JPWO2007055063A1 - Encoder signal processing device - Google Patents

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武文 椛島
武文 椛島
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Abstract

簡単な処理回路で、移動方向による影響の小さい精度の高い位置検出信号を得る。２つの物体を一定速度で変位させて得られたデジタルデータより、位置データ算出部２で位置データθ0を演算する。誤差補正用パラメータ取得部（３）で位置誤差データを符号化し、移動方向に対応した正方向補正係数および逆方向補正係数を算出し、それぞれ第１の記憶部（４）および第３の記憶部（５）に格納する。次に、誤差含有位置データ作成部（６）で、位置誤差データを復号化し、これを基に作成された誤差含有位置データの正方向補正テーブルおよび逆方向補正テーブルをそれぞれ第２の記憶部（８）および第４の記憶部（９）に記憶する。誤差補正部（１３）は位置データθ0を読みとり、移動方向にあわせた補正テーブルを参照し位置データを出力する。補正テーブル切替え点は、即時あるいは正逆差の少ない０点通過時に行うようにする。With a simple processing circuit, a highly accurate position detection signal that is less affected by the moving direction is obtained. From the digital data obtained by displacing two objects at a constant speed, the position data calculation unit 2 calculates position data θ0. The error correction parameter acquisition unit (3) encodes the position error data, calculates the forward direction correction coefficient and the reverse direction correction coefficient corresponding to the moving direction, and the first storage unit (4) and the third storage unit, respectively. Store in (5). Next, in the error-containing position data creation unit (6), the position error data is decoded, and the forward direction correction table and the backward direction correction table of the error-containing position data created based on this are stored in the second storage unit ( 8) and the fourth storage unit (9). The error correction unit (13) reads the position data θ0 and outputs position data with reference to a correction table in accordance with the moving direction. The correction table switching point is set immediately or when the zero point passes with little difference between normal and reverse.

Description

本発明は、モータ等の回転体の回転角度を検出するロータリエンコーダや、リニアステージ等の変位を検出するリニアエンコーダ等のエンコーダ信号処理装置に関する。   The present invention relates to an encoder signal processing device such as a rotary encoder that detects a rotation angle of a rotating body such as a motor, or a linear encoder that detects displacement of a linear stage or the like.

従来、センサ信号検出部から得られた２相のアナログ信号が持つオフセット電圧、振幅誤差、位相誤差、波形歪等による位置検出誤差を予め演算して記憶部に記憶し、通常の位置検出時にこの検出誤差データをもとに位置検出信号を補正するものがある。（例えば特許文献１参照）
図８は従来のエンコーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
図８において５１は図示しないセンサ信号検出部から得られた２相のアナログ信号Ｓa、Ｓbを増幅するアナログ増幅回路、５２は増幅された２相のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路、５３は変換された２相のデジタル信号を位置データに変換するデジタル内挿回路、５４はデジタル内挿回路５３から位置データを受け、補正用検出誤差データを演算する検出誤差データ算出回路、５５は補正用検出誤差データを用いて位置データの検出誤差を補正する検出誤差補正回路で、補正用検出誤差格納レジスタ５５１と補正計算回路５５２から構成されている。また、５６は補正された１周期内の位置データと元信号の周期の数から複数周期の位置データを生成するポジションデータ生成回路である。Conventionally, the position detection error due to the offset voltage, amplitude error, phase error, waveform distortion, etc. of the two-phase analog signal obtained from the sensor signal detection unit is calculated in advance and stored in the storage unit. Some of them correct a position detection signal based on detection error data. (For example, see Patent Document 1)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional encoder signal processing apparatus.
In FIG. 8, 51 is an analog amplifier circuit that amplifies two-phase analog signals Sa and Sb obtained from a sensor signal detector (not shown), and 52 is an analog-digital conversion that converts the amplified two-phase analog signals into digital signals. A circuit, 53 is a digital interpolation circuit that converts the converted two-phase digital signal into position data, 54 is a detection error data calculation circuit that receives the position data from the digital interpolation circuit 53 and calculates correction detection error data, 55 is a detection error correction circuit for correcting the detection error of the position data using the correction detection error data, and includes a correction detection error storage register 551 and a correction calculation circuit 552. Reference numeral 56 denotes a position data generation circuit that generates position data of a plurality of periods from the corrected position data within one period and the number of periods of the original signal.

次に動作について説明する。
まず、誤差データの算出およびその格納方法を説明する。図示しない被測定体を一定速度で移動させ、センサ信号検出部から得られる２相のアナログ信号をアナログ増幅回路５１で増幅し、アナログ−デジタル変換回路５２でデジタル信号に変換し、デジタル内挿回路５３で位置データに変換する。
被測定体は一定速度で移動しており、また、１周期の移動距離は予め分かっているので１周期内を等間隔でサンプリングすることによって、各サンプリング時における移動距離は計算できる。そこで、検出誤差データ算出回路５４は、各サンプリング時における移動距離は計算するとともに、この計算によって得られた理想位置データと各サンプリング時に検出された位置データから位置誤差を算出し、この位置誤差データを検出誤差補正回路５５内にある補正用検出誤差格納レジスタ５５１（記憶部）に格納する。
次に、格納された位置誤差データを使って位置データを補正する方法について説明する。通常の位置検出時において、センサ信号検出部から得られる２相のアナログ信号に基づいて位置データが算出されると、補正計算回路５５２は補正用検出誤差格納レジスタ５５１に格納された検出誤差データを用いて位置データの検出誤差を補正し、ポジションデータ生成回路５６に出力する。Next, the operation will be described.
First, calculation and storage method of error data will be described. An object not shown is moved at a constant speed, a two-phase analog signal obtained from the sensor signal detector is amplified by an analog amplifier circuit 51, converted into a digital signal by an analog-digital converter circuit 52, and a digital interpolation circuit. In 53, it is converted into position data.
Since the object to be measured moves at a constant speed, and the moving distance of one cycle is known in advance, the moving distance at each sampling can be calculated by sampling within one cycle at equal intervals. Accordingly, the detection error data calculation circuit 54 calculates the movement distance at each sampling, calculates the position error from the ideal position data obtained by this calculation and the position data detected at each sampling, and this position error data. Is stored in a correction detection error storage register 551 (storage unit) in the detection error correction circuit 55.
Next, a method for correcting the position data using the stored position error data will be described. When the position data is calculated based on the two-phase analog signal obtained from the sensor signal detector during normal position detection, the correction calculation circuit 552 uses the detection error data stored in the correction detection error storage register 551. This is used to correct the position data detection error and output to the position data generation circuit 56.

このように従来のエンコーダ信号処理装置は検出位置に対応した位置誤差データを記憶部である補正用検出誤差格納レジスタに格納し、通常の位置検出時において、この位置誤差データを用いて位置データの検出誤差を補正していた。
特開２００３−２５４７８５号公報（第１０頁、図２） As described above, the conventional encoder signal processing apparatus stores the position error data corresponding to the detected position in the correction detection error storage register as a storage unit, and the position error data is used by using this position error data at the time of normal position detection. The detection error was corrected.
JP 2003-254785 A (page 10, FIG. 2)

しかしながら、従来のエンコーダ位置算出装置は、検出位置に対する位置誤差データを記憶装置に格納し、このデータをもとに補正を行っているので、高次の歪誤差までも補正し、精度を向上させるためには、アナログ信号の１周期内での位置誤差データの分割を細かく行い、位置誤差データ数を多くしなければならない。従って、大容量の記憶部を必要とし、デバイスサイズが大きくなるという問題があった。また、大量のデータを処理するためプログラムが複雑になり、信号処理回路が大きくなってしまうという問題点もあった。さらにアナログ信号は、さまざまな外乱によって歪が変化するため移動方向によっても検出位置誤差データに差異が生じるという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大容量の記憶部を必要せず、また、簡素な信号処理回路および信号処理方法で高次の歪誤差までも補正することができさらに移動方向も考慮した補正ができるエンコーダ位置算出装置および補正方法を提供することを目的とする。However, since the conventional encoder position calculation device stores the position error data for the detected position in the storage device and performs correction based on this data, it corrects even higher-order distortion errors and improves accuracy. Therefore, it is necessary to finely divide the position error data within one period of the analog signal and increase the number of position error data. Therefore, there is a problem that a large-capacity storage unit is required and the device size is increased. Further, since a large amount of data is processed, the program becomes complicated and the signal processing circuit becomes large. Further, since the distortion of the analog signal changes due to various disturbances, there is a problem that the detected position error data varies depending on the moving direction.
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and does not require a large-capacity storage unit, and corrects even higher-order distortion errors with a simple signal processing circuit and signal processing method. It is another object of the present invention to provide an encoder position calculation apparatus and a correction method that can perform correction in consideration of the moving direction.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載のエンコーダ信号処理装置は、相対変位する２つの物体の変位に応じてセンサ信号検出部から得られる周期的なアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、位置検出誤差情報を記憶する記憶部と、前記デジタルデータから位置データを算出する位置データ算出部および前記位置検出誤差情報に基づいて前記位置データを補正する誤差補正部を有する演算部と、を備えたエンコーダ信号処理装置において、前記記憶部は前記位置データに含まれる位置誤差データを前記演算部で符号化した正方向の移動の補正係数を記憶する第１の記憶部および逆方向の移動の補正係数を記憶する第３の記憶部と、前記演算部で前記補正係数を復号化した位置誤差データを基に生成された正方向の移動の誤差含有位置データおよび補正データを記憶する第２の記憶部並びに逆方向の移動の誤差含有位置データおよび補正データを記憶する第４の記憶部を備え、前記演算部は前記位置データに基づいて移動方向を判別する移動方向判別部および前記移動方向判別部の結果に基づいて前記記憶部を切替える切替部を備えたことを特徴としている。In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
An encoder signal processing device according to claim 1 is an A / D converter that converts a periodic analog signal obtained from a sensor signal detection unit into digital data in accordance with displacement of two objects that are relatively displaced, and position detection. An encoder comprising: a storage unit that stores error information; a position data calculation unit that calculates position data from the digital data; and a calculation unit that includes an error correction unit that corrects the position data based on the position detection error information. In the signal processing device, the storage unit includes a first storage unit that stores a correction coefficient for the forward movement obtained by encoding the position error data included in the position data by the calculation unit, and a correction coefficient for the reverse movement. A third storage unit for storing, and error-containing position data for movement in the positive direction generated based on position error data obtained by decoding the correction coefficient by the calculation unit; A second storage unit that stores the positive data and a fourth storage unit that stores the error-containing position data and the correction data of the movement in the reverse direction, and the calculation unit moves to determine the moving direction based on the position data A switching unit that switches the storage unit based on the results of the direction determination unit and the movement direction determination unit is provided.

また、請求項２に記載のエンコーダ信号処理装置は、前記第１の記憶部および前記第３の記憶部は不揮発性メモリからなり、前記第２の記憶部および前記第４の記憶部は揮発性メモリからなることを特徴としている。   The encoder signal processing apparatus according to claim 2, wherein the first storage unit and the third storage unit include a nonvolatile memory, and the second storage unit and the fourth storage unit are volatile. It consists of memory.

また、請求項３に記載のエンコーダ信号処理装置は、前記移動方向判別部は、前記位置データ算出部より得られた位置データの差分の符号により移動方向を判別することを特徴としている。   The encoder signal processing apparatus according to claim 3 is characterized in that the movement direction determination unit determines a movement direction based on a sign of a difference of position data obtained from the position data calculation unit.

また、請求項４に記載のエンコーダ信号処理装置は、前記移動方向判別部は、前記位置データ算出部より得られた位置データの差分値および位置データの差分の符号によりヒステリシスを持たせて移動方向を判別することを特徴としている。   The encoder signal processing apparatus according to claim 4, wherein the movement direction determination unit has a hysteresis by a difference value of the position data obtained from the position data calculation unit and a sign of the difference of the position data. It is characterized by distinguishing.

また、請求項５に記載のエンコーダ信号処理装置は、前記切替部は、前記移動方向判別部の結果に基づいて、前記第１の記憶部と前記第３の記憶部を切替える第１の切替部と、前記移動方向判別部の結果に基づいて、前記第２の記憶部と前記第４の記憶部を切替える第２の切替部を備えたことを特徴としている。   The encoder signal processing apparatus according to claim 5, wherein the switching unit switches the first storage unit and the third storage unit based on a result of the movement direction determination unit. And a second switching unit that switches between the second storage unit and the fourth storage unit based on the result of the movement direction determination unit.

また、請求項６に記載のエンコーダ信号処理装置は、前記第２の切替部は、前記移動方向判別部の結果に基づいて、移動方向判別後、即時、前記第２の記憶部と前記第４の記憶部を切替えることを特徴としている。   The encoder signal processing apparatus according to claim 6, wherein the second switching unit immediately determines the second storage unit and the fourth after the moving direction is determined based on the result of the moving direction determining unit. It is characterized by switching the storage unit.

また、請求項７に記載のエンコーダ信号処理装置は、前記第２の切替部は、前記移動方向判別部の結果に基づいて、移動方向判別後、次の0点位置通過時に前記第２の記憶部と前記第４の記憶部を切替えることを特徴としている。   The encoder signal processing apparatus according to claim 7, wherein the second switching unit is configured to store the second memory when the next zero point position passes after the movement direction is determined based on the result of the movement direction determination unit. And the fourth storage unit are switched.

本発明のエンコーダ装置によれば、検出誤差情報を符号化して記憶するので、大容量の記憶部を必要せず、また、簡素な信号処理回路で高次の歪誤差までも補正することができるので精度の高い位置検出信号を得ることができる。
また、補正係数を記憶する記憶部として不揮発性メモリを使用し、補正データを記憶する部として揮発性メモリを使用すれば、電源を投入する度に補正係数を作るという動作を必要とせず、補正データのみを生成すればよいので動作が簡単になる。
また、検出誤差情報を符号化して処理するので、処理するデータ数が少なくて済み、簡単なプログラムで高次の歪誤差までも補正することができる。
また、移動方向によって補正データを切り替えることにより、移動方向に応じた補正をするので、さらに、精度の高い位置検出信号を得ることができる。According to the encoder apparatus of the present invention, the detection error information is encoded and stored, so that a large-capacity storage unit is not required, and even a high-order distortion error can be corrected with a simple signal processing circuit. Therefore, a highly accurate position detection signal can be obtained.
In addition, if a non-volatile memory is used as a storage unit for storing correction coefficients and a volatile memory is used as a unit for storing correction data, the correction coefficient is not required to be generated every time the power is turned on. Since only data need be generated, the operation is simplified.
Further, since the detection error information is encoded and processed, the number of data to be processed is small, and even a high-order distortion error can be corrected with a simple program.
Moreover, since correction according to the moving direction is performed by switching the correction data depending on the moving direction, a position detection signal with higher accuracy can be obtained.

本発明の第１実施例におけるエンコーダ信号処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the encoder signal processing apparatus in 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例における補正係数生成動作を示すブロック図The block diagram which shows the correction coefficient production | generation operation | movement in 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例における補正係数生成動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the correction coefficient production | generation operation | movement in 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例における移動方向判別動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the moving direction discrimination | determination operation | movement in 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例における補正テーブル作成動作を示すブロック図The block diagram which shows the correction table preparation operation | movement in 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例における補正動作を示すブロック図The block diagram which shows correction | amendment operation | movement in 1st Example of this invention. 本発明の第２実施例におけるエンコーダ信号処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the encoder signal processing apparatus in 2nd Example of this invention. 従来のエンコーダ信号処理装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the conventional encoder signal processing apparatus

符号の説明Explanation of symbols

１ ・・・・Ａ/Ｄ変換器
２ ・・・・位置データ算出部
３ ・・・・誤差補正用パラメータ取得部
４ ・・・・第１の記憶部
５ ・・・・第３の記憶部
６ ・・・・誤差含有位置データ作成部
７ ・・・・誤差補正位置テーブル作成部
８ ・・・・第２の記憶部
９ ・・・・第４の記憶部
１０・・・・移動方向判別部
１１・・・・第１の切替部
１２・・・・第２の切替部
１３・・・・誤差補正部
１４・・・・演算部
５１・・・・アナログ増幅回路
５２・・・・アナログ−デジタル変換回路
５３・・・・デジタル内挿回路
５４・・・・検出誤差データ算出回路
５５・・・・検出誤差補正回路
５５１・・・補正用検出誤差格納レジスタ
５５２・・・補正計算回路
５６・・・・ポジションデータ生成回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... A / D converter 2 ... Position data calculation part 3 ... Error correction parameter acquisition part 4 ... First storage part 5 ... Third storage part 6 ... Error-containing position data creation unit 7 ... Error correction position table creation unit 8 ... Second storage unit 9 ... Fourth storage unit 10 ... Movement direction discrimination Unit 11... First switching unit 12... Second switching unit 13... Error correction unit 14. -Digital conversion circuit 53 ··· Digital interpolation circuit 54 ··· Detection error data calculation circuit 55 ··· Detection error correction circuit 551 · Detection error storage register 552 for correction · Correction calculation circuit 56 .... Position data generation circuit

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施例におけるエンコーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１は相対変位する２つの物体の変位に応じて図示しないセンサ信号検出部から得られる周期的なアナログ信号Ｓa、Ｓbをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、２は２相デジタルデータから位置データを算出する位置データ算出部、３は位置データに含まれる位置誤差データを符号化し、その補正係数を算出するための誤差補正用パラメータ取得部、４は正方向の移動の位置誤差データの補正係数を記憶するための第１の記憶部、５は逆方向の移動の補正係数を記憶するための第３の記憶部、６は第１の記憶部４および第３の記憶部５から補正係数を読み出し、位置誤差データを復号化し、復号化した位置誤差データから誤差含有位置データを作成する誤差含有位置データ作成部、７は誤差含有位置データと位置データを補正するための補正データを対応させた補正テーブルを作成する誤差補正位置テーブル作成部、８は正方向の移動の補正テーブルを記憶する第２の記憶部、９は逆方向の移動の補正テーブルを記憶する第４の記憶部、１０は移動方向を判別する移動方向判別部、１１は移動方向判別部１０の結果に基づいて第1の記憶部と第３の記憶部の切替えを行う第１の切替部、１２は移動方向判別部１０の結果に基づいて第２の記憶部と第４の記憶部の切替えを行う第２の切替部、１３は位置データを補正する誤差補正部である。
また、１４は演算部で、位置データ算出部２、誤差補正用パラメータ取得部３、誤差含有位置データ算出部６、誤差補正位置テーブル作成部７、移動方向判別部１０、第１の切替部１１、第２の切替部１２、誤差補正部１３から成る。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an encoder signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an A / D converter that converts periodic analog signals Sa and Sb obtained from a sensor signal detection unit (not shown) into digital data in accordance with the displacement of two objects that are relatively displaced. A position data calculation unit that calculates position data from digital data, 3 is an error correction parameter acquisition unit for encoding position error data included in the position data, and calculates a correction coefficient thereof, and 4 is a position of movement in the positive direction. First storage unit for storing correction coefficient of error data, 5 is a third storage unit for storing a correction coefficient for reverse movement, and 6 is a first storage unit 4 and a third storage unit. 5 reads the correction coefficient, decodes the position error data, creates error-containing position data from the decoded position error data, and 7 includes the error-containing position data and the position data. An error correction position table creation unit that creates a correction table that associates correction data for performing correction, 8 is a second storage unit that stores a correction table for movement in the forward direction, and 9 is a correction table for movement in the reverse direction. The fourth storage unit 10 is a moving direction determination unit that determines the moving direction, and 11 is a first switch that switches between the first storage unit and the third storage unit based on the result of the moving direction determination unit 10. Reference numeral 12 denotes a second switching unit that switches between the second storage unit and the fourth storage unit based on the result of the moving direction determination unit 10, and reference numeral 13 denotes an error correction unit that corrects position data.
Reference numeral 14 denotes a calculation unit, which includes a position data calculation unit 2, an error correction parameter acquisition unit 3, an error-containing position data calculation unit 6, an error correction position table creation unit 7, a movement direction determination unit 10, and a first switching unit 11. , A second switching unit 12 and an error correction unit 13.

センサ信号検出部は、２つの物体が相対的に直線方向に変位する場合は、センサ信号検出部としてリニアエンコーダの検出部を用いればよく、２つの物体が相対的に回転方向に変位する場合は、ロータリエンコーダの検出部を用いればよい。また、センサ信号検出部の検出原理は、相対変位に応じてアナログ信号の変化が生じるものであれば、磁気式、光学式、静電容量式、レゾルバ方式等いずれの方式であってもかまわない。   The sensor signal detection unit may use a linear encoder detection unit as the sensor signal detection unit when the two objects are relatively displaced in the linear direction. A detection unit of a rotary encoder may be used. Further, the detection principle of the sensor signal detection unit may be any system such as a magnetic system, an optical system, a capacitance system, or a resolver system, as long as an analog signal changes according to relative displacement. .

また、Ａ／Ｄ変換器２の前段に演算増幅器等の信号増幅回路を設けてもかまわない。
また、演算部１４は、マイコンやＤＳＰ等のデジタル演算機能を有する種々のデバイスを単数または複数個用いて構成することができる。
また、第１の記憶部４および第３の記憶部５は、演算部１４または第２の記憶部８および第４の記憶部９と一体になったものでも良いが、ＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリが好ましい。
また、第２の記憶部８および第４の記憶部９は、演算部１４と一体になったものでも良い。揮発性メモリでも不揮発性メモリでもかまわない。Further, a signal amplification circuit such as an operational amplifier may be provided before the A / D converter 2.
Moreover, the calculating part 14 can be comprised using one or more various devices which have digital arithmetic functions, such as a microcomputer and DSP.
In addition, the first storage unit 4 and the third storage unit 5 may be integrated with the calculation unit 14 or the second storage unit 8 and the fourth storage unit 9, but a ROM, a flash memory, etc. Nonvolatile memory is preferred.
The second storage unit 8 and the fourth storage unit 9 may be integrated with the calculation unit 14. Volatile memory or non-volatile memory may be used.

次に、本発明のエンコーダ信号処理装置の動作について説明する。
本発明の動作は大きく３つの動作に分けられる。
第１の動作は、位置誤差データを符号化し、その補正係数を第１の記憶部および第３の記憶部に記憶するまでの動作（補正係数生成動作）で、
第２の動作は、第１の記憶部および第３の記憶部に記憶されている位置誤差データを復号化し、運転前に補正テーブルを作成し、第２の記憶部および第４の記憶部に記憶するまでの動作（補正テーブル作成動作）で、
第３の動作は、実際の運転時に補正テーブルから補正データを読み出し、位置データを修正する動作（補正動作）である。
以下これらの動作について順に説明する。Next, the operation of the encoder signal processing apparatus of the present invention will be described.
The operation of the present invention is roughly divided into three operations.
The first operation is an operation (correction coefficient generation operation) until the position error data is encoded and the correction coefficient is stored in the first storage unit and the third storage unit.
The second operation is to decode the position error data stored in the first storage unit and the third storage unit, create a correction table before driving, and store the correction table in the second storage unit and the fourth storage unit. Operation until correction (correction table creation operation)
The third operation is an operation (correction operation) for reading out correction data from the correction table and correcting the position data during actual driving.
Hereinafter, these operations will be described in order.

（補正係数生成動作）
まず、補正係数を生成する動作を説明する。
図２は補正係数生成動作を示すブロック図で、図１の信号処理装置のブロック図から補正係数生成動作に関係する部分を抜き出したものである。また、図３は補正係数生成動作を示すフローチャートである。
図示しない被測定物である２つの物体を一定速度で移動または回転させ（ステップ１０１）、センサ信号検出部（図示せず）から、２つの物体の相対変位に対応した２相のアナログ信号Ｓa、Ｓbを検出する（ステップ１０２）。この２相のアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１で、２相のデジタルデータに変換した後（ステップ１０３）、位置データ算出部２で位置データθ0を演算し（ステップ１０４）、移動方向判別部１０で後述する段落００２０記載の方法によって移動方向を判別する（ステップ１０５）。次に、誤差補正用パラメータ取得部３で位置データに含まれる位置誤差データをフーリエ変換によって符号化し、その正方向補正係数GcosおよびGsin並びに逆方向補正係数Gcos_rおよびGsin_rを算出する（ステップ１０６）。次に、第１の切替部１１で補正係数を格納する記憶部を選択し（ステップ１０７）、正方向の移動の場合は第１の記憶部４に、逆方向の移動の場合は第３の記憶部５に補正係数を格納する（ステップ１０８）。ここまでで、補正係数を生成する動作は終了する。(Correction coefficient generation operation)
First, an operation for generating a correction coefficient will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing the correction coefficient generation operation, in which a portion related to the correction coefficient generation operation is extracted from the block diagram of the signal processing apparatus of FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the correction coefficient generation operation.
Two objects that are not shown are moved or rotated at a constant speed (step 101), and a two-phase analog signal Sa corresponding to the relative displacement of the two objects is detected from a sensor signal detector (not shown). Sb is detected (step 102). The analog signals of the two phases by the A / D converter 1, converts the two-phase to digital data (step 103), calculates the position data theta 0 in the position data calculation unit 2 (step 104), the moving direction determination The moving direction is discriminated by the method described in paragraph 0020, which will be described later, in part 10 (step 105). Next, the error correction parameter acquisition unit 3 encodes the position error data included in the position data by Fourier transform, and calculates the forward direction correction coefficients Gcos and Gsin and the reverse direction correction coefficients Gcos_r and Gsin_r (step 106). Next, the first switching unit 11 selects a storage unit for storing the correction coefficient (step 107). In the case of movement in the forward direction, the first storage unit 4 is selected. In the case of movement in the reverse direction, the third unit is selected. The correction coefficient is stored in the storage unit 5 (step 108). This is the end of the operation for generating the correction coefficient.

ここで、移動方向を判別する動作の詳細について説明する。
図４は移動方向判別の詳細な動作を示すフローチャートである。
移動方向の判別は、位置の差分の大きさと符号を使用して行なう。あらかじめ閾値としてのパルス数Ｎ（位置差分値）を設定しておく。
先ず、被測定物である２つの物体を相対的に移動または回転させ、算出された位置データθ0を一定周期でサンプリングし、今回値と前回値の位置差分Δposを取得する。位置データの差分の符号から移動方向を検出し、正方向モードの場合は位置差分Δposがあらかじめ設定されたパルス数−Ｎよりも小さくなった場合に逆方向モードと判別する。また、逆方向モードの場合は位置差分Δposがあらかじめ設定されたパルス数Ｎよりも大きくなった場合に正方向モードと判別する。移動方向判別は位置差分Δposの符号だけで決定しても良いが、上記のように、方向判別にヒステリシスを考慮することで、静止時の方向判別のばたつきがなくなる。Here, the detail of the operation | movement which discriminate | determines a moving direction is demonstrated.
FIG. 4 is a flowchart showing the detailed operation for determining the moving direction.
The moving direction is determined using the position difference magnitude and sign. A pulse number N (positional difference value) is set in advance as a threshold value.
First, two objects that are measured objects are relatively moved or rotated, and the calculated position data θ 0 is sampled at a constant period to obtain a position difference Δpos between the current value and the previous value. The moving direction is detected from the sign of the position data difference. In the forward direction mode, when the position difference Δpos becomes smaller than a preset number of pulses −N, the reverse mode is determined. In the case of the reverse direction mode, when the position difference Δpos is larger than a preset number of pulses N, the forward direction mode is determined. The moving direction discrimination may be determined only by the sign of the position difference Δpos. However, as described above, the fluctuation of the direction discrimination at rest is eliminated by considering the hysteresis in the direction discrimination.

（補正テーブル作成動作）
次に補正テーブルを作成する動作について説明する。
図５は補正テーブル作成動作を示すブロック図で、図１の信号処理装置のブロック図から補正テーブル作成動作に関係する部分を抜き出したものである。
エンコーダ信号処理装置の電源が投入されると、誤差含有位置データ作成部６は第１の記憶部４に記憶されている正方向補正係数Gcos[n]、Gsin[n]および第３の記憶部１３に記憶されている逆方向補正係数Gcos_r[n]、Gsin_r[n]を読み出して位置誤差データを復号化し、復号化した位置誤差データから誤差含有位置データを作成する。誤差補正位置テーブル作成部７は誤差含有位置データと補正データとを対応させた正方向補正テーブルTblgr[m]および逆方向補正テーブルTbl_rgr[m]を作成し、それぞれ第２の記憶部８および第４の記憶部９に記憶する。(Correction table creation operation)
Next, an operation for creating a correction table will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a correction table creation operation, in which a portion related to the correction table creation operation is extracted from the block diagram of the signal processing apparatus of FIG.
When the power of the encoder signal processing device is turned on, the error-containing position data creation unit 6 stores the positive direction correction coefficients Gcos [n] and Gsin [n] stored in the first storage unit 4 and the third storage unit. The backward correction coefficients Gcos_r [n] and Gsin_r [n] stored in 13 are read to decode the position error data, and error-containing position data is created from the decoded position error data. The error correction position table creation unit 7 creates a forward direction correction table Tbl gr [m] and a backward direction correction table Tbl_r gr [m] in which the error containing position data and the correction data are associated with each other. And stored in the fourth storage unit 9.

（補正動作）
次に補正テーブルを使った補正の動作のステップを説明する。
図６は補正動作を示すブロック図で、図１の信号処理装置のブロック図から補正動作に関係する部分を抜き出したものである。
本信号処理装置による運転が開始されると、センサ信号検出部からの２つの物体の相対変位に対応した２相のアナログ信号Ｓa、Ｓbを検出し、Ａ／Ｄ変換器１で、２相のデジタルデータに変換した後、位置データ算出部２で位置データθ0を演算し、移動方向判別部１０で移動方向を判別する。
次に、誤差補正部１３は位置データθ0を読みとり、第２の切替部１２でこの位置データθ0で参照する補正テーブルを切替え、すなわち、正方向の移動の場合は第２の記憶部８の補正テーブルを、逆方向の移動の場合は第４の記憶部９の補正テーブルを参照し、補正された位置データ（真の位置データθ）を出力する。
ここで、第２の切替部１２では、移動方向判別部１０で移動方向を判別後、即時あるいは次に位置データθ0が0点を通過するときに第２の記憶部８の補正テーブルと第４の記憶部９の補正テーブルを切替えるようにする。即時切替か0点通過時切替かは、あらかじめパラメータにて定義しておく。(Correction action)
Next, steps of the correction operation using the correction table will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing the correction operation, in which a portion related to the correction operation is extracted from the block diagram of the signal processing apparatus of FIG.
When the operation by the signal processing device is started, the two-phase analog signals Sa and Sb corresponding to the relative displacement of the two objects from the sensor signal detection unit are detected, and the A / D converter 1 detects the two-phase analog signals Sa and Sb. After conversion into digital data, the position data calculation unit 2 calculates the position data θ 0 , and the movement direction determination unit 10 determines the movement direction.
Next, the error correction unit 13 reads the position data θ 0 , and the second switching unit 12 switches the correction table referred to by the position data θ 0 , that is, in the case of movement in the positive direction, the second storage unit 8. In the case of movement in the reverse direction, the correction table of the fourth storage unit 9 is referred to and the corrected position data (true position data θ) is output.
Here, in the second switching unit 12, after the movement direction is determined by the movement direction determination unit 10, the correction table in the second storage unit 8 and the second table are immediately or when the position data θ 0 passes the 0 point next time. 4 correction tables in the storage unit 9 are switched. Whether to switch immediately or switch when passing 0 points is defined in advance by parameters.

図７は、本発明の第２実施例におけるエンコーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
図７において３は誤差補正用パラメータ取得部、４は第１の記憶部、５は第３の記憶部、６は誤差含有位置データ作成部である。
本実施例が第１の実施例と異なる点は、第１の実施例では第１の記憶部４は位置誤差補正用のパラメータを複数次のCOS成分の振幅Gcos[n]および複数次のSIN成分の振幅Gsin[n]で記憶し、第３の記憶部５は複数次のCOS成分の振幅Gcos_r[n]および複数次のSIN成分の振幅Gsin_r[n]の形で記憶しているが、本実施例では第１の記憶部４はGcos[n]及びその位相dθ[n]で記憶し、第３の記憶部５はGcos_r[n]及びその位相dθ_r[n]で記憶している点である。
また、Gcos[n]及びその位相dθ[n] の代わりにGsin[n]及びその位相dθ[n]で、Gcos_r[n]及びその位相dθ_r[n] の代わりにGsin_r[n]及びその位相dθ_r[n]で記憶することも可能である。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the encoder signal processing apparatus in the second embodiment of the present invention.
In FIG. 7, 3 is an error correction parameter acquisition unit, 4 is a first storage unit, 5 is a third storage unit, and 6 is an error-containing position data creation unit.
This embodiment is different from the first embodiment in that, in the first embodiment, the first storage unit 4 sets parameters for position error correction using the amplitude Gcos [n] of a plurality of COS components and a plurality of SINs. The third storage unit 5 stores the amplitude of the component Gsin [n] and the amplitude Gcos_r [n] of the multi-order COS component and the amplitude Gsin_r [n] of the multi-order SIN component. In this embodiment, the first storage unit 4 stores Gcos [n] and its phase dθ [n], and the third storage unit 5 stores Gcos_r [n] and its phase dθ_r [n]. It is.
Also, instead of Gcos [n] and its phase dθ [n], Gsin [n] and its phase dθ [n], and Gcos_r [n] and its phase dθ_r [n] instead of Gsin_r [n] and its phase It is also possible to memorize with dθ_r [n].

次に本実施例の補正係数生成動作について説明する。
誤差補正用パラメータ取得部３では、第１実施例の誤差補正用パラメータ取得部３と同様の方法で位置データに含まれる位置誤差データを取得し、ここでフーリエ変換によって誤差データをCOS又はSINの成分へ分離し、正方向の移動の補正係数であるCOS成分の振幅Gcos[n]とその位相dθ[n]又はSIN成分の振幅Gsin[n]とその位相dθ[n]、及び逆方向の移動の補正係数であるCOS成分の振幅Gcos_r[n]とその位相dθ_r[n]又はSIN成分の振幅Gsin_r[n]とその位相dθ_r[n]を算出し、第１の切替部１１で選択された第１の記憶部４及び第３の記憶部へ格納する。誤差含有位置データ作成部６は、この振幅と位相の形で記憶されたパラメータを復号化する。
なお、補正テーブル作成動作及び補正動作は第１実施例と同じであるのでその説明を省略する。
このように本実施例では誤差波形をCOS又はSIN曲線１つで表現できるため、補正パラメータの微調整が容易に行える。Next, the correction coefficient generation operation of this embodiment will be described.
The error correction parameter acquisition unit 3 acquires position error data included in the position data by the same method as the error correction parameter acquisition unit 3 of the first embodiment, and here, the error data is converted into COS or SIN by Fourier transform. COS component amplitude Gcos [n] and its phase dθ [n] or SIN component amplitude Gsin [n] and its phase dθ [n], and the reverse direction The COS component amplitude Gcos_r [n] and its phase dθ_r [n] or the SIN component amplitude Gsin_r [n] and its phase dθ_r [n], which are movement correction coefficients, are calculated and selected by the first switching unit 11. The data is stored in the first storage unit 4 and the third storage unit. The error-containing position data creation unit 6 decodes the parameters stored in the form of the amplitude and phase.
Since the correction table creation operation and the correction operation are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
Thus, in this embodiment, since the error waveform can be expressed by one COS or SIN curve, fine adjustment of the correction parameter can be easily performed.

本発明は、磁気式、光学式、回転型、直動型にとらわれず再現性のある周期的な誤差をもつあらゆるタイプのエンコーダ位置検出誤差補正に適用できる。   The present invention can be applied to any type of encoder position detection error correction having a reproducible periodic error regardless of the magnetic type, optical type, rotary type, or linear type.

Claims (7)

相対変位する２つの物体の変位に応じてセンサ信号検出部から得られる周期的なアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
位置検出誤差情報を記憶する記憶部と、
前記デジタルデータから位置データを算出する位置データ算出部および前記位置検出誤差情報に基づいて前記位置データを補正する誤差補正部を有する演算部と、
を備えたエンコーダ信号処理装置において、
前記記憶部は前記位置データに含まれる位置誤差データを前記演算部で符号化した正方向の移動の補正係数を記憶する第１の記憶部および逆方向の移動の補正係数を記憶する第３の記憶部と、
前記演算部で前記補正係数を復号化した位置誤差データを基に生成された正方向の移動の誤差含有位置データおよび補正データを記憶する第２の記憶部並びに逆方向の移動の誤差含有位置データおよび補正データを記憶する第４の記憶部を備え、
前記演算部は前記位置データに基づいて移動方向を判別する移動方向判別部および前記移動方向判別部の結果に基づいて前記記憶部を切替える切替部を備えたことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。An A / D converter that converts a periodic analog signal obtained from the sensor signal detection unit into digital data in accordance with the displacement of two objects that are relatively displaced;
A storage unit for storing position detection error information;
A calculation unit having a position data calculation unit that calculates position data from the digital data and an error correction unit that corrects the position data based on the position detection error information;
In an encoder signal processing apparatus comprising:
The storage unit stores a first movement correction coefficient obtained by encoding position error data included in the position data by the calculation unit and a third movement correction coefficient stored in the reverse direction. A storage unit;
Second storage unit for storing forward movement error-containing position data and correction data generated based on position error data obtained by decoding the correction coefficient in the arithmetic unit, and reverse movement error-containing position data And a fourth storage unit for storing correction data,
The encoder signal processing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit includes a moving direction determining unit that determines a moving direction based on the position data, and a switching unit that switches the storage unit based on a result of the moving direction determining unit. 前記第１の記憶部および前記第３の記憶部は不揮発性メモリからなり、前記第２の記憶部および前記第４の記憶部は揮発性メモリからなることを特徴とする請求項１記載のエンコーダ信号処理装置。   2. The encoder according to claim 1, wherein the first storage unit and the third storage unit are configured by a nonvolatile memory, and the second storage unit and the fourth storage unit are configured by a volatile memory. Signal processing device. 前記移動方向判別部は、前記位置データ算出部より得られた位置データの差分の符号により移動方向を判別することを特徴とする請求項１記載のエンコーダ信号処理装置。   The encoder signal processing apparatus according to claim 1, wherein the movement direction determination unit determines a movement direction based on a sign of a difference between position data obtained from the position data calculation unit. 前記移動方向判別部は、前記位置データ算出部より得られた位置データの差分値および位置データの差分の符号によりヒステリシスを持たせて移動方向を判別することを特徴とする請求項１記載のエンコーダ信号処理装置。   2. The encoder according to claim 1, wherein the moving direction discriminating unit discriminates the moving direction with a hysteresis based on a difference value of the position data obtained from the position data calculating unit and a sign of the difference of the position data. Signal processing device. 前記切替部は、前記移動方向判別部の結果に基づいて、前記第１の記憶部と前記第３の記憶部を切替える第１の切替部と、前記移動方向判別部の結果に基づいて、前記第２の記憶部と前記第４の記憶部を切替える第２の切替部を備えたことを特徴とする請求項１記載のエンコーダ信号処理装置。   The switching unit is configured to switch the first storage unit and the third storage unit based on a result of the movement direction determination unit, and based on a result of the movement direction determination unit, The encoder signal processing apparatus according to claim 1, further comprising a second switching unit that switches between a second storage unit and the fourth storage unit. 前記第２の切替部は、前記移動方向判別部の結果に基づいて、移動方向判別後、即時、前記第２の記憶部と前記第４の記憶部を切替えることを特徴とする請求項５記載のエンコーダ信号処理装置。   The said 2nd switching part switches the said 2nd memory | storage part and the said 4th memory | storage part immediately after a moving direction discrimination | determination based on the result of the said moving direction discrimination | determination part. Encoder signal processing apparatus. 前記第２の切替部は、前記移動方向判別部の結果に基づいて、移動方向判別後、次の0点位置通過時に前記第２の記憶部と前記第４の記憶部を切替えることを特徴とする請求項５記載のエンコーダ信号処理装置。 The second switching unit switches between the second storage unit and the fourth storage unit after the movement direction is determined based on the result of the movement direction determination unit when the next zero point position is passed. An encoder signal processing apparatus according to claim 5.
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