JP2005208994A - Servo controller device and method for creating signal calibration map thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変位検出器を用いて変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成方法の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a servo controller device that constitutes a displacement feedback loop using a displacement detector and a method for creating a signal calibration map thereof.
被試験体を任意の加振波形に従って加振し、その性能や耐久性を試験する加振機において、加振波形の歪みを抑え、目標とする加振波形が正しく再現されることが要求される。 In a vibration exciter that vibrates a DUT according to an arbitrary vibration waveform and tests its performance and durability, it is required that distortion of the vibration waveform is suppressed and the target vibration waveform is reproduced correctly. The
従来、この種の加振機のサーボコントローラ装置として、例えば図4に示すものがある(特許文献1参照)。 Conventionally, as a servo controller device of this type of vibrator, for example, there is one shown in FIG. 4 (see Patent Document 1).
このシステムは基本的に、サーボアクチュエータ1、コントローラ2、検出器3、信号観測器4から構成される。
This system basically includes a
コントローラ2は加振波形の目標値を出力する信号発生器2−1、加算部2−3、調節部2−2からなる。
The
検出器3はLVDT変位検出器3−1、速度検出器3−2、加速度検出器3−3からなる。
The
コントローラ2は信号発生器2−1から出力される加振波形の目標値と変位検出器3−1の出力(観測変位)が加算部2−3で比較され、その偏差分に調節部2−2でゲインをかけた信号を出力し、サーボアクチュエータ1の動きを目標とする加振波形に従って制御する。
The
ところで、変位検出器3−1は、差動トランスのコイルの中を可動鉄心が移動することによって出力電圧が変化する構造のため、コイルを構成する線材の配列に起因して、変位検出器3−1の出力は微少な非直線性の検出誤差を持つ。
By the way, since the displacement detector 3-1 has a structure in which the output voltage is changed by moving the movable iron core in the coil of the differential transformer, the
これに対処して、コントローラ2は変位検出器3−1の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを予め設定し、この信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部2−4を備える。
In response to this, the
この出力校正部2−4は変位検出器3−1の出力が持つ微少な非直線性の検出誤差をリアルタイムで校正するため、コントローラ2は検出誤差を含まない検出値を基にサーボアクチュエータ1をフィードバック制御する。これにより、サーボアクチュエータ1の制御量と目標とする加振波形の間に出力の誤差に起因した微少なズレが生じることを解消できる。
Since the output calibration unit 2-4 calibrates the minute non-linearity detection error of the output of the displacement detector 3-1, the
コントローラ2に信号校正マップを設定するのにあたって、サーボアクチュエータ1に対して変位検出器3−1と共に図示しない基準器を接続し、人の操作によって変位検出器3−1の出力とこの基準器の出力とに応じて信号校正マップを設定する。基準器はサーボアクチュエータ1の変位を所定の精度で検出するものである。
In setting the signal calibration map in the
図5のフローチャートはコントローラ2に信号校正マップを設定する操作手順を示している。これについて説明すると、まず、ステップ1にて、人がサーボアクチュエータ1を所定の測定位置に移動して変位検出器3−1から出力される検出値を図示しないモニタを介して測定し、記録する。続くステップ2にて、この基準器から出力される検出値を図示しないモニタを介して測定し、記録する。ステップ4にて、この測定位置における変位検出器3−1の出力を基準器の出力とに応じて信号校正マップのデータを作成する。
The flowchart of FIG. 5 shows an operation procedure for setting a signal calibration map in the
続くステップ5にて、次の測定位置にサーボアクチュエータ1を移動し、再びステップ1〜4の操作にてこの測定位置における変位検出器3−1の出力を基準器の出力と比較して信号校正マップのデータを作成する。
In the
ステップ3にて全ての測定点にて信号校正マップのデータを作成する作業が終了したことが判定されると、作成されたマップを信号校正マップとしてコントローラ2に登録し、この校正作業を終了する。
しかしながら、このような従来のサーボコントローラ装置にあっては、コントローラ2に信号校正マップを設定する操作は人為的に行われる構成となっているため、作業者が測定およびデータの入力操作を測定点毎に繰り返し行う必要があり、多大な手間がかかるとともに、ヒューマンエラーを発生する可能性があった。
However, in such a conventional servo controller device, since the operation for setting the signal calibration map in the
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、変位検出器の検出誤差を校正する信号校正マップを自動的に作成する機能を有するサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a servo controller device having a function of automatically creating a signal calibration map for calibrating a detection error of a displacement detector, and a method for creating the signal calibration map. The purpose is to do.
本発明は、サーボアクチュエータの変位量を検出する変位検出器と、この変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部とを備え、この出力校正部の出力に応じてサーボアクチュエータの変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置に適用する。 The present invention includes a displacement detector that detects the displacement amount of the servo actuator, and an output calibration unit that calibrates the output based on a signal calibration map that calibrates the non-linearity detection error of the output of the displacement detector, The present invention is applied to a servo controller device that constitutes a displacement feedback loop that brings the displacement amount of a servo actuator close to a target value in accordance with the output of the output calibration unit.
そして、信号校正マップの作成時にサーボアクチュエータに対して変位検出器と共に基準器を接続した状態でサーボアクチュエータを駆動し、変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを作成するマップ作成部を備えたことを特徴とするものとした。 Then, when creating the signal calibration map, the servo actuator is driven in a state in which the reference device is connected to the servo actuator together with the displacement detector, and the output of the displacement detector and the output of this reference device are input respectively. A map creation unit for creating a signal calibration map for calibrating the non-linearity detection error of the output is provided.
本発明によると、信号校正マップの作成時に基準器をサーボアクチュエータに接続してサーボアクチュエータを駆動することで、マップ作成部が変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して信号校正マップを自動的に作成することにより、人が測定およびデータの入力操作を行う必要がなく、手間がかからないで済むとともに、ヒューマンエラーの発生を回避することができる。 According to the present invention, when a signal calibration map is created, a reference unit is connected to the servo actuator and the servo actuator is driven, so that the map creation unit inputs the output of the displacement detector and the output of this reference unit, respectively, and performs signal calibration. By automatically creating a map, it is not necessary for a person to perform measurement and data input operations, and it is possible to avoid labor and to avoid the occurrence of a human error.
こうして出力校正部に高精度の信号校正マップが設定されることにより、変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を的確に校正することが可能となり、システムの目標応答性を高められる。 Thus, by setting a high-accuracy signal calibration map in the output calibration section, it is possible to accurately calibrate the non-linearity detection error of the output of the displacement detector, and the target responsiveness of the system can be improved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は加振機に備えられるサーボアクチュエータのサーボコントローラ装置の基本構成を示すシステムブロック図である。このシステムは、電気油圧式のサーボアクチュエータ1、コントローラ2、変位検出器3−1、検出器アンプ5から構成される。
FIG. 1 is a system block diagram showing a basic configuration of a servo controller device of a servo actuator provided in a vibration exciter. This system includes an
変位検出器3−1はサーボアクチュエータ1のストロークに応じた出力を出力し、この出力が検出器アンプ5を介してコントローラ2に出力される。
The displacement detector 3-1 outputs an output corresponding to the stroke of the
変位検出器3−1は差動トランスのコイルの中を可動鉄心が移動することによって出力電圧が変化するLVDT変位検出器が用いられる。なお、変位検出器3−1はこれに限らず、例えば磁気スケール等を用いた構造としてもよい。また、変位検出器3−1は非直線性の出力特性を持つものを用いてもよい。 As the displacement detector 3-1, an LVDT displacement detector is used in which the output voltage changes as the movable iron core moves in the coils of the differential transformer. The displacement detector 3-1 is not limited to this, and may be a structure using a magnetic scale, for example. Further, the displacement detector 3-1 may have a non-linear output characteristic.
コントローラ2は予め設定された加振波形の目標値を出力する信号発生器2−1、加算部2−3、調節部2−2、出力校正部2−4を備え、サーボアクチュエータ1の動きを目標とする加振波形に従って制御する変位フィードバックループを構成する。信号発生器2−1から出力される加振波形の目標値と、変位検出器3−1から検出器アンプ5を経て出力される出力(観測変位)は加算部2−3で比較され、その偏差分に調節部2−2でゲインをかけた信号がサーボアクチュエータ1に出力される。
The
出力校正部2−4は変位検出器3−1の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを予め設定し、この信号校正マップに基づき出力を校正する。 The output calibration unit 2-4 presets a signal calibration map for calibrating the non-linearity detection error of the output of the displacement detector 3-1, and calibrates the output based on this signal calibration map.
出力校正部2−4で用いられる信号校正マップは、図2に示すように、変位検出器3−1の出力に対する補正値(実際の変位)が設定されている。この信号校正マップは後述するように予め変位検出器3−1の静特性を計測したデータを基に設定される。 In the signal calibration map used in the output calibration unit 2-4, as shown in FIG. 2, a correction value (actual displacement) for the output of the displacement detector 3-1 is set. As will be described later, this signal calibration map is set based on data obtained by measuring the static characteristics of the displacement detector 3-1.
この出力校正部2−4は変位検出器3−1の出力が持つ微少な非直線性の検出誤差をリアルタイムで校正し、加算部2−3、調節部2−2は、検出誤差を含まない検出値を基にサーボアクチュエータ1の変位量を目標値に近づけるフィードバック制御を行う。これにより、サーボアクチュエータ1の制御量と目標とする加振波形の間に出力の誤差に起因した微少なズレが生じることを解消できる。
The output calibration unit 2-4 calibrates a minute non-linearity detection error of the output of the displacement detector 3-1, and the addition unit 2-3 and the adjustment unit 2-2 do not include a detection error. Based on the detected value, feedback control is performed to bring the displacement amount of the
そして本発明の要旨とするところであるが、コントローラ2は信号校正マップを自動的に作成するマップ作成部2−5を備える。コントローラ2は信号校正マップを設定する信号校正マップの作成方法として、サーボアクチュエータ1に対して変位検出器3−1と共に基準器6を接続した状態でサーボアクチュエータ1を始点から終点に向けて駆動し、マップ作成部2−5が予め設定されたプログラムに基づき変位検出器3−1の出力とこの基準器6の出力をそれぞれ入力して信号校正マップを自動的に作成する構成とする。
The
基準器6は信号校正マップの作成時のみにサーボアクチュエータ1及びコントローラ2に接続され、出力校正後に基準器6はサーボアクチュエータ1から取り外される。出力校正作業は基本的に製品の出荷前に行われ、製品の出荷時はサーボアクチュエータ1及びコントローラ2から基準器6は取り外されている。
The
基準器6はサーボアクチュエータ1の変位を所定の精度で検出する直線性特性を持つものであり、例えば磁気スケール等を用いた変位検出器が用いられる。
The
図3のフローチャートは信号校正マップを設定するプログラムを示している。以下、コントローラ2で実行されるこの制御動作をこのフローチャートにしたがって説明する。
The flowchart of FIG. 3 shows a program for setting a signal calibration map. Hereinafter, this control operation executed by the
人の操作によってコントローラ2に信号校正マップを設定するように指令すると、まずステップ1にて信号校正マップの初期化を行う。この初期化は、出力に対する補正値の関係を図2に示す信号校正マップに破線で示す理想値にする。これにより、変位検出器3−1から検出器アンプ5と出力校正部2−4を経てマップ作成部2−5に入力される出力は、変位検出器3−1の検出誤差を含んでいる。
When the
続くステップ2にてサーボアクチュエータ1の動作を開始させる。これは、信号発生器2−1から出力される信号によってサーボアクチュエータ1を変位検出器3−1の校正範囲の始点に移動し、この始点から一定速度で校正範囲の終点に向かうように動作させる。
In the
続くステップ3にて基準器6に検出値を要求し、ステップ4にて変位検出器3−1から出力される検出値を読み取り、ステップ5にて基準器6から出力される検出値を図示しないモニタを介して読み取る。
In
続くステップ6にてマップ作成部2−5にて変位検出器3−1の検出値と基準器6の検出値とに基づいて信号校正マップを作成する。ここでマップ作成部2−5は変位検出器3−1の出力と基準器6の検出値を対のマップデータとして保存する。
In
続くステップ7にて上記データの測定および入力操作が所定の校正範囲に渡って行われたかどうかを判定する。ここで、所定の校正範囲を終了しない間は上記した一連の動作を測定点毎に繰り返し行う。一方、所定の校正範囲を終了したことが判定されると、ステップ8に進んでマップ作成部2−5にて作成されたマップを信号校正マップとして出力校正部2−4に登録し、この校正作業を終了する。
In the
このように人の操作によってコントローラ2に信号校正マップを設定するように指令すると、マップ作成部2−5が信号校正マップを自動的に作成するため、人が測定およびデータの入力操作を行う必要がなく、手間がかからないで済むとともに、ヒューマンエラーの発生を回避することができる。
When the
こうして出力校正部2−4に高精度の信号校正マップが設定されることにより、変位検出器3−1の出力が持つ非直線性の検出誤差を的確に校正することが可能となり、システムの目標応答性を高められる。 By setting a high-accuracy signal calibration map in the output calibration section 2-4 in this way, it becomes possible to accurately calibrate the non-linearity detection error of the output of the displacement detector 3-1, and the target of the system Responsiveness can be improved.
信号校正マップを設定する前に、信号校正マップの初期化を行うことにより、出力校正部2−4からマップ作成部2−5に入力される出力が変位検出器3−1の検出誤差を含むため、マップ作成部2−5がこの出力と基準器6の検出値に応じて信号校正マップを作成することができる。
By initializing the signal calibration map before setting the signal calibration map, the output input from the output calibration unit 2-4 to the map creation unit 2-5 includes the detection error of the displacement detector 3-1. Therefore, the map creation unit 2-5 can create a signal calibration map according to this output and the detected value of the
加振波形の目標値を出力する信号発生器2−1を備え、サーボアクチュエータが被試験体を任意の加振波形に従って加振する構成としたことにより、加振波形の歪みを抑え、目標とする加振波形が正しく再現することができる。 The signal generator 2-1 for outputting the target value of the vibration waveform is provided, and the servo actuator is configured to vibrate the DUT according to an arbitrary vibration waveform, thereby suppressing distortion of the vibration waveform, The excitation waveform to be reproduced can be correctly reproduced.
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
本発明のサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成方法は、加振機を駆動する装置に限らず、変位検出器の検出誤差を校正する必要がある他の駆動装置にも利用できる。 The servo controller device and the signal calibration map creation method of the present invention can be used not only for a device that drives a vibration exciter but also for other drive devices that need to calibrate a detection error of a displacement detector.
1 サーボアクチュエータ
2 コントローラ
2−1 信号発生器
2−2 調節部
2−3 加算部
2−4 出力校正部
2−5 マップ作成部
3−1 変位検出器
5 検出器アンプ
6 基準器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
この変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部とを備え、
この出力校正部の出力に応じて前記サーボアクチュエータの変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置において、
前記信号校正マップの作成時に前記サーボアクチュエータを前記変位検出器と共に基準器を接続した状態で駆動し、
前記変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して前記変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する前記信号校正マップを作成するマップ作成部を備えたことを特徴とするサーボコントローラ装置。 A displacement detector for detecting the displacement amount of the servo actuator;
An output calibration unit that calibrates the output based on a signal calibration map that calibrates the nonlinearity detection error of the displacement detector output;
In the servo controller device constituting the displacement feedback loop that brings the displacement amount of the servo actuator close to the target value according to the output of the output calibration unit,
When the signal calibration map is created, the servo actuator is driven with a reference device connected with the displacement detector,
A map creation unit is provided for creating the signal calibration map for calibrating the non-linearity detection error of the displacement detector by inputting the output of the displacement detector and the output of the reference device, respectively. Servo controller device.
この変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部とを備え、
この出力校正部の出力に応じて前記サーボアクチュエータの変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置の信号校正マップの作成方法において、
前記信号校正マップの作成時に前記サーボアクチュエータを前記変位検出器と共に基準器を接続した状態で駆動し、
前記サーボコントローラ装置が前記変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して前記変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する前記信号校正マップを自動的に作成することを特徴とするサーボコントローラ装置の信号校正マップの作成方法。 A displacement detector for detecting the displacement amount of the servo actuator;
An output calibration unit that calibrates the output based on a signal calibration map that calibrates the nonlinearity detection error of the displacement detector output;
In a method for creating a signal calibration map of a servo controller device that constitutes a displacement feedback loop that brings the displacement amount of the servo actuator close to a target value according to the output of the output calibration unit,
When the signal calibration map is created, the servo actuator is driven with a reference device connected with the displacement detector,
The servo controller device inputs the output of the displacement detector and the output of the reference device, and automatically creates the signal calibration map for calibrating the non-linearity detection error of the output of the displacement detector. A method for creating a signal calibration map of a servo controller device characterized by the above.
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JP2004015632A JP2005208994A (en) | 2004-01-23 | 2004-01-23 | Servo controller device and method for creating signal calibration map thereof |
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JP2011220841A (en) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Mitsutoyo Corp | Calibration method for detector and detecting device |
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2004
- 2004-01-23 JP JP2004015632A patent/JP2005208994A/en active Pending
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