CN111886556B - 控制系统、控制方法以及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制系统，控制方法及计算机可读存储介质，期望一种将移动机构更顺利地驱动的技术，所述移动机构基于视觉传感器的测量位置而受到驱动。控制系统包括：移动机构，使对象物移动；视觉传感器，每隔第一时间间隔，根据拍摄对象物所得的图像来依次测量对象物的实际位置；算出部，算出用于使对象物从实际位置移动至到达目标位置的必要移动距离；位置决定部，基于目标轨道，每隔较第一时间间隔更短的第二时间间隔，决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以必要移动距离及时刻作为说明变量且以移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示；以及移动控制部，用于使移动机构移动至所述目标位置。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于基于由视觉传感器所测量的工件(work)的位置来进行工件的定位的技术，尤其涉及一种控制系统、控制方法以及计算机可读存储介质。
背景技术
在工厂自动化(Factory Automation，FA)中，已将各种使对象物的位置与目标位置一致的技术(定位技术)加以实际应用。此时，作为测量对象物的位置与目标位置的偏差(距离)的方法，有使用通过视觉传感器所拍摄的图像的方法。
日本专利特开2017-24134号公报(专利文献1)中公开了一种工件定位装置，包括：可动台；移动机构，使可动台移动；以及视觉传感器，反复拍摄载置于可动台的工件，反复检测所述工件的位置。工件定位装置每当利用视觉传感器来检测位置时，算出所检测到的位置与目标位置的差，当判定为所述差为容许范围内时，停止可动台的移动。工件定位装置算出在可动台的移动停止后由视觉传感器所检测到的位置与目标位置的差，判定所算出的差是否为容许范围内。若判定为差为容许范围外，则决定减小所述差的可动台的移动方向，以使可动台向所决定的移动方向移动的方式控制移动机构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017-24134号公报
发明内容
发明所要解决的问题
通过视觉传感器来测量工件的实际位置的间隔较向移动机构输出指令值的间隔更短。因此，为了将移动机构更顺利地驱动，需要在视觉传感器测量工件的实际位置后到下一次测量实际位置为止的期间中，利用某些手段来插补向移动机构输出的指令值。
本公开是为了解决所述那样的问题点而成，某方面的目的在于提供一种控制系统，可将基于视觉传感器的测量位置而受到驱动的移动机构更顺利地驱动。本公开的另一方面的目的在于提供一种控制方法，可将基于视觉传感器的测量位置而受到驱动的移动机构更顺利地驱动。本公开的另一方面的目的在于提供一种控制程序，可将基于视觉传感器的测量位置而受到驱动的移动机构更顺利地驱动。
解决问题的技术手段
本公开的一例中，控制系统包括：移动机构，用于使对象物移动；视觉传感器，用于基于受理了拍摄指示而拍摄所述对象物，并根据通过拍摄所得的图像来测量所述对象物的实际位置；算出部，用于算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构的必要移动距离；位置决定部，用于基于目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离及时刻作为说明变量且以所述移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及移动控制部，用于使所述移动机构移动至由所述位置决定部所决定的目标位置。
根据所述公开，所述控制系统可在视觉传感器测量对象物的实际位置后到下一次测量对象物的实际位置为止的期间中，插补移动机构的目标位置，可将移动机构更顺利地驱动。
本公开的一例中，所述多次函数为五次以上的函数。
根据所述公开，通过以五次以上的函数来规定所述多次函数，从而移动机构的目标位置变得更顺利。
本公开的一例中，所述位置决定部以所述移动机构的加速度不超过预定的最大加速度的方式生成所述目标轨道。
根据所述公开，所述控制系统可抑制移动机构的速度急剧变化。
本公开的一例中，所述位置决定部在每当所述视觉传感器测量所述对象物的实际位置时生成所述目标轨道，并以新生成的所述目标轨道来更新前一次生成的所述目标轨道。
根据所述公开，目标轨道的误差在视觉传感器的每个拍摄周期得到修正。
本公开的一例中，所述位置决定部以所述移动机构的速度在所述目标轨道的更新前后不变化的方式生成新的所述目标轨道。
根据所述公开，在更新目标轨道的过程中，抑制移动机构上的对象物的滑动、或移动机构的定位后的残留振动，结果缩短对象物的对准时间。
本公开的一例中，所述控制系统还包括：检测部，用于在每个所述控制周期检测所述移动机构的实际位置；修正部，用于利用在所述目标轨道的更新时机由所述检测部所检测的实际位置、与所述时机的所述移动机构的目标位置的位置偏差，来修正所述必要移动距离。
根据所述公开，在更新目标轨道的过程中，吸收移动机构的位置的误差，防止移动机构的速度急剧变动。其结果为，抑制对象物的滑动、移动机构的定位后的残留振动，结果缩短对象物的对准时间。
本公开的另一示例中，用于使对象物移动的移动机构的控制方法包括下述步骤：向视觉传感器输出拍摄指示，使所述视觉传感器根据拍摄所述对象物所得的图像来测量所述对象物的实际位置；算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构的必要移动距离；基于目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离及时刻作为说明变量且以所述移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及使所述移动机构移动至所述决定步骤中决定的目标位置。
根据所述公开，所述控制系统可在视觉传感器测量对象物的实际位置后到下一次测量对象物的实际位置为止的期间中，插补移动机构的目标位置，可将移动机构更顺利地驱动。
本公开的另一示例中，用于使对象物移动的移动机构的控制程序使用于控制所述移动机构的控制器执行下述步骤：向视觉传感器输出拍摄指示，使所述视觉传感器根据拍摄所述对象物所得的图像来测量所述对象物的实际位置；算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构的必要移动距离；基于目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离及时刻作为说明变量且以所述移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及使所述移动机构移动至所述决定步骤中决定的目标位置。
根据所述公开，所述控制系统可在视觉传感器测量对象物的实际位置后到下一次测量对象物的实际位置为止的期间中，插补移动机构的目标位置，可将移动机构更顺利地驱动。
发明的效果
在某个方面，可将基于视觉传感器的测量位置而受到驱动的移动机构更顺利地驱动。
附图说明
图1为表示实施方式的控制系统的概要的示意图。
图2为表示目标轨道的一例的图。
图3为表示实施方式的控制系统的装置结构的一例的图。
图4为表示实施方式的图像处理装置的硬件结构的一例的示意图。
图5为表示实施方式的控制器的硬件结构的示意图。
图6为将图1所示的控制系统的功能结构进一步具体化的图。
图7为表示更新前的目标轨道及更新后的目标轨道的图。
图8为表示实施方式的控制器执行的控制处理的一部分的流程图。
[符号的说明]
1：控制系统
4、7：底板
6、9：滚珠螺杆
12：特征部分
50：视觉传感器
100：图像处理装置
102、104：相机
110、214：处理器
112：RAM
114：显示控制器
116：系统控制器
118：I/O控制器
120：硬盘
122：相机接口
122a：图像缓冲器
124：输入接口
126：控制器接口
128、228：通信接口
130、222：存储卡接口
132：显示部
134：键盘
136、224：存储卡
150：控制程序
200：控制器
210：主控制单元
212：芯片组
216：非易失性存储器
218：主存储器
220：系统时钟
230：内部总线控制器
232：控制电路
234：内部总线控制电路
236：缓冲存储器
238：现场总线控制器
250：算出部
251、251X、251Y：修正部
252、252X、252Y：位置决定部
254、254X、254Y：移动控制部
300、300X、300Y：伺服驱动器
400：移动机构
410、410X、410Y：伺服马达
412、412X、412Y：编码器
420：平台
具体实施方式
以下，一方面参照附图，一方面对本发明的各实施方式加以说明。以下的说明中，对相同零件及结构元件附注相同的符号。这些的名称及功能也相同。因此，不重复进行与这些有关的详细说明。
＜A.适用例＞
首先，参照图1对适用本发明的场景的一例进行说明。图1为表示本实施方式的控制系统1的概要的示意图。
控制系统1使用图像处理进行对准(alignment)。典型而言，对准是指在工业制品的制造过程等中，将对象物(以下也称为“工件W”)配置于生产线的原本的位置的处理等。作为此种对准的一例，控制系统1在液晶屏的生产线中，在对玻璃基板进行电路图案的烧结处理(曝光处理)前，进行玻璃基板相对于曝光掩模的定位。
控制系统1例如包含视觉传感器50、控制器200、伺服驱动器300及移动机构400。移动机构400例如包含伺服马达410及平台420。
视觉传感器50进行对存在于拍摄视场的被摄体进行拍摄而生成图像数据的拍摄处理，拍摄载置于平台420的工件W。视觉传感器50响应来自控制器200的拍摄触发TR而进行拍摄。视觉传感器50基于受理了拍摄触发TR而拍摄工件W，并对通过拍摄所得的图像数据进行图像分析，由此测量工件W的实际位置PVv。实际位置PVv是在每当测量时输出至控制器200。
控制器200例如为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，进行各种FA控制。作为功能结构的一例，控制器200包含算出部250、位置决定部252及移动控制部254。
算出部250基于由视觉传感器50所检测的工件W的实际位置PVv、及规定的到达目标位置SP，算出用于使工件W从实际位置PVv移动至到达目标位置SP的、移动机构400的必要移动距离L。所算出的必要移动距离L输出至位置决定部252。
在某个方面，到达目标位置SP是通过视觉传感器50进行规定的图像处理而检测。此时，视觉传感器50从图像中检测预定的标记，将所述标记识别为到达目标位置SP。在另一方面，到达目标位置SP是针对每个生产步骤预先决定。
位置决定部252基于目标轨道TG来决定当前时刻t的目标位置SP(t)，所述目标轨道TG是由至少以必要移动距离L及时刻t作为说明变量且以移动机构400的目标位置SP(t)作为标的变量的多次函数表示。
图2为表示目标轨道TG的一例的图。如图2所示，目标轨道TG规定每个控制周期Ts的移动机构400的目标位置SP(t)。如图2所示，目标位置SP(t)的初始值成为必要移动距离L，目标位置SP(t)的最终值成为零。目标位置SP(t)在每个较拍摄周期Tb更短的控制周期Ts输出至移动控制部254。作为一例，拍摄周期Tb根据拍摄状况等而变动，例如为约60ms。控制周期Ts固定，例如为1ms。
移动控制部254在每个控制周期Ts，生成用于使移动机构400移动至与当前时刻t对应的目标位置SP(t)的移动指令MV，并将所述移动指令MV输出至伺服驱动器300。移动指令MV例如为对伺服驱动器300的指令位置、指令速度或指令力矩的任一个。
伺服驱动器300按照在每个控制周期Ts接收的移动指令MV，驱动移动机构400。更具体而言，伺服驱动器300获取由后述的编码器412(参照图6)所检测的编码器值PVm，以根据编码器值PVm所确定的平台420的速度/位置接近目标值的方式，对伺服马达410进行反馈控制。由编码器所检测的编码器值PVm是以与控制周期Ts相同的周期输入至控制器200。
如以上那样，本实施方式中，位置决定部252基于目标轨道TG来决定与当前时刻t对应的目标位置SP(t)，所述目标轨道TG是由至少以必要移动距离L及时刻t作为说明变量且以移动机构400的目标位置SP(t)作为标的变量的多次函数表示。目标位置SP(t)在每个较拍摄周期Tb更短的控制周期Ts输出至移动控制部254。由此，可在视觉传感器50测量工件W的实际位置PVv后到下一次测量实际位置PVv为止的期间中，插补输出至移动机构400的移动指令，可将移动机构400更顺利地驱动。
＜B.控制系统1的装置结构＞
图3为表示控制系统1的装置结构的一例的图。如图3所示，控制系统1包含视觉传感器50、控制器200、一个以上的伺服驱动器300(图3的示例中，为伺服驱动器300X、伺服驱动器300Y)及移动机构400。视觉传感器50包含图像处理装置100及一个以上的相机(图3的示例中，为相机102及相机104)。
图像处理装置100基于相机102、相机104拍摄工件W所得的图像数据，检测工件W的特征部分12(例如螺孔等)。图像处理装置100将所检测到的特征部分12的位置检测为工件W的实际位置PVv。
在控制器200，连接有一个以上的伺服驱动器300(图3的示例中，为伺服驱动器300X、伺服驱动器300Y)。伺服驱动器300X按照从控制器200接收的X方向的移动指令，对控制对象的伺服马达410X进行驱动。伺服驱动器300Y按照从控制器200接收的Y方向的移动指令，对控制对象的伺服马达410Y进行驱动。
控制器200按照针对X方向所生成的目标轨道TGx，对伺服驱动器300X给予X方向的目标位置作为指令值。而且，控制器200按照针对Y方向所生成的目标轨道TGy，对伺服驱动器300Y给予Y方向的目标位置作为指令值。通过依次更新X方向、Y方向各自的目标位置，从而使工件W移动至到达目标位置SP。
控制器200及伺服驱动器300经由现场网络(field network)以菊花链(daisychain)进行连接。关于现场网络，例如采用以太网控制自动化技术(Ethernet for ControlAutomation Technology，EtherCAT)(注册商标)。但是，现场网络不限定于EtherCAT，可采用任意的通信部件。作为一例，控制器200及伺服驱动器300也可通过信号线直接连接。而且，控制器200及伺服驱动器300也可一体地构成。
移动机构400包含底板(baseplate)4、底板7、滚珠螺杆6、滚珠螺杆9、平台420及一个以上的伺服马达410(图3的示例中，为伺服马达410X、伺服马达410Y)。
在底板4配置有使平台420沿着X方向移动的滚珠螺杆6。滚珠螺杆6与平台420所含的螺母卡合。通过连结于滚珠螺杆6的一端的伺服马达410X旋转驱动，从而平台420所含的螺母与滚珠螺杆6相对旋转，其结果为，平台420沿着X方向移动。
底板7配置有使平台420及底板4沿着Y方向移动的滚珠螺杆9。滚珠螺杆9与底板4所含的螺母卡合。通过连结于滚珠螺杆9的一端的伺服马达410Y旋转驱动，从而底板4所含的螺母与滚珠螺杆9相对旋转，其结果为，平台420及底板4沿着Y方向移动。
此外，图3中示出利用伺服马达410X、伺服马达410Y的双轴驱动的移动机构400，但移动机构400也可进一步组入有沿XY平面上的旋转方向(θ方向)驱动平台420的伺服马达。
＜C.硬件结构＞
参照图4及图5，对构成视觉传感器50的图像处理装置100及控制器200的硬件结构依次进行说明。
(C1.图像处理装置100的硬件结构)
图4为表示构成视觉传感器50的图像处理装置100的硬件结构的一例的示意图。参照图4，图像处理装置100典型而言具有依据通用的计算机架构(computer architecture)的结构，通过处理器执行预先安装的程序，从而实现后述那样的各种图像处理。
更具体而言，图像处理装置100包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或微处理器(Micro-Processing Unit，MPU)等处理器110、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)112、显示控制器114、系统控制器116、输入/输出(Input Output，I/O)控制器118、硬盘120、相机接口122、输入接口124、控制器接口126、通信接口128及存储卡接口130。这些各部以系统控制器116为中心而相互可进行数据通信地连接。
处理器110在与系统控制器116之间交换程序(码)等，并按规定顺序执行这些程序(码)等，由此实现目标运算处理。
系统控制器116分别经由总线而与处理器110、RAM 112、显示控制器114及I/O控制器118连接，在与各部之间进行数据交换等，并且掌管图像处理装置100总体的处理。
RAM 112典型而言为动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等易失性存储装置，保持从硬盘120读出的程序、由相机102及相机104所获取的相机图像(图像数据)、对相机图像的处理结果、及工件数据等。
显示控制器114与显示部132连接，按照来自系统控制器116的内部命令，向显示部132输出用于显示各种信息的信号。
I/O控制器118控制与连接于图像处理装置100的记录介质或外部机器之间的数据交换。更具体而言，I/O控制器118与硬盘120、相机接口122、输入接口124、控制器接口126、通信接口128及存储卡接口130连接。
硬盘120典型而言为非易失性的磁存储装置，不仅保存处理器110所执行的控制程序150，还保存各种设定值等。安装于所述硬盘120的控制程序150是以保存于存储卡136等的状态流通。此外，也可代替硬盘120，而采用闪速存储器(flash memory)等半导体存储装置或随机存储数字多功能光盘(Digital Versatile Disk Random Access Memory，DVD-RAM)等光学存储装置。
相机接口122相当于受理通过拍摄工件而生成的图像数据的输入部，中继处理器110与相机102、相机104之间的数据传输。相机接口122包含用于分别暂时存储来自相机102及相机104的图像数据的图像缓冲器122a及图像缓冲器122b。也可针对多个相机而设置在相机之间可共享的单一的图像缓冲器，但为了处理高速化，优选与各个相机建立对应而独立地配置多个。
输入接口124中继处理器110与键盘134、鼠标、触摸屏、专用控制台等输入装置之间的数据传输。
控制器接口126中继处理器110与控制器200之间的数据传输。
通信接口128中继处理器110与未图示的其他个人计算机或服务器装置等之间的数据传输。通信接口128典型而言包含以太网(Ethernet)(注册商标)或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)等。
存储卡接口130中继处理器110与作为记录介质的存储卡136之间的数据传输。关于存储卡136，以保存有图像处理装置100所执行的控制程序150等的状态而流通，存储卡接口130从所述存储卡136读出控制程序。存储卡136包含安全数字卡(Secure Digital，SD)等通用的半导体存储设备、软盘(Flexible Disk)等磁记录介质、或只读光盘(Compact DiskRead Only Memory，CD-ROM)等光学记录介质等。或者，也可经由通信接口128将从分发服务器等下载的程序安装于图像处理装置100。
在利用具有所述那样的依据通用的计算机架构的结构的计算机的情况下，也可不仅安装有用于提供本实施方式的功能的应用(application)，还安装有用于提供计算机的基本功能的操作系统(Operating System，OS)。此时，本实施方式的控制程序也能以规定的顺序和/或时机调出作为OS的一部分而提供的程序模块中的必要模块来执行处理。
进而，本实施方式的控制程序也可组入至其他程序的一部分而提供。此时，程序自身也不含所述那样组合的其他程序所含的模块，而是与所述其他程序协作执行处理。即，本实施方式的控制程序也可为此种组入至其他程序的形态。
此外，也可代替性地以专用的硬件电路的形式来安装通过执行控制程序而提供的功能的一部分或全部。
(C2.控制器200的硬件结构)
图5为表示控制器200的硬件结构的示意图。参照图5，控制器200包含主控制单元210。在图5中示出三轴的伺服马达410X、伺服马达410Y、伺服马达410θ，设有与所述轴数相应个数的伺服驱动器300X、伺服驱动器300Y、伺服驱动器300θ。
主控制单元210包含芯片组(chip set)212、处理器214、非易失性存储器216、主存储器218、系统时钟220、存储卡接口222、通信接口228、内部总线控制器230及现场总线控制器238。芯片组212与其他组件之间经由各种总线而分别结合。
处理器214及芯片组212典型而言具有依据通用的计算机架构的结构。即，处理器214解释并执行从芯片组212按照内部时钟依次供给的命令码。芯片组212在与所连接的各种组件之间交接内部的数据，并且生成处理器214所需要的命令码。系统时钟220产生预定周期的系统时钟并提供给处理器214。芯片组212具有下述功能，即，缓存由处理器214执行运算处理结果所得的数据等。
主控制单元210具有非易失性存储器216及主存储器218作为存储部件。非易失性存储器216非易失性地保持OS、系统程序、用户程序、数据定义信息、日志信息等。主存储器218为易失性的存储区域，保持应由处理器214执行的各种程序，并且也用作执行各种程序时的作业用存储器。
主控制单元210具有通信接口228、内部总线控制器230及现场总线控制器238作为通信部件。这些通信电路进行数据的发送及接收。
通信接口228在与图像处理装置100之间交接数据。
内部总线控制器230控制经由内部总线226的数据交接。更具体而言，内部总线控制器230包含缓冲存储器236、动态存储器访问(Dynamic Memory Access，DMA)控制电路232及内部总线控制电路234。
存储卡接口222将相对于主控制单元210可装卸的存储卡224与处理器214连接。
现场总线控制器238为用于连接于现场网络的通信接口。控制器200经由现场总线控制器238而与伺服驱动器300(例如伺服驱动器300X、伺服驱动器300Y、伺服驱动器300θ)连接。关于所述现场网络，例如采用EtherCAT(注册商标)、以太网/工业协议(Ethernet/Industrial Protocol，EtherNet/IP)(注册商标)、康宝网(CompoNet)(注册商标)等。
＜D.目标轨道TG的更新处理＞
所述位置决定部252(参照图1)在视觉传感器50的每个拍摄周期Tb生成目标轨道TG。此时，位置决定部252以新生成的目标轨道TG来更新前一次生成的目标轨道TG。即，目标轨道TG是在每当通过视觉传感器50测量工件W的实际位置时更新。由此，目标轨道TG的误差在视觉传感器50的每个拍摄周期Tb得到修正。
典型而言，位置决定部252以移动机构400的速度在目标轨道TG的更新前后不变化的方式生成新的目标轨道TG。以下，参照图6及图7，对目标轨道TG的更新处理进行说明。
图6为将图1所示的控制系统1的功能结构进一步具体化的图。如图6所示，控制器200包含算出部250、修正部251X、修正部251Y、位置决定部252X、位置决定部252Y及移动控制部254X、移动控制部254Y。
修正部251X、位置决定部252X及移动控制部254X为用于伺服驱动器300X的功能结构，所述伺服驱动器300X进行X轴方向的驱动控制。修正部251Y、位置决定部252Y及移动控制部254Y为用于伺服驱动器300Y的功能结构，所述伺服驱动器300Y进行Y轴方向的驱动控制。关于其他方面，修正部251X、修正部251Y的功能相同，位置决定部252X、位置决定部252Y的功能相同，移动控制部254X、移动控制部254Y的功能相同。
算出部250基于由视觉传感器50所检测的工件W的实际位置PVv、及规定的到达目标位置SP，算出用于使工件W从实际位置PVv移动至到达目标位置SP的、移动机构400的必要移动距离L。然后，算出部250将移动机构400的必要移动距离L分解为X轴方向的必要移动距离Lx与Y轴方向的必要移动距离Ly，将必要移动距离Lx输出至修正部251X，并且将必要移动距离Ly输出至修正部251Y。
修正部251X基于来自用于检测移动机构400的实际位置的编码器412X(检测部)的编码器值PVm，确定移动机构400的实际位置。更具体而言，编码器412X根据伺服马达410X的移动量而产生脉冲信号。伺服马达410X所含的计数器从编码器412X接收脉冲信号，对所述脉冲信号所含的脉冲数进行计数，由此测量移动机构400的移动量作为编码器值PVm。编码器值PVm是在每个控制周期Ts输入至修正部251。修正部251基于相当于移动机构400的移动量的编码器值PVm，确定X方向的移动机构400的实际位置。
修正部251X算出移动机构400的实际位置与目标位置SP(t)的位置偏差En(t)作为误差。另外，修正部251X以位置偏差En(t)对必要移动距离Lx进行修正，将修正后的必要移动距离Lm输出至位置决定部252X。修正部251Y与修正部251X同样地，基于来自编码器412Y的编码器值PVm，将Y方向的必要移动距离Lm输出至位置决定部252Y。
位置决定部252X基于视觉传感器50的拍摄周期Tb到来，而根据必要移动距离Lm生成目标轨道TG。图7为表示更新前的目标轨道TG1及更新后的目标轨道TG2的图。
如图7所示，设在时刻t5通过视觉传感器50测量工件W的实际位置PVv，更新目标轨道。修正部251X利用在目标轨道的更新时机所检测的移动机构400的实际位置、与所述时机的移动机构400的目标位置的位置偏差En(t)，来修正必要移动距离L。图7的示例中，对必要移动距离L加上位置偏差En(t5)，由此将必要移动距离L修正为必要移动距离Lm。然后，位置决定部252X基于修正后的必要移动距离Lm，生成新的目标轨道TG2。
由此，在从目标轨道TG1更新为目标轨道TG2的过程中，吸收移动机构400的位置的误差，防止移动机构400的速度急剧变动。其结果为，抑制移动机构400上的工件W的滑动、或移动机构400的定位后的残留振动，结果缩短工件W的对准时间。
位置决定部252X基于更新后的目标轨道TG2来决定与当前时刻t对应的目标位置SP(t)，在每个控制周期Ts将所述目标位置SP(t)输出至移动控制部254X。关于移动控制部254X的功能，与图1中说明的移动控制部254相同，因而不重复进行其说明。
＜E.控制器200的控制结构＞
参照图8，对控制器200的控制结构进行说明。图8为表示控制器200执行的控制处理的一部分的流程图。图8所示的处理是通过控制器200的处理器214执行程序而实现。在另一方面，处理的一部分或全部也可由电路元件或其他硬件执行。
图8所示的处理表示针对某个轴方向的控制流程。即，实际上，图8所示的步骤S130、步骤S150以外的处理是与轴方向相应地并列执行。
步骤S110中，处理器214将测量时刻t(当前时刻)初始化为零。
步骤S130中，处理器214判断是否从视觉传感器50受理了表示工件W的位置测量完成的信息。处理器214在判断为从视觉传感器50受理了表示工件W的位置测量完成的信息的情况下(步骤S130中为是(YES))，将控制切换至步骤S131。在并非如此的情况下(步骤S130中为否(NO))，处理器214将控制切换至步骤S138。
步骤S131中，处理器214作为所述算出部250(参照图1)，基于由视觉传感器50所检测的工件W的实际位置PVv、及规定的到达目标位置SP，算出用于使工件W从实际位置PVv移动至到达目标位置SP的、移动机构400的必要移动距离L。
步骤S132中，处理器214作为所述修正部251(参照图6)，对测量时刻t的位置偏差En(t)加上必要移动距离L，将必要移动距离L修正为必要移动距离Lm。关于必要移动距离L的修正方法，如图7中所说明，因而不重复进行其说明。
步骤S134中，处理器214将测量时刻t初始化为零。
步骤S136中，处理器214算出轨道时间T。轨道时间T表示使移动机构400从目标轨道TG的开始点移动至结束点所需要的时间。作为一例，轨道时间T是基于下述式(1)而算出。
T＝max{f(Amax),Tmin}…(1)
所述式(1)所示的“Amax”表示最大加速度。“f()”为用于求出使移动机构400以最大加速度Amax移动必要移动距离L的情况下耗费的轨道时间T的函数。“Tmin”为规定的最小轨道时间。“max(α,β)”为用于从数值α,β中获取最大值的函数。
根据所述式(1)，轨道时间T是以不小于最小轨道时间Tmin的方式决定。若未设置最小轨道时间Tmin，则在必要移动距离L非常短的情况下，移动机构400立即到达目标位置，因而会浪费直到下一次拍摄时机为止的时间。然而，通过设置最小轨道时间Tmin，从而即便在必要移动距离L非常短的情况下，移动机构400也会以低于最大加速度的加速度移动，移动机构400可顺利地移动。作为一例，轨道时间Tmin是通过对平均拍摄间隔乘以一定比率(例如50％)而算出。
步骤S138中，处理器214作为所述位置决定部252(参照图1)，基于步骤S132中获得的修正后的必要移动距离Lm、及步骤S136中算出的轨道时间T，算出与当前时刻t对应的目标位置SP(t)。作为一例，目标位置SP(t)是基于下述式(2)而算出。
SP(t)＝Lm*[1－(t/T)3{10－15(t/T)}+6(t/T)2}]…(2)
所述式(2)的右边表示移动机构400的目标轨道TG。如式(2)所示，目标轨道TG是由至少以必要移动距离Lm及时刻t作为说明变量且以移动机构400的目标位置SP(t)作为标的变量的多次函数表示。
此外，式(2)中，目标轨道TG是由时刻t的五次函数表示，但关于目标轨道TG的次数，也可由六次以上的多次函数表示。而且，目标轨道TG也可由样条插值函数表示。
在赋予了最大加速度Amax的情况下，所述式(2)所示的轨道时间T是由下述式(3)～式(5)计算。
f(Amax)＝C1*Lm/Amax…(3)
C1＝60C2(2C2 2－3C2+1)…(4)
C2＝0.5－31/2/6…(5)
步骤S140中，处理器214作为所述移动控制部254(参照图1)，生成用于使移动机构400移动至步骤S138中获得的目标位置SP(t)的移动指令MV，并将所述移动指令MV输出至伺服驱动器300。
步骤S142中，处理器214对测量时间t加上控制周期Ts，更新测量时间t。
步骤S150中，处理器214判断是否结束目标轨道TG的更新处理。作为一例，处理器214基于受理了目标轨道TG的更新处理的停止命令，而结束图8所示的处理。处理器214在判断为结束目标轨道TG的更新处理的情况下(步骤S150中为是)，结束图8所示的处理。在并非如此的情况下(步骤S150中为否)，处理器214使控制回到步骤S130。
此外，上文中对在每个控制周期Ts算出目标位置SP(t)的示例进行了说明，但处理器214也可一并算出移动机构400到达最终的目标到达位置SP为止的期间中的、各时刻的目标位置SP(t)。
＜F.附记＞
如以上那样，本实施方式包含以下那样的公开。
[结构1]
一种控制系统，包括：
移动机构400，用于使对象物移动；
视觉传感器50，用于基于受理了拍摄指示而拍摄所述对象物，并根据通过拍摄所得的图像来测量所述对象物的实际位置；
算出部250，用于算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构400的必要移动距离；
位置决定部252，用于基于目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离及时刻作为说明变量且以所述移动机构400的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及
移动控制部，用于使所述移动机构400移动至由所述位置决定部252所决定的目标位置。
[结构2]
根据结构1所记载的控制系统，其中所述多次函数为五次以上的函数。
[结构3]
根据结构1所记载的控制系统，其中所述位置决定部252以所述移动机构400的加速度不超过预定的最大加速度的方式生成所述目标轨道。
[结构4]
根据结构1至3中任一项所记载的控制系统，其中所述位置决定部252在每当所述视觉传感器50测量所述对象物的实际位置时生成所述目标轨道，并以新生成的所述目标轨道来更新前一次生成的所述目标轨道。
[结构5]
根据结构4所记载的控制系统，其中所述位置决定部252以所述移动机构400的速度在所述目标轨道的更新前后不变化的方式生成新的所述目标轨道。
[结构6]
根据结构5所记载的控制系统，其中所述控制系统还包括：
检测部412，用于在每个所述控制周期检测所述移动机构400的实际位置；以及
修正部，用于利用在所述目标轨道的更新时机由所述检测部所检测的实际位置、与所述时机的所述移动机构的目标位置的位置偏差，来修正所述必要移动距离。
[结构7]
一种控制方法，控制用于使对象物移动的移动机构400，所述控制方法包括下述步骤：
向视觉传感器输出拍摄指示，使所述视觉传感器根据拍摄所述对象物所得的图像来测量所述对象物的实际位置；
算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构400的必要移动距离；
基于目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离及时刻作为说明变量且以所述移动机构400的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及
使所述移动机构400移动至所述决定步骤中决定的目标位置。
[结构8]
一种控制程序，控制用于使对象物移动的移动机构400，且
所述控制程序使用于控制所述移动机构400的控制器200执行下述步骤：
向视觉传感器输出拍摄指示，使所述视觉传感器根据拍摄所述对象物所得的图像来测量所述对象物的实际位置；
算出用于使所述对象物从所述实际位置移动规定的到达目标位置的、所述移动机构400的必要移动距离的步骤S131；
基于目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离及时刻作为说明变量且以所述移动机构400的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及
使所述移动机构400移动至所述决定步骤中决定的目标位置的步骤S140。
应认为本次公开的实施方式在所有方面为例示而非限制性。本发明的范围是由权利要求书而非所述说明来表示，并旨在包含与权利要求书均等的含意及范围内的所有变更。
Claims (8)
1.一种控制系统，包括：
移动机构，用于使对象物移动；
视觉传感器，用于基于受理了拍摄指示而拍摄所述对象物，并根据通过拍摄所得的图像来测量所述对象物的实际位置；
算出部，用于算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构的必要移动距离，以及使所述移动机构从目标轨道的开始点移动至结束点所需要的轨道时间；
位置决定部，用于基于所述目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离、所述轨道时间及时刻作为说明变量且以所述移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及
移动控制部，用于使所述移动机构移动至由所述位置决定部所决定的目标位置。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多次函数为五次以上的函数。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述位置决定部以所述移动机构的加速度不超过预定的最大加速度的方式生成所述目标轨道。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其中所述位置决定部在每当所述视觉传感器测量所述对象物的实际位置时生成所述目标轨道，并以新生成的所述目标轨道来更新前一次生成的所述目标轨道。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述位置决定部以所述移动机构的速度在所述目标轨道的更新前后不变化的方式生成新的所述目标轨道。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述控制系统还包括：
检测部，用于在每个所述控制周期检测所述移动机构的实际位置；以及
修正部，用于利用在所述目标轨道的更新时机由所述检测部所检测的实际位置、与所述时机的所述移动机构的目标位置的位置偏差，来修正所述必要移动距离。
7.一种控制方法，控制用于使对象物移动的移动机构，且所述控制方法包括下述步骤：
向视觉传感器输出拍摄指示，使所述视觉传感器根据拍摄所述对象物所得的图像来测量所述对象物的实际位置；
算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构的必要移动距离，以及使所述移动机构从目标轨道的开始点移动至结束点所需要的轨道时间；
基于所述目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离、所述轨道时间及时刻作为说明变量且以所述移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及
使所述移动机构移动至所述决定步骤中决定的目标位置。
8.一种计算机可读存储介质，包括控制程序，控制用于使对象物移动的移动机构，且
所述控制程序使用于控制所述移动机构的控制器执行下述步骤：
向视觉传感器输出拍摄指示，使所述视觉传感器根据拍摄所述对象物所得的图像来测量所述对象物的实际位置；
算出用于使所述对象物从所述实际位置移动至规定的到达目标位置的、所述移动机构的必要移动距离，以及使所述移动机构从目标轨道的开始点移动至结束点所需要的轨道时间；
基于所述目标轨道，在每个预定的控制周期决定与当前时刻对应的目标位置，所述目标轨道是由至少以所述必要移动距离、所述轨道时间及时刻作为说明变量且以所述移动机构的目标位置作为标的变量的多次函数表示，所述控制周期较将所述拍摄指示输出至所述视觉传感器的间隔更短；以及
使所述移动机构移动至所述决定步骤中决定的目标位置。
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