JPH08327396A - Device for detecting amount of displacement - Google Patents

Device for detecting amount of displacement

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Publication number
JPH08327396A
JPH08327396A JP13410595A JP13410595A JPH08327396A JP H08327396 A JPH08327396 A JP H08327396A JP 13410595 A JP13410595 A JP 13410595A JP 13410595 A JP13410595 A JP 13410595A JP H08327396 A JPH08327396 A JP H08327396A
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JP
Japan
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cycle time
pulse
relative movement
detected
displacement amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP13410595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsutoshi Mibu
捷利 壬生
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Sony Magnescale Inc
Original Assignee
Sony Magnescale Inc
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Publication date
Application filed by Sony Magnescale Inc filed Critical Sony Magnescale Inc
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Publication of JPH08327396A publication Critical patent/JPH08327396A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE: To automatically obtain an optimum addition/subtraction pulses by converting a relative travel distance detected as a pulse train with a specific resolution and frequency into a pulse train signal which is reduced to an optimum frequency according to the relative travel speed and acceleration between two objects. CONSTITUTION: A next period time Ti+1 for outputting number of pulses ΔNi corresponding to a relative travel distance detected in a periodical time Ti is predicted from a relative travel distance and an acceleration at the time Ti when the relative travel distance is detected and a previous period time Ti-1 , an optimum period time Tp of a discharged pulse is obtained by the predicted period time Ti+1 and the number of pulses ΔNi , and a reduction rate M of a frequency (N×f) of a clock pulse CKI for interpolation is automatically determined to an optimum value from the optimum period time Tp ,thus outputting a clock pulse CKP, namely an addition/subtraction pulse which is reduced to an optimum period time width, namely frequency, for the relative travel distance detected at each period time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば工作機械あるい
は産業機械や精密測長、測角装置等の移動テーブル等の
位置や相対移動量を検出するデジタルスケールシステム
に用いて好適な変位量検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for use in a digital scale system for detecting the position and relative movement amount of, for example, a machine tool or an industrial machine, or a moving table such as a precision measuring and angle measuring device. Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械あるいは、産業機械等の移動テ
ーブルの相対移動量を検出するデジタルスケールシステ
ムとして、磁気記録技術を応用した磁気スケールや、光
学技術を用いた光学式のスケール等がよく知られてい
る。これらのデジタルスケールシステムには、磁気的あ
るいは光学的な手法で目盛りが形成されており、再生波
長λの信号を生成するように構成されているが、磁気ス
ケールの再生波長λは比較的大きな値、例えば0.2m
mが選ばれている。
2. Description of the Related Art As a digital scale system for detecting a relative movement amount of a moving table of a machine tool or an industrial machine, a magnetic scale to which magnetic recording technology is applied and an optical scale using optical technology are well known. Has been. These digital scale systems are calibrated by a magnetic or optical method and are configured to generate a signal with a reproduction wavelength λ, but the reproduction wavelength λ of the magnetic scale has a relatively large value. , For example 0.2m
m is selected.

【0003】従って、移動テーブル等の変位量を高い分
解能で検出するための変位量検出装置としては、スケー
ルと検出ヘッドの相対移動量を位相変調信号として取り
出し、この位相量を弁別し、移動方向に応じた高分解能
のパルスを出力するように構成された、いわゆる位相検
出型の変位量検出装置が多く用いられていた。
Therefore, as a displacement amount detecting device for detecting the displacement amount of a moving table or the like with high resolution, the relative movement amount of the scale and the detection head is taken out as a phase modulation signal, this phase amount is discriminated, and the movement direction is determined. A so-called phase detection type displacement amount detection device, which is configured to output a high-resolution pulse corresponding to the above, has been widely used.

【0004】ところで、位相検出型の変位量検出装置と
しては、特公昭50−25818号公報あるいは特公昭
50−28032号公報で述べられているように、位相
の変位量をこの位相変調信号の周期時間の変化として検
出できることから、この位相変調信号のキャリア周波数
fのN倍のクロックパルスを用いて検出し、再生波長λ
の1/Nの分解能で検出できるように構成されている。
従って、このクロックパルスの周波数即ち、このNの値
を適当に設定するだけで、極めて容易に任意の分解能を
実現することができるという特徴を有する反面、分解能
を高くしようとすると、必然的にクロックパルスの周波
数N×fを高く選ばざるを得ず、結果として出力パルス
の周波数が高くなる。
By the way, as a phase detection type displacement amount detecting device, as described in Japanese Patent Publication No. 50-25818 or Japanese Patent Publication No. 50-28032, the amount of phase displacement is determined by the period of this phase modulation signal. Since it can be detected as a change in time, it is detected using a clock pulse that is N times the carrier frequency f of this phase modulation signal, and the reproduction wavelength λ
It is configured so that it can be detected with a resolution of 1 / N.
Therefore, although it has the feature that an arbitrary resolution can be realized very easily by simply setting the frequency of this clock pulse, that is, the value of N, if the resolution is to be increased, the clock is inevitably increased. The pulse frequency N × f must be selected high, resulting in a high output pulse frequency.

【0005】例えば、再生波長λが0.2mmのスケー
ルを用い、システムの応答速度等を考慮してキャリア周
波数を50kHzで分解能1μmの検出を実現しようと
した場合の内挿用クロックパルスCKIの周波数は10
MHzとなり、そのまま出力した場合、周波数が高すぎ
て接続される機器とのインターフェースが難しい、ある
いは、接続できない等の問題もあり、出力パルスの周波
数を低減して出力するための機能が必要とされた。
For example, the frequency of the interpolation clock pulse CKI when a reproduction wavelength λ of 0.2 mm is used and a carrier frequency of 50 kHz is used to detect a resolution of 1 μm in consideration of the response speed of the system. Is 10
When it is output as it is, the frequency is too high and it is difficult to interface with the connected device, or there is a problem that it cannot be connected.Therefore, the function to reduce the output pulse frequency and output it is required. It was

【0006】図6は従来の変位量検出装置の例を示す構
成図であり、この変位量検出装置はスケール例えば磁気
スケール11に対し、相対的に移動する如くなされた検
出ヘッド例えば磁気ヘッド12a,12bより成るスケ
ール部1と、このスケール11と検出ヘッド12a,1
2bとの相対移動量に応じた位相変調信号を出力する位
相検出回路部2と、この位相変調信号から分解能R(λ
/N)で、移動方向に応じた加算パルスUp及び減算パ
ルスDownを生成する内挿回路部3とより構成されて
おり、この内挿回路部3にはこの出力パルスUp又はD
ownの周波数を選択するための機能及び選択用の制御
信号SL0〜SL2が供給される如くなされている。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional displacement amount detecting device. This displacement amount detecting device is a detection head such as a magnetic head 12a, which is designed to move relative to a scale such as a magnetic scale 11. Scale part 1 composed of 12b, scale 11 and detection heads 12a, 1
2b, a phase detection circuit unit 2 that outputs a phase modulation signal according to the relative movement amount, and a resolution R (λ
/ N) and an interpolation circuit unit 3 for generating an addition pulse Up and a subtraction pulse Down according to the moving direction, and the output circuit Up or D
A function for selecting the down frequency and control signals SL0 to SL2 for selection are supplied.

【0007】この位相検出回路部2の例を図7に示す。
この図7例はスケールとして再生波長λの信号が得られ
るように磁気目盛りが記録された磁気スケール11を用
い、検出ヘッドとして過飽和コア型磁気ヘッド12a,
12bを用いたものである。
An example of this phase detection circuit section 2 is shown in FIG.
In this example of FIG. 7, a magnetic scale 11 on which a magnetic scale is recorded so that a signal of a reproduction wavelength λ is obtained is used as a scale, and a supersaturated core type magnetic head 12a is used as a detection head.
12b is used.

【0008】この図7において、20は周波数がf/2
の矩形波の励磁信号EXが供給される励磁信号入力端子
を示し、この励磁信号入力端子20に供給される励磁信
号EXをローパスフィルタ26に供給し、このローパス
フィルタ26の出力側に得られる正弦波信号を励磁アン
プ27を介して励磁信号exとして2チャンネルの磁気
ヘッド12a及び12bに供給する。
In FIG. 7, the frequency 20 is f / 2.
Shows an excitation signal input terminal to which the rectangular wave excitation signal EX is supplied. The excitation signal EX supplied to the excitation signal input terminal 20 is supplied to the low-pass filter 26, and a sine obtained at the output side of the low-pass filter 26. The wave signal is supplied to the two-channel magnetic heads 12a and 12b as the excitation signal ex via the excitation amplifier 27.

【0009】この励磁信号exは ex=sin(ωt/2) ‥‥‥ (1) と表すことができる。This excitation signal ex can be expressed as ex = sin (ωt / 2) (1).

【0010】この一方の磁気ヘッド12aの出力信号e
1 を前置アンプ21aを介して加算アンプ23に供給す
ると共に他方の磁気ヘッド12bの出力信号e2 を前置
アンプ21b及び90°移相器22を介して加算アンプ
23に供給する。この加算アンプ23の出力信号を帯域
フィルタ24及び波形整形回路25を介して、位相変調
信号出力端子28に供給する。
The output signal e of the one magnetic head 12a
1 is supplied to the addition amplifier 23 via the preamplifier 21a, and the output signal e 2 of the other magnetic head 12b is supplied to the addition amplifier 23 via the preamplifier 21b and the 90 ° phase shifter 22. The output signal of the addition amplifier 23 is supplied to the phase modulation signal output terminal 28 via the bandpass filter 24 and the waveform shaping circuit 25.

【0011】この場合、磁気ヘッド12a及び12bは
磁気スケール11の再生波長λに対して、電気的に90
°の位相差を持つ出力信号が得られるように配置されて
いるので、前置アンプ21a及び21bからの夫々の出
力信号e1 及びe2 は励磁信号exの2倍の周波数を持
つ平衡変調信号であり、次式の様に表すことができる。
In this case, the magnetic heads 12a and 12b are electrically connected to the reproducing wavelength λ of the magnetic scale 11 by 90 degrees.
Since the output signals having a phase difference of ° are obtained, the output signals e 1 and e 2 from the preamplifiers 21a and 21b are balanced modulation signals having twice the frequency of the excitation signal ex. And can be expressed as the following equation.

【0012】 e1 =sinωt×cos(2πX/λ) ‥‥‥ (2) e2 =sinωt×sin(2πX/λ) ‥‥‥ (3) 但し、ω=2πf,Xは波長λ内の位置(絶対位置)で
ある。
E 1 = sinωt × cos (2πX / λ) (2) e 2 = sinωt × sin (2πX / λ) (3) where ω = 2πf and X are positions within the wavelength λ (Absolute position).

【0013】ところで、前置アンプ21bの出力信号e
2 は90°移相器22でキャリアの位相を90°移相し
た後に、加算アンプ23で加算され、さらに帯域フィル
タ24で高調波成分が除去されるので、この帯域フィル
タ24の出力側に次式で示す位相変調信号ep が得られ
る。 ep =sin(ωt+2πX/λ) ‥‥‥ (4)
By the way, the output signal e of the preamplifier 21b
After the phase of the carrier is shifted by 90 ° by the 90 ° phase shifter 22, 2 is added by the adding amplifier 23 and the harmonic component is removed by the bandpass filter 24. The phase modulation signal e p shown by the equation is obtained. e p = sin (ωt + 2πX / λ) (4)

【0014】この位相変調信号ep は、波形整形回路2
5で矩形波に整形された後、位相変調信号出力端子28
を介して内挿回路部3に導かれる。この例は位相検出型
のシステムであるので、その位相のみに着目すれば矩形
波に変換された位相変調信号Sは、次の様に表すことが
できる。
This phase-modulated signal e p has a waveform shaping circuit 2
After being shaped into a rectangular wave by 5, the phase modulation signal output terminal 28
Is guided to the interpolation circuit section 3 via. Since this example is a phase detection type system, the phase modulation signal S converted into a rectangular wave can be expressed as follows if only its phase is focused.

【0015】 S=sin(ωt+2πX/λ) ‥‥‥ (5)S = sin (ωt + 2πX / λ) (5)

【0016】即ち、位相変調信号Sはスケール11と磁
気ヘッド12a,12bとの相対的な移動によって位相
の変化する矩形波信号であり、その位相量(2πX/
λ)は移動量λ毎に2π(=360°)ずつ変化する。
That is, the phase modulation signal S is a rectangular wave signal whose phase changes due to the relative movement of the scale 11 and the magnetic heads 12a and 12b, and its phase amount (2πX /
λ) changes by 2π (= 360 °) for each movement amount λ.

【0017】この内挿回路部3は、位相変調信号のキャ
リア周波数fのN倍の周波数を持つクロックパルスを用
いて、再生波長λの1/Nの分解能を持つ加算パルスU
p及び減算パルスDownを出力する部分であり、上述
したように、その基本原理は、位相変調信号の各周期時
間毎の位相変化量φ(T)をこの位相変調信号の1周期
時間に内挿されるN×fの周波数のクロックパルスの数
として、検出することにある。
The interpolation circuit section 3 uses a clock pulse having a frequency N times as high as the carrier frequency f of the phase-modulated signal to add pulse U having a resolution of 1 / N of the reproduction wavelength λ.
p and the subtraction pulse Down are output. As described above, the basic principle is to interpolate the phase change amount φ (T) for each cycle time of the phase modulation signal into one cycle time of this phase modulation signal. The number of clock pulses having a frequency of N × f is detected.

【0018】云うまでもなく、静止時における位相変調
信号の位相変化量φ(T)はゼロであり、そのときの周
期時間は、位相変調信号のキャリア周波数fの1周期時
間T(1/f)に等しく、静止時において位相変調信号
の1周期時間に内挿される周波数N×fのクロックパル
ス数に等しい。以下、このパルス数を基準パルス数Nと
称する。従って、位相の変化量φ(T)は、この周期時
間に計数されるクロックパルス数の、基準パルス数Nに
対する差ΔNとして検出できる。
Needless to say, the phase change amount φ (T) of the phase modulation signal at rest is zero, and the cycle time at that time is one cycle time T (1 / f of the carrier frequency f of the phase modulation signal. ), And is equal to the number of clock pulses of frequency N × f interpolated in one cycle time of the phase modulation signal at rest. Hereinafter, this pulse number is referred to as a reference pulse number N. Therefore, the phase change amount φ (T) can be detected as a difference ΔN between the number of clock pulses counted in this cycle time and the reference pulse number N.

【0019】ここで、位相変調信号の立上がり(または
立下がり)を基準として周期時間を計測するものとし、
この時刻をti-1 (i=1〜n)、この時刻から次の時
刻t i に至る周期時間をTi (i=1〜n)とすれば、
この周期時間Ti に内挿されるクロックパルスの数Ni
は、スケールと磁気ヘッドの相対移動に応じて変化し、
相対移動量をΔNi とすれば、 Ni =N+ΔNi ‥‥‥ (6) と表すことができる。ここで、ΔNi は、正または負の
整数であり、その符号は、移動方向に、その絶対値は分
解能R(λ/N)単位の加算方向の出力パルスUpまた
は減算方向の出力パルスDownのパルス数に対応す
る。
Here, the rise of the phase modulation signal (or
The fall time shall be used as a reference to measure the cycle time,
This time is ti-1(I = 1 to n), next time from this time
Tick t iCycle time toiIf (i = 1 to n),
This cycle time TiThe number N of clock pulses interpolated intoi
Changes according to the relative movement of the scale and the magnetic head,
The relative movement amount is ΔNiIf so, Ni= N + ΔNiIt can be expressed as (6). Where ΔNiIs positive or negative
An integer whose sign is in the direction of movement and whose absolute value is minutes.
Output pulse Up in the adding direction in units of resolution R (λ / N)
Corresponds to the number of output pulses Down in the subtraction direction
It

【0020】ところで、加減算パルスの周波数はN×f
であり、分割数Nや、キャリア周波数fによっても異な
るが、前述のごとく、スケールの再生波長λが0.2m
mのシステムに適用し、キャリア周波数fを50kHz
として分解能1μmを実現しようとすると、10MHz
という極めて高い周波数となり、接続される機器とのイ
ンターフェースが非常に困難になるため、実際の内挿回
路では、加減算パルスの周波数を低減するための回路が
付加されていた。
By the way, the frequency of the add / subtract pulse is N × f.
As described above, the reproduction wavelength λ of the scale is 0.2 m, though it depends on the number of divisions N and the carrier frequency f.
applied to the m-system and the carrier frequency f is 50 kHz.
To achieve a resolution of 1 μm as 10 MHz
Since it becomes an extremely high frequency and it becomes very difficult to interface with the connected equipment, a circuit for reducing the frequency of the addition / subtraction pulse was added in the actual interpolation circuit.

【0021】この内挿回路部3の従来例を図8に示す。
次にこの図8を参照して従来の内挿回路部3の例につき
説明する。この図8において、28aは位相検出回路部
2の位相変調信号出力端子28に得られる位相変調信号
Sが供給される位相変調信号入力端子を示し、この位相
変調信号入力端子28aに供給される位相変調信号Sを
同期微分回路32を介して周期時間測定回路33に供給
する。
A conventional example of the interpolation circuit section 3 is shown in FIG.
Next, an example of the conventional interpolation circuit section 3 will be described with reference to FIG. In FIG. 8, reference numeral 28a denotes a phase modulation signal input terminal to which the phase modulation signal S obtained at the phase modulation signal output terminal 28 of the phase detection circuit unit 2 is supplied, and the phase to be supplied to this phase modulation signal input terminal 28a. The modulated signal S is supplied to the cycle time measuring circuit 33 via the synchronous differentiating circuit 32.

【0022】また、図8において、31はタイミング信
号生成回路を示し、このタイミング信号生成回路31は
位相変調信号Sに同期した各種タイミング信号を生成す
る回路で、例えば10MHzの内挿用クロックパルスC
KI、位相検出回路部2の励磁信号入力端子20への例
えば25kHzの励磁信号EX、周期時間測定回路33
への初期化用クリアパルスCL及び後述する加減算カウ
ンタ37へのプリセットパルスPRを生成する。20a
は位相検出回路部2の励磁信号入力端子20に励磁信号
EXを供給する励磁信号出力端子である。
Further, in FIG. 8, reference numeral 31 denotes a timing signal generating circuit, and this timing signal generating circuit 31 is a circuit for generating various timing signals in synchronization with the phase modulation signal S, for example, an interpolation clock pulse C of 10 MHz.
KI, an excitation signal EX of, for example, 25 kHz to the excitation signal input terminal 20 of the phase detection circuit unit 2, a cycle time measurement circuit 33
To generate a clear pulse CL for initialization and a preset pulse PR to an add / subtract counter 37 described later. 20a
Is an excitation signal output terminal for supplying the excitation signal EX to the excitation signal input terminal 20 of the phase detection circuit section 2.

【0023】この場合、同期微分回路32においては位
相変調信号Sと内挿用クロックパルスCKIとが供給さ
れ、この位相変調信号Sの立上がり(立下がり)時刻t
i-1に同期した微分パルスDp を得、この微分パルスD
p を周期時間測定回路33及びタイミング信号生成回路
31に供給する。
In this case, the phase differentiating signal S and the interpolating clock pulse CKI are supplied to the synchronous differentiating circuit 32, and the rising (falling) time t of the phase modulating signal S.
The differential pulse D p synchronized with i-1 is obtained, and this differential pulse D
p is supplied to the cycle time measuring circuit 33 and the timing signal generating circuit 31.

【0024】この周期時間測定回路33においては、次
の微分パルスDp が供給される時刻tiまでの周期時間
i に内挿されるクロックパルスCKIのパルス数Ni
として計測する。この場合、この周期時間測定回路33
としてN進カウンタを用い、計数に先立ち、このクリア
パルスCLでリセットするようにすれば、時刻ti にお
ける周期時間測定回路33即ちN進カウンタの出力デー
タN(Ti )は、このパルスNi の基準パルス数Nとの
大小に応じ次のような値をとる。
In the cycle time measuring circuit 33, the number N i of clock pulses CKI interpolated in the cycle time T i until the time ti at which the next differential pulse D p is supplied.
To measure. In this case, the cycle time measuring circuit 33
If an N-ary counter is used as the counter and reset by the clear pulse CL before the counting, the output data N (T i ) of the period time measuring circuit 33, that is, the N-ary counter at the time t i, is the pulse N i. The following values are taken according to the magnitude of the reference pulse number N of.

【0025】N(Ti )=ΔNi ‥‥‥ (7) (但しNi ≧N) N(Ti )=N−ΔNi ‥‥‥ (8) (但しNi <N)N (T i ) = ΔN i (7) (where N i ≧ N) N (T i ) = N−ΔN i (8) (where N i <N)

【0026】ここで、周期時間Ti が延びる、即ち、N
i ≧Nなるときの移動方向を加算方向と定めれば、この
式(7)は真数ΔNi の形で加算方向のパルス数を、式
(8)は補数(N−ΔNi )の形で減算方向のパルス数
を表しており、この出力データN(Ti )は次の周期時
間Ti+1 の計数に先立ち、プリセットパルスPRで加減
算カウンタ37に転送される。また、この周期時間測定
回路33の出力データN(Ti )を制御回路34に供給
する。
Here, the cycle time T i extends, that is, N
If the moving direction when i ≧ N is defined as the addition direction, this equation (7) expresses the number of pulses in the addition direction in the form of the antilogarithm ΔN i , and the equation (8) expresses the form of the complement (N−ΔN i ). Represents the number of pulses in the subtraction direction, and this output data N (T i ) is transferred to the addition / subtraction counter 37 by the preset pulse PR before counting the next cycle time T i + 1 . The output data N (T i ) of the cycle time measuring circuit 33 is supplied to the control circuit 34.

【0027】この制御回路34は周期時間Ti において
検出された相対移動量、即ち式(7)及び式(8)に対
応する加算パルス数及び減算パルス数を、次の周期時間
i+ 1 に移動方向に正しく対応させて出力するための制
御信号PE及び加減算指令信号U/Dを出力するもの
で、この制御信号PEはΔNi が「0」でないとき、即
ち、周期時間Ti において移動が生じた時にセットされ
る信号であり、加減算指令信号U/Dは出力データN
(Ti )が補数、即ちNi <Nのときに加減算カウンタ
37を加算し、この出力データN(Ti )が真数、即ち
i >Nのときにこの加減算カウンタ37を減算する信
号である。
The control circuit 34 sets the relative movement amount detected at the cycle time T i , that is, the number of addition pulses and the number of subtraction pulses corresponding to the expressions (7) and (8) to the next cycle time T i + 1 . and outputs the control signal PE and subtraction command signal U / D for outputting in correspondence correctly in the moving direction, the control signal PE is not equal .DELTA.N i is "0", i.e., movement in the periodic time T i It is a signal that is set when it occurs, and the addition / subtraction command signal U / D is output data N
A signal for adding the addition / subtraction counter 37 when (T i ) is a complement, that is, N i <N, and for subtracting the addition / subtraction counter 37 when the output data N (T i ) is a true number, that is, N i > N Is.

【0028】また、38はクロックパルス低減回路を示
し、このクロックパルス低減回路38は周波数N×fの
加減算パルスを接続される機器とのインターフェースに
最適な周波数に低減するためのクロックパルスCKPを
生成するものであり、このクロックパルス低減回路38
は内挿用クロックパルスCKIを低減して例えば8種類
の異なる周波数のクロックパルスを生成する低減回路
と、これら8種類のクロックパルス群から一つのクロッ
クパルスを選択するための選択回路とで構成されてお
り、この例では3つの選択信号SL0,SL1,SL2
を用いて、このクロックパルス群から1/M(Mは所定
の自然数)に低減された周波数のクロックパルスCKP
を選択し、このクロックパルスCKPを一方及び他方の
アンドゲート回路35及び36の夫々の入力側に供給す
る。
Reference numeral 38 denotes a clock pulse reduction circuit, which generates a clock pulse CKP for reducing the addition / subtraction pulse of frequency N × f to the optimum frequency for the interface with the connected equipment. This clock pulse reduction circuit 38
Is composed of a reduction circuit that reduces the interpolation clock pulse CKI to generate, for example, eight types of clock pulses having different frequencies, and a selection circuit that selects one clock pulse from these eight types of clock pulse groups. In this example, three selection signals SL0, SL1, SL2
, A clock pulse CKP having a frequency reduced from this clock pulse group to 1 / M (M is a predetermined natural number)
Is selected and the clock pulse CKP is supplied to the respective input sides of the one and the other AND gate circuits 35 and 36.

【0029】この場合、このクロックパルスCKPの周
波数(N/M)×fは、ユーザが、接続される機器の特
性や要求される応答速度等を考慮して、あらかじめ用意
された8種類の周波数の中から選択したものである。
In this case, the frequency (N / M) × f of the clock pulse CKP is eight kinds of frequencies prepared in advance by the user in consideration of the characteristics of the equipment to be connected and the required response speed. It was selected from.

【0030】また、制御回路34よりの制御信号PEを
一方及び他方のアンドゲート回路35及び36の夫々の
入力側に供給すると共にこの制御回路34よりの加減算
指令信号U/Dを一方のアンドゲート回路35の入力側
に供給し、またこの加減算指令信号U/Dの反転信号を
この他方のアンドゲート回路36の入力側に供給する。
The control signal PE from the control circuit 34 is supplied to the respective input sides of the one and the other AND gate circuits 35 and 36, and the addition / subtraction command signal U / D from the control circuit 34 is supplied to the one AND gate. The signal is supplied to the input side of the circuit 35, and the inverted signal of the addition / subtraction command signal U / D is supplied to the input side of the other AND gate circuit 36.

【0031】この一方及び他方のアンドゲート回路35
及び36の夫々の出力端子を加減算カウンタ37の減算
及び加算入力端子に夫々接続すると共に、この一方及び
他方のアンドゲート回路35及び36の夫々の出力端子
より加算パルスUp及び減算パルスDownを外部に出
力する如くする。
The one and the other AND gate circuit 35.
And 36 are connected to the subtraction and addition input terminals of the addition / subtraction counter 37, respectively, and the addition pulse Up and the subtraction pulse Down are externally output from the output terminals of the one and the other AND gate circuits 35 and 36, respectively. Make it output.

【0032】この場合、制御信号PEと加減算指令信号
U/Dとがともにセットされているときは、このクロッ
クパルスCKPは、一方のアンドゲート回路35を開い
て加減算カウンタ37の減算入力端子に供給されると共
に加算パルスUpとして外部に出力される。
In this case, when both the control signal PE and the addition / subtraction command signal U / D are set, this clock pulse CKP is supplied to the subtraction input terminal of the addition / subtraction counter 37 by opening one AND gate circuit 35. At the same time, it is output as an addition pulse Up.

【0033】また制御信号PEがセットされ、加減算指
令信号U/Dがリセットされているときは、このクロッ
クパルスCKPは他方のアンドゲート回路36を開い
て、加減算カウンタ37の加算入力端子に供給すると共
に減算パルスDownとして外部に出力する。
When the control signal PE is set and the addition / subtraction command signal U / D is reset, this clock pulse CKP opens the other AND gate circuit 36 and supplies it to the addition input terminal of the addition / subtraction counter 37. At the same time, it is output to the outside as a subtraction pulse Down.

【0034】即ち、周期時間測定回路33の出力データ
N(Ti )が補数のときはこの加減算カウンタ37を加
算する方向に、この出力データN(Ti )が真数のとき
にはこの加減算カウンタ37を減算する方向に制御さ
れ、桁下げもしくは桁上げパルスOFを発生して、この
制御回路34をリセットし、一方及び他方のアンドゲー
ト回路35及び36を閉じるまで、外部への加算パルス
Up又は減算パルスDownを出力するようしに構成さ
れており、外部へ出力されるパルス数は、周期時間Ti
において検出された相対移動量、即ちN進カウンタ33
の出力データN(Ti )に正しく対応し、その周波数は
このクロックパルスCKP、即ち内挿クロックパルスC
KIの周波数N×fを1/Mに低減した周波数(N/
M)×fに等しい。
That is, when the output data N (T i ) of the cycle time measuring circuit 33 is a complement, the addition / subtraction counter 37 is added, and when the output data N (T i ) is a true number, the addition / subtraction counter 37 is added. Is controlled so that a carry-down or carry-up pulse OF is generated, the control circuit 34 is reset, and one and the other AND gate circuits 35 and 36 are closed. The number of pulses output to the outside is determined by the period time T i.
Relative movement amount detected in, that is, N-adic counter 33
Corresponding to the output data N (T i ) of the clock pulse CKP whose frequency is this clock pulse CKP, that is, the interpolation clock pulse C
KI frequency N × f reduced to 1 / M (N /
M) × f.

【0035】[0035]

【発明が解決しようとする課題】斯る従来の変位量検出
装置では周波数N×fの内挿用クロックパルスCKIと
同一のクロックレートを有するパルス列として検出され
る移動方向に応じた加減算パルスを低減するため、低減
回路と、この低減回路から出力される複数の周波数のク
ロックパルス群の中から一つのクロックパルスを選択す
る選択回路等から成るクロックパルス低減回路を設け、
接続される機器の特性等に応じた最適な低減率Mの選択
をユーザに委ねる構成となっていた。
In the conventional displacement amount detecting apparatus, the number of addition / subtraction pulses corresponding to the moving direction detected as a pulse train having the same clock rate as the interpolation clock pulse CKI of the frequency N × f is reduced. Therefore, a clock pulse reduction circuit including a reduction circuit and a selection circuit that selects one clock pulse from a clock pulse group of a plurality of frequencies output from the reduction circuit is provided.
The configuration is such that the user is left to select the optimum reduction rate M according to the characteristics of the connected device.

【0036】しかして、接続を容易にするためには低減
率Mを上げ、クロックパルスの周波数をできるだけ低く
設計することが望ましいが、このクロックパルスの周波
数を下げ過ぎると、この周期時間中に処理できるパルス
数が制約される為、応答速度が低下する。反対に、応答
速度の低下をさけようとしてこのクロックパルスの周波
数を高く選ぶと、接続される機器の応答周波数の制限で
使用できない、あるいは誤動作を起こす不都合がある。
Therefore, in order to facilitate the connection, it is desirable to increase the reduction rate M and design the frequency of the clock pulse as low as possible. However, if the frequency of the clock pulse is lowered too much, the processing is performed during this cycle time. Since the number of pulses that can be generated is limited, the response speed decreases. On the contrary, if the frequency of this clock pulse is selected to be high in order to avoid the reduction of the response speed, there is a disadvantage that it cannot be used or malfunction due to the limitation of the response frequency of the connected equipment.

【0037】また、ユーザに対し、接続される機器の特
性等を考慮して最適な周波数に設定するための余分な作
業を強いる不都合がある。
Further, there is an inconvenience that the user is forced to perform an extra work for setting the optimum frequency in consideration of the characteristics of the equipment to be connected.

【0038】また選択できるクロックパルスの周波数の
数が有限なため、接続される機器の応答周波数を考慮し
た妥協の結果としての周波数を選択しなければならず、
例えば生産工程等に応用したときは、タクトタイムを増
大させる不都合があった。
Further, since the number of selectable clock pulse frequencies is finite, it is necessary to select a frequency resulting from a compromise in consideration of the response frequency of the connected equipment.
For example, when it is applied to a production process or the like, there is a disadvantage that the tact time is increased.

【0039】また、この不都合を改善するために、この
選択できる周波数の数を増加しようとすると、この低減
回路が複雑になるばかりでなく、選択のため制御信号の
数が増加し、これは回路のLSI化を進めるときに端子
数の増加に加え、切替えの為スイッチ回路も大型化する
等、装置の小型化が困難になるばかりでなくコストの上
昇を招く不都合がある。
Further, if the number of selectable frequencies is increased in order to improve this inconvenience, not only the reduction circuit becomes complicated, but also the number of control signals is increased due to the selection, which is a circuit. In addition to the increase in the number of terminals when proceeding with the development of the LSI, there is a disadvantage that not only the downsizing of the device becomes difficult but the cost also rises because the switch circuit becomes large because of the switching.

【0040】本発明は斯る点に鑑み自動的に最適な加減
算パルス(クロックパルス)を得るようにし、ユーザに
余分な作業を強いることがないようにすることを目的と
する。
An object of the present invention is to automatically obtain an optimum addition / subtraction pulse (clock pulse) in view of the above point and to prevent the user from performing extra work.

【0041】[0041]

【課題を解決するための手段】本発明変位量検出装置は
2物体間の相対移動量をキャリア周波数fの位相変調信
号として取り出し、この相対移動量をこのキャリア周波
数fのN倍の周波数N×fのクロックパルスを用いて弁
別してこの2物体間の相対移動量をスケールからの再生
波長λの1/N単位の分解能で検出した後、移動方向に
応じた2系統のパルス信号として出力するようにした変
位量検出装置において、この再生波長λの1/Nの分解
能を有し、且つN×fの周波数を有するパルス列として
検出されたこの相対移動量を、この2物体間の相対移動
速度及び加速度に応じて最適な周波数に低減されたパル
ス列の信号に変換して出力するようにしたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The displacement amount detecting device of the present invention takes out the relative movement amount between two objects as a phase modulation signal of a carrier frequency f, and the relative movement amount is a frequency N × N times the carrier frequency f. After discriminating using the clock pulse of f and detecting the relative movement amount between these two objects with the resolution of 1 / N unit of the reproduction wavelength λ from the scale, it is output as a pulse signal of two systems according to the movement direction. In the displacement amount detecting device described above, the relative movement amount detected as a pulse train having a resolution of 1 / N of the reproduction wavelength λ and having a frequency of N × f is used as a relative movement speed between the two objects. The signal is converted into a pulse train signal whose frequency is reduced to an optimum frequency according to the acceleration and then output.

【0042】[0042]

【作用】本発明によれば周期時間Ti において検出され
た相対移動量に対応するパルス数ΔNi を出力する次の
周期時間Ti+1 を、この相対移動量を検出された周期時
間Ti と、その前の周期時間Ti-1 における相対移動量
と加速度とにより予測し、この予測された周期時間T
i+1 とこのパルス数ΔNi とを用いて放出されるパルス
の最適周期時間Tp を求め、この最適周期時間Tp から
内挿用クロックパルスCKIの周波数N×fの低減率M
を自動的かつ最適値に決定するので、各周期時間に検出
された相対移動量に対して最適な周期時間幅、即ち周波
数に低減された加減算パルスを出力することができる。
According to the present invention, the next cycle time T i + 1 for outputting the pulse number ΔN i corresponding to the relative movement amount detected at the cycle time T i is set to the cycle time T when the relative movement amount is detected. i and the relative movement amount and acceleration at the previous cycle time T i−1, and the predicted cycle time T
The optimum cycle time T p of the emitted pulse is obtained by using i + 1 and this pulse number ΔN i, and the reduction rate M of the frequency N × f of the interpolation clock pulse CKI is calculated from this optimum cycle time T p.
Is automatically and optimally determined, so that the addition / subtraction pulse reduced to the optimum cycle time width, that is, the frequency, can be output with respect to the relative movement amount detected in each cycle time.

【0043】[0043]

【実施例】以下、図面を参照して本発明変位量検出装置
の一実施例につき説明しよう。本例においては図6に示
す如き変位量検出装置において、内挿回路部を図1に示
す如く構成したものである。従って本例においても、ス
ケール部1及び位相検出回路部2は図7に示す如く構成
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the displacement amount detecting device of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, in the displacement amount detecting device as shown in FIG. 6, the interpolating circuit portion is constructed as shown in FIG. Therefore, also in this example, the scale unit 1 and the phase detection circuit unit 2 are configured as shown in FIG.

【0044】以下本例に係る図1の内挿回路部につき説
明するに、この図1において、図8に対応する部分には
同一符号を付し、その詳細説明は省略する。本例におい
ても、位相検出回路部2の位相変調信号出力端子28に
得られる位相変調信号Sを位相変調信号入力端子28a
を通し、同期微分回路32を介して周期時間測定回路3
3に供給する。
The interpolation circuit section of FIG. 1 according to the present embodiment will be described below. In FIG. 1, parts corresponding to those of FIG. 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Also in this example, the phase modulation signal S obtained at the phase modulation signal output terminal 28 of the phase detection circuit unit 2 is supplied to the phase modulation signal input terminal 28a.
Through the synchronous differentiating circuit 32, and the cycle time measuring circuit 3
Supply 3

【0045】またタイミング信号生成回路31は位相変
調信号Sに同期した各種タイミング信号を生成する回路
で、例えば10MHzの内挿用クロックパルスCKI、
位相検出回路部2の励磁信号入力端子20への例えば2
5kHzの励磁信号EX、周期時間測定回路33への初
期化用クリアパルスCL及び後述する加減算カウンタ3
7へのプリセットパルスPRを生成する。
The timing signal generation circuit 31 is a circuit for generating various timing signals in synchronization with the phase modulation signal S, for example, an interpolation clock pulse CKI of 10 MHz,
For example, 2 to the excitation signal input terminal 20 of the phase detection circuit unit 2.
Excitation signal EX of 5 kHz, clear pulse CL for initialization to cycle time measuring circuit 33, and addition / subtraction counter 3 described later.
7 to generate a preset pulse PR.

【0046】この場合、同期微分回路32においては、
位相変調信号Sと内挿用クロックパルスCKIとが供給
され、この位相変調信号Sの立上がり(又は立下がり)
時刻ti-1 に同期した微分パルスDp を得、この微分パ
ルスDp を周期時間測定回路33及びタイミング信号生
成回路31に供給する。
In this case, in the synchronous differentiating circuit 32,
The phase modulation signal S and the interpolation clock pulse CKI are supplied, and the phase modulation signal S rises (or falls).
The differential pulse D p synchronized with the time t i-1 is obtained, and the differential pulse D p is supplied to the cycle time measuring circuit 33 and the timing signal generating circuit 31.

【0047】この周期時間測定回路33においては、次
の微分パルスDp が供給される時刻ti までの周期時間
i に内挿されるクロックパルスCKIのパルス数Ni
として計測する。この場合、この周期時間測定回路33
としてN進カウンタを用い、計数に先立ち、このクリア
パルスCLでリセットするようにすれば、時刻ti にお
ける周期時間測定回路33即ちN進カウンタの出力デー
タN(Ti )は、このパルス数Ni の基準パルス数Nと
の大小に応じ、式(7)及び式(8)に示す如き値をと
る。
In the cycle time measuring circuit 33, the number N i of the clock pulses CKI interpolated in the cycle time T i until the time t i when the next differential pulse D p is supplied.
To measure. In this case, the cycle time measuring circuit 33
If an N-ary counter is used as the counter and reset by the clear pulse CL before the counting, the output data N (T i ) of the cycle time measuring circuit 33, that is, the N-ary counter at time t i, is the number N of pulses. Depending on the magnitude of the reference pulse number N of i , it takes a value as shown in equations (7) and (8).

【0048】この場合、周期時間Ti が延びる、即ちN
i ≧Nなるときの移動方向を加算方向と定めれば、この
式(7)は真数ΔNi の形で加算方向のパルス数を、式
(8)は補数(N−ΔNi )の形で減算方向のパルス数
を表しており、この出力データN(Ti )は次の周期時
間Ti+1 の計数に先立ち、プリセットパルスPRで加減
算カウンタ37に転送される。また、この周期時間測定
回路33の出力データN(Ti )を制御回路34に供給
する。
In this case, the cycle time T i extends, that is, N
If the moving direction when i ≧ N is defined as the addition direction, this equation (7) expresses the number of pulses in the addition direction in the form of the antilogarithm ΔN i , and the equation (8) expresses the form of the complement (N−ΔN i ). Represents the number of pulses in the subtraction direction, and this output data N (T i ) is transferred to the addition / subtraction counter 37 by the preset pulse PR before counting the next cycle time T i + 1 . The output data N (T i ) of the cycle time measuring circuit 33 is supplied to the control circuit 34.

【0049】この制御回路34は周期時間Ti において
検出された相対移動量、即ち式(7)及び式(8)に対
応する加算パルス数及び減算パルス数を、次の周期時間
i+ 1 に移動方向に正しく対応させて出力するための制
御信号PE及び加減算指令信号U/Dを出力するもの
で、この制御信号PEはΔNi が「0」でないとき、即
ち、周期時間Ti において、移動が生じた時にセットさ
れる信号であり、加減算指令信号U/Dは出力データN
(Ti )が補数、即ちNi <Nのときに加減算カウンタ
37を加算し、この出力データN(Ti )が真数、即ち
i >Nのときに、この加減算カウンタ37を減算する
信号である。
The control circuit 34 sets the relative movement amount detected at the cycle time T i , that is, the number of addition pulses and the number of subtraction pulses corresponding to the expressions (7) and (8) to the next cycle time T i + 1 . It outputs a control signal PE and an addition / subtraction command signal U / D that are output in correct correspondence to the moving direction. This control signal PE moves when ΔN i is not “0”, that is, at the cycle time T i . Is a signal which is set when the output data N is output.
When (T i ) is a complement, that is, N i <N, the addition / subtraction counter 37 is added, and when the output data N (T i ) is a true number, that is, N i > N, the addition / subtraction counter 37 is subtracted. It is a signal.

【0050】また、40はクロックパルス低減回路を示
し、本例においては、このクロックパルス低減回路40
を移動速度や加速度に応じて最適な周波数に低減したク
ロックパルスCKPを生成するようにしたもので、従来
の周波数選択用の制御信号SL0〜SL2に代えて、低
減率演算回路41からのプリセットデータM(T)によ
り任意の低減率を自動設定するようにしたものである。
Reference numeral 40 denotes a clock pulse reduction circuit, and in this example, the clock pulse reduction circuit 40.
Is generated to reduce the clock pulse CKP to an optimum frequency according to the moving speed and the acceleration. Instead of the conventional control signals SL0 to SL2 for frequency selection, preset data from the reduction rate calculation circuit 41 is used. An arbitrary reduction rate is automatically set by M (T).

【0051】図2は、このクロックパルス低減回路40
の例を示し、この図2においては4ビットプリセットカ
ウンタを2個40a,40bを用い1〜256の範囲の
任意の低減率が得られるようにしたものである。
FIG. 2 shows the clock pulse reduction circuit 40.
2 shows an example in which two 4-bit preset counters 40a and 40b are used to obtain an arbitrary reduction rate in the range of 1 to 256.

【0052】即ち、カウンタ40a及び40bのプリセ
ット端子Lには、オアゲート回路40cを介して、プリ
セット信号入力端子40dよりのプリセット信号PR及
びカウンタ40bからの出力パルスCKPの論理和信号
が加えられ、各カウンタ40a,40bのプリセットデ
ータ入力端子A〜Dには、8ビットのデータM(T)が
加えられており、カウンタ40a及び40bは、次の周
期時間の計数開始時と、このカウンタ40bが出力パル
スCKPを発生する度に、このデータM(T)の値にプ
リセットされ、クロックパルス入力端子40eよりの内
挿用クロックパルスCKIを計数し、最大計数値255
に達した時点で出力パルスCKPを発生する。
That is, to the preset terminals L of the counters 40a and 40b, the OR signal of the preset signal PR from the preset signal input terminal 40d and the output pulse CKP from the counter 40b is added via the OR gate circuit 40c. 8-bit data M (T) is added to the preset data input terminals A to D of the counters 40a and 40b, and the counters 40a and 40b output the counter 40b at the start of counting the next cycle time. Each time the pulse CKP is generated, the value of the data M (T) is preset and the interpolation clock pulse CKI from the clock pulse input terminal 40e is counted to obtain the maximum count value 255.
The output pulse CKP is generated at the time of reaching.

【0053】従って、このプリセットデータM(T)
を、各周期時間毎に0〜(M−1)の値を選択できるよ
うに構成することにより、各周期時間毎に1〜256の
任意の低減率を持つクロックパルス低減回路を実現する
ことができる。即ち、低減回路40は、内挿用クロック
パルスCKIの周波数N×fを低減し、(N×f/1)
〜(N×f/256)の任意の周波数に低減したクロッ
クパルスCKPを発生することができる。
Therefore, this preset data M (T)
Is configured so that a value of 0 to (M-1) can be selected for each cycle time, a clock pulse reduction circuit having an arbitrary reduction rate of 1 to 256 for each cycle time can be realized. it can. That is, the reduction circuit 40 reduces the frequency N × f of the interpolation clock pulse CKI to (N × f / 1).
It is possible to generate the clock pulse CKP reduced to an arbitrary frequency of (N × f / 256).

【0054】また、低減率演算回路41は、周期時間T
i において検出された相対移動量に対応するパルス数Δ
i を放出する次の周期時間Ti+1 を予測し、この予測
された周期時間Ti+1 と放出すべきパルス数ΔNi とか
ら、放出されるパルスの最適周期時間Tp を求め、この
最適周期時間Tp から周波数N×fの内挿用クロックパ
ルスCKIの最適低減率M(Ti )を決定するものであ
る。
Further, the reduction rate calculation circuit 41 determines that the cycle time T
The number of pulses Δ corresponding to the amount of relative movement detected at i
The next cycle time T i + 1 for discharging N i is predicted, and the optimum cycle time T p of the discharged pulse is obtained from the predicted cycle time T i + 1 and the number of pulses ΔN i to be discharged. The optimum reduction rate M (T i ) of the interpolation clock pulse CKI of the frequency N × f is determined from the optimum cycle time T p .

【0055】ここで、最適低減率M(Ti )は、次式を
満たす整数値として求められる。 Tp ×|ΔNi |<Ti+1 ‥‥‥ (9) M(Ti )/(N×f)<Tp ‥‥‥ (10)
The optimum reduction rate M (T i ) is obtained as an integer value which satisfies the following equation. T p × | ΔN i | <T i + 1 ‥‥‥‥ (9) M (T i ) / (N × f) <T p ‥‥‥‥ (10)

【0056】ところで、次の周期時間Ti+1 は、移動量
が検出された時刻ti に至る周期時間Ti と、この移動
量が検出される前の周期時間Ti-1 における移動量Δx
i ,Δx-1とから、各々の周期時間における速度Vi
i-1 を求め、この速度を考慮して定めるのが望まし
い。
[0056] Incidentally, the next period time T i + 1 is the period time T i the amount of movement reaches the time t i which is detected, the movement amount in the periodic time T i-1 before the movement amount is detected Δx
from i and Δx −1 , the velocity V i at each cycle time,
It is desirable to determine V i-1 and set it in consideration of this speed.

【0057】ここで、各周期時間に於ける移動量及び速
度は次の様に求められる。 xi =ΔNi ×R ‥‥‥ (11) xi-1 =ΔNi-1 ×R ‥‥‥ (12) Vi-1 =f×λ×ΔNi-1 /Ni-1 ‥‥‥ (13) Vi =f×λ×ΔNi /Ni ‥‥‥ (14) ただし、R=λ/N、λは再生波長
Here, the amount of movement and the speed at each cycle time are obtained as follows. x i = ΔN i × R (11) x i-1 = ΔN i-1 × R (12) V i-1 = f × λ × ΔN i-1 / N i-1 (13) V i = f × λ × ΔN i / N i (14) where R = λ / N and λ are reproduction wavelengths

【0058】また、周期時間Ti-1 及びTi における速
度変化Δvi から周期時間Ti における加速度αi を求
め、この加速度を考慮して予測するのが望ましい。
[0058] Also, determine the acceleration alpha i in period time T i from the speed change Delta] v i in the period time T i-1 and T i, it is desirable to predict in view of the acceleration.

【0059】ここで、 Δvi =Vi −Vi-1 ‥‥‥ (15) αi =Δvi /Ti =(Vi −Vi-1)/Ti ‥‥‥ (16) =f2 ×λ×(ΔNi /Ni −ΔNi-1 /Ni-1)×N/Ni ‥‥‥(17)Here, Δv i = V i −V i−1 (15) α i = Δv i / T i = (V i −V i-1 ) / T i ··· (16) = f 2 × λ × (ΔN i / N i −ΔN i-1 / N i-1 ) × N / N i (17)

【0060】また、周期時間Ti 及び周期時間Ti-1
於ける移動量は既知の値であるが、次の周期時間Ti+1
は未知であり、必ずしも過去の経緯の延長線上だけで推
測できない場合がある、例えば、次の周期時間に於いて
逆方向へ移動することがあり得る。従って、予測値T
i+1 の最悪値(最小値)をあらかじめ考慮し、この予測
値Ti+1 内にパルスを未放出で終了する等の不具合を避
ける為の配慮をするのが望ましい。
The amount of movement at the cycle time T i and the cycle time T i-1 is a known value, but the next cycle time T i + 1
Is unknown, and it may not always be possible to infer it only from the extension of the past history. For example, it may move in the opposite direction in the next cycle time. Therefore, the predicted value T
It is desirable to consider the worst value (minimum value) of i + 1 in advance, and take care to avoid problems such as ending the pulse within the predicted value T i + 1 without releasing the pulse.

【0061】さらには、変位量検出装置として許容する
最大加速度αmax 、および最大速度Vmax を限定し、こ
れらの規定値を考慮して次の周期時間Ti+1 の予測を行
うと共に、暴走等のシステム誤動作を検出可能に構成す
ることが望ましい。
Further, the maximum acceleration α max and the maximum velocity V max allowed as the displacement amount detecting device are limited, the next cycle time T i + 1 is predicted in consideration of these specified values, and the runaway occurs. It is desirable that the system malfunction can be detected.

【0062】図3Aは、次の周期時間Ti+1 の予測に係
るこのルールを、加算方向へ移動している時に適用した
場合の概念を示したもので、説明の便宜を図るため、予
測された速度及び周期時間には下線を施し、i+1
i+1 の様に表すこととする。
FIG. 3A shows the concept of applying this rule concerning the prediction of the next cycle time T i + 1 when moving in the adding direction. For convenience of explanation, the prediction is performed. The velocity and cycle time are underlined, and V i + 1 , T
It is expressed as i + 1 .

【0063】時刻ti においては、 周期時間Ti-1 における変位量Δxi-1 と速度Vi-1 周期時間Ti における変位量Δxi と速度Vi が既知であり、さらにこの速度を用いて、 周期時間Ti における加速度αi が求められる。従って、次の周期時間Ti+1 において
も、周期時間Ti におけると同一の加速度αi をもって
推移し、速度Vi+1 に達するものと予想される。
[0063] At time t i, the displacement amount in the displacement amount [Delta] x i-1 and the velocity V i-1 cycle time T i of the periodic time T i-1 [Delta] x i and the speed V i are known, further the speed with the acceleration alpha i is determined at periodic time T i. Therefore, in the next cycle time T i + 1 , it is expected that the same acceleration α i as in the cycle time T i will be applied and the speed V i + 1 will be reached.

【0064】しかしながら、速度、加速度とも正であ
り、周期時間は延びる方向での移動であり、例えば、次
の周期時間において反対方向、即ち周期時間が短くなる
方向への移動が生じたときには、この予想速度Vi+1
ら算出された周期時間予測値 i+1 ではパルスを放出す
る時間が不足することとなる。
However, both speed and acceleration are positive.
The cycle time is the movement in the extending direction.
In the opposite direction, that is, the cycle time becomes shorter
When a movement in the direction occurs, this expected speed Vi + 1Or
Cycle time predicted value calculated fromT i + 1 Then emit a pulse
Will run out of time.

【0065】ここで、システムに許容される最大加速度
αmax から、速度の最大変化量Δv max で逆方向へ速度
が変化するものと想定し予測値Ti+1 が、最悪値(最小
値)となるように、この予測速度Vi+1 を補正し、次式
に示す最悪速度Vi+1 に至るものとして、この速度から
予測値Ti+1 を求める。 Vi+1 =Vi +Δvi −Δvmax ‥‥‥ (18)
Here, the maximum acceleration allowed in the system
αmaxFrom the maximum speed change Δv maxSpeed in the opposite direction
Is assumed to changePredicted value T i + 1 Is the worst value (minimum
Value), this predicted speed Vi + 1The following formula
Worst speed V shown ini + 1From this speed to
Predicted value Ti + 1Ask for. Vi + 1= Vi+ Δvi-Δvmax(18)

【0066】また、図3Bは減算方向へ移動した時の予
測の概念を示したものであり、この場合には、逆方向へ
の移動は周期時間が長くなる方向であり、周期時間T
i+1 における予測値Ti+1 の最悪値(最小値)は、次式
に示すとおり、最大加速度、即ち、最大速度変化Δv
max で周期時間Ti におけると同一の方向へ移動したも
のとして予測できる。
FIG. 3B shows the concept of prediction when moving in the subtracting direction. In this case, moving in the reverse direction is a direction in which the cycle time becomes longer, and the cycle time T
worst value of the predicted value T i + 1 in the i + 1 (minimum), as shown in the following equation, maximum acceleration, i.e., the maximum velocity change Δv
It can be predicted as moving at the maximum in the same direction as in the cycle time T i .

【0067】Vi+1 =Vi +Δvmax ‥‥‥ (19)V i + 1 = V i + Δv max (19)

【0068】ただし、この式(18)及び式(19)
は、補正の概念を示したものであり、同一の記号を使用
しているが、移動方向や速度の変化によって周期時間T
i が異なり、速度の絶対値も異なる。
However, this equation (18) and equation (19)
Shows the concept of correction, and the same symbols are used, but the cycle time T changes depending on changes in the moving direction and speed.
i is different, and the absolute value of the speed is also different.

【0069】ところで、本例に於いては、変位量検出装
置の最大加速度αmax 、最大速度V max を規定している
ため、実際に計測された速度や加速度を最大加速度α
max 、最大速度Vmax と比較することにより、変位量検
出装置の許容速度を超えて移動したことを検出し、後述
する如くアラーム信号ALMとして出力することができ
る。
By the way, in the present example, the displacement amount detecting device is
Maximum acceleration αmax, Maximum speed V maxStipulates
Therefore, the actual acceleration and
max, Maximum speed VmaxBy comparing with
Detecting that the moving speed exceeds the allowable speed of the output device,
Can be output as an alarm signal ALM
It

【0070】図4は、低減率演算回路41の例を示した
ものであり、上述のルールに従って予測した次の周期時
間Ti+1 に対応した最適低減率M(Ti )をテーブルデ
ータとしてROM41cに格納し、周期時間Ti-1 及び
周期時間Ti に対応したパルス数Ni およびNi+1 用い
て、次の周期時間Ti+1 に対応した最適低減率M
(T i )を参照する様に構成されている。以下、図4を
参照しながら低減率演算回路41の例を説明する。
FIG. 4 shows an example of the reduction rate calculation circuit 41.
The next cycle predicted according to the rules above
Interval Ti + 1Optimal reduction rate M (Ti) To the table
Stored in the ROM 41c as a data, and the cycle time Ti-1as well as
Cycle time TiNumber of pulses corresponding toiAnd Ni + 1Use
Next cycle time Ti + 1Optimal reduction rate M corresponding to
(T i) Is configured to refer to. Below, FIG.
An example of the reduction rate calculation circuit 41 will be described with reference to FIG.

【0071】一方のシフトレジスタ41aの入力端子4
1eには、周期時間測定回路33の出力データN
(Ti )が入力されており、この一方のシフトレジスタ
41aの出力端子を他方のシフトレジスタ41bの入力
端子に接続すると共に、ROM41cの下位側アドレス
端子ALに接続する。また、他方のシフトレジスタ41
bの出力端子を、このROM41cの上位側アドレス端
子AHに接続する。
Input terminal 4 of one shift register 41a
1e is the output data N of the cycle time measuring circuit 33.
(T i ) is input, and the output terminal of the one shift register 41a is connected to the input terminal of the other shift register 41b and the lower address terminal AL of the ROM 41c. The other shift register 41
The output terminal of b is connected to the upper address terminal AH of the ROM 41c.

【0072】一方、之等シフトレジスタ41a,41b
のクロック入力端子にプリセット信号入力端子41fよ
りの、プリセット信号PRを加える。従って、周期時間
iの計測が終了し、この出力データN(Ti )の転送
用プリセット信号PRが発生した時点では、一方のシフ
トレジスタ41aには、周期時間Ti における出力デー
タN(Ti )、即ちパルス数Ni が保持され、また、他
方のシフトレジスタ41bには、前の周期時間Ti-1
おけるデータN(Ti-1 )、即ちパルス数Ni- 1 が保持
される。従って、ROM41cからはパルス数Ni-1
上位アドレスAHとし、パルス数Ni を下位アドレスA
Lとする番地のデータM(T)が出力される。
On the other hand, the equal shift registers 41a and 41b
The preset signal PR from the preset signal input terminal 41f is added to the clock input terminal of. Therefore, the period and measurement end of the time T i, at the time of transfer preset signal PR has occurred the output data N (T i), the one of the shift register 41a, the output of the periodic time T i data N (T i ), that is, the pulse number N i , and the other shift register 41b holds the data N (T i-1 ) at the previous cycle time T i-1 , that is, the pulse number N i- 1. It Therefore, from the ROM 41c, the pulse number N i-1 is set as the upper address AH, and the pulse number N i is set as the lower address AH.
The data M (T) of the address to be L is output.

【0073】ここで、この番地には、前述のルールで予
測された次の周期時間Ti+1 に対応した最適低減率M
(Ti )に対応したデータが格納されているので、この
出力はこの転送用プリセット信号PRによって、クロッ
クパルス低減回路40のMi 進カウンタにセットされ
る。
Here, at this address, the optimum reduction rate M corresponding to the next cycle time T i + 1 predicted by the above-mentioned rule.
Since the data corresponding to (T i ) is stored, this output is set in the M i -adic counter of the clock pulse reduction circuit 40 by the transfer preset signal PR.

【0074】即ち、各周期時間Ti における移動量Ni
の計測が終了した時点では前の周期時間Ti-1 における
移動量Ni-1 も保持しており、これらのデータを用い
て、次の周期時間Ti+1 を予測し、この予測値i+1
ら、周期時間Ti において検出された移動量に対応する
パルス数ΔNi のパルスを適当なパルス幅Tp で放出す
るための最適低減率M(Ti )を得られるようにし、も
って、各周期時間毎の移動速度や加速度に応じて最適な
パルス幅で出力パルスを放出することができる。
[0074] That is, the movement amount N i in each cycle time T i
In at the time the measurement has finished holds also moving amount N i-1 in the previous cycle time T i-1, using these data to predict the next period time T i + 1, the predicted value From T i + 1 , an optimum reduction rate M (T i ) for emitting a pulse with a pulse number ΔN i corresponding to the amount of movement detected at the cycle time T i with an appropriate pulse width T p can be obtained. Therefore, the output pulse can be emitted with the optimum pulse width according to the moving speed and the acceleration for each cycle time.

【0075】次に、比較回路41dは、位相検出回路の
規定された最大速度Vmax と、各周期時間における実際
の速度Vとを比較して、アラーム信号ALMを生成する
ようにしたものである。ここで、実際の比較において
は、式(13)及び式(14)に示した如く、速度Vi
は、各周期時間Ti に内挿されるクロックパルス数Ni
から導かれるので、最大速度Vmax に対応するクロック
パルス数の最大値、即ちNmax と各周期時間Ti におけ
るクロックパルス数Ni とを比較するようにする。
Next, the comparison circuit 41d compares the maximum speed V max defined by the phase detection circuit with the actual speed V at each cycle time to generate the alarm signal ALM. . Here, in the actual comparison, as shown in the equations (13) and (14), the velocity V i
The clock pulse number N i to be inserted into the respective period duration T i
Therefore, the maximum value of the number of clock pulses corresponding to the maximum speed V max , that is, N max is compared with the number N i of clock pulses at each cycle time T i .

【0076】また、本例では、アラーム信号の生成に関
して比較回路41dを用いたが、速度及び加速度は、前
述の如く周期時間Ti に内挿されるクロックパルス数N
i から算出できるので、変位量検出装置に許容される最
大速度Vmax 及び最大加速度αmax は、各々Nmax 、Δ
max (=Ni −Ni-1 )に対応させることができる。
Further, in this example, the comparison circuit 41d is used for the generation of the alarm signal, but the speed and acceleration are the number of clock pulses N interpolated in the cycle time T i as described above.
Since it can be calculated from i, the maximum velocity V max and the maximum acceleration α max allowed in the displacement amount detecting device are N max and Δ, respectively.
It can correspond to N max (= N i −N i−1 ).

【0077】従って、次の周期時間Ti+1 の予測値T
i+1 を格納するROM41cに前述N max 、ΔNmax
実際の移動に依って検出されたクロックパルス数Ni
の比較結果を格納し、最大速度Vmax および最大加速度
αmax を超過した状態、即ち次の周期時間Ti+1 の予測
値Ti+1 を格納するROM41cに前述Nmax 、ΔNma
x と実際の移動に依って検出されたクロックパルスNi
との比較結果を格納し、最大速度Vmax 及び最大加速度
αmax を超過した状態、即ちアラーム信号を生成すべき
状態を、このROM41cから出力される低減率M(T
i )と競合しないようなパターンとして、例えば、図4
に示す低減率M(Ti )を構成するビット列の最上位ビ
ットm7 に格納し、このパターンを弁別してアラーム信
号として出力するように構成することもできる。
Therefore, the next cycle time Ti + 1Predicted value T of
i + 1In the ROM 41c storing max, ΔNmaxWhen
The number N of clock pulses detected by the actual movementiWhen
Stores the comparison result of the maximum speed VmaxAnd maximum acceleration
αmaxIs exceeded, that is, the next cycle time Ti + 1Prediction of
Value Ti + 1In the ROM 41c storingmax, ΔNma
xAnd the clock pulse N detected by the actual movementi
Stores the result of comparison with the maximum speed VmaxAnd maximum acceleration
αmaxExceeds the condition, that is, an alarm signal should be generated
The state of the reduction rate M (T
i), A pattern that does not conflict with
Reduction rate M (Ti), The highest bit of the bit string
M7The alarm signal is stored in the
It can also be configured to output as a signal.

【0078】このクロックパルス低減回路40の出力側
に得られるクロックパルスCKPを一方及び他方のアン
ドゲート回路35及び36の夫々の入力側に供給する。
The clock pulse CKP obtained at the output side of the clock pulse reduction circuit 40 is supplied to the respective input sides of the one and the other AND gate circuits 35 and 36.

【0079】また、制御回路34よりの制御信号PEを
一方及び他方のアンドゲート回路35及び36の夫々の
入力側に供給すると共に、この制御回路34よりの加減
算指令信号U/Dを一方のアンドゲート回路35の入力
側に供給し、またこの加減算指令信号U/Dの反転信号
をこの他方のアンドゲート回路36の入力側に供給す
る。
Further, the control signal PE from the control circuit 34 is supplied to the respective input sides of the one and the other AND gate circuits 35 and 36, and the addition / subtraction command signal U / D from the control circuit 34 is supplied to the one AND gate. The signal is supplied to the input side of the gate circuit 35, and the inverted signal of the addition / subtraction command signal U / D is supplied to the input side of the other AND gate circuit 36.

【0080】この一方及び他方のアンドゲート回路35
及び36の夫々の出力端子を加減算カウンタ37の減算
及び減算入力端子に夫々接続すると共にこの一方及び他
方のアンドゲート回路35及び36の夫々の出力端子よ
り加算パルスUp及び減算パルスDownを外部に出力
する如くする。
The one and the other AND gate circuit 35
And 36 are connected to the subtraction and subtraction input terminals of the addition / subtraction counter 37, respectively, and the addition pulse Up and the subtraction pulse Down are output to the outside from the output terminals of the one and the other AND gate circuits 35 and 36, respectively. I will do it.

【0081】この場合、制御信号PEと加減算指令信号
U/Dとがともにセットされているときは、このクロッ
クパルスCKPは、一方のアンドゲート回路35を開い
て加減算カウンタ37の減算入力端子に供給されると共
に、加算パルスUpとして外部に出力される。
In this case, when both the control signal PE and the addition / subtraction command signal U / D are set, this clock pulse CKP is supplied to the subtraction input terminal of the addition / subtraction counter 37 by opening one AND gate circuit 35. At the same time, it is output as an addition pulse Up.

【0082】また制御信号PEがセットされ、加減算指
令信号U/Dがリセットされているときは、このクロッ
クパルスCKPは他方のアンドゲート回路36を開い
て、加減算カウンタ37の加算入力端子しに供給すると
共に減算パルスDownとして外部に出力する。
When the control signal PE is set and the addition / subtraction command signal U / D is reset, this clock pulse CKP opens the other AND gate circuit 36 and supplies it to the addition input terminal of the addition / subtraction counter 37. And outputs it as a subtraction pulse Down to the outside.

【0083】即ち、周期時間測定回路33の出力データ
N(Ti )が補数のときはこの加減算カウンタ37を加
算する方向に、この出力データN(Ti )が真数のとき
はこの加減算カウンタ37を減算する方向に制御され、
桁下げもしくは桁上げパルスOFを発生して、この制御
回路34をリセットし、一方及び他方のアンドゲート回
路35及び36を閉じるまで、外部への加算パルスUp
又は減算パルスDownを出力するように構成されてお
り、外部へ出力されるパルス数は、周期時間T i におい
て検出された相対移動量即ちN進カウンタ33の出力デ
ータN(Ti )に正しく、対応し、その周波数はこのク
ロックパルスCKPに等しい。
That is, the output data of the cycle time measuring circuit 33
N (Ti) Is a complement, the addition / subtraction counter 37 is added.
This output data N (Ti) Is an exact number
Is controlled in the direction of subtracting the addition / subtraction counter 37,
This control is performed by generating a carry-down or carry-up pulse OF.
The circuit 34 is reset and one and the other AND gate circuit is turned on.
Summing pulse Up to the outside until paths 35 and 36 are closed
Alternatively, it is configured to output the subtraction pulse Down.
Therefore, the number of pulses output to the outside depends on the cycle time T ismell
Detected relative movement amount, that is, the output data of the N-adic counter 33.
Data N (Ti), And its frequency is
It is equal to the lock pulse CKP.

【0084】以上述べた如く本例によれば周期時間Ti
において検出された相対移動量に対応するパルス数ΔN
i を出力する次の周期時間Ti+1 を、この相対移動量を
検出された周期時間Ti と、その前の周期時間Ti-1
おける相対移動量と加速度とにより予測し、この予測さ
れた周期時間Ti+1 とこのパルス数ΔNi とを用いて放
出されるパルスの最適周期時間Tp を求め、この最適周
期時間Tp から内挿用クロックパルスCKIの周波数N
×fの低減率Mを自動的かつ最適値に決定したので、各
周期時間に検出された相対移動量に対して最適な周期時
間幅、即ち周波数に低減されたクロックパルスCKP即
ち加減算パルスを出力することができる。
As described above, according to this example, the cycle time T i
Pulse number ΔN corresponding to the relative movement amount detected in
The next cycle time T i + 1 that outputs i is predicted by the cycle time T i at which this relative movement amount is detected and the relative movement amount and acceleration at the previous cycle time T i−1 , and this prediction is made. The optimum cycle time T p of the emitted pulse is obtained by using the calculated cycle time T i + 1 and the pulse number ΔN i, and the frequency N of the interpolation clock pulse CKI is calculated from the optimum cycle time T p.
Since the reduction rate M of × f is automatically and optimally determined, the clock pulse CKP, that is, the addition / subtraction pulse reduced to the optimum cycle time width, that is, the frequency is output with respect to the relative movement amount detected in each cycle time. can do.

【0085】従って本例によれば外部への加算パルスU
p及び減算パルスDownは動作速度や加速度等に応じ
て最適な周波数まで低減されるので、従来の如く接続さ
れる機器の特性に合わせて、このパルスの周波数を最適
に選択する等の手段や作業が不要になり、使用者にとっ
て機器への接続が容易になるばかりでなく設定の間違い
による誤動作等がなくなり、更に機器の小型化、低コス
トに有利になると共に、ユーザが接続される機器に合わ
せて、このパルスの周波数を合わせる等の手間が不要に
なるばかりでなく、周波数が高すぎて接続できない等の
不都合もなくなる利益がある。
Therefore, according to this example, the addition pulse U to the outside
Since the p and the subtraction pulse Down are reduced to the optimum frequency according to the operating speed, acceleration, etc., means and work for optimally selecting the frequency of this pulse according to the characteristics of the connected equipment as in the past. Not only becomes easy for the user to connect to the device, but also malfunctions due to incorrect settings are eliminated, which is advantageous for downsizing and cost reduction of the device, and it can be adapted to the device to which the user is connected. Thus, there is an advantage that not only the trouble of adjusting the frequency of the pulse is not required but also the inconvenience that the frequency is too high to connect is eliminated.

【0086】また本例によれば移動量が検出された周期
及びその一つ前の周期時間における移動量から、この移
動量が検出された周期における速度、加速度等を算出
し、この算出された速度、加速度等から、この検出され
た移動量に対応するパルス数を放出する次の周期時間を
予測するので、周期時間予測に係る連続性が高く、なめ
らかに変化する周期時間として予測でき、結果として移
動速度や加速度の変化に対してなめらかにパルス幅の変
化する出力を得ることができる利益がある。
Further, according to the present example, the velocity, acceleration, etc. in the cycle in which the movement amount is detected are calculated from the movement amount in the cycle in which the movement amount is detected and the movement amount in the cycle time immediately before that. Since the next cycle time for emitting the number of pulses corresponding to this detected movement amount is predicted from the speed, acceleration, etc., the continuity related to the cycle time prediction is high, and it can be predicted as a smoothly changing cycle time. As a result, there is an advantage that an output whose pulse width changes smoothly can be obtained with respect to changes in the moving speed and the acceleration.

【0087】また本例によれば変位量検出システムに許
容される最大加速度及び最大速度を規定し、この規定さ
れた制限値を元に、この予測された次の周期時間の最悪
値、即ち、周期時間が短くなる方向で予測された周期時
間を補正し、この補正された周期時間を元に、出力パル
スの低減率を決定するので、予測された周期時間が短す
ぎてパルスの放出が未了になる等の不具合のない、変位
量検出装置を得ることができるばかりでなく、最大速
度、最大加速度の放出不良が検出されたときには、シス
テムの誤動作として処理することができシステムの信頼
性を高めることができる利益がある。
Further, according to this example, the maximum acceleration and the maximum velocity allowed in the displacement amount detecting system are specified, and the worst value of the predicted next cycle time, that is, the maximum value, which is based on the specified limit value, The predicted cycle time is corrected in the direction in which the cycle time is shortened, and the reduction rate of the output pulse is determined based on this corrected cycle time.Therefore, the predicted cycle time is too short to release the pulse. It is possible to obtain a displacement amount detection device that does not have any problems such as the end, and when a discharge failure at the maximum speed and the maximum acceleration is detected, it can be treated as a malfunction of the system and the reliability of the system can be improved. There are benefits that can be increased.

【0088】尚、上記実施例では低減率演算回路41を
図4に示す如く構成したが、この低減率演算回路41の
基本的な動作は演算であり、これをマイクロコンピュー
タを用いて構成することができる。この低減率演算回路
41としてマイクロコンピュータを用いたときは、図5
に示す如き処理フローに従って処理を行うようにすれば
良い。
Although the reduction rate calculation circuit 41 is constructed as shown in FIG. 4 in the above embodiment, the basic operation of the reduction rate calculation circuit 41 is arithmetic operation, and it should be constructed by using a microcomputer. You can When a microcomputer is used as the reduction rate calculation circuit 41, the circuit shown in FIG.
The process may be performed according to the process flow shown in.

【0089】即ち、図5においては、先ず時刻ti-1
びti における検出ヘッドのスケールに対する相対的な
夫々の速度及び加速度を計算する。次にこのときの移動
方向が加算方向であるか減算方向であるのかを判断す
る。この移動方向が加算方向のときは、速度Vi 及び加
速度αi が最大速度Vmax 及び最大加速度αmax より大
きいかどうかを判断し、Vi >Vmax 又はαi >αmax
のときはアラーム信号ALMをセットして終了する。
That is, in FIG. 5, first, respective velocities and accelerations relative to the scale of the detection head at times t i-1 and t i are calculated. Next, it is determined whether the moving direction at this time is the adding direction or the subtracting direction. When the moving direction is the adding direction, it is determined whether the velocity V i and the acceleration α i are larger than the maximum velocity V max and the maximum acceleration α max , and V i > V max or α i > α max.
In case of, the alarm signal ALM is set and the process ends.

【0090】このときVi ≦Vmax で且つαi ≦αmax
のときは次の周期時間における速度 Vi+1 =Vi +Δvi −Vmax を計算し、この速度Vi+1 から次の周期時間Ti+1 を計
算し、この次の周期時間Ti+1 より低減率Mを計算し終
了する。
At this time, V i ≤V max and α i ≤α max
Then, the speed V i + 1 = V i + Δv i −V max at the next cycle time is calculated, the next cycle time T i + 1 is calculated from this speed V i + 1, and the next cycle time T is calculated. The reduction rate M is calculated from i + 1 , and the process ends.

【0091】移動方向が減算方向のときは速度Vi 及び
加速度αi が最大速度Vmax 及び最大加速度αmax より
大きいかどうかを判断し、Vi >Vmax 又はαi >α
max のときはアラーム信号ALMをセットして終了す
る。
When the moving direction is the subtraction direction, it is judged whether the velocity V i and the acceleration α i are larger than the maximum velocity V max and the maximum acceleration α max , and V i > V max or α i > α.
When it is max , the alarm signal ALM is set and the process ends.

【0092】このときVi ≦Vmax で且つαi ≦αmax
のときは、次の周期時間における速度 Vi+1 =Vi +Vmax を計算し、この速度Vi+1 から次の周期時間Ti+1 を計
算し、この次の周期時間Ti+1 より低減率Mを計算し終
了する。本例ではこの処理フローで得られた低減率Mを
クロックパルス低減回路40に供給して、このクロック
パルス低減率回路40よりこの低減率Mに応じた低減さ
れた最適の周波数のクロックパルスCKPを得る如くす
る。
At this time, V i ≤V max and α i ≤α max
When the, to calculate the velocity V i + 1 = V i + V max in the next cycle time, the next cycle time T i + 1 from the velocity V i + 1 is calculated, the next period time T i + The reduction rate M is calculated from 1 and the process ends. In this example, the reduction rate M obtained in this processing flow is supplied to the clock pulse reduction circuit 40, and the clock pulse reduction rate circuit 40 produces a clock pulse CKP having an optimal frequency reduced according to the reduction rate M. I'll get it.

【0093】また上述実施例においては磁気スケールを
用いた例につき述べたが、光学的スケール等その他のス
ケールであっても良いことは勿論である。
Further, in the above-mentioned embodiment, an example using a magnetic scale has been described, but it goes without saying that other scales such as an optical scale may be used.

【0094】また上述実施例においては2個の検出ヘッ
ド12a,12bを用いて位相変調信号を得る如く述べ
たが、その他の手段例えば検出したスケール信号に正弦
波及び余弦波信号をかけて変調し、これより位相変調信
号を得るようにしても良いことは勿論である。
Further, in the above-mentioned embodiment, the phase modulation signal is obtained by using the two detection heads 12a and 12b, but other means, for example, the detected scale signal is multiplied by the sine wave signal and the cosine wave signal to modulate it. Of course, the phase modulation signal may be obtained from this.

【0095】また本発明は上述実施例に限ることなく本
発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り
得ることは勿論である。
Further, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明によれば外部への加算パルスUp
及び減算パルスDownは動作速度や加速度等に応じて
最適な周波数まで低減されるので、従来の如く接続され
る機器の特性に合わせて、このパルスの周波数を最適に
選択する等の手段や作業が不要になり、使用者にとって
機器への接続が容易になるばかりでなく設定の間違いに
よる誤動作等がなくなり、更に機器の小型化、低コスト
に有利になると共に、ユーザが接続される機器に合わせ
て、このパルスの周波数を合わせる等の手間が不要にな
るばかりでなく、周波数が高すぎて接続できない等の不
都合もなくなる利益がある。
According to the present invention, the addition pulse Up to the outside is increased.
Since the subtraction pulse Down is reduced to the optimum frequency according to the operating speed, acceleration, etc., means or work such as optimal selection of the frequency of this pulse is performed in accordance with the characteristics of the connected device as in the past. Not only is it unnecessary for the user to connect to the device, but there is no malfunction due to incorrect settings, which is advantageous for device downsizing and cost reduction. There is an advantage that not only the trouble of adjusting the frequency of the pulse is unnecessary but also the inconvenience that the connection is impossible because the frequency is too high.

【0097】また本発明によれば移動量が検出された周
期時間及びその一つ前の周期時間における移動量から、
この移動量が検出された周期時間における速度、加速度
等を算出し、この算出された速度、加速度等から、この
検出された移動量に対応するパルス数を放出する次の周
期時間を予測するので、周期時間予測に係る連続性が高
く、なめらかに変化する周期時間として予測でき、結果
として移動速度や加速度の変化に対してなめらかにパル
ス幅の変化する出力を得ることができる利益がある。
Further, according to the present invention, from the movement time in the cycle time when the movement amount is detected and the cycle time immediately before that,
By calculating the velocity, acceleration, etc. at the cycle time at which this movement amount is detected, the next cycle time at which the number of pulses corresponding to this detected movement amount is emitted is predicted from this calculated velocity, acceleration, etc. The cycle time prediction has high continuity and can be predicted as a smoothly changing cycle time, and as a result, there is an advantage that an output having a smoothly changing pulse width with respect to changes in the moving speed and acceleration can be obtained.

【0098】また本発明によれば変位量検出システムに
許容される最大加速度及び最大速度を規定し、この規定
された制限値を元に、この予測された次の周期時間の最
悪値、即ち、周期時間が短くなる方向で予測された周期
時間を補正し、この補正された周期時間を元に、出力パ
ルスの低減率を決定するので、予測された周期時間が短
すぎてパルスの放出が未了になる等の不具合のない変位
量検出装置を得ることができるばかりでなく、最大速
度、最大加速度の放出不良が検出されたときには、シス
テムの誤動作として処理することができシステムの信頼
性を高めることができる利益がある。
Further, according to the present invention, the maximum acceleration and the maximum velocity allowed in the displacement amount detecting system are specified, and based on the specified limit values, the worst value of the predicted next cycle time, that is, The predicted cycle time is corrected in the direction in which the cycle time is shortened, and the reduction rate of the output pulse is determined based on this corrected cycle time.Therefore, the predicted cycle time is too short to release the pulse. It is possible to obtain not only a displacement detection device that does not have a problem such as completion, but also when a discharge failure at the maximum speed and the maximum acceleration is detected, it can be treated as a malfunction of the system and the reliability of the system is improved. There are benefits that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明変位量検出装置に使用される内挿回路部
の例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an interpolation circuit unit used in a displacement amount detecting device of the present invention.

【図2】クロックパルス低減回路の例を示す構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a clock pulse reduction circuit.

【図3】本発明の説明に供する線図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention.

【図4】低減率演算回路の例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a reduction rate calculation circuit.

【図5】低減率演算の例の説明に供する流れ図である。FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of a reduction rate calculation.

【図6】変位量検出装置の例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a displacement amount detection device.

【図7】位相検出回路部の例を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a phase detection circuit unit.

【図8】従来の内挿回路部の例を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a conventional interpolation circuit unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スケール部 2 位相検出回路部 3 内挿回路部 11 磁気スケール 12a,12b 磁気ヘッド 21a,21b 前置アンプ 22 90°移相器 23 加算アンプ 31 タイミング信号生成回路 32 同期微分回路 33 周期時間測定回路 34 制御回路 35,36 アンドゲート回路 37 加減算カウンタ 40 クロックパルス低減回路 40a,40b カウンタ 40c オアゲート回路 41 低減率演算回路 41a,41b シフトレジスタ 41c ROM 41d 比較回路 1 Scale Section 2 Phase Detection Circuit Section 3 Interpolation Circuit Section 11 Magnetic Scale 12a, 12b Magnetic Head 21a, 21b Preamplifier 22 90 ° Phase Shifter 23 Addition Amplifier 31 Timing Signal Generation Circuit 32 Synchronous Differentiation Circuit 33 Period Time Measurement Circuit 34 control circuit 35, 36 AND gate circuit 37 adder / subtractor counter 40 clock pulse reduction circuit 40a, 40b counter 40c OR gate circuit 41 reduction rate operation circuit 41a, 41b shift register 41c ROM 41d comparison circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2物体間の相対移動量をキャリア周波数
fの位相変調信号として取り出し、前記相対移動量を前
記キャリア周波数fのN倍の周波数N×fのクロックパ
ルスを用いて弁別して前記2物体間の相対移動量をスケ
ールからの再生波長λの1/N単位の分解能で検出した
後、移動方向に応じた2系統のパルス信号として出力す
るようにした変位量検出装置において、 前記再生波長λの1/Nの分解能を有し、且つN×fの
周波数を有するパルス列として検出された前記相対移動
量を、前記2物体間の相対移動速度及び加速度に応じて
最適な周波数に低減されたパルス列の信号に変換して出
力するようにしたことを特徴とする変位量検出装置。
1. A relative movement amount between two objects is taken out as a phase modulation signal of a carrier frequency f, and the relative movement amount is discriminated using a clock pulse having a frequency N × f which is N times the carrier frequency f, and the above-mentioned 2 A displacement amount detecting device configured to detect a relative movement amount between objects with a resolution of 1 / N unit of a reproduction wavelength λ from a scale and then output as pulse signals of two systems according to a movement direction, The relative movement amount detected as a pulse train having a resolution of 1 / N of λ and a frequency of N × f is reduced to an optimum frequency according to the relative movement speed and acceleration between the two objects. A displacement amount detecting device characterized in that it is converted into a pulse train signal and outputted.
【請求項2】 請求項1記載の変位量検出装置におい
て、前記2物体間の相対移動量が検出された周期時間
と、前記相対移動量が検出された直前の周期時間とを保
持する保持手段を有し、これらの周期時間と静止時にお
ける周期時間とから、前記相対移動量が検出された周期
時間における相対移動速度及び加速度を求め、前記相対
移動速度及び加速度から、前記相対移動量に対応したパ
ルスを放出する次の周期時間を予測し、前記予測された
周期時間と放出すべきパルス数とから、N×fの周波数
を有するパルス列の信号を低減する低減率を求めるよう
にしたことを特徴とする変位量検出装置。
2. The displacement amount detecting device according to claim 1, wherein the holding unit holds a cycle time when the relative movement amount between the two objects is detected and a cycle time immediately before the relative movement amount is detected. The relative movement speed and acceleration at the cycle time when the relative movement amount is detected are obtained from these cycle times and the cycle time at rest, and the relative movement speed and acceleration correspond to the relative movement amount. The next cycle time of emitting the pulse is predicted, and the reduction rate for reducing the signal of the pulse train having the frequency of N × f is obtained from the predicted cycle time and the number of pulses to be emitted. Characteristic displacement amount detection device.
【請求項3】 請求項1記載の変位量検出装置におい
て、前記相対移動量が検出された周期時間における相対
移動速度と加速度とから予測された次の周期時間を、変
位量検出装置に許容される最大速度と最大加速度とを用
いて前記予測された次の周期時間の最小値を補正し、前
記補正された周期時間をもとにして放出すべきパルス列
の低減率を決定するようにし、放出パルスの未了に伴う
計測の誤りを防止するようにしたことを特徴とする変位
量検出装置。
3. The displacement amount detecting device according to claim 1, wherein the displacement amount detecting device is allowed a next cycle time predicted from a relative movement speed and an acceleration at a cycle time when the relative movement amount is detected. The maximum value of the predicted next cycle time is corrected using the maximum velocity and the maximum acceleration, and the reduction rate of the pulse train to be discharged is determined based on the corrected cycle time. A displacement amount detection device characterized in that measurement errors due to incomplete pulse are prevented.
【請求項4】 請求項1記載の変位量検出装置におい
て、変位量検出装置に許容された最大速度及び最大加速
度と、前記相対移動量が検出された周期時間において確
定した実際の移動速度及び加速度とを比較し、前記実際
の移動速度及び加速度が前記変位量検出装置に許容され
た最大速度及び最大加速度を越えたことを検出し、この
検出された信号を異常信号として出力するようにしたこ
とを特徴とする変位量検出装置。
4. The displacement amount detecting device according to claim 1, wherein the maximum velocity and maximum acceleration allowed by the displacement amount detecting device and the actual movement velocity and acceleration determined in the cycle time when the relative amount of movement is detected. And detecting that the actual moving speed and acceleration exceed the maximum speed and maximum acceleration allowed by the displacement amount detecting device, and output the detected signal as an abnormal signal. Displacement amount detection device characterized by.
【請求項5】 請求項1記載の変位量検出装置におい
て、前記相対移動量が検出された周期時間と、前記相対
移動量が検出された前の周期時間とに対応したデータを
保持する保持手段と、これらの周期時間に対応したデー
タをアドレスとして参照される記憶手段とを有し、前記
参照されたアドレスからの出力によって前記検出された
相対移動量を送出する次の周期時間におけるパルス列の
低減率を決定するようにしたことを特徴とする変位量検
出装置。
5. The displacement amount detecting device according to claim 1, wherein a holding unit holds data corresponding to a cycle time when the relative movement amount is detected and a cycle time before the relative movement amount is detected. And a storage means for referring to data corresponding to these cycle times as an address, and reducing the pulse train at the next cycle time for sending out the detected relative movement amount by the output from the referenced address. A displacement amount detection device characterized in that the rate is determined.
【請求項6】 請求項1記載の変位量検出装置におい
て、前記相対移動量が検出された周期時間と、前記相対
移動量が検出された前の周期時間とに対応したデータを
保持する保持手段と、これらの周期時間に対応したデー
タをアドレスとして参照される記憶手段とを有し、前記
参照されたアドレスには変位量検出装置に許容される速
度及び加速度とを比較した結果を格納するようにし、前
記比較された結果の特定のパターンを弁別して異常信号
となすようにしたことを特徴とする変位量検出装置。
6. The displacement amount detecting device according to claim 1, which holds data corresponding to a cycle time when the relative movement amount is detected and a cycle time before the relative movement amount is detected. And storage means for referring to data corresponding to these cycle times as an address, and storing the result of comparison between the speed and acceleration allowed by the displacement amount detecting device at the referenced address. The displacement amount detecting device is characterized in that a specific pattern of the compared results is discriminated to be an abnormal signal.
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