KR101244636B1 - 인코더 - Google Patents
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Abstract
피검물의 상태에 따른 신호를 검출하는 검출부(발광부(1), 회전원반(2), 및 수광부(3))와, 이 검출부로부터 검출된 신호로부터 피검물의 위치정보(5a)를 산출하여 기억하고, 기억된 위치정보(5a)를 상위 장치(20)에 시리얼 통신으로 송신하는 신호처리부(5)로 구성되는 인코더(10)에 있어서, 신호처리부(5)가 상위 위치(20)로부터 커멘드 데이터를 수신하고, 이 커멘트 데이터가 쌍방향 통신 요구 커멘드(커멘드 A~C)일 때에, 요구되는 위치정보(5a) 등을 상위 장치(20)에 송신하는 쌍방향 통신모드(M1)와, 커멘드 데이터가 단방향 통신 요구 커멘드(커멘드(P))일 때에, 단방향 송신처리(S105)를 실행하여 위치정보(5a)를 상위위치(20)로 송신하는 단방향 통신 모드(M2)와, 커멘드 데이터가 의사 단방향 통신 요구 커멘드(커멘드(Q))일 때에, 의사 단방향 송신처리(S107)를 실행하여 위치정보(5a)를 상위장치(20)로 송신하는 의사 단방향 통신 모드(M3)를 가지고 구성된다.
위치검출부, 통신장치, 커멘드 데이터, 쌍방향 통신 모드, 단방향 통신 모드, 인코더.
Description
도 1은 본 발명에 따른 인코더의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인코더의 통신 플로우를 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 시리얼 통신의 통신 사이클을 도시하는 설명도이며, (a)는 단방향 시리얼 통신의 경우이고, (b)는 쌍방향 시리얼 통신의 경우이다.
본 발명은 인코더에 관한 것이다. 인코더는 피검체의 회전각도나 이동길이를 측량하는 것이며, 로봇이나 공작기계 등의 센서로서 사용되고 있다. 이 인코더로 측량된 계측값(각도나 길이에 관한 정보이며, 이후의 설명에서는 「인코더 데이터」라고 부름)은 통신라인을 통하여 시리얼 통신을 행하는 통신장치에 의해 제어장치 등의 상위장치에 송신된다. 시리얼 통신의 형태로서는, 단방향 통신 혹은 쌍방향 통신이 사용되고 있고, 단방향 통신에서는 인코더는 인코더 데이터를 시리얼 데이터로 변환하고, 어떤 일정 사이클 시간마다 데이터를 출력한다. 한편, 쌍방향 통신에서는, 상위장치로부터의 커멘드 신호를 수신하고, 그 커멘드 신호의 내용에 따라 대응하는 인코더 데이터를 송신하는 구성을 취하고 있는 것이 일반적이다(예 를 들면, 일본 특개2004-317261호 공보 참조).
이러한 인코더를 사용하여 피검물의 상태를 샘플링 하는 경우, 상위장치로부터 인코더 데이터를 취득할 수 있는 샘플링 시간은 인코더 데이터의 통신시간으로 제한된다. 예를 들면, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 단방향 통신의 경우의 통신 사이클(T1)은 인코더 데이터(ED)의 송신시간(TD)과 웨이트 시간(Tw)에 의해 결정되고, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이 쌍방향 통신의 경우의 통신 사이클(T2)은 커멘드 데이터(CD)의 송신시간(Tc), 인코더 데이터(ED)의 송신시간(TD) 및 웨이트 시간(Tw1, Tw2)에 의해 결정된다.
최근, 로봇이나 공작기계의 동작이 고속화되고, 그것에 따라, 인코더에 의한 상태의 샘플링 간격을 짧게 하고 싶다고 하는 요구가 있어, 그래서 인코더에 사용되는 통신장치에 있어서의 시리얼 통신의 고속화가 요망되고 있다.
그러나, 상위장치가 인코더로부터 취득하는 정보는, 종래의 각도나 길이의 계측뿐만 아니라, 이 인코더의 스테이터스 정보, 온도정보, 또는, 메모리 정보 등 정보량이 증가하고 있다. 그 때문에 단방향 통신의 경우에는, 데이터량의 증가에 따라 통신시간이 증가하기 때문에 샘플링 간격을 짧게 할 수 없다. 한편, 쌍방향 통신의 경우에는, 상위장치로부터의 리퀘스트 신호(도 3(b)에서의 커멘드 데이터)에 따라 인코더로부터 출력되는 정보를 선택 가능하지만, 1회의 통신 사이클 내에 상위장치로부터의 커멘드 데이터와 인코더로부터의 인코더 데이터의 송수신이 이루 어지기 때문에, 전체로서의 통신 사이클을 짧게 할 수 없다. 이와 같이 종래의 인코더에서는, 인코더 데이터의 통신에 시간이 걸린다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 통신을 고속화할 수 있는 통신장치, 및 이 통신장치가 실장된 인코더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르는 인코더는, 피검물의 위치에 따른 신호를 검출하고, 피검물의 위치를 산출하는 위치검출부(예를 들면, 실시형태에서의 발광부(1), 회전원반(2), 및, 수광부(3))와, 위치의 정보를 통신라인으로 접속된 상위장치에 송신하는 통신장치(예를 들면, 실시형태에서의 신호처리부(5))로 구성된다. 그리고, 통신장치는, 상위장치로부터 커멘드 데이터를 수신하고, 이 커멘드 데이터가 쌍방향 통신 요구 커멘드일 때에, 이 커멘드 데이터에 의해 요구된 위치정보를 상위장치에 송신하는 쌍방향 통신 모드와, 쌍방향 통신 모드에서 수신된 커멘드 데이터가 단방향 통신 요구 커멘드일 때에, 위치정보를 소정의 통신 사이클로 상위장치에 송신하는 단방향 송신 처리를 실행하는 단방향 통신 모드와, 쌍방향 통신 모드에서 수신된 커멘드 데이터가 의사 단방향 통신 요구 커멘드일 때에, 위치정보를 소정의 통신 사이클로 소정의 송신 회수만 상위장치에 송신하는 의사 단방향 송신 처리를 실행 후, 소정의 시간만 커멘드 데이터의 수신을 기다리고, 커멘드 데이터를 수신했을 때는 쌍방향 통신 모드로 이행하고, 커멘드 데이터가 수신되지 않을 때는, 의사 단방향 송신 처리를 반복하는 의사 단방향 통신 모드를 가지고 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 인코더는 단방향 통신 요구 커멘드, 또는, 의사 단방 향 통신 요구 커멘드가 통신 사이클의 길이를 설정하는 패러미터를 갖고, 이 패러미터로 설정된 통신 사이클에 의해 단방향 송신 처리 혹은 의사 단방향 송신 처리를 실행하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 불휘발성 메모리를 갖고, 단방향 통신 요구 커멘드, 혹은, 의사 단방향 통신 요구 커멘드로 설정된 통신 사이클을 이 불휘발성 메모리에 보유하는 것이 바람직하다.
또는, 본 발명에 따른 인코더는, 의사 단방향 통신 요구 커멘드가 송신 회수를 설정하는 패러미터를 갖고, 패러미터로 설정된 송신 회수에 의해 의사 단방향 송신 처리를 실행하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때도, 불휘발성 메모리를 갖고, 의사 단방향 통신 요구 커멘드로 설정된 송신 회수를 불휘발성 메모리에 보유하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 인코더를 이상과 같이 구성하면, 통신을 고속화할 수 있다.
(바람직한 실시형태)
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 통신장치(후술하는 신호처리부(5))가 실장되는 인코더(10)의 일례로서 임의의 회전체의 회전량을 검출하는 앱솔루트 인코더에 대해 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다.
인코더(10)는 발광부(1), 회전원반(2), 수광부(3), 파형 정형회로(4), 신호처리부(5), 송수신 드라이브부(6), 불휘발성 메모리(7), 및 온도센서(8)로 구성되고, 송수신 드라이브부(6)에 접속된 시리얼 통신라인(9)을 통하여 상위장치(20)에 접속되어 있다.
발광부(1)와 수광부(3)는 대향하여 배치되어 있고, 발광부(1)로부터 수광부(3)에 조사되는 광을 차단하도록 회전원반(2)이 배치되어 있다. 이 회전원반(2)은 미소한 슬릿이 원주방향으로 형성되어 있고, 또 회전축은 회전량을 검출하는 피검체(도시 생략)에 접속되어, 이 피검체와 함께 회전한다. 그 때문에, 회전원반(2)이 회전함으로써 발광부(1)로부터 나온 광이 회전원반(2)에 차광되거나, 혹은, 슬릿을 투과함으로써, 수광부(3)에서 수광되는 광량이 변화된다. 이 광량의 변화를 수광부(3)에서 검출하고, 파형 정형회로(4)를 경유하여 신호처리부(5)로 보내고, 이 신호처리부(5)에서 회전원반(2)의 위치(각도), 회전방향, 회전수 등(이것들을 총칭해서 이후의 설명에서는 「위치정보(5a)」라고 부름)이 연산처리 되고, 이 신호처리부(5) 내에 보유된다. 또한, 이러한 회전원반(2)의 구성이나 각도 등의 검출방법은, 예를 들면, 일본 특개평10-206188호 공보에 개시되어 있다.
또, 신호처리부(5)는 필요에 따라서 불휘발성 메모리(7), 및 온도센서(8) 등에 액세스하고, 이들 온도센서(8) 또는 불휘발성 메모리(7)로부터 읽어 내진 정보를 온도정보(5c) 및 메모리 정보(5d)로서 보유한다. 또한, 이 신호처리부(5)는 각종 신호의 이상 검출(예를 들면, 수광부(3)에서 수광한 광으로부터 얻어지는 신호에 에러가 있는 등의 검출)을 행하고 있고, 그들 정보가 스테이터스 정보(5b)로서 보유된다. 그리고, 이러한 인코더 데이터(5a∼5d)는 신호처리부(5)로부터 송수신 드라이브부(6)에 의해 통신라인(9)을 통하여 상위장치(20)에 송신된다.
그러면, 도 2를 사용하여 이 인코더(10)의 송신 처리부(5)가 인코더 데이터(5a∼5d)를 상위장치(20)에 송신할 때의 통신 플로우에 대해 설명한다. 인코 더(10)의 주전원이 투입되면, 쌍방향 통신 모드(M1)가 되고 상위장치(20)로부터의 커멘드 데이터의 수신을 기다리는 커멘드 수신 모드(A)가 된다(스텝 S100). 여기에서, 쌍방향 통신 모드(M1)는, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 상위장치(20)로부터 송신된 커멘드 데이터(쌍방향 통신 요구 커멘드)(CD)를 수신하고, 그 커멘드 데이터(CD)의 종류에 따른 인코더 데이터(ED)를 상위장치(20)에 송신하는 모드이다. 즉, 인코더(10)는 커멘드 수신 모드(A)일 때에, 커멘드 데이터(CD)를 수신하면, 그 커멘드 데이터(CD)가 어느 커멘드에 대응하고 있는 것인지를 검사하여 대응하는 처리로 이행한다(스텝 S101). 도 2의 통신 플로우에 있어서는, 커멘드 데이터가 커멘드 A인 경우에는, 인코더 데이터 A(예를 들면 위치정보(5a))를 송신하고(스텝 S102), 커멘드 B인 경우에는, 인코더 데이터 B(예를 들면, 스테이터스 정보(5b))를 송신하고(스텝 S103), 커멘드 C인 경우에는, 인코더 데이터 C(예를 들면 온도정보(5c))를 송신한다(스텝 S104). 그리고, 커멘드 A∼C에 대응하는 인코더 데이터 A∼C를 송신한 후는, 커멘드 수신 모드(A)(S100)로 돌아가고, 쌍방향 통신 모드(M1)가 계속된다.
그런데, 이 커멘드 수신 모드(A)(S100)에서, 상위장치(20)로부터 커멘드(P)(단방향 통신 요구 커멘드)가 송신되면, 인코더(10)는 단방향 통신 모드(M2)로 이행하고(스텝 S101), 단방향 송신 처리(인코더 데이터 P를 송신하는 처리)가 실행된다(스텝 S105). 이 단방향 통신모드(M2)는 소정의 데이터만(예를 들면, 위치정보(5a)와 스테이터스 정보(5b))을 인코더 데이터(P)로 하여 소정의 통신 사이클(T1) 에서 상위장치(20)에 계속해서 송신하는 모드이다(도 3(a)). 본 실시예에서의 인코더(10)에서는, 이 단방향 통신 모드(M2)로 이행하면, 전원을 재투입하지 않는 한 이 모드로부터 빠져 나올 수는 없다.
한편, 커멘드 수신 모드(A)(S100)에서, 상위장치(20)로부터 커멘드(Q)(의사 단방향 통신 요구 커멘드)가 송신되면, 의사 단방향 통신 모드(M3)로 이행한다(스텝 S101). 의사 단방향 통신 모드(M3)에서는, 인코더(10)는 인코더 데이터(Q)를 소정의 회수(n회)만 연속하여 단방향 송신을 행하는 의사 단방향 송신 처리가 실행된다(스텝 S107). 이때의 인코더 데이터(Q)도 소정의 데이터만 소정의 통신 사이클(T1)로 상위장치(20)에 송신된다. 그리고 소정의 회수의 송신이 끝나면, 일단, 커멘드 수신 모드(B)로 이행하고, 상위장치(20)로부터의 커멘드 데이터의 수신을 기다린다(스텝 S108). 이 커멘드 수신 모드(B)(S108)에서는, 인코더(10)는 상위장치(20)로부터 커멘드 데이터를 수신하거나, 혹은, 소정의 시간이 경과하여 타임아웃 되면 커멘드 내용의 판단 처리로 이행한다(스텝 S109). 이 판단 처리(S109)에서는, 커멘드 수신 모드(B)(S108)에서 타임아웃 했을 때는, 상기의 의사 단방향 송신 처리(S107)로 이행하고, 소정의 커멘드가 상위장치(20)로부터 송신되었을 때는, 쌍방향 통신처리(M1), 즉, 커멘드 수신 모드(A)(S100)로 이행한다.
또한, 의사 단방향 송신 처리(S107)에서, 인코더(10)는 커멘드 수신 모드(B)로 이행하기 직전의 인코더 데이터(Q)(n회째에 송신되는 인코더 데이터(Q))에 커멘드 수신 모드(B)로 이행하는 것을 나타내는 플래그를 세운다. 즉, 이 인코더 데이 터의 소정의 비트를 커멘드 수신 모드(B)로 이행할 때는 "1"로 설정하고, 그 이외의 경우에는 "0"으로 설정한다. 이것에 의해, 상위장치(20)는 인코더(10)가 언제 커멘드 수신 모드(B)로 이행하는 것인지를 이 비트를 보고 판단할 수 있다.
이와 같이, 인코더(10)에 의사 단방향 통신 모드(M3)를 설치함으로써, 단방향 통신의 형태를 취하고 통신 사이클을 가능한 한 짧게 하여 피검물의 상태의 샘플링량을 많이(샘플링 간격을 짧게) 할 수 있다. 또, 동시에, 소정의 간격으로 커멘드 수신 가능으로 하여 필요에 따라서 쌍방향 통신의 형태(쌍방향 통신 모드(M1))로 돌아가고, 필요한 인코더 데이터를 이 인코더(10)로부터 취득하는 것이 가능하게 된다. 또, 다시, 커멘드(Q)를 송신함으로써, 의사 단방향 통신 모드(M3)로 바꿀 수도 있다.
쌍방향 통신 모드(M1)는 통상은 시스템의 기동시나 자기진단에 사용되고, 위치정보 이외의 인코더 데이터를 상위장치(20)가 수신할 수 있다. 단방향 통신 모드(M2) 혹은 의사 단방향 통신 모드(M3)에서는, 전술한 바와 같이 인코더 데이터(P, Q)는, 예를 들면 로봇의 제어에 필요한 소정의 데이터(위치정보(5a)와 스테이터스 정보(5b))만을 송신하도록 구성함으로써, 통신 사이클을 가능한 한 짧게 할 수 있고, 그것에 의해, 이 로봇의 고속 동작이 가능하게 된다.
또한, 상위장치(20)로부터 송신되는 커멘드 데이터에, 단방향 통신 모드(M2) 및 의사 단방향 통신 모드(M3)에서의 통신 사이클 시간(예를 들면, 도 3에 있어서의 T1)을 설정하는 패러미터를 설치함으로써, 상위장치(20)로부터 통신 사이클을 임 의로 변화시킬 수 있다. 또한 이 통신 사이클은 시스템이 동작중이라도 변경할 수 있다. 또, 의사 단방향 통신 모드(M3)에서의 반복 회수(n)를 설정하는 패러미터를 커멘드 데이터로 설치함으로써, 연속으로 몇번 인코더 데이터를 송신할지의 설정도 상위장치(20)로부터 가능하게 되고, 의사 단방향 통신시의 통신 타이밍을 변화시킬 수 있다. 이들 설정정보(패러미터 값)는 불휘발성 메모리(7)에 격납되고, 신호처리부(5)는 기동시에 이 정보를 읽어들여서 통신 사이클이나 반복 회수를 설정하도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 이들 패러미터는 불휘발성 메모리(7)에 직접 액세스하는 커멘드를 사용하여 설정해도 상관없다.
이상 설명한 바와 같이, 이 인코더(10)는 쌍방향 통신 모드(M1)로부터 단방향 통신 모드(M2) 혹은 의사 단방향 통신 모드(M3)로 이행시킬 수 있기 때문에, 통신 사이클 시간의 단축화가 가능하게 되어, 통신의 낭비시간을 없애서 상위장치(20)와 인코더(10) 사이에서 효율적인 데이터의 교환을 행할 수 있다. 또한, 이상의 설명에서는, 피검체의 회전각도 등을 측량하는 앱솔루트 인코더를 예로 설명했는데, 본 발명이 이 실시예에 한정되지 않고, 리니어 인코더 등에 사용해도 되고, 그 밖의 계측장치에서 상위장치에 계측 데이터를 송신하는 경우에 사용해도 된다.
본 발명은 통신을 고속화할 수 있는 통신장치, 및 이 통신장치가 실장된 인코더를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르는 인코더는, 피검물의 위치에 따른 신호를 검출하고, 피검물 의 위치를 산출하는 위치검출부(예를 들면, 실시형태에서의 발광부(1), 회전원반(2), 및, 수광부(3))와, 위치의 정보를 통신라인으로 접속된 상위장치에 송신하는 통신장치(예를 들면, 실시형태에서의 신호처리부(5))로 구성된다. 그리고, 통신장치는, 상위장치로부터 커멘드 데이터를 수신하고, 이 커멘드 데이터가 쌍방향 통신 요구 커멘드일 때에, 이 커멘드 데이터에 의해 요구된 위치정보를 상위장치에 송신하는 쌍방향 통신 모드와, 쌍방향 통신 모드에서 수신된 커멘드 데이터가 단방향 통신 요구 커멘드일 때에, 위치정보를 소정의 통신 사이클로 상위장치에 송신하는 단방향 송신 처리를 실행하는 단방향 통신 모드와, 쌍방향 통신 모드에서 수신된 커멘드 데이터가 의사 단방향 통신 요구 커멘드일 때에, 위치정보를 소정의 통신 사이클로 소정의 송신 회수만 상위장치에 송신하는 의사 단방향 송신 처리를 실행 후, 소정의 시간만 커멘드 데이터의 수신을 기다리고, 커멘드 데이터를 수신했을 때는 쌍방향 통신 모드로 이행하고, 커멘드 데이터가 수신되지 않을 때는, 의사 단방향 송신 처리를 반복하는 의사 단방향 통신 모드를 가지고 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 인코더는 단방향 통신 요구 커멘드, 또는, 의사 단방향 통신 요구 커멘드가 통신 사이클의 길이를 설정하는 패러미터를 갖고, 이 패러미터로 설정된 통신 사이클에 의해 단방향 송신 처리 혹은 의사 단방향 송신 처리를 실행하도록 구성될 수 있다. 이때, 불휘발성 메모리를 갖고, 단방향 통신 요구 커멘드, 혹은, 의사 단방향 통신 요구 커멘드로 설정된 통신 사이클을 이 불휘발성 메모리에 보유될 수 있다.
또는, 본 발명에 따른 인코더는, 의사 단방향 통신 요구 커멘드가 송신 회수 를 설정하는 패러미터를 갖고, 패러미터로 설정된 송신 회수에 의해 의사 단방향 송신 처리를 실행하도록 구성될 수 있다. 이때도, 불휘발성 메모리를 갖고, 의사 단방향 통신 요구 커멘드로 설정된 송신 회수를 불휘발성 메모리에 보유하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 인코더를 이상과 같이 구성하면, 통신을 고속화할 수 있다.
Claims (5)
- 피검물의 위치에 따른 신호를 검출하고, 상기 피검물의 위치를 산출하는 위치검출부와, 상기 위치의 정보를 통신라인으로 접속된 상위장치에 송신하는 통신장치를 갖고,상기 통신장치는상기 상위장치로부터 커멘드 데이터를 수신하고, 상기 커멘드 데이터가 쌍방향 통신 요구 커멘드일 때에, 상기 커멘드 데이터에 의해 요구된 상기 위치정보를 상기 상위장치에 송신하는 쌍방향 통신 모드와,상기 쌍방향 통신 모드에서 수신된 상기 커멘드 데이터가 단방향 통신 요구 커멘드일 때에, 상기 위치정보를 소정의 통신 사이클로 상기 상위장치에 송신하는 단방향 송신 처리를 실행하는 단방향 통신 모드와,상기 쌍방향 통신 모드에서 수신된 상기 커멘드 데이터가 의사 단방향 통신 요구 커멘드일 때에, 상기 위치정보를 소정의 통신 사이클로, 소정의 송신 회수만 상기 상위장치에 송신하는 의사 단방향 송신 처리를 실행 후, 소정의 시간만 상기 커멘드 데이터의 수신을 기다리고, 상기 커멘드 데이터를 수신했을 때는 상기 쌍방향 통신 모드로 이행하고, 상기 커멘드 데이터가 수신되지 않을 때는, 상기 의사 단방향 송신 처리를 반복하는 의사 단방향 통신 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 인코더.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단방향 통신 요구 커멘드, 혹은, 상기 의사 단방향 통신 요구 커멘드가 상기 통신 사이클의 길이를 설정하는 패러미터를 갖고,상기 패러미터에서 설정된 상기 통신 사이클에 의해 상기 단방향 송신 처리 혹은 상기 의사 단방향 송신 처리를 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인코더.
- 제 2 항에 있어서, 불휘발성 메모리를 갖고,상기 단방향 통신 요구 커멘드, 혹은, 상기 의사 단방향 통신 요구 커멘드에서 설정된 상기 통신 사이클을 상기 불휘발성 메모리에 보유하는 것을 특징으로 하는 인코더.
- 제 1 항에 있어서, 상기 의사 단방향 통신 요구 커멘드가 상기 송신 회수를 설정하는 패러미터를 갖고, 상기 패러미터에서 설정된 상기 송신 회수에 의해 상기 의사 단방향 송신 처리를 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인코더.
- 제 4 항에 있어서, 불휘발성 메모리를 갖고,상기 의사 단방향 통신 요구 커멘드로 설정된 상기 송신 회수를 상기 불휘발성 메모리에 보유하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인코더.
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