JPH07198417A - 対象物の位置を求めるための方法および装置 - Google Patents

対象物の位置を求めるための方法および装置

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JPH07198417A
JPH07198417A JP6297955A JP29795594A JPH07198417A JP H07198417 A JPH07198417 A JP H07198417A JP 6297955 A JP6297955 A JP 6297955A JP 29795594 A JP29795594 A JP 29795594A JP H07198417 A JPH07198417 A JP H07198417A
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error
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Albrecht Donat
ドナート アルブレヒト
Ralf Schweigert
シユワイゲルト ラルフ
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    • G01DMEASURING 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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    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/2448Correction of gain, threshold, offset or phase control
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正弦状の出力信号を有するインクレメンタル
発信器の評価の際に位相誤差を補正するための方法を提
供する。 【構成】 正弦波状のほぼ90°(電気角)だけ互いに
ずらされた発信器から発生された2つの位置角度信号φ
1 を発生する発信器系を用いて対象物の位置を求めるた
めの方法において、位相補正段2、3において位相誤差
角度αを知った上で補正角度信号Δφが関係式 Δφ=arctan〔sinφ1 /cos(φ1
α)〕−φ1 に従って求められ、この補正角度信号Δφが加算器4内
で位置角度信号φ1 に加算的に付加され、またその際に
このようにして発生された信号が補正された位置角度信
号φとしてその後の処理装置に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、90°だけ位相をずら
され変位または角度に関係し等しい振幅および周期を有
する2つの正弦波状の信号を供給し、これらの2つの信
号から内挿用電子回路を介して角度を計算する発信器系
における位置誤差を補正するための方法および装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】工作機械または機械部分の回転運動を検
出するため、光学的ならびに磁気的な正弦‐余弦発信器
が利用される。それらの信号は内挿され、それによって
工具または機械の位置検出が行われる。このような正弦
‐余弦発信器の位置を内挿するための種々の装置が既に
知られている。それらは2種類の方法に基づいている。
最も多く利用されているのは、信号軌跡の正接関数を形
成する方法である。別の方法、いわゆる“HMS”法は
ヨーロッパ特許第 0390936号明細書に記載されている。
この方法では変位または角度に直線的に関係するディジ
タル化可能な追従信号が形成される。
【0003】しかしこれらのすべての方法は、位置情報
(正弦および余弦軌跡)を含んでいる信号が正確に90
°の位相ずれを有することを前提としている。しかし、
発信器の製造および調節の際の許容差に基づいて、情報
を含んでいる軌跡は理想的な90°から多少偏差する位
相ずれを有する。上記の方法ではこの種の誤差に対して
ある程度の感度が与えられている。なぜならば、両信号
の位相誤差に基づいて内挿により、位置調節ループ内で
誤った誤差位置を与え、または回転数調節器に位置リッ
プル、従ってまた回転数リップルを与える位置誤差が生
ずるからである。
【0004】最近の制御および駆動では位置および回転
数調節はディジタルに行われているので、位相誤差を知
った上で、位置および回転数調節器に対する位置情報を
補正することが可能であろう。工作機械におけるますま
す精密になる位置検出はこの補正を必要とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、正弦
状の出力信号を有するインクレメンタル発信器の評価の
際に位相誤差を補正するためのこのような方法を提供す
ることにある。
【0006】本発明によれば、この課題は冒頭に記載し
た種類の方法において請求項1の特徴部分の措置により
解決される。さらに本発明の有利な実施態様では、位置
または回転数調節を行うプロセッサのテーブルアクセス
を介して位置誤差が補正され得る方法が記載されてい
る。その際に補正は、内挿用電子回路から到来するまだ
誤差を含んでいる角度に相応のテーブルへのアクセスに
より誤差関数の角度に関係する部分が加算され、その際
にテーブル値が位相誤差角度、すなわち発信器固有の量
により乗算されることにより達成され得る。
【0007】この方法では位相角度誤差は、いったん求
められているならばパラメータとして格納されていてよ
い発信器固有の量である。しかし、この発信器固有のパ
ラメータをランニング‐アウト試験で求め、また時々更
新することも可能である。このプロセスは自動化可能で
ある。このことは、この誤差への温度の影響も補償され
得ることに通ずる。
【0008】
【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。
【0009】先ず位相誤差と位置誤差との間の数学的関
係を示す。
【0010】位相ずれに基づく位置誤差は、余弦軌跡を
実部に、また正弦軌跡を虚部に対応付けるならば、複素
平面上で比較的簡単に求められ得る。
【0011】理想的な発信器は変位または角度に正確に
相当する位置を示すものである。この場合には正弦およ
び余弦信号軌跡は、ベクトルにより記述されている角
度φをコード化する。 =cosφ+j・sinφ (1)
【0012】値φを有する位相ずれ偏差を有する発信器
は下記の量のベクトルに通ずる。 1 =cos(φ+α)+j・sinφ (2)
【0013】ここで、この方法では位相ずれは完全に余
弦軌跡に付加されることを指摘しておく。
【0014】複素平面上での両ベクトルおよび 1
図1に示す。ベクトル 1 は正接または他の評価方法を
介して角度φ1 をコード化する。差ベクトル 1 1 =cosφ−cos(φ+α)(純実部) (3) であり、その長さは l=| 1 |=cosφ−cos(φ+α) (4) である。
【0015】ベクトル 1 の位相角度としてもベクトル
1 およびベクトル 1 の差角度としても見い出さ
れる角度φ1 を介して三角形の高さhは下式により計算
できる。 h=l・sinφ1 (5)
【0016】ベクトルの長さは値を有するので、三
角形の高さhから補正角度に対する関係式が求められ
る。 h=sinΔφ (6)
【0017】式(5)および(6)から下記の関係式が
導かれる。 sinΔφ=l・sinφ1 (7)
【0018】関係式φ=φ1 +Δφおよび式(4)およ
び(7)により sinΔφ=sinφ1 〔cos(φ1 +Δφ)−cos(φ1 +Δφ+α)〕 =sinφ1 〔cosφ1 ・cosΔφ−sinφ1 ・sinΔφ−cos(φ 1 +α)・cosΔφ+sin(φ1 +α)・sinΔφ〕 (8) または置換して sinΔφ・〔1+sin2 φ1 −sinφ1 ・sin(φ1 +α)= cosΔφ・〔sinφ1 ・cosφ1 −sinφ1 ・cos(φ1 +α)〕 tanΔφ=〔sinφ1 ・cosφ1 −sinφ1 ・cos(φ1 +α)〕/ 〔1+sin2 φ1 −sinφ1 ・sin(φ1 +α)〕(9)
【0019】分母中のsin2 φ1 −sinφ1 ・si
n(φ1 +α)はαの小さい値に対しては値1にくらべ
て無視し得る。
【0020】従って下式が得られる。 tanΔφ=sinφ1 ・cosφ1 −sinφ1 ・cos(φ1 +α) =sinφ1 ・cosφ1 −sinφ1 ・cosφ1 ・cosα +sin2 φ1 ・sinα (10)
【0021】この表し方においてαの小さい値に対して
は差sinφ1 ・cosφ1 −sinφ1 ・cosφ1
・cosαはsin2 φ1 ・sinαにくらべて無視さ
れ得る。従って tanΔφ=sin2 φ1 ・sinα =(1/2)sinα(1−cos2φ1 ) (11)
【0022】位相誤差α、従ってまた位置誤差Δφに対
する値は小さいので、 tanΔφ≒Δφ および sinα ≒α の一次近似により Δφ≒α(1/2)(1−cos2φ1 ) (12) が成り立つ。
【0023】図2による表し方は例として両角度5°お
よび10°に対して誤差関数 Δφ=arctan〔sinφ1 /cos(φ1 +α)〕−φ1 (13) の数値計算された経過を示す。
【0024】誤差関数の経過から、計算された近似(1
2)が有効性を有することが認識される。
【0025】近似の有効性は、種々の位相誤差αに対す
るスペクトル成分をグラフで示す図3による表し方によ
っても確認される。この表し方は、第2高調波(cos
2φ1 )のスペクトル線が優勢であること、また第2高
調波の補正が位置角度のなかで位置誤差を係数20だけ
最小化することを示す。
【0026】図4には、回路技術的に制御または駆動装
置において位相補正要素(一点鎖線内)を用いてどのよ
うに補正が行われ得るかが示されている。内挿用電子回
路1から先ず角度に対する値φ1 が計算される。情報を
含んでいる軌跡(正弦および余弦)は90°の理想的な
位相から偏差して位相ずれを有するので、この値は誤差
を含んでおり、従ってテーブル状のメモリ2に供給さ
れ、そこでφ1 に関係する誤差関数の部分が関係式 fTab (φ1 =(1/2)(1−cos2φ1 ) に従って格納される。これは式(12)の第1の因数を
なす。
【0027】テーブルの出力値はさらに乗算器3に供給
され、位相誤差角度を乗算される。位相誤差角度αはパ
ラメータとして格納されていてよい発信器固有の量であ
る。誤差関数(1/2)(1−cos2φ1 )と位相誤
差角度αとの乗算後に式(12)による補正角度Δφが
得られ、この補正角度Δφが加算器4内で内挿された角
度φ1 に加算される。この加算器4の出力は所望の補正
された角度φを、図面を見易くするため図示されていな
い別の評価装置に与える。
【0028】位相誤差角度αは発信器に付属の量として
いったん求められ、またその後に発信器に固有のパラメ
ータとして記録され得る。しかし、発信器位相誤差をラ
ンニング‐アウト試験で自動的に求めることも考えられ
る。自動的に求められた発信器位相誤差はその後に低優
先度のタイムスライスで更新され得る。位相誤差の自動
的更新によりこの誤差への温度の影響も補償され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】位相のずれた理想的なベクトルを示す図。
【図2】2種類の位相誤差角度の数値計算された経過を
示す図。
【図3】種々の位相誤差に対するスペクトル成分を示す
図。
【図4】位相補正のためのブロック回路図。
【符号の説明】
1 内挿用電子回路 2 メモリ 3 乗算器 4 加算器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ほぼ90°(電気角)だけ互いにずらさ
    れた2つの正弦波状の発信器信号から直線化された位置
    角度信号φ1 を発生する発信器系を用いて対象物の位置
    を求めるための方法において、 変換器(2、3)において位相誤差角度αを知った上で
    補正角度信号Δφが関係式 Δφ=arctan〔sinφ1 /cos(φ1
    α)〕−φ1 に従って求められ、この補正角度信号Δφが位置角度信
    号φ1 に加算的に付加され、またその際にこのようにし
    て発生された信号が補正された位置角度信号φとしてそ
    の後の処理装置に供給されることを特徴とする対象物の
    位置を求めるための方法。
  2. 【請求項2】 関係式が Δφ=(1/2)(1−cos2φ1 )・α として簡略化されることを特徴とする請求項1記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 位相誤差角度αが発信器に付属の量とし
    ていったん求められ、またその後に発信器に固有のパラ
    メータとして記録されることを特徴とする請求項1また
    は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 位相誤差角度αが所望に応じて更新可能
    であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
  5. 【請求項5】 位相誤差角度αがそれぞれランニング‐
    アウト試験で求められることを特徴とする請求項4記載
    の方法。
  6. 【請求項6】 変換器(2、3)として計算機が設けら
    れていることを特徴とする請求項1ないし5の1つによ
    る方法を実施するための装置。
  7. 【請求項7】 変換器としてテーブルに対するメモリ
    (2)が設けられており、前記テーブルのなかに予め与
    えられた位置誤差信号φ1 に対して付属の補正値が予め
    与えられており、この補正値が位相誤差αによる重み付
    けの後に補正角度信号Δφを指示することを特徴とする
    請求項1ないし5の1つによる方法を実施するための装
    置。
JP6297955A 1993-11-09 1994-11-07 対象物の位置を求めるための方法および装置 Withdrawn JPH07198417A (ja)

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EP93118200A EP0652419B1 (de) 1993-11-09 1993-11-09 Verfahren zur Korrektur des Phasenfehlers bei der Auswertung von Inkrementalgebern mit sinusförmigen Ausgangssignalen
AT93118200.0 1993-11-09

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AT (1) ATE135814T1 (ja)
DE (1) DE59301986D1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998021553A1 (fr) * 1996-11-11 1998-05-22 Fanuc Ltd. Circuit d'interpolation de codeur

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
GB2335045B (en) * 1997-11-28 2001-09-26 Mitutoyo Corp Phase delay correction system
JP3246723B2 (ja) * 1997-11-28 2002-01-15 株式会社ミツトヨ 位相遅れ補正方式
DE19950902A1 (de) 1999-10-22 2001-05-23 Ds Technologie Werkzeugmaschb System und Verfahren zur Steuerung einer Positioniereinrichtung, insbesondere von Stellantrieben bei Werkzeugmaschinen, sowie Phasenmischvorrichtung
JP4194484B2 (ja) * 2003-12-16 2008-12-10 アルプス電気株式会社 角度検出センサ
GB0401748D0 (en) 2004-01-27 2004-03-03 Copley Motion Systems Llc Linear motor and transducer arrangement therefor
DE102008021107B4 (de) * 2008-04-28 2021-09-02 Vitesco Technologies GmbH Winkelsensor und Verfahren zum Betreiben des Winkelsensors
JP5115610B2 (ja) * 2010-09-23 2013-01-09 株式会社デンソー 回転角検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4349886A (en) * 1979-03-27 1982-09-14 Ibar Jean Pierre Device for modifying or controlling the shape of an electrical output signal
DE3036830A1 (de) * 1980-09-30 1982-04-15 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Laengen- oder winkelmesseinrichtung
DE3201005A1 (de) * 1982-01-15 1983-07-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Einrichtung zur fehlerkorrektur bei positionsmesssystemen
US5202842A (en) * 1989-11-29 1993-04-13 Kabushiki Kaisha Okuma Tekkosho Rotational position detecting device which compensates for eccentricity of rotating object

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998021553A1 (fr) * 1996-11-11 1998-05-22 Fanuc Ltd. Circuit d'interpolation de codeur
US6188341B1 (en) 1996-11-11 2001-02-13 Fanuc Ltd. Encoder interpolation circuit which corrects an interpolation angle between a received sine-wave encoder signal and a cosine-wave encoder signal

Also Published As

Publication number Publication date
EP0652419A1 (de) 1995-05-10
DE59301986D1 (de) 1996-04-25
ATE135814T1 (de) 1996-04-15
EP0652419B1 (de) 1996-03-20

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