JPH0962362A - 位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、制御対象の位置決めの精度を高精度
に評価する。 【解決手段】制御対象４を位置指令Ｑに従って位置決め
する場合、偏差レジスタ７から出力される位置偏差デー
タＲと評価基準である異常位置偏差判定値Ｗとを比較回
路２１において比較し、位置偏差データＲが異常位置偏
差判定値Ｗよりも大きい場合、すなわち実際の位置誤差
が異常位置偏差判定値を越えた場合にハイレベルの比較
信号Ｆを出力して、その回数をカウンタ２４でカウント
し、このカウントデータを出力装置４１で表示、プリン
トアウトする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象、例えば
光ディスク原盤を記録するヘッドの位置決めを行う位置
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４はかかる位置制御装置の一般的な構
成図である。機構部１には、モータ２が備えられ、この
モータ２の回転軸に伝達機構３が連結されている。そし
て、この伝達機構３に応動して制御対象４が移動するも
のとなっている。

【０００３】例えば、この機構部１が、光ディスク原盤
の露光装置に適用したものであれば、制御対象４が記録
ヘッド移動テーブル、モータ２が送りモータ、伝達機構
３が回転−直進変換機構であり、記録ヘッドによってタ
ーンテーブル上の光ディスク原盤を露光する。

【０００４】又、この機構部１には、ディジタル式の位
置センサ５が備えらている。この位置センサ５は、制御
対象４の移動位置を検出してその検出位置データＤを出
力するものとなっている。

【０００５】一方、コントローラ６には、偏差レジスタ
７が接続されている。このコントローラ６は、制御対象
の目標位置を指示する位置指令Ｑを偏差レジスタ７に発
し、かつ同期信号ｓを偏差レジスタ７及び位置センサ５
に送出する機能を有している。

【０００６】偏差レジスタ７は、コントローラ６から発
せられた位置指令Ｑ及び位置センサ５から出力された検
出位置データＤを入力し、これら位置指令Ｑと検出位置
データＤとの位置偏差データＲを出力する機能を有して
いる。

【０００７】この偏差レジスタ７の出力端子には、Ｄ／
Ａコンバータ８、モータ駆動回路９を介してモータ２が
接続されている。このような構成であれば、コントロー
ラ６は、連続的に位置制御するための位置指令Ｑを偏差
レジスタ７に発し、かつこの偏差レジスタ７と位置セン
サ５との同期をとるためにこれら偏差レジスタ７と位置
センサ５とにクロックの同期信号ｓを送出する。

【０００８】偏差レジスタ７は、同期信号に同期して位
置指令Ｑと検出位置データＤとの偏差を求め、この位置
偏差データＲを出力する。そして、この位置偏差データ
Ｒは、Ｄ／Ａコンバータ８によりアナログの位置偏差に
変換され、これが駆動信号としてモータ駆動回路９に送
られ、これによってモータ２は駆動し、伝達機構３を介
して制御対象４を目標位置に追従させている。

【０００９】このような位置決め制御では、例えば光デ
ィスク原盤に対する情報記録の精度を高めるために位置
決めの精度を評価することが行われている。この位置決
め精度の評価は、Ｄ／Ａコンバータ８から出力されるア
ナログの位置偏差を計測器、例えばオシロスコープによ
りその波形を計測し、その計測結果によって評価してい
る。

【００１０】しかしながら、Ｄ／Ａコンバータ８の分解
能は一般的に高く、このため偏差レジスタ７のビット数
と同程度で位置センサ５や位置指令Ｑの分解能と同一分
解能で評価しようとしても、Ｄ／Ａコンバータ８の出力
電圧レベルは非常に低くなり、ノイズに埋もれてしま
い、高精度な評価は困難となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにＤ／Ａコ
ンバータ８の出力電圧レベルは非常に低くてノイズに埋
もれてしまい、高精度に位置決めを評価することは困難
となっている。そこで本発明は、制御対象の位置決めの
精度を高精度に評価できる機能を備えた位置制御装置を
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、制御
対象の目標位置を示す位置指令信号を出力するコントロ
ーラと、制御対象を駆動する駆動手段と、駆動手段によ
り位置決めされた制御対象の移動位置を検出して位置検
出信号を出力する位置センサと、コントローラと駆動手
段との間に設けられ位置指令信号及び位置検出信号に基
づいて制御対象を目標位置まで移動させる位置偏差信号
を出力する偏差レジスタと、偏差レジスタから出力され
る位置偏差信号の絶対値を求める絶対値回路と、絶対値
回路からの位置偏差信号と予め設定されている異常位置
偏差判定値とを比較し比較結果に基づいて異常位置偏差
検出信号を出力する異常位置偏差判定手段と、異常位置
偏差判定手段から出力された異常位置偏差検出信号を計
数するカウンタと、を備えた位置制御装置である。

【００１３】請求項２によれば、請求項１の位置制御装
置において、偏差レジスタと駆動手段との間には、位置
偏差信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータが設けたも
のである。

【００１４】請求項３によれば、請求項１の位置制御装
置において、カウンタとコントローラとの間には、コン
トローラから出力される異常位置偏差判定値を記憶する
異常位置偏差判定値レジスタが設けられている。

【００１５】請求項４によれば、請求項１の位置制御装
置において、異常位置偏差判定手段にては、位置偏差信
号が異常位置偏差判定値より大きいときに異常位置偏差
検出信号を出力する。

【００１６】請求項５によれば、請求項１の位置制御装
置において、カウンタにおける計数値に基づいて制御対
象に対する位置決め精度を評価する評価手段を備えてい
る。請求項６によれば、請求項１の位置制御装置におい
て、評価手段にては、カウンタにおける計数値及び異常
位置偏差判定手段に入力した位置偏差信号のサンプル数
との比に基づいて正規分布の標準偏差を求め、この標準
偏差に基づいて制御対象に対する位置決め精度を評価す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図４と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図１は
位置制御装置の構成図である。

【００１８】偏差レジスタ７の出力端子には、絶対値回
路２０を介して比較回路２１が接続されている。このう
ち絶対値回路２０は、偏差レジスタ７から出力される位
置偏差データの絶対値を求める機能を有している。

【００１９】又、コントローラとしてのマイクロプロセ
ッサ２２には、比較データレジスタ２３を介して比較回
路２１が接続されている。このうち比較データレジスタ
２３は、マイクロプロセッサ２２から発せられる評価基
準としての異常位置偏差判定値Ｗを設定する機能を有し
ている。

【００２０】上記比較回路２１は、異常位置偏差判定手
段を構成するもので、絶対値回路２０を通して入力する
位置偏差データＲと比較データレジスタ２３に設定され
た異常位置偏差判定値Ｗとを比較し、位置偏差データＲ
が異常位置偏差判定値Ｗよりも大きい場合に異常位置偏
差検出信号Ｆを出力する機能を有している。

【００２１】この比較回路２１の出力端子にはカウンタ
２４が接続され、このカウンタ２４は、比較回路２１か
ら出力される異常位置偏差検出信号Ｆをカウントする機
能を有している。

【００２２】上記マイクロプロセッサ２２は、偏差レジ
スタ７に位置指令Ｑを発するとともに、偏差レジスタ
７、位置センサ５及びカウンタ２４にループの周期の等
しいクロックの同期信号ｓを送出する機能を有してい
る。

【００２３】又、このマイクロプロセッサ２２は、位置
決め評価基準である異常位置偏差判定値Ｗを比較データ
レジスタ２３に対して設定し、かつ位置制御の終了後
に、カウンタ２４のカウントデータを読み取って制御対
象４に対する位置決め精度を評価する評価手段としての
機能を有している。

【００２４】図２はかかるマイクロプロセッサ２２の具
体的な構成図である。ＣＰＵ３０には、バス３１を介し
て各出力ポート３２〜３５、入力ポート３６が接続され
ている。このうち各出力ポート３２、３３は、それぞれ
偏差レジスタ７に接続され、その一方の出力ポート３２
を通して同期信号ｓが偏差レジスタ７及びカウンタ２４
などに送られ、他方の出力ポート３３を通して位置指令
Ｒが偏差レジスタ７に送られるようになっている。

【００２５】又、出力ポート３４には比較データレジス
タ２３が接続され、この出力ポート３４を通して異常位
置偏差判定値Ｗが比較データレジスタ２３に送られるよ
うになっている。

【００２６】出力ポート３５及び入力ポート３６は、そ
れぞれカウンタ２４に接続され、出力ポート３５を通し
てクリア信号ｃｌがカウンタ２４のクリア入力端子ＣＬ
に入力し、入力ポート３６を通してカウンタ２４のカウ
ントデータＧを読み込むようになっている。

【００２７】又、ＣＰＵ３０には、バス３１を介してＲ
ＯＭ３７、ＲＡＭ３８、データテーブル３９、タイマ４
０及び出力装置４１が接続されている。ＲＯＭ３７に
は、図３に示す位置決め評価のフローチャートに従った
プログラムが記憶されている。

【００２８】データテーブル３９には、位置指令Ｑとな
る位置プロファイルが記憶されている。この位置プロフ
ァイルは、タイマー４０のタイマ時間すなわち時間経過
ｔに対する各位置プロファイルデータから形成されてい
る。

【００２９】ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３７に記憶されてい
る位置決め評価のプログラムに従って各指令を発し、各
出力ポート３２〜３５、入力ポート３６、ＲＯＭ３７、
ＲＡＭ３８、データテーブル３９、タイマ４０及び出力
装置４１を動作制御する機能を有している。

【００３０】出力装置４１は、評価結果を報知出力する
もので、例えば表示装置やプリンタが用いられる。次に
上記の如く構成された装置の作用について図３を参照し
て説明する。

【００３１】マイクロプロセッサ２２に対してオペレー
タにより起動が行われると、ＣＰＵ３０は、ステップ＃
１からステップ＃２に移り、位置決め精度を評価したい
異常位置偏差判定値Ｗを位置センサ５の分解能単位で比
較データレジスタ２３に設定する。

【００３２】例えば、分解能１μｍの位置センサ５で１
０μｍを異常位置偏差判定値とする場合には、「１０」
を異常位置偏差判定値Ｗとして比較データレジスタ２３
に設定する。

【００３３】なお、この異常位置偏差判定値Ｗは、ＣＰ
Ｕ３０の指令により出力ポート３４を通して比較データ
レジスタ２３に設定される。次にＣＰＵ３０は、ステッ
プ＃３においてカウンタ２４に対して出力ポート３５を
通してクリア信号ｃｌを送出してカウンタ２４をクリア
し、続いてステップ＃４において位置指令を発する時間
の基準となるタイマ４０をクリアする。

【００３４】次にＣＰＵ３０は、ステップ＃５におい
て、データテーブル３９から位置プロファイルデータを
読み出し、これを位置指令Ｒとして出力ポート３３を通
して偏差レジスタ７に設定する。

【００３５】又、ＣＰＵ３０は、同期信号ｓを位置セン
サ５、偏差レジスタ７及びカウンタ２４に対して出力ポ
ート３２を通して送出し、これら位置センサ５、偏差レ
ジスタ７及びカウンタ２４の各動作の同期をとる。

【００３６】これ以降、ＣＰＵ３０は、ステップ＃５〜
＃７を繰り返し、データテーブル３９に記憶されている
各位置プロファイルデータをタイマ４０の時間経過ｔと
ともに順次読み出し、これら位置プロファイルデータを
順次偏差レジスタ７に設定する。

【００３７】この偏差レジスタ７は、同期信号に同期し
て位置指令Ｑと位置センサ５により検出された制御対象
４の検出位置データＤとの偏差を求め、この位置偏差デ
ータＲを出力する。

【００３８】なお、この位置偏差データＲは、位置指令
Ｑと検出位置データＤすなわち実際の位置との差、つま
り正負両極性の位置誤差を示している。この位置偏差デ
ータＲは、Ｄ／Ａコンバータ８によりアナログの位置偏
差に変換され、これが駆動信号としてモータ駆動回路９
に送られ、これによってモータ２は駆動し、伝達機構３
を介して制御対象４は、目標位置に追従する。

【００３９】一方、偏差レジスタ７から出力される位置
偏差データＲは、絶対値回路２０に送られる。この絶対
値回路２０は、正負両極性の位置偏差データＲを絶対値
に変換して比較回路２１に送出する。

【００４０】この比較回路２１は、位置偏差データＲと
比較データレジスタ２３に設定された異常位置偏差判定
値Ｗとを同期信号ｓのタイミングで比較し、そのタイミ
ング毎に位置偏差データＲが異常位置偏差判定値Ｗより
も大きい場合に異常位置偏差検出信号Ｆを出力する。

【００４１】例えば、０．０１μｍを異常位置偏差判定
値として設定した場合、実際の位置誤差である位置偏差
データＲが、＋０．０１μｍ又は−０．０１μｍを越え
た場合に、異常位置偏差検出信号Ｆが出力される。

【００４２】カウンタ２４は、比較回路２１から出力さ
れる異常位置偏差検出信号Ｆを同期信号ｓに同期してカ
ウントする。すなわち、カウンタ２４は、位置誤差＋
０．１μｍ又は−０．１μｍを越えた回数を積算するこ
とになる。

【００４３】このようにして位置決め動作の終了の時刻
に達し、全ての位置プロファイルデータの読み出しが終
了すると、ＣＰＵ３０は、ステップ＃８においてカウン
タ２４のカウントデータを読み取り、このカウントデー
タを一時ＲＡＭ３８に記憶して出力装置４１に送出す
る。

【００４４】従って、出力装置４１において、位置誤差
＋０．０１μｍ又は−０．０１μｍを越えた回数が、制
御対象４の位置決め精度の評価情報として表示又はプリ
ントアウトされる。

【００４５】このように上記一実施の形態においては、
偏差レジスタ７から出力される位置偏差データＲと評価
基準である異常位置偏差判定値Ｗとを比較回路２１にお
いて比較し、位置偏差データＲが異常位置偏差判定値Ｗ
よりも大きい場合、すなわち実際の位置誤差が異常位置
偏差判定値を越えた場合に異常位置偏差検出信号Ｆを出
力して、その回数をカウンタ２４でカウントし、このカ
ウントデータを出力装置４１で表示、プリントアウトす
るようにしたので、実際の位置誤差が異常位置偏差判定
値を越えた回数を定量的に把握でき、高精度な位置決め
の評価ができる。

【００４６】そのうえ、偏差レジスタ７から出力される
位置偏差データＱの分解能は、位置分解能と同じでＤ／
Ａコンバータ８のアナログ出力と比較してより高精度な
位置決めの評価ができる。

【００４７】又、ＣＰＵ３０から必要なタイミングでカ
ウンタ２４に対してクリア信号ｃｌを送出すれば、その
タイミングで実際の位置誤差が異常位置偏差判定値を越
えた回数を定量的に把握して高精度な位置決めの評価が
できる。

【００４８】例えば、制御対象４として光ディスク原盤
記録装置を用いれば、記録ヘッドの位置に対する位置決
め評価を高精度にでき、この評価結果を光ディスク原盤
の情報記録の精度を高めるための情報として採用でき
る。

【００４９】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、マ
イクロコンピュータ２２において、カウンタ２４のカウ
ントデータと制御対象４の位置決め時の位置プロファイ
ルのサンプル数とが異常位置偏差判定値Ｗを越えた数の
比をとることにより、正規分布表等を用いて標準偏差を
求め、この標準偏差によって制御対象４に対する位置決
めの精度を評価するようにしてもよい。

【００５０】又、位置プロファイルのサンプル数から、
位置誤差が異常位置偏差判定値Ｗを越えた割合を把握し
て、制御対象４に対する位置決めの精度を評価するよう
にしてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
６によれば、制御対象の位置決めの精度を高精度に評価
できる位置制御装置を提供できる。又、本発明の請求項
５によれば、制御対象の位置偏差が評価基準を越えた回
数を定量的に把握でき、制御対象の位置決めの精度を高
精度に評価できる位置制御装置を提供できる。又、本発
明の請求項６によれば、統計的なデータから高精度な位
置決め評価ができる位置制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる位置制御装置の一実施の形態を
示す構成図。

【図２】マイクロプロセッサの具体的な構成図。

【図３】位置決め評価のフローチャート。

【図４】従来の位置制御装置の構成図。

【符号の説明】

２…モータ、３…伝達機構、４…制御対象、５…位置セ
ンサ、７…偏差レジスタ、８…Ｄ／Ａコンバータ、９…
モータ駆動回路、２０…絶対値回路、２１…比較回路、
２２…マイクロプロセッサ、２３…比較データレジス
タ、２４…カウンタ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の目標位置を示す位置指令信号
   を出力するコントローラと、 前記制御対象を駆動する駆動手段と、 前記駆動手段により位置決めされた前記制御対象の移動
   位置を検出して位置検出信号を出力する位置センサと、 前記コントローラと前記駆動手段との間に設けられ前記
   位置指令信号及び前記位置検出信号に基づいて前記制御
   対象を目標位置まで移動させる位置偏差信号を出力する
   偏差レジスタと、 前記偏差レジスタから出力される位置偏差信号の絶対値
   を求める絶対値回路と、 前記絶対値回路からの位置偏差信号と予め設定されてい
   る異常位置偏差判定値とを比較し比較結果に基づいて異
   常位置偏差検出信号を出力する異常位置偏差判定手段
   と、 前記異常位置偏差判定手段から出力された異常位置偏差
   検出信号を計数するカウンタと、を具備したことを特徴
   とする位置制御装置。
2. 【請求項２】 偏差レジスタと駆動手段との間には、位
   置偏差信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータが設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の位置制御装
   置。
3. 【請求項３】 カウンタとコントローラとの間には、前
   記コントローラから出力される異常位置偏差判定値を記
   憶する異常位置偏差判定値レジスタが設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の位置制御装置。
4. 【請求項４】 異常位置偏差判定手段にては、位置偏差
   信号が異常位置偏差判定値より大きいときに異常位置偏
   差検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の
   位置制御装置。
5. 【請求項５】 カウンタにおける計数値に基づいて制御
   対象に対する位置決め精度を評価する評価手段を具備す
   ることを特徴とする請求項１記載の位置制御装置。
6. 【請求項６】 評価手段にては、カウンタにおける計数
   値及び異常位置偏差判定手段に入力した位置偏差信号の
   サンプル数との比に基づいて正規分布の標準偏差を求
   め、この標準偏差に基づいて制御対象に対する位置決め
   精度を評価することを特徴とする請求項５記載の位置制
   御装置。