JP3208933B2 - 位置測定装置 - Google Patents
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- BTIJJDXEELBZFS-UHFFFAOYSA-K hemin Chemical compound [Cl-].[Fe+3].[N-]1C(C=C2C(=C(C)C(C=C3C(=C(C)C(=C4)[N-]3)C=C)=N2)C=C)=C(C)C(CCC(O)=O)=C1C=C1C(CCC(O)=O)=C(C)C4=N1 BTIJJDXEELBZFS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
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- H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
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- G—PHYSICS
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- 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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、検出器より位置変化に
応じて得られる位相の９０゜異なる２つの正弦信号を処
理して位置情報を得る位置測定装置に関する。
応じて得られる位相の９０゜異なる２つの正弦信号を処
理して位置情報を得る位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種装置は、図３に示されてい
るように、検出器１から得られる位相の９０゜異なる２
つの正弦信号を、アンプ３により増幅し、波形整形器３
によって矩形波信号に変換し、矩形波信号の個数をカウ
ンタ４により計数することにより、粗位置情報を得て、
処理回路２０に供給する一方、アンプ３により増幅され
た位相の９０゜異なる２つの正弦信号をＡ／Ｄコンバー
タ１９に印加し、それぞれ、デジタル化した後、処理回
路２０に供給する。処理回路２０は、ディジタル化され
た位相の９０゜異なる２つの正弦信号をＲＯＭに記憶さ
れたｔａｎ-1表に入力して細かい変位を得、この細かい
変位に上記粗位置情報を加算して位置情報を導出し、こ
れを表示器２１に表示するとともに、外部出力部２２に
出力する。なお、図３に示された従来の位置測定装置の
詳細は、特開昭５６−９６２１３号に開示されている。
るように、検出器１から得られる位相の９０゜異なる２
つの正弦信号を、アンプ３により増幅し、波形整形器３
によって矩形波信号に変換し、矩形波信号の個数をカウ
ンタ４により計数することにより、粗位置情報を得て、
処理回路２０に供給する一方、アンプ３により増幅され
た位相の９０゜異なる２つの正弦信号をＡ／Ｄコンバー
タ１９に印加し、それぞれ、デジタル化した後、処理回
路２０に供給する。処理回路２０は、ディジタル化され
た位相の９０゜異なる２つの正弦信号をＲＯＭに記憶さ
れたｔａｎ-1表に入力して細かい変位を得、この細かい
変位に上記粗位置情報を加算して位置情報を導出し、こ
れを表示器２１に表示するとともに、外部出力部２２に
出力する。なお、図３に示された従来の位置測定装置の
詳細は、特開昭５６−９６２１３号に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置測定装置は、入力する正弦信号の精度の変
動により、測定精度が悪化してしまうという問題点があ
った。
た従来の位置測定装置は、入力する正弦信号の精度の変
動により、測定精度が悪化してしまうという問題点があ
った。
【０００４】すなわち、検出器１より得られる位相の９
０゜異なる第１および第２正弦信号ＡおよびＢは、これ
ら２信号の振幅をそれぞれａおよびｂであり、位相誤差
がαである場合には、
０゜異なる第１および第２正弦信号ＡおよびＢは、これ
ら２信号の振幅をそれぞれａおよびｂであり、位相誤差
がαである場合には、
【０００５】 Ａ＝ａ×ＣＯＳθ＋Ｃ１ ・・・（式１）
【０００６】 Ｂ＝ｂ×ＳＩＮ（θ＋α）＋Ｃ２ ・・・（式２）
【０００７】上記の（式１）および（式２）により示さ
れるが、角度θより表される位置を求めるために、第１
および第２正弦信号ＡおよびＢをＡ／Ｄコンバータ１９
に入力し、処理回路２０のｔａｎ-1表より角度θを位置
に換算すると、上記振幅ａおよびｂの相違、位相誤差
α、ならびにオフセットＣ１およびＣ２の相違により位
置誤差を生じてしまう。このａ，ｂ，α，Ｃ１，Ｃ２が
一定であれば補正定数として処理換算は可能であるが、
一定ではない為にこの操作は不可能である。
れるが、角度θより表される位置を求めるために、第１
および第２正弦信号ＡおよびＢをＡ／Ｄコンバータ１９
に入力し、処理回路２０のｔａｎ-1表より角度θを位置
に換算すると、上記振幅ａおよびｂの相違、位相誤差
α、ならびにオフセットＣ１およびＣ２の相違により位
置誤差を生じてしまう。このａ，ｂ，α，Ｃ１，Ｃ２が
一定であれば補正定数として処理換算は可能であるが、
一定ではない為にこの操作は不可能である。
【０００８】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、検出器から出力される２つ正弦信号の精
度に影響されることなく高い精度で位置を測定できる位
置測定装置を提供することを目的とする。
たものであり、検出器から出力される２つ正弦信号の精
度に影響されることなく高い精度で位置を測定できる位
置測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の位置測定装置
は、検出器より位置変化に応じて得られる位相の９０゜
異なる第１および第２の正弦信号を処理して、位置情報
を得る位置測定装置であって、第１の正弦信号から第２
の正弦信号を減算して第３の正弦信号を発生するととも
に、第１および第２正弦信号を加算して第４の正弦信号
を発生する加減算手段（例えば、図１の加減算回路５）
と、第１、第２、第３および第４の正弦信号のそれぞれ
の最大値および最小値を測定する最大最小測定手段（例
えば、図１の最大最小測定回路６）と、最大最小測定手
段によって測定された第１および第２正弦信号の最大値
および最小値に基づいて第１および第２正弦信号の振幅
およびオフセットを求め、求めた振幅およびオフセット
に基づいて第１および第２正弦信号を正規化して第５お
よび第６正弦信号を得、第５の正弦信号から第６の正弦
信号を減算して第７の正弦信号を作成するとともに、第
５および第６正弦信号を加算して第８の正弦信号を作成
し、最大最小測定手段によって求められた第３および第
４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第７
および第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および第
８正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情報
を求める処理手段（例えば、図１の処理回路７）とを備
えることを特徴とする。
は、検出器より位置変化に応じて得られる位相の９０゜
異なる第１および第２の正弦信号を処理して、位置情報
を得る位置測定装置であって、第１の正弦信号から第２
の正弦信号を減算して第３の正弦信号を発生するととも
に、第１および第２正弦信号を加算して第４の正弦信号
を発生する加減算手段（例えば、図１の加減算回路５）
と、第１、第２、第３および第４の正弦信号のそれぞれ
の最大値および最小値を測定する最大最小測定手段（例
えば、図１の最大最小測定回路６）と、最大最小測定手
段によって測定された第１および第２正弦信号の最大値
および最小値に基づいて第１および第２正弦信号の振幅
およびオフセットを求め、求めた振幅およびオフセット
に基づいて第１および第２正弦信号を正規化して第５お
よび第６正弦信号を得、第５の正弦信号から第６の正弦
信号を減算して第７の正弦信号を作成するとともに、第
５および第６正弦信号を加算して第８の正弦信号を作成
し、最大最小測定手段によって求められた第３および第
４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第７
および第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および第
８正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情報
を求める処理手段（例えば、図１の処理回路７）とを備
えることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の位置測定装置においては、検出器より
位置変化に応じて得られる位相の９０゜異なる２つの正
弦信号の一方である第１の正弦信号から他方である第２
の正弦信号が減算されて第３の正弦信号が発生され、、
第１および第２正弦信号が加算されて第４の正弦信号が
発生され、第１、第２、第３および第４の正弦信号のそ
れぞれの最大値および最小値が測定され、測定された第
１および第２正弦信号の最大値および最小値に基づいて
第１および第２正弦信号の振幅およびオフセットが求め
られ、求められた振幅およびオフセットに基づいて第１
および第２正弦信号を正規化して第５および第６正弦信
号が発生され、第５の正弦信号から第６の正弦信号を減
算して第７の正弦信号が作成され、第５および第６正弦
信号を加算して第８の正弦信号が作成され、第３および
第４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
７および第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および
第８正弦信号の比が補正され、得られた補正値から位置
情報が求められる。第７および第８正弦信号の間には位
相誤差が存在せず、第１正弦信号および第２正弦信号の
間の位相誤差すなわち第５正弦信号および第６正弦信号
の間の位相誤差は、第７および第８正弦信号の振幅に吸
収されるが、第７および第８正弦信号の振幅の比に基づ
いて第７および第８正弦信号の比が補正されるから、検
出器から出力される第１および第２正弦信号の精度に影
響されることなく高い精度で位置を測定できる。
位置変化に応じて得られる位相の９０゜異なる２つの正
弦信号の一方である第１の正弦信号から他方である第２
の正弦信号が減算されて第３の正弦信号が発生され、、
第１および第２正弦信号が加算されて第４の正弦信号が
発生され、第１、第２、第３および第４の正弦信号のそ
れぞれの最大値および最小値が測定され、測定された第
１および第２正弦信号の最大値および最小値に基づいて
第１および第２正弦信号の振幅およびオフセットが求め
られ、求められた振幅およびオフセットに基づいて第１
および第２正弦信号を正規化して第５および第６正弦信
号が発生され、第５の正弦信号から第６の正弦信号を減
算して第７の正弦信号が作成され、第５および第６正弦
信号を加算して第８の正弦信号が作成され、第３および
第４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
７および第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および
第８正弦信号の比が補正され、得られた補正値から位置
情報が求められる。第７および第８正弦信号の間には位
相誤差が存在せず、第１正弦信号および第２正弦信号の
間の位相誤差すなわち第５正弦信号および第６正弦信号
の間の位相誤差は、第７および第８正弦信号の振幅に吸
収されるが、第７および第８正弦信号の振幅の比に基づ
いて第７および第８正弦信号の比が補正されるから、検
出器から出力される第１および第２正弦信号の精度に影
響されることなく高い精度で位置を測定できる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の位置測定装置の一実施例の
構成を示す。図１中、検出器１、アンプ２、波形整形器
３およびカウンタ回路４は、図３の従来例と同一であ
る。加減算回路５は、検出器１より位置変化に応じて得
られアンプ２によって増幅された位相の９０゜異なる第
１および第２の正弦信号を加算して第４の正弦信号を発
生するとともに、第１の正弦信号から第２の正弦信号を
減算して第３の正弦信号を発生する。
構成を示す。図１中、検出器１、アンプ２、波形整形器
３およびカウンタ回路４は、図３の従来例と同一であ
る。加減算回路５は、検出器１より位置変化に応じて得
られアンプ２によって増幅された位相の９０゜異なる第
１および第２の正弦信号を加算して第４の正弦信号を発
生するとともに、第１の正弦信号から第２の正弦信号を
減算して第３の正弦信号を発生する。
【００１２】最大最小測定回路６は、第１、第２、第３
および第４の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値
を測定する。処理回路７は、最大最小測定回路６によっ
て測定された第１および第２正弦信号の最大値および最
小値に基づいて第１および第２正弦信号の振幅およびオ
フセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基づい
て第１および第２正弦信号を正規化して第５および第６
正弦信号を得、第５の正弦信号から第６の正弦信号を減
算して第７の正弦信号を作成するとともに、第５および
第６正弦信号を加算して第８の正弦信号を作成し、最大
最小測定回路６によって求められた第３および第４正弦
信号の最大値および最小値を使用して求めた第７および
第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および第８正弦
信号の比を補正し、得られた補正値から細かい変位を
得、この細かい変位にカウンタ回路４からの粗位置情報
を加算して位置情報を導出し、これを表示器８に表示す
るとともに、外部出力部９に出力する。
および第４の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値
を測定する。処理回路７は、最大最小測定回路６によっ
て測定された第１および第２正弦信号の最大値および最
小値に基づいて第１および第２正弦信号の振幅およびオ
フセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基づい
て第１および第２正弦信号を正規化して第５および第６
正弦信号を得、第５の正弦信号から第６の正弦信号を減
算して第７の正弦信号を作成するとともに、第５および
第６正弦信号を加算して第８の正弦信号を作成し、最大
最小測定回路６によって求められた第３および第４正弦
信号の最大値および最小値を使用して求めた第７および
第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および第８正弦
信号の比を補正し、得られた補正値から細かい変位を
得、この細かい変位にカウンタ回路４からの粗位置情報
を加算して位置情報を導出し、これを表示器８に表示す
るとともに、外部出力部９に出力する。
【００１３】次に、図１の実施例の動作を具体的に説明
する。検出器１から得られる第１正弦信号Ａを、前述の
ように、Ａ＝ａ×ＣＯＳθ＋Ｃ１とし、第２正弦信号
を、前述のように、Ｂ＝ｂ×ＳＩＮ（θ＋α）＋Ｃ２と
すると、加減算回路５は、第１の正弦信号Ａから第２の
正弦信号Ｂを減算して第３の正弦信号ＨＡ（＝Ａ−Ｂ）
を作成するとともに、第１および第２の正弦信号Ａおよ
びＢを加算して第４の正弦信号ＨＢ＝Ａ＋Ｂを作成す
る。第３および第４正弦信号ＨＡおよびＨＢは、次の
（式３）および（式４）で示すことができる。
する。検出器１から得られる第１正弦信号Ａを、前述の
ように、Ａ＝ａ×ＣＯＳθ＋Ｃ１とし、第２正弦信号
を、前述のように、Ｂ＝ｂ×ＳＩＮ（θ＋α）＋Ｃ２と
すると、加減算回路５は、第１の正弦信号Ａから第２の
正弦信号Ｂを減算して第３の正弦信号ＨＡ（＝Ａ−Ｂ）
を作成するとともに、第１および第２の正弦信号Ａおよ
びＢを加算して第４の正弦信号ＨＢ＝Ａ＋Ｂを作成す
る。第３および第４正弦信号ＨＡおよびＨＢは、次の
（式３）および（式４）で示すことができる。
【００１４】 ＨＡ＝ａ× ＣＯＳθ−ｂ×ＳＩＮ（θ＋α）＋Ｃ１−Ｃ２ ＝Ｌａ×ＳＩＮ（θ＋ψＡ）＋ΔＣ１ ・・・（式３）
【００１５】 ＨＢ＝ａ× ＣＯＳθ＋ｂ×ＳＩＮ（θ＋α）＋Ｃ１＋Ｃ２ ＝Ｌｂ×ＳＩＮ（θ＋ψＢ）＋ΔＣ２ ・・・（式４）
【００１６】ここで、第３および第４正弦信号ＨＡ，Ｈ
Ｂの振幅項Ｌａ，Ｌｂ及び位相項ψＡ，ψＢは、次の
（式５）、（式６）、（式７）および（式８）に示され
ているように、全て、第１および第２の正弦信号Ａ，Ｂ
の振幅ａ，ｂ及び位相誤差αの関数である。
Ｂの振幅項Ｌａ，Ｌｂ及び位相項ψＡ，ψＢは、次の
（式５）、（式６）、（式７）および（式８）に示され
ているように、全て、第１および第２の正弦信号Ａ，Ｂ
の振幅ａ，ｂ及び位相誤差αの関数である。
【００１７】 Ｌａ＝Ｆ１（ａ，ｂ，α） ・・・（式５）
【００１８】 Ｌｂ＝Ｆ２（ａ，ｂ，α） ・・・（式６）
【００１９】 ψＡ＝Ｆ３（ａ，ｂ，α） ・・・（式７）
【００２０】 ψＢ＝Ｆ４（ａ，ｂ，α） ・・・（式８）
【００２１】次に、第１、第２、第３および第４正弦信
号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢは、最大最小測定回路６に供
給される。最大最小測定回路６は、例えば、図２に示さ
れているように、マルチプレクサ１１、Ａ／Ｄコンバー
タ１２、比較回路１３および記憶部１４から構成され
る。
号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢは、最大最小測定回路６に供
給される。最大最小測定回路６は、例えば、図２に示さ
れているように、マルチプレクサ１１、Ａ／Ｄコンバー
タ１２、比較回路１３および記憶部１４から構成され
る。
【００２２】図２において、マルチプレクサ１１は、第
１、第２、第３および第４正弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよび
ＨＢを順次入力する。Ａ／Ｄコンバータ１２は、マルチ
プレクサ１１から供給された第１、第２、第３および第
４正弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢをデジタル化し、比
較回路１３は、記憶部１４に記憶された最大値および最
小値とデジタル化された第１、第２、第３および第４正
弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢの信号値とを逐次比較
し、この信号値が最大値よりも大きい時には新たな最大
値として記憶部１４に記憶し、この信号値が最小値より
も小さい場合は新たな最小値として記憶部１４に記憶す
る。
１、第２、第３および第４正弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよび
ＨＢを順次入力する。Ａ／Ｄコンバータ１２は、マルチ
プレクサ１１から供給された第１、第２、第３および第
４正弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢをデジタル化し、比
較回路１３は、記憶部１４に記憶された最大値および最
小値とデジタル化された第１、第２、第３および第４正
弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢの信号値とを逐次比較
し、この信号値が最大値よりも大きい時には新たな最大
値として記憶部１４に記憶し、この信号値が最小値より
も小さい場合は新たな最小値として記憶部１４に記憶す
る。
【００２３】第１、第２、第３および第４正弦信号Ａ，
Ｂ，ＨＡ，ＨＢに対しそれぞれの最大値と最小値を求め
る動作は、第１および第２正弦信号ＡおよびＢが少なく
とも１周期以上入力されるまで行う。第１および第２正
弦信号ＡおよびＢの周期変化は、カウンタ回路４より得
ることができる。記憶部１４は、カウンタ回路より得ら
れる情報に応じて、上述のようにして得られた最大値お
よび最小値値の記憶場所を変更し、複数個の最大値およ
び最小値を記憶する。
Ｂ，ＨＡ，ＨＢに対しそれぞれの最大値と最小値を求め
る動作は、第１および第２正弦信号ＡおよびＢが少なく
とも１周期以上入力されるまで行う。第１および第２正
弦信号ＡおよびＢの周期変化は、カウンタ回路４より得
ることができる。記憶部１４は、カウンタ回路より得ら
れる情報に応じて、上述のようにして得られた最大値お
よび最小値値の記憶場所を変更し、複数個の最大値およ
び最小値を記憶する。
【００２４】次に、処理回路７は、記憶部１４に記憶さ
れた最大値および最小値を必要時に呼び出し、以下に説
明する補正計算を行う。ここで、第１、第２、第３およ
び第４正弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢの最大値および
最小値をそれぞれＡMAX，ＡM IN，ＢMAX，ＢMIN，ＨＡ
MAX，ＨＡMIN，ＨＢMAX，ＨＢMINとすると、第１および
第２正弦信号Ａ，Ｂの振幅ａ，ｂは、次の（式９）およ
び（式１０）により示される。
れた最大値および最小値を必要時に呼び出し、以下に説
明する補正計算を行う。ここで、第１、第２、第３およ
び第４正弦信号Ａ，Ｂ，ＨＡおよびＨＢの最大値および
最小値をそれぞれＡMAX，ＡM IN，ＢMAX，ＢMIN，ＨＡ
MAX，ＨＡMIN，ＨＢMAX，ＨＢMINとすると、第１および
第２正弦信号Ａ，Ｂの振幅ａ，ｂは、次の（式９）およ
び（式１０）により示される。
【００２５】 ａ＝（ＡMAX−ＡMIN）／２ ・・・（式９）
【００２６】 ｂ＝（ＢMAX−ＢMIN）／２ ・・・（式１０）
【００２７】同様に、第１および第２正弦信号Ａ，Ｂの
オフセットＣ１，Ｃ２は、次の（式１１）および（式１
２）により示される。
オフセットＣ１，Ｃ２は、次の（式１１）および（式１
２）により示される。
【００２８】 Ｃ１＝（ＡMAX＋ＡMIN）／２ ・・・（式１１）
【００２９】 Ｃ２＝（ＢMAX＋ＢMIN）／２ ・・・（式１２）
【００３０】（式９）、（式１０）、（式１１）および
（式１２）により求められたａ，ｂ，Ｃ１，Ｃ２の値を
用い、第１および第２正弦信号Ａ，Ｂを正規化して、次
の（式１３）および（式１４）に示される第５および第
６正弦信号Ａ’，Ｂ’を得る。
（式１２）により求められたａ，ｂ，Ｃ１，Ｃ２の値を
用い、第１および第２正弦信号Ａ，Ｂを正規化して、次
の（式１３）および（式１４）に示される第５および第
６正弦信号Ａ’，Ｂ’を得る。
【００３１】 Ａ’＝ＣＯＳθ ・・・（式１３）
【００３２】 Ｂ’＝ＳＩＮ（θ＋α） ・・・（式１４）
【００３３】次に、これらの正規化された正弦信号すな
わち第５および第６正弦信号Ａ’，Ｂ’を用い、次の
（式１５）に示されるように、第５正弦信号Ａ’から第
６正弦信号Ｂ’を差し引いて新たな架空の第７正弦信号
ＳＡを作成し、次の（式１６）に示されるように、第５
正弦信号Ａ’と第６正弦信号Ｂ’とを加算して新たな架
空の第８正弦信号ＳＢを作成する。
わち第５および第６正弦信号Ａ’，Ｂ’を用い、次の
（式１５）に示されるように、第５正弦信号Ａ’から第
６正弦信号Ｂ’を差し引いて新たな架空の第７正弦信号
ＳＡを作成し、次の（式１６）に示されるように、第５
正弦信号Ａ’と第６正弦信号Ｂ’とを加算して新たな架
空の第８正弦信号ＳＢを作成する。
【００３４】
【数１】
【００３５】
【数２】
【００３６】ここで、
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】
【数５】
【００３９】したがって、第７正弦信号ＳＡおよび第８
正弦信号ＳＢは、次の（式２０）および（式２１）のよ
うに表現できる。
正弦信号ＳＢは、次の（式２０）および（式２１）のよ
うに表現できる。
【００４０】
【数６】
【００４１】
【数７】
【００４２】ただし、
【数８】
【００４３】
【数９】
【００４４】
【数１０】 である。
【００４５】従って、処理回路７内において作成した架
空の第７および第８正弦信号ＳＡ，ＳＢには、振幅差は
残るが、加減算回路５にて実際に作成された第３および
第４正弦信号ＨＡ，ＨＢと異なり、位相誤差は消去され
る。次に、第３および第４正弦信号ＨＡ，ＨＢ信号の最
大値および最小値より第３および第４正弦信号ＨＡ，Ｈ
Ｂ信号の振幅Ｌａ，Ｌｂを求めると、（式２５）および
（式２６）のようになる。
空の第７および第８正弦信号ＳＡ，ＳＢには、振幅差は
残るが、加減算回路５にて実際に作成された第３および
第４正弦信号ＨＡ，ＨＢと異なり、位相誤差は消去され
る。次に、第３および第４正弦信号ＨＡ，ＨＢ信号の最
大値および最小値より第３および第４正弦信号ＨＡ，Ｈ
Ｂ信号の振幅Ｌａ，Ｌｂを求めると、（式２５）および
（式２６）のようになる。
【００４６】 Ｌａ＝（ＨＡMAX−ＨＡMIN）／２ ・・・（式２５）
【００４７】 Ｌｂ＝（ＨＢMAX−ＨＢMIN）／２ ・・・（式２６）
【００４８】Ｌａ，Ｌｂは、（式５）および（式６）に
示されているように、共に、第１正弦信号Ａ，Ｂの振幅
ａ，ｂと位相誤差αの関数であることから、逆にαを算
出できる。ゆえに、第７および第８正弦信号ＳＡ，ＳＢ
の振幅Ｋａ，Ｋｂを求めることが可能となり、第７およ
び第８正弦信号ＳＡ，ＳＢを示す（式２０）および（式
２１）よりＫａ，Ｋｂを消去した信号をＳＡ’，ＳＢ’
とすると、ＳＡ’およびＳＢ’は、次の（式２７）およ
び（式２８）のようになり、単純なｔａｎ-1表によりβ
が求まることが分かる。
示されているように、共に、第１正弦信号Ａ，Ｂの振幅
ａ，ｂと位相誤差αの関数であることから、逆にαを算
出できる。ゆえに、第７および第８正弦信号ＳＡ，ＳＢ
の振幅Ｋａ，Ｋｂを求めることが可能となり、第７およ
び第８正弦信号ＳＡ，ＳＢを示す（式２０）および（式
２１）よりＫａ，Ｋｂを消去した信号をＳＡ’，ＳＢ’
とすると、ＳＡ’およびＳＢ’は、次の（式２７）およ
び（式２８）のようになり、単純なｔａｎ-1表によりβ
が求まることが分かる。
【００４９】 ＳＡ’＝ＣＯＳβ ・・・（式２７）
【００５０】 ＳＢ’＝ＳＩＮβ ・・・（式２８）
【００５１】振幅測定回路６は、Ａ／Ｄコンバータ１１
を通した第１、第２、第３および第４正弦信号Ａ，Ｂ，
ＨＡ，ＨＢのうち第１および第２正弦信号Ａ，Ｂを、直
接、処理回路７に送る。処理回路７は、上記第７および
第８正弦信号ＳＡ，ＳＢを作成し、最終的に、以下の
（式２９）の計算を行い、位置に相当するθを算出す
る。
を通した第１、第２、第３および第４正弦信号Ａ，Ｂ，
ＨＡ，ＨＢのうち第１および第２正弦信号Ａ，Ｂを、直
接、処理回路７に送る。処理回路７は、上記第７および
第８正弦信号ＳＡ，ＳＢを作成し、最終的に、以下の
（式２９）の計算を行い、位置に相当するθを算出す
る。
【００５２】 θ＝ｔａｎ-1（ＳＢ’／ＳＡ’）−φＢ ＝ｔａｎ-1｛（ＳＢ／ＳＡ）×Ｆ（α）｝−ｔａｎ-1｛１／Ｆ（α）｝ ・・・（式２９）
【００５３】ここで、 Ｆ（α）＝Ｋａ／Ｋｂ ・・・（式３０） である。
【００５４】上述のようにして得られた位置情報すなわ
ち細かい変位は、元の信号すなわち第１および第２正弦
信号Ａ，Ｂの一周期内の位置であり、処理回路７は、カ
ウンタ回路４より得られた粗情報と上記細かい変位を加
え最終的な位置情報を得る。この様に、元の信号Ａ，Ｂ
が、異なる振幅ａ，ｂを有し、両信号Ａ，Ｂ間に位相誤
差αが存在し、信号Ａ，Ｂが異なるオフセットＣ１，Ｃ
２を有し、かつこれらの量が変動を示しても、その変動
量には無関係に位置が算出する事ができる。処理回路７
は、算出した結果を表示部８に表示するとともに、外部
出力部９にこれらに合わせた数値に変換し出力する。
ち細かい変位は、元の信号すなわち第１および第２正弦
信号Ａ，Ｂの一周期内の位置であり、処理回路７は、カ
ウンタ回路４より得られた粗情報と上記細かい変位を加
え最終的な位置情報を得る。この様に、元の信号Ａ，Ｂ
が、異なる振幅ａ，ｂを有し、両信号Ａ，Ｂ間に位相誤
差αが存在し、信号Ａ，Ｂが異なるオフセットＣ１，Ｃ
２を有し、かつこれらの量が変動を示しても、その変動
量には無関係に位置が算出する事ができる。処理回路７
は、算出した結果を表示部８に表示するとともに、外部
出力部９にこれらに合わせた数値に変換し出力する。
【００５５】なお、本実施例では、最終的な位置換算結
果を表示部８に表示するだけでなく、上記計算により得
られる補正値、すなわち元の信号Ａ，Ｂの振幅値やオフ
セット値等の信号情報を表示することが可能である。こ
の情報の表示は、検出器１の信号状態の検査に用いら
れ、信号状態の極端な悪化・故障に対する早期発見・対
処が可能となる。
果を表示部８に表示するだけでなく、上記計算により得
られる補正値、すなわち元の信号Ａ，Ｂの振幅値やオフ
セット値等の信号情報を表示することが可能である。こ
の情報の表示は、検出器１の信号状態の検査に用いら
れ、信号状態の極端な悪化・故障に対する早期発見・対
処が可能となる。
【００５６】また、上記処理回路７は、ＣＰＵおよびそ
の動作を規定するプログラムを規定するＲＯＭの組み合
わせで実現できるが、ハードワイヤードロジックで実現
することもできる。
の動作を規定するプログラムを規定するＲＯＭの組み合
わせで実現できるが、ハードワイヤードロジックで実現
することもできる。
【００５７】このような位置測定装置は、高精度に位置
を測定できるので、例えばロータリエンコーダを用い、
角度を高精度に測定する測量機等に有効なものである。
勿論、リニアエンコーダを用いる各種測定装置も同様で
ある。
を測定できるので、例えばロータリエンコーダを用い、
角度を高精度に測定する測量機等に有効なものである。
勿論、リニアエンコーダを用いる各種測定装置も同様で
ある。
【００５８】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
位置測定装置によれば、検出器より位置変化に応じて得
られる位相の９０゜異なる２つの正弦信号の一方である
第１の正弦信号から他方である第２の正弦信号を減算し
て第３の正弦信号を発生し、第１および第２正弦信号を
加算して第４の正弦信号を発生し、第１、第２、第３お
よび第４の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値を
測定し、測定した第１および第２正弦信号の最大値およ
び最小値に基づいて第１および第２正弦信号の振幅およ
びオフセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基
づいて第１および第２正弦信号を正規化して第５および
第６正弦信号を得、第５の正弦信号から第６の正弦信号
を減算して第７の正弦信号を作成し、第５および第６正
弦信号を加算して第８の正弦信号を作成し、第３および
第４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
７および第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および
第８正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情
報を求めるようにしたので、第７および第８正弦信号の
間には位相誤差が存在せず、第１正弦信号および第２正
弦信号の間の位相誤差すなわち第５正弦信号および第６
正弦信号の間の位相誤差は、第７および第８正弦信号の
振幅に吸収されるが、第７および第８正弦信号の振幅の
比に基づいて第７および第８正弦信号の比が補正される
から、検出器から得られる信号状態が悪い場合でも、ま
た、温度変化等による信号の変動が生じた場合でも検出
器の信号状態に影響されることなく、高い精度で位置を
測定できる。
位置測定装置によれば、検出器より位置変化に応じて得
られる位相の９０゜異なる２つの正弦信号の一方である
第１の正弦信号から他方である第２の正弦信号を減算し
て第３の正弦信号を発生し、第１および第２正弦信号を
加算して第４の正弦信号を発生し、第１、第２、第３お
よび第４の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値を
測定し、測定した第１および第２正弦信号の最大値およ
び最小値に基づいて第１および第２正弦信号の振幅およ
びオフセットを求め、求めた振幅およびオフセットに基
づいて第１および第２正弦信号を正規化して第５および
第６正弦信号を得、第５の正弦信号から第６の正弦信号
を減算して第７の正弦信号を作成し、第５および第６正
弦信号を加算して第８の正弦信号を作成し、第３および
第４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた第
７および第８正弦信号の振幅の比に基づいて第７および
第８正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位置情
報を求めるようにしたので、第７および第８正弦信号の
間には位相誤差が存在せず、第１正弦信号および第２正
弦信号の間の位相誤差すなわち第５正弦信号および第６
正弦信号の間の位相誤差は、第７および第８正弦信号の
振幅に吸収されるが、第７および第８正弦信号の振幅の
比に基づいて第７および第８正弦信号の比が補正される
から、検出器から得られる信号状態が悪い場合でも、ま
た、温度変化等による信号の変動が生じた場合でも検出
器の信号状態に影響されることなく、高い精度で位置を
測定できる。
【図１】本発明の位置測定装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１の最大最小測定回路の一構成例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】従来の位置測定装置の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 検出器 ２ アンプ ３ 波形整形器 ４ カウンタ回路 ５ 加減算回路 ６ 最大最小測定回路 ７ 処理回路 １１ マルチプレクサ １２ Ａ／Ｄコンバータ １３ 比較回路 １４ 記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62
Claims (1)
- 【請求項１】 検出器より位置変化に応じて得られる位
相の９０゜異なる第１および第２の正弦信号を処理し
て、位置情報を得る位置測定装置において、 前記第１の正弦信号から前記第２の正弦信号を減算して
第３の正弦信号を発生するとともに、前記第１および第
２正弦信号を加算して第４の正弦信号を発生する加減算
手段と、 前記第１、第２、第３および第４の正弦信号のそれぞれ
の最大値および最小値を測定する最大最小測定手段と、 前記最大最小測定手段によって測定された前記第１およ
び第２正弦信号の最大値および最小値に基づいて前記第
１および第２正弦信号の振幅およびオフセットを求め、
求めた振幅およびオフセットに基づいて前記第１および
第２正弦信号を正規化して第５および第６正弦信号を
得、前記第５の正弦信号から前記第６の正弦信号を減算
して第７の正弦信号を作成するとともに、前記第５およ
び第６正弦信号を加算して第８の正弦信号を作成し、前
記最大最小測定手段によって求められた前記第３および
第４正弦信号の最大値および最小値を使用して求めた前
記第７および第８正弦信号の振幅の比に基づいて前記第
７および第８正弦信号の比を補正し、得られた補正値か
ら位置情報を求める処理手段とを備えることを特徴とす
る位置測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15432193A JP3208933B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
| US08/249,269 US5414516A (en) | 1993-06-01 | 1994-05-25 | Position measuring apparatus |
| DE4419050A DE4419050A1 (de) | 1993-06-01 | 1994-05-31 | Positionsmessvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15432193A JP3208933B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341855A JPH06341855A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3208933B2 true JP3208933B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=15581585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15432193A Expired - Fee Related JP3208933B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5414516A (ja) |
| JP (1) | JP3208933B2 (ja) |
| DE (1) | DE4419050A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191805A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Rohm Co Ltd | ロータリエンコーダおよびこれを用いた入力装置 |
| AU2686995A (en) * | 1994-06-01 | 1995-12-21 | Stridsberg Innovation Ab | Position transducer |
| JP3367226B2 (ja) * | 1994-10-20 | 2003-01-14 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 変位量検出装置 |
| US5701525A (en) * | 1995-12-21 | 1997-12-23 | Polaroid Corporation | Camera encoder assembly, system and method thereof |
| US5698851A (en) * | 1996-04-03 | 1997-12-16 | Placa Ltd. | Device and method for precise angular measurement by mapping small rotations into large phase shifts |
| DE19831960A1 (de) * | 1998-07-16 | 2000-01-20 | Itt Mfg Enterprises Inc | Wegsensor |
| DE19950902A1 (de) * | 1999-10-22 | 2001-05-23 | Ds Technologie Werkzeugmaschb | System und Verfahren zur Steuerung einer Positioniereinrichtung, insbesondere von Stellantrieben bei Werkzeugmaschinen, sowie Phasenmischvorrichtung |
| US6600150B1 (en) | 2001-07-03 | 2003-07-29 | Lexmark International, Inc. | Encoder systems for printers and related methods |
| US6660996B1 (en) | 2001-07-03 | 2003-12-09 | Lexmark International, Inc. | System and method for examining relationship between intersecting encoder output signals |
| DE10301848B4 (de) * | 2003-01-09 | 2014-10-09 | Anton Rodi | Messeinrichtung zur Erfassung von Größen, insbesondere von Winkeln oder Wegstrecken |
| JP5523664B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2014-06-18 | 株式会社ミツトヨ | 干渉計 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696213A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Dividing/reading circuit for sine signal |
| JPH0758206B2 (ja) * | 1984-03-30 | 1995-06-21 | 株式会社日立製作所 | モワレ縞を用いた位置検出装置 |
| JPH0419485A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-23 | Kubota Corp | 地下埋設配管設備 |
| JP3313750B2 (ja) * | 1992-01-21 | 2002-08-12 | キヤノン株式会社 | 信号処理装置及びこれを用いた装置 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP15432193A patent/JP3208933B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-05-25 US US08/249,269 patent/US5414516A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-31 DE DE4419050A patent/DE4419050A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06341855A (ja) | 1994-12-13 |
| US5414516A (en) | 1995-05-09 |
| DE4419050A1 (de) | 1994-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010612 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |