JP6805732B2 - 制御システム、その制御方法および記録媒体 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る制御システムは、計測装置および駆動装置を制御して対象物の2次元形状または3次元形状の情報を取得する制御機能を有する。まず、図1を参照して、本実施の形態に係る制御システムであるPLCシステムSYSの構成について説明する。
次に、図3を参照して、CPUユニット13のハードウェア構成について説明する。図3は、本実施の形態におけるCPUユニットのハードウェア構成を示す模式図である。図3を参照して、CPUユニット13は、マイクロプロセッサ100と、チップセット102と、メインメモリ104と、不揮発性メモリ106と、システムタイマ108と、PLCシステムバスコントローラ120と、フィールドネットワークコントローラ140と、USBコネクタ110とを含む。チップセット102と他のコンポーネントとの間は、各種のバスを介してそれぞれ結合されている。
次に、図4を参照して、本実施の形態に係る各種機能を提供するためのソフトウェア群について説明する。これらのソフトウェアに含まれる命令コードは、適切なタイミングで読み出され、CPUユニット13のマイクロプロセッサ100によって実行される。
ユーザプログラム236は、上述したように、ユーザにおける制御目的(たとえば、対象のラインやプロセス)に応じて作成される。ユーザプログラム236は、典型的には、CPUユニット13のマイクロプロセッサ100で実行可能なオブジェクトプログラム形式になっている。このユーザプログラム236は、PLCサポート装置8などにおいて、ラダー言語などによって記述されたソースプログラムがコンパイルされることで生成される。そして、生成されたオブジェクトプログラム形式のユーザプログラム236は、PLCサポート装置8から接続ケーブル10を介してCPUユニット13へ転送され、不揮発性メモリ106などに格納される。
次に、PLCシステムSYSは、PLC1でシーケンス命令演算プログラム232やモーション演算プログラム234を実行することにより、対象物Aの2次元形状の情報を取得する機能を実現している。具体的に、図を参照して、制御システムであるPLCシステムSYSの機能構成について説明する。図5は、本実施の形態における制御システムの機能構成を示すブロック図である。PLCシステムSYSは、対象物の2次元形状の情報を取得する制御機能を実現するためにPLC1に線計測データ取得部160と、2次元形状データ生成部170とを有している。なお、図5に示すPLC1では、2次元形状データ生成部170で生成した形状データから特徴量を演算する特徴量演算部180も有している。
図5で説明した本実施の形態に係る制御システムの機能を制御処理フローとして説明する。図6は、本実施の形態における制御システムの制御処理のフローを説明する図ある。図7は、本実施の形態における制御システムでの線計測および2次元形状データ生成の概略を示す模式図である。
次に、特徴量演算部180で行う特徴量演算についてさらに詳しく説明する。図10および図11は、本実施の形態における制御システムでの特徴量演算について説明するための図である。
図10(a)では、2次元形状データ生成部170で生成した2次元形状データに基づき、特徴量演算部180が指定した計測範囲における高さを演算により算出する。つまり、特徴量演算部180は、ユーザが指定した計測範囲における対象物Aの高さの情報を2次元形状データから算出する。なお、計測範囲は、少なくとも1つ以上の形状データが含まれるように指定する必要がある。また、特徴量演算部180は、算出する高さとして、計測範囲における平均の高さ、計測範囲内での最大高さ(当該高さでのX座標を含む)、および計測範囲内での最小高さ(当該高さでのX座標を含む)なども算出することができる。例えば、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づき高さを演算することでレンズ頂点やネジ締めの状態を検査すること、ケース縁の段差を計測することなどができる。
図10(b)では、2次元形状データ生成部170で生成した2次元形状データに基づき、特徴量演算部180が指定した計測範囲において対象物Aの高さが設定したエッジレベルを通過したときのX座標を演算により算出する。つまり、特徴量演算部180は、ユーザが指定した計測範囲において対象物Aの高さがエッジレベルとなるエッジの位置の情報を2次元形状データから算出する。なお、特徴量演算部180は、エッジレベルを通過する際の方向(立ち上がりあるいは立下り)をエッジタイプとして設定すること、計測範囲下限値あるいは上限値のいずれから計測するのかを計測方向として設定すること、および何回目のエッジレベルの通過を検出するのかをエッジ回数として設定することなどが可能である。例えば、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づきエッジ演算することでバッテリやモジュールの端部を検出することができ、バッテリ位置やモジュール位置を検査することができる。また、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づきエッジ演算することでケースの端部を検出することができ、ケースの幅を検査することができる。
図10(c)では、2次元形状データ生成部170で生成した2次元形状データに基づき、特徴量演算部180が指定した計測範囲において変曲点を演算により算出する。つまり、特徴量演算部180は、2次元形状データの指定した計測範囲内で、形状データのラインの折れ曲がっている位置(変曲点)のX座標を演算により算出する。なお、特徴量演算部180は、計測範囲内に複数の変曲点がある場合、折れ曲がり度合い(感度)が最大の変曲点のX座標を演算により算出する。また、特徴量演算部180は、折れ曲がり度合い(感度)の比較を絶対値で行う。さらに、特徴量演算部180は、同じ大きさの感度をもつ変曲点が複数存在する場合、X座標の小さい変曲点を出力する。例えば、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づき変曲点演算することで水晶角位置を検査することなどができる。
図11(a)では、2次元形状データ生成部170で生成した2次元形状データに基づき、特徴量演算部180が対象物Aの水平面からの角度θを演算により算出する。つまり、特徴量演算部180は、2次元形状データの2つの計測範囲(計測範囲1および計測範囲2)内の高さで直線を引き、当該直線と水平面とのなす角度θを演算で算出する。また、特徴量演算部180は、横軸をX軸、縦軸をZ軸とした場合に、対象物Aの直線の傾きをa、切片をbとして出力することも可能である。例えば、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づき水平面からの角度演算することでガラスの隙間や水晶の傾きを検査することなどができる。
図11(b)では、2次元形状データ生成部170で生成した2次元形状データに基づき、特徴量演算部180が対象物Aの断面積を演算により算出する。つまり、特徴量演算部180は、指定した積分範囲内の2次元形状データから対象物Aの底面を決定し、当該底面と2次元形状データの波形に囲まれた部分の面積を算出する。例えば、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づき断面積の演算することでシール形状を検査することなどができる。
図11(c)では、2次元形状データ生成部170で生成した2次元形状データに基づき、特徴量演算部180がマスタの形状と対象物Aの形状とを比較する。つまり、特徴量演算部180は、マスタとなる2次元形状データと対象物の2次元形状データとを、指定した計測範囲内で比較して、高さ(Z方向)の差異を演算により算出する。特徴量演算部180は、マスタの形状に対して対象物Aの形状が小さい場合(X方向の同じ位置で対象物Aの高さが低い場合)、負の差異αとし、マスタの形状に対して対象物Aの形状が大きい場合(X方向の同じ位置で対象物Aの高さが高い場合)、正の差異βとする。なお、特徴量演算部180は、差異の許容範囲を設定することが可能であり、比較した差異が許容範囲内であれば同じ形状であると判断する。例えば、特徴量演算部180は、2次元形状データに基づき比較演算することで複数の部品で構成されたモジュールの高さを検査することなどができる。
次に、対象物Aの形状を計測するための駆動装置30,40のサーフェスサーチ制御および倣い制御についてさらに詳しく説明する。図12は、本実施の形態における制御システムでの制御の種類について説明するための図である。
図12(a)には、サーフェスサーチ制御の一連の動作が図示されている。まず、サーフェスサーチ制御では、PLC1が駆動装置40を制御して変位センサ7を、スタート位置からX方向に沿って準備位置に、Z方向に対して退避位置にそれぞれ移動させる(制御(a))。ここで、準備位置および退避位置は、対象物Aと変位センサ7とが接触することがない位置として予め設定してある位置である。次に、PLC1は、準備位置での計測位置決めを行うために、Z方向に変位センサ7を移動させる(制御(b))。ここで、計測位置決めとは、測定面(例えば、ステージ31の上面)が変位センサ7の計測情報(対象物Aの高さの情報)が0(ゼロ)となる高さに移動させる制御である。
図12(b)には、倣い制御の一連の動作が図示されている。倣い制御とは、変位センサ7の計測情報が常に0(ゼロ)となるように変位センサ7自体を移動させる制御である。PLC1は、倣い制御を行うため、線計測データ取得部に倣い制御部の機能を有している。図13は、本実施の形態における制御システムの線計測データ取得部の機能構成を示す機能ブロック図である。線計測データ取得部160は、線計測データ作成部161、倣い制御部162を有している。線計測データ作成部161は、変位センサ7から取得した計測情報に基づき線計測データを作成する。
次に、図12(b)の計測範囲での処理である取得関連処理の詳細を説明する。まず、変位センサ7の計測処理の状態について説明する。図14は、変位センサ7の計測処理の状態を説明するための図である。変位センサ7の計測処理の状態は、計測状態と非計測状態とを含む。計測状態とは、変位センサ7が対象物Aの高さ(1次元情報)を計測可能な状態である。換言すれば、変位センサ7のセンサ状態がFALSE状態となっていない状態である。非計測状態とは、変位センサ7が対象物Aの高さを計測不可能な状態である。非計測状態とは、計測状態において、変位センサ7のセンサ状態がFALSE状態となったことが判断されたときに制御される状態である。また、図14においては、非計測状態であるときにおいて、計測可能状態が成立したとき(例えば、変位センサ7のセンサ状態がFALSE状態になったとき)に、計測状態に制御されると記載されている。
(1)本実施の形態に係るPLCシステムSYSでは、駆動装置30でステージ31をX方向に移動させ、駆動装置40で変位センサ7自体をZ方向に移動させることで変位センサ7と対象物Aとの相対的な位置を変化させると説明した。しかし、これに限定されず、PLCシステムSYSは、駆動装置30でステージ31をX方向およびZ方向に移動することで変位センサ7と対象物Aとの相対的な位置を変化させても、駆動装置40で変位センサ7自体をX方向およびZ方向に移動することで変位センサ7と対象物Aとの相対的な位置を変化させてもよい。
Claims (9)
- 対象物の1次元情報を計測する計測装置と、
前記計測装置と前記対象物との相対的な位置を変化させる駆動装置と、
前記計測装置で計測した1次元情報に基づき前記対象物の2次元形状または3次元形状の情報を取得するため前記計測装置および前記駆動装置を制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記制御装置は、
前記相対的な位置を変化させながら、前記計測装置の1次元情報および前記駆動装置からの位置情報を計測データとして取得する取得処理を実行する計測データ取得部と、
前記計測データ取得部で取得した前記計測データに基づき、2次元形状または3次元形状の形状データを生成する生成処理を実行する形状データ生成部とを含み、
前記計測データ取得部は、
前記相対的な位置が、設定された計測間隔に応じた取得位置に変化する度に、前記取得処理を実行し、
前記取得処理が失敗した場合、変化された前記相対的な位置を該失敗した前記取得位置に戻した後に、該戻した前記取得位置で再び前記取得処理を実行し、
再び実行した前記取得処理が失敗した場合には、前記相対的な位置を次の前記取得位置に変化させた後に、該次の前記取得位置で前記取得処理を実行する、制御システム。 - 対象物の1次元情報を計測する計測装置と、
前記計測装置と前記対象物との相対的な位置を変化させる駆動装置と、
前記計測装置で計測した1次元情報に基づき前記対象物の2次元形状または3次元形状の情報を取得するため前記計測装置および前記駆動装置を制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記制御装置は、
前記相対的な位置を変化させながら、前記計測装置の1次元情報および前記駆動装置からの位置情報を計測データとして取得する取得処理を実行する計測データ取得部と、
前記計測データ取得部で取得した前記計測データに基づき、2次元形状または3次元形状の形状データを生成する生成処理を実行する形状データ生成部とを含み、
前記計測データ取得部は、
前記相対的な位置が、設定された計測間隔に応じた取得位置に変化する度に、前記取得処理を実行し、
前記取得処理が失敗した場合、前記計測装置が前記対象物と接触しない位置に前記対象物の高さ方向に沿って前記計測装置を退避させ、変化された前記相対的な位置を該失敗した前記取得位置に戻した後に、該戻した前記取得位置で再び前記取得処理を実行する、制御システム。 - 前記取得処理が失敗した前記取得位置に対応する前記1次元情報は、前記計測データとして取得される前記1次元情報とは異なる、請求項1または請求項2に記載の制御システム。
- 前記制御装置は、前記取得処理が失敗した回数を計数し、該計数された回数が予め定められた回数に到達した場合には、エラー処理を実行する、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の制御システム。
- 前記形状データ生成部により生成した前記形状データに基づき、前記対象物の特徴量を演算する特徴量演算部をさらに備える、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の制御システム。
- マスタ装置として機能する前記制御装置と、スレーブ装置として機能する前記計測装置および前記駆動装置とがネットワークを介して接続されている、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の制御システム。
- 対象物の1次元情報を計測する計測装置と前記対象物との相対的な位置を駆動装置で変化させ、前記計測装置で計測した1次元情報に基づき前記対象物の2次元形状または3次元形状の情報を取得するため前記計測装置および前記駆動装置を制御する制御装置の制御方法であって、
前記相対的な位置を変化させながら、前記計測装置の1次元情報および前記駆動装置からの位置情報を計測データとして取得する取得処理を実行するステップと、
前記計測データに基づき、2次元形状または3次元形状の形状データを生成する生成処理を実行するステップとを含み、
前記取得処理を実行するステップは、前記相対的な位置が、設定された計測間隔に応じた取得位置に変化する度に、実行し、
前記取得処理を実行するステップでは、
前記取得処理が失敗した場合、変化された前記相対的な位置を該失敗した前記取得位置に戻した後に、該戻した前記取得位置で再び前記取得処理を実行し、
再び実行した前記取得処理が失敗した場合には、前記相対的な位置を次の前記取得位置に変化させた後に、該次の前記取得位置で前記取得処理を実行する、制御方法。 - 対象物の1次元情報を計測する計測装置と前記対象物との相対的な位置を駆動装置で変化させ、前記計測装置で計測した1次元情報に基づき前記対象物の2次元形状または3次元形状の情報を取得するため前記計測装置および前記駆動装置を制御する制御装置の制御方法であって、
前記相対的な位置を変化させながら、前記計測装置の1次元情報および前記駆動装置からの位置情報を計測データとして取得する取得処理を実行するステップと、
前記計測データに基づき、2次元形状または3次元形状の形状データを生成する生成処理を実行するステップとを含み、
前記取得処理を実行するステップは、前記相対的な位置が、設定された計測間隔に応じた取得位置に変化する度に、実行し、
前記取得処理を実行するステップでは、前記取得処理が失敗した場合、前記計測装置が前記対象物と接触しない位置に前記対象物の高さ方向に沿って前記計測装置を退避させ、変化された前記相対的な位置を該失敗した前記取得位置に戻した後に、該戻した前記取得位置で再び前記取得処理を実行する、制御方法。 - 請求項7または請求項8に記載の制御方法を前記制御装置に実行させるプログラムを記憶した前記制御装置が読取可能な記録媒体。
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