專利名稱：編碼器及其信號(hào)調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼器及其信號(hào)調(diào)整方法。特別是適用于比例尺(scale)和檢測(cè)頭(head)分別設(shè)置的分開(kāi)型的絕對(duì)位置測(cè)定(ABS)線性編碼器和旋轉(zhuǎn)(rotary)型編碼器的容易進(jìn)行信號(hào)調(diào)整的編碼器及其信號(hào)調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
如在特開(kāi)昭54-19773號(hào)公報(bào)中記載的那樣，在根據(jù)正弦波和余弦波的2相模擬信號(hào)檢測(cè)位置的編碼器中，為了檢測(cè)比其信號(hào)周期小的位置的變化(移動(dòng)量)，一般安裝內(nèi)插(分割)電路，以規(guī)定的間隔來(lái)等分割信號(hào)周期，得到比信號(hào)周期更小的分辨率。
在內(nèi)插電路中，從編碼器輸出的正弦波(B相)和余弦波(A相)信號(hào)，如圖1所示，將規(guī)定的中心電壓、振幅、相位差作為前提，通過(guò)下式運(yùn)算相位角θ。
θ＝arctan(sinθ/cosθ)…(1)但是，在正弦波和余弦波信號(hào)從規(guī)定的中心電壓、振幅、相位差偏離的情況下，檢測(cè)出的相位角(信號(hào)周期以下的位置的變化量)不成為固定間隔，如圖2到圖5所例示的那樣，產(chǎn)生與信號(hào)周期一致的誤差(內(nèi)插誤差)。圖2是A相信號(hào)中存在0.2偏移誤差的情況的例子，圖3是A相信號(hào)的振幅為1.0，但是B相信號(hào)的振幅為1.2而存在振幅差的情況的例子，圖4是在B相信號(hào)中，存在10°的相位誤差的情況的例子，圖5是A相信號(hào)的振幅為1.0，偏移為0.05、B相信號(hào)的振幅為0.95，偏移為-0.05，相位誤差為-5°下，偏移、振幅差、相位誤差重疊的情況下的內(nèi)插誤差的例子。
由此，在以往的編碼器中，需要一邊用示波器確認(rèn)信號(hào)(例如A相信號(hào)和B相信號(hào)的利薩如(Lissajous)波形)，一邊調(diào)整為規(guī)定的中心電壓、振幅、相位差。
因?yàn)橐贿呌^察示波器一邊調(diào)整需要熟練，所以如特許第3202316號(hào)公報(bào)中提出的那樣，提出一種編碼器，通過(guò)在編碼器內(nèi)部(或者外部)具有識(shí)別是否為規(guī)定的電平，從而輸出不是最佳信號(hào)的情況的比較器，可以確認(rèn)是否得到規(guī)定的信號(hào)而不使用示波器。
但是，即使是特許第3202316號(hào)公報(bào)中記載的編碼器，因?yàn)椴痪哂凶约赫{(diào)整功能，所以存在以下問(wèn)題在通過(guò)比較器判斷最佳信號(hào)的范圍減小的情況下，難以進(jìn)行安裝時(shí)的機(jī)械的調(diào)整，相反，在增大前述范圍的情況下，信號(hào)誤差的容許范圍也變大，所以結(jié)果是內(nèi)插誤差變大。
另一方面，在安裝了編碼器的工作機(jī)械和工業(yè)機(jī)械中，由于(1)不需要啟動(dòng)時(shí)的原點(diǎn)復(fù)位，(2)在線性電動(dòng)機(jī)的反饋用途中不需要電動(dòng)機(jī)的磁極檢測(cè)器等理由，所以可以進(jìn)行絕對(duì)位置檢測(cè)的ABS編碼器被廣泛應(yīng)用。該ABS編碼器通過(guò)具有多個(gè)軌道的編碼器，將多個(gè)軌道得到的信號(hào)進(jìn)行合成來(lái)求出絕對(duì)位置。
一般使用在多個(gè)軌道的合成中使用CPU，安裝了CPU的編碼器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決前述以往的問(wèn)題點(diǎn)，課題是提供一種可以容易地調(diào)整為最佳信號(hào)的編碼器，而不是在安裝了CPU的編碼器中，一邊觀察示波器一邊進(jìn)行信號(hào)調(diào)整，使得利薩如波形為完整的圓，或者在編碼器中具有輸出進(jìn)入規(guī)定范圍的情況的比較器等。
本發(fā)明通過(guò)一種編碼器解決前述課題，該編碼器包括檢測(cè)器；將從所述檢測(cè)器輸出的至少兩相的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的部件；對(duì)所述模擬信號(hào)的誤差進(jìn)行校正的部件；根據(jù)所述被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的部件；以及具有通信部件的中央處理部件。
并且，在該編碼器中，將所述模擬信號(hào)的A/D變換結(jié)果通過(guò)通信部件發(fā)送到外部裝置，在所述外部裝置中檢測(cè)信號(hào)與規(guī)定值的誤差，從而通過(guò)通信部件將誤差發(fā)送到所述編碼器，在該編碼器中，進(jìn)行通過(guò)接收的校正數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正后的內(nèi)插處理，解決前述課題。
本發(fā)明還通過(guò)一種編碼器來(lái)解決前述課題，該編碼器包括檢測(cè)器；將從所述檢測(cè)器輸出的至少兩相的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的部件；檢測(cè)所述模擬信號(hào)的誤差的部件；校正所述模擬信號(hào)的誤差的部件；根據(jù)所述被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的部件；以及具有通信部件的中央處理部件。
并且，在該編碼器中，將校正后的模擬信號(hào)的A/D變換結(jié)果通過(guò)通信部件發(fā)送到外部裝置，在該外部裝置中進(jìn)行校正后的信號(hào)的顯示、判斷，解決前述課題。
按照本發(fā)明，可以不使用示波器而進(jìn)行高精度的信號(hào)調(diào)整。而且，可以無(wú)階段地確認(rèn)信號(hào)狀態(tài)，而不是如特許第3202316號(hào)公報(bào)那樣使用了LED的階段地顯示。而且，不是大的調(diào)整結(jié)果，而是可以確認(rèn)細(xì)微的數(shù)據(jù)，所以可以進(jìn)行最佳的調(diào)整、確認(rèn)。
特別是如果使個(gè)人計(jì)算機(jī)等的外部裝置中具有存儲(chǔ)功能，則可以對(duì)各個(gè)編碼器的調(diào)整數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。
由以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以使本發(fā)明的這些及其他新穎的特征和先進(jìn)之處變得明了。


參照

優(yōu)選實(shí)施例，其中，如沒(méi)有專門(mén)指出，則相同的部件被賦予相同的標(biāo)號(hào)。
圖1是用于說(shuō)明編碼器中的內(nèi)插的原理的曲線圖。
圖2是表示用于說(shuō)明以往的問(wèn)題點(diǎn)的偏移誤差的影響的曲線圖。
圖3是表示相同振幅差的影響的曲線圖。
圖4是表示相同的相位誤差的影響的曲線圖。
圖5是表示相同的偏移、振幅差和相位誤差的復(fù)合影響的曲線圖。
圖6是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的信號(hào)調(diào)整時(shí)的連接的立體圖。
圖7是表示相同的最終的連接的正視圖。
圖8是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9是表示相同的處理步驟的流程圖。
圖10是表示相同的調(diào)整時(shí)的畫(huà)面顯示例的圖。
圖11是表示相同的通信錯(cuò)誤時(shí)的畫(huà)面顯示例的圖。
圖12是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
本發(fā)明的第一實(shí)施方式如圖6所示，主要具有以下部件被安裝在機(jī)械裝置(省略圖示)的一方上的例如比例尺一體型的刻度尺基板10、相對(duì)于該刻度尺基板10以規(guī)定的間隔固定在機(jī)械裝置的另一方上，具有電源打開(kāi)和報(bào)警顯示用的LED21的檢測(cè)頭20、將該檢測(cè)頭20調(diào)整結(jié)束后，如圖7所示，用于連接到機(jī)械裝置的反饋電纜26和伺服放大器28的頭電纜22和輸出連接器24、以及在調(diào)整時(shí)，如圖6所示，取代伺服放大器28被連接到輸出連接器24的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)50。
如圖8詳細(xì)所示，在前述檢測(cè)頭20中包括例如具有發(fā)光元件和受光元件的三軌道的光電型的檢測(cè)器30、對(duì)從該檢測(cè)器30輸出的兩相模擬信號(hào)的正弦波和余弦波信號(hào)進(jìn)行A/D變換的A/D變換器32、對(duì)前述正弦波和余弦波信號(hào)的誤差(中心電壓差、振幅差、相位差)進(jìn)行校正的誤差校正電路34、根據(jù)由誤差校正電路34校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路36、將該內(nèi)插電路36的輸出輸出到控制裝置(伺服放大器28)的通信部件38、存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器40以及具有與個(gè)人計(jì)算機(jī)50的通信部件44的中央處理裝置(CPU)40。
在本實(shí)施方式中，將正弦波和余弦波的A/D變換器32進(jìn)行的A/D變換結(jié)果(原始數(shù)據(jù))通過(guò)通信部件44發(fā)送到作為外部裝置的個(gè)人計(jì)算機(jī)50，通過(guò)該個(gè)人計(jì)算機(jī)50檢測(cè)正弦波和余弦波與規(guī)定的值的誤差。
然后，通過(guò)通信部件44將誤差從個(gè)人計(jì)算機(jī)50發(fā)送到檢測(cè)頭20，檢測(cè)頭20通過(guò)利用接收的存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器40中的校正數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正后的內(nèi)插處理，可以進(jìn)行最佳信號(hào)調(diào)整和確認(rèn)。而且，通過(guò)在個(gè)人計(jì)算機(jī)50上顯示對(duì)從檢測(cè)頭20發(fā)送來(lái)的正弦波和余弦波的數(shù)據(jù)校正了誤差的波形，還可以進(jìn)行調(diào)整后的信號(hào)確認(rèn)。
圖9表示具體的處理步驟。
首先，在步驟100中確認(rèn)信號(hào)的振幅。在因該步驟100的判定結(jié)果為否而被判斷為振幅不足的情況下，進(jìn)入到步驟102，機(jī)械地調(diào)整檢測(cè)頭20的位置。這時(shí)，如圖8的虛線所示，在檢測(cè)頭20內(nèi)追加放大率可變的放大器46，從而在CPU42的輸出中可以調(diào)整檢測(cè)器30的輸入信號(hào)自身的振幅。在該情況下，可以擴(kuò)大振幅調(diào)整的范圍。
在步驟100的判定結(jié)果為正確時(shí)，進(jìn)入步驟104，進(jìn)行信號(hào)調(diào)整。具體來(lái)說(shuō)，例如按照畫(huà)面的指示，使檢測(cè)頭掃描刻度尺基板10的全長(zhǎng)，確認(rèn)LED21沒(méi)有顯示異常，根據(jù)LED21的點(diǎn)亮狀態(tài)進(jìn)行必要的調(diào)整。
調(diào)整的結(jié)果，在刻度尺全長(zhǎng)中LED21沒(méi)有點(diǎn)亮的情況下，在步驟106中再確認(rèn)振幅，如果沒(méi)有問(wèn)題則結(jié)束信號(hào)調(diào)整，在該位置將檢測(cè)頭20固定在機(jī)械裝置的另一方。
圖10表示調(diào)整時(shí)的個(gè)人計(jì)算機(jī)50的畫(huà)面顯示的例子。該畫(huà)面是刻度尺為三軌道的情況，如果使檢測(cè)頭20對(duì)刻度尺(10)進(jìn)行掃描，則各軌道的利薩如信號(hào)被顯示。
這樣，可以將檢測(cè)頭20調(diào)整、固定到相對(duì)于刻度尺(10)合適的位置。而且，在電源或者連接電纜中存在問(wèn)題而不能進(jìn)行通信的情況下，如圖11所示，顯示通信錯(cuò)誤的消息，可以促使檢查者進(jìn)行電源的確認(rèn)或者連接電纜的確認(rèn)。
在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵谕獠康膫€(gè)人計(jì)算機(jī)50側(cè)進(jìn)行正弦波和余弦波信號(hào)的誤差檢測(cè)，所以檢測(cè)頭20的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單。
接著，對(duì)于不在外部裝置而在檢測(cè)頭20內(nèi)進(jìn)行誤差檢測(cè)的本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，如圖12所示，在與第一實(shí)施方式相同的裝置中，還在CPU42內(nèi)進(jìn)行誤差檢測(cè)。
對(duì)于其他點(diǎn)，由于與第一實(shí)施方式相同，所以省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，從通信部件44到個(gè)人計(jì)算機(jī)50不是發(fā)送原始數(shù)據(jù)，而是發(fā)送CPU42檢測(cè)的誤差，所以通過(guò)在該個(gè)人計(jì)算機(jī)50中顯示、判斷修正后的信號(hào)，可以容易地判定是否成為最佳調(diào)整。
而且，在前述實(shí)施方式中，任意一個(gè)本發(fā)明被應(yīng)用于刻度尺和檢測(cè)頭為分開(kāi)的部件的分開(kāi)型的線性刻度尺中，但是本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)象不限于此，也可以應(yīng)用在相同的分開(kāi)型的旋轉(zhuǎn)編碼器或者一體型的編碼器的調(diào)整結(jié)果確認(rèn)中。
模擬信號(hào)的相數(shù)也不限于兩相，也可以應(yīng)用在例如輸出120°相位差的三相模擬信號(hào)的編碼器中。這時(shí)，將三相模擬信號(hào)輸入到公知的三相至兩相變換電路中，取出兩相模擬信號(hào)后進(jìn)行相同處理就可以。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，上述的實(shí)施例僅為表現(xiàn)本發(fā)明的原則的應(yīng)用的例示。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以導(dǎo)出多種組合。
包括說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求的日本專利申請(qǐng)第2004-182691號(hào)公開(kāi)的內(nèi)容被全部合并于此，以供參考。
權(quán)利要求
1.一種編碼器，其特征在于，包括檢測(cè)器；將從該檢測(cè)器輸出的至少兩相的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的部件；對(duì)所述模擬信號(hào)的誤差進(jìn)行校正的部件；根據(jù)該被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的部件；以及具有通信部件的中央處理部件。
2.如權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于，還包括顯示調(diào)整狀態(tài)的部件。
3.一種編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其特征在于，該編碼器包括檢測(cè)器；將從該檢測(cè)器輸出的至少兩相的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的部件；對(duì)所述模擬信號(hào)的誤差進(jìn)行校正的部件；根據(jù)該被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的部件；以及具有通信部件的中央處理部件，在進(jìn)行所述編碼器的信號(hào)調(diào)整時(shí)，將所述模擬信號(hào)的A/D變換結(jié)果通過(guò)通信部件發(fā)送到外部裝置，在該外部裝置中檢測(cè)信號(hào)與規(guī)定值的誤差，從而通過(guò)通信部件將誤差發(fā)送到所述編碼器，在該編碼器中，通過(guò)接收的校正數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行誤差校正后的內(nèi)插處理。
4.如權(quán)利要求3所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其中，所述模擬信號(hào)是將三相變換為兩相后的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其中，所述外部裝置是個(gè)人計(jì)算機(jī)。
6.如權(quán)利要求3所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其中，在所述外部裝置中顯示從所述編碼器發(fā)送來(lái)的信號(hào)和校正了誤差后的波形。
7.如權(quán)利要求3所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其特征在于，通過(guò)以下步驟進(jìn)行所述信號(hào)調(diào)整在信號(hào)振幅不足時(shí)，機(jī)械地調(diào)整檢測(cè)器的位置，或者調(diào)整檢測(cè)器內(nèi)部設(shè)置的放大器的放大率，接著，一邊掃描檢測(cè)器一邊調(diào)整信號(hào)。
8.如權(quán)利要求3所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其特征在于，在不進(jìn)行通信時(shí)，顯示通信錯(cuò)誤的消息。
9.一種編碼器，其特征在于，包括檢測(cè)器；將從該檢測(cè)器輸出的至少兩相的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的部件；檢測(cè)所述模擬信號(hào)的誤差的部件；校正所述模擬信號(hào)的誤差的部件；根據(jù)該被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的部件；以及具有通信部件的中央處理部件。
10.如權(quán)利要求9所述的編碼器，其特征在于，還包括顯示調(diào)整狀態(tài)的部件。
11.一種編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其特征在于，該編碼器包括檢測(cè)器；將從該檢測(cè)器輸出的至少兩相的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的部件；檢測(cè)所述模擬信號(hào)的誤差的部件；校正所述模擬信號(hào)的誤差的部件；根據(jù)該被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的部件；以及具有通信部件的中央處理部件，在進(jìn)行所述編碼器的信號(hào)調(diào)整時(shí)，將校正后的模擬信號(hào)的A/D變換結(jié)果通過(guò)通信部件發(fā)送到外部裝置，在該外部裝置中進(jìn)行校正后的信號(hào)的顯示、判斷。
12.如權(quán)利要求11所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其中所述模擬信號(hào)是將三相變換為兩相后的信號(hào)。
13.如權(quán)利要求11所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其中所述外部裝置是個(gè)人計(jì)算機(jī)。
14.如權(quán)利要求11所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其中在所述外部裝置中顯示從所述編碼器發(fā)送來(lái)的信號(hào)和校正誤差后的波形。
15.如權(quán)利要求11所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其特征在于，通過(guò)以下步驟進(jìn)行所述信號(hào)調(diào)整在信號(hào)振幅不足時(shí)，機(jī)械地調(diào)整檢測(cè)器的位置，或者調(diào)整檢測(cè)器內(nèi)部設(shè)置的放大器的放大率，接著，一邊掃描檢測(cè)器一邊調(diào)整信號(hào)。
16.如權(quán)利要求11所述的編碼器的信號(hào)調(diào)整方法，其特征在于，在不進(jìn)行通信時(shí)，顯示通信錯(cuò)誤的消息。
全文摘要
在包括檢測(cè)器；將從該檢測(cè)器輸出的兩相模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換的A/D變換器；對(duì)所述兩相模擬信號(hào)的誤差進(jìn)行校正的誤差校正電路；根據(jù)該被校正的A/D變換結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插處理的內(nèi)插電路；存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；以及具有通信部件的中央處理裝置(CPU)的編碼器中，將所述兩相模擬信號(hào)的A/D變換結(jié)果通過(guò)通信部件發(fā)送到外部個(gè)人計(jì)算機(jī)，在所述外部個(gè)人計(jì)算機(jī)中檢測(cè)正弦波、余弦波信號(hào)與規(guī)定值的誤差，從而通過(guò)通信部件發(fā)送編碼器的誤差，在該編碼器中，進(jìn)行通過(guò)接收的校正數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正后的內(nèi)插處理。由此，不用觀察示波器，可以一邊以無(wú)階段確認(rèn)信號(hào)調(diào)整狀態(tài)一邊進(jìn)行信號(hào)調(diào)整，可以進(jìn)行最佳的調(diào)整、確認(rèn)，使編碼器信號(hào)的調(diào)整的內(nèi)插誤差變小。
文檔編號(hào)G01D5/244GK1712889SQ20051007792
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
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