JPH1114407A - Quick-response measurement controller and its measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高速応答計測制御
装置及びその計測システムに関し、さらに詳しくは、位
相差や周波数の差、あるいは周期の差を計測することに
より位置や速度の検出を行う検出器及びそれによって検
出される位置や速度の信号の応答性を向上させ、その位
置や速度の信号に基づく精度を改善するようにした高速
応答計測制御装置及びその計測システムに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed response measurement control device and a measurement system therefor, and more particularly to a detection method for detecting a position or a speed by measuring a phase difference, a frequency difference, or a period difference. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-speed response measurement control device and a measurement system for improving the response of a position and speed signal detected by the device and improving the accuracy based on the position and speed signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の高速応答計測制御装置及
びその計測システムは、自動車の安全運転に使用されて
いるアンチスキッドシステム(アンチブレーキシステ
ム)、電気自動車の走行制御、あるいはリニアモータの
位置決め制御、産業ロボットや工作機械の制御など各分
野において利用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of high-speed response measurement control device and its measurement system are used for an anti-skid system (anti-brake system) used for safe driving of an automobile, traveling control of an electric vehicle, or positioning of a linear motor. It is used in various fields such as control and control of industrial robots and machine tools.
【0003】この計測制御装置あるいはその計測システ
ムに用いられる位置検出器としては、アナログ位置検出
器、デジタル位置検出器、アナログ方式とデジタル方式
を組み合わせた位置検出器をはじめとして種々のタイプ
のものが知られている。これらの各々の特徴としては、
例えばアナログ位置検出器は、その制御速度が非常に高
速であるという特徴を有し、デジタル位置検出器は、取
り扱う信号が離散値であるという特徴を有している。There are various types of position detectors used in the measurement control device or the measurement system, including an analog position detector, a digital position detector, and a position detector combining an analog system and a digital system. Are known. Each of these features
For example, an analog position detector has a feature that its control speed is very high, and a digital position detector has a feature that a signal to be handled is a discrete value.
【0004】またそのほかの位置検出器としては、イン
ダクトシンやマグネトシンなどが知られている。インダ
クトシンやマグネトシンは、回転電界や回転磁界の位相
差信号を単純平均して精度を出すようにしたものであ
る。このインダクトシンは、米国のファランド・コント
ロール(Farrand Control) 社により開発されたもので
あって、「インダクトシン」とはその商品名である。イ
ンダクトシンの動作原理は、いわゆるシンクロやレゾル
バと同じものであり、巻線をプリントするガラス板の形
状によって回転形インダクトシンと直線形インダクトシ
ンとに分類されている。一般的には角度伝達、電気的歯
車、あるいは工作機械の数値制御の位置検出などに用い
られている。As other position detectors, inductosin and magnetosin are known. Inductosin and magnetosin are obtained by simply averaging the phase difference signals of a rotating electric field and a rotating magnetic field to obtain accuracy. This Inductosin was developed by Farrand Control of the United States, and "Inductosin" is its trade name. The operating principle of the inductosyn is the same as that of a so-called synchro or resolver, and is classified into a rotary inductosin and a linear inductosin according to the shape of a glass plate on which windings are printed. Generally, it is used for angle transmission, electric gearing, or position detection in numerical control of a machine tool.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アナログ位置検出器では精度が悪いという問題があっ
た。またデジタル位置検出器では位置検出対象の移動速
度が低くなると検出される位置や速度の信号の時間的間
隔が長くなるという欠点があった。例えばアンチスキッ
ドシステムにおいてタイヤの回転検出に用いられている
デジタル位置検出器の一種である電磁回転検出器によれ
ば、タイヤの回転数の差によってスリップが検出されて
いるが、その停止状態近傍ではタイヤの回転数検出の応
答性が悪いため、低速領域の制御が有効に行えないとい
う問題点があった。これにより低速での発進では制御不
能となった。However, the conventional analog position detector has a problem that accuracy is poor. In addition, the digital position detector has a disadvantage that when the moving speed of the position detection target decreases, the time interval between the detected position and speed signals increases. For example, according to an electromagnetic rotation detector that is a type of digital position detector used for detecting the rotation of a tire in an anti-skid system, slip is detected by a difference in the number of rotations of the tire. There is a problem that control in a low-speed region cannot be effectively performed due to poor response of detecting the rotation speed of the tire. This made control impossible when starting at low speed.
【0006】さらにアナログ位置検出器とデジタル位置
検出器とを組み合わせ、これら両者の欠点をカバーして
精度と応答性を改善しようとすると複数のシステムとな
ることから複雑で高価なシステムになるという問題があ
った。他方、インダクトシンやマグネトシンを適用した
計測システムにおいては、上述したように回転電界や回
転磁界の位相差信号を単純平均して精度を向上させてい
る場合には、応答性が悪くなるという欠点があった。Further, when an analog position detector and a digital position detector are combined to improve accuracy and responsiveness while covering the disadvantages of both, a plurality of systems are required, resulting in a complicated and expensive system. was there. On the other hand, in measurement systems that apply inductsin or magnetosin, if the accuracy is improved by simply averaging the phase difference signals of the rotating electric field and rotating magnetic field as described above, the response will be poor. was there.
【0007】また従来のレゾルバなどの位相差を検出す
る計測器では位相差を計測する必要があるため、演算速
度の面から、計測周波数を高くするには限界があり、制
御速度よりも遅くなるという不都合が指摘されている。
さらにこのレゾルバを適用する場合、位相差を正確に測
定する必要があることから、印加信号を正確な正弦波に
するとともに検出信号が正確な波形を呈するような回路
構成にするとその回路が複雑で高価なものになるという
問題があった。さらにこのような計測器によれば、割り
算を伴った演算などにおける演算時間のかかりすぎや印
加信号と検出信号の波形歪みの発生による計測精度への
影響などを回避することができなかった。In a conventional measuring device such as a resolver for detecting a phase difference, it is necessary to measure the phase difference. Therefore, there is a limit to increasing the measurement frequency from the viewpoint of calculation speed, which is lower than the control speed. Inconvenience has been pointed out.
Furthermore, when this resolver is applied, since it is necessary to accurately measure the phase difference, if the circuit configuration is such that the applied signal is an accurate sine wave and the detection signal has an accurate waveform, the circuit becomes complicated. There was a problem that it became expensive. Further, according to such a measuring instrument, it is not possible to avoid an excessively long operation time in an operation involving division or the like, and an influence on the measurement accuracy due to the occurrence of waveform distortion between the applied signal and the detection signal.
【0008】またリニアモータで位置決め制御を行う場
合には、低速域の応答性を向上させるために非常に分解
能の高い直線検出器が使用されるが、機械振動の影響が
出たり、塵埃に対して弱くなるという問題があった。さ
らに非常に分解能の高い直線検出器を使用した場合、生
産コストが高くなるという問題があった。When positioning control is performed by a linear motor, a linear detector having a very high resolution is used in order to improve the response in a low speed range. There was a problem that it became weak. Further, when a linear detector having a very high resolution is used, there is a problem that the production cost is increased.
【0009】本発明が解決しようとする課題は、低速域
においても高速域と同様な時間的に短い間隔で検出され
る位置信号により低速域での高速応答を実現し、高速域
でも低速域と同様の間隔で位置信号を検出することによ
り、使用素子の高速応答性が低い素子を使えるようにす
ることである。また本発明が解決しようとしている二つ
めの課題は、短時間での大きな変動に対しては検出され
る位置信号の時間的間隔が短縮され、小さな変動に対し
ては検出される位置信号の精度が向上された位置検出器
を用いて計測制御を行うことにより、大きな変動に対し
ては高速応答ができ、小さな変動に対しては精度良く応
答ができる高速応答計測制御装置及びその計測システム
を提供することにある。これにより高い精度で応答性に
優れた制御を実現せんとするものである。The problem to be solved by the present invention is to realize a high-speed response in a low-speed region by a position signal detected at a short time interval similar to that in a high-speed region even in a low-speed region. By detecting position signals at the same interval, it is possible to use an element having a low high-speed response as a used element. The second problem to be solved by the present invention is that the time interval of the detected position signal is shortened for a large change in a short time, and the accuracy of the detected position signal is small for a small change. Provide a high-speed response measurement control device and a measurement system that can respond quickly to large fluctuations and accurately respond to small fluctuations by performing measurement control using a position detector with improved sensitivity Is to do. Thus, control with high accuracy and excellent responsiveness is realized.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の請求項1に記載の高速応答計測制御装置は、
既知の移動波形周波数と設定の移動波形周波数とを加算
して設定周波数とする周波数演算手段と、既知の移動周
波数波形と制御対象に取り付けられた周波数波形との加
算周波数波形を帰還信号として前記周波数演算手段によ
り求められた設定周波数の制御を行う制御手段とを備え
ることを要旨とするものである。In order to solve this problem, a high-speed response measurement control device according to claim 1 of the present invention comprises:
A frequency calculating means for adding a known moving waveform frequency and a set moving waveform frequency to a set frequency, and a frequency signal obtained by adding a known moving frequency waveform and a frequency waveform attached to a control target to the frequency as a feedback signal And a control means for controlling the set frequency obtained by the calculation means.
【0011】上記構成を有する請求項1に記載の計測制
御装置によれば、周波数演算手段により既知の移動波形
周波数と設定の移動波形周波数とが加算されて設定周波
数が得られ、既知の移動周波数波形と制御対象に取り付
けられた周波数波形との加算周波数波形を帰還信号とし
てその求められた設定周波数の制御が行われる。According to the measurement control device of the first aspect having the above-mentioned configuration, the set frequency is obtained by adding the known moving waveform frequency and the set moving waveform frequency by the frequency calculating means. The obtained set frequency is controlled using the added frequency waveform of the waveform and the frequency waveform attached to the control target as a feedback signal.
【0012】また請求項2に記載の高速応答計測制御装
置は、計測対象の時間的変化量を検出する位置検出器を
用いて計測制御を行うものであって、計測対象の最高移
動速度より高速で移動する移動体と、前記移動体に結合
され該移動体の移動により発生される第一の波形信号を
該移動体の動特性に応じて透過させる第一の透過手段
と、前記第一の波形信号に基づいて前記移動体の絶対位
置を示す信号を検出し該信号を絶対位置信号として出力
する絶対位置検出手段と、前記計測対象に結合され該計
測対象の移動により発生される第二の波形信号を該計測
対象の動特性に応じて透過させる第二の透過手段と、前
記第一及び第二の波形信号に基づいて前記第一の透過手
段と前記第二の透過手段の相対位置を示す信号を検出し
該信号を相対位置信号として出力する相対位置検出手段
とを備え、前記相対位置信号と前記絶対位置信号の周波
数を演算し、該周波数に基づいて前記計測対象の時間的
変化量を検出するようにしたことを要旨とするものであ
る。A high-speed response measurement control device according to a second aspect of the present invention performs measurement control using a position detector that detects a temporal change amount of a measurement target, and the speed is higher than a maximum moving speed of the measurement target. A moving body, a first transmitting means coupled to the moving body and transmitting a first waveform signal generated by the movement of the moving body according to dynamic characteristics of the moving body; and An absolute position detecting means for detecting a signal indicating the absolute position of the moving body based on the waveform signal and outputting the signal as an absolute position signal; and a second means coupled to the measurement target and generated by the movement of the measurement target. A second transmission unit that transmits the waveform signal according to the dynamic characteristic of the measurement target, and a relative position between the first transmission unit and the second transmission unit based on the first and second waveform signals. Signal indicating the relative position And a relative position detecting unit that outputs the relative position signal and the frequency of the absolute position signal, and detects a temporal change amount of the measurement target based on the frequency. Things.
【0013】上記構成を有する請求項2に記載の高速応
答計測制御装置によれば、移動体が計測対象の最高移動
速度より高速で移動すると、該移動体に結合された第一
の透過手段により、該移動体の動特性に応じて発生され
る第一の波形信号が透過され、絶対位置検出手段によ
り、前記第一の波形信号に基づいて該移動体の絶対位置
を示す信号が検出され該信号が絶対位置信号として出力
される。計測対象が移動すると、該計測対象に結合され
た第二の透過手段により、該計測対象の動特性に応じて
発生される第二の波形信号が透過され、相対位置検出手
段により、前記第一及び第二の波形信号に基づいて前記
第一の透過手段と前記第二の透過手段の相対位置を示す
信号が検出され該信号が相対位置信号として出力され
る。そして、前記計測対象の時間的変化量は、前記周波
数演算手段により求められた前記相対位置信号と前記絶
対位置信号の周波数に基づいて検出される。According to the high-speed response measurement control device according to the second aspect of the present invention, when the moving object moves at a speed higher than the maximum moving speed of the object to be measured, the first transmitting means coupled to the moving object moves. A first waveform signal generated according to the dynamic characteristic of the moving body is transmitted, and a signal indicating an absolute position of the moving body is detected by the absolute position detecting means based on the first waveform signal. The signal is output as an absolute position signal. When the measurement object moves, the second waveform signal generated according to the dynamic characteristic of the measurement object is transmitted by the second transmission means coupled to the measurement object, and the first waveform signal is transmitted by the relative position detection means. And a signal indicating a relative position between the first transmitting means and the second transmitting means is detected based on the second waveform signal and the signal is output as a relative position signal. Then, the temporal change amount of the measurement target is detected based on the frequencies of the relative position signal and the absolute position signal obtained by the frequency calculation means.
【0014】これにより、大きな変動に対しては時間的
近傍を重視した演算がなされることから検出される位置
信号の時間的間隔が短縮され、小さな変動に対しては時
間的に平均化されることから検出される位置信号の精度
が向上されることになる。そして周波数演算手段により
既知の移動波形周波数と設定の移動波形周波数とが加算
されて設定周波数が得られ、既知の移動周波数波形と制
御対象に取り付けられた周波数波形との加算周波数波形
を帰還信号としてその求められた設定周波数の制御が行
われる。[0014] With this, the calculation is performed with emphasis on the temporal proximity for large fluctuations, so that the time interval between the detected position signals is shortened, and the small fluctuations are averaged over time. Therefore, the accuracy of the detected position signal is improved. The known moving waveform frequency and the set moving waveform frequency are added by the frequency calculating means to obtain a set frequency, and the added frequency waveform of the known moving frequency waveform and the frequency waveform attached to the control target is used as a feedback signal. The control of the determined set frequency is performed.
【0015】この場合に、前記第一の透過手段が固定ス
リットと回転スリットによって構成される場合には、前
記第二の透過手段は一組の回転スリットによって構成さ
れ、前記第一の透過手段が固定スリットと振動スリット
によって構成される場合には、前記第二の透過手段は回
転スリットと振動スリットによって構成されていること
が望ましい。これにより、発光素子あるいは磁界発生素
子を用いて計測制御がなされることになる。In this case, if the first transmitting means is constituted by a fixed slit and a rotating slit, the second transmitting means is constituted by a set of rotating slits, and the first transmitting means is constituted by a pair of rotating slits. In the case where the second transmission means is constituted by a fixed slit and a vibration slit, it is desirable that the second transmission means be constituted by a rotation slit and a vibration slit. Thus, measurement control is performed using the light emitting element or the magnetic field generating element.
【0016】この場合に、上記の高速応答計測制御装置
は、請求項4に記載されるように、測定対象の移動周波
数の動的平均値を位置の異なる複数の点で観測した周波
数波形から演算により周波数波形を求める第一の演算手
段と、「測定対象の動的平均値=(N−1)/N×(現
在の演算結果)+1/N×(Δt前の時間の測定対象の
移動周波数の動的平均値)」なる演算式により動的平均
値を平均化する第二の演算手段とを備えるものであって
もよい。In this case, the high-speed response measurement control device calculates the dynamic average value of the moving frequency of the measurement target from the frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions. A first calculating means for obtaining a frequency waveform according to the following equation: “Dynamic average value of measurement target = (N−1) / N × (current calculation result) + 1 / N × (moving frequency of measurement target at time before Δt) Dynamic average value) ".
【0017】上記構成を有する請求項4に記載される高
速応答計測制御装置によれば、平均化により既知の移動
周波数波形と測定対象に取り付けられた波形との加算波
形を計測し周波数を計算し、既知の移動周波数をこの計
算した周波数から減算することにより測定対象の周波数
を得る場合の精度と応答性とが両立されることになる。According to the high-speed response measurement control device having the above-described configuration, a frequency is calculated by measuring an addition waveform of a known moving frequency waveform and a waveform attached to a measurement object by averaging. By subtracting the known moving frequency from the calculated frequency, the accuracy and the response in obtaining the frequency to be measured are compatible.
【0018】あるいはまた請求項5に記載されるよう
に、これらの演算手段に代えて、制御対象に取付けられ
た周波数波形を位置の異なる複数の点で観測した周波数
波形から演算により求める第一の演算手段と、該第一の
演算手段により求められた前記制御対象に周波数波形に
基づいて、制御対象の位置及び速度の計測を制御する制
御手段とを備えるものであってもよい。Alternatively, in accordance with a fifth aspect of the present invention, a first method for calculating a frequency waveform attached to a controlled object from frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions, instead of the arithmetic means, is provided. The control unit may include a calculation unit and a control unit that controls measurement of a position and a speed of the control target based on a frequency waveform of the control target obtained by the first calculation unit.
【0019】上記構成を有する請求項5に記載される高
速応答計測制御装置によれば、制御対象の位置及び速度
の計測制御がなされるため、位置及び速度がより正確か
つ迅速に計測されることになる。この場合に、前記第一
の演算手段により求められる周波数波形は、制御対象か
らの波形信号に既知の変形を施して複数の点に分散して
観測できる波形信号にした後、既知の変形の逆変換を行
うことにより観測点の間隔以上の精度を達成することに
より得られたものであれば、計測制御において発生する
本質的な誤差を相殺するようにした超分解技術を用いた
ものであるから、さらなる精度の向上が達成されること
になる。この場合に、前記既知の変形は、周波数波形の
周期の間に既知の間隔で3箇所以上の観測点を置き、そ
れぞれの位置に対応した三角関数で表されるものであっ
て正規分布をとるものであれば、それぞれの位置に対応
した三角関数に基づいて所望の計測がなされることにな
る。According to the high-speed response measurement control device according to the fifth aspect of the present invention, since the position and speed of the control target are measured and controlled, the position and speed can be measured more accurately and quickly. become. In this case, the frequency waveform obtained by the first arithmetic unit is obtained by applying a known modification to the waveform signal from the control target to obtain a waveform signal that can be observed at a plurality of points, and then inverse the known modification. If it is obtained by achieving an accuracy greater than the interval between the observation points by performing the conversion, it uses a super-resolution technique that offsets the essential error that occurs in measurement control. Thus, further improvement in accuracy will be achieved. In this case, the known deformation is one in which three or more observation points are placed at known intervals during the period of the frequency waveform, and is represented by a trigonometric function corresponding to each position, and takes a normal distribution. If so, the desired measurement is performed based on the trigonometric function corresponding to each position.
【0020】また上記した高速応答計測制御装置におい
て、加算波形及び原点信号波形にモータの回転子の三相
の磁界信号を加えれば、省線化が実現され、その装置の
構成が簡略化されることになる。In the above-described high-speed response measurement control device, by adding a three-phase magnetic field signal of the rotor of the motor to the added waveform and the origin signal waveform, line saving can be realized and the configuration of the device can be simplified. Will be.
【0021】本発明の二つめの請求項10に記載の高速
応答計測システムは、測定対象の最高移動速度より速い
速度で移動する移動体の既知の移動周波数波形と測定対
象に取り付けられた波形との加算波形の周期を計測し周
波数を計算する第一の演算手段と、既知の移動周波数を
この計算した周波数から減算することにより測定対象の
周波数を得る第二の演算手段とからなることを要旨とす
るものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a high-speed response measurement system comprising: a known moving frequency waveform of a moving body moving at a speed higher than a maximum moving speed of a measuring object; and a waveform attached to the measuring object. The first gist comprises a first arithmetic means for measuring the period of the added waveform and calculating a frequency, and a second arithmetic means for obtaining a frequency to be measured by subtracting a known moving frequency from the calculated frequency. It is assumed that.
【0022】上記構成を有する請求項10に記載の高速
応答計測システムによれば、測定対象の最高移動速度よ
り速い速度で移動する移動体の既知の移動周波数波形と
測定対象に取り付けられた波形との加算波形の周期を計
測し周波数を計算し、既知の移動周波数をこの計算した
周波数から減算することにより測定対象の周波数が得ら
れるものであるから、測定対象の停止状態から高速移動
状態までの広い範囲にわたって精度良くかつ応答性良く
計測が行われる。According to the high-speed response measurement system having the above-mentioned configuration, the known moving frequency waveform of the moving object moving at a speed higher than the maximum moving speed of the measuring object and the waveform attached to the measuring object can be obtained. The frequency of the measurement target is obtained by measuring the period of the addition waveform of the above, calculating the frequency, and subtracting the known moving frequency from the calculated frequency. Measurement is performed with high accuracy and responsiveness over a wide range.
【0023】また請求項11に記載の高速応答計測シス
テムは、計測対象の最高移動速度より高速で移動する移
動体と、前記移動体により発生される第一の波形信号を
該移動体の動特性に応じて透過させる第一の透過手段
と、前記第一の波形信号に基づいて該移動体の絶対位置
を示す信号を検出し該信号を絶対位置信号として出力す
る絶対位置検出手段と、前記計測対象に結合され該計測
対象により発生される第二の波形信号を該計測対象の動
特性に応じて透過させる第二の透過手段と、前記第一及
び第二の波形信号に基づいて前記第一の透過手段と前記
第二の透過手段の相対位置を示す信号を検出し該信号を
相対位置信号として出力する相対位置検出手段とを備
え、前記相対位置信号と前記絶対位置信号の周波数を演
算し、該周波数に基づいて前記計測対象の時間的変化量
を検出するようにした位置検出器を具備したことを要旨
とするものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a high-speed response measurement system, comprising: a moving body moving at a speed higher than a maximum moving speed of a measuring object; First transmitting means for transmitting according to the following, an absolute position detecting means for detecting a signal indicating an absolute position of the moving body based on the first waveform signal, and outputting the signal as an absolute position signal; A second transmitting unit coupled to the target and transmitting a second waveform signal generated by the measurement target according to the dynamic characteristic of the measurement target; and the first transmission unit based on the first and second waveform signals. And a relative position detecting means for detecting a signal indicating the relative position of the transmitting means and the second transmitting means and outputting the signal as a relative position signal, and calculating the frequencies of the relative position signal and the absolute position signal. , Based on the frequency It is an Abstract by comprising a position detector to detect a temporal change amount of the measurement target Te.
【0024】上記構成を有する請求項11に記載の高速
応答計測システムによれば、移動体が計測対象の最高移
動速度より高速で移動すると、該移動体に結合された第
一の透過手段により、該移動体の動特性に応じて発生さ
れる第一の波形信号が透過され、絶対位置検出手段によ
り、前記第一の波形信号に基づいて該移動体の絶対位置
を示す信号が検出され該信号が絶対位置信号として出力
される。計測対象が移動すると、該計測対象に結合され
た第二の透過手段により、該計測対象の動特性に応じて
発生される第二の波形信号が透過され、相対位置検出手
段により、前記第一及び第二の波形信号に基づいて前記
第一の透過手段と前記第二の透過手段の相対位置を示す
信号が検出され該信号が相対位置信号として出力され
る。そして、前記計測対象の時間的変化量は、前記周波
数演算手段により求められた前記相対位置信号と前記絶
対位置信号の周波数に基づいて検出される。According to the high-speed response measurement system having the above configuration, when the moving body moves at a speed higher than the maximum moving speed of the object to be measured, the first transmitting means coupled to the moving body can A first waveform signal generated according to the dynamic characteristic of the moving body is transmitted, and a signal indicating an absolute position of the moving body is detected by the absolute position detecting means based on the first waveform signal. Is output as an absolute position signal. When the measurement object moves, the second waveform signal generated according to the dynamic characteristic of the measurement object is transmitted by the second transmission means coupled to the measurement object, and the first waveform signal is transmitted by the relative position detection means. And a signal indicating a relative position between the first transmitting means and the second transmitting means is detected based on the second waveform signal and the signal is output as a relative position signal. Then, the temporal change amount of the measurement target is detected based on the frequencies of the relative position signal and the absolute position signal obtained by the frequency calculation means.
【0025】これにより、大きな変動に対しては時間的
近傍を重視した演算がなされることから検出される位置
信号の時間的間隔が短縮され、小さな変動に対しては時
間的に平均化されることから検出される位置信号の精度
が向上されることになる。そして周波数演算手段により
既知の移動波形周波数と設定の移動波形周波数とが加算
されて設定周波数が得られ、既知の移動周波数波形と制
御対象に取り付けられた周波数波形との加算周波数波形
を帰還信号としてその求められた設定周波数の制御が行
われる。As a result, the calculation is performed with emphasis on the temporal proximity for large fluctuations, so that the time interval between the detected position signals is shortened, and the small fluctuations are averaged over time. Therefore, the accuracy of the detected position signal is improved. The known moving waveform frequency and the set moving waveform frequency are added by the frequency calculating means to obtain a set frequency, and the added frequency waveform of the known moving frequency waveform and the frequency waveform attached to the control target is used as a feedback signal. The control of the determined set frequency is performed.
【0026】この場合に、請求項12に記載されるよう
に、高速応答計測システムは、測定対象の移動周波数の
動的平均値を位置の異なる複数の点で観測した周波数波
形から演算により周波数波形を求める第一の演算手段
と、「測定対象の動的平均値=(N−1)/N×(現在
の演算結果)+1/N×(Δt前の時間の測定対象の移
動周波数の動的平均値)」なる演算式により動的平均値
を平均化する第二の演算手段とを備えるものであっても
よい。In this case, as described in claim 12, the high-speed response measurement system calculates the dynamic average value of the moving frequency of the measurement object from the frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions. And a dynamic average value of the measurement target = (N−1) / N × (current calculation result) + 1 / N × (dynamic of the moving frequency of the measurement target at the time before Δt). (Average value). "
【0027】上記構成を有する請求項12に記載される
高速応答計測システムによれば、平均化により既知の移
動周波数波形と測定対象に取り付けられた波形との加算
波形を計測し周波数を計算し、既知の移動周波数をこの
計算した周波数から減算することにより測定対象の周波
数を得る場合の精度と応答性とが両立されることにな
る。[0027] According to the high-speed response measurement system having the above-described structure, an averaged waveform of the known moving frequency waveform and the waveform attached to the object to be measured is measured by averaging, and the frequency is calculated. By subtracting the known moving frequency from the calculated frequency, the accuracy and the response in obtaining the frequency to be measured are compatible.
【0028】あるいはまた請求項13に記載されるよう
に、これらの演算手段に代えて、制御対象に取付けられ
た周波数波形を位置の異なる複数の点で観測した周波数
波形から演算により求める第一の演算手段と、該第一の
演算手段により求められた前記制御対象に周波数波形に
基づいて、制御対象の位置及び速度の計測を制御する制
御手段とを備えるものであってもよい。Alternatively, instead of these calculating means, a first means for calculating a frequency waveform attached to the control object from frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions may be used. The control unit may include a calculation unit and a control unit that controls measurement of a position and a speed of the control target based on a frequency waveform of the control target obtained by the first calculation unit.
【0029】上記構成を有する請求項13に記載される
高速応答計測システムによれば、制御対象の位置及び速
度の計測制御がなされるため、位置及び速度がより正確
かつ迅速に計測されることになる。この場合に、前記第
一の演算手段により求められる周波数波形は、制御対象
からの波形信号に既知の変形を施して複数の点に分散し
て観測できる波形信号にした後、既知の変形の逆変換を
行うことにより観測点の間隔以上の精度を達成すること
により得られたものであれば、計測制御において発生す
る本質的な誤差を相殺するようにした超分解技術を用い
たものであるから、さらなる精度の向上が達成されるこ
とになる。この場合に、前記既知の変形は、周波数波形
の周期の間に既知の間隔で3箇所以上の観測点を置き、
それぞれの位置に対応した三角関数で表されるものであ
って正規分布をとるものであれば、それぞれの位置に対
応した三角関数に基づいて所望の計測がなされることに
なる。According to the high-speed response measurement system according to the thirteenth aspect, since the position and speed of the controlled object are measured and controlled, the position and speed can be measured more accurately and quickly. Become. In this case, the frequency waveform obtained by the first arithmetic unit is obtained by applying a known modification to the waveform signal from the control target to obtain a waveform signal that can be observed at a plurality of points, and then inverse the known modification. If it is obtained by achieving an accuracy greater than the interval between the observation points by performing the conversion, it uses a super-resolution technique that offsets the essential error that occurs in measurement control. Thus, further improvement in accuracy will be achieved. In this case, the known deformation is to place three or more observation points at known intervals between periods of the frequency waveform,
If it is represented by a trigonometric function corresponding to each position and has a normal distribution, desired measurement will be performed based on the trigonometric function corresponding to each position.
【0030】また上記した高速応答計測システムにおい
て、加算波形及び原点信号波形にモータの回転子の三相
の磁界信号を加えれば、省線化が実現され、その装置の
構成が簡略化されることになる。In the above-described high-speed response measurement system, if a three-phase magnetic field signal of the rotor of the motor is added to the added waveform and the origin signal waveform, line saving can be realized and the configuration of the device can be simplified. become.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の
一実施の形態に係る光学式差動位置検出器100の外観
構成を示す図である。同図において、検出軸12は図示
せぬタイヤなどの位置検出あるいは計測対象に接続され
るものであり、計測対象の動きはこの検出軸12を介し
て光学式差動位置検出器100の装置各部に伝わるよう
になっている。モータ14は後述する受光素子16aに
より出力される三角波信号に基づいて図示せぬ中央制御
回路(CPU)により一定回転に保たれるようになって
いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of an optical differential position detector 100 according to one embodiment of the present invention. In the figure, a detection shaft 12 is connected to a position detection or measurement object such as a tire (not shown), and the movement of the measurement object is transmitted through the detection shaft 12 to each unit of the optical differential position detector 100. It is transmitted to. The motor 14 is maintained at a constant rotation by a central control circuit (CPU) (not shown) based on a triangular wave signal output from a light receiving element 16a described later.
【0032】符号18は発光素子を示しており、この発
光素子18は図示せぬCPUあるいは処理基板に接続さ
れ一定の明るさで発光されるように構成されている。こ
の発光素子18により投光された光は受光素子16a及
び受光素子16bにより受光されるように構成され、こ
の発光素子18と受光素子16a,16bとの間には複
数の光学スリットが介在されている。Reference numeral 18 denotes a light emitting element. The light emitting element 18 is connected to a CPU or a processing board (not shown) and is configured to emit light at a constant brightness. The light emitted by the light emitting element 18 is configured to be received by the light receiving elements 16a and 16b, and a plurality of optical slits are interposed between the light emitting element 18 and the light receiving elements 16a and 16b. I have.
【0033】すなわち、発光素子18と受光素子16a
との間には、モータ14に結合されて回転する回転スリ
ット20aと固定スリット22とが対向して設けられ、
発光素子18と受光素子16bとの間には、検出軸12
に結合されて回転する回転スリット20bと回転スリッ
ト20aとが対向して設けられている。That is, the light emitting element 18 and the light receiving element 16a
Between them, there is provided a rotating slit 20a and a fixed slit 22 which are coupled to the motor 14 and rotate,
The detection axis 12 is provided between the light emitting element 18 and the light receiving element 16b.
The rotating slit 20b and the rotating slit 20a which are connected to and rotate are provided to face each other.
【0034】そしてこの受光素子16aは、発光素子1
8により投光され固定スリット22と回転スリット20
aにより構成される一対のスリットを透過した光を回転
スリット20aの絶対位置の検出に係る信号として受光
するとともに、回転スリット20aの回転に比例した三
角波信号を絶対位置信号として信号処理回路24(DS
P)に出力するように構成されている。この三角波信号
は、回転スリット20aがモータ14に接続されている
ことから、モータ14の回転に比例した信号になってい
る。The light receiving element 16a is the light emitting element 1
8, the fixed slit 22 and the rotating slit 20
a as a signal relating to the detection of the absolute position of the rotary slit 20a, and receives a triangular wave signal proportional to the rotation of the rotary slit 20a as an absolute position signal as a signal processing circuit 24 (DS).
P). The triangular wave signal is a signal proportional to the rotation of the motor 14 because the rotary slit 20a is connected to the motor 14.
【0035】また受光素子16bは、発光素子18によ
り投光され回転スリット20bと回転スリット20aに
より構成される一対のスリットを透過した光を回転スリ
ット20bと回転スリット20aとの相対位置の検出に
係る信号として受光するとともに、回転スリット20b
と回転スリット20aとの回転の差、すなわち回転スリ
ット20bに接続された検出軸12の回転と回転スリッ
ト20aに接続されたモータ14の回転の差に相当する
三角波信号を相対位置信号として出力するように構成さ
れている。The light receiving element 16b is used for detecting the relative position between the rotating slit 20b and the rotating slit 20a by projecting the light emitted by the light emitting element 18 and passing through a pair of slits constituted by the rotating slit 20b and the rotating slit 20a. While receiving as a signal, the rotating slit 20b
And outputs a triangular wave signal corresponding to the difference between the rotation of the detection shaft 12 connected to the rotation slit 20b and the rotation of the motor 14 connected to the rotation slit 20a as a relative position signal. Is configured.
【0036】信号処理回路24は、受光素子16aから
出力される絶対位置信号と受光素子16bから出力され
る相対位置信号のそれぞれの周期を検出し、それらの周
期に基づいて、後述する周波数演算用のパルス回路(図
2B参照)などにより、 検出軸回転数=1/(受光素子16bの三角波の周期)
−1/(受光素子16aの三角波の周期)なる数式で表
される演算を行い、検出軸12の回転数を検出するもの
である。これにより、検出軸12の絶対位置が得られる
ように構成されている。さらにこの信号処理回路24
は、光学式差動位置検出器100の検出軸12を介して
結合されている計測制御対象の動きを制御する制御信号
をその計測制御対象に出力するように構成されている。The signal processing circuit 24 detects the respective periods of the absolute position signal output from the light receiving element 16a and the relative position signal output from the light receiving element 16b, and, based on those periods, calculates a frequency calculation signal to be described later. By using the pulse circuit (see FIG. 2B), the number of rotations of the detection axis = 1 / (cycle of the triangular wave of the light receiving element 16b)
A calculation represented by a mathematical expression of −1 / (cycle of the triangular wave of the light receiving element 16a) is performed to detect the rotation speed of the detection shaft 12. Thus, the absolute position of the detection shaft 12 is obtained. Further, the signal processing circuit 24
Is configured to output a control signal for controlling the movement of the measurement control target connected via the detection axis 12 of the optical differential position detector 100 to the measurement control target.
【0037】このときに、検出軸12の動的平均値は、 測定対象の動的平均値=(N−1)/N×(現在の演算
結果)+1/N×(Δt前の時間の測定対象の移動周波
数の動的平均値)なる数式で表される演算により求めら
れる。また、検出軸12の位置及び速さについては、位
置の異なる複数の点で上述した周波数を求める演算によ
り算出された周波数波形を微積分する等により求められ
るようになっている。At this time, the dynamic average value of the detection axis 12 is as follows: the dynamic average value of the object to be measured = (N−1) / N × (current calculation result) + 1 / N × (measurement of time before Δt) (The dynamic average value of the target moving frequency). Further, the position and speed of the detection shaft 12 can be obtained by, for example, finely integrating the frequency waveform calculated by the above-described calculation of the frequency at a plurality of points at different positions.
【0038】さらにまた、検出軸回転数に係る周波数波
形の精度は、検出軸12からの波形信号に既知の変形を
施して、複数の点に分散して観測される波形信号にし
て、既知の変形の逆変換を行うことにより、観測点の間
隔以上の精度が達成されるように構成されている。この
場合に、この既知の変形は、周波数波形の周期の間に既
知の間隔で3箇所以上の観測点を置き、それぞれの位置
に対応した三角関数で表されるものであり、その分布
は、正規分布をとるものである。Furthermore, the accuracy of the frequency waveform related to the number of rotations of the detection axis is determined by applying a known deformation to the waveform signal from the detection axis 12 to obtain a waveform signal that is observed at a plurality of points. By performing the inverse transformation of the deformation, it is configured such that the accuracy equal to or more than the interval between the observation points is achieved. In this case, the known deformation is to place three or more observation points at known intervals during the period of the frequency waveform, and to express the points by trigonometric functions corresponding to the respective positions. It has a normal distribution.
【0039】この信号処理回路24の計測制御機能につ
いて、図2Aに示した光学式差動位置検出器100の概
略的なブロック図を参照して説明する。同図に示すよう
に計測制御装置に係る信号処理回路24は、PID制御
回路26及びPID回路28の他、図2Bに示す周波数
演算用のパルス回路(図2Aには示さず)などによって
構成されている。この図2Aにおいて回転検出器30a
は、受光素子16aにより出力され、タイミング信号に
変換されている基準となる回転の絶対位置信号の増分を
高精度の基準波によって高精度な時間の値(周波数情
報)に変換してPID回路28に出力するものである。The measurement control function of the signal processing circuit 24 will be described with reference to the schematic block diagram of the optical differential position detector 100 shown in FIG. 2A. As shown in the figure, the signal processing circuit 24 according to the measurement control device includes a pulse circuit (not shown in FIG. 2A) for frequency calculation shown in FIG. 2B, in addition to the PID control circuit 26 and the PID circuit 28. ing. In FIG. 2A, the rotation detector 30a
Is converted by a high-precision reference wave into a high-precision time value (frequency information), which is output from the light receiving element 16a and converted into a timing signal, and converted into a high-precision time value (frequency information). Is output to
【0040】回転検出器30bは、受光素子16bによ
り出力され、タイミング信号に変換されている検出軸1
2を介して伝達される計測対象の回転の相対位置信号の
増分を高精度の基準波によって高精度な時間の値(周波
数情報)に変換してPID制御回路26に出力するもの
である。PID制御回路26は、図示せぬパソコンなど
を用いて位置設定器32へ入力された計測対象の目標位
置や目標回転数などの目標となる絶対位置に係る信号と
計測対象の測定時点における絶対位置に係る相対位置信
号とに基づいて、これらの絶対位置の差及び速度の差に
相当する信号を演算してPID回路(比例回路)28に
出力するものである。The rotation detector 30b detects the axis 1 detected by the light receiving element 16b and converted into a timing signal.
2 is used to convert the increment of the relative position signal of the rotation of the object to be measured, which is transmitted through the control signal 2, into a high-precision time value (frequency information) using a high-precision reference wave, and to output it to the PID control circuit 26. The PID control circuit 26 includes a signal relating to a target absolute position such as a target position or a target rotation number input to the position setting device 32 using a personal computer or the like (not shown) and an absolute position at the time of measurement of the measurement target. , A signal corresponding to the difference between the absolute position and the difference in speed is calculated and output to the PID circuit (proportional circuit) 28.
【0041】PID回路28は、相対位置信号の増分の
時間を絶対位置信号の増分の時間を基準として演算を行
い、計測対象の絶対位置及び速度を求めるものである
が、具体的には上述したようにこれらの信号の周期に基
づいて検出軸回転数を演算し、これにより計測対象の絶
対位置及び速度が得られるように構成されている。この
場合において積分回路34やPID回路36などによっ
て演算される制御要素が反映されるように構成されてお
り、相対位置信号の周波数の高速応答性と時間計測の分
解能に相当する位置信号の高い分解能が得られるもので
ある。これにより、応答性が良くかつ時間的に平均化さ
れた精度が良い制御結果が得られるようになっている。The PID circuit 28 calculates the relative position signal increment time based on the absolute position signal increment time to determine the absolute position and velocity of the object to be measured. As described above, the rotation speed of the detection shaft is calculated based on the period of these signals, whereby the absolute position and speed of the measurement target can be obtained. In this case, the control elements calculated by the integration circuit 34, the PID circuit 36, and the like are configured to be reflected, and the high-speed response of the frequency of the relative position signal and the high resolution of the position signal corresponding to the resolution of time measurement are provided. Is obtained. As a result, a control result with good responsiveness and high accuracy over time can be obtained.
【0042】図2Bは、信号処理回路24の内部に設け
られる周波数演算用のパルス回路のブロック構成図であ
る。同図において、T1〜T3は予め設定された位相の
異なるパルス信号を出力するパルス出力回路である。同
期回路38aは、パルス出力回路T1及び設定パルス回
路から出力されるパルス信号とを同期させこれらの同期
信号を論理和回路40に出力するものであり、同期回路
38bは、受光素子16aにより出力される絶対位置信
号とパルス出力回路T2により出力される信号とを同期
させこれらの同期信号を論理和回路40に出力するもの
である。また同期回路38cは、パルス出力回路T3に
より出力される信号と受光素子16bにより出力される
相対位置信号とを可逆カウンタ42に出力するものであ
る。FIG. 2B is a block diagram of a frequency calculation pulse circuit provided inside the signal processing circuit 24. In FIG. 1, T1 to T3 are pulse output circuits that output pulse signals having different phases set in advance. The synchronization circuit 38a synchronizes pulse signals output from the pulse output circuit T1 and the setting pulse circuit and outputs these synchronization signals to the OR circuit 40. The synchronization circuit 38b is output by the light receiving element 16a. The absolute position signal and the signal output from the pulse output circuit T2 are synchronized, and these synchronization signals are output to the OR circuit 40. The synchronization circuit 38c outputs a signal output from the pulse output circuit T3 and a relative position signal output from the light receiving element 16b to the reversible counter 42.
【0043】論理和回路40は同期回路38aと同期回
路38bとにより出力される信号の論理和をとって可逆
カウンタ42に出力するものであり、可逆カウンタ42
は、絶対位置信号に係る信号についてはインクリメント
処理を行い、相対位置信号に係る信号についてはデクリ
メント処理を行う。これにより、上述した検出軸12の
回転数を演算する処理を行うものである。このように演
算がなされることにより、位置信号がデジタル値+デュ
ーティ比として得られることになる。The OR circuit 40 calculates the logical sum of the signals output from the synchronization circuits 38a and 38b and outputs the result to the reversible counter 42.
Performs an increment process on a signal related to an absolute position signal and performs a decrement process on a signal related to a relative position signal. Thus, the above-described process of calculating the rotation speed of the detection shaft 12 is performed. By performing the calculation in this manner, the position signal is obtained as a digital value + duty ratio.
【0044】次いで図3乃至図8を参照して他の実施の
形態について説明する。この場合において図1乃至図2
Bに示したものと同一のものについては、同一の符号を
付してその詳細な説明を省略する。Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 in this case.
The same components as those shown in B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0045】図3は、本発明の他の実施の形態に係る光
学式差動位置検出器の例によるリニアスケール200の
外観構成を示す図である。このリニアスケール200
は、センサ用モータ14、信号処理回路24、受光素子
16a,16b、固定スリット22、回転スリット2
0、発光素子18a,18b,直線スリット46などに
より構成されている。FIG. 3 is a diagram showing an external configuration of a linear scale 200 as an example of an optical differential position detector according to another embodiment of the present invention. This linear scale 200
Are the sensor motor 14, the signal processing circuit 24, the light receiving elements 16a, 16b, the fixed slit 22,
0, light emitting elements 18a and 18b, a linear slit 46, and the like.
【0046】発光素子18は一定の明るさで発光される
ものであり、これにより投光された光は受光素子16a
及び受光素子16bにより受光されるように構成されて
いる。発光素子18aと受光素子16aとの間には、セ
ンサ用モータ14に結合されて回転する回転スリット2
0と制御対象に固定スリット22とが介在され、発光素
子18と受光素子16bとの間には、回転スリット20
と固定して設けられる直線スリット46とが介在されて
いる。The light emitting element 18 emits light with a constant brightness, and the light projected by the light emitting element 18
The light receiving element 16b is configured to receive light. Between the light emitting element 18a and the light receiving element 16a, a rotary slit 2 coupled to the sensor motor 14 and rotating.
The fixed slit 22 is interposed between the light emitting element 18 and the light receiving element 16b.
And a linear slit 46 fixedly provided.
【0047】そしてこの受光素子16aは、発光素子1
8aにより投光され固定スリット22と回転スリット2
0とにより構成される一対のスリットを透過した光を受
光して回転スリット20の回転に比例した三角波信号を
絶対位置信号として信号処理回路24に出力するように
構成されている。The light receiving element 16a is the light emitting element 1
8a, the fixed slit 22 and the rotating slit 2
The light transmitted through the pair of slits constituted by 0 is received and a triangular wave signal proportional to the rotation of the rotary slit 20 is output to the signal processing circuit 24 as an absolute position signal.
【0048】また受光素子16bは、発光素子18によ
り投光され回転スリット20と直線スリット46とによ
り構成される一対のスリットを透過した光を移動ユニッ
ト、すなわちセンサ用モータ14の直線スリット46に
対する相対位置信号として受光するとともに、移動ユニ
ットの直線移動とセンサ用モータ14との回転移動の
差、すなわち移動ユニットの直線移動と回転スリット2
0に接続されたセンサ用モータ14の回転の差に相当す
る三角波信号を相対位置信号として出力するように構成
されている。The light receiving element 16b transmits light emitted by the light emitting element 18 and transmitted through a pair of slits formed by the rotary slit 20 and the linear slit 46 to the moving unit, that is, the sensor motor 14 relative to the linear slit 46. While receiving the position signal, the difference between the linear movement of the moving unit and the rotational movement with the sensor motor 14, that is, the linear movement of the moving unit and the rotational slit 2
It is configured to output a triangular wave signal corresponding to the difference in rotation of the sensor motor 14 connected to 0 as a relative position signal.
【0049】信号処理回路24は、受光素子16aから
出力される絶対位置信号と受光素子16bから出力され
る相対位置信号のそれぞれの周期を検出し、それらの周
期に基づいて、 検出軸移動周波数=1/(受光素子16bの三角波の周
期)−1/(受光素子16aの三角波の周期)なる数式
で表される演算を行うものである。これにより図示せぬ
検出軸の移動が検出され、その絶対位置が得られる。リ
ニアスケール200の概略的なブロック構成は、上述し
た図2Aに示したものと同様であり、上述した光学式差
動位置検出器と同様にして計測制御がなされるものであ
るためその詳細な説明は割愛する。The signal processing circuit 24 detects the respective periods of the absolute position signal output from the light receiving element 16a and the relative position signal output from the light receiving element 16b, and based on these periods, the detection axis moving frequency = An operation represented by an equation of 1 / (cycle of the triangular wave of the light receiving element 16b) -1 / (cycle of the triangular wave of the light receiving element 16a) is performed. As a result, the movement of the detection axis (not shown) is detected, and its absolute position is obtained. The schematic block configuration of the linear scale 200 is the same as that shown in FIG. 2A described above. Since the measurement control is performed in the same manner as in the optical differential position detector described above, a detailed description thereof will be made. Is omitted.
【0050】図4Aは、本発明の他の実施の形態に係る
光学式サンプリング位置検出器300の外観構成を示す
図である。この光学式サンプリング位置検出器300
は、計測対象に結合された検出軸12、図示せぬ振動子
に接続された加振器48、発光素子18、受光素子16
a,16b、回転スリット20、固定スリット22、振
動スリット50及び信号処理回路24などにより構成さ
れている。まず発光素子18と受光素子16aとの間に
は、加振器48に結合されて振動する振動スリット50
と固定スリット22とが対向して設けられ、発光素子1
8と受光素子16bとの間には、検出軸12に結合され
て回転する回転スリット20と振動スリット50とが対
向して設けられている。FIG. 4A is a diagram showing an external configuration of an optical sampling position detector 300 according to another embodiment of the present invention. This optical sampling position detector 300
Are a detection shaft 12 coupled to a measurement target, a vibrator 48 connected to a vibrator (not shown), a light-emitting element 18, and a light-receiving element 16.
a, 16b, a rotating slit 20, a fixed slit 22, a vibration slit 50, a signal processing circuit 24, and the like. First, between the light emitting element 18 and the light receiving element 16a, there is provided a vibration slit 50 which is coupled to the vibrator 48 and vibrates.
And the fixed slit 22 are provided to face each other, and the light emitting element 1
Between the light receiving element 8 and the light receiving element 16b, a rotating slit 20 coupled to the detection shaft 12 and rotating and a vibration slit 50 are provided to face each other.
【0051】そしてこの受光素子16aは、発光素子1
8により投光され固定スリット22と振動スリット50
により構成される一対のスリットを透過した光を振動ス
リット50の絶対位置信号として受光するとともに、振
動スリット50の振動に従った三角波信号を絶対位置信
号として信号処理回路24に出力するように構成されて
いる。この三角波信号は、振動スリットが加振器に接続
されていることから、加振器の振動に比例した信号にな
っている。The light receiving element 16a is the light emitting element 1
8, the fixed slit 22 and the vibrating slit 50
Is received as an absolute position signal of the vibration slit 50, and a triangular wave signal according to the vibration of the vibration slit 50 is output to the signal processing circuit 24 as an absolute position signal. ing. This triangular wave signal is a signal proportional to the vibration of the vibrator since the vibration slit is connected to the vibrator.
【0052】また受光素子16bは、発光素子18によ
り投光され回転スリット20と振動スリット50により
構成される一対のスリットを透過した光を回転スリット
20と振動スリット50の相対位置信号として受光する
とともに、回転スリット20と振動スリット50との回
転の差、すなわち回転スリット20に接続された検出軸
12の回転と振動スリット50に接続された加振器48
の回転の差に相当する三角波信号を相対位置信号として
出力するように構成されている。The light receiving element 16b receives light emitted by the light emitting element 18 and transmitted through a pair of slits constituted by the rotary slit 20 and the vibration slit 50 as a relative position signal between the rotary slit 20 and the vibration slit 50. , The rotation difference between the rotation slit 20 and the vibration slit 50, that is, the rotation of the detection shaft 12 connected to the rotation slit 20 and the vibrator 48 connected to the vibration slit 50.
Is output as a relative position signal.
【0053】信号処理回路24は、受光素子16aから
出力される絶対位置信号と受光素子16bから出力され
る相対位置信号とが変化する時刻を検出して、加振器4
8の振動の式から絶対位置信号に係る振動スリット50
の固定位置からの時間と距離との関係を求め、この関係
に基づいて受光素子16bの信号が変化する部位の位置
を受光素子16bから出力される信号の周期毎に演算す
るものである。The signal processing circuit 24 detects the time when the absolute position signal output from the light receiving element 16a and the relative position signal output from the light receiving element 16b change, and
The vibration slit 50 relating to the absolute position signal is obtained from the vibration equation of FIG.
The relationship between the time and the distance from the fixed position is calculated, and based on this relationship, the position of the portion where the signal of the light receiving element 16b changes is calculated for each cycle of the signal output from the light receiving element 16b.
【0054】例えば図4Bは、時間に対する各種信号の
値、すなわち、光学式サンプリング位置検出器300に
おいて検出される回転スリット20の検出角度、受光素
子16a及び受光素子16bにより検出されるパルス値
を示したものであるが、受光素子16aにより出力され
るパルス信号に基づいて振動スリット50の固定位置か
らの時間と距離の関係が求められるとともに、この関係
と受光素子16bにより出力されるパルス信号とに基づ
いて回転スリット20に結合された検出軸12の回転数
が検出されその絶対位置が得られる。また光学式サンプ
リング位置検出器300の概略的なブロック構成は、上
述した図2Aに示したものと同様であり、上述した光学
式差動位置検出器と同様にして計測制御がなされるもの
であるためその詳細な説明は省略する。For example, FIG. 4B shows values of various signals with respect to time, that is, detection angles of the rotating slit 20 detected by the optical sampling position detector 300, and pulse values detected by the light receiving elements 16a and 16b. However, the relationship between the time and the distance from the fixed position of the vibration slit 50 is obtained based on the pulse signal output from the light receiving element 16a, and the relationship between the relationship and the pulse signal output from the light receiving element 16b is obtained. Based on this, the rotation speed of the detection shaft 12 coupled to the rotation slit 20 is detected, and its absolute position is obtained. The schematic block configuration of the optical sampling position detector 300 is the same as that shown in FIG. 2A described above, and measurement control is performed in the same manner as in the optical differential position detector described above. Therefore, the detailed description is omitted.
【0055】次に本発明の他の実施の形態に係る磁気式
差動位置検出器について図5A乃至図7を参照して説明
する。図5Aは、機械磁気式差動位置検出器400の外
観構成を示す図である。符号52a,52bは磁界を形
成する永久磁石を示しており、これらによって形成され
る磁界はそれぞれ磁気検出器54a,54bにより検出
されるようになっている。そしてこれらの永久磁石52
a,52bと磁気検出器54a,54bとの間には複数
の回転磁性体歯車が介在されている。Next, a magnetic differential position detector according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a diagram illustrating an external configuration of the mechanical magnetic differential position detector 400. Reference numerals 52a and 52b denote permanent magnets that form a magnetic field, and the magnetic field formed by these magnets is detected by magnetic detectors 54a and 54b, respectively. And these permanent magnets 52
A plurality of rotating magnetic gears are interposed between the a and 52b and the magnetic detectors 54a and 54b.
【0056】すなわち、永久磁石52aと磁気検出器5
4aとの間には、磁気的なスリットが備えられるととも
にモータ14に結合されて回転する回転磁性体歯車56
aが介在され、永久磁石52bと磁気検出器54bとの
間には、やはり磁気的なスリットが備えられるとともに
検出軸12に結合されて回転する回転磁性体歯車56b
と回転磁性体歯車56aとが対向して設けられている。
これらの回転磁性体歯車56a,56bの平面形態及び
側面形態は、例えば図5Bに示したような形態である。That is, the permanent magnet 52a and the magnetic detector 5
4a, there is provided a magnetic slit and a rotating magnetic gear 56 which is coupled to the motor 14 and rotates.
a between the permanent magnet 52b and the magnetic detector 54b, there is also provided a magnetic slit, and the rotating magnetic gear 56b which is coupled to the detection shaft 12 and rotates.
And the rotating magnetic gear 56a are provided to face each other.
The plane form and the side form of these rotating magnetic gears 56a and 56b are, for example, as shown in FIG. 5B.
【0057】そしてこの磁気検出器54aは、永久磁石
52aによる磁界を検出して、回転磁性体歯車56aの
絶対位置を検出するとともに、回転磁性体歯車56aの
回転に比例した周波数信号を含む信号を絶対位置信号と
して図示しない信号処理回路に出力するものである。こ
の信号処理回路は、図1に示した信号処理回路24と同
様に構成されるものであり、検知される対象を磁気信号
に代えたものである。The magnetic detector 54a detects the magnetic field generated by the permanent magnet 52a, detects the absolute position of the rotating magnetic gear 56a, and outputs a signal including a frequency signal proportional to the rotation of the rotating magnetic gear 56a. It is output to a signal processing circuit (not shown) as an absolute position signal. This signal processing circuit has the same configuration as that of the signal processing circuit 24 shown in FIG. 1, and the detection target is replaced with a magnetic signal.
【0058】また磁気検出器54bは、永久磁石52b
による磁界を検出して回転磁性体歯車56bと回転磁性
体歯車56aの相対位置を検出するとともに、回転磁性
体歯車56bと回転磁性体歯車56aとの回転の差、す
なわち検出軸12の回転とモータ14の回転の差に相当
する三角波信号を相対位置信号として出力するものであ
る。The magnetic detector 54b includes a permanent magnet 52b
To detect the relative position between the rotating magnetic gear 56b and the rotating magnetic gear 56a, and the difference in rotation between the rotating magnetic gear 56b and the rotating magnetic gear 56a, that is, the rotation of the detection shaft 12 and the motor. A triangular wave signal corresponding to the rotation difference of No. 14 is output as a relative position signal.
【0059】図示しない信号処理回路は、磁気検出器5
4aから出力される絶対位置信号と磁気検出器54bか
ら出力される相対位置信号のそれぞれの周期を検出し、
それらの周期に基づいて、 検出軸回転数=1/(磁気検出器54bの三角波の周
期)−1/(磁気検出器54aの三角波の周期)なる数
式で表される演算を行うものである。The signal processing circuit (not shown) includes a magnetic detector 5
4a and the relative position signal output from the magnetic detector 54b are detected.
Based on these periods, an arithmetic operation represented by a mathematical formula of detection shaft rotation speed = 1 / (cycle of the triangular wave of the magnetic detector 54b) -1 / (cycle of the triangular wave of the magnetic detector 54a) is performed.
【0060】これにより検出軸12の回転数が検出さ
れ、検出軸12の絶対位置が得られる。この場合におい
て、機械磁気式差動位置検出器400の概略的なブロッ
ク構成は、上述した図2Aに示したものと同様であり、
上述した光学式差動位置検出器と同様にして計測制御が
なされるものであるためその詳細な説明は割愛する。Thus, the rotation speed of the detection shaft 12 is detected, and the absolute position of the detection shaft 12 is obtained. In this case, the schematic block configuration of the mechanical magnetic differential position detector 400 is the same as that shown in FIG.
Since the measurement control is performed in the same manner as in the optical differential position detector described above, a detailed description thereof will be omitted.
【0061】図6は、電気磁気式差動位置検出器500
の外観構成を示す図である。回転磁性体歯車56は、図
示せぬ計測対象に取り付けられた検出軸12に結合され
ており磁気的なスリットが設けられている。図示せぬ振
動波形発生器に接続された励磁コイル58は、この回転
磁性体歯車56の検出軸12側に設けられており、回転
磁性体歯車56の回転に応じて回転磁界を形成するよう
に構成されているものである。FIG. 6 shows an electromagnetic differential position detector 500.
FIG. 2 is a diagram showing an external configuration of the apparatus. The rotating magnetic gear 56 is coupled to the detection shaft 12 attached to a measurement object (not shown) and has a magnetic slit. An exciting coil 58 connected to a vibration waveform generator (not shown) is provided on the detection shaft 12 side of the rotating magnetic gear 56 so as to form a rotating magnetic field according to the rotation of the rotating magnetic gear 56. It is configured.
【0062】そして回転磁性体歯車56及び励磁コイル
58により構成される磁気回路には、固定して取り付け
られる磁気検出器54が設けられている。この図示せぬ
振動波形発生器の波形を絶対位置信号として図示せぬ信
号処理回路へ出力するように構成されているものであ
る。The magnetic circuit constituted by the rotating magnetic gear 56 and the exciting coil 58 is provided with a magnetic detector 54 fixedly mounted. The waveform of the vibration waveform generator (not shown) is output as an absolute position signal to a signal processing circuit (not shown).
【0063】図示せぬ信号処理回路は、図1に示した信
号処理回路24と同様に構成されるものであり、検知さ
れる対象を光に代えて磁気にしたものである。励磁コイ
ル58による回転磁界と検出軸12に結合された回転磁
性体歯車56による磁界の相対的な信号を磁気検出器5
4で検出して相対位置信号として出力するとともに、こ
の相対位置信号と上述した絶対位置信号とについて演算
処理を行うことにより、検出軸12の回転数、すなわち
検出軸12の絶対位置を得るものである。この場合にお
いてもやはり、電気磁気式差動位置検出器500の概略
的なブロック構成は、上述した図2Aに示したものと同
様であり、上述した光学式差動位置検出器と同様にして
計測制御がなされるものであるためその詳細な説明は割
愛する。The signal processing circuit (not shown) has the same configuration as the signal processing circuit 24 shown in FIG. 1, and uses a magnetic object instead of light to be detected. The relative signals of the rotating magnetic field generated by the exciting coil 58 and the magnetic field generated by the rotating magnetic gear 56 coupled to the detection shaft 12 are detected by the magnetic detector 5.
4 and outputs it as a relative position signal, and by performing an arithmetic process on the relative position signal and the above-described absolute position signal, the rotational speed of the detection shaft 12, that is, the absolute position of the detection shaft 12 is obtained. is there. Also in this case, the schematic block configuration of the electromagnetic differential position detector 500 is the same as that shown in FIG. 2A described above, and measurement is performed in the same manner as in the optical differential position detector described above. Since the control is performed, a detailed description thereof will be omitted.
【0064】図7は、永久磁石式差動位置検出器の外観
構成を示す図である。この永久磁石式差動位置検出器6
00には、永久磁石であって磁気的なスリットが設けら
れた円筒及びその円筒に対して対向して設けられその磁
気的なスリットの幅と同じ幅を有し、そのスリット幅の
1/4だけずらして配置される一対の歯車が設けられて
いる。そしてさらに図示せぬ信号処理回路が備えられて
おり、計測対象の絶対位置の検出は、一対の歯車群に9
0゜の位相差を有するサイン波が印加された状態におい
てその電流値が測定され磁気抵抗の変化の検出に基づい
てなされる。信号処理回路は、その磁気抵抗の変化に基
づいてその電流値の変化を検出しこの電流値の変化に基
づいて永久磁石のスリットの位置、すなわち計測対象の
絶対位置に相当する位置を演算する。FIG. 7 is a diagram showing an external configuration of a permanent magnet type differential position detector. This permanent magnet type differential position detector 6
Reference numeral 00 denotes a cylinder provided with a magnetic slit provided as a permanent magnet and provided opposite to the cylinder and having the same width as the width of the magnetic slit. A pair of gears are provided that are shifted only by one. Further, a signal processing circuit (not shown) is provided, and the absolute position of the measurement target is detected by a pair of gear groups.
The current value is measured in a state where a sine wave having a phase difference of 0 ° is applied, and the detection is performed based on the detection of a change in the magnetoresistance. The signal processing circuit detects a change in the current value based on the change in the magnetic resistance, and calculates a position of the slit of the permanent magnet, that is, a position corresponding to an absolute position of the measurement target, based on the change in the current value.
【0065】磁気式位置検出器の他の例としては、磁気
式サンプリング位置検出器が挙げられる。この場合には
上述の回転磁性体歯車に代えて磁気検出器を備えた振動
板が設けられることになる。Another example of the magnetic position detector is a magnetic sampling position detector. In this case, a diaphragm provided with a magnetic detector is provided instead of the rotating magnetic gear.
【0066】さらに位置検出器の他の例としては、図示
はしないが静電式によるものや超音波式のものが挙げら
れる。まず静電式位置検出器としては、静電式位相差検
出器や静電式サンプリング位置検出器が挙げられる。静
電式位相差検出器は、図5Aあるいは図6に示した磁気
式位置検出器の磁気回路を電気回路に置き換えるととも
に磁気検出器を静電検出器に置き換えることにより構成
されるものであり、静電式サンプリング位置検出器は、
磁気式サンプリング位置検出器における磁気を静電気に
置き換えることにより構成されるものである。Further, although not shown, other examples of the position detector include an electrostatic type and an ultrasonic type. First, examples of the electrostatic position detector include an electrostatic phase difference detector and an electrostatic sampling position detector. The electrostatic phase difference detector is configured by replacing the magnetic circuit of the magnetic position detector shown in FIG. 5A or 6 with an electric circuit and replacing the magnetic detector with an electrostatic detector. The electrostatic sampling position detector
It is constructed by replacing the magnetism in the magnetic sampling position detector with static electricity.
【0067】また超音波式位置検出器は、計測対象に結
合され磁気的に設けられたスリットを有する磁石と外部
に設けられたコイル、磁性体、あるいは弾性体等により
構成されるものである。この超音波式位置検出器は超音
波により磁性体に弾性進行波が発生され、この弾性進行
波に基づく信号をそのコイルにより検出して、計測対象
の絶対位置が得られるように構成されるものである。The ultrasonic position detector is composed of a magnet having a slit magnetically provided and coupled to the object to be measured, and a coil, a magnetic material, an elastic material and the like provided outside. This ultrasonic position detector is configured so that an elastic traveling wave is generated in a magnetic body by ultrasonic waves, and a signal based on the elastic traveling wave is detected by its coil to obtain an absolute position of a measurement target. It is.
【0068】図8Aは、光学式掃引式位相差検出器70
0の外観構成を示す図である。この光学式掃引式位相差
検出器700は、発光素子18、受光素子16、回転ス
リット20などにより構成されるものである。この光学
式掃引式位相差検出器700の発光素子18は、図8B
に示すように異なった位相で掃引式回路によって発光さ
せるものであり、その位相ズレに基づいて検出軸12の
絶対位置及び回転スリット20の相対位置を検出し、図
示せぬ信号処理回路によって検出軸12の絶対位置を検
出するものである。FIG. 8A shows an optical sweep type phase difference detector 70.
FIG. 2 is a diagram illustrating an external configuration of the 0 ’. The optical sweep type phase difference detector 700 includes a light emitting element 18, a light receiving element 16, a rotating slit 20, and the like. The light-emitting element 18 of the optical sweep type phase difference detector 700 has the structure shown in FIG.
As shown in (1), light is emitted by a sweep type circuit at different phases. Based on the phase shift, the absolute position of the detection shaft 12 and the relative position of the rotary slit 20 are detected, and the detection shaft is detected by a signal processing circuit (not shown). Twelve absolute positions are detected.
【0069】以上説明した本実施例によれば、タイミン
グ信号に変換されている基準の回転又は振動の絶対位置
信号の増分が高精度の基準波により高精度な時間の値に
変換され、またタイミング信号に変換されている計測対
象の回転又は振動の相対位置信号の増分が高精度の基準
波によって高精度な時間の値に変換され、これらの値に
基づいて相対位置信号の増分の時間を絶対位置信号の増
分の時間を基準として演算し、計測対象の絶対位置及び
速度を得るようにしたものであるから、相対位置信号の
周波数の高速応答性と、時間計測の分解能に相当する位
置の高い分解能が得られる。According to the present embodiment described above, the increment of the absolute position signal of the reference rotation or vibration, which has been converted into the timing signal, is converted into a high-precision time value by the high-precision reference wave. The increment of the relative position signal of the rotation or vibration of the measurement object, which has been converted into the signal, is converted into a high-precision time value by the high-precision reference wave. Since the absolute position and speed of the measurement target are obtained by calculating based on the increment time of the position signal, the high-speed response of the frequency of the relative position signal and the high position corresponding to the resolution of the time measurement are high. Resolution is obtained.
【0070】さらに、上記した本実施例によれば、計測
対象の絶対位置と速度並びに目標の絶対位置と速度との
差が演算され、位置と速度それぞれや、あるいは単独の
PIDなどの制御要素が演算されるものであるから応答
性が良く、かつ、時間的に平均化された精度が良い制御
結果が得られることになる。Further, according to the above-described embodiment, the difference between the absolute position and speed of the object to be measured and the difference between the absolute position and speed of the target is calculated, and control elements such as the position and speed, or a single PID are used. Since the calculation is performed, a control result with good responsiveness and high accuracy over time is obtained.
【0071】本発明は、上記した実施例に何等限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。上記した実施例の多くについて
は、回転スリットを用いたがこれに限られるものではな
く、直線スリットを用いるようにしてもよい。また、上
記した磁気的スリットとしては、歯車タイプのものを適
用したが、磁性体と非磁性体とを交互に位置づけた積層
体によるものであってもよい。また、加算波形や原点信
号波形にモータの回転子の三相の磁界信号を加えるよう
にすれば、省線化が可能になる。The present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In many of the embodiments described above, a rotary slit is used. However, the present invention is not limited to this, and a linear slit may be used. Further, although the gear-type slit is used as the above-described magnetic slit, a magnetic slit and a non-magnetic member may be alternatively used. Further, if a three-phase magnetic field signal of the rotor of the motor is added to the added waveform and the origin signal waveform, the line can be saved.
【0072】[0072]
【発明の効果】請求項1に記載の高速応答計測制御装置
によれば、既知の移動周波数波形と制御対象に取り付け
られた周波数波形との加算周波数波形、すなわち、既知
の移動周波数波形によって物理的に周波数変調された波
形を帰還信号としてその求められた設定周波数の制御が
行われるものであるから、移動周波数を中心周波数と
し、制御対象に取り付けられた周波数の上下の幅の限ら
れた周波数帯域を持つため、精度が高くかつ応答性が良
い計測がなされることになる。According to the high-speed response measurement control device according to the first aspect, the physical frequency is determined by the addition frequency waveform of the known moving frequency waveform and the frequency waveform attached to the control target, that is, the known moving frequency waveform. The control of the set frequency is performed using the waveform that has been frequency-modulated as a feedback signal, so that the moving frequency is the center frequency, and the frequency band with a limited width above and below the frequency attached to the control target is limited. Therefore, measurement with high accuracy and good responsiveness is performed.
【0073】請求項2に記載の高速応答計測制御装置に
よれば、大きな変動に対しては時間的近傍を重視した演
算がなされることから検出される位置信号の時間的間隔
が短縮され、小さな変動に対しては時間的に平均化され
ることから検出される位置信号の精度が向上されるた
め、大きな変動に対しては高速応答ができ、小さな変動
に対しては精度良く応答ができる。According to the high-speed response measurement control device according to the second aspect, since the calculation is performed with emphasis on the temporal proximity for a large change, the time interval between the detected position signals is reduced, and Since the accuracy of the detected position signal is improved by averaging in time with respect to the fluctuation, a high-speed response can be made to a large fluctuation, and a precise response can be made to a small fluctuation.
【0074】そのため、計測素子として、固定スリッ
ト、回転スリットあるいは振動スリット等のうちいずれ
かを組み合わせたものが使用され得る。このときに、授
受される信号発生源としては、発光体や磁性体等が好適
なものとして挙げられる。すなわち、全体としては、非
常に優れた高速応答性を示すものでありながら、各部を
構成する要素としては高速応答性が低い素子が使用可能
になる。さらにまた、動的平均値を求めたり、あるい
は、超分解技術を利用する等して周波数波形を求めるよ
うにしたので、より精度の高い計測が可能になる。Therefore, a combination of any of a fixed slit, a rotating slit, a vibration slit and the like can be used as the measuring element. At this time, as a signal generation source to be transmitted and received, a light emitting body, a magnetic body, and the like are preferable. In other words, elements exhibiting extremely excellent high-speed responsiveness as a whole, but having low high-speed responsiveness can be used as elements constituting each part. Furthermore, since a frequency waveform is obtained by obtaining a dynamic average value or using a super-resolution technique, measurement with higher accuracy becomes possible.
【0075】また、本発明の二つめの請求項10に記載
の高速応答計測システムによれば、既知の移動周波数波
形と測定対象に取り付けられた波形との加算波形の周波
数から既知の移動周波数を減算することにより測定対象
の周波数を得るようにしたものであるから大きな変動に
対しては高周波数領域での演算がなされ、検出される位
置信号の時間的間隔が短縮されるとともに、小さな変動
に対しては検出される位置信号の精度が向上されること
になる。また大きな変動に対しては高速応答ができ、小
さな変動に対しては精度良く応答ができることになる。
これにより、測定対象の停止状態から高速移動状態まで
の広い範囲にわたって精度良くかつ応答性良く計測が行
われる。According to the high-speed response measurement system according to the second aspect of the present invention, the known moving frequency is calculated from the frequency of the added waveform of the known moving frequency waveform and the waveform attached to the object to be measured. Since the frequency of the measurement target is obtained by subtraction, a calculation in a high frequency region is performed for a large change, and the time interval of the detected position signal is shortened, and the change is reduced to a small change. On the other hand, the accuracy of the detected position signal is improved. In addition, a high-speed response can be made to a large change, and a precise response can be made to a small change.
As a result, measurement can be performed with high accuracy and responsiveness over a wide range from the stopped state of the measurement target to the high-speed movement state.
【図1】本発明の一実施の形態に係る光学式差動位置検
出器の外観構成図である。FIG. 1 is an external configuration diagram of an optical differential position detector according to an embodiment of the present invention.
【図2A】本発明の一実施の形態に係る位置検出器に用
いられる計測制御装置の概略的なブロック構成図であ
る。FIG. 2A is a schematic block configuration diagram of a measurement control device used for a position detector according to one embodiment of the present invention.
【図2B】周波数演算用のパルス回路のブロック構成図
である。FIG. 2B is a block diagram of a pulse circuit for frequency calculation.
【図3】本発明の他の実施の形態に係る光学式差動位置
検出器の例によるリニアスケールの外観構成図である。FIG. 3 is an external configuration diagram of a linear scale as an example of an optical differential position detector according to another embodiment of the present invention.
【図4A】本発明の他の実施の形態に係る光学式サンプ
リング位置検出器の外観構成図である。FIG. 4A is an external configuration diagram of an optical sampling position detector according to another embodiment of the present invention.
【図4B】図4Aに示した光学式サンプリング位置検出
器のタイミングチャートの一例を示す図である。FIG. 4B is a diagram showing an example of a timing chart of the optical sampling position detector shown in FIG. 4A.
【図5A】本発明の他の実施の形態に係る機械磁気式差
動位置検出器の外観構成図である。FIG. 5A is an external configuration diagram of a mechanical magnetic differential position detector according to another embodiment of the present invention.
【図5B】図5Aに示した回転磁性体歯車の平面図及び
側面図である。FIG. 5B is a plan view and a side view of the rotary magnetic gear shown in FIG. 5A.
【図6】本発明の他の実施の形態に係る電気磁気式差動
位置検出器の外観構成図である。FIG. 6 is an external configuration diagram of an electromagnetic differential position detector according to another embodiment of the present invention.
【図7】本発明の他の実施の形態に係る永久磁石式差動
位置検出器の外観構成図である。FIG. 7 is an external configuration diagram of a permanent magnet type differential position detector according to another embodiment of the present invention.
【図8A】本発明の他の実施の形態に係る光学式掃引式
位相差検出器の外観構成図である。FIG. 8A is an external configuration diagram of an optical sweep type phase difference detector according to another embodiment of the present invention.
【図8B】図8Aに示した光学式掃引式位相差検出器の
タイミングチャートの一例を示す図である。FIG. 8B is a diagram showing an example of a timing chart of the optical sweep type phase difference detector shown in FIG. 8A.
100 光学式差動位置検出器 200 リニアスケール 300 光学式サンプリング位置検出器 400 機械磁気式差動位置検出器 500 電気磁気式差動位置検出器 600 永久磁石式差動位置検出器 700 光学式掃引式位相差検出器 12 検出軸 14 モータ 16a,16b 受光素子 18 発光素子 20a,20b 回転スリット 22 固定スリット 24 信号処理回路 26 PID制御回路 28,36 PID回路 30a,30b 回転検出器 32 位置設定器 34 積分回路 38a,38b,38c 同期回路 40 論理和回路 42 可逆カウンタ 46 直線スリット 48 加振器 50 振動スリット 52a,52b 永久磁石 54a,54b 磁気検出器 56a,56b 回転磁性体歯車 58 励磁コイル REFERENCE SIGNS LIST 100 Optical differential position detector 200 Linear scale 300 Optical sampling position detector 400 Mechanical magnetic differential position detector 500 Electromagnetic differential position detector 600 Permanent magnet differential position detector 700 Optical sweep type Phase difference detector 12 Detection axis 14 Motor 16a, 16b Light receiving element 18 Light emitting element 20a, 20b Rotating slit 22 Fixed slit 24 Signal processing circuit 26 PID control circuit 28, 36 PID circuit 30a, 30b Rotation detector 32 Position setting unit 34 Integration Circuit 38a, 38b, 38c Synchronous circuit 40 OR circuit 42 Reversible counter 46 Linear slit 48 Vibrator 50 Vibration slit 52a, 52b Permanent magnet 54a, 54b Magnetic detector 56a, 56b Rotating magnetic gear 58 Excitation coil
Claims (17)
周波数とを加算して設定周波数とする周波数演算手段
と、既知の移動周波数波形と制御対象に取り付けられた
周波数波形との加算周波数波形を帰還信号として前記周
波数演算手段により求められた設定周波数の制御を行う
制御手段とを備えることを特徴とする高速応答計測制御
装置。1. A frequency calculating means for adding a known moving waveform frequency and a set moving waveform frequency to a set frequency, and adding an added frequency waveform of the known moving frequency waveform and a frequency waveform attached to a control target. A high-speed response measurement control device, comprising: control means for controlling a set frequency obtained by the frequency calculation means as a feedback signal.
検出器を用いて計測制御を行う計測制御装置において、 計測対象の最高移動速度より高速で移動する移動体と、 前記移動体に結合され該移動体の移動により発生される
第一の波形信号を該移動体の動特性に応じて透過させる
第一の透過手段と、 前記第一の波形信号に基づいて前記移動体の絶対位置を
示す信号を検出し該信号を絶対位置信号として出力する
絶対位置検出手段と、 前記計測対象に結合され該計測対象の移動により発生さ
れる第二の波形信号を該計測対象の動特性に応じて透過
させる第二の透過手段と、 前記第一及び第二の波形信号に基づいて前記第一の透過
手段と前記第二の透過手段の相対位置を示す信号を検出
し該信号を相対位置信号として出力する相対位置検出手
段とを備え、 前記相対位置信号と前記絶対位置信号の周波数を演算
し、該周波数に基づいて前記計測対象の時間的変化量を
検出するようにしたことを特徴とする高速応答計測制御
装置。2. A measurement control device for performing measurement control using a position detector for detecting a temporal change amount of a measurement object, comprising: a moving body moving at a speed higher than a maximum moving speed of the measurement object; First transmitting means for transmitting a first waveform signal generated by the movement of the moving body according to the dynamic characteristics of the moving body; and determining an absolute position of the moving body based on the first waveform signal. An absolute position detecting means for detecting a signal shown and outputting the signal as an absolute position signal; and a second waveform signal generated by movement of the measurement target coupled to the measurement target according to a dynamic characteristic of the measurement target. A second transmitting means for transmitting, detecting a signal indicating a relative position between the first transmitting means and the second transmitting means based on the first and second waveform signals, and using the signal as a relative position signal Output relative position detection means The provided, calculates the frequency of the relative position signal and the absolute position signal, high-speed response measurement control device being characterized in that to detect the temporal change amount of the measurement target based on the frequency.
転スリットによって構成される場合には、前記第二の透
過手段は一組の回転スリットによって構成され、前記第
一の透過手段が固定スリットと振動スリットによって構
成される場合には、前記第二の透過手段は回転スリット
と振動スリットによって構成されていることを特徴とす
る請求項2に記載される高速応答計測制御装置。3. When the first transmitting means is constituted by a fixed slit and a rotating slit, the second transmitting means is constituted by a pair of rotating slits, and the first transmitting means is constituted by a fixed slit. 3. The high-speed response measurement control device according to claim 2, wherein, when configured by a vibration slit, the second transmission unit is configured by a rotation slit and a vibration slit. 4.
置の異なる複数の点で観測した周波数波形から演算によ
り周波数波形を求める第一の演算手段と、 「測定対象の動的平均値=(N−1)/N×(現在の演
算結果)+1/N×(Δt前の時間の測定対象の移動周
波数の動的平均値)」なる演算式により動的平均値を平
均化する第二の演算手段と、 を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
に記載される高速応答計測制御装置。4. A first calculating means for calculating a frequency waveform from a frequency waveform obtained by observing a dynamic average value of a moving frequency of a measurement target at a plurality of points at different positions; (N−1) / N × (current calculation result) + 1 / N × (dynamic average value of moving frequency of measurement object at time before Δt) ” The high-speed response measurement control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
置の異なる複数の点で観測した周波数波形から演算によ
り求める第一の演算手段と、 該第一の演算手段により求められた前記制御対象に周波
数波形に基づいて、制御対象の位置及び速度の計測を制
御する制御手段と、 を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
に記載される高速応答計測制御装置。5. A first calculating means for calculating a frequency waveform attached to a control target from frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions, and a first control means for calculating a frequency waveform obtained by the first calculating means. The high-speed response measurement control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a control unit configured to control measurement of a position and a speed of the control target based on the frequency waveform.
波数波形は、制御対象からの波形信号に既知の変形を施
して複数の点に分散して観測できる波形信号にした後、
既知の変形の逆変換を行うことにより観測点の間隔以上
の精度を達成することにより得られたものであることを
特徴とする請求項5に記載される高速応答計測制御装
置。6. A frequency waveform obtained by the first arithmetic means is obtained by subjecting a waveform signal from a control object to a known deformation to obtain a waveform signal which can be dispersed and observed at a plurality of points.
6. The high-speed response measurement control apparatus according to claim 5, wherein the apparatus is obtained by achieving an accuracy equal to or longer than the interval between observation points by performing inverse transformation of a known deformation.
間に既知の間隔で3箇所以上の観測点を置き、それぞれ
の位置に対応した三角関数で表されるものであることを
特徴とする請求項6に記載される高速応答計測制御装
置。7. The known modification is characterized in that three or more observation points are placed at known intervals between periods of a frequency waveform and are represented by trigonometric functions corresponding to the respective positions. The high-speed response measurement control device according to claim 6.
であることを特徴とする請求項7に記載される高速応答
計測制御装置。8. The high-speed response measurement control device according to claim 7, wherein the known deformation has a normal distribution.
転子の三相の磁界信号を加えて省線化を実現することを
特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載される高
速応答計測制御装置。9. The method according to claim 1, wherein a line saving is realized by adding a three-phase magnetic field signal of a motor rotor to the addition waveform and the origin signal waveform. High-speed response measurement control device.
で移動する移動体の既知の移動周波数波形と測定対象に
取り付けられた波形との加算波形の周期を計測し周波数
を計算する第一の演算手段と、既知の移動周波数をこの
計算した周波数から減算することにより測定対象の周波
数を得る第二の演算手段とからなることを特徴とする高
速応答計測システム。10. A first operation for measuring a cycle of an addition waveform of a known moving frequency waveform of a moving body moving at a speed higher than a maximum moving speed of a measurement target and a waveform attached to the measurement target and calculating a frequency. A high-speed response measurement system comprising: means for calculating a frequency to be measured by subtracting a known moving frequency from the calculated frequency.
動する移動体と、前記移動体により発生される第一の波
形信号を該移動体の動特性に応じて透過させる第一の透
過手段と、前記第一の波形信号に基づいて該移動体の絶
対位置を示す信号を検出し該信号を絶対位置信号として
出力する絶対位置検出手段と、前記計測対象に結合され
該計測対象により発生される第二の波形信号を該計測対
象の動特性に応じて透過させる第二の透過手段と、前記
第一及び第二の波形信号に基づいて前記第一の透過手段
と前記第二の透過手段の相対位置を示す信号を検出し該
信号を相対位置信号として出力する相対位置検出手段と
を備え、前記相対位置信号と前記絶対位置信号の周波数
を演算し、該周波数に基づいて前記計測対象の時間的変
化量を検出するようにした位置検出器を具備したことを
特徴とする高速応答計測システム。11. A moving body moving at a speed higher than a maximum moving speed of a measurement object, and a first transmitting means for transmitting a first waveform signal generated by the moving body according to dynamic characteristics of the moving body. An absolute position detecting means for detecting a signal indicating an absolute position of the moving object based on the first waveform signal and outputting the signal as an absolute position signal; and an absolute position detecting means coupled to the measurement target and generated by the measurement target. A second transmission unit that transmits a second waveform signal according to the dynamic characteristic of the measurement target; and a first transmission unit and a second transmission unit based on the first and second waveform signals. Relative position detecting means for detecting a signal indicating the relative position and outputting the signal as a relative position signal, calculating the frequency of the relative position signal and the absolute position signal, and calculating the time of the measurement object based on the frequency. To detect dynamic changes A high-speed response measurement system comprising a position detector according to claim 1.
位置の異なる複数の点で観測した周波数波形から演算に
より周波数波形を求める第一の演算手段と、 「測定対象の動的平均値=(N−1)/N×(現在の演
算結果)+1/N×(Δt前の時間の測定対象の移動周
波数の動的平均値)」なる演算式により動的平均値を平
均化する第二の演算手段と、 を備えることを特徴とする請求項10又は11に記載さ
れる高速応答計測システム。12. A first calculating means for calculating a frequency waveform by calculating a dynamic average value of a moving frequency of a measurement target from a plurality of frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions; (N−1) / N × (current calculation result) + 1 / N × (dynamic average value of moving frequency of measurement object at time before Δt) ” The high-speed response measurement system according to claim 10 or 11, further comprising:
位置の異なる複数の点で観測した周波数波形から演算に
より求める第一の演算手段と、 該第一の演算手段により求められた前記制御対象に周波
数波形に基づいて、制御対象の位置及び速度の計測を制
御する制御手段と、 を備えることを特徴とする請求項10〜12のいずれか
1項に記載される高速応答計測システム。13. A first calculating means for calculating a frequency waveform attached to a control target from frequency waveforms observed at a plurality of points at different positions, and a first control means for calculating a frequency waveform attached to the control target. The high-speed response measurement system according to any one of claims 10 to 12, further comprising: a control unit configured to control measurement of a position and a speed of the control target based on the frequency waveform.
周波数波形は、制御対象からの波形信号に既知の変形を
施して複数の点に分散して観測できる波形信号にした
後、既知の変形の逆変換を行うことにより観測点の間隔
以上の精度を達成することにより得られたものであるこ
とを特徴とする請求項13に記載される高速応答計測シ
ステム。14. A frequency waveform obtained by said first calculating means is obtained by subjecting a waveform signal from a control object to a known deformation by applying a known deformation to a waveform signal which can be distributed and observed at a plurality of points. 14. The high-speed response measurement system according to claim 13, wherein the high-speed response measurement system is obtained by achieving accuracy equal to or longer than the interval between observation points by performing an inverse transformation.
の間に既知の間隔で3箇所以上の観測点を置き、それぞ
れの位置に対応した三角関数で表されるものであること
を特徴とする請求項14に記載される高速応答計測シス
テム。15. The known modification is characterized in that three or more observation points are placed at known intervals between periods of a frequency waveform and are represented by trigonometric functions corresponding to the respective positions. The high-speed response measurement system according to claim 14, wherein:
のであることを特徴とする請求項15に記載される高速
応答計測システム。16. The high-speed response measurement system according to claim 15, wherein the known deformation has a normal distribution.
回転子の三相の磁界信号を加えて省線化を実現すること
を特徴とする請求項10又は11に記載される高速応答
計測システム。17. The high-speed response measurement system according to claim 10, wherein a line saving is realized by adding a three-phase magnetic field signal of a rotor of the motor to the addition waveform and the origin signal waveform.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18587397A JPH1114407A (en) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Quick-response measurement controller and its measuring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18587397A JPH1114407A (en) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Quick-response measurement controller and its measuring system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114407A true JPH1114407A (en) | 1999-01-22 |
Family
ID=16178380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18587397A Pending JPH1114407A (en) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Quick-response measurement controller and its measuring system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114407A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024779A (en) * | 2011-07-22 | 2013-02-04 | Murata Mach Ltd | Magnetic displacement sensor and displacement detection method |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP18587397A patent/JPH1114407A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024779A (en) * | 2011-07-22 | 2013-02-04 | Murata Mach Ltd | Magnetic displacement sensor and displacement detection method |
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