(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された位置エンコーダシステムを提供する。【解決手段】（例えばリニアエンコーダを含む）位置エンコーダシステムは、（例えば所定の周波数等に応じた）予測時刻において、ホスト運動制御システムから受信される位置トリガ信号に応えて、エンコーダ位置データを迅速に提供するように構成されている。規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムＰＴＬＴが決定される。現在のエンコーダ位置サンプリング期間が、次の位置トリガ信号の予測時刻よりプレトリガリードタイムＰＴＬＴだけ前に開始される。現在の位置トリガ信号が、ホスト運動制御システムから（例えば現在のエンコーダ位置サンプリング期間の中間近くで）受信される。現在のエンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間が、許容誤差ウィンドウＡＴＷ内で現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する。【選択図】図４
2019023619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダ位置に対応するエンコーダ位置データを出力するために使用されるように構成される位置エンコーダと、エンコーダ位置タイミングサブシステムとを含む位置エンコーダシステムを作動させる方法であって、前記位置エンコーダシステムは、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号を受信し、
前記方法は、
前記ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が受信されることが予想される予測時刻を決定するステップと、
前記位置エンコーダが、現在のエンコーダ位置と関連付けられるエンコーダ位置データを取得するように動作を行う規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムを決定するステップと、
次の前記位置トリガ信号の予測時刻より前記プレトリガリードタイムだけ前に、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間を開始するように、前記エンコーダ位置タイミングサブシステムを作動させるステップと、
関連付けられる現在の前記エンコーダ位置データが、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間に対応すると決定するステップと、
前記ホスト運動制御システムから現在の位置トリガ信号を受信するステップと、
前記ホスト運動制御システムが、現在の前記エンコーダ位置データを前記現在の位置トリガ信号と関連付けるように、前記現在の位置トリガ信号と関連付けられる時刻において、現在の前記エンコーダ位置データを出力するように、前記位置エンコーダを作動させるステップと、
を含み、
現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間は、許容誤差ウィンドウ内で前記現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する、方法。
【請求項２】
前記プレトリガリードタイムを決定するために、前記エンコーダ位置タイミングサブシステムを作動させるステップは、実効サンプリング期間の現在の継続時間の約半分に前記エンコーダ位置サンプリング期間の送信器セットアップ期間を足したプレトリガリードタイムを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ホスト運動制御システムから前記位置トリガ信号が受信されることが予想される前記予測時刻を決定するステップは、
少なくとも２つの連続位置トリガ信号を前記エンコーダ位置タイミングサブシステムに入力するステップと、
前記少なくとも２つの連続位置トリガ信号間の時間差によって示される前記位置トリガ信号の対応するタイミングを決定するステップと、
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記位置トリガ信号のタイミングが変化したか否かを判断するために、前記予測時刻を決定するステップを繰り返す、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
反復位置トリガ信号が、トリガ周波数で、前記ホスト運動制御システムから受信され、
前記予測時刻を決定するステップは、
前記反復位置トリガ信号を、前記トリガ周波数で、前記エンコーダ位置タイミングサブシステムに入力するステップと、
前記反復位置トリガ信号のタイミングを決定するステップと、
を含む、請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
次の前記位置トリガ信号の前記予測時刻より前記プレトリガリードタイムだけ前に、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間を開始するように、前記エンコーダ位置タイミングサブシステムを作動させるステップは、次の前記位置トリガ信号の前記予測時刻より前記プレトリガリードタイムだけ前の時刻に対応する前の位置トリガ信号より後の時刻において、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間を開始するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記位置エンコーダは、前記エンコーダ位置タイミングサブシステムを含む、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記エンコーダ位置タイミングサブシステムは、前記位置エンコーダと前記ホスト運動制御システムとの間に接続される、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記プレトリガリードタイムは、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間の前記平均実効サンプリング時間が前記現在の位置トリガ信号の実際のタイミングとほぼ同じであるように、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間の開始のために時刻が設定される、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記位置エンコーダは、スケール及び読取ヘッドを含む、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記スケールは、リニアスケールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記スケールは、少なくとも１つの微細トラック及び少なくとも１つの粗トラックを含むアブソリュート型位置スケールである、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エンコーダ位置サンプリング期間は、前記少なくとも１つの微細トラックのサンプリングに対応する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間中に前記少なくとも１つの微細トラックがサンプリングされた後、前記ホスト運動制御システムから前記次の位置トリガ信号が受信される前に、前記少なくとも１つの粗トラックをサンプリングするための第２のエンコーダサンプリング期間が開始される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記現在の位置トリガ信号は、次の前記予測時刻において、前記ホスト運動制御システムから受信される、請求項１から１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
位置エンコーダと、
１つ以上のプロセッサと、
前記１つ以上のプロセッサに結合され、プログラム命令を記憶するメモリと、
を備えた位置エンコーダシステムであって、
前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、少なくとも、
ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が受信されることが予想される予測時刻を決定させ、
前記位置エンコーダが、現在のエンコーダ位置と関連付けられるエンコーダ位置データを取得するように動作を行う規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムを決定させ、
次の前記位置トリガ信号の予測時刻より前記プレトリガリードタイムだけ前に、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間を開始させ、
関連付けられる現在の前記エンコーダ位置データが、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間に対応すると決定させ、
前記ホスト運動制御システムから現在の位置トリガ信号を受信させ、
前記現在の位置トリガ信号と関連付けられる時刻において、現在の前記エンコーダ位置データを出力させ、
現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間は、許容誤差ウィンドウ内で前記現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する、位置エンコーダシステム。
【請求項１７】
前記ホスト運動制御システムから前記位置トリガ信号が受信されることが予想される前記予測時刻を決定することは、少なくとも２つの連続位置トリガ信号を入力することと、前記少なくとも２つの連続位置トリガ信号間の時間差によって示される前記位置トリガ信号の対応するタイミングを決定することと、を含む、請求項１６に記載の位置エンコーダシステム。
【請求項１８】
前記位置エンコーダは、エンコーダ位置タイミングサブシステムを含む、請求項１６または１７に記載の位置エンコーダシステム。
【請求項１９】
スケールと、
前記スケールに対する読取ヘッドの位置に相当する現在のエンコーダ位置と関連付けられるエンコーダ位置データを提供するように構成される前記読取ヘッドと、
１つ以上のプロセッサと、
前記１つ以上のプロセッサに結合され、プログラム命令を記憶するメモリと、
を備えた位置エンコーダであって、
前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、少なくとも、
ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が受信されることが予想される予測時刻を決定させ、
前記位置エンコーダが、前記スケールに対する前記読取ヘッドの位置に対応する現在のエンコーダ位置と関連付けられるエンコーダ位置データを取得するように動作を行う規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムを決定させ、
次の前記位置トリガ信号の予測時刻より前記プレトリガリードタイムだけ前に、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間を開始させ、
関連付けられる現在の前記エンコーダ位置データが、現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間に対応すると決定させ、
前記ホスト運動制御システムから現在の位置トリガ信号を受信させ、
前記現在の位置トリガ信号と関連付けられる時刻において、現在の前記エンコーダ位置データを出力させ、
現在の前記エンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間は、許容誤差ウィンドウ内で前記現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する、位置エンコーダ。
【請求項２０】
前記スケールは、アブソリュート型位置リニアスケールである、請求項１９に記載の位置エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、位置エンコーダに関し、より具体的には、位置エンコーダにおける位置サンプリングのタイミングを決定するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、直線運動、回転運動又は角運動を検知する様々な位置エンコーダが利用可能である。これらのエンコーダは、概して、電磁誘導式トランスデューサ、静電容量式トランスデューサ、光学システム又は磁気スケールに基づいている。一般に、エンコーダは、読取ヘッド及びスケールを有するトランスデューサを含みうる。読取ヘッドは、トランスデューサ素子と幾つかのトランスデューサ電子機器とを含みうる。トランスデューサは、測定軸に沿ったスケールに対する読取ヘッドの位置に応じて変化する信号を出力する。トランスデューサ電子機器は、当該信号を信号プロセッサに出力するか、又は、スケールに対する読取ヘッドの位置を示す変更された信号を出力する前に、当該信号を内部処理する。エンコーダシステムが、読取ヘッドとは別のインターフェース電子機器を含み、スケールに対する読取ヘッドの位置を示す変更された信号を外部ホストに向けて出力する前に、インターフェース電子機器内でトランスデューサ信号を補間又は処理することも一般的である。
【０００３】
幾つかの位置エンコーダシステムは、リクエスト及びレスポンス処理を使用して、外部ホストと通信する。この処理は、３つのステップを含みうる。即ち、外部ホストが、位置測定のリクエスト（例えば位置トリガ信号）を送信し、エンコーダが位置トランスデューサの出力をサンプリングし、エンコーダが、位置情報を送信することによって応答する。このようなリクエスト及びレスポンスシステムにおけるタイミングの（即ち、サンプリング遅延の影響考慮及び／又は較正に関する）問題に関する２つの特許は、特許文献１及び特許文献２である。このような従来技術は、サンプリング遅延の較正及び／又は影響考慮には効果的ではあるが、リクエスト及びレスポンス処理に関する幾つかの他のタイミングの問題（例えばリクエストとレスポンスとの間のタイミング全体が特定の用途には長過ぎる等）は対処しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５７２１５４６号明細書
【特許文献２】米国特許第６６３９５２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題に対する改良を提供可能である位置エンコーダシステムが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この概要は、詳細な説明において、以下に更に説明される概念のセレクションを簡略形式で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の重要な特徴を特定することも、請求項に係る主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。
【０００７】
エンコーダ位置に対応するエンコーダ位置データを出力するために使用されるように構成される位置エンコーダと、エンコーダ位置タイミングサブシステムとを含む位置エンコーダシステムが提供される。位置エンコーダシステムは、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号を受信する。位置エンコーダシステムを作動させる方法は、最初に、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が受信されることが予想される予測時刻を決定する。（例えば位置エンコーダの位置トランスデューサをサンプリングすることによって）位置エンコーダが現在のエンコーダ位置と関連付けられるエンコーダ位置データを取得するように動作を行う規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムが決定される。
【０００８】
エンコーダ位置タイミングサブシステムは、次の位置トリガ信号の予測時刻よりプレトリガリードタイムだけ前に、現在のエンコーダ位置サンプリング期間を開始するように作動する。関連付けられる現在のエンコーダ位置データが、現在のエンコーダ位置サンプリング期間に対応すると決定される。ホスト運動制御システムから現在の位置トリガ信号が受信される。現在のエンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間は、許容誤差ウィンドウ内で現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する。位置エンコーダが作動し、ホスト運動制御システムが現在のエンコーダ位置データを現在の位置トリガ信号と関連付けるように、現在の位置トリガ信号と関連付けられる時刻において、現在のエンコーダ位置データが出力される。当然ながら、上記技術は、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が受信されるときから位置エンコーダが位置データで答える時までのタイミング全体を短縮する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ホスト運動制御システムに接続されている位置エンコーダシステムのブロック図である。
【図２】図２は、ホスト運動制御システムに接続されている複数の位置エンコーダシステムのブロック図である。
【図３】図３は、位置エンコーダの読取ヘッド及びインターフェース電子機器のブロック図である。
【図４】図４は、第１の例示的な実施態様による位置エンコーダシステムにおける信号を説明するタイミング図である。
【図５】図５は、第２の例示的な実施態様による位置エンコーダシステムにおける信号を説明するタイミング図である。
【図６】図６は、位置エンコーダシステムを作動させためのルーチンの１つの例示的な実施態様を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、ホスト運動制御システム１３０に接続されている位置エンコーダシステム１０５を含む位置決めシステム１００のブロック図である。位置エンコーダシステム１０５は、位置エンコーダ１１０と、インターフェース電子機器１１８とを含む。位置エンコーダ１１０は、ピックアンドプレースマシン、流体分注マシン等といった用途におけるサーボコントローラによる使用を意図しているリニア位置エンコーダといった任意のタイプのエンコーダであってよい。図示される実施形態では、位置エンコーダ１１０は、スケール１１２と、読取ヘッド１１４と、ケーブル１１７とを含む。様々な実施態様では、エンコーダ位置タイミングサブシステム１１９が、インターフェース電子機器１１８に含まれてよい。幾つかの代替実施態様では、エンコーダ位置タイミングサブシステム１１９は、図２に関して以下により詳細に説明されるように、位置エンコーダシステム１０５内に含まれる又は位置エンコーダシステム１０５の外側の別個のコンポーネントであってよい。（例えばサーボコントローラ等の形の）ホスト運動制御システム１３０は、ケーブル１２０を介して位置エンコーダシステム１０５と通信し、位置リクエスト（例えば位置トリガ信号）を送信し、位置情報を受信する。
【００１１】
ホスト運動制御システム１３０は、作動中、コマンド（例えば位置トリガ信号）を、ケーブル１２０を介してインターフェース電子機器１１８に送信する。インターフェース電子機器１１８は、ケーブル１１７を介して読取ヘッド１１４と通信してよい。インターフェース電子機器１１８は、読取ヘッド１１４における位置取得動作をトリガする。以下により詳細に説明されるように、本明細書に開示される原理によれば、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号を受信するよりも前に、エンコーダ位置タイミングサブシステムが位置取得をトリガするプレトリガ信号を提供しうる。読取ヘッド１１４は、プレトリガ信号に応えて、読取ヘッドトランスデューサ素子１１５に対するスケール１１２の位置に依存する信号を収集及び／又は提供し、トランスデューサ電子機器１１６を使用して信号をデジタル化し、当該信号を、ケーブル１１７を介してインターフェース電子機器１１８に送信する。一実施態様では、インターフェース電子機器１１８は、当該信号から位置を計算し、位置情報を、ケーブル１２０を介してホスト運動制御システムに送信することができる。幾つかの代替実施態様では、インターフェース電子機器１１８の一部又は全部が、プラグインカード及び／又は組み込みソフトウェアルーチン等として構成され、ホスト運動制御システム１３０内に含まれていてよい。この場合、ケーブル１２０は省略してもよい。
【００１２】
当然ながら、様々な実施態様では、トランスデューサ電子機器１１６とインターフェース電子機器１１８との間には、他のタイプの接続を利用してもよい。例えば読取ヘッド１１４は、別箇の接続（図示せず）から電力を受け取ってもよいし、トランスデューサ電子機器１１６及びインターフェース電子機器１１８は、任意の現在知られている又は後に開発されるワイヤレス通信方法によって接続されてもよい。更に、様々な実施態様では、インターフェース電子機器１１８は、読取ヘッド１１４内に含まれていても、読取ヘッド１１４に隣接していてもよく、ケーブル１１７は、除外されていても、任意の他の適切なタイプの接続によって交換されてもよい。
【００１３】
様々な実施態様では、読取ヘッド１１４内に使用されるトランスデューサは、電磁誘導式トランスデューサであってよい。電磁誘導式トランスデューサの幾つかの例示的な実施形態の様々な例は、米国特許第６，０１１，３８９号及び第６，００５，３８７号に説明されている。様々な実施態様では、このようなトランスデューサには様々な種類の要素（例えば、送信コイル及び／又は受信コイルを含むトランスデューサ素子のインダクタンス及び／又はインピーダンス等）がある。このようなトランスデューサに対し、「送信器セットアップ」時間（例えばこの時間の間、幾つかのコンポーネントは、サンプリング処理の初期部分として、充電に時間がかかる）がある。様々な実施態様では、スケール１１２にも様々な種類の構成（例えばリニア、ロータリ等）を使用できる。例えば様々な実施態様では、スケール１１２は、微細トラックと、１つ以上のより粗いトラックとを含むリニアアブソリュート型スケールであってよい。微細トラックを、２つのより粗いトラックと組み合わせて使用するスケールを有するアブソリュート型エンコーダの幾つかの例は、米国特許第７，６０８，８１３号及び第８，３０９，９０６号に説明されている。
【００１４】
上記されたように、様々な実施態様では、位置エンコーダシステム１０５及びホスト運動制御システム１３０は、リクエスト及びレスポンス形式で動作しうる。従来技術のシステムでは、この処理は、３つのステップを含んでいる。最初に、ホスト運動制御システム１３０が位置リクエスト（例えば位置トリガ信号）を送信する。様々な実施態様では、位置リクエストは、一定の時間間隔で（例えば既知の周波数に応じて）発行されうる。位置エンコーダシステム１０５は、位置リクエストを受信すると、トランスデューサ電子機器１１６の出力をサンプリングするように動作する。最後に、位置エンコーダシステム１０５は、位置情報をホスト運動制御システム１３０に送信することによって応答する。
【００１５】
様々な実施態様では、位置情報のリクエストとレスポンスとの間のタイミングが重要な要素でありうる。例えば幾つかの新しいインターフェースは、位置エンコーダが、ホスト運動制御システムからの位置リクエストに対して、比較的短い期間内に応えることを要求する仕様を有しうる。１つの具体例として、位置エンコーダは、ホスト運動制御システムから位置リクエストを受信すると、１０マイクロ秒以内に位置データで応えることが要求されうる。このようなレスポンスタイムは、ある場合には、高速データコンバータを用いて達成されうるが、このようなコンポーネントは比較的高価であり、及び／又は、集積回路にデザインすることが難しい場合がある。
【００１６】
本明細書に開示される技術によれば、プレトリガ信号処理を利用することによってレスポンスタイムを向上することができる。より具体的には、様々な実施態様では、規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムが決定される。プレトリガ信号は、（例えば一定間隔で生じる）次の位置トリガ信号の予測時刻よりプレトリガリードタイムだけ前に提供され、このプレトリガ信号によって現在のエンコーダ位置サンプリング期間が開始される。次に、現在の位置トリガ信号が、ホスト運動制御システムから（例えば現在のエンコーダ位置サンプリング期間の中間近くで）受信される。現在のエンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間は、許容誤差ウィンドウ内で現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する。
【００１７】
このような技術を使用して、ホスト運動システムから次の位置リクエスト（例えば位置トリガ信号）を受信するよりも前にサンプリング処理を開始することで、位置リクエストの受信後、より迅速に位置出力を生成できることが分かるであろう。様々な実施態様では、このような技術の追加のメリットは、位置サンプリングの重心が、位置リクエストの実際のタイミングとより厳密に一致しうる点である。１つの具体的な実施態様では、一定速度動作中、サンプリングから計算された数値位置は、サンプリング重心の時刻における実際のエンコーダ位置とほぼ一致しうる。結果として、リクエストに対して返される数値位置は、少なくとも位置リクエストのタイミングとほぼ一致しうる。
【００１８】
図２は、ホスト運動制御システム２３０に接続されている３つの位置エンコーダシステム２０５Ａ〜２０５Ｃを含む位置決めシステム２００の幾つかの特徴を強調するブロック図である。図２及び図１における同様の参照番号２ＸＸ及び１ＸＸは、文脈又は説明に特に示されない限り、同様の要素を指す。各位置エンコーダシステム２０５Ａ〜２０５Ｃは、各自の位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃ、各自のエンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃ及び各自のインターフェース回路２８１Ａ〜２８１Ｃ（例えば図１を参照して上記されたように、位置エンコーダシステム２０５Ａ〜２０５Ｃのインターフェース電子機器内に含まれていてもよい）を含む。図示されるように、各自のエンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃのそれぞれは、各自の位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃとホスト運動制御システム２３０との間に接続されている。様々な実施態様では、各エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃは、（例えば図１に関連する説明において上記されたように、位置エンコーダの読取ヘッド電子機器内で）各自の位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃ内に含まれていてもよい。
【００１９】
各エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃは、作動中、ホスト運動制御システム２３０から、位置トリガ信号を受信する。以下により詳細に説明されるように、エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃは、各位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃのプレトリガリードタイムを決定及び利用しうる。より具体的には、各位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃについて、各自のエンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃは、ホスト運動制御システム２３０からの次の位置トリガ信号ＰＴＳの予測時刻プレトリガリードタイムだけ前に現在の各エンコーダ位置サンプリング期間が開始されるように、プリトリガ信号を提供するように動作する。様々な実施態様では、各位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃは、同じ又は異なるエンコーダ位置サンプリング期間を有してよく、それに対して、エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃによって決定されるプレトリガリードタイムも異なってよい。例えば位置エンコーダ２１０Ａが、位置エンコーダ２１０Ｂの規定エンコーダ位置サンプリング期間よりも長い規定エンコーダ位置サンプリング期間を有する場合、エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａによって決定及び利用される関連のプレトリガリードタイムは、エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ｂによって決定及び利用されるプレトリガリードタイムよりも長くてよい。
【００２０】
ホスト運動制御システム２３０は、作動中、位置トリガ信号ＰＴＳを、信号線２１１上に出力する。信号線２１１は、各自のエンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃのそれぞれへの入力部として接続される。上記されたように、各エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃは、決定したプレトリガリードタイムにおいて、各自のプレトリガ信号ＰＲＴ−Ａ〜ＰＲＴ−Ｃを、各自の位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃへの各自の信号線２１２Ａ〜２１２Ｃ上に出力する。上記されたように、エンコーダ位置タイミングサブシステム２１９Ａ〜２１９Ｃは、プレトリガ信号ＰＲＴ−Ａ〜ＰＲＴ−Ｃを出力し、したがって、ホスト運動制御システム２３０からの次の位置トリガ信号ＰＴＳの予測時刻より各々プレトリガリードタイムだけ前に、現在のエンコーダ位置サンプリング期間を開始するように作動する。図４に関連して以下により詳細に説明されるように、各自の位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃによる位置サンプリング（例えば微細スケールトラックの位置サンプリング）が完了した後、各自のエンコーダ位置データＥＰＤ−Ａ〜ＥＰＤ−Ｃが、インターフェース回路２８１Ａ〜２８１Ｃ（例えばシリアルインターフェース回路）に出力され、当該データは、ホスト運動制御システム２３０に接続される各自の信号線２１３Ａ〜２１３Ｃ上でフォーマット化される対応する位置データを提供する。
【００２１】
様々な実施態様では、各位置エンコーダ２１０Ａ〜２１０Ｃは、位置決めシステム２００の異なる移動軸に沿った（例えばＸ、Ｙ及びＺ軸に沿った）位置を決定するように使用されうる。１つの具体的な例示的実施態様では、位置エンコーダ２１０Ａが、Ｘ軸に沿った位置を決定するために使用される一方で、位置エンコーダ２１０Ｂは、Ｙ軸に沿った位置を決定するために使用され、位置エンコーダ２１０Ｃは、Ｚ軸に沿った位置を決定するために使用されうる。他の実施態様では、１つ以上の位置エンコーダが、他のタイプの位置データ（例えば位置決めシステム２００の様々な物理的場所におけるコンポーネントの回転、移動等）を決定するために使用されてよい。
【００２２】
図３は、位置エンコーダシステム３０５の幾つかの特徴を示すブロック図３００である。具体的には、位置エンコーダ３１０の読取ヘッド３１４及びインターフェース電子機器３１８の一実施形態について幾つかの詳細が示されている。図３、図２及び図１における同様の参照番号３ＸＸ、２ＸＸ及び１ＸＸは、同様の要素又は機能を指し、文脈又は説明に特に示されない限り、類似性によって理解されてよい。幾つかの実施態様では、インターフェース電子機器３１８は、読取ヘッド３１４内に（例えば単一のプリント回路基板上で）含まれていてもよい。読取ヘッド３１４は、トランスデューサ素子３１５及びトランスデューサ電子機器３１６を含む。上記されたように、様々な実施態様では、トランスデューサは、電磁誘導式トランスデューサであってよく、これは、図３に模式的に示されている。トランスデューサ素子３１５は、受信コイル部３５０及び送信コイル部３５５を含む。受信コイル部３５０は、受信コイル３５１Ａ、３５１Ｂ及び３５１Ｃを含み、送信コイル部３５５は、送信コイル３５６Ａ、３５６Ｂ及び３５６Ｃを含む。作動中、送信コイルと受信コイルとの間の結合は、既知の方法に従ってスケール３１２によって、「位置変調」される。スケール３１２は、結合変調がスケール３１２とトランスデューサ素子３１５との相対位置に依存するように構成される。トランスデューサ電子機器３１６には、受信コイル部３５０によって検知された位置変調された信号が入力される。
【００２３】
図示される実施形態では、トランスデューサ電子機器３１６は、マルチプレクサ３６１、増幅器３６３Ａ〜３６３Ｃ、アナログ−デジタル変換器３６４Ａ〜３６４Ｃ、位置信号プロセッサ３６７及び送信ドライバ／コントローラ３７０を含む。受信コイル３５１Ａ〜３５１Ｃの出力は、マルチプレクサ３６１を介して、増幅器３６３Ａ〜３６３Ｃにそれぞれ接続される。増幅器３６３Ａ〜３６３Ｃの出力は、アナログ−デジタル変換器３６４Ａ〜３６４Ｃにそれぞれ接続される。アナログ−デジタル変換器３６４Ａ〜３６４Ｃの出力は、位置信号プロセッサ３６７に接続される。上記コンポーネントは、既知の原理（例えば組み込まれている参考文献に開示されているような原理）に従って及び／又は図４及び図５に関連して以下に更に開示されるように動作して、受信コイル３５１Ａ〜３５１Ｃからの信号に応じた位置エンコーダの絶対位置が決定されうる。
【００２４】
図示される実施態様では、インターフェース電子機器３１８は、シリアルインターフェース回路３８１（例えばＲＳ−４８５インターフェースを含む）、コマンドパーサー３８２、エンコーダ位置タイミングサブシステム３１９及びクロック発生器３８４を含む。インターフェース電子機器３１８は更に、既知の原理に従って、所望又は必要に応じて、図示されない様々な他のコンポーネント（例えば電源コンポーネント、レギュレータ等）を含んでもよい。シリアルインターフェース回路３８１は、位置信号プロセッサ３６７からの出力を受信し、ホスト運動制御システム３３０に向けて出力されるためにフォーマット化されたエンコーダ位置データを信号線３１３上に提供しうる。電力及び／又は他の信号が、線３１１上でホスト運動制御システム３３０と位置エンコーダシステム３０５との間で提供されてもよい。クロック発生器３８４は、トランスデューサ電子機器３１６にクロック信号を提供しうる。様々な実施態様では、インターフェース電子機器３１８の様々なコンポーネント及び／又は機能は、必要に応じて、フィールドプログラマブルゲートアレイで提供されてよい。
【００２５】
図４は、第１の例示的な実施態様による位置エンコーダシステムにおける様々な信号のタイムライン４１０〜４７０を示すタイミング図４００である。図４に示されるように、位置リクエストタイムライン４１０は、以下により詳細に説明されるように、（例えばホスト運動制御システムから受信される）位置トリガ信号４１２及び４１４と、（例えばエンコーダ位置タイミングサブシステムによって生成される）対応するプレトリガ信号４１１及び４１３とを示す。スケールＡサンプリングタイムライン４２０は、エンコーダ位置サンプリング期間４２１及び４２５を示す一方で、スケールＢサンプリングタイムライン４５０は、エンコーダ位置サンプリング期間４５１を示し、スケールＣサンプリングタイムライン４６０は、エンコーダ位置サンプリング期間４６１を示す。以下により詳細に説明されるように、各エンコーダ位置サンプリング期間４２１、４２５、４５１及び４６１は、（例えば図１のスケール１１２の）各自のスケールトラックＡ、Ｂ又はＣのサンプリングに対応し、スケールトラックＡは、微細スケールトラックに対応し、スケールトラックＢ及びＣは、より粗いスケールトラックに対応する。
【００２６】
微細位置計算タイムライン４３０は、微細位置計算期間４３１を示し、粗位置更新タイムライン４７０は、粗位置更新期間４７１及び４７２を示す。以下により詳細に説明されるように、各位置の計算及び更新は、対応するエンコーダ位置サンプリング期間４２１、４５１、４２５及び４６１のそれぞれの終了後に行われる。シリアルレスポンスタイムライン４４０は、データ送信期間４４２及び４４５を示す。以下により詳細に説明されるように、各データ送信期間４４２及び４４５は、位置リクエストの一部としてホスト運動制御システムから前に受信された対応する現在の位置トリガ信号４１２又は４１４に関連付けられているタイミングにおいて、ホスト運動制御システムに、（例えば計算及び更新された）現在のエンコーダ位置データを位置エンコーダが出力することに対応する。各タイムライン４１０〜４７０における位置エンコーダシステムの動作に関するより具体的な詳細は、以下により詳細に説明される。
【００２７】
位置リクエストタイムライン４１０において示されるように、時刻Ｔ１において、（例えばエンコーダ位置タイミングサブシステムによって提供される）プレトリガ信号４１１が生成され、時刻Ｔ３において、（例えばホスト運動制御システムから）現在の位置トリガ信号４１２が受信される。スケールＡサンプリングタイムライン４２０において示されるように、プレトリガ信号４１１は、時刻Ｔ１において開始し、時刻Ｔ５において終了する現在のエンコーダ位置サンプリング期間４２１を開始する。図４の例では、エンコーダ位置サンプリング期間４２１は、スケールトラックＡ（例えば図１のスケール１１２の微細スケールトラック）のサンプリングに対応する。現在のエンコーダ位置サンプリング期間４２１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの（例えば図３のトランスデューサ素子３１５の送信コイル３５６Ａ〜３５６Ｃの充電のための）送信器セットアップ期間４２２と、時刻Ｔ２から時刻Ｔ５までの実効サンプリング期間４２３とを含む。実効サンプリング期間４２３は、時刻Ｔ３に対応する平均実効サンプリング時間４２４を有し、これは、許容誤差ウィンドウＡＴＷ内で現在の位置トリガ信号４１２の実際のタイミングと一致する。図４の具体例では、平均実効サンプリング時間４２４及び現在の位置トリガ信号４１２の実際のタイミングは共に、ほぼ時刻Ｔ３において生じる。より具体的には、プレトリガリードタイムＰＴＬＴは、現在のエンコーダ位置サンプリング期間４２１の平均実効サンプリング時間４２４が、時刻Ｔ３における現在の位置トリガ信号４１２の実際のタイミングとほぼ同じであるように、現在のエンコーダ位置サンプリング期間４２１が開始するようにタイミングが選ばれていてよい。
【００２８】
図示されるように、プレトリガ信号４１１は、時刻Ｔ３において生じる現在の位置トリガ信号４１２の実際のタイミングの前のプレトリガリードタイムＰＴＬＴにおいて生じる時刻Ｔ１において生成される。上記されたように、プレトリガリードタイムＰＴＬＴは、（例えばエンコーダ位置タイミングサブシステムによって）決定され、規定エンコーダ位置サンプリング期間４２１の継続時間の一部分である。当該期間中、位置エンコーダは、現在のエンコーダ位置（例えば図１のスケール１１２に対するトランスデューサ素子１１５の位置）に関連付けられるエンコーダ位置データを取得するために動作を行う。一実施態様では、プレトリガリードタイムＰＴＬＴは、実効サンプリング期間４２３の半分に、エンコーダ位置サンプリング期間４２１の送信器セットアップ期間４２２を足したものにほぼ等しい。
【００２９】
微細位置計算タイムライン４３０に示されるように、エンコーダ位置サンプリング期間４２１が終了した後、微細位置計算期間４３１が、時刻Ｔ５において開始し、時刻Ｔ６において終了する。様々な実施態様では、微細位置計算期間４３１は、（例えば図１のスケール１１２の微細スケールトラックに対するトランスデューサ素子１１５の位置に応じた）微細位置の計算に対応する。シリアルレスポンスタイムライン４４０に示されるように、微細位置計算期間４３１が終了した後、データ送信期間４４２が、時刻Ｔ６において開始し、時刻Ｔ８において終了する。データ送信期間４４２中、位置エンコーダが作動して、ホスト運動制御システムが現在のエンコーダ位置データを現在の位置トリガ信号４１２と関連付けるように、現在の位置トリガ信号４１２と関連付けられる時刻において、現在のエンコーダ位置データが出力される。以下により詳細に説明されるように、位置データが送信されている間、位置エンコーダが更に作動して、スケール１１２のより粗いスケールトラックのうちの１つ（例えばスケールトラックＢ又はＣ）がサンプリングされてもよい。より粗いスケールトラックからの位置データは、次のサンプリング期間における絶対値のより粗い部分を更新するために使用される。スケールトラックＢ又はＣのサンプリングは、以下により詳細に説明されるように、後続のサンプリング期間で交互にされてよい。
【００３０】
スケールＢサンプリングタイムライン４５０に示されるように、エンコーダ位置サンプリング期間４５１が、時刻Ｔ５において開始し、時刻Ｔ９において終了する。エンコーダサンプリング期間４２１と同様に、エンコーダ位置サンプリング期間４５１は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までの送信器セットアップ期間４５２と、時刻Ｔ７から時刻Ｔ９までの実効サンプリング期間４５３とを含む。エンコーダ位置サンプリング期間４５１は、（例えば図１のスケール１１２の）より粗いスケールトラックＢのサンプリングに対応する。粗位置更新タイムライン４７０に示されるように、エンコーダ位置サンプリング期間４５１が終了した後、粗位置更新期間４７１が、時刻Ｔ９において開始し、時刻Ｔ１０において終了する。様々な実施態様では、粗位置更新期間４７１は、先行するエンコーダ位置サンプリング期間４５１におけるスケールトラックＢのサンプリングに従った粗位置の計算及び更新に対応する。以下により詳細に説明されるように、更新された祖位置データは、この後、後続の微細位置計算期間４３２からの微細位置データと組み合わされて、（例えば図１のスケール１１２に対するトランスデューサ素子１１５の）絶対位置が決定される。
【００３１】
スケールＡサンプリングタイムライン４２０に示されるように、エンコーダ位置サンプリング期間４２５は、時刻Ｔ９において開始し、時刻Ｔ１２において終了する。エンコーダ位置サンプリング期間４２１と同様に、エンコーダ位置サンプリング期間４２５は、時刻Ｔ９から時刻Ｔ１０までの送信器セットアップ期間４２６と、時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までの実効サンプリング期間４２７とを含む。実効サンプリング期間４２７は、時刻Ｔ１１に対応する平均実効サンプリング時間４２８を有し、これは、許容誤差ウィンドウＡＴＷ内で現在の位置トリガ信号４１４の実際のタイミングと一致する。
【００３２】
微細位置計算タイムライン４３０に示されるように、微細位置計算期間４３２が、時刻Ｔ１２において開始し、時刻Ｔ１３において終了し、微細位置計算期間４３１と同様に、（例えば図１のスケール１１２の微細スケールトラックに対するトランスデューサ素子１１５の位置による）微細位置の計算に対応する。上記されたように、粗位置更新期間４７１からの更新された粗位置データは、微細位置計算期間４３２からの計算された微細位置データと組み合わされて、（例えば図１のスケール１１２に対するトランスデューサ素子１１５の）全体的な絶対位置が更新される。
【００３３】
シリアルレスポンスタイムライン４４０に示されるように、データ送信期間４４５は、時刻Ｔ１３において開始し、時刻Ｔ１５において終了する。データ送信期間４４２と同様に、データ送信期間４４５は、ホスト運動制御システムが現在のエンコーダ位置データを現在の位置トリガ信号４１４と関連付けるように、現在の位置トリガ信号４１４と関連付けられる時刻において、（例えば位置計算期間４３２中に計算される）現在のエンコーダ位置データを出力するように位置エンコーダが作動することに対応する。スケールＣサンプリングタイムライン４６０に示されるように、エンコーダ位置サンプリング期間４６１は、時刻Ｔ１２において開始し、時刻Ｔ１６において終了する。エンコーダ位置サンプリング期間４２１と同様に、エンコーダ位置サンプリング期間４６１は、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１４までの送信器セットアップ期間４６２と、時刻Ｔ１４から時刻Ｔ１６までの実効サンプリング期間４６３とを含む。エンコーダ位置サンプリング期間４６１は、（例えば図１のスケール１１２の）より粗いスケールトラックＣのサンプリングに対応する。
【００３４】
当然ながら、図４のシーケンスは、位置データがホスト運動制御システムに送信されている間のデータ送信期間４４２及び４４５中に行われる（例えば図１のスケール１１２のアブソリュート型エンコーダ実施形態の）より粗いスケールトラックＢ及びＣが交互にサンプリングされる方法を示す。粗位置更新タイムライン４７０に示されるように、粗位置更新期間４７２は、時刻Ｔ１６において開始し、時刻Ｔ１７において終了する（例えばエンコーダ位置サンプリング期間４６１中のスケールトラックＣのサンプリングによる粗位置の計算に対応する）。粗位置更新期間４７１と同様に、粗位置更新期間４７２中に決定された粗位置データは、次の位置計算期間における絶対位置のより粗い部分を更新するために使用される。
【００３５】
当然ながら、図４に関連して説明された処理は、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が送られたときから、これに応えて、ホスト運動制御システムへの位置データの送信が開始するまでに生じるレスポンスタイム全体を短縮するために、どのようにプレトリガ信号を利用できるかを説明する。より一般的には、開示されるプレトリガ原理は、様々な実施形態における位置エンコーダの任意の１つのスケール又はすべてのスケールのサンプリング及び位置データ決定に使用されてよい。幾つかの具体的なタイミング例として、あるシステムに、（例えば送信データの開始のための）レスポンスタイムが所要レスポンスタイム内（例えば位置トリガ信号の受信から１０マイクロ秒以内）であるという要件がある場合、また、エンコーダ位置サンプリング期間全体（例えば１６マイクロ秒）に位置計算期間（例えば１マイクロ秒）を足したものが上記所要レスポンスタイムよりも長くかかる場合、位置トリガ信号が受信されるまでにサンプリングが開始されないと、システムは、上記所要レスポンスタイム内に位置データの送信を開始することができないことは理解できるであろう。これに対して、ホスト運動制御システムから位置トリガ信号が受信される前に、エンコーダ位置サンプリング期間を開始するためのプレトリガ信号を利用する本明細書に開示される技術を利用することによって、位置データの送信を開始するための結果として得られるレスポンスタイム全体（例えば８マイクロ秒）は、所要レスポンスタイム（例えば１０マイクロ秒）よりも短い。
【００３６】
図５は、第２の例示的な実施態様による位置エンコーダシステムにおけるタイムライン５１０〜５３０及び信号５４０〜５８０を示すタイミング図５００である。図５に示されるように、ＮＣリクエストタイムライン５１０は、位置リクエスト期間５１１及び５１２（例えばホスト運動制御システムから受信される位置トリガ信号を含む）を示す。ＮＣレスポンスタイムライン５２０は、データ送信期間５２１及び５２２を示す。以下により詳細に説明されるように、各データ送信期間５２１及び５２２は、ホスト運動制御システムから前に受信された対応する現在の位置トリガ信号と関連付けられる時刻において、（例えば計算された、更新された等）現在のエンコーダ位置データを位置エンコーダが出力することに対応する。スケールサンプリングタイムライン５３０は、（例えばスケールトラックＡ、Ｂ又はＣの）各自のスケールサンプリングに対応するスケールサンプリングマーカ５３１〜５３４を示す。
【００３７】
ドライバイネーブル信号５４０は、（例えば図３のトランスデューサ素子３１５の送信コイル３５６Ａ〜３５６Ｃを駆動するための）信号部５４１〜５４４を含む。アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）イネーブル信号５５０は、（例えば図３のトランスデューサ電子機器３１６のＡＤＣ３６４Ａ〜３６４Ｃを有効にするため）信号部５４１〜５４４を含む。駆動波形信号５６０は、（例えば図３の電磁誘導式トランスデューサ素子３１５の送信コイル３５６Ａ〜３５６Ｃを駆動するための模式的に示される振動駆動波形に対応する）信号部５６１〜５６４を含む。サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０は、（例えば図３のトランスデューサ素子３１５の受信コイル３５１Ａ〜３５１Ｃのサンプル値及び保持値に対応する）信号部５７１〜５７４を含む。ＡＤＣフィルタ出力信号５８０は、（例えば各自のスケールトラックＡ、Ｂ又はＣからサンプリングされたエンコーダ位置データのＡＤＣ値に対応する）模式的に表されるＡＤＣ信号変換部５８１〜５８４を含む。図５に示される様々な信号のタイミングに関するより具体的な詳細は、以下により詳細に説明される。
【００３８】
図５に示されるように、（例えば「スケールＡ予測開始」タイミングに相当する）時刻Ｔ１において、（例えばエンコーダ位置タイミングサブシステムによって提供される）プレトリガ信号が生成され、（例えば微細スケールトラックＡをサンプリングする図４のエンコーダ位置サンプリング期間４２１と同様に）微細スケールトラックＡのサンプリングを開始する。これに応じて、ドライバイネーブル信号５４０及びＡＤＣイネーブル信号５５０が共に、時刻Ｔ１において、ローからハイに移行する。これに応えて、駆動波形信号５６０が振動し始め、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０が、駆動波形信号５６０のピークにほぼ相当するより高い状態に移行し始め、ＡＤＣフィルタ出力信号５８０が、段階的移行期間を開始する。
【００３９】
（例えば「ドライバ起動」タイミングに相当する）時刻Ｔ２において、振動駆動波形信号５６０のピークが、最大状態にほぼ到達したことが示される。（例えば「リクエスト開始」タイミングに相当する）時刻Ｔ３において、位置リクエスト期間５１１が、ＮＣリクエストタイムライン５１０に示されるように開始し、これは、ホスト運動制御システムからの位置トリガ信号の受信に対応していてよい。（例えば「スケールＡサンプリング」タイミングに相当する）時刻Ｔ４において、スケールサンプリングタイムライン５３０に示されるように、スケールサンプリングマーカ５３１が示される。時刻Ｔ４において、ドライバイネーブル信号５４０は、ハイからローに移行し、駆動波形信号５６０は、これに応じて、振動を止め、ゼロレベルに戻る。ドライバイネーブル信号５４０の（時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの）信号部５４１と、駆動波形信号５６０の（時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの）対応する信号部５６１とは、微細スケールトラックＡのサンプリングに対応することに留意されたい。
【００４０】
（例えば「リクエスト終了」タイミングに相当する）時刻Ｔ５において、ＮＣリクエストタイムライン５１０に示されるように、位置リクエスト期間５１１は終了する。（例えば「レスポンス開始」タイミングに相当する）時刻Ｔ６において、ＮＣレスポンスタイムライン５２０に示されるように、データ送信期間５２１が開始する。（例えば「ＡＤＣ準備完了」タイミングに相当する）時刻Ｔ７において、（例えば位置データの送信を含む後続の処理のために）ＡＤＣの準備が整ったことが示される。（例えば「位置データ送信」タイミングに相当する）時刻Ｔ８において、位置データを送信する処理が開始し、ＡＤＣイネーブル信号５５０が、ハイからローに移行し、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０が、これに応じて、ゼロレベルに向かって下方に移行し始める。（例えば「ＡＤＣオフ／リセット」タイミングに相当する）時刻Ｔ９において、ＡＤＣフィルタ出力信号５８０が、ゼロレベルに向かって下方に移行し始める。ＡＤＣイネーブル信号５５０の（時刻Ｔ１から時刻Ｔ８までの）信号部５５１、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０の（時刻Ｔ１から時刻Ｔ８までの）信号部５７１及びＡＤＣフィルタ出力信号５８０の（時刻Ｔ１から時刻Ｔ９までの）信号変換部５８１は、微細スケールトラックＡのサンプリングに対応することに留意されたい。
【００４１】
サンプリング処理は、（例えば「スケールＢ開始」タイミングに相当する）時刻Ｔ１０から開始して、（例えばスケールトラックＢの図４のエンコーダ位置サンプリング期間４２１と同様に）より粗いスケールトラックＢのサンプリングについて繰り返される。なお、図４の処理と同様に、より粗いスケールトラックＢのサンプリングは、少なくとも部分的に、位置データがホスト運動制御システムに送信されている間（即ち、データ送信期間５２１中）に行われる。時刻Ｔ１０において、ドライバイネーブル信号５４０及びＡＤＣイネーブル信号５５０は共に、ローからハイに移行し、駆動波形信号５６０は、これに応じて、振動し始め、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０が、より高い状態に（即ち、駆動波形信号５６０のピークにほぼ従って）移行し始め、ＡＤＣフィルタ出力信号５８０が、段階的移行期間を開始する。これらはすべて、より粗いスケールトラックＢのサンプリングに対応する。（例えば「スケールＢサンプリング」タイミングに相当する）時刻Ｔ１１において、ドライバイネーブル信号５４０は、ハイからローに移行し、駆動波形信号５６０は、これに応じて、振動を止め、ゼロレベルに戻る。ドライバイネーブル信号５４０の（時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までの）信号部５４２と、駆動波形信号５６０の（時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までの）信号部５６２とは、より粗いスケールトラックＢのサンプリングに対応することに留意されたい。
【００４２】
（例えば「送信完了」タイミングに相当する）時刻Ｔ１２において、ＮＣレスポンスタイムライン５２０に示されるように、データ送信期間５２１が終了する。（例えば「Ａ＋Ｂ／Ｃスケール終了」タイミングに相当する）時刻Ｔ１３において、ＡＤＣイネーブル信号５５０は、ハイからローに移行し、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０は、これに応じて、ゼロレベルに向かって下方に移行し始め、その後、ＡＤＣフィルタ出力信号５８０が、ゼロレベルに向かって下方に移行する。ＡＤＣイネーブル信号５５０の（時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１３までの）信号部５５２、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０の（時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１３までの）信号部５７２及びＡＤＣフィルタ出力信号５８０の（時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１３までの）信号部５８２は、より粗いスケールトラックＢのサンプリングに対応することに留意されたい。（例えば「リセット完了」タイミングに相当する）時刻Ｔ１４において、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０及びＡＤＣフィルタ出力信号５８０は、ゼロレベルへの移行を完了し、これによりリセット処理が完了する。
【００４３】
時刻Ｔ１４に続いて、処理は、微細スケールトラックＡのもう１回のサンプリング及びより粗いスケールトラックＣのサンプリングについて繰り返される（即ち、図４の後半における処理と同様）。より具体的には、（例えば時刻Ｔ１と同様に、「スケールＡ予測開始」タイミングに相当する）時刻Ｔ１５において、（例えばエンコーダ位置タイミングサブシステムによって）第２のプレトリガ信号が生成され、微細スケールトラックＡのサンプリング処理を開始する。時刻Ｔ１と時刻Ｔ１０との間の上記信号と同様に、微細スケールトラックＡのサンプリングに対応する信号部は、ドライバイネーブル信号５４０の信号部５４３と、駆動波形信号５６０の対応する信号部５６３と、ＡＤＣイネーブル信号５５０の信号部５５３と、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０の対応する信号部５７３と、ＡＤＣフィルタ出力信号５８０の対応する信号部５８３とを含む。微細スケールトラックＡのサンプリング中、（例えばホスト運動制御システムから受信される位置トリガ信号を含む）位置リクエスト期間５１２が生じ、対応するスケールサンプリングマーカ５３３が、スケールサンプリングタイムライン５３０において生じる。微細スケールトラックＡのサンプリングの終わりにおいて、ＮＣレスポンスタイムライン５２０に示されるように、（例えばホスト運動制御システムに、微細スケールトラックＡのサンプリングに対応する位置データだけでなく、時刻Ｔ１０〜Ｔ１４の間のより粗いスケールトラックＢの前のサンプリングから決定される更新された粗位置データも送信するための）データ送信期間５２２が生じる。
【００４４】
データ送信期間５２２の進行中、より粗いスケールトラックＣのサンプリングが、（例えばスケールトラックＢではなくスケールトラックＣに対してという点以外は、時刻Ｔ１０における処理と同様に、「スケールＣ開始」タイミングに相当する）時刻Ｔ１６において開始する。より粗いスケールトラックＢのサンプリングのための時刻Ｔ１０と時刻Ｔ１４との間の上記信号と同様に、より粗いスケールトラックＣのサンプリングに対応する信号部は、ドライバイネーブル信号５４０の信号部５４４と、駆動波形信号５６０の対応する信号部５６４と、スケールサンプリングタイムライン５３０における対応するスケールサンプリングマーカ５３４と、ＡＤＣイネーブル信号５５０の信号部５５４と、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０の対応する信号部５７４と、ＡＤＣフィルタ出力信号５８０の対応する信号部５８４とを含む。（例えば時刻Ｔ１４における処理と同様に、「リセット完了」タイミングに相当する）時刻Ｔ１７において、サンプルアンドホールドフィルタ信号５７０及びＡＤＣフィルタ出力信号５８０は、ゼロレベルへの移行を完了し、これによりリセット処理が完了する。より粗いスケールトラックＢのサンプリングと同様に、時刻Ｔ１６と時刻Ｔ１７との間のより粗いスケールトラックＣのサンプリング中に決定された位置データは、（例えば図４のデータ送信期間４４５の一部として送信される現在の全体の絶対位置データを決定するために、後続の位置計算期間４３２からの微細位置データと組み合わせた粗位置更新期間４７１からの粗位置データの利用と同様に）サンプリング処理の次のシーケンスにおける絶対位置のより粗い位置部分を更新するために使用される。
【００４５】
図６は、エンコーダ位置に対応するエンコーダ位置データを出力するために使用されるように構成される位置エンコーダと、エンコーダ位置タイミングサブシステムとを含む位置エンコーダシステムを作動させるためのルーチン６００の１つの例示的な実施態様を説明するフロー図である。図６に示されるように、ステップ６１０において、位置トリガ信号がホスト運動制御システムから受信されることが予想される予測時刻が決定される。様々な実施態様では、ホスト運動制御システムからの位置トリガ信号は、（例えば既知の周波数に従って）所定時間間隔で生じてよい。このような所定時間間隔が分かっている場合、最初の位置トリガ信号を受信すると、これに応じて後続の位置トリガ信号のタイミングを決定することができる（即ち、最初の位置トリガ信号のタイミングは、予め分かっている位置トリガ信号間の所定時間間隔に応じた後続の位置トリガ信号のタイミングを推定するための基準として利用される）。
【００４６】
或いは、所定時間間隔が予め分かっていない構成では、当該所定時間間隔を測定することができる。例えば位置トリガ信号がホスト運動制御システムから受信されることが予想される予測時刻の決定には、少なくとも２つの連続位置トリガ信号をエンコーダ位置タイミングサブシステムに入力することと、当該少なくとも２つの連続位置トリガ信号間の時間差によって示される位置トリガ信号の対応するタイミングを決定することとが含まれうる。別の例として、反復位置トリガ信号が一定のトリガ周波数でホスト運動制御システムから受信される場合、予測時刻の決定には、当該トリガ周波数で反復位置トリガ信号をエンコーダ位置タイミングサブシステムに入力することと、反復位置トリガ信号のタイミングを決定することとが含まれうる。このような構成では、次の位置トリガ信号の予測時刻よりプレトリガリードタイムだけ前に現在のエンコーダ位置サンプリング期間を開始するために、エンコーダ位置タイミングサブシステムを作動させることには、次の置トリガ信号の予測時刻よりプレトリガリードタイムだけ前に相当する時刻において、現在のエンコーダ位置サンプリング期間を開始することが含まれうる。様々な実施態様では、予測時刻を決定する処理は、後の時間に繰り返されてもよく（例えば位置トリガ信号間の時間差の測定は継続処理であってよい）、これにより、タイミングの変化を検出することができ、また、継続的にサンプリングタイミングを補正及び／又は調整することができる。
【００４７】
ステップ６２０において、規定エンコーダ位置サンプリング期間の継続時間の一部分であるプレトリガリードタイムが決定される。規定エンコーダ位置サンプリング期間中、位置エンコーダが現在のエンコーダ位置と関連付けられるエンコーダ位置データを取得する動作を行う。ステップ６３０において、エンコーダ位置タイミングサブシステムが作動して、次の位置トリガ信号の予測時刻よりもプレトリガリードタイムだけ前に、現在のエンコーダ位置サンプリング期間が開始される。図４及び図５に関連して上記されたように、様々な実施態様では、エンコーダ位置サンプリング期間は、少なくとも１つの微細トラックのサンプリングに対応してよい。現在のエンコーダサンプリング期間中に当該少なくとも１つの微細トラックがサンプリングされた後、第２のエンコーダサンプリング期間が、後の時間に、ホスト制御システムから次の位置トリガ信号が受信される前に、少なくとも１つの粗トラックをサンプリングするために開始されてよい。
【００４８】
ステップ６４０において、関連付けられる現在のエンコーダ位置データが、現在のエンコーダ位置サンプリング期間に対応すると決定される。ステップ６５０において、現在の位置トリガ信号が、ホスト運動制御システムから受信される。現在のエンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間は、許容誤差ウィンドウ内で現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致する。ステップ６６０において、ホスト運動制御システムが現在のエンコーダ位置データを現在の位置トリガ信号と関連付けるように、位置エンコーダは、現在の位置トリガ信号と関連付けられる時刻に、現在のエンコーダ位置データを出力するように動作する。
【００４９】
様々な実施態様では、現在のエンコーダ位置サンプリング期間の平均実効サンプリング時間が、許容誤差ウィンドウ内で現在の位置トリガ信号の実際のタイミングと一致しないと判断されると、様々な補正動作が行われうる。（例えば位置トリガ信号間のタイミングを測定することによって判断される）例えば位置トリガ信号の周波数が変化していない場合、既知の周波数に応じて将来の位置トリガ信号の受信タイミングを推定するための基準として、受信した最新の位置トリガ信号のタイミングを使用することで、予想される将来の位置トリガ信号の受信タイミングをシフトさせてもよい。位置トリガ信号の周波数が変化したと判断された場合は、新しく決定された周波数を使用して、将来の位置トリガ信号の受信タイミングを推定することができる。時には、予想時刻において位置トリガ信号が受信されないことに関して、警告又は他の通知がユーザに提供されてもよい（これにより、例えば補正動作等、行うことができる）。
【００５０】
エンコーダ位置サンプリング期間が完了するときまでに位置トリガ信号が受信されない場合、様々な追加の補正動作を行うことができる。例えばエンコーダ位置サンプリング期間に続く位置計算期間及び位置データ送信期間について、当該処理は、キャンセルされるか、及び／又は、予想時間フレーム内に位置トリガ信号が受信されなかったことに基づいて変更されてよい。より具体的には、エンコーダ位置サンプリング期間が完了するまでに位置トリガ信号が受信されない場合、（例えば位置トリガ信号が受信されたのならば行われる）位置データ送信処理は、キャンセル、遅延又は変更されうる。
【００５１】
本開示の好適な実施態様が例示及び説明されたが、当業者には、本開示に基づき、特徴及び動作の順序の例示及び説明された構成の様々な変形が明らかであろう。様々な代替形式が、本明細書に開示される原理を実現するために使用されてよい。更に、上記様々な実施態様は、更なる実施態様を提供するために組み合わせることも可能である。実施態様の特徴は、更なる実施態様を提供すべく様々な特許及び出願の概念を採用するために、必要に応じて変更されてよい。
【００５２】
上に詳述された説明を踏まえると、これらの及び他の変更を実施態様に行うことができる。一般に、以下の請求項において、使用される用語は、請求項を明細書及び請求項に開示される特定の実施態様に限定すると解釈されるべきではなく、請求項に認められる等価物の全範囲に沿ってあらゆる可能な実施態様を含むと解釈されるべきである。
【図１】
2019023619.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019023619.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019023619.tif 000007
【図６】
2019023619.tif 000008
【外国語明細書】
2019023619000001.pdf