JP2003222535A - Offset estimation method of two-phase signal and position detector using the same - Google Patents
Offset estimation method of two-phase signal and position detector using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット、
ＮＣ工作機械などに使用されるモータや可動部など被検
出体の位置検出技術に関するもので、位置検出のために
用いられる２相信号のオフセット推定方法およびそれを
用いた位置検出器に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an industrial robot,
The present invention relates to a technique for detecting the position of an object to be detected such as a motor and a movable part used in NC machine tools, etc., and relates to a two-phase signal offset estimation method used for position detection and a position detector using the same. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】被検出体の位置検出器としてエンコーダ
がある。エンコーダは、分解能を高めるために、被検出
体と一体に回転または移動する信号記録体から、位相の
ずれたＡ相信号とＢ相信号の二つの信号を検出し、この
２相の信号をそれぞれアナログ・デジタル・コンバータ
（以下「Ａ／Ｄコンバータ」という）でデジタル信号に
変換し、変換したデジタル信号をもとにしたリサージュ
円から被検出体の角度や位置を検出している。2. Description of the Related Art An encoder is used as a position detector for an object to be detected. In order to increase the resolution, the encoder detects two signals, an A-phase signal and a B-phase signal, which are out of phase with each other, from a signal recording body that rotates or moves integrally with the detected object, and outputs these two-phase signals respectively. An analog-to-digital converter (hereinafter referred to as "A / D converter") converts the signal into a digital signal, and the angle or position of the object to be detected is detected from a Lissajous circle based on the converted digital signal.
【０００３】図１６は従来のエンコーダの例を示す。図
１６において、角度データ記憶ドラム１は、例えばモー
タの出力軸などの被検出体に連結されて被検出体ととも
に回転する信号記録体である。角度データ記憶ドラム１
はその周囲に一定間隔で磁極が形成されることにより回
転角度を記憶する手段を構成している。角度データ記憶
ドラム１の周面に対向させて２個一対の磁気抵抗素子
２，３が配置されている。磁気抵抗素子２，３は角度デ
ータ記憶ドラム１の磁極を検出するセンサを形成してい
て，互いに位相差が９０度異なるＡ相のアナログ信号
と、Ｂ相のアナログ信号を出力する。FIG. 16 shows an example of a conventional encoder. In FIG. 16, the angle data storage drum 1 is a signal recording body that is connected to a detected body such as an output shaft of a motor and rotates together with the detected body. Angle data storage drum 1
The magnetic poles are formed around it at regular intervals to constitute a means for storing the rotation angle. Two pairs of magnetoresistive elements 2 and 3 are arranged facing the peripheral surface of the angle data storage drum 1. The magnetoresistive elements 2 and 3 form a sensor for detecting a magnetic pole of the angle data storage drum 1, and output an analog signal of A phase and an analog signal of B phase having a phase difference of 90 degrees.
【０００４】磁気抵抗素子２，３の出力信号はそれぞれ
波形成形手段としてのコンパレータ４，５に入力されて
２値化される。Ａ相およびＢ相の２値化信号は４逓倍回
路６に入力され、周波数が４倍のデジタル信号に変換さ
れてアップダウンカウンタ７に入力される。アップダウ
ンカウンタ７にはまた４逓倍回路６からＡ相信号とＢ相
信号との位相差よりアップ信号またはダウン信号が入力
される。アップダウンカウンタ７は、上記アップ信号ま
たはダウン信号に応じて上記４逓倍回路６からのパルス
をアップカウントまたはダウンカウントし、そのカウン
ト値を出力する。このカウント値が信号記録体である角
度データ記憶ドラム１の回転位置を示す値となる。The output signals of the magnetoresistive elements 2 and 3 are input to the comparators 4 and 5 as waveform shaping means and binarized. The A-phase and B-phase binarized signals are input to the quadrupling circuit 6, converted into digital signals having a frequency of 4 and input to the up / down counter 7. The up-down counter 7 is also supplied with an up signal or a down signal from the quadrupling circuit 6 according to the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal. The up / down counter 7 up-counts or down-counts the pulses from the 4 × multiplication circuit 6 according to the up-signal or the down-signal, and outputs the count value. This count value becomes a value indicating the rotational position of the angle data storage drum 1 which is the signal recording body.
【０００５】上記のようなエンコーダにおいてはリサー
ジュ円のオフセットをゼロに調整する必要がある。例え
ば、図１６の例において、コンパレータ４，５の基準値
がゼロレベルであれば、２値化されたＡ相とＢ相の信号
のデューティ比は５０％となるが、上記コンパレータ
４，５の基準値がゼロレベルからずれることがある。こ
れがエンコーダにおけるオフセットといわれるものであ
る。オフセットがあると、上記Ａ相、Ｂ相のデジタル信
号のデューティ比が５０％からずれ、カウンタ値が前後
にずれて信号記録体である角度データ記憶ドラム１の回
転位置とカウンタ値とが一致せず、検出位置誤差を生ず
ることになる。In the encoder as described above, it is necessary to adjust the offset of the Lissajous circle to zero. For example, in the example of FIG. 16, if the reference values of the comparators 4 and 5 are zero level, the duty ratio of the binarized A-phase and B-phase signals is 50%. The reference value may deviate from the zero level. This is called an offset in the encoder. If there is an offset, the duty ratio of the A-phase and B-phase digital signals deviates from 50%, the counter value deviates back and forth, and the rotational position of the angle data storage drum 1 that is the signal recording body coincides with the counter value. Instead, a detection position error will occur.
【０００６】そこで、図１６に示す例では、コンパレー
タ４，５に外付けの調整手段としてボリウム８、９をそ
れぞれ接続し、作業者がエンコーダの出力波形を観察し
ながらボリウム８、９を調整してオフセット調整を行う
ようになっている。そのほかに、Ａ／Ｄ変換のゼロ近傍
の検出値を用いてオフセット値を求め、オフセットを調
整する方法がある。また、検出値をラッチし、検出値を
ラッチ回路の個数で除算することによりオフセット値の
平均を求め、オフセットを調整する方法もある。Therefore, in the example shown in FIG. 16, the volumes 8 and 9 are connected to the comparators 4 and 5 as external adjusting means, and the operator adjusts the volumes 8 and 9 while observing the output waveform of the encoder. The offset is adjusted. In addition, there is a method of obtaining an offset value by using a detected value near zero of A / D conversion and adjusting the offset. There is also a method of adjusting the offset by latching the detected value and dividing the detected value by the number of latch circuits to obtain the average of the offset values.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
に示す従来例によれば、次のような問題点がある。
・作業者が波形を確認して調整するので、検出される位
置の精度があまりよくならず、精度がばらつく。
・オフセットを手動で求めるため、調整の手間、工数、
費用が嵩む。
・調整後に外乱、センサ系の経時変動などでオフセット
が変動すると、これを修正する手段がないため、位置精
度が悪くなる。
・記録媒体である角度データ記憶ドラムに記録されてい
る信号に、製造上の理由などによってオフセット変動が
局所的に生じる場合があり、局所的に生じたオフセット
変動で位置精度が悪くなる。However, as shown in FIG.
The conventional example shown in (1) has the following problems. -Since the operator confirms and adjusts the waveform, the accuracy of the detected position does not improve so much, and the accuracy varies.・ Since the offset is calculated manually, the labor and time required for adjustment,
Expensive. -If the offset fluctuates after adjustment due to disturbance, aging of the sensor system, etc., there is no means to correct it, resulting in poor position accuracy. An offset variation may locally occur in the signal recorded on the angle data storage drum which is a recording medium due to manufacturing reasons, etc., and the locally occurring offset variation deteriorates the position accuracy.
【０００８】また、前述の、Ａ／Ｄ変換のゼロ近傍の検
出値を用いてオフセット値を求める方法によれば、オフ
セット値を算出する際にゼロ近傍の検出値のみを用いる
ため、軸上において、０度（３６０度）、９０度、１８
０度、２７０度でデータを検出することができなけれ
ば、すなわちデータ数が四つ揃わないと、オフセット値
を求めることができない。前述の、検出値をラッチ回路
の個数で除算してオフセット値を求める方法によれば、
検出値がラッチの個数分揃わなければ除算することがで
きず、除算できなければオフセット値を求めることがで
きない。また、オフセット値を算出するための元のデー
タ数がラッチの個数になるため、オフセット値算出の標
本数を大きくとることができず、算出される推定オフセ
ット値の統計的分散が大きくなる難点がある。このよう
に、いずれの従来例においても、結果として、移動量に
対する出力の直線性に難がある。Further, according to the above-described method of obtaining the offset value by using the detected value in the vicinity of zero of the A / D conversion, only the detected value in the vicinity of zero is used in calculating the offset value, and therefore, the value on the axis is , 0 degrees (360 degrees), 90 degrees, 18
If the data cannot be detected at 0 degrees and 270 degrees, that is, if the number of data is not four, the offset value cannot be obtained. According to the above method of dividing the detected value by the number of latch circuits to obtain the offset value,
If the detected values are not equal to the number of latches, the division cannot be performed, and if the division cannot be performed, the offset value cannot be obtained. Further, since the original number of data for calculating the offset value is the number of latches, it is not possible to take a large number of samples for the offset value calculation, and there is a problem that the statistical distribution of the estimated offset values to be calculated becomes large. is there. As described above, in any of the conventional examples, as a result, the linearity of the output with respect to the movement amount is difficult.
【０００９】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、移動量に対する出力の
直線性が良好な２相信号のオフセット推定方法およびそ
れを用いた位置検出器を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and a method for estimating an offset of a two-phase signal in which the output linearity with respect to the movement amount is good and a position detector using the same. The purpose is to provide.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
位相差のある２相信号のオフセットを推定する２相信号
のオフセット推定方法において、上記２相信号を引数と
した電気角θまたは上記２相信号を引数として、電気角
の全区間または所定の一部区間内においてまたは所定の
電気角以上進んだとき、区間の分類・計数を行うととも
に上記２相信号のオフセット推定値を一括または逐次演
算するオフセット推定部を設けたことを特徴とする。The invention according to claim 1 is
In a two-phase signal offset estimation method for estimating an offset of a two-phase signal having a phase difference, in the electrical angle θ using the two-phase signal as an argument or the two-phase signal as an argument, all sections of the electrical angle or a predetermined one. The present invention is characterized in that an offset estimator is provided for classifying and counting the sections and for collectively or sequentially calculating the offset estimated values of the two-phase signals when the vehicle advances within a partial section or when it goes beyond a predetermined electrical angle.
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、オフセット推定部は、電気角をＮ個に分割
した小区間を有し、この小区間に対して計数を行うカウ
ンタを備え、各小区間に対して２相信号のデータを採集
することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the offset estimating section has a small section obtained by dividing the electrical angle into N pieces, and is provided with a counter for counting the small section. , Two-phase signal data is collected for each small section.
【００１２】請求項３記載の発明は、位相差のある２相
信号のオフセットを推定する２相信号のオフセット推定
方法において、２相信号を、円の異なる角度における１
〜Ｎ（ただし、Ｎは３以上の任意の数）までのデータ組
として採取し、これら採取されたデータ組から上記円の
方程式を特徴付けるパラメータを求めることを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, in a two-phase signal offset estimation method for estimating an offset of a two-phase signal having a phase difference, the two-phase signal is converted into one at different angles of a circle.
Up to N (where N is an arbitrary number of 3 or more) are sampled, and parameters characterizing the above-mentioned circle equation are obtained from these sampled data sets.
【００１３】請求項４記載の発明は、信号検出手段によ
り位相差のある２相信号を検出し、オフセット減算部に
よりオフセットを減算し、電気分割演算部において内挿
を算出するように構成された位置検出器において、電気
分割演算部において２相信号を引数として電気角θを演
算し、この電気角θを引数として電気角の全区間内また
は所定の一部区間内において区間の分類・計数を行うと
ともに２相信号のデータを採取しオフセット推定値を演
算するオフセット推定部を有し、オフセット減算部にお
けるオフセット値を補正するように構成されていること
ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, the two-phase signals having a phase difference are detected by the signal detecting means, the offset is subtracted by the offset subtracting section, and the interpolation is calculated by the electric division calculating section. In the position detector, the electrical division calculation unit calculates the electrical angle θ with the two-phase signal as an argument, and the electrical angle θ is used as an argument to classify and count the sections within the entire section of the electrical angle or within a predetermined partial section. The present invention is characterized in that it has an offset estimation unit that performs data acquisition of a two-phase signal and calculates an offset estimation value while performing the correction, and is configured to correct the offset value in the offset subtraction unit.
【００１４】請求項５記載の発明は、信号検出手段によ
り位相差のある２相信号を検出し、オフセット減算部に
よりオフセットを減算し、電気分割演算部において内挿
を算出するように構成された位置検出器において、上記
電気分割演算部において上記２相信号を引数として電気
角θを演算し、前回算出された電気角θ−１に対して所
定の電気角Δθｍａｘ以上の差があるときに上記２相信
号を採取し、この採取されたデータを用いオフセット推
定値を一括又は逐次演算することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, the two-phase signals having a phase difference are detected by the signal detection means, the offset is subtracted by the offset subtraction section, and the interpolation is calculated by the electric division calculation section. In the position detector, the electrical division calculator calculates the electrical angle θ using the two-phase signal as an argument, and when there is a difference of a predetermined electrical angle Δθmax or more with respect to the previously calculated electrical angle θ −1 , the electrical angle θ is calculated. It is characterized in that a two-phase signal is sampled and an offset estimation value is collectively or sequentially calculated using the sampled data.
【００１５】請求項６記載の発明は、信号検出手段によ
り位相差のある２相信号を検出し、オフセット減算部に
よりオフセットを減算し、電気分割演算部において内挿
を算出するように構成された位置検出器において、２相
信号を引数として電気角の全区間内または所定の一部区
間内において区間の分類・計数を行うとともに２相信号
のデータを採取しオフセット推定値を演算するオフセッ
ト推定部を有し、オフセット減算部におけるオフセット
値を補正するように構成されていることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, the signal detecting means detects a two-phase signal having a phase difference, the offset subtracting section subtracts the offset, and the electric division calculating section calculates the interpolation. In the position detector, the two-phase signal is used as an argument to classify and count the entire electrical angle interval or a predetermined partial interval, and the two-phase signal data is sampled to calculate the offset estimation value. And is configured to correct the offset value in the offset subtraction unit.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる２相信号のオフセット推定方法およびそれを用
いた位置検出器の実施形態について説明する。図１にお
いて、角度データ記憶ドラム１１は、例えばモータの出
力軸などの被検出体に連結されて被検出体とともに回転
するようになっている。角度データ記憶ドラム１１は、
その周囲に一定間隔で磁極が形成されることにより、移
動量すなわち図示の例では回転量に対応して異なった波
形情報が記録されて、回転角度を記憶する信号記録体を
構成している。角度データ記憶ドラム１１の周面に対向
させて二つの磁気抵抗素子１２，１３が配置されてい
る。磁気抵抗素子１２，１３は角度データ記憶ドラム１
１の磁極を検出して電気信号に変換するセンサを形成し
ていて、互いに位相差が９０度異なるＡ相のアナログ信
号と、Ｂ相のアナログ信号を出力する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a two-phase signal offset estimating method and a position detector using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the angle data storage drum 11 is connected to a detected body such as an output shaft of a motor and rotates together with the detected body. The angle data storage drum 11 is
By forming the magnetic poles at regular intervals around it, different waveform information is recorded corresponding to the movement amount, that is, the rotation amount in the example shown in the figure, and constitutes a signal recording body for storing the rotation angle. Two magnetoresistive elements 12 and 13 are arranged to face the peripheral surface of the angle data storage drum 11. The magnetoresistive elements 12 and 13 are the angle data storage drum 1
A sensor for detecting the magnetic pole of No. 1 and converting it into an electric signal is formed, and outputs an analog signal of A phase and an analog signal of B phase having a phase difference of 90 degrees.
【００１７】上記Ａ相のアナログ信号と、Ｂ相のアナロ
グ信号はそれぞれ増幅器１４、１５で増幅されたあとＡ
／Ｄ変換器１６でデジタル信号ＡＤａ，ＡＤｂに変換さ
れる。デジタル信号ＡＤａ，ＡＤｂはオフセット補正部
としてのオフセット減算部１７に入力される。オフセッ
ト減算部１７では、デジタル信号ＡＤａ，ＡＤｂからオ
フセット値ａ１，ｂ１を減算する。すなわち、
ａ＿ｐｈｓ´＝ＡＤａ−ａ１
ｂ＿ｐｈｓ ＝ＡＤｂ−ｂ１
を演算してその結果を出力する。The A-phase analog signal and the B-phase analog signal are amplified by amplifiers 14 and 15, respectively, and then A
The / D converter 16 converts the digital signals ADa and ADb. The digital signals ADa and ADb are input to the offset subtraction unit 17 as an offset correction unit. The offset subtraction unit 17 subtracts the offset values a1 and b1 from the digital signals ADa and ADb. That is, a_phs' = ADa-a1 b_phs = ADb-b1 is calculated and the result is output.
【００１８】上記オフセット値を除いて得られたＡ相信
号ａ＿ｐｈｓ´に対するＢ相信号ｂ＿ｐｈｓの振幅比ａ
０（あとで説明する）を振幅補正部としての振幅比積算
部１８で積算し、ａ＿ｐｈｓとｂ＿ｐｈｓの振幅の大き
さをそろえる。すなわち、ａ＿ｐｈｓ＝ａ０＊ａ＿ｐｈ
ｓ´とする。ａ＿ｐｈｓとｂ＿ｐｈｓは電気分割部１９
に入力され、電気分割部１９では、電気内挿演算、すな
わち、
θ＝ａｔａｎ２（ａ＿ｐｈｓ，ｂ＿ｐｈｓ）
を行って電気内挿角度θ（０≦θ＜３６０°）を算出す
る。Amplitude ratio a of the B-phase signal b_phs to the A-phase signal a_phs' obtained by removing the offset value.
0 (described later) is integrated by the amplitude ratio integration unit 18 as an amplitude correction unit, and the magnitudes of the amplitudes of a_phs and b_phs are made uniform. That is, a_phs = a0 * a_ph
Let s'. a_phs and b_phs are the electric division unit 19
Is input to the electrical dividing section 19, and an electrical interpolation operation, that is, θ = atan2 (a_phs, b_phs) is performed to calculate an electrical interpolation angle θ (0 ≦ θ <360 °).
【００１９】上記Ａ相信号ａ＿ｐｈｓとＢ相信号ｂ＿ｐ
ｈｓはまたオフセット推定部２０に入力されるととも
に、オフセット推定部２０には上記電気内挿角度θも入
力される。オフセット推定部２０では、Ａ相、Ｂ相それ
ぞれに対するオフセット推定値＾ａ１，＾ｂ１および振
幅推定値＾ｒ２を算出する。これらの算出方法は、例え
ば特許第３０２６９４９号公報に記載されているような
従来の方法と同じ方法を用いる。The A-phase signal a_phs and the B-phase signal b_p
The hs is also input to the offset estimating unit 20, and the electrical interpolation angle θ is also input to the offset estimating unit 20. The offset estimation unit 20 calculates the offset estimation values ^ a1 and ^ b1 and the amplitude estimation value ^ r2 for each of the A phase and the B phase. For these calculation methods, the same method as the conventional method as described in Japanese Patent No. 3026949 is used.
【００２０】オフセット推定部２０で算出されたオフセ
ット推定値＾ａ１，＾ｂ１は切り換えスイッチ２６を介
してオフセット合成部２５に入力される。オフセット合
成部２５は、オフセット推定値＾ａ１，＾ｂ１から
＾ａ１´＝＾ａ１´＋μ＾ａ１
＾ｂ１´＝＾ｂ１´＋μ＾ｂ１
（μは定数）を演算し、推定値＾ａ１，＾ｂ１をオフセ
ット減算部１７および記憶手段としての記憶装置２１に
入力するようになっている。The estimated offset values ^ a1 and ^ b1 calculated by the offset estimating section 20 are input to the offset combining section 25 via the changeover switch 26. The offset combining unit 25 calculates the estimated values ^ a1, ^ from the estimated offset values ^ a1, ^ b1 by calculating ^ a1 '= ^ a1' + μ ^ a1 ^ b1 '= ^ b1' + μ ^ b1 (μ is a constant). b1 is input to the offset subtraction unit 17 and the storage device 21 as a storage unit.
【００２１】上記推定値＾ａ１，＾ｂ１および振幅推定
値＾ｒ２は記憶装置２１によって予め記憶され初期設定
された推定値である。記憶装置２１は、前記振幅比ａ０
を出力し、前記振幅比積算部１８に入力する。記憶装置
２１は揮発性のメモリであってもよいし不揮発性のメモ
リであってもよい。揮発性のメモリの場合、主電源２２
のほかにバックアップ電源２３によってバックアップさ
れる。バックアップ電源２３としては、１次電池、２次
電池、スーパーキャパシタといわれる大容量のコンデン
サなどを用いることができる。主電源が遮断すると、自
動的にバックアップ電源２３に切り換えられるように回
路が構成されている。不揮発性、揮発性いずれのメモリ
にせよ、主電源２２が遮断しても記憶値が保持され、動
作再開時に、記憶されている値ａ１，ｂ１，ａ０が初期
値として使用される。記憶装置２１は、推定部２０で推
定された複数のオフセット値および振幅値を時系列順に
複数記憶してもよい。The estimated values ^ a1 and ^ b1 and the amplitude estimated value ^ r2 are estimated values stored in advance by the storage device 21 and initialized. The storage device 21 stores the amplitude ratio a0.
Is output and input to the amplitude ratio integration unit 18. The storage device 21 may be a volatile memory or a non-volatile memory. For volatile memory, main power supply 22
Besides, it is backed up by the backup power supply 23. As the backup power supply 23, a primary battery, a secondary battery, a large-capacity capacitor called a super capacitor, or the like can be used. The circuit is configured so that when the main power supply is cut off, the backup power supply 23 is automatically switched to. Regardless of whether it is a non-volatile memory or a volatile memory, the stored value is retained even when the main power supply 22 is shut off, and when the operation is restarted, the stored values a1, b1, and a0 are used as initial values. The storage device 21 may store a plurality of offset values and amplitude values estimated by the estimation unit 20 in chronological order.
【００２２】図２は、上記オフセット推定部２０の詳細
な構成を示す。図２において、符号ｘ，ｙはそれぞれＡ
相、Ｂ相の信号を示す。入力信号ｘ，ｙはそれぞれラッ
チ回路と開閉スイッチを介して２相信号記憶部３１に入
力される。２相信号記憶部３１は（ｘ１、ｙ１）、（ｘ
２、ｙ２）・・・の形で２相信号を記憶する。記憶され
た２相信号の最低組数が推定値演算部３６に入力され
る。ラッチ回路を介して入力されるθ信号は区間計数部
３２に入力される。区間計数部３２はθ信号から区間を
計数する。この計数値は推定値演算開始指令部３３に含
まれるカウンタ３４に入力され、また、計数値に応じて
上記２相信号記憶部３１の入力回路の上記開閉スイッチ
を開閉するようになっている。FIG. 2 shows a detailed structure of the offset estimating section 20. In FIG. 2, symbols x and y are A, respectively.
Phase and B phase signals are shown. The input signals x and y are input to the two-phase signal storage unit 31 via the latch circuit and the open / close switch, respectively. The two-phase signal storage unit 31 stores (x1, y1), (x
Two-phase signals are stored in the form of 2, y2) ... The stored minimum number of two-phase signals is input to the estimated value calculation unit 36. The θ signal input via the latch circuit is input to the section counting unit 32. The section counter 32 counts sections from the θ signal. The count value is input to the counter 34 included in the estimated value calculation start command unit 33, and the opening / closing switch of the input circuit of the two-phase signal storage unit 31 is opened / closed according to the count value.
【００２３】上記推定値演算開始指令部３３は、推定値
データ数をチェックするもので、区間計数部３２で一定
の区間が計数されるごとにカウントする上記カウンタ３
４と、カウンタ３５と、カウンタ３４のカウント値とカ
ウンタ３５で設定されている規定値とを比較するコンパ
レータ４３を有している。コンパレータ４３の出力は推
定値演算部３６に入力される。推定値演算部３６は、各
入力信号に基づいて推定オフセット値＾ａ１、＾ｂ１を
演算して出力し、また、推定振幅＾ｒ２を演算して出力
する。The estimated value calculation start command section 33 checks the number of estimated value data, and the counter 3 counts each time a certain section is counted by the section counting section 32.
4, a counter 35, and a comparator 43 that compares the count value of the counter 34 with a specified value set by the counter 35. The output of the comparator 43 is input to the estimated value calculation unit 36. The estimated value calculator 36 calculates and outputs the estimated offset values ^ a1 and ^ b1 based on each input signal, and also calculates and outputs the estimated amplitude ^ r2.
【００２４】オフセット推定部２０は、カウンタ範囲を
チェックする推定値演算データ密度判定部３７を有して
いる。推定値演算データ密度判定部３７は、リセット信
号によってカウント信号ｃｎｔをカウントするカウンタ
３８と、このカウント値を上記カウント信号ｃｎｔから
引き算する減算器４０と、規定値が設定されているカウ
ンタ３９と、上記減算器４０の出力とカウンタ３９に設
定されている規定値とを比較して減算器４０の出力がカ
ウンタ３９に設定されている規定値と一致したときリセ
ット信号を出力するコンパレータ４１を有している。The offset estimation section 20 has an estimated value calculation data density determination section 37 for checking the counter range. The estimated value calculation data density determination unit 37 includes a counter 38 that counts the count signal cnt by a reset signal, a subtractor 40 that subtracts the count value from the count signal cnt, and a counter 39 that has a specified value. It has a comparator 41 that compares the output of the subtractor 40 and the specified value set in the counter 39 and outputs a reset signal when the output of the subtractor 40 matches the specified value set in the counter 39. ing.
【００２５】次に、上記オフセット推定部２０によるオ
フセット推定方程式の導出について説明する。Ａ，Ｂ相
２チャンネルの出力を、数１の２相正弦波で表すものと
する。Next, the derivation of the offset estimation equation by the offset estimation unit 20 will be described. The outputs of the A and B phase two channels are represented by the two-phase sine wave of Equation 1.
【数１】ｘ＝ｒ ｃｏｓθ＋ａ１ （Ｂ相信号） ｙ＝ｒ ｓｉｎθ＋ｂ１ （Ａ相信号） ａ１：Ｂ相信号のオフセット ｂ１：Ａ相信号のオフセット ｒ：Ａ，Ｂ相の信号振幅X = r cos θ + a1 (B-phase signal) y = r sin θ + b1 (A phase signal) a1: B-phase signal offset b1: Offset of A phase signal r: A and B phase signal amplitude
【００２６】上記のように表すものとすれば、２相正弦
波は、数２の円の方程式を満たす。If expressed as described above, the two-phase sine wave satisfies the equation of the circle of equation (2).
【数２】（ｘ−ａ１）２＋（ｙ−ｂ１）２＝ｒ２
すなわち、
ｘ２＋ｙ２＝２ｘａ１＋２ｙｂ１＋ｒ２−ａ１２−ｂ１
２ (2) (x−a1) 2 + (y−b1) 2 = r 2 That is, x 2 + y 2 = 2xa1 + 2yb1 + r 2 −a1 2 −b1
Two
【００２７】これを実際に得られたデータ組（ｉ＝１〜
Ｎ）を使って行列の形で表現すると、This is the data set actually obtained (i = 1 to
When expressed in matrix form using N),
【数３】 [Equation 3]
【００２８】これを書き換えると、Rewriting this,
【数４】 ここで、（数４’） とした。[Equation 4] Where (number 4 ') And
【００２９】以上より、円の方程式を特徴付けるパラメ
ータを求めることとは、１〜Ｎまでのデータ組（ｘ１、
ｙ１）、（ｘ２、ｙ２），・・・（ｘＮ、ｙＮ）を用い
て、上記方程式の
を求めるという問題であることがわかる。数４の方程式
は、全ての変数が数２を満たせば、Ｎ≧３のとき解くこ
とができ、From the above, to obtain the parameters that characterize the equation of the circle means to set the data sets (x1,
y1), (x2, y2), ... (xN, yN) It turns out that the problem is to ask. The equation of equation 4 can be solved when N ≧ 3 if all variables satisfy equation 2,
【数５】
で直ちに求めることができる。ここで、ＮはＮ≧３であ
れば任意の数でよいことに注意する。具体的には、数５
は、クラマーの方法やガウスの消去法によるいわゆるオ
フラインの一括演算によって解いてもよいし、データが
得られたら直ちに解くオンラインの逐次演算で解いても
よい。[Equation 5] You can ask immediately at. Note that N may be any number as long as N ≧ 3. Specifically, the number 5
May be solved by so-called off-line batch operation by Cramer's method or Gaussian elimination method, or may be solved by online sequential operation which is solved immediately after data is obtained.
【００３０】工学的信頼性を高めることを考え、数４に
おいて観測の回数Ｎを増やすことが望ましいのである
が、実際に得られたデータを使って数５を実行すると、
解くことが不能となる場合がある。これは、次のことが
原因として考えられる。
（１）センサ、測定系のノイズ混入
（２）センサ、測定系の数１に対するずれ、すなわち非
直線性やモデル化での差異
（３）数１のθを同一角度θとした、すなわちデータが
重複している
上記（３）の場合、このようにならない方法でθを収集
する必要がある。本発明によれば上記（３）のようなこ
とを回避することができる。すなわち、区間分割の方法
が上記（３）の事態を回避する方法に当たる。図２に示
すオフセット推定部２０中の区間計数部３２を設けるこ
とによって、上記（３）のようなデータ重複を回避して
いる。In consideration of improving engineering reliability, it is desirable to increase the number of observations N in the equation 4, but if the equation 5 is executed using the actually obtained data,
It may be impossible to solve. This may be due to the following reasons. (1) Noise in the sensor and measurement system mixed (2) Deviation of the sensor and measurement system from the number 1, that is, non-linearity and difference in modeling (3) The θ of the number 1 is the same angle θ, that is, the data is In the case of overlapping (3), it is necessary to collect θ by a method that does not result in this. According to the present invention, the above (3) can be avoided. That is, the section division method is a method for avoiding the situation of the above (3). By providing the section counting section 32 in the offset estimating section 20 shown in FIG. 2, data duplication as in the above (3) is avoided.
【００３１】あるいは、電気分割演算部において２相信
号を引数として電気角θを演算し、前回算出された電気
角θ−１に対して所定の電気角Δθｍａｘ以上の差があ
るときに上記２相信号が採取するように構成してもよ
い。すなわち、データａｐｈｓ、ｂｐｈｓを採取してみ
て、前に採取したデータよりも電気角Δθｍａｘ以上ず
れていれば、上記データを演算用として保存するかまた
はそのまま演算するように構成する。Alternatively, the electrical division calculation unit calculates the electrical angle θ using the two-phase signal as an argument, and when there is a difference of a predetermined electrical angle Δθmax or more from the previously calculated electrical angle θ −1 , the two-phase signal is used. The signal may be configured to be sampled. That is, when the data aphs and bphs are sampled, and if they are deviated from the previously sampled data by the electrical angle Δθmax or more, the data are stored for calculation or are calculated as they are.
【００３２】そこで次に、上記区間計数部３２推定値演
算データ密度判定部３７、推定値演算開始司令部３３等
の機能について、図５、図６を参照しながら説明する。
図５は、リサージュ円をΔΘ０からΔΘ１５まで１６等
分した場合、したがって、分割されたΔΘ０からΔΘ
１５までの各区間が電気角で２２．５度の場合を示す。
図６は、リサージュ円をΔΘ０からΔΘ８まで８等分し
た場合、したがって、分割されたΔΘ０からΔΘ８まで
の各区間が電気角で４５度の場合を示す。The functions of the section counting section 32, the estimated value calculation data density determination section 37, the estimated value calculation start command section 33, etc. will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.
FIG. 5 shows that when the Lissajous circle is divided into 16 equal parts from ΔΘ 0 to ΔΘ 15 , therefore, the divided ΔΘ 0 to ΔΘ
The case where each section up to 15 has an electrical angle of 22.5 degrees is shown.
FIG. 6 shows a case where the Lissajous circle is divided into eight equal parts from ΔΘ 0 to ΔΘ 8 , and thus each of the divided sections from ΔΘ 0 to ΔΘ 8 has an electrical angle of 45 degrees.
【００３３】各区間ΔΘＫ（Ｋ＝０〜Ｎ）に対しそれぞ
れカウンタＣｋを用意し、これをＣ ｋ＝０で初期化し、
各区間のカウンタのカウント値θ（０≦θ≦３６０°）
を該当する区間に分類する。
Ｃｋ≧０ なら 出力有効
Ｃｋ＜０ なら 出力無効
とする。出力有効なら検出区間の数を一つ減らして
Ｃｋ＝Ｃｋ−１
とする。すなわち、図５の場合は最低１６、図６の場合
は最低８ずつ異なる位置でデータを記憶する。つまり、
同じ区間のデータが重複しないようにデータを採取す
る。このようにして、前記（３）のようなデータの重複
を回避する。Each section ΔΘK(K = 0 to N)
Prepare a counter Ck and set it to C k = 0Initialize with
Count value θ of the counter in each section (0 ≦ θ ≦ 360 °)
Are classified into the corresponding sections.
CkOutput is valid if ≧ 0
CkOutput is invalid if <0
And If the output is valid, reduce the number of detection sections by one.
Ck= Ck-1
And That is, at least 16 in the case of FIG. 5 and in the case of FIG.
Stores data at different positions by at least 8. That is,
Collect data so that data in the same section does not overlap
It In this way, duplication of data as in (3) above
To avoid.
【００３４】前記（１）（２）の場合、システムで観測
された値から本質的に取り除くことができないため、数
５を解くことが不能になる場合がある。これを図示した
のが図３、図４である。図３は、数２が厳密に成り立つ
場合、図４は、数２が近似的に成り立つ場合を示してい
る。図３、図４において、符号４５はＡの列空間：Ｒ
（Ａ）を、４６はＢベクトルを、４７はＡｘに対応する
点をそれぞれ示している。図４において、符号４８は、
Ａベクトルの列空間上でのＡｘベクトルのｂベクトルに
最も近い点を示しており、εは、上記Ｂベクトル４６の
線４８からの誤差ベクトルを示している。上記Ａの列空
間：Ｒ（Ａ）は、Ａの列ベクトルの一次結合で表される
Ｎ次元空間である。In the above cases (1) and (2), it may be impossible to solve Equation 5 because it cannot be removed essentially from the value observed in the system. This is illustrated in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the case where the expression 2 is strictly established, and FIG. 4 shows the case where the expression 2 is approximately established. 3 and 4, reference numeral 45 is a column space of A: R
(A), 46 indicates a B vector, and 47 indicates a point corresponding to Ax. In FIG. 4, reference numeral 48 indicates
The point closest to the b vector of the Ax vector in the column space of the A vector is shown, and ε is the error vector from the line 48 of the B vector 46. The column space of A: R (A) is an N-dimensional space represented by a linear combination of column vectors of A.
【００３５】図４に示すように、数２が近似的に成り立
つ場合は、ＢはＡの列ベクトルの一次結合となっていな
い。そのために数５が成立せず、そのためパラメータｘ
を数５により求めることができない。そこで、問題を、
誤差εを最小にすることに切り換える。これは、与えら
れたＢベクトルに対してＡベクトルの列空間内の最も近
い点を探すことと同じである。誤差εは、As shown in FIG. 4, when Equation 2 is approximately satisfied, B is not a linear combination of the column vector of A. Therefore, the equation 5 does not hold, and therefore the parameter x
Cannot be obtained by the equation 5. So the problem is
Switch to minimizing the error ε. This is the same as searching for the closest point in the column space of the A vector for the given B vector. The error ε is
【数６】
とすると、εは幾何学的に列空間Ａｘに直角となってい
る。[Equation 6] Then, ε is geometrically perpendicular to the column space Ax.
【００３６】つまり、全てのｘに対してThat is, for all x
【数７】 すなわち[Equation 7] Ie
【数８】 [Equation 8]
【数９】 これが全てのｘに対して成立しなければならないので、[Equation 9] Since this has to hold for all x,
【数１０】 [Equation 10]
【数１１】 さらに[Equation 11] further
【数１２】 [Equation 12]
【００３７】ここで、Here,
【数１３】 [Equation 13]
【数１４】 つまり、パラメータｘバーの推定値は、[Equation 14] That is, the estimated value of the parameter x bar is
【数１５】 および、数４´、数１３である。[Equation 15] Also, the equations 4'and 13 are given.
【００３８】次に、
の解法について説明する。一般的な解法を用いて差し支
えないが、ここではクラマーの方法による解法を示す。
なお、
とした。また、
を用いた。Next, The solution method of is explained. Although a general solution may be used, the solution by Kramer's method is shown here.
In addition, And Also, Was used.
【００３９】 ここで、 Ｄ＝ａｅｉ＋ｂｆｃ＋ｂｃｆ−ａｆｆ−ｂｂｉ−ｃｃｅ ｃ１１＝ｅｘｉ−ｆｘｆ ｃ１２＝ｆｘｃ−ｂｘｉ ｃ１３＝ｂｘｆ−ｅｘｃ ｃ２１＝ｃｘｆ−ｂｘｉ＝ｃ１２ ｃ２２＝ａｘｉ−ｃｘｃ ｃ２３＝ｂｘｃ−ａｘｆ ｃ３１＝ ＝ｃ１３ ｃ３２＝ ＝ｃ２３ ｃ３３＝ａｘｅ−ｂｘｄ[0039] Here, D = aei + bfc + bcf -aff-bbi-cce c 11 = exi-fxf c 12 = fxc-bxi c 13 = bxf-exc c 21 = cxf-bxi = c 12 c 22 = axi-cxc c 23 = bxc- axf c 31 == c 13 c 32 == c 23 c 33 = axe-bxd
【００４０】本発明を実施することによって得られる精
度改善効果を、コンピュータによるオフラインシミュレ
ーションによって検証した結果を図７、図８に示す。図
７は、従来のエンコーダの場合を、図８は本発明のかか
る２相信号のオフセット推定方法を用いたエンコーダの
場合を示す。図７、図８の（ａ）はエンコーダの移動量
に対するＡ相とＢ相の信号出力（Ｖ）を、（ｂ）はＡ相
出力とＢ相出力とで描かれるリサージュ円を、（ｃ）は
エンコーダの移動量に対するエンコーダの角度出力
（度）と、この角度出力の移動量に対する誤差（度）を
示す。符号５０で示す線がエンコーダの角度出力、符号
６０で示す線が移動量に対する角度出力の誤差である。The accuracy improvement effect obtained by implementing the present invention is verified by an offline simulation by a computer, and the results are shown in FIGS. FIG. 7 shows a case of a conventional encoder, and FIG. 8 shows a case of an encoder using the two-phase signal offset estimation method of the present invention. 7 (a) and 8 (a) show the A-phase and B-phase signal outputs (V) with respect to the moving amount of the encoder, (b) shows the Lissajous circle drawn by the A-phase output and the B-phase output, (c). Shows the angle output (degrees) of the encoder with respect to the movement amount of the encoder and the error (degrees) with respect to the movement amount of this angle output. The line indicated by reference numeral 50 is the angle output of the encoder, and the line indicated by reference numeral 60 is the error of the angle output with respect to the movement amount.
【００４１】図７に示すように、ＡＢ相信号出力がシフ
トしていて、ＡＢ相信号によって描かれるリサージュ円
にオフセットがあると、図７（ｃ）に示すようにエンコ
ーダの角度出力５０の直線性が損なわれ、エンコーダの
移動量に対する角度出力の誤差が、線６０で示すように
大きくなる。これに対して本発明を使用したエンコーダ
によれば、オフセット推定部においてリサージュ円のオ
フセットを推定し処理することにより、図８（ｂ）に示
すように、オフセットのないリサージュ円を得ることが
でき、これに基づいてエンコーダの角度出力を演算する
ことによって、図８（ｃ）に示すように、直線性の良好
なエンコーダの角度出力５０を得ることができ、線６０
で示すように、誤差の少ない出力を得ることができる。As shown in FIG. 7, when the AB phase signal output is shifted and the Lissajous circle drawn by the AB phase signal has an offset, a straight line of the angle output 50 of the encoder is generated as shown in FIG. 7C. As a result, the error of the angle output with respect to the movement amount of the encoder becomes large as shown by the line 60. On the other hand, according to the encoder using the present invention, the Lissajous circle without an offset can be obtained as shown in FIG. 8B by estimating and processing the offset of the Lissajous circle in the offset estimating unit. By calculating the angle output of the encoder based on this, it is possible to obtain the angle output 50 of the encoder with good linearity as shown in FIG.
As shown in, the output with less error can be obtained.
【００４２】本発明の効果を確認するために実験を行っ
た。図９ないし図１４に精度改善の様子を示す。図９
（ａ）、（ｂ）は、意図的に間違った初期値を与え、本
発明思想に基づくオフセット補正を行わない場合を、図
１０は、本発明思想に基づくオフセット補正を適用し
て、上記のように意図的に間違った初期値を与えた場合
を示している。本発明思想を適用しない場合、内挿によ
って得られる鋸歯状の波形が歪んでいるが、本発明思想
を適用すると、図１０に示すように、内挿によって得ら
れる鋸歯状の波形に歪みがなく、精度が改善されている
ことが明らかにわかる。An experiment was conducted to confirm the effect of the present invention. 9 to 14 show how the accuracy is improved. Figure 9
(A) and (b) intentionally give a wrong initial value and the offset correction based on the idea of the present invention is not performed. It shows the case where a wrong initial value is intentionally given. When the idea of the present invention is not applied, the sawtooth waveform obtained by the interpolation is distorted. However, when the idea of the present invention is applied, the sawtooth waveform obtained by the interpolation is not distorted as shown in FIG. , It is clear that the accuracy has been improved.
【００４３】図１１、図１２は、温度を急激に上昇させ
た場合の実験結果を示すもので、図１１はドライヤで温
度を上昇させ、リセット後１分経過した場合、図１２は
リセット後５分経過した場合を示す。そして、図１１、
図１２において、（ａ）はいずれも本発明思想に基づく
オフセット補正を行わない場合を示し、（ｂ）は本発明
思想に基づくオフセット補正を行った場合を示してい
る。図１１（ａ）、図１２（ａ）から明らかなように、
本発明思想を適用しない場合、内挿によって得られる鋸
歯状の波形が歪んでいるが、本発明思想を適用すると、
図１１（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、内挿によっ
て得られる鋸歯状の波形に歪みがなく、精度が改善され
ていることが明らかにわかる。FIGS. 11 and 12 show the experimental results when the temperature is rapidly raised. FIG. 11 shows the temperature after the temperature is raised by the dryer, and when 1 minute has elapsed after the reset, FIG. The case where minutes have elapsed is shown. And in FIG.
In FIG. 12, (a) shows the case where the offset correction based on the concept of the present invention is not performed, and (b) shows the case where the offset correction based on the concept of the present invention is performed. As is clear from FIGS. 11A and 12A,
When the idea of the present invention is not applied, the sawtooth waveform obtained by interpolation is distorted, but when the idea of the present invention is applied,
As shown in FIGS. 11B and 12B, it is apparent that the sawtooth waveform obtained by the interpolation has no distortion and the accuracy is improved.
【００４４】図１３は、温度を急冷した場合の精度改善
効果確認の実験結果を示すもので、（ａ）は本発明思想
に基づくオフセット補正を行わない場合を、（ｂ）は本
発明思想に基づくオフセット補正を行った場合を示して
いる。図１３（ａ）から明らかなように、本発明思想を
適用しない場合、内挿によって得られる鋸歯状の波形が
歪んでいるが、本発明思想を適用すると、図１３（ｂ）
に示すように、内挿によって得られる鋸歯状の波形に歪
みがなく、精度が改善されていることが明らかにわか
る。FIG. 13 shows the experimental results for confirming the accuracy improvement effect when the temperature is rapidly cooled. (A) shows the case where the offset correction based on the idea of the present invention is not performed, and (b) shows the idea of the present invention. The case where offset correction based on the above is performed is shown. As is apparent from FIG. 13A, when the idea of the present invention is not applied, the sawtooth waveform obtained by interpolation is distorted, but when the idea of the present invention is applied, FIG.
As shown in, it is clear that the sawtooth waveform obtained by the interpolation has no distortion and the accuracy is improved.
【００４５】図１４は、マグネットを近づけた場合の精
度改善効果確認の実験結果を示す。図１４に示すよう
に、本発明思想に基づくオフセット補正を行うことによ
り、内挿によって得られる鋸歯状の波形に歪みがなく、
精度の高い２相信号のオフセット推定方法およびそれを
用いた位置検出器をえることができる。FIG. 14 shows the experimental results for confirming the accuracy improvement effect when the magnets are brought close to each other. As shown in FIG. 14, by performing the offset correction based on the idea of the present invention, the sawtooth waveform obtained by the interpolation has no distortion,
It is possible to obtain a highly accurate two-phase signal offset estimation method and a position detector using the method.
【００４６】次に、本発明による機器の自発的改善の様
子を図１５に示す。これは、図９から図１４までに示す
精度改善の上限を示す実験結果でもある。図１５（ａ）
は本発明にかかるオフセット推定方法を採用したもの、
図１５（ｂ）は本発明にかかるオフセット推定方法を採
用していないものを示す。いずれも、軸角度に対するエ
ンコーダ出力と絶対値誤差を機械角で表している。図１
５（ａ）からわかるように、本発明にかかるオフセット
推定方法を採用することにより、軸角度θが２．８１２
５まではさほど精度改善効果は見られないが、軸角度θ
が２．８１２５以上になると絶対値誤差が自発的に減少
し、オフセットが自動的に補正されていることがわか
る。これに対して、本発明にかかるオフセット推定方法
を採用していないものにおいては、図１５（ｂ）に示す
ように、絶対値誤差の特性は全く改善されていない。FIG. 15 shows the spontaneous improvement of the device according to the present invention. This is also an experimental result showing the upper limit of accuracy improvement shown in FIGS. 9 to 14. FIG. 15 (a)
Adopts the offset estimation method according to the present invention,
FIG. 15B shows one that does not employ the offset estimation method according to the present invention. In both cases, the encoder output and the absolute value error with respect to the shaft angle are represented by the mechanical angle. Figure 1
As can be seen from FIG. 5 (a), by adopting the offset estimation method according to the present invention, the axial angle θ is 2.812.
Up to 5, the accuracy improvement effect is not so great, but the shaft angle θ
It can be seen that the absolute value error spontaneously decreases when the value becomes 2.8125 or more, and the offset is automatically corrected. On the other hand, in the case where the offset estimation method according to the present invention is not adopted, the characteristic of the absolute value error is not improved at all, as shown in FIG.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を得る
ことができる。
・リサージュ円のオフセットを自動的に求めることがで
きるため、調整の手間が不要である。
・補正データが３６０度分揃っていなくても、オフセッ
トを推定することができる。
・オフセットを自動的に求めて調整するので、オフセッ
トの変動に自動的に対応することができる。
・センサ系に偶発的ノイズによって誤差信号が載って
も、誤差を最小にする推定値を求めることができる。
・元データをとる領域は、従来のように特定の角度領域
に限定されず、任意の領域で取ることができる。
・オフセット値が完全に消失したとしても、オフセット
を推定することによって十分な精度と信頼性を持って復
旧することができる。According to the present invention, the following effects can be obtained.・ Because the Lissajous circle offset can be automatically calculated, there is no need to make adjustments. The offset can be estimated even if the correction data is not available for 360 degrees.・ Since the offset is automatically calculated and adjusted, it is possible to automatically respond to the fluctuation of the offset. Even if an error signal is placed on the sensor system due to accidental noise, it is possible to obtain an estimated value that minimizes the error. The area for obtaining the original data is not limited to a specific angle area as in the conventional case, but can be any area. -Even if the offset value completely disappears, it is possible to recover with sufficient accuracy and reliability by estimating the offset.
【図１】本発明にかかる２相信号のオフセット推定方法
およびそれを用いた位置検出器の実施形態を示すブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a two-phase signal offset estimation method and a position detector using the same according to the present invention.
【図２】上記実施形態中のオフセット推定部の詳細を示
すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing details of an offset estimation unit in the embodiment.
【図３】上記実施形態においてＡＢ相の出力と係数行列
の列空間とが同じ場合を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a case where the output of the AB phase and the column space of the coefficient matrix are the same in the above embodiment.
【図４】ＡＢ相の出力と係数行列の列空間との間にずれ
がある場合を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a case where there is a deviation between the output of the AB phase and the column space of the coefficient matrix.
【図５】リサージュ円の区間分割の例を示す概念図であ
る。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of segmentation of a Lissajous circle.
【図６】リサージュ円の区間分割の別の例を示す概念図
である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing another example of segmentation of a Lissajous circle.
【図７】ノイズやオフセット変動を受けた場合における
（ａ）は移動量対ＡＢ相信号出力、（ｂ）はＡＢ総出力
によって描かれるリサージュ円、（ｃ）は移動量に対す
る角度出力および誤差をそれぞれ示すもので、いずれも
シミュレーションした結果を示すグラフである。7A and 7B are a Lissajous circle drawn by the movement amount vs. the AB phase signal output, an AB total output, and an angle output and an error with respect to the movement amount, in the case of being affected by noise or offset variation. Each of the figures is a graph showing the result of simulation.
【図８】本発明により補正された（ａ）は移動量対ＡＢ
相信号出力、（ｂ）はＡＢ相出力によって描かれるリサ
ージュ円、（ｃ）は移動量に対する角度出力および誤差
をそれぞれ示すグラフである。FIG. 8 (a) is a moving amount vs. AB corrected by the present invention.
3 is a phase signal output, (b) is a Lissajous circle drawn by the AB phase output, and (c) is a graph showing an angle output and an error with respect to a movement amount, respectively.
【図９】本発明の効果確認実験結果を示すもので、
（ａ）（ｂ）はいずれも意図的に初期値を間違えて与え
た場合のグラフである。FIG. 9 shows the results of an experiment for confirming the effect of the present invention.
(A) and (b) are graphs in the case where the initial values are intentionally mistakenly given.
【図１０】本発明の効果確認実験結果を示すもので、意
図的に初期値を間違えて与えかつ本発明しそうに基づい
てオフセット補正した場合のグラフである。FIG. 10 is a graph showing an effect confirmation experiment result of the present invention, in the case where an initial value is intentionally given a wrong value and an offset correction is performed based on the present invention.
【図１１】本発明の効果確認実験結果を示すもので、温
度を上昇させ、リセット後１分経過したときの、（ａ）
は本発明思想に基づくオフセット補正をしない場合、
（ｂ）は本発明思想に基づくオフセット補正をした場合
を示すグラフである。FIG. 11 shows the results of an experiment for confirming the effect of the present invention, in which (a) when 1 minute has elapsed after the temperature was raised and reset was performed.
Is not offset correction based on the idea of the present invention,
(B) is a graph showing a case where offset correction based on the idea of the present invention is performed.
【図１２】同じく温度を上昇させ、リセット後５分経過
したときの、（ａ）は本発明思想に基づくオフセット補
正をしない場合、（ｂ）は本発明思想に基づくオフセッ
ト補正をした場合を示すグラフである。12A and 12B show a case where offset correction based on the concept of the present invention is not performed, and a case where offset correction based on the concept of the present invention is performed, and FIG. It is a graph.
【図１３】同じく急冷したときの、（ａ）は本発明思想
に基づくオフセット補正をしない場合、（ｂ）は本発明
思想に基づくオフセット補正をした場合を示すグラフで
ある。13A and 13B are graphs showing a case where the offset correction based on the concept of the present invention is not performed and a case where offset correction based on the concept of the present invention is performed, and FIG.
【図１４】同じく本発明思想に基づくオフセット補正を
したものにおいてマグネットを近づけた場合を示すグラ
フである。FIG. 14 is a graph showing a case where the magnets are brought close to each other in the same offset correction based on the idea of the present invention.
【図１５】本発明を採用することによる特性改善効果を
確認するために、軸角度に対するエンコーダ出力と絶対
値誤差を示したものであって、（ａ）本発明を採用した
もの、（ｂ）は本発明を採用していないもののグラフで
ある。FIG. 15 is a diagram showing an encoder output and an absolute value error with respect to an axis angle in order to confirm a characteristic improvement effect by adopting the present invention, wherein (a) the present invention is adopted, (b) Is a graph which does not employ the present invention.
【図１６】従来のエンコーダの例を示すブロック図であ
る。FIG. 16 is a block diagram showing an example of a conventional encoder.
１１ 角度データ記憶ドラム １２ 磁気抵抗素子 １３ 磁気抵抗素子 １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ オフセット減算部 １９ 電気分割部 ２０ オフセット推定部 ２５ オフセット合成部 ３１ ２相信号記憶部 ３２ 区間計数器 ３６ 推定値演算部 11 Angle data storage drum 12 Magnetoresistive element 13 Magnetoresistive element 16 A / D converter 17 Offset subtraction unit 19 Electric division 20 Offset estimation unit 25 Offset composition section 31 Two-phase signal storage unit 32 section counter 36 Estimated value calculator
Claims (6)
定する２相信号のオフセット推定方法において、 上記２相信号を引数とした電気角θまたは上記２相信号
を引数として、電気角の全区間または所定の一部区間内
においてまたは所定の電気角以上進んだとき、区間の分
類・計数を行うとともに上記２相信号のオフセット推定
値を一括または逐次演算するオフセット推定部を設けた
ことを特徴とする２相信号のオフセット推定方法。1. A two-phase signal offset estimation method for estimating an offset of a two-phase signal having a phase difference, wherein an electrical angle θ using the two-phase signal as an argument or a total of the electrical angles using the two-phase signal as an argument. The present invention is characterized in that an offset estimation unit is provided for classifying and counting the sections and collectively or sequentially calculating the offset estimated values of the two-phase signals when the section or a predetermined part of the section or when the section advances by a predetermined electrical angle or more. A method for estimating the offset of a two-phase signal.
割した小区間を有し、この小区間に対して計数を行うカ
ウンタを備え、各小区間に対して２相信号のデータを採
集する請求項１記載の２相信号のオフセット推定方法。2. The offset estimator has a small section obtained by dividing the electrical angle into N pieces, and includes a counter for counting the small section, and collects data of a two-phase signal for each small section. The offset estimation method for a two-phase signal according to claim 1.
定する２相信号のオフセット推定方法において、 上記２相信号を、円の異なる角度における１〜Ｎ（ただ
し、Ｎは３以上の任意の数）までのデータ組として採取
し、これら採取されたデータ組から上記円の方程式を特
徴付けるパラメータを求めることを特徴とする２相信号
のオフセット推定方法。3. A two-phase signal offset estimation method for estimating an offset of a two-phase signal having a phase difference, wherein the two-phase signals are 1 to N (where N is 3 or more at different angles of a circle). Number) up to a number of data sets, and a parameter that characterizes the above-mentioned circle equation is determined from the collected data sets.
号を検出し、オフセット減算部によりオフセットを減算
し、電気分割演算部において内挿を算出するように構成
された位置検出器において、 上記電気分割演算部において上記２相信号を引数として
電気角θを演算し、この電気角θを引数として電気角の
全区間内または所定の一部区間内において区間の分類・
計数を行うとともに上記２相信号のデータを採取しオフ
セット推定値を演算するオフセット推定部を有し、上記
オフセット減算部におけるオフセット値を補正するよう
に構成されていることを特徴とする位置検出器。4. A position detector configured to detect a two-phase signal having a phase difference by a signal detection means, subtract an offset by an offset subtraction section, and calculate interpolation in an electrical division calculation section, The electrical division calculation unit calculates the electrical angle θ by using the two-phase signal as an argument, and the electrical angle θ is used as an argument to classify the sections within the entire section of the electrical angle or within a predetermined partial section.
A position detector characterized by having an offset estimating section for counting and sampling the data of the two-phase signals to calculate an offset estimated value, and correcting the offset value in the offset subtracting section. .
号を検出し、オフセット減算部によりオフセットを減算
し、電気分割演算部において内挿を算出するように構成
された位置検出器において、 上記電気分割演算部において上記２相信号を引数として
電気角θを演算し、前回算出された電気角θ−１に対し
て所定の電気角Δθｍａｘ以上の差があるときに上記２
相信号を採取と同時にオフセット推定値を逐次演算する
かまたは前述の２相信号が規定の数以上に得られたとき
一括してオフセット推定値を演算することを特徴とする
位置検出器。5. A position detector configured to detect a two-phase signal having a phase difference by a signal detection unit, subtract an offset by an offset subtraction unit, and calculate interpolation in an electric division calculation unit, In the electric division calculation unit, the electric angle θ is calculated using the two-phase signal as an argument, and when there is a difference of a predetermined electric angle Δθmax or more with respect to the previously calculated electric angle θ −1 , the above-mentioned 2
A position detector characterized in that an offset estimated value is sequentially calculated at the same time as a phase signal is sampled, or an offset estimated value is collectively calculated when the above-mentioned two-phase signals are obtained in a prescribed number or more.
号を検出し、オフセット減算部によりオフセットを減算
し、電気分割演算部において内挿を算出するように構成
された位置検出器において、 上記２相信号を引数として電気角の全区間内または所定
の一部区間内において区間の分類・計数を行うとともに
上記２相信号のデータを採取しオフセット推定値を演算
するオフセット推定部を有し、上記オフセット減算部に
おけるオフセット値を補正するように構成されているこ
とを特徴とする位置検出器。6. A position detector configured to detect a two-phase signal having a phase difference by a signal detection unit, subtract an offset by an offset subtraction unit, and calculate interpolation in an electric division calculation unit, A 2-phase signal is used as an argument to classify and count the sections within the entire section of the electrical angle or within a predetermined partial section, and also has an offset estimation unit that collects the data of the 2-phase signal and calculates an offset estimation value, A position detector configured to correct an offset value in the offset subtraction unit.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020662A JP2003222535A (en) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | Offset estimation method of two-phase signal and position detector using the same |
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|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005308547A (en) * | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Mitsutoyo Corp | Encoder, its signal confirmation device, and signal confirmation program |
| JP2006090741A (en) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Mitsutoyo Corp | Output signal correction apparatus and method of encoder |
| JP2006090738A (en) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Mitsutoyo Corp | Output signal correction apparatus and method of encoder |
| JP2006112862A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Mitsutoyo Corp | Encoder output signal corrector and method |
| JP2006112859A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Mitsutoyo Corp | Encoder output signal corrector |
| WO2009001749A1 (en) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | International Manufacturing And Engineering Services Co., Ltd. | Laser encoder parameter correcting method |
| JP2009125889A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Asante Inc | Working robot |
| US7602678B2 (en) | 2003-10-01 | 2009-10-13 | Ntn Corporation | Lens holder and lens protector for use in optical pick-up and method of manufacturing same |
| JP2009276256A (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Nsk Ltd | Inspection method for encoder |
| CN105318897A (en) * | 2014-05-29 | 2016-02-10 | 日本电产三协株式会社 | Encoder |
-
2002
- 2002-01-29 JP JP2002020662A patent/JP2003222535A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7602678B2 (en) | 2003-10-01 | 2009-10-13 | Ntn Corporation | Lens holder and lens protector for use in optical pick-up and method of manufacturing same |
| JP2005308547A (en) * | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Mitsutoyo Corp | Encoder, its signal confirmation device, and signal confirmation program |
| JP2006090741A (en) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Mitsutoyo Corp | Output signal correction apparatus and method of encoder |
| JP2006090738A (en) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Mitsutoyo Corp | Output signal correction apparatus and method of encoder |
| JP2006112862A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Mitsutoyo Corp | Encoder output signal corrector and method |
| JP2006112859A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Mitsutoyo Corp | Encoder output signal corrector |
| EP2302329A3 (en) * | 2004-10-13 | 2014-08-27 | Mitutoyo Corporation | Encoder output signal correction apparatus and method |
| WO2009001749A1 (en) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | International Manufacturing And Engineering Services Co., Ltd. | Laser encoder parameter correcting method |
| JP2009125889A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Asante Inc | Working robot |
| JP2009276256A (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Nsk Ltd | Inspection method for encoder |
| CN105318897A (en) * | 2014-05-29 | 2016-02-10 | 日本电产三协株式会社 | Encoder |
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