CN110873582B - 编码器、处理装置及处理方法 - Google Patents

编码器、处理装置及处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110873582B
CN110873582B CN201910566251.9A CN201910566251A CN110873582B CN 110873582 B CN110873582 B CN 110873582B CN 201910566251 A CN201910566251 A CN 201910566251A CN 110873582 B CN110873582 B CN 110873582B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
data length
interpolation
encoder
cycle signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910566251.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110873582A (zh
Inventor
松添雄二
中山智晴
松本宽之
久间裕丈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of CN110873582A publication Critical patent/CN110873582A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110873582B publication Critical patent/CN110873582B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24414Encoders having selectable interpolation factors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24419Interpolation not coverd by groups G01D5/24404, G01D5/24409 or G01D5/24414
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473Circular or rotary encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34792Absolute encoders with analogue or digital scales with only digital scales or both digital and incremental scales
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

提供一种编码器、处理装置及处理方法,该编码器具有:信号输出部,根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号;第1转换部,将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号;第2转换部,将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号;及内插部,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值。所述内插部根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,计算所述内插值。

Description

编码器、处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及编码器(encoder)等。
背景技术
现有技术中熟知一种编码器,其使用随测定对象的旋转而输出的具有90度相位差的两个周期信号(伪正弦波(pseudo sine wave))来计算对这两个周期信号的周期进行内插而得的内插值,由此可对藉由电气进行了细分的旋转位置进行测定(例如,参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1](日本)特开2005-24281号公报
发明内容
[要解决的技术问题]
然而,两个周期信号是被AD(Analog-to-Digital)转换电路等转换为数字信号之后才被进行内插处理的。所以,存在对两个周期信号的周期进行细分的等级(Level)、即、内插处理的分辨率(Resolution)受限于AD转换电路等的分辨率的可能性。
因此,鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种不依赖于AD转换电路等的分辨率并可提高内插处理的分辨率的编码器等。
[技术方案]
为了实现上述目的,在本发明的一个实施方式中,提供一种编码器,其具有:
信号输出部,根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号;
第1转换部,将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字(Digital)信号;
第2转换部,将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号;及
内插部,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值,
其中,所述内插部根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,计算所述内插值。
此外,在本发明的另一个实施方式中,提供一种与编码器相关的处理装置,该编码器具有:根据测定对象的旋转,对具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号进行输出的输出部;将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号的第1转换部;及将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号的第2转换部,
所述处理装置具有:内插部,其根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值,
其中,所述内插部根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,计算所述内插值。
另外,在本发明的其他实施方式中,还提供一种与编码器相关的处理装置所执行的处理方法,所述编码器具有:根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号的信号输出部;将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号的第1转换部;及将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号的第2转换部,
所述处理方法包括:内插步骤,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值,
其中,在所述内插步骤中,根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,计算所述内插值。
[有益效果]
根据上述实施方式,能够提供一种不依赖于AD转换电路等的分辨率并可提高内插处理的分辨率的编码器等。
附图说明
[图1]一个实施方式的编码器的一个例子的示意图。
[图2]表示与一个实施方式的编码器的测定处理相关的构成的一个例子的框图。
[符号说明]
100 编码器
110 轮轴(Hub)
120 刻度板(Scale Plate)
140 基板
150 光学模块
152 发光元件
154、156 受光元件
170 信号处理电路(信号输出部)
172 上位处理电路
174、176 AD转换电路(第1转换部、第2转换部)
178 下位处理电路(内插部、处理装置)
180 信号处理电路
190 接口(Interface)
200 旋转轴
200AX 轴心
具体实施方式
以下参照附图对用于实施本发明的具体实施方式进行说明。
[编码器的构成和结构]
首先,参照图1和图2对本实施方式的编码器100的构成和结构等进行说明。
图1是本实施方式的编码器100的一个例子的示意图。具体而言,图1(A)是表示本实施方式的编码器100的一个例子的平面图,图1(B)是表示本实施方式的编码器100的一个例子的侧视剖面图(图1(A)的A-A剖面图)。图2是表示与本实施方式的编码器100的测定处理相关的构成的一个例子的框图。以下使用图中所示的三维正交(直角)坐标系(XYZ坐标系)对编码器100的结构进行说明,另外,为了方便起见,有时也将Z轴的正方向(以下简称「Z轴正方向」)称为“上”,并将Z轴的负方向(以下简称「Z轴负方向」)称为“下”。此外,有时还将X轴的正方向和负方向、Y轴的正方向和负方向、及Z轴的正方向和负方向分别统称为“X轴方向”、“Y轴方向”、及“Z轴方向”。
需要说明的是,图1(A)中,基板140和基板140上安装的光学模块150等由一点划线进行了表示,以使轮轴110和刻度板120等从Z轴正方向即从上露出,从而能被观察到。此外,图1中还省略表示了对编码器100的构成要素进行收藏的框体(Case)。
本实施方式的编码器100包括轮轴110、刻度板120、及基板140。此外,编码器100中,作为与测定处理相关的构成,还包括光学模块150、信号处理电路170、上位处理电路172、AD转换电路(Analog-to-Digital Converter:ADC)174、176、下位处理电路178、信号处理电路180、及接口190,这些构成要素都实装在基板140上。
轮轴110安装在编码器100的一次旋转(One Rotation)期间内的旋转位置(旋转角度)等的测定对象(例如,旋转式伺服电机等)的旋转轴200的一端。
例如,就轮轴110而言,从沿着旋转轴200的方向(Z轴方向)进行观察时,即,在平面视图中,具有比旋转轴200的外径还大的外径的大致圆柱形状。在轮轴110的Z轴负方向侧的端面(即,下侧的端面)的轴心位置付近的领域,设置有与轮轴110同轴且具有与旋转轴200的外径大致相等(实际上比旋转轴200的外径稍微大一点)的内径的凹陷部。旋转轴200以轮轴110的轴心和旋转轴200的轴心200AX保持一致的方式嵌插在该凹陷部内。此外,在轮轴110的轴心位置处还设置有贯穿两个端面之间的螺孔,雄螺丝115相对于从轮轴110的Z轴正方向侧的端面(即,上侧的端面)嵌插于下侧的端面的凹陷部的旋转轴200进行螺纹连接,由此轮轴110可被安装在旋转轴200上。这样,轮轴110就可随测定对象的旋转轴200的旋转而与其一体地进行旋转。
雄螺丝115具有平面状的头顶部。雄螺丝115例如可为平头螺丝(Flat Screw)。据此,雄螺丝115的头顶部和轮轴110的上侧的端面(平面)可位于同一平面,即,可为共平面的状态。
刻度板1 2 0例如可通过使用厌气性粘接剂(Anaerobic Adhesive)等安装在轮轴110的与安装了旋转轴200的一侧的端面相反侧的端面、即、上侧的端面上。刻度板120例如为玻璃制。此外,刻度板120也可为金属制、聚碳酸酯(Polycarbonate)制、PET(Polyethylene Terephthalate:聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜制等。具体而言,刻度板120具有圆板形状,在平面视图中,其中心被配置为与旋转轴200的轴心200AX保持一致。此外,在刻度板120的Z轴正方向侧的表面(即,上表面)上,沿其外周(外缘)付近的不同半径位置处的全周,还设置有增加图案(Incremental Pattern)122和绝对图案(Absolute Pattern)123。
就增加图案122而言,可基于刻度板120的旋转位置,并藉由表示从任意的角度位置开始的旋转角度(即,相对角度)的预定的图案,对来自光学模块150的照射光进行反射。增加图案122例如可由沿全周并在圆周方向上等间隔地配置的2N个(N为2以上的整数。例如,N=9)对照射光进行反射的反射部和分别配置在各反射部之间的非反射部(或者,反射率低于反射部的低反射率部)构成。据此,增加图案122可对将旋转轴200的一次旋转(360度)等分(均等分隔)为2N个(N=9的情况下,为512个)后的角度间隔刻度的相对角度进行表现。此外,受光元件154通过对与增加图案122的反射部和非反射部(或低反射率部)的重复(Repetition)相对应的受光图案进行检测,可输出周期信号(例如,正弦波信号)。增加图案122的反射部以及非反射部或低反射率部例如可由已知的光蚀刻加工来形成。以下,就绝对图案123的反射部以及非反射部或低反射率部而言,也都一样。
绝对图案123可基于刻度板120的旋转位置并藉由表示旋转角度的绝对位置的预定的图案对来自光学模块150的照射光进行反射。就绝对图案123而言,例如,可基于刻度板120的角度位置,并沿圆周方向配置表示N比特(Bit)的M序列(M-sequence)码(Code)的多个(Plural)反射部。据此,M序列码可对将旋转轴200的一次旋转(360度)等分(均等分割)为2N个后的角度间隔刻度的绝对角度进行表现。此时,在绝对图案123的圆周方向上的反射部之间可配置非反射部或低反射率部。
基板140例如具有圆板形状,其在从轮轴110(刻度板120等)开始沿Z轴正方向、即、沿向上的方向隔开预定的距离的位置处,与旋转轴200的轴心200AX垂直地、即、与刻度板120平行地进行配置。此外,基板140还被配置为,圆板形状的轴心与旋转轴200的轴心200AX保持一致。具体而言,基板140被固定在未图示的对编码器100的构成要素进行收藏的框体上。即,基板140不与旋转轴200一起旋转,所以实装在基板140上的各种传感器(例如,光学模块150等)可对与旋转轴200一起旋转的刻度板120的旋转状态进行观测。基板140例如为FR-4(Flame Retardant type 4)规格的配线基板。如上所述,基板140上可实装与测定处理相关的构成、即、光学模块150、信号处理电路170、上位处理电路172、ADC174、176、下位处理电路178、信号处理电路180、及接口190等的电子部件。另外,除此之外,基板140上还可实装对基板140上所实装的电子部件进行驱动的电源IC等的电气部件。
光学模块150设置在基板140的Z轴负方向侧的表面即下表面中与刻度板120的增加图案122和绝对图案123相对应的、以旋转轴200的轴心200AX为中心的半径位置处。光学模块150包括发光元件152和受光元件154、156。
发光元件152可向刻度板120进行光的照射。发光元件例如为朗伯(Lambert)式LED(Light Emitting Diode)。
受光元件154可接收由增加图案122的反射部所反射的反射光。受光元件154例如为将多个光电二极管(Photo Diode:PD)沿圆周方向进行了排列的PD阵列(Array)。受光元件154可将与增加图案122的反射部和非反射部的重复相对应的两个正弦波信号作为电流信号(光电流)进行输出。此时,受光元件154可对一次旋转期间内相当于2N个周期的数量的两个正弦波信号进行输出。两个正弦波信号为相同周期且具有90度的相位差。从受光元件154输出的两个正弦波信号可被输入至信号处理电路170。
受光元件156可对由绝对图案123的反射部所反射的反射光进行接收。受光元件156与受光元件154一样例如可为使多个光电二极管沿圆周方向进行了排列的PD阵列。受光元件156可输出与绝对图案123的反射部和非反射部的排列即M序列码相对应的电流信号(光电流)。从受光元件156输出的电流信号可被输入至信号处理电路180。
信号处理电路170(信号输出部的一个例子)可基于测定对象的旋转将具有90度相位差(预定的相位差的一个例子)的两个正弦波信号(第1周期信号和第2周期信号的一个例子)作为模拟(Analog)电压信号进行输出。例如,信号处理电路170包括用于将从受光元件154输入的电流信号(正弦波信号)转换为电压信号的电流电压转换电路、对被转换成电压信号后的正弦波信号进行放大的放大电路等。从信号处理电路170输出的作为电压信号的两个正弦波信号被输入至上位处理电路172。此外,从信号处理电路170输出的作为电压信号的两个正弦波信号还分别被输入至ADC174、176。
需要说明的是,信号处理电路170也可输出正弦波信号之外的电压信号,作为与作为周期性重复的图案信息的增加图案122的周期相对应的周期信号。此外,就从信号处理电路170输出的两个周期信号的相位差而言,如后所述,只要能根据两个周期信号的值之间的除法计算值(即,对两个周期信号的值进行除法计算后所得的商)进行内插值的计算,也可为90度之外的角度。
上位处理电路172通过对从受光元件154输入的两个正弦波信号进行2值化,即,进行至矩形脉冲信号的转换,并对矩形脉冲进行计数(count),可生成相对角度的上位数据并进行输出。
ADC174(第1转换部的一个例子)将从受光元件154输出的两个正弦波信号中的第1正弦波信号(以下为了方便起见称为「s inθ信号」)转换为数字信号。ADC174例如具有L1比特(L1为2以上的整数。例如,L1=14)的分辨率,可进行至具有L1比特的数据长度(第1数据长度的一个例子)的数字信号的转换并进行输出。由ADC174转换为数字信号后的sinθ信号被输入至下位处理电路178。
ADC176(第2转换部的一个例子)将从受光元件154输出的两个正弦波信号中的第2正弦波信号(以下为了方便起见称为「c osθ信号」)转换为数字信号。ADC176例如具有L2比特(L2为2以上的整数。例如,L2=14)的分辨率,可进行至具有L2比特的数据长度(第2数据长度的一个例子)的数字信号的转换并进行输出。由ADC176转换为数字信号后的cosθ信号被输入至下位处理电路178。
需要说明的是,就ADC174、176的分辨率即L1、L2而言,可以相同,也可以不同。
下位处理电路178(内插部,处理装置的一个例子)可根据被ADC174、176转换为数字信号后的sinθ信号和cosθ信号,计算对sinθ信号和cosθ信号的周期进行内插而得的相位角θ的内插值。即,下位处理电路178可计算对相当于sinθ信号和cosθ信号的周期的增加图案122的反射部和非反射部(或低反射率部)的重复的周期进行进一步细分而得的相位角θ的内插值。具体而言,下位处理电路178可基于被ADC174、176转换为数字信号后的sinθ信号和cosθ信号之间的除法计算值、例如、sinθ信号的值除以cosθ信号的值所得的除法计算值(即,商)、即、正切函数(Tangent Function)的值来计算作为反正切函数的值的相位角θ的内插值,并输出相对角度的下位数据。这里需要说明的是,关于下位处理电路178的内插处理将在后面进行详述。
信号处理电路180可根据从受光元件156输入的与绝对图案123的M序列码相对应的电流信号(光电流)生成M序列码的数据并进行输出。
接口190可向外部装置(例如,对编码器100的旋转位置等的测定对象即伺服电机进行控制的伺服放大器(Servo Amplifier)等)输出上位处理电路172、下位处理电路178、及信号处理电路180的处理结果。接口190例如为雌连接器端子,通过与从外部装置延设(延伸设置)的线缆(Cable)的前端所连接的雄连接器端子进行连接,可将处理结果(测定结果)输出至外部装置。据此,例如伺服放大器等可根据编码器100的测定结果对控制对象的一次旋转期间内的旋转位置(绝对位置)进行把握,并对伺服电机进行控制。
[内插处理]
接下来,对下位处理电路178的内插处理进行详细说明。
首先,下位处理电路178例如对被实施了预定的归一化(Normalization)处理(例如,减去DC(Direct Current:直流)的处理等)后的sinθ信号的值除以cosθ信号的值所得的除法计算值(即,商)、即、正切函数(tanθ)的值进行计算。此时,下位处理电路178对比sinθ信号和cosθ信号的值的数据长度、即、L1比特和L2比特的数据长度(具体而言,L1比特和L2比特的数据长度中的较长的)还长的L3比特(例如,L3=17)的数据长度(第3数据长度的一个例子)的除法计算值进行计算。其原因在于,即使sinθ信号和cosθ信号的值为相对短的数据长度,通过除法计算,也可获得超过sinθ信号和cosθ信号的值的数据长度的计算结果。
接下来,下位处理电路178将sinθ信号和cosθ信号的周期等分(均等分割)为与L3比特的数据长度相对应的预定数量、即、2L3个,并从所设定的相位角的候补值(内插候补值的一个例子)中选择与计算结果的除法计算值相对应的内插值(相位角θ)。
例如,可预先准备(规定)表示2L3个的内插值(即,作为反正切函数的值的相位值)和除法计算值(即,正切函数的值)的对应关系的表数据(Table Data),下位处理电路178通过查找该表数据,即可选择与所计算的除法计算值相对应的内插值。该处理例如可藉由包含多路选择器(Multiplexer)等的已知的表查找电路(Hardware Lookup Table)等来实现。此外,该处理也可通过具有非挥发性内部存储器(Memory)的微型计算机(microcomputer)来实现,其中,该非挥发性内部存储器内保存有上述表数据。
这样,下位处理电路178通过使用相对较低的分辨率的ADC174、176来计算由相对较高的分辨率对增加图案122的一个周期进行细分而得的内插值,就可实现相对较高的分辨率的内插处理。即,下位处理电路178不依赖于AD转换电路等的分辨率,并可提高内插处理的分辨率。
需要说明的是,下位处理电路178在内插处理中也可使用co sθ信号的值除以sinθ信号的值所得的除法计算值(即,商),或者,还可根据sinθ信号和cosθ信号的值的大小、正负的关系等对除数和被除数进行切换。此情况下,只要与除数和被除数的改变相应地适当地对所准备的表数据的内容进行改变即可。
[变形·改变]
以上对用于实施本发明的方式进行了详述,但本发明并不限定于上述特定的实施方式,在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内还可进行各种各样的变形和/或改变。
例如,在上述实施方式中,编码器100为绝对(Absolute)型编码器,但也可为增加(Incremental)型编码器。此情况下,可以省略刻度板120的绝对图案123、光学模块150的与绝对图案123相对应的受光元件156、用于生成与绝对图案123相对应的M序列码的信号处理电路170等。
此外,在上述实施方式和变形例中,编码器100为反射型编码器,但也可为透过型编码器。此情况下,就刻度板120的增加图案122和/或绝对图案123而言,可由能使照射光透过的透过部以及不能使照射光透过的非透过部取代上述的反射部以及非反射部或低反射率部来进行构成。另外,除了光学模块150之外,还可在从刻度板120进行观察时的与光学模块150(受光元件)相反的一侧、即、从刻度板120沿Z轴负方向(即,下方)相隔预定距离的位置处设置将光照射至刻度板120的发光元件。
此外,在上述实施方式和变形例中,就上位处理电路172、下位处理电路178、及信号处理电路180的功能而言,也可将其转移至编码器100的外部、即、通过接口190可与编码器100连接的外部装置(内插部,处理装置的一个例子)。
另外,上述实施方式和变形例的内插处理方法也可应用于编码器100之外的内插处理。
基于上述,可提供一种编码器,其具有:信号输出部,根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号;第1转换部,将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号;第2转换部,将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号;及内插部,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换成数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值。所述内插部根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,计算所述内插值。
所述内插部将所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期分割为与所述第3数据长度相对应的预定数量,并从所设定的内插候补值中选择与所述除法计算值相对应的所述内插值。
另外,还提供一种与编码器相关的处理装置,该编码器具有:根据测定对象的旋转,对具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号进行输出的信号输出部;将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号的第1转换部;及将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号的第2转换部。所述处理装置具有内插部,其根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值。所述内插部根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值对所述内插值进行计算。
此外,还提供一种与编码器相关的处理装置所执行的处理方法,该编码器具有:根据测定对象的旋转,对具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号进行输出的信号输出部;将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号的第1转换部;及将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号的第2转换部。所述处理方法包括内插步骤,其根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值。所述内插步骤中,根据具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,对所述内插值进行计算。
以上尽管对本发明的实施方式进行了说明,但上述内容并不是对本发明的内容进行限定的内容。

Claims (3)

1.一种编码器,具有:
信号输出部,根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号;
第1转换部,将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号;
第2转换部,将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号;和
内插部,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值,
其中,所述内插部计算具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,并且根据将所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期分割为与所述第3数据长度相对应的预定数量而得到的内插候补值与除法计算值之间的对应关系,从所述内插候补值中选择与具有所述第3数据长度的所述除法计算值相对应的所述内插值。
2.一种与编码器相关的处理装置,其中,
所述编码器具有:
信号输出部,根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号;
第1转换部,将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号;和
第2转换部,将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号,
所述处理装置具有:
内插部,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值,
所述内插部计算具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,并且根据将所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期分割为与所述第3数据长度相对应的预定数量而得到的内插候补值与除法计算值之间的对应关系,从所述内插候补值中选择与具有所述第3数据长度的所述除法计算值相对应的所述内插值。
3.一种与编码器相关的处理装置所执行的处理方法,其中,
所述编码器具有:
信号输出部,根据测定对象的旋转,输出具有预定的相位差的第1周期信号和第2周期信号;
第1转换部,将所述第1周期信号转换为具有第1数据长度的数字信号;和
第2转换部,将所述第2周期信号转换为具有第2数据长度的数字信号,
所述处理方法包括:
内插步骤,根据被所述第1转换部和所述第2转换部转换为数字信号后的所述第1周期信号和所述第2周期信号的值之间的除法计算值,计算对所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期进行内插而得的内插值,
所述内插步骤中,计算具有比所述第1数据长度和所述第2数据长度还长的第3数据长度的所述除法计算值,并且根据将所述第1周期信号和所述第2周期信号的周期分割为与所述第3数据长度相对应的预定数量而得到的内插候补值与除法计算值之间的对应关系,从所述内插候补值中选择与具有所述第3数据长度的所述除法计算值相对应的所述内插值。
CN201910566251.9A 2018-08-29 2019-06-27 编码器、处理装置及处理方法 Active CN110873582B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018160568A JP2020034392A (ja) 2018-08-29 2018-08-29 エンコーダ、処理装置、処理方法
JP2018-160568 2018-08-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110873582A CN110873582A (zh) 2020-03-10
CN110873582B true CN110873582B (zh) 2021-10-22

Family

ID=69526892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910566251.9A Active CN110873582B (zh) 2018-08-29 2019-06-27 编码器、处理装置及处理方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2020034392A (zh)
CN (1) CN110873582B (zh)
DE (1) DE102019116914A1 (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1721856A (zh) * 2004-03-26 2006-01-18 罗伯特.博世有限公司 确定轴的转角位置的方法
CN101069067A (zh) * 2003-11-17 2007-11-07 Gsi集团公司 采用串联多比特内插子编码器的绝对编码器
CN201772887U (zh) * 2009-10-30 2011-03-23 大连光洋科技工程有限公司 高速正余弦细分装置
CN102047078A (zh) * 2008-06-05 2011-05-04 三菱电机株式会社 光学式编码器
CN102684582A (zh) * 2011-03-09 2012-09-19 株式会社捷太格特 旋转角检测装置
CN102788601A (zh) * 2012-08-09 2012-11-21 上海微泓自动化设备有限公司 一种准绝对式光学编码器的细分及解码的电路及实现方法
CN103528612A (zh) * 2013-10-26 2014-01-22 连云港杰瑞电子有限公司 一种提高绝对式旋转编码器分辨率的方法
CN104482949A (zh) * 2014-12-29 2015-04-01 哈尔滨工业大学 一种光电编码器精码零偏、幅值自适应补偿方法
JP5767917B2 (ja) * 2011-09-06 2015-08-26 浜松光電株式会社 エンコーダ装置及びエンコーダ装置のための補正方法
JP5877323B2 (ja) * 2011-06-03 2016-03-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 光学式アブソリュートエンコーダ及び装置
CN106248125A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 浙江西子富沃德电机有限公司 一种带信号质量自检测功能的正余弦光电编码器
CN108444506A (zh) * 2018-05-31 2018-08-24 苏州汇川技术有限公司 编码器码盘、绝对值编码器、位置获取方法及***

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6156515A (ja) * 1984-08-28 1986-03-22 Toshiba Corp アナログ−デジタル変換装置
JPH01141308A (ja) * 1987-11-27 1989-06-02 Dainippon Screen Mfg Co Ltd エンコーダを用いた計測装置
JPH0666597A (ja) * 1992-08-18 1994-03-08 Toyota Motor Corp アブソリュート型ロータリエンコーダ
JP4109149B2 (ja) * 2003-04-15 2008-07-02 株式会社仙台ニコン 計測装置
JP2004333156A (ja) * 2003-04-30 2004-11-25 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd エンコーダ信号内挿分割器
JP4337428B2 (ja) * 2003-06-30 2009-09-30 株式会社ニコン エンコーダ
JP4808426B2 (ja) * 2005-03-22 2011-11-02 本田技研工業株式会社 回転角検出装置および電動パワーステアリング装置
JP2015032931A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 ヤマハ株式会社 信号処理回路
JP6207978B2 (ja) * 2013-11-11 2017-10-04 浜松光電株式会社 回転検出装置
JP2016033452A (ja) * 2014-07-30 2016-03-10 オリンパス株式会社 エンコーダの内挿装置、エンコーダの内挿装置の制御方法、エンコーダの内挿装置の制御プログラム

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101069067A (zh) * 2003-11-17 2007-11-07 Gsi集团公司 采用串联多比特内插子编码器的绝对编码器
CN1721856A (zh) * 2004-03-26 2006-01-18 罗伯特.博世有限公司 确定轴的转角位置的方法
CN102047078A (zh) * 2008-06-05 2011-05-04 三菱电机株式会社 光学式编码器
CN201772887U (zh) * 2009-10-30 2011-03-23 大连光洋科技工程有限公司 高速正余弦细分装置
CN102684582A (zh) * 2011-03-09 2012-09-19 株式会社捷太格特 旋转角检测装置
JP5877323B2 (ja) * 2011-06-03 2016-03-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 光学式アブソリュートエンコーダ及び装置
JP5767917B2 (ja) * 2011-09-06 2015-08-26 浜松光電株式会社 エンコーダ装置及びエンコーダ装置のための補正方法
CN102788601A (zh) * 2012-08-09 2012-11-21 上海微泓自动化设备有限公司 一种准绝对式光学编码器的细分及解码的电路及实现方法
CN103528612A (zh) * 2013-10-26 2014-01-22 连云港杰瑞电子有限公司 一种提高绝对式旋转编码器分辨率的方法
CN104482949A (zh) * 2014-12-29 2015-04-01 哈尔滨工业大学 一种光电编码器精码零偏、幅值自适应补偿方法
CN106248125A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 浙江西子富沃德电机有限公司 一种带信号质量自检测功能的正余弦光电编码器
CN108444506A (zh) * 2018-05-31 2018-08-24 苏州汇川技术有限公司 编码器码盘、绝对值编码器、位置获取方法及***

Also Published As

Publication number Publication date
CN110873582A (zh) 2020-03-10
DE102019116914A1 (de) 2020-03-05
JP2020034392A (ja) 2020-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5956207B2 (ja) エンコーダ
US6172359B1 (en) Position transducer
US8785838B2 (en) Absolute rotary encoder
JP5538870B2 (ja) ロータリーエンコーダ
JP5379761B2 (ja) アブソリュートエンコーダ
EP2006643A9 (en) Optical encoder
JP2009121958A (ja) ロータリエンコーダ、およびブラシレスモータ
US8461514B1 (en) Optical spectrum modulated position sensor having a controller with at least one fiber optic line
CN110873582B (zh) 编码器、处理装置及处理方法
JP2007071732A (ja) 光学式絶対値エンコーダ
TWM542763U (zh) 編碼器
US6963064B2 (en) Multi-resolution reflective optical incremental encoder
JP2004309366A (ja) 位置検出装置
US20200041312A1 (en) Optical positioning measurement device
JP3738742B2 (ja) 光学式絶対値エンコーダ及び移動装置
CN110132327B (zh) 一种光电编码器
JP2020148741A (ja) エンコーダ
CN115700396A (zh) 用于激光雷达的角度测量装置及激光雷达
JP2020148742A (ja) エンコーダ、処理装置、処理方法
JP2009210374A (ja) エンコーダ及び受光ユニット
US20090236508A1 (en) Incremental encoder
CN110274619A (zh) 反射式编码器
CN110873579A (zh) 编码器
JP4945976B2 (ja) 光学式絶対値エンコーダ
JP5974154B2 (ja) ロータリーエンコーダ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant