Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JPS636415A - Method for determining slit number of absolute encoder - Google Patents

Method for determining slit number of absolute encoder

Info

Publication number
JPS636415A
JPS636415A JP14977886A JP14977886A JPS636415A JP S636415 A JPS636415 A JP S636415A JP 14977886 A JP14977886 A JP 14977886A JP 14977886 A JP14977886 A JP 14977886A JP S636415 A JPS636415 A JP S636415A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slits
phase
absolute encoder
target accuracy
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP14977886A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0439019B2 (en
Inventor
Toshitsugu Ueda
敏嗣 植田
Fusao Kosaka
幸坂 扶佐夫
Toshio Iino
俊雄 飯野
Hiroshi Nakayama
博史 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP14977886A priority Critical patent/JPS636415A/en
Publication of JPS636415A publication Critical patent/JPS636415A/en
Publication of JPH0439019B2 publication Critical patent/JPH0439019B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the best number of slits which make an error permitted for phase detection larger when obtaining target accuracy by setting the number of slits to an integral value close to N<1/2>/2 for the target accuracy + or -1/N. CONSTITUTION:The light and dark of light corresponding to the positions of the slits 21 and 22 are converted into phase signals Va and Vb by scanning a photodiode array 4. At this time, the phase signal Va changes in phase between '0' and 2pi (n) times in every turn of a code plate 2 and the phase difference phiab between the phase signals Va and Vb changes once. For the purpose, the section of the phase signal Va is found from the phase difference phiab and the section is interpolated with the phase signal Va to find an angle theta of rotation. In this case, an error in the measurement of the phase of the signal Va needs to be <2pi/4n so as to find the section accurately and <2pin/N so as to obtain the target accuracy + or -1/N, so the best number of slits is N<1/2>/2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コード板の円周方向に数の異なる2組のスリ
ット列を設けるとともに、このスリット列の動きをフォ
トダイオードアレイなどの検出手段により検出し、2つ
の出力信号の位相差とどちらか一方の出力信号の位相と
からアブソリュートな回転角を求めるようにしたアブソ
リュートエンコーダにおいて、高い検出精度を得るため
に最適なスリット数を決定するスリット数決定方法に関
するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention provides two sets of slit rows with different numbers in the circumferential direction of a code plate, and detects the movement of the slit rows using a detection means such as a photodiode array. In an absolute encoder that detects the absolute rotation angle from the phase difference between two output signals and the phase of either output signal, the slit determines the optimal number of slits to obtain high detection accuracy. It is related to the number determination method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、エンコーダを設計する際、コード板に設けるス
リットの数は、回転角の検出精度(分解能)などを左右
する大きなポイントとなる。例えば、インクリメンタル
形のエンコーダにおいては、スリット数が多いほど高い
分解能が得られ、検出精度が向上する。 。
Generally, when designing an encoder, the number of slits provided in the code plate is a major factor that affects the rotation angle detection accuracy (resolution). For example, in an incremental encoder, the greater the number of slits, the higher the resolution and the higher the detection accuracy. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前記したようなアブソリュート形のエン
コーダにおいては、スリットの数は目標とする精度から
ばかりではなく、出力信号の位相を読み取る精度をも考
慮して決定しなければならない。すなわち、スリット数
を多くすれば、最終的な分解能は同上するが、2つの出
力信号から形成する位相差信号を高い精度で読み取るこ
とが要求され、信号処理が困難になってしまう。
However, in the above-mentioned absolute type encoder, the number of slits must be determined not only in consideration of the target accuracy but also in consideration of the accuracy in reading the phase of the output signal. That is, if the number of slits is increased, the final resolution will be increased, but the phase difference signal formed from the two output signals will be required to be read with high precision, making signal processing difficult.

このため、従来はスリット数を決定する明確な方法は確
立されておらず、試作を繰り返しながら適当と思われる
スリット数を模索していた。
For this reason, conventionally, no clear method for determining the number of slits has been established, and the number of slits considered to be appropriate has been sought through repeated trial production.

本発明は、上記のような従来方法の欠点をなくし、目標
とする精度を得るにあたって、位相検出に許される誤差
をより大きくすることのできる最適のスリット数を容易
に決定するスリット数決定方法を提供することを目的と
したものである。
The present invention eliminates the drawbacks of the conventional methods as described above, and provides a method for determining the number of slits that easily determines the optimal number of slits that can increase the error allowed for phase detection in order to obtain the target accuracy. It is intended to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のアブソリュートエンコーダのスリット数決定方
法は、コード板の円周方向に数の異なる2組のスリット
列を設けるとともにこのスリット列の動きをフォトダイ
オードアレイなどの検出手段により検出し2つの出力信
号の位相差からアブソリュートな回転角を求めるように
したアブソリュートエンコーダにおいて、目標とする精
度を±1/Nとすれば、 n、m、/W/2 なる式より最適スリット数n、を求め、この最適スリッ
ト数n、に近い整数値にスリット数を定めるようにした
ものである。
The method for determining the number of slits in an absolute encoder of the present invention is to provide two sets of slit rows with different numbers in the circumferential direction of a code plate, detect the movement of the slit rows with a detection means such as a photodiode array, and generate two output signals. In an absolute encoder that calculates the absolute rotation angle from the phase difference of The number of slits is set to an integer value close to the optimal number of slits, n.

〔作 用〕[For production]

このように、最適のスリット数を数式を用いて表わすよ
うにすると、目標とする精度に応じて容易にスリット数
を決定することができる。また、この式により求められ
るスリット数は、検出手段の許容誤差を最も緩和するこ
とのできるスリット数であるので、実現が容易である。
In this way, by expressing the optimum number of slits using a mathematical formula, the number of slits can be easily determined according to the target accuracy. In addition, the number of slits determined by this formula is the number of slits that can most alleviate the tolerance of the detection means, so it is easy to implement.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて、本発明のアブソリュートエンコー
ダのスリット数決定方法を説明する。
A method for determining the number of slits in an absolute encoder according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明のスリット数決定方法を適用するアブソ
リュートエンコーダの一実施例を示す構成図である。図
において、1は回転軸、2は回転軸1に固定されたコー
ド板、2. 、2.はコード板2に設けられた2つのス
リット列、3はコードi72に光を照射する光源、4は
スリット列2. 、2.を通過した光(スリット像)を
受光するフォトダイオードアレイである。ここで、スリ
ット列2. 、2.にはそれぞれ1周nmおよび(TI
−1)個のスリットが設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an absolute encoder to which the slit number determining method of the present invention is applied. In the figure, 1 is a rotating shaft, 2 is a code plate fixed to the rotating shaft 1, 2. , 2. are two slit rows provided on the code plate 2, 3 is a light source that irradiates the code i72, and 4 is the slit row 2. , 2. This is a photodiode array that receives the light (slit image) that has passed through the slit. Here, slit row 2. , 2. are 1 round nm and (TI
-1) slits are provided.

第2図はスリット列2. 、2.およびフォトダイオー
ドアレイ4部分の拡大図である。
Figure 2 shows slit row 2. , 2. and an enlarged view of 4 portions of the photodiode array.

このように構成されたアブソリュートエンコーダにおい
ては、スリットの位置に応じた光の明暗は、フォトダイ
オードアレイ4を角周波数ωで電気的に走査することに
よって、それぞれ交流の位相信号Va 、 Wbに変換
される。また、このフォトダイオードアレイ4の出力信
号Va 、 l/bの位相は、コード板2がスリットの
1ピッチ分回転すると、2πだけ変化する。したがって
、コード板2が1回転すると、出力信号Va 、 Vb
の位相ma、cbbは、それぞれ(z fx yl )
と(2wX (Tl−1) )だけ変化する。そこで、
2つの位相差(d)a −dab )から回転角度の絶
対値θが分かる。以上の関係を式で表わすと、 Va= 5in(ωt  + d)a)       
        (1)Vb=sin(ωt  + d
rb)              (2)また、dr
awnθ、mb −(n−1)θであるので、Va 、
 Wbの位相差jabは、d+abs+wd+a −d
sb mθ        (3)となる。
In the absolute encoder configured in this way, the brightness and darkness of the light depending on the position of the slit are converted into alternating current phase signals Va and Wb, respectively, by electrically scanning the photodiode array 4 at an angular frequency ω. Ru. Further, the phase of the output signals Va, l/b of the photodiode array 4 changes by 2π when the code plate 2 rotates by one pitch of the slit. Therefore, when the code plate 2 rotates once, the output signals Va, Vb
The phases ma and cbb of (z fx yl ) are respectively
and changes by (2wX (Tl-1)). Therefore,
The absolute value θ of the rotation angle can be determined from the two phase differences (d) a −dab ). Expressing the above relationship in a formula, Va= 5in(ωt + d)a)
(1) Vb=sin(ωt + d
rb) (2) Also, dr
awnθ, mb −(n-1)θ, so Va,
The phase difference jab of Wb is d+abs+wd+a −d
sb mθ (3).

第3図に出力信号Va 、 Wbを使用した回転角θの
算出方法を示す。図に示されるように、コード板2の1
回転につき、出力信号Vaの位相6aは0から2tの間
をn回変化し、出力信号Va 、 Wbの位相差jab
は1回変化する。したがって、位相差crabにより出
力信号Vaの区間iを求め、その区間内を出力信号Va
(小a)により内挿して測定すれば、θ= 2 v i
 / n + (6a / TI(4)となり、回転角
θをd+aと等しい精度で測定することができる。
FIG. 3 shows a method of calculating the rotation angle θ using the output signals Va and Wb. 1 of the code plate 2, as shown in the figure.
Per rotation, the phase 6a of the output signal Va changes n times between 0 and 2t, and the phase difference jab between the output signals Va and Wb
changes once. Therefore, the section i of the output signal Va is determined by the phase difference crab, and the section i is defined as the output signal Va.
If measured by interpolation using (small a), θ= 2 v i
/n+(6a/TI(4)), and the rotation angle θ can be measured with the same precision as d+a.

さて、上記において、区間jを正しく求めるためには、
dumbの測定時に生じる誤差tabは次の灸件を満た
さなければならない。
Now, in the above, in order to find the interval j correctly,
The error tab that occurs when measuring dumb must satisfy the following conditions.

tabmaa+tb−2ea<2f/2n  (5);
、 s a < 2 v / 4 n        
   (6)ここで、6aはd+aの測定誤差(−gb
)すなわち、d+abはd)aと6bの位相差であるか
ら、その誤差zabはそれぞれの誤差の和となり、これ
が6aの半区間を起えてはならない。
tabmaa+tb-2ea<2f/2n (5);
, s a < 2 v / 4 n
(6) Here, 6a is the measurement error of d+a (-gb
) That is, since d+ab is the phase difference between d)a and 6b, the error zab is the sum of their respective errors, and this must not cause a half interval of 6a.

また、(4)式における測定鏡θの誤差はaa/r+で
あるので、目標精度±1/Nを達成するためには、6a
の誤差εaは次式を満足する必要がある。
Also, since the error of the measuring mirror θ in equation (4) is aa/r+, in order to achieve the target accuracy ±1/N, 6a
The error εa must satisfy the following equation.

5 a / n < 2ダ/N         ■、
′、εa <2qη/ N           (8
)このように、目標とする精度±1/Nが与えられた時
、スリット数1は検出手段の許容誤差6aにも影響を与
えるので、スリット数1は検出手段に求められる許容誤
差5aが実現可能な値となるように定められなければな
らない。
5 a/n < 2 da/N ■,
′, εa <2qη/ N (8
) In this way, when the target accuracy is ±1/N, the number of slits of 1 also affects the tolerance 6a of the detection means, so the number of slits of 1 realizes the tolerance 5a required for the detection means. It must be determined to be a possible value.

第4図は前記(6)式および(8)式に示される許容誤
差6a0)領域を表わしたもので、図中に斜線を施した
部分が両式をともに満足する領域である。図から明らか
なように、2つのグラフの交点(n、。
FIG. 4 shows the tolerance 6a0) region shown in equations (6) and (8), and the shaded area in the figure is the region where both equations are satisfied. As is clear from the figure, the intersection point (n,) of the two graphs.

εas)が許容誤差6aを最も大きくする点であり、こ
の偵n、にスリット数を選ぶことが、装置の設計上置も
好ましい選択ということになる。
εas) is the point at which the allowable error 6a is maximized, and selecting the number of slits at this point is a preferable choice from the standpoint of device design.

したがって、第4図よりn遣なスリット数n、を求める
と、 2vn、/N−2f/4・n。
Therefore, if we calculate the number of slits n from FIG. 4, we get 2vn, /N-2f/4·n.

、“、 n、 = J”W / 2         
    (9)となる。なお、この式で求めたn、の個
は一般に整数ではないので、n、付近の整数値をスリッ
ト数として採用する。また、この場合には、スリット数
の変更に伴って許容誤差5aの値は小さくなるが、変更
後の許容誤差εaが実現可能な個であれば問題はない。
, “, n, = J”W/2
(9) becomes. Note that since n, which is determined by this formula, is generally not an integer, an integer value around n is adopted as the number of slits. Further, in this case, the value of the tolerance 5a becomes smaller as the number of slits is changed, but there is no problem as long as the tolerance εa after the change is a realizable value.

ここで、実際の設計例を示す。例えば、目標精度を±1
 /4000とした場合、(9)式よりn、はn、=3
1.622・・・ となる。したがって、スリット数1として32を採用し
ても良いが、この場合、コード板の作りやすさを考える
と、スリット列のピッチが10°となるn−36を採用
する方が好ましい。また、この時に検出手段に求められ
る許容誤差εaは±5゛ということになり、充分に実現
可能な値である。
Here, an actual design example is shown. For example, set the target accuracy to ±1
/4000, from equation (9), n is n, = 3
1.622... Therefore, 32 may be used as the number of slits, but in this case, considering the ease of manufacturing the code plate, it is preferable to use n-36, in which the pitch of the slit rows is 10 degrees. Further, the tolerance εa required for the detection means at this time is ±5°, which is a fully achievable value.

このように、(9)式を用いてスリット数n、を求める
ようにすると、スリット数決定の目標が明確であり、目
的とする分解能に応じて容易にスリット数を決定するこ
とができる。また、この式により求められるスリット数
n、は、検出手段の許容誤差6aを最も緩和することの
できるスリット数であるので、検出手段などの実現が容
易となる。
In this way, when the number n of slits is determined using equation (9), the goal of determining the number of slits is clear, and the number of slits can be easily determined according to the desired resolution. Further, the number n of slits determined by this equation is the number of slits that can most alleviate the tolerance 6a of the detection means, so that the detection means etc. can be easily realized.

なお、上記の説明においては、目的とする分解能から検
出手段の許容誤差を最大にすることのできる最適のスリ
ット数を求める場合を例示したが、検出手段におけるお
およその精度〔許容誤差〕が予め与えられた場合には、
これをもとにして、最高の分解能を得ることのできるス
リット数を求めることもできる。
In addition, in the above explanation, the case where the optimal number of slits that can maximize the tolerance of the detection means from the target resolution is determined, but the approximate accuracy [tolerance] of the detection means is given in advance. If you are
Based on this, the number of slits that can obtain the highest resolution can also be determined.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明のアブソリュートエンコー
ダのスリット数決定方法では、コード板の円周方向に数
の異なる2組のスリット列を設けるとともにこのスリッ
ト列の動きをフォトダイオードアレイなどの検出手段に
より検出し2つの出力信号の位相差とどちらか一方の出
力信号の位相とからアブソリュートな回転角を求めるよ
うにしたアブソリュートエンコーダにおいて、目標とす
る精度を±1/Nとすれば、 n 、 = J”Fr/ 2 なる式より最適スリット数n、を求め、この最適スリッ
ト数n、に近い整数値にスリット数を定めるようにして
いるので、スリット数決定の目標が明確であり、目標と
する精度を得るにあたって、検出手段に求められる許容
誤差をより大きくすることのできる最適のスリット数を
容易に決定するスリット数決定方法を提供することがで
きる。
As explained above, in the method for determining the number of slits in an absolute encoder of the present invention, two sets of slit rows with different numbers are provided in the circumferential direction of the code plate, and the movement of the slit rows is detected by a detection means such as a photodiode array. In an absolute encoder that detects and calculates the absolute rotation angle from the phase difference between two output signals and the phase of one of the output signals, if the target accuracy is ±1/N, then n, = J The optimal number of slits, n, is determined from the formula Fr/2, and the number of slits is set to an integer value close to this optimal number of slits, n, so the goal of determining the number of slits is clear and the target accuracy can be achieved. It is possible to provide a method for determining the number of slits that easily determines the optimum number of slits that can increase the tolerance required for the detection means.

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

第1図〜第3図は本発明のアブソリュートエンコーダの
スリット数決定方法を適用するアブソリュートエンコー
ダの一実施例を示す構成図およびその動作説明図、第4
図は本発明のアブソリュートエンコーダのスリット数決
定方法の概念を示す説明図である。 1・・・回転軸、2・・・コード板、2. 、2.・・
・スリット列、3・・・光源、4・・・フォトダイオー
ドプレイ(検出手段)。 第1図 第2図
1 to 3 are block diagrams showing one embodiment of an absolute encoder to which the method for determining the number of slits in an absolute encoder of the present invention is applied, and diagrams for explaining its operation;
The figure is an explanatory diagram showing the concept of a method for determining the number of slits in an absolute encoder according to the present invention. 1... Rotating shaft, 2... Code plate, 2. , 2.・・・
- Slit row, 3... light source, 4... photodiode play (detection means). Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 コード板の円周方向に数の異なる2組のスリット列を設
けるとともにこのスリット列の動きをフォトダイオード
アレイなどの検出手段により検出し2つの出力信号の位
相差とどちらか一方の出力信号の位相とからアブソリュ
ートな回転角を求めるようにしたアブソリュートエンコ
ーダにおいて、目標とする精度を±1/Nとすれば、 n_■=√N/2 なる式より最適スリット数n_■を求め、この最適スリ
ット数n_■に近い整数値にスリット数を定めるように
してなるアブソリュートエンコーダのスリット数決定方
法。
[Claims] Two sets of slit rows with different numbers are provided in the circumferential direction of the code plate, and the movement of the slit rows is detected by a detection means such as a photodiode array, and the phase difference between the two output signals is detected. In an absolute encoder that calculates the absolute rotation angle from the phase of one output signal, if the target accuracy is ±1/N, then the optimal number of slits n_■ can be calculated from the formula n_■=√N/2. A method for determining the number of slits in an absolute encoder, in which the number of slits is determined to be an integer value close to the optimum number of slits n_■.
JP14977886A 1986-06-27 1986-06-27 Method for determining slit number of absolute encoder Granted JPS636415A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14977886A JPS636415A (en) 1986-06-27 1986-06-27 Method for determining slit number of absolute encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14977886A JPS636415A (en) 1986-06-27 1986-06-27 Method for determining slit number of absolute encoder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS636415A true JPS636415A (en) 1988-01-12
JPH0439019B2 JPH0439019B2 (en) 1992-06-26

Family

ID=15482516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14977886A Granted JPS636415A (en) 1986-06-27 1986-06-27 Method for determining slit number of absolute encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS636415A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0439019B2 (en) 1992-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4052798B2 (en) Relative position measuring instrument
JP4854809B2 (en) Optical encoder
JP2004333375A (en) Rotation angle sensor
JPH0264407A (en) Magnetic absolute position encoder
JP6507347B2 (en) Capacitance type angle detector
JPH04282417A (en) Magnetic sensor
JPS636415A (en) Method for determining slit number of absolute encoder
US6307366B1 (en) Object position sensor using magnetic effect device
JPH0197826A (en) Detecting device of torque
JPH1019602A (en) Magnetic encoder
JP4900140B2 (en) Optical encoder
JP2013101023A (en) Position detector and driver
JPH10311742A (en) Position detection sensor
JPH04355325A (en) Displacement signal output device
JP2632534B2 (en) Rotary encoder
JPS62261016A (en) Multirotational encoder
JPH0658769A (en) Signal processing method and displacement detector using method thereof
JPS63250522A (en) Optical rotary encoder
JPH08304112A (en) Vernier type absolute encoder
JPS62187212A (en) Position detector with phase difference correction
JPS60203814A (en) Absolute encoder
JPS6182112A (en) Length measuring machine
JPS63122915A (en) Absolute encoder
JPS6263814A (en) Encoder
JPS6318937Y2 (en)