JPS6186610A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、位置検出誤差の補正装置に係り、移動体に接
続された位置検出器の出力である二相周期波より検出し
た位置の誤差を、前記二相周期波の瞬時値により定まり
、“０″→ｒｔ　Ｌ　ｕ→ＩＩ　２　ＩＩ→“′３′″
→１（ＯＩＩ→・・・と周回する絶対位ＩＰ！（以下、
周回絶対位置という。）によ・り補正する位置検出誤差
の補正装置であって、特に、上記二相周期波の波形処理
時のヒステリシスや変位計数時の計数時間遅れに関する
位置の誤差を補正するのに好適な１位置検出誤差の補正
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

一般に、回転体や偏位体など、広く移動体に接続され、
二相周期波を出力する位置検出器による位置検出は、従
来、前記二相周期波を波形処理してｌ／４周期位相のず
れた二相矩形波を得、これらの矩形波の立上り、立下り
端を検出し計数する方法を用いていた。

例えば、特公昭５５−２８３１号公報記載のものが、前
記の技術を用いている。

しかし、この従来の方法においては、波形処理回路のヒ
ステリシスによる検出遅れθ４　（後述の第３図に図示
）、変位計数による計数時間遅れＴ、（同じく第３図に
図示）が存在することを考慮していないため、厳密には
検出した位置に、後述する±１計数分の誤差が生じる位
置があり、位置検出として不十分であった。

特に、前記移動体を位置決め制御する際、目標位置に前
記移動体が存在しても、検出位置が前記誤差により目標
位置に対して±１計数分異なるときがあり、目標位置を
中心に振動現象を起すことがしばしばみられる。

よって、前記の誤差を補正する手段が必要とされていた
。

〔発明の目的〕

本発明は、１／４周期位相のずれた互いに同形状の二相
周期波を出力する位置検出器による位置検出装置におい
て、前記二相周期波を波形処理するときのヒステリシス
誤差や、変位計数時に発生する変位計数時間遅れによる
変位計数の±１計数分に相当する誤差を、二相周期波の
瞬時値をもとに補正するようにした位置検出誤差の補正
装置の提供を、その目的とするものである。

〔発明の概要〕　　　　　′ 本発明に係る位置検出誤差の補正装置の構成は、移動体
に接続され、その移動体の位置により値が定まり、第一
相と第二相とが同形状で１７４周期位相差のある二相周
期波を出力する位置検出器と、前記二相周期波の各相が
１７２周期毎に取る特定の値と前記二相周期波の値との
一致を検出し、このとき同時に、上記移動体及び回転体
の変位方向を検出し正逆二つの変位パルス（，１号を作
る波形処理回路と、その正逆二つの変位パルス４８号を
加減計数して前記移動体の上記二相周期波の１／４周期
を１１１位として位置を検出する変位パルス計数・記憶
回路とによる位置検出装置において、その波形処理及び
変位パルス計数により発生する位置の誤差を補正するの
に供される、上記二相周期波形の瞬時値を検出する瞬時
値検出回路と、その検出された瞬時値から周回絶対位置
を検出する周回絶対位置検出回路と、上記変位パルス計
数・記憶回路による位置を前記周回絶対位置により補正
する位置補正回路とを設けたものである。

さらに詳述すると、次のとおりである。

すなわち、移動体に接続され、前記移動体の位置により
値が定まり、第一相と第二相とが同形状で１／４周期位
相差のある二相周期波を出力する位置検出器と、１）；
Ｉ記二相周期波の各相が１／２周期毎に取り特定の値と
、前記二相周期波の値との一致を検出し、このとき同時
に、前記移動体の変位方向を検出し正逆二つの変位パル
スを作る波形処理回路と、その正逆二つの変位パルス信
号を加減計数して前記移動体の前記二相周期波の１／４
周期を檗位として位置を検出する変位パルス計数・記憶
回路とによる位置検出装置において、前記波形処理及び
前記変位計数により発生する位置の誤差を補正するため
に、前記二相周期波形の瞬時値を検出する瞬時値検出回
路と、検出された前記瞬時値から周回絶対位置を検出す
る周回絶対位置検出回路と、前記変位パルス計数・記憶
回路による位置を前記周回絶対位置により補正する位置
補正回路とを設けたものであり、また、前記周回絶対位
置検出回路と前記位置補正回路とは、判断処理及び演算
処理を行うものであるから、これらの検出と補正の処理
をマイクロコンピュータを用いてソフトウェアにより行
うように構成してもよいし、さらに、複雑にはなるが、
論理ＩＣ等を用いて別途のハードウェアで構成してもよ
いものである。

そして５に記ｖ！成による位「ｊ検出ｄ１差の補正方法
の基本原理を説明すると、次のとおりである。

すなわち、一般に、位置検出器の二相周期波のどちらの
相にも、１／２周期毎に同一の値となる、その特定の値
が存在する。

の値（ｃ、、）となり、同原理図である第５図では、鋸
歯状波の平均値が前記特定の値となる。

この特定の値と各相の値とを大小比較し、各相の値が特
定の値より大きいとき１、小さいとき０の大小比較値を
取るものとする。

また、第１相（位置検出器原信号ｅＡ倍信号の大小比較
値に２°のおもみ付けをし第２相位置検出器原信′；′
ｆ（ｃ４信′；ｆ）の大小比較１１へに２°のおもみ付
けをすると、大小比較値の和は、さきの第４図中及び第
５図中の区間番号ｍとなる。この区間番外は、１７４周
期ごとに変化して１周期で一厘する。

その並びは、第４図中においては、０２″→ＩＩ　３　
ＩＩ→ｕ　Ｉ　ＩＩ→ＩＩ　ＯＩ＋であり、再び２′″
となり周回する。

この区間番号ｍは、その数の大きさ順に並んでいないの
で、この区間番号ｍをデコードして数の大きさ順の値を
各区間に割り付け、周回絶対位置とする。

すなわち、周回絶対位置は、ＬＬ　ＯＩＩ→ＩＩ　ｉ　
ＩＩ→゛′２′″→ＩＩ　３　Ｉ＋の繰り返しであり、
原点（”　Ｏ”　）の存在する区間番号、いいかえれば
、原点区間番号ｍ。により、第４図及び第５図のように
四通りのデコード方法があり、これによって図示の周回
絶対位［Ｔ５　信号が得られる。

一方で、後述する位置検出誤差補正の原理図である第３
図に示すように、前記二相周期波であるところの位置検
出誤差４ｎ　−Ｔｆ　ｅ　Ａ　ｌ　ｅ　＠信号を、前記
特定の値、すなわちＣ０に、±Ｑｋのヒステリシスを持
つ比較器を用いて、矩形波状原信号ｅＡ′。

ｅ６！信号を作り、この立上り、立下り端を、変位方向
とともに検出し、正変位Ｔ、信号と逆変位キーＪ！Ｆ−
Ｔ２信号とよりなる、図示の変位パルス信号を＋’＋ｆ
記比較器をも含めた後述の波形処理回路により作る。

ここで、上記の変位方向の検出は、例えば、波形処理回
路で、ｃＡ′信号の立上りと立下り時の、Ｃい′信号の
論理値（０°あるいは１）により検出すると同時に、そ
の関係を逆にして検出するようにするものである。

そして、前記変位パルス信号を後述の変位パルス計数・
記憶回路で、図示のグラフ、数値表現に示すごとく、加
減計数することにより、変位パルス泪数値Ｔ、信号を求
める。

このＴ３信月は、任意位置を原点として計数し、また、
眉回絶対位置勅→キＴ、信号も同じ位置に原点としてデ
コードされるため、８に記′ｒ、信叶値より周回相対位
置砕神Ｔ、信号の信号値を減じた値は、誤差のない場合
、４の倍数（零を含む）である。すなわち、周回絶対位
置が、０がら３までであるので、誤差のないときは、４
の倍数となる。

他方、±１の誤差のある場合、４で割った剰余が、１、
あるいは３となる。＋１の誤差に対して、前記剰余は１
、−１の誤差に対して、前記剰余は３、が対応する。

これにより、図示の位置補正ｊ！ｋＴ７信号を得て、こ
のＴ７信号を変位パルス計数値Ｔ３信号に加えて補正し
、正確な位置信号Ｔ、倍信号求めることができるもので
ある。

〔発明の実施例〕

本発明に係る位置検出誤差の補正装置の一実施例を各回
を参照して説明する。

ここで、第１図は、本発明の一実施例に係る位置検出カ
ニ屹の補正装置のブロック図、第２図は、そのバー１−
ウェア構成図、第３図は、その位置検出誤差補正の原理
図、第４．５図は、その周回絶対位置検出方法の原理図
、第６．第７図は、そのソフトウェア構成図である６ まず、実施例に係る構成を、その二相周期波である位置
検出器原信号ｃＡ倍信号びｅ、信号より補正された正確
な位置信号Ｔ６信号を得るための方法をあわせて説明す
る。

すなわち、第１図において、１０１は、波形処理回路で
ある。

そして、これは、移動体、たとえば回転体に接続された
。ロータリーエンコーダのような位置検出器より出力さ
れる、１／４周期位相差のある二相周期波てあろところ
の、第３図に示す位置検出器Ｊ、ｉｉ　イｌｊ号ρえ信
号及びＣ６（，１号（既述のことく、その形状の例を第
４図及び第５　ｒＩ２＋に示す、）と、特定の値（−！
、、（同じく第４１４及び第５１４（こ示す。）とを、
±ｏｈのヒステリシスを持つ比較器により大小化中ｌて
、第３図の卵形波状原信号ｃＡ′信ｊ）及びＣｏ′信！
）を作り、さらに、前記の各矩形波状原信号より、その
立トリ、または立下りに同期して、前記回転体の変位方
向を検出し、その変位方向とｍ記の各形波状原信号の立
上り、及び立下りとにより、正方向変位時に、その変位
を示す、第：３図のＩＦ変位ゴ、信号及び、逆方向変位
時に、その変１ｉ１を示す、同ト図の逆変位Ｔ２信号を
、変位パルス信号として出力するものである。

１０２は、前記の変位パルス信号を、第３図に示すよう
に、加減計数して変位パルス計数値とし、これをサンプ
リング毎に変位パルス計数値Ｔ、信号として記憶する変
位パルス計数・記憶回路である。

１０３は、前記のサンプリング毎に、前記位置検出原信
号と前記特定の値とをサンプリングホールトしたうえで
、アナログ量をディジタル量化し、瞬時値１”、信号）
（第１図）として検出する瞬時値検出回路であろ９ なお、この瞬時値検出回路１０３は、その主構成要素を
ＩＣ化されたＡ／Ｄコンバータとしてもよいし、また、
パルス幅変調手段にもとづく個別部品構成としてもよい
ものである。

本に１上記の瞬時値検出回路１０３は、特定の値ｅｃを
も検出するように構成されているものであるが、当該回
路の大きさを小さくするような場合には、上記ｃｃの検
出を行わないように構成してもよいものである。この場
合は、０゜の値を一定とみなして処理するものである。

１０４は、前記の瞬時値検出回路１０３により検出した
各瞬時値Ｔ、＜ｉ号を大小比較し、前記のサンプリンタ
時刻の−［；配回転体の存在する位置を、既述の第４．
５図における区間番号ｍとして求め。

これ榮テコードして周回絶対位置Ｔ、信号を求めろとこ
ろの周回絶対位置検出回路である。

１、０５は、第３図に示すように、前記の変位パルス計
数値下、信号より前記の周回絶対位置１゛。

信号を減し、４で割った剰余を求め、その剰余の値によ
り、前記の変位パルス計数値Ｔ３信号に対する位圃補ｉ
Ｅ　Ｆｌ　’Ｉ’７信号を求め、これにより補正して（
補市方法は、さきに第３図により説明したところによる
。）、位置信号Ｔ、、（ｉ号を求める位置補正回路であ
る。

以りの構成により位置検出を行うわけであるが、次に、
そのハードウェア構成につき、第２図を用いて説明する
。

ここで、前記の瞬時値検出回路１０３、波形処理回路１
０１及び変位パルス計数・記憶回路１０２は、個別部品
により構成される。

また、第２図の２０４は、上記のサンプリング時刻を、
サンプリング信号Ｓ、信号として発生するサンプリング
タイマである。

さらに、上記の周回絶対位置検出回路］０４と位置補正
回路１０５とをソフトウェアで実現するために、マイク
ロコンピュータ２０１、データバス２０２、アドレスバ
ス２０３のハードウェアを用いる。

しかして、前記の瞬時値検出回路１０３より、前記のマ
イクロコンピュータ２０１で処理されるソフトウェアの
起動信号となるインターラブド信号Ｓ、信号が１図示の
ように出力されている。

次に、前記に係るラフ１〜ウエアの詳細について、第６
図及びｆ！Ｓ７図を用いて説明する。

ソフトウェアは、大別して、初期化処理と位置検出補正
処理に分けられる。前者は、第６図において図示され、
後者は、第７図において図示されている。

まず、初期化処理についてであるが、この処理は、前記
ハードウェアの起動時や再初期化の必要に応じて起動さ
れ、前記サンプリングタイマ２０４にサンプリング信号
Ｓ、信号の発生を準備させるサンプリングタイマの初期
化処理５０１と、前記変位パルス計数・記憶回路１０２
に任意の位置に原点を設定するため、現在位置を入力す
るところの変位パルス計数・記憶回路１０２のＩＪＪ　
ＩｔＪＩ化処理５０２と、前記周回絶対位置検出回路１
０４において、さきの区間番号ｍをデコートするための
原点区間番号ｍ。を、１）’ｌ　、！［！現在位置と現
在の区間番号より検出する、原点を含む位置の区間番号
ｍｎの検出処理５０：３、すなわち、周回絶対位置の零
点を変更可能とする検出処理と、本初期化処理の終了を
示し、前記マイクロコンピュータ２０１の処理を主処理
に帰すＲＴＳ（リターン・フロム・サブルーチン）処理
５０４とにより構成されるものである。

なお、上記零点変更処理は、第１図の構成では、周回絶
対位置検出回路１０４で行うように構成しうるものであ
る。

次に、位置検出補正処理について説明する。

すなわち、この処理は、前記のインターラブド信号Ｓ、
信号により、前記瞬時値検出回路１０３においで、各瞬
時値が検出される度に一回起動されるインターラブド・
ルーチンであり、前記の周回絶対位置検出回路１０４を
実現するための、前記位置検出器原信号１”！Ａ、　ｆ
”！、倍信号前記特定の値ｅ０、そして前記変位パルス
計数・記憶回路１０２の変位パルス計数値Ｔ、信号とを
前記マイクロコンピュータ２０１に取り込む、各値の取
込み処理６０１と、前記の各信号ｅａ、Ｑｎ信号と、特
定の値ｅ０の各値の大小比較により前記区間番号ｍを求
める処理６０２と、前記区間番号ｍと上記原点区間番号
ｍ。より、第４図及び第５図に示すような数表を引くよ
うにして、周回絶対位置Ｔ、（ｆｉ号を求める処理６０
：３と、さらに、前記位置補正回路１０５を実現するた
めの、前記変位パルス計数値Ｔ、信号と市記周回絶対位
置Ｔ、信号とを用いて、第３図に示すように位置補正ｔ
Ｔ７信号を求める処理６０４と、前記位置補正ｆｆＴ７
信号とＩＹｆ記変位計数値Ｔ、４１号とを加算して位置
信号Ｔ６信号を求める処理６０５、最後に、本インター
ラブド・ルーチンよりマイクロコンピュータの処理を主
処理に帰すための、ＲＴＩ（リターン・フロム・インタ
ーラブド）処理６０６とにより構成されるものである。

以上のごとく、本実施例によれば、前記移動体に係る回
転体の５例えばモータの位置を精度よく検出することが
でき、特にその位置決め制御を行ったとき、本実施例に
よれば、位置検出誤差により発生する停止直前の振動現
象を防ぐことができ、また、原点位置を任意に設定でき
るため、位置決め制御の目標値設定が易容になるもので
ある。

さらに、本実施例においては、前記瞬時値検出回路の周
囲温度等によるドリフトは、前記特定の値ｃ、、を他の
ｅＡｌ　ｅ％倍信号同じ方法により検出し、前記周囲絶
対位置検出回路で特定の値ｅ。を１人便とするため打ち
消され、大小比較の精度は保たれているものである。

しかして、上記実施例においては、回転体を例示したも
のとしたが、本発明は、回転体のほか、偏位体、往復運
動体など、広く、各種移動体に係るものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、１／４周期位相のずれた、互いに同形
状の二相周期波を位置検出器原信号として出力する位置
検出器による位置検出装置におし１で、前記位置検出器
原信号を波形処理するときのヒステリシス誤差や、変位
計数時に発生する変位計数時間遅れによる変位計数の±
１計数分に相当する誤差を、前記位置検出器原信号の瞬
時値をもとに補正するため、正確な位置の検出ができる
ので位置検出性能を向上させる効果があり、実用的にす
ぐれた発明ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る位置検出誤差の補正
装置のブロック図、第２図は、そのノＡ−ドウエア結成
図、第３図は、その位置検出補正の原理図、第４，５図
は、その周回絶対位置検出方法の原理図、第６．７図は
、そのソフトウェア構成図である。 １０１・・波形処理回路、１０２・・・変位ノ（ルス計
数・記憶回路、１０：３・・瞬時値検出回路、１０４・
・・周回絶対位置検出回路、１．０５・位置補正回路、
２０トマイクロコンピュータ、２０２・・データ・バス
、２０３　・アドレス・バス、２０４・・サン（ほか１
名） 第　、３［２１ ｆ１財Ｔ６４峙　４５　　ｌ　　７　乙　　よ　ｄ訃　
４．圀 菩乙目 １’７［Ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動体に接続され、その移動体の位置により値が決
   まり、第一相と第二相とが同形状で１／４周期位相差の
   ある二相周期波を出力する位置検出器と、前記二相周期
   波の各相が１／２周期毎に取る特定の値と前記二相周期
   波の値との一致を検出し、このとき同時に、上記移動体
   の変位方向を検出し正逆二つの変位パルス信号を作る波
   形処理回路と、その正逆二つの変位パルス信号を加減計
   数して前記移動体の上記二相周期波の１／４周期を単位
   として位置を検出する変位パルス計数・記憶回路とによ
   る位置検出装置において、その波形処理及び変位パルス
   計数により発生する位置の誤差を補正するのに供される
   、上記二相周期波形の瞬時値を検出する瞬時値検出回路
   と、その検出された瞬時値から周回絶対位置を検出する
   周回絶対位置検出回路と、上記変位パルス計数・記憶回
   路による位置を前記周回絶対位置により補正する位置補
   正回路とを設けたことを特徴とする位置検出誤差の補正
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、二相周
   期波形の比較基準となる特定の値をも瞬時値検出回路に
   おいて検出するように構成したものである位置検出誤差
   の補正装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、二相周
   期波形の瞬時値から検出する周回絶対位置の零点を変更
   可能なように構成したものである位置検出誤差の補正装
   置。