JP7020262B2 - 制御システム、制御方法およびプログラム - Google Patents
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Description
図1を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施の形態に係る制御システムの概要を示す模式図である。図1に示す制御システム1は、画像処理を用いて位置決めを行う。位置決めは、典型的には、工業製品の製造過程などにおいて、対象物(以下、「ワークW」とも称す)を生産ラインの本来の位置に配置する処理などを意味する。たとえば、制御システム1は、液晶パネルの生産ラインにおいて、ガラス基板に回路パターンの焼付処理(露光処理)前に、露光マスクに対するガラス基板の位置決めを行なう。
以上のとおり、本実施の形態では、フィードバック制御部43は、推定位置PVをワークWの目標位置SPに合わせるための移動指令を制御周期Tcごとに更新してサーボドライバ20に出力する。これにより、視覚センサ30によって視認可能な精度で、ワークWの状態に応じた位置決めを行なうことができる。そのため、外乱に対するロバスト性が向上し、位置決め精度が向上する。
次に、本実施の形態に係る制御システムの一例について説明する。
図2は、本実施の形態に係る制御システム1を構成するステージ装置の一例を示す斜視図である。図2に示す例では、ステージ装置10は、Xステージ11と、Yステージ13と、θステージ15と、サーボモータ12,14,16とを含む。Xステージ11は、サーボモータ12の駆動によりX方向に沿って移動する。Yステージ13は、サーボモータ14の駆動によりY方向に沿って移動する。θステージ15は、サーボモータ16の駆動によりθ方向に回転する。
図3は、本実施の形態に係る制御システム1を構成する画像処理部32のハードウェア構成を示す模式図である。画像処理部32は、典型的には、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有しており、予めインストールされたプログラムをプロセッサが実行することで、後述するような各種の画像処理を実現する。
図4は、本実施の形態に係る制御システムを構成するコントローラのハードウェア構成を示す模式図である。図4に示されるように、コントローラ40は、主制御ユニット410と、複数のサーボユニット422,424,426とを含む。本実施の形態に係るコントローラ40は、ステージ装置10に含まれるサーボモータ12,14,16と同数のサーボユニット422,424,426を含む。
第2撮像指令部45は、たとえば以下のようにして、最終移動指令に伴うワークWの移動が完了したか否かを判定する。
判定部46は、計測位置PVvが予め定められた条件を満たすか否かに応じて、ワークWの位置決めを終了するか否かを判定する。当該条件は、ワークWの位置決めに要求される精度に応じて適宜定められる。
<3-1.コントローラの処理の流れ>
図5を参照して、コントローラ40の処理の流れの一例について説明する。図5は、コントローラ40の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
位置決定部42は、たとえば図6のフローチャートに示すような処理を行うことで、推定位置PVを算出する。図6は、図5に示す推定位置決定処理のサブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
位置決定部42は、算出した推定位置PVをフィードバック制御部43に出力する(S26)。また、位置決定部42は、この推定位置PVを参照推定位置PVpとし、この時刻のエンコーダ値PVmを参照エンコーダ値PVmpとして、更新記憶する。
位置決定部42は、計測位置PVvの出力が1回もなければ(ステップS27でNO)、推定位置PVを初期値のまま維持する。ステップS28の後およびステップS27でNOの場合、処理はステップS26に移る。ステップS26の後、処理は図5に示すステップS4に戻る。
ここで、Kkは、内挿補間係数である。制御周期をTcとし、エンコーダ値PVmの伝送遅延時間をTedとし、撮像トリガTR1の伝送遅延時間をTsdとして、Tc-Ted≦Tsd<2Tc-Tedの場合、内挿補間係数Kkは、次の(式4)を用いて算出される。
このような内挿補間値の算出方法を用いることによって、撮像時刻tviのエンコーダ値PVms(ni)を高精度に算出できる。これにより、さらに高精度な推定位置PVが算出でき、さらに高精度な位置決め制御が可能になる。
第2撮像指令部45は、停止制御部44から停止信号SSが出力されてからの経過時間が閾値Th4を超える場合に、最終移動指令に従う移動が完了したと判定してもよい。閾値Th4は、最終移動指令に従う移動の完了に要する時間よりも長くなるように予め定められる。たとえば、最終移動指令に従う移動の完了に要する時間が予備実験により確認され、当該時間の最大値よりも長い時間が閾値Th4として定められる。
以上のように、本実施の形態および変形例は以下のような開示を含む。
対象物(W)の制御システム(1)であって、
前記対象物(W)を移動させるための移動機構(10,20)と、
前記対象物(W)を撮像するための視覚センサ(30)と、
前記視覚センサ(30)によって第1周期ごとに撮像された画像と前記移動機構(10,20)からの位置関連情報とに基づいて、前記第1周期よりも短い第2周期ごとに、前記対象物(W)の推定位置を決定する位置決定部(42)と、
前記推定位置を前記対象物(W)の目標位置に合わせるための移動指令を前記第2周期ごとに更新して前記移動機構(10,20)に出力するフィードバック制御部(43)と、
前記推定位置と前記目標位置との第1偏差が第1閾値未満である場合に、前記フィードバック制御部(43)による前記移動指令の更新を停止させる停止制御部(44)と、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサ(30)に撮像指令を出力する撮像指令部(45)と、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物(W)の位置決めを終了すると判定する判定部とを備える、制御システム(1)。
前記計測結果が前記予め定められた条件を満たさない場合に、前記フィードバック制御部(43)は、前記移動指令の更新を再開する、構成1に記載の制御システム(1)。
前記撮像指令部(45)は、前記最終移動指令で示される位置指令値と、前記位置関連情報によって示される位置との第2偏差が第2閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、構成1または2に記載の制御システム(1)。
前記撮像指令部(45)は、前記位置関連情報によって示される速度が第3閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、構成1または2に記載の制御システム(1)。
前記撮像指令部(45)は、前記停止制御部(44)によって前記移動指令の更新が停止されてからの経過時間が第4閾値を超える場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、構成1または2に記載の制御システム(1)。
前記計測結果は、前記撮像指令に応じて撮像された画像から計測された前記対象物(W)の計測位置を示し、
前記予め定められた条件は、前記計測位置と前記目標位置との第3偏差が第5閾値未満であるという条件である、構成1から5のいずれかに記載の制御システム(1)。
対象物(W)の制御システム(1)における制御方法であって、
前記制御システム(1)は、
前記対象物(W)を移動させるための移動機構(10,20)と、
前記対象物(W)を撮像するための視覚センサ(30)とを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサ(30)によって第1周期ごとに撮像された画像と前記移動機構(10,20)からの位置関連情報とに基づいて、前記第1周期よりも短い第2周期ごとに、前記対象物(W)の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物(W)の目標位置に合わせるための移動指令を前記第2周期ごとに更新して前記移動機構(10,20)に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第1偏差が第1閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサ(30)に撮像指令を出力するステップと、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物(W)の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、制御方法。
対象物(W)の制御システム(1)における制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム(430)であって、
前記制御システム(1)は、
前記対象物(W)を移動させるための移動機構(10,20)と、
前記対象物(W)を撮像するための視覚センサ(30)とを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサ(30)によって第1周期ごとに撮像された画像と前記移動機構(10,20)からの位置関連情報とに基づいて、前記第1周期よりも短い第2周期ごとに、前記対象物(W)の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物(W)の目標位置に合わせるための移動指令を前記第2周期ごとに更新して前記移動機構(10,20)に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第1偏差が第1閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサ(30)に撮像指令を出力するステップと、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物(W)の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、プログラム。
Claims (8)
- 対象物の制御システムであって、
前記対象物を移動させるための移動機構と、
前記対象物を撮像するための視覚センサと、
前記視覚センサに第1周期ごとに第1撮像指令を出力する第1撮像指令部と、を備え、前記第1周期は、前記視覚センサによる撮像処理に要する時間と画像処理に要する時間との合計時間よりも長く、前記制御システムは、さらに、
前記視覚センサによって前記第1周期ごとに撮像された画像と前記移動機構からの位置関連情報とに基づいて、前記第1周期よりも短い第2周期ごとに、前記対象物の推定位置を決定する位置決定部と、
前記推定位置を前記対象物の目標位置に合わせるための移動指令を前記第2周期ごとに更新して前記移動機構に出力するフィードバック制御部と、
前記推定位置と前記目標位置との第1偏差が第1閾値未満である場合に、前記フィードバック制御部による前記移動指令の更新を停止させるとともに、前記第1撮像指令部による前記第1撮像指令の出力を停止させる停止制御部と、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサに第2撮像指令を出力する第2撮像指令部と、
前記第2撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物の位置決めを終了すると判定する判定部とを備える、制御システム。 - 前記計測結果が前記予め定められた条件を満たさない場合に、前記フィードバック制御部は、前記移動指令の更新を再開する、請求項1に記載の制御システム。
- 前記第2撮像指令部は、前記最終移動指令で示される位置指令値と、前記位置関連情報によって示される位置との第2偏差が第2閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、請求項1または2に記載の制御システム。
- 前記第2撮像指令部は、前記位置関連情報によって示される速度が第3閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、請求項1または2に記載の制御システム。
- 前記第2撮像指令部は、前記停止制御部によって前記移動指令の更新が停止されてからの経過時間が第4閾値を超える場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、請求項1または2に記載の制御システム。
- 前記計測結果は、前記第2撮像指令に応じて撮像された画像から計測された前記対象物の計測位置を示し、
前記予め定められた条件は、前記計測位置と前記目標位置との第3偏差が第5閾値未満であるという条件である、請求項1から5のいずれか1項に記載の制御システム。 - 対象物の制御システムにおける制御方法であって、
前記制御システムは、
前記対象物を移動させるための移動機構と、
前記対象物を撮像するための視覚センサとを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサに第1周期ごとに第1撮像指令を出力するステップを備え、前記第1周期は、前記視覚センサによる撮像処理に要する時間と画像処理に要する時間との合計時間よりも長く、前記制御方法は、さらに、
前記視覚センサによって前記第1周期ごとに撮像された画像と前記移動機構からの位置関連情報とに基づいて、前記第1周期よりも短い第2周期ごとに、前記対象物の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物の目標位置に合わせるための移動指令を前記第2周期ごとに更新して前記移動機構に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第1偏差が第1閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるとともに、前記第1撮像指令の出力を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサに第2撮像指令を出力するステップと、
前記第2撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、制御方法。 - 対象物の制御システムにおける制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記制御システムは、
前記対象物を移動させるための移動機構と、
前記対象物を撮像するための視覚センサとを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサに第1周期ごとに第1撮像指令を出力するステップを備え、前記第1周期は、前記視覚センサによる撮像処理に要する時間と画像処理に要する時間との合計時間よりも長く、前記制御方法は、さらに、
前記視覚センサによって前記第1周期ごとに撮像された画像と前記移動機構からの位置関連情報とに基づいて、前記第1周期よりも短い第2周期ごとに、前記対象物の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物の目標位置に合わせるための移動指令を前記第2周期ごとに更新して前記移動機構に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第1偏差が第1閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるとともに、前記第1撮像指令の出力を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサに第2撮像指令を出力するステップと、
前記第2撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、プログラム。
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