する。図８の受光素子７Ｂ，
７Ｃから得られる図４のような信号ｂ１と信号ａ２とが
９０°位相差となるように、信号ａ２は、図１の振幅調
整器９Ａによって信号ｂ１が振幅調整された信号と加算
され、図２に示される信号ａ２′となる。そして、信号
ａ２′の振幅と信号ａ１の振幅を等しくするため、信号
ａ１は振幅調整器１０Ａによって振幅調整され、図２に
示される信号ａ１′となる。次に、信号ａ１′から信号
ａ２′とオフセット値ａｏｆｓを減算し、その信号を振
幅調整器１２によって振幅調整することにより、オフセ
ットがなく振幅誤差がない信号Ａ′とする。
検出器の信号処理回路の一例を図３に対応させて示すブ
ロック図である。位置検出器の変位信号検出部は従来技
術と同様のため説明を省略する。図８の受光素子７Ｂ，
７Ｃから得られる図４のような信号ｂ１と信号ａ２とが
９０°位相差となるように、信号ａ２は、図１の振幅調
整器９Ａによって信号ｂ１が振幅調整された信号と加算
され、図２に示される信号ａ２′となる。そして、信号
ａ２′の振幅と信号ａ１の振幅を等しくするため、信号
ａ１は振幅調整器１０Ａによって振幅調整され、図２に
示される信号ａ１′となる。次に、信号ａ１′から信号
ａ２′とオフセット値ａｏｆｓを減算し、その信号を振
幅調整器１２によって振幅調整することにより、オフセ
ットがなく振幅誤差がない信号Ａ′とする。
【００１５】一方、受光素子７Ａ，７Ｄから得られる図
４に示す信号ａ１と信号ｂ２とが９０°位相差となるよ
うに、信号ｂ２は、振幅調整器９Ｂによって振幅調整さ
れた信号ａ１と加算され図２に示される信号ｂ２′とな
る。信号ｂ１の振幅を信号ｂ２′の振幅と等しくするた
め、信号ｂ１は振幅調整器１０Ｂによって振幅調整され
図２に示される信号ｂ１′となる。そして、信号ｂ１′
は信号ｂ２′とオフセット値ｂｏｆｓを減算され、オフ
セットがなく振幅誤差がない、信号Ａ′に対して位相が
９０°進んだ信号Ｂ′となる。以上の処理を数式で表す
と下記の数１２，数１３のようになる。
４に示す信号ａ１と信号ｂ２とが９０°位相差となるよ
うに、信号ｂ２は、振幅調整器９Ｂによって振幅調整さ
れた信号ａ１と加算され図２に示される信号ｂ２′とな
る。信号ｂ１の振幅を信号ｂ２′の振幅と等しくするた
め、信号ｂ１は振幅調整器１０Ｂによって振幅調整され
図２に示される信号ｂ１′となる。そして、信号ｂ１′
は信号ｂ２′とオフセット値ｂｏｆｓを減算され、オフ
セットがなく振幅誤差がない、信号Ａ′に対して位相が
９０°進んだ信号Ｂ′となる。以上の処理を数式で表す
と下記の数１２，数１３のようになる。
【００１６】
【数１２】Ａ′＝（ａ１・Ｇａ−（ａ２＋ｂ１・Ｇｐ
ａ）−ａｏｆｓ）・Ｇａ２
ａ）−ａｏｆｓ）・Ｇａ２
【数１３】Ｂ′＝（ｂ１・Ｇｂ−（ｂ２＋ａ１・Ｇｐ
ｂ）−ｂｏｆｓ） そして、内挿回路１４では、信号Ａ′と信号Ｂ′より数
３〜数１１の演算をして位置ＰＯを出力する。ここで、
信号ａ１，信号ａ２，信号ｂ１，信号ｂ２の振幅をそれ
ぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２とし、オフセットをそれぞ
れＯａ１，Ｏａ２，Ｏｂ１，Ｏｂ２とし、信号ａ１に対
しての位相をそれぞれα２＋１８０°，β１＋９０°，
β２−９０°として、それぞれの信号を以下の数１４〜
数１７のように表す。
ｂ）−ｂｏｆｓ） そして、内挿回路１４では、信号Ａ′と信号Ｂ′より数
３〜数１１の演算をして位置ＰＯを出力する。ここで、
信号ａ１，信号ａ２，信号ｂ１，信号ｂ２の振幅をそれ
ぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２とし、オフセットをそれぞ
れＯａ１，Ｏａ２，Ｏｂ１，Ｏｂ２とし、信号ａ１に対
しての位相をそれぞれα２＋１８０°，β１＋９０°，
β２−９０°として、それぞれの信号を以下の数１４〜
数１７のように表す。
【００１７】
【数１４】ａ１＝Ａ１・ｓｉｎ（θ）＋Ｏａ１
【数１５】 ａ２＝Ａ２・ｓｉｎ（θ＋α２＋１８０°）＋Ｏａ２
【数１６】 ｂ１＝Ｂ１・ｓｉｎ（θ＋β１＋９０°）＋Ｏｂ１
【数１７】 ｂ２＝Ｂ２・ｓｉｎ（θ＋β２−９０°）＋Ｏｂ２ ここで、第１スケールの長手方向への移動距離をＺとす
ると、θ＝Ｚ／Ｐ・３６０°で表される。そうすると数
１２，数１３及び図１の補正パラメータＧｐａ，Ｇｐ
ｂ，Ｇａ，Ｇｂ，Ｇａ２，ａｏｆｓ，ｂｏｆｓは、以下
の数１８〜数２４で表される。
ると、θ＝Ｚ／Ｐ・３６０°で表される。そうすると数
１２，数１３及び図１の補正パラメータＧｐａ，Ｇｐ
ｂ，Ｇａ，Ｇｂ，Ｇａ２，ａｏｆｓ，ｂｏｆｓは、以下
の数１８〜数２４で表される。
【００１８】
【数１８】 Ｇｐａ＝Ａ２／Ｂ１・ｓｉｎ（α２−β１）
【数１９】Ｇｐｂ＝Ｂ２／Ａ１・ｓｉｎ（−β２）
【数２０】Ｇａ＝Ａ２／Ａ１・ｃｏｓ（β１−α２）
【数２１】Ｇｂ＝Ｂ２／Ｂ１・ｃｏｓ（−β２）
【数２２】Ｇａ２＝Ｂ１・Ｇｂ／（Ａ１・Ｇａ）
【数２３】 ａｏｆｓ＝Ｏａ１・Ｇａ−（Ｏａ２＋Ｏｂ１・Ｇｐａ）
【数２４】 ｂｏｆｓ＝Ｏｂ１・Ｇｂ−（Ｏｂ２＋Ｏａ１・Ｇｐｂ）
【００１９】また、図１の信号処理回路において、振幅
調整器１２を無くし、振幅調整器１０Ａは、「第２スケ
ールの田の字型に配置された４つの受光素子の上側２つ
の受光素子７Ａ，７Ｄから得られる信号ａ１と信号ｂ２
の振幅が等しくなるように、信号ａ１を振幅調整して信
号ａ１′とする振幅調整器」とし、振幅調整器１０Ｂ
は、「第２スケールの田の字型に配置された４つの受光
素子の下側２つの受光素子７Ｂ，７Ｃから出力される信
号ｂ１と信号ａ２の振幅が等しくなるように、信号ｂ１
を振幅調整して信号ｂ１′とする振幅調整器」としても
同様の効果が得られる。この場合の補正パラメータＧｐ
ａ′，Ｇｐｂ′，Ｇａ′，Ｇｂ′，ａｏｆｓ′，ｂｏｆ
ｓ′は、以下の数２５〜数３０で表される。
調整器１２を無くし、振幅調整器１０Ａは、「第２スケ
ールの田の字型に配置された４つの受光素子の上側２つ
の受光素子７Ａ，７Ｄから得られる信号ａ１と信号ｂ２
の振幅が等しくなるように、信号ａ１を振幅調整して信
号ａ１′とする振幅調整器」とし、振幅調整器１０Ｂ
は、「第２スケールの田の字型に配置された４つの受光
素子の下側２つの受光素子７Ｂ，７Ｃから出力される信
号ｂ１と信号ａ２の振幅が等しくなるように、信号ｂ１
を振幅調整して信号ｂ１′とする振幅調整器」としても
同様の効果が得られる。この場合の補正パラメータＧｐ
ａ′，Ｇｐｂ′，Ｇａ′，Ｇｂ′，ａｏｆｓ′，ｂｏｆ
ｓ′は、以下の数２５〜数３０で表される。
【００２０】
【数２５】 Ｇｐａ′＝Ａ２／Ｂ１・ｓｉｎ（α２−β１）
【数２６】Ｇｐｂ′＝Ｂ２／Ａ１・ｓｉｎ（−β２）
【数２７】Ｇａ′＝Ｂ２／Ａ１・ｃｏｓ（−β２）
【数２８】 Ｇｂ′＝Ａ２／Ｂ１・ＣＯＳ（β１−α２）
【数２９】ａｏｆｓ′＝Ｏａ１・Ｇａ−（Ｏａ２＋Ｏｂ
１・Ｇｐａ）
１・Ｇｐａ）
【数３０】ｂｏｆｓ′＝Ｏｂ１・Ｇｂ−（Ｏｂ２＋Ｏｂ
１・Ｇｐｂ）
１・Ｇｐｂ）
【００２１】また、信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２をデジ
タル値に変換してからプロセッサに入力して、一般に用
いられる方法（例えば、最大値，最小値から算出する方
法やフーリエ変換によって求められる方法）によって各
信号の振幅Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２やオフセットＯａ
１，Ｏａ２，Ｏｂ１，Ｏｂ２そして位相α２，β１，β
２を求め、それらを基に補正パラメータである数１８〜
数２４を決定することにより、経年変化などによる各信
号の振幅，オフセット及び位相の変動から生じる内挿精
度の悪化を回避できる。
タル値に変換してからプロセッサに入力して、一般に用
いられる方法（例えば、最大値，最小値から算出する方
法やフーリエ変換によって求められる方法）によって各
信号の振幅Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２やオフセットＯａ
１，Ｏａ２，Ｏｂ１，Ｏｂ２そして位相α２，β１，β
２を求め、それらを基に補正パラメータである数１８〜
数２４を決定することにより、経年変化などによる各信
号の振幅，オフセット及び位相の変動から生じる内挿精
度の悪化を回避できる。
【００２２】
【発明の効果】変位信号検出部から得られる位相が異な
る４つの信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対し、信号ｂ１
をある割合だけ信号ａ２に混合することにより信号ｂ１
の位相に対して信号ａ２の位相が９０°進んだ位相とな
るように位相を調整し、信号ａ１をある割合だけ信号ｂ
２に混合することにより信号ａ１の位相に対して信号ｂ
２の位相が９０°遅れた位相となるように位相を調整
し、信号ａ１と信号ａ２の差動信号である信号Ａ′と、
信号ｂ１と信号ｂ２の差動信号である信号Ｂ′との振幅
が等しくなるように振幅を調整しているので、第２スケ
ールが面内回転しても信号Ａ′と信号Ｂ′との振幅はつ
ねに等しく位相も変化しなくなる。
る４つの信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対し、信号ｂ１
をある割合だけ信号ａ２に混合することにより信号ｂ１
の位相に対して信号ａ２の位相が９０°進んだ位相とな
るように位相を調整し、信号ａ１をある割合だけ信号ｂ
２に混合することにより信号ａ１の位相に対して信号ｂ
２の位相が９０°遅れた位相となるように位相を調整
し、信号ａ１と信号ａ２の差動信号である信号Ａ′と、
信号ｂ１と信号ｂ２の差動信号である信号Ｂ′との振幅
が等しくなるように振幅を調整しているので、第２スケ
ールが面内回転しても信号Ａ′と信号Ｂ′との振幅はつ
ねに等しく位相も変化しなくなる。
【００２３】したがって、変位信号検出部の第２スケー
ルが面内回転しても内挿精度が低下しない高精度の位置
検出が可能となる。また、信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２
をデジタル値に変換してからプロセッサに入力して、各
信号の振幅、オフセットそして位相を求め、それらを基
に補正パラメータを決定して補正を行なうので、経年変
化などで各信号の振幅，オフセット及び位相が変化して
も内挿精度が悪化することはない。
ルが面内回転しても内挿精度が低下しない高精度の位置
検出が可能となる。また、信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２
をデジタル値に変換してからプロセッサに入力して、各
信号の振幅、オフセットそして位相を求め、それらを基
に補正パラメータを決定して補正を行なうので、経年変
化などで各信号の振幅，オフセット及び位相が変化して
も内挿精度が悪化することはない。
【図１】本発明の位相補正機能を備えた位置検出器の信
号処理回路の一例を示すブロック図である。
号処理回路の一例を示すブロック図である。
【図２】図４の信号を図１の信号処理回路により位相調
整したときの信号を示す図である。
整したときの信号を示す図である。
【図３】従来の位置検出器の信号処理回路の一例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図８の変位信号検出部から出力される信号の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図５】図４の信号を図３の信号処理回路により処理し
たときの信号を示す図である。
たときの信号を示す図である。
【図６】図８の第２スケールの面内回転が発生した場合
の出力信号の一例を示す図である。
の出力信号の一例を示す図である。
【図７】図６の信号を図３の信号処理回路により処理し
たときの信号を示す図である。
たときの信号を示す図である。
【図８】一般的な光学式の直線位置検出器の変位信号検
出部の一例を示す斜視図である。
出部の一例を示す斜視図である。
９Ａ，９Ｂ 振幅調整器
Claims (7)
- 【請求項１】 目盛りトラックが設けられ長手方向に移
動する第１スケールと、前記第１スケールの目盛りトラ
ックに対向した位置にあり第１スケールとの相対移動に
応じて得られる位相がそれぞれ９０°異なる第１，第
２，第３及び第４の信号を出力する４つの検出部を有
し、前記第１から第４の信号に基づいて位置を検出する
位置検出器において、前記第２の信号を所定の割合で前
記第３の信号に混合することにより前記第３の信号の位
相を調節する第１位相調整手段と、前記第１位相調整手
段によって位相調整された信号と前記第１の信号との差
動信号を出力する第１減算手段と、前記第１の信号を所
定の割合で前記第４の信号に混合することにより前記第
４の信号の位相を調整するようにした第２位相調整手段
と、前記第２位相調整手段によって位相調整された信号
と前記第２の信号との差動信号を出力する第２減算手段
とを具備したことを特徴とする位相補正機能を備えた位
置検出器。 - 【請求項２】 前記４つの検出部を、それぞれが田の字
型に配置するようにした請求項１に記載の位相補正機能
を備えた位置検出機。 - 【請求項３】 前記第１減算手段が、前記第１位相調整
手段からの信号の振幅と前記第１の信号の振幅とを等し
くする第１振幅調整手段を備え、前記第２の減算手段
が、前記第２位相調整手段からの信号の振幅と前記第２
の信号の振幅とを等しくする第２振幅調整手段を備える
ようにした請求項１又は２に記載の位相補正機能を備え
た位置検出器。 - 【請求項４】 前記第１減算手段が、前記第２位相調整
手段からの信号の振幅と前記第１の信号の振幅とを等し
くする第１振幅調整手段を備え、前記第２減算手段が、
前記第１位相調整手段からの信号の振幅と前記第２の信
号の振幅とを等しくする第２振幅調整手段を備えるよう
にした請求項１又は２に記載の位相補正機能を備えた位
置検出器。 - 【請求項５】 前記第１減算手段と前記第２減算手段の
出力信号からこれらの信号のオフセット値をそれぞれ減
算する第３の減算手段を備えるようにした請求項１，
２，３又は４に記載の位相補正機能を備えた位置検出
器。 - 【請求項６】 前記第１から第４の信号からこれらの信
号のオフセット値をそれぞれ減算する第３の減算手段を
備えるようにした請求項１，２，３又は４に記載の位相
補正機能を備えた位置検出器。 - 【請求項７】 前記第１から第４の信号をデジタル値に
変換してこれらの振幅，オフセット及び位相を求め、そ
れらを基に、前記第１，第２位相調整手段での位相の調
整量の決定，前記第１，第２減算手段での振幅の調整量
の決定及び前記第３減算手段でのオフセット値の決定を
行なうプロセッサを備えるようにした請求項５又は６に
記載の位相補正機能を備えた位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8635692A JPH05296792A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 位相補正機能を備えた位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8635692A JPH05296792A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 位相補正機能を備えた位置検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296792A true JPH05296792A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=13884617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8635692A Pending JPH05296792A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 位相補正機能を備えた位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05296792A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009099054A1 (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Hitachi Metals, Ltd. | 回転角度検出装置、回転機及び回転角度検出方法 |
| CN110500960A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-26 | 广东工业大学 | 一种光栅信号补偿方法及补偿系统 |
-
1992
- 1992-03-10 JP JP8635692A patent/JPH05296792A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009099054A1 (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Hitachi Metals, Ltd. | 回転角度検出装置、回転機及び回転角度検出方法 |
| JP5120384B2 (ja) * | 2008-02-07 | 2013-01-16 | 日立金属株式会社 | 回転角度検出装置、回転機及び回転角度検出方法 |
| US8564283B2 (en) | 2008-02-07 | 2013-10-22 | Hitachi Metals, Ltd. | Rotation-angle-detecting apparatus, rotating machine and rotation-angle-detecting method |
| EP2244070A4 (en) * | 2008-02-07 | 2017-07-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Rotation angle detection device, rotary machine, and rotation angle detection method |
| CN110500960A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-26 | 广东工业大学 | 一种光栅信号补偿方法及补偿系统 |
| CN110500960B (zh) * | 2019-07-02 | 2021-02-12 | 广东工业大学 | 一种光栅信号补偿方法及补偿系统 |
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