CN108021090A - 控制***及其控制方法、计算机可读存储介质 - Google Patents

控制***及其控制方法、计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供控制***及其控制方法、计算机可读存储介质，根据本发明能够减轻对待测量形状的对象物的限制。本発明的PLC***(SYS)包括：位移传感器(7)、驱动装置(30、40)以及PLC(1)。PLC***(SYS)判断为在某个获取位置不可测量时(S2的“是”)，返回到该不可测量的获取位置(S8)，再次执行测量(S12)。在再次执行的测量过程中检测到不可测量时(S16的“是”)，将载台移动到下一个获取位置(S19)，再次执行测量(S22)。

Description

控制***及其控制方法、计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及测量对象物形状的控制应用程序的控制***及其控制方法、计算机可读存储介质。
背景技术
对许多在生产现场使用的机器、设备，利用可编程逻辑控制器(Program mableLogic Controller，以下也称为PLC)等控制装置来进行控制。已知一种控制***，其使用这种控制装置来控制测量装置并测量对象物的形状。例如，专利文献1中公开了一种使用不接触对象物的非接触式传感器来测量对象物的形状的控制***。
专利文献1：日本特开2012-177620号公报
然而，在专利文献1所公开的控制***中，对象物的表面粗糙或对象物具有非常高的部位时等，由于传感器不能正确地获取测量对象物形状所需的信息，因此，有可能不能准确地测量该对象物的形状。如上所述，专利文献1中公开的控制***存在待测量形状的对象物受限制的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制***及其控制方法、计算机可读存储介质，能够减轻对待测量形状的对象物的限制。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制***，其中，包括：测量装置，测量对象物的一维信息；驱动装置，使测量装置与对象物之间的相对位置发生变化；以及控制装置，对测量装置和驱动装置进行控制，以便基于在测量装置中测量的一维信息，获取对象物的二维形状或三维形状的信息；所述控制装置包括：测量数据获取部，执行一边使相对位置发生变化，一边将测量装置的一维信息和来自驱动装置的位置信息作为测量数据来获取的获取处理；以及形状数据生成部，执行基于在测量数据获取部获取的测量数据生成二维形状或三维形状的形状数据的生成处理；所述测量数据获取部在相对位置每次变化到与设定的测量间隔对应的获取位置时，执行获取处理；获取处理失败时，使发生变化的相对位置返回到发生失败的获取位置后，在返回的获取位置再次执行获取处理。
优选地，测量数据获取部在获取处理失败时，使该测量装置退避到测量装置和对象物不相撞的位置。
优选地，测量数据获取部在再次执行的获取处理失败时，使相对位置变化到下一个获取位置后，在下一个获取位置执行获取处理。
优选地，与获取处理失败的获取位置对应的一维信息与作为测量数据获取的一维信息不同。
优选地，控制装置对获取处理失败的次数进行统计，统计的次数达到预先确定的次数时执行错误处理。
优选地，还包括：特征量运算部，其基于由形状数据生成部生成的形状数据，运算对象物的特征量。
优选地，起到主装置作用的控制装置和起到从装置作用的测量装置及驱动装置通过网络相连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制装置的控制方法，该控制装置对驱动装置进行控制，使得驱动装置使测量对象物的一维信息的测量装置与对象物之间的相对位置发生变化，并且对测量装置和驱动装置进行控制，以便基于在测量装置中测量的一维信息，获取对象物的二维形状或三维形状的信息；所述控制方法包括：执行一边使相对位置发生变化，一边将测量装置的一维信息和来自驱动装置的位置信息作为测量数据来获取的获取处理步骤；以及执行基于测量数据生成二维形状或三维形状的形状数据的生成处理步骤；执行获取处理步骤在相对位置每次变化到与设定的测量间隔对应的获取位置时执行；在执行获取处理步骤中，获取处理失败时，使发生变化的相对位置返回到发生失败的获取位置后，在返回的获取位置再次执行获取处理。
根据本发明的又另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有被控制装置的处理器执行的程序，该控制装置对驱动装置进行控制，使得驱动装置使测量对象物的一维信息的测量装置与对象物之间的相对位置发生变化，并且对测量装置和驱动装置进行控制，以便基于在测量装置中测量的一维信息，获取对象物的二维形状或三维形状的信息；所述程序在控制装置的处理器中执行：一边使相对位置发生变化，一边将测量装置的一维信息和来自驱动装置的位置信息作为测量数据来获取的获取处理步骤；以及执行基于测量数据生成二维形状或三维形状的形状数据的生成处理步骤；执行获取处理步骤在相对位置每次变化到与设定的测量间隔对应的获取位置时执行；在执行获取处理步骤中，获取处理失败时，使发生变化的相对位置返回到发生失败的获取位置后，在返回的获取位置再次执行获取处理。
根据本发明的控制***及其控制方法、计算机可读存储介质，能够减轻对待测量形状的对象物的限制。
附图说明
图1是表示本实施方式的控制***的概略结构的示意图。
图2是表示本实施方式的控制***中的测量结构的示意图。
图3是表示本实施方式的CPU单元的硬件结构的示意图。
图4是表示本实施方式的CPU单元中执行的软件结构的示意图。
图5是表示本实施方式的控制***的功能结构的框图。
图6是用于说明本实施方式的控制***的控制处理流程的图。
图7是表示本实施方式的控制***中的线测量和二维形状数据的生成的概要的示意图。
图8是用于说明本实施方式的控制***中的测量分辨率的图。
图9是用于说明本实施方式的控制***中的二维形状数据的等间隔化的图。
图10A～图10C是用于说明本实施方式的控制***中的特征量运算的图。
图11A～图11C是用于说明本实施方式的控制***中的特征量运算的图。
图12A和图12B是用于说明本实施方式的控制***中的控制种类的图。
图13是表示本实施方式的控制***的线测量数据获取部的功能结构的功能框图。
图14是用于说明测量状态和非测量状态的图。
图15是用于说明处于测量状态时执行的流程的图。
图16是用于说明处于非测量状态时执行的流程的图。
图17A和图17B是用于说明具有不可测量的部分的对象物的形状数据的图。
附图标记的说明
1：PLC，2：现场网络，3x、3z：伺服马达驱动器，4x、4z：伺服马达，5：远程IO终端，6：控制器，7：位移传感器，8：PLC支持装置，10：连接电缆，11：***总线，12：电源单元，13：CPU单元，14、53：IO单元，15：特殊单元，20：测量装置，30、40：驱动装置，31：载台，51：远程IO终端总线，52：通信耦合器，100：微处理器，102：芯片组，104：主存储器，106：非易失性存储器，160：线测量数据获取部，161：线测量数据生成部，162：仿形控制部，162a：目标位置计算部，162b：指令轨迹计算部，170：二维形状数据生成部，180：特征量运算部，230：控制程序，300：可编程显示器。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本实施方式。需要说明的是，图中相同的附图标记表示相同或相应的部分。
(A.控制***的结构)
本实施方式的控制***具有对测量装置和驱动装置进行控制来获取对象物的二维形状或三维形状的信息的控制功能。首先，参照图1说明作为本实施方式的控制***的PLC***SYS的结构。
图1是表示本实施方式的控制***的概略结构的示意图。作为控制***的PLC***SYS包括：PLC1、伺服马达驱动器3x、3z、远程IO终端5以及控制器6。伺服马达驱动器3x、3z、远程IO终端5以及控制器6分别经由现场网络2连接到PLC1。PLC1经由连接电缆10等与PLC支持装置连接，并且经由网络114与可编程显示器300连接。
控制器6连接有用于测量对象物的一维信息(例如，对象物的高度、到对象物的距离等信息)的位移传感器7。由控制器6和位移传感器7构成测量装置20。伺服马达驱动器3x驱动X轴的伺服马达4x。由伺服马达驱动器3x和伺服马达4x构成X轴的驱动装置30。伺服马达驱动器3z驱动Z轴的伺服马达4z。由伺服马达驱动器3z和伺服马达4z构成Z轴的驱动装置40。也可以将控制器6和位移传感器7一体地构成。
在以下说明中，PLC***SYS具有获取对象物的二维形状信息的控制功能。首先，具体地说明PLC***SYS中的用于获取对象物的二维形状信息的测量结构。图2是表示本实施方式的控制***中的测量结构的示意图。在图2中，为了使放置在载台31上的对象物A沿图中的X方向驱动而在载台31上设置驱动装置30，为了使位移传感器7本身沿图中的Z方向驱动而在位移传感器7上设置驱动装置40。通过用驱动装置30使载台31沿X方向移动，并且用驱动装置40使位移传感器7本身沿Z方向移动，来改变测量装置20与对象物A之间的相对位置。
而且，为了获取来自位移传感器7的测量信息，位移传感器7与控制器6连接。在控制器6中获取的测量信息被传送到PLC1，在PLC1中对测量信息进行后述的处理。PLC1对驱动装置30、40传送位置指令，变更位移传感器7和载台31的位置。
返回到图1，进一步详细说明各个结构。PLC1包括进行主要的运算处理的CPU单元13、一个以上的IO单元14、特殊单元15。这些单元经由PLC***总线11能够互相交换数据。另外，利用电源单元12向这些单元提供合适电压的电源。需要说明的是，构成PLC1的各个单元是PLC制造商提供的，因此PLC***总线11通常由各家PLC制造商独自开发而被使用。与此相对，如后述那样，在多数情况下，对现场网络2公开其标准等，以便能够连接不同制造商的各个产品。
参照图3对CPU单元13的详细内容进行后述。IO单元14是与一般的输入输出处理有关的单元，负责输入输出开启/关闭这样的二值化的数据。即，IO单元14收集传感器处于检测出某些对象物的状态(开启)还是处于不检测出某些对象物的状态(关闭)的信息。另外，IO单元14对继电器、促动器这样的输出装置输出用于激活的指令(ON，开启)和用于不激活的指令(OFF，关闭)中的任一个指令。
特殊单元15具有在IO单元14不支持的功能，如模拟数据的输入输出、温度控制、基于特定的通信方式的通信。
现场网络2传输与CPU单元13交换的各种数据。作为现场网络2，典型地，可使用各种工业用以太网(注册商标)。作为工业用以太网(注册商标)，例如已知有Ether CAT(注册商标)、Profinet IRT，MECHATROLINK(注册商标)-III、Powerlink、SERCOS(注册商标)-III、CIP Motion等，可以采用其中的任一个。而且，也可使用除工业用以太网(注册商标)以外的现场网络。例如，如果不进行动作控制，则可使用DeviceNet、CompoNet/IP(注册商标)等。在本实施方式的PLC***SYS中，典型地举例示出将工业用以太网(注册商标)即EtherCAT(注册商标)用作现场网络2时的构成。
需要说明的是，在图1中例示了具有PLC***总线11和现场网络2双方的PLC***SYS，但也可以采用仅搭载有其中一方的***结构。例如，也可以利用现场网络2连接所有单元。或者，也可以不使用现场网络2，将伺服马达驱动器3x、3z直接连接到PLC***总线11。而且，也可以将现场网络2的通信单元与PLC***总线11连接，并且从CPU单元13经由该通信单元与连接在现场网络2上的设备之间进行通信。
伺服马达驱动器3x、3z经由现场网络2与CPU单元13连接，并且根据来自CPU单元13的指令值来驱动伺服马达4x、4z。更具体而言，伺服马达驱动器3x、3z从PLC1以固定周期接受位置指令、速度指令、转矩指令这样的指令值。另外，伺服马达驱动器3x、3z从与伺服马达4x、4z的轴连接的位置传感器(旋转编码器)、转矩传感器这样的检测器，获取位置、速度(典型地，从这次位置与上一次位置的差算出)、转矩这样的与伺服马达4x、4z的动作有关的实测值。然后，伺服马达驱动器3x、3z将来自CPU单元13的指令值设定为目标值，并且将实测值作为反馈值，进行反馈控制。即，伺服马达驱动器3x、3z对用于驱动伺服马达4x、4z的电流进行调节，以使实测值接近目标值。需要说明的是，伺服马达驱动器3x、3z有时也被称为伺服马达放大器。
另外，在图1中示出了将伺服马达4x、4z和伺服马达驱动器3x、3z组合而成的***例，但也可以采用其它结构，例如将脉冲马达和脉冲马达驱动器组合而成的***。
位移传感器7是用于测定对象物A的一维信息(例如，高度信息)的传感器。对位移传感器7而言，作为测定方式，有使用磁场、光、声波的非接触式和使用度盘式指示器、差动变压器等的接触式。而且，在使用光的位移传感器7中，有三角测量方式、共焦方式等。以下，将本实施方式的位移传感器7作为使用白色共焦点的非接触式位移传感器来进行说明。
在控制器6中，将在位移传感器7中测定到的对象物A的一维信息转换为数字信息并输出到CPU单元13。需要说明的是，若位移传感器7是使用白色共焦点的非接触式位移传感器，则控制器6具有未图示的作为白色光源的白色LED(发光二极管，Light EmittingDiode)、分支光纤、光谱仪、摄像元件、控制电路部等。
载台31和位移传感器7安装在螺纹轴滑块上，通过驱动伺服马达4x、4z来使该滑块移动。需要说明的是，不限于螺纹轴滑块，只要具有同样功能的结构即可，例如也可以在直线式滑块上安装载台31和位移传感器7。
在图1所示的PLC***SYS的现场网络2上还连接有远程IO终端5。远程IO终端5基本上与IO单元14同样地进行与一般的输入输出处理有关的处理。更具体而言，远程IO终端5包括在现场网络2中用于进行与数据传输有关的处理的通信耦合器52和一个以上的IO单元53。这些单元经由远程IO终端总线51能够互相交换数据。
在PLC***SYS中，PLC1的CPU单元13起到EtherCAT中的主(master)装置的作用，伺服马达驱动器3x、3z、控制器6以及通信耦合器52起到EtherCAT中的从(slave)装置的作用。需要说明的是，也可以替代CPU单元13设置起到主装置作用的单元。
需要说明的是，PLC支持装置8是用于用户生成包括用户程序、表示***结构(器件结构)的***结构信息、变量表等的项目的装置。PLC支持装置8的硬件结构典型地由通用的计算机构成。具体而言，PLC支持装置8包括未图示的CPU、ROM、RAM、硬盘(HDD)、键盘和鼠标、显示器、通信接口(IF)等。在PLC支持装置8中执行的各种程序是在CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)9中存储来流通的。需要说明的是，也可以从上位的主机等经由网络来下载程序。
可编程显示器300能够将从PLC1获取的各种信息显示在画面上，并且通过用户进行操作，能够变更存储在PLC1中的输入变量的值。可编程显示器300的硬件结构包括CPU、ROM、RAM、闪存、时钟、操作键、照相机、触摸屏、通信接口等。
(B.CPU单元的硬件结构)
接着，参照图3对CPU单元13的硬件结构进行说明。图3是表示本实施方式的CPU单元的硬件结构的示意图。参照图3，CPU单元13包括微处理器100、芯片组102、主存储器104、非易失性存储器106、***定时器108、PLC***总线控制器120、现场网络控制器140以及USB接口110。芯片组102与其它的组件之间分别经由各种总线进行耦合。
微处理器100和芯片组102典型地按照通用的计算机体系结构来构成。即，微处理器100解释并执行根据内部时钟从芯片组102依次提供的指令代码。芯片组102在彼此连接的各种组件之间交换内部的数据的同时，在微处理器100中生成必要的指令代码。而且，芯片组102具有对在微处理器100中执行运算处理而得到的数据等进行高速缓存的功能。
CPU单元13具有作为存储机构的主存储器104和非易失性存储器106。
主存储器104是易失性的存储区域(RAM)，保存有对CPU单元13通电之后在微处理器100中应执行的各种程序。另外，主存储器104也可以用作由微处理器100执行各种程序时的作业用存储器。作为这样的主存储器104，使用DRAM(动态随机存储器，Dynamic RandomAccess Memory)、SRAM(静态随机存储器，Static Random Access Memory)这样的器件。
另一方面，非易失性存储器106非易失性地保存有实时OS(操作***，OperatingSystem)、PLC1的***程序、用户程序、动作运算程序、***设定参数这样的数据。这些程序、数据根据需要备份在主存储器104中，以使微处理器100能够进行访问。作为这样的非易失性存储器106，能够使用诸如闪存之类的半导体存储器。或者，也可使用诸如硬盘驱动器之类的磁记录介质，诸如DVD-RAM(Digital Versatile Disk Random Access Memory)之类的光存储介质等。
***定时器108每隔恒定周期产生中断信号并提供给微处理器100。典型地，根据硬件的规格，以多个不同的周期分别产生中断信号，但也可以设定成利用OS(操作***，Operating System)、BIOS(基本输入输出***，Basic Input Output System)等以任意的周期产生中断信号。利用该***定时器108产生的中断信号，能够实现后述的各个动作控制循环的控制动作。
CPU单元13具有作为通信电路的PLC***总线控制器120和现场网络控制器140。
缓冲存储器126起到经由PLC***总线11向其它单元输出的数据(以下也称为“输出数据”)的传送缓冲的作用，还起到经由PLC***总线11接受从其它单元输入的数据(以下也称为“输入数据”)的接受缓冲的作用。需要说明的是，经过微处理器100的运算处理制作成的输出数据原始地存储在主存储器104中。然后，主存储器104读取应向特定的单元传输的输出数据，并且一次性地保持在缓冲存储器126中。另外，从其它单元传输的输入数据一次性地保持在缓冲存储器126之后，将该输入数据转移到主存储器104。
DMA控制电路122进行输出数据从主存储器104向缓冲存储器126的传输，以及输入数据从缓冲存储器126向主存储器104的传输。
PLC***总线控制电路124在与PLC***总线11连接的其它单元之间进行传送缓冲存储器126的输出数据的处理以及接收输入数据并存储在缓冲存储器126中的处理。典型地，PLC***总线控制电路124提供PLC***总线11中的物理层和数据链路层的功能。
现场网络控制器140对经由现场网络2进行的数据交换进行控制。即，现场网络控制器140根据所使用的现场网络2的标准，对传送输出数据以及接收输入数据进行控制。如上所述，在本实施方式中，采用基于EtherCAT(注册商标)标准的现场网络2，因此使用包括用于进行一般的以太网(注册商标)通信的硬件的现场网络控制器140。在EtherCAT(注册商标)标准中，能够利用实现基于一般的以太网(注册商标)标准的通信协议的一般的以太网(注册商标)控制器。但是，根据被用作现场网络2的工业用以太网(注册商标)的种类，使用与不同于一般的通信协议(注册商标)的专用标准的通信协议对应的特殊标准的以太网(注册商标)控制器。另外，在采用除工业用以太网(注册商标)以外的现场网络的情况下，使用与该标准对应的专用的现场网络控制器。
DMA控制电路142进行输出数据从主存储器104向缓冲存储器146的传输，以及输入数据从缓冲存储器146向主存储器104的传输。
现场网络控制电路144在与现场网络2连接的其它的装置之间进行传送缓冲存储器146的输出数据的处理以及接收输入数据并存储于缓冲存储器146的处理。典型地，现场网络控制电路144提供现场网络2中的物理层和数据链路层的功能。
USB接口110是用于连接PLC支持装置8与CPU单元13的接口。典型地，从PLC支持装置8传输的能够在CPU单元13的微处理器100中执行的程序等经由USB接口110读入PLC1。
(C.CPU单元的软件结构)
接着，参照图4，对本实施方式的用于提供各种功能的软件组进行说明。在这些软件中包括的指令代码在合适的时机被读取，并且由CPU单元13的微处理器100执行。
图4是表示在本实施方式的CPU单元中执行的软件结构的示意图。参照图4，在CPU单元13中执行的软件为实时OS 200、***程序210、用户程序236的三层结构。
实时OS 200是根据CPU单元13的计算机体系结构进行设计的，微处理器100提供用于执行***程序210和用户程序236的基本的执行环境。该实时OS典型地由PLC的制造商或者专门的软件公司等提供。
***程序210是用于提供作为PLC1的功能的软件组。具体而言，***程序210包括调度程序212、输出处理程序214、输入处理程序216、序列指令运算程序232、动作运算程序234以及其它的***程序220。需要说明的是，通常，输出处理程序214和输入处理程序216连续地(一体地)执行，因此有时也将这些程序统称为IO处理程序218。
用户程序236是根据用户的控制目的制作成的。即，是根据使用PLC***SYS进行控制的对象即生产线(工艺)等任意地设计的程序。
用户程序236与序列指令运算程序232和动作运算程序234协同来实现用户的控制目的。即，用户程序236利用由序列指令运算程序232和动作运算程序234提供的指令、函数、功能模块等来实现经过程序化的动作。因此，有时也将用户程序236、序列指令运算程序232以及动作运算程序234统称为控制程序230。
如此地，CPU单元13的微处理器100执行存储在存储机构中的***程序210和用户程序236。
下面，对各个程序更详细地进行说明。
如上所述，用户程序236是根据用户的控制目的(例如，作为对象的生产线、工艺)制作成的。用户程序236典型地成为能够在CPU单元13的微处理器100中执行的目标程序的形式。该用户程序236是在PLC支持装置8等中对用梯形图语言等记述的源程序进行编译而生成的。而且，生成的目标程序形式的用户程序236从PLC支持装置8经由连接电缆10传输到CPU单元13，并且存储在非易失性存储器106等中。
调度程序212对输出处理程序214、输入处理程序216以及控制程序230，控制各执行循环中的处理开始以及处理中断后的处理的再开启。更具体而言，调度程序212对用户程序236和动作运算程序234的执行进行控制。
在本实施方式的CPU单元13中，将适合于动作运算程序234的固定周期的执行循环(动作控制循环)用作整个处理的公共循环。因此，在一个动作控制循环内难以完成所有处理，因此根据应执行处理的优先级等，区分各动作控制循环中应完成执行的处理(例如，初级固定周期任务)和可以经过多个动作控制循环执行的处理(例如，固定周期任务、事件任务)。调度程序212对这些经过区分的处理的执行顺序等进行管理。更具体而言，调度程序212在各动作控制循环期间内，越是被赋予更高优先级的程序，越优先执行。
输出处理程序214将通过执行用户程序236(控制程序230)来生成的输出数据以适合传输到PLC***总线控制器120和/或现场网络控制器140的形式进行再配置。在PLC***总线控制器120或现场网络控制器140需要来自微处理器100的、用于执行传送的指示的情况下，输出处理程序214发出这样的指示。
输入处理程序216将利用PLC***总线控制器120和/或现场网络控制器140接收的输入数据以适合控制程序230使用的形式进行再配置。
序列指令运算程序232是执行在用户程序236中使用的某种序列指令时被调用并且为了实现该指令的内容而被执行的程序。例如，如后述那样，基于从测量装置20得到的测量数据生成对象物A的二维形状数据的程序、从生成的形状数据运算高度、截面积等特征量的程序等包括在序列指令运算程序232中。
动作运算程序234是根据用户程序236的指示执行并且读取来自控制器6的测量信息的、算出对伺服马达驱动器3x、3z输出的位置指令的程序等。
其它的***程序220是在图4中除个别示出的程序以外的、将用于实现PLC1的各种功能的程序组汇总示出的***程序。其它的***程序220包括设定动作控制循环周期的程序222。
动作控制循环周期可根据控制目的适宜地设定。典型地，用户将指定动作控制循环周期的信息输入到PLC支持装置8。于是，该输入的信息从PLC支持装置8传输到CPU单元13。设定动作控制循环周期的程序222将来自PLC支持装置8的信息存储在非易失性存储器106，并且对***定时器108进行设定，使得以由***定时器108指定的动作控制循环周期产生中断信号。在对CPU单元13通电时，执行用于设定动作控制循环周期的程序222，从非易失性存储器106读取用于指定动作控制循环周期的信息，并且根据读取的信息来设定***定时器108。
作为指定动作控制循环周期的信息的形式，能够采用表示动作控制循环周期的时间值、关于动作控制循环周期的预先准备的多个选择项中确定一个的信息(号码或文字)等。
在本实施方式的CPU单元13中，作为设定动作控制循环周期的机构，符合的有：为了获取用于指定动作控制循环周期的信息而使用的与PLC支持装置8之间进行通信的通信机构、用于设定动作控制循环周期的程序222以及能够任意地设定用于规定动作控制循环的中断信号的周期的***定时器108之类的为了任意地设定动作控制循环周期而使用的机构。
实时OS 200提供随着时间的流逝而切换多个程序的环境。在本实施方式的PLC1中，作为将CPU单元13执行程序而生成的输出数据输出(传送)到其它单元或其它装置的事件(中断)，初始地设定输出准备中断(P)和现场网络传送中断(X)。实时OS 200在发生输出准备中断(P)或现场网络传送中断(X)时，将微处理器100中的执行对象在发生中断的时间点，由执行中的程序切换为调度程序212。需要说明的是，实时OS 200在调度程序212未被执行的情况下，并且在调度程序212没有执行任何对其执行进行控制的程序的情况下，执行其它的***程序210所包含的程序。作为这样的程序，例如包括经由CPU单元13与PLC支持装置8之间的连接电缆10(USB)等进行的通信处理相关的程序。
(D.控制***的功能结构)
接着，PLC***SYS通过在PLC1中执行序列指令运算程序232、动作运算程序234，来实现获取对象物A的二维形状信息的功能。具体而言，参照图，说明作为控制***的PLC***SYS的功能结构。图5是表示本实施方式的控制***的功能结构的框图。PLC***SYS为了实现用于获取对象物的二维形状信息的控制功能，在PLC1中具有线测量数据获取部160和二维形状数据生成部170。需要说明的是，在图5所示的PLC1中也具有特征量运算部180，该特征量运算部180由在二维形状数据生成部170生成的形状数据算出特征量。
首先，线测量数据获取部160一边改变位移传感器7与对象物A的相对位置，一边测量对象物A的高度(一维信息)，并且将测量到的结果作为测量数据获取。具体而言，线测量数据获取部160为了获取测量数据，基于预先设定的测量范围、测量分辨率，向驱动装置30、40输出包括位置指令的指令值。线测量数据获取部160根据指令值来控制驱动装置30、40，将根据测量分辨率确定的每个测量记录位置的位移传感器7的测量信息以及来自驱动装置30、40的位置信息作为测量数据获取。需要说明的是，测量范围是从测量开始位置至测量结束位置的范围，测量分辨率是测量时沿X方向的测量间隔。
作为用于测量对象物A的形状的驱动装置30、40的控制，有表面搜索控制和仿形控制等。表面搜索控制是将位移传感器7的高度固定在测量范围内，一边扫描一边测量测量范围内的对象物A的高度的控制。需要说明的是，在对象物A的高度变动到位移传感器7的测量范围外的情况下，表面搜索控制重新调整位移传感器7本身的高度，以使位移传感器7处在测量范围内，并进行测量。仿形控制是逐次改变位移传感器7本身的高度，使得位移传感器7与对象物A之间的距离恒定，从而进行测量的控制。
接着，二维形状数据生成部170基于在线测量数据获取部160中获取的测量数据，生成对象物A的二维形状的形状数据。此处，在线测量数据获取部160获取到的测量数据是相对于测量范围内的X方向的位置的对象物A高度信息。二维形状数据生成部170对该测量数据进行位移传感器7本身的倾斜、错位导致的形状校正等处理，生成形状数据。
接着，特征量运算部180基于在二维形状数据生成部170生成的形状数据，对对象物A的特征量(例如，高度、截面积等)进行运算。需要说明的是，特征量运算部180能够通过用户在用户程序236中指定序列指令运算程序232来选择要运算的对象物A的特征量。
(E.控制***的控制处理流程)
将图5中说明的本实施方式的控制***的功能作为控制处理流程进行说明。图6是用于说明本实施方式的控制***的控制处理流程的图。图7是表示本实施方式的控制***中的线测量和二维形状数据的生成的概要的示意图。
首先，在PLC***SYS中，开始用于获取对象物A的二维形状信息的测量时，PLC1执行测量参数的设置处理(步骤S101)。具体地，PLC1将作为测量范围的测量开始位置和测量结束位置的各个参数以及测量分辨率的参数，以使用户利用可编程显示器300进行输入的方式进行显示，并保存用户根据显示输入的参数。作为测量参数，例如，将测量开始位置设定在自载台31上的基准位置(X＝0)有10cm距离的位置，将测量结束位置设定在自载台31上的基准位置有30cm距离的位置，将测量分辨率设定为10μm。即，作为测量分辨率，有在20cm的测量范围(测量宽度)内对20000点测量记录位置进行测量的分辨率。
此处，对测量分辨率与测量记录位置的关系进一步详细说明。图8是用于说明本实施方式的控制***中的测量分辨率的图。在图8中，将横轴设定为X轴，将纵轴设定为Z轴，图示了准备位置(X＝0)至测量结束位置的测量记录位置。测量记录位置是用测量分辨率对测量范围(测量开始位置至测量结束位置的范围)进行均分的各个位置。而且，在位移传感器7的X轴的位置成为测量记录位置以上的情况下，PLC1读取该位置的位移传感器7的测量信息(对象物A的高度信息)以及来自驱动装置30、40的位置信息(X方向的位置(X坐标)、Z方向的位置(Z坐标))。
具体而言，在位移传感器7的X轴的位置没有到达测量开始位置的情况下(a)，PLC1不读取该位置的位移传感器7的测量信息以及来自驱动装置30、40的位置信息。接着，在移动载台31而位移传感器7的X轴的位置变成测量开始位置的情况下(b)，PLC1读取该位置的位移传感器7的测量信息以及来自驱动装置30、40的位置信息。接着，在移动载台31而位移传感器7的X轴的位置没有到达从测量开始位置起第一个测量记录位置的情况下(c)，PLC1不读取该位置的位移传感器7的测量信息以及来自驱动装置30、40的位置信息。接着，在移动载台31而位移传感器7的X轴的位置到达从测量开始位置起第一个测量记录位置以上并且没有到达第二个测量记录位置的情况下(d)，PLC1读取该位置的位移传感器7的测量信息以及来自驱动装置30、40的位置信息。PLC1在从测量开始位置起第二个测量记录位置以后，也同样地移动载台31而位移传感器7的X轴的位置变成测量记录位置以上的位置时，读取位移传感器7的测量信息以及来自驱动装置30、40的位置信息。另外，读出位移传感器7的测量信息和来自驱动装置30、40的位置信息的位置也称为“获取位置”。另外，读出位移传感器7的测量信息和来自驱动装置30、40的位置信息的处理也称为“获取处理”。在图8的例子中，获取位置是指在(b)和(d)等中表示的位置。即，在位移传感器7的X轴的位置每次改变为获取位置时，通过读出位移传感器7的测量信息和来自驱动装置30、40的位置信息，来获取该位移传感器7的测量信息和来自驱动装置30、40的位置信息。这样，获取位置是与测量存储位置对应的位置。
需要说明的是，PLC1通过驱动装置30沿X方向使载台31的位置发生变化而使位移传感器7的X轴的位置发生变化，但只要每一个固定周期任务沿X方向变化的位置变化量(移动距离)与测量记录位置的间隔(包括间隔的整数倍)一致，就不产生如图8中所示那样的测量记录位置与信息的读取位置的偏差。需要说明的是，每一个固定周期任务沿X方向变化的位置变化量(移动距离)能够通过X方向的速度×任务周期来算出。然而，在每一个固定周期任务沿X方向变化的位置变化量(移动距离)不与测量记录位置的间隔(包括间隔的整数倍)一致的情况下，即使如前所述使载台31移动，也存在不能读取信息的测量记录位置。另外，在载台31的移动速度快而每一个固定周期任务沿X方向变化的位置变化量(移动距离)超过测量分辨率的情况下，存在不能读取信息的测量记录位置。因此，例如，在将测量分辨率设定为10μm的情况下，若任务周期为1ms，则PLC1需要将载台31的移动速度设为10mm/s以下。
返回到图6，PLC1执行线测量的处理(步骤S102)。PLC1一边控制驱动装置30使得载台31的位置在步骤S101中设定的测量范围内沿X方向发生变化，一边在测量记录位置从控制器6读取位移传感器7的测量信息。此处，如图7所示，在线测量的处理中，位移传感器7一边在对象物A上沿X方向横切，一边测量对象物A的高度。位移传感器7是使用白色共焦点的非接触式位移传感器，因此位移传感器7本身的高度方向的测定范围为2mm左右，即，位移传感器7在位置相对于载台31被固定的情况下，只要是从载台31的高度到2mm的对象物A就能够进行测定。
PLC1用驱动装置40改变位移传感器7本身的位置，以便能够测量高度超出位移传感器7的测定范围(2mm左右)的对象物A的高度。若驱动装置40能够改变位移传感器7的位置的范围(Z轴可动范围)为20mm左右，则PLC1能够在位移传感器7的测定范围(2mm左右)+Z轴可动范围(20mm左右)的范围(Z轴的测量范围)内测量对象物A的高度。即，PLC1能够在Z方向上的22mm的范围内测量对象物A的高度。
返回到图6，PLC1一边在测量范围内改变位移传感器7的位置，一边将在测量记录位置测量到的多个位移传感器7的测量信息(对象物A的高度信息)以及来自驱动装置30、40的多个位置信息(X坐标、Z坐标的信息)作为线测量数据获取(步骤S103)。
接着，PLC1基于在步骤S103中获取的线测量数据生成二维形状数据(步骤S104)。二维形状数据是对线测量数据进行形状校正(倾斜、X方向、Z方向)并变换得到的数据。如图7所示，在位移传感器7倾斜的情况下，在步骤S103中获取的线测量数据A1成为倾斜的数据。另外，因载台31的位置而发生X方向的偏移，并且因位移传感器7的位置而发生Z方向的偏移，因此在载台31上的基准位置进行校正，以变成X＝0、Z＝0。如图7所示，PLC1基于校正参数将线测量数据A1校正为二维形状数据A2。由此，二维形状数据A2变成经过形状校正(倾斜、X方向、Z方向)的数据。
而且，PLC1对在步骤S103中获取的线测量数据进行数据点序列的等间隔化处理。如图8所示，载台31在每一个固定周期任务沿X方向变化的位置变化量(移动距离)小于测量记录位置的间隔。因此，线测量数据在读取位移传感器7的测量信息等的位置与测量记录位置之间产生误差。即，在图8的第一个测量记录位置的测量不在该位置进行，而在(d)的位置被读取信息。因此，PLC1将在X方向上以从第一个测量记录位置至(d)的位置的距离偏移的X坐标和Z坐标作为线测量数据的数据获取。于是，PLC1进行数据点序列的等间隔化处理，将在步骤S103中获取的线测量数据生成为各个测量记录位置的二维形状数据。
图9是说明本实施方式的控制***中的二维形状数据的等间隔化的图。在图9中，将横轴设定为X轴，将纵轴设定为Z轴，其中图示了位置沿X方向从0mm变化至10mm时的位移传感器7的测量信息(对象物A的高度信息)。此处，在将测量记录位置设为1mm单位的情况下，如用四边形记号的测量点表示的那样，实际获取的线测量数据从测量记录位置偏移。因此，PLC1进行数据点序列的等间隔化处理，从四边形记号的测量点校正为圆记号的经过等间隔化的测量点而生成二维形状数据。作为从四边形记号的测量点校正为圆记号的经过等间隔化的测量点的方法，使用线性插补、样条插补等插补方法，对经过等间隔化的测量点处的值进行估算并校正。需要说明的是，对数据点序列经过等间隔化的二维形状数据而言，由于无需记录测量记录位置(X方向的位置(X坐标))，因此仅记录位移传感器7的测量信息(对象物A的高度信息)的数据。因此，PLC1能够减少二维形状数据的数据量。
返回到图6，PLC1获取在步骤S104中进行了形状校正和数据点序列的等间隔化处理的二维形状数据(步骤S105)。此处，PLC1在步骤S104中，除了进行形状校正和数据点序列的等间隔化处理以外，还可以进行滤波处理等处理。作为滤波处理，例如，在因对象物A的形状、表面状态而导致线测量数据不稳定的情况下，能够通过进行平滑化(smoothing)处理、中值(median)处理，来减少线测量数据的噪声。平滑化处理是在X方向的各个位置按照指定的次数进行移动平均的处理。中值处理是将以X方向的某个位置为中心指定的范围内的Z方向的值的中央值替换为某个位置的Z方向的值的处理。
返回到图6，PLC1基于在步骤S105中获取的二维形状数据，在特征量运算部180对特征量(例如，高度、截面积等)进行运算(步骤S106)。PLC1在对特征量进行运算后，结束控制处理流程。
(F.特征量运算)
接着，对在特征量运算部180进行的特征量运算进一步详细说明。图10和图11是用于对本实施方式的控制***中的特征量运算进行说明的图。
(F1.高度运算)
在图10A中，基于在二维形状数据生成部170生成的二维形状数据，特征量运算部180通过运算来算出指定的测量范围内的高度。即，特征量运算部180从二维形状数据算出用户指定的测量范围内的对象物A的高度信息。需要说明的是，测量范围需要被指定为包括至少一个以上的形状数据。另外，作为要计算的高度，特征量运算部180还可以算出测量范围内的平均高度、测量范围内的最大高度(包括该高度的X坐标)及测量范围内的最小高度(包括该高度的X坐标)等。例如，特征量运算部180通过基于二维形状数据运算高度，能够检查透镜顶点、螺纹紧固的状态，并且能够测量壳体边缘的高度差等。
(F2.边缘运算)
在图10B中，基于在二维形状数据生成部170生成的二维形状数据，特征量运算部180通过运算来算出通过指定的测量范围内设定有对象物A的高度的边缘水平(edgelevel)时的X坐标。即，特征量运算部180从二维形状数据算出用户指定的测量范围内对象物A的高度成为边缘水平的边缘的位置信息。需要说明的是，特征量运算部180能够将通过边缘水平时的方向(上升或下降)设定为边缘类型，能够将从测量范围下限值和上限值中的哪一个值进行测量设定为测量方向，能够将第几次通过边缘水平的检测设定为边缘次数等。例如，特征量运算部180基于二维形状数据进行边缘运算，从而能够对电池、模块的端部进行检测，并且能够对电池位置、模块位置进行检查。另外，特征量运算部180基于二维形状数据进行边缘运算，从而能够检测出壳体的端部，并且能够对壳体的宽度进行检查。
(F3.拐点运算)
在图10C中，基于在二维形状数据生成部170生成的二维形状数据，特征量运算部180通过运算来算出指定的测量范围内的拐点。即，特征量运算部180通过运算来算出二维形状数据在指定的测量范围内的形状数据线的弯曲位置(拐点)的X坐标。需要说明的是，在测量范围内存在多个拐点的情况下，特征量运算部180通过运算来算出弯曲程度(灵敏度)最大的拐点的X坐标。另外，特征量运算部180用绝对值对弯曲程度(灵敏度)进行比较。而且，存在多个具有相同大小的灵敏度的拐点的情况下，特征量运算部180输出X坐标的小拐点。例如，特征量运算部180能够基于二维形状数据运算拐点来检查水晶角位置等。
(F4.相对水平面的角度运算)
在图11A中，基于在二维形状数据生成部170生成的二维形状数据，特征量运算部180通过运算来算出对象物A相对水平面的角度θ。即，特征量运算部180以二维形状数据的两个测量范围(测量范围1和测量范围2)内的高度划出直线，通过运算来算出该直线与水平面所成角度θ。另外，在将横轴设为X轴、将纵轴设为Z轴的情况下，特征量运算部180还能够将对象物A的直线的斜率设为a、将截距设为b来输出。例如，特征量运算部180基于二维形状数据对相对水平面的角度进行运算，从而能够对玻璃的间隙、水晶的斜率进行检查等。
(F5.横截面积的运算)
在图11B中，基于在二维形状数据生成部170生成的二维形状数据，特征量运算部180通过运算来算出对象物A的截面积。即，特征量运算部180从指定的积分范围内的二维形状数据确定对象物A的底面，并且算出被该底面和二维形状数据的波形所包围的部分的面积。例如，特征量运算部180基于二维形状数据对截面积进行运算，从而能够检查密封形状等。
(F6.比较运算)
在图11C中，基于在二维形状数据生成部170生成的二维形状数据，特征量运算部180比较主(master)形状与对象物A的形状。即，特征量运算部180在指定的范围内比较主要的二维形状数据与对象物的二维形状数据，并且通过运算来算出高度(Z方向)的差异。在对象物A的形状小于主形状的情况(在X方向的相同位置，对象物A的高度低的情况)下，特征量运算部180将负的差异设为α，在对象物A的形状大于主形状的情况(在X方向的相同位置，对象物A的高度高的情况)下，将正的差异设为β。需要说明的是，特征量运算部180能够设定差异的容许范围，若经过比较的差异在容许范围内，则判断为形状相同。例如，特征量运算部180基于二维形状数据进行比较运算，从而能够对由多个部品构成的模块的高度进行检查等。
(G.控制种类)
接着，进一步详细地说明用于测量对象物A的形状的驱动装置30、40的表面搜索控制和仿形控制。图12是用于说明本实施方式的控制***中的控制种类的图。
(G1.表面搜索控制)
图12A中示出了表面搜索控制的一系列动作。首先，在表面搜索控制中，PLC1通过控制驱动装置40来使位移传感器7从开始位置沿X方向移动到准备位置，沿Z方向移动到退避位置(控制(a))。此处，准备位置和退避位置是作为对象物A与位移传感器7不接触的位置预先设定的位置。接着，PLC1为了在准备位置进行测量位置的定位，使位移传感器7向Z方向移动(控制(b))。此处，测量位置的定位是指，使测定面(例如，载台31的上表面)移动至位移传感器7的测量信息(对象物A的高度信息)成为0(零)的高度的控制。
具体而言，作为PLC1进行的测量位置的确定的控制，按照以下步骤进行。首先，(1)PLC1使位移传感器7开始朝向预先设定的测量结束位置移动。需要说明的是，作为测量结束位置，需要设定不接触对象物A的位置。(2)PLC1在位移传感器7能够测量的情况(在对象物A的测定面进入测定范围(参照图7)内的情况)下，使位移传感器7移动到测量信息变成0(零)的高度。(3)PLC1在测量信息变成0(零)的高度停止位移传感器7。(4)PLC1在位移传感器7到达了测量结束位置也不能进行测量的情况下，结束控制。
接着，PLC1为了进行测量开始位置至测量结束位置之间的测量，使位移传感器7移动到目标位置(控制(c))。需要说明的是，PLC1也可以使位移传感器7相对于X方向的负方向移动。其中，测量范围必须在驱动装置30的X轴可动范围内。PLC1将各目标位置的位置、高度作为线测量数据来获取。PLC1在测量中途检测到不可测量时，再次进行测量位置的定位(控制(d)、(e))。作为导致不可测量的原因，有位移传感器7的光轴较大程度地倾斜(例如25°以上)、超出测定范围(例如，2mm)、测量信息不稳定等而位移传感器7的传感器状态变成FALSE状态的情况。PLC1反复进行测量直至到达测量结束位置，在到达测量结束位置时，结束测量(控制(f))。
(G2.仿形控制)
图12B示出了仿形控制的一系列动作。仿形控制是指，使位移传感器7本身移动，使得位移传感器7的测量信息总是为0(零)的控制。PLC1为了进行仿形控制而使线测量数据获取部具有仿形控制部的功能。图13是表示本实施方式的控制***的线测量数据获取部的功能结构的功能框图。线测量数据获取部160具有线测量数据生成部161、仿形控制部162。线测量数据生成部161基于从位移传感器7获取的测量信息制作线测量数据。
仿形控制部162具有目标位置计算部162a、指令轨迹计算部162b。目标位置计算部162a基于位移传感器7本身的位置信息(来自驱动装置40的位置信息)算出位移传感器7的测量信息总是为0(零)的目标位置。具体而言，目标位置计算部162a在位移传感器7的测量信息增加+1mm的情况下生成位置指令，使得位移传感器7本身的位置减小-1mm，以抵消增量。仿形控制部162能够根据由目标位置计算部162a生成的位置指令，控制位移传感器7的测量信息总是为0(零)。
指令轨迹计算部162b算出指令轨迹，使得位移传感器7本身不因为在目标位置计算部162a生成的位置指令而急剧移动。指令轨迹计算部162b对伺服马达驱动器3x、3z输出在目标位置计算部162a生成的位置指令，在该位置指令中考虑了算出的指令轨迹。仿形控制部162通过设置指令轨迹计算部162b，来抑制位移传感器7本身急剧移动，从而能够抑制装置的振动。
返回到图12B，首先，在仿形控制中，PLC1也同样控制驱动装置40使位移传感器7从起始位置沿X方向移动到准备位置，沿Z方向移动到退避位置(控制(a))。接着，PLC1为了在准备位置进行测量位置的定位，使位移传感器7朝向Z方向移动(控制(b))。其中，测量位置的定位是与表面搜索控制中的测量位置的定位相同的控制。
接着，PLC1为了进行从测量开始位置到测量结束位置之间的测量，使位移传感器7移动到目标位置(控制(c))。需要说明的是，PLC1能够使位移传感器7向X方向的负方向移动。其中，测量范围必须在驱动装置30的X轴可动范围内。PLC1在测量范围内移动过程中使位移传感器7本身的位置沿对象物A的测量面发生变化，一边将各目标位置的位置、高度作为线测量数据来获取(控制(d))。需要说明的是，当测量信息不为0(零)时，PLC1使位移传感器7本身的位置移动测量信息为非0(零)的位置与测量信息为0(零)的位置的差的量。例如，当测量信息为1mm时，PLC1将位移传感器7本身的位置提升1mm，当测量信息为-1mm时，将位移传感器7本身的位置降低1mm。
在测量中途检测到不可测量(线测量数据的获取处理失败)时，PLC1将位移传感器7移动到退避位置(控制(e))，之后，再次进行测量位置的定位。作为导致不可测量的原因，与执行表面搜索控制时同样地，有位移传感器7的光轴较大程度地倾斜(例如，25°以上)，超出测量范围(例如，2mm)，以及因测量信息不稳定等而导致位移传感器7的传感器状态变为FALSE状态的情况。另外，当位移传感器7的传感器状态变为FALSE状态时，位移传感器7向PLC1发送FALSE信号。PLC1通过接收该FALSE信号，来在测量中途检测出不可测量。PLC1反复进行测量直至达到测量结束位置，一到达测量结束位置就完成测量(控制(f))。
需要说明的是，线测量数据获取部160的获取处理在每次初级固定周期任务中执行，二维形状数据生成部170的生成处理以及特征量运算部180的运算处理在每次固定周期任务中执行。另外，初级固定周期性任务的周期T1小于固定周期任务的周期T2。因此，获取处理优先于生成处理和运算处理执行。另外，在PLC1中，判断位移传感器7的传感器状态是否为FALSE状态的判断处理(图14的S2和S16所示的是否检测到了不可测量的判断处理)优选在位移传感器7的传感器状态不是FALSE状态时，每次初级固定周期任务中执行。另外，该判断处理优选在初级固定周期任务中的获取处理之前执行。
如上所述，本实施方式的PLC***SYS是一种控制***，包括：位移传感器7，驱动装置30、40，PLC1，将根据PLC1设定的测量对象物A的测量范围和测量间隔(测量存储位置)读出的位移传感器7的多个测量信息(一维信息)，以及来自驱动装置30、40的多个位置信息作为线测量数据来获取，并生成二维形状数据。因此，PLC***SYS可以在对象物A的测量中获得较高的可扩展性。
另外，线测量数据获取部160可通过组合位移传感器7的测量信息和来自驱动装置40的位置信息(Z方向上的位移传感器7本身的位置)并获取线测量数据，由此来测量超出位移传感器7的测量范围的对象物A的高度，在Z方向上可以获得较高的可扩展性。
进一步地，二维形状数据生成部170可根据测量间隔(测量存储位置)的位置来校正位移传感器7的测量信息，并生成等间隔的每个测量间隔的二维形状数据，由此可以减少二维形状数据的数据量。
另外，特征量运算部180可通过基于由二维形状数据生成部170生成的二维形状数据运算对象物A的特征量，由此可以得到多种特征量(例如，高度和横截面积等)。
进一步地，起到主装置作用的PLC1，起到从装置作用的测量装置20、驱动装置30、40以及远程IO终端5通过网络相连接，因此，提高了PLC***SYS的结构的灵活性。
(H.获取相关处理)
接着，对作为图12B的测量范围内的处理的获取相关处理进行详细说明。首先，对位移传感器7的测量处理的状态进行说明。图14是用于说明位移传感器7的测量处理的状态的图。位移传感器7的测量处理的状态包括测量状态和非测量状态。测量状态是指，位移传感器7可测量对象物A的高度(一维信息)的状态。换句话说，是指位移传感器7的传感器状态不是FALSE状态的状态。非测量状态是指，位移传感器7不能测量对象物A的高度的状态。非测量状态是指，在测量状态下，判断出位移传感器7的传感器状态变为FALSE状态时被控制的状态。另外，图14中描述了在处于非测量状态时，当可测量状态成立时(例如，位移传感器7的传感器状态变为FALSE状态时)，被控制为测量状态。
在处于测量状态时，执行判断是否不可测量，即位移传感器7的传感器状态是否变为FALSE状态的判断处理。在处于测量状态时，该判断处理在每次固定周期任务中执行。另外，本实施方式中，分为处于测量状态时的流程图和处于非测量状态时的流程图。图15是用于说明处于测量状态时的流程的图。图16是用于说明处于非测量状态时的流程的图。
接着，参照图15说明处于测量状态时执行的处理的流程。图15是用于说明处于测量状态时执行的处理的流程图。在S2中，PLC1开始执行仿形控制。在S4中，PLC1开始载台控制。在此，载台控制是指，通过控制驱动装置30朝向测量完成位置(与图15的S6的结束位置对应)使载台31向X轴方向移动的控制。
PLC1在仿形控制中一边使载台31沿X轴方向移动(S4)，一边将与测量存储位置对应的获取位置的计数(变量n)递增1并进行测量。获取位置的计数(变量n)增加到根据测量分辨率设定的预定值N(例如，20000点)，预定值N的位置对应于图8中说明的测量结束位置。需要说明的是，获取位置的计数(变量n)存储在PLC1的预定存储区域。因此，在S6中，PLC1执行获取位置的计数(变量n)是否超过预定值N的判断，即获取位置是否超过测量结束位置的判断。然后，在S6中，PLC1判断为“是”时(S6：“是”)，由于PLC1将获取位置的计数(变量n)增加到了预定值N，因此结束对一个对象物执行的获取相关处理。
另一方面，当PLC1判断为“否”时(S6：“否”)，在S8中，当位移传感器7到达增加的计数(变量n)所对应的获取位置时，PLC1执行在线测量数据获取部160将位移传感器7的测量信息和来自驱动装置30、40的位置信息作为测量数据读出的处理(测量数据的获取处理)。
PLC1在S8中执行测量数据的获取处理之后，增加获取位置的计数(变量n)(S10)。PLC1在增加获取位置的计数(变量n)之后，将处理返回到S6。PLC1通过执行图15所示的测量状态下的处理，在每次测量时连续获取测量数据，而不停止载台31的移动。由此，PLC1相比在每次测量时都停止载台31的移动的控制方式，能够缩短对一个对象物执行的获取相关处理的时间。
需要说明的是，尽管未图示，但PLC1同时进行图15所示的处理和判断是否不可测量的判断处理，即判断位移传感器7的传感器状态是否为FALSE状态的判断处理。因此，PLC1在执行图15所示的处理中的任一种处理时都能够执行判断是否不可测量的判断处理。该判断处理在每次固定周期任务中执行。
根据该判断处理，当判断为不可测量时，变为非测量状态的同时执行处于非测量状态时的处理。图16是用于说明处于非测量状态时执行的处理的流程的图。在S12中，PLC1停止测量动作。其中，测量动作的停止包括载台控制的停止和位移传感器7的动作的停止。其中，载台控制的停止是指，PLC1控制驱动装置30，以停止载台31的移动。由此，对象物A停止向X方向的移动。另外，位移传感器7的动作的停止是指，PLC1控制驱动装置40，以停止位移传感器7的动作。根据测量动作的停止，例如载台控制的停止处理和位移传感器7的动作的停止处理同时开始。
测量动作的停止处理结束之后，在S14中，PLC1通过升高位移传感器7，使该位移传感器7移动到退避位置(同时参照图12B的控制(e))。在此，升高位移传感器7是指，PLC1控制驱动装置40，以升高位移传感器7。
另外，在S12中，在载台控制停止的时间点，位移传感器7的X轴的位置有时比检测到不可测量时的获取位置更靠前(偏离)。因此，在S14的处理结束之后，在接下来的S16中，PLC1控制载台31，以使位移传感器7的X轴的位置成为不可测量的获取位置(将载台31返回)。例如，当判断为在图8的(e)的获取位置不可测量时，PLC1将该载台31返回，以使位移传感器7的X轴的位置成为(e)的获取位置。
当S16的处理结束时，在S18中，PLC1降低位移传感器7。在此，降低位移传感器7的处理与表面搜索控制中的测量位置的定位处理(参照图12A的控制(b))相同。接着，在S20中，在S18的处理开始到该位移传感器7到达预定位置(例如，最低点)为止的降低期间，执行判断是否变为测量状态，即判断位移传感器7的传感器状态是否变为FALSE状态的判断处理。这种情况下的判断处理也同样在每次固定周期任务中执行。即，该判断处理在降低期间，在每次固定周期任务中执行。在本实施方式中，处于非测量状态时，该判断处理在降低期间以外不执行。需要说明的是，作为变形例，在处于非测量状态时，即使是降低期间以外，PLC1也可以执行该判断处理。
在S20中，当判断为“否”时，执行S22，当判断为“是”时，执行S30。在S22中，PLC1的线测量数据获取部设定(获取)暂定值作为对象物A的高度(一维信息)。其中，暂定值如在图17中说明的那样，是∞。接着，在S24中，PLC1更新获取位置。S24的处理与S10的处理相同。接着，在S26中，PLC1升高位移传感器7。S26的处理与S14的处理相同。接着，在S28中，PLC1将载台31移动到下一个获取位置。S28的处理与S10的处理相同。S28的处理结束之后，返回到S18。
另外，在S30中，PLC1将位移传感器7移动到位移传感器7的测量信息变为0(零)的高度。该移动处理与表面搜索处理相同。当该移动处理结束时，返回到图15所示的测量状态的处理。
需要说明的是，本实施方式中，说明了图14～图16的处理在进行仿形控制时执行，但是，也可以在其他控制时执行图14～图16的处理。
以下，将表面粗糙的对象物、具有极高的部位的对象物称作“特殊形状的对象物”。如上所述，在图14～图16的例子中，PLC1在每次位移传感器7的X轴的位置成为获取位置时执行获取线测量数据的获取处理(读出线测量数据，图15的S8)。另外，当不可测量时，返回到该不可测量的获取位置之后(图16的S16)，再次执行获取处理(参照图16所示的S18、S20)。因此，本实施方式的PLC***SYS在特殊形状的对象物中即使被检测出不可测量时，也能够对被检测为不可测量的部位再次执行测量(获取处理)。因此，在测量具有该特殊形状的对象物的形状时，能够最大限度地防止被判断为不可测量的情况，从而能够减轻对待测量形状的对象物的限制。
另外，当检测到不可测量时，PLC1不能确定位移传感器7在Z轴方向上移动的距离。因此，PLC1不能适当地执行仿形控制，从而位移传感器7有时与对象物碰撞。因此，本实施方式的PLC1在检测到不可测量时，控制载台之前，将位移传感器7退避到退避位置(图16的S14和S26)。因此，即便在检测到不可测量的情况下，也能够防止位移传感器7和对象物相撞。
另外，还可以想到构成这样的PLC(以下，称作“比较对象PLC”)：在一个获取位置执行了获取处理但被判断为不可测量时，在该一个获取位置反复执行获取处理，直到在该一个获取位置不会被检测到不可测量为止(成功获取测量数据为止)。另一方面，本实施方式的PLC1如S16、S18、S20等所示，即便是在再次执行的获取处理中被检测到不可测量时(S20的NO)，也会将载台31移动到下一个获取位置(S28)，并执行获取处理(S20和S30等)。因此，本实施方式的PLC在再次执行的获取处理中即便检测到不可测量的情况下，也会执行下一个获取位置的获取处理，因此，相比比较对象的PLC***，能够顺利地执行线测量数据获取部160的获取处理。
图17是用于说明对象物具有被检测出不可测量的部分(与检测出不可测量的获取位置相对应的部分)的情况的图。图17A表示不可测量部分，用阴影表示该不可测量部分。这样的与不可测量部分相对应的对象物A的高度(一维信息)是与作为测量数据来获取的一维信息(获取处理成功时获取的一维信息)不同的信息。在本实施方式中，“与作为测量数据来获取的一维信息不同的信息”例如指“∞”。另外，该信息是在图16的S22中说明过的暂定值。如图17B所示，对象物中具有被检测出不可测量的部分的对象物的测量数据是该不可测量部分的高度突出的数据。
如上所述，与不可测量部分相对应的对象物A的高度(一维信息)与作为测量数据来获取的一维信息不同。因此，二维形状数据生成部170可适当地识别该不可测量部分。另外，对于该不可测量部分，二维形状数据生成部170根据图9中说明过的插值方法来进行插值。需要说明的是，在本实施方式中，“与作为测量数据来获取的一维信息不同的信息”设为“∞”，但是也可以设为其他值。
(变形例)
(1)在本实施方式的PLC***SYS中说明了利用驱动装置30使载台31沿X方向移动，并且利用驱动装置40使位移传感器7本身沿Z方向移动，从而使位移传感器7与对象物A的相对位置发生变化。然而，不限于此，PLC***SYS也可以利用驱动装置30使载台31沿X方向和Z方向移动，从而使位移传感器7与对象物A的相对位置发生变化，或者也可以利用驱动装置40使位移传感器7本身沿X方向和Z方向移动，从而使位移传感器7与对象物A的相对位置发生变化。
(2)在本实施方式的PLC***SYS中，利用驱动装置30使载台31沿X方向移动来生成二维形状数据。然而，不限于此，PLC***SYS也可以利用驱动装置30使载台31沿X方向和Y方向移动来生成三维形状数据。当然，PLC***SYS也可以利用驱动装置30使载台31沿X方向移动，并且利用驱动装置40使位移传感器7本身沿Y方向和Z方向移动来生成三维形状数据。
(3)在本实施方式的PLC***SYS中，在测量装置20中设置一个位移传感器7来生成二维形状数据。然而，不限于此，PLC***SYS也可以在测量装置20中设置多个位移传感器7来生成二维形状数据。PLC***SYS通过设置多个位移传感器7来能够迅速地获取线测量数据，从而能够缩短生成二维形状数据的时间。
(4)在本实施方式的PLC***SYS中说明了位移传感器7是使用了白色共焦点的非接触式位移传感器，但即使是其它方式的非接触式位移传感器，以及使用度盘式指示器、差动变压器等的接触式位移传感器，也能够采用同样的结构，并且能够起到同样的効果。
(5)另外，PLC1(例如，线测量数据获取部160)也可以对获取处理失败的次数进行统计，当该统计的次数达到预定次数P时执行错误处理。在此，错误处理包括停止PLC1的控制的处理和错误通知处理。错误通知处理包括例如在预定的显示部(例如，可编程显示器300)通知表示错误的信息的处理，以及由预定的声音输出部(例如，可编程显示器300的扬声器)输出错误声音的处理中的至少一种处理。通过执行这样的错误处理，能够让用户识别到获取处理失败的次数达到了预定次数P。
另外，获取处理失败的次数可以设定为“线测量数据获取部160对一个对象物获取处理失败的次数”。对这种情况下的预定次数P的优选值进行说明。对一个对象物的获取处理失败的次数为P-1以下时，不执行错误处理，对获取处理失败的部位的一维信息为∞，而对于获取处理成功的部位生成合适的线形数据。即便生成了这样的线形数据，预定次数P优选也被确定使二维形状数据生成部170能够生成准确的形状数据的程度。
另外，在本实施方式的PLC***SYS中，说明了在判断为不可测量的获取位置，执行再次测量的次数为一次。但是，执行再次测量的次数可以设定为两次以上。根据这样的结构，相比执行再次测量的次数为一次的PLC***，能够最大限度地防止被判断为不可测量的情况。在采用了这种结构的情况下，预定次数P也可以设定为“在一个获取位置，线测量数据获取部160的获取处理失败的次数”。
(6)另外，在本实施方式中说明了如图16的S14和S16所示，在位移传感器7的退避结束之后，将载台31返回到不可测量的获取位置。但是，也可以同时执行位移传感器的退避和使载台31返回到不可测量的获取位置的处理。例如，可以使位移传感器的退避处理和使载台31返回到不可测量的获取位置的处理同时开始。根据这样的结构，相比位移传感器7的退避处理和使载台31返回到不可测量的获取位置的返回处理分别在不同期间执行的情况，能够缩短对一个对象物的线测量数据获取部160的获取处理的处理时间(例如，总时间)。
(7)另外，在本实施方式中说明了如图16所示，在某个获取位置被检测出不可测量时，在该获取位置执行再次测量。但是，也可以在某个获取位置被检测出不可测量时，移动到下一个获取位置并进行测量，而不执行再次测量。通过省略使载台返回的处理(图16的S18)，能够减少处理量，并且缩短生成一个对象物的线形数据的处理时间。
此次公开的实施方式在所有方面只是例示，不应视为限制。本发明的范围通过权利要求书而不是上述说明来体现，包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。

Claims (9)

1.一种控制***，其中，包括：
测量装置，测量对象物的一维信息；
驱动装置，使所述测量装置与所述对象物的相对位置发生变化；以及
控制装置，对所述测量装置和所述驱动装置进行控制，以便基于在所述测量装置中测量的一维信息，获取所述对象物的二维形状或三维形状的信息；
所述控制装置包括：
测量数据获取部，执行一边使所述相对位置发生变化，一边将所述测量装置的一维信息和来自所述驱动装置的位置信息作为测量数据来获取的获取处理；以及
形状数据生成部，执行基于在所述测量数据获取部获取的所述测量数据生成二维形状或三维形状的形状数据的生成处理；
所述测量数据获取部在所述相对位置每次变化到与设定的测量间隔对应的获取位置时，执行所述获取处理；
所述获取处理失败时，使发生变化的所述相对位置返回到发生失败的所述获取位置后，在返回的所述获取位置再次执行所述获取处理。
2.如权利要求1所述的控制***，其中，
所述测量数据获取部在所述获取处理失败时，使该测量装置退避到所述测量装置和所述对象物不相撞的位置。
3.如权利要求2所述的控制***，其中，
所述测量数据获取部在再次执行的所述获取处理失败时，使所述相对位置变化到下一个所述获取位置后，在下一个所述获取位置执行所述获取处理。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制***，其中，
与所述获取处理失败的所述获取位置对应的所述一维信息与作为所述测量数据获取的所述一维信息不同。
5.如权利要求1至4中任一项所述的控制***，其中，
所述控制装置对所述获取处理失败的次数进行统计，统计的次数达到预先确定的次数时执行错误处理。
6.如权利要求1至5中任一项所述的控制***，其中，
还包括：
特征量运算部，基于由所述形状数据生成部生成的所述形状数据，运算所述对象物的特征量。
7.如权利要求1至6中任一项所述的控制***，其中，
起到主装置作用的所述控制装置和起到从装置的所述测量装置及所述驱动装置通过网络相连接。
8.一种控制装置的控制方法，其中，该控制装置对驱动装置进行控制，使得驱动装置使测量对象物的一维信息的测量装置与所述对象物的相对位置发生变化，并且对所述测量装置和所述驱动装置进行控制，以便基于在所述测量装置中测量的一维信息，获取所述对象物的二维形状或三维形状的信息；
所述控制方法包括：
执行一边使所述相对位置发生变化，一边将所述测量装置的一维信息和来自所述驱动装置的位置信息作为测量数据来获取的获取处理的步骤；以及
执行基于所述测量数据生成二维形状或三维形状的形状数据的生成处理的步骤；
执行所述获取处理的步骤在所述相对位置每次变化到与设定的测量间隔对应的获取位置时执行；
在执行所述获取处理的步骤中，所述获取处理失败时，使发生变化的所述相对位置返回到发生失败的所述获取位置后，在返回的所述获取位置再次执行所述获取处理。
9.一种计算机可读存储介质，其中，存储有被控制装置的处理器执行的程序，该控制装置对驱动装置进行控制，使得驱动装置使测量对象物的一维信息的测量装置与所述对象物之间的相对位置发生变化，并且对所述测量装置和所述驱动装置进行控制，以便基于在所述测量装置中测量的一维信息，获取所述对象物的二维形状或三维形状的信息；
所述程序在所述控制装置的处理器中执行：
一边使所述相对位置发生变化，一边将所述测量装置的一维信息和来自所述驱动装置的位置信息作为测量数据来获取的获取处理步骤；以及
执行基于所述测量数据生成二维形状或三维形状的形状数据的生成处理步骤；
执行所述获取处理的步骤在所述相对位置每次变化到与设定的测量间隔对应的获取位置时执行；
在执行所述获取处理的步骤中，所述获取处理失败时，使发生变化的所述相对位置返回到发生失败的所述获取位置后，在返回的所述获取位置再次执行所述获取处理。
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