JPH07104145B2 - 位置検出装置の出力タイミング補間方法 - Google Patents
位置検出装置の出力タイミング補間方法Info
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- JPH07104145B2 JPH07104145B2 JP1264692A JP26469289A JPH07104145B2 JP H07104145 B2 JPH07104145 B2 JP H07104145B2 JP 1264692 A JP1264692 A JP 1264692A JP 26469289 A JP26469289 A JP 26469289A JP H07104145 B2 JPH07104145 B2 JP H07104145B2
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Description
本発明は、位置検出装置の出力タイミング補間方法に係
り、特に、所定時間経過毎に位置検出を行って出力を更
新する位置検出装置に用いるのに好適な、通常の位置検
出周期より短い周期で出力を更新することが可能な出力
タイミング補間方法に関するものである。
り、特に、所定時間経過毎に位置検出を行って出力を更
新する位置検出装置に用いるのに好適な、通常の位置検
出周期より短い周期で出力を更新することが可能な出力
タイミング補間方法に関するものである。
【従来の技術】 移動物体等の変位を検出する位置検出装置として、静電
容量式、光電式、磁気式等の各種位置検出装置が用いら
れている。 このような位置検出装置、特に静電容量式や磁気式等の
位置検出装置においては、高内挿、低消費電力、高速移
動等の要請から、現在位置の検出及び該検出結果に基づ
く出力表示の更新を、数十μ秒から数ミリ秒のかなり長
い間隔で行っている。即ち、このような位置検出装置に
おいては、例えば第10図に示す如く、スケール10に対す
るセンサ12の現在位置を測定値測定回路14で測定し、該
測定結果をメモリ16に出力して記憶すると共に、差演算
回路18に入力して前回の検出位置との差を計算し、その
差に相当するパルスを、例えば第11図に示す如く、位置
検出タイミング毎にまとめて出力するようにしていた。
容量式、光電式、磁気式等の各種位置検出装置が用いら
れている。 このような位置検出装置、特に静電容量式や磁気式等の
位置検出装置においては、高内挿、低消費電力、高速移
動等の要請から、現在位置の検出及び該検出結果に基づ
く出力表示の更新を、数十μ秒から数ミリ秒のかなり長
い間隔で行っている。即ち、このような位置検出装置に
おいては、例えば第10図に示す如く、スケール10に対す
るセンサ12の現在位置を測定値測定回路14で測定し、該
測定結果をメモリ16に出力して記憶すると共に、差演算
回路18に入力して前回の検出位置との差を計算し、その
差に相当するパルスを、例えば第11図に示す如く、位置
検出タイミング毎にまとめて出力するようにしていた。
従って、位置検出タイミング毎に、検出位置の変化量に
応じたパルスがバーストパルスとなって出力され、出力
が位置検出周期と同じ周期でまとめて更新されることと
なり、位置変化に応じた連続パルス出力を必要とする用
途に使うことができなかった。特に、測定対象にタッチ
プローブを接触させたときの位置を検出する必要がある
製品（三次元測定機やハイトゲージ）や、コンピュータ
による数値制御（CNC制御）の位置センサに用いられる
製品（リニアエンコーダ）等は、高速で位置情報を出力
しなければならない。従って、従来は、このような測定
機には、小型化、低消費電力化が容易な静電容量式をは
じめとする低速応答の位置検出装置を使用することがで
きなかった。 又、静電容量式や磁気式だけでなく、比較的高速応答が
可能な光電式位置検出装置の場合も、高分解能化される
に従って、静電容量式や磁気式と同様に位置情報を高速
で出力、表示させることが困難となってきている。即
ち、光電式の位置検出装置においても、位置検出の時間
間隔を数μ秒以上とするような回路又は移動速度等の制
約から、パルス間隔に対して十分に短い時間間隔で位置
検出する回路が、コスト的に困難となる傾向にある。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、通常の位置検出周期より短い周期で出力を更新す
ることが可能な位置検出装置の出力タイミング補間方法
を提供することを課題とする。
応じたパルスがバーストパルスとなって出力され、出力
が位置検出周期と同じ周期でまとめて更新されることと
なり、位置変化に応じた連続パルス出力を必要とする用
途に使うことができなかった。特に、測定対象にタッチ
プローブを接触させたときの位置を検出する必要がある
製品（三次元測定機やハイトゲージ）や、コンピュータ
による数値制御（CNC制御）の位置センサに用いられる
製品（リニアエンコーダ）等は、高速で位置情報を出力
しなければならない。従って、従来は、このような測定
機には、小型化、低消費電力化が容易な静電容量式をは
じめとする低速応答の位置検出装置を使用することがで
きなかった。 又、静電容量式や磁気式だけでなく、比較的高速応答が
可能な光電式位置検出装置の場合も、高分解能化される
に従って、静電容量式や磁気式と同様に位置情報を高速
で出力、表示させることが困難となってきている。即
ち、光電式の位置検出装置においても、位置検出の時間
間隔を数μ秒以上とするような回路又は移動速度等の制
約から、パルス間隔に対して十分に短い時間間隔で位置
検出する回路が、コスト的に困難となる傾向にある。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、通常の位置検出周期より短い周期で出力を更新す
ることが可能な位置検出装置の出力タイミング補間方法
を提供することを課題とする。
本発明は、所定時間経過毎に位置検出を行って出力を更
新する位置検出装置の出力タイミング補間方法であっ
て、今回の検出位置と前回の予測位置の誤差と、それ以
前に検出された誤差の積算値とから、次回の検出位置を
予測し、次回の位置検出が行われる迄の間は、該予測結
果に基づいて今回の検出位置との間を補間するタイミン
グで出力を発生して、通常の位置検出周期より短い周期
で出力を更新することにより、前記課題を達成したもの
である。 又、前記誤差が１ビット情報である場合に、該１ビット
の誤差情報を積分することによって、位置、速度、加速
度を推定し、該推定結果に基づいて、次回の検出位置を
予測するようにしたものである。 又、前記誤差の極性が切替わる頻度が多い場合には、予
測値の変化を小とし、前記誤差の極性がほとんど切替わ
らない場合には、予測値の変化を大とするようにしたも
のである。
新する位置検出装置の出力タイミング補間方法であっ
て、今回の検出位置と前回の予測位置の誤差と、それ以
前に検出された誤差の積算値とから、次回の検出位置を
予測し、次回の位置検出が行われる迄の間は、該予測結
果に基づいて今回の検出位置との間を補間するタイミン
グで出力を発生して、通常の位置検出周期より短い周期
で出力を更新することにより、前記課題を達成したもの
である。 又、前記誤差が１ビット情報である場合に、該１ビット
の誤差情報を積分することによって、位置、速度、加速
度を推定し、該推定結果に基づいて、次回の検出位置を
予測するようにしたものである。 又、前記誤差の極性が切替わる頻度が多い場合には、予
測値の変化を小とし、前記誤差の極性がほとんど切替わ
らない場合には、予測値の変化を大とするようにしたも
のである。
本発明においては、位置情報を出力、表示させる際に、
位置を検出した後に、データ処理を行ってから初めて出
力、表示させるのではなく、今回の検出位置と前回の予
測位置の誤差と、それ以前に検出された誤差の積算値と
から、次に検出されるであろう位置を予測し、次回の位
置検出が行われる迄の間は、該予測結果に基づいて今回
の検出位置との間を補間するタイミングで出力を発生す
るようにしたので、次回の検出位置を、比較的容易に且
つ精度良く予測して、通常の位置検出周期より短い周期
で出力を更新することができ、位置変化に応じた連続的
なパルスを得ることができる。従って、三次元測定機、
リニアエンコーダ、ハイトゲージ等の、高速で位置情報
を出力、表示させる必要のある測定機にも、小型化及び
低消費電力化が容易な静電容量式をはじめとする低速応
答の位置検出装置を使用することが可能となる。又、セ
ンサ部の位置検出更新周期を長くすることができるた
め、高速応答の位置検出装置であっても、高分解能化、
低消費電力化、小型化、高性能化が実現し易くなる。 特に、前記誤差が１ビット情報である場合には、該１ビ
ットの誤差情報を積分することによって、位置、速度、
加速度を推定し、該推定結果に基づいて、次回の検出位
置を予測することにより、誤差が極性のみの１ビット情
報であっても、的確に次回の検出位置を予測することが
できる。 又、前記誤差の極性が切替わる頻度が多い場合には、予
測値の変化を小とし、前記誤差の極性がほとんど切替わ
らない場合には、予測値の変化を大とするようにした場
合には、比較的速度変化の小さな検出器の動きには偏差
が極めて小さいトラッキングを実現でき、逆に速度変化
が大きくなった場合には、偏差はある程度大きいが著し
く大きくなることなくトラッキングし続けることができ
る。
位置を検出した後に、データ処理を行ってから初めて出
力、表示させるのではなく、今回の検出位置と前回の予
測位置の誤差と、それ以前に検出された誤差の積算値と
から、次に検出されるであろう位置を予測し、次回の位
置検出が行われる迄の間は、該予測結果に基づいて今回
の検出位置との間を補間するタイミングで出力を発生す
るようにしたので、次回の検出位置を、比較的容易に且
つ精度良く予測して、通常の位置検出周期より短い周期
で出力を更新することができ、位置変化に応じた連続的
なパルスを得ることができる。従って、三次元測定機、
リニアエンコーダ、ハイトゲージ等の、高速で位置情報
を出力、表示させる必要のある測定機にも、小型化及び
低消費電力化が容易な静電容量式をはじめとする低速応
答の位置検出装置を使用することが可能となる。又、セ
ンサ部の位置検出更新周期を長くすることができるた
め、高速応答の位置検出装置であっても、高分解能化、
低消費電力化、小型化、高性能化が実現し易くなる。 特に、前記誤差が１ビット情報である場合には、該１ビ
ットの誤差情報を積分することによって、位置、速度、
加速度を推定し、該推定結果に基づいて、次回の検出位
置を予測することにより、誤差が極性のみの１ビット情
報であっても、的確に次回の検出位置を予測することが
できる。 又、前記誤差の極性が切替わる頻度が多い場合には、予
測値の変化を小とし、前記誤差の極性がほとんど切替わ
らない場合には、予測値の変化を大とするようにした場
合には、比較的速度変化の小さな検出器の動きには偏差
が極めて小さいトラッキングを実現でき、逆に速度変化
が大きくなった場合には、偏差はある程度大きいが著し
く大きくなることなくトラッキングし続けることができ
る。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本発明の比較は、第１図に示す如く、スケール10と、該
スケール10に沿って移動するセンサ12と、該センサ12の
出力によりスケール10に対するセンサ12の現在位置を測
定する現在値測定回路14と、過去の位置検出情報に基づ
いて次回の検出位置を予測する予測値計算回路20と、該
予測値計算回路20による予測値と前記現在値測定回路14
から入力される現在値の差を計算する差演算回路22と、
誤差演算回路22で計算された予測値と現在値の差を補間
するタイミングで補間パルスを発生する補間回路24と、
から構成されている。 前記予測値計算回路20は、例えば直線補間を行う場合に
は、過去の位置検出情報に基づいて現在の速度を求め、
該速度を予測値とする。又、非直線補間を行う場合に
は、過去の位置検出情報に基づいて例えば現在の加速度
を求め、該加速度を予測値とする。 前記補間回路24は、例えば直線補間を行う場合には速度
に比例した補間パルスを発生し、非直線補間を行う場合
には、例えば加速度に比例した補間パルスを発生する。 本比較例においては、次のステップを繰返すことで、位
置情報を高速で出力させることができる。 （１）位置を検出する。 （２）（１）の情報から、次に検出されるであろう位置
を予測する。 （３）予測された位置に対応する時刻に達する迄の間、
出力表示された位置情報と、予測された位置の間を補間
するタイミングで、位置情報を出力、表示させる。 本比較例によれば、第２図に示す如く、位置検出周期の
間であっても、ほぼ均等なパルスが出力されるので、位
置変化に応じたほぼ連続的なパルスを得ることができ
る。 次に、本発明の第１実施例を、第３図及び第４図を参照
して詳細に説明する。 この第１実施例は、第３図に示す如く、センサ12と、該
センサ12の出力を基準値Ｐと比較して、該基準値Ｐに対
する極性（＋又は−）を２値の１ビット情報として出力
する比較回路30と、該比較回路30出力の位置検出情報に
基づいて、次回の検出位置（速度）Δｘを予測する予測
値計算回路32と、該予測値計算回路32の出力Δｘに基づ
いて、補間されたタイミングで出力ｘを発生する補間回
路34と、前記予測値計算回路32及び補間回路34の出力Δ
ｘ、ｘに基づいて、位置を極性によって検出するための
基準となる基準値Ｐを計算する基準値計算回路36と、か
ら構成されている。 前記比較回路30は、前記センサ12の出力から前記基準値
計算回路36出力の基準値Ｐを減算する加算器30Aと、該
加算器30Aで求められた誤差Ｅが、入力サンプリング間
隔を規定するクロックCK0（第４図参照）毎に格納され
る、例えばＤ−フリップフロップからなるレジスタ30B
と、から構成されている。 前記予測値計算回路32は、前記比較回路30から入力され
る誤差Ｅを定数k1倍する定数倍器32Aと、前記誤差Ｅを
積算した値Esを求めるための加算器32B及びレジスタ32C
と、前記積算値Esを定数k2倍するための定数倍器32D
と、該定数倍器32A、32Dの出力を加算して予測値Δｘ
（＝k1E＋k2Es）を求める加算器32Eと、から構成されて
いる。ここで、前記レジスタ32Cは、第４図に示す如
く、前記入力サンプリング用クロックCK0から計算時間
分に対応させて、例えば１クロックパルスだけ遅れたタ
イミングで出力される計算用クロックCK1に同期してデ
ータを格納するようにされている。 前記補間回路34は、入力サンプリング用クロックCK0及
び計算用クロックCK1よりも短周期の出力用クロックCK2
（第４図参照）に同期して出力データｘを発生するため
の加算器34A及びレジスタ34Bと、から構成されている。 前記基準値計算回路36は、前記予測値計算回路32出力の
予測値Δｘを定数k3倍する定数倍器36Aと、該定数倍器3
6A出力ΔＰ（＝k3Δｘ）と前記補間回路34出力Pr（＝ク
ロックCK3時の出力データｘ）を加算する加算器36Bと、
該加算器36Bの出力を保持し、次回予測用クロックCK
3（第４図参照）が入力される毎に次回測定用の基準値
Ｐとして前記比較回路30の加算器30Aに出力するレジス
タ36Cと、から構成されている。 この第１実施例は、次のような手順で動作する。 （１）比較回路30で基準値Ｐとセンサ12からの位置情報
xtが比較され、誤差Ｅとして、クロックCK0毎にレジス
タ30Bに格納される。 （２）予測値計算回路32は、前記誤差Ｅと、それ以前に
検出された誤差Ｅの情報を積算した値Esをそれぞれk1、
k2倍したk1E、k2Esを加算した、簡単なフィルタで位置
情報を予測する。 （３）予測値計算回路32の出力Δｘは、補間回路34に入
力され、クロックCK0、CK1より短周期のクロックCK2毎
に補間されたタイミングでデータｘが外部装置に出力さ
れる。 （４）一方、基準値計算回路36では、出力データｘと予
測値計算回路32から出力されたデータΔｘから基準値Ｐ
を計算し、比較回路30にフィードバックする。 この第１実施例では、予測値計算回路32として、簡単な
フィルタを使用しているが、フィルタの構成、定数を、
誤差Ｅや内部変数Esに応じてダイナミックに変えるよう
にしてもよい。又、補間回路34も直線補間を行うように
しているが、２次曲線あるいはその他の関数で補間する
ようにしてもよい。 本実施例における各クロックパルス及び計算値の関係の
例を第４図に示す。 以下、第１実施例を具体化した一例である本発明の第２
実施例を、第５図及び第６図を参照して、詳細に説明す
る。 この第２実施例の予測値計算回路42、補間回路44及び基
準値計算回路36は、第５図に示す如く構成されている。 前記予測値計算回路42は、例えば第１実施例と同様の比
較回路30（図示省略）から入力される誤差Ｅの極性変化
に応じて、計数（積分）動作とプリセット動作を切替え
る同極性カウンタ50と、定数倍器52、54、56、58、60、
62と、前記同極性カウンタ50の出力値SSCの絶対値の大
小に応じて、演算式あるいは演算式中の係数を切替える
ための、２つのマルチプレクサ（MUX）64、66と、該MUX
64の出力を積分して位置偏差項PPFを推定するための、
レジスタ70及び加算器72からなる積分器68と、該積分器
68の出力を定数k1倍する定数倍器32Aと、前記MUX66の出
力を積分して加速度ACCを推定するための、レジスタ76
及び加算器78からなる積分器74と、該積分器74の出力を
定数k17倍する定数倍器80と、該定数倍器80の出力を更
に積分して、速度項SRGを推定するための、レジスタ84
及び加算器86からなる積分器82と、該積分器82の出力を
定数k2倍する定数倍器32Dと、該定数倍器32Dと32Aの出
力を加算して、速度Δｘを出力する加算器32Eと、から
構成されている。 ここで、速度Δｘを、位置偏差項PPFと速度項SRGの和で
表わしているのは、速度の予測だけでなく、位置の予測
を精度良く行うためである。 前記同極性カウンタ50は、第６図に示す如く、誤差Ｅの
値が同じ極性を保持する限り、出力値SSCを同一方向に
増（減）分していき、誤差Ｅの極性が切替わると、出力
値SSCに極性値Ｅをプリセットする。 前記マルチプレクサ64、66は、第７図に示す如く、選択
端子SELに入力される同極性カウンタ50の出力値SSCの絶
対値に応じて、入力Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか１つを選択し
て出力端子Ｏに出力する。 前記補間回路44は、第１実施例と同様の加算器34A及び
レジスタ34Bの後段に、その出力（位置）ｙを定数k10倍
する定数倍器44Aを加えた構成となっている。 前記基準値計算回路36は、前記第１実施例と同じ構成で
ある。 以下、第６図を参照して、第２実施例の作用を説明す
る。 本実施例は、１ビット（即ち基準値Ｐに対するプラス又
はマイナスの極性のみ）の誤差Ｅから、レジスタと加算
器で構成される積分器を用いて、位置、速度、加速度を
推定し、位置情報ｘを外部装置に出力している。ここで
特徴的なのは、誤差Ｅの極性変化に応じて、計数（積
分）動作と、プリセット動作を切替える同極性カウンタ
50である。これは、誤差Ｅの値が同じ極性を保持する限
り、同一方向に増（減）分していき、極性が切替わる
と、極性値をプリセットするカウンタである。更に、同
極性カウンタ50の出力値SSCの絶対値の大小に応じて、M
UX64、66により、演算式あるいは演算式中の係数を切替
えている。 即ち、誤差Ｅの極性が切替わる頻度が多い場合には、位
置偏差項PPFあるいは加速度ACCの値を小さな一定値に保
持し、速度項SRGあるいは予測値（速度）Δｘの値が大
きく変化しないようにしている。又、逆に誤差Ｅの極性
の切替わりがほとんど起きていない状態、即ちトラッキ
ングが外れていると思われる状態では、位置偏差項PP
F、加速度ACCの値を積分動作で滑らかに変化させ、前者
の場合よりも大きな変化を速度項SRG、予測値Δｘに与
えている。 この同極性カウンタ50による係数の切替え動作により、
比較的速度変化の小さなセンサの動きには、偏差が極め
て小さいトラッキングを実現できる。逆に、速度変化が
大きくなった場合にも、偏差はある程度大きいが、著し
く大きくなることなくトラッキングし続けることができ
る。 ここで、予測値計算回路42の出力Δｘは、位置の増分、
即ち速度を表わし、該予測値Δｘを、補間回路44におい
てクロックCK2で積分した値ｙが、位置の情報を表わし
ている。なお、外部装置への出力ｘの最小表示量と、内
部演算値ｙの演算最小単位が必ずしも同じでないため、
定数倍器44Aによりｙに係数k10を乗じて出力データｘを
得ている。又、比較回路30へフィードバックされる基準
値Ｐと出力ｘは、出力サンプリング用クロックCK0が発
生する時刻においては、同じ値となる必要があるため、
基準値計算回路36の係数k3は、次式で与えられる。 k3＝k10・（Ｎ−Ｍ） ………（１） ここで、Ｎ、Ｍは、それぞれ出力サンプリング用クロッ
クCK0の周期及び次回予測用クロックCK3から出力サンプ
リング用クロックCK0迄の時間を表わしている（第８図
参照）。 次に、前記第２実施例をソフトウェアで実現した、本発
明の第３実施例の処理手順を第９図に示す。 この第３実施例は、第３実施例と同一機能をソフトウェ
アで実現したものであり、詳細な説明は省略する。 なお、予測値を計算する方法は、前記実施例に限定され
ず、位置、速度、加速度、それ以上の導関数を推定する
方法や、音声信号の線形予測の理論（PARCOR、LSP等）
を応用する方法や、オブザーバ等の現代制御理論を応用
する方法が考えられる。 又、補間方法も、直線補間に限定されず、円弧補間、放
物線補間、スプライン補間、クロソイド補間等の他の補
間方法を用いることができる。
る。 本発明の比較は、第１図に示す如く、スケール10と、該
スケール10に沿って移動するセンサ12と、該センサ12の
出力によりスケール10に対するセンサ12の現在位置を測
定する現在値測定回路14と、過去の位置検出情報に基づ
いて次回の検出位置を予測する予測値計算回路20と、該
予測値計算回路20による予測値と前記現在値測定回路14
から入力される現在値の差を計算する差演算回路22と、
誤差演算回路22で計算された予測値と現在値の差を補間
するタイミングで補間パルスを発生する補間回路24と、
から構成されている。 前記予測値計算回路20は、例えば直線補間を行う場合に
は、過去の位置検出情報に基づいて現在の速度を求め、
該速度を予測値とする。又、非直線補間を行う場合に
は、過去の位置検出情報に基づいて例えば現在の加速度
を求め、該加速度を予測値とする。 前記補間回路24は、例えば直線補間を行う場合には速度
に比例した補間パルスを発生し、非直線補間を行う場合
には、例えば加速度に比例した補間パルスを発生する。 本比較例においては、次のステップを繰返すことで、位
置情報を高速で出力させることができる。 （１）位置を検出する。 （２）（１）の情報から、次に検出されるであろう位置
を予測する。 （３）予測された位置に対応する時刻に達する迄の間、
出力表示された位置情報と、予測された位置の間を補間
するタイミングで、位置情報を出力、表示させる。 本比較例によれば、第２図に示す如く、位置検出周期の
間であっても、ほぼ均等なパルスが出力されるので、位
置変化に応じたほぼ連続的なパルスを得ることができ
る。 次に、本発明の第１実施例を、第３図及び第４図を参照
して詳細に説明する。 この第１実施例は、第３図に示す如く、センサ12と、該
センサ12の出力を基準値Ｐと比較して、該基準値Ｐに対
する極性（＋又は−）を２値の１ビット情報として出力
する比較回路30と、該比較回路30出力の位置検出情報に
基づいて、次回の検出位置（速度）Δｘを予測する予測
値計算回路32と、該予測値計算回路32の出力Δｘに基づ
いて、補間されたタイミングで出力ｘを発生する補間回
路34と、前記予測値計算回路32及び補間回路34の出力Δ
ｘ、ｘに基づいて、位置を極性によって検出するための
基準となる基準値Ｐを計算する基準値計算回路36と、か
ら構成されている。 前記比較回路30は、前記センサ12の出力から前記基準値
計算回路36出力の基準値Ｐを減算する加算器30Aと、該
加算器30Aで求められた誤差Ｅが、入力サンプリング間
隔を規定するクロックCK0（第４図参照）毎に格納され
る、例えばＤ−フリップフロップからなるレジスタ30B
と、から構成されている。 前記予測値計算回路32は、前記比較回路30から入力され
る誤差Ｅを定数k1倍する定数倍器32Aと、前記誤差Ｅを
積算した値Esを求めるための加算器32B及びレジスタ32C
と、前記積算値Esを定数k2倍するための定数倍器32D
と、該定数倍器32A、32Dの出力を加算して予測値Δｘ
（＝k1E＋k2Es）を求める加算器32Eと、から構成されて
いる。ここで、前記レジスタ32Cは、第４図に示す如
く、前記入力サンプリング用クロックCK0から計算時間
分に対応させて、例えば１クロックパルスだけ遅れたタ
イミングで出力される計算用クロックCK1に同期してデ
ータを格納するようにされている。 前記補間回路34は、入力サンプリング用クロックCK0及
び計算用クロックCK1よりも短周期の出力用クロックCK2
（第４図参照）に同期して出力データｘを発生するため
の加算器34A及びレジスタ34Bと、から構成されている。 前記基準値計算回路36は、前記予測値計算回路32出力の
予測値Δｘを定数k3倍する定数倍器36Aと、該定数倍器3
6A出力ΔＰ（＝k3Δｘ）と前記補間回路34出力Pr（＝ク
ロックCK3時の出力データｘ）を加算する加算器36Bと、
該加算器36Bの出力を保持し、次回予測用クロックCK
3（第４図参照）が入力される毎に次回測定用の基準値
Ｐとして前記比較回路30の加算器30Aに出力するレジス
タ36Cと、から構成されている。 この第１実施例は、次のような手順で動作する。 （１）比較回路30で基準値Ｐとセンサ12からの位置情報
xtが比較され、誤差Ｅとして、クロックCK0毎にレジス
タ30Bに格納される。 （２）予測値計算回路32は、前記誤差Ｅと、それ以前に
検出された誤差Ｅの情報を積算した値Esをそれぞれk1、
k2倍したk1E、k2Esを加算した、簡単なフィルタで位置
情報を予測する。 （３）予測値計算回路32の出力Δｘは、補間回路34に入
力され、クロックCK0、CK1より短周期のクロックCK2毎
に補間されたタイミングでデータｘが外部装置に出力さ
れる。 （４）一方、基準値計算回路36では、出力データｘと予
測値計算回路32から出力されたデータΔｘから基準値Ｐ
を計算し、比較回路30にフィードバックする。 この第１実施例では、予測値計算回路32として、簡単な
フィルタを使用しているが、フィルタの構成、定数を、
誤差Ｅや内部変数Esに応じてダイナミックに変えるよう
にしてもよい。又、補間回路34も直線補間を行うように
しているが、２次曲線あるいはその他の関数で補間する
ようにしてもよい。 本実施例における各クロックパルス及び計算値の関係の
例を第４図に示す。 以下、第１実施例を具体化した一例である本発明の第２
実施例を、第５図及び第６図を参照して、詳細に説明す
る。 この第２実施例の予測値計算回路42、補間回路44及び基
準値計算回路36は、第５図に示す如く構成されている。 前記予測値計算回路42は、例えば第１実施例と同様の比
較回路30（図示省略）から入力される誤差Ｅの極性変化
に応じて、計数（積分）動作とプリセット動作を切替え
る同極性カウンタ50と、定数倍器52、54、56、58、60、
62と、前記同極性カウンタ50の出力値SSCの絶対値の大
小に応じて、演算式あるいは演算式中の係数を切替える
ための、２つのマルチプレクサ（MUX）64、66と、該MUX
64の出力を積分して位置偏差項PPFを推定するための、
レジスタ70及び加算器72からなる積分器68と、該積分器
68の出力を定数k1倍する定数倍器32Aと、前記MUX66の出
力を積分して加速度ACCを推定するための、レジスタ76
及び加算器78からなる積分器74と、該積分器74の出力を
定数k17倍する定数倍器80と、該定数倍器80の出力を更
に積分して、速度項SRGを推定するための、レジスタ84
及び加算器86からなる積分器82と、該積分器82の出力を
定数k2倍する定数倍器32Dと、該定数倍器32Dと32Aの出
力を加算して、速度Δｘを出力する加算器32Eと、から
構成されている。 ここで、速度Δｘを、位置偏差項PPFと速度項SRGの和で
表わしているのは、速度の予測だけでなく、位置の予測
を精度良く行うためである。 前記同極性カウンタ50は、第６図に示す如く、誤差Ｅの
値が同じ極性を保持する限り、出力値SSCを同一方向に
増（減）分していき、誤差Ｅの極性が切替わると、出力
値SSCに極性値Ｅをプリセットする。 前記マルチプレクサ64、66は、第７図に示す如く、選択
端子SELに入力される同極性カウンタ50の出力値SSCの絶
対値に応じて、入力Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか１つを選択し
て出力端子Ｏに出力する。 前記補間回路44は、第１実施例と同様の加算器34A及び
レジスタ34Bの後段に、その出力（位置）ｙを定数k10倍
する定数倍器44Aを加えた構成となっている。 前記基準値計算回路36は、前記第１実施例と同じ構成で
ある。 以下、第６図を参照して、第２実施例の作用を説明す
る。 本実施例は、１ビット（即ち基準値Ｐに対するプラス又
はマイナスの極性のみ）の誤差Ｅから、レジスタと加算
器で構成される積分器を用いて、位置、速度、加速度を
推定し、位置情報ｘを外部装置に出力している。ここで
特徴的なのは、誤差Ｅの極性変化に応じて、計数（積
分）動作と、プリセット動作を切替える同極性カウンタ
50である。これは、誤差Ｅの値が同じ極性を保持する限
り、同一方向に増（減）分していき、極性が切替わる
と、極性値をプリセットするカウンタである。更に、同
極性カウンタ50の出力値SSCの絶対値の大小に応じて、M
UX64、66により、演算式あるいは演算式中の係数を切替
えている。 即ち、誤差Ｅの極性が切替わる頻度が多い場合には、位
置偏差項PPFあるいは加速度ACCの値を小さな一定値に保
持し、速度項SRGあるいは予測値（速度）Δｘの値が大
きく変化しないようにしている。又、逆に誤差Ｅの極性
の切替わりがほとんど起きていない状態、即ちトラッキ
ングが外れていると思われる状態では、位置偏差項PP
F、加速度ACCの値を積分動作で滑らかに変化させ、前者
の場合よりも大きな変化を速度項SRG、予測値Δｘに与
えている。 この同極性カウンタ50による係数の切替え動作により、
比較的速度変化の小さなセンサの動きには、偏差が極め
て小さいトラッキングを実現できる。逆に、速度変化が
大きくなった場合にも、偏差はある程度大きいが、著し
く大きくなることなくトラッキングし続けることができ
る。 ここで、予測値計算回路42の出力Δｘは、位置の増分、
即ち速度を表わし、該予測値Δｘを、補間回路44におい
てクロックCK2で積分した値ｙが、位置の情報を表わし
ている。なお、外部装置への出力ｘの最小表示量と、内
部演算値ｙの演算最小単位が必ずしも同じでないため、
定数倍器44Aによりｙに係数k10を乗じて出力データｘを
得ている。又、比較回路30へフィードバックされる基準
値Ｐと出力ｘは、出力サンプリング用クロックCK0が発
生する時刻においては、同じ値となる必要があるため、
基準値計算回路36の係数k3は、次式で与えられる。 k3＝k10・（Ｎ−Ｍ） ………（１） ここで、Ｎ、Ｍは、それぞれ出力サンプリング用クロッ
クCK0の周期及び次回予測用クロックCK3から出力サンプ
リング用クロックCK0迄の時間を表わしている（第８図
参照）。 次に、前記第２実施例をソフトウェアで実現した、本発
明の第３実施例の処理手順を第９図に示す。 この第３実施例は、第３実施例と同一機能をソフトウェ
アで実現したものであり、詳細な説明は省略する。 なお、予測値を計算する方法は、前記実施例に限定され
ず、位置、速度、加速度、それ以上の導関数を推定する
方法や、音声信号の線形予測の理論（PARCOR、LSP等）
を応用する方法や、オブザーバ等の現代制御理論を応用
する方法が考えられる。 又、補間方法も、直線補間に限定されず、円弧補間、放
物線補間、スプライン補間、クロソイド補間等の他の補
間方法を用いることができる。
本発明によれば、次回の検出位置を、比較容易に且つ精
度良く予測して、通常の位置検出周期より短い周期で出
力を更新することができ、位置変化に応じた連続的なパ
ルスを得ることができる。
度良く予測して、通常の位置検出周期より短い周期で出
力を更新することができ、位置変化に応じた連続的なパ
ルスを得ることができる。
第１図は、本発明の比較例の構成を示すブロック線図、 第２図は、前記比較例の出力パルスの例を示す線図、 第３図は、本発明が採用された位置検出装置の第１実施
例の要部を示すブロック線図、 第４図は、第１実施例の各クロックパルスと検出位置の
関係の例を示す線図、 第５図は、本発明が採用された位置検出装置の第２実施
例の要部構成を示すブロック線図、 第６図は、第２実施例で用いられている同極性カウンタ
の特性の例を示す線図、 第７図は、同じくマルチプレクサの特性の例を示す線
図、 第８図は、第２実施例の各部動作波形の例を示す線図、 第９図は、本発明の第３実施例における処理手順を示す
流れ図、 第10図は、従来の位置検出装置の構成の一例を示すブロ
ック線図、 第11図は、前記従来例の出力パルスの一例を示す線図で
ある。 10……スケール、 12……センサ、 14……現在値測定回路、 20、32、42……予測値計算回路、 24、34、44……補間回路、 Ｅ……誤差、 Es……積算値、 Δｘ……予測値（速度）、 ｘ……出力データ、 ｙ……位置。
例の要部を示すブロック線図、 第４図は、第１実施例の各クロックパルスと検出位置の
関係の例を示す線図、 第５図は、本発明が採用された位置検出装置の第２実施
例の要部構成を示すブロック線図、 第６図は、第２実施例で用いられている同極性カウンタ
の特性の例を示す線図、 第７図は、同じくマルチプレクサの特性の例を示す線
図、 第８図は、第２実施例の各部動作波形の例を示す線図、 第９図は、本発明の第３実施例における処理手順を示す
流れ図、 第10図は、従来の位置検出装置の構成の一例を示すブロ
ック線図、 第11図は、前記従来例の出力パルスの一例を示す線図で
ある。 10……スケール、 12……センサ、 14……現在値測定回路、 20、32、42……予測値計算回路、 24、34、44……補間回路、 Ｅ……誤差、 Es……積算値、 Δｘ……予測値（速度）、 ｘ……出力データ、 ｙ……位置。
Claims (3)
- 【請求項１】所定時間経過毎に位置検出を行って出力を
更新する位置検出装置の出力タイミング補間方法であっ
て、 今回の検出位置と前回の予測位置の誤差と、それ以前に
検出された誤差の積算値とから、次回の検出位置を予測
し、 次回の位置検出が行われる迄の間は、該予測結果に基づ
いて今回の検出位置との間を補間するタイミングで出力
を発生して、 通常の位置検出周期より短い周期で出力を更新すること
を特徴とする位置検出装置の出力タイミング補間方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記誤差が１ビット情
報であり、該１ビットの誤差情報を積分することによっ
て、位置、速度、加速度を推定し、該推定結果に基づい
て、次回の検出位置を予測することを特徴とする位置検
出装置の出力タイミング補間方法。 - 【請求項３】請求項２において、前記誤差の極性が切替
わる頻度が多い場合には、予測値の変化を小とし、前記
誤差の極性がほとんど切替わらない場合には、予測値の
変化を大とすることを特徴とする位置検出装置の出力タ
イミング補間方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1264692A JPH07104145B2 (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 位置検出装置の出力タイミング補間方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1264692A JPH07104145B2 (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 位置検出装置の出力タイミング補間方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125912A JPH03125912A (ja) | 1991-05-29 |
| JPH07104145B2 true JPH07104145B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17406870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1264692A Expired - Fee Related JPH07104145B2 (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 位置検出装置の出力タイミング補間方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104145B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104808579A (zh) * | 2010-08-08 | 2015-07-29 | 日本电产三协株式会社 | 控制系统及该控制系统中使用的位置推定方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05196454A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-06 | Sanyo Denki Co Ltd | 絶対位置検出装置 |
| JP4698642B2 (ja) * | 2007-07-12 | 2011-06-08 | リズム時計工業株式会社 | ネジ穴形成構造及びその方法 |
| GB0808081D0 (en) * | 2008-05-02 | 2008-06-11 | In2Games Ltd | Bridging ultrasonic position with accelerometer/gyroscope inertial guidance |
| WO2012020714A1 (ja) * | 2010-08-08 | 2012-02-16 | 日本電産サンキョー株式会社 | モータ制御装置およびモータ制御方法、制御システムおよびこの制御システムに用いる位置推定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60256005A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-17 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 電動機及び電動機により駆動される移動体の位置検出方式 |
-
1989
- 1989-10-11 JP JP1264692A patent/JPH07104145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104808579A (zh) * | 2010-08-08 | 2015-07-29 | 日本电产三协株式会社 | 控制系统及该控制系统中使用的位置推定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03125912A (ja) | 1991-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |