專利名稱：編碼器信號(hào)處理裝置及其信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢出電動(dòng)機(jī)等回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)式編碼器、檢出線性臺(tái)架等的變位的線性編碼器等編碼器的信號(hào)處理裝置及其信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
過去有預(yù)先運(yùn)算因從傳感器信號(hào)檢出部得到的兩相的模擬信號(hào)帶有的偏置電壓、振幅誤差、相位誤差、波形失真等而產(chǎn)生的位置檢出誤差并將其記憶在存儲(chǔ)器中，在通常的位置檢出時(shí)，以該檢出誤差數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)位置檢出信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)正的東西。(參照例如專利文獻(xiàn)1)。
圖12是表示現(xiàn)有的編碼器的信號(hào)處理裝置的構(gòu)成的框圖。
在圖12中，51是對(duì)從傳感器信號(hào)檢出部得到的兩相的模擬信號(hào)Sa、Sb進(jìn)行放大的模擬放大電路；52是將放大了的兩相的模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的模擬-數(shù)字變換電路；53是將變換所得的兩相的數(shù)字信號(hào)變換成位置數(shù)據(jù)的數(shù)字內(nèi)插電路；54是從數(shù)字內(nèi)插電路53接受位置數(shù)據(jù)，運(yùn)算補(bǔ)正用檢出誤差數(shù)據(jù)的檢出誤差數(shù)據(jù)算出電路；55是用補(bǔ)正用檢出誤差數(shù)據(jù)對(duì)位置數(shù)據(jù)的檢出誤差進(jìn)行補(bǔ)正的檢出誤差補(bǔ)正電路，由補(bǔ)正用檢出誤差存儲(chǔ)寄存器551和補(bǔ)正計(jì)算電路552構(gòu)成。另外，56是根據(jù)補(bǔ)正所得的1周期內(nèi)的位置數(shù)據(jù)和原信號(hào)的周期數(shù)生成多周期的位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)生成電路。
下面對(duì)于操作進(jìn)行說明。
首先，說明誤差數(shù)據(jù)的算出及其存儲(chǔ)方法。使未圖示的被測定體以一定速度移動(dòng)，將從傳感器信號(hào)檢出部得到的兩相的模擬信號(hào)Sa、Sb通過模擬放大電路51放大，通過模擬-數(shù)字變換電路52變換成數(shù)字信號(hào)，并通過數(shù)字內(nèi)插電路53變換成位置數(shù)據(jù)。
因?yàn)閮蓚€(gè)物體以一定速度移動(dòng)，另外，1周期的移動(dòng)距離預(yù)先知道，所以通過以等間隔對(duì)1周期內(nèi)進(jìn)行取樣，能夠計(jì)算在各取樣時(shí)的移動(dòng)距離。因此，檢出誤差數(shù)據(jù)算出電路54在計(jì)算各取樣時(shí)的移動(dòng)距離的同時(shí)，根據(jù)由該計(jì)算而得到的理想位置數(shù)據(jù)和在各取樣時(shí)檢出來的位置數(shù)據(jù)算出位置誤差，并將該位置誤差數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在位于檢出誤差補(bǔ)正電路55內(nèi)的補(bǔ)正用檢出誤差存儲(chǔ)寄存器551中。
下面，說明使用所存儲(chǔ)的位置誤差數(shù)據(jù)對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正的方法。在通常的位置檢出時(shí)，一旦根據(jù)從傳感器信號(hào)檢出部得到的兩相的模擬信號(hào)算出了位置數(shù)據(jù)，補(bǔ)正計(jì)算電路552就用存儲(chǔ)在補(bǔ)正用檢出誤差存儲(chǔ)寄存器551中的檢出誤差數(shù)據(jù)，對(duì)位置數(shù)據(jù)的檢出誤差進(jìn)行補(bǔ)正，并將其輸出到位置數(shù)據(jù)生成電路56。
如此所述，現(xiàn)有的編碼器的信號(hào)處理裝置是將和檢出位置相對(duì)應(yīng)的位置誤差數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在補(bǔ)正用檢出誤差存儲(chǔ)寄存器中，在通常的位置檢出時(shí)，用該位置誤差數(shù)據(jù)對(duì)位置數(shù)據(jù)的檢出誤差進(jìn)行補(bǔ)正。
專利文獻(xiàn)1特開2003-254785號(hào)公報(bào)(第10頁，圖2)發(fā)明內(nèi)容但是，現(xiàn)有的編碼器位置算出裝置因?yàn)槭菍⒑蜋z出位置相對(duì)應(yīng)的位置誤差數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在記憶裝置中，并以該數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)正，所以為了對(duì)高次的失真誤差也進(jìn)行補(bǔ)正，提高精度，必須很細(xì)地進(jìn)行在模擬信號(hào)的1周期內(nèi)的位置誤差數(shù)據(jù)的分割，增加位置誤差數(shù)據(jù)。因而，存在需要大容量的存儲(chǔ)器，器件尺寸變大的問題。另外，也存在因?yàn)樘幚泶罅康臄?shù)據(jù)，程序變復(fù)雜，信號(hào)處理電路變大的問題點(diǎn)。
因此，本發(fā)明正是鑒于該問題點(diǎn)而提出的，其目的在于提供一種不需要大容量的存儲(chǔ)器，另外，用簡易的信號(hào)處理電路和信號(hào)處理方法就能夠?qū)Ω叽蔚氖д嬲`差也進(jìn)行補(bǔ)正的編碼器信號(hào)處理裝置及其信號(hào)處理方法。
用于解決課題的方案為了解決上述問題，本發(fā)明構(gòu)成如下。
權(quán)利要求1所述的編碼器的信號(hào)處理裝置，具有A/D變換器，將相應(yīng)于相對(duì)變位的兩個(gè)物體的變位而從傳感器信號(hào)檢出部得到的周期性的模擬信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；記憶位置檢出誤差信息的存儲(chǔ)器；和運(yùn)算器，具有根據(jù)上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來算出位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)算出部和基于上述位置檢出誤差信息而對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正的誤差補(bǔ)正部，上述編碼器的信號(hào)處理裝置的特征在于，上述存儲(chǔ)器具有第一存儲(chǔ)器，將上述位置數(shù)據(jù)中包含的位置誤差數(shù)據(jù)通過上述運(yùn)算器進(jìn)行編碼，記憶補(bǔ)正系數(shù)；和第二存儲(chǔ)器，用上述補(bǔ)正系數(shù)通過上述運(yùn)算器將位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，記憶以該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)而生成的含有誤差的位置數(shù)據(jù)和用于補(bǔ)正上述位置數(shù)據(jù)的補(bǔ)正數(shù)據(jù)。
另外，權(quán)利要求2所述的編碼器的信號(hào)處理裝置的特征在于，上述第一存儲(chǔ)器由不揮發(fā)性存儲(chǔ)器構(gòu)成，上述第二存儲(chǔ)器由揮發(fā)性存儲(chǔ)器構(gòu)成。
另外，權(quán)利要求3所述的編碼器的信號(hào)處理裝置的特征在于，上述運(yùn)算器具有算出上述補(bǔ)正系數(shù)的誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部；根據(jù)上述解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來作成含有誤差的位置數(shù)據(jù)的含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部；和作成和上述含有誤差的位置數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正數(shù)據(jù)的表格的誤差補(bǔ)正位置表格作成部。
另外，權(quán)利要求4所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，具有使兩個(gè)物體以一定速度相對(duì)移動(dòng)，將相應(yīng)于相對(duì)變位而產(chǎn)生的周期性的模擬信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來運(yùn)算位置數(shù)據(jù)，根據(jù)上述位置數(shù)據(jù)來算出位置誤差數(shù)據(jù)，記憶上述位置誤差數(shù)據(jù)的位置誤差記憶步驟；和以上述記憶了的位置誤差數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正的位置誤差補(bǔ)正步驟，上述編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法的特征在于，上述位置誤差記憶步驟所記憶的位置誤差數(shù)據(jù)是生成對(duì)上述算出來的位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所得的補(bǔ)正系數(shù)，將上述補(bǔ)正系數(shù)記憶在第一存儲(chǔ)器中所得的東西，上述位置誤差補(bǔ)正步驟是讀出記憶在上述第一存儲(chǔ)器中的補(bǔ)正系數(shù)，對(duì)其進(jìn)行解碼，根據(jù)該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來算出含有誤差的位置數(shù)據(jù)，作成使上述含有誤差的位置數(shù)據(jù)和補(bǔ)正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正表格，將上述補(bǔ)正表格記憶在第二存儲(chǔ)器中，在檢出兩個(gè)物體的相對(duì)變位時(shí)，將相應(yīng)于變位而產(chǎn)生的周期性的模擬信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來運(yùn)算位置數(shù)據(jù)，讀出記憶在上述第二存儲(chǔ)器中的補(bǔ)正數(shù)據(jù)，用該補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正，輸出該補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)的步驟。
另外，權(quán)利要求5所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，在權(quán)利要求4所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法中，上述位置誤差記憶步驟所記憶的位置誤差數(shù)據(jù)是將通過多次重復(fù)以下的操作而得到的補(bǔ)正系數(shù)記憶在上述第一存儲(chǔ)器中所得的東西基于預(yù)先記憶了的補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正，根據(jù)上述補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)來算出位置誤差數(shù)據(jù)，生成對(duì)上述位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所得的補(bǔ)正系數(shù)，將上述補(bǔ)正系數(shù)記憶在第一存儲(chǔ)器中，讀出記憶在上述第一存儲(chǔ)器中的補(bǔ)正系數(shù)，對(duì)其進(jìn)行解碼，根據(jù)該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來算出含有誤差的位置數(shù)據(jù)，作成使上述含有誤差的位置數(shù)據(jù)和補(bǔ)正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正表格，將上述補(bǔ)正表格記憶在第二存儲(chǔ)器中，基于上述補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)上述補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正，根據(jù)該補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)來算出位置誤差數(shù)據(jù)，用對(duì)該位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所得的此次的補(bǔ)正系數(shù)對(duì)前一次的補(bǔ)正系數(shù)進(jìn)行更新。
另外，權(quán)利要求6所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正系數(shù)是傅里葉變換所得的多次的SIN成分的振幅和多次的COS成分的振幅。
另外，權(quán)利要求7所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正系數(shù)是傅里葉變換所得的多次的SIN成分的振幅及其相位，或多次的COS成分的振幅及其相位。
另外，權(quán)利要求8所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正數(shù)據(jù)由解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)構(gòu)成，根據(jù)上述補(bǔ)正表格來求取和上述位置數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的上述位置誤差數(shù)據(jù)，從上述位置數(shù)據(jù)減去上述位置誤差數(shù)據(jù)，從而輸出補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)。
另外，權(quán)利要求9所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正數(shù)據(jù)由理想位置數(shù)據(jù)構(gòu)成，根據(jù)上述補(bǔ)正表格來求取和上述位置數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的上述理想位置數(shù)據(jù)，輸出該理想位置數(shù)據(jù)，從而輸出補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)。
另外，權(quán)利要求10所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，用上述補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)構(gòu)成受到速度反饋控制的系統(tǒng)，使上述兩個(gè)物體以一定速度相對(duì)移動(dòng)。
另外，權(quán)利要求11所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，將上述相對(duì)變位的兩個(gè)物體的一方與受到一定速度控制的移動(dòng)體進(jìn)行機(jī)械連接，使上述兩個(gè)物體以一定速度相對(duì)移動(dòng)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的編碼器裝置，因?yàn)槭菍z出誤差信息進(jìn)行編碼而記憶，所以不需要大容量的存儲(chǔ)器，另外，因?yàn)橛煤喴椎男盘?hào)處理電路也可以補(bǔ)正到高次的失真誤差，所以能夠得到高精度的位置檢出信號(hào)。
另外，如果使用不揮發(fā)性存儲(chǔ)器作為記憶補(bǔ)正系數(shù)的存儲(chǔ)器，使用揮發(fā)性存儲(chǔ)器作為記憶補(bǔ)正數(shù)據(jù)的單元，就不需要在每次啟動(dòng)電源時(shí)都進(jìn)行制作補(bǔ)正系數(shù)的操作，而只生成補(bǔ)正數(shù)據(jù)即可，所以操作變得簡單。
另外，因?yàn)槭菍?duì)檢出誤差信息進(jìn)行編碼來處理，所以處理的數(shù)據(jù)數(shù)少，用簡單的程序也可以補(bǔ)正到高次的失真誤差。
另外，如果用來自自身的編碼器信號(hào)處理裝置的輸出來構(gòu)成受到速度反饋控制的系統(tǒng)，得到一定速度，就具有不需要裝備了用于得到一定速度的高分辨率編碼器等的大規(guī)模裝置的效果。
另外，如果將被測定體機(jī)械連接在受到一定速度控制的移動(dòng)體上，得到一定速度，就能夠進(jìn)行更高精度的速度控制，所以具有可取得高精度位置誤差數(shù)據(jù)的效果。


圖1是表示本發(fā)明的編碼器的信號(hào)處理裝置的構(gòu)成的框圖。
圖2是表示補(bǔ)正系數(shù)生成操作的框圖。
圖3是表示補(bǔ)正系數(shù)作成操作的流程圖。
圖4是表示進(jìn)行編碼的詳細(xì)操作的流程圖。
圖5是表示位置數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)的關(guān)系的圖。
圖6是表示補(bǔ)正表格作成操作的框圖。
圖7是說明補(bǔ)正表格的數(shù)據(jù)的圖。
圖8是表示補(bǔ)正操作的框圖。
圖9是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中的補(bǔ)正表格作成操作的框圖。
圖10是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例中的補(bǔ)正系數(shù)生成操作的框圖。
圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的操作的流程圖。
圖12是表示現(xiàn)有的編碼器的信號(hào)處理裝置的構(gòu)成的框圖。
標(biāo)號(hào)說明1A/D變換器2位置數(shù)據(jù)算出部3誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部4第一存儲(chǔ)器5含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部6誤差補(bǔ)正位置表格作成部7第二存儲(chǔ)器8誤差補(bǔ)正部9運(yùn)算器具體實(shí)施方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明的編碼器的信號(hào)處理裝置的構(gòu)成的框圖。
在圖1中，1是將相應(yīng)相對(duì)變位的兩個(gè)物體的變位而從傳感器信號(hào)檢出部得到的周期性的模擬信號(hào)Sa、Sb變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的A/D變換器；2是根據(jù)兩相的兩相數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來算出位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)算出部；3是用于將位置數(shù)據(jù)中包含的位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，算出其補(bǔ)正系數(shù)的誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部；4是用于記憶補(bǔ)正系數(shù)的第一存儲(chǔ)器；5是從第一存儲(chǔ)器讀出補(bǔ)正系數(shù)，將位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并根據(jù)解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來作成含有誤差的位置數(shù)據(jù)的含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部；6是作成使含有誤差的位置數(shù)據(jù)和用于補(bǔ)正位置數(shù)據(jù)的補(bǔ)正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)了的補(bǔ)正表格的誤差補(bǔ)正位置表格作成部；7是記憶補(bǔ)正表格的第二存儲(chǔ)器；8是對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正的誤差補(bǔ)正部。另外，9是運(yùn)算器，由位置數(shù)據(jù)算出部2、誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3、含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部5、誤差補(bǔ)正位置表格作成部6和誤差補(bǔ)正部8構(gòu)成。
就傳感器信號(hào)檢出部而言，在兩個(gè)物體相對(duì)地在直線方向變位的場合，作為傳感器信號(hào)檢出部，可以用線性編碼器的檢出部，在兩個(gè)物體相對(duì)地在回轉(zhuǎn)方向變位的場合，可以用旋轉(zhuǎn)式編碼器的檢出部。另外，傳感器信號(hào)檢出部的檢出原理，只要是相應(yīng)相對(duì)變位而產(chǎn)生模擬信號(hào)的變化的方式，可以是磁式、光學(xué)式、靜電容量式、分解器方式等任何方式。
另外，也可以在A/D變換器2的前段設(shè)置運(yùn)算放大器等信號(hào)放大電路。
另外，運(yùn)算器9可以用單個(gè)或多個(gè)微型多用計(jì)算機(jī)或DSP等具有數(shù)字運(yùn)算功能的各種器件來構(gòu)成。
另外，第一存儲(chǔ)器4也可以是和運(yùn)算器9或第二存儲(chǔ)器7成為一體的東西，但是優(yōu)選的是ROM或閃存等不揮發(fā)性存儲(chǔ)器。
另外，第二存儲(chǔ)器7也可以是和運(yùn)算器9或第一存儲(chǔ)器4成為一體的東西?？梢允菗]發(fā)性存儲(chǔ)器，也可以是不揮發(fā)性存儲(chǔ)器。
下面，就本發(fā)明的編碼器信號(hào)處理裝置的操作進(jìn)行說明。
本發(fā)明的操作大致可分成三個(gè)操作。
第一操作是將位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，將其補(bǔ)正系數(shù)記憶在第一記憶裝置中為止的位置誤差記憶步驟(補(bǔ)正系數(shù)生成操作)；第二操作是將在位置誤差補(bǔ)正步驟中記憶在第一記憶裝置中的位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，在運(yùn)轉(zhuǎn)前作成補(bǔ)正表格，記憶在第二記憶裝置中的記憶的補(bǔ)正表格為止的操作(補(bǔ)正表格作成操作)；第三操作是在位置誤差補(bǔ)正步驟中，在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從補(bǔ)正表格讀出補(bǔ)正數(shù)據(jù)，對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行修正的操作(補(bǔ)正操作)。
下面，按順序說明這些操作。
(補(bǔ)正系數(shù)作成操作)首先，說明生成補(bǔ)正系數(shù)的操作。
圖2是表示補(bǔ)正系數(shù)生成操作的框圖，是從圖1的信號(hào)處理裝置的框圖中抽出了和補(bǔ)正系數(shù)生成操作有關(guān)的部分的圖。另外，圖3是表示補(bǔ)正系數(shù)作成操作的流程圖。
使未圖示的作為被測定物的兩個(gè)物體以一定速度移動(dòng)或回轉(zhuǎn)(步驟101)，從傳感器信號(hào)檢出部檢出和兩個(gè)物體的相對(duì)變位相對(duì)應(yīng)的兩相的模擬信號(hào)Sa、Sb(步驟102)。將該兩相的模擬信號(hào)通過A/D變換器1變換成兩相的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后(步驟103)，通過位置數(shù)據(jù)算出部2運(yùn)算位置數(shù)據(jù)θ0(步驟104)。接下來，通過誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3將位置數(shù)據(jù)中包含的位置誤差數(shù)據(jù)經(jīng)傅里葉變換進(jìn)行編碼，算出其補(bǔ)正系數(shù)Gcos和Gsin(步驟105)。接下來，將該補(bǔ)正系數(shù)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器4中(步驟106)。至此，生成補(bǔ)正系數(shù)的操作結(jié)束，在此對(duì)進(jìn)行編碼的詳細(xì)操作進(jìn)行說明。
圖4是表示進(jìn)行編碼的詳細(xì)操作的流程圖，圖5是表示位置數(shù)據(jù)θ0[j]和誤差數(shù)據(jù)gosa[j]的關(guān)系的圖。
首先，使作為被測定物的兩個(gè)物體以一定速度移動(dòng)或回轉(zhuǎn)，對(duì)在步驟104中算出來的位置數(shù)據(jù)θ0以一定周期進(jìn)行取樣，取得把以位置數(shù)據(jù)θ0通過0點(diǎn)時(shí)為觸發(fā)，到通過下一個(gè)0點(diǎn)時(shí)為止作為1周期的1周期間的樣本計(jì)數(shù)數(shù)Sn(步驟201)。
接下來，將位置數(shù)據(jù)的1周期分割數(shù)Dn用樣本計(jì)數(shù)數(shù)Sn來除，從而算出每個(gè)取樣計(jì)數(shù)的增量脈沖數(shù)Pe(步驟202)。
Pe＝Dn/Sn接下來，將根據(jù)一定頻率的脈沖計(jì)數(shù)值得到的各取樣點(diǎn)x[j]的理想位置數(shù)據(jù)θr[j]從各取樣點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)θ0[j]中減去，從而得到誤差數(shù)據(jù)gosa[j](步驟203)。
實(shí)際上，如圖5所示，位置數(shù)據(jù)θ0[j]是把緊接0點(diǎn)檢出后的取樣時(shí)的位置數(shù)據(jù)作為計(jì)數(shù)0的位置數(shù)據(jù)θ0
，所以誤差數(shù)據(jù)gosa[j]和此時(shí)的取樣時(shí)間計(jì)數(shù)(時(shí)間軸數(shù)據(jù))x[j]成為如下所示。
gosa[j]＝θ0[j]-{(Pe*j)-Pe*θ0
/(θ0
-θ0[-1])}x[j]＝j(luò)+θ0
/(θ0
-θ0[-1])(j0～Sn)接下來，經(jīng)傅里葉變換將誤差數(shù)據(jù)分離成Cos和Sin成分，算出各自的系數(shù)Gcos[n]和Gsin[n](步驟204)，在步驟106中將其存儲(chǔ)到第一存儲(chǔ)器4。另外，Gcos[n]和Gsin[n]的算出，也可以多次進(jìn)行本操作，將其平均化(步驟205)。另外，n表示高次諧波的次數(shù)。
(補(bǔ)正表格作成操作)下面，說明生成補(bǔ)正表格的操作。
圖6是表示補(bǔ)正表格作成操作的框圖，是從圖1的信號(hào)處理裝置的框圖中抽出了和補(bǔ)正表格作成操作有關(guān)的部分的圖。
當(dāng)編碼器信號(hào)處理裝置的電源啟動(dòng)后，含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部5讀出記憶在第一存儲(chǔ)器4中的補(bǔ)正系數(shù)Gcos[n]和Gsin[n]，將位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，根據(jù)該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)作成含有誤差的位置數(shù)據(jù)。誤差補(bǔ)正位置表格作成部6作成使含有誤差的位置數(shù)據(jù)和用于補(bǔ)正位置數(shù)據(jù)的補(bǔ)正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正表格，將其記憶在第二存儲(chǔ)器7中。
在此，就補(bǔ)正表格作成的詳細(xì)操作進(jìn)行說明。
圖7是說明補(bǔ)正表格的數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖。
在圖中，θr是作為補(bǔ)正數(shù)據(jù)的理想位置數(shù)據(jù)，θg0是含有誤差的位置數(shù)據(jù)，dev是將1周期的含有誤差的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行了N分割的分割間距。
含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部5讀出補(bǔ)正系數(shù)Gcos[n]和Gsin[n]，進(jìn)行如下所示的處理，作成相對(duì)于理想位置數(shù)據(jù)θr的含有誤差的位置數(shù)據(jù)θg0。
θg0＝θr+Σ{Gcos[n]*COS(nθ0)+Gsin[n]*SIN(nθ0)}接下來，對(duì)理想位置數(shù)據(jù)θr和含有誤差的位置數(shù)據(jù)θg0進(jìn)行比較，由誤差補(bǔ)正位置表格作成部6作成相對(duì)于含有誤差的位置數(shù)據(jù)θg0的理想位置數(shù)據(jù)θr的表格數(shù)據(jù)Tblgr[m](m0～N-1)。在本實(shí)施例中，作為理想位置數(shù)據(jù)θr和含有誤差的位置數(shù)據(jù)θg0的相關(guān)關(guān)系，把理想位置數(shù)據(jù)θr為-180deg時(shí)設(shè)為Tblgr
，把此時(shí)的含有誤差的位置θg0設(shè)為含有誤差最小的位置θgmin。
(補(bǔ)正操作)下面，說明使用了補(bǔ)正表格的補(bǔ)正操作的步驟。
圖8是表示補(bǔ)正操作的框圖，是從圖1的信號(hào)處理裝置的框圖中抽出了和補(bǔ)正操作有關(guān)的部分的圖。
基于本信號(hào)處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)開始后，檢出來自傳感器信號(hào)檢出部的和兩個(gè)物體的相對(duì)變位相對(duì)應(yīng)的兩相的模擬信號(hào)Sa、Sb，通過A/D變換器1將其變換成兩相的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，通過位置數(shù)據(jù)算出部2運(yùn)算位置數(shù)據(jù)θ0。接下來，誤差補(bǔ)正部8讀取位置數(shù)據(jù)θ0，用該位置數(shù)據(jù)θ0參照第二存儲(chǔ)器7的補(bǔ)正表格(補(bǔ)正表格參照操作)，輸出作為補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)的真的位置數(shù)據(jù)θ。
在此，詳細(xì)說明上述的補(bǔ)正表格參照操作。
首先，當(dāng)作為位置數(shù)據(jù)θ0的分辨率的1周期分割數(shù)Dn和補(bǔ)正表格的表格分割數(shù)N相等時(shí)，用算出來的位置數(shù)據(jù)θ0，求取和θ0相對(duì)應(yīng)的表格參照位置θtbl，參照位置θtbl的數(shù)據(jù)Tblgr[θtbl]就是真的位置數(shù)據(jù)θ。
即，成為θ＝Tblgr[θtbl]。
在此，表格參照位置θtbl是從算出來的位置數(shù)據(jù)θ0減去含有誤差最小的位置θgmin所得的位置，用θtbl＝θ0-θgmin(θtbl-180deg～180deg)來求取。
接下來，當(dāng)表格分割數(shù)N比1周期分割數(shù)Dn少時(shí)，可根據(jù)表格參照位置θtbl參照誤差補(bǔ)正位置表格Tblgr[m]，通過線性插值求取表格間的數(shù)據(jù)。
即，當(dāng)設(shè)θtbl除以dev(Dn/N)所得的商為k，余數(shù)為mod時(shí)，真的位置數(shù)據(jù)θ為θ＝Tblgr[k]+(Tblgr[k+1]-Tblgr[k])/dev*mod。
另外，表格的分割數(shù)N考慮應(yīng)補(bǔ)正的高次諧波的次數(shù)和RAM的容量而設(shè)定。
另外，也可以準(zhǔn)備位置誤差數(shù)據(jù)作為補(bǔ)正數(shù)據(jù)，在補(bǔ)正操作中，從位置數(shù)據(jù)θ0減去相對(duì)應(yīng)的誤差數(shù)據(jù)，從而輸出真的位置數(shù)據(jù)θ。
實(shí)施例2圖9是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中的補(bǔ)正表格作成操作的框圖。
在圖9中，3是誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部，4是第一存儲(chǔ)器，5是含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部。
本實(shí)施例和第一實(shí)施例的不同點(diǎn)是在第一實(shí)施例中，是以多次的COS成分的振幅Gcos[n]和多次的SIN成分的振幅Gsin[n]的形式記憶位置誤差補(bǔ)正用的參數(shù)，而在本實(shí)施例中，是以Gcos[n]及其相位dθ[n]來記憶。另外，也可以代替Gcos[n]及其相位dθ[n]，而用Gsin[n]及其相位dθ[n]來記憶。
下面，說明本實(shí)施例的操作。
誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3用和第一實(shí)施例的誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3同樣的方法，取得誤差數(shù)據(jù)gosa[j]和此時(shí)的取樣時(shí)間計(jì)數(shù)(時(shí)間軸數(shù)據(jù)x[j])。在此，經(jīng)傅里葉變換，將誤差數(shù)據(jù)分離成COS或SIN成分，并算出COS成分的振幅Gcos[n]及其相位dθ[n]或SIN成分的振幅Gsin[n]及其相位dθ[n]，將其存儲(chǔ)到第一存儲(chǔ)器4。含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部5將以該振幅和相位的形式記憶的參數(shù)進(jìn)行解碼。
如此，在本實(shí)施例中，因?yàn)槟軌蛴肅OS和SIN曲線之一來表現(xiàn)誤差波形，所以能夠容易地進(jìn)行補(bǔ)正參數(shù)的微調(diào)整。
實(shí)施例3圖10是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例中的補(bǔ)正系數(shù)生成操作的框圖。
本實(shí)施例和第一實(shí)施例的不同點(diǎn)是第一實(shí)施例中的補(bǔ)正系數(shù)作成操作的框圖(圖2)是由A/D變換器1、位置數(shù)據(jù)算出部2、誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3和第一存儲(chǔ)器4構(gòu)成，而在本實(shí)施例中，還包含含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部5、誤差補(bǔ)正位置表格作成部6、第二存儲(chǔ)器7和補(bǔ)正部8；在第一實(shí)施例中，是位置數(shù)據(jù)算出部2的輸出和誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3連接，而在本實(shí)施例中，是誤差補(bǔ)正部8的輸出θ和誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部3連接。
接下來就操作進(jìn)行說明。
圖11是表示本實(shí)施例的操作的流程圖。
在圖中，步驟301是讀取在步驟104中算出來的位置數(shù)據(jù)θ0，用該位置數(shù)據(jù)參照第二存儲(chǔ)器7的補(bǔ)正表格，輸出補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)θ的進(jìn)行補(bǔ)正操作的步驟。另外，步驟302是在前一次運(yùn)算出來的補(bǔ)正系數(shù)Gcos[n]和Gsin[n]中，加上經(jīng)此次運(yùn)算而得到的補(bǔ)正部分G’cos[n]和G’sin[n]，重新作成Gcos[n]和Gsin[n]而更新的步驟。
本實(shí)施例中的流程圖(圖11)和第一實(shí)施例中的流程圖的不同點(diǎn)是增加了步驟301和步驟302；增加了多次重復(fù)從步驟104到步驟302的操作的循環(huán)。
即，在第一實(shí)施例中，誤差補(bǔ)正參數(shù)取得部3是根據(jù)位置數(shù)據(jù)算出部2的輸出信號(hào)生成補(bǔ)正系數(shù)，而在本實(shí)施例中，是使用在步驟301補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)，即誤差補(bǔ)正部8的輸出信號(hào)θ生成補(bǔ)正系數(shù)。另外，通過多次重復(fù)從步驟104到步驟302的操作，更新了補(bǔ)正系數(shù)。
而且，重復(fù)次數(shù)可以是直到檢出了位置誤差數(shù)據(jù)變到預(yù)定的值以下為止，也可以預(yù)先確定成使位置誤差數(shù)據(jù)變得足夠小。
如此，在本實(shí)施例中，因?yàn)樵谘a(bǔ)正系數(shù)生成操作中增加了補(bǔ)正表格作成操作和補(bǔ)正操作，使用補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)來生成補(bǔ)正系數(shù)，對(duì)前一次生成的補(bǔ)正系數(shù)進(jìn)行了更新，所以，通過多次運(yùn)行該操作，能夠生成精度更高的補(bǔ)正系數(shù)，因此可得到高精度的位置檢出數(shù)據(jù)。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明不局限于磁式、光學(xué)式、回轉(zhuǎn)型、直動(dòng)型，而是可適用于具有有再現(xiàn)性的周期性誤差的所有類型的編碼器位置檢出誤差補(bǔ)正。
權(quán)利要求
1.一種編碼器的信號(hào)處理裝置，具有A/D變換器，將相應(yīng)于相對(duì)變位的兩個(gè)物體的變位而從傳感器信號(hào)檢出部得到的周期性的模擬信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；記憶位置檢出誤差信息的存儲(chǔ)器；和運(yùn)算器，具有根據(jù)上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來算出位置數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)算出部和基于上述位置檢出誤差信息而對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正的誤差補(bǔ)正部，上述編碼器的信號(hào)處理裝置的特征在于，上述存儲(chǔ)器具有第一存儲(chǔ)器，將上述位置數(shù)據(jù)中包含的位置誤差數(shù)據(jù)通過上述運(yùn)算器進(jìn)行編碼，記憶補(bǔ)正系數(shù)；和第二存儲(chǔ)器，用上述補(bǔ)正系數(shù)通過上述運(yùn)算器將位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，記憶以該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)而生成的含有誤差的位置數(shù)據(jù)和用于補(bǔ)正上述位置數(shù)據(jù)的補(bǔ)正數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器的信號(hào)處理裝置，其特征在于，上述第一存儲(chǔ)器由不揮發(fā)性存儲(chǔ)器構(gòu)成，上述第二存儲(chǔ)器由揮發(fā)性存儲(chǔ)器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的編碼器信號(hào)處理裝置，其特征在于，上述運(yùn)算器具有算出上述補(bǔ)正系數(shù)的誤差補(bǔ)正用參數(shù)取得部；根據(jù)上述解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來作成含有誤差的位置數(shù)據(jù)的含有誤差的位置數(shù)據(jù)作成部；和作成和上述含有誤差的位置數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正數(shù)據(jù)的表格的誤差補(bǔ)正位置表格作成部。
4.一種編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，具有使兩個(gè)物體以一定速度相對(duì)移動(dòng)，將相應(yīng)于相對(duì)變位而產(chǎn)生的周期性的模擬信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來運(yùn)算位置數(shù)據(jù)，根據(jù)上述位置數(shù)據(jù)來算出位置誤差數(shù)據(jù)，記憶上述位置誤差數(shù)據(jù)的位置誤差記憶步驟；和以上述記憶了的位置誤差數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正的位置誤差補(bǔ)正步驟，上述編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法的特征在于，上述位置誤差記憶步驟所記憶的位置誤差數(shù)據(jù)是生成對(duì)上述算出來的位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所得的補(bǔ)正系數(shù)，將上述補(bǔ)正系數(shù)記憶在第一存儲(chǔ)器中所得的東西，上述位置誤差補(bǔ)正步驟是讀出記憶在上述第一存儲(chǔ)器中的補(bǔ)正系數(shù)，對(duì)其進(jìn)行解碼，根據(jù)該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來算出含有誤差的位置數(shù)據(jù)，作成使上述含有誤差的位置數(shù)據(jù)和補(bǔ)正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正表格，將上述補(bǔ)正表格記憶在第二存儲(chǔ)器中，在檢出兩個(gè)物體的相對(duì)變位時(shí)，將相應(yīng)于變位而產(chǎn)生的周期性的模擬信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來運(yùn)算位置數(shù)據(jù)，讀出記憶在上述第二存儲(chǔ)器中的補(bǔ)正數(shù)據(jù)，用該補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正，輸出該補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述位置誤差記憶步驟所記憶的位置誤差數(shù)據(jù)是將通過多次重復(fù)以下的操作而得到的補(bǔ)正系數(shù)記憶在上述第一存儲(chǔ)器中所得的東西基于預(yù)先記憶了的補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)上述位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正，根據(jù)上述補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)來算出位置誤差數(shù)據(jù)，生成對(duì)上述位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所得的補(bǔ)正系數(shù)，將上述補(bǔ)正系數(shù)記憶在第一存儲(chǔ)器中，讀出記憶在上述第一存儲(chǔ)器中的補(bǔ)正系數(shù)，對(duì)其進(jìn)行解碼，根據(jù)該解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)來算出含有誤差的位置數(shù)據(jù)，作成使上述含有誤差的位置數(shù)據(jù)和補(bǔ)正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正表格，將上述補(bǔ)正表格記憶在第二存儲(chǔ)器中，基于上述補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)上述補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)正，根據(jù)該補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)來算出位置誤差數(shù)據(jù)，用對(duì)該位置誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所得的此次的補(bǔ)正系數(shù)對(duì)前一次的補(bǔ)正系數(shù)進(jìn)行更新。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正系數(shù)是傅里葉變換所得的多次的SIN成分的振幅和多次的COS成分的振幅。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正系數(shù)是傅里葉變換所得的多次的SIN成分的振幅及其相位，或多次的COS成分的振幅及其相位。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正數(shù)據(jù)由解碼所得的位置誤差數(shù)據(jù)構(gòu)成，根據(jù)上述補(bǔ)正表格來求取和上述位置數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的上述位置誤差數(shù)據(jù)，從上述位置數(shù)據(jù)減去上述位置誤差數(shù)據(jù)，從而輸出補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，上述補(bǔ)正數(shù)據(jù)由理想位置數(shù)據(jù)構(gòu)成，根據(jù)上述補(bǔ)正表格來求取和上述位置數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的上述理想位置數(shù)據(jù)，輸出該理想位置數(shù)據(jù)，從而輸出補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，用上述補(bǔ)正所得的位置數(shù)據(jù)構(gòu)成受到速度反饋控制的系統(tǒng)，使上述兩個(gè)物體以一定速度相對(duì)移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理方法，其特征在于，將上述相對(duì)變位的兩個(gè)物體的一方與受到一定速度控制的移動(dòng)體進(jìn)行機(jī)械連接，使上述兩個(gè)物體以一定速度相對(duì)移動(dòng)。
全文摘要
一種編碼器信號(hào)處理裝置及其信號(hào)處理方法，用簡單的處理電路和處理方法，得到補(bǔ)正至高次的失真誤差的高精度的位置檢出信號(hào)。未圖示的作為被測定物的兩個(gè)物體以一定速度變位，將由傳感器信號(hào)檢出部相應(yīng)于變位而檢出的模擬信號(hào)Sa、Sb通過A/D變換器(1)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，通過位置數(shù)據(jù)算出部(2)運(yùn)算位置數(shù)據(jù)θ
文檔編號(hào)G01D5/244GK101044374SQ200580035469
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者室北幾磨, 椛島武文, 有永雄司, 吉田康 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)