(57)【要約】【課題】サーボモーターの低速制御方法と装置の提供。【解決手段】サーボモーター１の低速制御方法と装置のサーボモーター１の低速制御装置は、サーボモーター１、エンコーダ２、挿入値計算ユニット３、サーボ制御チップ４、電源モジュール５を備え、エンコーダ２はサーボモーター１から速度の信号を受信し、エンコーダ作業後に、低解析度エンコーダ信号を出力し、挿入値計算ユニット３はエンコーダ２が出力する低解析度エンコーダ信号を受信し、補間数値の方式で低解析度エンコーダ信号を高解析度エンコーダ信号に変化させ、高解析度エンコーダ信号を出力し、サーボ制御チップ４は挿入値計算ユニット３が出力する高解析度エンコーダ信号を受信し、演算処理を経て、スイッチ制御コマンドを出力し、しかも、内部パラメーター設定機能を備え、電源モジュール５はサーボ制御チップ４が出力するスイッチ制御コマンドを受信し、サーボモーター１へと送り、サーボモーター１の速度を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモーター、エンコーダ、挿入値計算ユニット、サーボ制御チップ、電源モジュールを備え、
前記エンコーダは、前記サーボモーターから速度の信号を受信し、エンコーダ作業後に、低解析度エンコーダ信号を出力し、
前記挿入値計算ユニットは、前記エンコーダが出力する低解析度エンコーダ信号を受信し、補間数値の方式で、前記低解析度エンコーダ信号を高解析度エンコーダ信号に変化させ、前記高解析度エンコーダ信号を出力し、
前記サーボ制御チップは、前記挿入値計算ユニットが出力する高解析度エンコーダ信号を受信し、演算処理を経て、スイッチ制御コマンドを出力し、しかも、内部パラメーター設定機能を備え、
前記電源モジュールは、前記サーボ制御チップが出力するスイッチ制御コマンドを受信し、前記サーボモーターへと送り、前記サーボモーターの速度を調整することを特徴とするサーボモーターの低速制御装置。
【請求項２】
前記エンコーダは矩形波信号を出力し、しかも前記矩形波信号は、差動信号或いはモノ信号であることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項３】
前記サーボ制御チップはさらに、ノイズ抑制機能をも備えることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項４】
前記サーボ制御チップはさらに、エンコーダ差動信号をモノ信号に転換する機能も備えることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項５】
前記エンコーダが出力する低解析度エンコーダ信号の出力フォーマットは並列出力であることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項６】
前記挿入値計算ユニットの補間数値方法は、前記エンコーダが入力する信号の矩形波数により増加し、前記信号を前記サーボ制御チップに提供し、解析度の増加は、前記サーボ制御チップ内部のパラメーター設定を通して達成されることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項７】
前記補間数値の計算方式は、前記サーボ制御チップ内部の最終解析度の数値と、その時の前記エンコーダの解析度数値とに基づき、毎回の補間矩形波数を算出し、さらに、その時の前記サーボモーターの速度と速度コマンドに基づき、出力周波数を算出後、矩形波信号を出力することを特徴とする請求項６に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項８】
前記サーボ制御チップは、速度比例積分微分コントローラー、電流比例積分微分コントローラー、電流ディテクター、速度モニター、エンコーダインターフェースを備えることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項９】
前挿入値計算ユニットは、ローパスフィルター、エッジ探知ユニット、補間値計算ユニット、ポジション計算ユニット、コンパレーター、マルチプレクサーを備えることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項１０】
前記挿入値計算ユニットはさらに、前記サーボ制御チップ内部に内蔵可能であることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項１１】
前記挿入値計算ユニットはさらに、プログラム化可能なロジックチップ(Field Programmable Gate Array、FPGA)で、しかも内部には少なくともローパスフィルター(LPF)を備えることを特徴とする請求項１に記載のサーボモーターの低速制御装置。
【請求項１２】
サーボモーターの低速制御方法は、以下のステップを備え、
エンコーダ信号を入力し、ローパスフィルターによりノイズをフィルタリングし、
速度コマンドを入力し、ローパスフィルターによりノイズをフィルタリングし、
エッジ探知ユニットはノイズフィルタリング済みのエンコーダ信号を受信し、前記エンコーダ信号により、エッジ探知ユニットは補間値計算ユニットをトリガーし作動させ、
補間値計算ユニットはエンコーダ信号と速度コマンドを同時に受信し、計算処理し、信号解析度を増加し、
補間値計算ユニットは信号解析度増加作業を完成し、新しい信号解析度ポジションを出力し、
コンパレーターは補間値計算ユニットの新しい信号解析度ポジションを受信し、ポジション計算ユニットが予め設定する信号解析度を受信し、両者を比較し、補間値計算ユニットの新しい信号解析度が予め設定する信号解析度に符合するか否かを判断し、
サーボ制御チップの速度モニターは、信号解析度ポジションを把握し、
サーボ制御チップの速度比例積分微分コントローラーは、速度モニターに基づき、信号解析度ポジションと電流比例積分微分コントローラーのパラメーターを把握し、サーボモーターの調整すべき速度を計算し、
サーボ制御チップは演算処理後にスイッチ制御コマンドを出力することを特徴とするサーボモーターの低速制御方法。
【請求項１３】
前記エンコーダ信号は、矩形波であることを特徴とする請求項１２に記載のサーボモーターの低速制御方法。
【請求項１４】
前記コンパレーターは、前記補間値計算ユニットの新しい信号解析度ポジションを受信し、前記ポジション計算ユニットが予め設定する信号解析度を受信し、両者を比較し、前記補間値計算ユニットの新しい信号解析度が、予め設定する信号解析度に符合するか否かを判断し、
前記補間値計算ユニットの新しい信号解析度が、予め設定する信号解析度に符合するなら、マルチプレクサーは前記信号解析度を出力し、
前記補間値計算ユニットの新しい信号解析度が、予め設定する信号解析度に符合しないなら、前記補間値計算ユニットは計算処理を継続し、信号解析度を増加させることを特徴とする請求項１２に記載のサーボモーターの低速制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーボモーターの低速制御方法と装置に関し、特に既存のサーボチップとエンコーダを使用し、補間計算の方法を利用し、解析度の高いエンコーダ信号を生じ、既存のエンコーダを利用しフォーマットを伝送し、既存のサーボ制御チップへと伝送し、これにより低速度制御は既存の資源において完成及び実現されるサーボモーターの低速制御方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テクノロジーの進歩に従い、サーボモーターによる制御は、伝統産業、ハイテク産業共に非常に重要な地位を占めているが、チップ設計の技術が上がったことで、サーボモーター制御の領域においても、高精度制御に向かうのは必然の流れである。高精度制御方法の実現において、採用するサーボ制御チップの性能或いはエンコーダの解析度は極めて高い規格と要求が課される。しかし、市販されているサーボ制御チップ或いはエンコーダの機能と性能は一般用途に限定されおり、一方、特殊規格の制御チップ或いはエンコーダを使用するなら、コスト高を招いてしまう。よって、既存のサーボ制御チップとエンコーダの構造を利用し、サーボドライバー性能を向上させる方法を探す必要がある。該方法は、既存の制御チップの伝送インターフェースを支援可能で、同時に既存のエンコーダの解析度を向上させ、同時にサーボドライバーが在る環境が、一般の室内環境に比べ条件が劣悪である点にも考慮しなければならない。よって、環境ノイズに対する許容度はより大きく、或いはノイズに対してフィルタリングの能力或いは方法を備える必要がある。
【０００３】
現在、解析度が比較的低いエンコーダの伝送フォーマットは並列伝送であり、解析度が比較的高いエンコーダの伝送フォーマットは直列伝送が主で、しかもピンの数は、解析度が比較的低いエンコーダとは異なる。また、エンコーダと組み合わせる市販のサーボ制御チップは、データの伝送に対して並列伝送だけを支援し、直列伝送を支援しない。すなわち、市販のサーボ制御チップは、解析度が高いエンコーダに対して、特定ピンの機能による支援は企画されていなため、サーボドライバーの性能は、エンコーダの解析度により制限されている。市販のサーボ制御チップを使用し、高精度制御を行おうとしても、高性能サーボドライバー規格を達成することはできず、解析度の高いエンコーダのデータ受信に対しては、特注のサーボ制御チップを増設する必要があるため、コストが高くなる。特注のサーボ制御チップを使用しないなら、サーボドライバーのサーボ制御チップも解析度が高いエンコーダの伝送フォーマットとピンを支援する必要があり、その購買コストは市販のサーボ制御チップに比べて高くなり、大量採用には不利である。
【０００４】
もし、高解析度のエンコーダを使用せずに、通常のやり方で、減速機構を使用し低回転速度出力の要求を達成しようとすれば、減速機構の使用により、サーボモーター機構の体積は大幅に増加し、機構全体の設計コストを引き上げてしまう。しかも、減速機構は磨耗により使用寿命を短くしてしまうという問題もあり、定期的なメンテナンスと交換が必要となるため、システムコストの増加を招く。さらに、減速機構の使用により、高低速シフトがスムーズでなくなるという状況も発生するため、もし減速機構を使用せずに、高速度制御比の性能要求を達成することができれば、コストパフォーマンスを高めることができる。しかも、低解析度のエンコーダを使用し、高速度制御比の性能要求を達成することができれば、コストパフォーマンスの向上をさらに顕著にすることができる。
【０００５】
図１は、従来のサーボモーター低速制御構造である、特許文献１のブロックチャートである。図に示すように、サーボモーターポジションセンサー出力信号は、正弦波で、正弦波は、アナログデジタルコンバーターチップを経て、プロセッサー内部で転換された後、サーボモーターポジションは出力される。該方法は、アナログデジタルチップの出力データを、フォーム対応後に、サーボモーターのその時の速度に基づき、異なるブロックモジュールを使用し、サーボモーターポジションを算出するもので、エンコーダ解析度は、プロセッサーの処理速度と計算ビットの数に基づき決定し、解析度は固定ではない。
【０００６】
本発明のエンコーダは、その解析度が既に固定されている市販のエンコーダを採用し、本発明が提出する方法を経て、その解析度を拡大させ、さらにデータをサーボ制御チップに伝送する。従来の方法と本発明の説明中から、従来の方法と本発明の目的は共に、サーボモーターポジションの解析度向上であるのは分かる。しかし、両者には差異がある。公知構造では、先ず、サーボモーターセンサーの正弦波信号はアナログデジタルチップを経由させなければならず、アナログデジタルチップのビット数は、サーボモーターの解析度に影響を及ぼし、しかもプロセッサーのビット数も、サーボモーターの解析度に対して影響を及ぼす。かつ、サーボチップは、伝送ピンにより、プロセッサーのサーボモーターポジション出力データフォーマットを支援する必要がある。本発明は、従来のサーボモーターの低速制御方法と装置の上記した欠点に鑑みてなされたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許US６５５６１３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする第一の課題は、既存のサーボチップとエンコーダを使用し、補間計算の方法を使用し、高解析度エンコーダ信号を発生し、既存のエンコーダ伝送フォーマットを利用し、既存のサーボ制御チップへと伝送し、これにより低速度制御は既存の資源において完成及び実現されるサーボモーターの低速制御方法と装置を提供することである。
本発明が解決しようとする第二の課題は、信号処理の概念を採用し、エンコーダの解析度を向上させ、高精度制御の性能規格を達成し、また信号処理の概念と技術を使用するため、高ノイズ環境におけるエンコーダデータ伝送に対して、最適な信号品質を保持可能で、すなわち高ノイズ環境における、高い信号品質と高い解析度のエンコーダデータの伝送信号は、影響を受けることなく、伝送エラーも発生せず、低速度制御性能規格が実現され、より精密でより幅広い速度制御範囲を達成することができるサーボモーターの低速制御方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は下記のサーボモーターの低速制御方法と装置を提供する。
サーボモーターの低速制御方法と装置のサーボモーターの低速制御装置は、サーボモーター、エンコーダ、挿入値計算ユニット、サーボ制御チップ、電源モジュールを備え、
該エンコーダは、該サーボモーターから速度の信号を受信し、エンコーダ作業後に、低解析度エンコーダ信号を出力し、
該挿入値計算ユニットは、該エンコーダが出力する低解析度エンコーダ信号を受信し、補間数値の方式で低解析度エンコーダ信号を高解析度エンコーダ信号に変化させ、該高解析度エンコーダ信号を出力し、
該サーボ制御チップは、該挿入値計算ユニットが出力する高解析度エンコーダ信号を受信し、演算処理を経て、スイッチ制御コマンドを出力し、しかも、内部パラメーター設定機能を備え、
該電源モジュールは、該サーボ制御チップが出力するスイッチ制御コマンドを受信し、該サーボモーターへと送り、該サーボモーターの速度を調整する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のサーボモーターの低速制御方法と装置は、現在市販されているサーボ制御チップのエンコーダインターフェースを支援可能で、エンコーダを使用でき、低速度制御の正確性を向上させることができる。また、高解析度のエンコーダを使用し、高解析度エンコーダの性能をさらに向上させることができ、エンコーダ解析度の制限により、ドライバーの性能が制限されることはないため、エンコーダの解析度を選択する際に、非常に幅広い柔軟性を備え、しかも、減速機構を使用しないため、体積とコストを共に節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】米国特許US６５５６１３１号のブロックチャートである。
【図２】本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、挿入値計算ユニットの内部構造図である。
【図３】本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、サーボモーターの低速制御装置の機能ブロックチャートである。
【図４】図３の詳細な回路構造図である。
【図５】本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、挿入値計算ユニットとサーボ制御チップの動作フローチャートである。
【図６】本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、サーボモーターの低速制御装置の別機能ブロックチャートである。
【図７】本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、エンコーダが出力した信号が、挿入値計算ユニットにより補間数値処理を経た後の信号変化図である。
【図８】本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、エンコーダが増量型エンコーダである時に出力する信号が、挿入値計算ユニットにより補間数値処理を経た後の信号変化図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。図１、図２に示すように、本発明の一実施形態によるサーボモーターの低速制御装置は、サーボモーター１、エンコーダ２、挿入値計算ユニット３、サーボ制御チップ４、電源モジュール５を備える。サーボモーター１は、速度の信号を受信し、エンコーダ作業後に、低解析度エンコーダ信号を出力し、エンコーダは矩形波信号を出力する。しかもその矩形波信号は、差動信号或いはモノ信号で、サーボモーター１が出力する低解析度エンコーダ信号の出力フォーマットは並列出力である。
【００１３】
挿入値計算ユニット３は、ローパスフィルター３１、エッジ探知ユニット３２、補間値計算ユニット３３、ポジション計算ユニット３４、コンパレーター３５、マルチプレクサー３６を備える。挿入値計算ユニット３は、サーボモーター１が出力する低解析度エンコーダ信号を受信し、補間数値の方式で、その低解析度エンコーダ信号を高解析度エンコーダ信号に変化させ、高解析度エンコーダ信号を出力する。挿入値計算ユニット３の補間数値方法は、エンコーダが入力する信号の矩形波数により増加し、この信号をサーボ制御チップ４に提供し、解析度の増加は、サーボ制御チップ４内部のパラメーター設定を通して達成される。
【００１４】
補間数値の計算方式は、サーボ制御チップ４内部の最終解析度の数値と、その時のエンコーダ２の解析度数値とに基づき、毎回の補間矩形波数を算出する。さらに、その時のサーボモーター１の速度と速度コマンドに基づき、出力周波数を算出後、矩形波信号を出力する。サーボ制御チップ４は、挿入値計算ユニット３が出力する高解析度エンコーダ信号を受信し、演算処理を経て、スイッチ制御コマンドを出力する。しかも、内部パラメーター設定機能を備え、サーボ制御チップ４はノイズ抑制機能をも備える。サーボ制御チップ４はさらに、エンコーダ差動信号をモノ信号に転換する機能も備える。
【００１５】
電源モジュール５は、サーボ制御チップ４が出力するスイッチ制御コマンドを受信し、サーボモーター１へと送り、サーボモーター１の速度を調整する。
【００１６】
サーボ制御チップ４の接続インターフェースには２種あり、対応し受信するエンコーダ２の伝送インターフェースも２種ある。１つは、並列デジタル伝送であるため、補間位置のデータをサーボ制御チップ４に直接伝送することができる。もう１つは、増量型並列伝送で、補間数値のポジションデータを矩形波に変え、サーボ制御チップ４に出力することができる。
【００１７】
エンコーダ２は信号を演算処理後に、サーボ制御チップ４に伝送し、エンコーダ２のフォーマットをサーボ制御チップ４の出力矩形波フォーマットに転換し、挿入値計算ユニット３は、プログラム化可能なロジックチップ(Field Programmable Gate Array、FPGA)を使用することができる。内部はローパスフィルター３１(LPF)を使用しノイズをフィルタリングし、さらに、エッジ探知ユニット３２、補間値計算ユニット３３、ポジション計算ユニット３４、コンパレーター３５、マルチプレクサー３６を経由し、信号処理を行い、転換した比較的解析度の高いエンコーダ信号を、サーボ制御チップ４へと送る。
【００１８】
図３のより詳細な回路構造図である図４に示すように、サーボ制御チップ４はさらに、速度比例積分微分コントローラー４１、電流比例積分微分コントローラー４２、電流ディテクター４３、速度モニター４４、エンコーダインターフェース４５を備える。サーボ制御チップ４エンコーダインターフェース４５転換の機能は、挿入値計算ユニット３機能内に含まれ、これにより本発明は、解析度を向上させる方法において、サーボ制御チップ４とエンコーダ２の入力インターフェースにより制限されることはない。よって、サーボ制御チップ４は、より弾力性を持って種類を選択することができる。
【００１９】
上記を受け、本発明の長所を以下のように総合する。
エンコーダの解析度を向上させることができる。
高ノイズ環境において、ノイズの影響を除去することができる。
異なるサーボ制御チップエンコーダインターフェースをすべて処理可能で、サーボチップの型式の制限を受けない。
サーボドライバーに最適なエンコーダデータを提供し、低速制御の目的を達成することができる。
【００２０】
図５は、本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、挿入値計算ユニットとサーボ制御チップの動作フローチャートである。
図５と同時に図２、図３に示すように、本発明は以下のステップを含む。
６１  エンコーダ信号を入力し、ローパスフィルターによりノイズをフィルタリングする。
６２  速度コマンドを入力し、ローパスフィルターによりノイズをフィルタリングする。
６３  エッジ探知ユニットはノイズフィルタリング済みのエンコーダ信号を受信し、該エンコーダ信号により、エッジ探知ユニットは補間値計算ユニットをトリガーし作動させる。
６４  補間値計算ユニットはエンコーダ信号と速度コマンドを同時に受信し、計算処理し、信号解析度を増加する。
６５  補間値計算ユニットは信号解析度増加作業を完成し、新しい信号解析度ポジションを出力する。
６６  コンパレーターは補間値計算ユニットの新しい信号解析度ポジションを受信し、ポジション計算ユニットが予め設定する信号解析度を受信し、両者を比較し、補間値計算ユニットの新しい信号解析度が予め設定する信号解析度に符合するか否かを判断する。
６７  サーボ制御チップの速度モニターは、信号解析度ポジションを把握する。
６８  サーボ制御チップの速度比例積分微分コントローラーは、速度モニターに基づき、信号解析度ポジションと電流比例積分微分コントローラーのパラメーターを把握し、サーボモーターの調整すべき速度を計算する。
６９  サーボ制御チップは演算処理後にスイッチ制御コマンドを出力する。
【００２１】
上記のステップ６３から６６までは、すべて挿入値計算ユニット８の内部において完成され、ステップ６７から６９までは、サーボ制御チップ９内部において完成される。挿入値計算ユニット８とサーボ制御チップ９の作動により、サーボモーターの低速回転を正確に制御することができる。
【００２２】
回路時間は既存の構造で、毎回の演算過程において費やされる時間である。図５に示すプロセスを採用しないなら、低速運転中において、エンコーダを使用し、毎回の回路時間にサーボ制御チップ９が受信するポジションデータは変化せず、制御演算法の出力データは、より大きな波動を有する。図５に示すプロセスを採用するなら、補間後のデータをサーボ制御チップ９に伝送し、これにより毎回の制御演算法により算出される値は、すべて変化し、制御過程における波動はより小さくなる。ステップ６３中において、エンコーダ２のエッジトリガー改変信号を受信し、補間過程を執行し、その時の速度コマンドとサーボモーター１の速度に基づき、新たなポジションを計算し、補間条件を満たした後、新たなポジションをサーボ制御チップ９へと出力する。これによりサーボ制御チップ９は、その時のポジションに基づき速度制御を行う。
【００２３】
図６は、本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、サーボモーターの低速制御装置の別の機能ブロックチャートである。図６と図３との差異は、挿入値計算ユニット３をサーボ制御チップ４内部に内蔵可能な点で、これにより演算過程全体のハードウエアも、サーボ制御チップ４内部に実装することができ、サーボ制御チップ４の特殊機能を増大させることができる。
【００２４】
図７は、本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、エンコーダが出力した信号が、挿入値計算ユニットにより補間数値処理を経た後の信号変化図である。図に示す実施形態では、エンコーダ２の矩形波信号を信号処理により、高解析度のエンコーダ信号を獲得し、サーボ制御チップ４に入力する。内、T１はエンコーダA信号の周期を表し、「A」と「B」は処理後のエンコーダ信号で、サーボ制御チップ４へと出力する。図に明らかなように、処理が完成した信号解析度は、処理前の２倍まで拡大する。もとの信号が、サーボモーター１が一回転で１０００個のパルス波であると仮定すると、処理後のサーボモーター１は一回転で３０００個のパルス波を得ることができる。
【００２５】
図８は、本発明一実施形態によるサーボモーターの低速制御方法と装置において、エンコーダが増量型エンコーダである時に出力する信号が、挿入値計算ユニットにより補間数値処理を経た後の信号変化図である。図に示す実施形態では、本発明の出力信号が増量型エンコーダの出力矩形波である時、出力する解析度を決定しなければならない。なぜなら、出力矩形波は、出力矩形波個数と周波数を決定する必要があり、計算の公式の後に提出される。出力矩形波個数と周波数の公式を決定後、図５に示すプロセスに従い、エンコーダデータトリガー後に、補間プロセスを執行し、補間条件を満たした後に、矩形波データを出力する。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
上記した補間公式と補間条件において、サーボ制御チップ４にデータを出力するフォーマットには２種あるため、計算公式もそれぞれ異なる。  ポジションデジタルデータを出力する時、計算の方式は、その時の速度コマンドと補間解析度に基づき、新たなポジションデータを決定する。補間条件は、算出された新たなポジション値で、もとのエンコーダ２のポジションデータを超過してはならない。なぜなら、サーボモーター１が低速で運転している時、もとのエンコーダ２のポジションデータは、回路時間内において変化しないからである。補間を執行しようとするなら、補間数値はもとのエンコーダのメモリ範囲内でなければならない。さもなければ、ポジションエラーの状況が発生する。
【００２８】
もし、増量型エンコーダ矩形波データを出力しようとする時には、補間条件はサーボ制御チップ４が受信した補間矩形波の数及び周波数は、設定解析度範囲を超過してはならない。補間周波数の計算方式は、サーボモーター１速度と速度コマンドを採用し、必要な周波数を計算する。なぜなら、サーボモーター１が一回転する時に、サーボ制御チップ４が受信する矩形波数が、設定の解析度であるよう確保する必要があるからである。
【００２９】
本発明は、サーボ制御チップ４とのデータ伝送において、２種の伝送方式を備える。１つはエンコーダフォーマット矩形波で、もう１つは排列伝送である。一般のサーボ制御チップ４が、エンコーダ信号に対して提供するインターフェースの多くは、矩形波伝送インターフェースで、並列伝送は、サーボ制御チップ４が提供し、他のデータを伝送する通信インターフェースである。もし使用者が、本発明チップの内部データが必要であれば、並列伝送を通してチップとデータ交換を行うことができる。
【００３０】
次に、図５に示すプロセスに対応し、本発明は対応するハードウエア設計を提出し、図５のプロセスに組み合わせる。速度と外部入力を判別する必要があるため、個別にレジスタによりデータを保存する必要がある。周期といくらかの数学演算を計算する必要があるため、一組のロジックと数学演算ロジックユニットにより対応する計算と判別を処理しなければならない。
さらに、ノイズの問題も処理する必要があるため、ノイズの演算を処理しなければならない。異なるサーボ制御チップ４が必要なエンコーダ信号に対応するため、エンコーダ信号を発生する一組のモジュールにより演算を執行しなければならない。最後に、出力信号を制御するため、一組の処理インターフェースを設計する。
上記したように、本発明の目的を達成するため、高解析度エンコーダ信号を発生する。
【００３１】
以下にその構造について整理する。
ロジック及び数学演算ロジックユニット
レジスタ
エンコーダ信号を発生するユニット
処理インターフェース
内、レジスタ内部には、チップの設定とエンコーダに関する出力データを保存し、サーボ制御チップ４と互換性のある伝送フォーマットを通して、チップとサーボ制御チップ４はデータ交換の動作を行う。サーボ制御チップ４は、データとパラメーターを本発明のチップに伝送し、或いは本発明のチップよりサーボ制御チップ４へと伝送する。
【００３２】
従来の技術の技術と本発明技術との、機能、手段、効果の比較
【表１】
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【００３３】
本発明が提出するサーボモーターの低速制御方法と装置は、現在市販されているサーボ制御チップのエンコーダインターフェースを支援可能で、エンコーダを使用でき、低速度制御の正確性を向上させることができる。
また、高解析度のエンコーダを使用し、高解析度エンコーダの性能をさらに向上させることができ、エンコーダ解析度の制限により、ドライバーの性能が制限されることはないため、エンコーダの解析度を選択する際に、非常に幅広い柔軟性を備え、しかも、減速機構を使用しないため、体積とコストを共に節減することができる。
上記した説明により、本発明が提出するサーボモーターの低速制御方法と装置は、低コスト、コンパクト、拡充性及び実用性が高いという特徴を備え、サーボモータードライバーのエンコーダ解析度を向上させる方法に対して、既存のサーボ制御チップを使用可能であるばかりか、既存のサーボモータードライバーの性能をも向上させることができる。
【００３４】
本発明は具体的実施形態を上記の通り開示したが、これらは最適実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではない。当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の製品と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、したがって本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００３５】
１  サーボモーター
２  エンコーダ
３、８  挿入値計算ユニット
３１  ローパスフィルター
３２  エッジ探知ユニット
３３  補間値計算ユニット
３４  ポジション計算ユニット
３５  コンパレーター
３６  マルチプレクサー
４、９  サーボ制御チップ
４１  速度比例積分微分コントローラー
４２  電流比例積分微分コントローラー
４３  電流ディテクター
４４  速度モニター
４５  エンコーダインターフェース
５  電源モジュール
６１  エンコーダ信号を入力し、ローパスフィルターによりノイズをフィルタリングする６２  速度コマンドを入力し、ローパスフィルターによりノイズをフィルタリングする
６３  エッジ探知ユニットはノイズフィルタリング済みのエンコーダ信号を受信し、該エンコーダ信号により、エッジ探知ユニットは補間値計算ユニットをトリガーし作動させる６４  補間値計算ユニットはエンコーダ信号と速度コマンドを同時に受信し、計算処理し、信号解析度を増加する
６５  補間値計算ユニットは信号解析度増加作業を完成し、新しい信号解析度ポジションを出力する
６６  コンパレーターは補間値計算ユニットの新しい信号解析度ポジションを受信し、ポジション計算ユニットが予め設定する信号解析度を受信し、両者を比較し、補間値計算ユニットの新しい信号解析度が予め設定する信号解析度に符合するか否かを判断する
６７  サーボ制御チップの速度モニターは、信号解析度ポジションを把握する
６８  サーボ制御チップの速度比例積分微分コントローラーは、速度モニターに基づき、信号解析度ポジションと電流比例積分微分コントローラーのパラメーターを把握し、サーボモーターの調整すべき速度を計算する
６９  サーボ制御チップは演算処理後にスイッチ制御コマンドを出力する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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