JPH02248816A - Interpolation processing circuit - Google Patents

Interpolation processing circuit

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JPH02248816A
JPH02248816A JP1070860A JP7086089A JPH02248816A JP H02248816 A JPH02248816 A JP H02248816A JP 1070860 A JP1070860 A JP 1070860A JP 7086089 A JP7086089 A JP 7086089A JP H02248816 A JPH02248816 A JP H02248816A
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filter
encoder
carrier signal
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浩 三谷
Toshio Inaji
利夫 稲治
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Abstract

PURPOSE:To enhance the measuring accuracy of displacement during movement by making the time required in the passage of a signal through a filter constant by mixing the output of a signal means in the mixing ratio corresponding to the output of a carrier signal generating means to reduce an unnecessary higher harmonic component. CONSTITUTION:An encoder 101 outputs two-phase sine wave signals corresponding to the displacement of an object to be measured and modulators 102a, 102b modulate the carrier signal of a carrier generator 103 on the basis of the output of the encoder. Next, a mixer 104 mixes the outputs of the modulators 102a, 102b in the mixing ratio corresponding to the signal of the generator 103 to reduce the unnecessary higher harmonic components contained in said outputs. Further, an unnecessary signal component is removed by a filter 105 and this filter 105 can make the time required in the passage of a signal capable of making an amplitude characteristic gentle through the filter constant over a wide frequency range. By this method, the measuring accuracy of the displacement of the object to be measured during movement is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複数相の信号を出力するエンコーダなどを用
い、キャリア信号への変復調を通じてもとのエンコーダ
のピッチより細かい相対位置情報を、得ることができる
電子的なスケールの内挿処理回路に関し、特に移動する
物体の移動中の位置情報を精度よく検出できる内挿処理
回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention uses an encoder that outputs multi-phase signals, and can obtain relative position information finer than the pitch of the original encoder through modulation and demodulation to a carrier signal. The present invention relates to an interpolation processing circuit for an electronic scale, and particularly to an interpolation processing circuit that can accurately detect positional information of a moving object while it is moving.

従来の技術 位置制御装置における位置の検出手段としてエンコーダ
が広(用いられている。装置に要求される位置ぎめ精度
に対して、エンコーダのピッチが十分細かい場合、エン
コーダの出力を2相の矩形波とし、可逆カウンタと組み
合わせて位置ぎめ対象の位置を検出できる。さらに高い
位置検出の精度が要求された場合には、エンコーダのピ
ッチの精細化には限界があるため、エンコーダの出力を
2相の正弦波状の信号とし、位相変調9位相復調の過程
を経て、エンコーダのピッチ以下の位置情報を取り出す
という方法がとられる。この処理を行なうのが内挿処理
回路である。
Encoders are widely used as position detection means in conventional technology position control devices.If the pitch of the encoder is sufficiently fine for the positioning accuracy required for the device, the output of the encoder is converted into a two-phase rectangular wave. The position of the positioning target can be detected by combining it with a reversible counter.If even higher position detection accuracy is required, there is a limit to the fineness of the encoder pitch, so the encoder output can be converted into a two-phase A method is used in which the signal is made into a sinusoidal waveform, and the position information below the pitch of the encoder is extracted through the process of phase modulation and nine-phase demodulation.The interpolation processing circuit performs this processing.

従来の内挿処理回路の構成例を第3図に示す。An example of the configuration of a conventional interpolation processing circuit is shown in FIG.

301はエンコーダであり、被測定対象の動きに応じて
2相の正弦波状の信号e、、6bを出力する。302a
、302bは変調器であり、キャリア発生器303の出
力する2相のキャリア信号C,,Cbを、それぞれエン
コーダ301の出力で変調する。304は加算器であり
、変調器302a、302bの出力を加算する。ここで
、変調器302a、302bに4象限の乗算器を用い、
キャリア信号ca、cbを矩形波とする場合を説明する
301 is an encoder which outputs two-phase sinusoidal signals e, , 6b according to the movement of the object to be measured. 302a
, 302b is a modulator, which modulates the two-phase carrier signals C, , Cb output from the carrier generator 303 with the output of the encoder 301, respectively. 304 is an adder that adds the outputs of the modulators 302a and 302b. Here, a four-quadrant multiplier is used as the modulators 302a and 302b,
A case will be described in which the carrier signals ca and cb are rectangular waves.

被測定対象の基準位置からの変位をXとすると、エンコ
ーダ301の出力ea、e>は ea−E−cos (2g・x/p) ebmE−sln (2g・x/p) と表わされる。ただしpはエンコーダのピッチ、Eはエ
ンコーダ出力の振幅である。キャリア発生器303の出
力するキャリア信号は矩形波なので、フーリエ級数に展
開すると、 c、−C・ (cos (2tr ・t)−1/3co
s C5−2tr−t)+・−・・・−)c、−C−(
s in (2zf −t)+1/3 s i n (
3・2x r −t) +・=)と表わされるので、加
算器304の出力Sは5−E−C・cot(2tr  
・ t−2g ・x/p)−1/3E−C/cos  
(32tr −を−2π・x/p) +・・・・・拳 となる、ただし、E、Cはそれぞれ、エンコーダ出力、
キャリア信号の振幅、tは時間である。ここで第1項の
位相に注目すると、キャリア信号に対して被測定対象の
変位に応じた位相変調がなされていることがわかる。第
2項以降は、キャリア信号として高周波を含む矩形波を
用いたために発生する不要な成分である。従って、この
不要な成分をフィルタ305で除去し、第1項の成分の
みを取り出し1位相差カウンタ306で第1項の成分と
、もとのキャリア信号の位相差を検出すればエンコーダ
ピッチ以下の精度で被測定対象の位置を検出できる。
When the displacement of the object to be measured from the reference position is represented by X, the output ea, e> of the encoder 301 is expressed as ea-E-cos (2g·x/p) ebmE-sln (2g·x/p). However, p is the pitch of the encoder, and E is the amplitude of the encoder output. The carrier signal output from the carrier generator 303 is a rectangular wave, so when expanded into a Fourier series, it becomes c, -C (cos (2tr ・t) - 1/3co
s C5-2tr-t)+・-・・・-)c, -C-(
s in (2zf - t)+1/3 s in (
3・2x r −t) +・=), so the output S of the adder 304 is 5−E−C・cot(2tr
・t-2g ・x/p)-1/3E-C/cos
(32tr - -2π・x/p) +...becomes a fist, where E and C are encoder outputs, respectively
The amplitude of the carrier signal, t, is time. If we pay attention to the phase of the first term, it can be seen that the carrier signal is phase modulated in accordance with the displacement of the object to be measured. The second term and subsequent terms are unnecessary components generated due to the use of a rectangular wave including a high frequency as a carrier signal. Therefore, if this unnecessary component is removed by the filter 305 and only the first term component is taken out and the phase difference between the first term component and the original carrier signal is detected by the 1 phase difference counter 306, the result will be less than the encoder pitch. The position of the object to be measured can be detected with high accuracy.

この場合の内挿倍率は乗算器302a、302bに供給
されるキャリア信号の周波数と位相変調された信号Sの
位相情報を復調する位相差カウンタ306に供給される
クロック信号の周波数の関係で決まる。(例えば、特公
昭63−9164号公報。
The interpolation magnification in this case is determined by the relationship between the frequency of the carrier signal supplied to the multipliers 302a and 302b and the frequency of the clock signal supplied to the phase difference counter 306 that demodulates the phase information of the phase-modulated signal S. (For example, Japanese Patent Publication No. 63-9164.

ただし、この公報では乗算器として可飽和型の磁気ヘッ
ド、エンコーダとして正弦波着磁された磁気スケールを
用い、乗算操作を磁気ヘッドの飽和による非線形性で行
なっているので、加算器の出力にはより多くの不要成分
が現れる)。
However, in this publication, a saturable magnetic head is used as the multiplier, a sinusoidally magnetized magnetic scale is used as the encoder, and the multiplication operation is performed using nonlinearity due to the saturation of the magnetic head, so the output of the adder is more unnecessary components appear).

発明が解決しようとする課題 上記従来の内挿処理回路を構成する上での難点はフィル
タの設計にある。上記のようにフィルタは不要成分を除
去するために設けられるのであるが、フィルタによって
とりきれなかった不要な成分は変位Xの測定情報を低下
させる誤差として表れる。つまり、不要な成分が残留し
たフィルタ出力は次のように書き換えることができる。
Problems to be Solved by the Invention The difficulty in constructing the above-mentioned conventional interpolation processing circuit lies in the design of the filter. As described above, the filter is provided to remove unnecessary components, but the unnecessary components that cannot be removed by the filter appear as errors that degrade the measurement information of the displacement X. In other words, the filter output in which unnecessary components remain can be rewritten as follows.

smE−C−cos (2tr−L−2z・(X+ε)
/p) ここに、Cは不要成分による測定誤差である6位相差の
検出はキャリア信号と同期して行なうので、誤差Cは変
位Xの関数となり、位相復調後に統計的な手法などでこ
れを補正することは困難である。
smE-C-cos (2tr-L-2z・(X+ε)
/p) Here, C is a measurement error due to unnecessary components.6 Since the detection of the phase difference is performed in synchronization with the carrier signal, the error C becomes a function of the displacement It is difficult to correct.

従って、変位Xの測定情報を確保するためにフィルタの
振幅特性を急峻にして不要な成分の除去能力を上げなけ
ればならない。
Therefore, in order to secure the measurement information of the displacement X, it is necessary to sharpen the amplitude characteristics of the filter to increase the ability to remove unnecessary components.

ところで、被測定対象の移動中の変位を測定する場合に
は、変位Xが時間の関数となる。このとき、加算器の出
力Sの位相検出の対象とする成分の信号周波数はキャリ
ア信号の基本周波数fからシフトをおこす0例えば、被
測定対象が速度Vで移動する場合には、 x=v  −t と表わせるので信号Sは 5=E−c−cos (2gf−t−2x−v−t/p
) −E−C−CO3(2K Cr−v/p) ・t)−E
−C−cos (2π(f−Δf)・t)となり、信号
Sの周波数がrから(f−Δf)にシフトしていること
がわかる0周波数がシフトする幅Δfは移動する速度V
に依存するので、移動中の変位を測定する場合にはフィ
ルタに入力される信号の周波数はキャリア信号の周波数
を中心として上下に変動することがわかる。
By the way, when measuring the displacement of the object to be measured while it is moving, the displacement X becomes a function of time. At this time, the signal frequency of the component targeted for phase detection of the output S of the adder is shifted from the fundamental frequency f of the carrier signal. For example, when the object to be measured moves at a speed V, x = v - t, so the signal S is 5=E-c-cos (2gf-t-2x-v-t/p
) -E-C-CO3(2K Cr-v/p) ・t)-E
-C-cos (2π(f-Δf)・t), and it can be seen that the frequency of the signal S is shifted from r to (f-Δf). The width Δf by which the 0 frequency shifts is the moving speed V
Therefore, when measuring displacement during movement, it can be seen that the frequency of the signal input to the filter fluctuates up and down around the frequency of the carrier signal.

一方、フィルタの位相特性は信号周波数に依存し、ある
信号がフィルタを通過するのに要する時間はその信号周
波数に依存する。第7図に例として、5次のチエビシエ
フフィルタの特性を示す。
On the other hand, the phase characteristics of a filter depend on the signal frequency, and the time required for a certain signal to pass through the filter depends on the signal frequency. FIG. 7 shows, as an example, the characteristics of a fifth-order Tievisiev filter.

第7図(a)はフィルタの振幅特性である。左半分が通
過域、右半分が遮断域である。これに対して、位相特性
は第7図(b)となる、信号がフィルタを通過するのに
要する時間は位相特性を周波数で割った値で表現できる
。それが第7図(C)であり、信号がフィルタを通過す
るときに発生する遅延時間として表わされている0通過
域の遅延時間に注目すると、このフィルタでは信号の周
波数によってその遅延時間に違いがあることがわかる。
FIG. 7(a) shows the amplitude characteristics of the filter. The left half is the pass area, and the right half is the cut area. On the other hand, the phase characteristic is as shown in FIG. 7(b), and the time required for a signal to pass through the filter can be expressed as the value obtained by dividing the phase characteristic by the frequency. This is shown in Fig. 7 (C), and if we pay attention to the delay time in the 0 passband, which is expressed as the delay time that occurs when a signal passes through the filter, we can see that this filter changes the delay time depending on the frequency of the signal. You can see that there is a difference.

ところが、変位情報の検出には時間情報を用いるので、
′信号周波数の違いによってフィルタを通過する時間が
まちまちであると、フィルタを通過する前には同じ時間
情報を持つ信号もフィルタを通過することによって別の
時間情報を持つ信号に変化してしまう、信号周波数の違
いは、被測定対象の移動速度によって生じるため、被測
定対象の移動速度によって測定される変位Xが違うとい
うことが発生する。最も顕著に現れる例としては、被測
定対象が基準位置に近付きながら移動する場合と遠ざか
りながら移動する場合で、実際には同一の位置にあるに
もかかわらず別の位置にあるかのように測定される。
However, since time information is used to detect displacement information,
'If the time it takes to pass through a filter varies depending on the signal frequency, a signal that has the same time information before passing through the filter will change to a signal that has different time information after passing through the filter. Since the difference in signal frequency is caused by the moving speed of the object to be measured, it occurs that the measured displacement X differs depending on the moving speed of the object to be measured. The most obvious example is when the object to be measured moves toward or away from the reference position, making the measurement appear as if it were at a different position even though it is actually at the same position. be done.

この現象はフィルタの位相特性によるもので、これを防
ぐためには信号のとりうる周波数範囲において信号がフ
ィルタを通過する時間が一定になるようにしなければな
らない、しかし、このような位相特性を得るためには振
幅特性を緩やかにせざるをえず、不要信号成分による測
定精度の悪化を招く、逆に振幅特性を急峻にすれば位相
特性が悪化し、この現象が強く現れる。従って、従来の
方法によって移動中の変位を測定する場合には、基本的
な測定精度と移動中の測定精度とを両立させることはで
きなかった。
This phenomenon is due to the phase characteristics of the filter, and in order to prevent this, it is necessary to make the time for the signal to pass through the filter constant in the frequency range that the signal can take. However, in order to obtain such a phase characteristic, In this case, the amplitude characteristics must be made gentler, which leads to deterioration of measurement accuracy due to unnecessary signal components.On the other hand, if the amplitude characteristics are made steeper, the phase characteristics deteriorate, and this phenomenon becomes more pronounced. Therefore, when measuring displacement during movement using the conventional method, it has not been possible to achieve both basic measurement accuracy and measurement accuracy during movement.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その混合
比をキャリア信号の位相に応じて変えることのできる混
合手段を用いることによって、フィルタ手段の入力にお
ける不要信号を減少させフィルタ手段の位相特性を最適
化し、被測定対象の静止・移動を問わず精度の高い変位
情報の検出が可能な内挿処理回路を提供するものである
The present invention has been made in view of the above problems, and by using a mixing means whose mixing ratio can be changed according to the phase of the carrier signal, unnecessary signals at the input of the filter means can be reduced and the phase of the filter means can be reduced. The present invention provides an interpolation processing circuit that optimizes characteristics and can detect displacement information with high accuracy regardless of whether the object to be measured is stationary or moving.

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の内挿処理回路は、
物体の運動に応じて互いに位相が異なるn(nは2以上
の整数)相の信号を出力するエンコーダと、互いに位相
が異なるn相のキャリア信号を出力するキャリア信号発
生手段と、エンコーダの出力信号によってキャリア信号
発生手段の出力するキャリア信号を変調するn個の変調
手段と、n個の変調手段の出力をキャリア信号発生手段
の出力に応じた混合比で混合する混合手段と、混合手段
の出力から高調波を取り除くフィルタ手段と、フィルタ
手段の出力信号の位相情報を復調する位相情報復調手段
とを備えたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the interpolation processing circuit of the present invention has the following features:
An encoder that outputs n-phase (n is an integer of 2 or more) phase signals that differ from each other in accordance with the motion of an object, a carrier signal generation means that outputs n-phase carrier signals that differ from each other in phase, and an output signal of the encoder. n modulating means for modulating the carrier signal output by the carrier signal generating means, a mixing means for mixing the outputs of the n modulating means at a mixing ratio according to the output of the carrier signal generating means, and an output of the mixing means. The device includes filter means for removing harmonics from the filter, and phase information demodulation means for demodulating phase information of the output signal of the filter means.

作用 本発明は上記構成により、混合手段の出力に含まれる不
要成分を減少させることができる。したかって、フィル
タ手段では振幅特性を緩やかにしても不要成分除去の目
的を達成することができる。
Operation The present invention can reduce unnecessary components contained in the output of the mixing means with the above configuration. Therefore, even if the filter means has a gentle amplitude characteristic, it is possible to achieve the purpose of removing unnecessary components.

そこで、フィルタ手段の位相特性を信号のとりうる周波
数範囲において、信号がフィルタ手段を通過する時間が
一定になるような特性に近付けることができ、被測定対
象の移動中の変位測定精度を向上させることができる。
Therefore, it is possible to approximate the phase characteristics of the filter means to such a characteristic that the time required for the signal to pass through the filter means is constant within the frequency range that the signal can take, thereby improving the accuracy of displacement measurement while the object to be measured is moving. be able to.

実施例 以下に、本発明の内挿処理回路における一実施例を図面
を用いて説明する。
Embodiment An embodiment of the interpolation processing circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の内挿処理回路の一実施例における全体
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the interpolation processing circuit of the present invention.

第1図において、101はエンコーダであり、被測定対
象の変位に応じて2相の正弦波状の信号ea+  eb
を出力する。被測定対象の基準位置からの変位をXとす
ると、エンコーダ101の出力e、、ebは e、mE−cos (2x−x/p) eb=E−sin(2π・x/p) と表わされる。ただし、Eはエンコーダ出力の振幅、p
はエンコーダのピッチである。
In FIG. 1, 101 is an encoder, which generates two-phase sinusoidal signals ea+eb according to the displacement of the object to be measured.
Output. When the displacement of the object to be measured from the reference position is represented by . However, E is the amplitude of the encoder output, p
is the pitch of the encoder.

102a、102bは変調器であり、キャリア発生器1
03の発生するキャリア信号C,,C。
102a and 102b are modulators, and carrier generator 1
03 generated carrier signals C,,C.

をそれぞれエンコーダ101の出力で変調する。are modulated by the output of the encoder 101, respectively.

キャリア発生器103の出力するキャリア信号Ca、C
iは矩形波なので、フーリエ級数に展開すると c、=C−[cos (2zf−t) 1/a c o s (3・2rt f−t) +−・
−−−−)c、=C・ (s in (2πf−t)+
1/3sin(3・2πr−t)+・・・・・・)と表
わされる。ただし、Cはキャリア信号の振幅、fは周波
数、tは時間である。キャリア信号として矩形波を用い
るのは、ディジタル回路で互いに位相が90@異なる信
号を容易につくることができるためである。また、変調
器10’2a、102bの構成も簡単化できる、変調器
102a、102bの出力は ma′!ea′Ca mb−eb′cb である。
Carrier signals Ca and C output from the carrier generator 103
Since i is a rectangular wave, when expanded into a Fourier series, c, = C-[cos (2zf-t) 1/a cos (3・2rt f-t) +-・
−−−−)c, =C・(s in (2πf−t)+
It is expressed as 1/3 sin (3·2πr-t)+...). However, C is the amplitude of the carrier signal, f is the frequency, and t is the time. The reason why a rectangular wave is used as a carrier signal is that signals having phases different by 90@ from each other can be easily generated in a digital circuit. Further, the configuration of the modulators 10'2a and 102b can be simplified, and the outputs of the modulators 102a and 102b are ma'! ea'Cam mb-eb'cb.

、104は混合器であり、変調器102a。, 104 is a mixer and a modulator 102a.

102bの出力信号ma、m’iを、キャリア信号発生
器103の出力する混合比を変えるための信号csに応
じた混合比で混合する。混合器1′04の出力s3は次
のように表わすことができる。
The output signals ma and m'i of the carrier signal generator 102b are mixed at a mixing ratio corresponding to a signal cs for changing the mixing ratio output from the carrier signal generator 103. The output s3 of the mixer 1'04 can be expressed as follows.

s  −Ka−m  +Kb、−rn。s -Ka-m +Kb, -rn.

S             a つまり、混合器1−04では変調器102−a。S a That is, in the mixer 1-04, the modulator 102-a.

102bの出力をKa:Kbの比率で混合している。混
合器104の出力s3中に含まれる不要な信号成分は、
この混合比をキャリア信号発生手段103の出力、する
信号C8に心上で動的に変化させることによって減少す
ることができる0、言い換えると、混合器104の出力
s3は、 3−.1111e、 ・Ka−ca+、e−> ・Kb
−cbで表わされるので、キャリア信号に混合比の係数
を掛けることにより、もともとキャリア信号に含まれ不
要な信号成分となるキャリア信号の高調波を減少させる
こをができる。
The outputs of 102b are mixed at a ratio of Ka:Kb. The unnecessary signal component contained in the output s3 of the mixer 104 is
This mixing ratio can be reduced by dynamically changing the output of the carrier signal generating means 103, the signal C8, to 0, in other words, the output s3 of the mixer 104 is 3-. 1111e, ・Ka-ca+, e-> ・Kb
-cb, by multiplying the carrier signal by the mixing ratio coefficient, harmonics of the carrier signal that are originally included in the carrier signal and become unnecessary signal components can be reduced.

105はフィルタであり、混合器104の出力に含まれ
る不要な信号成分を除去する0本発明の内挿処理回路で
は、混合器104で不要信号成分を減少させることがで
きる。したがて、従来の方法による゛同様な目的のため
のフィルタに対して、信号の通過帯域を広げたり遮断特
性をゆるやかにすることができるので、フィルタで取り
出すべき信号がこのフィルタを通過するの−に要する時
間をより広い周波数範囲において一定にすることができ
る。106は位相差力カンタであり、フィルタによって
取り・出された信号の位相情報を復調することによって
被測定対象の変位を検出する。
A filter 105 removes unnecessary signal components included in the output of the mixer 104.In the interpolation processing circuit of the present invention, the mixer 104 can reduce unnecessary signal components. Therefore, compared to conventional filters for similar purposes, it is possible to widen the signal passband and make the cut-off characteristics gentler, making it easier for the signal to be extracted by the filter to pass through this filter. - can be made constant over a wider frequency range. A phase difference force counter 106 detects the displacement of the object to be measured by demodulating the phase information of the signal extracted by the filter.

第2図は本発明の内挿処理回路の一実施例における1回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the interpolation processing circuit of the present invention.

第2図において101は一光学式のエンコーダである0
発光素子と受光素子の簡には光を遮るエンコーダ板があ
り、被測定対象の移動にともなって移動する。対となる
発光素子と受光素子は2組あり、空間的に90′ずれた
位置に取り付けられている。エンコーダ101の出力に
は、互いに位相が90°異なる信号ea;”e、が得ら
れる。
In FIG. 2, 101 is an optical encoder 0
There is an encoder plate that blocks light between the light emitting element and the light receiving element, and it moves as the object to be measured moves. There are two pairs of light-emitting elements and light-receiving elements, which are mounted at positions spatially shifted by 90'. At the output of the encoder 101, signals ea;"e whose phases are different from each other by 90 degrees are obtained.

102a、102bはそれぞれ変調器であり、第2図に
示すように反転アンプ120,121と、外部からの信
号によって切り換えられるスイッチ110.111から
なる1例えば、変調器102aの出力m、は、スイッチ
110がa側にある場合、ea、b側にある場合は−e
、となる。スイッチ110の切り換えはキャリア信号発
生器103から出力されるキャリア信号C3によって行
なわれるので、キャリア信号のレベルによって変調器の
入力(ここではea)に+1または−1が掛けられるこ
とになる。変調器102bについても同様であり、壱の
出力mゎはスイッチ111がe側にある場合はe、、d
側にある場合は一〇bとなる。
102a and 102b are modulators, respectively, and as shown in FIG. If 110 is on the a side, ea, if it is on the b side, -e
, becomes. Since switching of the switch 110 is performed by the carrier signal C3 outputted from the carrier signal generator 103, +1 or -1 is multiplied by the input of the modulator (here, ea) depending on the level of the carrier signal. The same goes for the modulator 102b, and the output m2 is e, d when the switch 111 is on the e side.
If it is on the side, it is 10b.

この時のスイッチ111の切り換えはキャリア信号発生
器103から出力されるキャリア信号C5によって行な
われる。
The switching of the switch 111 at this time is performed by the carrier signal C5 output from the carrier signal generator 103.

104は混合器であり、混合比を得るための抵抗141
,142,143と、混合比を切り換えるためのスイッ
チ130からなる。混合比を切り換えるタイミングを与
える信号C3はキャリア信号発生器103から供給され
る。混合器104の出力s8はスイッチ130がe側に
ある場合は53=(R2+R3)/Δ−’ma+R1,
/Δ・m。
104 is a mixer, and a resistor 141 for obtaining the mixing ratio
, 142, 143, and a switch 130 for switching the mixing ratio. A signal C3 that provides timing for switching the mixing ratio is supplied from the carrier signal generator 103. When the switch 130 is on the e side, the output s8 of the mixer 104 is 53=(R2+R3)/Δ−'ma+R1,
/Δ・m.

スイッチがr側にある場合は s、=R3/Δ・ma+(Rl +R2)/Δ’m6と
なる。ここで、Δ−R1+R2+R3である。
When the switch is on the r side, s=R3/Δ·ma+(Rl+R2)/Δ'm6. Here, Δ-R1+R2+R3.

エンコーダ101の出力e8.e、の振幅が等しい場合
、R1=R3とするので、混合器104の混合比はスイ
ッチ130の切り替えによって、R1+R2:R1とR
1:R]+R2との間で変化する。
Output e8 of encoder 101. If the amplitudes of e and
1:R]+R2.

キャリア信号発生器103から出力される信号を第4図
に示す、ca、c、は互いに位相が90°異なる矩形波
である。混合器+04に供給されるcsはC8,C,の
2倍の周波数−の矩形波で、その変化点はC,、C,の
変化点から等距離にある。第2図におけるエンコーダ1
01から正弦波状の信号ea、ebが得られたときの各
部の信号を第5図に示す、変調器102a、102bか
らは、キャリア信号Ca、Cゎをエンコーダから出力さ
れる信号で振幅変調したma、m、が得られる。キャリ
ア信号C3によりその混合比が変えられる混合器104
の出力には信号ssが得られる。
The signals outputted from the carrier signal generator 103 are shown in FIG. 4, and ca and c are rectangular waves whose phases differ by 90 degrees from each other. The cs supplied to the mixer +04 is a rectangular wave with twice the frequency of C8, C, and its changing point is equidistant from the changing point of C, . Encoder 1 in Fig. 2
FIG. 5 shows the signals of each part when sinusoidal signals ea and eb are obtained from the modulators 102a and 102b. ma, m, are obtained. Mixer 104 whose mixing ratio can be changed by carrier signal C3
A signal ss is obtained at the output of .

第6図に示す信号Sは第3図における加算器の出力に得
られる信号の波形図である。
Signal S shown in FIG. 6 is a waveform diagram of the signal obtained at the output of the adder in FIG.

信号S3、信号Sともに高調波を含んだ信号であるが、
後続するフィルタによって被測定対象の変位情報を含ん
だ基本波成分を取り出す場合、信号S、は信号Sに比べ
て容易にその目的を達成することができる。混合器10
4での混合比を適当に選べば、信号S、に含まれる第3
iPI波成分を零にできる。この場合、フィルタで除去
すべき高調波成分の最も基本波に近い成分は第5調波と
なり、第3調波成分を含む信号Sに比べてフィルタにお
ける信号の通過帯域を広げることができる。
Both signal S3 and signal S contain harmonics, but
When the fundamental wave component containing the displacement information of the object to be measured is extracted by a subsequent filter, the signal S can achieve the purpose more easily than the signal S. mixer 10
If the mixing ratio at 4 is selected appropriately, the third
The iPI wave component can be reduced to zero. In this case, the harmonic component closest to the fundamental wave to be removed by the filter is the fifth harmonic, and the passband of the signal in the filter can be widened compared to the signal S including the third harmonic component.

フィルタ105では振幅特性は緩やかでよいので、位相
特性を望ましい、一般に位相リニアと呼ばれる特性に近
付けることができる0位相リニアの特性を持つフィルタ
では前述のように信号がフィルタを通過する時間を一定
に保つことできる。
Since the amplitude characteristics of the filter 105 may be gentle, the phase characteristics can be brought close to the desirable characteristic generally called phase linearity.For filters with 0 phase linearity characteristics, the time for the signal to pass through the filter is fixed as described above. Can be kept.

位相差カウンタ106ではフィルタ105の出力と、キ
ャリア信号発生器103からの信号の位相差を検出し、
変位情報を得る0位相差カウンタ106を動かすための
クロックは外部から供給される。
A phase difference counter 106 detects the phase difference between the output of the filter 105 and the signal from the carrier signal generator 103,
A clock for operating the 0 phase difference counter 106 for obtaining displacement information is supplied from the outside.

なお、上記の説明ではエンコーダ101およびキャリア
信号発生器103の出力信号を2相として説明したが、
本発明は容易に2相以上の場合に拡張できることは言う
までもない。
Note that in the above explanation, the output signals of the encoder 101 and the carrier signal generator 103 were explained as two phases.
It goes without saying that the present invention can be easily extended to cases of two or more phases.

発明の効果 以上述べたように、本発明の内挿処理回路は、その混合
比を動的に変化させる混合手段によって不要な高調波成
分を効果的に減少させることができ、フィルタの位相特
性によって生じる被測定対象の移動中の測定精度の低下
を防ぐことができる。
Effects of the Invention As described above, the interpolation processing circuit of the present invention can effectively reduce unnecessary harmonic components by the mixing means that dynamically changes the mixing ratio, and by the phase characteristics of the filter. It is possible to prevent the measurement accuracy from decreasing while the object to be measured is moving.

したがって、本発明の内挿処理回路によれば、被測定対
象の静止・移動にかかわらず精度よくその変化を測定す
ることができる。
Therefore, according to the interpolation processing circuit of the present invention, changes in the object to be measured can be accurately measured regardless of whether the object is stationary or moving.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における内挿処理回路のブロ
ック図、第2図は本発明の一実施例における内挿処理回
路の回路図、第3図は従来の内挿処理回路のブロック図
、第4図は第2図のキャリ波形図、第6図は第3図に示
す従来の内挿回路の一構成要素である加真器から出力さ
れる信号の波形図、第7図は5次のチエビシエフフィル
タの特性図である。 101・・・・・・エンコーダ、102a、102b・
・・・・・変調器、103・・・・・・キャリア信号発
生器、104・・・・・・混合器、105・・・・・・
フィルタ、106・・・・・・位相差カウンタ。
Fig. 1 is a block diagram of an interpolation processing circuit in an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram of an interpolation processing circuit in an embodiment of the invention, and Fig. 3 is a block diagram of a conventional interpolation processing circuit. Fig. 4 is a carry waveform diagram of Fig. 2, Fig. 6 is a waveform diagram of a signal output from the adder, which is a component of the conventional interpolation circuit shown in Fig. 3, and Fig. 7 is FIG. 3 is a characteristic diagram of a fifth-order Tievisiev filter. 101...Encoder, 102a, 102b.
...Modulator, 103...Carrier signal generator, 104...Mixer, 105...
Filter, 106...Phase difference counter.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)物体の運動に応じて互いに位相が異なるn(nは
2以上の整数)相の信号を出力するエンコーダと、互い
に位相が異なるn相のキャリア信号を出力するキャリア
信号発生手段と、前記エンコーダの出力信号によって前
記キャリア信号発生手段の出力するキャリア信号を変調
するn個の変調手段と、前記n個の変調手段の出力を前
記キャリア信号発生手段の出力に応じた混合比で混合す
る混合手段と、前記混合手段の出力から高調波を取り除
くフィルタ手段と、前記フィルタ手段の出力信号の位相
情報を復調する位相情報復調手段とを具備したことを特
徴とする内挿処理回路。
(1) an encoder that outputs n-phase (n is an integer of 2 or more) phase signals that differ from each other in accordance with the motion of an object; a carrier signal generating means that outputs n-phase carrier signals that differ from each other in phase; n modulation means for modulating the carrier signal output from the carrier signal generation means by an output signal of an encoder; and mixing for mixing the outputs of the n modulation means at a mixing ratio according to the output of the carrier signal generation means. 1. An interpolation processing circuit comprising: a filter means for removing harmonics from the output of the mixing means; and a phase information demodulation means for demodulating phase information of the output signal of the filter means.
(2)物体の運動に応じて互いに位相が90°異なる第
1及び第2の信号を出力するエンコーダと、互いに位相
が90°異なる第1及び第2のキャリア信号を出力する
キャリア信号発生手段と、前記エンコーダの第1の出力
信号によって前記キャリア信号発生手段の出力する第1
のキャリア信号を変調する第1の変調手段と、前記エン
コーダの第2の出力信号によって前記キャリア信号発生
手段の出力する第2のキャリア信号を変調する第2の変
調手段と、前記第1の変調手段の出力と前記第2の変調
手段の出力を前記キャリア信号発生手段の出力に応じた
混合比で混合する混合手段と、前記混合手段の出力から
なる高調波を取り除くフィルタ手段と、前記フィルタ手
段の出力信号の位相情報を復調する位相情報復調手段と
を具備したことを特徴とする内挿処理回路。
(2) An encoder that outputs first and second signals whose phases differ by 90 degrees from each other according to the movement of an object, and a carrier signal generating means which outputs first and second carrier signals whose phases differ from each other by 90 degrees. , the first output signal of the carrier signal generating means according to the first output signal of the encoder.
a first modulating means for modulating a carrier signal of the encoder; a second modulating means for modulating a second carrier signal output from the carrier signal generating means by a second output signal of the encoder; mixing means for mixing the output of the second modulating means and the output of the second modulating means at a mixing ratio according to the output of the carrier signal generating means; filter means for removing harmonics from the output of the mixing means; and the filter means. 1. An interpolation processing circuit comprising: phase information demodulation means for demodulating phase information of an output signal.
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