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JP2893851B2 - Absolute position detection method - Google Patents

Absolute position detection method

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JP2893851B2
JP2893851B2 JP11378090A JP11378090A JP2893851B2 JP 2893851 B2 JP2893851 B2 JP 2893851B2 JP 11378090 A JP11378090 A JP 11378090A JP 11378090 A JP11378090 A JP 11378090A JP 2893851 B2 JP2893851 B2 JP 2893851B2
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JP
Japan
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absolute value
linear
value
encoder
value encoder
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浩一 東
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YASUKAWA DENKI KK
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工作機械等の直接移動する装置の移動距離や
速度等の測定に用いられるリニア絶対値エンコーダに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a linear absolute value encoder used for measuring a moving distance, a speed, and the like of a directly moving device such as a machine tool.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の直線変位検出装置としては、測定全長
に渡って分解能に応じたスリットを設け、任意の原点か
らの分割パルスを計数、検出するインクリメンタル式の
リニアエンコーダが一般的である。この場合、電源を投
入する毎に原点位置に復帰しなければ、絶対位置が判ら
ないため、操作が煩雑であるという問題点がある。
Conventionally, as this type of linear displacement detection device, an incremental type linear encoder is generally provided, which is provided with a slit corresponding to the resolution over the entire measurement length, and counts and detects divided pulses from an arbitrary origin. In this case, there is a problem that the operation is complicated because the absolute position is not known unless the position returns to the origin position every time the power is turned on.

絶対位置を検出するには、ロータリエンコーダにおけ
る絶対値エンコーダと同様に、グレイコード等を用いた
複数のコードトラックから成るリニア絶対値エンコーダ
も考えられるが、この場合、測定全長に渡って高分解能
を得ようとすると、必要なビット数が増え、スケールの
コードトラックの数が増えるため、実用的とは言えな
い。
In order to detect the absolute position, a linear absolute encoder consisting of a plurality of code tracks using a gray code or the like can be considered as in the case of the absolute encoder in the rotary encoder.In this case, a high resolution is required over the entire measurement length. Attempting to do so is not practical because the required number of bits increases and the number of code tracks on the scale increases.

これを解決するリニア絶対値エンコーダとしては、特
開昭61−182521に示されたような全長に渡っての絶対位
置を検出する第1の低分解能のリニア絶対値エンコーダ
部と、第1のリニア絶対値エンコーダ部の測定ピッチ内
の絶対位置を検出する第2の高分解能のリニア絶対値エ
ンコーダ部とを合成して所望のリニア絶対値エンコーダ
を得る方法が公知である。
A linear absolute value encoder for solving this problem includes a first low-resolution linear absolute value encoder for detecting an absolute position over the entire length as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-182521, and a first linear absolute value encoder. There is known a method of obtaining a desired linear absolute value encoder by combining the absolute value encoder unit with a second high-resolution linear absolute value encoder unit that detects an absolute position within a measurement pitch of the absolute value encoder unit.

すなわち、従来のリニア絶対値エンコーダでは、低分
解能の第1のリニア絶対値エンコーダ部の値と、第1の
リニア絶対値エンコーダ部の測定ピッチ内を高分解能で
絶対位置を検出する第2のリニア絶対値エンコーダ部の
値とを合成して、例えば第3図に示すように絶対位置を
得るものであった。ここでは、第1のリニア絶対値エン
コーダ部の値を第1の絶対値、また第2のリニア絶対値
エンコーダ部の値を第2の絶対値とし、また、第2のリ
ニア絶対値エンコーダ部は、第1のリニア絶対値エンコ
ーダ部の測定ピッチ内をP分割の分解能で絶対位置検出
するものとしている。この場合、合成出力としてはNピ
ッチのP−1の時、N・P+(P−1)などとして得ら
れる。
That is, in the conventional linear absolute value encoder, the value of the low-resolution first linear absolute value encoder unit and the second linear absolute value detection unit for detecting the absolute position with high resolution within the measurement pitch of the first linear absolute value encoder unit The absolute position is obtained by synthesizing the value of the absolute value encoder with the value of the absolute value encoder, for example, as shown in FIG. Here, the value of the first linear absolute value encoder is a first absolute value, the value of the second linear absolute value encoder is a second absolute value, and the second linear absolute value encoder is , The absolute position is detected within the measurement pitch of the first linear absolute value encoder with a resolution of P division. In this case, the synthesized output is obtained as N · P + (P−1) when the pitch is N−1.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、前述のような第1及び第2のリニア絶対値
エンコーダの合成によるリニア絶対値エンコーダでは、
それぞれのリニア絶対値エンコーダは独立のエンコーダ
であるので、第1のリニア絶対値エンコーダの値の変化
する位置と、第2のリニア絶対値エンコーダの最小値ま
たは最大値の位置が一致するとは限らない。
However, in the linear absolute value encoder obtained by combining the first and second linear absolute value encoders as described above,
Since each linear absolute value encoder is an independent encoder, the position where the value of the first linear absolute value encoder changes and the position of the minimum value or the maximum value of the second linear absolute value encoder do not always match. .

したがって、第4図や第5図に示すように合成によっ
て、絶対位置を得る際、第1のリニア絶対値エンコーダ
の1ピッチ分だけ、合成出力に誤差を生じる。第4図で
は、第2のリニア絶対値エンコーダ部の最小値近傍で第
1のリニア絶対値エンコーダ部の1ピッチ分の誤差が発
生し、第5図では、第2のリニア絶対値エンコーダ部の
最大値近傍で誤差が発生する。
Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, when obtaining the absolute position by combining, an error occurs in the combined output by one pitch of the first linear absolute value encoder. In FIG. 4, an error corresponding to one pitch of the first linear absolute value encoder occurs near the minimum value of the second linear absolute value encoder. In FIG. 5, the error of the second linear absolute value encoder is generated. An error occurs near the maximum value.

そこで、本発明は、1ピッチの誤差も生じない上記絶
対位置検出方法を提供することを目的とするものであ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide the above-described absolute position detecting method in which an error of one pitch does not occur.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するため、本発明では、第一のリニア
絶対値エンコーダ部と同一ピッチの分解能を持ち、該第
1のリニア絶対値エンコーダ部と1/2ピッチ位相のずれ
た絶対位置を検出する第3の低分解能のリニア絶対値エ
ンコーダ部を備え、第2のリニア絶対値エンコーダ部が
最小値(または最大値)近傍においては、第3のリニア
絶対値エンコーダ部の値に1加えた値(または減じた
値)で第1のリニア絶対値エンコーダ部の値を置換し、
第2のリニア絶対値エンコーダ部が最大値(または最小
値)近傍においては第3のリニア絶対値エンコーダ部の
値で第1のリニア絶対値エンコーダ部の値を置換するも
のである。
In order to solve the above problem, the present invention has the same pitch resolution as that of the first linear absolute value encoder unit, and detects an absolute position shifted from the first linear absolute value encoder unit by 1/2 pitch phase. A third low-resolution linear absolute value encoder is provided, and when the second linear absolute value encoder is near a minimum value (or a maximum value), a value obtained by adding one to the value of the third linear absolute value encoder ( Or the subtracted value) to replace the value of the first linear absolute value encoder section,
When the second linear absolute value encoder is near the maximum value (or the minimum value), the value of the first linear absolute value encoder is replaced with the value of the third linear absolute value encoder.

〔作 用〕(Operation)

上記手段により、第2の高分解能のリニア絶対値エン
コーダ部に合わせて第1の低分解能のリニア絶対値エン
コーダ部を補正することができる。
By the above means, the first low-resolution linear absolute value encoder can be corrected in accordance with the second high-resolution linear absolute value encoder.

〔実施例〕〔Example〕

本発明による実施例を第1図に示す。ここでは、第1
のリニア絶対値エンコーダ部と同一ピッチを持ち最大値
側に1/2ピッチだけ位相のずれた第3のリニア絶対値エ
ンコーダ部を備える。そして、第2のリニア絶対値エン
コーダ部が最小値近傍L以下(例えば1/4ピッチ以下)
の時には、第3のリニア絶対値エンコーダ部の値Xに1
加えたX+1を第1のリニア絶対値エンコーダ部の値に
置換し、第2のリニア絶対値エンコーダ部が最大値近傍
M以上(たとば3/4ピッチ以上)の時には、第3のリニ
ア絶対値エンコーダ部の値Yを第1のリニア絶対値エン
コーダ部の値に置換する。また、第2のリニア絶対値エ
ンコーダ部がLからMの間は第1のリニア絶対値エンコ
ーダ部の値をそのまま使う。以上のような手段により、
第1のリニア絶対値エンコーダ部の値を第2のリニア絶
対値エンコーダ部に合わせるように補正することができ
る。
An embodiment according to the present invention is shown in FIG. Here, the first
And a third linear absolute value encoder unit having the same pitch as that of the linear absolute value encoder unit and having a phase shifted by 1/2 pitch toward the maximum value side. And the second linear absolute value encoder section is less than L near the minimum value (for example, less than 1/4 pitch)
In the case of, the value X of the third linear absolute value encoder is 1
The added X + 1 is replaced with the value of the first linear absolute value encoder. The value Y of the encoder unit is replaced with the value of the first linear absolute value encoder unit. While the second linear absolute value encoder is between L and M, the value of the first linear absolute value encoder is used as it is. By the above means,
It is possible to correct the value of the first linear absolute value encoder so as to match the value of the second linear absolute value encoder.

第2図は、本発明の別の実施例で、第3のリニア絶対
値エンコーダ部が第1のリニア絶対値エンコーダ部より
最小値側に1/2ピッチだけ位相がずれている場合であ
る。この場合、第2のリニア絶対値エンコーダ部が最小
値近傍では、第3のリニア絶対値エンコーダ部の値X′
を第1のリニア絶対値エンコーダ部の値に置換し、第2
のリニア絶対値エンコーダ部が最大値近傍では、第3の
リニア絶対値エンコーダ部の値Y′から1減じた値Y′
−1で第1のリニア絶対値エンコーダ部の値を置換する
ものである。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which the phase of the third linear absolute value encoder is shifted by a half pitch from the first linear absolute value encoder to the minimum value side. In this case, when the second linear absolute value encoder section is near the minimum value, the value X ′ of the third linear absolute value encoder section
Is replaced with the value of the first linear absolute value encoder, and the second
When the linear absolute value encoder of (3) is near the maximum value, the value Y 'obtained by subtracting 1 from the value Y' of the third linear absolute value encoder
The value of the first linear absolute value encoder is replaced with -1.

本発明の原理を以下に説明する。 The principle of the present invention will be described below.

(1)理想的な場合(精度が良い場合) 理想的な場合(精度が良い場合)、第3図のように第
2の絶対値が、 …,(P−2),(P−1),0,1,… と、(P−1)から0に変化するのと同時に第1の絶対
値が(N−1)からNへのように1ピッチ分変化する。
この場合、検出位置が例えば第3図の第2の絶対値の左
側の原点0にあるときには、そのときの第1の絶対値の
検出値はNであり、合成の検出位置はN・Pとなる。同
様に、検出位置が左隣にある場合、第2の絶対値の検出
値は(P−1)、第1の絶対値の検出値は(N−1)で
あり、合成の検出位置は (N−1)・P+(P−1)=N・P−1 と、1だけ少ない連続した値になる。
(1) In an ideal case (when accuracy is good) In an ideal case (when accuracy is good), as shown in FIG. 3, the second absolute value is:..., (P-2), (P-1) , 0, 1, ..., the first absolute value changes by one pitch from (N-1) to N at the same time as changing from (P-1) to 0.
In this case, when the detection position is, for example, at the origin 0 on the left side of the second absolute value in FIG. 3, the detection value of the first absolute value at that time is N, and the detection position of the combination is N · P. Become. Similarly, when the detection position is on the left side, the detection value of the second absolute value is (P-1), the detection value of the first absolute value is (N-1), and the detection position of the synthesis is ( N−1) · P + (P−1) = N · P−1.

(2)実際の場合(精度が悪い場合) 実際の位置検出では、検出系の取付けなどの物理的な
精度が悪いため第3図のような理想的な位置関係にはな
らないことが多く、第4図のように第1の絶対値の変化
位置と第2の絶対値の(P−1)から0への変化位置は
同時にはならない。
(2) Actual case (when accuracy is poor) In actual position detection, the physical position such as mounting of the detection system is poor, so that the ideal positional relationship as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the change position of the first absolute value and the change position of the second absolute value from (P-1) to 0 cannot be the same.

この場合、本来の絶対位置は、より刻みの細かい第2
の絶対値を基準に生成されるのが普通で、第1の絶対値
を補正して本来の絶対位置を復元しようとするのが本発
明の目的である。
In this case, the original absolute position is the second finer step.
It is an object of the present invention to generate the original absolute position by correcting the first absolute value to generate the original absolute position.

第4図の場合、検出位置が第2の絶対値の左側の原点
0にあるときには、そのときの第1の絶対値の検出値は
(N−1)であり、合成の検出位置は (N−1)・P=N・P−P となり、本来検出すべき位置N・Pとは第1の絶対値1
ピッチ分ずれた値となる。同様に、検出位置が左隣にあ
る場合、第2の絶対値の検出値は(P−1)、第1の絶
対値の検出値は(N−1)であり、合成の検出位置は (N−1)・P+(P−1)=N・P−1 となり(本来の検出位置と同じ)、この間で検出位置の
連続性が失われ、絶対位置検出に破綻をきたす。
In the case of FIG. 4, when the detection position is at the origin 0 on the left side of the second absolute value, the detection value of the first absolute value at that time is (N-1), and the detection position of the combination is (N -1) · P = N · P−P, and the position N · P to be originally detected is the first absolute value 1
The value is shifted by the pitch. Similarly, when the detection position is on the left side, the detection value of the second absolute value is (P-1), the detection value of the first absolute value is (N-1), and the detection position of the synthesis is ( N-1) .P + (P-1) = NP1 (the same as the original detection position). During this period, the continuity of the detection position is lost, and the absolute position detection fails.

第1図に記載の本発明の実施例では、第4図の場合で
も左側の原点0にある時、第1の絶対値の代わりに第3
の絶対値の検出値(N−1)が使用され、かつ、 (N−1)+1=N と補正さることにより、合成の検出位置がN・Pとなり
本来検出すべき値になる。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, even in the case of FIG.
The detected value (N-1) of the absolute value of (N-1) is used, and (N-1) + 1 = N, the detection position of the combination becomes NP, which is a value to be originally detected.

このように本発明では、検出系に多少の誤差があって
も、第2の絶対値を基準にして、第1および第3の絶対
値を選択して合成出力を作成することにより、破綻する
ことなく、連続した絶対位置検出を実現する効果が得ら
れる。
As described above, in the present invention, even if there is some error in the detection system, failure occurs by selecting the first and third absolute values based on the second absolute value and creating a composite output. Without this, an effect of realizing continuous absolute position detection can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、高精度な位置検
出が可能な、1ピッチの誤差も生じないリニア絶対値エ
ンコーダを提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a linear absolute value encoder capable of detecting a position with high accuracy and having no error of one pitch.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例による絶対値合成図、第2図は
本発明の他の実施例による絶対値合成図、第3図は従来
例による絶対値合成図、第4図は従来例の誤差発生例を
示す図、第5図は従来例の別の誤差発生例を示す図であ
る。
1 is an absolute value composite diagram according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an absolute value composite diagram according to another embodiment of the present invention, FIG. 3 is an absolute value composite diagram according to a conventional example, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing another example of error occurrence in the conventional example.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶対位置を検出する第1の低分解能のリニ
ア絶対値エンコーダ部の出力と、該第1のリニア絶対値
エンコーダ部の測定ピッチを1周期として該第1のリニ
ア絶対値エンコーダ部の測定ピッチ内の絶対位置を検出
する第2の高分解能のリニア絶対値エンコーダ部の出力
を合成して絶対位置を検出する方式において、 第1のリニア絶対値エンコーダ部と同一ピッチの分解能
を持ち、該第1のリニア絶対値エンコーダ部から最大値
側に1/2ピッチ位相のずれた絶対位置を検出する第3の
低分解能のリニア絶対値エンコーダ部を備え、 第2のリニア絶対値エンコーダ部が最小値近傍では第3
のリニア絶対値エンコーダ部の値に1加えた値で第1の
リニア絶対値エンコーダ部の値を置換し、第2のリニア
絶対値エンコーダ部が最大値近傍においては第3のリニ
ア絶対値エンコーダの値で第1のリニア絶対値エンコー
ダ部の値を置換することを特徴とする絶対位置検出方
法。
An output of a first low-resolution linear absolute value encoder for detecting an absolute position and a measurement pitch of the first linear absolute value encoder as one cycle are used as the first linear absolute value encoder. In the method of detecting the absolute position by synthesizing the output of the second high-resolution linear absolute value encoder for detecting the absolute position within the measurement pitch of the first linear absolute value encoder, it has the same pitch resolution as the first linear absolute value encoder. A third low-resolution linear absolute value encoder for detecting an absolute position shifted from the first linear absolute value encoder by a 1/2 pitch phase toward the maximum value side, and a second linear absolute value encoder. Is near the minimum value.
The value of the first linear absolute value encoder unit is replaced with a value obtained by adding one to the value of the linear absolute value encoder unit, and when the second linear absolute value encoder unit is near the maximum value, the value of the third linear absolute value encoder unit is replaced. An absolute position detection method, wherein a value of a first linear absolute value encoder is replaced with a value.
【請求項2】絶対位置を検出する第1の低分解能のリニ
ア絶対値エンコーダ部の出力と、該第1のリニア絶対値
エンコーダ部の測定ピッチを1周期として該第1のリニ
ア絶対値エンコーダ部の測定ピッチ内の絶対位置を検出
する第2の高分解能のリニア絶対値エンコーダ部の出力
を合成して絶対位置を検出する方式において、 第1のリニア絶対値エンコーダ部と同一ピッチの分解能
を持ち、該第1のリニア絶対値エンコーダ部から最小値
側に1/2ピッチ位相のずれた絶対位置を検出する第3の
低分解能のリニア絶対値エンコーダ部を備え、 第2のリニア絶対値エンコーダ部が最小値近傍では第3
のリニア絶対値エンコーダ部の値で第1のリニア絶対値
エンコーダ部の値を置換し、第2のリニア絶対値エンコ
ーダ部が最大値近傍においては第3のリニア絶対値エン
コーダの値から1減じた値で第1のリニア絶対値エンコ
ーダ部の値を置換することを特徴とする絶対位置検出方
法。
2. The first linear absolute value encoder unit, wherein the output of a first low resolution linear absolute value encoder unit for detecting an absolute position and the measurement pitch of the first linear absolute value encoder unit are defined as one cycle. In the method of detecting the absolute position by synthesizing the output of the second high-resolution linear absolute value encoder for detecting the absolute position within the measurement pitch of the first linear absolute value encoder, it has the same pitch resolution as the first linear absolute value encoder. A third low-resolution linear absolute value encoder for detecting an absolute position shifted by a 1/2 pitch phase from the first linear absolute value encoder to the minimum value side; a second linear absolute value encoder Is near the minimum value.
The value of the first linear absolute value encoder is replaced by the value of the linear absolute value encoder, and the value of the third linear absolute value encoder is reduced by 1 when the second linear absolute value encoder is near the maximum value. An absolute position detection method, wherein a value of a first linear absolute value encoder is replaced with a value.
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