JPH10300517A - エンコーダの内挿回路 - Google Patents
エンコーダの内挿回路Info
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- JPH10300517A JPH10300517A JP9111123A JP11112397A JPH10300517A JP H10300517 A JPH10300517 A JP H10300517A JP 9111123 A JP9111123 A JP 9111123A JP 11112397 A JP11112397 A JP 11112397A JP H10300517 A JPH10300517 A JP H10300517A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/20—Increasing resolution using an n bit system to obtain n + m bits
- H03M1/202—Increasing resolution using an n bit system to obtain n + m bits by interpolation
- H03M1/207—Increasing resolution using an n bit system to obtain n + m bits by interpolation using a digital interpolation circuit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24409—Interpolation using memories
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
- H03M1/303—Circuits or methods for processing the quadrature signals
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ａ／Ｄ変換されたディジタルデータの上位ビ
ットにより決まる位相角データを下位ビットを利用して
補間するようにしてルックアップテーブル・メモリの容
量低減を可能としたエンコーダの内挿回路を提供する。 【解決手段】 エンコーダ出力はＡ／Ｄコンバータ１１
ａ，１１ｂによりサンプリングされてＮビットのＡ，Ｂ
相ディジタルデータＤＡ，ＤＢに変換される。メモリ１
２には、データＤＡ，ＤＢの上位ＮU ビットでアドレス
指定される基準位相角データ及び小アドレス空間内の位
相角補間用データの変化の平均勾配ベクトルを記憶す
る。演算回路１３はメモリ１２から読み出された平均勾
配ベクトルとデータＤＡ，ＤＢの下位ＮL ビットで表さ
れる位相角補間用データとに基づいて平均勾配ベクトル
と位相角補間用データとのベクトル内積を求め、これを
基準位相角データに加算して位相角データを求める。
ットにより決まる位相角データを下位ビットを利用して
補間するようにしてルックアップテーブル・メモリの容
量低減を可能としたエンコーダの内挿回路を提供する。 【解決手段】 エンコーダ出力はＡ／Ｄコンバータ１１
ａ，１１ｂによりサンプリングされてＮビットのＡ，Ｂ
相ディジタルデータＤＡ，ＤＢに変換される。メモリ１
２には、データＤＡ，ＤＢの上位ＮU ビットでアドレス
指定される基準位相角データ及び小アドレス空間内の位
相角補間用データの変化の平均勾配ベクトルを記憶す
る。演算回路１３はメモリ１２から読み出された平均勾
配ベクトルとデータＤＡ，ＤＢの下位ＮL ビットで表さ
れる位相角補間用データとに基づいて平均勾配ベクトル
と位相角補間用データとのベクトル内積を求め、これを
基準位相角データに加算して位相角データを求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、位置、角度、速
度、角速度等の検出を行うエンコーダの２相正弦波状信
号にディジタル的な内挿処理を加えて高分解能の位相角
データを求める内挿回路に関する。
度、角速度等の検出を行うエンコーダの２相正弦波状信
号にディジタル的な内挿処理を加えて高分解能の位相角
データを求める内挿回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンコーダのスケールに形成される格子
間隔には加工限界があるため、スケール格子より細かい
間隔を測定するためには、エンコーダが出力する正弦波
状信号の位相変化の空間周期を細分して内挿する必要が
あり、このため従来より種々の内挿回路が用いられてい
る。図４は、従来のディジタル処理による内挿回路の一
例である。エンコーダ１が出力する互いに９０°位相が
ずれたＡ，Ｂ相の２相正弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢはそ
れぞれＡ／Ｄコンバータ２ａ，２ｂにより所定の周波数
でサンプリングされてディジタルデータＤＡ，ＤＢに変
換される。各サンプリング点の位相角データは予めルッ
クアップテーブル・メモリ３に、逆正接関数（ＡＴＡ
Ｎ）を用いて次の式に基づいて作成され保持されてい
る。
間隔には加工限界があるため、スケール格子より細かい
間隔を測定するためには、エンコーダが出力する正弦波
状信号の位相変化の空間周期を細分して内挿する必要が
あり、このため従来より種々の内挿回路が用いられてい
る。図４は、従来のディジタル処理による内挿回路の一
例である。エンコーダ１が出力する互いに９０°位相が
ずれたＡ，Ｂ相の２相正弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢはそ
れぞれＡ／Ｄコンバータ２ａ，２ｂにより所定の周波数
でサンプリングされてディジタルデータＤＡ，ＤＢに変
換される。各サンプリング点の位相角データは予めルッ
クアップテーブル・メモリ３に、逆正接関数（ＡＴＡ
Ｎ）を用いて次の式に基づいて作成され保持されてい
る。
【０００３】
【数１】ｕ＝ＡＴＡＮ（ＤＢ／ＤＡ）
【０００４】従って、ディジタルデータＤＡ，ＤＢをそ
れぞれｘ，ｙアドレスとしてルックアップテーブル・メ
モリ３を読むことにより、各サンプリング点の位相角デ
ータｕが得られる。この位相角データｕは更に２相方形
波データ発生回路４に入力されて、ディジタル２相方形
波データＯＵＴＡ，ＯＵＴＢが得られる。
れぞれｘ，ｙアドレスとしてルックアップテーブル・メ
モリ３を読むことにより、各サンプリング点の位相角デ
ータｕが得られる。この位相角データｕは更に２相方形
波データ発生回路４に入力されて、ディジタル２相方形
波データＯＵＴＡ，ＯＵＴＢが得られる。
【０００５】ルックアップテーブル・メモリを用いた上
述のような内挿回路では、十分な内挿数を得ようとする
と、ルックアップテーブル・メモリの容量が極めて大き
なものとなる。例えば、Ａ／Ｄコンバータ２ａ，２ｂの
データビット長をＮ、内挿数をＩとすると、必要なアド
レス空間の大きさは、２2Nであり、データ長としてｌｏ
ｇ2Ｉを越える整数Ｊが必要であるから、メモリ容量
は、２2N×Ｊとなる。具体的に、８ビット×８ビットの
アドレス空間に１周期４００分割の位相角データを持た
せる場合のメモリ構成は、図５のようになる。データ長
Ｊ＝９とすれば、メモリ容量は、２8×２8×９＝５８
９，８２４ビットとなる。
述のような内挿回路では、十分な内挿数を得ようとする
と、ルックアップテーブル・メモリの容量が極めて大き
なものとなる。例えば、Ａ／Ｄコンバータ２ａ，２ｂの
データビット長をＮ、内挿数をＩとすると、必要なアド
レス空間の大きさは、２2Nであり、データ長としてｌｏ
ｇ2Ｉを越える整数Ｊが必要であるから、メモリ容量
は、２2N×Ｊとなる。具体的に、８ビット×８ビットの
アドレス空間に１周期４００分割の位相角データを持た
せる場合のメモリ構成は、図５のようになる。データ長
Ｊ＝９とすれば、メモリ容量は、２8×２8×９＝５８
９，８２４ビットとなる。
【０００６】上述のようなディジタル方式のエンコーダ
内挿回路におけるルックアップテーブル・メモリの容量
を低減する方法として、アドレス空間内で位相角データ
が符号を別にして周期的に反復するという対称性に着目
して、アドレス空間を低減する方法が提案されている
（特開平３−６８８１２号公報）。
内挿回路におけるルックアップテーブル・メモリの容量
を低減する方法として、アドレス空間内で位相角データ
が符号を別にして周期的に反復するという対称性に着目
して、アドレス空間を低減する方法が提案されている
（特開平３−６８８１２号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、Ａ／Ｄ変
換されたディジタルデータの上位ビットにより決まる位
相角データを下位ビットを利用して補間するようにして
ルックアップテーブル・メモリの容量低減を可能とした
エンコーダの内挿回路を提供することを目的としてい
る。
換されたディジタルデータの上位ビットにより決まる位
相角データを下位ビットを利用して補間するようにして
ルックアップテーブル・メモリの容量低減を可能とした
エンコーダの内挿回路を提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係るエンコー
ダの内挿回路は、エンコーダから出力される正弦波状信
号を所定の周波数でサンプリングしてＮビットのディジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変
換手段により得られたディジタルデータの上位ＮU ビッ
トでアドレス指定される位相角データ及び位相角補間用
の補間係数を記憶したルックアップテーブル・メモリ
と、このルックアップテーブル・メモリから読み出され
る前記位相角データ及び補間係数と、前記ディジタルデ
ータの下位ＮL （Ｎ−ＮU ）ビットで表される位相角補
間用データとに基づいて、前記補間係数と前記位相角補
間用データを乗算し、その乗算結果を前記位相角データ
に加算して補間された位相角データを求める演算手段と
を備えたことを特徴とする。
ダの内挿回路は、エンコーダから出力される正弦波状信
号を所定の周波数でサンプリングしてＮビットのディジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変
換手段により得られたディジタルデータの上位ＮU ビッ
トでアドレス指定される位相角データ及び位相角補間用
の補間係数を記憶したルックアップテーブル・メモリ
と、このルックアップテーブル・メモリから読み出され
る前記位相角データ及び補間係数と、前記ディジタルデ
ータの下位ＮL （Ｎ−ＮU ）ビットで表される位相角補
間用データとに基づいて、前記補間係数と前記位相角補
間用データを乗算し、その乗算結果を前記位相角データ
に加算して補間された位相角データを求める演算手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】この発明に係るエンコーダの内挿回路はま
た、エンコーダから出力される互いに９０°位相がずれ
たＡ相及びＢ相正弦波状信号を所定の周波数でサンプリ
ングしてそれぞれＮビットのＡ相及びＢ相ディジタルデ
ータに変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換手段と、これ
ら第１及び第２のＡ／Ｄ変換手段により各サンプリング
位相で得られたＡ相及びＢ相ディジタルデータのそれぞ
れ上位ＮU ビットでアドレス指定される小アドレス空間
の基準位相角データ及び前記小アドレス空間内の位相角
データの変化の平均勾配ベクトルを記憶したルックアッ
プテーブル・メモリと、このルックアップテーブル・メ
モリから読み出された前記基準位相角データ及び平均勾
配ベクトルと、前記Ａ相及びＢ相ディジタルデータの下
位ＮL （Ｎ−ＮU ）ビットで表される前記小アドレス空
間内の位相角補間用データとに基づいて、前記平均勾配
ベクトルと前記位相角補間用データとのベクトル内積を
求め、このベクトル内積を前記基準位相角データに加算
して補間された位相角データを求める演算手段とを備え
たことを特徴とする。
た、エンコーダから出力される互いに９０°位相がずれ
たＡ相及びＢ相正弦波状信号を所定の周波数でサンプリ
ングしてそれぞれＮビットのＡ相及びＢ相ディジタルデ
ータに変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換手段と、これ
ら第１及び第２のＡ／Ｄ変換手段により各サンプリング
位相で得られたＡ相及びＢ相ディジタルデータのそれぞ
れ上位ＮU ビットでアドレス指定される小アドレス空間
の基準位相角データ及び前記小アドレス空間内の位相角
データの変化の平均勾配ベクトルを記憶したルックアッ
プテーブル・メモリと、このルックアップテーブル・メ
モリから読み出された前記基準位相角データ及び平均勾
配ベクトルと、前記Ａ相及びＢ相ディジタルデータの下
位ＮL （Ｎ−ＮU ）ビットで表される前記小アドレス空
間内の位相角補間用データとに基づいて、前記平均勾配
ベクトルと前記位相角補間用データとのベクトル内積を
求め、このベクトル内積を前記基準位相角データに加算
して補間された位相角データを求める演算手段とを備え
たことを特徴とする。
【００１０】この発明においては、Ａ／Ｄ変換されたＮ
ビットのディジタルデータのうち上位ＮU ビットにより
決まる位相角データをルックアップテーブル・メモリに
記憶し、下位ＮL ビットを利用してその位相角データを
補間する。この位相角データ補間のための係数は、上位
ＮU ビットにより決まる位相角データと共にルックアッ
プテーブル・メモリに記憶しておく。これにより、２2N
のアドレス空間に必要とされる内挿数に対応する全位相
角データを記憶する場合に比べて、ルックアップテーブ
ル・メモリの容量を大幅に低減しながら、簡単な補間演
算を組み合わせることにより、必要とされる内挿数を確
保するように補間された位相角データを得ることができ
る。
ビットのディジタルデータのうち上位ＮU ビットにより
決まる位相角データをルックアップテーブル・メモリに
記憶し、下位ＮL ビットを利用してその位相角データを
補間する。この位相角データ補間のための係数は、上位
ＮU ビットにより決まる位相角データと共にルックアッ
プテーブル・メモリに記憶しておく。これにより、２2N
のアドレス空間に必要とされる内挿数に対応する全位相
角データを記憶する場合に比べて、ルックアップテーブ
ル・メモリの容量を大幅に低減しながら、簡単な補間演
算を組み合わせることにより、必要とされる内挿数を確
保するように補間された位相角データを得ることができ
る。
【００１１】具体的に、Ａ，Ｂ相正弦波状信号を処理す
る場合には、二次元空間アドレスが用いられ、位相角補
正用データも補正係数も二次元で表されるから、補間演
算にはベクトル演算を利用する。この場合、Ａ，Ｂ相デ
ィジタルデータをそれぞれＮビットとして、本来ルック
アップテーブル・メモリに必要とされる大きさ２2Nのア
ドレス空間を、Ａ，Ｂ相ディジタルデータの上位ＮU ビ
ットで指定される複数の小アドレス空間に分割する。ル
ックアップテーブル・メモリには、上位ＮU ビットでア
ドレス指定される各小アドレス空間の基準点の位相角デ
ータと、小アドレス空間内の位相角データ変化の平均勾
配ベクトルとを記憶する。そして、Ａ，Ｂ相ディジタル
データの下位ＮL ビットと、ルックアップテーブル・メ
モリから読み出される基準位相角データと小アドレス空
間の平均勾配ベクトルとに基づいて補間演算を行う。即
ち、Ａ，Ｂ相ディジタルデータの下位ＮL ビットによる
位相角補間用データと上記平均勾配ベクトルとのベクト
ル内積を求め、これを基準位相角データに加算すること
によって、補間された位相角データが求められる。これ
により、ルックアップテーブル・メモリの容量の大幅な
圧縮が可能になる。
る場合には、二次元空間アドレスが用いられ、位相角補
正用データも補正係数も二次元で表されるから、補間演
算にはベクトル演算を利用する。この場合、Ａ，Ｂ相デ
ィジタルデータをそれぞれＮビットとして、本来ルック
アップテーブル・メモリに必要とされる大きさ２2Nのア
ドレス空間を、Ａ，Ｂ相ディジタルデータの上位ＮU ビ
ットで指定される複数の小アドレス空間に分割する。ル
ックアップテーブル・メモリには、上位ＮU ビットでア
ドレス指定される各小アドレス空間の基準点の位相角デ
ータと、小アドレス空間内の位相角データ変化の平均勾
配ベクトルとを記憶する。そして、Ａ，Ｂ相ディジタル
データの下位ＮL ビットと、ルックアップテーブル・メ
モリから読み出される基準位相角データと小アドレス空
間の平均勾配ベクトルとに基づいて補間演算を行う。即
ち、Ａ，Ｂ相ディジタルデータの下位ＮL ビットによる
位相角補間用データと上記平均勾配ベクトルとのベクト
ル内積を求め、これを基準位相角データに加算すること
によって、補間された位相角データが求められる。これ
により、ルックアップテーブル・メモリの容量の大幅な
圧縮が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例によ
るエンコーダの内挿回路を示している。内挿回路を適用
するエンコーダの検出原理は問わないが、好ましくは光
電式エンコーダや、ＭＲ素子を用いた磁気式エンコーダ
である。エンコーダから得られるＡ，Ｂ相正弦波状信号
ＩＮＡ，ＩＮＢはそれぞれ、Ａ／Ｄコンバータ１１ａ，
１１ｂにより所定の周波数でサンプリングされて、Ａ，
Ｂ相ディジタルデータＤＡ，ＤＢが得られる。これらの
データＤＡ，ＤＢによりアクセスされて位相角データを
求めるために、ルックアップテーブル・メモリ１２が用
いられる。この基本構成は、従来と同様である。
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例によ
るエンコーダの内挿回路を示している。内挿回路を適用
するエンコーダの検出原理は問わないが、好ましくは光
電式エンコーダや、ＭＲ素子を用いた磁気式エンコーダ
である。エンコーダから得られるＡ，Ｂ相正弦波状信号
ＩＮＡ，ＩＮＢはそれぞれ、Ａ／Ｄコンバータ１１ａ，
１１ｂにより所定の周波数でサンプリングされて、Ａ，
Ｂ相ディジタルデータＤＡ，ＤＢが得られる。これらの
データＤＡ，ＤＢによりアクセスされて位相角データを
求めるために、ルックアップテーブル・メモリ１２が用
いられる。この基本構成は、従来と同様である。
【００１３】この実施例の場合、データＤＡ，ＤＢをそ
れぞれＮビット（図１では、Ｎ＝８）として、そのうち
上位ＮU ビット（図１では、ＮU ＝５）がメモリ１２に
入り、下位ＮL ビット（図１では、ＮL ＝３）は、補間
演算を行う演算回路１３に入る。メモリ１２には、本来
Ｎビット×Ｎビットで表されるアドレス空間を、ＮUビ
ット×ＮU ビットで表される複数の小アドレス空間ａに
分割して、各小アドレス空間ａの基準位置（ｘ０，ｙ
０）における基準位相角データｕ０と、小区間ａの位相
角データ変化の平均勾配ベクトルｋとを記憶する。こ
こで、基準位相角データｕ０の基準位置は小アドレス空
間ａに含まれる特定位置であればよい。小アドレス空間
ａは、図３に示すように、２2NL ワード（ＮL ＝３の場
合、６４ワード）の容量となる。
れぞれＮビット（図１では、Ｎ＝８）として、そのうち
上位ＮU ビット（図１では、ＮU ＝５）がメモリ１２に
入り、下位ＮL ビット（図１では、ＮL ＝３）は、補間
演算を行う演算回路１３に入る。メモリ１２には、本来
Ｎビット×Ｎビットで表されるアドレス空間を、ＮUビ
ット×ＮU ビットで表される複数の小アドレス空間ａに
分割して、各小アドレス空間ａの基準位置（ｘ０，ｙ
０）における基準位相角データｕ０と、小区間ａの位相
角データ変化の平均勾配ベクトルｋとを記憶する。こ
こで、基準位相角データｕ０の基準位置は小アドレス空
間ａに含まれる特定位置であればよい。小アドレス空間
ａは、図３に示すように、２2NL ワード（ＮL ＝３の場
合、６４ワード）の容量となる。
【００１４】図２は、データＤＡ，ＤＢをｘ，ｙアドレ
スとして表されるアドレス空間分割の様子を、第１象限
について代表的に示している。下位ＮL ビットで表され
る小アドレス空間ａ内の差分データ（位相角補間用デー
タ）ベクトルをΔｕとすると、位相角データｕは、基
準位相角データｕ０を、小アドレス空間ａ内の補間用デ
ータベクトルΔｕと、平均勾配ベクトルｋとにより
補間することにより得られる。小アドレス空間ａ内での
位相角データの変化分（傾き）は各小アドレス空間にお
いてほぼ一様であり、後述するようにその平均勾配ベク
トルｋを予め求めてこれを基準位相角データｕ０と共
に記憶しておけば、下記数２に基づいて、補間用データ
ベクトルΔｕと平均勾配ベクトルｋのベクトル内積
演算を行い、その結果を基準位相角データｕ０に加算す
ることにより、補間された位相角データｕが得られる。
スとして表されるアドレス空間分割の様子を、第１象限
について代表的に示している。下位ＮL ビットで表され
る小アドレス空間ａ内の差分データ（位相角補間用デー
タ）ベクトルをΔｕとすると、位相角データｕは、基
準位相角データｕ０を、小アドレス空間ａ内の補間用デ
ータベクトルΔｕと、平均勾配ベクトルｋとにより
補間することにより得られる。小アドレス空間ａ内での
位相角データの変化分（傾き）は各小アドレス空間にお
いてほぼ一様であり、後述するようにその平均勾配ベク
トルｋを予め求めてこれを基準位相角データｕ０と共
に記憶しておけば、下記数２に基づいて、補間用データ
ベクトルΔｕと平均勾配ベクトルｋのベクトル内積
演算を行い、その結果を基準位相角データｕ０に加算す
ることにより、補間された位相角データｕが得られる。
【００１５】
【数２】ｕ＝ｕ０＋ｋ×Δｕ
【００１６】位相角補間用データベクトルΔｕのｘ，
ｙ成分はそれぞれΔｘ，Δｙであり、平均勾配ベクトル
ｋのｘ，ｙ成分をそれぞれｋｘ，ｋｙとすると、数２
は、下記数３となる。
ｙ成分はそれぞれΔｘ，Δｙであり、平均勾配ベクトル
ｋのｘ，ｙ成分をそれぞれｋｘ，ｋｙとすると、数２
は、下記数３となる。
【００１７】
【数３】ｕ＝ｕ０＋（ｋｘ・Δｘ＋ｋｙ・Δｙ）
【００１８】上述のベクトル内積を利用した補間演算を
行うのが、図１の演算回路１３である。即ち、メモリ１
２から読み出されるデータのうち、平均勾配ベクトル
ｋのｘ，ｙ方向成分ｋｘ，ｋｙと、ディジタルデータ
ＤＡ，ＤＢの下位ＮL ビットで表されるｘ，ｙ方向成分
（位相角補間用データ成分）Δｘ，Δｙとをそれぞれ第
１，第２の乗算器１３１，１３２により乗算し、その乗
算結果を第１の加算器１３３により加算することによ
り、補間用データベクトルΔｕが求められる。この補
間用データベクトルΔｕを第２の加算器１３４によっ
てメモリ１２から読み出される基準位相角データｕ０と
加算することにより、求める位相角データｕが得られ
る。この位相角データｕは例えば通常の方法で２相方形
波データ発生回路１４により処理して、２相方形波デー
タＯＵＴＡ，ＯＵＴＢが得られる。
行うのが、図１の演算回路１３である。即ち、メモリ１
２から読み出されるデータのうち、平均勾配ベクトル
ｋのｘ，ｙ方向成分ｋｘ，ｋｙと、ディジタルデータ
ＤＡ，ＤＢの下位ＮL ビットで表されるｘ，ｙ方向成分
（位相角補間用データ成分）Δｘ，Δｙとをそれぞれ第
１，第２の乗算器１３１，１３２により乗算し、その乗
算結果を第１の加算器１３３により加算することによ
り、補間用データベクトルΔｕが求められる。この補
間用データベクトルΔｕを第２の加算器１３４によっ
てメモリ１２から読み出される基準位相角データｕ０と
加算することにより、求める位相角データｕが得られ
る。この位相角データｕは例えば通常の方法で２相方形
波データ発生回路１４により処理して、２相方形波デー
タＯＵＴＡ，ＯＵＴＢが得られる。
【００１９】上述の小アドレス空間ａにおける平均勾配
ベクトルｋの成分ｋｘ，ｋｙは、例えば図３に示すよ
うに、小アドレス空間ａの中心を代表点（ｘ１，ｙ１）
として、下記数４で与えられる。
ベクトルｋの成分ｋｘ，ｋｙは、例えば図３に示すよ
うに、小アドレス空間ａの中心を代表点（ｘ１，ｙ１）
として、下記数４で与えられる。
【００２０】
【数４】ｋｘ＝−Ａ・ｙ１／（ｘ１2＋ｙ１2） ｋｙ＝＋Ａ・ｘ１／（ｘ１2＋ｙ１2）
【００２１】但し、数４において、Ａは、内挿数をＩと
して、Ａ＝Ｉ／２πである。数４は、スカラー場の数学
公式を用いて導かれる。即ち、ある空間的な変化分布を
持つスカラー場で表させるデータをｕ＝Ａ・φとし、デ
ータの変化分ベクトルΔｕのｘ，ｙ成分をΔｘ，Δｙ
とすると、ｕは、次の偏微分方程式で与えられることが
知られている。
して、Ａ＝Ｉ／２πである。数４は、スカラー場の数学
公式を用いて導かれる。即ち、ある空間的な変化分布を
持つスカラー場で表させるデータをｕ＝Ａ・φとし、デ
ータの変化分ベクトルΔｕのｘ，ｙ成分をΔｘ，Δｙ
とすると、ｕは、次の偏微分方程式で与えられることが
知られている。
【００２２】
【数５】 ｕ＝ｕ０（ｘ０，ｙ０）＋（∂ｕ／∂ｘ）Δｘ＋（∂ｕ／∂ｙ）Δｙ ＝ｕ０（ｘ０，ｙ０）＋（−Ａｙ１）／（ｘ１2＋ｙ１2） ＋（＋Ａｘ１）／（ｘ１2＋ｙ１2）
【００２３】この数学公式に基づいて、内挿数Ｉとして
メモリに記憶すべきデータをＡ＝Ｉ／２πとすると、数
４の平均勾配ベクトル成分が得られることになる。図３
で説明したように、平均勾配ベクトルｋを求める代表
点（ｘ１，ｙ１）は小アドレス空間ａの中心とすること
が、近似精度を高くするためには好ましい。しかし、小
アドレス空間内でのデータ変化は小さく、適当な他の代
表点、例えば基準点（ｘ０，ｙ０）を代表点として選ん
でも、大きな近似誤差を生じることはない。
メモリに記憶すべきデータをＡ＝Ｉ／２πとすると、数
４の平均勾配ベクトル成分が得られることになる。図３
で説明したように、平均勾配ベクトルｋを求める代表
点（ｘ１，ｙ１）は小アドレス空間ａの中心とすること
が、近似精度を高くするためには好ましい。しかし、小
アドレス空間内でのデータ変化は小さく、適当な他の代
表点、例えば基準点（ｘ０，ｙ０）を代表点として選ん
でも、大きな近似誤差を生じることはない。
【００２４】また、位相角変化の平均勾配ベクトルｋ
を求める他の簡易な方法として、例えば、下記式で示さ
れるように、隣接する小アドレス空間の代表点の差分を
とることによってもよい。
を求める他の簡易な方法として、例えば、下記式で示さ
れるように、隣接する小アドレス空間の代表点の差分を
とることによってもよい。
【００２５】
【数６】 ｋｘ＝｛ｕ（ｘ０＋２NL，ｙ０）−ｕ（ｘ０，ｙ０）｝／２NL ｋｙ＝｛ｕ（ｘ０，ｙ０＋２NL）−ｕ（ｘ０，ｙ０）｝／２NL
【００２６】上述した平均勾配ベクトルを用いた位相角
データの補間による近似誤差が小さいことを具体的に数
値計算例を挙げて説明する。先ず、内挿数をＩ＝４００
として、信号振幅が最大値の１／２近傍となるような範
囲の位置ｙ／ｘ（＝ＤＢ／ＤＡ）の位相角データｕを求
めると、下記表１のようになる。
データの補間による近似誤差が小さいことを具体的に数
値計算例を挙げて説明する。先ず、内挿数をＩ＝４００
として、信号振幅が最大値の１／２近傍となるような範
囲の位置ｙ／ｘ（＝ＤＢ／ＤＡ）の位相角データｕを求
めると、下記表１のようになる。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１において、（ｘ，ｙ）＝（６４，１
６）を基準として差分データΔｕを求めると、表２のよ
うになる。
６）を基準として差分データΔｕを求めると、表２のよ
うになる。
【００２９】
【表２】
【００３０】次に、表１の各位相角データｕから、各位
置の偏微分値∂ｕ／∂ｘ，∂ｕ／∂ｙ（これらが勾配ベ
クトルデータｋｘ，ｋｙに対応する）を求めると、下記
表３のようになる。
置の偏微分値∂ｕ／∂ｘ，∂ｕ／∂ｙ（これらが勾配ベ
クトルデータｋｘ，ｋｙに対応する）を求めると、下記
表３のようになる。
【００３１】
【表３】
【００３２】表３から、ｘ１＝６５．５，ｙ１＝１７．
５における偏微分値∂ｕ／∂ｘ＝−０．２４２３８，∂
ｕ／∂ｙ＝０．９０７１８１を平均勾配ベクトル成分ｋ
ｘ，ｋｙとして用いて、ｙ／ｘ＝１６／６４の位相角を
基準位相角ｕ０として、補間した位相角データｕ＝ｕｏ
＋ｋｘ・Δｘ＋ｋｙ・Δｙを求めると、下記表４のよう
になる。
５における偏微分値∂ｕ／∂ｘ＝−０．２４２３８，∂
ｕ／∂ｙ＝０．９０７１８１を平均勾配ベクトル成分ｋ
ｘ，ｋｙとして用いて、ｙ／ｘ＝１６／６４の位相角を
基準位相角ｕ０として、補間した位相角データｕ＝ｕｏ
＋ｋｘ・Δｘ＋ｋｙ・Δｙを求めると、下記表４のよう
になる。
【００３３】
【表４】
【００３４】表４の結果が、この実施例の内挿回路によ
り近似的に得られる位相角データに対応する。表４と表
１との間の誤差をまとめると、下記表５のようになる。
り近似的に得られる位相角データに対応する。表４と表
１との間の誤差をまとめると、下記表５のようになる。
【００３５】
【表５】
【００３６】以上の数値データから、この実施例の内挿
回路により得られる近似値の誤差は、内挿数４００の±
１ＬＳＢ以下という十分小さいものとなっている。前述
のように、８ビット×８ビットのアドレス空間に内挿数
４００の位相角データを持たせる場合、データ長を９と
して、メモリ容量は、２8×２8×９＝５８９，８２４ビ
ットであった。これに対してこの実施例の場合、同じデ
ータ長の基準位相角データと、それぞれ５ビットの勾配
ベクトル成分ｋｘ，ｋｙを５ビット×５ビットのアドレ
ス空間に記憶したとすると、メモリ容量は、２5×２5×
（９＋５＋５）＝１９，４５６ビットとなる。即ち、約
１／３０にメモリ容量が圧縮されることになる。
回路により得られる近似値の誤差は、内挿数４００の±
１ＬＳＢ以下という十分小さいものとなっている。前述
のように、８ビット×８ビットのアドレス空間に内挿数
４００の位相角データを持たせる場合、データ長を９と
して、メモリ容量は、２8×２8×９＝５８９，８２４ビ
ットであった。これに対してこの実施例の場合、同じデ
ータ長の基準位相角データと、それぞれ５ビットの勾配
ベクトル成分ｋｘ，ｋｙを５ビット×５ビットのアドレ
ス空間に記憶したとすると、メモリ容量は、２5×２5×
（９＋５＋５）＝１９，４５６ビットとなる。即ち、約
１／３０にメモリ容量が圧縮されることになる。
【００３７】なお、図１に示すルックアップテーブル・
メモリ１２としては、ＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯ
Ｍ等の不揮発性メモリや、ＰＬＤ，ＲＡＭ等を用いるこ
とができる。また補間演算回路１３は、ディジタル回路
のほか、マイクロプロセッサによるソフトウェアによっ
て、或いはＤＳＰによって実現することができる。
メモリ１２としては、ＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯ
Ｍ等の不揮発性メモリや、ＰＬＤ，ＲＡＭ等を用いるこ
とができる。また補間演算回路１３は、ディジタル回路
のほか、マイクロプロセッサによるソフトウェアによっ
て、或いはＤＳＰによって実現することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、内
挿用のルックアップテーブル・メモリには、エンコーダ
出力をＡ／Ｄ変換して得られたディジタルデータの上位
ＮU ビットで指定される小アドレス空間の基準位相角デ
ータと、その小アドレス空間内の位相角データ変化の平
均勾配ベクトルとを記憶し、下位ＮL ビットのデータ
と、ルックアップテーブル・メモリから読み出される基
準位相角データ及び平均勾配ベクトルとに基づいて補間
演算を行って位相角データを得るようにすることで、ル
ックアップテーブル・メモリの容量の大幅な圧縮が可能
になる。
挿用のルックアップテーブル・メモリには、エンコーダ
出力をＡ／Ｄ変換して得られたディジタルデータの上位
ＮU ビットで指定される小アドレス空間の基準位相角デ
ータと、その小アドレス空間内の位相角データ変化の平
均勾配ベクトルとを記憶し、下位ＮL ビットのデータ
と、ルックアップテーブル・メモリから読み出される基
準位相角データ及び平均勾配ベクトルとに基づいて補間
演算を行って位相角データを得るようにすることで、ル
ックアップテーブル・メモリの容量の大幅な圧縮が可能
になる。
【図１】 この発明の一実施例によるエンコーダの内挿
回路を示す図である。
回路を示す図である。
【図２】 同実施例によるメモリ空間分割の様子を示す
図である。
図である。
【図３】 同実施例による補間用データの小区間と平均
勾配ベクトルの関係を説明するための図である。
勾配ベクトルの関係を説明するための図である。
【図４】 従来のエンコーダの内挿回路を示す図であ
る。
る。
【図５】 同内挿回路のルックアップテーブル・メモリ
のアドレス空間を示す図である。
のアドレス空間を示す図である。
【符号の説明】 １１ａ，１１ｂ…Ａ／Ｄコンバータ、１２…ルックアッ
プテーブル・メモリ、１３…補間演算回路、１３１，１
３２…乗算回路、１３３，１３４…加算回路、１４…２
相方形波データ発生回路。
プテーブル・メモリ、１３…補間演算回路、１３１，１
３２…乗算回路、１３３，１３４…加算回路、１４…２
相方形波データ発生回路。
Claims (3)
- 【請求項１】 エンコーダから出力される正弦波状信号
を所定の周波数でサンプリングしてＮビットのディジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、 このＡ／Ｄ変換手段により得られたディジタルデータの
上位ＮU ビットでアドレス指定される位相角データ及び
位相角補間用の補間係数を記憶したルックアップテーブ
ル・メモリと、 このルックアップテーブル・メモリから読み出される前
記位相角データ及び補間係数と、前記ディジタルデータ
の下位ＮL （Ｎ−ＮU ）ビットで表される位相角補間用
データとに基づいて、前記補間係数と前記位相角補間用
データを乗算し、その乗算結果を前記位相角データに加
算して補間された位相角データを求める演算手段とを備
えたことを特徴とするエンコーダの内挿回路。 - 【請求項２】 エンコーダから出力される互いに９０°
位相がずれたＡ相及びＢ相正弦波状信号を所定の周波数
でサンプリングしてそれぞれＮビットのＡ相及びＢ相デ
ィジタルデータに変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換手
段と、 これら第１及び第２のＡ／Ｄ変換手段により各サンプリ
ング位相で得られたＡ相及びＢ相ディジタルデータのそ
れぞれ上位ＮU ビットでアドレス指定される小アドレス
空間の基準位相角データ及び前記小アドレス空間内の位
相角データの変化の平均勾配ベクトルを記憶したルック
アップテーブル・メモリと、 このルックアップテーブル・メモリから読み出された前
記基準位相角データ及び平均勾配ベクトルと、前記Ａ相
及びＢ相ディジタルデータの下位ＮL （Ｎ−ＮU ）ビッ
トで表される前記小アドレス空間内の位相角補間用デー
タとに基づいて、前記平均勾配ベクトルと前記位相角補
間用データとのベクトル内積を求め、このベクトル内積
を前記基準位相角データに加算して補間された位相角デ
ータを求める演算手段とを備えたことを特徴とするエン
コーダの内挿回路。 - 【請求項３】 前記演算手段は、 前記小アドレス空間内の位相角補間用データのｘ，ｙ成
分をΔｘ，Δｙとし、前記ルックアップテーブル・メモ
リから読み出される平均勾配ベクトルのｘ，ｙ成分をｋ
ｘ，ｋｙとして、ｋｘ・Δｘ及びｋｙ・Δｙなる乗算を
行う第１及び第２の乗算手段と、 これらの乗算手段による乗算結果を加算する第１の加算
手段と、 この第１の加算手段による加算結果を前記ルックアップ
テーブル・メモリから読み出される前記基準位相角デー
タに加算する第２の加算手段とを有することを特徴とす
る請求項２記載のエンコーダの内挿回路。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11112397A JP3220411B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | エンコーダの内挿回路 |
| US09/059,338 US5999113A (en) | 1997-04-28 | 1998-04-14 | Interpolation circuit for encoder having a look-up table memory with reduced capacity |
| EP98107532A EP0875735B1 (en) | 1997-04-28 | 1998-04-24 | Interpolation circuit for an incremental encoder |
| DE69820330T DE69820330T2 (de) | 1997-04-28 | 1998-04-24 | Interpolationsschaltung für einen inkrementalen Geber |
| CN98107930.XA CN1202765A (zh) | 1997-04-28 | 1998-04-28 | 编码器的内插电路 |
| CNB021605505A CN1306709C (zh) | 1997-04-28 | 1998-04-28 | 编码器的内插电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11112397A JP3220411B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | エンコーダの内挿回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300517A true JPH10300517A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3220411B2 JP3220411B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=14553027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11112397A Expired - Fee Related JP3220411B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | エンコーダの内挿回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5999113A (ja) |
| EP (1) | EP0875735B1 (ja) |
| JP (1) | JP3220411B2 (ja) |
| CN (2) | CN1202765A (ja) |
| DE (1) | DE69820330T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525490A (ja) * | 2006-02-03 | 2009-07-09 | カリフォルニア・リニア・ディヴァイシズ・インコーポレイテッド | 高分解能位置測定用のエンコーダ信号分析システム |
| US7620676B2 (en) | 2003-08-04 | 2009-11-17 | Fujitsu Limited | Lookup table and data acquisition method |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6735607B2 (en) | 2001-06-02 | 2004-05-11 | Lockheed Martin Corporation | Transparent data access and interpolation apparatus and method therefor |
| EP1468496B1 (de) * | 2002-01-11 | 2006-03-08 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Verfahren zur interpolation mindestens zweier positionsabhängiger, periodischer, zueinander phasenverschobener analogsignale |
| KR20030085269A (ko) * | 2002-04-30 | 2003-11-05 | 전자부품연구원 | 위상조절장치 및 방법 |
| JP4270128B2 (ja) | 2003-04-11 | 2009-05-27 | 三菱電機株式会社 | 回転型エンコーダ |
| TW200535634A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-01 | Benq Corp | Interpolation method and apparatus of the same |
| DE102004033990B3 (de) * | 2004-07-14 | 2006-04-13 | Siemens Ag | Auswerteverfahren für ein analoges Erstsignal und ein analoges Zweitsignal sowie hiermit korrespondierende Auswerteschaltung |
| DE602006003954D1 (de) * | 2005-08-11 | 2009-01-15 | Mitutoyo Corp | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Interpolation des Ausgangssignals eines Kodierers |
| KR100788673B1 (ko) | 2005-11-17 | 2007-12-26 | 삼성전자주식회사 | 아날로그 인코더 신호 처리 방법 및 장치 |
| JP4746427B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2011-08-10 | オリンパス株式会社 | エンコーダの内挿装置 |
| US8374234B2 (en) | 2006-09-29 | 2013-02-12 | Francis S. J. Munoz | Digital scaling |
| US8418778B2 (en) | 2010-01-07 | 2013-04-16 | Black & Decker Inc. | Power screwdriver having rotary input control |
| US9722334B2 (en) | 2010-04-07 | 2017-08-01 | Black & Decker Inc. | Power tool with light unit |
| US8384014B2 (en) * | 2010-10-27 | 2013-02-26 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Interpolation method and device for increasing the resolution of encoders |
| US8841600B2 (en) * | 2010-10-31 | 2014-09-23 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Hysteresis-compensating interpolation circuits in optical encoders |
| EP2697610A4 (en) * | 2011-04-15 | 2014-11-05 | Yei Corp | SENSOR DEVICES WITH ERROR CORRECTION DETECTION TABLES AND METHOD THEREFOR |
| CN114866100B (zh) * | 2022-04-28 | 2024-04-12 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 基于相位编码的高速自动增益控制系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH646784A5 (en) * | 1982-02-08 | 1984-12-14 | Compac | Device for measuring linear dimensions or variations in these dimensions using an optical reader, and with electronic interpolation |
| JP2501227B2 (ja) * | 1988-05-30 | 1996-05-29 | ファナック株式会社 | 絶対位置エンコ―ダ |
| CA2017529A1 (en) * | 1989-06-15 | 1990-12-15 | Michael J. Wax | Prevention of ammonia generation in animal areas |
| EP0408799B1 (de) * | 1989-07-21 | 1993-04-14 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Verfahren zum Interpolieren von Positionsmesssignalen |
| US5191336A (en) * | 1991-08-29 | 1993-03-02 | Hewlett-Packard Company | Digital time interpolation system |
| JP3007268B2 (ja) * | 1994-06-16 | 2000-02-07 | アンリツ株式会社 | 鋸歯状波発生装置及びそれを用いた信号補間装置 |
| JP3367260B2 (ja) * | 1995-03-24 | 2003-01-14 | 三菱電機株式会社 | エンコーダ装置及びサーボモーター制御装置 |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP11112397A patent/JP3220411B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-14 US US09/059,338 patent/US5999113A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-24 EP EP98107532A patent/EP0875735B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-24 DE DE69820330T patent/DE69820330T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-28 CN CN98107930.XA patent/CN1202765A/zh active Pending
- 1998-04-28 CN CNB021605505A patent/CN1306709C/zh not_active Expired - Lifetime
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| US7620676B2 (en) | 2003-08-04 | 2009-11-17 | Fujitsu Limited | Lookup table and data acquisition method |
| JP2009525490A (ja) * | 2006-02-03 | 2009-07-09 | カリフォルニア・リニア・ディヴァイシズ・インコーポレイテッド | 高分解能位置測定用のエンコーダ信号分析システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1202765A (zh) | 1998-12-23 |
| CN1516342A (zh) | 2004-07-28 |
| EP0875735A1 (en) | 1998-11-04 |
| EP0875735B1 (en) | 2003-12-10 |
| DE69820330T2 (de) | 2004-10-21 |
| US5999113A (en) | 1999-12-07 |
| JP3220411B2 (ja) | 2001-10-22 |
| CN1306709C (zh) | 2007-03-21 |
| DE69820330D1 (de) | 2004-01-22 |
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