(57)【要約】  エンコーダ信号サンプリング方法及び装置が公開され、サーボ制御の技術分野に関する。当該方法及び装置は、エンコーダのデータ周波数を取得することで、データ周波数に応じてクロック周波数を決定し、そしてクロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成し、次いで高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得し、最後に、プロセッサを用いて予め設定されたアルゴリズムに基づいてサンプリング信号に対してノイズ除去処理を行い、エンコーダ入力信号を高周波クロック信号でサンプリングすることで、より多くのサンプリング点を取得し、十分に多くの信号サンプルを取得して後続のデータ解析やノイズ除去処理を行い、高周波クロック信号の作用で、信号サンプルでは有効信号はノイズ信号の占める割合より大きいことが明らかであるため、ノイズ信号のサンプリング信号への影響がより小さくなり、サンプリング信号の正確性が保証される。【選択図】図１
2021528644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダのデータ周波数を取得することと、
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定することと、
前記クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成することと、
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得することと、
予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うこととを含む、ことを特徴とするエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項２】
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得することは、
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることとを含むことと、
前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定されると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続することとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項３】
前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占める、ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項４】
前記予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うことは、
前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定することと、
前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定することとを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項５】
前記有効時間帯内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間帯内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定することは、
前記有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がハイレベルであると決定することと、
前記有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がローレベルであると決定することとを含む、ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項６】
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定することは、
前記データ周波数と予め設定された係数との積を前記クロック周波数として決定することを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項７】
前記予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うことは、
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定することと、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計することと、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定することとを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項８】
異なる有効時間帯は異なる設定閾値に対応する、ことを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項９】
エンコーダのデータ周波数を取得するように構成されるパラメータ取得手段と、
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定するように構成されるクロック周波数決定手段と、
前記クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成するように構成される信号生成手段と、
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するように構成されるサンプリング手段と、
予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うように構成されるノイズ除去手段とを含む、ことを特徴とするエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１０】
前記サンプリング手段は、
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることとを含み、前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定すると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続するように構成される、ことを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１１】
前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占めることを特徴とする請求項１０に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１２】
前記ノイズ除去手段は前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定するように構成され、
前記ノイズ除去手段はさらに、前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定するように構成される、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１３】
前記ノイズ除去手段はさらに、前記有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号がハイレベルであると決定するように構成され、
前記ノイズ除去手段はさらに前記有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がローレベルであると決定するように構成される、ことを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１４】
前記クロック周波数決定手段は前記データ周波数と予め設定された係数との積を前記クロック周波数として決定するように構成される、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１５】
前記ノイズ除去手段は、
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯を前記エンコーダの通信レートに基づいて決定し、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計し、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定するように構成される、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、サーボ制御の技術分野に関し、具体的には、エンコーダ信号サンプリング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業自動化の応用においてモータの使用は不可欠であり、特に工業４．０及び国家サポート製造業の躍進に伴っている。アブソリュートエンコーダは、生産職場におけるモータシステムであっても産業用ロボットにおけるモータシステムであっても広く用いられている。
【０００３】
アブソリュートエンコーダ信号の収集過程において、従来の技術は、通常、ロジックチップを用いて特定のテンポ、固定の通信クロックエッジに従いて直接に信号の単回の収集を行って、収集した信号に対して巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ，ＣＲＣ）の判断を行い、ＣＲＣはエラーがなければ、収集した位置を位置ループにフィードバックして対応するループコントロールを行う。しかし、現在、ロジックチップはエンコーダ信号をサンプリングする際に、エンコーダ信号がロジックチップにとってはアシンクロナスサンプリング信号であり、且つ工業現場では様々な干渉があるため、ロジックチップはサンプリングエンコーダが信号を入力する際にサンプリングエラーが発生することを引き起こし、ノイズ信号を誤って有効データとすることで、ＣＲＣ検査を通過することができなく、アブソリュートエンコーダ位置情報のリアルタイムな更新を実現することができなく、最終的にモータの動きを正確に制御することができないことで、ループコントロールに不安定性をもたらしたり、システムの性能指標を大きく低下させたりしてしまう。
【発明の概要】
【０００４】
そこで、本開示の目的の１つは、上記問題を少なくとも部分的に解決するエンコーダ信号サンプリング方法及び装置を提供する。
上記目的を達成するために、本開示において採用する技術案は以下のとおりである。
【０００５】
第一様態において、本開示は、
エンコーダのデータ周波数を取得することと、
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定することと、
前記クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成することと、
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得することと、
予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うこととを含むエンコーダ信号サンプリング方法を提供する。
【０００６】
好ましくは、前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得することは、
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることとを含むことと、
前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定すると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続することとを含む。
【０００７】
好ましくは、前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占める。
【０００８】
好ましくは、予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うことは、
前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定することと、
前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定することとを含む。
【０００９】
好ましくは、前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定することは、
前記有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がハイレベルであると決定することと、
前記有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がローレベルであると決定することとを含む。
【００１０】
好ましくは、前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定することは、
前記データ周波数と予め設定された係数との積を前記クロック周波数と決定することを含む。
【００１１】
好ましくは、予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うことは、
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯を前記エンコーダの通信レートに基づいて決定することと、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計することと、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定することとを含む。
【００１２】
好ましくは、異なる有効時間帯は異なる設定閾値に対応する。
【００１３】
第二様態において、本開示は、
エンコーダのデータ周波数を取得するように構成されるパラメータ取得手段と、
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定するように構成されるクロック周波数決定手段と、
前記クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成するように構成される信号生成手段と、
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するように構成されるサンプリング手段と、
予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うように構成されるノイズ除去手段とを含むエンコーダ信号サンプリング装置を提供する。
【００１４】
好ましくは、前記サンプリング手段は具体的には、
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることを含み、前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定すると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続するように構成される。
【００１５】
好ましくは、前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占める。
【００１６】
好ましくは、前記ノイズ除去手段は前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定するように構成される。
前記ノイズ除去手段はさらに、前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定するように構成される。
【００１７】
好ましくは、前記ノイズ除去手段はさらに、前記有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号がハイレベルであると決定するように構成され、
前記ノイズ除去手段はさらに前記有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がローレベルであると決定するように構成される。
【００１８】
好ましくは、前記クロック周波数決定手段は前記データ周波数と予め設定された係数との積を前記クロック周波数として決定するように構成される。
【００１９】
好ましくは、前記ノイズ除去手段は具体的には、
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯を前記エンコーダの通信レートに基づいて決定し、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計し、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定するように構成される。
【００２０】
好ましくは、異なる有効時間帯は異なる設定閾値に対応する。
【００２１】
本開示の上記目的、特徴及び利点をより明らかにするために、以下に好ましい実施例を列挙し、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本開示の技術案をより明確に説明するために、以下に実施例に必要な図面を簡単に紹介し、以下の図面は本開示のいくつかの実施例を示したに過ぎず、範囲を限定するものではないと考えられるべきであり、当業者であれば、創造的な労力を払わず前提で、これらの図面に基づいて他の関連する図面を得ることができると理解すべきである。
【００２３】
【図１】図１は、本開示に係るエンコーダ信号サンプリング方法のフローチャートを示す。
【図２】図２は、通常クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するサンプリング図を示す。
【図３】図３は、高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するサンプリング図を示す。
【図４】図４は、図１のステップＳ１０５の具体的なフローチャートを示す。
【図５】図５は、サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行う前後の波形図を示す。
【図６】図６は、本開示に係るエンコーダ信号サンプリング装置の機能ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本開示の添付図面を参照しながら技術案を明らかに、完全に説明するが、説明された実施例はすべての実施例ではなく、本開示の一部の実施例にすぎないことは明らかである。一般的にここで添付図面に記載及び示された本開示のコンポーネントは様々な異なる構成で構成して設計されてもよい。
【００２５】
従って、以下に図面で提供される本開示の実施例の詳細な説明は、特許請求の範囲に係る本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本開示の選定の実施例のみを示すものである。本開示の実施例に基づいて、当業者が創造的な労力を払わず前提に想到し得るすべての他の実施例は、いずれも本開示が保護する範囲に属するものと了解される。
【００２６】
なお、用語「第一」及び「第二」などのような関係用語は１つのエンティティ又は操作を他のエンティティ又は操作と区別するために用いられ、必ずしもこれらのエンティティ又は操作の間にいかなるこのような実際の関係又は順序が存在することを要求するや暗示するものではない。また、用語「含む」、「包含する」、又はそれらの他の変形は非独占的な包含をカバーすることを意図することで、一連の要素を含む過程、方法、物品、又は装置には、それらの要素のみならず、明示的に列挙されていない他の要素をさらに含み、またはそのような手順、方法、物品又は装置に固有の要素をさらに含む。より多くの制限がない場合には、「１つの…を含む」という語句に限定される要素は、前記要素を含む過程、方法、物品又は装置に他の同一要素が存在することを排除するものではない。
【００２７】
本開示は、エンコーダ信号サンプリング方法を提供し、エンコーダに電気的に接続されたプログラマブルロジックデバイスに適用し、当該プログラマブルロジックデバイスはフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）又は複雑なプログラマブルロジックデバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＰＬＤ）であってもよい。当該エンコーダ信号サンプリング方法は、干渉ノイズをフィルタリングし、エンコーダ入力信号のサンプリングの正確性を向上させるためのものである。図１を参照し、図１は本開示に係るエンコーダ信号サンプリング方法のフローチャートである。当該エンコーダ信号サンプリング方法は以下のステップを含む。
【００２８】
エンコーダのデータ周波数を取得するステップＳ１０１である。
なお、当該データ周波数とは、エンコーダの出力周波数のことである。エンコーダの各回転により生成されたパルス数又はエンコーダの通信プロトコルに関連する。
【００２９】
データ周波数に応じてクロック周波数を決定するステップＳ１０２である。
具体的には、データ周波数と予め設定された係数との積をクロック周波数として決定してもよい。
なお、当該クロック周波数は、データ周波数よりもはるかに大きいはずであるこそ、より多くのサンプリング点を取得することができる。
具体的には、当該クロック周波数は、少なくともデータ周波数の２０倍以上であれば、後続のサンプリングの際に十分なサンプリング点が得られることを保証でき、なるべくエンコーダ入力信号を復元することができる。
１つの好ましい実施方式では、当該予め設定された係数は５０である。
【００３０】
クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成するステップＳ１０３である。
当該高周波クロック信号はＦＰＧＡ内部の位相ロックループ（Ｐｈａｓｅ  ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ，ＰＬＬ）によって発生することが理解される。位相ロックループは、外部から入力される参照信号を用いてループ内部発振信号の周波数と位相を制御し、入力信号周波数に対する出力信号周波数の自動追従を実現する回路である。
【００３１】
高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するステップＳ１０４である。
図２を参照し、図２は通常クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するサンプリング図である。
図３を参照し、図３は高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するサンプリング図である。
【００３２】
ここで、ＸＩは通常クロック信号であり、Ｘ２は高周波クロック信号であり、Ｙ１はエンコーダ入力信号であり、Ｙ２はサンプリング信号である。
【００３３】
図２と図３におけるサンプリング信号の対比により、エンコーダ入力信号を高周波クロック信号でサンプリングすることで、より多くのサンプリング点を有し、十分なサンプル信号を有する同時に、取得するサンプリング信号も、エンコーダ入力信号に近くなることが理解できる。例えば、図２において、ｔｌセグメント波形は、通常クロック信号の周波数が大きすぎるため、取得するサンプリング信号とエンコーダ入力信号とが全く一致しなく、エラーが生じることに致す。
【００３４】
好ましくは、サンプリング信号の有効性および信号対雑音比をさらに向上させるために、ステップＳ１０４は、以下に示す処理フローを含んでもよい。
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定すると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続する。
【００３５】
ここで、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，  ＩＧＢＴ）をオンすることと、ＩＧＢＴをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，  ＭＯＳＦＥＴ）をオンすることと、ＭＯＳＦＥＴをオフすることとを含む。
【００３６】
ここで、前記予め設定された期間は、有効時間帯の３％〜５％であってもよい。前記有効時間帯は、エンコーダの通信レートによって決定され、例えば、エンコーダの通信レートが２．５ＭＨｚ（４００ｎｓ）であると、有効時間は４００ｎｓに等しい。
【００３７】
プロセッサを用いて予め設定されたアルゴリズムに基づいてサンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うステップＳ１０５である。
図４を参照し、図４はステップＳ１０５の１つの実施方式における具体的なフローチャートである。
【００３８】
当該ステップ１０５は、以下のステップを含む。
前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定するサブステップＳ１０５１である。
なお、当該有効時間の意味は、上述した有効時間帯と一致し、サンプリング信号内でエンコーダデータが有効である期間を意味する。
なお、当該有効レベルは、サンプリング信号におけるノイズによって発生するレベル以外の他のレベルである。当該有効レベルはハイレベルであってもよいしローレベルであってもよい。
【００３９】
有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、そうであればサブステップＳ１０５３を実行するサブステップＳ１０５２である。
具体的には、有効時間内にハイレベルが有効である場合に、ハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、そうであればサブステップＳ１０５３を実行する。
有効時間内にローレベルが有効である場合に、ローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、そうであればサブステップＳ１０５３を実行する。
【００４０】
有効時間内にサンプリング信号は有効レベルであると決定するサブステップＳ１０５３である。
有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、有効時間内にサンプリング信号が有効レベルであると決定する。
具体的には、有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、有効時間内にサンプリング信号がハイレベルであると決定する。
有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、有効時間内にサンプリング信号がローレベルであると決定する。
なお、当該予め設定された閾値は７０％以上であるべきである。
【００４１】
別の実施方式では、ステップＳ１０５は以下の処理フローによって実現されてもよい。
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定し、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計し、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内における有効レベルとして決定する。
【００４２】
ここで、前記サンプリング時間帯とは、サンプリング信号の時間スパンの全体を意味する。
例示的に、各有効時間帯内においては、サンプリング信号がハイレベル及び／又はローレベルを有し、且つ有された各種のレベルが一定時間を継続している可能性がある。例えば、１つの有効時間帯ＴＯにおいて、ハイレベルの継続時間が当該有効期間ＴＯを占める比重が設定閾値に達していれば、サンプリング信号の有効時間帯ＴＯ内における有効レベルがハイレベルであると決定することができる。類似的には、有効時間帯ＴＯ内において、ローレベル継続時間が有効時間帯ＴＯを占める比重が設定閾値に達していれば、サンプリング信号の有効時間帯ＴＯ内における有効レベルがローレベルであると決定される。
【００４３】
ここで、前記設定閾値は、所在する現場環境に基づいて決定してもよく、例えば、所在する現場環境が悪い場合には、前記設定閾値は７０％未満であってもよく、逆に７０％以上であってもよい。本実施例において、前記設定閾値の意味は、前述した予め設定された閾値と同義である。
【００４４】
好ましくは、取得されたサンプリング信号に対してスライド窓を用いてノイズ除去処理を行ってもよく、すなわち、異なる有効時間帯に異なる設定閾値を設定することができる。言い換えると、異なる有効時間帯に対応する設定閾値が異なる。各有効時間帯に対応する設定閾値の大きさは、具体的には、前記エンコーダの通信レートに基づいて決定することができ、本実施例は制限がない。これにより、ノイズ除去効果をさらに向上させることができる。
【００４５】
図５を例にして、図５はサンプリング信号に対してノイズ除去処理を行う前後の波形図である。ここで、Ｙ２はサンプリング信号であり、Ｙ３はノイズ除去処理を行ったサンプリング信号であり、ｔ２セグメントおよびｔ３セグメントはいずれもノイズ信号である。
【００４６】
サンプリング信号のサンプリング点が十分に多いが、ノイズ信号が通常、ＩＧＢＴモジュールのＭＯＳトランジスタがオフのときに発生するため、ノイズ信号が影響できるサンプリング点は非常に少なく、続いてサブステップＳ１０５１〜サブステップＳ１０５４に係る方法で、占める割合が少ないノイズ信号をフィルタリングして、サンプリング信号の正確性を保証している。
【００４７】
図６を参照し、図６は本開示実施例に係るエンコーダ信号サンプリング装置１００の機能ブロック図である。なお、本実施例に係るエンコーダ信号サンプリング装置１００の基本原理及び発生する技術的な効果は、上記実施例と同様であり、簡単に説明するために、本実施例部分に言及しておらない箇所、上述した実施例に対応内容を参照することができる。当該エンコーダ信号サンプリング装置１００は、パラメータ取得手段１１０と、クロック周波数決定手段１２０と、信号生成手段１３０と、サンプリング手段１４０と、ノイズ除去手段１５０とを含む。
【００４８】
ここで、パラメータ取得手段１１０は、エンコーダのデータ周波数を取得するように構成される。
【００４９】
１つの好ましい実施例において、当該パラメータ取得手段１１０はステップＳ１０１を実行するように構成されてもよいのが理解できる。
クロック周波数決定手段１２０は、データ周波数に応じてクロック周波数を決定するように構成されている。
具体的には、データ周波数と予め設定された係数との積をクロック周波数として決定する。
【００５０】
１つの好ましい実施例において、当該クロック周波数決定手段１２０はステップＳ１０２を実行するように構成されてもよいのが理解できる。
信号生成手段１３０は、クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成するように構成されてもよい。
【００５１】
１つの好ましい実施例において、当該信号生成手段１３０はステップＳ１０３を実行するように構成されてもよいのが理解できる。
サンプリング手段１４０は、高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するように構成されてもよい。
【００５２】
１つの好ましい実施例において、当該サンプリング手段１４０はステップＳ１０４を実行するように構成されてもよいのが理解できる。
ここで、サンプリング手段１４０は具体的には以下のように構成されてもよい。
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることとを含み、前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定されると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続する。
【００５３】
ここで、前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占める。
【００５４】
ノイズ除去手段１５０は、プロセッサを用いて予め設定されたアルゴリズムに基づいてサンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うように構成される。
ここで、ノイズ除去手段１５０は、サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定するように構成される。ノイズ除去手段１５０はさらに、有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上であるか否かを判断するように構成され、且つ有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、有効時間内にサンプリング信号が有効レベルであると決定するように構成される。
【００５５】
具体的に、ノイズ除去手段１５０はさらに、有効時間内にハイレベルが有効である場合に、ハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、そうであれば有効時間内にサンプリング信号がハイレベルであると決定するように構成される。
【００５６】
ノイズ除去手段１５０はさらに、有効時間内にローレベルが有効である場合に、ローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、そうであれば有効時間内にサンプリング信号がローレベルであると決定するように構成される。
【００５７】
好ましくは、具体的には前記ノイズ除去手段１５０はさらに、前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯を前記エンコーダの通信レートに基づいて決定し、各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計し、各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、前記サンプリング信号の当該有効時間帯における有効レベルとして決定するように構成される。
【００５８】
好ましくは、異なる有効時間帯は異なる設定閾値に対応する。
【００５９】
１つの好ましい実施例において、当該ノイズ除去手段１５０はステップＳ１０５を実行するように構成されてもよいのが理解できる。
【００６０】
以上のように、本開示に係るエンコーダ信号サンプリング方法及び装置は、エンコーダのデータ周波数を取得し、データ周波数に応じてクロック周波数を決定し、そしてクロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成し、次いで高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングすることにより、サンプリング信号を取得し、最後に、プロセッサを用いて予め設定されたアルゴリズムに基づいてサンプリング信号に対してノイズ除去処理を行う。エンコーダ入力信号を高周波クロック信号でサンプリングすることで、より多くのサンプリング点を取得し、これで十分に多くの信号サンプルを取得して後続のデータ解析やノイズ除去処理を行い、高周波クロック信号の作用によって、信号サンプルでは有効信号はノイズ信号の占める割合より大きいことが明らかであるため、ノイズ信号のサンプリング信号への影響がより小さくなり、サンプリング信号の正確性が保証される。
【００６１】
本開示に係るいくつかの実施例において、開示された装置及び方法は、他の形態で実現されてもよいことは理解すべきである。以上に説明した装置の実施例は模式的なものに過ぎず、例えば、図面中のフローチャートやブロック図は、本開示の複数の実施例に係る装置、方法及びコンピュータプログラム製品の実現可能な体系アーキテクチャ、機能及び操作を示している。この点に関して、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、モジュール、プログラムセグメント、又はコードの一部を表すことができ、前記モジュール、プログラムセグメント、又はコードの一部は、所定された論理機能を実現するための１つ又は複数の実行可能な命令を含む。なお、いくつかの代替の実現方式において、ブロックに付された機能は、図面に付された順序と異なる順序で発生してもよい。例えば、２つの連続したブロックが実際にはほぼ並行して実行でき、それらが逆の順序で実行されてもよく、これは係る機能に依存する。なお、ブロック図及び/又はフローチャートの各ブロック、並びに、ブロック図及び/又はフローチャートにおけるブロックの組み合わせは、所定の機能又は動作を実行する専用のハードウェアによるシステムで実現されてもよいし、または専用のハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせで実現されてもよい。
【００６２】
また、本開示の各実施例における各機能ブロックは、一体に集積されて１つの独立した部分を形成してもよいし、各モジュールが単独で存在してもよいし、２つ又は２つ以上のモジュールが一体に集積されて１つの独立した部分を形成してもよい。
【００６３】
前記機能はソフトウェア機能モジュールの形式で実現されかつ独立した製品として販売されるか又は使用される場合に、１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよい。このような理解に基づいて、本開示の技術案は本質的に又は従来の技術に寄与する部分又は該技術案の部分がソフトウェア製品として具現化され、当該コンピュータソフトウェア製品は、１つの記憶媒体に記憶され、一台のコンピュータ装置（パーソナルコンピュータ、サーバ、ネットワーク装置等であってもよい）が本開示の各実施例に係る方法の全て又は一部のステップを実行するための複数の命令を含む。また、前述した記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュディスク、リムーバブルハードディスク、読み込み専用のメモリ（Ｒｅａｄ  −  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＡＭ）、ディスク又は光ディスク等の各種のプログラムコードを記憶可能な媒体を含む。
【００６４】
以上は本開示に係る選定の実施例について説明するに過ぎず、本開示を限定するものではなく、当業者であれば、種々の変形及び変更が可能である。本開示の精神と原則内において行われるいずれかの修正、均等置換、改良等は、いずれも本開示の請求範囲に含まれるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本開示に係るエンコーダ信号サンプリング方法及び装置は十分に多くの信号サンプルを取得して後続のデータ分析やノイズ除去処理を行うことができ、高周波クロック信号の作用で、信号サンプルでは有効信号はノイズ信号の占める割合より大きいことが明らかであるため、ノイズ信号のサンプリング信号への影響がより小さくなり、サンプリング信号の正確性が保証される。
【００６６】
本出願は、２０１８年６月２９日に中国特許局に提出された特許出願番号が２０１８１０７０１３１３．８で、名称が「エンコーダ信号サンプリング方法及び装置」である中国特許出願に対して優先権を主張するものであり、その全ての内容は引用により本出願に援用する。
【符号の説明】
【００６７】
１００  エンコーダ信号サンプリング装置
１１０  パラメータ取得手段
１２０  クロック周波数決定手段
１３０  信号生成手段
１４０  サンプリング手段
１５０  ノイズ除去手段
【図１】
2021528644.tif 000003
【図２】
2021528644.tif 000004
【図３】
2021528644.tif 000005
【図４】
2021528644.tif 000006
【図５】
2021528644.tif 000007
【図６】
2021528644.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月21日(2020.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダのデータ周波数を取得することと、
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定することと、
前記クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成することと、
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得することと、
予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うこととを含む、ことを特徴とするエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項２】
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得することは、
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることとを含むことと、
前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定されると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続することとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項３】
前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占める、ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項４】
前記予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うことは、
前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定することと、
前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定することとを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項５】
前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定することは、
前記有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がハイレベルであると決定することと、
前記有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がローレベルであると決定することとを含む、ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項６】
前記有効時間とは、前記サンプリング信号内でエンコーダデータが有効である期間であり、且つ前記有効レベルは、前記サンプリング信号におけるノイズによって発生するレベル以外の他のレベルである、ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項７】
前記予め設定された閾値は、７０％以上である、ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項８】
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定することは、
前記データ周波数と予め設定された係数との積を前記クロック周波数として決定することを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項９】
前記予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うことは、
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定することと、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計することと、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定することとを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項１０】
異なる有効時間帯は異なる設定閾値に対応する、ことを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項１１】
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定することは、
各有効時間帯内にハイレベルの占める割合が設定閾値に達する場合に、前記ハイレベルがその有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定することと、
各有効時間帯内にローレベルの占める割合が設定閾値に達する場合に、前記ローレベルがその有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定することとを含む、ことを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ信号サンプリング方法。
【請求項１２】
エンコーダのデータ周波数を取得するように構成されるパラメータ取得手段と、
前記データ周波数に応じてクロック周波数を決定するように構成されるクロック周波数決定手段と、
前記クロック周波数に基づいて高周波クロック信号を生成するように構成される信号生成手段と、
前記高周波クロック信号を基準としてエンコーダ入力信号をサンプリングしてサンプリング信号を取得するように構成されるサンプリング手段と、
予め設定されたアルゴリズムに基づいて前記サンプリング信号に対してノイズ除去処理を行うように構成されるノイズ除去手段とを含む、ことを特徴とするエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１３】
前記サンプリング手段は、
前記高周波クロック信号のクロックエッジを検出した場合に、前記エンコーダの通信レートに基づいて、現在予め設定された動作のいずれかが存在するか否かを決定し、前記予め設定された動作は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオンすることと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタをオフすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオンすることと、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタをオフすることとを含み、前記予め設定された動作のいずれかが存在すると決定すると、サンプリングを停止し、予め設定された期間が終了した後にサンプリングを継続するように構成される、ことを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１４】
前記予め設定された期間は前記エンコーダの通信レートに基づいて決定された有効時間帯の３％〜５％を占めることを特徴とする請求項１３に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１５】
前記ノイズ除去手段は前記サンプリング信号の複数の有効時間及び各有効時間内における有効レベルを決定するように構成され、
前記ノイズ除去手段はさらに、前記有効時間内に有効レベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号が有効レベルであると決定するように構成される、ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１６】
前記ノイズ除去手段はさらに、前記有効時間内にハイレベルが有効でハイレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合には、前記有効時間内に前記サンプリング信号がハイレベルであると決定するように構成され、
前記ノイズ除去手段はさらに前記有効時間内にローレベルが有効でローレベルの占める割合が予め設定された閾値以上である場合に、前記有効時間内に前記サンプリング信号がローレベルであると決定するように構成される、ことを特徴とする請求項１５に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１７】
前記クロック周波数決定手段は前記データ周波数と予め設定された係数との積を前記クロック周波数として決定するように構成される、ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【請求項１８】
前記ノイズ除去手段は、
前記サンプリング信号のサンプリング時間帯を複数の有効時間帯に区分し、前記有効時間帯を前記エンコーダの通信レートに基づいて決定し、
各有効時間帯内に前記サンプリング信号の各種のレベルの占める割合をそれぞれ集計し、
各有効時間帯内に占める割合が設定閾値に達するレベルを、その有効時間帯内に前記サンプリング信号の有効レベルとして決定するように構成される、ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のエンコーダ信号サンプリング装置。
【国際調査報告】
2021528644.tif 000009
2021528644.tif 000010
2021528644.tif 000011
2021528644.tif 000012