JP2006284419A - Encoder signal regulating apparatus and encoder system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To regulate the level of output signal corresponding to the requirement of small sizing of electronic circuit substrates installed in an encoder. <P>SOLUTION: A signal regulating apparatus 100 is constituted by providing a controller 50 which can control an encoder 30 by transmitting control signal of digital signal and a remote personal computer 70 which can communicate with the controller by way of a LAN cable. The controller 50 has a transceiver 51 connected with a communication line to the encoder 30, a signal judgment circuit 52a for judging whether or not the encoder signal received with the transceiver 51 provided to the personal computer 52 is output fulfilling a predetermined specification, and a regulation command signal output circuit 52b outputting the regulation signal for regulating the encoder signal to the predetermined specification to the encoder 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンコーダ信号調整装置およびエンコーダシステムに関する。   The present invention relates to an encoder signal adjustment device and an encoder system.

モータによって被駆動体を駆動する駆動装置は、従来から様々な分野の電子機器や産業用ロボット等に広く用いられており、例えばカメラにおいても、サーボモータによって駆動される撮影レンズを合焦位置に移動・停止させる自動焦点調節装置に適用されている。このような、カメラのレンズ駆動装置には、制御に必要なレンズの移動量や移動速度等を検出するための位置センサとしてロータリエンコーダが良く使われている。   A driving device that drives a driven body by a motor has been widely used in various fields of electronic devices, industrial robots, and the like. For example, even in a camera, a photographing lens driven by a servo motor is set at a focus position. It is applied to an automatic focusing device that moves and stops. In such a lens driving device for a camera, a rotary encoder is often used as a position sensor for detecting a moving amount and a moving speed of a lens necessary for control.

このように、位置センサとして使用されているロータリエンコーダは、モータ等のアクチュエータの回転軸に固定されてその回転量を検出する装置で、光学式および磁気式によるものがあり、このうち光学式のロータリエンコーダは、例えば特許文献１にも記載されているように、微小なスリットが等間隔に形成されてモータに固定される回転ディスクを使用するものである。回転ディスクを挟んで一方には光源としての発光素子（ＬＥＤ）が、他方には発光素子と対向するように受光素子（フォトダイオード）が配置されており、発光素子から発光された光は受光素子によって受光され、発光素子からの光量に応じたアナログ信号が出力されるようになっている。このように構成された光学式のロータリエンコーダでは、モータの回転とともに回転ディスクが回転すると、発光素子から回転ディスクのスリットを通って受光素子へ達する光が周期的に遮断され、この光の変化を受光素子により検出することによって変位を検知することができるようになっている。このとき受光素子からは例えば９０度の位相差を持つ２つの擬似正弦波が出力され、増幅回路により増幅された後、２つの擬似正弦波はＡ／Ｄ変換回路内のコンパレータによって高電圧状態（ハイレベル）と低電圧状態（ローレベル）の２つの状態をとる矩形波（パルス信号）に変換されて出力される。このパルス信号は計測機器などの計数回路に入力され、モータの位置情報が算出されるようになっている。
特開２０００−２３４９４２号公報 As described above, the rotary encoder used as a position sensor is a device that is fixed to a rotating shaft of an actuator such as a motor and detects the amount of rotation, and there are optical and magnetic types, of which an optical type is used. For example, as described in Patent Document 1, the rotary encoder uses a rotary disk in which minute slits are formed at equal intervals and fixed to a motor. A light emitting element (LED) as a light source is disposed on one side of the rotating disk, and a light receiving element (photodiode) is disposed on the other side so as to face the light emitting element. Light emitted from the light emitting element is received by the light receiving element. And an analog signal corresponding to the amount of light from the light emitting element is output. In the optical rotary encoder configured as described above, when the rotating disk rotates with the rotation of the motor, the light reaching the light receiving element from the light emitting element through the slit of the rotating disk is periodically blocked, and the change of this light is detected. The displacement can be detected by detecting with the light receiving element. At this time, for example, two pseudo sine waves having a phase difference of 90 degrees are output from the light receiving element, and after being amplified by the amplifier circuit, the two pseudo sine waves are in a high voltage state (by a comparator in the A / D conversion circuit). It is converted into a rectangular wave (pulse signal) that takes two states, a high level and a low voltage state (low level), and is output. This pulse signal is input to a counting circuit such as a measuring instrument so that motor position information is calculated.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-234942

ところで、上述した光学式のロータリエンコーダでは、発光素子の発光量や受光素子からの出力信号に誤差があり、個々のロータリエンコーダによる回転位置の測定のばらつきをなくすために、ロータリエンコーダの被駆動体への組付時に装置毎にロータリエンコーダからの出力信号のＤＣオフセットや振幅の調整を行う必要がある。   By the way, in the optical rotary encoder described above, there is an error in the light emission amount of the light emitting element and the output signal from the light receiving element. It is necessary to adjust the DC offset and the amplitude of the output signal from the rotary encoder for each device during assembly.

従来におけるこのようなロータリエンコーダの出力信号のレベル調整は、作業者がエンコーダ毎に当該出力信号を出力するチェックピンなどからの波形をオシロスコープ等のモニタを見ながら、エンコーダ内の増幅回路におけるゲインを回路基板上の可変抵抗の抵抗値を変化させることにより行われていた。   Conventionally, the level adjustment of the output signal of such a rotary encoder is performed by adjusting the gain in the amplification circuit in the encoder while the operator looks at the monitor such as an oscilloscope for the waveform from the check pin that outputs the output signal for each encoder. This is done by changing the resistance value of the variable resistor on the circuit board.

しかしながら、近年ロータリエンコーダ等の位置センサの小型化の要請にともなってロータリエンコーダ内に装備される電子回路基板も小型化されているが、電子回路基板上に上記のようなチェックピンや出力信号のレベル調整を行うための可変抵抗等を実装するとその分電子回路基板が大型化してしまう。   However, in recent years, electronic circuit boards equipped in rotary encoders have been miniaturized in response to demands for miniaturization of position sensors such as rotary encoders. If a variable resistor or the like for level adjustment is mounted, the electronic circuit board will be increased in size.

以上のような課題に鑑みて、本発明では、エンコーダの電子回路基板を小型化できるエンコーダ信号調整装置およびエンコーダシステムを提供することを目的とする。   In view of the problems as described above, an object of the present invention is to provide an encoder signal adjustment device and an encoder system capable of downsizing an electronic circuit board of an encoder.

前記課題を解決するために本発明に係るエンコーダ信号調整装置は、エンコーダと通信回線で接続される通信手段と、通信手段で受信したエンコーダ信号が所定の規格（例えば、振幅が所定の範囲内、オフセット電圧が所定以下であるといったこと）を満たしているか否かを判定する信号判定手段と、信号判定手段によりエンコーダ信号が所定の規格を満たしていないと判定された場合に、エンコーダ信号を所定の規格に調整させるための調整信号をエンコーダに出力する調整信号出力手段とを有する。   In order to solve the above problems, an encoder signal adjustment apparatus according to the present invention includes a communication unit connected to an encoder through a communication line, and an encoder signal received by the communication unit is set to a predetermined standard (for example, the amplitude is within a predetermined range, Signal determining means for determining whether or not the offset voltage is less than or equal to a predetermined value), and when the signal determining means determines that the encoder signal does not satisfy a predetermined standard, Adjustment signal output means for outputting an adjustment signal for adjusting to the standard to the encoder.

また、上記構成のエンコーダ信号調整装置において、規格とは、エンコーダの信号のオフセットまたは振幅または位相の少なくとも１つの規格であるのが好ましい。   In the encoder signal adjustment apparatus having the above-described configuration, the standard is preferably at least one standard of offset, amplitude, or phase of the encoder signal.

さらに、前記課題を解決するために本発明に係るエンコーダシステムは、被検物の移動位置に応じたエンコーダ信号を出力するエンコーダと、請求項１または請求項２に記載のエンコーダ信号調整装置とを有する。   Furthermore, in order to solve the above-described problem, an encoder system according to the present invention includes an encoder that outputs an encoder signal corresponding to a moving position of a test object, and the encoder signal adjustment device according to claim 1 or 2. Have.

また、上記構成のエンコーダシステムにおいて、エンコーダは、調整信号に基づいてエンコーダ信号が所定の規格を満たすように調整する信号調整手段を有するのが好ましい。   In the encoder system configured as described above, the encoder preferably includes signal adjustment means for adjusting the encoder signal so as to satisfy a predetermined standard based on the adjustment signal.

さらに、上記構成のエンコーダシステムにおいて、信号調整手段でエンコーダ信号を調整した結果を記憶する記憶手段を有するのが好ましい。   Furthermore, the encoder system configured as described above preferably includes a storage unit that stores a result of adjusting the encoder signal by the signal adjustment unit.

本発明に関するエンコーダ信号調整装置およびエンコーダシステムによれば、エンコーダの電子回路基板を小型化することができる。   According to the encoder signal adjustment device and the encoder system according to the present invention, the electronic circuit board of the encoder can be reduced in size.

以下、本発明の好ましい実施の形態について図１乃至図４を参照して説明する。なお、本実施例においては、信号調整されるアナログ信号を出力するエンコーダとして、上述したような光学式のロータリエンコーダを例に、これを用いて説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an optical rotary encoder as described above will be described as an example of an encoder that outputs an analog signal to be signal-adjusted.

図１に本発明に係る信号調整装置１００が適用されるエンコーダ３０とエンコーダ３０との間でトランシーバ７，５１を介して通信可能に接続されたコントローラ５０等とのシステム構成を示している。この信号調整装置１００は、パーソナルコンピュータ５２等からなるコントローラ５０とＬＡＮケーブルを介してコントローラ５０と通信可能な遠隔地におけるパーソナルコンピュータ７０（以下、「ＰＣ７０」という）とに大別される。   FIG. 1 shows a system configuration of an encoder 30 to which the signal conditioner 100 according to the present invention is applied and a controller 50 or the like that is communicably connected via the transceivers 7 and 51 between the encoder 30. The signal conditioning apparatus 100 is roughly divided into a controller 50 including a personal computer 52 and a personal computer 70 (hereinafter referred to as “PC 70”) in a remote place that can communicate with the controller 50 via a LAN cable.

エンコーダ３０は、モータの変位（回転位置）を検出するための擬似正弦波信号を生成し、当該擬似正弦波信号を用いてモータの変位を位置データとして検出する。変位検出値はデジタル信号に変換されてコントローラ５０へ送信され、コントローラ５０は、デジタル信号からなる制御信号をエンコーダ３０に送信することによって変位検出値に応じたモータの駆動制御を行い、擬似正弦波信号の異常が検出された場合には所定の措置をとる。   The encoder 30 generates a pseudo sine wave signal for detecting the displacement (rotational position) of the motor, and detects the displacement of the motor as position data using the pseudo sine wave signal. The displacement detection value is converted into a digital signal and transmitted to the controller 50. The controller 50 performs drive control of the motor according to the displacement detection value by transmitting a control signal composed of a digital signal to the encoder 30, and a pseudo sine wave. When a signal abnormality is detected, predetermined measures are taken.

エンコーダ３０は、ＬＥＤなどの発光素子２、回転ディスク１、シリコンフォトダイオードなどの受光素子３、差動アンプ４，４からなる増幅回路から構成される測定部１０と、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路、Application
Specific Integrated Circuit）によって構成されたデータ処理部５と、モータの位置データを書換可能な不揮発性のメモリからなる記録部６と、さらには送受信手段としてのトランシーバ７とを有して構成される。 The encoder 30 includes a measuring unit 10 including an amplifier circuit including a light emitting element 2 such as an LED, a rotating disk 1, a light receiving element 3 such as a silicon photodiode, and differential amplifiers 4 and 4, and an ASIC (application specific integrated circuit) , Application
A data processing unit 5 configured by a specific integrated circuit), a recording unit 6 formed of a non-volatile memory capable of rewriting motor position data, and a transceiver 7 as transmission / reception means.

回転ディスク１にはその周方向に複数のスリット（パターン）が所定の間隔で形成されており、回転ディスク１の中心は、変位を計測する対象である図示しないモータの回転軸に固定されている。発光素子２および受光素子３は、両者間に設けられる回転ディスク１を挟んで対向するようにそれぞれ配設される。発光素子２から射出した光は、図示しない照明光学系によって回転ディスク１に照射され、回転ディスク１のスリットを透過した光が受光素子３で検出される。受光素子３は、受光した光の強さに応じて検出信号を出力する。   A plurality of slits (patterns) are formed in the circumferential direction of the rotating disk 1 at predetermined intervals, and the center of the rotating disk 1 is fixed to a rotating shaft of a motor (not shown) that is a target for measuring displacement. . The light emitting element 2 and the light receiving element 3 are respectively disposed so as to face each other with the rotating disk 1 provided therebetween. The light emitted from the light emitting element 2 is irradiated to the rotating disk 1 by an illumination optical system (not shown), and the light transmitted through the slit of the rotating disk 1 is detected by the light receiving element 3. The light receiving element 3 outputs a detection signal according to the intensity of the received light.

図２に示すように、回転ディスク１に形成されたパターンは、アブソリュートパターンからなるアブソリュートトラック１ａと、インクリメンタルパターンからなるインクリメンタルトラック１ｂとを有している。図２において、白色部分が発光素子２からの光を透過するスリットからなる光透過部、そして、黒色部分が光を遮る遮光部となっている。   As shown in FIG. 2, the pattern formed on the rotating disk 1 has an absolute track 1a composed of an absolute pattern and an incremental track 1b composed of an incremental pattern. In FIG. 2, the white part is a light transmission part composed of a slit that transmits light from the light emitting element 2, and the black part is a light shielding part that blocks light.

受光素子３のうちアブソリュート検出素子群３ａは、アブソリュートトラックのアブソリュートパターンを読み取るためアブソリュートトラック１ａに沿って配置されるものである（図２の３ａ−１〜３ａ−６）。   Among the light receiving elements 3, the absolute detection element group 3a is arranged along the absolute track 1a in order to read the absolute pattern of the absolute track (3a-1 to 3a-6 in FIG. 2).

また、受光素子３のうちインクリメンタル検出素子群３ｂは、Ａ相とＢ相信号を検出するものである。図２に示すように、このインクリメンタル検出素子群３ｂは、インクリメンタルトラック１ｂの符号を検出するもので、インクリメンタルトラック１ｂに沿って配置されたＡ相検出用の検出素子３ｂ−１とＢ相検出用の検出素子３ｂ−２とからなる。これらＡ相検出用の検出素子３ｂ−１とＢ相検出用の検出素子３ｂ−２とは互いにインクリメンタルパターンの最小読み取り単位の３／２の間隔、すなわち３Ｌ／４ずらして配置されている。   In addition, the incremental detection element group 3b in the light receiving element 3 detects the A phase and B phase signals. As shown in FIG. 2, the incremental detection element group 3b detects the sign of the incremental track 1b. The detection element 3b-1 for detecting the A phase and the detection element for the B phase arranged along the incremental track 1b. Detection element 3b-2. The detection element 3b-1 for detecting the A phase and the detection element 3b-2 for detecting the B phase are arranged so as to be shifted from each other by an interval of 3/2 of the minimum reading unit of the incremental pattern, that is, 3L / 4.

そして、アブソリュートパターンおよびインクリメンタルパターンが形成された回転ディスク１の回転により、インクリメンタル検出素子群３ｂからのインクリメンタル信号に基づいて、アブソリュート検出素子群１ａが読み取るべきアブソリュート信号に対応した受光信号が受光素子３から発生するようになっている。   Then, due to the rotation of the rotary disk 1 on which the absolute pattern and the incremental pattern are formed, the light receiving signal corresponding to the absolute signal to be read by the absolute detecting element group 1a is generated based on the incremental signal from the incremental detecting element group 3b. To come from.

検出素子３ｂ−１から出力される信号と検出素子３ｂ−２から出力される信号とが各々増幅された後、増幅回路の差動アンプ４において差動増幅されることで擬似正弦波信号のＡ相信号とＢ相信号とが生成される。   The signal output from the detection element 3b-1 and the signal output from the detection element 3b-2 are respectively amplified and then differentially amplified by the differential amplifier 4 of the amplifier circuit, whereby A of the pseudo sine wave signal is obtained. A phase signal and a B phase signal are generated.

図３は、増幅回路から出力されるＡ相信号およびＢ相信号の波形を示す図である。図３において、横軸は擬似正弦波信号の位相角θであり、縦軸は受光素子３ｂ−１，３ｂ−２の受光レベル（アナログ信号の出力レベル）である。位相角θは、モータの回転位置（すなわち、モータにより駆動されるアクチュエータ等の変位）に対応する。ここで、Ａ相信号をｓｉｎθで表すと、Ｂ相信号はｃｏｓθで表され、Ｂ相信号はＡ相信号に対して位相が９０度遅れた信号であり、この位相差は、隣接する検出素子３ｂ−１および検出素子３ｂ−２の間隔に対応する。   FIG. 3 is a diagram illustrating waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal output from the amplifier circuit. In FIG. 3, the horizontal axis represents the phase angle θ of the pseudo sine wave signal, and the vertical axis represents the light reception level (analog signal output level) of the light receiving elements 3b-1 and 3b-2. The phase angle θ corresponds to the rotational position of the motor (that is, the displacement of an actuator or the like driven by the motor). Here, when the A-phase signal is represented by sin θ, the B-phase signal is represented by cos θ, and the B-phase signal is a signal delayed in phase by 90 degrees with respect to the A-phase signal. This corresponds to the interval between 3b-1 and detection element 3b-2.

増幅回路の差動アンプ４，４において生成されたＡ相およびＢ相信号は、各々データ処理部５内に入力される。データ処理部５は、擬似正弦波信号その他のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５ａ，５ａを有しており、データ処理部５内に入力されたＡ相およびＢ相信号は、Ａ／Ｄコンバータ５ａ，５ａにより各々デジタル信号に変換される。   The A-phase and B-phase signals generated in the differential amplifiers 4 and 4 of the amplifier circuit are respectively input into the data processing unit 5. The data processing unit 5 includes A / D converters 5a and 5a that convert pseudo sine wave signals and other analog signals into digital signals. The A phase and B phase signals input into the data processing unit 5 are: A / D converters 5a and 5a respectively convert the digital signals.

Ａ／Ｄコンバータ５ａ，５ａによりデジタル信号に変換されたモータの位置データは、ＲＳ−４８５と称される通信規格に準じ、半二重双方向通信が可能な専用のライントランシーバ７によるシリアル通信によりエンコーダ３０からコントローラ５０に向けて送信される。   The motor position data converted into digital signals by the A / D converters 5a and 5a is based on serial communication by a dedicated line transceiver 7 capable of half-duplex bidirectional communication according to a communication standard called RS-485. It is transmitted from the encoder 30 toward the controller 50.

エンコーダ３０からコントローラ５０に向けて送信されるデータは、Ａ相、Ｂ相信号ばかりではなく、エンコーダが所定の性能を発揮するために調整が必要な信号、例えばアブソリュートパターンからの信号や磁気エンコーダの場合には磁気センサからの信号などもＡ相、Ｂ相信号と同様にコントローラ５０に向けて送信される。   The data transmitted from the encoder 30 to the controller 50 is not only the A-phase and B-phase signals, but also signals that need to be adjusted in order for the encoder to exhibit predetermined performance, such as signals from absolute patterns and magnetic encoders. In this case, a signal from the magnetic sensor is transmitted to the controller 50 in the same manner as the A phase and B phase signals.

調整が必要な信号は、ライントランシーバ７によるシリアル通信によりコントローラ５０に出力されるため、エンコーダ３０の電子回路基板上にこれらの信号をモニタするためのチェックピンなどを配置する必要はない。従ってその分電子回路基板を小型化することができる。   Since signals that need to be adjusted are output to the controller 50 by serial communication using the line transceiver 7, there is no need to place check pins or the like on the electronic circuit board of the encoder 30 for monitoring these signals. Therefore, the electronic circuit board can be reduced in size accordingly.

一方、コントローラ５０は、エンコーダ３０に装備されているのと同様、ＲＳ−４８５規格の半二重双方向通信が可能なライントランシーバ５１と、ＰＣＩバスコネクタを介して専用基板が内蔵されたパーソナルコンピュータ５２（以下、「ＰＣ５２」という）とを有して構成される。   On the other hand, the controller 50 has a line transceiver 51 capable of half-duplex bidirectional communication according to the RS-485 standard and a personal computer with a dedicated board built in via a PCI bus connector, similar to the encoder 30. 52 (hereinafter referred to as “PC 52”).

ＰＣ５２は、デジタル信号に変換されてコントローラ５０に入力された受光信号（擬似正弦波信号）が所定の規格（例えば、振幅が所定の範囲内、オフセット電圧が所定以下であるといったこと）を満たした状態で出力されているか否かを判定する信号判定回路５２ａと、当該信号判定回路５２ａにより受光信号が所定の規格を満たしていない状態で出力されているものと判定された場合に、受光信号を所定の規格に調整させるための調整指令信号をエンコーダ３０に向けて出力する調整指令信号出力回路５２ｂを有している。   In the PC 52, the received light signal (pseudo sine wave signal) converted into a digital signal and input to the controller 50 satisfies a predetermined standard (for example, the amplitude is within a predetermined range and the offset voltage is below a predetermined value). A signal determination circuit 52a for determining whether or not the signal is output in a state, and when the signal determination circuit 52a determines that the light reception signal is output in a state that does not satisfy a predetermined standard, An adjustment command signal output circuit 52b that outputs an adjustment command signal for adjusting to a predetermined standard to the encoder 30 is provided.

コントローラ５０からエンコーダ３０に向けて出力された調整指令信号により、エンコーダ３０の電子回路基板上に設けられた電子ボリュームなどが調整され、エンコーダ３０の信号が所定の規格内になるように調整される。従って従来のエンコーダにようにエンコーダ３０の電子回路基板上に可変抵抗器などを設ける必要がなく、その分電子回路基板を小型化することができる。また、デジタル信号に変換された受光信号はモニタ５３に映し出されるようになっており、作業者はモニタ５３を見ることによって受光信号の状態を認識することができる。   The adjustment command signal output from the controller 50 to the encoder 30 adjusts the electronic volume provided on the electronic circuit board of the encoder 30 and adjusts the signal of the encoder 30 to be within a predetermined standard. . Therefore, it is not necessary to provide a variable resistor or the like on the electronic circuit board of the encoder 30 as in the conventional encoder, and the electronic circuit board can be reduced in size accordingly. The light reception signal converted into the digital signal is displayed on the monitor 53, and the operator can recognize the state of the light reception signal by looking at the monitor 53.

ここで、以上のように構成された信号調整装置１００を用いて、エンコーダ３０から出力されるアナログ信号の調整について、図４に示すフローチャートを追加参照しながら説明する。   Here, the adjustment of the analog signal output from the encoder 30 using the signal adjustment device 100 configured as described above will be described with additional reference to the flowchart shown in FIG.

エンコーダ３０が取り付けられたモータを所定の低回転速度で回転させ、受光素子３からアナログ信号が出力された状態で、まずコントローラ５０のＰＣ５２からトランシーバ５１を介した半二重シリアル通信によりエンコーダ３０に向けてアナログ信号調整用のデータ（デジタル信号に変換された受光信号）を要求するデータ要求信号が送信され、これがエンコーダ３０に入力される（ステップＳ１）。この信号は、エンコーダ３０側に予め設定された特殊コマンドであり、エンコーダ３０のデータ処理部５がコントローラ５０からのデータ要求信号を受信すると、上記特殊コマンドが有効であると認証する（ステップＳ２）。特殊コマンドが認証されると、エンコーダ３０のトランシーバ７およびコントローラ５０のトランシーバ５１間において、信号調整用モニタプロトコルにより双方向の通信が開始される（ステップＳ３）。   The motor to which the encoder 30 is attached is rotated at a predetermined low rotational speed, and the analog signal is output from the light receiving element 3. A data request signal for requesting data for analog signal adjustment (light reception signal converted into a digital signal) is transmitted to the encoder 30 (step S1). This signal is a special command set in advance on the encoder 30 side. When the data processing unit 5 of the encoder 30 receives the data request signal from the controller 50, it authenticates that the special command is valid (step S2). . When the special command is authenticated, bidirectional communication is started between the transceiver 7 of the encoder 30 and the transceiver 51 of the controller 50 by the signal adjustment monitor protocol (step S3).

アナログ信号の調整時には、信号調整用モニタプロトコルにより双方向の通信が行われ、当該信号調整用モニタプロトコルを用いた送受信が行われている場合には、ＰＣ５２の調整指令信号出力回路５２ｂからの調整指令信号のみがコントローラ５０からの制御信号としてエンコーダ３０に向けて出力される。このため、アナログ信号が調整されている最中にエンコーダ３０による位置検出に基づいてモータ等が駆動制御されてモータ等が誤動作するのを防止することが可能である。   When the analog signal is adjusted, bidirectional communication is performed using the signal adjustment monitor protocol. When transmission / reception is performed using the signal adjustment monitor protocol, adjustment from the adjustment command signal output circuit 52b of the PC 52 is performed. Only the command signal is output to the encoder 30 as a control signal from the controller 50. For this reason, it is possible to prevent the motor or the like from malfunctioning due to the drive control of the motor or the like based on the position detection by the encoder 30 while the analog signal is being adjusted.

信号調整用モニタプロトコルにより双方向の通信が開始後、上記データ要求信号に応じて、増幅回路の差動アンプ４から出力されている２種類のアナログ信号（擬似正弦波信号）、すなわち、Ａ相信号およびＢ相信号が時間的な差異がないようにデータ処理部５のシステムクロックによりほぼ同時にデータ処理部５に取込保持される（ステップＳ４）。   After bi-directional communication is started by the signal adjustment monitor protocol, two types of analog signals (pseudo sine wave signals) output from the differential amplifier 4 of the amplifier circuit according to the data request signal, that is, the A phase The signal and the B-phase signal are captured and held in the data processing unit 5 almost simultaneously by the system clock of the data processing unit 5 so that there is no time difference (step S4).

データ処理部５に取り込まれたアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ５ａ，５ａにより各々デジタルデータとして変換され、このデジタルデータはトランシーバ７を介して半二重シリアル通信によりコントローラ５０に向けて送信される（ステップＳ５）。   The analog signals taken into the data processing unit 5 are converted into digital data by the A / D converters 5a and 5a, respectively, and this digital data is transmitted to the controller 50 via the transceiver 7 by half-duplex serial communication. (Step S5).

コントローラ５０はトランシーバ７を介してエンコーダ３０からの上記デジタルデータを受信すると、シリアル／パラレル変換を行い、内蔵の専用基板を介してＰＣ５２本体に送られる（ステップＳ６）。このときＰＣ５２のモニタ５３上には、エンコーダ３０からの波形（受光素子３からの出力信号）が、あたかもオシロスコープの画面上に映し出されるように描画される。また、ＰＣ５２にＬＡＮ接続された遠隔地のＰＣ７０に向けてデジタルデータを送信することもできる。   When the controller 50 receives the digital data from the encoder 30 via the transceiver 7, it performs serial / parallel conversion and sends it to the PC 52 main body via the built-in dedicated board (step S6). At this time, the waveform from the encoder 30 (the output signal from the light receiving element 3) is drawn on the monitor 53 of the PC 52 so as to be displayed on the screen of the oscilloscope. It is also possible to transmit digital data to a remote PC 70 connected to the PC 52 via a LAN.

このため、エンコーダ３０から出力されるアナログ信号のＤＣオフセットレベル、その振幅の大小、複数信号間の位相関係を、エンコーダ３０から離れた場所においてモニタし、遠隔制御によるアナログ信号の調整を行うことが可能である。   For this reason, the DC offset level of the analog signal output from the encoder 30, the magnitude of the amplitude, and the phase relationship between the plurality of signals can be monitored at a location away from the encoder 30, and the analog signal can be adjusted by remote control. Is possible.

ＰＣ５２はエンコーダ３０からのデジタルデータを受信すると、信号判定回路５２ａが
デジタルデータの良否判定のためのプログラムを実行し、アナログ信号（Ａ相信号およびＢ相信号）が所定の規格を満たしているか否かをデジタルデータに基づいて判定する（ステップＳ７）。 When the PC 52 receives the digital data from the encoder 30, the signal determination circuit 52a executes a program for determining the quality of the digital data, and whether the analog signals (A phase signal and B phase signal) satisfy a predetermined standard. Is determined based on the digital data (step S7).

ここで、アナログ信号が満たすべき上記所定の規格とは、例えば、Ａ相信号とＢ相信号との位相差が９０度を基準としてプラスマイナス１０度以下であることや、Ａ相およびＢ相のＤＣオフセットレベルがいずれもプラスマイナス０．３ボルト以下であることや、あるいは、Ａ相およびＢ相の振幅がいずれも２．０ボルトから３．０ボルトの範囲内である、といったことである。なお、上記所定の規格の値はあくまでも一例であって、エンコーダ３０から出力されるアナログ信号が、上記のような数値の範囲内に必ずしもある必要はなない。   Here, the predetermined standard to be satisfied by the analog signal is, for example, that the phase difference between the A phase signal and the B phase signal is plus or minus 10 degrees or less with reference to 90 degrees, Either the DC offset level is plus or minus 0.3 volts or less, or the amplitudes of the A phase and the B phase are both within the range of 2.0 volts to 3.0 volts. Note that the value of the predetermined standard is merely an example, and the analog signal output from the encoder 30 does not necessarily need to be within the numerical range as described above.

そして、信号判定回路５２ａにより差動アンプ４，４から出力されるアナログ信号が所定の規格を満たしていないものと判定された場合には、差動アンプ４，４から出力されるアナログ信号を上記のような所定の規格内に収めるような指令、例えば、アナログ信号のＤＣオフセットレベルを上下させる指令、差動アンプ４，４のゲインを大きくさせる、もしくは小さくさせる指令といったアナログ調整指令信号が、調整指令信号出力回路５２ｂからトランシーバ５１を介してエンコーダ３０に向けて出力する（ステップＳ８）。   When the signal determination circuit 52a determines that the analog signal output from the differential amplifiers 4 and 4 does not satisfy the predetermined standard, the analog signal output from the differential amplifiers 4 and 4 is converted to the above-described analog signal. Such as a command that falls within a predetermined standard such as a command to raise or lower the DC offset level of an analog signal, or a command to increase or decrease the gain of the differential amplifiers 4 and 4 is adjusted. The signal is output from the command signal output circuit 52b to the encoder 30 via the transceiver 51 (step S8).

コントローラ５０からのアナログ調整指令信号は、トランシーバ７を介してエンコーダ３０のデータ処理部５に入力される。データ処理部５においては、Ｄ／Ａコンバータ５ｂ，５ｂによりアナログ調整指令信号のデジタル／アナログ変換がなされ（ステップＳ９）、変換されたＤ／Ａコンバータ５ｂ，５ｂからのアナログ調整指令信号は差動アンプ４，４に向けて伝送され、差動アンプ４，４から出力されるアナログ信号が所定の規格内に収まるようなオフセット調整やゲイン調整が行われる（ステップＳ１１）。   An analog adjustment command signal from the controller 50 is input to the data processing unit 5 of the encoder 30 via the transceiver 7. In the data processing unit 5, the D / A converters 5b and 5b perform digital / analog conversion of the analog adjustment command signals (step S9), and the converted analog adjustment command signals from the D / A converters 5b and 5b are differential. Offset adjustment and gain adjustment are performed so that the analog signal transmitted to the amplifiers 4 and 4 and output from the differential amplifiers 4 and 4 falls within a predetermined standard (step S11).

また、上記のようにして、調整指令信号出力回路５２ｂからエンコーダ３０に向けて出力するアナログ調整指令信号が出力されると、アナログ信号の調整後の振幅値等のデータが、自動的にＰＣ５２に保存され、また、エンコーダ３０内の不揮発性メモリ６にも記憶される（ステップＳ１０）。このため、エンコーダ３０自身が信号調整の様態を記憶保持することが可能となっている。   As described above, when an analog adjustment command signal output from the adjustment command signal output circuit 52b to the encoder 30 is output, data such as an amplitude value after adjustment of the analog signal is automatically sent to the PC 52. It is stored and also stored in the nonvolatile memory 6 in the encoder 30 (step S10). For this reason, the encoder 30 itself can store and hold the state of signal adjustment.

このように、本発明においては、本来電子回路基板上のチェックピンなどでモニタしていた信号を、元々ＡＳＩＣ内にあるＡ／Ｄコンバータに入力してＡ／Ｄ変換し、変換したデジタル信号をエンコーダの通信ライン（ＲＳ−４８５）を用いてコントローラに出力している。また、コントローラからこの通信ラインを用いてエンコーダの信号を調整するための指令をエンコーダに出力し、エンコーダの信号を調節する。これにより、エンコーダの電子回路基板上にチェックピンなどを配置しなくても、あたかも信号をオシロスコープで観測して調整するのと同様に信号を調整することが可能である。   As described above, in the present invention, the signal originally monitored by the check pin on the electronic circuit board is input to the A / D converter in the ASIC and A / D converted, and the converted digital signal is converted into a digital signal. The data is output to the controller using the encoder communication line (RS-485). In addition, a command for adjusting the encoder signal is output from the controller to the encoder using this communication line, and the encoder signal is adjusted. As a result, it is possible to adjust the signal as if the signal was observed and adjusted with an oscilloscope without arranging a check pin or the like on the electronic circuit board of the encoder.

従って、エンコーダを調整するための信号などを出力するチェックピン、モニタ用のパッドや、エンコーダの信号を調整する可変抵抗などを電子回路基板上に配置する必要がないため、エンコーダの電子回路基板を小型化することができる。電子回路基板の小型化にともない、エンコーダ全体を小型化することも可能になる。   Therefore, there is no need to place check pins for outputting signals for adjusting the encoder, monitoring pads, variable resistors for adjusting the encoder signals, etc. on the electronic circuit board. It can be downsized. As the electronic circuit board is downsized, the entire encoder can be downsized.

また、エンコーダ等の位置センサから出力される出力信号の調整が、上位コントローラとの通信により自動的に行われるため、作業者により煩雑な信号調整を行う工程を必要とせず、信号調整における人為的なミスを排除することができる。また、エンコーダの経年変化により信号調整が必要となった場合には、エンコーダの不揮発性メモリ内に記憶されている信号調整の様態を参照することができる。   In addition, adjustment of the output signal output from the position sensor such as the encoder is automatically performed by communication with the host controller, so that a complicated signal adjustment process is not required by the operator, and artificial adjustment in signal adjustment is not required. Major mistakes can be eliminated. In addition, when signal adjustment is required due to aging of the encoder, the signal adjustment mode stored in the nonvolatile memory of the encoder can be referred to.

なお、これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施例では、アナログ信号を調整する信号調整手段としてＤ／Ａコンバータ５ｂ，５ｂを例に説明したが、Ｄ／Ａコンバータ５ｂ，５ｂに代わりに、差動アンプ４，４のゲイン調整等が可能な電子ボリュームを用いて信号調整手段を構成してもよい。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the above embodiment, the D / A converters 5b and 5b have been described as an example of the signal adjustment means for adjusting the analog signal. However, instead of the D / A converters 5b and 5b, the gains of the differential amplifiers 4 and 4 are used. The signal adjustment means may be configured using an electronic volume that can be adjusted.

また、上記の実施例においては、モータ等のアクチュエータの回転量を検出可能であるロータリエンコーダから出力されるアナログ信号の信号調整を一例として説明したが、出力信号の信号調整を光学式のリニアエンコーダに適用してもよい。また、上記の実施例では光学式のエンコーダについて説明したが、磁気式のエンコーダに適用しても構わない。   In the above embodiment, the adjustment of the analog signal output from the rotary encoder capable of detecting the rotation amount of an actuator such as a motor has been described as an example. However, the adjustment of the output signal is an optical linear encoder. You may apply to. In the above embodiments, the optical encoder has been described. However, the present invention may be applied to a magnetic encoder.

さらに、信号調整の対象となるセンサは、上記のようにエンコーダに限られるものではなく、レーザマイクロメータ等の測長センサ、超音波変位センサ、近接センサ等、測定対象物の変位等に応じてアナログ信号を出力するセンサに対して本発明に係る信号調整装置を適用することが可能である。   Further, the sensor to be subjected to signal adjustment is not limited to the encoder as described above, and it is in accordance with the displacement of the measurement object such as a length measurement sensor such as a laser micrometer, an ultrasonic displacement sensor, a proximity sensor, or the like. The signal conditioner according to the present invention can be applied to a sensor that outputs an analog signal.

本発明に係る信号調整装置およびエンコーダシステムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the signal adjustment apparatus and encoder system which concern on this invention. 本発明に係るエンコーダに設けられた回転ディスクを示す図である。It is a figure which shows the rotating disk provided in the encoder which concerns on this invention. 上記エンコーダに設けられた受光素子からの出力信号に基づいて生成される擬似正弦波の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the pseudo sine wave produced | generated based on the output signal from the light receiving element provided in the said encoder. 上記信号調整装置を用いて行われるアナログ信号調整を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the analog signal adjustment performed using the said signal adjustment apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 回転ディスク ２ 発光素子 ３ 受光素子
４ 差動アンプ ５ データ処理部 ５ａ Ａ／Ｄコンバータ
５ｂ Ｄ／Ａコンバータ（信号調整手段） ６ 不揮発性メモリ（記憶手段）
７ トランシーバ １０ 測定部 ３０ エンコーダ
５０ コントローラ ５１ トランシーバ（通信手段）
５２ パーソナルコンピュータ ５２ａ 信号判定回路（信号判定手段）
５２ｂ 調整指令信号出力回路（調整信号出力手段） ５３ モニタ
７０ 遠隔地のパーソナルコンピュータ １００ 信号調整装置（エンコーダ信号調整装置） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating disk 2 Light emitting element 3 Light receiving element 4 Differential amplifier 5 Data processing part 5a A / D converter 5b D / A converter (signal adjustment means) 6 Non-volatile memory (storage means)
7 Transceiver 10 Measuring unit 30 Encoder 50 Controller 51 Transceiver (communication means)
52 Personal Computer 52a Signal Determination Circuit (Signal Determination Means)
52b Adjustment command signal output circuit (adjustment signal output means) 53 Monitor 70 Remote personal computer 100 Signal adjustment device (encoder signal adjustment device)

Claims (5)

エンコーダと通信回線で接続される通信手段と、
前記通信手段で受信したエンコーダ信号が所定の規格を満たしているか否かを判定する信号判定手段と、
前記信号判定手段により前記エンコーダ信号が前記所定の規格を満たしていないと判定された場合に、前記エンコーダ信号を前記所定の規格に調整させるための調整信号を前記エンコーダに出力する調整信号出力手段とを有することを特徴とするエンコーダ信号調整装置。 A communication means connected to the encoder via a communication line;
Signal determining means for determining whether or not an encoder signal received by the communication means satisfies a predetermined standard;
Adjustment signal output means for outputting an adjustment signal for adjusting the encoder signal to the predetermined standard when the signal determination means determines that the encoder signal does not satisfy the predetermined standard; An encoder signal adjustment device comprising: 前記規格とは、前記エンコーダの信号のオフセットまたは振幅または位相の少なくとも１つの規格であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ信号調整装置。   The encoder signal adjusting apparatus according to claim 1, wherein the standard is at least one standard of an offset, an amplitude, or a phase of the signal of the encoder. 被検物の移動位置に応じたエンコーダ信号を出力するエンコーダと、
請求項１または請求項２に記載のエンコーダ信号調整装置とを有することを特徴とするエンコーダシステム。 An encoder that outputs an encoder signal corresponding to the movement position of the test object;
An encoder system comprising the encoder signal adjustment device according to claim 1. 前記エンコーダは、前記調整信号に基づいて前記エンコーダ信号が前記所定の規格を満たすように調整する信号調整手段を有することを特徴とする請求項３に記載のエンコーダシステム。   The encoder system according to claim 3, wherein the encoder includes a signal adjustment unit that adjusts the encoder signal so as to satisfy the predetermined standard based on the adjustment signal. 前記信号調整手段で前記エンコーダ信号を調整した結果を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のエンコーダシステム。
5. The encoder system according to claim 3, further comprising storage means for storing a result of adjusting the encoder signal by the signal adjusting means.
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