TWI438408B - 偵測裝置 - Google Patents

偵測裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI438408B
TWI438408B TW098125179A TW98125179A TWI438408B TW I438408 B TWI438408 B TW I438408B TW 098125179 A TW098125179 A TW 098125179A TW 98125179 A TW98125179 A TW 98125179A TW I438408 B TWI438408 B TW I438408B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signals
error
phase
error correction
arithmetic unit
Prior art date
Application number
TW098125179A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201007140A (en
Inventor
Yuzo Seo
Original Assignee
Canon Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Kk filed Critical Canon Kk
Publication of TW201007140A publication Critical patent/TW201007140A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI438408B publication Critical patent/TWI438408B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24495—Error correction using previous values
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/001—Calibrating encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457—Failure detection
    • G01D5/24466—Comparison of the error value to a threshold
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/2448—Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/2449—Error correction using hard-stored calibration data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

偵測裝置
本發明相關於偵測裝置，其偵測包含在二位置訊號中的誤差成份，該二訊號係藉由代表待偵測物件之位置的餘弦函數及正弦函數所近似。
一種工業地使用在廣泛領域(諸如編碼器或干涉儀)中的偵測裝置，其偵測包含在二位置訊號中的誤差成份，該二訊號係藉由代表位置或角度之餘弦函數及正弦函數所近似。此等位置訊號係由二表示式所近似，例如，A=Gcosθ以及B=Gsinθ。
此等位置訊號使用A/D轉換器轉換為數位訊號，並使用微處理單元(MPU)或數位訊號處理器(DSP)實施反正切計算。根據此等計算，可以用高解析度得到與該位置或該角度成比例之值(相位θ)。
位移誤差、振幅誤差等包含在該偵測器所輸出之訊號中。例如，美國專利序號第4458322號已知係修正此等誤差以實施偵測的偵測裝置。此外，例如，美國專利序號第5581488已揭示用於修正誤差之其他技術。美國專利序號第5581488號揭示用於修正除了該位移誤差或該振幅誤差外，由相位差誤差、第二階失真、以及第三階失真所導致之誤差的方法。
從該偵測器輸出的該位置訊號包含由不同類型之頻率成份所構成的誤差成份，彼等與理想的餘弦函數及正弦函數不同。例如，藉由以振幅G分割從該偵測器之前端輸出的二位置訊號而得到的該訊號係以下列表示式1及2呈現。該等係數將於稍後解釋。
A/G=cosθ+ZA +gcosθ+hsinθ+...+pk coskθ+qk sinkθ………(1)
B/G=sinθ+ZB -gsinθ+hcosθ+...+rk coskθ+sk sinkθ………(2)
結果，已公認係已獲得之位置或角度的該位置訊號(具有相位θ)包含不同類型之誤差成份。習知偵測裝置(誤差修正技術)已針對各誤差因素獨立地實施修正。因此，已具有該偵測裝置極端複雜以處理大量誤差因素的問題。
本發明提供高精確性偵測裝置，其校正由高階成份所導致的偵測誤差。
如本發明之一實施樣態的一種偵測裝置，組態成偵測包含在二訊號中的一誤差成份，該二訊號係藉由代表待偵測之一物件的位置之一餘弦函數及一正弦函數所近似。該偵測裝置包含一算術部，組態成決定一誤差預測值，以基於該誤差預測值減少包含在該二訊號中的一誤差，並輸出該二誤差修正訊號、一相位算術部，組態成基於該二誤差修正訊號計算代表該待偵測物件之位置的一相位、一儲存部，組態成儲存該二誤差修正訊號及二誤差修正訊號在複數個相位的複數個取樣值、以及一傅立葉轉換部，組態成藉由實施使用該複數個取樣值之一傅立葉轉換，以得到代表該二誤差修正訊號之二表示式中的各項之係數αk 、βk 、γk 、及δk ，該二表示式呈現如下：
A*=a0 +a1 cosθ+β1 sinθ+...+ak coskθ+βk sinkθ
B*=γ0 +γ1 cosθ+δ1 sinθ+...+γk coskθ+δk sinkθ,
其中A*及B*係該二誤差修正訊號，θ為該等訊號之間的一相位，且k等於或大於2。該算術部組態成使用該二表示式之各項中的該等係數，迭代地更新該誤差預測值。
本發明之其他特性及實施樣態會從以下對模範實施例的描述及參考至該等隨附圖式而變得更明顯。
於下文中將參考該附隨圖式描述本發明之範例實施例。
本實施例之偵測裝置係偵測包含在二訊號中的誤差成份之偵測裝置，該二訊號係藉由代表待量測物件之位置的餘弦函數及正弦函數所近似。本實施例的該偵測裝置抑制由包含在各位置訊號中之高階成份所導致的偵測誤差。
因為包括複雜的訊號處理，本發明藉由使用數位算術單元而構成較佳。因此，首先，將輸出為類比訊號之該位置訊號藉由A/D轉換器轉換為數位訊號。該A/D轉換器的位元寬度可依據所需解析度而選擇，且通常使用具有8至18位元寬度的A/D轉換器。
在本實施例中，當該偵測器的相位θ在0至2Π間變化時，大量偵測值係必要的。因此，該A/D轉換器的轉換速度(亦即，取樣頻率)高至足以偵測大比例的該等偵測值為佳。通常，當待偵測物件以低速移動時，需要高精確性偵測。因此，若該A/D轉換不能跟隨該移動速度，即使停止誤差修正，亦無實際問題。
然而，通常，該誤差修正在較廣範圍中實施為佳。因此，例如，將諸如逐次近似類型A/D轉換器的高速A/D轉換器使用為用於本實施例之偵測裝置的A/D轉換器。在本實施例中，將A/D轉換頻率設定為等於或高於100kHz為佳，但不受此所限制。
從該A/D轉換器輸出的數位訊號可使用微處理單元(MPU)或數位訊號處理器(DSP)處理。然而，現實中如本實施例之此種高速處理係藉由使用閘陣列之管線處理而實施。
最近，可得到不同類型之可程式化地覆寫之FPGA(場效可規劃閘極陣列)。當使用該FPGA時，使用閘陣列之高速管線數位訊號處理器甚至可在少量製造的情形中構成。
在該訊號處理之前，將包含在該已數位化位置訊號中的誤差成份移除。此係因為使用傅立葉係數的角度修正係概算，且因此若包含大量誤差，難以用高精確度修正該誤差。該誤差的移除，例如，係藉由構成用於計算如下之表示式3及4的邏輯電路而實施。
A*=A/G-ZA -gcosθ-hsinθ………(3)
B*=B/G-ZB +gsinθ-hcosθ………(4)
可能使用適當值作為G、ZA 、ZB 、g、及h的初值(誤差預測值)。若該等適當值係未知的，該等初值可設定為零。該等初值可使用下文所述之一階及二階傅立葉係數修正(更新)。
相位θ可藉由使用用於先前得到的相位θ之相位θ時間迴歸係數的傾斜，預測相位θ在下一取樣時間的值而給定。該正弦函數及該餘弦函數係藉由使用ROM之表格查找而實現。
隨後，相位θ係藉由使用A*及B*(來自上文之表示式(3)及(4))實施反正切計算而得到。在該反正切計算中必須得到在0至2Π之範圍上的值。
此種演算法係，例如，以諸如C程式語言中的ATAN2函數之函數而廣為人知。該演算法的大綱如下。首先，儲存各符號及振幅關係，並在較小訊號及較大訊號二者均轉換為彼等之絕對值後，將較小訊號除以較大訊號。將該除法結果處理為索引，並藉由使用在0至Π/4之範圍中的反正切表得到在彼等之間的角度。基於先前儲存的該符號及該振幅關係，可構成擴展至0至2Π之範圍的演算法。
因為該傅立葉轉換係藉由該FFT演算法實施，A*及B*係藉由在該訊號等分為2M (M3)之一週期的點上取樣而計算較佳。若該A/D轉換器的速度充份高於該位置訊號的變動週期，可使用最接近理想點之點上的訊號值。然而，在本實施例中，為確實抑制雜訊，實施以下方法為佳。
用於得到用於修正該誤差的角度θ的迴歸計算可藉由持有大量(亦即，一批)先前值而實施。然而，為輕易地實施該迴歸計算，使用卡爾曼濾波器為佳。雖然藉由該卡爾曼濾波器的方法已為人所知，其演算法將於下文簡短地描述。
將獨立變數θ、A*、以及B*表示為x。因為此等值可能無限制的增加或減少，若直接使用此等值，用於持有此等值所需的暫存器具有極大寬度。因此，將此等值處理為相對於最近值x0 之差為佳。
該時間在目前時間為零之情況下，表示為以每一先前取樣間隔漸增之值為佳。採用此種表示方法的迴歸表示式藉由以下表示式5所給定，其中c及b係迴歸係數。
p(x-x0 )=c+bkp………(5)
此處，p為2-N (N：自然數)並對應於用於該迴歸之取樣的振幅。當該取樣數量過大時，該值與待藉由該迴歸而得到的該直線極端不同，且因此，該迴歸誤差頗大。此種現象在具有高速的移動中產生。該迴歸計算具有抑制包含在各值中之雜訊的效果。然而，當p具有大值且該取樣數量甚小時，該效果不能適當地產生。當已製備p值彼此相異之複數個卡爾曼濾波器並將該裝置組態成根據移動速度切換待使用之迴歸係數時，該計算可始終以最佳取樣尺寸實施。
每次得到新資料時，該迴歸係數係藉由使用下列表示式6至10實施重複計算而得到。
q=f' x -p△x………(6)
b=V' x,k +pq………(7)
Vx,k =(1-p)b………(8)
fx =(1-p)q………(9)
c=fx -Vx,k ………(10)
此處，q係工作訊號線或工作暫存器，fx 及fx,k 係維持在該裝置內側之濾波值，且附接引號(')之各濾波值為係先前計算結果之濾波值。
當藉由使用表示式6至10的計算得到b及c之值時，相位θ、A、以及B在任意時間的值可藉由將此等係數施用至上述迴歸表示式而計算。也可計算當相位θ顯示特定值時的時間k(在此情形中的k包含小數值)。
在本實施例中，儲存Aj *及Bj *，彼等分別為A*及B*在相位θ之0至2Π的範圍等分為2M (M3)之點上的值。在此情形中，可完全重寫先前儲存之值，或也可藉由使用以下表示式11及12的計算僅改變彼等之一部分。抑制雜訊影響的偵測裝置可藉由實施此種處理而提供。
Aj *=Aj ' +r(Aj -Aj ' )………(11)
Bj *=Bj ' +r(Bj -Bj ' )………(12)
在本實施例中，當採用依據移動速度切換p值之該偵測裝置的組態時，r的值與p值之切換同步改變為佳。換言之，當選擇低移動速度及大取樣尺寸時，可將r值設定為大值，因為預期可適當地抑制包含在Aj 及Bj 中的雜訊。因此，可改善用於該誤差變異的以下能力。
在本實施例中，相位θ僅須儲存在0至2Π的範圍中。然而，如在二反射雷射干射儀之訊號中所觀察到的，若一週期的誤差成份包含在該訊號的每二週期，相位θ以0至4Π的範圍儲存為佳。因此，除了平常的高階成份外，可分離地觀察1/2週期的誤差成份，且該誤差成份也可藉由如上文所述之相同演算法修正。
用於在以下表示式13及14中代表A*及B*之傅立葉係數αk 、βk 、γk 、及δk 的組合可藉由相對於使用上述方法儲存之Aj *及Bj *實施該FFT(快速傅立葉轉換)計算而得到。
A*=a0 +a1 cosθ+β1 sinθ+a2 cos2θ+β2 sin2θ+...+ak coskθ+βk sinkθ………(13)
B*=γ0 +γ1 cosθ+δ1 sinθ+γ2 cos2θ+δ2 sin2θ+...+γk coskθ+δk sinkθ………(14)
因此，包含在A*及B*中的該等誤差可藉由下列表示式15及16修正。
A^=(A*-a0 -β1 ' sinθ-a2 cos2θ-β2 sin2θ-...-ak coskθ-βk sinkθ)/a1 ………(15)
B^=(B*-γ0 -γ1 ' sinθ-γ2 cos2θ-δ2 sin2θ-...-γk coskθ-δk sinkθ)/δ1 ………(16)
此處，滿足β1 '=γ1 '=(β1 +γ1 )/2。此係因為若β1 '-γ1 '不為零，改變計算自A^及B^的該相位。
用於該輸入級之誤差修正的該等係數G、g、ZA 、ZB 、以及h(誤差預測值)係使用藉由以下表示式17至21代表的上述係數而修正(更新)。
G=G+w(a1 +δ1 )………(17)
g=g+w(a1 -δ1 )………(18)
ZA =ZA +wa0 ………(19)
ZB =ZB +wγ0 ………(20)
h=h+w(β1 +γ1 )/2………(21)
此處，w係鬆弛係數，且係在0至1之範圍中的預定常數。當該鬆弛係數w的值較大時，在該輸入級的誤差修正係數迅速地適當化。然而，在此情形中，易於受該雜訊等所影響。因為該訊號扭曲也可在後級修正，在該輸入級的誤差修正不必完全執行。因此，在本實施例中，將該鬆弛係數w的值設定在0.01至0.1的範圍較佳。
其次，將描述用於修正在本實施例的偵測裝置中之偵測誤差的方法。圖1係本實施例中的偵測裝置之偵測方塊圖。
在圖1中，參考數字20指示偵測部，其偵測待偵測物件的位置，以輸出二位置訊號A及B。偵測部20係，例如，解碼器，且其輸出彼等之相位彼此相差90度的二相位位置訊號。該二相位位置訊號A及B分別理想地表示為Gcosθ及Gsinθ(G：振幅，θ：相位)。
從偵測部20輸出的該等位置訊號A及B係類比訊號，並分別輸入至A/D轉換器1及2。A/D轉換器1及2將係類比訊號之位置訊號A及B轉換為待輸出之數位訊號。
此等數位訊號分別輸入至算術單元3及4(算術部)。算術單元3及4決定誤差預測值，並基於該誤差預測值移除包含在此等數位訊號中的誤差成份，以產生輸出訊號A*及B*(二誤差修正訊號)。
從算術單元3輸出的訊號A*(誤差修正訊號)輸入至第一反正切算術單元5及迴歸算術單元7。從算術單元4輸出的訊號B*(誤差修正訊號)也輸入至第一反正切算術單元5(其係相位算術部)及迴歸算術單元8。
第一反正切算術單元5(相位算術部)基於從算術單元3及4輸入的該等訊號A*及B*(二誤差修正訊號)計算代表待偵測物件之位置的待輸出相位θ。自第一反正切算術單元5輸出的相位θ輸入至迴歸算術單元6。
迴歸算術單元6係計算相位θ之迴歸係數的第一階迴歸算術單元。迴歸算術單元7及8係分別計算訊號A*及B*之迴歸係數的第二階迴歸算術單元。將藉由迴歸算術單元6及7計算之訊號A*及相位θ的迴歸係數輸入至算術儲存單元9(儲存部)。將藉由迴歸算術單元6及8計算之訊號B*及相位θ的迴歸係數輸入至算術儲存單元10(儲存部)。
算術儲存單元9執行訊號A*在相位jΠ/8(0j15)及相位θ之值的取樣，以儲存藉由該取樣得到之複數個取樣值的組合。相似地，算術儲存單元10執行訊號b*在相位jΠ/8(0j15)及相位θ之值的取樣，以儲存藉由該取樣得到之複數個取樣值的組合。
在本實施例中，將j設定在0至15之間的範圍中，但該實施例不受此所限制。依據所需精確度，j的最大值可能設定成小於15或等於或大於16之值。在本實施例中，傅立葉轉換係如下文所描述的實施，且在此情形中，該取樣在2Π等分為2M (M3)之相位處實施為佳。算術儲存單元9及10將在預定相位取樣之訊號Aj *及Bj *分別輸出至FFT算術單元11及12(傅立葉轉換部)。
FFT算術單元11藉由使用從算術儲存單元9輸出之訊號Aj *(取樣值)實施該傅立葉轉換，計算在上述表示式13中的各階之各項(各餘弦及正弦項)的係數γk 、及δk 。相似地，FFT算術單元12藉由使用從算術儲存單元10輸出之訊號Bj *(取樣值)實施該傅立葉轉換，計算在上述表示式14中的各階之各項(各餘弦及正弦項)的係數γk 及δk 。
因此，FFT算術單元11及12實施傅立葉轉換以分別得到由表示式13及14所代表的該二表示式，表示式13及14使用由算術儲存單元9及10所取樣的複數個取樣值，以得到該二表示式中的各項之係數αk 、βk 、γk 、及δk 。用於A*(及B*)之複數個值的取得係藉由圖1中從FFT算術單元11(12)之輸出回到算術單元3(4)的輸入之箭號所描繪。
將由FFT算術單元11計算的該係數輸入至修正算術單元13(修正部)。將係算術單元3之輸出訊號的訊號A*輸入至修正算術單元13(如圖1中之箭號所示)。修正算術單元13修正訊號A*，使得包含在訊號A*中的誤差藉由使用由FFT算術單元11所計算之各項的該等係數而減少，以輸出已修正訊號A^。
相似地，將由FFT算術單元12計算的該係數輸入至修正算術單元14(修正部)。將係算術單元4之輸出訊號的訊號B*輸入至修正算術單元14。修正算術單元14修正訊號B*，使得包含在訊號B*中的誤差藉由使用由FFT算術單元12所計算之各項的該等係數而減少，以輸出已修正訊號B^。
因此，修正算術單元13及14使用該等係數αk 、βk 、γk 、及δk 分別修正該二訊號A*及B*。
藉由FFT算術單元11及12計算的各階之餘弦及正弦項的該等係數對應於包含在訊號Aj *及Bj *各者中的誤差量。因此，本實施例之偵測裝置將此等係數反饋至算術單元3及4各者以實施控制，以藉由使用此等係數更新維持在算術單元3及4中的該等誤差預測值而減少此等係數。該等修正係數αk 、βk 、γk 、及δk 的反饋及疊代改善藉由分別從FFT算術單元11及12各者的輸出回到算術單元3及4之輸入的箭號而顯示在圖1中。
將由修正算術單元13及14修正之訊號A^及B^輸入至第二反正切算術單元15，並藉由第二反正切算術單元15計算相位θ*。由第二反正切算術單元15計算之相位θ*係其中的偵測誤差已修正之相位，且本實施例之偵測裝置藉由將該已修正值處理為已量測值而實施待偵測物件的位置偵測。
當偵測該位置或該角度時，本實施例之偵測裝置可有效地預測包含在該位置訊號中之不同類型的誤差成分，以修正該等誤差成分。因此，可使用在該位置或該角度之偵測及控制的廣泛工業領域中。
如上文所述，根據本實施例，因為修正由高階成份導致的偵測誤差，可提供高精確偵測裝置。
此外，根據本實施例，可自動偵測包含在二位置訊號中的訊號扭曲，該二位置訊號由該餘弦函數及該正弦函數所近似，以估計由該扭曲所導致的包含在該位置或該角度中之誤差。因此，可藉由減去該估計誤差而以高精確度偵測該位置或角度。
使用在本實施例中的演算法係傅立葉轉換，且最適用於工業界之廣泛目的範圍的裝置可藉由選擇該階而構成。換言之，當高精確度可藉由使用高階項而得到時，若不需要如此高的精確度，簡易裝置也可藉由僅使用低階項而構成。
當已參考至模範實施例而描述本發明後，應理解本發明並未受限於該等已揭示之模範實施例。下文之申請專利範圍待受最廣泛之解釋以包含所有修改及等效結構與功能。
例如，本實施例使用修正二訊號A*及B*之修正算術單元13及14，但不受此所限制。取而代之的，也可使用修正相位θ的修正算術單元。在此情形中，使用其輸入從第一反正切算術單元5輸出之相位θ及從FFT算術單元11及12輸出之各係數的其他修正算術單元。該待偵測物件可使用從該修正算術單元輸出之已修正相位θ*偵測。
1、2．．．A/D轉換器
3、4．．．算術部
5．．．相位算術部
6、7、8．．．迴歸算術單元
9、10．．．算術儲存單元
11、12．．．傅立葉轉換部
13、14．．．修正算術單元
15．．．第二反正切算術單元
20．．．偵測部
圖1係在本實施例中的偵測裝置的偵測方塊圖。
1、2．．．A/D轉換器
3、4．．．算術部
5．．．相位算術部
6、7、8．．．迴歸算術單元
9、10．．．算術儲存單元
11、12．．．傅立葉轉換部
13、14．．．修正算術單元
15．．．第二反正切算術單元
20．．．偵測部

Claims (4)

  1. 一種偵測裝置，組態成基於兩個訊號偵測待偵測之一物件的位置，該二個訊號係彼等分別藉由一餘弦函數及一正弦函數所近似，該裝置包含：一算術部，組態成基於一誤差預測值減少該兩個訊號之各者的誤差以輸出二個誤差修正訊號；一相位算術部，組態成基於該二個誤差修正訊號計算代表該待偵測物件之位置的一相位；一儲存部，組態成基於該二個誤差修正訊號及計算的該相位儲存該二個誤差修正訊號的取樣資料，取樣的該兩個誤差修正訊號係關於複數個取樣相位之各者；以及一傅立葉轉換部，組態成藉由實施該取樣資料上之一傅立葉轉換，以得到代表該二個誤差修正訊號之二個表示式中的各項之係數αk 、βk 、γk 、及δk ，該二個表示式呈現如下：A*=α0 +α1 cosθ+β1 sinθ+...+αk coskθ+βk sinkθ B*=γ0 +γ1 cosθ+δ1 sinθ+...+γk coskθ+δk sinkθ,其中A*及B*係該二個誤差修正訊號的該取樣資料，θ係該二個誤差修正訊號的該取樣資料的一相位，且k不小於2；以及一修正部，組態成基於得到的該等係數修正該二個誤差修正訊號及計算的該相位。
  2. 如申請專利範圍第1項之偵測裝置，其中該複數個取樣相位係藉由2Π等分為2M 且M不 小於3得到。
  3. 如申請專利範圍第1項之偵測裝置，另外包含一偵測部，組態以輸出該二個訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項之偵測裝置，其中該算術部使用的該誤差預測值基於得到的該等係數迭代地更新。
TW098125179A 2008-07-29 2009-07-27 偵測裝置 TWI438408B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008194487A JP5178374B2 (ja) 2008-07-29 2008-07-29 検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201007140A TW201007140A (en) 2010-02-16
TWI438408B true TWI438408B (zh) 2014-05-21

Family

ID=41319713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098125179A TWI438408B (zh) 2008-07-29 2009-07-27 偵測裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8307264B2 (zh)
EP (1) EP2154487A3 (zh)
JP (1) JP5178374B2 (zh)
KR (1) KR100991401B1 (zh)
CN (1) CN101639369B (zh)
TW (1) TWI438408B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5327656B2 (ja) * 2011-07-13 2013-10-30 株式会社デンソー 物理量検出装置、および物理量検出装置の検査方法
JP5932285B2 (ja) * 2011-10-14 2016-06-08 キヤノン株式会社 エンコーダおよびこれを備えた装置
EP2615424B1 (en) * 2012-01-13 2014-01-08 SICK STEGMANN GmbH Method for supervising the correct function of a periodically modulated sensor controlling the position of a rotating system and controller device for performing this method
JP6215527B2 (ja) * 2012-02-02 2017-10-18 旭化成エレクトロニクス株式会社 物理量計測装置及び物理量計測方法
EP2674729B1 (en) 2012-06-15 2016-07-13 SICK STEGMANN GmbH Position encoder
KR101335162B1 (ko) * 2012-11-19 2013-12-02 한밭대학교 산학협력단 레졸버를 위한 위치 오차 보정 장치 및 보정 방법
CN102944258A (zh) * 2012-11-26 2013-02-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 高精度编码器光电信号细分误差的检测方法
JP5341267B1 (ja) * 2013-01-11 2013-11-13 捷利 壬生 変位量検出装置、およびその誤差・検出・評価方法
DE102015215510A1 (de) * 2014-08-14 2016-02-18 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Orthogonalitätsfehlers zwischen zwei Sensorsignalen
DE102017216536B4 (de) 2017-09-19 2023-07-06 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur Kompensation von Störungen eines gemessenen Winkelsignals eines magnetischen Winkelsensors einer elektrischen Maschine und ein entsprechend ausgebildeter Mikrokontroller, eine elektrische Maschine, sowie ein Computerprogrammprodukt
SE542950C2 (en) * 2018-02-01 2020-09-22 Leine & Linde Ab Methods, computer programs, devices and encoders for signal error correction
CN110362365B (zh) * 2018-03-26 2024-02-13 吕纪竹 一种实时预测流数据变化趋势的方法
JP7246892B2 (ja) * 2018-10-29 2023-03-28 キヤノン株式会社 位置検出装置、レンズ装置、位置検出方法、および、プログラム
CN109855667B (zh) * 2018-12-21 2022-02-22 金卡智能集团股份有限公司 一种适用于不同表具的误差校准方法
CN110389745B (zh) * 2019-05-15 2023-10-13 广东工业大学 一种基于基尼回归的信号检测与估计电路及方法
CN110426071A (zh) * 2019-08-30 2019-11-08 新代科技(苏州)有限公司 旋转编码器精度估测装置及应用其的估测方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4458322A (en) * 1981-06-19 1984-07-03 Manhattan Engineering Co., Inc. Control of page storage among three media using a single channel processor program and a page transfer bus
JPH0643892B2 (ja) 1984-02-15 1994-06-08 旭光学工業株式会社 測角誤差の補正装置
JP2790862B2 (ja) * 1989-08-10 1998-08-27 三菱化学株式会社 信号校正装置
US5581488A (en) 1989-08-10 1996-12-03 Mitsubishi Chemical Corporation Apparatus and method for compensating for noise in signals
JP2790863B2 (ja) * 1989-08-10 1998-08-27 三菱化学株式会社 信号校正装置
JP2543245B2 (ja) 1990-09-17 1996-10-16 オ−クマ株式会社 位置検出誤差補正装置
JPH07218288A (ja) * 1994-01-28 1995-08-18 Mitsubishi Electric Corp 絶対位置検出装置及びその誤差補正方法
US5949359A (en) * 1997-05-09 1999-09-07 Kollmorgen Corporation Variable reluctance resolver to digital converter
US6833812B2 (en) * 2001-08-31 2004-12-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for providing optimized patch antenna excitation for mutually coupled patches
JP4222892B2 (ja) * 2003-07-02 2009-02-12 日本電産サンキョー株式会社 誤差補正機能付エンコーダ
DE102004038621B3 (de) * 2004-08-09 2006-02-16 Siemens Ag Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal
JP4768248B2 (ja) * 2004-10-13 2011-09-07 株式会社ミツトヨ エンコーダ出力信号補正装置及び方法
JP4713123B2 (ja) * 2004-10-13 2011-06-29 株式会社ミツトヨ エンコーダ出力信号補正装置
CN100549625C (zh) * 2004-10-20 2009-10-14 株式会社安川电机 编码器信号处理装置及其信号处理方法
JP4429888B2 (ja) * 2004-12-16 2010-03-10 アルプス電気株式会社 補償機能を備えた角度検出センサ
WO2007148461A1 (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Panasonic Corporation エンコーダ信号の位相補正回路
US8077821B2 (en) * 2006-09-25 2011-12-13 Zoran Corporation Optimized timing recovery device and method using linear predictor

Also Published As

Publication number Publication date
CN101639369B (zh) 2011-06-29
JP2010032347A (ja) 2010-02-12
CN101639369A (zh) 2010-02-03
US20100031097A1 (en) 2010-02-04
EP2154487A2 (en) 2010-02-17
US8307264B2 (en) 2012-11-06
JP5178374B2 (ja) 2013-04-10
KR20100012823A (ko) 2010-02-08
EP2154487A3 (en) 2014-06-18
TW201007140A (en) 2010-02-16
KR100991401B1 (ko) 2010-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI438408B (zh) 偵測裝置
JP6005781B2 (ja) レゾルバ装置
JP2014025871A (ja) エンコーダ出力信号補正装置
US11788867B2 (en) Incremental encoder position interpolation
US8457914B2 (en) Apparatus and method for obtaining phase corresponding to object position
WO2017173264A1 (en) Method and apparatus for interpolating an encoder output signal
JP2014157069A (ja) 位置検出装置
JP5079346B2 (ja) 波形補正装置および波形補正方法
JP2013096756A (ja) エンコーダ
JP2013019829A (ja) 物理量検出装置、および物理量検出装置の検査方法
JP4943171B2 (ja) 振幅検出装置
JP6688166B2 (ja) 位置検出装置
JP2010014646A (ja) 計測装置
JP2006090738A (ja) エンコーダの出力信号補正装置及び方法
JP2016118439A (ja) 位置検出装置
JP6360380B2 (ja) 変位計測装置、信号処理装置および信号処理方法
KR101418150B1 (ko) 정현파 광학 엔코더 신호 보상 방법 및 장치
US20230273051A1 (en) Vernier sensor with self calibration
KR101889158B1 (ko) 전력 계측기 및 그 전력 계측기의 위상 보정 방법
JP2017201236A (ja) 情報処理装置、情報処理方法、およびコンピュータプログラム。
JP6373765B2 (ja) 濾波装置および濾波方法
KR100992790B1 (ko) 홀 센서의 교정방법
JP2010139487A (ja) 誤差決定方法、誤差決定装置、位置検出方法及び演算手順
TW201937192A (zh) 檢測移動體之運動之位置變化量的方法及裝置
JP2017201237A (ja) 情報処理装置および情報処理方法