JPWO2018190018A1 - 位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
1.前提となる技術
2.本実施形態に係る位置検出装置の構成例
3.3トラックの場合の構成例
図1は、本開示の前提となるエンコーダ(位置検出装置)の構成を示す模式図である。エンコーダは、回転体(移動体)100と、検出部201及び検出部202を有して構成される。
θref=atan2(cosA,sinA)−atan2(cosB,sinB)
・・・(1)
より詳細には、トラックAは64周期であるため、sinA,cosAの変動の周期はそれぞれ64周期となる。アークタンジェント2を計算することは、sinAとcosAの位相を求めることに等しく、回転体100の1周(機械角1周)に対してsinA,cosAは64周期変動するので、位相の変動(アークタンジェント2の変動)も64周期発生する。このため、アークタンジェント2の計算結果が64周期で増減を繰り返すことになる。トラックBについては63周期であるため、アークタンジェント2の計算結果は63周期で増減を繰り返すことになる。従って、atan(cosA・sinA)は64周期で増減を繰り返すのに対し、atan(cosB・sinB)は63周期で増減を繰り返すため、両者の差分は回転体100が1回転する際に回転角の増加に応じて増加する。従って、式(1)から絶対角度θrefを算出することができる。
θinterp=atan2(cosA,sinA)
・・・(2)
図10は、本実施形態に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。図10に示す角度検出装置においても、図3に示した2つのトラックA、トラックBを備える回転体100の絶対角度を検出する。位置検出装置は、トラックAの検出部200、トラックBの検出部210、絶対角度演算部(リファレンス位置算出部)250、スリット番号算出部(スリット特定部)300、内挿角算出部(スリット内位置算出部)400、絶対角度演算部(絶対位置算出部)500、角度ずれ検出部600、角度ずれ補正部700、を有して構成されている。
次に、回転体100が3つのトラックA,B,Cを備える場合の構成例について説明する。図13は、3つのトラックA〜Cを備える回転体100と、トラックA〜Cのそれぞれから取得される電圧波形を示す模式図である。3トラックの場合、トラックAをn周期、トラックBを(n−1)周期、トラックCを(n−x)周期とする。例えば、n=64、x=8の場合、トラックAは64周期、トラックBは63周期、トラックCは56周期となる。2トラックの場合と同様、3トラックの場合においても、各トラックから90°の位相差を持つ2つの電圧波形(cos電圧、sin電圧)が得られる。
θinterp=atan2(cosA,sinA)−atan2(cosC,sinC)
・・・(6)
トラックCは56周期であるため、sinC,cosCの変動の周期はそれぞれ56周期となる。従って、sinC,cosCのアークタンジェント2を計算すると、回転体100が1周する毎に56周期の増減が繰り返される。このため、式(6)の右辺は、回転体100が1回転する度にトラックAとトラックCの周期差である8周期で増減を繰り返すため、内挿角θinterpは、1つのエリアの内部の角度を表すことになる。従って、エリア番号と内挿角θinterpの値から絶対角度を求めることができる。
(1) 移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第1のトラックから検出された第1の信号と、前記移動体に設けられた第2のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第2のトラックから検出された第2の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出するリファレンス位置算出部と、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定するスリット特定部と、
前記第1の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出するスリット内位置算出部と、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正する補正部と、
を備える、位置検出装置。
(2) 前記第1の信号は90°位相の異なる2つの正弦波から構成され、前記第2の信号は、90°位相の異なる2つの正弦波から構成される、前記(1)に記載の位置検出装置。
(3) 前記リファレンス位置算出部は、前記第1の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第1の値と、前記第2の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第2の値と、の差分から前記リファレンス位置を算出する、前記(2)に記載の位置検出装置。
(4) 前記リファレンス位置と前記絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する検出部を備え、
前記補正部は、前記検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記絶対位置を補正する、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の位置検出装置。
(5) 前記検出部は、前記差分が前記所定の周期の1/2よりも大きい場合に前記位置ズレが生じていることを検出する、前記(4)に記載の位置検出装置。
(6) 前記スリット内位置算出部は、前記第1の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第1の値に基づいて前記スリット内位置を算出する、前記(2)に記載の位置検出装置。
(7) 前記移動体の前記絶対位置を算出する絶対位置算出部を更に備える、前記(1)〜(6)のいずれかに記載の位置検出装置。
(8) 前記第1の信号を検出する第1の信号検出部と、
前記第2の信号を検出する第2の信号検出部と、を更に備える、前記(1)〜(7)のいずれかに記載の位置検出装置。
(9) 前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のエリアのうち、前記移動体の位置に該当するエリアを特定するエリア特定部と、
前記第1の信号と、前記移動体に設けられた第3のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第3のトラックから検出された第3の信号と、に基づいて、特定された前記エリアの中での前記移動体のエリア内位置を算出するエリア内位置算出部と、
特定された前記エリアと前記エリア内位置に基づいて算出された前記移動体の第2の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて、前記第2の絶対位置を補正する第2の補正部と、
を備え、
前記補正部は、前記第2の絶対位置を前記リファレンス位置の代わりに用い、前記第2の絶対位置と前記絶対位置とに基づいて、前記絶対位置を補正する、請求項1に記載の位置検出装置。
(10) 前記リファレンス位置と前記第2の絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記第2の絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する第2の検出部を備え、
前記第2の補正部は、前記第2の検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記第2の絶対位置を補正する、前記(9)に記載の位置検出装置。
(11) 前記エリア内位置算出部は、前記第1の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第1の値と、前記第3の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第3の値と、の差分から前記エリア内位置を算出する、前記(9)に記載の位置検出装置。
(12) 前記移動体の前記第2の絶対位置を算出する第2の絶対位置算出部を更に備える、前記(9)〜(11)のいずれかに記載の位置検出装置。
(13) 前記第3の信号を検出する第3の信号検出部を更に備える、前記(9)〜(12)のいずれかに記載の位置検出装置。
(14) 前記移動体は、回転中心を中心に回転する、前記(1)〜(13)のいずれかに記載の位置検出装置。
(15) 前記移動体は、直線状に移動する、前記(1)〜(13)のいずれかに記載の位置検出装置。
(16) 前記目盛は、前記移動体に設けられた歯車状若しくは凹凸状の形状によって、又はN極とS極が交互に着磁されることによって構成される、前記(1)〜(15)のいずれかに記載の位置検出装置。
(17) 前記第1の信号検出部は、前記第1のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第1の信号を検出し、
前記第2の信号検出部は、前記第2のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第2の信号を検出する、前記(8)に記載の位置検出装置。
(18) 前記第2のトラックは、前記所定の周期よりも1周期少ない周期の目盛を有する、前記(1)〜(17)のいずれかに記載の位置検出装置。
(19) 移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第1のトラックから検出された第1の信号と、前記移動体に設けられた第2のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第2のトラックから検出された第2の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出することと、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定することと、
前記第1の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出することと、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正することと、
を備える、位置検出方法。
200,210,220 検出部
250 第1の絶対角度演算部
300 スリット番号算出部
310 エリア番号算出部
400 内挿角算出部
500,510 絶対角度演算部
600 角度ずれ検出部
700 角度ずれ補正部
Claims (19)
- 移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第1のトラックから検出された第1の信号と、前記移動体に設けられた第2のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第2のトラックから検出された第2の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出するリファレンス位置算出部と、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定するスリット特定部と、
前記第1の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出するスリット内位置算出部と、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正する補正部と、
を備える、位置検出装置。 - 前記第1の信号は90°位相の異なる2つの正弦波から構成され、前記第2の信号は、90°位相の異なる2つの正弦波から構成される、請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記リファレンス位置算出部は、前記第1の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェント2を演算して得られる第1の値と、前記第2の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェント2を演算して得られる第2の値と、の差分から前記リファレンス位置を算出する、請求項2に記載の位置検出装置。
- 前記リファレンス位置と前記絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する検出部を備え、
前記補正部は、前記検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記絶対位置を補正する、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記検出部は、前記差分が前記所定の周期の1/2よりも大きい場合に前記位置ズレが生じていることを検出する、請求項4に記載の位置検出装置。
- 前記スリット内位置算出部は、前記第1の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェント2を演算して得られる第1の値に基づいて前記スリット内位置を算出する、請求項2に記載の位置検出装置。
- 前記移動体の前記絶対位置を算出する絶対位置算出部を更に備える、請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記第1の信号を検出する第1の信号検出部と、
前記第2の信号を検出する第2の信号検出部と、を更に備える、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のエリアのうち、前記移動体の位置に該当するエリアを特定するエリア特定部と、
前記第1の信号と、前記移動体に設けられた第3のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第3のトラックから検出された第3の信号と、に基づいて、特定された前記エリアの中での前記移動体のエリア内位置を算出するエリア内位置算出部と、
特定された前記エリアと前記エリア内位置に基づいて算出された前記移動体の第2の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて、前記第2の絶対位置を補正する第2の補正部と、
を備え、
前記補正部は、前記第2の絶対位置を前記リファレンス位置の代わりに用い、前記第2の絶対位置と前記絶対位置とに基づいて、前記絶対位置を補正する、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記リファレンス位置と前記第2の絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記第2の絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する第2の検出部を備え、
前記第2の補正部は、前記第2の検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記第2の絶対位置を補正する、請求項9に記載の位置検出装置。 - 前記エリア内位置算出部は、前記第1の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェント2を演算して得られる第1の値と、前記第3の信号の前記2つの正弦波のアークタンジェント2を演算して得られる第3の値と、の差分から前記エリア内位置を算出する、請求項9に記載の位置検出装置。
- 前記移動体の前記第2の絶対位置を算出する第2の絶対位置算出部を更に備える、請求項9に記載の位置検出装置。
- 前記第3の信号を検出する第3の信号検出部を更に備える、請求項9に記載の位置検出装置。
- 前記移動体は、回転中心を中心に回転する、請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記移動体は、直線状に移動する、請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記目盛は、前記移動体に設けられた歯車状若しくは凹凸状の形状によって、又はN極とS極が交互に着磁されることによって構成される、請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記第1の信号検出部は、前記第1のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第1の信号を検出し、
前記第2の信号検出部は、前記第2のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第2の信号を検出する、請求項8に記載の位置検出装置。 - 前記第2のトラックは、前記所定の周期よりも1周期少ない周期の目盛を有する、請求項1に記載の位置検出装置。
- 移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第1のトラックから検出された第1の信号と、前記移動体に設けられた第2のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第2のトラックから検出された第2の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出することと、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定することと、
前記第1の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出することと、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正することと、
を備える、位置検出方法。
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