(57)【要約】【課題】ロータリエンコーダが停止している時に、機械的微振動等のノイズ信号が混入しても、誤カウントせず、また、カウント値のずれの蓄積が防止されたエンコーダ信号処理回路を提供する。【解決手段】クロック同期のＡ相パルスとクロック同期のＢ相パルスを生成する回路と、前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスそれぞれの立ち上がりエッジ信号及び立ち下がりエッジ信号を生成し、前記立ち上がりエッジ信号及び立ち下がりエッジ信号から４逓倍パルスを生成する４逓倍パルス生成回路と、前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスが交互に入力されているか否かに基づきエンコーダの停止時期を示す信号を作成する交互チェック回路を有し、前記エンコーダの停止時期以外に前記４逓倍パルスからノイズ除去済み４逓倍パルス信号を発生する回路と、を有することを特徴とする。【選択図】図４
2013205073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が互いに異なる２相パルスを入力信号とするエンコーダ信号の処理回路において、前記異なる２相パルスであるエンコーダ信号のＡ相パルスとＢ相パルスからクロック同期のＡ相パルスとクロック同期のＢ相パルスを生成する回路と、
前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスそれぞれの立ち上がりエッジ信号及び立ち下がりエッジ信号を作成し、前記立ち上がりエッジ信号及び立ち下がりエッジ信号から４逓倍パルスを生成する４逓倍パルス生成回路と、
前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスが交互に入力されているか否かに基づきエンコーダの停止時期を示す信号を作成する交互チェック回路を有し、前記エンコーダの停止時期以外に前記４逓倍パルスからノイズ除去済み４逓倍パルス信号を発生する回路と、
前記ノイズ除去済み４逓倍パルス信号を分周して撮像手段への水平同期信号として供給する水平同期信号生成回路と、
前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスの位相のずれを検出して、前記エンコーダの停止時期以外に、前記クロック同期のＡ相パルスの位相がＢ相パルスよりも進んでいる第１の場合と前記クロック同期のＡ相パルスの位相がＢ相パルスよりも遅れている第２の場合を区別する信号を作成する方向弁別回路と、
前記ノイズ除去済み４逓倍パルス信号と前記方向弁別回路の出力信号を入力して、単位長さの搬送が進んだ、あるいは、戻ったことを検知する搬送長監視回路と、
単位時間当たり、前記搬送長監視回路から出力される信号をカウントして搬送速度を計測する搬送速度計測回路と、
を有することを特徴とするエンコーダ信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位相が互いに異なる２相パルスを入力信号とするエンコーダ信号処理回路に関するものであり、特に、ロータリエンコーダやリニアエンコーダが停止している時に、機械的微振動等のノイズによる誤カウントやカウント値のずれの蓄積を防止することが可能な、信頼性の高いエンコーダ信号処理回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダは、モータ等の回転位置を検出するために使用されるが、そのモータに対して電力を供給している電源や電源線の近くに設置されたり、そのモータにより駆動されているＸＹステージなどの搬送手段の近くに設置されたりする場合が多いことから、電気的、機械的ノイズを受け易い。従って、そのようなエンコーダについては、ノイズの影響をいかにして排除するかが課題となっている。
【０００３】
ノイズの影響を排除するために、図１（ａ）に示すように、エンコーダが出力するパルス信号のレベルをクロック同期で検出する方式がある。すなわち、例えば、システムクロック信号がローレベルからハイレベルに切りかわるとき（エッジ出力タイミング）だけエンコーダ信号を読み取りに行くようにし、そのときのエンコーダ信号レベルに変化がなければ、エンコーダは停止中であるとする方式である。
【０００４】
さらに特許文献１には、エンコーダが出力するパルス信号をクロック同期で検出し、パルス信号のハイレベル、ローレベルが夫々４クロック分連続した場合にＲＳフリップフロップをセット、リセットすることで、クロック４周期分の期間にわたり同一のレベルが継続しなければパルス信号の出力を変化させないようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７０５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにクロック同期で検出を行う方式では、図１（ａ）に示すタイミングで発生したノイズを排除することはできるが、図１（ｂ）に示すようなシステムクロックのエッジ出力タイミングに合わせてグリッチが発生すると、誤検出になることが避けられないという問題がある。
【０００７】
また、機械的微振動等のノイズの影響は、エンコーダが停止している時に顕著である。例えば、図２はエンコーダが正転している状態から停止し、逆転を始めるときのエンコーダ信号のＡ相パルス、Ｂ相パルスの振舞いを示したものである。
【０００８】
パルス信号の立ち下がり、または、立ち上がりのエッジ部近傍でエンコーダが停止した状態では、エンコーダに微小振動が加わって、エンコーダが僅かに回転するだけで、パルスは立ち上がりと立ち下がりを繰り返して不定期なパルスが生成される。図２では、停止中にＢ相パルスが立ち上がったり立ち下がったりして不定期パルスを生成し、この不定期パルスからも４逓倍パルスが生成されている場合を示した。これは例えばセンサが、Ａ相パルスに相当するエンコーダでは、スリット部の中央部に位置し、Ｂ相パルスに相当するエンコーダでは、スリット部と遮光部の境界部に位置して停止している場合である。Ａ相パルスとＢ相パルスは、１／４周期ずれているので、このように位置する現象が起こる。
したがって、このような状態で微震動が起これば、Ａ相パルスは一定の大きさであるが、Ｂ相パルスは変動し、不定期パルスが生成されることになる。
【０００９】
この４逓倍パルスがパルスカウント回路に入力されると誤カウントが発生し、エンコーダが停止する度にカウント値のずれが蓄積される原因にもなる。
【００１０】
その結果、例えば、図３に示すような外観検査装置においては、次のような問題が発生する。
【００１１】
図３は、エンコーダ３１の信号をエンコーダ信号処理回路３２によって処理して撮像対象物３３の動きと撮像手段３４の同期を取るような外観検査装置の概略を示したものである。
【００１２】
撮像対象物の搬送が停止するとエンコーダ３１の回転も停止するが、微振動等の影響でエンコーダ３１がわずかに回転し、上記の例のように、不定期な４逓倍パルスが生成される場合がある。この不定期な４逓倍パルスをカウントしてしまうと、水平同期信号を生成するためのカウンタのカウント値にずれが蓄積されてしまい、水平同期信号が不適切なタイミングで生成され、撮像手段３４が撮像対象物を適切に撮像できなくなる問題があった。
【００１３】
また、図３に示すような外観検査装置では、生産装置の運転状況を監視するための指標の１つとして、撮像対象物の搬送速度を監視するケースが多く、エンコーダ信号処理回路に、速度計測手段を含ませることができれば、新たに速度計測専用の計測器を設ける手間とコストを省くことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、位相が互いに異なる２相パルスを入力信号とするエンコーダ信号の処理回路において、
前記異なる２相パルスであるエンコーダ信号のＡ相パルスとＢ相パルスからクロック同期のＡ相パルスとクロック同期のＢ相パルスを生成する回路と、
前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスそれぞれの立ち上がりエッジ信号及び立ち下がりエッジ信号を作成し、前記立ち上がりエッジ信号及び立ち下がりエッジ信号から４逓倍パルスを生成する４逓倍パルス生成回路と、
前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスが交互に入力されているか否かに基づきエンコーダの停止時期を示す信号を作成する交互チェック回路を有し、前記エンコーダの停止時期以外に前記４逓倍パルスからノイズ除去済み４逓倍パルス信号を発生する回路と、
前記ノイズ除去済み４逓倍パルス信号を分周して撮像手段への水平同期信号として供給する水平同期信号生成回路と、
前記クロック同期のＡ相パルスとＢ相パルスの位相のずれを検出して、前記エンコーダの停止時期以外に、前記クロック同期のＡ相パルスの位相がＢ相パルスよりも進んでいる第１の場合と前記クロック同期のＡ相パルスの位相がＢ相パルスよりも遅れている第２の場合を区別する信号を作成する方向弁別回路と、
単位時間当たりのエンコーダパルス数をカウントし、エンコーダパルスのカウント数から搬送速度を計測する搬送速度計測回路と、
を有することを特徴とするエンコーダ信号処理回路を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、交互チェック回路がエンコーダの停止時期を示す交互チェック信号を生成することで、ロータリエンコーダが停止している時に、機械的微振動等のノイズによって４逓倍パルス信号にノイズ信号が混入してもノイズパルスを除去したノイズ除去済み４逓倍パルス信号を作成することができ、誤カウントせず、また、カウント値のずれの蓄積が防止されたエンコーダ信号処理回路が得られ、さらに、搬送速度を計測することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）クロック同期で除去できるノイズ、（ｂ）クロック同期では除去できないノイズの例を示した説明図である。
【図２】エンコーダが正転している状態から停止し逆転を始めるときのＡ相パルス、Ｂ相パルス、４逓倍パルスの振舞いを示したタイミングチャート図である。
【図３】本発明のエンコーダ信号処理回路を適用可能な外観検査装置の模式図である。
【図４】本発明のエンコーダ信号処理回路のブロック図である。
【図５】本発明のエンコーダ信号処理回路に含まれるクロック同期回路である。
【図６】本発明のエンコーダ信号処理回路に含まれる交互チェック回路および４逓倍パルス生成回路および水平同期信号生成回路および方向弁別回路である。
【図７】図６の回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】図４における搬送長監視回路４３の動作を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るエンコーダ信号処理回路を、図面を用いて説明する。
図４は、本発明に係るエンコーダ信号処理回路の全体ブロック図であり、図５は、図４におけるクロック同期回路４１であり、図６は、図４における交互チェック回路および４逓倍パルス生成回路および水平同期信号生成回路および方向弁別回路４２であり、図７は、図６の回路の動作を示すタイミングチャートであり、図８は、図４における搬送長監視回路４３の動作を示すタイミングチャートである。
【００１８】
図４に示したようなエンコーダ信号処理回路において、エンコーダ信号のＡ相パルスとＢ相パルスはシステムクロックとは非同期であるため、フリップフロップのセットアップタイム、および、ホールドタイムを保証できないタイミングで入力されてしまう場合が必ず存在する。そこで、図５に示すように、クロック同期回路４１では、そのようなフリップフロップの出力が安定しない所謂メタステーブル現象の発生を防ぐために、２個のＤフリップフロップ５１を用いて、エンコーダ信号のＡ相パルスとＢ相パルスをシステムクロックに同期したクロック同期Ａ相パルス、クロック同期Ｂ相パルスに変換する。これにより、図１（ａ）のようなノイズも除去することができる。
【００１９】
このクロック同期Ａ相パルスとクロック同期Ｂ相パルスは、交互チェック回路および４逓倍パルス生成回路および水平同期信号生成回路および方向弁別回路４２に入力される。
【００２０】
図６で、４逓倍パルス生成回路６１は、クロック同期Ａ相パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジと、クロック同期Ｂ相パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出し、夫々のエッジを検出した時のクロック同期Ａ相パルスあるいはクロック同期Ｂ相パルスのレベル（0か1か）を参照して、正転４逓倍パルスと、逆転４逓倍パルスとを生成する。正転４逓倍パルスと逆転４逓倍パルスのＯＲをとって（微振動ノイズを含んだ）４逓倍パルスが得られる。
【００２１】
また、交互チェック回路６２は、クロック同期Ａ相パルス、クロック同期Ｂ相パルスを入力し、それから、エンコーダ３１の回転の有無を判定してエンコーダの停止時期を示す交互チェック信号を生成する。ここでは、エンコーダが停止している状態では０、エンコーダが回転している状態では１を出力するようにしている。
そして、その交互チェック信号と、４逓倍パルス生成回路６１が出力した（微振動ノイズを含んだ）４逓倍のパルス信号のＡＮＤを取ることで、ノイズ除去済み４逓倍パルス信号
が得られる。
【００２２】
また、方向弁別回路６３は、前記の正転４逓倍パルス、逆転４逓倍パルス、交互チェック信号の値を参照して方向を弁別する。方向弁別回路６３の出力信号が２ビットである理由は、正転状態、逆転状態以外に、停止状態を識別するためである。すなわち、交互チェック信号の値が０の場合は方向＝停止、交互チェック信号の値が１の状態で正転４逓倍パルスを検出した場合は方向＝正転、交互チェック信号の値が１の状態で逆転４逓倍パルスを検出した場合は方向＝逆転と判定するようにしている。
【００２３】
図６のように、４逓倍パルス生成回路６１および交互チェック回路６２の出力のＡＮＤで得られるノイズ除去済み４逓倍パルス信号は、分周回路６４に入力される。そして、分周回路６４では、図示しないレジスタインターフェースを介して予め設定されている分周値でノイズ除去済み４逓倍パルス信号を分周し、水平同期信号を生成する。分周回路６４の出力の水平同期信号は、図３の撮像手段３４に入力され、撮像手段３４は水平同期信号に基づいて撮像を行う。
【００２４】
一方、図４における回路４２の出力であるノイズ除去済み４逓倍パルス信号と方向信号は、搬送長監視回路４３に入力される。
【００２５】
図３のように、ローラー型のエンコーダ３１を撮像対象物３３の表面に設置すると、撮像対象物３３の搬送に伴ってローラー型エンコーダ３１が回転する。ここで、ローラー型エンコーダ３１の円周の長さをＤ[ｍｍ]、１回転あたりの４逓倍パルス数をＮ[個]とすると、４逓倍パルス数をＮ個カウントしたら撮像対象物３３がＤ[ｍｍ]搬送されたことになるので、Ｎ／Ｄ[個]の４逓倍パルス数をカウントすると、撮像対象物３３が１[ｍｍ]搬送されたことになる。
【００２６】
搬送長監視回路４３は、回路４２の出力であるノイズ除去済み４逓倍パルス信号と方向信号を入力するが、具体的な動作としては、図８に示した搬送長監視回路４３の動作を表すタイミングチャートのように、方向信号が正転で４逓倍パルスを検知したらカウンタをインクリメントし、方向信号が逆転で４逓倍パルスを検知したらカウンタをデクリメントするアップダウンカウンタを具備し、このカウンタがインクリメントされてカウント値がＮ／Ｄになったら撮像対象物３３の搬送が１mm進んだことを示すために１ショット信号（図４で「１ｍｍ進んだ」と記載。以下、「１ｍｍ進んだ信号」と記す）を生成する。また、カウンタがデクリメントされてカウント値が０になったら撮像対象物３３の搬送が１mm戻ったことを示すために１ショット信号（図４で「１ｍｍ戻った」と記載。以下、「１ｍｍ戻った信号」と記す）を生成する。なお、前記アップダウンカウンタは、カウント値がＮ／Ｄのときに方向信号が正転で４逓倍パルスを検知したらカウント値は０に戻り、カウント値が０のときに方向信号が逆転で４逓倍パルスを検知したらカウント値はＮ／Ｄになる。
【００２７】
図４の単位時間パルス生成回路４４では、システムクロックを分周して、例えば１秒おきに１ショット信号（図４で「１秒経過」と記載。以下、「１秒信号」と記す）を生成するようにしている。例えば、システムクロックの周波数が１０ＭＨｚであれば、１０，０００，０００個のシステムクロックをカウントするごとに１ショット信号を生成する。
【００２８】
そして、図４の搬送速度計測回路４５では、搬送長監視回路４３と単位時間パルス生成回路４４から１ｍｍ進んだ信号、１ｍｍ戻った信号、１秒信号を入力し、１秒間当たりの搬送長をカウントすることで、搬送速度を計測している。
【００２９】
以上のように、本発明によれば、誤カウントせず、また、カウント値のずれの蓄積を防
止する信頼性の高いエンコーダ信号処理回路に、低コストで搬送速度計測機能を追加することができる。
【符号の説明】
【００３０】
３１・・・（ローラー型）エンコーダ
３２・・・エンコーダ信号処理回路
３３・・・撮像対象物
３４・・・撮像手段
３５・・・撮像範囲
４１・・・クロック同期回路
４２・・・交互チェック回路および４逓倍パルス生成回路および水平同期信号生成回路および方向弁別回路
４３・・・搬送長監視回路
４４・・・単位時間パルス生成回路
４５・・・搬送速度計測回路
５１・・・Ｄフリップフロップ
６１・・・４逓倍パルス生成回路
６２・・・交互チェック回路
６３・・・方向弁別回路
６４・・・分周回路
【図１】
2013205073.tif 000003
【図２】
2013205073.tif 000004
【図４】
2013205073.tif 000005
【図５】
2013205073.tif 000006
【図６】
2013205073.tif 000007
【図７】
2013205073.tif 000008
【図８】
2013205073.tif 000009
【図３】
2013205073.tif 000010