JP2014219933A

JP2014219933A - 物品処理装置、生成方法およびプログラム

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Publication number: JP2014219933A
Application number: JP2013100548A
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Inventors: 寛之結城; Hiroyuki Yuki
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Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-11-20
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Abstract

【課題】物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成する技術を提供する。【解決手段】物品処理のための可動部（１０４）を有する物品処理装置（１００）は、可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理部（１０１）を有する。情報処理部は、可動部がとりうる複数の状態を複数のノードとしてそれぞれが含む複数のクラスターを、物品の複数の部位に関して、それぞれ設定し、複数のクラスターのうちの互いに異なる２つのクラスターにそれぞれ属する２つのノードの複数の組合せに、それぞれ複数のコストを設定し、複数のクラスターおよび複数のコストに基づいて、複数のクラスターからそれぞれ１つのノードを巡回する順序を巡回セールスマン問題の解として求めることにより、上記遷移順序を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は、物品処理のための可動部を有する物品処理装置、当該可動部の状態の遷移順序を生成する生成方法およびプログラムに関するものである。

計測装置や加工装置において、計測または加工に要する時間を短縮することは重要な課題である。ここで、計測装置とは、例えば、可動部（計測ヘッド）を移動してワークの複数箇所の計測を行う装置であり、加工装置とは、例えば、可動部（加工ヘッド）を移動してワークの複数箇所の加工を行う装置である。上記課題に対し、可動部の移動経路の選定により総移動時間を短縮して計測時間又は加工時間を短縮する技術が知られている（特許文献１および特許文献２）。特許文献１や特許文献２では、計測や加工を行う場所をノードとし、各ノード間の移動にかかる時間をコストとする巡回セールスマン問題（ＴＳＰ）の求解を行っている。そのようなＴＳＰの求解により、計測や加工に要する時間の短縮を図っている。

特開平０７−２１０５８６号公報特開２００１―１９５１１２号公報

ＯｐｅｒａｔｉｏｎｓＲｅｓｅａｒｃｈＬｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌｕｍｅ２、Ｉｓｓｕｅ４、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９８３、ｐｐ．１６１−１６３ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＣｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ、ｐｐ．２６１−３０３、２００１Ｔｅｃｈ．Ｒｅｐ．９９８８５ＴＲ９９−０５、Ｄｅｐｔ．Ｃｏｍｐｕｔ．Ａｐｐｌ．Ｍａｔｈ．、ＲｉｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ１５ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、ＩＣＳＥ（２００２）、ｐｐ．４３−４６ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈ、Ｖｏｌｕｍｅ２０８、Ｉｓｓｕｅ３、Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１１、ｐｐ．２２１−２３２

しかし、特許文献１及び特許文献２記載の技術では、計測または加工等の物品処理における可動部の状態（位置および姿勢等）の自由度は考慮されていない。当該自由度を考慮する場合とそれを考慮しない場合とでは、より有利な可動部の状態の遷移順序は異なりうる。そのため、従来の技術は、物品処理時間の点で有利な遷移順序を生成するには不十分であった。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、例えば、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成する技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、物品処理のための可動部を有する物品処理装置であって、
前記可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理部を有し、
前記情報処理部は、
前記可動部がとりうる複数の状態を複数のノードとしてそれぞれが含む複数のクラスターを、物品の複数の部位に関して、それぞれ設定し、
前記複数のクラスターのうちの互いに異なるクラスターにそれぞれ属する２つのノードの複数の組合せに、それぞれ複数のコストを設定し、
前記複数のクラスターおよび前記複数のコストに基づいて、前記複数のクラスターからそれぞれ１つのノードを巡回する順序を巡回セールスマン問題の解として求めることにより、前記遷移順序を生成する、
ことを特徴とする物品処理装置である。

本発明によれば、例えば、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成する技術を提供することができる。

可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理の流れを示す図（流れ図）物品処理装置の構成例を示す図情報処理の内容を説明するための図計測装置の具体例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、狭義の（又は一般化されていない）巡回セールスマン問題（ＴｒａｖｅｌｉｎｇＳａｌｅｓｍａｎＰｒｏｂｌｅｍ：ＴＳＰ）と、一般化された巡回セールスマン問題（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＴｒａｖｅｌｉｎｇＳａｌｅｓｍａｎＰｒｏｂｌｅｍ：ＧＴＳＰ）とについて説明する。なお、以降では、それらを総称して単に「巡回セールスマン問題」というものとする。ＴＳＰは、複数のノードと、ノード間を遷移するのにかかるコストとが定義されているグラフにおいて、全てのノードを１回だけ通って一巡（巡回）するのに必要なコストの和が最小となる経路を求める問題である。この問題の解法は、工業的にも利用されており、例えば、上述のように、特許文献１や特許文献２では、計測や加工を行う場所をノードとし、各ノード間の移動にかかる時間をコストとするＴＳＰの求解を行っている。そのようなＴＳＰの求解により、計測や加工に要する時間の短縮を図っている。

ここで、ＴＳＰには、対称巡回セールスマン問題（ＳｙｍｍｅｔｒｉｃＴｒａｖｅｌｉｎｇＳａｌｅｓｍａｎＰｒｏｂｌｅｍ：ＳＴＳＰ）がある。また、ＴＳＰには、非対称巡回セールスマン問題（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＴｒａｖｅｌｉｎｇＳａｌｅｓｍａｎＰｒｏｂｌｅｍ：ＡＴＳＰ）がある。ＳＴＳＰは、ノード間のコストがその間を移動する向きによらず同じ値である問題であり、ＡＴＳＰは、ノード間のコストがその間を移動する向きによって異なる値を持つ問題である。ＡＴＳＰは、非特許文献１に記載されているように、ＳＴＳＰに変換可能である。実際、ＡＴＳＰは、ＳＴＳＰに変換されてＳＴＳＰの解法により求解される場合が多い。なお、ＳＴＳＰの解法には、厳密解を得る方法と、準最適解を得る方法とがある。厳密解は、コストの和が最小であることが保証された解であり、準最適解は、コストの和が最小であることが保証された解ではないが、当該和が他の解と比べて十分に小さく、実用上の観点から有用であると見なされる解である。厳密解を得る方法は、非特許文献２に記載されている。また、準最適解を得る方法には、非特許文献３に記載されているリンカーニハン（Ｌｉｎ−Ｋｅｒｎｉｇｈａｎ）法や、焼き鈍し法、遺伝的アルゴリズム等のヒューリステック（発見的）解法が知られている。

次に、ＧＴＳＰの説明を行う。ＧＴＳＰは、複数のノード（の集合）をそれぞれ含む複数のクラスターと、互いに異なる２つのクラスターにそれぞれ属する２つのノードの複数の組合せにそれぞれ対応する複数のコストとがグラフに定義される。そして、ＧＴＳＰは、そのようなグラフについて、複数のクラスターからそれぞれ１つ選択されてなる複数のノードを一回だけ通って一巡するのに必要なコストの和が最小となる経路を求める問題である。すなわち、ＴＳＰとＧＴＳＰとの相違点は、ＴＳＰの経路が全てのノードを通過するのに対し、ＧＴＳＰの経路がクラスターごとに１つのノードのみを通過する点である。換言すれば、巡回するコストが最小となるように、複数のクラスターを訪問する順序と、各クラスターにおける複数のノードからの１つのノードの選択とがともに行われる点である。このＧＴＳＰの解法は、非特許文献４や非特許文献５に開示されている。非特許文献４は、ＧＴＳＰをＡＴＳＰに変換する方法を記載している。ＡＴＳＰは、上述したようにＳＴＳＰに変換できる。よって、当該変換により得られたＳＴＳＰを解くことによって、結果としてＧＴＳＰの解を得ることができる。ここで、当該ＳＴＳＰの厳密解は、元のＧＴＳＰの実行可能解であり、かつ元のＧＴＳＰの厳密解であることが保証される。しかしながら、上記ＳＴＳＰの準最適解は、元のＧＴＳＰの実行可能解である保証はない。すなわち、ＧＴＳＰは全てのクラスターを一度ずつ訪問する解を要求する問題であるが、上記ＳＴＳＰの準最適解は、１つのクラスターを複数回訪問してしまう解も含みうる。そこで、非特許文献５は、リンカーニハン法をＧＴＳＰに拡張し、それをＳＴＳＰには変換せず、当該ＧＴＳＰの準最適解を直接得る方法を開示している。次に、実施形態に係る情報処理の構成例を説明する。

［可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理の構成例］
図１は、実施形態に係る情報処理の流れを示す図（流れ図）である。当該情報処理は、物品処理のための可動部を有する物品処理装置等において、当該可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理部において実行されうる。当該情報処理部は、例えば、ＣＰＵおよびメモリ、コンピュータならびにワークステーションの少なくとも１つにより構成されうる。ここで、当該物品処理は、例えば、物品に対する計測および加工の少なくとも一方を含みうる。例えば、計測の場合、ワーク等の物品に対する計測ヘッド（計測工具ともいう）による計測としうる。また、加工の場合、ワーク等の物品に対する加工ヘッド（加工工具ともいう）による加工としうる。さらに、可動部は、上記のような計測ヘッドおよび加工ヘッドの少なくとも一方を含みうる。また、可動部は、物品を保持する保持部（ステージともいう）が計測ヘッドまたは加工ヘッドに対して可動に構成されている場合、当該保持部を含みうる。このような物品処理は、その対象となる物品の複数の部位（目標部位ともいう）が予め与えられる。以下の説明では、計測ヘッドまたは加工ヘッド（単にヘッドまたは工具ともいう）を可動部とし、物品（ワーク）に対して当該可動部の移動（可動部の状態の遷移）がなされる場合について例示する。なお、本発明は、そのような場合に限定されず、上記のような保持部を可動部とし、ヘッドに対して当該可動部（物品）の移動（可動部の状態の遷移）がなされる場合にも適用可能である。以下、図１を参照して、可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理の流れを説明する。

まず、ステップＳ１において、複数のクラスターの設定を行う。当該設定は、物品の目標部位ごとに、可動部の状態の許容範囲を決定し、許容範囲ごとに離散的なノードを設定することによりなされる。より具体的な例は、以下のとおりである。ステップＳ１において、まず、与えられた各目標部位に関し、必要な精度で動作を行うことが可能なヘッドの状態（位置および姿勢を含む）の許容範囲（単に許容状態範囲ともいう）を算出または取得する。許容状態範囲は、例えば、物品処理装置（の可動部の）の仕様（諸元）および性能、ならびに、物品（ワーク）の形状及び表面性状の少なくとも一つに関する情報（設計値または計測値を含みうる）に基づいて決定しうる。

各クラスターの設定は、上記の各許容状態範囲内に複数の離散点を定義することによりなされうる。ここで、可動部の状態（姿勢等）の自由度をも考慮して物品処理時間の点で最適な遷移順序を生成するためには、各許容状態範囲内の離散点（ノード）は多い方が好ましい。しかし、その数は、離散点を定義するための演算処理やその後の演算処理の負荷を考慮して、調整可能になっているのが好ましい。離散点を定義する方法は、例えば、可動部の自由度（＝ｎ）に係るｎ次元空間上に等間隔で定義する方法を含みうる。しかし、それには限定されず、物品の形状および可動部の仕様の少なくとも一方に応じて種々の方法を適用しうる。なお、許容状態範囲（もってノードおよびクラスター）は、物品と可動部（ここではヘッド）またはその他の部材（物体）とが干渉するような範囲（ノード）を含むべきではない。よって、そのような範囲または離散点（ノード）の除外を行うため、上記干渉の有無を確認するのがよい。当該確認は、上述した物品処理装置の仕様および性能、ならびに、物品の形状及び表面性状の少なくとも一つに関する情報に基づいて実行しうるものである。なお、当該確認および除外の処理は、許容状態範囲を決定する前、許容状態範囲を仮に決定した後、または、離散点を仮に設定した後に行いうる。

次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で設定した複数のクラスターのうちの互いに異なる２つのクラスターにそれぞれ属する２つのノードの複数の組合せに、それぞれ複数のコストを設定する。ここでコストは、例えば、可動部（例えばヘッドおよびステージの少なくとも一方）が状態間の遷移に要する時間に基づく値としうる。しかし、それには限定されず、例えば、状態間の変化量（変位量）や、状態間の遷移に要する電力（消費電力）、状態間の遷移における発熱量等、状態間の遷移に要する時間またはエネルギー等の何らかのコストを直接または間接的に表す値としうる。また、コストは、物品と他の部材（ヘッド等の物体）との干渉または衝突なしに幾何学的に最短の経路（状態間の遷移の経路）を求め、当該経路に対応するように設定するのが好ましい。また、状態間の遷移に要する時間に基づくコストを設定する場合、可動部の状態遷移に係る制御の仕様または特性に基づいて状態間の遷移に要する時間を見積もるのが望ましい。なお、上記の２つのノードの複数の組合せの全てに対してコストを求めなくてもよい。例えば、他の組合せのコストと比べて明らかに大きい、または予め定められた閾値を超える等と判断される組合せのコストには、正確または詳細な演算（見積もり）は行わずに十分に大きな値を設定してもよい。このようにすることによって、コスト設定処理にかかる負荷を軽減することができる。さらに、遷移順序の中に含ませたい可動部の状態または経路が予め存在する場合、それに対応する組合せのコストに対して、実際のコストにかかわらず十分に小さい値（例えば零）を設定してもよい。

つづくステップＳ３において、以上に設定した複数のクラスターおよび複数のコストに基づいて、複数のクラスターからそれぞれ１つのノードを巡回する順序を巡回セールスマン問題の解として求めることにより、可動部の状態の遷移順序を生成する。具体的には、まず、ステップＳ１およびＳ２における設定に基づいてＧＴＳＰを定義する。ここで、当該定義は、非特許文献４での定義を利用しうる。よって当該定義は、上記許容状態範囲をＧＴＳＰグラフにおけるクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）とし、上記離散点をＧＴＳＰグラフにおけるノード（ｎｏｄｅ）とし、上記コストをＧＴＳＰグラフにおけるコスト（ｃｏｓｔ）として定義することによってなされうる。より具体的には、そのようなクラスター、ノード及びコストの情報に基づき、ＧＴＳＰのソルバ（求解ソフトウエア）のデータフォーマットに合わせたデータベースの作成を行えばよい。また、上述したようにＧＴＳＰをＳＴＳＰに変換して求解する場合は、ＳＴＳＰのデータベースの構築またはＧＴＳＰのデータベースからＳＴＳＰのデータベースへの変換を行えばよい。なお、ＧＴＳＰからＳＴＳＰへの変換の方法は、従来から種々のものが知られており、上述のものに限定されるものではない。

ステップＳ３では、ひきつづき、上記のデータベースをもって定義されたＧＴＳＰの求解を行う。上述したように、ＧＴＳＰの厳密解は、例えば、ＧＴＳＰをＳＴＳＰに変換し、非特許文献２に記載のＳＴＳＰの厳密解法のような解法を実行するソルバ（ソフトウエハツール）を用いて得ることができる。なお、厳密解を得るには演算の負荷が大きいため、それと比較して演算負荷の少ない準最適解を得る解法を用いてもよい。また、ＧＴＳＰを変換して得たＳＴＳＰの準最適解は、元のＧＴＳＰの実行可能解である保証がないため、非特許文献５に記載のＧＴＳＰの準最適解を得る解法を用いて、準最適解を得てもよい。なお、ＧＴＳＰの解法は、非特許文献１乃至５に記載のものの利用に限定されるものではなく、その以外の既知の解法を利用してもよい。以上のようにして得られたＧＴＳＰの解は、クラスターごとに１つのノードだけを訪問し、かつ全クラスターを一巡する最小または準最小コストの経路（可動部の状態の遷移順序）に相当する。換言すれば、目標部位ごとに可動部の許容状態範囲内にある複数の状態（位置及び姿勢等）の選択肢のうち１つを選択し、全ての目標部位を一巡する最小または準最小コストの経路（可動部の状態の遷移順序）が生成される。すなわち、得られた解は、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を与えることになる。

ステップＳ３では、次いで、得られた解（可動部の状態の遷移順序）を出力する。ここで、その出力先は、物品処理装置の制御部（後述）、記憶部、その他の演算部、および記憶媒体の少なくとも１つとしうる。なお、ＧＴＳＰの求解により得られた経路は巡回路であるところ、物品処理装置の仕様や使用態様によって巡回する（最初のノードまたは状態に戻る）必要が無い場合には、開始点から終了点までの経路（遷移順序）として出力してもよい。ここで、開始点および終了点は、例えば、以下のように決定しうる。まず、解として得られた経路（遷移順序）において最も大きいコストを有する隣接ノード（状態）の組合せの一方のノードを開始点とし、かつ他方のノードを終了点としてもよい。このようにすることにより、物品処理時間の点で有利な効果を期待できる。または、解として得られた経路（遷移順序）において、可動部の初期状態に最も近いノード（状態）を開始点とし、当該開始点と隣接する２つのノード（状態）のうち当該開始点との間の遷移に要するコストが大きい方のノード（状態）を終了点としてもよい。開始点および終了点の設定方法は、以上のものに限定されず、必要に応じて種々の方法を採用可能である。

以上の説明では、可動部の初期位置をノードに含まない例を示したが、これには限定されない。例えば、当該初期位置に係るクラスターを定義してもよい。その場合、ＧＴＳＰは、可動部の初期位置での複数の状態（姿勢等）を１つのクラスターとして定義しうる。その場合、当該ＧＴＳＰの解は、当該クラスター内の１つのノード（状態）を開始点として全クラスターを一巡する最小または準最小コストの経路（遷移順序）に相当しうる。

以上に説明した情報処理の方法によれば、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成する技術を提供することができる。

［情報処理を実行する物品処理装置の構成例］
以下に、上述した情報処理方法を実行する物品処理装置の構成例を説明する。図２は、物品処理装置の構成例としての計測装置を示す図である。なお、計測装置を例にして説明を行うが、加工装置その他の物品処理装置に対しても上記情報処理方法が適用できることは当業者には明らかである。ここで、計測装置は、計測ヘッドから物品としてのワークに光を照射してワークの特性（形状等）を計測する非接触式計測装置として説明を行うが、これには限定されない。例えば、計測ヘッド（プローブ）をワークに接触させて該ワークの特性を計測する接触式計測装置であってもよい。同様に、加工装置の場合、加工ヘッドがワークと接触する接触式加工装置であってもよいし、レーザー加工等のように加工ヘッドがワークと接触しない非接触式加工装置であってもよい。

図２の（Ａ）において、物品処理装置（計測装置）１００は、制御部１０２、信号処理部１０１、駆動部１０３、可動部（ヘッド）１０４を含んで構成される。可動部１０４は、物品（ワーク）１０７に計測光１０６を照射する。計測光１０６は、ワーク１０７によって反射され、反射光は可動部１０４により受光される。制御部１０２は、当該受光光の情報に基づいてワーク１０７の目標部位の位置座標または該目標部位と可動部１０４との距離を計測する。目標部位は、ユーザーにより予め設定されるか、制御部１０２により自動設定されうる。目標部位は、図２の（Ａ）において点Ｐ１ないし点Ｐ５として示されているが、図示されていない点Ｐ６ないしＰ１０も含むものとする。なお、説明を簡単にするため、可動部１０４の状態は、代表点１０５の紙面内の位置（２自由度）で示しているが、実際には、可動部の姿勢も含み、例えば、５ないし６自由度の姿勢を含む状態としうる。

図３は、情報処理の内容を説明するための図である。情報処理部１０１は、上述した図１におけるステップＳ１ないしステップＳ３の処理を実行する。図２の（Ｂ）および（Ｃ）ならびに図３の（Ａ）ないし（Ｃ）は、当該処理の内容を説明するためのものである。なお、当該処理に先立って、制御部１０２は、物品の形状、計測部位（計測点）Ｐ１ないしＰ１０、および必要な計測精度等に係る情報を必要に応じて情報処理部１０１に入力する。ここで、物品形状の情報は、物品形状の設計値または予め簡易に計測された物品形状の情報等としうる。情報処理部１０１は、各部位に関して、要求された計測精度で計測を実行できる可動部１０４の状態の範囲（許容状態範囲）を演算およびユーザー指定の少なくとも一方を介して設定する。この設定の結果を表現したものが図２の（Ｂ）である。図２の（Ｂ）は、部位Ｐ１を必要な精度で計測できる可動部１０４の状態（位置およびび姿勢等）の範囲（許容状態範囲）Ｃ１を示している。ここで、点線で示された可動部１０４’およびその位置１０５’は、許容状態範囲Ｃ１内でとりうる可動部１０４の状態を例示している。光を用いた計測の場合、計測精度は、計測点に対する光の入射角に依存しうる。その場合、必要な精度を満たすための部位Ｐ１に関する入射角の制約から、許容状態範囲Ｃ１の円弧状の外縁が求められる。また、光の回折の影響により、可動部１０４と物品１０７との間の距離が許容範囲内に収まらなければ、必要な計測精度を満たせない。よって、必要な精度を満たすための距離の制約から、許容状態範囲Ｃ１の外側（物品からより遠い側）の円弧状の外縁が求められる。以上のようにして、許容状態範囲Ｃ１を設定する。なお、接触式計測の場合は、例えば、必要な精度を達成するための可動部（接触子）の接触角の制約や可動部の長さの情報に基づいて、許容状態範囲Ｃ１を設定しうる。情報処理部１０１は、各部位に関して許容状態範囲の設定を行う。

次に、許容状態範囲Ｃ１において複数の離散点（ノード）を定義した結果を表現したのが図２の（Ｃ）である。ノードＮ（１、１）ないしノードＮ（１、１０）は、許容状態範囲Ｃ１内に設定されたノードを示している。ここで、ノードは、記号Ｎ（ｉ、ｊ）で表し、Ｎ（ｉ、ｊ）は、ｉ番目の部位に対する許容状態範囲に含まれるｊ番目のノードを意味する。ここで、ノードを設定する方法の一例は、入射角に関して等ピッチで、かつ可動部と物品との間の距離に関して等ピッチでノードを設定するものである。また、別の一例は、物品処理装置の有する座標系において、可動部の自由度ごとに等ピッチでノードを設定する方法である。なお、ノードの設定方法は、許容状態範囲をより少ない点数で網羅できるようなものが好ましく、また、許容状態範囲の形状によって種々の方法を採用しうる。図２の（Ｃ）は、紙面の関係上２次元空間上でノードを設定しているが、可動部１０４の状態の自由度ｎに応じた多次元（例えばｎ次元）空間上でノードを設定しうる。例えば、駆動部１０３は、可動部１０４を並進移動および傾動（回転）させうる。また、駆動部１０３は、当該傾動の替りに、または、当該傾動に追加して、可動部１０４の内部のミラーを傾動しうる。このように、可動部１０４の状態はｎ自由度（ｎは４以上）を有しうる。それに応じて、許容状態範囲およびノードの設定は、ｎ次元空間上でなされうる。

以上のようにして、部位Ｐ１ないしＰ１０に関して、許容状態範囲Ｃ１ないしＣ１０およびノードＮ（１、１）ないしＮ（１０、１０）を設定した結果を表現したものが図３の（Ａ）である。図３の（Ａ）は、上方から物品１０７を見下ろした場合の設定結果を模式的に示す図である。図示されるように、一つの許容状態範囲の中に複数のノードを設定することによって、許容状態範囲内の無限個の選択肢を有限個の選択肢に限定することができる。そして、有限個の選択肢の中から総コストが最小または準最小となるような一連のノードを選択することによって、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成することができる。これは、即ち、各許容状態範囲内のノードを１つだけ通り、かつ全ての許容状態範囲を一巡する、総コストが最小または準最小となる経路を求める問題である。この問題は、以下の方法によって解を得ることができる。すなわち、１つの許容状態範囲に属するノードの集合をクラスターと定義する。この定義によって、上記の問題は、各クラスターに含まれるノードを１つだけ通り、かつ全クラスターを一巡する、最小または準最小コストとなる経路を求める問題となる。これは、非特許文献４に記載されたＧＴＳＰであり、既に述べたＧＴＳＰに対する種々の解法を用いて解を得ることができる。

ＧＴＳＰの解を得るために、互いに異なる２つのクラスターにそれぞれ属する２つのノードの組合せごとに設定すべきコストは、既に説明した種々の方法により与えうる。なお、コストとして、実際のコストに拘わりなく十分大きい数値（例えば、数値計算上、実質的に無限大と同等に扱われるような数値）を設定しうる点も上記のとおりである。同様に、コストとして、実際のコストに拘わりなく十分小さい数値（例えば零。コストが負値をとりうる場合、数値計算上、実質的に負の無限大と同等に扱われるような負値）を設定しうる点も上記のとおりである。情報処理部１０１は、以上のようにしてクラスター、ノードおよびコストを設定し、かつ設定されたそれらの情報に対応するＧＴＳＰの求解を行って、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成する。

ＧＴＳＰの求解により得た結果を表現したのが図３の（Ｂ）である。図３の（Ｂ）は、上方から物品１０７を見下ろした場合の求解結果を模式的に示す図である。得られた経路Ｔは、図示されているように、各クラスターに含まれるノードを１つだけ通り、かつ全クラスターを一巡する経路となっている。このようにして、総コストが最小または準最小となる可動部１０４の状態の遷移順序が得られる。情報処理部１０１は、得られた経路（遷移順序）Ｔを制御部１０２に出力する。

なお、ここでは、情報処理部１０１は、物品処理装置１００に内在している例を示したが、それには限定されない。例えば、情報処理部１０１に相当する外部装置を設け、当該外部情報処理装置１０１から記憶媒体または通信媒体を介して物品処理装置１００に経路（遷移順序）Ｔの情報が入力されてもよい。また、経路Ｔは、上記の例では巡回路であるが、可動部１０４が巡回しなくてよければ、図３の（Ｃ）に示されるように、状態の開始点および終了点を含むものであってもよい。図３の（Ｃ）は、図３の（Ｂ）で示した経路Ｔに対し、ノードＮ（７、６）を開始点（最初の状態）とし、ノードＮ（１０、８）を終了点（最後の状態）とする変更を行ったものである。ここで、開始点および終了点の決定は、既に説明した種々の方法により行いうる。

以上に説明した構成によれば、物品処理時間の点で有利な可動部の状態の遷移順序を生成する物品処理装置を提供することができる。

［計測装置の具体例］
ここで、図２の情報処理部１０１を除く物品処理装置１００の具体例としての計測装置１００について、図４を参照して、より詳細に説明する。図４は、計測装置１００の具体例を示す図である。計測装置１００は、被検物の形状を計測する計測ヘッド１（図２の可動部１０４に相当）と、計測ヘッド１を駆動する駆動部１０（図２の駆動部１０３に相当）と、計測ヘッド１および駆動部１０を制御する制御部２０（図２の制御部１０２に相当）とを含む。そして、計測装置１００は、計測ヘッド１を被検物の表面（被検面）に沿って、例えば、計測ヘッド１と被検面との距離が一定になるように計測ヘッド１を移動させながら、被検物の形状を計測する。ここで、移動は、運動または動きともいい、位置の変化のみならず姿勢の変化を含みうるものとする。なお、計測ヘッド１の計測方式には、種々のものを採用しうる。例えば、光切断方式（ライン光投影型の三角測量法）や、タイムオブフライト（ＴＯＦ；ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）方式、光干渉方式、プローブ接触方式等を採用しうるが、それらには限定されない。

以下、駆動部１０の構成例について説明する。駆動部１０は、例えば、被検物が配置される定盤２と、Ｙキャリッジ３と、Ｘスライダー４と、Ｚスピンドル５と、回転ヘッド１１とを含む。Ｙキャリッジ３は、一対の脚部３ａとＸビーム３ｂとにより門型に構成され、エアガイドを介して定盤２により支持されている。Ｙキャリッジ３における一方の脚部３ａには、Ｙキャリッジ３をＹ方向に沿って駆動するＹ駆動部８が備えられている。Ｙ駆動部８は、定盤２に設けられたＹシャフト８ａとＹキャリッジ３に設けられたＹ可動部８ｂとから成り、Ｙ可動部８ｂがＹシャフト８ａに沿って移動することにより、Ｙキャリッジ３をＹ方向に沿って駆動することができる。Ｘスライダー４は、エアガイドを介してＹキャリッジ３のＸビーム３ｂにより支持されており、Ｘスライダー４をＸ方向に沿って駆動するＸ駆動部を備える。Ｘ駆動部は、Ｙキャリッジ３に設けられたＸシャフト１４とＸスライダー４に設けられたＸ可動部とから成り、Ｘ可動部がＸシャフト１４に沿って移動することにより、Ｘスライダー４をＸ方向に沿って駆動することができる。Ｚスピンドル５は、エアガイドを介してＸスライダー４により支持されており、Ｚスピンドル５をＺ方向に沿って駆動するＺ駆動部を備える。Ｚ駆動部は、Ｘスライダー４に設けられたＺシャフトとＺスピンドル５に設けられたＺ可動部とから成り、Ｚ可動部がＺシャフトに沿って移動することにより、Ｚスピンドル５をＺ方向に沿って駆動することができる。Ｚスピンドル５の先端には、回転ヘッド１１を介して計測ヘッド１が備えられている。回転ヘッド１１は、計測ヘッド１をＸ軸周り、Ｙ軸周りおよびＺ軸周りに回転させることができ、これにより計測ヘッド１の姿勢を変更することができる。

このように駆動部１０を構成することにより、計測装置１００は、計測ヘッド１の位置や姿勢を変更しながら被検物の形状を計測することができる。ここで、駆動部１０は、例えば、Ｙキャリッジ３のＹ方向における位置を計測するためのＹエンコーダ７と、ＸスライダーのＸ方向における位置を計測するためのＸエンコーダと、ＺスピンドルのＺ方向における位置を計測するためのＺエンコーダとを含む。計測装置１００は、Ｙエンコーダ７により計測されたＹキャリッジ３の位置と、Ｘエンコーダにより計測されたＸスライダー４の位置と、Ｚエンコーダにより計測されたＺスピンドル５の位置とにより計測ヘッド１の位置座標を取得することができる。同様に、計測装置１００は、計測ヘッド１の姿勢、すなわち回転ヘッド１１の各軸周りの回転角をロータリーエンコーダ等の計測器により取得することができる。以上、物品処理装置としての計測装置１００の構成を説明したが、それは具体例に過ぎず、物品処理装置の構成は、それには限定されない。例えば、レーザ加工装置等の種々の加工装置や、非破壊検査装置等の種々の検査装置、半導体露光装置等の種々のリソグラフィ装置等としても構成しうるものである。

［他の実施形態］
本発明は、次の処理を実行することによっても実現される。当該処理は、上記実施形態の機能を実現するプログラム（ソフトウェア）を、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、該システムまたは装置のコンピュータ、ＣＰＵまたはＭＰＵ等が当該プログラムを読み出して実行する処理である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１００物品処理装置
１０１情報処理部
１０４可動部

Claims

物品処理のための可動部を有する物品処理装置であって、
前記可動部の状態の遷移順序を生成する情報処理部を有し、
前記情報処理部は、
前記可動部がとりうる複数の状態を複数のノードとしてそれぞれが含む複数のクラスターを、物品の複数の部位に関して、それぞれ設定し、
前記複数のクラスターのうちの互いに異なる２つのクラスターにそれぞれ属する２つのノードの複数の組合せに、それぞれ複数のコストを設定し、
前記複数のクラスターおよび前記複数のコストに基づいて、前記複数のクラスターからそれぞれ１つ選択されてなる複数のノードを巡回する順序を巡回セールスマン問題の解として求めることにより、前記遷移順序を生成する、
ことを特徴とする物品処理装置。
前記物品処理として、前記物品に対する計測および加工のうち少なくとも一方を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の物品処理装置。
物品処理のための可動部の状態の遷移順序を生成する生成方法であって、
前記可動部が取りうる複数の状態を複数のノードとしてそれぞれが含む複数のクラスターを、物品の複数の部位に関して、それぞれ設定し、
前記複数のクラスターのうちの互いに異なるクラスターにそれぞれ属する２つのノードの複数の組合せに、それぞれ複数のコストを設定し、
前記複数のクラスターおよび前記複数のコストに基づいて、前記複数のクラスターからそれぞれ１つ選択されてなる複数のノードを巡回する順序を巡回セールスマン問題の解として求めることにより、前記遷移順序を生成する、ことを特徴とする生成方法。
前記可動部の状態のうち前記物品がその他の物体と干渉する状態に係るノードを含まないように前記複数のクラスターのそれぞれを設定する、ことを特徴とする請求項３に記載の生成方法。
前記状態の遷移に要する時間および前記状態の遷移における前記状態の変化量の少なくとも一方に基づいて前記コストを設定する、ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の生成方法。
前記解として、一般化された巡回セールスマン問題の解を求める、ことを特徴とする請求項３ないし請求項５のうちいずれか１項に記載の生成方法。
前記解として、一般化された巡回セールスマン問題を変換して得られた対称巡回セールスマン問題の解を求める、ことを特徴とする請求項３ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の生成方法。
前記対称巡回セールスマン問題の解は、厳密解を与えることを保証された解法で得る、ことを特徴とする請求項７に記載の生成方法。
前記対称巡回セールスマン問題の解は、準最適解を与える解法で得る、ことを特徴とする請求項７に記載の生成方法。
前記一般化された巡回セールスマン問題の解は、準最適解を与える解法で得る、ことを特徴とする請求項６に記載の生成方法。
前記解における前記組合せのうち最もコストが大きい組合せにおける一方のノードを前記遷移順序における最初の状態とし、かつ他方のノードを前記遷移順序における最後の状態として前記遷移順序を生成する、ことを特徴とする請求項３ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載の生成方法。
前記可動部の初期位置の情報に基づいて、前記遷移順序における最初の状態を決定する、ことを特徴とする請求項３ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載の生成方法。
前記最初の状態に係るノードと隣接する２つのノードのうち当該最初の状態に係るノードとの間の遷移に要するコストが大きい方のノードに対応する状態として、前記遷移順序における最後の状態を決定する、ことを特徴とする請求項１２に記載の生成方法。
前記物品処理は、前記物品に対する計測および加工のうち少なくとも一方を含む、ことを特徴とする請求項３ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載の生成方法。
物品処理のための可動部の状態の遷移順序を生成する請求項３ないし請求項１４のうちいずれか１項に記載の生成方法をコンピュータに実行させるプログラム。