JPH0786414B2 - 位置や速度を検出する装置 - Google Patents
位置や速度を検出する装置Info
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- JPH0786414B2 JPH0786414B2 JP61004932A JP493286A JPH0786414B2 JP H0786414 B2 JPH0786414 B2 JP H0786414B2 JP 61004932 A JP61004932 A JP 61004932A JP 493286 A JP493286 A JP 493286A JP H0786414 B2 JPH0786414 B2 JP H0786414B2
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- time
- timer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置や速度を検出する装置に係り、特に二つ
のサンプリングタイマを設け、サンプリングの遅れ時間
を短くし、位置データの抽出や位置、速度の計算を迅速
に行なう位置や速度を検出する装置に関するものであ
る。
のサンプリングタイマを設け、サンプリングの遅れ時間
を短くし、位置データの抽出や位置、速度の計算を迅速
に行なう位置や速度を検出する装置に関するものであ
る。
NC装置、ロボット等には、サーボ・モータが多く使用さ
れている。
れている。
一方、半導体の進歩により制御回路はマイロコンピュー
タ化及びディジタル化の方向にある。速度の検出をエン
コーダのパルス数によりディジタルで検出するものがあ
るが、低速になるとエンコーダが発生するパルスの間隔
が長くなり、速度検出データが長時間生成できない場合
が生じて高速応答性が悪くなる問題点を有していた。
タ化及びディジタル化の方向にある。速度の検出をエン
コーダのパルス数によりディジタルで検出するものがあ
るが、低速になるとエンコーダが発生するパルスの間隔
が長くなり、速度検出データが長時間生成できない場合
が生じて高速応答性が悪くなる問題点を有していた。
この欠点を補うべき改良として、我々は、サインエンコ
ーダの原信号をサンプルホールドして、パルスとパルス
の間隔を一定サンプリング時間毎に位相を測定する方式
を特願昭59−71865号（特開昭60−216262号）で提案し
た。
ーダの原信号をサンプルホールドして、パルスとパルス
の間隔を一定サンプリング時間毎に位相を測定する方式
を特願昭59−71865号（特開昭60−216262号）で提案し
た。
そのブロック図を第３図に、タイムチャートを第４図に
示す。
示す。
これらの図面について以下説明する。
サンプリングタイマ414の出力TS3を基に（ｎ−１）の点
で移動体に接続されたサイエンコーダ電圧値を位置デー
タとして位置データ抽出回路502で抽出すると共に、時
間ｔsh間サンプルホールドし、その値をデータバス111
を介してCPU101に出力する。
で移動体に接続されたサイエンコーダ電圧値を位置デー
タとして位置データ抽出回路502で抽出すると共に、時
間ｔsh間サンプルホールドし、その値をデータバス111
を介してCPU101に出力する。
以下同様にｎ、ｎ＋１、……の点の位置データを抽出す
ることができる。
ることができる。
サンプリングタイマ414の出力TS3のｎの点ではｎ−１の
点で抽出された位置データからｎ−１点の位置を計算す
る。速度は前回既に計算されているｎ−２の点の位置を
今回計算されたｎ−１の点の位置から計算し、求めるこ
とができる。
点で抽出された位置データからｎ−１点の位置を計算す
る。速度は前回既に計算されているｎ−２の点の位置を
今回計算されたｎ−１の点の位置から計算し、求めるこ
とができる。
具体的には演算回路501とCPU101を使用して計算し、時
間tc後に位置、速度計算結果が制御対象物415に出力さ
れる。その結果、位置情報を得てから出力されるまでに
ｔs1＋tcの時間を費やし、サンプリング時間ｔs1の約２
倍の時間を要していた。
間tc後に位置、速度計算結果が制御対象物415に出力さ
れる。その結果、位置情報を得てから出力されるまでに
ｔs1＋tcの時間を費やし、サンプリング時間ｔs1の約２
倍の時間を要していた。
次に、位置、速度検出装置を第５図のブロック図と第６
図のタイムチャートを用いて説明する。
図のタイムチャートを用いて説明する。
移動体に接続されたエンコーダによる位置、速度検出装
置において、エンコーダ原信号は電気角で90度の位相差
を有するＡ相、Ｂ相からなる正弦波であり、このエンコ
ーダ原信号より零点パルスT1と正逆転信号を発生する波
形整形回路401と、その零点パルスT1により粗位置デー
タを抽出するアップ／ダウン・カウンタ402と、その粗
位置データをサンプリング時間毎に抽出するためにサン
プリングパルスTS3を発生するサンプリングタイマ414
と、該サンプリングパルスTS3信号により同期化される
一時記憶回路403により粗位置データ検出部を構成す
る。又、エンコーダ原信号をサンプリングパルスTS3信
号によりホールドするサンプルホールダ406と、サンプ
リングパルスTS3信号により起動される鋸歯状波発生回
路407と、又、この鋸歯状波発生回路の出力信号S3はＡ
相のサンプル信号S1と変調回路408でS4信号を発生し、
Ｂ相のサンプル信号S2と変調回路409とS5信号を発生
し、又、零値と変調回路410でS6信号を発生している。
更にこれら変調回路の出力のパルス幅を時間幅カウンタ
411、412、413で微細位置データ検出部を構成してい
る。位置、速度の計算は、アドレスバス110、データバ
ス111、基準クロック線112、計測割込み線113により粗
位置データ検出部、微細位置データ検出部のデータをRO
M102、RAM103に記録されているプログラムに従ってCPU1
01で行われる。
置において、エンコーダ原信号は電気角で90度の位相差
を有するＡ相、Ｂ相からなる正弦波であり、このエンコ
ーダ原信号より零点パルスT1と正逆転信号を発生する波
形整形回路401と、その零点パルスT1により粗位置デー
タを抽出するアップ／ダウン・カウンタ402と、その粗
位置データをサンプリング時間毎に抽出するためにサン
プリングパルスTS3を発生するサンプリングタイマ414
と、該サンプリングパルスTS3信号により同期化される
一時記憶回路403により粗位置データ検出部を構成す
る。又、エンコーダ原信号をサンプリングパルスTS3信
号によりホールドするサンプルホールダ406と、サンプ
リングパルスTS3信号により起動される鋸歯状波発生回
路407と、又、この鋸歯状波発生回路の出力信号S3はＡ
相のサンプル信号S1と変調回路408でS4信号を発生し、
Ｂ相のサンプル信号S2と変調回路409とS5信号を発生
し、又、零値と変調回路410でS6信号を発生している。
更にこれら変調回路の出力のパルス幅を時間幅カウンタ
411、412、413で微細位置データ検出部を構成してい
る。位置、速度の計算は、アドレスバス110、データバ
ス111、基準クロック線112、計測割込み線113により粗
位置データ検出部、微細位置データ検出部のデータをRO
M102、RAM103に記録されているプログラムに従ってCPU1
01で行われる。
微細位置を求める方法は、第６図においてエンコーダ
原信号のＡ相信号電圧eA（ｎ−１）とＢ相信号電圧eB
（ｎ−１）から、 eA（ｎ−１）＝Esinθ（ｎ−１） ……（１） −eB（ｎ−１）＝Ecosθ（ｎ−１） ……（２） ただし、Ｅはエンコーダ原信号の振幅であり、θ（ｎ−
１）は零点パルスからの位相である。
原信号のＡ相信号電圧eA（ｎ−１）とＢ相信号電圧eB
（ｎ−１）から、 eA（ｎ−１）＝Esinθ（ｎ−１） ……（１） −eB（ｎ−１）＝Ecosθ（ｎ−１） ……（２） ただし、Ｅはエンコーダ原信号の振幅であり、θ（ｎ−
１）は零点パルスからの位相である。
（１）、（２）式より θ(ｎ−１)＝tan-1｛eA(ｎ−１)／−eB(ｎ−１)) ……
（３） 但し、θ（ｎ−１）は微細位置である。
（３） 但し、θ（ｎ−１）は微細位置である。
粗位置は第６図においてアップ／ダウン・カウンタ40
2のデータPC（ｎ−１）を一時記憶回路で記憶し、総合
位置θＮは（４）式で求められる。
2のデータPC（ｎ−１）を一時記憶回路で記憶し、総合
位置θＮは（４）式で求められる。
θ（ｎ−１）＝PC（ｎ−１）＋θ（ｎ−１）……（４） 次のサンプル時間において同様にθＮを求めると速度
ωＮは、 ωＮ＝θＮ−θ（ｎ−１） ……（５） で求めることが出来る。
ωＮは、 ωＮ＝θＮ−θ（ｎ−１） ……（５） で求めることが出来る。
又、微細位置θ（ｎ−１）は高価なA/D変換器を用いて
も可変であるが、本実施例ではS4信号、S5信号、S6信号
のパルス幅TA（ｎ−１）、TB（ｎ−１）、TC（ｎ−１）
を基準クロックで測定する方法を採用し、次の計算をす
る。
も可変であるが、本実施例ではS4信号、S5信号、S6信号
のパルス幅TA（ｎ−１）、TB（ｎ−１）、TC（ｎ−１）
を基準クロックで測定する方法を採用し、次の計算をす
る。
eA（ｎ−１）＝TA（ｎ−１）−TC（ｎ−１）……（６） eB（ｎ−１）＝TB（ｎ−１）−TC（ｎ−１）……（７） この計算をマイクロコンピュータで行えば位置を測定す
ることができるが、サンプリングホールドと位置や速度
の計算時間が長時間かかって位置や速度制御系の周波数
応答性が低下する。すなわち第６図でサンプルした
（ｎ−１）回目のデータは、サンプルホールド期間＋サ
ンプル開放時間、すなわちサンプリングタイムｔS1およ
び位置、速度演算時間tc経過後に出力される。
ることができるが、サンプリングホールドと位置や速度
の計算時間が長時間かかって位置や速度制御系の周波数
応答性が低下する。すなわち第６図でサンプルした
（ｎ−１）回目のデータは、サンプルホールド期間＋サ
ンプル開放時間、すなわちサンプリングタイムｔS1およ
び位置、速度演算時間tc経過後に出力される。
ここで、サンプリングタイムｔS1と速度計算時間tcとの
関係は、 ｔS1≧tc ……（８） に選択する必要がある。
関係は、 ｔS1≧tc ……（８） に選択する必要がある。
このため測定データは前記のようにサンプリングタイム
の約２倍程度の遅れとなる。
の約２倍程度の遅れとなる。
前述のように、従来は、サインエンコーダによって位置
情報を得てから位置情報として出力されるまでに時間ｔ
S1に時間tcを加えた時間が必要で、サンプリングが遅
く、応答性の点で問題があった。
情報を得てから位置情報として出力されるまでに時間ｔ
S1に時間tcを加えた時間が必要で、サンプリングが遅
く、応答性の点で問題があった。
本発明の第１の目的は測定データがサンプルホールドさ
れてから位置や速度の計算が終了するまでの時間を短縮
して位置や速度の検出を迅速に行うことにある。
れてから位置や速度の計算が終了するまでの時間を短縮
して位置や速度の検出を迅速に行うことにある。
本発明の第２の目的は、前記第１の目的に加え、急激な
負荷変動によって速度が急激に変動しても、あるいはエ
ンコーダの検出信号にノイズがあっても正確な速度の検
出を可能にすることにある。
負荷変動によって速度が急激に変動しても、あるいはエ
ンコーダの検出信号にノイズがあっても正確な速度の検
出を可能にすることにある。
前記第１の目的は、位相の異なるＡ、B2つの正弦波であ
るエンコーダ原信号を生成するエンコーダと、このエン
コーダ原信号より零点パルスと正逆転信号を生成する波
形整形回路と、この零点パルスにより粗位置データを抽
出するためのアップ／ダウンカウンタと、この粗位置デ
ータをサンプリング時間毎に抽出するためのサンプリン
グパルスを発生するサンプリングタイマと、これらによ
って抽出された粗位置データを記憶する一時記憶回路
と、前記エンコーダ原信号を前記サンプリングパルスに
よってホールドするサンプルホールダと、前記サンプリ
ングパルスによって起動される鋸歯状波発生回路と、前
記サンプルホルダでホールドされたＡ相およびＢ相のエ
ンコーダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞれ変調する変調
回路と、同じく鋸歯状波の零値に基づいて変調する変調
回路と、これらの変調回路のそれぞれに接続され、それ
ぞれの変調出力の時間幅から微細位置データを抽出する
時間幅カウンタと、前記粗位置データや微細位置データ
を記憶する記憶装置と、前記で抽出され、この記憶装置
に記憶された粗位置データ及び微細位置データに基づい
て位置や速度を前記サンプリングタイマのサンプリング
時間内で計算するCPUとを備えた移動体の位置や速度を
検出する装置において、前記サンプリングタイマは、所
要長のサンプリング時間を有する第１のサンプリングタ
イマと、この第１のサンプリングタイマの1/M（Ｍは整
数）の周期のサンプリング時間を有し、これらのサンプ
リング時間毎に前記粗位置データ及び微細位置データを
抽出し、これらの粗位置データ及び微細位置データをこ
のサンプリング時間で前記記憶装置に記憶させる第２の
サンプリングタイマから構成し、前記CPUは、第１のサ
ンプリングタイマの次のサンプリング時間で、第１のサ
ンプリングタイマのサンプリング時間内における第２の
サンプリングタイマの最後のサンプリング時間で前記記
憶装置に記憶された粗位置データ及び微細位置データを
取込み、前記取込まれた粗位置データ及び微細位置デー
タに基づいて位置や速度を計算するものとすることによ
って達成される。
るエンコーダ原信号を生成するエンコーダと、このエン
コーダ原信号より零点パルスと正逆転信号を生成する波
形整形回路と、この零点パルスにより粗位置データを抽
出するためのアップ／ダウンカウンタと、この粗位置デ
ータをサンプリング時間毎に抽出するためのサンプリン
グパルスを発生するサンプリングタイマと、これらによ
って抽出された粗位置データを記憶する一時記憶回路
と、前記エンコーダ原信号を前記サンプリングパルスに
よってホールドするサンプルホールダと、前記サンプリ
ングパルスによって起動される鋸歯状波発生回路と、前
記サンプルホルダでホールドされたＡ相およびＢ相のエ
ンコーダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞれ変調する変調
回路と、同じく鋸歯状波の零値に基づいて変調する変調
回路と、これらの変調回路のそれぞれに接続され、それ
ぞれの変調出力の時間幅から微細位置データを抽出する
時間幅カウンタと、前記粗位置データや微細位置データ
を記憶する記憶装置と、前記で抽出され、この記憶装置
に記憶された粗位置データ及び微細位置データに基づい
て位置や速度を前記サンプリングタイマのサンプリング
時間内で計算するCPUとを備えた移動体の位置や速度を
検出する装置において、前記サンプリングタイマは、所
要長のサンプリング時間を有する第１のサンプリングタ
イマと、この第１のサンプリングタイマの1/M（Ｍは整
数）の周期のサンプリング時間を有し、これらのサンプ
リング時間毎に前記粗位置データ及び微細位置データを
抽出し、これらの粗位置データ及び微細位置データをこ
のサンプリング時間で前記記憶装置に記憶させる第２の
サンプリングタイマから構成し、前記CPUは、第１のサ
ンプリングタイマの次のサンプリング時間で、第１のサ
ンプリングタイマのサンプリング時間内における第２の
サンプリングタイマの最後のサンプリング時間で前記記
憶装置に記憶された粗位置データ及び微細位置データを
取込み、前記取込まれた粗位置データ及び微細位置デー
タに基づいて位置や速度を計算するものとすることによ
って達成される。
又、前記第２の目的は、位相の異なるＡ、B2つの正弦波
であるエンコーダ原信号を生成するエンコーダと、この
エンコーダ原信号より零点パルスと正逆転信号を生成す
る波形整形回路と、この零点パルスにより粗位置データ
を抽出するためのアップ／ダウンカウンタと、この粗位
置データをサンプリング時間毎に抽出するためのサンプ
リングパルスを発生するサンプリングタイマと、これら
によって抽出された粗位置データを記憶する一時記憶回
路と、前記エンコーダ原信号を前記サンプリングパルス
によってホールドするサンプルホールダと、前記サンプ
リングパルスによって起動される鋸歯状波発生回路と、
前記サンプルホールダでホールドされたＡ相およびＢ相
のエンコーダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞれ変調する
変調回路と、同じく鋸歯状波の零値に基づいて変調する
変調回路と、これらの変調回路のそれぞれに接続され、
それぞれの変調出力の時間幅から微細位置データを抽出
する時間幅カウンタと、前記粗位置データや微細位置デ
ータを記憶する記憶装置と、前記で抽出され、この記憶
装置に記憶された粗位置データ及び微細位置データに基
づいて位置や速度を前記サンプリングタイマのサンプリ
ング時間内で計算するCPUとを備えた移動体の位置や速
度を検出する装置において、 前記サンプリングタイマは、所要長のサンプリング時間
を有する第１のサンプリングタイマと、この第１のサン
プリングタイマの1/M（Ｍは整数）の周期のサンプリン
グ時間を有し、これらのサンプリング時間毎に前記粗位
置データ及び微細位置データを抽出し、これらの粗位置
データ及び微細位置データをこのサンプリング時間で前
記記憶装置に記憶させる第２のサンプリングタイマから
構成し、前記CPUは、第１のサンプリングタイマの次の
サンプリング時間で、第１のサンプリングタイマのサン
プリング時間内における第２のサンプリングタイマの各
サンプリング時間毎に抽出された総ての粗位置データ及
び微細位置データの平均値を求め、この平均値と粗位置
データに基づいて位置や速度を計算するものとすること
によって達成される。
であるエンコーダ原信号を生成するエンコーダと、この
エンコーダ原信号より零点パルスと正逆転信号を生成す
る波形整形回路と、この零点パルスにより粗位置データ
を抽出するためのアップ／ダウンカウンタと、この粗位
置データをサンプリング時間毎に抽出するためのサンプ
リングパルスを発生するサンプリングタイマと、これら
によって抽出された粗位置データを記憶する一時記憶回
路と、前記エンコーダ原信号を前記サンプリングパルス
によってホールドするサンプルホールダと、前記サンプ
リングパルスによって起動される鋸歯状波発生回路と、
前記サンプルホールダでホールドされたＡ相およびＢ相
のエンコーダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞれ変調する
変調回路と、同じく鋸歯状波の零値に基づいて変調する
変調回路と、これらの変調回路のそれぞれに接続され、
それぞれの変調出力の時間幅から微細位置データを抽出
する時間幅カウンタと、前記粗位置データや微細位置デ
ータを記憶する記憶装置と、前記で抽出され、この記憶
装置に記憶された粗位置データ及び微細位置データに基
づいて位置や速度を前記サンプリングタイマのサンプリ
ング時間内で計算するCPUとを備えた移動体の位置や速
度を検出する装置において、 前記サンプリングタイマは、所要長のサンプリング時間
を有する第１のサンプリングタイマと、この第１のサン
プリングタイマの1/M（Ｍは整数）の周期のサンプリン
グ時間を有し、これらのサンプリング時間毎に前記粗位
置データ及び微細位置データを抽出し、これらの粗位置
データ及び微細位置データをこのサンプリング時間で前
記記憶装置に記憶させる第２のサンプリングタイマから
構成し、前記CPUは、第１のサンプリングタイマの次の
サンプリング時間で、第１のサンプリングタイマのサン
プリング時間内における第２のサンプリングタイマの各
サンプリング時間毎に抽出された総ての粗位置データ及
び微細位置データの平均値を求め、この平均値と粗位置
データに基づいて位置や速度を計算するものとすること
によって達成される。
前述のように、本発明は、第２のサンプリングタイマの
サンプリング周期を第１のサンプリングタイマのサンプ
リング周期より短く設定し、第１のサンプリングタイマ
のサンプリング時間内の第２のサンプリングタイマの最
後のサンプリング時間内で位置データを抽出し、この位
置データに基づいて第１のサンプリングタイマの次のサ
ンプリング時間内で位置や速度を計算するようにしたの
で、それだけサンプリング時間が短くなり、位置データ
の抽出や位置や速度の検出が迅速に行なえるように作用
する。
サンプリング周期を第１のサンプリングタイマのサンプ
リング周期より短く設定し、第１のサンプリングタイマ
のサンプリング時間内の第２のサンプリングタイマの最
後のサンプリング時間内で位置データを抽出し、この位
置データに基づいて第１のサンプリングタイマの次のサ
ンプリング時間内で位置や速度を計算するようにしたの
で、それだけサンプリング時間が短くなり、位置データ
の抽出や位置や速度の検出が迅速に行なえるように作用
する。
又、第２のサンプリングにより計測された総ての時間幅
カウンタの平均値を基に位置データを抽出し、これを基
に位置や速度を計算するようにしているので、速度が急
激に変動したり、エンコーダ信号にノイズがあっても正
確な位置や速度が検出できるように作用する。
カウンタの平均値を基に位置データを抽出し、これを基
に位置や速度を計算するようにしているので、速度が急
激に変動したり、エンコーダ信号にノイズがあっても正
確な位置や速度が検出できるように作用する。
位置データの抽出および位置や速度の検出装置の一実施
例ブロック図を第１図に、そのタイムチャートを第２図
に示す。第１図のサンプリングタイマ404は位置やデー
タの抽出や速度の計算のための出力ｔS1を発生し、第２
のサンプリングタイマ405は位置データの抽出のための
出力ｔS2発生する。第２のサンプリングタイマの出力周
期ｔS2は第１のサンプリングタイマの出力の周期ｔS1よ
り短く設定してある。また一定のサンプリングを確保す
るためにｔS2をｔS1の1/mの周期に選定する。114はｔS1
をｔS2を同期化させるための接続線である。第２のサン
プリングタイマの出力ｔS2をトリガに、サンプルとホー
ルドと出力を繰返し、位置データの抽出回路502で位置
データを抽出するが（ｎ−１）回目から（ｎ−１）ｍ−
１回目のデータは位置や速度計算のデータに使用しな
い。最後の（ｎ−１）ｍ回目のデータを位置や速度計算
のデータに使用する。その結果、位置データは第２のサ
ンプリング周期ｔS2と位置や速度の計算時間tcの和の時
間後に制御対象415に出力されることになる。
例ブロック図を第１図に、そのタイムチャートを第２図
に示す。第１図のサンプリングタイマ404は位置やデー
タの抽出や速度の計算のための出力ｔS1を発生し、第２
のサンプリングタイマ405は位置データの抽出のための
出力ｔS2発生する。第２のサンプリングタイマの出力周
期ｔS2は第１のサンプリングタイマの出力の周期ｔS1よ
り短く設定してある。また一定のサンプリングを確保す
るためにｔS2をｔS1の1/mの周期に選定する。114はｔS1
をｔS2を同期化させるための接続線である。第２のサン
プリングタイマの出力ｔS2をトリガに、サンプルとホー
ルドと出力を繰返し、位置データの抽出回路502で位置
データを抽出するが（ｎ−１）回目から（ｎ−１）ｍ−
１回目のデータは位置や速度計算のデータに使用しな
い。最後の（ｎ−１）ｍ回目のデータを位置や速度計算
のデータに使用する。その結果、位置データは第２のサ
ンプリング周期ｔS2と位置や速度の計算時間tcの和の時
間後に制御対象415に出力されることになる。
本発明の詳細を第７図のブロック図と第８図のタイムチ
ャートを用いて説明すると、第１のサンプリングタイマ
404は位置や速度の計算のために用いられ、第２のサン
プリングタイマ405は位置データの抽出のために用いら
れる。第１のサンプリングタイマ404の出力IRQ1は計算
割込み線114からCPU101に割込み信号として供給され、
その周期はｔS1となっている。移動体に関連して取付け
られたエンコーダによる位置データの抽出や、位置や速
度を計算によって検出する装置において、エンコーダ原
信号はＡ相、Ｂ相を含む正弦波であり、このエンコーダ
原信号より零点パルスT1と正逆転信号を発生する波形整
形回路401とその零点パルスT1によりアップ／ダウンカ
ウンタを動作させ、粗位置データを抽出する。次に微細
位置に関したエンコーダ原信号をサンプリングパルスｔ
S2信号によりホールドするサンプリングホールダ406と
サンプリングパルスｔS2信号により起動される鋸歯状波
発生回路407を有する。変調回路408は鋸歯状波発生回路
407の出力S3とＡ相のサンプルホールド出力S1からS4信
号を形成する。変調回路409は鋸歯状波発生回路407の出
力S3とＢ相のサンプルホールド出力S2からS5信号を形成
し、変調回路410は鋸歯状波発生回路407の出力S3と零値
の信号からS6信号を生成する。更にS4信号、S5信号、S6
信号のパルス幅をそれぞれ時間幅カウンタ411、412、41
3で計測して微細位置検出データとしてアドレスバス11
0、データバス111、基準クロック線112、計測割込み線1
13を介してCPU101に取込み、位置や速度の計算を行う。
特に時間幅カウンタ411、412、413のデータはそれぞれ
第９図に示すRAMエリヤTA、TB、TCに格納する。
ャートを用いて説明すると、第１のサンプリングタイマ
404は位置や速度の計算のために用いられ、第２のサン
プリングタイマ405は位置データの抽出のために用いら
れる。第１のサンプリングタイマ404の出力IRQ1は計算
割込み線114からCPU101に割込み信号として供給され、
その周期はｔS1となっている。移動体に関連して取付け
られたエンコーダによる位置データの抽出や、位置や速
度を計算によって検出する装置において、エンコーダ原
信号はＡ相、Ｂ相を含む正弦波であり、このエンコーダ
原信号より零点パルスT1と正逆転信号を発生する波形整
形回路401とその零点パルスT1によりアップ／ダウンカ
ウンタを動作させ、粗位置データを抽出する。次に微細
位置に関したエンコーダ原信号をサンプリングパルスｔ
S2信号によりホールドするサンプリングホールダ406と
サンプリングパルスｔS2信号により起動される鋸歯状波
発生回路407を有する。変調回路408は鋸歯状波発生回路
407の出力S3とＡ相のサンプルホールド出力S1からS4信
号を形成する。変調回路409は鋸歯状波発生回路407の出
力S3とＢ相のサンプルホールド出力S2からS5信号を形成
し、変調回路410は鋸歯状波発生回路407の出力S3と零値
の信号からS6信号を生成する。更にS4信号、S5信号、S6
信号のパルス幅をそれぞれ時間幅カウンタ411、412、41
3で計測して微細位置検出データとしてアドレスバス11
0、データバス111、基準クロック線112、計測割込み線1
13を介してCPU101に取込み、位置や速度の計算を行う。
特に時間幅カウンタ411、412、413のデータはそれぞれ
第９図に示すRAMエリヤTA、TB、TCに格納する。
又、第１のサンプリングタイマの出力の周期ｔS1は第２
のサンプリングタイマの出力の周期ｔS2のｍ倍に選定す
る。
のサンプリングタイマの出力の周期ｔS2のｍ倍に選定す
る。
次に位置データの抽出と位置や速度の計算による検出手
法を第２図のタイムチャートを用いて説明する。位置デ
ータの抽出と位置や速度の計算は（ｎ−１）回時、
ｎ回時、（ｎ＋１）回時のタイミングで行い、割込み
信号IRQ1で始動される。位置の測定は（ｎ−１）回目に
関して例えばに関する選定でサンプリング信号ｔS2の
立上りエッジでS1信号、S2信号をサンプルホールドし
て、S4信号、S5信号、S6信号を作り、時間（ｎ−１）で
TA（ｎ−11、TB（ｎ−１）１、TC（ｎ−１）１、PC（ｎ
−１）１を測定し、第９図のRAMエリヤTA、TB、TC、PC
に格納する。格納タイミングは割込み信号IRQ2で行われ
る。同様にそれぞれ（ｎ−１）２、（ｎ−１）３、……
（ｎ−１）ｍの時間にデータをRAMエリヤTA、TB、TC、P
Cに格納する。次に時間においてRAMエリヤのデータT
A、TB、TC、PCを計算用のRAM、TAW、TBW、TCW、PCWに移
し位置や速度の計算を行う。
法を第２図のタイムチャートを用いて説明する。位置デ
ータの抽出と位置や速度の計算は（ｎ−１）回時、
ｎ回時、（ｎ＋１）回時のタイミングで行い、割込み
信号IRQ1で始動される。位置の測定は（ｎ−１）回目に
関して例えばに関する選定でサンプリング信号ｔS2の
立上りエッジでS1信号、S2信号をサンプルホールドし
て、S4信号、S5信号、S6信号を作り、時間（ｎ−１）で
TA（ｎ−11、TB（ｎ−１）１、TC（ｎ−１）１、PC（ｎ
−１）１を測定し、第９図のRAMエリヤTA、TB、TC、PC
に格納する。格納タイミングは割込み信号IRQ2で行われ
る。同様にそれぞれ（ｎ−１）２、（ｎ−１）３、……
（ｎ−１）ｍの時間にデータをRAMエリヤTA、TB、TC、P
Cに格納する。次に時間においてRAMエリヤのデータT
A、TB、TC、PCを計算用のRAM、TAW、TBW、TCW、PCWに移
し位置や速度の計算を行う。
この結果における位置や速度のデータはの（ｎ−
１）ｍ番目のデータで計算することになる。第８図の例
では（ｎ−１）５のデータが使用される。
１）ｍ番目のデータで計算することになる。第８図の例
では（ｎ−１）５のデータが使用される。
すなわち位置や速度のデータは１番近いデータを使用す
ることになりサンプルホールドしたデータはｔS2＋tc時
間後に出力されることになる。この時間は従来の場合の
第４図に示すようにｔS1＋tC時間後にデータが出力され
るのに対し、短い時間で出力される。
ることになりサンプルホールドしたデータはｔS2＋tc時
間後に出力されることになる。この時間は従来の場合の
第４図に示すようにｔS1＋tC時間後にデータが出力され
るのに対し、短い時間で出力される。
他の実施例として第１のサンプリングタイマで測定する
サンプルホールドされたＡ相、Ｂ相、零値の変調された
パルス信号S4、S5、S6の時間幅を測定した結果を総てRA
Mエリヤに格納し、位置や速度の計算を行う時、平均値
を算出する方法がある。
サンプルホールドされたＡ相、Ｂ相、零値の変調された
パルス信号S4、S5、S6の時間幅を測定した結果を総てRA
Mエリヤに格納し、位置や速度の計算を行う時、平均値
を算出する方法がある。
第２図のタイムチャートで（ｎ−１）１回目のサンプ
リングデータを（ｎ−１）１の測定点でTA（ｎ−１）
１、TB（ｎ−１）、TC（ｎ−１）１をマイコンで測定し
た時に、第10図を示すTA1、TB1、TC1に格納する。同様
にこれを行ない、（ｎ−１）ｍ回の測定データをTA
m、TBm、TCmに格納する。次に、の点でデータTA1〜TA
m、TB1〜TBm、TC1〜TCmそれぞれTAW1〜TAWm、TBW1〜TBW
m、TCW1〜TCWmに移行し、次式でそれぞれの平均値を計
算する。
リングデータを（ｎ−１）１の測定点でTA（ｎ−１）
１、TB（ｎ−１）、TC（ｎ−１）１をマイコンで測定し
た時に、第10図を示すTA1、TB1、TC1に格納する。同様
にこれを行ない、（ｎ−１）ｍ回の測定データをTA
m、TBm、TCmに格納する。次に、の点でデータTA1〜TA
m、TB1〜TBm、TC1〜TCmそれぞれTAW1〜TAWm、TBW1〜TBW
m、TCW1〜TCWmに移行し、次式でそれぞれの平均値を計
算する。
そして（１）〜（７）式の演算を行なって位置や速度制
御を行なえば、実質的にサンプリングタイムはｔS2≒０
になり計算時間tcに、より近づく。
御を行なえば、実質的にサンプリングタイムはｔS2≒０
になり計算時間tcに、より近づく。
更に第７図で位置データの抽出と位置や速度制御の計算
のタイミングをマイクロコンピュータで割込みをかけ行
なっている。この場合位置や速度検出の頻度に比べ、位
置データの抽出の頻度が増大すると割込み処理の時間が
多くなり、実質的に計算時間が長くなるため、第11図に
示すように位置や速度計算専用のマイクロコンピュータ
を設け、一時記憶回路403のデータと時間幅カウンタ41
1、412、413のデータをCPU101で測定し、記憶回路415に
信号線118を介してCPU104でデータバス116を介して取込
み計算する。又、第１と第２のサンプリングタイマの同
期を合わせるため、第２のサンプリングタイマのの出力
ｔS2は分周回路414を介してS7信号を第１のサンプリン
グタイマ404に加える。このことにより一定時間毎のデ
ータが得られる。
のタイミングをマイクロコンピュータで割込みをかけ行
なっている。この場合位置や速度検出の頻度に比べ、位
置データの抽出の頻度が増大すると割込み処理の時間が
多くなり、実質的に計算時間が長くなるため、第11図に
示すように位置や速度計算専用のマイクロコンピュータ
を設け、一時記憶回路403のデータと時間幅カウンタ41
1、412、413のデータをCPU101で測定し、記憶回路415に
信号線118を介してCPU104でデータバス116を介して取込
み計算する。又、第１と第２のサンプリングタイマの同
期を合わせるため、第２のサンプリングタイマのの出力
ｔS2は分周回路414を介してS7信号を第１のサンプリン
グタイマ404に加える。このことにより一定時間毎のデ
ータが得られる。
［発明の効果］ 以上述べたように第１の発明は、位相の異なるＡ、B2つ
の正弦波であるエンコーダ原信号を生成するエンコーダ
と、このエンコーダ原信号より零点パルスと正逆転信号
を生成する波形整形回路と、この零点パルスにより粗位
置データを抽出するためのアップ／ダウンカウンタと、
この粗位置データをサンプリング時間毎に抽出するため
のサンプリングパルスを発生するサンプリングタイマ
と、これらによって抽出された粗位置データを記憶する
一時記憶回路と、前記エンコーダ原信号を前記サンプリ
ングパルスによってホールドするサンプルホールダと、
前記サンプリングパルスによって起動される鋸歯状波発
生回路と、前記サンプルホールダでホールドされたＡ相
およびＢ相のエンコーダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞ
れ変調する変調回路と、同じく鋸歯状波の零値に基づい
て変調する変調回路と、これらの変調回路のそれぞれに
接続され、それぞれの変調出力の時間幅から微細位置デ
ータを抽出する時間幅カウンタと、前記粗位置データや
微細位置データを記憶する記憶装置と、前記で抽出さ
れ、この記憶装置に記憶された粗位置データ及び微細位
置データに基づいて位置や速度を前記サンプリングタイ
マのサンプリング時間内で計算するCPUとを備えた移動
体の位置や速度を検出する装置において、前記サンプリ
ングタイマは、所要長のサンプリング時間を有する第１
のサンプリングタイマと、この第１のサンプリングタイ
マの1/M（Ｍは整数）の周期のサンプリング時間を有
し、これらのサンプリング時間毎に前記粗位置データ及
び微細位置データを抽出し、これらの粗位置データ及び
微細位置データをこのサンプリング時間で前記記憶装置
に記憶させる第２のサンプリングタイマから構成し、前
記CPUは、第１のサンプリングタイマの次のサンプリン
グ時間で、第１のサンプリングタイマのサンプリング時
間内における第２のサンプリングタイマの最後のサンプ
リング時間で前記記憶装置に記憶された粗位置データ及
び微細位置データを取込み、前記取込まれた粗位置デー
タ及び微細位置データに基づいて位置や速度を計算する
ようにしたので、位置データの抽出に要する時間が短く
なり、位置データの抽出から位置や速度を計算するまで
の実質的サンプリング時間を短くなり、更に、周波数応
答性および位置データの抽出と位置や速度の計算による
検出応答性を向上させることができる効果がある。
の正弦波であるエンコーダ原信号を生成するエンコーダ
と、このエンコーダ原信号より零点パルスと正逆転信号
を生成する波形整形回路と、この零点パルスにより粗位
置データを抽出するためのアップ／ダウンカウンタと、
この粗位置データをサンプリング時間毎に抽出するため
のサンプリングパルスを発生するサンプリングタイマ
と、これらによって抽出された粗位置データを記憶する
一時記憶回路と、前記エンコーダ原信号を前記サンプリ
ングパルスによってホールドするサンプルホールダと、
前記サンプリングパルスによって起動される鋸歯状波発
生回路と、前記サンプルホールダでホールドされたＡ相
およびＢ相のエンコーダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞ
れ変調する変調回路と、同じく鋸歯状波の零値に基づい
て変調する変調回路と、これらの変調回路のそれぞれに
接続され、それぞれの変調出力の時間幅から微細位置デ
ータを抽出する時間幅カウンタと、前記粗位置データや
微細位置データを記憶する記憶装置と、前記で抽出さ
れ、この記憶装置に記憶された粗位置データ及び微細位
置データに基づいて位置や速度を前記サンプリングタイ
マのサンプリング時間内で計算するCPUとを備えた移動
体の位置や速度を検出する装置において、前記サンプリ
ングタイマは、所要長のサンプリング時間を有する第１
のサンプリングタイマと、この第１のサンプリングタイ
マの1/M（Ｍは整数）の周期のサンプリング時間を有
し、これらのサンプリング時間毎に前記粗位置データ及
び微細位置データを抽出し、これらの粗位置データ及び
微細位置データをこのサンプリング時間で前記記憶装置
に記憶させる第２のサンプリングタイマから構成し、前
記CPUは、第１のサンプリングタイマの次のサンプリン
グ時間で、第１のサンプリングタイマのサンプリング時
間内における第２のサンプリングタイマの最後のサンプ
リング時間で前記記憶装置に記憶された粗位置データ及
び微細位置データを取込み、前記取込まれた粗位置デー
タ及び微細位置データに基づいて位置や速度を計算する
ようにしたので、位置データの抽出に要する時間が短く
なり、位置データの抽出から位置や速度を計算するまで
の実質的サンプリング時間を短くなり、更に、周波数応
答性および位置データの抽出と位置や速度の計算による
検出応答性を向上させることができる効果がある。
又、第２の発明は、前記CPUにより第１のサンプリング
タイマの次のサンプリング時間で、第１のサンプリング
タイマのサンプリング時間内における第２のサンプリン
グタイマの各サンプリング時間毎に抽出された総ての粗
位置データ及び微細位置データの平均値を求め、この平
均値と粗位置データに基づいて位置や速度を計算するよ
うにしたので、急激な負荷変動によって速度が急激に変
動しても、あるいはエコーダの検出信号にノイズが重畳
しても正確な位置や速度の計算による検出が可能になる
効果を有する。
タイマの次のサンプリング時間で、第１のサンプリング
タイマのサンプリング時間内における第２のサンプリン
グタイマの各サンプリング時間毎に抽出された総ての粗
位置データ及び微細位置データの平均値を求め、この平
均値と粗位置データに基づいて位置や速度を計算するよ
うにしたので、急激な負荷変動によって速度が急激に変
動しても、あるいはエコーダの検出信号にノイズが重畳
しても正確な位置や速度の計算による検出が可能になる
効果を有する。
第１図は本発明構成の一実施例ブロック図、第２図はそ
のタイムチャート、第３図は従来の構成のブロック図、
第４図はそのタイムチャート、第５図は従来構成のブロ
ック図、第６図はそのタイムチャート、第７図は本発明
構成の一実施例ブロック図、第８図はそのタイムチャー
ト、第９図はRAMエリア、第10図は他の実施例のRAMエリ
ア、第11図は実施例構成のブロック図を示すものであ
る。 101……CPU、102……ROM、110……アドレスバス、111…
…データ・バス、112……基準クロック、113……計算割
込み線、114……計算割込み線、401……波形形成回路、
402……アップ／ダウン・カウンタ、403……一時記憶回
路、404……第１のサンプリングタイマ、405……第２の
サンプリングタイマ、406……サンプリング・ホール
ダ、407……鋸歯状波発生回路、411、412、413時間幅カ
ウンタ、414……サンプリングタイマ。
のタイムチャート、第３図は従来の構成のブロック図、
第４図はそのタイムチャート、第５図は従来構成のブロ
ック図、第６図はそのタイムチャート、第７図は本発明
構成の一実施例ブロック図、第８図はそのタイムチャー
ト、第９図はRAMエリア、第10図は他の実施例のRAMエリ
ア、第11図は実施例構成のブロック図を示すものであ
る。 101……CPU、102……ROM、110……アドレスバス、111…
…データ・バス、112……基準クロック、113……計算割
込み線、114……計算割込み線、401……波形形成回路、
402……アップ／ダウン・カウンタ、403……一時記憶回
路、404……第１のサンプリングタイマ、405……第２の
サンプリングタイマ、406……サンプリング・ホール
ダ、407……鋸歯状波発生回路、411、412、413時間幅カ
ウンタ、414……サンプリングタイマ。
フロントページの続き (72)発明者 森永 茂樹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 菅井 博 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭59−153768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−9507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−160604（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−26209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−148810（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】位相の異なるＡ、B2つの正弦波であるエン
コーダ原信号を生成するエンコーダと、このエンコーダ
原信号より零点パルスと正逆転信号を生成する波形整形
回路と、この零点パルスにより粗位置データを抽出する
ためのアップ／ダウンカウンタと、この粗位置データを
サンプリング時間毎に抽出するためのサンプリングパル
スを発生するサンプリングタイマと、これらによって抽
出された粗位置データを記憶する一時記憶回路と、前記
エンコーダ原信号を前記サンプリングパルスによってホ
ールドするサンプルホールダと、前記サンプリングパル
スによって起動される鋸歯状波発生回路と、前記サンプ
ルホールダでホールドされたＡ相およびＢ相のエンコー
ダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞれ変調する変調回路
と、同じく鋸歯状波の零値に基づいて変調する変調回路
と、これらの変調回路のそれぞれに接続され、それぞれ
の変調出力の時間幅から微細位置データを抽出する時間
幅カウンタと、前記粗位置データや微細位置データを記
憶する記憶装置と、前記で抽出され、この記憶装置に記
憶された粗位置データ及び微細位置データに基づいて位
置や速度を前記サンプリングタイマのサンプリング時間
内で計算するCPUとを備えた移動体の位置や速度を検出
する装置において、 前記サンプリングタイマは、所要長のサンプリング時間
を有する第１のサンプリングタイマと、この第１のサン
プリングタイマの1/M（Ｍは整数）の周期のサンプリン
グ時間を有し、これらのサンプリング時間毎に前記粗位
置データ及び微細位置データを抽出し、これらの粗位置
データ及び微細位置データをこのサンプリング時間で前
記記憶装置に記憶させる第２のサンプリングタイマから
構成し、 前記CPUは、第１のサンプリングタイマの次のサンプリ
ング時間で、第１のサンプリングタイマのサンプリング
時間内における第２のサンプリングタイマの最後のサン
プリング時間で前記記憶装置に記憶された粗位置データ
及び微細位置データを取込み、前記取込まれた粗位置デ
ータ及び微細位置データに基づいて位置や速度を計算す
るものである位置や速度を検出する装置。 - 【請求項２】位相の異なるＡ、B2つの正弦波であるエン
コーダ原信号を生成するエンコーダと、このエンコーダ
原信号より零点パルスと正逆転信号を生成する波形整形
回路と、この零点パルスにより粗位置データを抽出する
ためのアップ／ダウンカウンタと、この粗位置データを
サンプリング時間毎に抽出するためのサンプリングパル
スを発生するサンプリングタイマと、これらによって抽
出された粗位置データを記憶する一時記憶回路と、前記
エンコーダ原信号を前記サンプリングパルスによってホ
ールドするサンプルホールダと、前記サンプリングパル
スによって起動される鋸歯状波発生回路と、前記サンプ
ルホールダでホールドされたＡ相およびＢ相のエンコー
ダ原信号を前記鋸歯状波でそれぞれ変調する変調回路
と、同じく鋸歯状波の零値に基づいて変調する変調回路
と、これらの変調回路のそれぞれに接続され、それぞれ
の変調出力の時間幅から微細位置データを抽出する時間
幅カウンタと、前記粗位置データや微細位置データを記
憶する記憶装置と、前記で抽出され、この記憶装置に記
憶された粗位置データ及び微細位置データに基づいて位
置や速度を前記サンプリングタイマのサンプリング時間
内で計算するCPUとを備えた移動体の位置や速度を検出
する装置において、 前記サンプリングタイマは、所要長のサンプリング時間
を有する第１のサンプリングタイマと、この第１のサン
プリングタイマの1/M（Ｍは整数）の周期のサンプリン
グ時間を有し、これらのサンプリング時間毎に前記粗位
置データ及び微細位置データを抽出し、これらの粗位置
データ及び微細位置データをこのサンプリング時間で前
記記憶装置に記憶させる第２のサンプリングタイマから
構成し、 前記CPUは、第１のサンプリングタイマの次のサンプリ
ング時間で、第１のサンプリングタイマのサンプリング
時間内における第２のサンプリングタイマの各サンプリ
ング時間毎に抽出された総ての粗位置データ及び微細位
置データの平均値を求め、この平均値と粗位置データに
基づいて位置や速度を計算するものである位置や速度を
検出する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61004932A JPH0786414B2 (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 位置や速度を検出する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61004932A JPH0786414B2 (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 位置や速度を検出する装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163911A JPS62163911A (ja) | 1987-07-20 |
| JPH0786414B2 true JPH0786414B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=11597355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61004932A Expired - Lifetime JPH0786414B2 (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 位置や速度を検出する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786414B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101371178B1 (ko) * | 2012-03-27 | 2014-03-07 | 원광대학교산학협력단 | 위치 판단 장치 및 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6175809B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2017-08-09 | 株式会社リコー | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56160604A (en) * | 1980-05-14 | 1981-12-10 | Agency Of Ind Science & Technol | Signal converter for position detecting system |
| JPS5826209A (ja) * | 1981-08-08 | 1983-02-16 | Fujitsu Ltd | 位置および速度検出装置 |
| JPS599507A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-18 | Hitachi Ltd | 鋳造長の測長装置 |
| JPS59148810A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置及び測度計測装置 |
| JPS59153768A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-09-01 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 測長送り装置における線材たるみ量制御装置 |
-
1986
- 1986-01-16 JP JP61004932A patent/JPH0786414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101371178B1 (ko) * | 2012-03-27 | 2014-03-07 | 원광대학교산학협력단 | 위치 판단 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163911A (ja) | 1987-07-20 |
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