JPH0643892B2 - 測角誤差の補正装置 - Google Patents
測角誤差の補正装置Info
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- JPH0643892B2 JPH0643892B2 JP59026598A JP2659884A JPH0643892B2 JP H0643892 B2 JPH0643892 B2 JP H0643892B2 JP 59026598 A JP59026598 A JP 59026598A JP 2659884 A JP2659884 A JP 2659884A JP H0643892 B2 JPH0643892 B2 JP H0643892B2
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- measured
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、電子測角装置の測角誤差補正装置に関する。
「従来技術およびその問題点」 近年、エンコーダーを用いた電子測角器が種々開発され
ており、測角精度も著しく向上してきた。このような電
子測角器の測角原理は既に公知ではあるが、その概要に
ついて述べる。
ており、測角精度も著しく向上してきた。このような電
子測角器の測角原理は既に公知ではあるが、その概要に
ついて述べる。
この測角器は、円周上に等間隔配列したメインスリット
目盛を有するメインスリット板と、これに対向して配置
され、メインスリット板と同一ピッチのサブスリット目
盛を備え、メインスリット板を走査し得るように同軸で
回転するサブスリット板、及びメインスリット板および
サブスリット板を挟んで対向して設けられた、走査光投
光器および走査光受光器を備えている。
目盛を有するメインスリット板と、これに対向して配置
され、メインスリット板と同一ピッチのサブスリット目
盛を備え、メインスリット板を走査し得るように同軸で
回転するサブスリット板、及びメインスリット板および
サブスリット板を挟んで対向して設けられた、走査光投
光器および走査光受光器を備えている。
このサブスリット板には二種類のサブスリット目盛が設
けられていて、一方のサブスリット目盛をメインスリッ
ト目盛に完全に重ね合わせた場合に、他方のサブスリッ
ト目盛が、メインスリット目盛のピッチの1/4だけシフ
トするように製作されている。つまり、これらの一対の
サブスリット群は、互に位相が90°分異なっている。
けられていて、一方のサブスリット目盛をメインスリッ
ト目盛に完全に重ね合わせた場合に、他方のサブスリッ
ト目盛が、メインスリット目盛のピッチの1/4だけシフ
トするように製作されている。つまり、これらの一対の
サブスリット群は、互に位相が90°分異なっている。
このように構成されたサブスリット板を回転すると、上
記２種類のサブスリット目盛を透過して得られる走査光
信号は、一方は正弦波状信号となり、他方は同一周期且
つ位相が90°遅れた余弦波状信号となる。正弦波状信号
をＳ（ｘ）とし、余弦波状信号をＣ（ｘ）とすると（ｘ
は角度）、計測される角度ｘは、ｘ＝tan-1{S(x)/C(x)}
で表わさせる。
記２種類のサブスリット目盛を透過して得られる走査光
信号は、一方は正弦波状信号となり、他方は同一周期且
つ位相が90°遅れた余弦波状信号となる。正弦波状信号
をＳ（ｘ）とし、余弦波状信号をＣ（ｘ）とすると（ｘ
は角度）、計測される角度ｘは、ｘ＝tan-1{S(x)/C(x)}
で表わさせる。
スリットのピッチより大きい円弧に相当する角度は、通
過するスリット目盛の数を光電的に計数することにより
計測し、スリット目盛ピッチ以内の角度は、上述の式に
より可成りの高分解能で内挿することができる。
過するスリット目盛の数を光電的に計数することにより
計測し、スリット目盛ピッチ以内の角度は、上述の式に
より可成りの高分解能で内挿することができる。
実際の測角器ではメインスリット目盛が例えば16200 li
ne/全周で設けられており、その１ピッチは80″に相当
する。この場合、上述の内挿法を用いて数秒程度の測角
精度が期待できる。
ne/全周で設けられており、その１ピッチは80″に相当
する。この場合、上述の内挿法を用いて数秒程度の測角
精度が期待できる。
しかしこのように簡単な測角原理であっても実際には各
種の測角誤差要因を伴い、上記例示の如く高精度が要求
されるため尚更これら誤差要因を最小限に抑圧しなけれ
ばならない。誤差の種類は大別すると、次の２種類であ
る。
種の測角誤差要因を伴い、上記例示の如く高精度が要求
されるため尚更これら誤差要因を最小限に抑圧しなけれ
ばならない。誤差の種類は大別すると、次の２種類であ
る。
(i)偏芯誤差：サブスリットの回転中心の偏芯であり直
接的な機械的測角誤差を生じると共に走査信号が振幅変
調される。
接的な機械的測角誤差を生じると共に走査信号が振幅変
調される。
(ii)走査信号に含まれる誤差：正、余弦波状信号の直流
成分、回折光に含まれる高調波歪み、正、余弦波状信号
相互の振幅差、位相誤差である。
成分、回折光に含まれる高調波歪み、正、余弦波状信号
相互の振幅差、位相誤差である。
「発明の目的」 本発明の目的は、予め計測された実測のサンプリング余
弦波状信号及びサンプリング正弦波状信号をもとに、計
測される走査信号中の諸誤差をリアルタイムで補正し、
真の角度を得ることできる、比較的廉価な測角誤差の補
正手段を提供することである。
弦波状信号及びサンプリング正弦波状信号をもとに、計
測される走査信号中の諸誤差をリアルタイムで補正し、
真の角度を得ることできる、比較的廉価な測角誤差の補
正手段を提供することである。
「発明の概要」 本発明は、正弦波状信号及びこの信号と同一周期かつ位
相が90°遅れた余弦波状信号を出力するエンコーダーを
用いた電子式測角装置において、実測の各信号に含まれ
る直流成分、振幅差、位相誤差を測角処理中に逐次的に
除去すること、に特徴を有する。
相が90°遅れた余弦波状信号を出力するエンコーダーを
用いた電子式測角装置において、実測の各信号に含まれ
る直流成分、振幅差、位相誤差を測角処理中に逐次的に
除去すること、に特徴を有する。
より具体的には、本発明は、測角部材の回転に応じて、
電気的な正弦波状信号と、この正弦波状信号に対して位
相が９０°遅れた余弦波状信号とを出力するロータリー
エンコーダを備えた電子測角装置であって、上記測角部
材のサンプリング回転において、上記ロータリーエンコ
ーダから出力される実測のサンプリング正弦波状信号お
よびサンプリング余弦波状信号をフーリエ解析し、上記
ロータリーエンコーダ固有の各直流成分（a1,b1）、お
よび基本周期の振幅（a2,b2）と位相定数（a3,b3）とを
求める解析手段と；上記解析手段により求めた上記各直
流成分（a1,b1）、振幅（a2,b2）および位相定数（a3,b
3）をメモリする定数メモリ手段と；測角時において、
上記測角部材の回転角に応じて上記ロータリーエンコー
ダから出力される計測正弦波状信号および計測余弦波状
信号のそれぞれの直流成分および振幅誤差を、上記定数
メモリ手段にメモリした各直流成分（a1,b1）および振
幅（a2,b2）に基づいてそれぞれ補正する第１の補正手
段と；上記第１の補正手段で補正した上記計測正弦波状
信号および上記計測余弦波状信号の位相誤差を上記定数
メモリ手段から読み出した上記位相定数（a3,b3）に基
づいてそれぞれ補正する第２の補正手段と；上記第２の
補正手段で補正した上記計測正弦波状信号および上記計
測余弦波状信号に基づいて上記測角部材の回転角を演算
する角度計算手段と；を備えたことに特徴を有する。
電気的な正弦波状信号と、この正弦波状信号に対して位
相が９０°遅れた余弦波状信号とを出力するロータリー
エンコーダを備えた電子測角装置であって、上記測角部
材のサンプリング回転において、上記ロータリーエンコ
ーダから出力される実測のサンプリング正弦波状信号お
よびサンプリング余弦波状信号をフーリエ解析し、上記
ロータリーエンコーダ固有の各直流成分（a1,b1）、お
よび基本周期の振幅（a2,b2）と位相定数（a3,b3）とを
求める解析手段と；上記解析手段により求めた上記各直
流成分（a1,b1）、振幅（a2,b2）および位相定数（a3,b
3）をメモリする定数メモリ手段と；測角時において、
上記測角部材の回転角に応じて上記ロータリーエンコー
ダから出力される計測正弦波状信号および計測余弦波状
信号のそれぞれの直流成分および振幅誤差を、上記定数
メモリ手段にメモリした各直流成分（a1,b1）および振
幅（a2,b2）に基づいてそれぞれ補正する第１の補正手
段と；上記第１の補正手段で補正した上記計測正弦波状
信号および上記計測余弦波状信号の位相誤差を上記定数
メモリ手段から読み出した上記位相定数（a3,b3）に基
づいてそれぞれ補正する第２の補正手段と；上記第２の
補正手段で補正した上記計測正弦波状信号および上記計
測余弦波状信号に基づいて上記測角部材の回転角を演算
する角度計算手段と；を備えたことに特徴を有する。
「発明の実施例」 次に、本発明の誤差補正手段の前提条件について説明す
る。
る。
本発明の誤差補正を有効にする条件は、２つの走査信号
が、円周上のどの位置のメインスリット目盛でも同じ状
態で生起し、かつ経時変化をしないことである。このた
めにはスリット目盛を走査する走査光学系の照度が一定
なこと等の光学的安定性、測角部材としてのサブスリッ
ト板の回転に伴うワウ・フラッター等がないこと、回転
軸に偏芯がないこと等の機構的安定性、及び走査投光素
子および受光素子含む電子回路系の安定性が要求され
る。これ等の安定度を理想的な状態に保持することは事
実上不可能であるから、ここでいう誤差補正には自ら限
界があり、その許容範囲はこれらの安定度に依存する。
が、円周上のどの位置のメインスリット目盛でも同じ状
態で生起し、かつ経時変化をしないことである。このた
めにはスリット目盛を走査する走査光学系の照度が一定
なこと等の光学的安定性、測角部材としてのサブスリッ
ト板の回転に伴うワウ・フラッター等がないこと、回転
軸に偏芯がないこと等の機構的安定性、及び走査投光素
子および受光素子含む電子回路系の安定性が要求され
る。これ等の安定度を理想的な状態に保持することは事
実上不可能であるから、ここでいう誤差補正には自ら限
界があり、その許容範囲はこれらの安定度に依存する。
しかしながら、走査信号に多少の変動あっても経時変化
が微小であり、信号が準静的に変化する限りにおいては
誤差補正手段は、実用上効果的に作用する。
が微小であり、信号が準静的に変化する限りにおいては
誤差補正手段は、実用上効果的に作用する。
次に、走査信号中に含まれる誤差の発生要因について述
べる。
べる。
信号に含まれる直流成分と高調波歪は、光学的及び電気
的要因に基づいて発生する。元来、走査光信号は両スリ
ットによる二重回折光によるモアレ縞の走査によって発
生するものであり、このモアレ縞ビジビリティーは常に
１より小さい為に必ず直流成分を含有する。また、走査
回折像は本質的にフレネル回折光であり、信号変化は純
粋な正弦波ではなく高次のフーリエ成分を含み、この為
高調波歪が信号中に存在する。これ等の光学的要因の他
に電子的増幅器のＤＣオフセット、位相歪み、雑音など
によってもこれら直流成分や高調波歪を生ずる。
的要因に基づいて発生する。元来、走査光信号は両スリ
ットによる二重回折光によるモアレ縞の走査によって発
生するものであり、このモアレ縞ビジビリティーは常に
１より小さい為に必ず直流成分を含有する。また、走査
回折像は本質的にフレネル回折光であり、信号変化は純
粋な正弦波ではなく高次のフーリエ成分を含み、この為
高調波歪が信号中に存在する。これ等の光学的要因の他
に電子的増幅器のＤＣオフセット、位相歪み、雑音など
によってもこれら直流成分や高調波歪を生ずる。
なお、直流成分を予め除去する方法は既に従来公知であ
るが、正、余弦波状信号に対応する２つのサブスリット
の夫々に隣接して180°位相の異なるサブスリットを更
に一対設置し、これらの検出信号の和演算を行って直流
成分を光電的に相殺する方法が採用されている。
るが、正、余弦波状信号に対応する２つのサブスリット
の夫々に隣接して180°位相の異なるサブスリットを更
に一対設置し、これらの検出信号の和演算を行って直流
成分を光電的に相殺する方法が採用されている。
さらに偏芯誤差の相殺手段として周知のものとしては、
これら４個の１組のサブスリットを円周上180°隔てた
位置に対向配置するものがある。
これら４個の１組のサブスリットを円周上180°隔てた
位置に対向配置するものがある。
位相誤差は、主として正、余弦波状信号を発生する２種
類のサブスリットの位相差が正確に90°（π／２）にな
らずに偏位しているために生じ、サブスリットの製作誤
差として固定的で不変なものである。この誤差の他の原
因は、電子回路系の位相シフトである。
類のサブスリットの位相差が正確に90°（π／２）にな
らずに偏位しているために生じ、サブスリットの製作誤
差として固定的で不変なものである。この誤差の他の原
因は、電子回路系の位相シフトである。
この誤差補正手段の適用に当たっては、偏芯誤差は両ス
リット組立時に調整して極力抑制しておかねばならな
い。先にも述べたように偏芯によってサブスリットの姿
勢が傾いていると、走査信号が振幅変調と位相変調を受
け、円周位置が異なると、信号の恒常性が失われるから
である。
リット組立時に調整して極力抑制しておかねばならな
い。先にも述べたように偏芯によってサブスリットの姿
勢が傾いていると、走査信号が振幅変調と位相変調を受
け、円周位置が異なると、信号の恒常性が失われるから
である。
次に、本発明の測角誤差補正装置の補正原理を説明す
る。
る。
先ず、誤差補正の準備段階である、エンコーダから出力
される正弦波状信号及び余弦波状信号に含まれる誤差要
因に関する定数の計算方法について説明する。ここで
は、正弦波状信号及び余弦波状信号を実測によりサンプ
リングする方法を一例に説明する。
される正弦波状信号及び余弦波状信号に含まれる誤差要
因に関する定数の計算方法について説明する。ここで
は、正弦波状信号及び余弦波状信号を実測によりサンプ
リングする方法を一例に説明する。
サンプリングの範囲は、メインスリット目盛の１ピッ
チ、即ち正、余弦波状信号の一周期であるが、これを例
えば４０等分して、正しい回転角に対する一対の正弦波
状信号及び余弦波状信号の値を実測する。
チ、即ち正、余弦波状信号の一周期であるが、これを例
えば４０等分して、正しい回転角に対する一対の正弦波
状信号及び余弦波状信号の値を実測する。
そのために、サブスリット板の回転軸に径方向に延びる
長いレバーを固定する。そして、レバーの外端を精密な
送り機構、例えばマイクロメータヘッドで押してレバー
を微小量づつ回転させる。先述の数値例によると、サブ
スリット板の直径を800mmとした場合、スリットの１ピ
ッチは16μ（角度換算80″）である。レバーの長さを20
0mmとすれば、サブスリット板が80″回転すると、レバ
ー外端は80μ移動する。この回転角を４０等分すると、
その増分２″に対応するマイクロメータヘッドの送り量
は２μである。現行のマイクロメータヘッドによればこ
の程度の精度は充分に保証しうるから、正確な回転角に
おける正、余弦波状信号の数値が得られる。
長いレバーを固定する。そして、レバーの外端を精密な
送り機構、例えばマイクロメータヘッドで押してレバー
を微小量づつ回転させる。先述の数値例によると、サブ
スリット板の直径を800mmとした場合、スリットの１ピ
ッチは16μ（角度換算80″）である。レバーの長さを20
0mmとすれば、サブスリット板が80″回転すると、レバ
ー外端は80μ移動する。この回転角を４０等分すると、
その増分２″に対応するマイクロメータヘッドの送り量
は２μである。現行のマイクロメータヘッドによればこ
の程度の精度は充分に保証しうるから、正確な回転角に
おける正、余弦波状信号の数値が得られる。
なお、サブスリット回転軸の偏芯誤差は調整されて微少
量に抑えているが、このサンプリング値の実測はメイン
スリット板の円周上の数箇所で行い、これらの実測サン
プリング値の平均を誤差補正定数に採用すべきである。
量に抑えているが、このサンプリング値の実測はメイン
スリット板の円周上の数箇所で行い、これらの実測サン
プリング値の平均を誤差補正定数に採用すべきである。
次に、補正定数の計算方法について述べる。以上のよう
にして実測されたサンプリング余弦波状信号およびサン
プリング正弦波状信号を角度ｘの関数Ｃ（ｘ）およびＳ
（ｘ）とすると、 C(x)＝a1＋a2cos(x+a3)＋Cn(x)… S(x)＝b1＋b2cos(x+b3)＋Sn(x)… で表わされる。ここで、ａ1、ｂ1はサンプリング波に含
まれる直流成分、ａ2、ｂ2は振幅、ａ3、ｂ3は位相誤
差、Ｃｎ（ｘ）、Ｓｎ（ｘ）は高調波歪である。
にして実測されたサンプリング余弦波状信号およびサン
プリング正弦波状信号を角度ｘの関数Ｃ（ｘ）およびＳ
（ｘ）とすると、 C(x)＝a1＋a2cos(x+a3)＋Cn(x)… S(x)＝b1＋b2cos(x+b3)＋Sn(x)… で表わされる。ここで、ａ1、ｂ1はサンプリング波に含
まれる直流成分、ａ2、ｂ2は振幅、ａ3、ｂ3は位相誤
差、Ｃｎ（ｘ）、Ｓｎ（ｘ）は高調波歪である。
またこれらの実測サンプリング値は、フーリエ係数ａ
c(n)、ｂc(n)、ａs(n)、ｂs(n)を用いて次のようにも表
わせる。
c(n)、ｂc(n)、ａs(n)、ｂs(n)を用いて次のようにも表
わせる。
ここで、ａoc、ａosはフーリエ０次成分である。またＮ
の値は、通常５ないし７の範囲で選んでよいが、これは
実測される回折光の高調波成分は僅少で歪率が３％以下
であることによる。
の値は、通常５ないし７の範囲で選んでよいが、これは
実測される回折光の高調波成分は僅少で歪率が３％以下
であることによる。
実測したＷ個（例えば40個）のＳi（ｘ）、Ｃi（ｘ）、
i＝1、2、3、…、Ｗからフーリエ係数をコンピュータによ
り計算する手法は公知であるから、説明を省略する。
i＝1、2、3、…、Ｗからフーリエ係数をコンピュータによ
り計算する手法は公知であるから、説明を省略する。
これらフーリエ係数があらかじめ計算されていると、式
およびの係数ａi、誤差ｂiは次のように求められ
る。ただし、i＝1、2、3とする。
およびの係数ａi、誤差ｂiは次のように求められ
る。ただし、i＝1、2、3とする。
直流成分：a1＝aoc、b1＝aos 振幅：a2＝{a2 c(1)＋b2 c(1)}1/2 b2＝{a2 s(1)＋b2 s(1)}1/2 位相定数：a3＝tan-1{bc(1)／ac(1)} b3＝tan-1{bs(1)／as(1)} 以上の計算はすべて解析手段により、例えばコンピュー
タによりあらかじめ計算しておき、この計算により算出
されたこのエンコーダ固有の定数ａi、ｂiを測角装置内
のメモリ６にメモリしておく。
タによりあらかじめ計算しておき、この計算により算出
されたこのエンコーダ固有の定数ａi、ｂiを測角装置内
のメモリ６にメモリしておく。
第１図は、本発明の測光誤差の補正装置の一実施例のブ
ロック回路を示す。メインスリット板１は、適当な走査
用照明光源（図示せず）により照明されている。このメ
インスリット板１の上記照明光とは反対側面にきわめて
接近して、メインスリット板１の回転軸と同軸上を回転
し得るサブスリット板２３が配設されている。サブスリ
ット板２３の辺縁部には、余弦波用サブスリット２およ
び正弦波用サブスリット３が設けられている。これらの
余、正弦波用サブスリット２、３の直後には受光素子
４、５が配置されている。そして受光素子４、５は、サ
ブスリット２、３により形成された回折像を光電変換し
て余弦状信号Ｃ（ｘ）、正弦波状信号Ｓ（ｘ）を発生す
る。
ロック回路を示す。メインスリット板１は、適当な走査
用照明光源（図示せず）により照明されている。このメ
インスリット板１の上記照明光とは反対側面にきわめて
接近して、メインスリット板１の回転軸と同軸上を回転
し得るサブスリット板２３が配設されている。サブスリ
ット板２３の辺縁部には、余弦波用サブスリット２およ
び正弦波用サブスリット３が設けられている。これらの
余、正弦波用サブスリット２、３の直後には受光素子
４、５が配置されている。そして受光素子４、５は、サ
ブスリット２、３により形成された回折像を光電変換し
て余弦状信号Ｃ（ｘ）、正弦波状信号Ｓ（ｘ）を発生す
る。
以上のメインスリット板１、サブスリット板２３、照明
光源および受光素子４、５により、エンコーダ（ロータ
リーエンコーダ）を構成している。そしてこのエンコー
ダ固有の上記各定数ａi、ｂiは、すでにメモリ６にメモ
リされている。
光源および受光素子４、５により、エンコーダ（ロータ
リーエンコーダ）を構成している。そしてこのエンコー
ダ固有の上記各定数ａi、ｂiは、すでにメモリ６にメモ
リされている。
一対の第１補正器７および８は、メモリ６から直流成分
ａ1、ａ2および振幅値ｂ1、ｂ2を読出して、これらの値
と受光素子４、５から出力される計測余弦波状信号Ｃ
（ｘ）、計測正弦波状信号Ｓ（ｘ）に基づいて、次の計
算を行なう。この第１補正器７、８の出力をそれぞれＣ
1（ｘ）、Ｓ1（ｘ）とすると、 C1（ｘ）＝{C（ｘ）−a1}／a2…… S1（ｘ）＝{S（ｘ）−b1}／b2…… となる。式、と式およびを比較すると、 C1（ｘ）≒cos（ｘ＋a3） S1（ｘ）≒sin（ｘ＋b3） となる。ただし、ここで高調波歪Ｃn（ｘ）、Ｓn（ｘ）
は、誤差定数ａi、ｂiに比べて３％以下の僅少量であ
り、数秒程度の測角精度を保証するには影響しないこと
が実験的に確認されている。したがって、ここでは高調
波歪による誤差補正は行なわない（無視する）。
ａ1、ａ2および振幅値ｂ1、ｂ2を読出して、これらの値
と受光素子４、５から出力される計測余弦波状信号Ｃ
（ｘ）、計測正弦波状信号Ｓ（ｘ）に基づいて、次の計
算を行なう。この第１補正器７、８の出力をそれぞれＣ
1（ｘ）、Ｓ1（ｘ）とすると、 C1（ｘ）＝{C（ｘ）−a1}／a2…… S1（ｘ）＝{S（ｘ）−b1}／b2…… となる。式、と式およびを比較すると、 C1（ｘ）≒cos（ｘ＋a3） S1（ｘ）≒sin（ｘ＋b3） となる。ただし、ここで高調波歪Ｃn（ｘ）、Ｓn（ｘ）
は、誤差定数ａi、ｂiに比べて３％以下の僅少量であ
り、数秒程度の測角精度を保証するには影響しないこと
が実験的に確認されている。したがって、ここでは高調
波歪による誤差補正は行なわない（無視する）。
定数計算機１１は、メモリ６から定数ａ3、ｂ3を受け取
って定数ａを出力する。ただし、定数ａは、ａ＝cos(a3
-b3)である。
って定数ａを出力する。ただし、定数ａは、ａ＝cos(a3
-b3)である。
一対の第２補正器９、１０は、一対の第１補正器７、８
の出力Ｃ1（ｘ）、Ｓ1（ｘ）および定数ａに基づいて下
記式によりそれぞれ出力Ｃ2（ｘ）、Ｓ2（ｘ）を算出す
る。
の出力Ｃ1（ｘ）、Ｓ1（ｘ）および定数ａに基づいて下
記式によりそれぞれ出力Ｃ2（ｘ）、Ｓ2（ｘ）を算出す
る。
Ｃ2（ｘ）＝{S1(x)sin a3+C1(x)cos b3}/a… Ｓ2（ｘ）＝{S1(x)cos a3-C1(x)sin b3}/a… これらの式、と、と、を比較すると、式
およびはそれぞれ正確な、 余弦波Ｃ2（ｘ）＝cosｘ 正弦波Ｓ2（ｘ）＝sinｘ を与えることが判明する。
およびはそれぞれ正確な、 余弦波Ｃ2（ｘ）＝cosｘ 正弦波Ｓ2（ｘ）＝sinｘ を与えることが判明する。
これらの出力Ｃ2（ｘ）、Ｓ2（ｘ）は、角度計算機１２
に入力され、角度計算機１２により真の測角値、 ｘ＝tan-1{S2（ｘ）／C2（ｘ）｝ が算出される。そしてこの測角値ｘは、表示器１３に表
示される。
に入力され、角度計算機１２により真の測角値、 ｘ＝tan-1{S2（ｘ）／C2（ｘ）｝ が算出される。そしてこの測角値ｘは、表示器１３に表
示される。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、測角誤差補正装置の
各部分の出力を示したものである。図の上段は余弦波状
信号と正弦波状信号とを同時に示し、下段はそのリサー
ジュ図形を示してある。第２図（ａ）は受光素子４、５
の出力Ｃ（ｘ）、Ｓ（ｘ）；第２図（ｂ）は第１補正器
７、８の出力Ｃ1（ｘ）、Ｓ1（ｘ）；第２図（ｃ）は第
２補正器９、１０の出力Ｃ2（ｘ）、Ｓ2（ｘ）を示して
いる。この図から明らかなように、補正前の歪んだ楕円
が、誤差補正の段階が進むにしたがって真円に近付くこ
とが分かる。
各部分の出力を示したものである。図の上段は余弦波状
信号と正弦波状信号とを同時に示し、下段はそのリサー
ジュ図形を示してある。第２図（ａ）は受光素子４、５
の出力Ｃ（ｘ）、Ｓ（ｘ）；第２図（ｂ）は第１補正器
７、８の出力Ｃ1（ｘ）、Ｓ1（ｘ）；第２図（ｃ）は第
２補正器９、１０の出力Ｃ2（ｘ）、Ｓ2（ｘ）を示して
いる。この図から明らかなように、補正前の歪んだ楕円
が、誤差補正の段階が進むにしたがって真円に近付くこ
とが分かる。
このように本発明の測角誤差補正装置は、エンコーダか
ら出力される、誤差を含む実測の正弦波状信号および余
弦波状信号を、測角装置内のメモリにあらかじめメモリ
した、フーリエ解析により求められた誤差要因に関する
諸定数により補正して、真の測角値を求めることができ
る。
ら出力される、誤差を含む実測の正弦波状信号および余
弦波状信号を、測角装置内のメモリにあらかじめメモリ
した、フーリエ解析により求められた誤差要因に関する
諸定数により補正して、真の測角値を求めることができ
る。
なお、以上の説明では高調波歪の補正は無視したが、さ
らに高精度を要求される測角装置にあっては高調波歪の
補正も可能である。高調波歪Ｃn（ｘ）、Ｓn（ｘ）は真
の角度ｘの関数であるから、角度ｘが不明の状態である
補正前においてはその値が求められないように思える。
らに高精度を要求される測角装置にあっては高調波歪の
補正も可能である。高調波歪Ｃn（ｘ）、Ｓn（ｘ）は真
の角度ｘの関数であるから、角度ｘが不明の状態である
補正前においてはその値が求められないように思える。
しかしながら、ニュートンの近似解法を駆使して高速コ
ンピュータにより漸近解を求めることができる。なぜな
らば誤差を含む偽の実測角がこの近似解の初期値になっ
ているからである。しかし廉価かつ小型化を要求される
電子式セオドライトなどの実用的な測角器においては、
このような複雑かつ高速の計算装置を実装することはで
きない。高調波歪の補正を行なわなくとも前述の理由に
より実際の測角器では十分な精度が保証される。
ンピュータにより漸近解を求めることができる。なぜな
らば誤差を含む偽の実測角がこの近似解の初期値になっ
ているからである。しかし廉価かつ小型化を要求される
電子式セオドライトなどの実用的な測角器においては、
このような複雑かつ高速の計算装置を実装することはで
きない。高調波歪の補正を行なわなくとも前述の理由に
より実際の測角器では十分な精度が保証される。
本発明による測角誤差の補正装置は測地測量用の測角器
のみならず、ロボットなどの精密な測角センサとして多
様な用途を期待し得るものである。
のみならず、ロボットなどの精密な測角センサとして多
様な用途を期待し得るものである。
「発明の効果」 以上の通り本発明は、エンコーダから出力される実測の
サンプリング正弦波状信号及びサンプリング余弦波状信
号から、予めそれぞれをフーリエ解析して求めたこのエ
ンコーダ固有の直流成分、振幅および位相差に基づい
て、そのエンコーダから出力される計測正弦波状信号お
よび計測余弦波状信号を補正するので、正確な測角値を
得ることができる。
サンプリング正弦波状信号及びサンプリング余弦波状信
号から、予めそれぞれをフーリエ解析して求めたこのエ
ンコーダ固有の直流成分、振幅および位相差に基づい
て、そのエンコーダから出力される計測正弦波状信号お
よび計測余弦波状信号を補正するので、正確な測角値を
得ることができる。
しかも本発明は、上記フーリエ解析により求められるエ
ンコーダ固有の各直流成分、振幅および位相差を、あら
かじめ算出して補正装置内のメモリ手段にメモリしてお
くので、補正装置の構成が簡単になり、しかも補正処
理、したがって計測処理が速くなる。
ンコーダ固有の各直流成分、振幅および位相差を、あら
かじめ算出して補正装置内のメモリ手段にメモリしてお
くので、補正装置の構成が簡単になり、しかも補正処
理、したがって計測処理が速くなる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の測角誤差補正装置一実施例の主要構
成を示すブロック図、第２図は、同測角誤差補正装置の
各処理部分の出力信号を示すグラフである。 １…メインスリット、２、３…サブスリット ４、５…受光素子、６…メモリ ７、８…第１補正器、９、１０…第２補正器 １１…定数計算機、１２…角度計算機 １３…表示器
成を示すブロック図、第２図は、同測角誤差補正装置の
各処理部分の出力信号を示すグラフである。 １…メインスリット、２、３…サブスリット ４、５…受光素子、６…メモリ ７、８…第１補正器、９、１０…第２補正器 １１…定数計算機、１２…角度計算機 １３…表示器
Claims (1)
- 【請求項１】測角部材の回転に応じて、電気的な正弦波
状信号と、この正弦波状信号に対して位相が９０°遅れ
た余弦波状信号とを出力するロータリーエンコーダを備
えた電子測角装置であって、 上記測角部材のサンプリング回転において、上記ロータ
リーエンコーダから出力される実測のサンプリング正弦
波状信号およびサンプリング余弦波状信号をフーリエ解
析し、上記ロータリーエンコーダ固有の各直流成分
（a1,b1）、および基本周期の振幅（a2,b2）と位相定数
（a3,b3）とを求める解析手段と； 上記解析手段により求めた上記各直流成分（a1,b1）、
振幅（a2,b2）および位相定数（a3,b3）をメモリする定
数メモリ手段と； 測角時において、上記測角部材の回転角に応じて上記ロ
ータリーエンコーダから出力される計測正弦波状信号お
よび計測余弦波状信号のそれぞれの直流成分および振幅
誤差を、上記定数メモリ手段にメモリした各直流成分
（a1,b1）および振幅（a2,b2）に基づいてそれぞれ補正
する第１の補正手段と； 上記第１の補正手段で補正した上記計測正弦波状信号お
よび上記計測余弦波状信号の位相誤差を上記定数メモリ
手段から読み出した上記位相定数（a3,b3）に基づいて
それぞれ補正する第２の補正手段と； 上記第２の補正手段で補正した上記計測正弦波状信号お
よび上記計測余弦波状信号に基づいて上記測角部材の回
転角を演算する角度計算手段と； を備えたことを特徴とする測角誤差の補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026598A JPH0643892B2 (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 測角誤差の補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026598A JPH0643892B2 (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 測角誤差の補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170710A JPS60170710A (ja) | 1985-09-04 |
| JPH0643892B2 true JPH0643892B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=12197958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59026598A Expired - Lifetime JPH0643892B2 (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 測角誤差の補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643892B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011117834A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Canon Inc | 位置信号補正装置および位置信号補正方法 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354416A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-08 | Okuma Mach Works Ltd | 位置検出装置 |
| JP2515891B2 (ja) * | 1989-09-20 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 角度センサ及びトルクセンサ、そのセンサの出力に応じて制御される電動パワ―ステアリング装置 |
| JPH03170011A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-23 | Okuma Mach Works Ltd | 位置検出装置における誤差検出方法及び自動誤差補正機能付き位置検出装置 |
| JPH04136714A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-11 | Okuma Mach Works Ltd | エンコーダ |
| JP5178374B2 (ja) | 2008-07-29 | 2013-04-10 | キヤノン株式会社 | 検出装置 |
| JP5463898B2 (ja) * | 2009-12-18 | 2014-04-09 | 日本精工株式会社 | レゾルバステータ単体の調整方法 |
| CN103438856B (zh) * | 2013-09-18 | 2016-02-10 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 螺旋槽数控立铣刀圆周刃前角的测量方法 |
| KR101514679B1 (ko) * | 2014-04-10 | 2015-04-24 | 한국표준과학연구원 | 상태 변분 원리를 이용한 진동 변위 측정 방법 |
| JP6613658B2 (ja) * | 2014-10-27 | 2019-12-04 | セイコーエプソン株式会社 | 位置検出装置、電子機器、記録装置、ロボット、および、位置検出方法 |
| JP2016151499A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | ソニー株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及び支持アーム装置 |
| JP6601458B2 (ja) * | 2016-07-20 | 2019-11-06 | Ｔｄｋ株式会社 | 角度センサおよび角度センサシステム |
| US10836429B2 (en) | 2016-07-20 | 2020-11-17 | Tdk Corporation | Angle sensor and angle sensor system |
| JP2020012634A (ja) * | 2016-11-21 | 2020-01-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ロータリーエンコーダ信号処理装置及びその信号処理方法 |
| JP7070556B2 (ja) * | 2017-04-13 | 2022-05-18 | ソニーグループ株式会社 | 位置検出装置及び位置検出方法 |
| US11573103B2 (en) | 2018-05-11 | 2023-02-07 | Sankyo Seisakusho Co. | Angle detector |
| JP6854841B2 (ja) * | 2019-04-19 | 2021-04-07 | 三菱電機株式会社 | 角度検出装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057011B2 (ja) * | 1979-07-18 | 1985-12-12 | 株式会社ニコン | 変位測定装置における内插装置 |
| JPS5757212A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Rotation angle measuring device |
-
1984
- 1984-02-15 JP JP59026598A patent/JPH0643892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011117834A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Canon Inc | 位置信号補正装置および位置信号補正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60170710A (ja) | 1985-09-04 |
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