JPH0445049B2 - - Google Patents
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- JPH0445049B2 JPH0445049B2 JP24422684A JP24422684A JPH0445049B2 JP H0445049 B2 JPH0445049 B2 JP H0445049B2 JP 24422684 A JP24422684 A JP 24422684A JP 24422684 A JP24422684 A JP 24422684A JP H0445049 B2 JPH0445049 B2 JP H0445049B2
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- Japan
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- section
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
技術分野
本発明は、90°位相差の異なるsinθ信号とcosθ
信号を使用して、測角或は測長を行なうエンコー
ダ方式の測角、測長回路の改良に関する。 従来技術及びその問題点 通常、エンコーダ方式の測或は測長装置にあつ
ては、方向弁別及び分割数向上の為、90°位相の
異なる２つの正弦波信号sinθ信号及びcosθ信号を
用いる。第３図ａ，ｂは、sinθ信号及びcosθ信号
を示す波形であり、sinθ信号ａ及びcosθ信号ｂ
は、コンパレータ等によつて第３図ｃ，ｄに示す
如く２値化され、該２値化された信号ｃ，ｄは、
弁別パルス発生回路等によつて第３図ｅに示す如
く、方向弁別されたパルス信号（これを４分割パ
ルスと呼ぶ）に変換され、この４分割パルス信号
のパルス数をカウンター等で数えて、その移動量
（これが測角値或は測長値である。）を求め、測
角、測長作業を行うものである。 また、この様な４分割パルスカウント方式で
は、例えば、１パルス周期が10μｍになる様にエ
ンコーダが作成されていると、Ｎカウントの場
合、Ｎ×10μｍという移動量に対応した測定値の
測定精度が可能となるが、更に、高い分解能を得
る為にこのパルス間を内挿処理によつてさらに分
割する種々の方式が提案されており、この内挿処
理の一方式にsinθ信号値とcosθ信号値との比を取
つてθ＝tan-1sinθ／cosθ値で内挿角を得る方式があ る。第４図は、前記内挿処理回路を備えた４分割
パルスカウント方式の測角、測長回路を示すブロ
ツク図であり、エンコーダ装置の一部を構成する
検出格子を通過した光線を受けると受光素子等か
ら出力されたSinθ信号ａ及びcosθ信号ｂは、コン
パレータ１，２を経由して例えば基準零点を閾値
にして２値化され、該２値化された波形信号（第
３図のｃ，ｄの信号）は、弁別パルス発生回路３
によつて方向弁別された４分割パルス信号（第３
図のｅの信号）に変換され、該４分割パルス信号
は、カウンタ４のup端子或はdown端子に加えら
れカウントされて大目盛値を算出する。 一方、上記sinθ信号及びcosθ信号は、Ａ／Ｄ変
換器５，６によつてデイジタル変換され、該Ａ／
Ｄ変換器５，６からの出力に対して除算部７によ
つてsinθ／cosθ値なる除算が行われ、tan-1計算部８
に よりそのtan-1を得ることでθが求められ、角度
変換部９で例えば、１パルス周期が10μｍの場
合、10μｍ×θ／90°を求めることで小目盛値として の内挿値が得られる。 この小目盛値としての内挿値と４分割パルスの
カウント値である大目盛値とを合成部１０で合成
処理し、表示部１１で表示することにより高分解
能な測定値が得られることになる。 ところで、上記測角・測長回路においては、大
目盛値を算出するためには、まず、コンパレータ
１，２によつてsinθ信号及びcosθ信号を２値化さ
れた波形信号に変換しなければならず、また、内
挿値を算出するためには、まず、Ａ／Ｄ変換器
５，６によつてsinθ信号及びcosθ信号をデイジタ
ル信号に変換しなければならないため、上記コン
パレータ１，２によつ２値化された波形信号と
Ａ／Ｄ変換器５，６によつて変換されたデイジタ
ル信号との間にコンパレータとＡ／Ｄ変換器の例
えば基準零点等にずれ等があると、表示部１１で
表示される測定値の数値に飛びという現象が発生
する惧れがある。 第５図は、かかる飛びという現象を説明するた
めの図であり、第５図のａは、弁別パルス発生回
路３から出力される４分割パルスであり、第５図
のｂは、角度変換部９から出力される理想的な内
挿値であるが、上述の如く、上記コンパレーター
１，２によつて２値化された波形信号とＡ／Ｄ変
換器５，６によつて変換されたデイジタル信号と
の間に各々の基準零点等のずれがあると、第５図
ｃに示す如く、角度変換部９からの出力される内
挿値の零地点が、４分割パルスのパルス発生地点
とずれた関係になり、この場合、合成部１０にて
合成される測定値は、例えば、第５図のＩの部分
について考えると、……18μｍ 19μｍ 10μｍ
21μｍ 22μｍといつた合成値が得られ数値の飛
びという現象が発生することになる。このような
飛びの対策としては、従来、種々の提案がなされ
ているが、どれも処理が複雑であるという欠点が
ある。 目 的 本発明は、この様な問題点に鑑みて為されたも
のであり、簡単な処理回路によつて上記数値の飛
びという現象を軽減した内挿処理回路を備えた４
分割パルスカウント方式の測角・測長回路を提供
せんとするものである。 実施例の構成 以下、図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。第１図は、本発明に係るエンコーダ方式の測
角・測長回路の一実施例を示すブロツク図であ
り、従来例と同様のブロツクは、同一の符号を付
し説明は省略する。 従来例と本実施例の構成上の相違は、第１図か
ら明らかな如く、本実施例がコンパレータ１，２
によつて２値化されたsinθ信号とcosθ信号を取り
込んで、該sinθ信号とcosθ信号の正、負を判別
し、下表１に示す如く該sinθ信号とcosθ信号と
信号を使用して、測角或は測長を行なうエンコー
ダ方式の測角、測長回路の改良に関する。 従来技術及びその問題点 通常、エンコーダ方式の測或は測長装置にあつ
ては、方向弁別及び分割数向上の為、90°位相の
異なる２つの正弦波信号sinθ信号及びcosθ信号を
用いる。第３図ａ，ｂは、sinθ信号及びcosθ信号
を示す波形であり、sinθ信号ａ及びcosθ信号ｂ
は、コンパレータ等によつて第３図ｃ，ｄに示す
如く２値化され、該２値化された信号ｃ，ｄは、
弁別パルス発生回路等によつて第３図ｅに示す如
く、方向弁別されたパルス信号（これを４分割パ
ルスと呼ぶ）に変換され、この４分割パルス信号
のパルス数をカウンター等で数えて、その移動量
（これが測角値或は測長値である。）を求め、測
角、測長作業を行うものである。 また、この様な４分割パルスカウント方式で
は、例えば、１パルス周期が10μｍになる様にエ
ンコーダが作成されていると、Ｎカウントの場
合、Ｎ×10μｍという移動量に対応した測定値の
測定精度が可能となるが、更に、高い分解能を得
る為にこのパルス間を内挿処理によつてさらに分
割する種々の方式が提案されており、この内挿処
理の一方式にsinθ信号値とcosθ信号値との比を取
つてθ＝tan-1sinθ／cosθ値で内挿角を得る方式があ る。第４図は、前記内挿処理回路を備えた４分割
パルスカウント方式の測角、測長回路を示すブロ
ツク図であり、エンコーダ装置の一部を構成する
検出格子を通過した光線を受けると受光素子等か
ら出力されたSinθ信号ａ及びcosθ信号ｂは、コン
パレータ１，２を経由して例えば基準零点を閾値
にして２値化され、該２値化された波形信号（第
３図のｃ，ｄの信号）は、弁別パルス発生回路３
によつて方向弁別された４分割パルス信号（第３
図のｅの信号）に変換され、該４分割パルス信号
は、カウンタ４のup端子或はdown端子に加えら
れカウントされて大目盛値を算出する。 一方、上記sinθ信号及びcosθ信号は、Ａ／Ｄ変
換器５，６によつてデイジタル変換され、該Ａ／
Ｄ変換器５，６からの出力に対して除算部７によ
つてsinθ／cosθ値なる除算が行われ、tan-1計算部８
に よりそのtan-1を得ることでθが求められ、角度
変換部９で例えば、１パルス周期が10μｍの場
合、10μｍ×θ／90°を求めることで小目盛値として の内挿値が得られる。 この小目盛値としての内挿値と４分割パルスの
カウント値である大目盛値とを合成部１０で合成
処理し、表示部１１で表示することにより高分解
能な測定値が得られることになる。 ところで、上記測角・測長回路においては、大
目盛値を算出するためには、まず、コンパレータ
１，２によつてsinθ信号及びcosθ信号を２値化さ
れた波形信号に変換しなければならず、また、内
挿値を算出するためには、まず、Ａ／Ｄ変換器
５，６によつてsinθ信号及びcosθ信号をデイジタ
ル信号に変換しなければならないため、上記コン
パレータ１，２によつ２値化された波形信号と
Ａ／Ｄ変換器５，６によつて変換されたデイジタ
ル信号との間にコンパレータとＡ／Ｄ変換器の例
えば基準零点等にずれ等があると、表示部１１で
表示される測定値の数値に飛びという現象が発生
する惧れがある。 第５図は、かかる飛びという現象を説明するた
めの図であり、第５図のａは、弁別パルス発生回
路３から出力される４分割パルスであり、第５図
のｂは、角度変換部９から出力される理想的な内
挿値であるが、上述の如く、上記コンパレーター
１，２によつて２値化された波形信号とＡ／Ｄ変
換器５，６によつて変換されたデイジタル信号と
の間に各々の基準零点等のずれがあると、第５図
ｃに示す如く、角度変換部９からの出力される内
挿値の零地点が、４分割パルスのパルス発生地点
とずれた関係になり、この場合、合成部１０にて
合成される測定値は、例えば、第５図のＩの部分
について考えると、……18μｍ 19μｍ 10μｍ
21μｍ 22μｍといつた合成値が得られ数値の飛
びという現象が発生することになる。このような
飛びの対策としては、従来、種々の提案がなされ
ているが、どれも処理が複雑であるという欠点が
ある。 目 的 本発明は、この様な問題点に鑑みて為されたも
のであり、簡単な処理回路によつて上記数値の飛
びという現象を軽減した内挿処理回路を備えた４
分割パルスカウント方式の測角・測長回路を提供
せんとするものである。 実施例の構成 以下、図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。第１図は、本発明に係るエンコーダ方式の測
角・測長回路の一実施例を示すブロツク図であ
り、従来例と同様のブロツクは、同一の符号を付
し説明は省略する。 従来例と本実施例の構成上の相違は、第１図か
ら明らかな如く、本実施例がコンパレータ１，２
によつて２値化されたsinθ信号とcosθ信号を取り
込んで、該sinθ信号とcosθ信号の正、負を判別
し、下表１に示す如く該sinθ信号とcosθ信号と
【表】
の正、負の関係から、第２図ａに示される如く、
〜の各象限に分けられた４分割パルスにおい
て該４分割パルスが今第何象限にあるのから判定
し、該判定結果を合成部１０に伝える象限発生部
１３と、除算部７とtan-1計算部８との間に設け
られ第２図ｂに模式的に示す除算部７から出力さ
れたsinθ／cosθ値即ちtanθを入力し、第２図ｃに模
式 的に示す該tanθの絶対値を出力する絶対値処理部
１２とを新たに設けた点に存する。 実施例の作用 次に上実施例の作用を第２図及び下表２を使つ
て説明すると、今、エンコーダーの検出素子に
〜の各象限に分けられた４分割パルスにおい
て該４分割パルスが今第何象限にあるのから判定
し、該判定結果を合成部１０に伝える象限発生部
１３と、除算部７とtan-1計算部８との間に設け
られ第２図ｂに模式的に示す除算部７から出力さ
れたsinθ／cosθ値即ちtanθを入力し、第２図ｃに模
式 的に示す該tanθの絶対値を出力する絶対値処理部
１２とを新たに設けた点に存する。 実施例の作用 次に上実施例の作用を第２図及び下表２を使つ
て説明すると、今、エンコーダーの検出素子に
【表】
sinθとcosθとの信号が入ると、該sinθ信号とcosθ
信号とは、大目盛値を算出すべくコンパレータ
１，２に入力され２値化されると共に、内挿値を
得るべく、Ａ／Ｄ変換器５，６にも入力されデイ
ジタル変換されるが、上記コンパレータ１，２に
よつて２値化された波形信号とＡ／Ｄ変換器５，
６によつて変換されたデイジタル信号の初期動作
にタイミングのずれが有り、絶対値処理部１２か
ら出力されるtanθの絶対値が、第２図ｄに示され
る如く、４分割パルス（第２図のａ）との相対関
係において、ずれを生じた場合を想定すると、合
成部１０では、絶対値処理部１２及び象限発生部
１３からの情報を取り入れて以下に述べるような
延算処理を行なう。 前記合成部１０は、前記絶対値処理部１２から
出力されたtanθの絶対値を確認し、このtanθの絶
対値の値によつてあらかじめ定められた値を内挿
値として選択する。 ここで、あらかじめ定められた内挿値が選択さ
れるtanθの絶対値の範囲について説明する。 まず、10μｍ×tan-1｜tanθ｜／90°の算出を行う。 ここで、上式の分子をtan-1｜tanθ｜としている
のは、この分子の値を0°≦θ≦90°の範囲内とす
るためである。 そして、上式の算出値が「９」以上「10」未満
の範囲内となる、つまり、81°＜tan-1｜tanθ｜＜
90°の範囲内となるθの値を求め、このθの値、
81°＜θ＜99°、261°＜θ＜289°、441°＜θ＜459°
、
……、（180n＋81）°＜θ＜（180n＋99）°、…
…〔但し、θ＝（180n＋90）°を除く。ｎ＝０、
１、２、……〕の範囲内におけるtanθの絶対値の
値をＡとする。 同様に、上式の算出値が「０」以上「１」未満
の範囲内となる、つまり、0°≦tan-1｜tanθ｜＜9°
の範囲内となるθの値を求め、このθの値、0°≦
9°、171°＜θ＜189°、351°＜θ＜369°、……、
（180m−９）°＜θ＜（180m＋９）°、……〔但
し、ｍ＝１、２，３，……〕の範囲内における
tanθの絶対値の値をＢとする。 そして、絶対値処理部１２から出力されるtanθ
の絶対値と、これに対応して合成部１０にて割り
当てられる内挿値との関係を示す表２にあるよう
に、４分割パルスの象限が、でtanθの絶対値
が値Ｂの範囲内にある時には内挿値を「0μｍ」
とし、４分割パルスの象限が、でtanθの絶対
値が値Ａの範囲内にある時には内挿値を「9μｍ」
としている。 また、４分割パルスの象限が、でtanθの絶
対値が値Ａの範囲内にある時には内挿値を「0μ
ｍ」とし、４分割パルスの象限が、でtanθの
絶対値が値Ｂの範囲内にある時には内挿値を
「9μｍ」と割り当てている。 従つて、合成部１０では、絶対値処理部１２か
ら出力され、tan-1計算部８、角度変換部９を経
て合成部１０に入力されるtanθの絶対値の値を読
み取つてかかる値が前記値Ａ或は値Ｂである場合
には、象限発生部１３から入力される情報に基づ
いて表２に示す如く内挿値を算出し、かかる内挿
値と大目盛値を合成することにより測定値を算出
するものである。 このようにすれば、かかる合成値即ち測定値
は、第２図ｄのような場合には例えば、の部分
で……27μｍ、28μｍ、29μｍ、29μｍ、30μｍ、
31μｍ、μｍといつた変化に止まり、従来例の如
く……19μｍ、10μｍ、21μｍ、といつた大きな飛
びはなくなるものである。 尚、第１図の点線内は、一般的にマイクロコン
ピユーター等で処理される。 効 果 本発明は、以上のように構成される所から、非
常に簡単な処理回路を加えることで、４分割パル
スによる大目盛と内挿処理による内挿値の合成の
際に生じる測定値の大きな飛びを防止することが
出来、結果的に測定精度が上がることになり、そ
の実用的効果は極めて大きい。
信号とは、大目盛値を算出すべくコンパレータ
１，２に入力され２値化されると共に、内挿値を
得るべく、Ａ／Ｄ変換器５，６にも入力されデイ
ジタル変換されるが、上記コンパレータ１，２に
よつて２値化された波形信号とＡ／Ｄ変換器５，
６によつて変換されたデイジタル信号の初期動作
にタイミングのずれが有り、絶対値処理部１２か
ら出力されるtanθの絶対値が、第２図ｄに示され
る如く、４分割パルス（第２図のａ）との相対関
係において、ずれを生じた場合を想定すると、合
成部１０では、絶対値処理部１２及び象限発生部
１３からの情報を取り入れて以下に述べるような
延算処理を行なう。 前記合成部１０は、前記絶対値処理部１２から
出力されたtanθの絶対値を確認し、このtanθの絶
対値の値によつてあらかじめ定められた値を内挿
値として選択する。 ここで、あらかじめ定められた内挿値が選択さ
れるtanθの絶対値の範囲について説明する。 まず、10μｍ×tan-1｜tanθ｜／90°の算出を行う。 ここで、上式の分子をtan-1｜tanθ｜としている
のは、この分子の値を0°≦θ≦90°の範囲内とす
るためである。 そして、上式の算出値が「９」以上「10」未満
の範囲内となる、つまり、81°＜tan-1｜tanθ｜＜
90°の範囲内となるθの値を求め、このθの値、
81°＜θ＜99°、261°＜θ＜289°、441°＜θ＜459°
、
……、（180n＋81）°＜θ＜（180n＋99）°、…
…〔但し、θ＝（180n＋90）°を除く。ｎ＝０、
１、２、……〕の範囲内におけるtanθの絶対値の
値をＡとする。 同様に、上式の算出値が「０」以上「１」未満
の範囲内となる、つまり、0°≦tan-1｜tanθ｜＜9°
の範囲内となるθの値を求め、このθの値、0°≦
9°、171°＜θ＜189°、351°＜θ＜369°、……、
（180m−９）°＜θ＜（180m＋９）°、……〔但
し、ｍ＝１、２，３，……〕の範囲内における
tanθの絶対値の値をＢとする。 そして、絶対値処理部１２から出力されるtanθ
の絶対値と、これに対応して合成部１０にて割り
当てられる内挿値との関係を示す表２にあるよう
に、４分割パルスの象限が、でtanθの絶対値
が値Ｂの範囲内にある時には内挿値を「0μｍ」
とし、４分割パルスの象限が、でtanθの絶対
値が値Ａの範囲内にある時には内挿値を「9μｍ」
としている。 また、４分割パルスの象限が、でtanθの絶
対値が値Ａの範囲内にある時には内挿値を「0μ
ｍ」とし、４分割パルスの象限が、でtanθの
絶対値が値Ｂの範囲内にある時には内挿値を
「9μｍ」と割り当てている。 従つて、合成部１０では、絶対値処理部１２か
ら出力され、tan-1計算部８、角度変換部９を経
て合成部１０に入力されるtanθの絶対値の値を読
み取つてかかる値が前記値Ａ或は値Ｂである場合
には、象限発生部１３から入力される情報に基づ
いて表２に示す如く内挿値を算出し、かかる内挿
値と大目盛値を合成することにより測定値を算出
するものである。 このようにすれば、かかる合成値即ち測定値
は、第２図ｄのような場合には例えば、の部分
で……27μｍ、28μｍ、29μｍ、29μｍ、30μｍ、
31μｍ、μｍといつた変化に止まり、従来例の如
く……19μｍ、10μｍ、21μｍ、といつた大きな飛
びはなくなるものである。 尚、第１図の点線内は、一般的にマイクロコン
ピユーター等で処理される。 効 果 本発明は、以上のように構成される所から、非
常に簡単な処理回路を加えることで、４分割パル
スによる大目盛と内挿処理による内挿値の合成の
際に生じる測定値の大きな飛びを防止することが
出来、結果的に測定精度が上がることになり、そ
の実用的効果は極めて大きい。
第１図は、本発明に係るエンコーダ方式の測
角・測長回路の一実施例を示すブロツク図、第２
図は、第１図のブロツクにおける信号を示す図、
第３図は、第４図のブロツクにおける信号を示す
図、第４図は、従来例を示すブロツク図、第５図
は、飛びの現象を説明する図である。 １，２：コンパレータ、３：弁別パルス発生回
路、４：カウンタ、５，６：Ａ／Ｄ変換器、７：
除算部、８：tan-1計算部、９：角度変換部、１
０：合成部、１１：表示部、１２：絶対値処理
部、１３：象限発生部。
角・測長回路の一実施例を示すブロツク図、第２
図は、第１図のブロツクにおける信号を示す図、
第３図は、第４図のブロツクにおける信号を示す
図、第４図は、従来例を示すブロツク図、第５図
は、飛びの現象を説明する図である。 １，２：コンパレータ、３：弁別パルス発生回
路、４：カウンタ、５，６：Ａ／Ｄ変換器、７：
除算部、８：tan-1計算部、９：角度変換部、１
０：合成部、１１：表示部、１２：絶対値処理
部、１３：象限発生部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エンコーダ装置の一部を構成する検出素子を
通過した光線を受ける受光素子から出力された
sinθ信号とcosθ信号を２値化し、該２値化された
信号を弁別パルス発生回路等によつて４分割パル
ス信号に変換し、該パルス信号をカウンタでカウ
ントすることにより大目盛値を算出すると共に、
上記sinθ信号とcosθ信号をデイジタル変換し、該
デイジタル信号を除算部、tan-1計算部、角度変
換部にて内挿処理し、内挿値を算出し、上記大目
盛値と内挿値を合成部にて合成することにより測
定値を得る測角・測長回路において、 上記２値化されたsinθ信号とcosθ信号を取り込
んで、該sinθ信号とcosθ信号の正、負を判別し、
該sinθ信号とcosθ信号の正、負の関係から上記４
分割パルス信号の象限を判定し、該判定結果を合
成部に伝える象限発生部と、上記除算部とtan-1
計算部との間に設けられ、除算部から出力された
tanθ値の絶対値を出力する絶対値処理部とを設
け、上記合成部にて、絶対値処理部から出力され
る絶対値の値と象限発生部の判定結果とに基づい
て内挿値を選択し、かかる内挿値を大目盛値と合
成することにより、測定値を得ることを特徴とす
るエンコーダ方式の測角・測長回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24422684A JPS61120920A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | エンコ−ダ方式の測角・測長回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24422684A JPS61120920A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | エンコ−ダ方式の測角・測長回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61120920A JPS61120920A (ja) | 1986-06-09 |
| JPH0445049B2 true JPH0445049B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=17115615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24422684A Granted JPS61120920A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | エンコ−ダ方式の測角・測長回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61120920A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62187210A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-15 | Fanuc Ltd | パルス分配型位置検出装置 |
| JPS63290914A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Okuma Mach Works Ltd | エンコ−ダ内插回路 |
| JPH022607U (ja) * | 1988-06-17 | 1990-01-09 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP24422684A patent/JPS61120920A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61120920A (ja) | 1986-06-09 |
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