エンコーダの積算誤差

質問

回転体の軸にエンコーダを搭載し、パルスによって回転量を検出する使用方において回転体とエンコーダ取り付け軸の間にギア（減速機）が入っている場合はそれによる積算誤差が生じると教えてもらったのですが、その理屈が理解できません。ギアのバックラッシなどによるものでしょうか？
詳しい方いらっしゃいましたらお手数ですが御教示お願い致します。

回答No.5

lumiheart · ベストアンサー

>フィルム巻取り機などで巻取り量を演算するために回転量を用いるのですが、
>その回転量の精度について気になっておりました
最初から巻取り機と書いてくれれば余計な事を書かなくて済んだのに

巻取り機の測長の場合
一般的には測長ローラを使います
本当の誤差要因は測長ローラの精度になります
http://www.line.co.jp/length/sensor/
この製品のローラ径は106.1mm
ローラ外周=106.1mm*3.1415=333.31315
精度=333.31315/333.3333=99.993%
つまり
１００ｍ測長して７ｍｍの誤差になります

そして更に誤差要因として
温度によるローラ径変化
ローラとフィルム間のスリップ
温度と張力のバラツキによるフィルムの伸び

尚、測長では減速比による誤差は問題にはなりません
市販品によくある公称減速比と実減速比に違いがなければですが
ただ公称減速比と実減速比が違っていたとしても
公称減速比は使わずに実減速比を掛けるだけのこと　

１方向回転なのでバックラッシュ誤差も有りません

あと、エンコーダ側の問題ではなくて
カウンタ側の問題で２相入力ではなくて１相入力カウンタの場合
回転振動の影響による微少逆転を加算してしまう事があります

>少し理解できませんでした。８回送って最後の９回目は８７２PLSにするというのは・・？
だからぁ
条件を書いたでしょインデックステーブルの場合ならと
蛇足ながらインデックステーブルと言うものをご存知ないようなので
http://www.orientalmotor.co.jp/search/application/rot02-01.html
http://www.yukiwa.co.jp/cnc/cncpcc_01.php

お礼

理解の悪い私のために何度もご説明ありがとございました。
大変勉強になりました。

回答No.4

cyan3

単純に回転体にエンコーダーを付けて回転させた場合正転逆転させても　「積算誤差」　は生じないでしょう。（停止精度は機械精度に依りますが）

ギアのバックラッシュが有ってもそれを超えれば機械的誤差の範囲で正確にカウントします。

積算誤差が生じる場合は次の点が考えられます。

たとえば1000カウント毎に何かの動作をさせる場合　INC方式で1000カウントでカウントアップで動作＝＞次のカウント開始時に0リセットさせてからカウントさせると積算誤差として累積されます。

999.9で止まった場合　前の位置に関係なく次は1000.0で止まります。

0～1000　リセット　0～1000　リセット　0～1000　と動作した場合1000の位置が必ず1000.000では無いからです。

全長で行くと10回の繰り返しで10000とは成りません。その代わり各1000の位置は計測誤差範囲で収まります。

ABS方式ですと0～1000～2000～3000とカウンターの内部で計測し見かけ出力表示0～1000で表示し1000ごとに出力させれば累積誤差は出ません。

　その代わり１つ目は999.9で止まった場合２つ目は前の分0.1が足されて1000.1に成る場合が有ります。

作業完了後に電源を落として翌日再稼働する場合ほとんどのカウンターはバッテリーでカウント値を記憶していますが、

エンコーダー側に電源が供給されていない場合がほとんどですので途中からの続き作業はご質問のバックラッシュ等によりカウンター値とエンコーダーの位置が違う場合が発生しますので作業開始時には原点復帰をさせてそこを0として作業を開始します。

一般のエンコーダーにはAB信号のほかに原点用Z信号を取れる物が多く出ています。

エンコーダーにABS式を使えばエンコーダーの絶対位置を出力しますので双方の記憶が消えても再表示させれば、　「積算誤差」　は出ません。

通常エンコーダーの１パルスに付き1/4の誤差は付きものなのでINCでは繰り返し動作では誤差が必ず発生します。

長々と書きましたが市販のサーボやインバーターカウンターの位置決め装置を使用してきた経験からですが

＞エンコーダ取り付け軸の間にギア（減速機）が入っている場合＞減速機の減速比が割り切れない場合には割り切れるだけの分解能を持ったエンコーダーを使用し、高機能カウンターかシーケンサーを使って演算させれば出来ますが、ご質問のこの条件だけの場合は私には分かりません

ウオームギア減速機は減速比率は割り切れる物がほとんどですが　平歯車式の場合表示の減速比と実減速比がほとんど違う物が多い様ですのでこの辺のご確認を　　　　　違う回答でしたら　悪しからず

お礼

大変勉強になりました。
ありがとうございます。

回答No.3

lumiheart

>エンコーダのパルス積算量が125000pulseの場合で計算すると
>{125000÷600}×（1/13）＝16.02564・・・・・・

どんな装置なのでしょうか？
>"16.02564"回転
と、表現していますのでインデックステーブルの類じゃぁありませんか？

通常、インデックステーブルには０．１回転と言う単位は有りません
正確に１回転３６０．００度か
もしくは等分割、４等分、５等分、６等分、１２等分とか

正確に３６０．００度廻すのに必要なパルス数は？
600*13=7800PLS 　＜換算がうっとうしいだけで問題なしと思えば問題なし
　　　　　　　　　　正確に１／１３．００減速比の場合

４５度回転させるには？
7800/8=975PLS　　＜ピッチ角度固定にするなら大した問題でもなし

同様にして９等分ピッチなら
８６６．６６ＰＬＳ　＜カウンタに小数点未満のパルスは無い
この場合は８６６ＰＬＳで８回送って最後の９回目は８７２ＰＬＳにする　
　（汎用カウンタ単体では出来ません）

お礼

例で述べさしていただいたのはフィルム巻き取り機のリールについてのことです。

866.66PLSになるというご説明のところまでは理解できました。

＞カウンタに小数点未満のパルスは無い
＞この場合は８６６ＰＬＳで８回送って最後の９回目は８７２ＰＬＳにする　
＞（汎用カウンタ単体では出来ません）

少し理解できませんでした。８回送って最後の９回目は８７２PLSにするというのは・・？

フィルム巻取り機などで巻取り量を演算するために回転量を用いるのですが、その回転量の精度について気になっておりました。実際、機械には減速機がついておりますがバックラッシによる誤差はイメージできるのですが、減速比が割り切れる場合は誤差が生じないというのがどうしても理解できません。

回答No.2

lumiheart

正逆転する機械にはバックラッシュ誤差は起きる
でも、１方向にしか回らない機械はバックラッシュが無い

１方向しか回らない機械で減速比が割り切れない場合は
（１／３とか１／１３とか）

割り切れない数値（小数点以下）の累積誤差が発生する

近年のＮＣ工作機には割り切れない数値を積算して
累積誤差をキャンセルする機能は標準で付いてる

でもオムロンやキーエンスとかのカウンタにはそのような機能は無い

もちろん１／１０とかのギアなら割り切れるのでその心配は無い
しかし、ギアには公称減速比と実減速比とが存在する
カタログには１／１０と記載してあっても実減速比は割り切れないのが普通

http://cyclo.shi.co.jp/product/gmoter/prest_neo/index.html
---ギヤ部---　出力軸回転方向/実減速比
　　実減速比
０．４ｋｗで１／１０の実減速比は９．７９

何故、こうなってるのかは御自分でぐぐって下さい
ヒントは寿命と振動

因みに高精度が必要なサーボモータ用は公称と実減速比は同じです
http://cyclo.shi.co.jp/product/contorol/cyclo/index.html
１／１１とかになりますが

お礼

丁寧なご回答有難うございます。

＞１方向しか回らない機械で減速比が割り切れない場合は
＞（１／３とか１／１３とか）
＞割り切れない数値（小数点以下）の累積誤差が発生する

とのことですが、割り切れる場合と割り切れない場合で何が違ってくるのでしょうか？

例えばエンコーダの仕様を"600pulse/回転”、減速比を1/13として、
エンコーダのパルス積算量が125000pulseの場合で計算すると

{125000÷600}×（1/13）＝16.02564・・・・・・

よって、125000パルスの場合は"16.02564"回転していると思うのですが、この数値のどの要素に誤差が含まれているのでしょうか？

的外れな質問をしてしまっておりましたら申し訳ございません。

回答No.1

Willyt

ご質問に答えを書かれてしまっています(^_-)　対象とする機械はＮＣマシンのようですが、モーターの回転自体はパルスによって正確に回転しますが、ギアが噛んでいると不可避的に生じている遊びによってバックラッシュが生じ、これが測定値を狂わせます。ですからパルスを勘定するだけでは回転量を正確に測定できないのです。

お礼

早速のご回答有難うございます。
正確回転軸の回転量検出するには減速機を噛む前の軸で取り付けないといけないということですね。