WO2007148461A1

WO2007148461A1 - エンコーダ信号の位相補正回路

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Publication number: WO2007148461A1
Application number: PCT/JP2007/056668
Authority: WO
Inventors: Taro Kishibe; Takahiro Masuda; Hiromi Tanoue
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2008-12-19
Also published as: DE112007000005T5; DE112007000005B4; US20100091926A1; CN101213423B; CN101213423A; KR20080012823A; JPWO2007148461A1; TWI413780B; JP4453758B2; TW200801535A; US7933373B2; KR100882400B1

Abstract

　ＡＤ変換器の出力信号であるＡ１信号とＢ１信号のピーク値を検出するピーク検出器と、検出したピーク値を用いてオフセットおよび振幅の誤差を補正してＡ２信号とＢ２信号を生成するオフセット／振幅補正部と、Ａ相とＢ相の正弦波信号を位置データに変換する位置データ変換部を有する位置検出器において、Ａ２信号とＢ２信号の交点値を検出する位相誤差検出器と、位相誤差検出器で検出した交点値からＡ２信号とＢ２信号の補正係数を演算する位相補正部とを備え、位相補正部は、補正係数をＡ２信号とＢ２信号に乗算してＡ補正信号とＢ補正信号を生成し、さらにＡ２信号にＢ補正信号を加算し、Ｂ２信号にＡ補正信号を加算することによりＡ相信号とＢ相信号の位相誤差を補正する。

Description

明細書

エンコーダ信号の位相補正回路

技術分野

[0001] 本発明は、 90度位相差を有する 2相 (A相と B相）の正弦波信号を内挿処理して高分解能を得るエンコーダにお、て、 2相の正弦波信号の位相誤差を補正する方法に関する。

背景技術

[0002] 回転型 (またはリニア型)のエンコーダの位置検出は、一般的に発光素子と受光素子と、その間に格子状のスリットを形成した回転体 (または移動体)から形成され、格子状のスリット間隔によって分解能が決定される。従って分解能を上げるために、スリット間隔を小さくすることが行われているが、加工精度や光の回折現象が原因でこの手法で分解能を上げるのには限界がある。

[0003] そこで近年では、回転体 (または移動体)のスリット間の信号と同期した 90度位相差のある A, B相の正弦波のアナログ信号を生成し、そのアナログ信号を内挿処理した信号と上記のスリットによって得られる信号を合成して分解能を上げる方法が一般的に行われている。しかし A相と B相の正弦波信号は発光素子ゃ受光素子、回転体との組立て誤差や、経年変化や温度変化によって 2相の正弦波信号の位相差に誤差が生じた場合には位置検出精度が悪くなるため、 2相の正弦波信号の位相誤差を補正する方法が提案されてヽる。

[0004] 例えば、 A相と B相のオフセットを除去した後に、各信号の和と差の演算を行うことで A相と B相の位相差を 90度にする手法である（例えば、特許文献 1参照)。

[0005] また、 A相と B相の交点から位相誤差を求め、求めた位相誤差カゝら補正係数を演算し、 B相の位相誤差除去変換式を用いて位相を補正する手法である（例えば、特許文献 2参照)。

[0006] し力しながら特許文献 1の手法では、位相補正後の A相と B相は振幅が互いに変化するという課題がある。また、原信号の A相と B相の最大値と最小値を求めてオフセットを補正し、位相補正後の信号の最大値と最小値を求めて振幅を合わせる必要があり、演算処理に時間を要するという課題があった。

[0007] 一方、特許文献 2の手法では、位相誤差 δを求めて sin δと cos δによって原信号（例えば Β相）の位相誤差を補正している。しかし、 sin δの演算に近似処理をしているため、位相誤差が大きい場合には位相誤差の補正が正しく行われず、振幅の変動も発生するので位置検出精度に影響が出てくるという課題があった。

[0008] また、テーブルを利用して演算する場合においては、 sin演算用と cos演算用の 2つのテーブルが必要になるという課題があった。

[0009] さら〖こ、 1相（例えば A相）を基準に B相の位相を補正するので、内挿信号とスリット間の信号との位相にずれが生じて、位相誤差が大きい場合には合成に不具合が生じてしまうと、う課題があった。

特許文献 1：日本特許出願特開 2001— 296142号公報

特許文献 2：日本特許出願特開平 9 42995号公報

発明の開示

[0010] 本発明は上記従来の課題を解決するエンコーダ信号の位相補正回路を提供することを目的とする。

[0011] 本発明のエンコーダ信号の位相補正回路を含む位置検出器は、 90度位相差を有する A相と B相の正弦波信号をディジタルデータに変換して A1信号と B1信号を生成する AD変換器と、 A1信号と B1信号のピーク値を検出するピーク検出器を有する。さらに位置検出器は、ピーク検出器で検出したピーク値を用、てオフセットおよび振幅の誤差を補正して A2信号と B2信号を生成するオフセット Z振幅補正部と、 A相と B相の正弦波信号を位置データに変換する位置データ変換部を有する。この位置検出器において、本発明のエンコーダ信号の位相補正回路は、 A2信号と B2信号の交点値を検出する位相誤差検出器と、位相誤差検出器で検出した交点値から A2信号と B2信号の補正係数を演算する位相補正部とを備える。位相補正部は、補正係数を A2信号と B2信号に乗算して A補正信号と B補正信号を生成し、さらに A2信号に B補正信号を加算し、 B2信号に A補正信号を加算することにより A相と B相の位相誤差を補正する。

[0012] また、本発明の位相誤差検出器は、 A1信号のピーク値を検出した点で B2信号の値を検出、 Bl信号のピーク値を検出した点で A2信号の値を検出して位相誤差を補正することちでさる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1のエンコーダ回路のブロック図である。

[図 2]図 2は、本発明の実施の形態 1の信号波形の説明図である。

[図 3]図 3は、本発明の実施の形態 1の信号波形の説明図である。

[図 4]図 4は、本発明の実施の形態 1の信号波形の説明図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施の形態 1の信号波形の説明図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態 1の信号波形の説明図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施の形態 2の信号波形の説明図である。

[図 8]図 8は、本発明の実施の形態 2の信号波形の説明図である。

[図 9]図 9は、本発明の実施の形態 3の信号波形の説明図である。

[図 10]図 10は、本発明の実施の形態 4の信号波形の説明図である。

[図 11]図 11は、本発明の実施の形態 5のエンコーダ回路のブロック図である。符号の説明

[0014] 2 AD変^^

4 オフセット Z振幅補正部

6 位相補正部

7 位相誤差検出器

8 振幅補正部

9 位相補正回路

10 位置データ変換部

13 位相誤差補正量

14, 14d 内挿の角度データ 0 IP

15 ピーク検出器

16 最大値 ·最小値信号

17a, 17b A相、 B相の論理信号

18 最大値 ·最小値検出トリガ信号 AO, BO A相、 B相のアナログ原信号

Al, Bl ディジタル変換後の A相、 B相信号

A2, B2 オフセット Z振幅補正後の A相、 B相信号

A3, B3 位相補正後の A相、 B相信号

A4, B4 振幅補正後の A相、 B相信号

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

[0016] (実施の形態 1)

本発明のエンコーダ信号の位相補正回路について、図 1から図 6を用いて説明する。図 1はエンコーダ信号処理回路のブロック図、図 2から図 6は位相誤差検出の動作波形を示す。

[0017] 図 1において、エンコーダから出力される原信号でアナログの AO信号と BO信号は、 90度位相差のある A相と B相の正弦波信号である。エンコーダは一般的に発光素子と受光素子とスリット板カゝら構成される。

[0018] 発光素子は LEDやレーザー光、受光素子はフォトダイオードやフォトトランジスタが用いられる。スリット板は、光を透過するガラスや榭脂材でできており、スリット板上に光を遮断する格子状のマスクを設けている。発光素子からの光は、スリット板を介して受光素子が透過した光を受けるように配置し、スリット板はエンコーダの回転体に設置されているため、回転すると正弦波の波形が受光素子から出力するようにスリット板の格子状の形が形成されてヽる。

[0019] AD変 2は、エンコーダから出力されるアナログ信号の AO信号、 BO信号をディジタル信号に変換する。エンコーダから出力されるアナログ信号の振幅は数 lOOmV であるため、増幅器などを用いて十数倍に増幅して、 AD変換器 2の入力レンジに合わせた電圧に変換して利用すれば、ディジタル信号の精度を高くすることができる。

[0020] ピーク検出器 15は、 AD変 2の出力信号である A1信号、 B1信号のピーク値を検出する。ピーク値の検出方法は、 A1信号の前回サンプリングでの値と今回サンプリングでの値を比較し、今回サンプリングでの値が大きい場合にその値を保持し、この動作を A1信号の正弦波の 0から 180度区間で行うことで最大値を検出することができる。

[0021] 最小値についても同様に、前回サンプリングでの値と今回サンプリングでの値を比較し、今回サンプリングでの値が小さい場合にその値を保持し、この動作を A1信号の 180から 360度区間で行うことで最小値を検出することができる。 90度位相のずれた B1信号についても検出動作区間を 90度ずらせて同様な処理を行うことで最大値と最小値を検出することができる。

[0022] オフセット Z振幅補正部 4は、ピーク検出器 15で検出した最大値'最小値信号 16 を用いて A1信号、 B1信号のオフセット除去と振幅の正規ィ匕を行う。

[0023] A1信号と B1信号のオフセット（OS— DETa、 OS— DETb)は、最大値'最小値信号 16を用いて、式 1から求めることができる。また、補正するオフセット値を OS_LE VEL、オフセット除去後の信号を Aid信号と Bid信号とすると、式 2によりオフセットを除去することができる。

[0024] [数 1]

[

[0026] Al信号と Bl信号の振幅値（PP— DETa、 PP— DETb)についても最大値 '最小値信号 16を用いて、式 3で求めることができる。また、振幅の正規ィ匕する大きさを Kとすると、式 4力オフセットと振幅の誤差を補正した A2信号と B2信号で求めることができる。

[0027] [数 3]

P P— D E T a = (A 1信号の最大値— A 1信号の最小値） ~|

——■ ( )

P P _D E T b - ( B 1信号の最大値— B 1信号の最小値）」 [0028] [数 4] A 2 =A 1 d XK/P P_DET a

(4)

B -B 1 d X K/P P DETb

[0029] 次に本発明の位相補正回路 9の動作について説明する。位相補正回路 9は、位相補正部 6と、位相誤差検出器 7とで構成されている。オフセット Z振幅補正された A2 信号、 B2信号の位相誤差を位相誤差検出器 7で検出する。そして、位相誤差検出器 7で検出した誤差量に基づき位相補正部 6で A2信号、 B2信号の位相誤差を補正する A補正信号、 B補正信号を用いて、 90度の位相差をもった A3信号、 B3信号を出力する役割を行う。

[0030] この動作の詳細を図 2から図 4を用いて詳細に説明する。図 2は位相誤差のない場合の A2信号、 B2信号を表している。オフセット Z振幅補正手段 4で振幅は大きさ K に正規ィ匕したので、 A2信号、 B2信号の振幅は Kとなる。

[0031] 位相誤差検出器 7は、 A2信号、 B2信号の交点での振幅の大きさを検出して、その交点値から位相補正量を演算処理して導出する。図 2は位相誤差のな、場合の例であり、このときの A2信号、 B2信号の交点は πΖ4ラジアン、 5πΖ4ラジアンで交わり、その交点での振幅の大きさは、 Ksin( π /4)、 Ksin(5 π /4)となる。このときの位相補正量は 0となる。

[0032] 図 3は、 Α2信号を基準にして Β2信号の位相のみが aラジアン進んだ B2d信号となつている例である。 A2信号、 B2d信号は式 5のように表すことができる。このときの A2 信号、 B2d信号との交点は（πΖ4— o;Z2)ラジアン、（5 π Z4— α Z2)ラジアンで交わり、その交点での振幅の大きさは、1¾^1(兀74— 《72)、1¾^1(5兀74— a Z2)となる。

[0033] お互いの大きさは等しいので、

Ζ4— «Ζ2)とすると、位相誤差 αΖ2は式 6で求めることができる。また、式 6は Α2 信号を基準にして Β補正信号を求めたため、アーク sinの式によって計算されるが、 B 2d信号を基準にしてアーク cosの式によって求めることができるのは明らかである。

[0034] [数 5]

[0035] [数 6]

[0036] また、位相補正部 6は式 7、式 8に基づいて位相誤差を補正することができる。ここで Kpl、 Κρ2は、 Α補正信号、 B補正信号を得るための位相補正ゲインであり、 A3 信号と B3信号の位相差が 90度になるように位相補正ゲインを設定する。

[0037] [数 7]

A 3 =A 2 + K p 1 · Β 2 d =K sin 0 + K p 1 · Κ cos ( θ + ) - - . ( 7 ) [0038] [数 8]

B 3 = B 2 d +K p 2 · Α 2 =Κ cos ( Θ + ) 十 K p 2 - sin Θ—— ( 8 )

[0039] 次に、 Kplおよび Kp2の求め方について説明する。

[0040] 式 7において、 Θ =一 αΖ2のときに A3信号が 0となるようにすればよいので、 Kpl は式 9カゝら求めることができる。

[0041] [数 9]

[0042] また、同様にして式 8において、 θ = πΖ2— αΖ2のときに B3信号が 0となるようにすればょ、ので、 Κρ2は式 10から求めることができる。

[0043] [数 10]

式 9および式 10で求めた Kplおよび Kp2は、同じ式で表すことができるため、 Κρ =Kpl=Kp2となり計算処理の負荷は半分となる。 Α2信号、 Β2信号 (B2d信号）は式 6で αΖ2を求めて、式 9または式 10で位相補正ゲインを求め、式 7および式 8を用いることで位相のずれを補正した A3信号、 Β3信号を得ることができる。

[0045] 次に、位相を補正した A3信号、 Β3信号の大きさについて説明する。式 7と式 8の振幅の最大値は、それぞれ θ = π/2— a /2 θ =~ α Ζ2の点であるため、これを式 7および式 8に代入すると A3信号、 Β3信号は式 11および式 12となり、図 4に示すように同じ大きさで補正を行うことができる。 2相信号の 1周期内では交点が 2つ存在するので、それぞれの交点で求めた Κρを平均処理して使用してもよヽ。

[0046] [数 11]

A 3 =K sin ( π 2 - 2 ) +Κ ρ - cos ( re/ 2 + a/ 2 ) ,

-（1 1

= Κ cos i a/ 2 ) -K p · K sin ( α/ 2 ) [0047] [数 12]

Β 3

[0048] 次に、位置データ変換手段 10について説明する。 90度位相差のある A3信号、 Β3 信号を用いて式 13を用いれば内挿の角度データ θ IP (14)に容易に変換可能である。

[0049] [数 13] P = tan ¹ (A 3 /B 3 ) ( 1 3 )

[0050] A3信号、 B3信号は位相補正の量によらず、振幅の相対比は同じになるので、振幅補正を行わずに位置データを求めることができる。

[0051] ここで、位相の補正を 2相で行う方法の有効性について、図 5、図 6を用いて説明する。図 5は本発明の動作波形、図 6は 1相を固定して 1相だけの位相を補正した場合の動作波形を示している。

[0052] 図 5の A2信号、 B2d信号は位相補正前の 2相信号、 A3信号、 B3信号は位相補正後の 2相信号を表している。図 6の A2信号、 B2d信号は位相補正前の 2相信号、 B3 信号は A2信号の位相を基準として B2d信号の位相を補正した信号を表してヽる。論理信号 17a、論理信号 17bは A2信号、 B2d信号の 0を基準とした正負の矩形波出力で、上位のディジタルデータを表しており、このパルス数をカウントすることで位置を検出することができる。内挿の角度データ θ IP (14)は 2相の A3信号、 B3信号から求めたものであり、上位のディジタルデータと合成することで 1回転の分解能が定まる

[0053] 上位のディジタルデータと内挿の角度データ θ IP (14)は位相誤差を 0にすることは困難であるため、位相をずらせて、例えば論理信号 17bの立ち上がりエッジで上位のデータをカウントして、内挿の角度データ θ IP (14)との合成時にずれ分を補正する構成としている。ずれ分の補正は図 5、図 6の遅れ余裕区間で上位カウント値に + 1または一 1とすることで容易に補正することができる。

[0054] 内挿の角度データ θ IP (14)は、 ADコンバータの検出遅れ、内挿処理の演算遅れがあるので、実際には内挿の角度データ θ IP (14)は 14dのようになる。図 6のように 1相だけを位相補正した場合には遅れ余裕のマージンがなくなり、 A2信号と B2d信号の位相誤差が大きい場合には上位のディジタルデータと内挿データの合成ができなくなってしまう。

[0055] 図 5のように 2相とも補正することによって、遅れ余裕のマージンを稼ぐことができるため、位相誤差が大きな場合にも本発明の位相補正回路 9を用いれば補正可能となる。

[0056] 上記の説明では、アナログ原信号の AO信号および BO信号のオフセット補正と振幅補正を行った後に行う構成について説明した。し力しながら、 AO信号および BO信号がアナログ回路でオフセット補正および振幅補正されているような回路構成であれば

、 AD変換器 2で検出した信号 Al、信号 B1を本発明の位相補正回路に入力して位相補正を行うような回路構成にすることができる。

[0057] 以上のように実施の形態 1の回路構成と演算処理によって、経年変化や温度変化

、製造上のばらつき、ノイズに強い高分解能のエンコーダを得ることができる。

[0058] また、 90度位相差を有する 2相の正弦波信号の位相誤差を 2相の振幅比が同じになるように位相を補正するので、位相補正後の 2相の信号から容易に位置を演算することがでさる。 [0059] また、 90度位相差を有する 2相の正弦波信号の位相誤差をそれぞれ補正するので、内挿信号とスリット間の信号との位相誤差を小さくすることができ、位相誤差が大きい場合にも対応できる。さら〖こ、 2相の正弦波信号の位相補正係数はそれぞれ同じものを使用できるため、位相補正係数を求める演算処理は簡易に構成できる。

[0060] (実施の形態 2)

図 7と図 8を用いて本発明の実施の形態 2について説明する。実施の形態 1と異なるのは位相誤差検出器 7の誤差検出において、 2相信号の一方の反転信号を用ヽる点であり、これについて説明する。

[0061] 図 7は図 2と同様にオフセット補正と振幅補正された A2信号、 B2信号の波形を示している。図 2と異なるのは B2信号の反転信号を生成し、 A2信号との交点 C135、 C3 15が存在することである。

[0062] 図 8は A2信号と B2信号のうち B2信号の位相が aラジアン進んだ B2d信号となつた場合を想定している。ここで、交点 C45、 C225は実施例 1と同じ構成で検出することができるので、 C135と C315の検出方法について説明する。

[0063] A2信号と B2d信号の反転信号との交点は（3 π Ζ4— « Ζ2)ラジアン、 (7 π /4 - α /2)ラジアンで交わり、その交点の大きさは、 Ksin (3 π /4 - a /2)、 Ksin (7 π Ζ4— α Ζ2)となる。お互いの大きさは等しいので、

α Ζ2 )、 C315 =Ksin (7 π /4 - α /2)とすると、位相誤差 α Ζ2は式 14で算出し、 Κρ を求めることができる。

[0064] [数 14]

[0065] 2相信号の 1周期内では交点が 4つ存在するので、それぞれの交点で求めた Kpを平均処理して使用してもよ!、。

[0066] 以上のように実施例 2の信号検出処理と演算処理から、 90度位相差を有する 2相の正弦波信号の位相誤差を補正することができるので、経年変化や温度変化、製造上のばらつき、ノイズに強い高分解能のエンコーダを得ることができる。 [0067] (実施の形態 3)

図 9を用いて本発明の実施の形態 3について説明する。実施の形態 1、 2と異なるのは位相誤差検出器 7の誤差検出ポイントに、 2相信号のピーク値を用いる点であり

、これについて説明する。

[0068] 図 9は図 3と同様にオフセット補正と振幅補正された A2信号と B2d信号の波形を示しており、 B2d信号は理想的な B2信号から (Xラジアン位相がずれている場合である

[0069] 位相誤差の検出点は A2信号と B2d信号のピーク値を検出する点であり、これはピーク検出器 15により、ピーク点が同じである A1信号と B1信号力検出することができる。 A2信号と B2d信号が 90度位相差の理想的な 2相信号であれば、信号のピーク点でのもう一方の信号は 0になる力位相誤差がある場合には 0にはならず、図 9における C90の点では、 Ksin ( π /2+ α )となる。これから位相誤差 α Ζ2は式 15力ら算出して、 Κρを求めることができる。

[0070] [数 15] / 2 = sin" ¹ ( C 9 0 / K ) / 2 - κ / ( 1 5 )

[0071] C180、 C270、 C360の点からも同様にして位相誤差 α Z2を求めることができる。

2相信号の 1周期内ではピーク点が 4つ存在するので、それぞれのピーク点で求めた Kpを平均処理して使用してもょ、。

[0072] 以上のように実施の形態 3の信号検出処理と演算処理から、 90度位相差を有する 2相の正弦波信号の位相誤差を補正することができるので、経年変化や温度変化、製造上のばらつき、ノイズに強い高分解能のエンコーダを得ることができる。

[0073] (実施の形態 4)

図 10を用いて本発明の実施の形態 4について説明する。実施の形態 1から 3までと異なるのは位相誤差検出器 7の誤差検出ポイントに 2相信号のゼロクロスを用いる点であり、これについて説明する。

[0074] 図 10は図 3と同様にオフセット補正と振幅補正された Α2信号と B2d信号の波形を示しており、 B2d信号は理想的な B2信号から (Xラジアン位相がずれている場合である。位相誤差の検出点は A2信号と B2d信号が 0となる点（ゼロクロス)である。 [0075] A2信号と B2d信号が 90度位相差の理想的な 2相信号であれば、信号のゼロクロス点でのもう一方の信号はオフセット Z振幅補正手段 4で正規ィ匕した Kと等しくなるが、位相誤差がある場合には Kと等しくならず、図 10における C90の点では、 Ksin Z 2— a )となる。これから位相誤差 a Z2は式 16から算出することができる。

[0076] [数 16] a / 2 = T / - sin—¹ ( C 9 0 ZK) / 2 ( 1 6 )

[0077] C90の点で B2d信号は対称性を有しているため、位相誤差が aの場合でも— aの場合でも同じ大きさとなる。位相の進み Z遅れは、位相誤差がない A2信号と B2信号の交点を基準値とすると、 A2信号と B2d信号の交点値と基準値との大小比較で検出することができる。交点値 >基準値のときは位相遅れとなり、交点値 <基準値のときは位相進みとなる。

[0078] また、 A2信号のピーク点での B2dの値、 B2d信号のピーク点での A2信号の値からも位相の進み Z遅れを検出することができる。例えば、 A2信号の最大値の点で B2d 信号が負となる場合は位相が進んでおり、正の場合は位相が遅れている。また、 A2 信号の最小値の点で B2d信号が正となる場合は位相が進んでおり、負となる場合は位相が遅れている。 B2d信号のピーク点での A2信号の値からも同様に位相の進み Z遅れを検出することができる。

[0079] この構成によって Kpを求めることができる。 C180、 C270、 C360の点からも同様にして位相誤差 a Z2を求めることができる。 2相信号の 1周期内ではゼロクロス点が 4つ存在するので、それぞれのゼロクロス点で求めた Kpを平均処理して使用してもよい。

[0080] 以上のように実施の形態 4の信号検出処理と演算処理から、 90度位相差を有する 2相の正弦波信号の位相誤差を補正することができるので、経年変化や温度変化、製造上のばらつき、ノイズに強い高分解能のエンコーダを得ることができる。

[0081] (実施の形態 5)

図 11を用いて本発明の実施の形態 5について説明する。実施の形態 1から 4と異なるのは位相補正後に振幅補正部 8によって再度振幅を補正し、位置データ変換部 1 0によって内挿の角度データ θ IP ( 14)を求めている点であり、これについて説明する。

[0082] 位相補正後の A3信号、 B3信号は振幅補正後の A2信号、 B2信号に対して振幅が変化している。変化量は位相誤差 αの大きさで変化し、上記で説明したように式 7、式 8または式 11、式 12となる。式 7で θ + αΖ2= πΖ2のとき A3信号は最大値となり、式 17のように表すことができる。振幅を正規化後の大きさ Κに戻すための振幅補正ゲイン Kaとすると、振幅補正後の A4信号、 B4信号は式 18によって求めることができる。式 17と式 18から振幅補正ゲイン Kaは式 19となる。

[0083] [数 17]

I A 3 I = K sin 0 + K p ' K cos (θ + )

-K sin {π/ 2 - / 2 ) +K p · Κ cos (κ/ 2 + a / 2) =K cos { a/ 2 ) -K * K sin ( a/ 2 ) ( 1 7 )

[0084] [数 18]

[0085] [数 19]

I A 4 I =K a · I A 3 I

=K a - (K cos ( a/ 2 ) -K p · K sin ( a/ 2 ))

a= lX ( cos { a/ 2 ) -K p sin ( a/ 2 )) ( 1 9 )

[0086] 以上のように位相補正後に振幅補正手段を追加した実施の形態 5によれば、 90度位相差を有する 2相の正弦波信号の位相誤差を補正することができるので、経年変化や温度変化、製造上のばらつき、ノイズに強い高分解能のエンコーダを得ることができる。また、位相補正係数は A相、 B相とも同じ係数を使用できるため、計算処理も簡単になる。振幅の変化についても位相補正と同じ検出値を利用して振幅補正ゲインを求めることができるため、内挿データを容易に求めることができる。

[0087] なお、実施の形態 1から 5まで 2相信号は正弦波として説明した力波形に歪のある擬似正弦波、三角波についても同様の構成で位相の補正を行うことができる。

産業上の利用可能性本発明のエンコーダ信号の位相補正回路は、サーボモータ制御装置に限らず、高分解能の位置情報を得るためにエンコーダを搭載した装置に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 90度位相差を有する A相と B相の正弦波信号をディジタルデータに変換して A1信号と B1信号を生成する AD変換部と、前記 A1信号と前記 B1信号のピーク値を検出するピーク検出器と、前記ピーク検出器で検出した前記ピーク値を用いてオフセットおよび振幅の誤差を補正して A2信号と B2信号を生成するオフセット Z振幅補正部と、前記 A相と前記 B相の前記正弦波信号を位置データに変換する位置データ変換部を有する位置検出器において、

前記 A2信号と前記 B2信号の交点値を検出する位相誤差検出器と、前記位相誤差検出器で検出した交点値力前記 A2信号と前記 B2信号の補正係数を演算する位相補正部とを備え、

前記位相補正部は、前記補正係数を前記 A2信号と前記 B2信号に乗算して A補正信号と B補正信号を生成し、さらに前記 A2信号に前記 B補正信号を加算し、前記 B2 信号に前記 A補正信号を加算することにより前記 A相と前記 B相の位相誤差を補正することを特徴としたエンコーダ信号の位相補正回路。

[2] 前記位相誤差検出器は、前記 A1信号の前記ピーク値を前記位相誤差検出器が検出した点で、前記 B2信号の値を検出、前記 B1信号の前記ピーク値を検出した点で前記 A2信号の値を検出する請求項 1記載のエンコーダ信号の位相補正回路。

[3] 前記位相補正部は、前記 A2信号と前記 B2信号の前記交点値に基づいて演算した前記補正係数と、前記位相誤差検出器により前記 A2信号または前記 B2信号の符号反転したものと前記 B2信号または前記 A2信号の交点値に基づいて演算し符号反転した補正係数とを求め、 2つの前記補正係数を平均処理して使用する請求項 1 記載のエンコーダ信号の位相補正回路。

[4] 前記位相補正部は、前記位相誤差検出器が前記 A2信号または前記 B2信号の最大値を検出した点で前記 B2信号または前記 A2信号の値を検出して前記補正係数を演算し、前記 A2信号または前記 B2信号の最小値を検出した点で前記 B2信号または前記 A2信号の値を検出して符号反転し補正係数を演算し、それぞれ求めた前記補正係数を平均処理して使用する請求項 2記載のエンコーダ信号の位相補正回路。

[5] 前記位相補正部は、前記 A2信号または前記 B2信号の前記交点値から位相の進み遅れを検出し、前記位相誤差検出器が前記 A2信号または前記 B2信号のゼロとの交点を検出した点で前記 B2信号または前記 A2信号の値を検出して前記補正係数を演算する請求項 1記載のエンコーダ信号の位相補正回路。

[6] 前記位相補正部は、前記 A2信号または前記 B2信号の最大値または最小値を検出した点で前記 B2信号または前記 A2信号の値から位相の進み遅れを検出し、前記位相誤差検出器が前記 A2信号または前記 B2信号のゼロとの交点を検出した点で前記 B2信号または前記 A2信号の値を検出して前記補正係数を演算する請求項 2 記載のエンコーダ信号の位相補正回路。

[7] 前記位相誤差検出器で検出した位相誤差カゝら振幅補正係数を演算し、前記位相補正部により補正された前記 A相と前記 B相の前記正弦波信号の振幅を補正する請求項 1から請求項 6のいずれか 1項に記載のエンコーダ信号の位相補正回路。