CN107588726B - 光学计测装置 - Google Patents

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Abstract

光学计测装置(3)具有：接口部(31)，其构成为接收从主装置(1)以固定的通信周期发送到工业网络(2)的同步信号，并且与同步信号同步地输出光学计测装置(3)的测定结果(测定值)和同步监视信号；以及计测部(32)，其构成为以相对于通信周期独立的测定周期执行光学测定而生成测定结果，并且生成同步监视信号。计测部(32)与开始测定后接口部(31)接收同步信号同步地，将同步监视信号设定为接通状态，在从接口部(31)输出测定结果的情况下，与接口部(31)接收同步信号同步地，将同步监视信号设定为断开状态。

Description

光学计测装置
技术领域
本发明涉及光学计测装置，特别涉及能够与工业网络连接的光学计测装置。
背景技术
在众多的生产现场中使用的机械和设备典型地讲由包含控制装置的控制系统进行控制，控制装置由可编程控制器(Programmable Logic Controller，以下也称作“PLC”)等构成。
还存在PLC作为管理通信整体的主机发挥作用，使用轮询方式实现PLC与一台或者多台远程IO终端之间的通信的情况。例如，在日本特开2007-312043号公报中，关于远程IO系统中的主/从间通信，通常公开有中断方式和轮询方式这两种通信方式。
近年来，在工业自动化的现场中，通常是构建用于传递控制命令和数据信号的网络(也称作现场总线)。作为这种网络之一有EtherCAT(注册商标)。EtherCAT是强调同步性的现场总线，强调全部从机能够以1μs以下的抖动进行同步。各个从机在该同步时机接收来自主机的输出信号(控制信号)，将从外部取得的值反映在对主机的输入信号(测定值和状态信号等)中。
另一方面，存在能够通过内部同步进行连续测定的光学计测装置。在将这样的光学计测装置与EtherCAT连接的情况下，与EtherCAT连接的设备之间的同步成为问题。为了实现精度较高的计测，何时取得从各设备输入到PLC的信号中反映的数据非常重要。
但是，通常为了在光学计测装置中得到测定值，必须在某种程度的时间内接受光。即，测定时间包含受光用的时间。另外，还需要在光学计测装置的内部根据受光数据生成测定值的时间。因此，在光学计测装置中测定时机和输出测定结果的时机有时不同步。因此，主装置很难判别从光学计测装置输出的数据反映了在哪个时机测定出的结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学计测装置，以能够根据输出测定结果的时机判别测定开始的时机的方式实施测定。
本发明的一个方式的光学计测装置构成为能够与工业网络连接，具有使时刻在主装置与从装置之间同步的同步功能，其特征在于，光学计测装置具有：接口部，其构成为接收从主装置以固定的通信周期发送到工业网络的同步信号，并且与同步信号同步地输出光学计测装置的测定结果和具有第1状态及第2状态的同步监视信号；以及计测部，其构成为以相对于通信周期独立的测定周期执行光学测定而生成测定结果，并且生成同步监视信号。计测部与开始测定后接口部接收同步信号同步地，将同步监视信号设定为第1状态，在从接口部输出测定结果的情况下，与接口部接收同步信号同步地，将同步监视信号设定为第2状态。
根据上述的结构，能够提供一种光学计测装置，以能够根据输出测定结果的时机判别测定开始的时机的方式实施测定。同步监视信号被设定(切换)成第1状态的时机以及同步监视信号被设定(切换)成第2状态的时机，与接口部接收同步信号同步。在光学计测的测定周期与通信周期不同的情况下，同步监视信号的状态也与通信周期同步地变化。例如，在该通信周期内，主装置不仅接收光学计测装置的测定值，而且接收同步监视信号。主装置能够根据通信周期检测测定的开始时机和输出该测定的结果的时机。
优选的是，计测部与接口部接收同步信号的时机同步地，将同步监视信号设定为第1状态。
根据上述的结构，计测部将同步监视信号设定为第1状态，使得同步监视信号表示开始该测定。因此，例如主装置能够更准确地检测光学计测装置的测定开始的时机。将同步监视信号设定为第1状态的时机只要与接口部接收同步信号的时机同步即可。例如，也可以与接口部接收同步信号的时机同步地开始测定，并且将同步监视信号设定为第1状态。或者，也可以与开始测定之后的、接口部接收同步信号的时机同步地，将同步监视信号设定为第1状态。
优选的是，计测部在接口部与同步信号同步地输出测定结果的时机，将同步监视信号设定为第2状态。
根据上述的结构，计测部将同步监视信号设定为第2状态，由此，能够将测定开始的时机与在该测定开始的时机得到的测定结果关联起来。
优选的是，计测部构成为能够并行地执行开始的时机不同的多个所述测定，在由于多个测定，将同步监视信号设定为第1状态的时机和将同步监视信号设定为第2状态的时机重合的情况下，将同步监视信号设定为第1状态及第2状态中的任意状态，使得同步监视信号的状态发生变化。
根据上述的结构，即使在某个测定处理的执行中开始下一个测定，也能够将同步监视信号保持为第1状态。即，同步监视信号的状态不受后续测定开始的影响。因此，例如主装置能够准确地掌握先前测定开始的时机。另一方面，在输出某个测定处理的结果的时机和另一个测定开始的时机重合的情况下，在该时机，计测部能够将同步监视信号从第2状态切换成第1状态、或者计测部能够将同步监视信号从第1状态切换成第2状态。在将同步监视信号从第1状态切换成第2状态的情况下，能够将输出测定结果的时机和用于得到该测定结果的测定开始的时机关联起来。另一方面，在将同步监视信号从第2状态切换成第1状态的情况下，能够表示另一个测定开始的时机。
优选的是，计测部构成为能够并行地执行开始的时机不同的多个测定，并且能够生成与多个测定分别对应的多个同步监视信号，根据多个测定中的第1测定的开始，将多个同步监视信号中的与第1测定对应的第1同步监视信号设定为第1状态，在将第1同步监视信号设定为第2状态之前开始第1测定之后的第2测定，并且将多个同步监视信号中的与第2测定对应的第2同步监视信号设定为第1状态。
根据上述的结构，将与各个测定处理对应的同步监视信号设定为第1状态或者第2状态，因而，主装置能够准确地掌握光学计测装置3的多个测定中的各个测定开始的时机。
在上述的任意光学计测装置中，通信周期比测定周期短，或者通信周期比测定周期长且比将计测部的测定处理时间与测定周期相加而得的时间短。
根据上述的结构，能够提高将输出测定结果的时机与用于得到该测定结果的测定开始的时机关联起来的效果。在通信周期比将计测部的测定处理时间与测定周期相加而得的时间长的情况下，能够在通信周期的1个周期内结束测定。例如，当在某个通信周期内开始测定，在下一个通信周期输出其测定结果的情况下，容易将测定开始的时机与输出该测定结果的时机关联起来。但是，在通信周期比测定周期短时，当主装置在某个通信周期接收到测定结果的情况下，更难确定进行用于得到该测定结果的测定的时点。并且，在通信周期比测定周期长且比将计测部的测定处理时间与测定周期相加而得的时间短的情况下，当主装置在某个通信周期接收到测定结果的情况下，可能产生很难确定进行用于得到该测定结果的测定的时点这样的问题。在这些情况下，通过监视同步监视信号的状态，能够将输出测定结果的时机与用于得到该测定结果的测定开始的时机关联起来。
如上所述，根据本发明，能够提供一种光学计测装置，以能够根据输出测定结果的时机判别测定开始的时机的方式实施测定。
本发明的上述及其它目的、特征、方面和优点，根据结合附图加以理解的与本发明有关的以下的详细说明将更加明确。
附图说明
图1是示出本实施方式的计测系统的结构例的示意图。
图2是用于说明EtherCAT的从机的同步的示意性框图。
图3是用于说明EtherCAT的时刻同步功能的示意图。
图4是用于说明与现场总线连接的光学计测装置的测定周期和EtherCAT的通信周期不同步时的问题点的时序图。
图5是用于说明一般的光学式位移传感器的处理流程的时序图。
图6是示出光学式位移传感器的处理流程的例子的图。
图7是示意地示出本实施方式的光学计测装置的测定周期和通信周期的同步的例子的时序图。
图8是示意地示出本实施方式的光学计测装置的测定周期和通信周期的同步的另一例子的时序图。
图9是示意地示出本实施方式的光学计测装置3的测定时间的长度和通信周期的长度大致相同时的例子的时序图。
图10是示出本实施方式的光学计测装置的具体结构的框图。
图11是示意地示出本实施方式的光学计测装置输出同步监视信号的例子的时序图。
图12是用于说明本实施方式的光学计测装置进行的与通信周期同步的测定的时序图。
图13是由本实施方式的光学计测装置执行的与同步监视信号的输出有关的一系列处理的流程图。
图14是示出图1所示的计测系统的应用例的概略图。
图15是说明在PLC将光学计测装置的测定值与来自伺服电机的位置数据关联起来时在PLC中需要应对的时间性偏差的时序图。
图16是示意地示出用于校正偏差量的PLC的结构的功能框图。
图17是示意地示出在校正的前后保存在存储空间中的位置数据和光学计测装置3的测定值(高度数据)的图。
具体实施方式
参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，对于附图中相同或者相当的部分标注相同的标号，并且不重复其说明。
<A.控制系统的结构例>
图1是示出本实施方式的计测系统100的结构例的示意图。参照图1，计测系统100包含PLC1、现场总线2、光学计测装置3和伺服电机4。
PLC1、光学计测装置3和伺服电机4与现场总线2连接。现场总线2传输与PLC1交换的各种数据。现场总线2能够使用各种工业用的以太网(注册商标)。工业用的以太网例如有EtherCAT、PROFINET(注册商标)等。在下面的说明中，作为现场总线2以EtherCAT为代表进行说明。
伺服电机4使台5移动。伺服电机4包含编码器，但没有图示。编码器的值相当于表示台5的位置的位置数据。通过现场总线2将位置数据输入到PLC1。
光学计测装置3计测放置在台5上的计测对象物51的位移。光学计测装置3包含传感器控制器11、传感器头12和线缆13。传感器头12通过线缆13与传感器控制器11连接。
通过线缆13将来自传感器控制器11的控制信号发送给传感器头12。如后所述，传感器头12具有投光部和受光部。投光部朝向台5照射光，受光部接受来自台5的反射光。从受光部输出信号，将该信号通过线缆13发送给传感器控制器11。传感器控制器11根据来自传感器头12的信号计算测定值。传感器控制器11通过现场总线2向PLC1发送测定值。另外，传感器控制器11输出表示测定开始的时机和该测定结果(测定值)的输出时机的同步监视信号。PLC1能够根据同步监视信号掌握用于得到该测定值的测定开始的时机。另外，在本实施方式中，投光部及受光部设于传感器头12，但投光部及受光部也可以设于传感器控制器11。
台5通过伺服电机4而移动，由此，相对于光学计测装置3扫描计测对象物51的表面。因此，光学计测装置3能够沿着台5的移动方向测定从传感器头12到计测对象物51的表面的位移。其结果是，光学计测装置3能够测定沿着台5的移动方向的计测对象物51的表面形状。在图1中示出台5沿一维方向移动，但台5也可以沿二维方向(XY方向)移动(参照图14)。
在本实施方式中，能够确保从伺服电机4输入到PLC1的位置数据(编码器值)与从光学计测装置3输入到PLC1的测定值之间的同步性。因此，能够将位置信息与测定值(位移信息)准确地关联起来，因而能够得到与计测对象物51的表面形状有关的精度更高的信息。
<B.现场总线>
图2是用于说明EtherCAT的从机的同步的示意性框图。参照图2，控制系统SYS由主装置1a、从装置3-1～3-3、连接主装置1a和从装置3-1～3-3的现场总线2构成。
主装置1a掌管从装置3-1～3-3的控制。从装置3-1～3-3分别高速地传输IEEE802.3标准Ethernet(注册商标)帧。如图2所示，帧21由主装置1a送出而顺序地通过从装置3-1～3-3。帧21在从装置3-3折返而返回到主装置1a。帧21能够包含控制命令和数据。
在EtherCAT中，将从主装置1a送出帧21的时点到帧21返回到主装置1a设为1次循环。各从装置在帧21通过时即时地执行输入输出处理。因此，在1次循环期间完成全部输入输出处理。
图3是用于说明EtherCAT的时刻同步功能的示意图。参照图3，主装置1a及从装置3-1、3-2、3-3、3-4分别具有时钟。该时钟成为确定各装置中的处理的执行时机等的基准。更具体地讲，主装置1a及从装置3-1、3-2、3-3、3-4作为时钟分别具有周期性地生成作为同步基准的时刻信息的定时器。主装置1a的时钟成为基准，从装置3-1～3-4与主装置1a的时钟同步。更具体地讲，从装置3-1～3-3分别根据在现场总线2上周期性地传输的帧(参照图2)随时校正各自具有的定时器产生的时间性偏差。因此，能够将全部从装置的抖动偏差抑制在1μm以内。
<C.测定周期和通信周期不同步时的问题>
图4是用于说明与现场总线连接的光学计测装置的测定周期和EtherCAT的通信周期不同步时的问题点的时序图。参照图4，通常在光学计测装置(例如光学式位移传感器)中按照光学计测装置自身的测定周期进行摄像。光学计测装置在通信周期的每1次循环中输出测定值。
图5是用于说明一般的光学式位移传感器的处理流程的时序图。参照图5，首先将照明点亮，并且执行摄像处理。然后，执行检测受光位置的处理。例如，为了检测受光位置，在摄像元件中确定受光强度最大的位置(确定与受光强度最大的位置对应的摄像元件的像素)。然后，例如执行滤波、平均值计算等计算测定值的处理。在计算测定值后，输出作为测定结果的测定值。
图6是示出光学式位移传感器的处理流程的例子的图。参照图6，按照某个测定周期T反复执行摄像处理。在图6所示的例子中，从某个测定开始(摄像开始)到输出该测定的结果所需要的时间(以下称作“测定时间”)为测定周期T+计测处理时间(3×T)＝4×T。
返回到图4，摄像时机基于测定周期。但是，进行摄像的时机与输出测定值(更新测定结果)的时机可能不同。不限于光学式位移传感器，在光学计测装置的情况下，这样地引起进行摄像的时机与输出测定值(更新测定结果)的时机不同。在现场总线的通信周期和测定周期不同步的情况下，在PLC1中不能判别从光学计测装置发送的测定值是在哪个时机测定出的结果。
<D.测定周期和通信周期的同步>
在本实施方式中，光学计测装置使测定的时机与现场总线的通信周期同步。由此，将测定的时机与现场总线的通信周期关联起来。
图7是示意地示出本实施方式的光学计测装置3的测定周期和通信周期的同步的例子的时序图。如图7所示，光学计测装置3响应于从PLC1接收SYNC信号，产生测定用的中断处理。在图7及其之后的附图中，将接收SYNC信号记作“SYNC中断”。
在图7所示的例子中，测定时间(4×T)比通信周期短。通过使测定的时机与现场总线的通信周期同步，能够早在下一个通信周期开始之前结束测定。因此，光学计测装置3能够响应于下一个通信周期开始的触发，向PLC1发送测定结果。即，光学计测装置3能够将某个通信周期内的测定结果在其下一个通信周期内输出。
图8是示意地示出本实施方式的光学计测装置3的测定周期和通信周期的同步的另一例子的时序图。如图8所示，光学计测装置3为了使另一个从设备的输入时机与测定开始的时机同步，也可以在从发生SYNC中断起经过偏置时间后的时点开始测定。偏置的长度与测定时间之和比通信周期短，因而能够早在下一个通信周期开始之前结束测定。光学计测装置3能够将某个通信周期内的测定结果在其下一个通信周期内输出。
在图7和图8所示的例子中，测定时间(或者偏置与测定时间之和)比通信周期短，因而PLC1能够根据接收到测定结果的时机，掌握执行用于得到该测定结果的测定的通信周期。但是，通信周期依赖于计测系统100的环境。另一方面，测定周期是根据计测对象物51的反射率、光学计测装置3的规格、光学计测装置3的个体差异这些因素决定的，因而成为相对于通信周期独立的长度。不必构建测定时间比通信周期短的计测系统100。
例如，考虑曝光时间依赖于计测对象物51的反射率而延长的情况。在这种情况下，存在测定时间与通信周期相同的可能性或者比通信周期长的可能性。
图9是示意地示出本实施方式的光学计测装置3的测定时间的长度和通信周期的长度大致相同时的例子的时序图。如图9所示，与通信周期T1的开始同步地开始测定。测定时间TA的长度与通信周期T1、T2、T3各自的长度大致相同。因此，更新测定结果的时机可能是通信周期T1之后的通信周期T2或者通信周期T2之后的通信周期T3。
在更新测定结果的时机依赖于计测系统100的环境的情况下，可以考虑用户例如根据用户手册的记载自己亲自计算测定结果的更新时机。但是，在这种情况下，用户构建计测系统的难易度提高。另外，也很难确认通过计算而求出的更新时机是否正确。即使通过计算而求出的更新时机正确，也有可能依赖于例如光学计测装置3的个体差异，测定结果的更新时机偏离通过计算而求出的时机。并且，很难检测这种时机的偏差。
在本发明的实施方式中，光学计测装置3输出同步监视信号。同步监视信号与通信周期同步地在第1状态与第2状态之间变化。向第1状态的变化表示测定的开始，向第2状态的变化表示输出该测定的结果(即测定结束)。PLC1通过监视同步监视信号，能够检测光学计测装置3的测定周期的开始和结束。由此，能够构建稳定的计测系统。下面，对本发明的实施方式的光学计测装置3进行更详细的说明。
<E.光学计测装置的结构>
图10是示出本实施方式的光学计测装置的具体结构的框图。参照图10，传感器控制器11包含接口部31、计测部32和时钟33。计测部32包含投光受光控制部41、传感器控制部42、运算部43和信号生成部44。
接口部31负责针对现场总线2的输入/输出。接口部31通过在现场总线2中传输的帧21(参照图2)从PLC1接收SYNC信号。SYNC信号是在每个通信周期产生的信号。另一方面，接口部31将测定值和同步监视信号通过现场总线2发送给PLC1。
计测部32通过统一控制光学计测装置3，按照测定周期光学地测定计测对象物51的位移。另外，计测部32生成用于表示该测定的开始和结束的同步监视信号。
投光受光控制部41响应于SYNC信号发出用于开始测定的控制信号。相应地，传感器控制部42和运算部43执行测定处理。运算部43生成表示示出光学计测装置3测定位移的结果的值的测定值。信号生成部44生成同步监视信号。
时钟33产生用于确定在光学计测装置3中执行的处理的时机等的时钟信号。根据该时钟信号决定测定周期。但是，时钟信号不限于在传感器控制器11的内部产生。也可以从传感器控制器11的外部提供时钟信号。
传感器头12通过线缆13接收来自传感器控制部42的控制信号。传感器头12包含投光部34和受光部35。
投光部34根据控制信号朝向台5投射光。受光部35接受由台5或者计测对象物51反射的光。受光部35也可以包含摄像元件，但没有图示。受光部35根据控制信号输出表示受光部35接受的光量的受光信号。将受光信号通过线缆13发送给计测部32。运算部43根据利用受光信号表示的受光量计算测定值。
在光学计测装置3是光学式位移传感器的情况下，位移的测定方式没有特别限定。位移的测定方式例如可以是白色共焦点方式，也可以是三角测量方式。
<F.光学计测装置的输出>
图11是示意地示出本实施方式的光学计测装置3输出同步监视信号的例子的时序图。参照图10和图11，在时刻tA，光学计测装置3与通信周期同步地开始测定，并且使同步监视信号从断开状态变化成接通状态。因此，在时刻tA，同步监视信号被设定为第1状态即接通状态。
光学计测装置3在输出该测定的结果的时机，使同步监视信号从接通状态变化成断开状态。例如，在光学计测装置3与通信周期T2的开始同步地输出测定结果的情况下，光学计测装置3在通信周期T2的开始时刻tB，使同步监视信号从接通状态变化成断开状态。因此，在时刻tB，同步监视信号被设定为第2状态即断开状态。在光学计测装置3与通信周期T3的开始同步地输出测定结果的情况下，光学计测装置3可以在通信周期T3的开始时刻tB，使同步监视信号从接通状态变化成断开状态。
通过检测同步监视信号的状态从断开状态变化成接通状态的时机，能够检测光学计测装置3开始测定的情况。同步监视信号的接通状态表示光学计测装置3在测定中，换言之，表示正在执行用于输出该测定的结果的处理。通过检测同步监视信号的状态从接通状态变化成断开状态的时机，能够检测从光学计测装置3输出测定结果的情况。
PLC1通过监视同步监视信号的状态，能够检测光学计测装置3开始测定的时机和输出该测定的结果的时机。因此，PLC1能够将输出测定结果的时机与该测定开始的时机关联起来。
在本实施方式中，同步监视信号的第1状态是接通状态，同步监视信号的第2状态是断开状态。但是，不限于这种方式。也可以是，同步监视信号的第1状态是断开状态，同步监视信号的第2状态是接通状态。
图12是用于说明本发明的实施方式的光学计测装置进行的与通信周期同步的测定的时序图。参照图12，PLC1按照固定的通信周期Tc输出SYNC信号。因此，光学计测装置3的接口部31(参照图10)按照通信周期Tc接收SYNC信号。
在时刻t1，光学计测装置3接收SYNC信号。光学计测装置3响应于SYNC信号的接收，在时刻t11开始曝光和摄像。从时刻t1到时刻t11之间的长度可能依赖于计测系统100的环境。
在时刻t2，光学计测装置3结束曝光和摄像。以后，光学计测装置3执行用于输出测定结果的处理。例如，从时刻t1到时刻t2之间的长度是固定的。因此，通过变更从时刻t1到时刻t11之间的长度，变更曝光时间。
在时刻t3，光学计测装置3接收下一个SYNC信号。在时刻t3，光学计测装置3是测定中的状态。光学计测装置3与SYNC信号的接收同步地使同步监视信号的状态从断开状态向接通状态变化。
在光学计测装置3刚刚完成测定处理后的时刻t4，光学计测装置3接收SYNC信号。光学计测装置3与SYNC信号的接收同步地开始测定。在时刻t4，尚未输出在时刻t11开始的测定结果。因此，虽然在时刻t4到时刻t5的期间开始测定，但是同步监视信号仍是接通状态。通过在时刻t4接收SYNC信号，光学计测装置3在时刻t12开始曝光和摄像。
在时刻t5，光学计测装置3接收SYNC信号。光学计测装置3与SYNC信号的接收同步地输出在时刻t11开始的测定结果，并且使同步监视信号的状态从接通状态向断开状态变化。从时刻t11开始的测定在时刻t5结束。从时刻t11到时刻t5的长度是测定时间TA。通信周期Tc比测定周期短。
在时刻t6的紧前，光学计测装置3完成在时刻t12开始的测定处理。当在时刻t6接收SYNC信号时，光学计测装置3在时刻t13开始曝光和摄像。
在时刻t7，光学计测装置3接收SYNC信号。光学计测装置3响应于SYNC信号的接收，输出在时刻t12开始的测定结果。另外，光学计测装置3使同步监视信号的状态从接通状态向断开状态变化。同步监视信号的状态变化表示在时刻t13开始测定。
如从时刻t3到时刻t5的同步监视信号的变化所示，光学计测装置3在由于开始测定而暂且接通同步监视信号时，在直到输出该测定的结果为止的期间，使同步监视信号维持接通状态。例如，在从时刻t11开始的测定处理的执行过程中，在时刻t12开始下一个测定处理。在时刻t12，同步监视信号是接通状态。即，同步监视信号的状态不受后续测定开始的影响。在输出测定结果的时机，光学计测装置3使同步监视信号断开。由此，能够将输出测定结果的时机和该测定开始的时机关联起来，因而PLC1能够准确地掌握与测定值对应的测定开始的时机。
时刻t5是如表示从光学计测装置3输出在时刻t11开始的测定处理的结果那样同步监视信号断开的时机，并且也是表示从时刻t12开始另一个测定的时机。在时刻t5以前，同步监视信号是接通状态，因而计测部32在时刻t5使同步监视信号断开。由此，能够将在时刻t5从光学计测装置3输出的测定结果(测定值)和用于得到该测定值的测定开始的时机关联起来。
时刻t7是如表示输出在时刻t13开始的测定处理的结果那样同步监视信号接通的时机，并且也是表示从光学计测装置3输出在时刻t12开始的测定的结果的时机。在时刻t7以前，同步监视信号是断开状态，因而计测部32在时刻t7使同步监视信号接通。由此，同步监视信号表示在时刻t7紧前的通信周期内开始测定。在时刻t7以前，同步监视信号是断开状态，是如表示在时刻t12开始测定那样同步监视信号没有变化。因此，输出测定结果的时机和该测定开始的时机被可靠地关联起来。
<G.同步监视信号的输出流程>
图13是由本实施方式的光学计测装置3执行的与同步监视信号的输出有关的一系列处理的流程图。参照图10和图13，由于发生SYNC中断而开始处理，并且每当SYNC中断时反复执行图13所示的一系列处理。
在步骤S1，光学计测装置3(例如计测部32)判定在SYNC中断发生的时刻是否已经开始测定。例如，在曝光和摄像完成的情况下，能够判定为测定已经开始。在这种情况下(步骤S1：是)，处理进入步骤S2。
在步骤S2，光学计测装置3(例如信号生成部44)将同步监视信号的状态从断开状态切换成接通状态。即，光学计测装置3根据SYNC中断改变同步监视信号的状态，以表示测定开始。
另一方面，在SYNC中断发生的时机与表示测定开始的时机不同的情况下(步骤S1：否)，处理进入步骤S3。在这种情况下，光学计测装置3(例如计测部32)判定SYNC中断发生的时机是否是输出测定结果的时机。在SYNC中断发生的时机是输出测定结果的时机的情况下(步骤S3：是)，光学计测装置3(例如信号生成部44)将同步监视信号的状态从接通状态切换成断开状态。即，光学计测装置3根据SYNC中断改变同步监视信号的状态，以表示测定结果的输出。
另一方面，在SYNC中断发生的时机与表示测定开始的时机和输出测定结果的时机都不相同的情况下(步骤S3：否)，处理进入步骤S5。在这种情况下，光学计测装置3(例如信号生成部44)将同步监视信号的状态保持为接通状态或者断开状态。即，同步监视信号的状态不变。在执行步骤S2、S4、S5中的任意处理后，该流程返回到等待基于SYNC中断而开始的状态。
<H.应用例>
图14是示出图1所示的计测系统100的应用例的概略图。参照图1和图14，通过驱动台5(参照图1)的伺服电机4沿二维方向(X方向和Y方向)扫描计测对象物51。传感器头12测定从传感器头12到计测对象物51的距离(Z方向的位移)。将位置数据和光学计测装置3的测定值发送给PLC1，PLC1利用在其内部执行的程序将位置数据和光学计测装置3的测定值关联起来。根据图1和图14所示的结构，能够实现不易受到台5的加减速的影响的位移计测。因此，能够实现可进行准确的测定的三维形状测定系统。
在PLC1的内部执行的程序将光学计测装置3的测定值与位置数据关联起来时，需要考虑PLC1接收光学计测装置3的测定值的时机与接收伺服电机4的位置数据的时机之间的偏差。台5的移动速度不是始终等速的，因而时间方向的偏差量越大，则计测对象物51的形状测定越不准确。
图15是说明在PLC1将光学计测装置3的测定值与来自伺服电机4的位置数据关联起来时在PLC1中需要应对的时间性偏差的时序图。在图15中示出4种时机的偏差。第1偏差T21表示从作为起点的时机到光学计测装置3开始测定的时机之间的偏差。第2偏差T22表示从作为起点的时机到PLC1接收测定结果的时机之间的偏差。第3偏差T23表示从作为起点的时机到伺服电机4保持台5的位置的时机之间的偏差。第4偏差T24表示从作为起点的时机到PLC1接收位置数据的时机之间的偏差。
第2偏差T22和第4偏差T24是以通信周期Tc为单位(具有通信周期的整数倍的长度)的偏差。更具体地讲，第2偏差T22根据通信周期Tc和测定时间TA(参照图12)的组合，以通信周期Tc为单位而变动。另外，根据光学计测装置3的个体差异，第2偏差T22也可能以通信周期Tc为单位而变动。PLC1通过测定同步监视信号为接通状态的时间(例如图12所示的从时刻t3到时刻t5之间的时间)，能够掌握第2偏差T22的长度。
当在光学计测装置3的运用中第2偏差T22不变这样的条件成立的情况下，PLC1只要在光学计测装置3的运用开始时仅掌握一次第2偏差T22的长度即可。PLC1能够根据该长度校正偏差量。另一方面，如果在光学计测装置3的运用中第2偏差T22变动，则PLC1能够始终计测同步监视信号为接通状态的时间的长度，根据该计测出的长度校正偏差量。
另一方面，第4偏差T24的长度能够视为大致固定。作为其理由，可以举出保持台5的位置所需要的处理时间足够短、处理时间的变动微小。因此，PLC1能够使用预先确定(例如根据规格而确定)的偏差量的值校正位置数据。
图16是示意地示出用于校正偏差量的PLC1的结构的功能框图。参照图16，PLC1包含存储器61和校正处理部62。存储器61构成用于存储来自光学计测装置3的测定值和来自伺服电机4的位置数据的存储空间。校正处理部62执行用于使用存储器61中存储的测定值和位置数据校正偏差量的处理。因此，能够将来自光学计测装置3的测定值和位置数据准确地关联起来，因而对于计测对象物51的形状能够得到准确的测定值。
图17是示意地示出在校正的前后保存在存储空间中的位置数据和光学计测装置3的测定值(高度数据)的图。如图17所示，例如在校正前按照(位置_1、高度_1)、(位置_2、高度_2)、(位置_3、高度_3)、(位置_4、高度_4)的方式将位置数据和高度数据关联起来。通过校正偏差量，按照(位置_2、高度_1)、(位置_3、高度_2)、(位置_4、高度_3)、(位置_5、高度_4)的方式将位置数据和高度数据关联起来。
在图15所示的时序图中，在第1偏差T21明确的情况下，通过使第3偏差T23与第1偏差T21一致，能够使相对于通信周期的偏差量一致。相反，在第3偏差T23明确的情况下，可以使第1偏差T21与第3偏差T23一致。在这种情况下，也能够使相对于通信周期的偏差量一致。
在本实施方式的计测系统100中，PLC1执行包含以上的校正处理的程序。此时，PLC1监视同步监视信号接通和断开的时机以及同步监视信号的接通时间的长度。由此，即使在产生意外的校正偏差的情况下，也能够检测出该校正偏差的发生，因而能够修正校正偏差。因此，能够准确地计测计测对象物51的形状。
在本发明的实施方式的光学计测装置3中，计测部32可以生成与多个测定分别对应的多个同步监视信号。在这种情况下，计测部32能够响应于多个测定中的第1测定的开始，将多个同步监视信号中的与第1测定对应的第1同步监视信号设定为接通状态。另外，计测部32能够在将第1同步监视信号设定为接通状态之前，开始第1测定之后的第2测定，并且将多个同步监视信号中的与第2测定对应的第2同步监视信号设定为接通状态。在这种情况下，主装置也能够根据各个同步监视信号准确地掌握光学计测装置3的多个测定中的各个测定开始的时机。
另外，在图12的时序图中，示出通信周期比测定周期长且比将计测部的测定处理时间与测定周期相加而得的时间(测定时间)短的例子。但是，在通信周期比测定周期短的情况下，通过本发明的实施方式的光学计测装置3，也能够将输出测定结果的时机与用于得到该测定结果的测定开始的时机关联起来。
在计测系统100中，本发明的实施方式的光学计测装置3的数量也可以是多个。在这种情况下，多个光学计测装置3可以使曝光结束时机相互同步。能够将同步监视信号从断开状态变为接通状态的时机(与图12的时刻t7对应)作为接收到SYNC信号的全部光学计测装置3开始测定的下一个SYNC信号的接收时机。
对本发明的实施方式进行了说明，但此次公开的实施方式在全部方面都仅是示例，应理解为不是限制性的。本发明的范围如权利要求书所示，并且意图包含与权利要求书同等意义及范围内的全部变更。

Claims (6)

1.一种光学计测装置，该光学计测装置构成为能够与工业网络连接，具有使时刻在主装置与从装置之间同步的同步功能，其特征在于，所述光学计测装置具有：
接口部，其构成为接收从所述主装置以固定的通信周期发送到所述工业网络的同步信号，并且与所述同步信号同步地输出所述光学计测装置的测定结果和具有第1状态及第2状态的同步监视信号；以及
计测部，其构成为以相对于所述通信周期独立的测定周期执行光学测定而生成所述测定结果，并且生成所述同步监视信号，
所述计测部与开始所述测定后所述接口部接收所述同步信号同步地，将所述同步监视信号设定为所述第1状态，在从所述接口部输出所述测定结果的情况下，与所述接口部接收所述同步信号同步地，将所述同步监视信号设定为所述第2状态。
2.根据权利要求1所述的光学计测装置，其特征在于，
所述计测部与所述接口部接收所述同步信号的时机同步地，将所述同步监视信号设定为所述第1状态。
3.根据权利要求2所述的光学计测装置，其特征在于，
所述计测部在所述接口部与所述同步信号同步地输出所述测定结果的时机，将所述同步监视信号设定为所述第2状态。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光学计测装置，其特征在于，
所述计测部构成为能够并行地执行开始的时机不同的多个所述测定，在由于所述多个所述测定，将所述同步监视信号设定为所述第1状态的时机和将所述同步监视信号设定为所述第2状态的时机重合的情况下，将所述同步监视信号设定为所述第1状态及所述第2状态中的任意状态，使得所述同步监视信号的状态发生变化。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光学计测装置，其特征在于，
所述计测部构成为能够并行地执行开始的时机不同的多个所述测定，并且能够生成与所述多个所述测定分别对应的多个所述同步监视信号，根据所述多个所述测定中的第1测定的开始，将所述多个所述同步监视信号中的与所述第1测定对应的第1同步监视信号设定为所述第1状态，在将所述第1同步监视信号设定为所述第2状态之前开始所述第1测定之后的第2测定，并且将所述多个所述同步监视信号中的与所述第2测定对应的第2同步监视信号设定为所述第1状态。
6.根据权利要求1所述的光学计测装置，其特征在于，
所述通信周期比所述测定周期短，或者所述通信周期比所述测定周期长且比将所述计测部的测定处理时间与所述测定周期相加而得的时间短。
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