JP3075452B2 - 位置測定装置 - Google Patents
位置測定装置Info
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- JP3075452B2 JP3075452B2 JP05154322A JP15432293A JP3075452B2 JP 3075452 B2 JP3075452 B2 JP 3075452B2 JP 05154322 A JP05154322 A JP 05154322A JP 15432293 A JP15432293 A JP 15432293A JP 3075452 B2 JP3075452 B2 JP 3075452B2
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- Japan
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- sine
- sine signal
- signal
- signals
- equation
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、検出器より位置変化に
応じて得られる位相の90゜異なる2つの正弦信号を処
理して位置情報を得る位置測定装置に関する。
応じて得られる位相の90゜異なる2つの正弦信号を処
理して位置情報を得る位置測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種装置は、図3に示されてい
るように、検出器1から得られる位相の90゜異なる2
つの正弦信号を、アンプ2により増幅し、波形整形器3
によって矩形波信号に変換し、矩形波信号の個数をカウ
ンタ回路4により計数することにより、粗位置情報を得
て、処理回路20に供給する一方、アンプ2により増幅
された位相の90゜異なる2つの正弦信号をA/Dコン
バータ19に印加し、それぞれ、デジタル化した後、処
理回路20に供給する。処理回路20は、ディジタル化
された位相の90゜異なる2つの正弦信号をROMに記
憶されたtan-1表に入力して細かい変位を得、この細
かい変位に上記粗位置情報を加算して位置情報を導出
し、これを表示部21に表示するとともに、外部出力部
22に出力する。なお、図3に示された従来の位置測定
装置の詳細は、特開昭56−96213号に開示されて
いる。
るように、検出器1から得られる位相の90゜異なる2
つの正弦信号を、アンプ2により増幅し、波形整形器3
によって矩形波信号に変換し、矩形波信号の個数をカウ
ンタ回路4により計数することにより、粗位置情報を得
て、処理回路20に供給する一方、アンプ2により増幅
された位相の90゜異なる2つの正弦信号をA/Dコン
バータ19に印加し、それぞれ、デジタル化した後、処
理回路20に供給する。処理回路20は、ディジタル化
された位相の90゜異なる2つの正弦信号をROMに記
憶されたtan-1表に入力して細かい変位を得、この細
かい変位に上記粗位置情報を加算して位置情報を導出
し、これを表示部21に表示するとともに、外部出力部
22に出力する。なお、図3に示された従来の位置測定
装置の詳細は、特開昭56−96213号に開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置測定装置においては、入力する正弦信号の
精度の変動により、測定精度が悪化してしまうという問
題点があった。
た従来の位置測定装置においては、入力する正弦信号の
精度の変動により、測定精度が悪化してしまうという問
題点があった。
【0004】すなわち、検出器1より得られる位相の9
0゜異なる正弦信号をA,Bとする時、この2信号の位
相誤差がαである場合には、A=COSθ、B=SIN
(θ+α)で示されるが、角度θにより表される位置を
求める為にこの2つの正弦信号をA/Dコンバータ19
に入力し、tan-1表より角度θすなわち位置を求める
と、上記αにより位置誤差を生じてしまう。このαが一
定であれば補正定数として処理換算は可能であるが、一
定ではない為にこの操作は不可能である。
0゜異なる正弦信号をA,Bとする時、この2信号の位
相誤差がαである場合には、A=COSθ、B=SIN
(θ+α)で示されるが、角度θにより表される位置を
求める為にこの2つの正弦信号をA/Dコンバータ19
に入力し、tan-1表より角度θすなわち位置を求める
と、上記αにより位置誤差を生じてしまう。このαが一
定であれば補正定数として処理換算は可能であるが、一
定ではない為にこの操作は不可能である。
【0005】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、検出器から出力される信号の精度に影響
されることなく、精度の高い変位すなわち位置情報を得
ることができる位置測定装置を提供することを目的とす
る。
たものであり、検出器から出力される信号の精度に影響
されることなく、精度の高い変位すなわち位置情報を得
ることができる位置測定装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の位置測定装置
は、検出器より位置変化に応じて得られる位相の90゜
異なる第1および第2の正弦信号を処理して、位置を測
定する位置測定装置であって、第1の正弦信号から第2
の正弦信号を減算して第3の正弦信号を発生するととも
に、第1および第2正弦信号を加算して第4の正弦信号
を発生する加減算手段(例えば、図1の加減算回路5)
と、第3および第4の正弦信号のそれぞれの最大値およ
び最小値を測定する最大最小測定手段(例えば、図1の
最大最小測定回路6)と、この最大最小測定手段によっ
て測定された最大値および最小値に基づいて求められた
第3および第4正弦信号の振幅の比に基づいて、第3お
よび第4正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位
置を求める処理手段(例えば、図1の処理回路7)とを
備えることを特徴とする。
は、検出器より位置変化に応じて得られる位相の90゜
異なる第1および第2の正弦信号を処理して、位置を測
定する位置測定装置であって、第1の正弦信号から第2
の正弦信号を減算して第3の正弦信号を発生するととも
に、第1および第2正弦信号を加算して第4の正弦信号
を発生する加減算手段(例えば、図1の加減算回路5)
と、第3および第4の正弦信号のそれぞれの最大値およ
び最小値を測定する最大最小測定手段(例えば、図1の
最大最小測定回路6)と、この最大最小測定手段によっ
て測定された最大値および最小値に基づいて求められた
第3および第4正弦信号の振幅の比に基づいて、第3お
よび第4正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位
置を求める処理手段(例えば、図1の処理回路7)とを
備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の位置測定装置においては、第1の正弦
信号から第2の正弦信号が差し引かれて第3の正弦信号
が発生され、第1および第2正弦信号が加算されて第4
の正弦信号が発生され、第3および第4の正弦信号のそ
れぞれの最大値および最小値が測定され、測定された最
大値および最小値に基づいて求められた第3および第4
正弦信号の振幅の比に基づいて、第3および第4正弦信
号の比が補正され、得られた補正値から位置が求められ
る。第3正弦信号と第4正弦信号との間には位相差はな
く、第1正弦信号と第2正弦信号との間に存在する位相
差は、第3正弦信号の振幅および第4正弦信号の振幅に
すべて吸収される。従って、第3および第4正弦信号の
比を求め、この比を、第3および第4正弦信号の振幅の
比に基づいて補正することにより、位置情報を高精度に
得ることができる。
信号から第2の正弦信号が差し引かれて第3の正弦信号
が発生され、第1および第2正弦信号が加算されて第4
の正弦信号が発生され、第3および第4の正弦信号のそ
れぞれの最大値および最小値が測定され、測定された最
大値および最小値に基づいて求められた第3および第4
正弦信号の振幅の比に基づいて、第3および第4正弦信
号の比が補正され、得られた補正値から位置が求められ
る。第3正弦信号と第4正弦信号との間には位相差はな
く、第1正弦信号と第2正弦信号との間に存在する位相
差は、第3正弦信号の振幅および第4正弦信号の振幅に
すべて吸収される。従って、第3および第4正弦信号の
比を求め、この比を、第3および第4正弦信号の振幅の
比に基づいて補正することにより、位置情報を高精度に
得ることができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の位置測定装置の一実施例の
構成を示す。図1中、検出器1、アンプ2、波形整形器
3およびカウンタ回路4は、図3の従来例と同一であ
る。加減算回路5は、検出器1より位置変化に応じて得
られアンプ2によって増幅された位相の90゜異なる第
1および第2の正弦信号を加算して第4の正弦信号を発
生するとともに、第1の正弦信号から第2の正弦信号を
減算して第3の正弦信号を発生する。最大最小測定回路
6は、第3および第4の正弦信号のそれぞれの最大値お
よび最小値を測定する。処理回路7は、最大最小測定回
路6によって測定された最大値および最小値に基づいて
求められた第3および第4正弦信号の振幅の比に基づい
て、第3および第4正弦信号の比を補正し、得られた補
正値から細かい変位を得、この細かい変位にカウンタ回
路4からの粗位置情報を加算して位置情報を導出し、こ
れを表示器8に表示するとともに、外部出力部9に出力
する。
構成を示す。図1中、検出器1、アンプ2、波形整形器
3およびカウンタ回路4は、図3の従来例と同一であ
る。加減算回路5は、検出器1より位置変化に応じて得
られアンプ2によって増幅された位相の90゜異なる第
1および第2の正弦信号を加算して第4の正弦信号を発
生するとともに、第1の正弦信号から第2の正弦信号を
減算して第3の正弦信号を発生する。最大最小測定回路
6は、第3および第4の正弦信号のそれぞれの最大値お
よび最小値を測定する。処理回路7は、最大最小測定回
路6によって測定された最大値および最小値に基づいて
求められた第3および第4正弦信号の振幅の比に基づい
て、第3および第4正弦信号の比を補正し、得られた補
正値から細かい変位を得、この細かい変位にカウンタ回
路4からの粗位置情報を加算して位置情報を導出し、こ
れを表示器8に表示するとともに、外部出力部9に出力
する。
【0009】次に、図1の実施例の動作を具体的に説明
する。検出器1から出力される第1および第2の正弦信
号を、それぞれ、A=COSθ、B=SIN(θ+α)
とすると、加減算回路5では、第3正弦信号HA=A−
B、第4正弦信号HB=A+Bを作成する。第3正弦信
号HAおよび第4正弦信号HBは、次の(式1)および
(式2)により示される。
する。検出器1から出力される第1および第2の正弦信
号を、それぞれ、A=COSθ、B=SIN(θ+α)
とすると、加減算回路5では、第3正弦信号HA=A−
B、第4正弦信号HB=A+Bを作成する。第3正弦信
号HAおよび第4正弦信号HBは、次の(式1)および
(式2)により示される。
【0010】
【数1】
【0011】
【数2】
【0012】ここで、
【数3】
【0013】
【数4】
【0014】
【数5】 である。
【0015】従って、第3正弦信号HAおよび第4正弦
信号HBは、次の(式6)および(式7)のように示す
ことができる。
信号HBは、次の(式6)および(式7)のように示す
ことができる。
【0016】
【数6】
【0017】
【数7】
【0018】ただし、
【数8】
【0019】
【数9】
【0020】
【数10】
【0021】(式6)および(式7)から明かなよう
に、加減算回路5より得られる第3正弦信号HAおよび
第4正弦信号HBは、振幅差はあるものの、第1正弦信
号Aおよび第2正弦信号の位相誤差αが消去された2信
号である。
に、加減算回路5より得られる第3正弦信号HAおよび
第4正弦信号HBは、振幅差はあるものの、第1正弦信
号Aおよび第2正弦信号の位相誤差αが消去された2信
号である。
【0022】次に、加減算回路5より得られた第3正弦
信号HAおよび第4正弦信号HBは、最大最小測定回路
6に供給される。この最大最小測定回路6は、例えば、
図2に示されているように、マルチプレクサ11、A/
Dコンバータ12、比較回路13および記憶部14から
構成される。
信号HAおよび第4正弦信号HBは、最大最小測定回路
6に供給される。この最大最小測定回路6は、例えば、
図2に示されているように、マルチプレクサ11、A/
Dコンバータ12、比較回路13および記憶部14から
構成される。
【0023】マルチプレクサ11は、第3正弦信号HA
および第4正弦信号HBを交互にA/Dコンバータ12
に供給する。A/Dコンバータ12は、入力された第3
正弦信号HAおよび第4正弦信号HBをデジタル化す
る。比較回路13は、記憶部14に記憶された最大値お
よび最小値と、デジタル化された第3正弦信号HAおよ
び第4正弦信号HBの値とを逐次比較し、第3正弦信号
HAおよび第4正弦信号HBの値が最大値よりも大きい
時には新たな最大値として記憶部14に記憶し、第3正
弦信号HAおよび第4正弦信号HBの値が最小値よりも
小さい場合は新たな最小値として記憶部14に記憶す
る。
および第4正弦信号HBを交互にA/Dコンバータ12
に供給する。A/Dコンバータ12は、入力された第3
正弦信号HAおよび第4正弦信号HBをデジタル化す
る。比較回路13は、記憶部14に記憶された最大値お
よび最小値と、デジタル化された第3正弦信号HAおよ
び第4正弦信号HBの値とを逐次比較し、第3正弦信号
HAおよび第4正弦信号HBの値が最大値よりも大きい
時には新たな最大値として記憶部14に記憶し、第3正
弦信号HAおよび第4正弦信号HBの値が最小値よりも
小さい場合は新たな最小値として記憶部14に記憶す
る。
【0024】第3正弦信号HAおよび第4正弦信号HB
のそれぞれの最大値と最小値を求める動作は、第1正弦
信号Aおよび第2正弦信号Bが少なくとも1周期以上入
力されるまで行う。第1および第2正弦信号A,Bの周
期変化は、カウンタ回路4より得ることができる。
のそれぞれの最大値と最小値を求める動作は、第1正弦
信号Aおよび第2正弦信号Bが少なくとも1周期以上入
力されるまで行う。第1および第2正弦信号A,Bの周
期変化は、カウンタ回路4より得ることができる。
【0025】上述の動作により得られた第3正弦信号H
Aの最大値および最小値ならびに第4正弦信号HBの最
大値と最小値を、HAMAX,HAMIN,HBMAX,HBMIN
とすると、記憶部14は、これらの値を、カウンタ回路
4より得られる情報に応じて記憶場所を変更し、複数セ
ットのHAMAX,HAMIN,HBMAX,HBMINを記憶す
る。なお、この動作は検出器1の移動停止時、すなわち
信号変化の無い時には行わない。
Aの最大値および最小値ならびに第4正弦信号HBの最
大値と最小値を、HAMAX,HAMIN,HBMAX,HBMIN
とすると、記憶部14は、これらの値を、カウンタ回路
4より得られる情報に応じて記憶場所を変更し、複数セ
ットのHAMAX,HAMIN,HBMAX,HBMINを記憶す
る。なお、この動作は検出器1の移動停止時、すなわち
信号変化の無い時には行わない。
【0026】次に、処理回路7は、記憶部14に記憶さ
れたHAMAX,HAMIN,HBMAX,HBMINを必要時に呼
び出し、(式6)および(式7)中の振幅La,Lbを
次の(式11)および(式12)により求める。
れたHAMAX,HAMIN,HBMAX,HBMINを必要時に呼
び出し、(式6)および(式7)中の振幅La,Lbを
次の(式11)および(式12)により求める。
【0027】 La=(HAMAX−HAMIN)/2 ・・・(式11)
【0028】 Lb=(HBMAX−HBMIN)/2 ・・・(式12)
【0029】そして、処理回路7は、複数セットのHA
MAX,HAMIN,HBMAX,HBMINを使用し、振幅Laお
よびLbの平均を取る。この様に得られた振幅Laおよ
びLbを用い、(式6)および(式7)のHAおよびH
Bから振幅項を削除すると、
MAX,HAMIN,HBMAX,HBMINを使用し、振幅Laお
よびLbの平均を取る。この様に得られた振幅Laおよ
びLbを用い、(式6)および(式7)のHAおよびH
Bから振幅項を削除すると、
【0030】 HA’=COS(ψ) ・・・(式13)
【0031】 HB’=SIN(ψ) ・・・(式14) となり、単純なtan-1表によりψが求まる。
【0032】なお、最大最小測定回路6は、検出器1の
停止時に加減算回路5から供給された第3正弦信号HA
および第4正弦信号HBを、A/Dコンバータ12によ
りデジタル化した後、比較回路13に供給することな
く、処理回路7へ送る。
停止時に加減算回路5から供給された第3正弦信号HA
および第4正弦信号HBを、A/Dコンバータ12によ
りデジタル化した後、比較回路13に供給することな
く、処理回路7へ送る。
【0033】処理回路7は、最終的に、次の(式15)
の計算を行い、位置に相当するθを算出する。
の計算を行い、位置に相当するθを算出する。
【0034】 θ=tan-1(HB’/HA’)−φB =tan-1{(HB/HA)×F(α)}−tan-1{1/F(α)} ・・・(式15)
【0035】ここで、 F(α)=La/Lb ・・・(式16) である。
【0036】この様に、元の第1正弦信号信号Aおよび
第2正弦信号Bの間に位相誤差αが存在し、かつこの位
相誤差が変動を示しても、その変動量には無関係に位置
を算出することができる。処理回路7では、カウンタ回
路4より得られた粗位置情報と(式15)より得られた
細かい変位すなわち微細位置情報とを加算して、最終位
置を得、この最終結果を表示部8に表示し、外部出力部
9に出力する。
第2正弦信号Bの間に位相誤差αが存在し、かつこの位
相誤差が変動を示しても、その変動量には無関係に位置
を算出することができる。処理回路7では、カウンタ回
路4より得られた粗位置情報と(式15)より得られた
細かい変位すなわち微細位置情報とを加算して、最終位
置を得、この最終結果を表示部8に表示し、外部出力部
9に出力する。
【0037】なお、上記実施例の処理回路7は、CP
U、このCPUの動作を規定するプログラムを規定する
ROM、およびCPUのワークエリアとなるRAMの組
み合わせにより実現できるが、ハードワイヤードロジッ
クにより実現することもできる。
U、このCPUの動作を規定するプログラムを規定する
ROM、およびCPUのワークエリアとなるRAMの組
み合わせにより実現できるが、ハードワイヤードロジッ
クにより実現することもできる。
【0038】このような位置測定装置は、高精度に位置
を測定できるので、例えばロータリエンコーダを用い、
角度を高精度に測定する測量機等に有効なものである。
勿論、リニアエンコーダを用いる各種測定装置も同様で
ある。
を測定できるので、例えばロータリエンコーダを用い、
角度を高精度に測定する測量機等に有効なものである。
勿論、リニアエンコーダを用いる各種測定装置も同様で
ある。
【0039】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
位置測定装置によれば、検出器より位置変化に応じて得
られる位相の90゜異なる第1および第2の正弦信号を
受け、第1の正弦信号から第2の正弦信号を減算して第
3の正弦信号を発生するとともに、第1および第2正弦
信号を加算して第4の正弦信号を発生し、第3および第
4の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値を測定
し、測定した最大値および最小値に基づいて求められた
第3および第4正弦信号の振幅の比に基づいて、第3お
よび第4正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位
置を求めるようにしたので、検出器から得られる信号状
態が悪い場合でも、また、温度変化等により信号の変動
が生じた場合でも、検出器の信号状態に影響されること
なく、位置情報を高精度に得ることができる。
位置測定装置によれば、検出器より位置変化に応じて得
られる位相の90゜異なる第1および第2の正弦信号を
受け、第1の正弦信号から第2の正弦信号を減算して第
3の正弦信号を発生するとともに、第1および第2正弦
信号を加算して第4の正弦信号を発生し、第3および第
4の正弦信号のそれぞれの最大値および最小値を測定
し、測定した最大値および最小値に基づいて求められた
第3および第4正弦信号の振幅の比に基づいて、第3お
よび第4正弦信号の比を補正し、得られた補正値から位
置を求めるようにしたので、検出器から得られる信号状
態が悪い場合でも、また、温度変化等により信号の変動
が生じた場合でも、検出器の信号状態に影響されること
なく、位置情報を高精度に得ることができる。
【図1】本発明の位置測定装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図2】図1の最大最小測定回路の一構成例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図3】従来の位置測定装置の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
1 検出器 2 アンプ 3 波形整形器 4 カウンタ回路 5 加減算回路 6 最大最小測定回路 7 処理回路 11 マルチプレクサ 12 A/Dコンバータ 13 比較回路 14 記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−96131(JP,A) 特開 平4−96130(JP,A) 特開 平5−231879(JP,A) 特開 平5−26686(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62
Claims (1)
- 【請求項1】 検出器より位置変化に応じて得られる位
相の90゜異なる第1および第2の正弦信号を処理し
て、位置を測定する位置測定装置において、 前記第1の正弦信号から前記第2の正弦信号を減算して
第3の正弦信号を発生するとともに、前記第1および第
2正弦信号を加算して第4の正弦信号を発生する加減算
手段と、 前記第3および第4の正弦信号のそれぞれの最大値およ
び最小値を測定する最大最小測定手段と、 前記最大最小測定手段によって測定された最大値および
最小値に基づいて求められた前記第3および第4正弦信
号の振幅の比に基づいて、前記第3および第4正弦信号
の比を補正し、得られた補正値から位置を求める処理手
段とを備えることを特徴とする位置測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05154322A JP3075452B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05154322A JP3075452B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06341856A JPH06341856A (ja) | 1994-12-13 |
JP3075452B2 true JP3075452B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=15581610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05154322A Expired - Lifetime JP3075452B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 位置測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3075452B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5333863B2 (ja) * | 2009-08-26 | 2013-11-06 | 株式会社ジェイテクト | 回転角検出装置 |
JP6939049B2 (ja) * | 2017-04-25 | 2021-09-22 | 日本精工株式会社 | 相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP05154322A patent/JP3075452B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06341856A (ja) | 1994-12-13 |
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