专利名称：编码器的数据发送接收方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于以规定周期发送接收由编码器检测出的数据的编码器的数据发送接收方法及装置。特别是在适用于三维坐标测定机、工作机械、图像测定装置、形状测定装置等的控制装置的线性编码器或旋转编码器(以下总称为编码器)的、使用以固定时间间隔控制位置和速度的采样控制系统的计测装置中，涉及可将位置数据在控制周期内发送的编码器的数据发送接收方法及装置。
背景技术：
以往，在三维坐标测定机、工作机械、图像测定装置、形状测定装置等的控制装置中，用于检测位置和速度的编码器的信号输出形态如图1所示，以在每次位置变化时从编码器10向传输线路30输出增量脉冲作为计数脉冲，由控制装置20的增减(UP/DN)计数器22在每次输出计数脉冲时更新计数值的所谓增量脉冲方式为主体，但由于传输增量脉冲的传输线路30的制约，实用上将增量脉冲的频率限制在4MHz(边缘间隔为1/8MHz)左右。
在这种增量脉冲方式中，控制装置20的最大驱动速度和编码器10的计数分辨率的关系如下式所示，在超过编码器10的计数分辨率时，控制装置20的最大驱动速度受制约。
8[MHz]≤最大驱动速度/计数分辨率 …(1)这样，在增量脉冲方式中，产生驱动速度/计数分辨率的制约。
因此，在近年来的数字控制装置的编码器中，如图2所示，在编码器10内，设置UP/DN计数器12、数据锁存电路14、以及将并行信号变换成串行信号的数据变换电路16，将控制装置20的控制上所需的位置数据每隔规定时间(控制周期)从编码器10以串行列方式发送，由控制装置20的串行数据接收电路24每隔规定时间接收的串行数据传输方式正在普及(参照(日本)特开平9-5114号公报、特开平8-247788号公报、特开平10-160516号公报)。
前者的增量脉冲传输方式的情况下，如果因编码器10的差错和噪声等而即使有一次不能正确地传输脉冲，则以后的计测位置就成为包含了误差的值。为了防止它，采用后者的串行数据传输方式，传输位置数据本身就可以。如果采用这种串行数据传输方式，则每隔控制周期以串行通信方式接收必要的位置和速度的数据，没有数据传输线路的制约，可进行编码器的最大能力下的位置检测，可以实现高速驱动，并且可以实现高分辨率。
另一方面，对应于偏差的增量位置的最大值由编码器的容许最大速度和最大采样时间间隔之积来决定。通常，在传输位置信息的情况下，如图3所示，例如与二进制48bit传输所需的位置数据相比，例如用二进制8bit就可以传输偏差数据，其传输的位长度短就可以。反过来说，在传输位置数据的情况下，与传输偏差数据的情况相比，有增加输送时间的问题。
再有，还考虑以串行传输方式来传送偏差数据，但如果即使有一次没有正确地传输，则以后的计测位置会包含误差，有与增量脉冲传输方式同样的问题。
此外，在传输偏差数据的情况下，如果至少有一次没有正确地传输位置数据，则在接收端不能根据偏差数据来计算编码器计测的位置。因此，在周期性发送偏差数据的情况下，需要在发送偏差数据的间隙中发送位置数据。因此，不能充分获得该时间，有在停止偏差数据的发送的情况下进行传送，或需要使偏差数据的发送间隔足够长的问题。
另一方面，不仅将所述编码器简单地用于控制装置20的移动物体的控制，而且还有用于触发信号发生时的位置检测的情况。这样的情况下，如图4所示，由搭载了前者的增量脉冲传输方式的编码器的控制装置构成的计测装置(例如三维坐标测定机)，其采样控制系统的上层的数字信号处理电路(DSP)(例如CPU)26具有分别用于位置和速度的控制周期、以及外部传感器(例如接触传感器)40的触发信号的锁存电路28、29，根据处理，可以锁存取入UP/DN计数器22的数据。即，控制用数据被锁存电路28定期地锁存，计测用数据被锁存电路29根据外部传感器40产生的触发信号进行锁存。
但是，如上所述，由于是增量脉冲传输方式，所以产生驱动速度/计数分辨率的制约。
另一方面，在后者的串行数据传输方式中，如果是仅对位置和速度进行控制的装置，则没有问题，但存在除了每个固定周期的控制用数据以外，不能取得外部传感器的触发信号发生时的位置数据的问题。

发明内容
本发明是消除上述现有问题的发明，其第1课题是在使用了按固定时间间隔控制位置和速度的采样控制系统的计测装置中，可将位置数据在控制周期内发送。
此外，本发明的第2课题是在驱动速度和分辨率没有制约的位置、速度数据的串行传输方式中，可高效率地传输与控制周期不同步的计测用触发发生时的位置数据。
本发明如下解决上述第1课题在以规定周期发送接收由编码器检测出的数据时，将位置数据进行分割，将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出，同时重新构成分割的位置数据。
此外，在以规定周期发送由编码器检测出的数据时，将位置数据进行分割，将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出，解决上述第1课题。
此外，在用上述方法接收从编码器发送的数据时，重新构成分割的位置数据，解决上述第1课题。
而且，将所述重新构成的位置数据与根据偏差数据算出的位置进行校核，提高数据的可靠性。
此外，本发明在用于以规定周期发送接收由编码器检测出的数据的编码器的数据发送接收装置中，通过包括将位置数据进行分割的部件、将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出的部件、以及将分割的位置数据重新构成的部件，从而解决所述第1课题。
另外，在用于以规定周期发送由编码器检测出的数据的编码器的数据发送装置中，通过包括将位置数据进行分割的部件、以及将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出的部件，从而解决所述第1课题。
此外，在用于接收可由所述数据发送装置发送的数据的编码器的数据接收装置中，通过包括将分割的位置数据重新构成的部件，从而解决所述第1课题。
而且，通过包括与根据偏差数据算出的位置进行校核的部件，从而提高数据的可靠性。
根据本发明，在使用了以一定时间间隔来控制位置和速度的采样控制系统的计测装置中，可以将位置数据在控制周期内发送。因此，可以实现高速驱动、分辨率高的计测装置。
此外，本发明如下解决所述第2课题在定期发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收时，将定期发送的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据。
在定期地发送由编码器检测出的数据，同时在触发信号产生时以不定期方式发送时，将定期发送的数据作为触发产生状态、每规定时间的位置数据、来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据。
此外，在接收按所述的数据发送方法从编码器送来的数据时，使用所述位置数据和偏差数据，来合成触发发生时的位置数据，解决所述第2课题。
此外，在定期发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收的编码器的数据发送接收装置中，通过包括将定期发送接收的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据的部件，以及使用所述位置数据和偏差数据来合成触发发生时的位置数据的部件，从而解决所述第2课题。
此外，在定期发送由编码器检测出的数据，同时触发信号发生时以不定期方式进行发送的数据发送装置中，包括将定期发送的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据的部件。
此外，在接收通过所述数据发送装置可从编码器发送的数据的编码器的数据接收装置中，包括使用所述位置数据和偏差数据来合成触发发生时的位置数据的部件。
此外，在定期地发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收时，与所述定期发送接收的数据独立，进行触发信号发生时的位置数据的发送接收。
在用于定期地发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收的编码器的数据发送接收装置中，包括发送接收进行所述定期发送接收的数据的部件；以及与该部件独立，进行触发信号发生时的位置数据的发送接收的部件。
此外，根据所述的方法，提供以发送接收由编码器检测出的数据为特征的计测方法。
此外，提供以包括所述数据发送接收装置为特征的计测装置。
根据本发明，不受增量脉冲的传输线路的制约，可以使用高速驱动、分辨率高的编码器。由此，提高计测装置的控制稳定性。此外，可实现高速驱动、高分辨率的计测装置。


通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中图1表示现有的增量脉冲传输方式的位置数据的发送例的方框图。
图2表示现有的串行数据传输方式的位置数据的发送例的方框图。
图3表示比较偏差数据和位置数据的长度例子的图。
图4表示现有的增量脉冲传输方式的计测装置的触发信号处理例的方框图。
图5表示本发明第1实施方式的结构方框图。
图6表示第1实施方式的位置数据的分割方法的图。
图7表示该方法的输出格式例子的图。
图8表示该方法检测位置和发送位置数据、以及重新构成位置数据的关系例子的图。
图9表示本发明第2实施方式的结构和传输数据格式的方框图。
图10表示该实施方式的控制用位置数据和计测用位置数据的关系例子的时序图。
图11表示本发明第3实施方式的结构方框图。
图12表示该实施方式的控制用位置数据和计测用位置数据的关系例子的时序图。
具体实施例方式
以下参照附图，详细地说明本发明的实施方式。
本发明的第1实施方式，在与图2所示的现有例同样的串行数据传输方式的编码器10和控制装置20中，如图5所示，在编码器10内设置用于位置数据分割的减法电路18，将位置数据如图6所示进行时间分割(这里为四分割)，如图7所示，将该时间分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出，同时在控制装置20内设置用于位置数据重新构成(合成)的加法电路27，将由串行数据接收电路24接收的位置数据重新构成，并与由偏差数据算出的位置进行校核。
具体地说，如果控制装置20每隔对应于控制周期的一定时间发行传送请求，则如图7所示，编码器10在其输出数据中装载时间分割的位置数据和来自上次采样时的位置的偏差数据，并发送到传输线路30。
由此，在控制装置20中，每次每隔将位置数据进行时间分割的次数，可以取得偏差数据。再有，根据向系统请求的位置的确认频度和传输速度，分割次数最好设定合适的次数，不限定于四分割。
如图8所示，控制装置20将分割的位置数据重新构成，与由偏差数据算出的位置进行校核确认。
在本例中，将位置数据4进行四分割，位置可按下式合成。
位置1＝位置1_1*2^36+位置1_2*2^24+位置1_3*2^12+位置1_4 …(2)位置5＝位置5_1*2^36+位置5_2*2^24+位置5_3*2^12+位置5_4 …(3)这里，位置1_1、位置1_2、位置1_3、位置1_4是将位置1进行四分割后的各数据。此外，2^36、2^24、2^12表示将对应的分割位置数据分别进位36位、24位、12位。
此外，可按下式由偏差算出位置数据(累计位置)。
累计位置2＝位置1+偏差1…(4)累计位置3＝位置2+偏差2…(5)累计位置4＝位置3+偏差3…(6)累计位置5＝位置4+偏差4…(7)校核按式(7)计算的累计位置5和按式(3)重新构成的位置5是否相同。
在由偏差来计算位置数据中，需要作为基准的位置数据。为了取得位置数据，按其他传输格式前一次中进行48bit传送，或者按该传输格式进行四次传输来合成位置数据。使用这种位置数据，可以确认由偏差算出的位置数据是否正确。再有，根据用途，可以省略校核。
下面，说明本发明的第2实施方式。本实施方式，在图2所示的串行数据传输方式的编码器10和控制装置20中，如图9所示，在编码器10内，除了用于周期性保持控制用数据的控制数据用锁存电路14以外，还设有在从外部传感器40输入了触发信号时用于保持UP/DN计数器12的输出的计制数据用锁存电路15，以及用于求出保持在所述控制数据用锁存电路14中的前一个控制用位置数据和触发信号发生时的计测用位置数据之差的减法电路18，从数据变换电路16在每隔一定时间发送到控制装置20的数据中，发送外部传感器40的触发发生状态S(例如1bit)、每一定时间的控制用位置数据(例如32bit)、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生时的计测用位置数据(例如10bit)。
具体地说，将从外部传感器40输入的外部触发信号取入编码器10。此外，在串行传输方式的编码器10的输出数据中，设置外部传感器40的触发信号发生状态S。而且，触发发生时的计测用位置数据也装载在每个一定周期的控制用位置数据中。这里，触发发生时的计测用位置数据形成每个一定周期的来自前一个控制用位置数据的偏差数据。
由此，在控制装置20中，可用触发发生状态S进行是否发生了触发信号的判断，没有大幅度地增加数据数，可以同时接收用于控制位置和速度的每一定时间的控制用位置数据、与控制非同步产生的外部传感器的触发信号发生时的计测用位置数据(来自前一个控制用位置数据的偏差数据)。
每一定时间的控制用位置数据(位置1、2、…)和触发信号(TRG1、2)发生时的计测用位置数据的关系的例子示于图10。这里，偏差数据仅在触发信号导通(ON)时(图中位置3、7)有效，在其他位置为0。再有，期望触发信号发生时的偏差数据可表现采样控制系统的一个控制周期内产生移动最大的位置数据，所以期望根据控制装置的控制周期和编码器分辨率来设定合适的bit数(这里为10bit)。
根据本实施方式，仅用一组与以往同样的控制用数据的传输线路30，就可以传输计测用数据。
下面，详细地说明设置了与控制用数据独立的计测用数据的传输线路32的本发明的第3实施方式。
本实施方式如图12所示，在与第2实施方式同样的编码器10中，设置将计测数据用锁存电路15的输出直接变换为串行信号的数据变换电路17，将由该数据变换电路17串行化的计测用位置数据直接发送到控制装置20的计测用串行接收电路25。
本实施方式的每一定时间的控制用数据(位置1、2、…)和触发发生时的计测用位置数据(TRG1、2)的关系例子示于图12。
在本实施方式中，由于控制用数据和计测用数据是独立的，所以可以传送计测用数据而不增长控制用数据。
本发明可以适用于线性编码器、旋转编码器等，与编码器的种类无关。数据的bit数也不限定于实施方式。
尽管已经展示和论述了某些优选实施方式，但应该指出，在不脱离所附权利要求的范围内，可以进行许多变更和改进。
权利要求
1.一种编码器的数据发送接收方法，其特征在于在以规定周期发送接收由编码器检测出的数据时，将位置数据进行分割，将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出，同时重新构成分割的位置数据。
2.如权利要求1所述的编码器的数据发送接收方法，其特征在于，将所述重新构成的位置数据与根据偏差数据算出的位置进行校核。
3.一种编码器的数据发送接收方法，其特征在于在以规定周期发送由编码器检测出的数据时，将位置数据进行分割，将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出。
4.一种编码器的数据发送接收方法，其特征在于在将从编码器送来的分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起接收时，重新构成所述分割的位置数据。
5.如权利要求4所述的编码器的数据发送接收方法，其特征在于，将所述重新构成的位置数据与根据偏差数据算出的位置进行校核。
6.一种编码器的数据发送接收装置，用于以规定周期发送接收由编码器检测出的数据的编码器，其特征在于，所述数据发送接收装置包括对位置数据进行分割的部件；将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出的部件；以及重新构成分割的位置数据的部件。
7.如权利要求6所述的编码器的数据发送接收装置，其特征在于，包括将所述重新构成的位置数据与根据偏差数据算出的位置进行校核的部件。
8.一种编码器的数据发送装置，用于以规定周期发送由编码器检测出的数据的编码器，其特征在于，所述数据发送装置包括对位置数据进行分割的部件；以及将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出的部件。
9.一种编码器的数据接收装置，用于将由数据发送装置送来的分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起接收的编码器，其特征在于，所述数据接收装置包括将分割的位置数据重新构成的部件。
10.如权利要求9所述的编码器的数据接收装置，其特征在于，包括将所述重新构成的位置数据与根据偏差数据算出的位置进行校核的部件。
11.一种编码器的数据发送接收方法，其特征在于在定期地发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收时，将定期发送接收的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据，使用所述位置数据和偏差数据，合成触发发生时的位置数据。
12.一种编码器的数据发送方法，其特征在于在定期地发送由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收时，将定期发送的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据。
13.一种编码器的数据接收方法，其特征在于在接收由编码器定期送来的触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据时，使用所述位置数据和偏差数据，合成触发发生时的位置数据。
14.一种编码器的数据发送接收装置，用于定期地发送接收由编码器检测出的数据，同时触发信号发生时以不定期方式进行发送接收的编码器，其特征在于，所述数据发送接收装置包括将定期发送接收的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据的部件；以及使用所述位置数据和偏差数据，合成触发发生时的位置数据的部件。
15.一种编码器的数据发送装置，用于定期地发送由编码器检测出的数据，同时触发信号发生时以不定期方式进行发送的编码器，其特征在于，所述数据发送装置包括将定期发送的数据作为触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的作为偏差数据的触发发生数据的部件。
16.一种编码器的数据接收装置，用于接收可由数据发送装置发送的触发发生状态、每个规定时间的位置数据、以及来自该位置数据的形成偏差数据的触发发生数据的编码器，其特征在于，所述数据接收装置包括使用所述位置数据和偏差数据，合成触发发生时的位置数据。
17.一种编码器的数据发送接收方法，其特征在于在定期地发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收时，与所述定期发送接收的数据独立，进行触发信号发生时的位置数据的发送接收。
18.一种编码器的数据发送接收装置，用于定期地发送接收由编码器检测出的数据，同时在触发信号发生时以不定期方式进行发送接收的编码器，其特征在于，所述数据发送接收装置包括发送接收进行所述定期发送接收的数据的部件；以及与该部件独立，进行触发信号发生时的位置数据的发送接收的部件。
19.一种计测方法，其特征在于，根据权利要求11或17所述的数据发送接收方法，发送接收由编码器检测出的数据。
20.一种计测装置，其特征在于，包括权利要求14或18所述的数据发送接收装置。
全文摘要
提供一种编码器的数据发送接收方法和装置。在使用以固定时间间隔控制位置和速度的采样控制系统的计测装置中，在以规定周期发送接收由编码器检测出的数据时，将位置数据进行分割，将该分割的位置数据与每次输出的偏差数据一起输出，同时重新构成分割的位置数据，可将位置数据在控制周期内发送。
文档编号G01D5/244GK1540291SQ20041003506
公开日2004年10月27日 申请日期2004年4月23日 优先权日2003年4月23日
发明者寺口干也, 冈本雅美, 美 申请人:三丰株式会社