绝对位置检测器.pdf

本发明提供了一种用于精确地读取记录在机器轨迹上的码的绝对位置检测器。来自读取记录在机器轨迹上的码的传感器的输出信号输入二值化处理器。在二值化处理器内设置的补偿器的作用是基于来自最靠近读取目标位1位宽的中心的读取传感器的输出信号，以及来自距该读取传感器距离在λ/2至3λ/2范围内的补偿传感器的输出信号，校正并且确定所述读取目标位的值。

1、  一种绝对位置检测器，用于检测相对固定部件放置的移动的活动部件的绝对位置，其中：
所述固定部件和所述活动部件其中之一包括具有由在位间隙λ记录的二进制数码构成的数字序列图的机器轨迹，该图根据读取的位置形成不同的连续的N位码；
所述固定部件和所述活动部件中的另一个部件包括多个放置于相对该机器轨迹用于读取至少N个连续位的传感器；以及
绝对位置检测器，包括位值确定电路，其基于来自位于最靠近读取目标位的1位宽的中心的读取传感器的输出信号，以及来自上述多个传感器其中之一的位于距所述读取传感器距离为λ/2至3λ/2范围内的一个补偿传感器的输出信号，确定读取目标位的位值。

2、  如权利要求1所述的绝对位置检测器，其中
所述位值确定电路基于来自位于最靠近读取目标位的1位宽的中心的读取传感器的输出信号，以及来自距所述读取传感器两侧距离为λ的补偿传感器的输出信号，确定读取目标位的位值；以及
该读取目标位值通过算式(a·Sp)-(b·Sq)-(c·Sr)确定，其中a＞(b+c)，式中，Sp是指来自所述读取传感器的输出信号，以及Sq和Sr是指来自所述补偿传感器的输出信号。

3、  一种绝对位置检测器，用于检测相对固定部件放置的移动的活动部件的绝对位置，其中：
所述固定部件和所述活动部件其中之一包括具有由在位间隙λ记录的二进制数码构成的数字序列图的机器轨迹，该图根据读取的位置形成不同的连续的N位码；
所述固定部件和所述活动部件中的另一个部件包括多个放置于相对该机器轨迹用于读取至少N个连续位的传感器；以及
绝对位置检测器，包括位值确定电路，其基于来自位于最靠近读取目标位的1位宽的中心的读取传感器的输出信号，以及多个传感器的输出信号之和，确定读取目标位的位值。

4、  如权利要求3所述的绝对位置检测器，其中
所述位值确定电路基于来自位于最靠近读取目标位的1位宽的中心的读取传感器的输出信号，以及位于区域N·λ或者更大区域内的传感器的输出信号之和，确定读取目标位的位值；以及
该读取目标位值通过增加来自所述读取传感器的输出信号以及来自位于区域N·λ或者更大区域内传感器的平均值确定。

5、  一种绝对位置检测器，用于检测相对固定部件放置的移动的活动部件的绝对位置，其中：
所述固定部件和所述活动部件其中之一包括具有由在位间隙λ记录的二进制数码构成的数字序列图的机器轨迹，该图根据读取的位置形成不同的连续的N位码，该所述固定部件和所述活动部件其中之一还包括一个增加轨迹，其上记录有在所述位间隙λ整数倍的一周内重复的图；
所述固定部件和所述活动部件中的另一个部件包括多个放置于相对该机器轨迹用于读取至少N个连续位的传感器；以及一个放置于相对的用于读取所述位间隙λ内的绝对位置的所述增加轨迹的增加传感器；
所述绝对位置检测器包括用于选择来自最靠近读取目标位1位宽的中心或取得两个传感器信号的传感器选择器，上述选择是基于通过获取自所述增加传感器的输出信号在位间隙λ内的绝对位置信息作出的；以及
所述绝对位置检测器还包括位值确定电路，其通过基于两个选择器信号估计来自所述读取目标位的1位宽的中心的虚拟传感器输出信号，以确定所述读取目标位的位值。

6、  一种如权利要求5所述的绝对位置检测器，其中
所述位值确定电路基于两个选择传感器信号以及获取自所述增加传感器的位间隙λ内的绝对位置信息，确定读取目标位的位值；以及
该读取目标位值基于插补运算确定，在该插值运算中，两个选择传感器信号乘以一个根据绝对位置信息而改变的系数，并且计算乘法结果之和。

绝对位置检测器
相关申请参考
本申请要求于2005年11月28日提交的号为2005-342913的日本专利申请的优先权，并合并在此以供参考。
技术领域
本发明涉及一种绝对位置检测器，用于检测由于线形运动或者转动而产生相对转移的装置中的部件的绝对位置，特别涉及使用于该类检测器的传感器输出信号的信号处理。
背景技术
近几年，采用内置电机(built-in motors)且能够实现精确、高速工作的直接驱动电机系统已经被用于加工机床的转台。一般来说，由于直接驱动电机系统能够检测电机的磁性的位置，且不需要在启动后对原系统进行任何调整，该类系统被用于实现能够检测绝对位置的绝对位置检测器。
一种常用的绝对位置检测器的例子是一个利用磁特性的转动绝对位置检测器，如图12所示。图13是一个解释图12显示的微处理器利用软件进行信号处理的作用过程的方块图。图14是一个解释图13中显示的二元化处理器的作用过程的方块图。图15是一个通过偏移量显示经由校正信号(correcting signal)S4获取的信号SA4的转动位置特性的图。进一步地，图16是一个显示在选择器(selector)选择信号SA4或信号SA5之后而获取的信号C2的转动位置特性。
在图12中，一个机器编码盘(absolute code disk)2由一个软磁性材料构成，且固定于转动轴1。在该机器编码盘2的外围上，机器码的180位被记录，这样，圆周的每1/180对应1位，用每一个凹陷部分代表“0”，每一个凸起部分代表“1”。该180-位码的特征在于，在每一个读取位置连续的8-位码图(8-bit code pattern)不相同。相应地，当8个连续位码被读取时，所述转动轴1的转动位置用一种绝对的方式(in an absolute manner)被检测到。进一步地，一个增量码盘(incremental code disk)(图未显出)固定于位于所述机器码盘2的底侧之上的转轴1。所述增量码盘被成型为相似于在1/180转动间隙(pitch)重复凹陷和凸起部分样式的齿轮，并且该增量码盘由软磁性材料组成。设置于靠近所述机器码盘2的外围的一个固定部件上，一个包括24个磁性传感器的磁性传感器组3，呈直线设置，独立的传感器彼此分隔大小相等于所述机器编码器2的大约1/360的转动距离。进一步，2个磁传感器7、8固定在一个固定部件，且置于靠近所述增量码盘的外围，彼此分隔大小等于大约所述增量码盘圆周的1/720的距离。
所述两磁性传感器组3和所述磁性传感器7、8使用一个永磁铁(permanent magnet)或电磁铁(electromagnet)相对所述码盘侧产生直流电流或交流电流磁场，且然后通过类似磁阻器元件(magneticresistor elements)及线圈这样的器件转换磁通量(magnetic flux)为电信号，该磁通量依照由由磁性材料构成的处于码盘外围上的凹陷和凸起部分产生的磁阻的变化而不同。当来自所述磁性传感器组3中的24个传感器的传感器输出信号编号为s0，s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，s8，s9，s10，s11，s12，s13，s14，s15，s16，s17，s18，s19，s20，s21，s22以及s23，这样的顺序是从最右边的传感器算起，选择器4设置一个用于接受24个输入且提供单一输出的模拟转换器(an analog switch)，该选择器根据微处理器13提供的选择信号SEL顺序地在相同的时间间隔内切换来自s0至s23的传感器信号，并且输出选择的传感器信号至一个放大器(amplifier)5。该放大器5放大传感器信号且将放大后的信号输出到一个AD转换器6。该AD转换器6顺序地转换放大后的传感器输出信号s0-s23为数字信号S0，S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15，S16，S17，S18，S19，S20，S21，S22以及S23，并且输出该数字信号至微处理器13。进一步，来自磁性传感器7、8的输出信号AS，AC通过放大器9、10被放大，且随后通过AD转换器11，12分别地转换为数字信号DS，DC。来自磁性传感器7、8的数字信号DS，DC输出至微处理器13。根据图12中的装置，信号DS，DC的数值与转动位置的正弦值和余弦值成比例，其中转动轴的1/180的转动对应一个周期(cycle)。
经由磁性传感器7、8数字化处理(digitizing)获取的信号DS和DC输入进一个插补处理器(interpolation processor)16并进行二元化正切弧度(bivariate arctangent)运算。因此，指示转动轴1在1/180的转动内的绝对位置的一个8-位数值从插补处理器16中输出。进一步，经由数字化处理获取的来自磁性传感器组3中的输出信号信号S0，S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15，S16，S17，S18，S19，S20，S21，S22以及S23，被输入进一个二值化处理器(binarization processor)14。在该二值化处理器14，预先存储在存储装置(memory device)21，22内的偏移量On和On+1(n为偶数且满足0≤n≤22)通过减法器27，28从输出自两相邻传感器的信号S_n和S_n+1中分别地减去，以输出信号SA_n和SA_n+1。选择器31选择信号SA_n和SA_n+1中的哪一个数值取决于8-位数值的最显著位(most significantbit，MSB)PL是1还是0，并且输出选择出的信号至比较器32。比较器32判断选择信号是大于0还是小于0，然后将判断结果作为二值化数值Bm(其中m＝n/2)输出。
最显著位(MSB)的数值PL代表在转动轴1转动一周被分为360个区域时，该转动轴1位于一个偶数区域还是一个奇数区域。利用该信息，在二值化处理器14内的选择器31，从等于1位(1/180转动)的机器码盘2的范围内的两个传感器信号SA_n和SA_n+1内选择，从位于更远离发生位变化的位的边沿(a bit border)的传感器获取的传感器信号。采用这种方式，二值化(binarize)机器码的具体位且同时避免使用从读取错误可能发生的位边沿来的信号是可能的。如前所描述，二值化处理器14可以从来自磁性传感器组3的24个输出信号之间读取一个作为码B记录在机器码盘2上的连续12-位的数值。通过二值化处理器14识别的该12-位码B，通过解码器15解码以决定对应于码B中间部分从B2至B9的8-位码的转动位置，以及指示的转动轴1在转动一周内的转动位置的8-位数值PH被输出。一个加法器17通过利用指示转动轴在1/180转动内的绝对位置的8-位数值PL作为低序位及8-位数值PH作为高序位位合成一个16位数值，并且将合成数值作为数值PO输出。采用这种方式，转动轴1在转动中的绝对位置可以通过一个16-位数值PO表示。
利用如图12中所示的传统的机器编码器，由于转子(rotor)可以利用磁性材料，铁或者铁合金此类材料被制造，具有各种不同外径及设置有各种不同内径孔的转子可以相对容易地通过金属工艺制造。进一步，由于绝对位置可以通过多个线性设置的磁性传感器检测到，且不考虑转子圆周的曲率，同样的传感器单元可以用于检测具有不同外径的转子位置。相应地，通过使用如图12中所示的结构，设计具有各种外径和孔径尺寸的机器编码器，而不需要花费显著的研发成本是可能的，这样，传统的机器编码器被认为，用于其中为了不同的模型各种不同尺寸的外径和孔径需求的加工机床转台，是适合的。此外，由于仅仅需要提供一种传感器单元(其中，相比于在大体上由金属块构成的转子，故障倾向于更频繁)，维修成本可以被最小化。
无论如何，在使用磁原理的机器编码器内，如图14中所示，由于磁性传感器设置为一条直线，导致机器码盘2的曲率而导致的磁性传感器位于更远地朝向传感器组的两端，因此关于机器码盘的间隙会变得更大。相应地，由机器码盘凹陷和凸起部分引起的信号变化变得更小了，因为磁性传感器位于更远地朝向上述两端，导致码读取精确率的下降。由于该原因，为了测定绝对位置，解码器15使用从其中码读取精确率相对地高的中间部分获取的16个传感器信号二值化8-位码。尽管如此，如图15中的e段和图16中的f段所示，可以理解，即使是使用来自中间部分传感器信号，码读取错误(或者码阅读错误)在对应于8位码一端的提供数值B2的传感器信号很容易产生。由于磁通的低线性度(poor rectilinearity)而导致的该类型的读取错误在磁性传感器中是常见的。由于磁通的低线性度，磁性传感器不仅易于受到处于码盘外缘的凹陷和凸起部分的影响，而且易于受到周围的码盘形状的影响。相应地，读取错误通常通过调整对应于读取错误发生位的传感器的偏移量可以很好地避免。
根据上述的方法，偏移量对于每一不同类型的码盘都必须要调整，这将会很麻烦。进一步，因为即使在调整后不会立即产生读取错误，由于随着时间不时的温度变化或者类似的，而导致的传感器特性的微小变化而常常发生的读取错误，这是不利的。应当注意到，像这样的缺陷并不局限于磁性传感器，且相似地存在于使用被证明具有良好线性度的光的传感器，因为光学传感器之间的信号接口在记录在机器轨迹(absolute track)上的位间隙(bit pitches)变得更加窄时，上述缺陷倾向于发生得更加频繁。
发明内容
根据本发明的绝对位置检测器的一个优点在于，记录在一个机器轨迹上的码可以被读取得更加精确。
根据本发明第一方面的绝对位置检测器，其包括多个用于读取记录在机器轨迹上的位值的传感器。一个来自读取传感器的输出信号通过来自补偿传感器(compensation sensor)的输出信号而被补偿。该补偿传感器是所述多个传感器中的一个，其位于距所述读取传感器距离在λ/2至3λ/2的范围内。在读取一个读取目标位(target bit)时，所述读取传感器可以接受来自相邻位的影响，这样使得来自该读取传感器的输出信号可以偏移指示位信息(bit information)的信号波形。在设置于绝对位置检测器内的一个位值确定电路(bit valuedetermination circuit)内，来自所述读取传感器的输出信号基于来自所述补偿器的输出信号被校正。换句话说，所述读取传感器的输出信号被校正为与指示所述位信息极其相似的信号波形。利用该装置，绝对位置传感器可以避免位读取错误，因此能执行更精确地码读取的任务。
根据本发明第二方面的绝对位置检测器，其包括用于读取记录在机器轨迹上的位值(bit values)的多个传感器，且基于来自该多个传感器输出信号之和(sum)提高读取传感器的输出信号。在读取一个读取目标位(read target bit)时，读取传感器能接受来自相邻位的影响，这样使得来自所述读取传感器的输出信号可以偏移于指示位信息的信号波形。在设置于绝对位置检测器内的位值确定电路(bit valuedetermination circuit)内，来自所述读取传感器的输出信号基于来自所述多个传感器的输出信号之和被提高。换句话说，所述读取传感器输出信号被提高为与指示所述位信息极其相似的信号波形。利用该装置，绝对位置传感器可以避免位读取错误，因此提高码读取的精确性。
根据本发明第三方面的绝对位置检测器，其包括用于读取记录在机器轨迹上的位值(bit values)的多个传感器，以及用于读取记录在增量轨迹(incremental track)上的位值的增量传感器(incrementalsensor)。在该绝对位置检测器上，一个虚拟传感器(virtual sensor)的输出信号基于来自两个选择传感器(two selected sensor)的输出信号而被估计。该两个选择传感器的输出信号是获取来自最靠近读取目标位的1位(one-bit)宽的中心位置的信号。在所述读取目标位的1位宽的中心位于两个相邻传感器之间且该两个传感器中其中任意一个读取所述读取目标位时，来自传感器的输出信号可以偏移于指示位信息的信号波形。在设置于绝对位置检测器内的位值确定电路(bitvalue determination circuit)内，位于最靠近所述读取目标位1位宽的中心的两传感器基于来自所述增加传感器的输出信号而被选择，并且一个虚拟传感器输出信号利用所述两个选择传感器而被估计。换句话说，一个与指示所述位信息极其相似的信号波形利用所述两个选择传感器而被估计。利用该装置，绝对位置传感器可以避免位读取错误，因此能执行更精确地码读取的任务。
附图说明
图1是显示本发明绝对位置检测器的二值化处理器33的作用过程的方块图。
图2显示补偿器18作用过程的方块图。
图3显示在二值化处理器33内的信号SB4的转动位置特性的图。
图4显示在二值化处理器33内的信号CB2的转动位置特性的图。
图5显示本发明绝对位置检测器的二值化处理器53的作用过程的方块图。
图6显示在二值化处理器53内的信号SC4的转动位置特性的图。
图7显示在二值化处理器53内的信号CC2的转动位置特性的图。
图8显示在补偿器18用于二值化处理器53内时信号CC2的转动位置特性的图。
图9显示本发明绝对位置检测器的二值化处理器63的作用过程的方块图。
图10显示在二值化处理器63内的信号U2的转动位置特性的图。
图11显示在补偿器18用于二值化处理器63内时信号U2的转动位置特性的图。
图12显示传统的机器编码器和其中的位置检测器的图。
图13是用于解释通过一个微理器13来执行的传统软件处理操作的方块图。
图14是用于解释在传统绝对位置检测器内的二值化处理器的14的作用过程的方块图。
图15显示传统的消除偏移后获取的传感器信号SA4的转动位置特性的图。
图16显示从传统二值化处理器14输出的信号C2的转动位置特性的图。
具体实施方式
参阅附图，本发明的实施例将在下面描述。
根据本发明的绝对位置监测器的整体结构基本上与图12中所示的传统装置的整体结构相似。本实施例的特征涉及二值化处理器的结构。显示于图1中的二值化处理器33替换了传统二值化处理器14，使用在了第一实施例中。图1是显示根据本实施例的二值化处理器33结构的方块图。在图1中，与图14中二值化处理器14具备相同功能的部件被标识为同样的参考数字，且这些部件的解释下面将不再重复。图2显示补偿器18工作过程的方块图。
在图1中，通过在减法器27，28内消除掉偏移而获取的传感器信号SA_n-2，SA_n-1，SA_n，SA_n+1，SA_n+2以及SA_n+3被输入进补偿器18。在补偿器18内，如图2中所示，利用存储在存储装置(memory device)34，36，38，乘法器40，42，44以及减法器46内的值执行等式(1)的运算，同时利用存储在存储装置35，37，39，乘法器41，43，45以及减法器47内的值执行等式(2)的运算。
SB_n＝1.5×SA_n-0.5×SA_n-2-0.25×SA_n+2           (1)
SB_n+1＝1.5×SA_n+1-0.5×SA_n-1-0.25×SA_n+3       (2)
选择器31根据8位数值PL的最显著位(MSB)是1还是0，选择SBn和SBn+1中的一个数值，并且输出选择的数值到补偿器32。补偿器32判断该选择的数值是比0大还是比0小，并且将判断结果作为0或者1输出。
图3显示通过利用补偿器18的校正信号SA4而获取到的信号SB4的转动位置特性的图。进一步，图4显示在选择SB4或SB5其中之一后从选择器31输出的信号CB2的转动位置特性图。通过这些图可以理解，通过利用补偿器18，与图15和图16中的图相比较，信号特性已经大大提高了。利用图14显示的结构获取的用于机器编码器的传感器输出信号具有不仅受到在读取目标位传感器信号的变化的影响、而且还受到位于相邻于读取目标位两侧的传感器的影响的性质。特别地，当读取目标位的值不同于相邻位的值，对应于读取目标位的传感器输出值趋向于漂移向相邻位的值。换句话说，图12的机器编码器的传感器信号S_n变为漂移向对应于靠近所述读取目标位两位置的输出信号SA_n-2和SA_n+2水平的信号。由于该特性，通过将常值系数乘以信号SA_n-2和SA_n+2，然后从SA_n的值中减去获取的结果，这能有效地补偿由于相邻于读取目标位的影响而产生的漂移。当读取传感器的输出值通过使用位于距该读取传感器(位于最靠近1位宽的中心的读取目标位的传感器，且其输出信号即将被校正)距离等于λ的用于补偿的传感器的输出值而被校正时，该补偿是最有效的，其中λ是指记录在机器轨迹上的一位对应的间距(pitch)。尽管如此，即使当补偿传感器之间相距的距离不等于λ，只要距离补偿传感器到读取传感器之间的距离在λ/2至3λ/2的范围内，校正效果可以达到。分别地，设定Sp是指从读取传感器输出的信号同时Sq和Sr是指从位于两侧距离读取传感器λ的补偿传感器输出的信号，等式(1)和(2)的信号校正运算通过下面的等式(3)来表示。
(a·Sp)-(b·Sq)-(c·Sr)                         (3)
等式(3)中，关系a＞(b+c)永远为真，因为信号Sp对应于读取目标位，其相比于其它信号必须变得更大。进一步，当传感器之间的间距不大于3λ/2时，关于转子的间隙的大小对于所有的传感器来说大体上相等，这样使得信号特性相对一致。相应地，如等式(1)和(2)中所示，b＝c也可以为真。尽管如此，通过将因各自传感器和转子间隙的不同而导致的传感器特性的不同考虑进来，并且根据间隙的尺寸比例设定系数a，b，c，从而进一步完成精确校正是可能的。
如前所述，二值化处理器33起的作用是决定基于来自位于最靠近读取目标位1位宽度的中心的读取传感器的输出信号的读取目标位的值，以及从位于距离所述读取传感器从λ/2至3λ/2的距离范围内的补偿传感器输出的信号。
图5是解释本发明的通过将根据本发明的一个二值化处理器53替换图13中所述的绝对位置检测器的二值化处理器14而设置另一个实施例的方块图。在图5中，与图14中二值化处理器14的具备相同功能的部件被标识为同样的参考数字，且这些部件的解释下面将不再重复。
在图5中，通过在减法器25，26，…30内消除偏移而获取的传感器信号SA₀，SA₁，…SA₂₃，被输入进一个加法器51，且加法器51输出作为这些信号之和的信号SG。乘法器52将信号SG乘以存储在存储装置50的系数K，然后作为信号SK输出获取的结果。在图5中的实施例中，处理过程中K＝1/24，这样信号SK等于SA₀，SA₁，…SA₂₃的平均值。消除偏移后获取的每个传感器信号SA_n，SA_n+1，信号SK在加法器48，49内分别相加，然后相加的结果作为信号SC_n，SC_n+1输出。选择器31根据最显著位的8位数值PL是1或0，来选择信号SC_n和SC_n+1其中之一，然后输出选择信号至比较器32。该比较器32判断选择信号比0大还是比0小，然后将判断结果作为0或1中的一个输出。
图6中显示通过将信号SK加于信号SA4而获取到的信号SC4的转动位置特性图。进一步，图7显示选择器31选择信号SC4或信号SC5之后获取到的信号CC4的转动位置特性图。从图6和图7可以理解，通过增加与传感器信号之和成比例的值至单独的传感器信号，信号特性与图15和图16图中的信号特性相比提高了。在具有如图14中所示的结构的机器编码器中，所有的传感器信号输出水平具有这样的倾向，即在读出码包括很多“1”时该传感器信号输出水平变低，而当读出传感器包括很多“0”时，该传感器信号输出水平变高。相应地，通过增加与多个传感器信号之和成比例的数值至读取传感器的输出值，二值化处理器53能够提高信号特性，更精确地指示位信息，如图6和图7中所示。
在图5中的实施例中，在单独的传感器通过使用在偏移消除之后而获取的传感器输出之和成比例的值校正之后，应该注意到，事实上，不考虑读取目标位的值，穿过位于传感器组两端的磁通由于转子曲率的影响较弱。相应地，取代来自所有传感器的输出信号之和，通过选择性地使用来自至少位于在N·λ或者靠近传感器组中心内的区域内的输出信号之和，用于校正单独的传感器信号，可能达到更好的特性，其中，λ是指通过记录在机器轨迹上的一位所需的间隙，N是指用于识别绝对位置所需的最小位。进一步，图8显示CC2信号的转动位置特性，该信号是在图2中所示的补偿器18直接地在选择器31之前被应用的情况下获取的。比较图8和图4及图7的图可以理解，通过结合两种类型的信号处理过程与仅使用其中一种信号处理相比较，信号特性能够进一步地提高。
如前所述，二值化处理处理器53起的作用是基于读取传感器的输出信号以及多个传感器输出信号之和，决定读取目标位的值。
图9是通过使用依据本发明的二值化处理器63替换图13中所描述的绝对位置检测器的二值化处理器14而配置的本发明的另一实施例的方块图。在图9中，与图14中二值化处理器14的具备相同功能的部件被标识为同样的参考数字，且这些部件的解释下面将不再重复。
在图9，通过在减法器26，27，28和29内消除偏移而获取的传感器信号SA_n-1，SA_n，SA_n+1和SA_n+2在乘法器内分别乘以函数L(PL)，M(PL)，N(PL)以及R(PL)得到的值。函数L(PL)，M(PL)，N(PL)以及R(PL)分别是下面等式(4)，(5)，(6)和(7)所表达的运算，其中，每一等式中都有8位数值PL作为输入变量，PL是指转动轴1在1/180转动内的绝对位置。信号SL_m，SM_m，SN_m和SR_m作为乘法运算的结果被输出。
L(PL)＝0当PL＜192时；L(PL)＝(PL-192)/128当PL≥192时    (4)
M(PL)＝0当PL＜64时；M(PL)＝(PL-64)/128当64≤PL＜192时；
M(PL)＝(320-PL)/128当PL≥192时                       (5)
N(PL)＝(PL+64)/128当PL＜64时；
N(PL)＝(192-PL)/128当64≤PL＜192时；N(PL)＝0当PL≥192时                                                       (6)
R(PL)＝(64-PL)/128当PL＜64时；R(PL)＝0当PL≥64       (7)
乘法运算之后得到的四个值SL_m，SN_m和SR_m加到加法器62内的单一值，然后作为信号U_m输出。比较器32判断该信号U_m比0小还是大，然后将判断结果作为0或1输出。
图10显示从加法器62输出的转动位置特性图。消除如在图16中的g段所示特性衰退(characteristic degradations)之后，可以看到，信号特性被提高。根据是用在位于最靠近读取目标位的1位宽的中心的传感器信号被选取的传统的二值化处理器14中，在读取目标位的1位宽的中心位于两相邻传感器的中点的时候，选择两传感器其中任一个将会产生关于理想传感器值的相对大的误差，导致如图16中g段显示的信号特性衰退。相比之下，在图9中的二值化处理器63内，通过使用等式(4)，(5)，(6)，(7)以及乘法器58，59，60，61提供的功能，以使得用于4段的4个功能值中的2个根据PL值总为0而分开，来自最靠近读取目标位1位宽的中心的两个传感器的信号被选择。进一步，两选择传感器信号的每一个被乘以一个系数，该系数根据距读取目标位1位宽的中心的距离(PL)以及在加法器62内乘法运算的结果之和而不同，并且乘积的结果在加法器62内计算和。通过这种方式，利用两传感器的信号输出执行插补运算(interpolationcalculation)，以获得来自读取目标1位宽的中心的虚拟传感器输出信号。因此，避免传统方法中选择两个信号其中之一的缺点并且用更高的精度确定读取目标位的值是可能的。进一步，图11显示在信号SA_n-1，SA_n，SA_n+1和SA_n+2穿过图2中的补偿器18之后作为信号输入进二值化处理器63内的乘法器58，59，60，61的情况下，得到的信号U2的转动位置特性图。比较图11及图4和图10的图可以理解，通过结合两种类型的信号处理过程与仅使用其中一种信号处理相比较，信号特性能够进一步地提高。
尽管上述实施例是关于是接受偏移消除之后而进行信号处理的信号的情形，二值化可以通过将不进行偏移校正而接受信号处理的信号与偏移值相比较而执行。进一步，尽管上面描述的实施例中，来自读取目标位1位宽的中心的虚拟传感器信号基于穿过补偿器的信号而获取，首先获取用于每读取目标位的虚拟传感器信号，并且随后通过补偿器校正该虚拟传感器信号，这也是可能的。除此之外，本发明的信号处理可以执行除本发明外的关于接受信号处理的传感器信号。
尽管上述实施例描述的是关于利用原理的转动机器编码器，但本发明并不局限于这样的结构，也能够应用于其它的像光学机器编码器和线性位置编码器这样的其它编码器。进一步，尽管在上述实施例中机器轨迹设置于可活动的部件上，且传感器设置于固定部件上，使用其它的结构是可能的，像这样的，比如机器轨迹设置于固定部件而传感器设置于活动部件颠倒的结构。