KR102502508B1 - Correction table generating apparatus, encoder, and correction table generating method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 인코더(2)의 회전 각도 위치의 검출 정밀도를 높이는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치를 제공한다. 본 발명의 보정 테이블 작성 장치(1)는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더(2)의 오차를 보정하는 보정 테이블을 작성하는 장치이다. 1회전 오차 산출부(110)는, 고정밀도 오차 검출 장치(3)에 의해, 피측정 대상이 되는 인코더(2)에 의해 검출되는 회전 각도 위치의 오차를 1회전분 산출한다. 고유 오차 성분 산출부(120)는, 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 산출한다. 보정 테이블 작성부(130)는, 산출된 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하고, 각 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 보정 테이블을 작성한다. 보정 테이블 보존부(140)는, 작성된 보정 테이블을 인코더(2)의 기억부에 보존한다.The present invention provides a correction table creation device that creates a correction table that enhances the detection accuracy of the rotation angle position of the encoder (2). The correction table creation device 1 of the present invention is a device that creates a correction table for correcting an error of an encoder 2 that detects a rotation angle position from a signal of a detection element. The one-rotation error calculator 110 calculates the error of the rotation angle position detected by the encoder 2 to be measured by the high-precision error detection device 3 for one rotation. The intrinsic error component calculator 120 calculates the intrinsic error component by Fourier transforming the calculated error for one rotation. The correction table creation unit 130 performs inverse Fourier transform only on the value of the main error period component of the calculated intrinsic error component, and creates a correction table in which the amount of error at each rotational angular position is a correction value. The correction table storage unit 140 stores the created correction table in the storage unit of the encoder 2.
Description
본 발명은, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더의 오차를 보정하는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치, 보정 테이블 작성 대상이 되는 인코더 및 보정 테이블 작성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a correction table creation device for creating a correction table for correcting an error of an encoder that detects a rotational angular position from a signal of a detection element, an encoder that is a subject of correction table creation, and a correction table creation method.
종래부터, 모터 등의 축의 회전 각도 위치를 회전 각도 위치 데이터로서 검출 가능한 자기식 또는 광학식 인코더(로터리 인코더)라고 불리는 장치가 존재한다.BACKGROUND Conventionally, devices called magnetic or optical encoders (rotary encoders) capable of detecting the rotation angle position of a shaft of a motor or the like as rotation angle position data exist.
또한, 인코더에는, 회전 각도 위치를 인크리멘탈 신호 등으로 변환하여, A, B상이라고 불리는 2개의 전송선을 사용하여 송신 가능한 것, 또는 절댓값의 회전 각도 위치 데이터를 송신 가능한 것 등이 존재한다.In addition, encoders include those capable of converting rotational angle positions into incremental signals and the like and transmitting them using two transmission lines called A and B phases, or those capable of transmitting absolute value rotational angle position data.
특허문헌 1에 의하면, 회전체의 회전에 연동하여 변화하는 센서 소자의 출력 신호에 기초하여 상기 회전체의 각도 위치를 검출하는 인코더에 있어서, 상기 각도 위치의 검출 결과의 오차를 해소하기 위하여 상기 출력 신호를 보정하는 오프셋값을 최적화하는 데 있어서, 상기 인코더로의 전원 공급을 개시할 때마다 상기 오프셋값을 보정하는 보정 공정을 행하고, 당해 보정 공정에서는, 상기 출력 신호의 이상 상태로부터의 어긋남 양을 검출하여, 당해 어긋남 양에 기초하여 상기 오프셋값을 보정하는 제1 보정 공정과, 상기 제1 보정 공정 후, 당해 제1 보정 공정보다도 작은 게인으로 상기 오프셋값을 보정하는 제2 보정 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 인코더의 오프셋값 보정 방법의 기술이 기재되어 있다.According to
여기서, 특허문헌 1의 인코더는, 공장 출하 시에, 인코더의 회전 각도 위치의 이상 상태를 나타내는 고정 오프셋값(보정값)을 보정 테이블로서 구비하고 있다. 이 보정 테이블은, 제품 개별로 작성되어 기억된다.Here, the encoder of
그러나, 이 보정 테이블을 작성할 때, 고정밀도 오차 검출 장치에 의해 인코더의 회전 각도 위치를 측정해도, 측정에 관한 랜덤한 오차(측정 오차)가 발생하는 문제가 있었다. 이로 인해, 정밀도가 높은 보정 테이블을 작성하는 것이 곤란하였다.However, when creating this correction table, there has been a problem that random errors (measurement errors) related to measurement occur even if the rotation angle position of the encoder is measured by a high-precision error detection device. For this reason, it is difficult to create a correction table with high accuracy.
본 발명은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 정밀도가 높은 보정 테이블을 작성 가능한 보정 테이블 작성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a correction table creation device capable of creating a correction table with high accuracy.
본 발명의 보정 테이블 작성 장치는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더의 오차를 보정하는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치이며, 상기 인코더에 의해 검출되는 상기 회전 각도 위치의 오차를, 고정밀도 오차 검출 장치를 이용하여 1회전분 산출하는 1회전 오차 산출 수단과, 상기 1회전 오차 산출 수단에 의해 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 산출하는 고유 오차 성분 산출 수단과, 상기 고유 오차 성분 산출 수단에 의해 산출된 상기 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하고, 각 상기 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 상기 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 수단과, 상기 보정 테이블 작성 수단에 의해 작성된 상기 보정 테이블을, 상기 인코더의 기억 수단에 보존하는 보정 테이블 보존 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.A correction table creation device of the present invention is a correction table creation device that creates a correction table for correcting an error of an encoder that detects a rotation angle position from a signal of a detection element, and generates an error of the rotation angle position detected by the encoder. , One-turn error calculation means for calculating one-turn error using a high-precision error detection device, and inherent error component calculation that calculates an intrinsic error component by Fourier transforming the error for one-turn calculated by the one-turn error calculation means means, and the inverse Fourier transform of only the values of the main error period components of the inherent error components calculated by the inherent error component calculation means, and creating the correction table in which the amount of error at each rotational angular position is a correction value. and correction table creation means for storing the correction table created by the correction table creation means in storage means of the encoder.
이렇게 구성함으로써, 고유 오차 성분 중에서 주요 오차 주기 성분에 의해 보정 테이블을 작성하고, 정밀도가 높은 보정 테이블을 작성하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 고정밀도로 회전 각도 위치를 검출하는 인코더를 제공할 수 있다. 또한, 보정 테이블을 인코더에 직접 보존함으로써 조정 시간을 단축 가능한 보정 테이블 작성 장치를 제공할 수 있다.With this configuration, it is possible to create a correction table based on the main error period component among the inherent error components, and to create a highly accurate correction table. Due to this, it is possible to provide an encoder that detects the rotational angular position with high accuracy. Further, by directly storing the correction table in the encoder, it is possible to provide a correction table creation device capable of reducing the adjustment time.
본 발명의 보정 테이블 작성 장치는, 상기 인코더는, 상기 검출 소자가, S극과 N극의 자극이 1쌍 착자된 마그네트를 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그네트에 대향하는 A상 감자 센서 및 B상 감자 센서를 포함하고, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응하여 상기 A상 감자 센서로부터 정현파 형상의 A상 신호가 출력되고, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응하여 상기 B상 감자 센서로부터 정현파 형상의 B상 신호가 출력되고, 상기 A상 신호와 상기 B상 신호는 위상차가 대략 π/2이며, 상기 A상 신호와 상기 B상 신호로부터 XY 평면 상의 리사쥬 파형을 산출, 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하는 회전 각도 위치 산출 수단을 구비하고, 상기 회전 각도 위치 산출 수단은, 상기 리사쥬 파형을, 상기 가동 피검출물의 1회전당 2주기 산출하는 것을 특징으로 한다.In the correction table creation device of the present invention, the encoder includes a movable object having a magnet in which the detection element is magnetized with one pair of S pole and N pole magnetic poles, an A-phase demagnetizing sensor facing the magnet, and B Including a phase magnetic sensor, a sinusoidal A-phase signal is output from the A-phase magnetic sensor in response to the displacement of the movable object to be detected, and a sinusoidal wave shape from the B-phase magnetic sensor in response to the displacement of the movable object to be detected. A phase B signal is output, the phase difference between the phase A signal and the phase B signal is approximately π/2, and a Lissajous waveform on the XY plane is calculated and analyzed from the phase A signal and the phase B signal to detect the moving target A rotation angle position calculating means for detecting an angular position of the water is provided, and the rotation angle position calculating means calculates the Lissajous waveform two cycles per rotation of the movable object to be detected.
이렇게 구성함으로써, 자기식 인코더의 특성에 맞추어, 정밀도 높은 보정 테이블을 작성하는 것이 가능해진다. 또한, 1쌍 착자된 간단한 검출 소자에 의해 회전 각도 위치의 검출을 할 수 있으므로, 제조 시의 조정 공정을 간이화할 수 있다.With this configuration, it is possible to create a correction table with high accuracy according to the characteristics of the magnetic encoder. In addition, since the rotational angle position can be detected by a simple pair of magnetized detection elements, the adjustment process at the time of manufacturing can be simplified.
본 발명의 보정 테이블 작성 장치는, 상기 주요 오차 주기 성분은, 1회전당 2의 누승 주기 성분인 것을 특징으로 한다.The correction table creation device of the present invention is characterized in that the main error period component is a power cycle component of 2 per rotation.
A상 신호 및 B상 신호는 모터 1회전당 2주기이므로, 이렇게 구성함으로써, 2의 누승으로 오차 보정량을 정함으로써 대부분의 주요 오차 주기 성분을 보정할 수 있는 보정 테이블을 작성할 수 있다.Since the A-phase signal and the B-phase signal have 2 cycles per motor rotation, by configuring in this way, a correction table capable of correcting most of the major error cycle components can be created by determining the error correction amount by a power of 2.
본 발명의 보정 테이블 작성 장치는, 상기 주요 오차 주기 성분은, 1회전당 적어도 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분인 것을 특징으로 한다.The correction table creation device of the present invention is characterized in that the main error period component is at least one cycle component, two cycle component, four cycle component and eight cycle component per rotation.
이렇게 구성함으로써, 1회전당 고조파 성분 중, 낮은 쪽부터 제3차 고조파 성분까지 포함하는 성분을 보정하도록 하여, 충분한 보정을 할 수 있고, 정밀도 높은 회전 각도 위치 검출을 할 수 있는 보정 테이블을 작성 가능하게 된다.With this configuration, among the harmonic components per rotation, components including the lower to third harmonic components can be corrected, sufficient correction can be performed, and a correction table capable of detecting the rotational angle position with high accuracy can be created. will do
본 발명의 인코더는, 상기 보정 테이블 작성 장치에 의해 작성되어 상기 기억 수단에 보존된 상기 보정 테이블로부터, 사용 상태에 있어서의 상기 회전 각도 위치에 대응한 상기 보정값을 판독하고, 상기 보정값에 의해 오차를 보정하는 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The encoder of the present invention reads the correction value corresponding to the rotation angle position in a use state from the correction table created by the correction table creation device and stored in the storage means, and uses the correction value It is characterized in that a correction means for correcting the error is provided.
이렇게 구성하여, 정밀도가 높은 보정 테이블을 미리 기억부에 기억시키고 있으므로, 보정 테이블에 의한 보정 이외의 처리 등이 필요 없어, 오차 보정을 신속히 행할 수 있다.With this configuration, since the high-accuracy correction table is stored in the storage unit in advance, processing other than correction using the correction table is not required, and error correction can be performed quickly.
본 발명의 보정 테이블 작성 장치는, 상기 1회전 오차 산출 수단 내에, 또는 1회전 오차 산출 수단 뒤에, 복수 회전분의 오차를 평균화하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The correction table creation device of the present invention is characterized by having a function of averaging errors for a plurality of rotations within the single rotation error calculating means or after the single rotation error calculating means.
이렇게 구성함으로써, 측정 오차를 경감하여, 인코더의 주요 오차 주기 성분을 확실하게 반영한 오차 테이블을 작성할 수 있다.With this configuration, it is possible to reduce the measurement error and create an error table that reliably reflects the main error period components of the encoder.
본 발명의 보정 테이블 작성 장치는, 상기 고유 오차 성분 산출 수단 내에, 또는 고유 오차 성분 산출 수단 뒤에, 복수 회전분의 개개의 고유 오차 성분을 평균화하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The correction table creation device of the present invention is characterized by having a function of averaging individual inherent error components of a plurality of rotations within the inherent error component calculating means or after the inherent error component calculating means.
이렇게 구성함으로써, 측정 오차를 경감하고, 인코더의 주요 오차 주기 성분을 확실하게 반영한 오차 테이블을 작성할 수 있다.With this configuration, it is possible to reduce the measurement error and create an error table that reliably reflects the main error period components of the encoder.
본 발명의 보정 테이블 작성 방법은, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더의 오차를 보정하는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치에 의해 실행되는 보정 테이블 작성 방법이며, 고정밀도 오차 검출 장치를 이용하여, 피측정 대상이 되는 상기 인코더에 의해 검출되는 상기 회전 각도 위치의 오차를 1회전분 산출하고, 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 측정하고, 산출된 상기 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하여, 각 상기 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 상기 보정 테이블을 작성하고, 작성된 상기 보정 테이블을 상기 인코더의 기억 수단에 보존하는 것을 특징으로 한다.The correction table creation method of the present invention is a correction table creation method executed by a correction table creation device that creates a correction table for correcting an error in an encoder that detects a rotation angle position from a signal of a detection element, and is a high-precision error detection device. Using , an error of the rotational angle detected by the encoder to be measured is calculated for one rotation, and an inherent error component is measured by Fourier transforming the calculated error for one rotation, and the calculated eigenvalue is calculated. Inverse Fourier transform of only the value of the main error period component of the error component to create the correction table using the amount of error at each rotational angular position as a correction value, and store the created correction table in storage means of the encoder. characterized by
이렇게 구성함으로써, 주요 오차 주기 성분에 의해 보정 테이블을 작성하여, 정밀도 높은 보정 테이블을 작성하는 것이 가능해진다.With this configuration, it is possible to create a correction table with high accuracy by creating a correction table based on the main error period components.
본 발명에 따르면, 인코더의 고유 오차 성분을 추출한 보정 테이블을 작성 함으로써, 측정 오차를 억제한 정밀도가 높은 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a correction table creation device that creates a correction table with high precision in which measurement errors are suppressed by creating a correction table from which error components inherent to an encoder are extracted.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더 조정 시스템의 시스템 구성도.
도 1b는 도 1에 도시하는 보정 테이블 작성 장치의 제어 구성을 도시하는 블록도.
도 1c는 도 1에 도시하는 인코더의 제어 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더의 하드웨어 구성의 개략을 도시하는 개념도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더의 회전 각도 위치의 산출 방식을 도시하는 개념도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 처리의 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더의 고유 오차 성분의 개념도.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더의 고유 오차 성분의 개념도.
도 7a는 본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 처리의 결과 예를 나타내는 그래프.
도 7b는 본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 처리의 결과 예를 나타내는 그래프.
도 7c는 본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 처리의 결과 예를 나타내는 그래프.1A is a system configuration diagram of an encoder adjustment system according to an embodiment of the present invention;
Fig. 1B is a block diagram showing a control configuration of the correction table creation device shown in Fig. 1;
Fig. 1C is a block diagram showing the control configuration of the encoder shown in Fig. 1;
Fig. 2 is a conceptual diagram schematically illustrating a hardware configuration of an encoder according to an embodiment of the present invention;
Fig. 3 is a conceptual diagram showing a method for calculating a rotation angle position of an encoder according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart of correction table creation processing according to an embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram of a unique error component of an encoder according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of a unique error component of an encoder according to an embodiment of the present invention.
7A is a graph showing an example of a result of correction table creation processing according to an embodiment of the present invention;
7B is a graph showing an example of a result of correction table creation processing according to an embodiment of the present invention.
7C is a graph showing an example of a result of correction table creation processing according to an embodiment of the present invention.
<실시 형태><Embodiment>
도 1a를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더 조정 시스템 X의 구성에 대하여 설명한다. 인코더 조정 시스템 X는, 보정 테이블 작성 장치(1), 인코더(2), 고정밀도 오차 검출 장치(3) 및 모터(4)를 포함하여 구성된다.Referring to Fig. 1A, the configuration of an encoder adjustment system X according to an embodiment of the present invention will be described. The encoder adjustment system X is constituted by a correction
보정 테이블 작성 장치(1)는, 인코더(2)의 오차를 보정하는 보정 테이블(400)을 작성하는 장치이다.The correction
보정 테이블 작성 장치(1)는, 예를 들어 인코더(2)의 제조 시나 공장 출하 시, 유지 보수에 의한 조정 시에 사용되는 제조 장치나 조정 장치의 일부로서 구성된다. 구체적으로는, 보정 테이블 작성 장치(1)는, PC(Personal Computer)에 전용의 로직 보드를 구비한 장치 등이다. 보정 테이블 작성 장치(1)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit) 등의 제어부와, RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory)이나 HDD(Hard Disk Drive)나 플래시 메모리 등을 구비하고 있다.The correction
또한, 공장 출하 후나 조정 후 등에 있어서의 인코더(2)의 실제 사용 시에는, 보정 테이블 작성 장치(1)는 분리된다.Also, in actual use of the
인코더(2)는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출 가능한 인코더(2)이다. 인코더(2)는, 모터(4)와 동축의 샤프트 등을 포함하는 회전체의 각도를 회전 각도 위치 데이터로서 항상 검출하고 있다.The
이 회전 각도 위치 데이터는, 회전체의 회전한 횟수를 나타내는 다회전 데이터와, 가동 피검출물을 포함하는 회전체의 회전 각도를 나타내는 1회전 내 데이터를 포함하고 있다. 또한, 회전 각도 위치 데이터는, 다회전 데이터와 1회전 내 데이터가 연속된 비트 열이 되는 데이터이다. 이 중, 다회전 데이터는, 수비트 내지 수십비트, 1회전 내 데이터는 수비트 내지 수백비트의 해상도이다.This rotation angle position data includes multi-turn data indicating the number of rotations of the rotating body and data within one rotation indicating the rotation angle of the rotating body including the movable object to be detected. Further, the rotation angle position data is data in which multi-rotation data and data within one rotation are consecutive bit strings. Among these, multi-turn data has a resolution of several to several tens of bits, and data within one rotation has a resolution of several to several hundred bits.
또한, 인코더(2)는, 보정 테이블 작성 장치(1)로부터의 지시에 따라, 회전 각도 위치 데이터를 보정 테이블 작성 장치(1)에 출력한다. 또한, 인코더(2)는, 보정 테이블 작성 장치(1)로부터 보정 테이블(400)(도 1c)을 취득한다.Further, the
인코더(2)에 의한 회전 각도 검출 방식의 상세에 대해서는 후술한다.Details of the rotation angle detection method by the
고정밀도 오차 검출 장치(3)는, 오차 검출용에 사용되는 고정밀도의 회전 각도 검출용 인코더 등이다. 이로 인해, 고정밀도 오차 검출 장치(3)는, 「마스터 인코더」 등이라고도 불린다. 고정밀도 오차 검출 장치(3)는, 회전 중심 축선 L에 회전 중심축이 일치하도록 인코더(2)와 연결되어, 인코더(2)와 동일한 회전 각도 위치를, 인코더(2)보다 고정밀도로 검출 가능하다. 그러나, 고정밀도 오차 검출 장치(3)여도, 특정 범위의 각도 오차가 존재한다.The high-precision
또한, 고정밀도 오차 검출 장치(3)는, 예를 들어 보정 테이블 작성 장치(1)로부터의 제어 신호에 따라, 회전 각도 위치 데이터를 취득하고, 보정 테이블 작성 장치(1)에 출력한다.In addition, the high-precision
또한, 사용 시에 있어서는, 고정밀도 오차 검출 장치(3)도 분리된다.In use, the high-precision
모터(4)는, 인코더(2)로부터의 회전 각도 위치 데이터를 바탕으로 제어하여, 회전 중심 축선 L 둘레에 회전체를 회전시킨다.The
모터(4)는, 로터(rotor), 베어링(bearing), 스테이터(stator), 브래킷(bracket) 등을 구비하고, 고정밀도의 회전 제어가 가능한 서보 모터 등이다.The
도 1b 및 도 1c를 참조하여, 각 부의 기능 구성에 대해서, 더 자세하게 설명한다.Referring to Figs. 1B and 1C, the functional configuration of each unit will be described in more detail.
도 1b에 의하면, 보정 테이블 작성 장치(1)는, 1회전 오차 산출부(110)(1회전 오차 산출 수단), 고유 오차 성분 산출부(120)(고유 오차 성분 산출 수단), 보정 테이블 작성부(130)(보정 테이블 작성 수단) 및 보정 테이블 보존부(140)(보정 테이블 보존 수단) 등을 구비하고 있다.1B, the correction
1회전 오차 산출부(110)는, 인코더(2)에 의해 검출되는 회전 각도 위치의 오차를, 고정밀도 오차 검출 장치(3)에 의해 1회전분 산출한다. 구체적으로는, 1회전 오차 산출부(110)는, 인코더(2)에 의해 검출되는 회전 각도 위치와, 고정밀도 오차 검출 장치(3)에서 검출되는 회전 각도 위치와 대응시켜, 차분(위치 오차)을 1회전분 산출한다.The one-rotation
고유 오차 성분 산출부(120)는, 1회전 오차 산출부(110)에 의해 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 산출한다. 구체적으로는, 고유 오차 성분 산출부(120)는, 1회전분의 오차에 대해서, FFT(Fast Fourier Transform) 등의 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transformation, DFT) 수법에 의해 주파수 성분을 산출한다. 고유 오차 성분 산출부(120)는, 산출된 주파수 성분 중, 특정한 주기 성분을 고유 오차 성분으로서 추출한다. 본 실시 형태에 있어서, 고유 오차 성분 산출부(120)는, 이 주파수 성분 중, 20을 포함하는 2의 누승의 주기 성분을 취득함으로써, 주요 오차 주기 성분을 추출한다. 또한, 이 주요 오차 주기 성분은, 적어도 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분을 포함하고 있다. 즉, 고유 오차 성분 산출부(120)는, 2의 누승에서 말하는, 20, 21, 22, 23의 주기 성분을 취득한다. 구체적으로는, 고유 오차 성분 산출부(120)는, 푸리에 급수전개에 있어서의, 1회전의 기본 주기에 대응하는 항인 1주기 성분과, 2차의 항이며 축의 1회전당 2주기로 변동하는 주기 성분, 4차의 항이며 축의 1회전당 4주기로 변동하는 주기 성분, 8차의 항이며 축의 1회전당 8주기로 변동하는 주기 성분을 취득한다. 이들 고유 오차 성분을 취득함으로써, 인코더의 주요 오차 성분을 추출 가능하다. 각 주기의 고유 오차 성분에서 유래되는 오차의 상세에 대해서는 후술한다.The intrinsic error
또한, 고유 오차 성분 산출부(120)는, 주요 오차 주기 성분의 추출 시, 24의 성분인 16주기 성분을 주요 오차 성분으로서 취득해도 된다. 또한, 고유 오차 성분 산출부(120)는 18주기 성분에 대해서도 취득해도 된다.In addition, when extracting the main error period component, the intrinsic error
보정 테이블 작성부(130)는, 고유 오차 성분 산출부(120)에 의해 산출된 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하고, 각 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 보정 테이블(400)(도 1c)을 작성한다. 보정 테이블 작성부(130)는, 예를 들어 주요 오차 성분으로서, 2의 누승의 주기 성분만을 취득한다. 보정 테이블 작성부(130)는, 구체적으로는 취득된 2의 누승의 주기 성분만에 대해서, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 등으로 이산 역푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transformation, IDFT)하여, 1회전분의 보정 테이블(400)을 작성한다. 이때, 20, 21, 22, 23의 주기 성분을 추출한 경우에는, 이것을 IFFT 계산한 1회전분의 수열의 데이터가 보정 테이블(400)이 된다. 이와 같이, 주요 오차 주기 성분만으로 보정 테이블(400)을 작성함으로써, 고정밀도 오차 검출 장치(3)의 특정 범위의 각도 오차의 영향을 적게 하여, 인코더(2)의 고유 오차를 확실하게 반영시킬 수 있다.The correction
보정 테이블 보존부(140)는, 보정 테이블 작성부(130)에 의해 작성된 보정 테이블(400)을 인코더(2)의 기억부(230)에 보존한다. 보정 테이블 작성 장치(1)는, 작성된 보정 테이블(400)을 특정한 제어 신호에 의해 인코더(2)의 기억부(230)에 기억시킨다.The correction
도 1c에 의하면, 인코더(2)는 회전 각도 위치 산출부(210)(회전 각도 위치 산출 수단), 보정부(220)(보정 수단) 및 기억부(230)(기억 수단)를 구비하고 있다.According to Fig. 1C, the
회전 각도 위치 산출부(210)는, 검출 소자의 신호에 의해 회전 각도 위치를 산출한다. 회전 각도 위치 산출부(210)는, 보정 테이블 작성 장치(1)에 의한 보정 테이블(400)의 작성 시에 있어서, 이 산출된 회전 각도 위치를 보정하지 않고, 보정 테이블 작성 장치(1)에 송신한다.The rotation angle
본 실시 형태에 있어서의 회전 각도 위치의 산출 방식에 대해서는 후술한다.The calculation method of the rotational angle position in this embodiment will be described later.
보정부(220)는, 사용 상태에 있어서, 회전 각도 위치 산출부(210)에서 사용 상태에 있어서 검출된 회전 각도 위치에 대응한 보정값을, 기억부(230)에 기억된 보정 테이블(400)로부터 판독하고, 당해 보정값에 의해 오차를 보정한다. 보정부(220)는, 구체적으로는, 회전 각도 위치를, 후술하는 분할 각도 위치로 변환하고, 이 분할 각도 위치에 대응하는 보정값을 보정 테이블(400)로부터 취득한다. 보정부(220)는, 이 보정값을 회전 각도 위치에 가감산 등 하여 보정하고, 최종적인 회전 각도 위치로서 산출한다.The correcting
사용 상태에 있어서, 이 보정된 회전 각도 위치는, 상위 장치(도시하지 않음) 등에 송신된다. 이때, 보정부(220)는, 예를 들어 위상이 각각 90도 어긋난 신호의 HL(H는 하이레벨 신호, L은 로우 레벨 신호를 나타냄)의 에지에서 A상, B상의 2개의 전송선 등으로 인크리멘탈 신호로서 회전 각도 위치를 송신해도 된다.In the use state, this corrected rotation angle position is transmitted to a host device (not shown) or the like. At this time, the
기억부(230)는, 후술하는 신호 처리부(20)(도 2)에 포함되는 RAM이나 ROM이나 플래시 메모리 등의 일시적이 아닌 기억 매체이다. 기억부(230)에는, 검출된 회전 각도 위치 데이터, 일시 데이터, 제어 프로그램 등이 기억된다.The
기억부(230)는, 보정 테이블 작성 장치(1)에 의해 작성된 보정 테이블(400)을 기억하고 있다.The
보정 테이블(400)은 상술한 바와 같이, 고정밀도 오차 검출 장치(3)를 이용하여 검출된 인코더(2)의 각도 위치의 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환해서 작성된 테이블이다. 보정 테이블(400)은, 예를 들어 1회전당 고조파의 주기 성분 중, 20, 21, 22, 23의 주기 성분, 즉 낮은 쪽부터 제3차 고조파 성분까지 포함하는 성분을 보정하는 테이블이 된다. 구체적으로는, 보정 테이블(400)은 각 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로서 구비하고 있다. 인코더(2)에 있어서, 보정 테이블(400)을 사용하여 회전 각도 위치를 보정함으로써 충분한 보정을 할 수 있고, 정밀도 높은 위치 검출을 할 수 있다.As described above, the correction table 400 is a table created by inverse Fourier transforming only the values of the main error period component of the unique error component of the angular position of the
또한, 이 보정 테이블(400)은, 인코더(2)의 각도 분해능에 대응하는 모든 회전 각도 위치에 관한 보정값을 기억하고 있지 않아도 된다. 이 경우, 보정 테이블(400)은, 1회전을 특정한 분할 수로 분할한 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 기억한다. 구체적으로, 보정 테이블(400)은, 예를 들어 인코더(2)의 각도 분해능이 20비트 이상 있는 경우에도, 8비트 내지 16비트 등의 분할 각도 위치에 대응하는 보정값을 기억한다. 또한, 이러한 보정값이 사용 상태에서 판독된 경우에는, 선형 보간이나 스플라인 보간 등 하여 사용되어도 된다.In addition, this correction table 400 does not need to store correction values related to all rotation angle positions corresponding to the angular resolution of the
[회전 각도 위치의 산출 방식][Calculation method of rotation angle position]
여기서, 도 2, 도 3에 의해, 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더(2)에 의한 회전 각도 위치의 산출 방식에 대하여 설명한다.Here, with reference to Figs. 2 and 3, a method for calculating the rotation angle position by the
도 2에 의하면, 인코더(2)는 검출 소자와, 신호 처리부(20)를 포함하고 있다. 이 중, 검출 소자는, S극과 N극의 자극이 1쌍 착자된 마그네트를 갖는 가동 피검출물(22)과, 마그네트에 대향하는 센서 칩(21)으로 구성된다.According to FIG. 2 , the
센서 칩(21)은 자기 저항 소자의 센서 IC 등이다.The
센서 칩(21)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 마그네트의 회전 중심 축선 L 위에 배치되어 있고, 마그네트의 착자 경계 부분에 회전 중심 축선 L의 방향으로 대향하고 있다. 이로 인해, 센서 칩(21)의 감자막은, 저항값의 포화 감도 영역 이상의 자계 강도로, 회전 자계를 검출할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
또한, 센서 칩(21)은 내부에, 마그네트의 위상에 대하여 서로 90°(π/2)의 위상차를 갖는 A상 감자 센서 및 B상 감자 센서를 포함하고 있다. 센서 칩(21)으로부터의 A상 신호 및 B상 신호는, 각각 증폭기(Amplifier)에 의해 증폭되고, 신호 처리부(20)에 입력된다.In addition, the
신호 처리부(20)는 기록 매체를 구비한, 마이크로콘트롤러, DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등을 포함하고 있다. 또한, 신호 처리부(20)는 증폭기에서 증폭된 A상 신호 및 B상 신호를 A/D(Analog to Digital) 변환한다.The
또한, 신호 처리부(20)는 A/D 변환 후의 신호에 기초하여, 회전 각도 위치나 회전 속도 등을 검출한다. 이로 인해, 신호 처리부(20)는 기억 매체에 기억된 제어 프로그램(도시하지 않음)을 실행함으로써, 상술한 회전 각도 위치 산출부(210) 및 보정부(220)로서 기능한다.Further, the
여기서, 도 3에 의해, 회전 각도 위치 산출부(210)에 의해, A상 신호 및 B상 신호로부터 회전 각도 위치를 산출하는 방법에 대하여 설명한다.Here, with reference to FIG. 3 , a method of calculating the rotation angle position from the A-phase signal and the B-phase signal by the rotation angle
도 3의 (a)에 의하면, A상 감자 센서로부터는, 가동 피검출물(22)의 변위에 대응한 정현파 형상의 A상 신호(sin)가 출력되고, B상 감자 센서로부터는 정현파 형상의 B상 신호(cos)가 출력된다. 또한, A상 신호와 B상 신호의 위상차는, 대략π/2(90°)가 된다. 또한, 도 3의 (a)의 그래프에 있어서, 횡축은 각도(°), 종축은 값을 나타낸다.According to (a) of FIG. 3, from the A-phase magnetic sensor, a sinusoidal A-phase signal (sin) corresponding to the displacement of the movable to-
도 3의 (b)에 의하면, 회전 각도 위치 산출부(210)는, A상 신호 및 B상 신호로부터, X축을 B상 신호, Y축을 A상 신호로 하는 XY 평면 상의 리사쥬 파형을 산출하여 해석함으로써, 가동 피검출물(22)의 각도 위치 θ를 검출한다.According to (b) of FIG. 3, the rotation angle
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 의하면, 회전 각도 위치 산출부(210)는, 리사쥬 파형을 가동 피검출물(22)의 1회전당 2주기 산출한다. 이것은, A상 감자 센서 및 B상 감자 센서는, 각각 자계의 강도만 검출하기 때문이다. 이로 인해, 회전 각도 위치 산출부(210)는, 도시하지 않은 홀 소자 등에 의해, A상 신호(sin), B상 신호(cos)로 형성된 리사쥬 파형의 어느 구간에 위치할지를 산출한다. 회전 각도 위치 산출부(210)는, 가동 피검출물(22)의 각도 위치 θ와, 이 구간으로부터 최종적인 회전 각도 위치를 산출한다. 이 회전 각도 위치는, 앱솔루트 값(절댓값)이며, 1주를 각도 분해능 R로 분해한 값을 단위로서 나타낸 정수 값이다. 이 각도 분해능 R의 값은, 20비트의 분해능의 검출 소자를 사용한 경우에는 2^20=1048576이 된다. 또한, 이 정수 값에 대해서는, 부호가 1비트분 포함되는 2의 보수를 사용해도 된다.According to FIG. 3(a) and FIG. 3(b) , the rotation
[보정 테이블 작성 처리][Compensation table creation process]
이어서, 도 4 내지 도 7c에 의해, 본 발명의 실시 형태에 따른 인코더 조정 시스템 X에 의한 회전 각도 위치 검출 처리의 설명을 행한다.Next, with reference to FIGS. 4 to 7C , rotation angle position detection processing by the encoder adjustment system X according to the embodiment of the present invention will be described.
본 실시 형태의 처리에서는, 먼저, 고정밀도 오차 검출 장치(3)와 인코더(2)로부터 취득한 회전 각도 위치로부터 오차가 산출된다. 이어서, 산출된 오차로부터, FFT에 의해 주요 오차 성분이 추출된다. 이 추출된 주요 오차 성분만을 IFFT함으로써 보정 테이블(400)이 작성된다. 작성된 보정 테이블(400)은 인코더(2)에 보존된다.In the processing of the present embodiment, first, an error is calculated from the rotation angle position obtained from the high-precision
본 실시 형태의 회전 각도 위치 검출 처리는, 주로 보정 테이블 작성 장치(1)의 제어부(도시하지 않음)가, 기억부(도시하지 않음)에 기억된 제어 프로그램(도시하지 않음)을, 각 부와 협동해 하드웨어 자원을 사용하여 실행한다. 또한, 보정 테이블 작성 장치(1)의 기억부에는, 인코더(2) 및 고정밀도 오차 검출 장치(3)로부터 취득한 회전 각도 위치 데이터, 이들 회전 각도 위치 데이터로부터 산출된 1회전 오차 테이블, 보정 테이블(400) 등이 일시적으로 기억되어, 처리에 사용된다.In the rotational angle position detection processing of the present embodiment, the control unit (not shown) of the correction
이하에서, 도 4의 흐름도에 의해, 회전 각도 위치 검출 처리의 상세를 스텝마다 설명한다.Hereinafter, the details of the rotational angle position detection process are explained for each step according to the flowchart of FIG. 4 .
(스텝 S101)(Step S101)
먼저, 1회전 오차 산출부(110)가 1회전 오차 산출 처리를 행한다.First, the one-
1회전 오차 산출부(110)는, 모터(4)를 1회전분, 또는 복수 회전분, 회전시키는 제어를 행하고, 인코더(2)와 고정밀도 오차 검출 장치(3)에, 회전 각도 위치를 송신하도록 제어 신호를 송신한다. 이때, 1회전 오차 산출부(110)는 시리얼 통신 등으로 인코더(2)에 제어 신호를 송신하고, 「조정 모드」 등의 동작 모드로 변경시킨다. 인코더(2)는 이 「조정 모드」에서는, 기억부(230)에 기억된 보정 테이블(400)을 사용하지 않고, 회전 각도 위치의 보정을 하지 않고 보정 테이블 작성 장치(1)에 송신한다.The one-
1회전 오차 산출부(110)는, 인코더(2)와 고정밀도 오차 검출 장치(3)로부터, 각각의 회전 각도 위치를 취득한다. 1회전 오차 산출부(110)는 고정밀도 오차 검출 장치(3)의 회전 각도 위치로부터, 인코더(2)의 회전 각도 위치를 차분한 것을 오차 E로서 산출한다. 또한, 1회전 오차 산출부(110)는, 산출된 각 오차 E를 각 회전 각도 위치에 대응한 1회전 오차 테이블로서 일시적으로 기억한다. 이때, 1회전 오차 산출부(110)는 1회전 오차 테이블을, 분할 각도 위치에 대응한 표본점의 집합으로서 기억한다.The one-
(스텝 S102)(Step S102)
이어서, 고유 오차 성분 산출부(120)가 고유 오차 성분 산출 처리를 행한다.Next, the intrinsic error
고유 오차 성분 산출부(120)는 1회전 오차 테이블에 대해서, 일차원 FFT를 실행하고, 각 주파수 성분을 고유 오차 성분으로서 산출한다. 또한, 고유 오차 성분 산출부(120)는 산출된 고유 오차 성분 중, 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분을 주요 오차 주기 성분으로서 추출한다. 검출 소자의 특성에 의해, 해석하는 리사쥬 파형은, 모터(4)의 1회전당 2주기가 있는 2의 누승이 되기 때문에, 이들 주기 성분만 추출함으로써, 인코더(2)의 주요한 오차를 보정 가능하게 된다.The intrinsic
도 5 내지 도 6에 의해, 인코더(2)의 회전 각도 위치 검출에 있어서의 고유 오차 성분의 상세에 대하여 설명한다.With reference to Figs. 5 and 6, the details of the inherent error component in detecting the rotation angle position of the
도 5의 (a)는 1주기 성분의 개념도이다. 도 5의 (a)는 고정밀도 오차 검출 장치(3)의 A상 신호 A0과, 1주기 성분의 오차가 있는 인코더(2)의 A상 신호 A1이 플롯된 그래프를 나타내고 있다. 1주기 성분은, 주로 설치 오차, 즉, 인코더(2)의 가동 피검출물(22)의 회전 중심 축선 L의 축 어긋남에 관한 오차이다. 도 5의 (a)의 그래프에 있어서, 횡축은 각도(°), 종축은 값을 나타낸다. 구체적으로 설명하면이 오차는, 마그네트의 공전 중심이 어긋나 있기 때문에 발생한다. 마그네트는 자전하면서 공전하고 있기 때문에, 마그네트가 자기 저항 소자에 가까워지면 늦게, 멀면 이르게 변화되도록 값이 변화한다.5(a) is a conceptual diagram of one cycle component. Fig. 5(a) shows a graph in which the A-phase signal A0 of the high-precision
도 5의 (b)는, 2주기 성분의 개념도이다. 도 5의 (b)는, 고정밀도 오차 검출 장치(3)의 A상 신호 A0, B상 신호 B0과, 2주기 성분의 오차가 있는 인코더(2)의 A상 신호 A2, B상 신호 B2가 플롯된 리사쥬 파형을 나타내고 있다. 이 2주기 성분의 오차는, 주로 리사쥬 파형의 중심축, 즉 A상 신호와 B상 신호의 파형의 어긋남에 관한 오차를 나타내고 있다. 이 2주기 성분의 오차는, 경년 변화나 온도 변화, A상 감자 센서 및 B상 감자 센서의 브리지 저항의 오차 등에 의해 발생한다.Fig. 5(b) is a conceptual diagram of a two-cycle component. 5(b) shows the A-phase signals A0 and B-phase signals B0 of the high-precision
도 6의 (a)는 4주기 성분의 개념도이다. 도 6의 (a)는, 도 5의 (b)와 마찬가지의 A상 신호 A0, B상 신호 B0과, 4주기 성분의 오차가 있는 인코더(2)의 A상 신호 A4, B상 신호 B4가 플롯된 리사쥬 파형을 나타내고 있다. 이 4주기 성분의 오차는, 리사쥬 파형이 타원 형상이 되도록 표현되는 오차이다. 이 4주기 성분의 오차는, 센서 칩(21)의 형상과 마그네트의 형상과 자속의 관계에 의해 발생하는 오차 등을 포함한다.6(a) is a conceptual diagram of a 4-cycle component. 6(a) shows A-phase signals A0 and B-phase signals B0 similar to those in FIG. A plotted Lissajous waveform is shown. The error of this 4-cycle component is an error expressed so that the Lissajous waveform has an elliptical shape. The error of this 4-period component includes errors and the like caused by the relationship between the shape of the
도 6의 (b)는 8주기 성분의 개념도이다. 도 6의 (b)는, 도 5의 (b), 도 6의 (a)와 마찬가지의 A상 신호 A0, B상 신호 B0과, 8주기 성분의 오차가 있는 인코더(2)의 A상 신호 A8, B상 신호 B8이 플롯된 리사쥬 파형을 나타내고 있다. 이 8주기 성분의 오차는, 리사쥬 파형에 있어서, π/2의 정점끼리를 연결하는 각 1/4 원호의 중점이 내측이 되도록 표현되는 오차이다. 이 8주기 성분의 오차는, 자기 저항 소자의 특성에서 유래되는 오차이며, 주로, 자기 저항 소자의 자속에 의한 저항값 변화의 포화가 영향을 미치고 있는 오차를 포함하고 있다.6(b) is a conceptual diagram of an 8-cycle component. Fig. 6(b) shows A-phase signals A0 and B-phase signals B0 similar to Figs. A8, B-phase signal B8 shows the plotted Lissajous waveform. The error of this 8-period component is an error expressed so that the midpoint of each 1/4 arc connecting vertices of π/2 is inward in the Lissajous waveform. The error of this 8-period component is an error derived from the characteristics of the magnetoresistive element, and includes an error mainly affected by the saturation of the change in resistance value by the magnetic flux of the magnetoresistive element.
도 7a는, 실제로 시작품의 자기식 인코더(2)에 대해서, 주기 성분을 산출한 결과의 예를 나타내고 있다. 그래프에 있어서, 횡축은 주기 성분, 종축은 각 주기 성분의 값(스펙트럼 강도)을 나타내고 있다.Fig. 7A shows an example of a result of calculating a period component for the
1, 2, 4, 8주기 성분의 스펙트럼 강도가 높고, 지배적인 것을 알 수 있다. 이로 인해, 각 주파수 성분 중, 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분을 고유 오차 성분으로 함으로써, 인코더(2)의 주요한 오차 성분을 추출할 수 있다.It can be seen that the spectral intensities of the 1st, 2nd, 4th and 8th period components are high and dominant. For this reason, the main error components of the
또한, 16 주기 성분도 전체 오차 성분 중 1％ 내지 2％ 정도 존재하고, 18주기 성분도 0.5％ 정도 존재한다. 그 이외의 성분은, 고정밀도 오차 검출 장치(3)와 인코더(2)의 측정에 관한 랜덤한 오차(화이트 노이즈)라고 생각된다. 이 랜덤한 오차는, 베어링 등의 미끄럼 이동, 열 잡음, 전원 노이즈 등이 포함된다.In addition, the 16th period component also exists in about 1% to 2% of the total error components, and the 18th period component also exists in about 0.5%. Components other than that are considered to be random errors (white noise) related to measurements by the high-precision
(스텝 S103)(Step S103)
이어서, 보정 테이블 작성부(130)가 보정 테이블 작성 처리를 행한다.Next, the correction
보정 테이블 작성부(130)는, 산출된 고유 오차 성분 중, 추출된 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환한다.The correction
구체적으로, 보정 테이블 작성부(130)는, 추출된 고유 오차 성분인 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분의 값에 대해서만 사용하여, 일차원 IFFT를 실행한다. 구체적으로는, 보정 테이블 작성부(130)는, IFFT에 의해, 각 회전 각도 위치 중, 1회전을 특정한 분할수로 분할한 분할 각도 위치에 대응한 값을 산출한다. 보정 테이블 작성부(130)는, 이 산출한 값을 보정값으로 하여 보정 테이블(400)을 작성하고, 일시적으로 기억한다.Specifically, the correction
도 7b는, 1회전 오차 산출부(110)에 의해 산출된 1회전 오차 테이블을 나타내는 그래프와, 보정 테이블 작성부(130)에 의해 작성된 보정 테이블 작성의 예를 나타내고 있다. 그래프에 있어서, 횡축은 분할 각도 위치, 종축은 보정값을 나타내고 있다.FIG. 7B shows a graph showing the one-turn error table calculated by the one-turn
도 7c는, 도 7b의 일부를 확대한 도면이다.Fig. 7C is an enlarged view of a part of Fig. 7B.
이와 같이, 보정 테이블 작성부(130)에 의해 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환해서 작성한 보정 테이블(400)은 1회전 오차 테이블보다도 매끄러운 변화를 나타내고 있다. 즉, 측정에 관한 랜덤한 오차를 적게 하여, 고유 오차 성분을 잘 반영하고 있음을 알 수 있다. 이러한 매끄러운 보정 테이블(400)에 의해 인코더(2)를 보정하면, 측정의 정밀도가 높아진다.In this way, the correction table 400 created by inverse Fourier transforming only the values of the main error period components by the correction
(스텝 S104)(Step S104)
이어서, 보정 테이블 보존부(140)가 보정 테이블 보존 처리를 행한다.Next, the correction
보정 테이블 보존부(140)는, 인코더(2)에 특정한 제어 신호를 송신하여, 예를 들어 「보정 테이블(400) 재기입 모드」가 되도록 제어한다. 인코더(2)는 이 「보정 테이블(400) 재기입 모드」에서는, 보정 테이블 작성 장치(1)로부터 송신된 보정 테이블(400)을 기억부(230)에 기억한다.The correction
보정 테이블 보존부(140)는 「보정 테이블(400) 재기입 모드」가 된 인코더(2)에, 작성된 보정 테이블(400)을 송신한다. 이에 의해, 보정 테이블 보존부(140)는 인코더(2)의 기억부(230)에 보정 테이블(400)을 기억시킨다.The correction
이상에 의해, 본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 처리를 종료한다.With the above, the correction table creation process according to the embodiment of the present invention is ended.
[본 발명의 실시 형태에 관계되는 주된 효과][Main effects related to the embodiments of the present invention]
이상과 같이 구성함으로써, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.By configuring as above, the following effects can be obtained.
종래, 인코더의 회전 각도 위치의 오차를 보정할 때, 각 회전 각도 위치에서의 고정밀도 오차 검출 장치와의 오차를 측정하고, 그 값을 보정 테이블로서 인코더에 기억시키고 있다. 그러나, 당해 측정에는 계측 오차가 포함되어 있었다.Conventionally, when correcting an error of an encoder's rotation angle position, an error with a high-precision error detection device at each rotation angle position is measured, and the value is stored in an encoder as a correction table. However, measurement error was included in the measurement.
이에 반해, 본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 장치(1)는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더(2)의 오차를 보정하는 보정 테이블(400)을 작성하는 보정 테이블 작성 장치(1)이며, 인코더(2)에 의해 검출되는 회전 각도 위치의 오차를, 고정밀도 오차 검출 장치(3)를 이용하여 1회전분 산출하는 1회전 오차 산출부(110)와, 1회전 오차 산출부(110)에 의해 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 산출하는 고유 오차 성분 산출부(120)와, 고유 오차 성분 산출부(120)에 의해 산출된 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하고, 각 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 보정 테이블(400)을 작성하는 보정 테이블 작성부(130)와, 보정 테이블 작성부(130)에 의해 작성된 보정 테이블(400)을, 인코더(2)의 기억부(230)에 보존하는 보정 테이블 보존부(140)를 구비하는 것을 특징으로 한다.In contrast, the correction
이렇게 구성함으로써, 고유 오차 성분으로부터 추출된 주요 오차 주기 성분에 의해 오차의 보정량을 산출하고, 정밀도가 높은 보정 테이블(400)을 작성 가능하게 된다. 즉, 주요 오차 주기 성분에 의해 보정 테이블(400)을 작성함으로써, 고정밀도 오차 검출 장치(3)에 의해 오차를 측정할 때의 계측 오차를 억제하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 이 보정 테이블(400)을 구비한 인코더(2)에서는, 고정밀도로 회전 각도 위치를 검출할 수 있다.With this configuration, it is possible to calculate the correction amount of the error using the main error period component extracted from the inherent error component, and create a correction table 400 with high accuracy. That is, by creating the correction table 400 based on the main error period components, it becomes possible to suppress measurement errors when errors are measured by the high-precision
또한, 본 실시 형태의 보정 테이블 작성 장치(1)는, 직접 오차의 보정값 보정 테이블(400)을 인코더(2)의 기억부(230)에 기억시킬 수 있다. 이로 인해, 회전 각도 위치를 신속히 조정할 수 있다. 게다가 오차 조정의 수고를 삭감하여, 조정 비용을 삭감할 수 있다.In addition, the correction
본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 장치(1)는, 보정 테이블 작성 대상인 인코더(2)가, 검출 소자는 S극과 N극의 자극이 1쌍 착자된 마그네트를 갖는 가동 피검출물(22)과, 마그네트에 대향하는 A상 감자 센서 및 B상 감자 센서를 포함하고, 가동 피검출물(22)의 변위에 대응하여 A상 감자 센서로부터 정현파 형상의 A상 신호가 출력되고, 가동 피검출물(22)의 변위에 대응하여 B상 감자 센서로부터 정현파 형상의 B상 신호가 출력되고, A상 신호와 B상 신호는 위상차가 대략 π/2이며, A상 신호와 B상 신호로부터 XY 평면 상의 리사쥬 파형을 산출, 해석함으로써 가동 피검출물(22)의 각도 위치를 검출하는 회전 각도 위치 산출부(210)를 구비하고, 회전 각도 위치 산출부(210)는 리사쥬 파형을, 가동 피검출물(22)의 1회전당 2주기 산출하는 것을 특징으로 한다.In the correction
이렇게 구성함으로써, 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분을 산출하기 쉬워져, 정밀도가 높은 보정 테이블(400)을 작성 가능하게 된다. 또한, 1쌍 착자된 간단한 마그네트를 갖는 검출 소자에 의해 회전 각도 위치의 검출을 하는 인코더(2)를 사용함으로써 제조 공정에서의 회전 각도 위치의 조정이 용이하게 된다.With this configuration, it becomes easy to calculate the main error period component of the inherent error component, and it is possible to create a correction table 400 with high accuracy. In addition, by using the
본 발명의 실시 형태에 따른 인코더(2)는, 주요 오차 주기 성분이 1회전당 2의 누승의 주기 성분인 것을 특징으로 한다.The
여기서, 리사쥬 파형은 모터(4)의 1회전당 2주기가 있다. 따라서, 이렇게 구성하여, 2의 누승의 주요 오차 성분으로부터 보정량을 산출함으로써, 인코더(2)의 대부분의 고유 오차를 보정할 수 있는 보정 테이블을 작성할 수 있다.Here, the Lissajous waveform has two cycles per rotation of the
본 발명의 실시 형태에 따른 보정 테이블 작성 장치(1)는, 주요 오차 주기 성분이 1회전당 적어도 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분인 것을 특징으로 한다.The correction
여기서, 1주기 성분과, 2주기 성분과, 4주기 성분과, 8주기 성분은, 2의 누승에서 말하는, 20, 21, 22, 23의 성분이다. 즉, 1회전당 고조파 성분 중, 낮은 쪽부터 제3차 고조파 성분까지 포함하는 고유 오차 성분을 주요 오차 성분으로서 사용함으로써 충분한 보정을 할 수 있어, 고유 오차 성분을 잘 반영한 보정 테이블(400)을 작성할 수 있다. 이로 인해, 인코더(2)에서 정밀도 높은 회전 각도 위치 검출이 가능하게 된다.Here, the 1st cycle component, the 2nd cycle component, the 4th cycle component, and the 8th cycle component are components of 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 3 referred to as powers of 2. That is, by using the inherent error components including the lower to third harmonic components among the harmonic components per rotation as the main error component, sufficient correction can be performed, and the correction table 400 well reflecting the inherent error components can be created. can This enables the
본 발명의 실시 형태에 따른 인코더(2)는 보정 테이블 작성 장치(1)에 의해 작성되어 기억부(230)에 보존된 보정 테이블(400)로부터, 사용 상태에 있어서의 회전 각도 위치에 대응한 보정값을 판독하고, 당해 보정값에 의해 오차를 보정하는 보정부(220)를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the
이렇게 구성함으로써, 기억부(230)에 미리 정밀도가 높은 보정 테이블(400)을 기억시키고 있으므로 이 보정 테이블(400)을 판독하여 오차 보정을 행하는 것만으로, 신속히 정밀도가 높은 회전 각도 위치의 측정을 행할 수 있다. 이때, 보정 테이블(400) 이외의 보정식 등에 의한 보정을 할 필요가 없어져, 신호 처리부(20)의 보정의 처리 부담을 경감하고, 신속히 회전 각도 위치를 검출하여 출력할 수 있다. 또한, 정밀도가 높은 보정 테이블(400)을 기억부(230)에 기억시키고 있으므로, 경년 열화 등에 의한 회전 각도 위치 검출의 조정의 빈도를 적게 할 수 있다.With this configuration, since the high-precision correction table 400 is previously stored in the
[다른 실시 형태][Other embodiments]
또한, 상술한 실시 형태에서는, 보정 테이블 작성 장치(1)가 고정밀도 오차 검출 장치(3) 및 인코더(2)의 회전 각도 위치를 취득하여 오차를 산출하도록 기재하였다.In addition, in the above-described embodiment, it is described that the correction
그러나, 고정밀도 오차 검출 장치(3)가 인코더(2)의 회전 각도 위치를 직접 취득하여 오차를 산출하고, 오차만을 보정 테이블 작성 장치(1)에 송신하여, 보정 테이블 작성 장치(1)의 1회전 오차 산출부(110)가 취득하는 구성이어도 된다. 또한, 고정밀도 오차 검출 장치(3) 자체가, 보정 테이블 작성 장치(1)의 기능을 구비한 검사 장치여도 된다.However, the high-precision
또한, 상술한 실시 형태에서는, 보정 테이블 작성 장치(1)가 보정 테이블(400)을 작성 후, 직접, 인코더(2)에 기억시키는 예에 대하여 기재하였다.In the above-described embodiment, an example in which the correction
그러나, 보정 테이블 작성 장치(1)에서 보정 테이블(400)을 작성 후, 플래시 메모리 카드 등의 외부 기억 매체 등에 보존하고, 이 외부 기억 매체 등을 인코더(2)에 탑재시키는 것도 가능하다.However, it is also possible to create the correction table 400 in the correction
이렇게 구성함으로써, 인코더 조정 시스템의 구성을 유연하게 할 수 있어, 비용을 삭감 가능하게 된다.With this configuration, the configuration of the encoder adjustment system can be made flexible, and the cost can be reduced.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 보정 테이블 작성 장치(1)가 1회전분의 오차를 취득하여 오차 테이블을 작성하고, 이로부터 보정 테이블(400)을 작성하는 예에 대하여 기재하였다.Further, in the above-described embodiment, an example in which the correction
그러나, 고정밀도 오차 검출 장치(3)와 인코더(2)로부터 복수 회전분의 오차를 산출하고, 그 오차를 평균화할 수 있도록, 1회전 오차 산출 수단 내에, 또는 1회전 오차 산출 수단 뒤에, 평균화하는 기능을 갖게 해도 된다. 또는, 고정밀도 오차 검출 장치(3)와 인코더(2)로부터 복수 회전분의 오차를 산출하고, 그 복수 회전분의 오차를 고유 오차 성분 산출 수단에 의해 복수 회전분의 고유 오차 성분을 산출한 후에 개개의 고유 오차 성분을 평균화할 수 있도록, 고유 오차 성분 산출 수단 내에, 또는 고유 오차 성분 산출 수단 뒤에, 평균화하는 기능을 갖게 해도 된다. 또한, 작성된 보정 테이블(400) 자체에도, 평활화 등의 후처리를 해도 된다.However, errors for multiple rotations are calculated from the high-precision
이에 의해, 측정 오차를 경감하고, 인코더(2)의 주요 오차 주기 성분을 확실하게 반영한 오차 테이블을 작성할 수 있다.In this way, it is possible to reduce the measurement error and create an error table that reliably reflects the main error period components of the
또한, 상기 실시 형태의 구성 및 동작은 예이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 실행할 수 있음은 물론이다.In addition, the structure and operation of the above embodiment are examples, and it goes without saying that they can be appropriately changed and implemented within a range not departing from the spirit of the present invention.
1: 보정 테이블 작성 장치
2: 인코더
3: 고정밀도 오차 검출 장치
4: 모터
20: 신호 처리부
21: 센서 칩
22: 가동 피검출물
110: 1회전 오차 산출부
120: 고유 오차 성분 산출부
130: 보정 테이블 작성부
140: 보정 테이블 보존부
210: 회전 각도 위치 산출부
220: 보정부
230: 기억부
400: 보정 테이블
L: 회전 중심 축선
X: 인코더 조정 시스템1: correction table creation device
2: encoder
3: High-precision error detection device
4: motor
20: signal processing unit
21: sensor chip
22: moving object to be detected
110: 1 rotation error calculation unit
120: intrinsic error component calculation unit
130: correction table creation unit
140: correction table storage unit
210: rotation angle position calculation unit
220: correction unit
230: storage unit
400: correction table
L: axis of rotation
X: Encoder Adjustment System
Claims (9)
상기 인코더에 의해 검출되는 상기 회전 각도 위치의 오차를, 고정밀도 오차 검출 장치를 이용하여 1회전분 산출하는 1회전 오차 산출 수단과,
상기 1회전 오차 산출 수단에 의해 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 산출하는 고유 오차 성분 산출 수단과,
상기 고유 오차 성분 산출 수단에 의해 산출된 상기 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하고, 각 상기 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 상기 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 수단과,
상기 보정 테이블 작성 수단에 의해 작성된 상기 보정 테이블을, 상기 인코더의 기억 수단에 보존하는 보정 테이블 보존 수단을 구비하고,
상기 인코더는,
상기 검출 소자가, S극과 N극의 자극이 1쌍 착자된 마그네트를 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그네트에 대향하는 A상 감자 센서 및 B상 감자 센서를 포함하고,
상기 가동 피검출물의 변위에 대응하여 상기 A상 감자 센서로부터 정현파 형상의 A상 신호가 출력되고, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응하여 상기 B상 감자 센서로부터 정현파 형상의 B상 신호가 출력되고, 상기 A상 신호와 상기 B상 신호는 위상차가 π/2이며,
상기 A상 신호와 상기 B상 신호로부터 XY 평면 상의 리사쥬 파형을 산출, 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하는 회전 각도 위치 산출 수단을 구비하고,
상기 회전 각도 위치 산출 수단은, 상기 리사쥬 파형을, 상기 가동 피검출물의 1회전당 2주기 산출하고,
상기 주요 오차 주기 성분은, 1회전당 적어도 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분이고,
상기 1주기 성분은, 상기 가동 피검출물의 회전 중심 축선의 축 어긋남에 관한 오차이고,
상기 2주기 성분은, 상기 A상 신호와 상기 B상 신호의 파형의 어긋남에 관한 오차이고,
상기 4주기 성분은, 센서 칩의 형상과 상기 마그네트의 형상과 자속의 관계에 의해 발생하는 오차를 포함하고,
상기 8주기 성분은, 자기저항소자의 특성에서 유래하는 오차인
것을 특징으로 하는, 보정 테이블 작성 장치.A correction table creation device for creating a correction table for correcting an error of an encoder that detects a rotation angle position from a signal of a detection element,
one-rotation error calculation means for calculating an error of the rotation angle position detected by the encoder for one rotation by using a high-precision error detection device;
Inherent error component calculation means for calculating an intrinsic error component by Fourier transforming the error for one rotation calculated by the one-turn error calculation means;
A correction table for creating the correction table in which only the values of the main error period components of the intrinsic error components calculated by the intrinsic error component calculation means are subjected to inverse Fourier transformation, and the error amount at each rotational angular position is a correction value. writing means;
correction table storage means for storing the correction table created by the correction table creation means in storage means of the encoder;
The encoder,
The detection element includes a movable object to be detected having a magnet in which a pair of magnetic poles of S pole and N pole are magnetized, an A-phase magnetic sensor and a B-phase magnetic sensor facing the magnet,
A sine wave-shaped A-phase signal is output from the A-phase magnetic sensor in response to the displacement of the movable object to be detected, and a sinusoidal B-phase signal is output from the B-phase magnetic sensor in response to the displacement of the movable object to be detected, The A-phase signal and the B-phase signal have a phase difference of π/2,
rotation angle position calculation means for detecting an angular position of the movable object to be detected by calculating and analyzing a Lissajous waveform on an XY plane from the A-phase signal and the B-phase signal;
the rotational angle position calculating means calculates the Lissajous waveform two cycles per rotation of the movable object to be detected;
The main error period components are at least 1 cycle component, 2 cycle component, 4 cycle component and 8 cycle component per rotation,
The one-cycle component is an error related to an axis deviation of the rotation center axis of the movable detected object,
The 2-period component is an error related to the deviation of the waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal,
The 4-period component includes errors caused by the relationship between the shape of the sensor chip, the shape of the magnet, and magnetic flux;
The 8-period component is an error derived from the characteristics of the magnetoresistive element.
A correction table creation device characterized in that:
상기 주요 오차 주기 성분은, 1회전당 2의 누승 주기 성분인 것을 특징으로 하는, 보정 테이블 작성 장치.According to claim 1,
The correction table creation device, characterized in that the main error period component is a power cycle component of 2 per rotation.
상기 1회전 오차 산출 수단 내에, 또는 1회전 오차 산출 수단 뒤에, 복수 회전분의 오차를 평균화하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 인코더.According to claim 5,
An encoder characterized by having a function of averaging errors for a plurality of rotations within the single rotation error calculating means or after the single rotation error calculating means.
상기 고유 오차 성분 산출 수단 내에, 또는 고유 오차 성분 산출 수단 뒤에, 복수 회전분의 개개의 고유 오차 성분을 평균화하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 인코더.According to claim 5,
An encoder characterized by having a function of averaging individual inherent error components of a plurality of revolutions within the inherent error component calculating means or after the inherent error component calculating means.
고정밀도 오차 검출 장치를 이용하여, 피측정 대상이 되는 상기 인코더에 의해 검출되는 상기 회전 각도 위치의 오차를 1회전분 산출하고,
산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 측정하고,
산출된 상기 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역푸리에 변환하여, 각 상기 회전 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 상기 보정 테이블을 작성하고,
작성된 상기 보정 테이블을 상기 인코더의 기억 수단에 보존하고,
상기 인코더는,
상기 검출 소자가, S극과 N극의 자극이 1쌍 착자된 마그네트를 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그네트에 대향하는 A상 감자 센서 및 B상 감자 센서를 포함하고,
상기 가동 피검출물의 변위에 대응하여 상기 A상 감자 센서로부터 정현파 형상의 A상 신호가 출력되고, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응하여 상기 B상 감자 센서로부터 정현파 형상의 B상 신호가 출력되고, 상기 A상 신호와 상기 B상 신호는 위상차가 π/2이며,
상기 A상 신호와 상기 B상 신호로부터 XY 평면 상의 리사쥬 파형을 산출, 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고,
상기 리사쥬 파형을, 상기 가동 피검출물의 1회전당 2주기 산출하고,
상기 주요 오차 주기 성분은, 1회전당 적어도 1주기 성분, 2주기 성분, 4주기 성분 및 8주기 성분이고,
상기 1주기 성분은, 상기 가동 피검출물의 회전 중심 축선의 축 어긋남에 관한 오차이고,
상기 2주기 성분은, 상기 A상 신호와 상기 B상 신호의 파형의 어긋남에 관한 오차이고,
상기 4주기 성분은, 센서 칩의 형상과 상기 마그네트의 형상과 자속의 관계에 의해 발생하는 오차를 포함하고,
상기 8주기 성분은, 자기저항소자의 특성에서 유래하는 오차인
것을 특징으로 하는, 보정 테이블 작성 방법.A correction table creation method executed by a correction table creation device that creates a correction table for correcting an error of an encoder that detects a rotation angle position from a signal of a detection element,
Using a high-precision error detection device, an error of the rotation angle position detected by the encoder to be measured is calculated for one rotation;
The inherent error component is measured by Fourier transforming the calculated error for one rotation,
inverse Fourier transforming only the values of the main error period component of the calculated intrinsic error component to create the correction table in which the amount of error at each rotational angular position is a correction value;
storing the prepared correction table in storage means of the encoder;
The encoder,
The detection element includes a movable object to be detected having a magnet in which a pair of magnetic poles of S pole and N pole are magnetized, an A-phase magnetic sensor and a B-phase magnetic sensor facing the magnet,
A sine wave-shaped A-phase signal is output from the A-phase magnetic sensor in response to the displacement of the movable object to be detected, and a sinusoidal B-phase signal is output from the B-phase magnetic sensor in response to the displacement of the movable object to be detected, The A-phase signal and the B-phase signal have a phase difference of π/2,
Detecting an angular position of the movable object to be detected by calculating and analyzing a Lissajous waveform on the XY plane from the A-phase signal and the B-phase signal;
calculating the Lissajous waveform by 2 cycles per rotation of the movable object to be detected;
The main error period components are at least 1 cycle component, 2 cycle components, 4 cycle components and 8 cycle components per rotation,
The one-cycle component is an error related to an axial misalignment of the rotation center axis of the movable detected object,
The 2-period component is an error related to the deviation of the waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal,
The 4-period component includes errors caused by the relationship between the shape of the sensor chip, the shape of the magnet, and magnetic flux;
The 8-period component is an error derived from the characteristics of the magnetoresistive element.
Characterized in that, a correction table creation method.
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