-
HINTERGRUND
-
Gebiet der Offenbarung
-
Der Aspekt der Ausführungsbeispiele betrifft ein Verfahren zum Berechnen einer Position oder eines Winkels eines Inspektionsziels, ein Speichermedium, eine Vorrichtung und ein System.
-
Beschreibung des Standes der Technik
-
Ein Beispiel eines Messinstruments zum Messen einer Position oder eines Winkels eines Inspektionsziels ist ein optischer Kodierer bzw. Geber, der mit einer Lichtquelle, einer Skala, bei der ein reflektierender Abschnitt und ein nicht reflektierender Abschnitt abwechselnd angeordnet sind, und einem Lichtempfangselement, das reflektiertes Licht von der Skala empfängt, ausgestattet ist.
-
Wenn sich ein Inspektionsziel, an dem die Skala angebracht ist, bewegt, werden von dem Lichtempfangselement, das an dem Stator angebracht ist, als Reaktion auf eine Änderung einer Position oder eines Winkels des Inspektionsziels zwei Sinuswellen, die im Wesentlichen orthogonal zueinander sind (nachstehend als ein Sinuswellensignal und ein Kosinuswellensignal bezeichnet) ausgegeben. Eine Arkustangensoperation (Arctan) wird bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals durchgeführt, um einen Winkel in einer Signalperiode zu erhalten, und die Position oder der Winkel des Inspektionsziels wird von der Anzahl von Signalperioden und dem erhaltenen Winkel berechnet.
-
Um die Arkustangensoperation genau durchzuführen, ist es notwendig, dass das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal einem idealen Zustand angenähert werden, so dass auf herkömmliche Weise Korrekturtechniken entwickelt wurden. Ein Kodierer wird als ein Kodiererkorrektursystem in Zusammenarbeit mit einem Antriebssystem systematisiert und zum Beispiel gibt es ein Verfahren des Berechnens von Korrekturwerten durch Evaluieren eines Sinuswellensignals und eines Kosinuswellensignals in einem Kalibrierungsprozess und des kontinuierlichen Korrigierens der Signale unter Verwendung der Korrekturwerte.
-
Weiterhin, als eine fortgeschrittenere Korrekturtechnik als die vorstehend Beschriebene gibt es ein Verfahren des Durchführens einer Korrektur bezüglich eines Sinuswellensignals und eines Kosinuswellensignals während einer Bewegung eines Inspektionsziels.
-
Als ein herkömmliches Korrekturverfahren eines Kodierersignals gibt es ein Verfahren zum Aktualisieren von Korrekturwerten eines Versatzes, einer Amplitude und einer Phase von einem Sinuswellensignal und einem Kosinuswellensignal in einem Fall, in dem bestimmt ist, dass sich das Inspektionsziel bei einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2018-58252). Es gibt ebenso ein Verfahren zum Beschaffen eines Versatzes durch Beschaffen von drei Punkten auf einem Umfang einer Lissajous-Wellenform und Berechnen eines Umkreismittelpunkts bzw. eines Umfangszentrums (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-162673).
-
Eine Amplitude eines Sinuswellensignals oder eines Kosinuswellensignals ändert sich basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit eines Inspektionsziels. Wenn sich die Amplitude des Sinuswellensignals oder des Kosinuswellensignals ändert, wird eine Lissajous-Wellenform des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals deformiert und somit ist es schwierig, einen Versatzfehler bzw. Offset-Fehler zu berechnen.
-
In dem Verfahren, das in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2008-58252 beschrieben ist, kann eine Korrektur in einem Fall durchgeführt werden, in dem bestimmt ist, dass sich das Inspektionsziel bei einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, aber ein Einfluss der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels wird vernachlässigt. In dem Verfahren, das in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-162673 beschrieben ist, wird eine Änderung in der Amplitude (einer Lissajous-Wellenform) des Sinuswellensignals oder ähnlichen nicht angenommen.
-
KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
-
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Berechnen einer Position oder eines Winkels eines Inspektionsziels basierend auf einem Sinuswellensignal und einem Kosinuswellensignal, die von einem Kodierer oder einem Laserinterferometer ausgegeben werden, ein Beschaffen einer temporären Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels, ein Berechnen eines Amplitudenkorrekturwerts entsprechend der temporären Bewegungsgeschwindigkeit unter Verwendung von Informationen, die eine Beziehung zwischen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels und Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die im Voraus beschafft werden, darstellen, ein Korrigieren der Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals unter Verwendung des Amplitudenkorrekturwerts, und ein Berechnen eines Versatzfehlers in einer Lissajous-Wellenform unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, deren Amplituden mit dem Amplitudenkorrekturwert korrigiert wurden, und ein Berechnen der Position oder des Winkels des Inspektionsziels unter Verwendung des Versatzfehlers.
-
Weitere Merkmale der Offenbarung werden von der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die anhängigen Zeichnungen ersichtlich.
-
Figurenliste
-
- 1 stellt eine Verarbeitungseinheit gemäß einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel dar.
- 2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die durch die Verarbeitungseinheit durchgeführt wird.
- 3 stellt eine Lissajous-Wellenform vor und nach einer Korrektur durch eine Kalibrierung dar.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Kalibrierungsprozess darstellt.
- 5A und 5B stellen Lissajous-Wellenformen vor und nach einer Amplitudenkorrektur basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit dar.
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitung zum Beschaffen einer Amplitudencharakteristik darstellt.
- 7A und 7B stellen ein Amplitudenverhältnis und eine Amplitudencharakteristik dar.
- 8 stellt Abtastfenster dar.
- 9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Versatzfehlerberechnung darstellt.
- 10 stellt eine Amplitudenkorrektur und einen Versatzfehler dar.
- 11 stellt eine Verarbeitungseinheit gemäß einem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel dar.
- 12 stellt eine Verarbeitungseinheit gemäß einem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel dar.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Beispielhafte Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden nachstehend detailliert in Bezug auf die anhängigen Zeichnungen beschrieben.
-
Beispiele eines Messinstruments zum Messen einer Position oder eines Winkels eines Inspektionsziels umfassen einen Kodierer bzw. Geber und ein Laserinterferometer. Als ein Beispiel eines Kodierers gibt es einen optischen Kodierer, der mit einer Lichtquelle, einer Skala, auf der ein reflektierender Abschnitt und ein nicht reflektierender Abschnitt abwechselnd angeordnet sind, und einem Lichtempfangselement, das reflektiertes Licht von der Skala empfängt, ausgestattet ist. Das Lichtempfangselement umfasst eine Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten, die parallel zu einer Anordnungsrichtung des reflektierenden Abschnitts und des nicht reflektierenden Abschnitts der Skala angeordnet sind.
-
Wenn sich ein Inspektionsziel, an dem die Skala angebracht ist, bewegt, werden zwei Sinuswellen, die im Wesentlichen orthogonal zueinander sind (nachstehend als ein Sinuswellensignal und ein Kosinuswellensignal bezeichnet), von dem Lichtempfangselement, das an einem Stator angebracht ist, als Reaktion auf eine Änderung in einer Position oder einem Winkel des Inspektionsziels ausgegeben. Eine Arkustangensoperation (Arctan) wird bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals durchgeführt, um einen Winkel in einer Signalperiode zu erhalten und die Position oder der Winkel des Inspektionsziels wird von der Anzahl von Signalperioden und dem erhaltenen Winkel berechnet.
-
Eine Bewegung des Inspektionsziels wird durch ein Antriebssystem erzeugt. Das Antriebssystem ist zum Beispiel ein lineares Antriebssystem mit einer Kugelgewindespindel bzw. Kugelumlaufspindel oder ein rotierendes Antriebssystem in einem Rotationsmotor. Ersteres wird allgemein als ein linearer Kodierer bezeichnet, da es einen Mechanismus mit einer langen linearen Skala umfasst, und letzteres wird allgemein als rotierender Kodierer bezeichnet, weil es einen Mechanismus mit einer kreisförmigen Skala aufweist.
-
Jedoch könnte eine Beziehung zwischen der Skala und einem Lichtempfangselement umgekehrt sein und könnte das Lichtempfangselement an dem Inspektionsziel angebracht sein und könnte die Skala an dem Stator angebracht sein.
-
Zusätzlich zu dem Vorstehenden gibt es Kodierer basierend auf unterschiedlichen Erfassungsprinzipien, wie etwa einen optischen Kodierer, der durchgelassenes Licht und nicht durchgelassenes Licht empfängt, und einen magnetischen Kodierer. Jedoch ist der Mechanismus zum Durchführen der Arkustangensoperation bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals zum Erhalten eines Winkels in einer Signalperiode und zum Messen der Position oder des Winkels des Inspektionsziels von der Anzahl von Signalperioden und dem erhaltenen Winkel der Gleiche.
-
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit (Informationsverarbeitungsvorrichtung) darstellt, in der ein analoges Sinuswellensignal und ein analoges Kosinuswellensignal, die von einem Kodierer ausgegeben werden, in einen Winkel umgewandelt werden. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitung der Verarbeitungseinheit darstellt. Die Verarbeitungseinheit umfasst eine elektrische Schaltung, einen Prozessor und einen Speicher. Der Prozessor (Informationsverarbeitungsvorrichtung) liest ein Programm, das in dem Speicher gespeichert ist, aus, und führt ein Verfahren, das in dem Ablaufdiagramm in 2 dargestellt ist, aus.
-
Zuerst werden das analoge Sinuswellensignal und das analoge Kosinuswellensignal, die von dem Kodierer ausgegeben werden, die bereits auf Signalamplituden verstärkt wurden, die mit einem Eingabebereich des Analog-Digital-Wandlers (AD-Wandlers) 101 übereinstimmen, in den AD-Wandler 101 eingegeben und in digitale Signale umgewandelt.
-
Bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die in die digitalen Signale umgewandelt werden, in einem Fall, in dem ein Lissajous-Kreis mit dem Sinuswellensignal als X und dem Kosinuswellensignal als Y gezeichnet wird, besitzt der zu erhaltene Lissajous-Kreis allgemein eine Mitte bzw. ein Zentrum, die mit (0,0) nicht übereinstimmt, und eine Form, die kein perfekter Kreis ist, wie durch einen Kreis 201 angegeben ist, der in 3 dargestellt ist.
-
Die Mitte des Lissajous-Kreises stimmt mit (0,0) nicht überein, weil das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal jeweils einen Versatzfehler bzw. Offset-Fehler aufweisen. Der Versatzfehler tritt in einem Fall auf, in dem es einen Fehler in einer Referenzspannung der elektrischen Schaltung innerhalb des Kodierers gibt.
-
Die Form des Lissajous-Kreises ist kein perfekter Kreis, weil das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal jeweils Fehler, wie etwa einen Amplitudenfehler und einen Phasenfehler zusätzlich zu dem Versatzfehler aufweisen. Der Amplitudenfehler tritt zum Beispiel in einem Fall auf, in dem eine Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangselements für das Sinuswellensignal mit einer Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangselements für das Kosinuswellensignal nicht übereinstimmt, und in einem Fall, in dem es eine Differenz in Verstärkungsleistungsfähigkeiten zwischen einem analogen Verstärker für das Sinuswellensignal und einem analogen Verstärker für das Kosinuswellensignal, die innerhalb des Kodierers bereitgestellt sind, gibt. In einem Fall, in dem Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals verschieden sind, wird ein Lissajous-Kreis in eine Richtung senkrecht zu XY-Achsen elliptisch, wie etwa ein Lissajous-Kreis, der eine Ellipse ist, die in eine X-Achsenrichtung lang ist, oder eine Ellipse, die in eine Y-Achsenrichtung lang ist. Der Phasenfehler tritt zum Beispiel in einem Fall auf, in dem es einen Dimensionsfehler in einer Anordnung der Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten gibt, die in dem Lichtempfangselement bereitgestellt sind. Wenn die Anordnung den Dimensionsfehler umfasst, können das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal nicht mit einer Phase von 90 Grad ausgegeben werden. Wenn es den Phasenfehler gibt, wird ein Lissajous-Kreis in eine diagonale Richtung von 45 Grad mit Bezug auf die XY-Achsen elliptisch.
-
Wie vorstehend beschrieben umfassen das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die digitalen Signale umgewandelt werden, den Versatzfehler, den Amplitudenfehler und den Phasenfehler. Wenn die Arkustangensoperation bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die die vorstehend beschriebenen Fehler aufweisen, durchgeführt wird, wird eine Messgenauigkeit der Position oder des Winkels des Inspektionsziels verschlechtert.
-
Deshalb sind drei Korrekturblöcke, und zwar eine Versatzkorrektureinheit 102, eine Amplitudenkorrektureinheit 103 und eine Phasenkorrektureinheit 104 in einer nachfolgenden Stufe des AD-Wandlers 101 bereitgestellt.
-
Die drei Korrekturblöcke korrigieren das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal unter Verwendung eines Korrekturwerts, der in dem Speicher gespeichert ist.
-
Der Korrekturwert wird in einem Kalibrierungsprozess S1, der durch einen Befehl von der Verarbeitungseinheit ausgeführt wird, beschafft.
-
Der Kalibrierungsprozess wird detailliert mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm in 4 beschrieben. Der Kalibrierungsprozess wird durch eine Operation des Bedieners oder eine Sequenz, die automatisch ausgeführt wird, unmittelbar nach dem die Leistung eingeschaltet wird, gestartet, und wird durch eine Berechnungsschaltung oder den Prozessor ausgeführt. In Schritt S901, wenn der Kalibrierungsprozess gestartet ist, treibt das Antriebssystem ein Inspektionsziel bei einer niedrigen Geschwindigkeit an, bei der Frequenzen des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die von dem Kodierer ausgegeben werden, mit Bezug auf eine Abtastfrequenz des AD-Wandlers 101 ausreichend niedrig werden.
-
Dann werden das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die von dem Kodierer ausgegeben werden, in den AD-Wandler 101 eingegeben und in digitale Signale umgewandelt.
-
Als nächstes werden in Schritt S902 ein Maximalwert (MAX-Wert) und ein Minimalwert (MIN-Wert) von jedem des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die in die digitalen Signale durch den AD-Wandler 101 während des Kalibrierungsprozesses umgewandelt wurden, gemessen. Der gemessene MAX-Wert und MIN-Wert des Sinuswellensignals werden gemittelt und ein Versatzfehler des Sinuswellensignals wird berechnet. Weiterhin werden der gemessene MAX-Wert und MIN-Wert des Kosinuswellensignals gemittelt und ein Versatzfehler der Kosinuswellensignals wird berechnet. Mit anderen Worten sind die Prozesse äquivalent zum Messen von Mittelkoordinaten eines Lissajous-Kreises, in einem Fall, in dem der Lissajous-Kreis mit dem Sinuswellensignal als X und dem Kosinuswellensignal als Y gezeichnet wird. Dann wird der Versatzfehler des Sinuswellensignals in dem Speicher als ein Versatzkorrekturwert des Sinuswellensignals gespeichert. Der Versatzfehler des Kosinuswellensignals wird in dem Speicher als ein Versatzkorrekturwert des Kosinuswellensignals gespeichert.
-
Dann wird in Schritt S903 eine Amplitude des Sinuswellensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Sinuswellensignals, das bereits gemessen wurde, berechnet. Weiterhin wird eine Amplitude des Kosinuswellensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Kosinuswellensignals, das bereits gemessen wurde, berechnet. Mit anderen Worten sind die Prozesse äquivalent zum Messen von Durchmessern des Lissajous-Kreises in die X-Achsenrichtung und in die Y-Achsenrichtung, in einem Fall, in dem der Lissajous-Kreis mit dem Sinuswellensignal als X und dem Kosinuswellensignal als Y gezeichnet wird. Dann wird ein Wert, der durch Teilen eines idealen Amplitudenwerts durch die Amplitude des Sinuswellensignals erhalten wird, in dem Speicher als ein Amplitudenkorrekturwert des Sinuswellensignals gespeichert. Ein Wert, der durch Teilen eines idealen Amplitudenwerts durch die Amplitude des Kosinuswellensignals erhalten wird, wird in dem Speicher als ein Amplitudenkorrekturwert des Kosinuswellensignals. gespeichert.
-
Dann werden in Schritt S904 das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die durch den AD-Wandler 101 während des Kalibrierungsprozesses in das digitale Signal umgewandelt wurden, durch Addieren des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals in ein Summensignal umgewandelt. Weiterhin werden das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die durch den AD-Wandler 101 in die digitalen Daten umgewandelt wurden, durch Subtrahieren des Kosinuswellensignals von dem Sinuswellensignal in ein Differenzsignal umgewandelt. Dann werden ein MAX-Wert und ein MIN-Wert des Summensignals gemessen. Weiterhin werden ein MAX-Wert und ein MIN-Wert des Differenzsignals gemessen. Dann wird eine Amplitude des Summensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Summensignals berechnet. Eine Amplitude des Differenzsignals wird durch Subtrahieren durch MIN-Werts von dem MAX-Werts des Differenzsignals berechnet. Mit anderen Worten sind die Prozesse äquivalent zum Messen von Durchmessern des Lissajous-Kreises in die diagonale Richtung von 45 Grad mit Bezug auf die X-Achse und in die diagonale Richtung von 45 Grad mit Bezug auf die Y-Achse, in einem Fall, in dem der Lissajous-Kreis mit dem Sinuswellensignal aus X und dem Kosinuswellensignals aus Y gezeichnet wird.
-
In Schritt S905 wird ein Wert, der durch Teilen des berechneten Amplitudenwerts des Summensignals durch den berechneten Amplitudenwert des Differenzsignals erhalten wird, in dem Speicher als ein Phasenkorrekturwert gespeichert.
-
Als nächstes wird ein Verfahren beschrieben, in dem die Versatzkorrektureinheit 102, die Amplitudenkorrektureinheit 103 und die Phasenkorrektureinheit 104 das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal unter Verwendung des Korrekturwerts, der in dem Speicher gespeichert ist, korrigieren.
-
Die Versatzkorrektureinheit 102 subtrahiert einen Versatzkorrekturwert 109, der in dem Speicher gespeichert ist, von dem Sinuswellensignal und dem Kosinuswellensignal, die in die Korrektureinheit 102 eingegeben werden, und gibt dann die sich ergebenden Signale an die Amplitudenkorrektureinheit 103 aus.
-
Die Amplitudenkorrektureinheit 103 multipliziert jeweils das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die Amplitudenkorrektureinheit 103 eingegeben werden, mit einem Amplitudenkorrekturwert 110, der in dem Speicher gespeichert ist, und gibt dann die sich ergebenden Signale an die Phasenkorrektureinheit 104 aus.
-
Die Phasenkorrektureinheit 104 wandelt das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die Phasenkorrektureinheit 104 eingegeben werden, durch Addieren der Signale in das Summensignal um. Die Phasenkorrektureinheit 104 wandelt ebenso die Signale durch Subtrahieren des Kosinuswellensignals von dem Sinuswellensignal, die in die Phasenkorrektureinheit 104 eingegeben werden, in das Differenzsignal um. Dann multipliziert die Phasenkorrektureinheit 104 das Differenzsignal mit einem Phasenkorrekturwert 111, der in dem Speicher gespeichert ist, um die Amplituden des Summensignals und des Differenzsignals aneinander anzugleichen. Das Summensignal und das Differenzsignal sind orthogonal zueinander. Auf Grund eines Einflusses der Umwandlung in das Summensignal und das Differenzsignal sind jedoch Phasen des Summensignals und des Differenzsignals um 45 Grad mit Bezug auf das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die Phasenkorrektureinheit 104 eingegeben werden, gedreht. Somit multipliziert die Phasenkorrektureinheit 104 weiterhin das korrigierte Summensignal und das Differenzsignal mit einer Rotationsmatrix, die eine Phase von 45 Grad aufweist, um die Phasen zurückzubringen, und gibt dann die sich ergebenen Signale aus.
-
Bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die in den vorstehend beschriebenen drei Korrekturblöcken korrigiert wurden, in einem Fall, in dem ein Lissajous-Kreis mit dem Sinuswellensignal als X und dem Kosinuswellensignals als Y gezeichnet wird, wird ein Kreis 202, der in 3 dargestellt ist, erhalten. Mit anderen Worten nähert sich die Mitte des Kreises 202 dem Punkt (0,0) und wird der Lissajous-Kreis zu einer Form korrigiert, die nahe zu einem perfekten Kreis ist.
-
Dann führt die Arkustangensoperationseinheit 105 die Arkustangensoperation bezüglich des korrigierten Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals durch und berechnet einen Winkel in einer Signalperiode.
-
In einem Fall, in dem die Position oder der Winkel des Inspektionsziels gemessen wird, während das Inspektionsziel angetrieben wird, ändern sich die Frequenzen des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels. Ein Signalübertragungspfad weist allgemein ein Verlust auf und ist mit einem Tiefpassfilter zum Entfernen eines Rauschens bereitgestellt. Auf Grund der Einflüsse des Verlustes und des Tiefpassfilters ändert sich die Amplitude des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels.
-
Zum Beispiel ist eine Lissajous-Wellenform des Sinuswellensignals (X) und des Kosinuswellensignals (Y), die während einer schnellen Beschleunigung, Verlangsamung und Umkehrvorgängen in einen Zustand, in dem eine Temperatur stabilisiert ist und es keine Änderung in dem Versatzfehler gibt, beschafft wird, so, wie es in 5A dargestellt ist, auf Grund eines Einflusses der Amplitudenänderung in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels. 5A stellt schwarze Punkte 301, die das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal angeben, die in mehreren Hin- und Herbewegungen beschafft werden, und eine Trajektorie 302 des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die mit einem Verlauf der Zeit erwartungsgemäß beschafft werden, dar. Die Lissajous-Wellenform ist von einem perfekten Kreis weit entfernt und es ist nicht möglich, zu bestimmen, dass es keinen Versatzfehler gibt. Wenn die Lissajous-Wellenform aufgrund einer Amplitudenverringerung deformiert ist, wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel, kann der Versatzfehler durch das herkömmliche Verfahren nicht korrekt berechnet werden.
-
In einem Fall, in dem das Antriebssystem, wie etwa ein Galvano-Motor, der einen Spiegel mit hoher Geschwindigkeit umkehrt und eine Abtastung mit Laserlicht mit hoher Geschwindigkeit durchführt, durch wiederholtes schnelles Beschleunigen und Verlangsamen eine Wärme erzeugt, wird eine Temperaturänderung in einem eingebauten Kodierer verursacht. Wenn die Temperaturänderung verursacht wird, ändert sich der Versatzfehler mit einer Änderung in einer elektrischen Charakteristik, wie etwa einer Referenzspannung. Insbesondere in einem Fall, in dem das Antriebssystem eine Beschleunigungs- und Verlangsamungsoperationen als Reaktion auf eine frei befohlene Antriebsbewegung durchführt, ist die Temperaturänderung signifikant und ändert sich der Versatzfehler signifikant.
-
Somit sind in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel eine Amplitudenkorrektureinheit 107 und eine Versatzfehlerberechnungseinheit 108 bereitgestellt, um eine Korrektur entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels durchzuführen.
-
In Schritt S2 korrigiert die Amplitudenkorrektureinheit 107 Änderungen in den Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals mit den entsprechenden Amplitudenkorrekturwerten entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels unter Verwendung einer Amplitudencharakteristik 106, die in dem Speicher gespeichert ist. In Schritt S3 berechnet die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 die Versatzfehler in der Lissajous-Wellenform unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, deren Amplituden korrigiert wurden. Wie vorstehend beschrieben wird die Amplitudenänderung entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit korrigiert, bevor der Versatzfehler berechnet wird.
-
Ein Verfahren des Beschaffens der Amplitudencharakteristik 106 wird detailliert mit Bezug auf 6, 7A und 7B beschrieben. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Beschaffung der Amplitudencharakteristik 106 darstellt. 7A und 7B stellen entsprechend ein Amplitudenverhältnis und eine Amplitudencharakteristik dar.
-
Die Beschaffung der Amplitudencharakteristik 106 wird durch einen Befehl von einem Bediener oder eine Sequenz, die nach einer Kalibrierung automatisch ausgeführt wird, gestartet und durch die Berechnungsschaltung und den Prozessor ausgeführt.
-
In Schritt S1001, wenn die Beschaffung der Amplitudencharakteristik 106 gestartet ist, bewegt sich das Antriebssystem von einem Ende zu dem anderen Ende eines beweglichen Bereichs des Antriebssystems (Inspektionsziel) hin und her. Zu dieser Zeit wird das Antriebssystem (das Inspektionsziel) bei einem Untergrenzwert einer betriebsfähigen Geschwindigkeit oder einer ersten Geschwindigkeit, bei der die Amplitudenverringerung vernachlässigbar ist, als eine Geschwindigkeit in einem konstanten Geschwindigkeitsabschnitt bewegt. In Schritt S102 werden das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die durch den AD-Wandler 101 in die digitalen Daten umgewandelt wurden, in dem konstanten Geschwindigkeitsabschnitt beschafft. Dann werden die MAX-Werte und die MIN-Werte des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals gemessen. Weiterhin wird die Amplitude des Sinuswellensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Sinuswellensignals berechnet. Weiterhin wird die Amplitude des Kosinuswellensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Kosinuswellensignals berechnet.
-
Als nächstes bewegt sich in Schritt S1003 das Antriebssystem von einem Ende zu dem anderen Ende des beweglichen Bereichs von diesem hin und her. Zu dieser Zeit wird das Antriebssystem (das Inspektionsziel) bei einer zweiten Geschwindigkeit, die leicht schneller ist als die erste Geschwindigkeit, als die Geschwindigkeit in dem konstanten Geschwindigkeitsabschnitt bewegt. In Schritt S1004 werden das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die durch den AD-Wandler 101 in das digitale Signal umgewandelt wurden, in dem konstanten Geschwindigkeitsabschnitt beschafft. Dann werden die MAX-Werte und die MIN-Werte des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals gemessen. Weiterhin wird die Amplitude des Sinuswellensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Sinuswellensignals berechnet. Des Weiteren wird die Amplitude des Kosinuswellensignals durch Subtrahieren des MIN-Werts von dem MAX-Wert des Kosinuswellensignals berechnet.
-
Die vorstehend beschriebenen Operationen werden bis zu einem Obergrenzwert der betriebsfähigen Geschwindigkeit des Antriebssystems wiederholt, während die Geschwindigkeit in dem konstanten Geschwindigkeitsabschnitt sequenziell erhöht wird. Alle berechneten Amplitudenwerte werden durch eine Amplitude der ersten Geschwindigkeit normiert, um ein Amplitudenverhältnis 401 des Sinuswellensignals und ein Amplitudenverhältnis 402 des Kosinuswellensignals zu erhalten, die in 7A dargestellt sind. Dann werden die Amplitudencharakteristiken 106 durch Durchführen einer Polynomnäherung unter Verwendung von inversen Zahlen der Amplitudenverhältnisse des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals und der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels als Parameter berechnet. Die Amplitudencharakteristiken 106 sind in 7B dargestellt. Die Amplitudencharakteristiken 106 werden in dem Speicher als die Amplitudenkorrekturwerte gespeichert. Mit anderen Worten werden Informationen, die eine Beziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels und den Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals angeben, im Voraus beschafft und in dem Speicher gespeichert.
-
Als nächstes wird die Amplitudenkorrektureinheit 107 detailliert beschrieben. Die Amplitudenkorrektureinheit 107 berechnet eine momentane Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels von einem Wert (der Position oder dem Winkel des Inspektionsziels), der durch die Arkustangensoperationseinheit 105 berechnet wird. Weiterhin erhält bzw. ermittelt die Amplitudenkorrektureinheit 107 die Amplitudenkorrekturwerte entsprechend der momentane Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels unter Verwendung der Amplitudencharakteristiken 106, die in dem Speicher gespeichert sind. Dann multipliziert die Amplitudenkorrektureinheit 107 das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die Amplitudenkorrektureinheit 107 eingegeben werden, mit den Amplitudenkorrekturwerten entsprechend der momentanen Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels.
-
5B stellt eine Lissajous-Wellenform des Sinuswellensignals (X) und des Kosinuswellensignals (Y) dar, das durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 korrigiert wurde. Wie in 5B dargestellt wird, wird die Lissajous-Wellenform korrigiert, so dass diese eine Form aufweist, die sich einem perfekten Kreis annähert, im Vergleich mit der Lissajous-Wellenform in 5A, und der Versatzfehler kann berechnet werden.
-
Als nächstes wird die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 beschrieben. Das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, deren Amplituden durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 korrigiert wurden, werden in die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 eingegeben. Um die Versatzfehler mit einer gewünschten Genauigkeit zu berechnen, sind drei Fenster 501, 502 und 503 (Abtastbereiche) in gleichen Intervallen bzw. Abständen auf einem Lissajous-Kreis angeordnet, wie in 8 dargestellt ist. Das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal werden in den Fenstern 501, 502 und 503 abgetastet und die Versatzfehler werden unter Verwendung der abgetasteten Sinuswellensignale und Kosinuswellensignale berechnet. Das Fenster ist ein Bereich, in dem das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die durch Bedingungsungleichungen, wie etwa XMIN ≤ Sinuswellensignal ≤ XMAX und YMIN ≤ Kosinuswellensignal ≤ YMAX ausgedrückt werden, beschafft werden können. Die drei Fenster sind in gleichen Intervallen angeordnet, weil die Versatzfehlerberechnungsgenauigkeit des Sinuswellensignals und die Versatzfehlerberechnungsgenauigkeit des Kosinuswellensignals gleich sein sollen.
-
Wie vorstehend beschrieben sind zumindest drei Abtastbereiche in einer Periode des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, deren Amplituden mit den Amplitudenkorrekturwerten korrigiert wurden, eingestellt, und die Versatzfehler werden unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die in den Abtastbereichen beschafft werden, berechnet.
-
Die Details des Prozesses werden mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm in 9 beschrieben. In Schritt S601, zur Zeit des Starts der Versatzfehlerberechnung, befindet sich das Fenster 501 in einem Wartezustand für eine Abtastung. In Schritt S602, in einem Fall, in dem sich das Inspektionsziel bei einer hohen Geschwindigkeit bewegt, wird eine Abtastung erfolgreich sein, wenn es kontinuierlich auf eine Abtastung wartet, auch in einem Zustand, in dem wenige Punkte pro Periode des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals abgetastet werden können. Wenn die Abtastung erfolgreich ist (JA in Schritt S602), dann wird in Schritt S603 das Fenster 501 geschlossen und in einen Zustand gebracht, in dem keine Abtastung angenommen wird. Auf ähnliche Weise, wenn in Schritten S604 bis S606 die Abtastung in dem Fenster 502 erfolgreich ist (JA in Schritt S605), wird dann in Schritt S606 das Fenster 502 geschlossen und in einen Zustand gebracht, in dem eine Abtastung nicht angenommen wird. Auf ähnliche Weise, wenn in Schritten S607 bis S609 die Abtastung in dem Fenster 503 erfolgreich ist (JA in Schritt S608), wird dann in Schritt S609 das Fenster 503 geschlossen und in den Zustand gebracht, in dem keine Abtastung angenommen wird. In Schritt S610, wenn alle Fenster geschlossen sind, wird ein Umkreismittelpunkt unter Verwendung der drei Sätze des abgetasteten Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals berechnet, werden die Versatzfehler des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals berechnet und werden die Ergebnisse in dem Speicher gespeichert. In Schritt S611 werden alle Fenster geöffnet und in Schritt S612 wird bestimmt, ob die Verarbeitung in Schritten S601 bis S611 eine spezifizierte Anzahl oft wiederholt wurde. Wenn die Verarbeitung in Schritten 601 bis S611 die spezifizierte Anzahl oft nicht wiederholt wurde (NEIN in Schritt S612), kehrt die Verarbeitung zurück zu Schritt S601. Wenn die Verarbeitung in Schritten S601 bis S611 die spezifizierte Anzahl oft wiederholt wurde (JA in Schritt S612), dann werden im Schritt S613 die berechneten Werte, die in dem Speicher gespeichert sind, gemittelt, und wird ein Durchschnittsversatzfehler bzw. Mittelversatzfehler berechnet.
-
Wie vorstehend beschrieben werden die Versatzfehler eine Vielzahl von Malen unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die von dem Kodierer in einer vorbestimmten Zeit ausgegeben werden, berechnet, und wird eine Vielzahl der Versatzfehler gemittelt. Die spezifizierte Anzahl von Wiederholungen in der Verarbeitung und das Mitteln der Werte in Schritt S613 wird so durchgeführt, dass der berechnete Wert des Versatzfehlers nicht durch zufälliges Rauschen, wie etwa weißes Rauschen, das in einem Wert, der in dem Fenster abgetastet wird, enthalten ist, beeinträchtigt wird. Das vorstehend beschriebene Verfahren unter Verwendung des Fensters ermöglicht, dass der Versatzfehler mit einer gewünschten Genauigkeit berechnet wird, obwohl eine Zeit, die zum Berechnen des Versatzfehlers erforderlich ist, unbestimmt ist.
-
In Schritt S4 wird der Versatzfehler durch Subtrahieren des Versatzfehlers, der wie vorstehend beschrieben berechnet wird, von dem Ausgabewert der Phasenkorrektureinheit 104 korrigiert. Wenn zu dieser Zeit ein großer Versatzfehler zu einer Zeit subtrahiert wird, werden Positionsinformationen und Winkelinformationen diskontinuierlich, und in einem Fall, in dem eine Servoeinrichtung verwendet wird, wird eine Impulskraft auf das sich bewegende Inspektionsziel aufgebracht. Um solch ein Ereignis zu verhindern, wird die Subtraktion bei einer vorgeschriebenen Subtraktionsgeschwindigkeit durchgeführt. In einem Fall zum Beispiel, in dem ein Wert, der durch die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 berechnet wird, gleich 100 mV ist und der Versatzfehler von 100 mV auf einmal subtrahiert wird, kommt es zu einem Aufprall, so dass 100 mV zum Beispiel bei einer Geschwindigkeit von 1 mV/s für 100 Sekunden subtrahiert wird. Die Subtraktionsgeschwindigkeit wird basierend auf einer Charakteristik des Antriebssystems auf solch eine Weise angemessen bestimmt, dass eine niedrige Geschwindigkeit in einem Fall eingestellt wird, in dem ein Aufprall vermieden werden sollte, und eine hohe Geschwindigkeit in einem Fall eingestellt wird, in dem ein Aufprall akzeptabel ist. In einem Fall, in dem eine niedrige Subtraktionsgeschwindigkeit eingestellt wird, wird ein nächster Versatzfehler berechnet, bevor die Subtraktion eines ursprünglich erhaltenen Versatzberechnungswerts beendet ist. In diesem Fall wird die Subtraktion des ursprünglich erhaltenen Versatzberechnungswerts abgebrochen und wird die Subtraktion unter Verwendung eines neuen berechneten Werts durchgeführt.
-
Die vorstehend beschriebene Amplitudenkorrektureinheit 107 und die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 erfordern eine Vielzahl von Berechnungen und Bestimmungen. Somit nimmt eine Berechnungsverarbeitung von der Eingabe des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals in die Amplitudenkorrektureinheit 107 bis zur Subtraktion von diesem von der Ausgabe der Phasenkorrektureinheit 104 eine gewisse Zeit in Anspruch. Dies ist jedoch kein Problem, da die vorstehend beschriebene Verarbeitung nicht zwischen der Phasenkorrektureinheit 104 und der Arkustangensoperationseinheit 105, sondern in einer Abzweigungsschaltung durchgeführt wird. Mit anderen Worten wird eine Berechnungsverarbeitung zwischen der Phasenkorrektureinheit 104 und der Arkustangensoperationseinheit 105 priorisiert. Dementsprechend erhöht sich eine Zeitverzögerung in einer Periode von dem Zeitpunkt, wenn das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die von dem Kodierer eingegeben werden, durch den AD-Wandler 101 in Digitaldaten umgewandelt werden, zu dem Zeitpunkt, wenn ein Winkel in einer Signalperiode durch die Arkustangensoperationseinheit 105 berechnet wird, kaum.
-
Eine Änderung in dem Versatzfehler nach einer Kalibrierung kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens korrigiert werden. Dann führt in Schritt S5 die Arkustangensoperationseinheit 105 die Arkustangensoperation bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, deren Versatzfehler korrigiert wurden, durch und wird ein Winkel Θ in einer Signalperiode berechnet. Der berechnete Winkel Θ entspricht der Position oder dem Winkel des Inspektionsziels. Dementsprechend, auch wenn sich der Versatzfehler nach einer Kalibrierung ändert, kann die Position oder der Winkel des Inspektionsziels mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
-
Als nächstes ein nachteiliger Effekt in einem Fall, in dem ein Amplitudenkorrekturbetrag zu groß ist, beschrieben. 10 stellt eine Lissajous-Wellenform dar. Ein Lissajous-Kreis 701 wird erhalten, in einem Fall, in dem das Inspektionsziel bei einer niedrigen Geschwindigkeit, bei der eine Amplitudenverringerung vernachlässigbar ist, bewegt wird. Der Lissajous-Kreis 701 weist eine Mitte 702 auf. X- und Y-Koordinaten der Mitte 702 entsprechen jeweils dem Versatzfehler des Sinuswellensignals und dem Versatzfehler des Kosinuswellensignals. Der Versatzfehler des Sinuswellensignals stellt einen Wert eines Abstands 703 dar, und der Versatzfehler des Kosinuswellensignals ist null. Die Versatzfehler, die in einem Fall erhalten werden, in dem das Inspektionsziel bei der Geschwindigkeit, bei der die Amplitudenverringerung vernachlässigbar ist, bewegt wird, stimmen mit wahren Werten der Versatzfehler überein.
-
Ein Lissajous-Kreis 711 wird in einem Fall erhalten, in dem das Inspektionsziel bei einer Geschwindigkeit, bei der das Amplitudenverhältnis gleich 0,8 ist, bewegt wird. Der Durchmesser des Lissajous-Kreis 711 ist kleiner als der Durchmesser des Lissajous-Kreises 701 und der Lissajous-Kreis 711 weist die gleiche Mitte 702 auf, wie der Lissajous-Kreis 701.
-
Ein Lissajous-Kreis 721 wird durch Korrigieren des Lissajous-Kreises 711, der durch die Amplitudenverringerung beeinträchtigt wird, durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 erhalten. Ein Amplitudenkorrekturwert von 1,25-mal (= 1/0,8) wird auf den Lissajous-Kreis 711 angewendet, und somit wird der Lissajous-Kreis 721 erhalten. Eine Mitte 722 des Lissajous-Kreises 721 stimmt nicht mit der Mitte 702 überein. Der Versatzfehler des Sinuswellensignals ist ein Abstand 723. Der Abstand 723 ist länger als der Abstand 703 um die gleiche Vergrößerung wie der Amplitudenkorrekturwert.
-
Wie vorstehend beschrieben stimmen die Versatzfehler, die durch das Verfahren gemäß dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel berechnet werden, nicht notwendigerweise mit den wahren Werten der Versatzfehler überein. Dies liegt daran, dass die Amplitudenkorrektureinheit 107 ebenso die Versatzfehler, die in dem Sinuswellensignal und dem Kosinuswellensignal enthalten sind, mit dem Amplitudenkorrekturwert multipliziert. Wie vorstehend beschrieben, in dem Fall, in dem der Amplitudenkorrekturwert gleich 1,25 ist, wird der Versatzfehler ebenso gleich das 1,25-Fache und wird ein Versatzberechnungsfehler von 25% erzeugt.
-
Der Versatzberechnungsfehler ist bei einem Fall, in dem der Amplitudenkorrekturwert weniger als das Doppelte ist, kein Problem, aber wird ein Problem, in einem Fall, in dem der Amplitudenkorrekturwert 2-fach oder mehr ist. Dies liegt daran, dass in dem Fall, in dem der Amplitudenkorrekturwert 2-fach oder mehr ist, der Versatzberechnungsfehler gleich 100% oder mehr ist. Wenn die Versatzfehler unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die bei der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels gemessen werden, bei der der Amplitudenkorrekturwert das Doppelte oder mehr ist, korrigiert werden, werden die Versatzfehler im Vergleich mit denen vor der Korrektur verschlechtert.
-
In einem Fall zum Beispiel, in dem ein Versatzfehler eines wahren Wertes von 20 mV auf das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal angewendet wird, wenn Versatzfehler unter Verwendung des Sinusellensignals und des Kosinuswellensignals berechnet werden, deren Amplituden unter Verwendung des Amplitudenkorrekturwerts des 3-fachen korrigiert werden, wird jeder der Versatzfehler als 60 mV berechnet. Wenn die Korrektur unter Verwendung des berechneten Werts durchgeführt wird, wird jeder der korrigierten Versatzfehler gleich -40 mV und werden Absolutwerte von diesen schlechter als die vor der Korrektur.
-
Somit, in einem Fall, in dem das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal bei der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels gemessen werden, bei der der Amplitudenkorrekturwert das Doppelte oder mehr ist, werden die Versatzfehler unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals nicht korrigiert. Speziell bestimmt die Amplitudenkorrektureinheit 107, ob das eingegebene Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal bei der Bewegungsgeschwindigkeit beschafft wurden, bei der der Amplitudenkorrekturwert das Doppelte oder mehr ist. Wenn bestimmt ist, dass das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal bei der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels beschafft wurden, bei der der Amplitudenkorrekturwert das Doppelte oder mehr ist, korrigiert die Amplitudenkorrektureinheit 107 die Amplituden nicht und gibt die Signale nicht an die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 aus.
-
In dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel kann eine Änderung in den Versatzfehlern des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels auf geeignete Weise korrigiert werden. Dementsprechend kann die Position oder der Winkel des Inspektionsziels mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, deren Versatzfehler korrigiert wurden, berechnet werden.
-
Bezüglich der vorstehend beschriebenen Versatzfehlerberechnungseinheit 108 ist das Verfahren beschrieben, in dem die Fenster 501, 502 und 503 an drei Orten bereitgestellt sind, die in gleichmäßigen Intervallen auf dem Lissajous-Kreis angeordnet sind, wie in 8 dargestellt ist, und die Versatzfehler unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, die in den Fenstern abgetastet werden, korrigiert werden. Das Verfahren ist ein Beispiel und ein Berechnungsverfahren ist in dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel nicht begrenzt. Zum Beispiel ist die Anzahl von Fenstern nicht auf 3 beschränkt. Eine große Anzahl von Fenstern, zum Beispiel mehr als zehn Fenstern, kann bereitgestellt werden und ein Prozess zum Auswählen von drei Fenstern von der Vielzahl von Fenstern und des Berechnens eines Umkreismittelpunkts kann für alle Kombinationen der Fenster durchgeführt werden und dann kann der Versatzfehler durch Mitteln von berechneten Werten berechnet werden. In einem Fall zum Beispiel, in dem vier Fenster bereitgestellt sind, gibt es vier Kombinationen zum Auswählen von drei Fenstern von diesen. Somit wird eine Umkreismittelpunktberechnung viermal durchgeführt und werden die berechneten Werte gemittelt.
-
Die Versatzfehler können durch Durchführen einer Kreisanpassung nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate mit Bezug auf die Sinuswellensignale und die Kosinuswellensignale, die in der Vielzahl von Fenstern abgetastet werden, berechnet werden. In einem Fall, in dem eine Versatzberechnungsgenauigkeit für das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal unterschiedlich sein könnte, ist es nicht notwendig, Fenster in gleichen Intervallen auf einem Lissajous-Umkreis anzuordnen. Weiterhin wurde eine Prozedur zum Abtasten in der Reihenfolge der Fenster 501, 502 und 503 beschrieben, aber das Abtasten könnte in einer umgekehrten Reihenfolge oder einer zufälligen Reihenfolge durchgeführt werden.
-
Die Versatzfehler könnten durch ein Verfahren ohne Bereitstellung eines Fensters berechnet werden. Wenn zum Beispiel das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die für eine ausreichend lange Zeit abgetastet werden, verwendet werden, könnte das gleiche Verfahren wie das vorstehend Beschriebene zum Beschaffen der Versatzkorrekturwerte durch die Kalibrierung verwendet werden. Mit anderen Worten könnten die Versatzfehler mit einer hohen Genauigkeit auch durch das Verfahren zum Berechnen der Versatzfehler unter Verwendung des MAX-Werts und des MIN-Werts des Sinuswellensignals und des MAX-Werts und des MIN-Werts des Kosinuswellensignals berechnet werden. Genauer wird der Versatzfehler des Sinuswellensignals unter Verwendung des Maximalwerts und des Minimalwerts des Sinuswellensignals, dessen Amplitude mit dem Amplitudenkorrekturwert korrigiert wird, berechnet. Weiterhin wird der Versatzfehler des Kosinuswellensignals unter Verwendung des Maximalwerts und des Minimalwerts des Kosinuswellensignals, dessen Amplitude mit dem Amplitudenkorrekturwert korrigiert wird, berechnet. Zusätzlich, wenn zum Beispiel das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die für eine ausreichend lange Zeit abgetastet werden, verwendet werden, können die Versatzfehler mit hoher Genauigkeit auch durch das Verfahren zum Durchführen der Berechnung unter Verwendung einer Kreisanpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet werden.
-
Die Amplitudenkorrektureinheit 107 bestimmt, ob das eingegebene Sinuswellensignal und Kosinuswellensignal bei der Bewegungsgeschwindigkeit beschafft werden, bei der der Amplitudenkorrekturwert der Doppelte oder mehr ist, um zu verhindern, dass sich der Versatzberechnungsfehler erhöht. Jedoch könnte die Bestimmung in einem Fall weggelassen werden, in dem klar ist, dass das Antriebssystem sich nicht bei der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels bewegt, bei der der Amplitudenkorrekturwert der Doppelte oder mehr ist, wie etwa in einem Fall, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels begrenzt ist.
-
Das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in den AD-Wandler 101 eingegeben werden, umfassen den Versatzfehler, den Amplitudenfehler und den Phasenfehler, so dass die drei Korrekturblöcke und zwar die Versatzkorrektureinheit 102, die Amplitudenkorrektureinheit 103 und die Phasenkorrektureinheit 104 bereitgestellt sind. Jedoch sind die Fehler und das Korrekturverfahren, die als Voraussetzungen beschrieben sind, lediglich Beispiele und das vorliegende beispielhafte Ausführungsbeispiel ist nicht auf die vorstehend beschriebenen drei Korrekturblöcke und deren Inhalte beschränkt. In einem Fall zum Beispiel, in dem ein Fehler, wie eine Oberwelle beziehungsweise Oberschwingung umfasst ist, wird der Inhalt der Offenbarung nicht dadurch beschränkt, wie die Oberschwingung in einer vorhergehenden Stufe der Amplitudenkorrektureinheit 107 und der Versatzfehlerberechnungseinheit 108 korrigiert wird.
-
In einem Fall, in dem die Amplitudenkorrektureinheit 107 den Amplitudenkorrekturwert entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels berechnet, kann die momentane Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels von einem Antriebsbefehlswert beschafft werden, der in das Antriebssystem des Inspektionsziels eingegeben wird, anstelle des Beschaffens der momentanen Bewegungsgeschwindigkeit von einem berechneten Wert der Arkustangensoperationseinheit 105.
-
Die Daten, die durch Durchführen einer Polynomannäherung unter Verwendung der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels als ein Parameter erhalten werden, wird in dem Speicher als die Amplitudencharakteristik 106 gespeichert, aber die Daten sind nicht auf die Polynomannäherungsdaten beschränkt. Zum Beispiel könnten die Daten eine Nachschlagetabelle der Bewegungsgeschwindigkeit und des Amplitudenkorrekturwerts sein. Ein anderer korrelierter Parameter könnte anstelle der Bewegungsgeschwindigkeit verwendet werden.
-
In dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel sind ein optischer Kodierer bzw. Geber bzw. Encoder, der mit einer Lichtquelle (einem Lichtaussendeelement), einer Skala, bei der ein reflektierender Abschnitt und ein nicht reflektierender Abschnitt abwechselnd angeordnet sind, und einem Lichtempfangselement, das reflektiertes Licht von der Skala empfängt, ausgestattet ist, als ein Beispiel beschrieben, aber ein optischer Kodierer oder ein magnetischer Kodierer, der ein von dem vorstehend beschriebenen Verfahren unterschiedliches Verfahren einsetzt, könnte verwendet werden. Weiterhin, solange eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle aufgrund einer Bewegung eines Inspektionsziels erzeugt werden und eine Position oder ein Winkel des Inspektionsziels basierend auf einem Arkustangensoperationswert gemessen werden, könnte ein Messinstrument, das von dem Kodierer verschieden ist, wie etwa ein Laserinterferometer, einen ähnlichen Effekt ausüben.
-
Als nächstes wird ein zweites beispielhaftes Ausführungsbeispiel beschrieben. 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit darstellt, in der ein Sinuswellensignal und ein Kosinuswellensignal, die von einem Kodierer ausgegeben werden, in einen Winkel Θ umgewandelt werden.
-
In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel sind das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die Arkustangensoperationseinheit 105 eingegeben werden, Signale, deren Amplituden durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 noch nicht korrigiert wurden. Die Arkustangensoperation wird bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals durchgeführt, deren Amplituden noch nicht korrigiert wurden, um einen Winkel in einer Signalperiode zu berechnen. Andererseits sind in dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel ein Sinuswellensignal und ein Kosinuswellensignal, die in die Arkustangensoperationseinheit 105 eingegeben werden, Signale, deren Amplituden bereits durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 korrigiert wurden. Eine Arkustangensoperation wird bezüglich des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals durchgeführt, deren Amplituden bereits korrigiert wurden, um einen Winkel in einer Signalperiode zu berechnen.
-
Auf Grund des vorstehend beschriebenen Unterschieds, in einem Fall zum Beispiel, in dem Amplitudenänderungen in dem Sinuswellensignal und dem Kosinuswellensignal, die von dem Kodierer ausgegeben werden, unterschiedlich sind, werden die Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals korrigiert, so dass diese gleich sind, und eine Verschlechterung der Berechnungsgenauigkeit kann verhindert werden. Andererseits werden alle Sinuswellensignale und Kosinuswellensignale, die in die Arkustangensoperationseinheit 105 eingegeben werden, der Amplitudenkorrektur unterzogen, so dass eine Berechnungsverzögerung zwischen der Phasenkorrektureinheit 104 und der Arkustangensoperationseinheit 105 im Vergleich mit dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel auftritt. Deshalb ist das zweite Ausführungsbeispiel in einem Fall effektiv, in dem eine Messgenauigkeit gegenüber einer Berechnungsverzögerung priorisiert wird.
-
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit darstellt, in der ein Sinuswellensignal und ein Kosinuswellensignal, die von einem Kodierer ausgegeben werden, in einen Winkel θ umgewandelt werden.
-
Das dritte beispielhafte Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel dahingehend, dass ein Sinuswellensignal und ein Kosinuswellensignal, die in die Arkustangensoperationseinheit 105 eingegeben werden, Signale sind, deren Amplituden durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 korrigiert wurden.
-
In dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Versatzfehler, der durch die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 berechnet wird, von einem Signal subtrahiert, dessen Amplitude durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 noch nicht korrigiert wurde. Andererseits wird in dem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel ein Versatzfehler, der durch die Versatzfehlerberechnungseinheit 108 berechnet wird, von einem Signal subtrahiert, dessen Amplitude bereits durch die Amplitudenkorrektureinheit 107 korrigiert wurde.
-
Auf Grund des vorstehend beschriebenen Unterschieds sind das Sinuswellensignal und das Kosinuswellensignal, die in die Arkustangensoperationseinheit 105 eingegeben werden, von denen gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel verschieden. Da jedoch, als eine Voraussetzung, der Versatzfehler wiederholt zu berechnen und zu korrigieren ist, ist die Differenz in dem berechneten Wert des Versatzfehlers nahezu vernachlässigbar. Mit anderen Worten weist das dritte beispielhafte Ausführungsbeispiel beinahe den gleichen Effekt auf, wie den des zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiels und ist in einem Fall effektiv, in dem eine Messgenauigkeit über eine Berechnungsverzögerung priorisiert wird, wie in dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel.
-
Andere Ausführungsbeispiele
-
Eines oder mehrere Ausführungsbeispiele der Offenbarung können ebenso durch einen Computer eines Systems oder einer Vorrichtung, das bzw. die computerlesbare Anweisungen (zum Beispiel eines oder mehrere Programme), die auf einem Aufzeichnungsmedium (welches ebenso vollständiger als ein „nicht-flüchtiges computerlesbares Speichermedium“ bezeichnet wird) aufgezeichnet ist, ausliest und ausführt, um die Funktionen von einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen durchzuführen und/oder das bzw. die eine oder mehrere Schaltungen (zum Beispiel anwendungsspezifisch integrierte Schaltung (ASIC) „application specific integrated circuit“)) zum Durchführen der Funktionen von einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst, und durch ein Verfahren, das durch den Computer des Systems oder der Vorrichtung durch zum Beispiel Auslesen und Ausführen der computerausführbaren Anweisung von dem Speichermedium durchgeführt wird, um die Funktionen von einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen durchzuführen, und/oder Steuern des einen oder der mehreren Schaltungen, um die Funktionen von einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen durchzuführen, realisiert werden. Der Computer kann einen oder mehrere Prozessoren (zum Beispiel zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, „central processing unit“), Mikroverarbeitungseinheit (MPU „micro processing unit“)) umfassen und kann ein Netzwerk von separaten Computern oder separaten Prozessoren umfassen, um die computerausführbaren Anweisungen auszulesen und auszuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können dem Computer zum Beispiel von einem Netzwerk oder dem Speichermedium bereitgestellt werden. Das Speichermedium kann zum Beispiel eines oder mehrere einer Festplatte, eines Direktzugriffspeichers (RAM, „random excess memory“), eines Festwertspeichers (ROM „read only memory“), eines Speichers von verteilten Rechnersystemen, einer optischen Platte (wie etwa einer compact disc (CD), eine „digital versatile disc“ (DVD) oder Blu-ray disc (BD)™) eine Flash-Speichereinrichtung, eine Speicherkarte und ähnliches umfassen.
-
Während die Offenbarung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dem Umfang der folgenden Ansprüche ist die breiteste Interpretation zuzugestehen, so dass alle solchen Modifikationen und äquivalenten Strukturen und Funktionen mit umfasst sind.
-
Ein Verfahren zum Berechnen einer Position oder eines Winkels eines Inspektionsziels basierend auf einem Sinuswellensignal und einem Kosinuswellensignal, die von einem Kodierer oder einem Laserinterferometer ausgegeben werden, umfasst ein Beschaffen einer temporären Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels, ein Berechnen eines Amplitudenkorrekturwerts entsprechend der temporären Bewegungsgeschwindigkeit unter Verwendung von Informationen, die eine Beziehung zwischen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsziels und Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals darstellen, die im Voraus beschafft werden, ein Korrigieren der Amplituden des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals unter Verwendung des Amplitudenkorrekturwerts und ein Berechnen eines Versatzfehlers in einer Lissajous-Wellenform unter Verwendung des Sinuswellensignals und des Kosinuswellensignals, deren Amplituden mit dem Amplitudenkorrekturwert korrigiert wurden, und ein Berechnen der Position oder des Winkels des Inspektionsziels unter Verwendung des Versatzfehlers.
