JPH06167354A - スケールの内挿処理装置 - Google Patents
スケールの内挿処理装置Info
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- JPH06167354A JPH06167354A JP4318181A JP31818192A JPH06167354A JP H06167354 A JPH06167354 A JP H06167354A JP 4318181 A JP4318181 A JP 4318181A JP 31818192 A JP31818192 A JP 31818192A JP H06167354 A JPH06167354 A JP H06167354A
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- signal
- processing device
- interpolation processing
- circuit
- wave signal
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24471—Error correction
- G01D5/24476—Signal processing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24471—Error correction
- G01D5/2448—Correction of gain, threshold, offset or phase control
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａ／Ｄ変換器を用いて角度を算出する位置検
出装置のためのスケール内挿処理装置において、スケー
ル移動時のメカ的なずれによって生じるＤＣオフセッ
ト、ゲインレベル及びゲインバランスの誤差、及び位相
ずれを電気回路によって自動的に補正すること。 【構成】 スケール、センサで検出した正弦波信号と余
弦波信号から、ＤＣオフセット値、振巾係数及び位相ず
れ量を計算し、それを使って、ＤＣオフセット、ゲイン
レベル誤差、ゲインアンバランス及び位相ずれを除去し
た角度信号を出力するようにする。
出装置のためのスケール内挿処理装置において、スケー
ル移動時のメカ的なずれによって生じるＤＣオフセッ
ト、ゲインレベル及びゲインバランスの誤差、及び位相
ずれを電気回路によって自動的に補正すること。 【構成】 スケール、センサで検出した正弦波信号と余
弦波信号から、ＤＣオフセット値、振巾係数及び位相ず
れ量を計算し、それを使って、ＤＣオフセット、ゲイン
レベル誤差、ゲインアンバランス及び位相ずれを除去し
た角度信号を出力するようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はモータの回転位置や工作
機械のテーブルの移動位置を検出する測尺装置に適用し
て好適なスケール内挿処理装置に関する。
機械のテーブルの移動位置を検出する測尺装置に適用し
て好適なスケール内挿処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータの回転位置や工作機械のテ
ーブルの移動等の移動位置を検出するエンコーダとし
て、磁気感応素子等のセンサを使って、スケールを読み
取り、これを正弦波信号、余弦波信号の電気信号として
検出し、これら２つの信号を使って移動方向や移動位置
を求めていた。
ーブルの移動等の移動位置を検出するエンコーダとし
て、磁気感応素子等のセンサを使って、スケールを読み
取り、これを正弦波信号、余弦波信号の電気信号として
検出し、これら２つの信号を使って移動方向や移動位置
を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、センサＳが
スケールＴ上を移動するとき、図５に示す如く、うねり
を生じたり、図６に示す如く、行きと帰りでセンサＳの
傾き角に変化が生じたり、図７に示す如く、構造上、ス
ケールＴとセンサＳが同一線上になく、非接触の場合、
アッペ誤差により位置がずれてきたりする。
スケールＴ上を移動するとき、図５に示す如く、うねり
を生じたり、図６に示す如く、行きと帰りでセンサＳの
傾き角に変化が生じたり、図７に示す如く、構造上、ス
ケールＴとセンサＳが同一線上になく、非接触の場合、
アッペ誤差により位置がずれてきたりする。
【０００４】このため、センサＳから読み出される信号
には、図８に示す如く、直流オフセット電圧ＯA ，ＯB
が含まれていたり、図９に示す如く、ゲインレベルの変
動があったり、図１０に示す如く、正弦波信号のゲイン
と余弦波信号のゲイン間にアンバランスが生じたり、図
１１に示す如く、正弦波信号と余弦波信号との間に位相
のずれがあったりすると云う問題があった。
には、図８に示す如く、直流オフセット電圧ＯA ，ＯB
が含まれていたり、図９に示す如く、ゲインレベルの変
動があったり、図１０に示す如く、正弦波信号のゲイン
と余弦波信号のゲイン間にアンバランスが生じたり、図
１１に示す如く、正弦波信号と余弦波信号との間に位相
のずれがあったりすると云う問題があった。
【０００５】分解能が粗い時は、上述の原因による誤差
は十分に無視することができたが、現在では、０．５μ
ｍ、０．１μｍ，０．０５μｍ等の高い分解能が要求さ
れるようになってきており、これらの誤差が無視できな
くなっている。また、高分解能で長いスケールの場合に
は、特に誤差が大きくなる。
は十分に無視することができたが、現在では、０．５μ
ｍ、０．１μｍ，０．０５μｍ等の高い分解能が要求さ
れるようになってきており、これらの誤差が無視できな
くなっている。また、高分解能で長いスケールの場合に
は、特に誤差が大きくなる。
【０００６】従来は、この移動時の誤差をメカ的機構に
よっておさえていたが、それでは構造の加工精度を著し
く高める必要があり、量産に不向きであり、コスト的に
も大変高いものとなっていた。本発明は上述の点に鑑
み、上述の直流（ＤＣ）オフセット、ゲインバランス、
ゲインレベル、位相ずれ等の測定誤差を電気回路によっ
て自動的に補正するようにしたスケールの内挿処理装置
を提供することを目的とする。
よっておさえていたが、それでは構造の加工精度を著し
く高める必要があり、量産に不向きであり、コスト的に
も大変高いものとなっていた。本発明は上述の点に鑑
み、上述の直流（ＤＣ）オフセット、ゲインバランス、
ゲインレベル、位相ずれ等の測定誤差を電気回路によっ
て自動的に補正するようにしたスケールの内挿処理装置
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】本発明スケール内挿処理
装置は例えば図１に示す如く、センサで検出した正弦波
信号と余弦波信号のそれぞれに対して別個に設けられ
た、ＤＣオフセット値と振巾係数値を計算してオフセッ
トを除き所定の振巾係数値の信号を出力する手段と、こ
れらの手段から出力される正弦波信号と余弦波信号の相
対的な位相ずれを算出して位相ずれのない角度信号を出
力する位相補正手段と、周期的測定が１周したことを判
定して上記各手段に同期信号を与える判定器とを有する
スケール内挿処理装置を提供する。本発明スケール内挿
処理装置は、上述において、ＤＣオフセット値と振巾係
数値の計算が、検出した信号の最大値と最小値を使って
計算されるようにする。
装置は例えば図１に示す如く、センサで検出した正弦波
信号と余弦波信号のそれぞれに対して別個に設けられ
た、ＤＣオフセット値と振巾係数値を計算してオフセッ
トを除き所定の振巾係数値の信号を出力する手段と、こ
れらの手段から出力される正弦波信号と余弦波信号の相
対的な位相ずれを算出して位相ずれのない角度信号を出
力する位相補正手段と、周期的測定が１周したことを判
定して上記各手段に同期信号を与える判定器とを有する
スケール内挿処理装置を提供する。本発明スケール内挿
処理装置は、上述において、ＤＣオフセット値と振巾係
数値の計算が、検出した信号の最大値と最小値を使って
計算されるようにする。
【０００８】本発明スケール内挿処理装置は、上述にお
いて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号のう
ち、基準となる方の信号が最大値をとる時の他方の信号
の振巾値から位相ずれを算出して補正するように構成す
る。
いて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号のう
ち、基準となる方の信号が最大値をとる時の他方の信号
の振巾値から位相ずれを算出して補正するように構成す
る。
【０００９】本発明スケール内挿処理装置は、上述にお
いて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号の相対
的位相ずれ量の半分の位相ずれを持つ進相信号と遅相信
号を計算し、これらの逆関数の和をとることにより位相
ずれ分を相殺するように構成する。
いて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号の相対
的位相ずれ量の半分の位相ずれを持つ進相信号と遅相信
号を計算し、これらの逆関数の和をとることにより位相
ずれ分を相殺するように構成する。
【００１０】本発明スケール内挿処理装置は、上述にお
いて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号から位
相ずれ量を表す信号と測定角度信号との積信号を作ると
ともに位相ずれ量を表わす信号と測定角度信号との積信
号を作るとともに位相ずれ量を表わす信号を別途計算
し、除算により位相ずれ分を除去するように構成する。
いて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号から位
相ずれ量を表す信号と測定角度信号との積信号を作ると
ともに位相ずれ量を表わす信号と測定角度信号との積信
号を作るとともに位相ずれ量を表わす信号を別途計算
し、除算により位相ずれ分を除去するように構成する。
【００１１】
【作用】本発明のスケール内挿処理装置は、ＤＣオフセ
ット、ゲインバランス、ゲインレベル、位相ずれ等の誤
差を無くするために、従来装置のようにメカ的機構の加
工精度を高くするのではなく、電気回路により上記誤差
を自動的に補正するようにしたので、メカ部の高い加工
精度を要せず、従って、量産に向いており、安価にでき
る。
ット、ゲインバランス、ゲインレベル、位相ずれ等の誤
差を無くするために、従来装置のようにメカ的機構の加
工精度を高くするのではなく、電気回路により上記誤差
を自動的に補正するようにしたので、メカ部の高い加工
精度を要せず、従って、量産に向いており、安価にでき
る。
【００１２】
【実施例】図１によって、本発明スケール内挿処理装置
の１実施例の説明をする。図示の如く、センサ１及び２
で読み取った本処理装置の入力は
の１実施例の説明をする。図示の如く、センサ１及び２
で読み取った本処理装置の入力は
【００１３】
【数１】Ａ＝ＫA ｓｉｎ（θ＋ｘ）＋ＯA
【００１４】
【数２】Ｂ＝ＫB ｃｏｓθ＋ＯB で与えられるものとする。
【００１５】但し、ＫA ，ＫB はＡ相，Ｂ相の振巾係数
であり、ＯA ，ＯB はＡ相，Ｂ相のオフセット値、ｘは
位相差である。
であり、ＯA ，ＯB はＡ相，Ｂ相のオフセット値、ｘは
位相差である。
【００１６】信号ＢはＡ／Ｄ変換器１によってディジタ
ル信号に変換され、加算器３の一の入力端子に印加され
る。この加算器３の他の入力端子には、平均回路５か
ら、前回の信号振巾の平均値（オフセット値）が印加さ
れており、加算の結果、オフセットの取り除かれたディ
ジタル信号が出力される。
ル信号に変換され、加算器３の一の入力端子に印加され
る。この加算器３の他の入力端子には、平均回路５か
ら、前回の信号振巾の平均値（オフセット値）が印加さ
れており、加算の結果、オフセットの取り除かれたディ
ジタル信号が出力される。
【００１７】すなわち、オフセット値は、図８から明ら
かなとおり、最大振巾Ｂmax と最小振巾Ｂmin の平均値
で与えられるから、
かなとおり、最大振巾Ｂmax と最小振巾Ｂmin の平均値
で与えられるから、
【００１８】
【数３】ＯB ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２ で与えられる。数３のＯB を数２から減算、すなわち、
極性を反転して加算すれば、
極性を反転して加算すれば、
【００１９】
【数４】Ｂ１＝Ｂ−ＯB ＝ＫB ｃｏｓθ が得られる。
【００２０】こうして得られたオフセットの取り除かれ
た信号Ｂ１はピークホールド回路７、ピークホールド回
路９および除算器１３に加えられる。
た信号Ｂ１はピークホールド回路７、ピークホールド回
路９および除算器１３に加えられる。
【００２１】ピークホールド回路７では、後述する判定
器１５からの信号によりＢの最大値Ｂmax がホールドさ
れる、ピークホールド回路９では判定器５からの信号に
よってＢの最小値Ｂmin がホールドされる。ピークホー
ルド回路７、９の出力は平均回路５に印加され、そこで
前述の数３で示した平均値を計算し、極性を反転して保
持する。
器１５からの信号によりＢの最大値Ｂmax がホールドさ
れる、ピークホールド回路９では判定器５からの信号に
よってＢの最小値Ｂmin がホールドされる。ピークホー
ルド回路７、９の出力は平均回路５に印加され、そこで
前述の数３で示した平均値を計算し、極性を反転して保
持する。
【００２２】平均回路５の出力は加算器１１に印加さ
れ、ピークホールド回路７からの最大値Ｂmax と加算し
て、
れ、ピークホールド回路７からの最大値Ｂmax と加算し
て、
【００２３】
【数５】ＫB ＝Ｂmax −（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２ ＝（Ｂmax −Ｂmin ）／２ を導く。
【００２４】この信号は信号Ｂの振巾係数ＫB を表して
いる。数４を数５で除算すると
いる。数４を数５で除算すると
【００２５】
【数６】 であるから、除算器１３の出力には正規化された余弦波
信号ｃｏｓθの出力が得られる。
信号ｃｏｓθの出力が得られる。
【００２６】以上は、信号Ｂについての説明であるが、
信号Ａについても同様の計算をする。すなわち、信号Ａ
はＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変換された後、加
算器４でオフセット値ＯA が除かれ、除算器１４で振巾
が正規化される。これを式で表わすと、
信号Ａについても同様の計算をする。すなわち、信号Ａ
はＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変換された後、加
算器４でオフセット値ＯA が除かれ、除算器１４で振巾
が正規化される。これを式で表わすと、
【００２７】
【数７】ＯA ＝（Ａmax ＋Ａmin ）／２ 数１と数７から
【００２８】
【数８】Ａ１＝Ａ−ＯA ＝ＫA ｓｉｎ（θ＋ｘ） 加算器１２により
【００２９】
【数９】ＫA ＝Ａmax −（Ａmax ＋Ａmin ）／２ ＝（Ａmax −Ａmin ）／２ 数８から
【００３０】
【数１０】 このようにして、除算器１４の出力には、正規化された
正弦波信号ｓｉｎ（θ＋ｘ）が出力される。
正弦波信号ｓｉｎ（θ＋ｘ）が出力される。
【００３１】ラッチ回路１７は、ピークホールド回路７
に最大値Ｂmax が入るごとにｓｉｎ（θ＋ｘ）のデータ
がラッチされるようになっている。ここで、信号Ｂが最
大になるのはθ＝２ｎπ（ｎは正の整数）の時であるか
ら、
に最大値Ｂmax が入るごとにｓｉｎ（θ＋ｘ）のデータ
がラッチされるようになっている。ここで、信号Ｂが最
大になるのはθ＝２ｎπ（ｎは正の整数）の時であるか
ら、
【００３２】
【数１１】 Ａ３＝ｓｉｎ（θ＋ｘ）＝ｓｉｎ（２ｎπ＋ｘ）＝ｓｉｎｘ がラッチ回路１７にラッチされる。
【００３３】逆関数発生器２０で数１１の逆関数ｘ＝ｓ
ｉｎ-1Ａ３を求めて、加算器１９、２１に与える。他
方、逆関数発生器１６はθ＝ｃｏｓ-1Ｂ２を出力し、加
算器１９でｘと加算される。
ｉｎ-1Ａ３を求めて、加算器１９、２１に与える。他
方、逆関数発生器１６はθ＝ｃｏｓ-1Ｂ２を出力し、加
算器１９でｘと加算される。
【００３４】この時、θが第１、第３象限にあればθ＋
ｘ、θが第２、第４象限にあればθ−ｘとなる。このた
めの極性が除算器１４から加算器１９に印加されてい
る。加算器１９からの出力θ±ｘに基いて関数発生器２
２はｃｏｓ（θ±ｘ）を発生する。
ｘ、θが第２、第４象限にあればθ−ｘとなる。このた
めの極性が除算器１４から加算器１９に印加されてい
る。加算器１９からの出力θ±ｘに基いて関数発生器２
２はｃｏｓ（θ±ｘ）を発生する。
【００３５】逆関数発生器１８はθ＋ｘ＝ｓｉｎ-1Ａ２
を発生し、加算器２１に印加し、逆関数発生器２０から
の信号ｘと加算されるが、この時も、θが第１、第３象
限にあれば（θ＋ｘ）−ｘ、θが第２、第４象限にあれ
ば（θ＋ｘ）＋ｘとなり、加算器２１の出力はθ＋ｘ±
ｘとなる。この時のｘの極性は関数発生器２２のｃｏｓ
（θ＋ｘ）の符号によって決められる。
を発生し、加算器２１に印加し、逆関数発生器２０から
の信号ｘと加算されるが、この時も、θが第１、第３象
限にあれば（θ＋ｘ）−ｘ、θが第２、第４象限にあれ
ば（θ＋ｘ）＋ｘとなり、加算器２１の出力はθ＋ｘ±
ｘとなる。この時のｘの極性は関数発生器２２のｃｏｓ
（θ＋ｘ）の符号によって決められる。
【００３６】加算器２１からはθ＋ｘ−ｘ＝θが取り出
され、関数発生器２３で位相ずれの除かれた正しい正弦
波信号ｓｉｎθが作られる。逆関数発生器２４は、関数
発生器２３からのｓｉｎθと除算器１３からのｃｏｓθ
に基いてｔａｎθを計算し、その逆関数であるθを出力
する。かくして、センサの位相ずれが取り除かれた正し
い測定出力θが得られる。さて次に、説明を保留してお
いた判定器１５について図２によって説明する。
され、関数発生器２３で位相ずれの除かれた正しい正弦
波信号ｓｉｎθが作られる。逆関数発生器２４は、関数
発生器２３からのｓｉｎθと除算器１３からのｃｏｓθ
に基いてｔａｎθを計算し、その逆関数であるθを出力
する。かくして、センサの位相ずれが取り除かれた正し
い測定出力θが得られる。さて次に、説明を保留してお
いた判定器１５について図２によって説明する。
【００３７】スケール上の目盛の読み取りは、周期関数
として与えられるが、この１周期をλとし、λ＝２００
とした場合を例にして説明する。図１２に示す如く、１
周期がディジタル信号の「０」〜「１９９」に対応づけ
られているので、センサが順方向に移動しているときは
「１９９」の次が「０」になるが、逆方向に移動してい
るときは「０」の次が「１９９」になる。
として与えられるが、この１周期をλとし、λ＝２００
とした場合を例にして説明する。図１２に示す如く、１
周期がディジタル信号の「０」〜「１９９」に対応づけ
られているので、センサが順方向に移動しているときは
「１９９」の次が「０」になるが、逆方向に移動してい
るときは「０」の次が「１９９」になる。
【００３８】従って、まず、センサの移動方向を検出し
なければならない。図２ではラッチ回路６７に前回に測
定された角度信号が保持されており、この角度信号は比
較器６９，７０で、あらかじめ設定された値「２０」，
「１８０」と比較される。比較器６９は前回の角度信号
（ディジタル値）が「１８０」よりも大きい時に出力論
理“１”を出す。比較器６８は今回の角度信号が２０よ
り小さいとき出力論理“１”を出す。両出力によりＡＮ
Ｄ回路７５，ＯＲ回路８３を介してＡＮＤ回路８１の一
の入力端子が論理“１”になり、クロックＣＫによっ
て、ラッチ回路７９に今回の角度信号をセットする。こ
のとき、比較器６９の出力でＤフリップフロップ７７が
セットされ順方向のみが有効とされる。同様して、比較
器７０は前回の角度信号が「２０」よりも小さい時に出
力“１”を出し、比較器７１は今回の角度信号が「１８
０」より大きい時に出力“１”を出力する。これらの出
力によりＡＮＤ回路７３、ＯＲ回路８４を介してＡＮＤ
回路８２の一の入力端子を“１”にし、クロックＣＫに
よってデータがラッチ回路８０にセットされる。このと
き、比較器７０の出力でＤフリップフロップ７８をセッ
トし、逆方向のみを有効とする。
なければならない。図２ではラッチ回路６７に前回に測
定された角度信号が保持されており、この角度信号は比
較器６９，７０で、あらかじめ設定された値「２０」，
「１８０」と比較される。比較器６９は前回の角度信号
（ディジタル値）が「１８０」よりも大きい時に出力論
理“１”を出す。比較器６８は今回の角度信号が２０よ
り小さいとき出力論理“１”を出す。両出力によりＡＮ
Ｄ回路７５，ＯＲ回路８３を介してＡＮＤ回路８１の一
の入力端子が論理“１”になり、クロックＣＫによっ
て、ラッチ回路７９に今回の角度信号をセットする。こ
のとき、比較器６９の出力でＤフリップフロップ７７が
セットされ順方向のみが有効とされる。同様して、比較
器７０は前回の角度信号が「２０」よりも小さい時に出
力“１”を出し、比較器７１は今回の角度信号が「１８
０」より大きい時に出力“１”を出力する。これらの出
力によりＡＮＤ回路７３、ＯＲ回路８４を介してＡＮＤ
回路８２の一の入力端子を“１”にし、クロックＣＫに
よってデータがラッチ回路８０にセットされる。このと
き、比較器７０の出力でＤフリップフロップ７８をセッ
トし、逆方向のみを有効とする。
【００３９】上記いずれの場合にも、比較器８９の出力
論理は“０”であるから、Ｄフリップフロップ９１のク
ロック入力はローレベル（論理“０”）になっている。
論理は“０”であるから、Ｄフリップフロップ９１のク
ロック入力はローレベル（論理“０”）になっている。
【００４０】例えば、センサが順方向に移動している場
合には、Ａは増加し、遂にＡ≧Ｂの条件が成り立つよう
になる。この時、Ｄフリップフロップ９１のＣＫ入力は
ハイレベル（論理“１”）になり、同フリップフロップ
をセットし、次いでＤフリップフロップ９２がセットさ
れ、その出力でＤフリップフロップ９３がセットされ
る。これにより、Ｄフリップフロップ９３から１周した
ことを表わす判定器出力を出す。
合には、Ａは増加し、遂にＡ≧Ｂの条件が成り立つよう
になる。この時、Ｄフリップフロップ９１のＣＫ入力は
ハイレベル（論理“１”）になり、同フリップフロップ
をセットし、次いでＤフリップフロップ９２がセットさ
れ、その出力でＤフリップフロップ９３がセットされ
る。これにより、Ｄフリップフロップ９３から１周した
ことを表わす判定器出力を出す。
【００４１】フリップフロップ９２がオンになると、フ
リップフロップ７７がオンになり、次のクロックでＤフ
リップフロップ９２がオフになったときフリップフロッ
プ７８がオンになる。従って、両方向有効となり、次１
周するまで動作が繰り返される。本発明の上述の実施例
によれば、スケール上をセンサが移動する時のメカ的な
ずれによって生ずる誤差を電気的に補正できるので、メ
カ構造を簡単なものとすることができる。
リップフロップ７７がオンになり、次のクロックでＤフ
リップフロップ９２がオフになったときフリップフロッ
プ７８がオンになる。従って、両方向有効となり、次１
周するまで動作が繰り返される。本発明の上述の実施例
によれば、スケール上をセンサが移動する時のメカ的な
ずれによって生ずる誤差を電気的に補正できるので、メ
カ構造を簡単なものとすることができる。
【００４２】次に、本発明スケール内挿処理装置の他の
実施例について、図３によって説明する。同図におい
て、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。
実施例について、図３によって説明する。同図におい
て、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。
【００４３】加算器１１の出力ＫA と加算器１２からの
出力ＫB は除算器２５で除算されて、その出力端子にＫ
B ／ＫA を出す。乗算器２６においては前記数８で与え
られる加算器４からの信号に除算器２５からの信号ＫB
／ＫA を乗算して、
出力ＫB は除算器２５で除算されて、その出力端子にＫ
B ／ＫA を出す。乗算器２６においては前記数８で与え
られる加算器４からの信号に除算器２５からの信号ＫB
／ＫA を乗算して、
【００４４】
【数１２】 を得る。この演算により正弦波信号の振巾係数が余弦波
信号の振巾係数と等しくなる。この乗算器２６の出力
に、符号反転回路４９で符号反転した加算器３の出力を
加算器２８で加算して、
信号の振巾係数と等しくなる。この乗算器２６の出力
に、符号反転回路４９で符号反転した加算器３の出力を
加算器２８で加算して、
【００４５】
【数１３】Ａ３＝ＫB ｛ｓｉｎ（θ＋ｘ）−ｃｏｓθ｝ を作る。数１３を変形すると
【００４６】
【数１４】 ここで
【００４７】
【数１５】 とすればＫA ′は振巾を表しているから、これをピーク
ホールド回路３０にホールドする。
ホールド回路３０にホールドする。
【００４８】同様にして、加算器２７で、乗算器２６か
らの信号と加算器３からの信号を加算して、
らの信号と加算器３からの信号を加算して、
【００４９】
【数１６】 Ｂ３＝ＫB ｛ｓｉｎ（θ＋ｘ）＋ｃｏｓθ｝ を作る。数１６を変形すると
【００５０】
【数１７】 となるから
【００５１】
【数１８】 とすれば、ＫB ′は振巾を表しているので、これをピー
クホールド回路２９にホールドする。除算器３１でピー
クホールド回路３０にホールドされた値をピークホール
ド回路２９にホールドされた値で除すと、
クホールド回路２９にホールドする。除算器３１でピー
クホールド回路３０にホールドされた値をピークホール
ド回路２９にホールドされた値で除すと、
【００５２】
【数１９】 が得られる。
【００５３】次に、逆関数発生器３３で除算器３１の出
力の逆関数を作る。
力の逆関数を作る。
【００５４】
【数２０】 前記数１５は次のように変形することができる。
【００５５】
【数２１】 同様に数１８も次のように変形することができる。
【００５６】
【数２２】 従って、除算器３２にて、ピークホールド回路２９の出
力をピークホールド回路３０の出力で除すれば、
力をピークホールド回路３０の出力で除すれば、
【００５７】
【数２３】 が得られる。
【００５８】加算器２８の出力は数１４で与えられてい
るので、この式を数２１を使って書きなおすと、
るので、この式を数２１を使って書きなおすと、
【００５９】
【数２４】 と書ける。従って、乗算器３５で、数２４で与えられる
加算器２８の出力に数２３で与えられる除算器３２から
の出力を乗ずると、
加算器２８の出力に数２３で与えられる除算器３２から
の出力を乗ずると、
【００６０】
【数２５】 が得られる。この時、加算器２７の出力は数１７で与え
られるから、数２２の関係より、同出力は、
られるから、数２２の関係より、同出力は、
【００６１】
【数２６】 である。数２５と数２６を比較すると、振巾が一致して
いることがわかる。従って、数２６を数２５で除算する
ことによって、
いることがわかる。従って、数２６を数２５で除算する
ことによって、
【００６２】
【数２７】 が得られるので、逆関数発生器２４で数２７の演算を
し、その逆関数
し、その逆関数
【００６３】
【数２８】 を発生する。逆関数発生器３３は数１９の逆関数
【００６４】
【数２９】 を発生しているので、加算器３６で、数２８で与えられ
る逆関数発生器２４の出力と、数２９で与えられる逆関
数発生器３３の出力とを加算して、 信号を得る。この信号は位相ずれｘのない正確な信号で
あり、測定出力として使われる。この信号は前述と同様
に判定器１５に印加され、前述したように、同期信号の
発生のために使われる。本実施例も前述の実施例と同
様、スケール上をセンサが移動する時のメカ的なずれに
よって生ずる誤差を電気的に補正できるので、メカ構造
に要求される精度が低くてすむから簡単な構造にするこ
とができる。
る逆関数発生器２４の出力と、数２９で与えられる逆関
数発生器３３の出力とを加算して、 信号を得る。この信号は位相ずれｘのない正確な信号で
あり、測定出力として使われる。この信号は前述と同様
に判定器１５に印加され、前述したように、同期信号の
発生のために使われる。本実施例も前述の実施例と同
様、スケール上をセンサが移動する時のメカ的なずれに
よって生ずる誤差を電気的に補正できるので、メカ構造
に要求される精度が低くてすむから簡単な構造にするこ
とができる。
【００６５】次に、図４によって本発明スケール内挿処
理装置の他の実施例の説明をする。この図４において図
３と対応する部分には同じ符号を付し、その説明を省略
する。前記図３によって説明したとおり、除算器３２は
数２３で与えられる を出力する。この出力を使って、逆関数発生器３７で逆
関数
理装置の他の実施例の説明をする。この図４において図
３と対応する部分には同じ符号を付し、その説明を省略
する。前記図３によって説明したとおり、除算器３２は
数２３で与えられる を出力する。この出力を使って、逆関数発生器３７で逆
関数
【００６６】
【数３０】 を発生する。この値に、加算器３４で を加え、乗算器３８で２倍してｘを得る。この値ｘを使
って関数発生器３９，４０でそれぞれｓｉｎｘ，ｃｏｓ
ｘを発生する。ｓｉｎｘについては、符号反転回路４１
で符号反転した後、加算器４３で「１」を加えて
って関数発生器３９，４０でそれぞれｓｉｎｘ，ｃｏｓ
ｘを発生する。ｓｉｎｘについては、符号反転回路４１
で符号反転した後、加算器４３で「１」を加えて
【００６７】
【数３１】Ｃ＝１−ｓｉｎｘ 信号を作る。乗算器４４は、数４で与える加算器３の出
力と上記数３１で与えられる値を乗算して、
力と上記数３１で与えられる値を乗算して、
【００６８】
【数３２】Ｂ５＝ＫB ｃｏｓθ・（１−ｓｉｎｘ） を作り、加算器４５において、符号反転回路４９で符号
反転された加算器３からの出力と加算して、
反転された加算器３からの出力と加算して、
【００６９】
【数３３】 Ｂ６＝ＫB ｃｏｓθ・（１−ｓｉｎｘ）−ＫB ｃｏｓθ ＝−ＫB ｃｏｓθｓｉｎｘ を作る。この信号Ｂ６は加算器４６において、数１２で
与えられる乗算器２６の出力と加算して、
与えられる乗算器２６の出力と加算して、
【００７０】
【数３４】 Ｂ７＝−ＫB ｃｏｓθｓｉｎｘ＋ＫB ｓｉｎ（θ＋ｘ） ＝ＫB ｓｉｎθｃｏｓｘ を作る。次に乗算器４７で、この信号と、除算器４２で
作った前記ｃｏｓｘの逆数とを乗算して、
作った前記ｃｏｓｘの逆数とを乗算して、
【００７１】
【数３５】 を作る。逆関数発生器２４は、この信号と、加算器３か
らの出力に基いて を作り、その逆関数 を出力する。このθは位相ずれのない正しい値であり、
測定結果として使われる。本実施例においても、前述の
実施例と同様、正しいθの値を使って判定器１５で１周
したことを判定し、同期信号を発生する。本実施例も前
述の実施例と同様、スケール上をセンサが移動する時の
メカ的なずれによって生ずる誤差を電気的に補正できる
ので、メカ構造に要求される精度が低くてすむから簡単
な構造にすることができる。
らの出力に基いて を作り、その逆関数 を出力する。このθは位相ずれのない正しい値であり、
測定結果として使われる。本実施例においても、前述の
実施例と同様、正しいθの値を使って判定器１５で１周
したことを判定し、同期信号を発生する。本実施例も前
述の実施例と同様、スケール上をセンサが移動する時の
メカ的なずれによって生ずる誤差を電気的に補正できる
ので、メカ構造に要求される精度が低くてすむから簡単
な構造にすることができる。
【００７２】
【発明の効果】本発明スケール内挿処理装置によれば、
検出信号が電気的に処理され、誤差信号が補正されるか
ら、スケールの機械的構造が簡単になり、かつ、スケー
ル信号の変動に強くなる。従って、量産に適している。
検出信号が電気的に処理され、誤差信号が補正されるか
ら、スケールの機械的構造が簡単になり、かつ、スケー
ル信号の変動に強くなる。従って、量産に適している。
【図１】本発明スケール内挿処理装置の一実施例のブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本発明スケール内挿処理装置の実施例における
判定器の一例を示すブロック図である。
判定器の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明スケール内挿処理装置の他の実施例のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】本発明スケール内挿処理装置の他の実施例のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】スケール読み取り特性を示す図である。
【図６】センサの傾きを示す図である。
【図７】スケール読み取り特性を示す図である。
【図８】オフセットを示す図である。
【図９】ゲインレベル変動を示す図である。
【図１０】ゲインのアンバランスを示す図である。
【図１１】位相ずれを示す図である。
【図１２】検出信号とディジタル値の関係を示す図であ
る。
る。
【図１３】正弦波、余弦波の振巾と角度の関係を示す図
である。
である。
１，２ Ａ／Ｄ変換器 ３，４，１１，１２，２７，２８，３６，４５，４６
加算器 ５，６ 平均回路 ７，８，９，１０，２９，３０ ピークホールド回路 １３，１４，２５，３１，３２，４２ 除算回路 １５ 判定器 １６，１８，２０，２４，３３ 逆関数発生器 ２６，３８，４４，４７ 乗算器
加算器 ５，６ 平均回路 ７，８，９，１０，２９，３０ ピークホールド回路 １３，１４，２５，３１，３２，４２ 除算回路 １５ 判定器 １６，１８，２０，２４，３３ 逆関数発生器 ２６，３８，４４，４７ 乗算器
Claims (6)
- 【請求項１】 オフセット値を計算する回路と、振巾係
数を計算する回路とを含み、センサで検出された正弦波
信号から、オフセット値が除かれ、所定の振巾係数を有
する正弦波信号を出力する正弦波出力手段と、 オフセット値を計算する回路と、振巾係数を計算する回
路とを含み、センサで検出された余弦波信号から、オフ
セット値が除かれ、所定の振巾係数を有する余弦波信号
を出力する余弦波出力手段と、 前記余弦波信号と正弦波信号の間の測定誤差に因る位相
ずれを補正し、正しい測定角度信号を出力する位相補正
手段と、 前記正しい測定角度信号に基いて、測定周期が１周した
ことを判定し、前記各手段に同期信号を出力する判定器
を有することを特徴とするスケールの内挿処理装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のスケール内挿処理装置に
おいて、オフセット値を計算する回路が、入力信号の振
巾の最大値を保持する回路と最小値を保持する回路とに
それぞれ保持された最大値と最小値の平均を演算する演
算回路から成ることを特徴とするスケール内挿処理装
置。 - 【請求項３】 請求項１記載のスケール内挿処理装置に
おいて、振巾値を計算する回路が、入力信号振巾の最大
値と最小値の間の距離の半分として演算する演算回路か
ら成ることを特徴とするスケール内挿処理装置。 - 【請求項４】 請求項１記載のスケール内挿処理装置に
おいて、位相補正手段が、センサで検出された正弦波信
号と余弦波信号のうち一方を基準とし、該基準信号が最
大値をとる時の他方の信号の振巾値に基いて位相ずれを
算出して、その位相ずれを除去するようになされたスケ
ール内挿処理装置。 - 【請求項５】 請求項１記載のスケール内挿処理装置に
おいて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号の相
対的位相ずれ量の半分の位相ずれを持つ進相信号と遅相
信号を計算し、これらの信号の逆関数の和をとることに
より位相ずれを相殺するようになされたスケール内挿処
理装置。 - 【請求項６】 請求項１記載のスケール内挿処理装置に
おいて、位相補正手段が、正弦波信号と余弦波信号から
位相ずれ信号と測定角度信号との積信号を作るととも
に、位相ずれ信号を別途計算し、除算により前記積信号
から位相ずれ分を除去するようになされたスケール内挿
処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4318181A JPH06167354A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | スケールの内挿処理装置 |
| EP93118447A EP0599175B1 (en) | 1992-11-27 | 1993-11-15 | Interpolation device for scale arrangement |
| DE69316845T DE69316845T2 (de) | 1992-11-27 | 1993-11-15 | Interpolationsgerät für Skalenanordnung |
| US08/152,390 US5485407A (en) | 1992-11-27 | 1993-11-16 | Interpolation device for scale arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4318181A JPH06167354A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | スケールの内挿処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06167354A true JPH06167354A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18096365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4318181A Pending JPH06167354A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | スケールの内挿処理装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5485407A (ja) |
| EP (1) | EP0599175B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06167354A (ja) |
| DE (1) | DE69316845T2 (ja) |
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| JP2005172669A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Mitsutoyo Corp | 内挿誤差補正方法及び装置 |
| US6950769B2 (en) | 2003-04-30 | 2005-09-27 | Harmonic Drive Systems, Inc. | Encoder signal interpolation divider |
| JP2006064402A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Mitsutoyo Corp | 内挿誤差補正方法及び装置 |
| JP2008185486A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Toshiba Mach Co Ltd | 振幅検出装置 |
| DE102017110049A1 (de) | 2016-06-02 | 2017-12-07 | Dmg Mori Co., Ltd. | Verschiebungserkennungsvorrichtung |
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| JPH07218288A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 絶対位置検出装置及びその誤差補正方法 |
| JPH08145719A (ja) * | 1994-09-22 | 1996-06-07 | Canon Inc | 位置または角度の検出方法 |
| JP3367226B2 (ja) * | 1994-10-20 | 2003-01-14 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 変位量検出装置 |
| DE19502276C2 (de) * | 1995-01-26 | 1999-12-09 | Gemac Ges Fuer Mikroelektronik | Interpolationsverfahren und hochauflösende digitale Interpolationseinrichtung |
| DE19544948C2 (de) * | 1995-12-01 | 2002-09-26 | Gemac Ges Fuer Mikroelektronik | Digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale |
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| JP3658094B2 (ja) * | 1996-07-26 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | 電気内挿装置及びそれを用いた位置情報検出装置 |
| JP3659976B2 (ja) * | 1996-11-11 | 2005-06-15 | ファナック株式会社 | エンコーダの内挿回路 |
| JP3026949B2 (ja) * | 1997-05-12 | 2000-03-27 | ファナック株式会社 | エンコーダのオフセット補正回路 |
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| DE10034733B4 (de) * | 1999-08-02 | 2004-07-08 | Siemens Ag | Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal und/oder für Korrekturwerte für Messsignale |
| JP4154091B2 (ja) * | 1999-08-31 | 2008-09-24 | ソニーマニュファクチュアリングシステムズ株式会社 | 位置検出装置 |
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-
1992
- 1992-11-27 JP JP4318181A patent/JPH06167354A/ja active Pending
-
1993
- 1993-11-15 EP EP93118447A patent/EP0599175B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-15 DE DE69316845T patent/DE69316845T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-16 US US08/152,390 patent/US5485407A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| EP0599175B1 (en) | 1998-02-04 |
| EP0599175A1 (en) | 1994-06-01 |
| DE69316845D1 (de) | 1998-03-12 |
| US5485407A (en) | 1996-01-16 |
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