JP2010216961A - Encoder output signal correction apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置、角度、速度、角速度等の検出を行うエンコーダの2相正弦波状信号を補正するエンコーダ出力信号補正装置及び方法に関する。 The present invention relates to an encoder output signal correction apparatus and method for correcting a two-phase sinusoidal signal of an encoder that detects position, angle, velocity, angular velocity, and the like.
エンコーダのスケールに形成される格子の間隔には加工限界があるため、スケール格子より細かい間隔を測定するには、エンコーダが出力する正弦波状信号の位相変化の空間周期を更に細分して内挿する必要がある。このため、従来種々の内挿回路が用いられている。ディジタル処理による内挿回路は例えば、エンコーダから出力される90°位相が異なるA、B相正弦波状信号を所定の周波数でサンプリングしてディジタルデータに変換するA/Dコンバータと、このA/Dコンバータにより得られたディジタルデータDA、DBに基づいて各サンプリング点の位相角データPHを求めるルックアップテーブルを記憶したメモリとから構成される。ルックアップテーブルは、逆正接関数(ATAN)を用いた、PH=ATAN(DB/DA)に基づいて作成される。 Since there is a processing limit on the interval of the grating formed on the encoder scale, in order to measure an interval finer than the scale grating, the spatial period of the phase change of the sinusoidal signal output from the encoder is further subdivided and interpolated. There is a need. For this reason, various interpolation circuits are conventionally used. An interpolation circuit by digital processing is, for example, an A / D converter that samples A and B phase sinusoidal signals output from an encoder with different 90 ° phases and converts them into digital data, and this A / D converter. And a memory storing a look-up table for obtaining the phase angle data PH at each sampling point based on the digital data DA and DB obtained by the above. The lookup table is created based on PH = ATAN (DB / DA) using an arctangent function (ATAN).
エンコーダが出力するA、B相正弦波状信号は、通常完全な正弦波ではなく、これを直交座標で表すと、一般に楕円状のリサージュ信号を描く。A、B相正弦波状信号電圧の振幅が異なると、リサージュ信号は楕円となり、また各信号電圧のオフセット値により、リサージュ信号は原点からずれた円又は楕円の波形となる。また、位相誤差が存在すると、楕円の長軸及び短軸が座標軸と平行でなく、45°になる。内挿回路はA、B相正弦波状信号を正弦波と仮定して作られているため、理想的な正弦波からのズレは内挿精度に悪影響を与える。このため、A、B相正弦波状信号における振幅誤差、位相誤差及びオフセットを補正するための装置が、例えば特許文献1、2により提案されている。
The A and B phase sine wave signals output from the encoder are not usually perfect sine waves, and generally represent an elliptical Lissajous signal when expressed in orthogonal coordinates. If the amplitudes of the A and B phase sinusoidal signal voltages are different, the Lissajous signal becomes an ellipse, and the Lissajous signal becomes a circle or ellipse waveform deviated from the origin due to the offset value of each signal voltage. Also, if there is a phase error, the major and minor axes of the ellipse are not parallel to the coordinate axis and become 45 °. Since the interpolation circuit is made on the assumption that the A and B phase sine wave signals are sine waves, the deviation from the ideal sine wave adversely affects the interpolation accuracy. For this reason, for example,
しかし、このような振幅誤差等が補正された2相正弦波状信号においても、理想的な正弦波信号波形からのズレ、すなわち波形歪が大きく、しかもその歪率は特にメインスケールとインデックススケールの間隔の変動により大きく変動する。この波形歪の多くは、奇数次(3次、5次・・・)の高調波成分によるものであり、このような歪率変動のある2相正弦波状信号を用いて測定を行うと、大きな測定誤差が発生する。 However, even in a two-phase sine wave signal in which such an amplitude error is corrected, the deviation from the ideal sine wave signal waveform, that is, the waveform distortion is large, and the distortion rate is particularly large between the main scale and the index scale. Fluctuates greatly due to fluctuations. Many of these waveform distortions are due to odd-order (third order, fifth order,...) Harmonic components. When measurement is performed using a two-phase sinusoidal signal having such distortion fluctuation, Measurement error occurs.
このような高調波成分を除いた正弦波状信号を出力するための技術は、幾つか提案されている。例えば、特許文献3では、スケール上に僅かに位相をずらした2つの矩形波格子パターンを設け、それらの出力を加算してちょうど高調波成分を相殺するようにしたものが提案されている。また、均一格子のスケールと不均一格子のスケールとの組合せにより高調波成分を除いた正弦波状信号を出力するようにしたものも、特許文献4により提案されている。
Several techniques for outputting a sinusoidal signal excluding such harmonic components have been proposed. For example,
さらに、特許文献5に記載の装置は、2相正弦波状信号によって形成されるリサージュ信号に含まれる理想的リサージュ信号からの誤差を検出し、検出された誤差に基づく補正係数で2相正弦波状信号を補正する。そして、その装置は、補正した後の2相正弦波状信号に含まれる理想的リサージュ信号からの誤差を検出し、検出された誤差を累積演算して新たな補正係数とすることで、動的に補正係数を更新する。これにより、特許文献5に記載の装置は、比較的簡単なディジタル演算処理によりロバスト性を向上させている。 Furthermore, the apparatus described in Patent Document 5 detects an error from an ideal Lissajous signal included in a Lissajous signal formed by a two-phase sinusoidal signal and uses a correction coefficient based on the detected error to correct the two-phase sinusoidal signal. Correct. The apparatus detects an error from the ideal Lissajous signal included in the corrected two-phase sinusoidal signal, and cumulatively calculates the detected error to obtain a new correction coefficient. Update the correction factor. As a result, the apparatus described in Patent Document 5 has improved robustness by relatively simple digital arithmetic processing.
しかしながら、上記特許文献1〜5に記載の技術は、2重(又は多重)となったリサージュ信号に対応しておらず、その精度は十分なものではない。例えば、所定信号の2次周波数のみを選択して測定を望む場合であっても、測定環境により、選択した信号に1次周波数が残存することがある。この場合、2相正弦波状信号において奇数番目のピークは、偶数番目のピークと異なる値となり、2相正弦波状信号から構成されるリサージュ信号は、2重になって観測される。
However, the techniques described in
本発明は、2相正弦波状信号から構成される多重のリサージュ信号に対応して、その2相正弦波状信号に含まれるオフセット、振幅誤差、位相誤差、及び3次高調波成分を除去可能なエンコーダ出力信号補正装置及び方法を提供する。 The present invention is an encoder capable of removing an offset, an amplitude error, a phase error, and a third harmonic component contained in a two-phase sinusoidal signal corresponding to a multiple Lissajous signal composed of the two-phase sinusoidal signal. An output signal correction apparatus and method are provided.
本発明に係るエンコーダ出力信号補正装置は、エンコーダから出力される位相のずれた2相正弦波状信号を補正するエンコーダ出力信号補正装置において、前記2相正弦波状信号の周期を特定する周期特定手段と、特定された各周期情報の値毎に、前記2相正弦波状信号によって形成されるリサージュ信号に含まれる理想的リサージュ信号からの誤差を検出する検出手段と、特定された各周期情報の値毎に、前記検出手段で検出された誤差に基づく補正係数で前記2相正弦波状信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。 An encoder output signal correction apparatus according to the present invention is an encoder output signal correction apparatus for correcting a phase-shifted two-phase sinusoidal signal output from an encoder, and a period specifying means for specifying a period of the two-phase sinusoidal signal; Detecting means for detecting an error from an ideal Lissajous signal included in the Lissajous signal formed by the two-phase sinusoidal signal for each specified period information value, and for each specified period information value And a correction means for correcting the two-phase sinusoidal signal with a correction coefficient based on the error detected by the detection means.
本発明に係るエンコーダ出力信号補正方法は、エンコーダから出力される位相のずれた2相正弦波状信号の周期を特定するステップと、特定された各周期情報の値毎に、前記2相正弦波状信号に含まれるオフセットを検出し補正するステップと、特定された各周期情報の値毎に、オフセットが補正された2相正弦波状信号に含まれる振幅誤差を検出し補正するステップと、特定された各周期情報の値毎に、振幅補正された2相正弦波状信号に含まれる位相誤差を検出し補正するステップと、特定された各周期情報の値毎に、位相補正された2相正弦波状信号に含まれる3次高調波歪みを検出し補正するステップとを備えることを特徴とする。 The encoder output signal correction method according to the present invention includes a step of specifying a period of a phase-shifted two-phase sinusoidal signal output from an encoder, and the two-phase sinusoidal signal for each specified value of each period information. Detecting and correcting the offset included in the step, detecting and correcting the amplitude error included in the two-phase sinusoidal signal with the offset corrected for each specified period information value, A step of detecting and correcting a phase error included in the amplitude-corrected two-phase sinusoidal signal for each period information value, and a phase-corrected two-phase sinusoidal signal for each specified period information value And a step of detecting and correcting the third-order harmonic distortion included.
本発明によれば、2相正弦波状信号から構成される多重のリサージュ信号に対応して、その2相正弦波状信号に含まれるオフセット、振幅誤差、位相誤差、及び3次高調波成分を除去可能なエンコーダ出力信号補正装置及び方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to remove the offset, amplitude error, phase error, and third harmonic component contained in the two-phase sinusoidal signal corresponding to the multiple Lissajous signals composed of the two-phase sinusoidal signal. An encoder output signal correction apparatus and method can be provided.
[第1実施形態]
[第1実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置1の構成]
本発明の第1実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置1の基本構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
[Configuration of Encoder Output
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an encoder output
エンコーダ出力信号補正装置1は、エンコーダ10の出力信号A0、B0から3次高調波を除去する補正を行うものである。エンコーダ出力信号補正装置1は、図1に示すように、A/Dコンバータ20、21と、オフセット・振幅・位相補正部30と、オフセット・振幅・位相検出部31と、3次高調波歪補正部40と、3次高調波演算・検出部41と、r−θ変換部50と、UP/DNカウンタ60を備える。
The encoder output
エンコーダ10は、その検出原理は問わないが、例えば光電式或いは磁気式である。エンコーダ10から出力されるA相正弦波状信号、B相正弦波状信号A0、B0は、通常、振幅誤差、位相誤差、オフセット、3次高調波歪み等を含んでいる。
The
A/Dコンバータ20、21は、図1に示すように、信号A0、B0を所定の周波数でサンプリングして、ディジタル信号A1(m)、B1(m)に変換する。A/Dコンバータ20、21は、ディジタル信号A1(m)、B1(m)をオフセット・振幅・位相補正部30に出力する。
As shown in FIG. 1, the A /
ここで、ディジタル信号A1(m)、B1(m)は、図2に示すように、90°位相差をもって振幅する。ディジタル信号A1(m)、B1(m)において、例えば、ノイズの影響等で振幅が揺らいで偶数(2k(kは、自然数))周期目のピークが、奇数(2k−1)周期目のピークよりも低くなった場合、これらディジタル信号A1(m),B1(m)のリサージュ信号は、図3に示すように2重のリサージュ信号L1(L1(0)、L1(1))となってしまう。 Here, the digital signals A1 (m) and B1 (m) have an amplitude with a phase difference of 90 ° as shown in FIG. In the digital signals A1 (m) and B1 (m), for example, the amplitude fluctuates due to the influence of noise or the like, and the peak in the even number (2k (k is a natural number)) period is the peak in the odd number (2k-1) period. The Lissajous signals of these digital signals A1 (m) and B1 (m) become double Lissajous signals L1 (L1 (0), L1 (1)) as shown in FIG. End up.
オフセット・振幅・位相補正部30は、図1に示すように、オフセット・振幅・位相検出部31により演算された補正係数、及びUP/DNカウンタ60により計数された周期情報mに基づいて、ディジタル信号A1、B1のオフセット、振幅及び位相を各周期情報の値毎に補正して出力信号A4(m)、B4(m)を生成する。オフセット・振幅・位相補正部30は、出力信号A4(m)、B4(m)を、オフセット・振幅・位相検出部31及び3次高調波歪補正部40に出力する。
As shown in FIG. 1, the offset / amplitude /
オフセット・振幅・位相検出部31は、図1に示すように、出力信号A4(m)、B4(m)、及び周期情報mに基づいて、信号A1(m)、B1(m)の各周期情報の値毎に、補正係数を演算し、その補正係数をオフセット・振幅・位相補正部30に出力する。補正係数の演算手法については、後述する。
As shown in FIG. 1, the offset / amplitude /
出力信号A4(m)、B4(m)は、図1に示すように、振幅、位相、及びオフセットが補正された正弦波状の出力信号であるが、3次高調波を含む高調波成分を依然として含まれている。このため、3次高調波歪補正部40は、信号A1(m)、B1(m)の各周期情報の値毎に、出力信号A4(m)、B4(m)の3次高調波成分を補正して出力信号A7(m)、B7(m)を出力する。補正は、3次高調波演算・検出部41から与えられる補正係数、及び周期情報mに基づいて実行される。
As shown in FIG. 1, the output signals A4 (m) and B4 (m) are sinusoidal output signals in which the amplitude, phase, and offset are corrected, but the harmonic components including the third harmonic are still present. include. For this reason, the 3rd harmonic distortion correction |
3次高調波演算・検出部41は、図1に示すように、信号A1(m)、B1(m)の各周期情報の値毎に、r−θ変換部50から与えられる半径情報r(m)、位相情報θ(m)に基づいて、各補正係数を演算し、その補正係数をその補正係数を3次高調波歪補正部40に出力する。補正係数の演算手法については、後述する。
As shown in FIG. 1, the third-order harmonic calculation /
r−θ変換部50は、図1に示すように、出力信号A7(m)、B7(m)、及び周期情報mから、信号A1(m)、B1(m)の各周期情報の値毎にリサージュ信号を生成し、この各リサージュ信号の位相θ(m)(位相情報θ(m))ごとの半径r(m)(半径情報r(m))を演算する。r−θ変換部50は、位相情報θ(m)、半径情報r(m)を3次高調波演算・検出部41に出力する。
As shown in FIG. 1, the r-
UP/DNカウンタ(波数カウンタ)60は、図1に示すように、位相情報θ(m)、及び位相閾値θthに基づき、ディジタル信号A1(m)、B1(m)の周期を特定し、周期情報mを生成する。UP/DNカウンタ(波数カウンタ)60は、オフセット・振幅・位相補正部30、オフセット・振幅・位相検出部31、3次高調波歪補正部40、3次高調波歪検出部41に周期情報mを出力する。
As shown in FIG. 1, the UP / DN counter (wave number counter) 60 specifies the periods of the digital signals A1 (m) and B1 (m) based on the phase information θ (m) and the phase threshold θth, and the period Information m is generated. The UP / DN counter (wave number counter) 60 includes an offset / amplitude /
位相閾値θthは、例えば、図4に示す、「θth=337.5°」とする。位相閾値θthを基準にリサージュ信号が反時計周りに1回転した場合、UP/DNカウンタ60は、アップ方向に計数する。位相閾値θthを基準にリサージュ信号が時計周りに1回転した場合、UP/DNカウンタ60は、ダウン方向に計数する。位相閾値θthは、補正計算に用いられる点が位置する角度(0°(y=0上)、45°、−45°(y=x上,y=−x上)、90°(x=0上)を避けるように設定する。補正計算に用いられる点が位置する角度に位相閾値θthを設定すれば、補正計算に用いられる点の周期が特定不能となるためである。 The phase threshold θth is, for example, “θth = 337.5 °” shown in FIG. When the Lissajous signal makes one rotation counterclockwise with reference to the phase threshold θth, the UP / DN counter 60 counts in the up direction. When the Lissajous signal makes one clockwise rotation with the phase threshold θth as a reference, the UP / DN counter 60 counts in the down direction. The phase threshold θth is an angle (0 ° (y = 0 above), 45 °, −45 ° (y = x above, y = −x above), 90 ° (x = 0) where the point used for correction calculation is located. If the phase threshold θth is set to the angle at which the point used for the correction calculation is located, the period of the point used for the correction calculation cannot be specified.
周期情報mは、1bitで表される。リサージュ信号が位相閾値θthを基準に偶数回転した場合(2k周期目の場合)、周期情報mは、「0」となる。一方、リサージュ信号が位相閾値θthを基準に奇数回転した場合((2k−1)周期の場合)、周期情報mは、「1」となる。 The period information m is represented by 1 bit. When the Lissajous signal rotates an even number with reference to the phase threshold θth (in the case of the 2k cycle), the cycle information m is “0”. On the other hand, when the Lissajous signal rotates an odd number with reference to the phase threshold value θth (in the case of (2k−1) period), the period information m is “1”.
次に、図4を参照して、このように構成されたエンコーダ出力信号補正装置1を用いた補正処理の詳細について説明する。図4は、補正処理を示すフローチャートである。エンコーダ1から出力されるA相正弦波状信号、B相正弦波状信号A0、B0は、まずAD変換され(ステップS11)、ディジタルのA相正弦波状信号、B相正弦波状信号A1(m)、B1(m)となる。この信号A1(m),B1(m)は、下記(数式1)及び(数式2)のように表すことができる。
Next, with reference to FIG. 4, the detail of the correction | amendment process using the encoder output
ここで、a0(m),b0(m)は、各周期情報の値(m=0,1)のA相及びB相のオフセットである。a1(m),b1(m)は、各周期情報の値(m=0,1)のA相及びB相の振幅誤差である。φ1(m)は、各周期情報の値(m=0,1)のA相に対するB相の位相誤差である。a3(m),b3(m)は、各周期情報の値(m=0,1)のA相及びB相の3次高調波の振幅である。φ3(m)は、各周期情報の値(m=0,1)の3次高調波の基本波に対する位相誤差である。uは、「u=2πx/λ」である。xは変位、λは信号ピッチをそれぞれ示している。これらの誤差のうちオフセット、振幅誤差及び位相誤差は、オフセット・振幅・位相補正部30及びオフセット・振幅・位相検出部31により実行されるオフセット補正処理ステップ(ステップS12)、振幅補正処理ステップ(ステップS13)及び位相補正処理ステップ(ステップS14)で順次除去され、3次高調波歪みは、3次高調波歪み補正部40及び3次高調波演算・検出部41により実行される3次高調波歪み補正ステップ(ステップS15)にて除去される。続いて、誤差が除去された各周期情報の値(m=0,1)の2相正弦波状信号A7(m),B7(m)を用いてr−θ変換部50で位相情報θ(m)が求められる(ステップS16)。そして、ステップS16の後、信号A1(m)、B1(m)の周期(m=0or1)を特定する周期特定ステップ(ステップS17)が実行される。
Here, a 0 (m) and b 0 (m) are offsets of the A phase and the B phase of the values (m = 0, 1) of each period information. a 1 (m) and b 1 (m) are amplitude errors of the A phase and the B phase of the values (m = 0, 1) of each period information. φ 1 (m) is a phase error of the B phase with respect to the A phase of each period information value (m = 0, 1). a 3 (m) and b 3 (m) are the amplitudes of the third-order harmonics of the A phase and the B phase of each period information value (m = 0, 1). φ 3 (m) is a phase error of the value of each period information (m = 0, 1) with respect to the fundamental wave of the third harmonic. u is “u = 2πx / λ”. x represents displacement, and λ represents signal pitch. Among these errors, the offset, amplitude error, and phase error are offset correction processing steps (step S12) and amplitude correction processing steps (steps) executed by the offset / amplitude /
この実施形態では、上述した各補正処理ステップ(ステップS12〜S15)において、それぞれ漸化式を用いた動的補正を行っている。 In this embodiment, dynamic correction using a recurrence formula is performed in each of the correction processing steps (steps S12 to S15) described above.
[オフセット補正]
図5は、補正処理ステップ(ステップS12〜S14)の詳細を示している。まず、図6に示すように、図3と同様に、A相及びB相の正弦波状信号A1(m),B1(m)から2重のリサージュ信号L1(L1(0)、L1(1))が得られたとする。このような場合、各リサージュ信号L1(0)(L1(1))において、X軸及びY軸を横切る4つのゼロクロス点P12m(x12m,y12m),P23m(x23m,y23m),P34m(x34m,y34m),P41m(x41m,y41m)[m=0,1]から、X軸及びY軸方向のオフセット補正値の変化分Δda1(m),Δdb1(m)が、下記(数式3)及び(数式4)のように求められる(ステップS111)。
[Offset correction]
FIG. 5 shows details of the correction processing steps (steps S12 to S14). First, as shown in FIG. 6, similarly to FIG. 3, the double Lissajous signals L1 (L1 (0), L1 (1)) are obtained from the A-phase and B-phase sinusoidal signals A1 (m) and B1 (m). ) Is obtained. In such a case, the Lissajous signal L1 (0) (L1 (1 )) In four zero cross points across the X-axis and Y-axis P12 m (x12 m, y12 m ), P23 m (x23 m, y23 m) , P34 m (x34 m , y34 m ), P41 m (x41 m , y41 m ) [m = 0, 1], changes in offset correction values in the X-axis and Y-axis directions Δda1 (m), Δdb1 (m ) Is obtained as in (Equation 3) and (Equation 4) below (step S111).
ここで求められたΔda1(m),Δdb1(m)は、オフセットa0(m),b0(m)に近いが、振幅誤差及び位相誤差があるため、完全には一致していない。そこで、フィードバック処理を数回繰り返すことにより、この誤差を徐々に収束させていく。すなわち、補正値da1(m),db1(m)を累積加算値として、下記(数式5)及び(数式6)のように求める(ステップS112)。 Δda1 (m) and Δdb1 (m) obtained here are close to the offsets a 0 (m) and b 0 (m), but are not completely coincident due to the amplitude error and the phase error. Therefore, this error is gradually converged by repeating the feedback process several times. That is, the correction values da1 (m) and db1 (m) are obtained as cumulative addition values as in the following (Formula 5) and (Formula 6) (step S112).
そして、下記(数式7)及び(数式8)により信号A1(m),B1(m)からオフセットを除去するための補正処理が実行される(ステップS113)。 Then, the correction process for removing the offset from the signals A1 (m) and B1 (m) is executed according to the following (Expression 7) and (Expression 8) (Step S113).
(振幅補正)
上記と同様に、リサージュ信号のX軸及びY軸を横切る4つのゼロクロス点P12m,P23m,P34m,P41m [m=0,1]から、X軸及びY軸方向の振幅補正値の変化分Δka1,Δkb1が、下記(数式9)及び(数式10)次のように求められる(ステップS121)。
(Amplitude correction)
Similarly to the above, from the four zero cross points P12 m , P23 m , P34 m , P41 m [m = 0, 1] crossing the X axis and the Y axis of the Lissajous signal, the amplitude correction values in the X axis and Y axis directions are calculated. Changes Δka1 and Δkb1 are obtained as follows (Equation 9) and (Equation 10) as follows (step S121).
この場合にも、フィードバック処理を数回繰り返すことにより、誤差を徐々に収束させていく。すなわち、補正値ka1(m),kb1(m)を累積除算値として、下記(数式11)及び(数式12)のように求める(ステップS122)。 Also in this case, the error is gradually converged by repeating the feedback process several times. That is, the correction values ka1 (m) and kb1 (m) are obtained as cumulative division values as in the following (Formula 11) and (Formula 12) (step S122).
そして、下記(数式13)及び(数式14)により信号A2(m),B2(m)から振幅誤差を除去するための補正処理が実行される(ステップS123)。 Then, correction processing for removing the amplitude error from the signals A2 (m) and B2 (m) is executed according to the following (Equation 13) and (Equation 14) (step S123).
(位相補正)
上記と同様に、2重のリサージュ信号L(0)(L(1))のX軸及びY軸に対して45°の直線(y=x,y=−x)を横切る4つの点P1m(x1m,y1m),P2m(x2m,y2m),P3m(x3m,y3m),P4m(x4m,y4m) [m=0,1]から、A相及びB相の位相補正値の変化分Δkp1が、下記(数式15)のように求められる(ステップS131)。
(Phase correction)
Similarly to the above, four points P1 m crossing a straight line (y = x, y = −x) of 45 ° with respect to the X axis and the Y axis of the double Lissajous signal L (0) (L (1)) From (x1 m , y1 m ), P2 m (x2 m , y2 m ), P3 m (x3 m , y3 m ), P4 m (x4 m , y4 m ) [m = 0, 1], A phase and B A change Δkp1 of the phase correction value of the phase is obtained as shown in the following (Equation 15) (step S131).
この場合にも、フィードバック処理を数回繰り返すことにより、誤差を徐々に収束させていく。すなわち、補正値kp1(m)を累積乗算値として、下記(数式16)、(数式17)、及び(数式18)のように求める(ステップS132)。 Also in this case, the error is gradually converged by repeating the feedback process several times. That is, the correction value kp1 (m) is determined as a cumulative multiplication value as in the following (Formula 16), (Formula 17), and (Formula 18) (step S132).
そして、下記(数式19)及び(数式20)により信号A3(m),B3(m)から位相誤差を除去するための補正処理が実行される(ステップS133)。 Then, the correction process for removing the phase error from the signals A3 (m) and B3 (m) is executed according to the following (Equation 19) and (Equation 20) (step S133).
[3次高調波歪み補正]
出力信号A4(m)、B4(m)は、振幅、位相、及びオフセットが補正された正弦波状の出力信号であるが、3次高調波を含む高調波成分を依然として含んでいる。すなわち、3次高調波の振幅及び位相が等しいとして、基本波の振幅をa1(m)(=b1(m))、3次高調波の振幅をa3(m)(=b3(m))、3次高調波の位相をφ3(m)とすると、出力信号A4(m),B4(m)は、下記(数式21)及び(数式22)で表される。
[Third harmonic distortion correction]
The output signals A4 (m) and B4 (m) are sinusoidal output signals whose amplitude, phase, and offset are corrected, but still include harmonic components including the third harmonic. That is, assuming that the amplitude and phase of the third harmonic are equal, the amplitude of the fundamental wave is a 1 (m) (= b 1 (m)), and the amplitude of the third harmonic is a 3 (m) (= b 3 ( m)) When the phase of the third harmonic is φ 3 (m), the output signals A4 (m) and B4 (m) are expressed by the following (Formula 21) and (Formula 22).
従って、信号A4(m),B4(m)のリサージュ半径r(m)は、下記(数式23)のように求められる。 Accordingly, the Lissajous radius r (m) of the signals A4 (m) and B4 (m) is obtained as shown in the following (Equation 23).
上記式から明らかなように、リサージュ半径r(m)は、最大値rmax(m)=a1(m)+a3(m)、最小値rmin(m)=a1(m)−a3(m)の間を周期λ/4、位相3φ3で変化する。従って、a1(m),a3(m)及びφ3(m)が求まれば、3次高調波歪を補正することができる。 As apparent from the above equation, the Lissajous radius r (m) has a maximum value r max (m) = a 1 (m) + a 3 (m) and a minimum value r min (m) = a 1 (m) −a 3 cycles between the (m) λ / 4, changes in the phase 3 [phi] 3. Therefore, if a 1 (m), a 3 (m), and φ 3 (m) are obtained, the third-order harmonic distortion can be corrected.
[方法1:φ3(m)=0の場合]
まず、図8に、より簡便な第1の方法を示す。上述のように、各リサージュ信号L(0)、L(1)の半径r(m)は、3次高調波歪によりλ/4の周期で変化し、その最大値rmax(m)は、「rmax(m)=a1(m)+a3(m)」、最小値rmin(m)は、「rmin(m)=a1(m)−a3(m)」となる(図8参照)。従って、a1(m)、a3(m)は、rmax(m)、rmin(m)を用いて、下記(数式24)及び(数式25)のように演算できる。
[Method 1: When φ 3 (m) = 0]
First, FIG. 8 shows a simpler first method. As described above, the radius r (m) of each Lissajous signal L (0), L (1) changes with a period of λ / 4 due to third-order harmonic distortion, and its maximum value r max (m) is “R max (m) = a 1 (m) + a 3 (m)”, and the minimum value r min (m) is “r min (m) = a 1 (m) −a 3 (m)” ( (See FIG. 8). Accordingly, a 1 (m) and a 3 (m) can be calculated as in the following (Equation 24) and (Equation 25) using r max (m) and r min (m).
また、簡潔に説明するため、ここでは位相φ3(m)=0と見なせることを前提としている。例えば、X,Y軸上に半径の最小値rmin(m)、X,Y軸に対して45°をなす線上に最大値rmax(m)が存在すると仮定すると、rmax(m),rmin(m)は、下記(数式26)及び(数式27)次のように求めることが出来る(ステップS151)。 For the sake of brevity, it is assumed here that the phase φ 3 (m) = 0 can be considered. For example, assuming that there is a minimum radius r min (m) on the X and Y axes and a maximum value r max (m) on a line forming 45 ° with respect to the X and Y axes, r max (m), rmin (m) can be obtained as follows (Equation 26) and (Equation 27) as follows (step S151).
こちらも、フィードバック処理を数回繰り返すことにより、誤差を徐々に収束させていく。すなわち、補正値a1(m),a3(m)を累積加算値として、下記(数式28)及び(数式29)のように求める(ステップS152)。 Again, the error is gradually converged by repeating the feedback process several times. That is, the correction values a 1 (m) and a 3 (m) are obtained as cumulative addition values as in the following (Equation 28) and (Equation 29) (step S152).
そして、下記(数式30)及び(数式31)により信号A4(m),B4(m)から3次高調波歪みを除去するための補正処理が実行される(ステップS153)。 Then, correction processing for removing the third-order harmonic distortion from the signals A4 (m) and B4 (m) is executed according to the following (Equation 30) and (Equation 31) (step S153).
[方法2:φ3(m)が任意の場合]
図9に、φ3(m)が任意の場合の方法2を示す。方法1は簡易で計算機の負荷が小さくて済むが、φ3(m)が任意の場合、3次高調波成分の振幅a3(m)が小さくなると、位相φ3の検出精度が低下する可能性がある。次に説明する方法2は、φ3(m)をより厳密に演算することができる方法である。以下、この方法2を説明する。この方法2では、フーリエ解析を用いて振幅a1(m)、a3(m)及び位相φ3(m)を演算する。すなわち、リサージュ信号に含まれる波長λ/4(空間周波数4・2π/λ)の信号成分のフーリエ変換の実部をRe(m)、虚部をIm(m)とし、動的補正をおこなうため、補正後の波形で検出した実部と虚部から下記の(数式32)及び(数式33)で示されるdRe(m)、dIm(m)を求める(ステップS154)。
[Method 2: When φ 3 (m) is arbitrary]
FIG. 9
続いて、下記の(数式34)及び(数式35)の漸化式でRe(m)とIm(m)を更新する(ステップS155)。この更新を数回繰り返すことにより、Re(m)、Im(m)は一定の値に収束するので、その値をRe(m)、Im(m)として決定する。 Subsequently, Re (m) and Im (m) are updated by the recurrence formulas of the following (Formula 34) and (Formula 35) (step S155). By repeating this update several times, Re (m) and Im (m) converge to constant values, and the values are determined as Re (m) and Im (m).
また、ステップS155において、a1(m)が、以下の(数式36)のように求められる。 In step S155, a 1 (m) is obtained as in the following (Equation 36).
また、ステップS155において、上記(数式34)及び(数式35)で決定されたRe(m)、Im(m)に基づいて、a3(m)、φ3(m)がそれぞれRe(m)、Im(m)で特定される複素空間上の座標の原点からの距離と角度として、下記の(数式37)及び(数式38)により求められる。ここで、(数式37)で係数√2が掛けられているのは、フーリエ変換で得られる信号の大きさは実効値であり、振幅はその√2倍であるためである。 In step S155, based on Re (m) and Im (m) determined by the above (Equation 34) and (Equation 35), a 3 (m) and φ 3 (m) are Re (m), respectively. , Im (m), the distance and angle from the origin of the coordinates on the complex space are obtained by the following (Equation 37) and (Equation 38). Here, the reason why the coefficient √2 is multiplied in (Equation 37) is that the magnitude of the signal obtained by the Fourier transform is an effective value, and the amplitude is √2 times thereof.
3次高調波歪補正処理においては、下記の(数式39)の演算を行うことにより、図10の左に示すような、信号A4(m)、B4(m)のリサージュ信号L4(m)を、3次高調波の位相に対応する角度φ3(m)だけ反時計周りに回転させ、図10の右に示すような、信号A5(m)、B5(m)に対応するリサージュ信号L5(m)を生成するものである。この角度φ3(m)の回転を行うのは、リサージュ信号上において、3次高調波の位相が0°又は90°である状態を作り、この状態で振幅補正処理を実行するためである。 In the third-order harmonic distortion correction process, the Lissajous signal L4 (m) of the signals A4 (m) and B4 (m) as shown on the left side of FIG. A Lissajous signal L5 (corresponding to signals A5 (m) and B5 (m) as shown on the right in FIG. 10 is rotated counterclockwise by an angle φ 3 (m) corresponding to the phase of the third harmonic. m). The reason why the rotation of the angle φ 3 (m) is performed is to create a state where the phase of the third harmonic is 0 ° or 90 ° on the Lissajous signal and execute the amplitude correction processing in this state.
この状態で、図11のA相(又はB相)の電圧対3次高調波の電圧の関係曲線に基づいて、基本波の振幅a1(m)及び3次高調波の振幅a3(m)を用いて、3次高調波の位相が0°又は90°である出力信号A5(m)、B5(m)から3次高調波成分を、下記の(数式40)及び(数式41)により除去する方向の補正を行う。 In this state, the fundamental wave amplitude a 1 (m) and the third harmonic amplitude a 3 (m) are based on the relationship curve of the A phase (or B phase) voltage to the third harmonic voltage in FIG. ), The third harmonic component from the output signals A5 (m) and B5 (m) where the phase of the third harmonic is 0 ° or 90 ° is expressed by the following (Equation 40) and (Equation 41). Correct the direction of removal.
最後に、下記の(数式42)に示す演算を行うことにより、信号A6(m)、B6(m)のリサージュ信号を逆回転(角度−φ3(m)だけ回転)させ、信号A7(m)、B7(m)を生成する(S156)。角度−φ3(m)だけ回転されたリサージュ信号即ち出力信号A7(m)、B7(m)は、元の出力信号A4(m)、B4(m)の基本波と同一の基本波を含み、かつ3次高調波成分が減算されている。 Finally, by performing the calculation shown in the following (Equation 42), the Lissajous signals of the signals A6 (m) and B6 (m) are reversely rotated (rotated by an angle −φ 3 (m)), and the signal A7 (m ), B7 (m) is generated (S156). The Lissajous signals rotated by the angle −φ 3 (m), that is, the output signals A7 (m) and B7 (m) include the same fundamental wave as that of the original output signals A4 (m) and B4 (m). And the third harmonic component is subtracted.
なお、本実施形態では、収束を早くするため、ka1(m),kb1(m)については除算、kph(m)については乗算の漸化式を用いたが、加減算による方法でも可能である。 In this embodiment, in order to speed up convergence, division is used for ka1 (m) and kb1 (m), and multiplication is used for kph (m). However, a method using addition / subtraction is also possible.
また、以上の各補正処理は、リサージュが少なくとも1回転以上してから実行する必要がある。信号のノイズ除去を考慮すると、N回転の平均で求めるようにすることも考えられる。所要回転している間は、先に検出した補正値da1(m),db1(m),…,Im(m)で補正演算を行う。従って、最初は初期値(全て0、補正無し)の状態から始める。そして、所定回転したことを検知し、前述のda1(m),db1(m),…,Im(m)で補正演算を行い、規定回転数までこの補正値で補正演算を行う。この補正されたリサージュ信号は、より誤差の小さな値となるため、その値を出発点として、次の補正検出を行う。すなわち、Δda1(m),Δdb1(m),…,ΔIm(m)を求め、da1(m),db1(m),…,Im(m)に積算する。以上の手順を無限に繰り返すことで、補正値da1(m),db1(m),…,Im(m)は真値に近づき、やがて検出分解能まで収束する。 In addition, each correction process described above needs to be executed after the Lissajous has made at least one rotation. In consideration of signal noise removal, it may be possible to obtain an average of N rotations. During the required rotation, correction calculation is performed with the correction values da1 (m), db1 (m),... Im (m) detected earlier. Accordingly, the initial value (all 0s, no correction) is started first. Then, a predetermined rotation is detected, and correction calculation is performed with the aforementioned da1 (m), db1 (m),..., Im (m), and correction calculation is performed with this correction value up to a specified rotation speed. Since this corrected Lissajous signal has a smaller error value, the next correction detection is performed using that value as a starting point. That is, Δda1 (m), Δdb1 (m),..., ΔIm (m) are obtained and integrated with da1 (m), db1 (m),. By repeating the above procedure indefinitely, the correction values da1 (m), db1 (m),... Im (m) approach the true value and eventually converge to the detection resolution.
なお、3次高調波歪み補正について2つの方法を示したが、何れの方法も漸化式は加減乗除の何れでも可能である。計算速度や収束条件などで最適な方法を選択すれば良い。 Although two methods have been shown for correcting third-order harmonic distortion, any of the recurrence formulas can be added, subtracted, multiplied, or divided. An optimal method may be selected depending on the calculation speed and convergence conditions.
図12は、検出した補正値が一定値に収束していく様子を示した図である。このように、動的補正を十分に収束させたのちに中断し、その値を不揮発性メモリ等に保存すれば、静的補正の自己校正方式にも利用できる。 FIG. 12 is a diagram showing how the detected correction value converges to a constant value. In this way, if the dynamic correction is sufficiently converged and then interrupted and the value is stored in a nonvolatile memory or the like, it can be used for a self-calibration method for static correction.
[オフセット・振幅・位相補正部30及び3次高調波歪補正部40の具体的な回路構成]
次に、オフセット・振幅・位相補正部30及び3次高調波歪補正部40の具体的な回路構成について図13を参照して説明する。
[Specific Circuit Configurations of Offset / Amplitude /
Next, specific circuit configurations of the offset / amplitude /
オフセット・振幅・位相補正部30は、図13に示すように、オフセット補正部301、振幅補正部302及び位相補正部303から構成されている。オフセット補正部301は、加算器310、311からなる。加算器310、311は、周期情報mに基づき各周期情報の値毎に、オフセット・振幅・位相検出部31から与えられる加算係数da1(m)、db1(m)をそれぞれ信号A1(m)、B1(m)に加算することにより、オフセット補正を実行する。振幅補正部302は、乗算器320、321からなる。乗算器320、321は、周期情報mに基づき各周期情報の値毎に、オフセット・振幅・位相検出部31から与えられる乗算係数ka1(m)、kb1(m)をそれぞれ信号A2(m)、B2(m)に乗算することにより、振幅補正を実行する。位相補正部303は、乗算器330〜333、及び加算器340、341からなる。乗算器330〜333、及び加算器340、341は、周期情報mに基づき各周期情報の値毎に、オフセット・振幅・位相検出部31から与えられる乗算係数kph1(m)、kph2(m)を用いて、信号A3(m)、B3(m)を出力信号A4(m)、B4(m)に変換することにより、位相補正を実行する。
As shown in FIG. 13, the offset / amplitude /
3次高調波歪補正部40は、座標回転部401、振幅補正部402及び座標逆回転部403から構成されている。座標回転部401は、乗算器410〜413と、加算器414、415とを備えている。すなわち、座標回転部401は、周期情報mに基づき各周期情報の値毎に、信号A4(m)、B4(m)のリサージュ信号L4(m)を、3次高調波の位相に対応する角度φ3(m)だけ反時計周りに回転させ、信号A5(m)、B5(m)に対応するリサージュ信号L5(m)を生成するものである。振幅補正部402は、周期情報mに基づき各周期情報の値毎に、3次高調波演算・検出部41で算出された基本波の振幅a1(m)及び3次高調波の振幅a3(m)を用いて、3次高調波の位相が0°又は90°である出力信号A5(m)、B5(m)から3次高調波成分を除去する方向の補正を行う。この演算は、振幅補正部402に、(数式40)及び(数式41)で示されるA5(m)とA6(m)との関係、又はB5(m)とB6(m)との関係を記憶したルックアップテーブル402Tを設けて実現することができる。すなわち、出力信号A5(m)(又はB5(m))の各サンプル値をルックアップテーブル402Tへのインデックスとし、3次高調波成分の値を出力として読み出すようにすれば、そのまま出力信号A6(m),B6(m)が得られる。
The third harmonic
座標逆回転部403は、乗算器430〜433と、加算器434、435とを備えている。乗算器430〜433、加算器434、435は、次の演算を行うことにより、周期情報mに基づき各周期情報の値毎に、信号A6(m)、B6(m)のリサージュ信号を、座標回転部401での回転角度φ3(m)だけ時計回り、すなわち逆回転(角度−φ3(m)だけ回転)させ、信号A7(m)、B7(m)を生成する。角度−φ3(m)だけ回転されたリサージュ信号即ち出力信号A7(m)、B7(m)は、元の出力信号A4(m)、B4(m)の基本波と同一の基本波を含み、かつ3次高調波成分が減算されている。
The coordinate
このようにして、3次高調波演算・検出部41で、周期情報mに基づく各周期情報の値毎に、a1(m)、a3(m)、φ3(m)が演算され、これが3次高調波歪補正部40での補正に用いられる。3次高調波歪補正部40での補正、r−θ変換部50でのr−θ変換、及び3次高調波演算・検出部41での補正係数の演算が数回繰り返されることにより、出力信号A7(m)、B7(m)の3次高調波成分が一層除去され、出力信号A7(m)、B7(m)の波形を理想的な正弦波状に近づけることができる。
In this way, the third harmonic calculation /
[第1実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置1の効果]
次に、第1実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置1は、上記構成により、2重となったリサージュ信号に対応してそれぞれ独立に補正を実行することができる。これにより、第1実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置1は、その測定精度を向上させることができる。
[Effect of the encoder output
Next, the encoder output
[第2実施形態]
[第2実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置2の構成]
次に、図14を参照して、第2実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置2の構成について説明する。図14は、本発明の第2実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置2の基本構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
[Configuration of Encoder Output
Next, the configuration of the encoder output
第2実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置2は、図14に示すように、オフセット・振幅・位相検出部31及び3次高調波演算・検出部41で動的補正された補正係数を記憶するメモリ70を備えている。メモリ70への補正係数を格納するタイミングとしては、(1)外部スイッチが押されたとき、(2)電源オフ時(終了時)、(3)常時(動作クロックに従うか、又は各補正係数が補正部30,40へ更新されたとき)等が考えられる。また、再起動時には、このメモリ70から補正係数を読み出して、これを検出部31,41に初期値としてストアするようにしても良い。その後の処理は、上述した動的補正と同様である。また、動的な補正係数の更新動作を無効とする動的補正無効指示手段を備え、この動的補正無効指示手段が動的補正の無効を指示しているときには、補正部30,40が、メモリ70から読み出した補正係数を使用して2相正弦波状信号を補正するようにしても良い。
The encoder output
[第2実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置2の効果]
第2実施形態に係るエンコーダ出力信号補正装置2は、第1実施形態と略同様の構成を有し、第1実施形態と同様の効果を奏する。
[Effect of the encoder output
The encoder output
[その他の実施形態]
以上、発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of invention was described, this invention is not limited to these, A various change, addition, etc. are possible within the range which does not deviate from the meaning of invention.
例えば、上記実施形態にかかる装置は、2重のリサージュ信号L1(0)、L1(1)を対象とするものである。しかしながら、本発明に係るエンコーダ出力信号補正装置は、2重を超えるリサージュ信号(4重、6重、…のリサージュ信号)にも適応可能である。例えば、4重のリサージュ信号を補正する場合、「m」を「m=0,1,2,3」の4状態に設定可能とし、それらに応じて補正すればよい。例えば、6重のリサージュ信号を補正する場合、「m」を「m=0,1,2,3,4,5」の6状態に設定可能とし、それらに応じて補正すればよい。 For example, the apparatus according to the above embodiment is intended for the double Lissajous signals L1 (0) and L1 (1). However, the encoder output signal correction apparatus according to the present invention can also be applied to Lissajous signals exceeding four (4, 6, etc. Lissajous signals). For example, when correcting a quadruple Lissajous signal, “m” can be set to four states “m = 0, 1, 2, 3”, and correction may be performed accordingly. For example, when correcting a six-layer Lissajous signal, “m” can be set to six states “m = 0, 1, 2, 3, 4, 5”, and correction may be performed accordingly.
例えば、上記実施形態において、位相閾値θthは、337.5°である。しかしながら、本発明において、位相閾値θthは、「θth=22.5°+45°×N (N=0,1,2,…,7)」を満たせば良い。例えば、図6に示す例においては、リサージュ信号L1(0)とリサージュ信号L1(1)は、点P40、点P41で連続している。よって、図6に示す例においては、位相閾値θthは、337.5°のほか、292.5°が望ましい。すなわち、図6に示す例ように、リサージュ信号L1(0)とリサージュ信号L1(1)との連続する点P40の前後で上記関係式を満たす点を、位相閾値θthとすることが望ましい。 For example, in the above embodiment, the phase threshold θth is 337.5 °. However, in the present invention, the phase threshold θth only needs to satisfy “θth = 22.5 ° + 45 ° × N (N = 0, 1, 2,..., 7)”. For example, in the example shown in FIG. 6, the Lissajous signal L1 (0) and the Lissajous signal L1 (1) are continuous at points P4 0 and P4 1 . Therefore, in the example shown in FIG. 6, the phase threshold θth is preferably 292.5 ° in addition to 337.5 °. That is, the examples so shown in FIG. 6, a point that satisfies the above relationship before and after the point P4 0 consecutive Lissajous signal L1 (0) and Lissajous signal L1 (1), it is desirable that the phase threshold [theta] th.
例えば、上記実施形態では、エンコーダから出力されたA相、B相正弦波状信号に対し、最初にオフセット、振幅及び位相の補正を行い、続いて3次高調波の補正を実行していたが、この順序は入れ替えることが可能である。すなわち、3次高調波の補正を先に実行し、後からオフセット、振幅及び位相の補正を実行するようにしてもよい。また、上記の実施形態では、振幅や位相等の補正をディジタル回路により実行したが、DSPやソフトウエア等により同様の処理を行ってもよい。 For example, in the above embodiment, the offset, amplitude and phase are first corrected for the A-phase and B-phase sinusoidal signals output from the encoder, and then the third harmonic is corrected. This order can be changed. That is, the correction of the third harmonic may be performed first, and the offset, amplitude, and phase may be corrected later. In the above embodiment, correction of amplitude, phase, and the like is executed by a digital circuit, but similar processing may be performed by a DSP, software, or the like.
1,2…エンコーダ出力信号補正装置 10…エンコーダ、 20、21A…A/Dコンバータ、 30…オフセット・振幅・位相補正部、 31…オフセット・振幅・位相検出部、 40…3次高調波歪補正部、 41…3次高調波演算・検出部、 50…r−θ変換部、 60…UP/DNカウンタ、 70…メモリ、 401…座標回転部、 402…振幅補正部、 403…座標逆回転部。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記2相正弦波状信号の周期情報の値を特定する周期特定手段と、
特定された各周期情報の値毎に、前記2相正弦波状信号によって形成されるリサージュ信号に含まれる理想的リサージュ信号からの誤差を検出する検出手段と、
特定された各周期情報の値毎に、前記検出手段で検出された誤差に基づく補正係数で前記2相正弦波状信号を補正する補正手段と
を備えることを特徴とするエンコーダ出力信号補正装置。 In an encoder output signal correction device that corrects a phase-shifted two-phase sinusoidal signal output from an encoder,
Period specifying means for specifying a value of period information of the two-phase sinusoidal signal;
Detecting means for detecting an error from an ideal Lissajous signal included in the Lissajous signal formed by the two-phase sinusoidal signal for each specified period information value;
An encoder output signal correction apparatus comprising: correction means for correcting the two-phase sinusoidal signal with a correction coefficient based on an error detected by the detection means for each specified value of each period information.
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detection means detects an error from the ideal Lissajous signal included in the two-phase sinusoidal signal after being corrected by the correction means, and cumulatively calculates the detected error to obtain a new correction coefficient. The encoder output signal correction apparatus according to claim 1, wherein the correction coefficient is dynamically updated.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detection means is capable of detecting at least one of an offset, an amplitude error, a phase error, and a third harmonic distortion included in a Lissajous signal formed by the two-phase sinusoidal signal. Or the encoder output signal correction apparatus of Claim 2.
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detecting device, from the four zero-cross points across the X-axis and Y-axis of the Lissajous signal formed by two-phase sinusoidal signals P m 12, P m 23, P m 34, P m 41, X -axis and Y 4. The encoder output signal correction apparatus according to claim 3, wherein the offset is detected by accumulatively calculating changes Δda1 (m) and Δdb1 (m) of an offset correction value in the axial direction.
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detecting device, from the four zero-cross points across the X-axis and Y-axis of the Lissajous signal formed by two-phase sinusoidal signals P m 12, P m 23, P m 34, P m 41, X -axis and Y The encoder output signal correction apparatus according to claim 3, wherein the amplitude error is detected by cumulatively calculating changes Δka1 (m) and Δkb1 (m) of an amplitude correction value in the axial direction.
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detection means includes four points P m 1, P that cross a 45 ° straight line (y = x, y = −x) with respect to the X axis and Y axis of the Lissajous signal formed by the two-phase sinusoidal signal. The phase error is detected by accumulating a change Δkp1 (m) of the phase correction value of the two-phase sinusoidal signal from m 2, P m 3 and P m 4. Item 4. The encoder output signal correction apparatus according to Item 3.
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detection means sets the amplitude of the fundamental wave of the two-phase sinusoidal signal as a 1 (m), the amplitude of the third harmonic as a 3 (m), and the phase of the third harmonic as φ 3 (m) = Assuming 0, four points P m 1 and P m crossing a 45 ° straight line (y = x, y = −x) with respect to the X axis and Y axis of the Lissajous signal formed by the two-phase sinusoidal signal. 2, P m 3, P m 4, and four zero cross points P m 12, P m 23, P m 34, P m 41 crossing the X axis and the Y axis, the maximum radius rmax (m) of the Lissajous signal And the minimum value rmin (m) is obtained, the change Δa1 (m) of the fundamental wave of the two-phase sinusoidal signal and the change Δa 3 (m) of the third harmonic correction value are cumulatively calculated, and the two-phase the value Va 1 for each time point of the sine wave signal (m), the value of each point of the third harmonic component Va 3 and (m) and When, Va 3 (m) to, Va 3 (m) = K1 · Va 1 (m) 3 -K2 · Va 1 (m) ( where, K1, K2 is, a 1 (m), a 3 (m) The encoder output signal correction device according to claim 3, wherein the third-order harmonic component is detected by a calculation using a coefficient determined by:
前記補正手段は、前記リサージュ信号をφ3(m)だけ回転させたのち、前記2相正弦波信号の各時点の値をVa1(m)、前記3次高調波成分の各時点の値をVa3(m)としたとき、Va3(m)を、
Va3(m)=K1・Va1(m)3−K2・Va1(m)(但し、K1,K2は、a1(m),a3(m)によって決まる係数)によって求めることにより、前記3次高調波成分を補正し、
前記補正されたリサージュ信号をφ3(m)だけ逆回転させるものである
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detecting means sets the amplitude of the fundamental wave of the two-phase sinusoidal signal as a 1 (m), the amplitude of the third harmonic as a 3 (m), and the phase of the third harmonic as φ 3 (m). Then, a signal component of wavelength λ / 4 (spatial frequency 4 · 2π / λ) included in the Lissajous signal formed by the two-phase sinusoidal signal is Fourier-transformed to obtain amplitudes a 1 (m) and a 3 (m). , Φ 3 (m)
The correction means rotates the Lissajous signal by φ 3 (m), then sets the value at each time point of the two-phase sine wave signal as Va 1 (m) and the value at each time point of the third harmonic component. When Va 3 (m) is assumed, Va 3 (m) is
Va 3 (m) = K1 · Va 1 (m) 3 −K2 · Va 1 (m) (where K1 and K2 are coefficients determined by a 1 (m) and a 3 (m)), Correcting the third harmonic component,
The encoder output signal correction device according to claim 3, wherein the corrected Lissajous signal is reversely rotated by φ 3 (m).
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detection unit calculates a maximum value and a minimum value of a radius of the Lissajous signal constituted by the two-phase sinusoidal signal, and is included in the two-phase sinusoidal signal based on a difference between the maximum value and the minimum value. The encoder output signal correction apparatus according to claim 3, wherein an amplitude of the third-order harmonic component is calculated as the third-order harmonic distortion.
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The detection unit obtains the amplitude and phase of the third harmonic component included in the two-phase sinusoidal signal by obtaining a change in radius of the Lissajous signal constituted by the two-phase sinusoidal signal by Fourier analysis. The encoder output signal correction device according to claim 3, wherein the encoder output signal correction device is calculated as third-order harmonic distortion.
ことを特徴とする請求項3記載のエンコーダ出力信号補正装置。 The correction unit rotates the Lissajous signal of the two-phase sinusoidal signal including the third harmonic component by the phase calculated by the detection unit, so that the phase of the third harmonic component is 0 ° or 90 °. The value of the third harmonic component corresponding to each value of the two-phase sine wave signal is obtained, and the value of the third harmonic component is determined as the two-phase sine corresponding to the rotated Lissajous signal. The encoder output according to claim 3, wherein the amplitude is corrected by subtracting from the wave signal, and the Lissajous signal of the corrected two-phase sine wave signal is reversely rotated by the same angle as the rotated angle. Signal correction device.
前記検出手段は、起動時に前記メモリに記憶された補正係数を読み出してこれを前記動的な更新動作の初期値とする
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ出力信号補正装置。 A memory for storing the correction coefficient;
The encoder output signal correction apparatus according to claim 1, wherein the detection unit reads a correction coefficient stored in the memory at the time of activation and uses the correction coefficient as an initial value of the dynamic update operation.
前記動的な補正係数の更新動作を無効とする動的補正無効指示手段とを備え、
前記補正手段は、前記動的補正無効指示手段が動的補正の無効を指示しているときには前記メモリから読み出した補正係数を使用して前記2相正弦波状信号を補正するものである
ことを特徴とする請求項1記載のエンコーダ出力信号補正装置。 A memory for storing the correction coefficient;
Dynamic correction invalidity instruction means for invalidating the dynamic correction coefficient update operation,
The correction means corrects the two-phase sinusoidal signal using a correction coefficient read from the memory when the dynamic correction invalidity instruction means instructs to invalidate dynamic correction. The encoder output signal correction apparatus according to claim 1.
特定された各周期情報の値毎に、前記2相正弦波状信号に含まれるオフセットを検出し補正するステップと、
特定された各周期情報の値毎に、オフセットが補正された2相正弦波状信号に含まれる振幅誤差を検出し補正するステップと、
特定された各周期情報の値毎に、振幅補正された2相正弦波状信号に含まれる位相誤差を検出し補正するステップと、
特定された各周期情報の値毎に、位相補正された2相正弦波状信号に含まれる3次高調波歪みを検出し補正するステップと
を備えることを特徴とするエンコーダ出力信号補正方法。 Identifying a period information value of a two-phase sinusoidal signal out of phase output from the encoder;
Detecting and correcting an offset included in the two-phase sinusoidal signal for each specified value of each period information;
Detecting and correcting an amplitude error included in the two-phase sinusoidal signal whose offset has been corrected for each specified period information value;
Detecting and correcting a phase error included in the amplitude-corrected two-phase sinusoidal signal for each specified period information value;
An encoder output signal correction method comprising: detecting and correcting third-order harmonic distortion included in a phase-corrected two-phase sinusoidal signal for each specified period information value.
ことを特徴とする請求項14記載のエンコーダ出力信号補正方法。 Each of the correction steps detects an error from the ideal Lissajous signal included in the corrected two-phase sinusoidal signal, and adds the detected error to a previously accumulated value to obtain a new correction coefficient. The encoder output signal correction method according to claim 14, wherein the correction coefficient is dynamically updated.
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