JPH0599687A - アブソリユートエンコーダ - Google Patents
アブソリユートエンコーダInfo
- Publication number
- JPH0599687A JPH0599687A JP10634591A JP10634591A JPH0599687A JP H0599687 A JPH0599687 A JP H0599687A JP 10634591 A JP10634591 A JP 10634591A JP 10634591 A JP10634591 A JP 10634591A JP H0599687 A JPH0599687 A JP H0599687A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pitch
- phase
- track
- speed
- signal
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アブソリュートエンコーダを高速応答高分解
能のものにする。 【構成】 高速回転（高速移動）時には、位相差によっ
て位置情報を演算せずに、最細ピッチ数を計数し、この
ピッチ数でピッチ位置を同定し位置情報を演算する。
能のものにする。 【構成】 高速回転（高速移動）時には、位相差によっ
て位置情報を演算せずに、最細ピッチ数を計数し、この
ピッチ数でピッチ位置を同定し位置情報を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異なるピッチ数の複数
のトラックから位相信号を得て、そのトラック間の位相
差から、ピッチ番号を同定して位置情報を得るアブソリ
ュートエンコーダに関する。本発明は、特に高速応答可
能なアブソリュートエンコーダに適する。
のトラックから位相信号を得て、そのトラック間の位相
差から、ピッチ番号を同定して位置情報を得るアブソリ
ュートエンコーダに関する。本発明は、特に高速応答可
能なアブソリュートエンコーダに適する。
【０００２】
【従来の技術】光学式３トラックアブソリュートロータ
リエンコーダを例にとって説明する。ロータリエンコー
ダのアブソリュート角度演算は次の手順で行う。
リエンコーダを例にとって説明する。ロータリエンコー
ダのアブソリュート角度演算は次の手順で行う。
【０００３】まず、コード板は異なるピッチ数からなる
３つのトラック（スリット列）から構成されており、こ
の各トラックのスリットを透過する光を１スリットを１
周期とする位相信号に変換して位相測定を行い、位相信
号φa 、φa ´、φb 、φc を出力する。そしてこの各
位相信号からトラック間の位相差を演算する。すなわ
ち、φab＝φa −φb 、φbc＝φb −φc 、δ／ｎ＝
（φa −φa ´）／２を演算する。そしてこの位相差φ
bcから１回転中の概略のピッチ番号Ｉ（最細ピッチ数と
次最細ピッチ数との差に対応する）を同定し、位相差φ
abから実際のピッチ番号Ｊ（最細のピッチ数に対応す
る）を同定する。そして、このＩ、Ｊ、δから、アブソ
リュート角度θを θ＝β（Ｉ−１）＋α（Ｊ−１）＋δ／ｎ …（１） ただし、β＝360 °／ｍ、α＝360 °／ｎ、ｋ＝ｎ／ｍ ｎ：最大半径トラックのスリット数 ｍ：最大半径トラックのスリット数−次最大半径トラッ
クのスリット数 の式によって演算する。この３トラックの位相差からア
ブソリュート角度θを演算する過程を説明する位相波形
図を図３に示す。この３トラックでのアブソリュート角
度θの求め方については先願に係る実願平１− 79739号
で詳しく説明している。
３つのトラック（スリット列）から構成されており、こ
の各トラックのスリットを透過する光を１スリットを１
周期とする位相信号に変換して位相測定を行い、位相信
号φa 、φa ´、φb 、φc を出力する。そしてこの各
位相信号からトラック間の位相差を演算する。すなわ
ち、φab＝φa −φb 、φbc＝φb −φc 、δ／ｎ＝
（φa −φa ´）／２を演算する。そしてこの位相差φ
bcから１回転中の概略のピッチ番号Ｉ（最細ピッチ数と
次最細ピッチ数との差に対応する）を同定し、位相差φ
abから実際のピッチ番号Ｊ（最細のピッチ数に対応す
る）を同定する。そして、このＩ、Ｊ、δから、アブソ
リュート角度θを θ＝β（Ｉ−１）＋α（Ｊ−１）＋δ／ｎ …（１） ただし、β＝360 °／ｍ、α＝360 °／ｎ、ｋ＝ｎ／ｍ ｎ：最大半径トラックのスリット数 ｍ：最大半径トラックのスリット数−次最大半径トラッ
クのスリット数 の式によって演算する。この３トラックの位相差からア
ブソリュート角度θを演算する過程を説明する位相波形
図を図３に示す。この３トラックでのアブソリュート角
度θの求め方については先願に係る実願平１− 79739号
で詳しく説明している。
【０００４】この方式のアブソリュートエンコーダで
は、ピッチ同定を誤ると、大きな角度誤差を生ずるた
め、ピッチ同定を誤らないことが条件になっている。こ
の条件に対して位相差の許容誤差が決まり、この許容誤
差はピッチ数に対して反比例している。位相信号はコー
ド板の回転数の増加とともにsin θの項等の影響で、精
度が悪化するため、結局ピッチ同定の条件からロータリ
エンコーダの最高回転数が決まってしまう。
は、ピッチ同定を誤ると、大きな角度誤差を生ずるた
め、ピッチ同定を誤らないことが条件になっている。こ
の条件に対して位相差の許容誤差が決まり、この許容誤
差はピッチ数に対して反比例している。位相信号はコー
ド板の回転数の増加とともにsin θの項等の影響で、精
度が悪化するため、結局ピッチ同定の条件からロータリ
エンコーダの最高回転数が決まってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようにアブソリュ
ート角度を求める際に、高速回転時にも常にピッチ同定
を行う必要があるため、最高回転数と分解能（ピッチ
数）がトレードオフの関係にあった。
ート角度を求める際に、高速回転時にも常にピッチ同定
を行う必要があるため、最高回転数と分解能（ピッチ
数）がトレードオフの関係にあった。
【０００６】本発明は高速回転時にはピッチ計数値によ
りアブソリュート角度演算を行うことによって、回転数
を向上させても高分解能を得ることができるアブソリュ
ートエンコーダを提供することを目的とする。
りアブソリュート角度演算を行うことによって、回転数
を向上させても高分解能を得ることができるアブソリュ
ートエンコーダを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、異なるピッチ
数のトラックが複数設けられたコード体と、この複数ト
ラックから検出される位相信号の位相差を演算する手段
と、この演算された位相差から上記コード体のトラック
のピッチ番号を同定する手段と、この同定されたピッチ
番号から上記コード体の位置演算を行う手段とを備えた
アブソリュートエンコーダにおいて、上記コード体の移
動速度が所定の設定速度を越えているときは、最細ピッ
チのトラックのピッチ数を計数してこのピッチ計数値を
用いて位置演算を行う手段を備えたことを特徴とする。
数のトラックが複数設けられたコード体と、この複数ト
ラックから検出される位相信号の位相差を演算する手段
と、この演算された位相差から上記コード体のトラック
のピッチ番号を同定する手段と、この同定されたピッチ
番号から上記コード体の位置演算を行う手段とを備えた
アブソリュートエンコーダにおいて、上記コード体の移
動速度が所定の設定速度を越えているときは、最細ピッ
チのトラックのピッチ数を計数してこのピッチ計数値を
用いて位置演算を行う手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明では、回転速度（リニアエンコーダの場
合は移動速度）が所定の回転速度（リニアエンコーダの
場合は移動速度）以下の場合には、従来通りに複数のト
ラックの位相検出信号から位相差を演算し、この位相差
に基づいてピッチ番号Ｉ、Ｊを同定して、 θ＝β（Ｉ−１）＋α（Ｊ−１）＋δ／ｎ の式に基づいて回転角度θ（位置情報）を演算する。
合は移動速度）が所定の回転速度（リニアエンコーダの
場合は移動速度）以下の場合には、従来通りに複数のト
ラックの位相検出信号から位相差を演算し、この位相差
に基づいてピッチ番号Ｉ、Ｊを同定して、 θ＝β（Ｉ−１）＋α（Ｊ−１）＋δ／ｎ の式に基づいて回転角度θ（位置情報）を演算する。
【０００９】所定の回転速度以上の場合には、位相差に
よって最細ピッチのトラックのピッチ番号Ｊの同定をせ
ずに最細ピッチトラックのピッチ数の計数に基づいて θ＝α（Ｊ0 ＋ΔＪ−１）＋δ／ｎ ただし、Ｊ0 ：前回ピッチ番号、ΔＪ：ピッチ計数値 により回転角度θ（位置情報）を演算する。
よって最細ピッチのトラックのピッチ番号Ｊの同定をせ
ずに最細ピッチトラックのピッチ数の計数に基づいて θ＝α（Ｊ0 ＋ΔＪ−１）＋δ／ｎ ただし、Ｊ0 ：前回ピッチ番号、ΔＪ：ピッチ計数値 により回転角度θ（位置情報）を演算する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１１】図１は本発明の一実施例の構成を示す図で
ある。この実施例は３トラックの光学式アブソリュート
エンコーダの例で説明する。本実施例のエンコーダは、
通常のエンコーダ１と、このエンコーダ１の出力する信
号CLK(sin ωt の信号) と、信号Ａ、これと逆相の信号
Ａ´、信号Ｂ、信号Ｃを入力して、位相を検出する位相
検出器２と、信号CLK 、Ａ、Ａ´を入力して、最大ピッ
チ数のトラックのピッチ計数のみを行うピッチ計数器３
と、信号Ａを入力してその周期を測定することにより、
コード板の回転速度であるτa を検出する周期測定器４
と、これら位相検出器２とピッチ計数器３と、周期測定
器４の出力を入力して、各トラック間の位相差を演算し
て各トラックのピッチ計数を行い、コード板の回転角度
位置を演算する演算器５とを備えている。
ある。この実施例は３トラックの光学式アブソリュート
エンコーダの例で説明する。本実施例のエンコーダは、
通常のエンコーダ１と、このエンコーダ１の出力する信
号CLK(sin ωt の信号) と、信号Ａ、これと逆相の信号
Ａ´、信号Ｂ、信号Ｃを入力して、位相を検出する位相
検出器２と、信号CLK 、Ａ、Ａ´を入力して、最大ピッ
チ数のトラックのピッチ計数のみを行うピッチ計数器３
と、信号Ａを入力してその周期を測定することにより、
コード板の回転速度であるτa を検出する周期測定器４
と、これら位相検出器２とピッチ計数器３と、周期測定
器４の出力を入力して、各トラック間の位相差を演算し
て各トラックのピッチ計数を行い、コード板の回転角度
位置を演算する演算器５とを備えている。
【００１２】本実施例の特徴とする点は、最も狭いスリ
ットのピッチ数の前回測定のピッチ数からの変化分であ
るピッチ計数値ΔＪを計数するピッチ計数器３を備え、
演算器５は、周期測定器４の出力する回転速度が所定の
回転速度値（γ）を上回った場合には、位相差によって
ピッチ番号Ｊを演算することなく、ピッチ計数のみで回
転角度θを演算し、所定の回転速度値を越えない場合は
従来とおりに位相差によってピッチ番号Ｉ、Ｊを同定し
て回転角度θを演算する点にある。
ットのピッチ数の前回測定のピッチ数からの変化分であ
るピッチ計数値ΔＪを計数するピッチ計数器３を備え、
演算器５は、周期測定器４の出力する回転速度が所定の
回転速度値（γ）を上回った場合には、位相差によって
ピッチ番号Ｊを演算することなく、ピッチ計数のみで回
転角度θを演算し、所定の回転速度値を越えない場合は
従来とおりに位相差によってピッチ番号Ｉ、Ｊを同定し
て回転角度θを演算する点にある。
【００１３】以下本実施例の動作を図２の角度測定動作
を説明するフローチャートに基づいて説明する。
を説明するフローチャートに基づいて説明する。
【００１４】まず、位相検出器２でｎ個のスリット数を
有して最もピッチ数の多い第一のトラックの信号Ａ、Ａ
´（Ａとは逆相の信号）、ｎ−ｍ個のスリット数を有す
る第二のトラックの信号Ｂ、（ｎ−ｍ−１）個のスリッ
ト数を有する第三のトラックの信号Ｃ、および信号CLK
（sin ωt ) に基づいて位相信号φa 、φa ´、φb 、
φc を検出する。この位相検出器２は従来のアブソリュ
ートエンコーダの位相検出器である。また、ピッチ計数
器３は、信号Ａ、Ａ´および信号CLK の三つの信号か
ら、ピッチ数のみの計数を行いピッチ計数値の変化分Δ
Ｊを出力している。このピッチ計数器３はコード板の回
転方向を判別しながらピッチ計数を行なえるもので、イ
ンクリメント回路で構成することができる。また周期測
定器４で周期τa を測定する（以上Ｓ１）。演算器５
は、この位相信号φa 、φa ´、φb 、φc から位相差
φab、φbcを算出する。またドプラシフトΔτaを算出
する。また偏差δを算出する（Ｓ２）。ここで周期のド
プラシフトの絶対値｜Δτa ｜と設定速度γと比較する
（Ｓ３）。ここで、ドプラシフト｜Δτa ｜が設定速度
γ以下である場合には、通常のアブソリュート角度演算
を行う（Ｓ４〜Ｓ８）。すなわち、位相差φbcより、第
一と第二のトラックのピッチの差であるピッチ番号Ｉを
同定する（Ｓ４、Ｓ５）。次に位相差φabより、第一の
トラックのピッチ番号Ｊを同定する（Ｓ６、Ｓ７）。こ
の同定されたピッチ番号ＩとＪに基づき、回転角度θを θ＝β（Ｉ−１）＋α（Ｊ−１）＋δ／ｎ の（１）式により回転角度θを演算する（Ｓ８）。そし
て次の測定ルーチンで回転速度が設定速度γを上回り、
ピッチ計数値での回転角度θの演算に移った場合のため
に今回の測定でのピッチ番号Ｊ0 を算定しておく（Ｓ
９）。このピッチ番号Ｊ0 の算定は、 Ｊ0 ＝ｋ（Ｉ−１）＋Ｊ の式により、今回の測定でのピッチ番号Ｊ0 を求めて次
回の回転角度の演算のために記憶しておく。
有して最もピッチ数の多い第一のトラックの信号Ａ、Ａ
´（Ａとは逆相の信号）、ｎ−ｍ個のスリット数を有す
る第二のトラックの信号Ｂ、（ｎ−ｍ−１）個のスリッ
ト数を有する第三のトラックの信号Ｃ、および信号CLK
（sin ωt ) に基づいて位相信号φa 、φa ´、φb 、
φc を検出する。この位相検出器２は従来のアブソリュ
ートエンコーダの位相検出器である。また、ピッチ計数
器３は、信号Ａ、Ａ´および信号CLK の三つの信号か
ら、ピッチ数のみの計数を行いピッチ計数値の変化分Δ
Ｊを出力している。このピッチ計数器３はコード板の回
転方向を判別しながらピッチ計数を行なえるもので、イ
ンクリメント回路で構成することができる。また周期測
定器４で周期τa を測定する（以上Ｓ１）。演算器５
は、この位相信号φa 、φa ´、φb 、φc から位相差
φab、φbcを算出する。またドプラシフトΔτaを算出
する。また偏差δを算出する（Ｓ２）。ここで周期のド
プラシフトの絶対値｜Δτa ｜と設定速度γと比較する
（Ｓ３）。ここで、ドプラシフト｜Δτa ｜が設定速度
γ以下である場合には、通常のアブソリュート角度演算
を行う（Ｓ４〜Ｓ８）。すなわち、位相差φbcより、第
一と第二のトラックのピッチの差であるピッチ番号Ｉを
同定する（Ｓ４、Ｓ５）。次に位相差φabより、第一の
トラックのピッチ番号Ｊを同定する（Ｓ６、Ｓ７）。こ
の同定されたピッチ番号ＩとＪに基づき、回転角度θを θ＝β（Ｉ−１）＋α（Ｊ−１）＋δ／ｎ の（１）式により回転角度θを演算する（Ｓ８）。そし
て次の測定ルーチンで回転速度が設定速度γを上回り、
ピッチ計数値での回転角度θの演算に移った場合のため
に今回の測定でのピッチ番号Ｊ0 を算定しておく（Ｓ
９）。このピッチ番号Ｊ0 の算定は、 Ｊ0 ＝ｋ（Ｉ−１）＋Ｊ の式により、今回の測定でのピッチ番号Ｊ0 を求めて次
回の回転角度の演算のために記憶しておく。
【００１５】次にステップＳ３おいて、ドプラシフト｜
Δτa ｜が設定速度γより大きい場合には、ピッチ計数
器３の出力するピッチ計数値ΔＪと前回測定のピッチ番
号Ｊ0 に基づいて θ＝α（Ｊ0 ＋ΔＪ−１）＋δ／ｎ の式によって回転角度θを求める（Ｓ10）。そして次回
の測定のために今回測定のピッチ番号を Ｊ0 ＝Ｊ0 ＋ΔＪ の式で求めて記憶しておく（Ｓ11）。なお、１スリット
内での偏差位相角であるδ／ｎについては、ピッチ同定
ミスの方が大きな回転角度測定誤差を生ずる原因である
ことからして、回転速度を高速にすることによる出力位
相に誤差が生じても、ピッチ同定ミスに比べてその誤差
は極めて小さい。このため、例えその出力位相に多少の
誤差が生じてもピッチ同定による誤差を小さくした本発
明の効果には大きいものがある。
Δτa ｜が設定速度γより大きい場合には、ピッチ計数
器３の出力するピッチ計数値ΔＪと前回測定のピッチ番
号Ｊ0 に基づいて θ＝α（Ｊ0 ＋ΔＪ−１）＋δ／ｎ の式によって回転角度θを求める（Ｓ10）。そして次回
の測定のために今回測定のピッチ番号を Ｊ0 ＝Ｊ0 ＋ΔＪ の式で求めて記憶しておく（Ｓ11）。なお、１スリット
内での偏差位相角であるδ／ｎについては、ピッチ同定
ミスの方が大きな回転角度測定誤差を生ずる原因である
ことからして、回転速度を高速にすることによる出力位
相に誤差が生じても、ピッチ同定ミスに比べてその誤差
は極めて小さい。このため、例えその出力位相に多少の
誤差が生じてもピッチ同定による誤差を小さくした本発
明の効果には大きいものがある。
【００１６】なお、この実施例では、高速回転時にピッ
チ計数値を取り込んだアブソリュート角度演算を行うも
のとしたが、初期値のみ従来のアブソリュート角度演算
で通常ピッチ計数値を用いてアブソリュート角度演算を
行ってもよい。また、回転速度は周期のドプラシフトで
検出するようにしたが、角度変化で検出するように構成
することもできる。例えば、計測した前々回と前回の角
度の差や、前回と今回の位相差φbcの差からも回転速度
を検出することができる。さらに、ピッチ計数値を用い
ても同様に回転速度を検出できる。
チ計数値を取り込んだアブソリュート角度演算を行うも
のとしたが、初期値のみ従来のアブソリュート角度演算
で通常ピッチ計数値を用いてアブソリュート角度演算を
行ってもよい。また、回転速度は周期のドプラシフトで
検出するようにしたが、角度変化で検出するように構成
することもできる。例えば、計測した前々回と前回の角
度の差や、前回と今回の位相差φbcの差からも回転速度
を検出することができる。さらに、ピッチ計数値を用い
ても同様に回転速度を検出できる。
【００１７】上記実施例では、光学式３トラックロータ
リエンコーダを例にして説明したが、２トラック方式、
４トラック方式あるいはリニアエンコーダ、磁気式エン
コーダ、静電式エンコーダでも同様に実施できる。なお
リニアエンコーダでは、移動速度が所定の速度を上回る
場合に、位相差によらずピッチ計数値で位置演算を行う
構成となる。
リエンコーダを例にして説明したが、２トラック方式、
４トラック方式あるいはリニアエンコーダ、磁気式エン
コーダ、静電式エンコーダでも同様に実施できる。なお
リニアエンコーダでは、移動速度が所定の速度を上回る
場合に、位相差によらずピッチ計数値で位置演算を行う
構成となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、誤差
が悪化してピッチ判定ミスを起こすような高速回転（高
速移動）領域において、ピッチ計数値を用いることで、
ピッチ判定ミスがなくなり、最高回転速度を上げて高速
応答のアブソリュートエンコーダを実現できる。また、
最高回転数によりピッチ数が制限を受けているが、目標
最高回転数が同じであれば従来のものより、ピッチ数を
増やして分解能を上げることができる。
が悪化してピッチ判定ミスを起こすような高速回転（高
速移動）領域において、ピッチ計数値を用いることで、
ピッチ判定ミスがなくなり、最高回転速度を上げて高速
応答のアブソリュートエンコーダを実現できる。また、
最高回転数によりピッチ数が制限を受けているが、目標
最高回転数が同じであれば従来のものより、ピッチ数を
増やして分解能を上げることができる。
【００１９】さらに、高速回転時のピッチ判定マージン
向上のための対策として従来とられていたドプラシフト
補正、位相測定の同時性補正、フィルタの特性合わせ等
が不要となる効果がある。
向上のための対策として従来とられていたドプラシフト
補正、位相測定の同時性補正、フィルタの特性合わせ等
が不要となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】 実施例の動作を説明するフローチャート。
【図３】 回転角度θを求める過程を説明する位相波形
図。
図。
【符号の説明】 １ エンコーダ ２ 位相検出器 ３ ピッチ計数器 ４ 周期測定器 ５ 演算器
Claims (1)
- 【請求項１】 異なるピッチ数のトラックが複数設けら
れたコード体と、 この複数トラックから検出される位相信号の位相差を演
算する手段と、 この演算された位相差から上記コード体のトラックのピ
ッチ番号を同定する手段と、 この同定されたピッチ番号から上記コード体の位置演算
を行う手段とを備えたアブソリュートエンコーダにおい
て、 上記コード体の移動速度が所定の設定速度を越えている
ときは、最細ピッチのトラックのピッチ数を計数してこ
のピッチ計数値を用いて位置演算を行う手段を備えたこ
とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10634591A JPH0599687A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | アブソリユートエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10634591A JPH0599687A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | アブソリユートエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599687A true JPH0599687A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=14431229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10634591A Pending JPH0599687A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | アブソリユートエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0599687A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003148949A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP10634591A patent/JPH0599687A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003148949A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
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