JP2017146890A - 制御装置、制御システム、計測装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の制御対象との間の通信を行うのに有利な制御装置を提供する。
【解決手段】複数の制御対象を制御する制御装置であるマスター２１０は、データを複数の制御対象へ送信し、複数の制御対象からのデータを受信する主アクセス制御部２４１を有する。主アクセス制御部２４１は、複数の制御対象のうちのいずれかとの間で、複数の制御対象それぞれに個別の差動伝送路である個別専用線２５１を介してシリアル通信を行い、かつ複数の制御対象に共用の差動伝送路である共用線２５０を介してシリアル通信を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、制御システム、計測装置、および物品の製造方法に関する。

マスターに搭載したＣＰＵなどのメインプロセッサが、バスを介して複数のスレーブを制御する技術が知られている。スレーブの数が増大すると、バス線の本数が増え大きなマスタースレーブ接続用空間を必要とするので、スレーブを接続するマスターの実装基板面積が増大し、マスターを単一実装基板で実現しにくくなる。特許文献１は、マスターと複数のスレーブとを複数のシリアルバスで接続している。

特許３４５９０７５号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、マスターと各スレーブとの間の個別の伝送路が確立されていないため、例えば、マスターと各スレーブとの間の迅速な通信の点で不利である。

本発明は、例えば、複数の制御対象との間の通信を行うのに有利な制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の制御対象を制御する制御装置であって、前記複数の制御対象のうちのいずれかとの間で、前記複数の制御対象それぞれに個別の差動伝送路を介してシリアル通信を行い、かつ前記複数の制御対象に共用の差動伝送路を介してシリアル通信を行う制御部を有する。

本発明によれば、例えば、複数の制御対象との間の通信を行うのに有利な制御装置を提供することができる。

実施例１の制御装置の主要部概略図である。 実施例１の制御装置を用いた画像取得装置の主要部概略図である。 実施例１のリード／ライトのタイムチャートである。 実施例１の個別命令／個別通報のタイムチャートである。 実施例１の拡張線の送信／受信のタイムチャートである。 実施例２の制御装置の主要部概略図である。 実施例３の制御装置の主要部概略図である。 実施例３の制御装置を用いた画像取得装置の主要部概略図である。 計測装置の構成例を示す図である。

（実施例１）
図１は、実施例１の制御システム２００の主要部概略を説明する図である。図２は、実施例１の制御システム２００を備えた画像取得装置１５０の主要部概略を説明する図である。
まず、制御システム２００により制御される画像取得装置１５０の構成について、図２を用いて説明する。画像取得装置１５０においては、プレパラート１１３を被写体とする。ステージ部１１２はプレパラート１１３すなわち被写体を載置し位置１２０と位置１２１の間を移動するとともに位置１２１で移動走査する。照明部１１５は被写体を照明する。結像光学系１１１は照明部１１５により照明された被写体の像を撮像部１１４に結像する。撮像部１１４は被写体の像を取得する。表示操作部１１６は使用者に画像取得装置１５０の状況をランプ等で通知するとともに、スイッチ等で使用者からの操作を受ける。制御システム２００はステージ部１１２、照明部１１５、撮像部１１４、表示操作部１１６と接続し、これらを制御する。また、画像取得装置１５０は筺体１１７で包まれ、周辺光は遮光される。

次に、制御システム２００の構成について、図１を用いて説明する。制御システム２００は、画像取得装置１５０の全体を制御する制御装置であるマスター２１０と、各部を制御する駆動制御部である４台のスレーブと、マスター２１０とスレーブ間の通信を仲介する中継器であるブリッジ２１１を備える。制御システム２００は、照明部１１５を照明部用スレーブ２１５、ステージ部１１２をステージ部用スレーブ２１４、撮像部１１４を撮像部用スレーブ２１２、表示操作部１１６を表示操作部用スレーブ２１６にそれぞれ接続し制御する。また、制御システム２００は、マスター２１０とスレーブ、ブリッジ２１１とスレーブを接続するバックプレーン２１３と、マスター２１０とブリッジ２１１を接続する拡張線２５２を備える。

マスター２１０は、ブリッジコネクタ２３０と、画像取得装置１５０を制御するメインプロセッサ２４０と、主拡張制御部２３１とを備える。マスター２１０は、さらに、共用線２５０を介して複数のスレーブ内アドレス領域をリード／ライトする主アクセス制御部２４１を備える。本実施例では、マスター２１０のメインプロセッサ２４０をＣＰＵとするが、ＤＳＰなどでも良い。また、差動送信回路、差動受信回路、主拡張制御部２３１、主アクセス制御部２４１をＦＰＧＡで構成するが、ＣＰＵやＤＳＰを併用しても良い。

主拡張制御部２３１は、ブリッジコネクタ２３０および拡張線２５２を介してブリッジ２１１と送信／受信する。拡張線２５２は、拡張線ＭｔｏＢ２５３および拡張線ＢｔｏＭ２５４で構成される拡張用の差動伝送路である。主拡張制御部２３１のＥｔは、差動送信回路を用いて拡張線ＭｔｏＢ２５３を介しブリッジ２１１に送信し、主拡張制御部２３１のＥｒは、差動受信回路を用い拡張線ＢｔｏＭ２５４を介してブリッジ２１１から受信する。

主アクセス制御部２４１のＣＬＫは、差動送信回路を用いて共用線ＣＬＫ２５５に同期クロック信号を送る。また、主アクセス制御部２４１のＡＢは、差動送信回路を用いて共用線ＡＢ２５６にデータを送る。送信するデータは、リード／ライト対象のスレーブを特定するベースアドレスデータ、リード／ライトの動作を指定するコントロールデータ（以降ＣＴＲＬデータと記載する）、リード／ライトするアドレス領域を指定するアドレスデータである。また、主アクセス制御部２４１のＤＡＴＡｔは、差動送信回路を用いて共用線ＤＡＴＡ２５７にアドレス領域にライトするデータを送る。なお、リード／ライトはデータ処理の一例である。また、主アクセス制御部２４１のＤＡＴＡｒは、差動受信回路を用いて共用線ＤＡＴＡ２５７でアドレス領域からリードしたデータを受ける。

また、主アクセス制御部２４１は、個別専用線２５１を介して個々のスレーブに個別命令し、個々のスレーブから個別通報を受ける。主アクセス制御部２４１のＣＲは、差動受信回路を用い専用通報路である個別専用線ＣＲ２５８で個別通報を受ける。主アクセス制御部２４１のＣＴは、差動送信回路を用い個別専用線ＣＴ２５９で個別命令を送る。ＣＲおよびＣＴの数は、バックプレーン２１３に接続可能なスレーブの台数と同じにしているが、これに限られない。なお、拡張線２５２、共用線２５０及び個別専用線２５１は、差動の回路でなくてもよい。

スレーブは、照明部１１５などの機器を接続するＩ/Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）と、機器の運転、停止などのデータを記憶するアドレス領域２４３を備える。さらに、スレーブは、アドレス領域２４３内のデータに基づきＩ／Ｏに接続した機器を制御するスレーブ制御部２４４（駆動制御部）を備える。例えば、照明部用スレーブ２１５のスレーブ制御部２４４は、アドレス領域２４３の内容に基づき、Ｉ／Ｏに接続した照明部１１５の動作を制御する。より詳しくは、アドレス領域２４３の点灯消灯用記憶値により、照明部１１５の点灯消灯を切り替える。同様に、他のスレーブのスレーブ制御部も、各々のアドレス領域の内容に基づき、Ｉ／Ｏに接続した機器の動作を制御する。また、スレーブ制御部２４４は、共用線２５０を介して受けたデータに基づき、アドレス領域内のデータをリードしマスター２１０に送り、アドレス領域内にデータをライトする。

スレーブ制御部２４４のＣＬＫは差動受信回路を用いて共用線ＣＬＫ２５５から同期クロック信号を受ける。また、スレーブ制御部２４４のＡＢは差動受信回路を用いて共用線ＡＢ２５６からベースアドレスデータとＣＴＲＬデータとアドレスデータを受ける。また、スレーブ制御部２４４のＤＡＴＡｒは差動受信回路を用いて共用線ＤＡＴＡ２５７からアドレス領域内にライトするデータを受ける。また、スレーブ制御部２４４のＤＡＴＡｔは差動送信回路を用いて共用線ＤＡＴＡ２５７にアドレス領域からリードしたデータを送る。

また、スレーブ制御部２４４は、個別専用線２５１を介してマスター２１０からの個別命令を受け、マスター２１０へ個別通報する。スレーブ制御部２４４のＣＲは、差動送信回路を用い個別専用線ＣＲ２５８で個別通報を送る。スレーブ制御部２４４のＣＴは、差動受信回路を用い個別専用線ＣＴ２５９から個別命令を受ける。このように、スレーブ制御部２４４は、メインプロセッサ２４０にアドレス領域２４３をリード／ライトさせ、また、アドレス領域２４３内のデータに基づきＩ／Ｏに接続した機器を制御する。これにより、メインプロセッサ２４０は画像取得装置１５０内の機器を制御する。本実施例では、スレーブ制御部２４４、アドレス領域２４３、差動送信回路、差動受信回路をＦＰＧＡで構成するが、ＣＰＵやＤＳＰを併用しても良い。また、Ｉ/Ｏは、接続する機器に応じて、無接点リレーやモータドライバＩＣやセンサドライバＩＣなどで構成すればよい。

ブリッジ２１１は、画像取得装置１５０の全体を制御するマスター２１０と、各部を制御する４台のスレーブと、マスター２１０とスレーブ間の通信を仲介する中継器である。ブリッジ２１１は、拡張線２５２を介してマスター２１０と送信／受信する中継拡張制御部２３２を備える。ブリッジ２１１は、さらに、共用線を介して複数のスレーブ内アドレスをリード／ライトするとともに、個別専用線を介して個々のスレーブと個別命令／個別通報する、中継アクセス制御部２４２を備える。

中継拡張制御部２３２のＥｔは差動送信回路を用い拡張線ＢｔｏＭ２５４を介してマスター２１０に送信し、中継拡張制御部２３２のＥｒは差動受信回路を用い拡張線ＭｔｏＢ２５３を介してマスター２１０から受信する。また、主拡張制御部２３１および中継拡張制御部２３２は、後述するように、マスター２１０と複数のブリッジを環状接続可能としたり、デージーチェーン接続可能としたりする。中継アクセス制御部２４２は、主アクセス制御部２４１と同様に構成され、主アクセス制御部２４１が制御するスレーブとは別のスレーブを制御する。差動送信回路、差動受信回路、中継拡張制御部２３２、中継アクセス制御部２４２をＦＰＧＡで構成するが、ＣＰＵやＤＳＰを併用しても良い。また、拡張線２５２をツイストペア線とし差動送受信回路でマスターブリッジ間を接続しているが、マスターブリッジ間で共通電源グラウンドを必要としない他のものとしても良い。例えば、光ファイバーと光通信の送信回路と受信回路としても良いし、ツイストペア線と差動トランス回路で構成しても良い。

バックプレーン２１３は、マスター２１０とスレーブを接続する。バックプレーン２１３は、マスター２１０および複数のスレーブを接続する４つのバックプレーンコネクタ２２０と、これらを相互に接続するシリアルバスである共用線２５０と個別専用線２５１を備える。バックプレーン２１３は、マスター２１０の代わりにブリッジ２１１を複数のスレーブと接続することもできる。

共用線２５０は、複数のバックプレーンコネクタ２２０を相互に接続するマルチポイント接続のシリアル差動伝送路、即ち、スレーブに対する差動伝送方式のシリアル通信を一括で行える共用の差動伝送路である。共用線２５０は、クロックバスである共用線ＣＬＫ２５５、アドレスバスである共用線ＡＢ２５６、データバスである共用線ＤＡＴＡ２５７からなる。共用線２５０の終端に、インピーダンス整合のための終端抵抗２６０を接続する。

個別専用線２５１は、複数のバックプレーンコネクタ２２０を相互に一対一接続するシリアル差動伝送路、即ち、スレーブに対する差動伝送方式のシリアル通信を個別に行える個別の差動伝送路である。個別専用線２５１は、スレーブ接続台数と同じ３組の個別専用線ＣＲ２５８と個別専用線ＣＴ２５９からなる。これら差動伝送路の長さを、定在波などによる信号劣化を考慮し、数十ｃｍ以下とする場合もある。本実施例においては、ひとつのバックプレーン２１３に接続するスレーブの数を３個とするが、信号劣化の起きにくい線路の長さを超えない範囲で、スレーブの接続台数を増やしても良い。共用線２５０と個別専用線２５１をセットにした系統を複数並列に設けても良い。また、これら差動伝送路を電子基板上にパターン配線により構成するが、ツイストペア線で構成しても良い。

このように、実施例１のバックプレーン２１３のライン数は、共用線２５０が６本、個別専用線２５１が１２本の合計１８本である。例えば、パラレルバスで３２ビット幅データを１６ビット幅アドレスで扱う場合、データライン３２本、アドレスライン１６本、クロックライン１本、コントロールライン１本の合計５０本のパラレルバスのラインが必要となる。したがって、実施例１のバックプレーン２１３のライン数は、パラレルバスのライン数の３６％に削減できる。シリアル差動伝送路を用いることにより、マスタースレーブ間接続用空間を小さくできる。これにより制御装置を小型化し、画像取得装置では筺体１１７の外に置いていた制御装置を、図２では筺体１１７内に収納することができる。また、シリアル差動伝送路でマスター２１０とスレーブを接続することにより、マスター２１０とスレーブ間で共通電源グラウンドを必須としない。

ここで、マルチポイント接続のシリアル差動伝送路を備えた共用線、および、一対一接続のシリアル差動伝送路を備えた個別専用線を、第一インターフェイス（以降第１ＩＦと記す）とする。また、これらに接続する共用線ＣＬＫ用の差動送信回路、差動受信回路、共用線ＡＢ用の差動送信回路、差動受信回路、共用線ＤＡＴＡ用の差動送受信回路も第１ＩＦに含む。また、これらに接続する個別専用線ＣＲ用の差動送信回路、差動受信回路と、個別専用線ＣＴ用の差動送信回路、差動受信回路も第１ＩＦに含む。本実施例においては、共用線２５０および個別専用線２５１が第１ＩＦとなる。

また、シリアル伝送路を備えた拡張線、主拡張制御部と中継拡張制御部からなる拡張制御部を、第二インターフェイス（以降第２ＩＦと記す）とする。第２ＩＦの拡張線は、差動送信回路および差動受信回路を含む。本実施例においては、拡張線２５２、主拡張制御部２３１、中継拡張制御部２３２が第２ＩＦとなる。したがって、マスター２１０は、複数のスレーブを接続可能な第１ＩＦとブリッジを接続可能な第２ＩＦを備えていることになる。また、ブリッジ２１１は、第１ＩＦと第２ＩＦを備え、第２ＩＦによりマスター２１０と接続していることになる。

本実施例では、ブリッジ１台の場合を説明するが、ブリッジにアドレスのような個々のブリッジを区別する記号や番号を付与しないので、ブリッジの接続台数に上限はない。また、スレーブ４台の場合を説明するが、個々のスレーブに割り当てるベースアドレスデータで区別できる台数まで、スレーブの数を増やせる。例えば、ベースアドレスを８桁とすると、２５６台までスレーブを増やせる。このとき、バックプレーン１台につきスレーブ３台を接続すると、マスター１台とスレーブ３台をバックプレーン１台に接続したもの１組と、ブリッジ１台とスレーブ３台をバックプレーン１台に接続したもの８４組を用意する。更に、ブリッジ１台とスレーブ１台をバックプレーン１台に接続したもの１組を用意し、マスター１台とブリッジ８５台を拡張線で環状に接続する。これにより、マスター１台で２５６台のスレーブを制御する。このように、マスターと同様の第１ＩＦを備えたブリッジを、第２ＩＦでマスターと接続することで、スレーブの接続先である第１ＩＦを増設でき、スレーブの接続可能台数を増やせる。

続いて、マスターとスレーブ間およびブリッジとスレーブ間のリード／ライト動作と、マスターとスレーブ間およびブリッジとスレーブ間の個別命令／個別通報動作を説明する。また、マスターからブリッジへの送信とブリッジからマスターへの送信動作を説明する。まず、マスター２１０の主アクセス制御部２４１が照明部用スレーブ２１５のアドレス領域２４３にデータをライト（書き込み）するときの動作を図１および図３（Ａ）を用いて説明する。図３（Ａ）はデータをライトするときの共用線２５０のタイムチャートである。マスター１０の主アクセス制御部２４１は、主アクセス制御部２４１のＣＬＫで共用線ＣＬＫ２５５に、同期用クロック信号を送る。また、主アクセス制御部２４１は、主アクセス制御部２４１のＡＢで共用線ＡＢ２５６に、ヘッダとデータとフッタと送る。これは、新たに通信開始することをスレーブに知らせるヘッダと、ベースアドレスとライトすることを意味するＣＴＲＬデータであるＣＴＲＬライトとアドレスと、正常に受信したかスレーブが確認するためのチェックサムを含むフッタである。また、主アクセス制御部２４１は、主アクセス制御部２４１のＤＡＴＡｔで共用線ＤＡＴＡ２５７に、ヘッダと、アドレス領域にライトするデータであるライトデータと、フッタを送る。同期用クロック信号のエッジでデータを確定するようにこれらを送る。

照明部用スレーブ２１５のスレーブ制御部２４４は、スレーブ制御部２４４のＡＢで共用線ＡＢ２５６のデータを受け、スレーブ制御部２４４のＤＡＴＡｒで共用線ＤＡＴＡ２５７のライトデータを受ける。そして、ベースアドレスが照明部用スレーブ２１５のベースアドレスであり、ＣＴＲＬライトであったとき、ライトデータをアドレス領域２４３内の指定アドレスに書き込みする。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２も、主アクセス制御部２４１と同様に動作する。また、その他のスレーブも同様に動作する。このように、スレーブは、ベースアドレスで自分宛のデータか判断し、自分宛でないとき以降のデータを無視し、データ処理負荷を低減する。ベースアドレスをヘッダの次とすることで、リード／ライト処理負荷を低減できる。また、スレーブは、ＣＴＲＬライトを見て、共用線ＡＢのライト動作の完了を待たずに、共用線ＤＡＴＡでライトデータを受け取り始める。ＣＴＲＬをアドレスの前におくことで、ライトの処理時間を短縮できる。このように、ベースアドレス、ＣＴＲＬ、アドレスの順に並べることにより、スレーブのリード／ライト処理負荷を軽減するとともに、ライト処理時間を短縮できる。

次に、マスター２１０の主アクセス制御部２４１が照明部用スレーブ２１５のアドレス領域２４３のデータをリードするときの動作を図１および図３（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ｂ）は、データをリードするときの共用線２５０のタイムチャートである。
マスター１０の主アクセス制御部２４１は、主アクセス制御部２４１のＣＬＫで共用線ＣＬＫ２５５に、同期用クロック信号を送る。また、時刻Ｔｒ１からＴｒ２の間に、主アクセス制御部２４１のＡＢで共用線ＡＢ２５６に、ヘッダと、ベースアドレスとリードを意味するＣＴＲＬデータであるＣＴＲＬリードとアドレスと、フッタを送る。照明部用スレーブ２１５のスレーブ制御部２４４は、スレーブ制御部２４４のＡＢで共用線ＡＢ２５６のデータを受け、フッタで正確に受信できたか確認する。そして、ベースアドレスが照明部用スレーブ２１５のベースアドレスであり、ＣＴＲＬリードであったとき、アドレス領域２４３内の指定アドレスの内容をリードし、これをリードデータとする。そして、スレーブ制御部２４４のＤＡＴＡｔで時刻Ｔｒ３に共用線ＤＡＴＡ２５７でヘッダ、リードデータ、フッタを送る。フッタで正確に受信できたか確認するので、時刻Ｔｒ２より時刻Ｔｒ３は遅くなる。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２も、主アクセス制御部２４１と同様に動作する。また、その他のスレーブも同様に動作する。

次に、マスター２１０の主アクセス制御部２４１が照明部用スレーブ２１５に個別命令するときの動作を図１および図４（Ａ）を用いて説明する。図４（Ａ）は、個別命令するときの個別専用線２５１のタイムチャートである。マスター１０の主アクセス制御部２４１は、主アクセス制御部２４１の全てのＣＴで個別専用線ＣＴ２５９にヘッダと、ベースアドレスと、個別命令データを送る。同期用クロック信号のエッジでデータを確定するようにこれらを送る。照明部用スレーブ２１５を含むバックプレーン２１３に接続する全てのスレーブのスレーブ制御部は、ＣＴで個別専用線ＣＴ２５９のデータを受ける。そして、照明部用スレーブ２１５のスレーブ制御部２４４はベースアドレスが照明部用スレーブ２１５のベースアドレスであるとき、個別命令データに応じて、照明部１１５を制御する。また、複数のスレーブに同時に同じ個別命令、例えば全駆動部停止のような個別命令を送る場合、ベースアドレスに共通の個別命令であることを意味する共通ベースアドレスを指定しても良い。この共通ベースアドレスを受けたスレーブ制御部は、個別命令に応じて、Ｉ/Ｏに接続した機器を制御する。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２も、主アクセス制御部２４１と同様に動作する。また、その他のスレーブも同様に動作する。

次に、照明部用スレーブ２１５がマスター２１０の主アクセス制御部２４１へ個別通報するときの動作を図１および図４（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ｂ）は、個別通報するときの個別専用線２５１のタイムチャートである。照明部用スレーブ２１５のスレーブ制御部２４４は、スレーブ制御部２４４のＣＲで個別専用線ＣＲ２５８にヘッダと照明部用スレーブ２１５のベースアドレスと個別通報データを送る。同期用クロック信号のエッジでデータを確定するようにこれらを送る。主アクセス制御部２４１は、主アクセス制御部２４１のＣＲで個別専用線ＣＲ２５８のデータを受ける。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２も、主アクセス制御部２４１と同様に動作する。また、その他のスレーブも同様に動作する。このような動作により、スレーブは、主アクセス制御部２４１が主導するリード／ライトと異なる任意のタイミングで主アクセス制御部２４１に個別通報できる。

次に、マスター２１０からブリッジ２１１へ送信するときの動作を図１および図５を用いて説明する。マスター２１０の主アクセス制御部２４１は、ブリッジ２１１に接続したスレーブのアドレス領域をリード／ライトするとき、また、個別命令するとき、ブリッジ２１１に送信する。主アクセス制御部２４１がブリッジ２１１に接続したスレーブのアドレス領域にライトするときの動作を、図５（Ａ）を用いて説明する。図５（Ａ）は、データをライトするときの拡張線ＭｔｏＢ２５３のタイムチャートである。主アクセス制御部２４１は、主拡張制御部２３１のＥｔで拡張線ＭｔｏＢ２５３に、時刻Ｔｔ１からＴｔ２の間に、ヘッダとベースアドレスとＣＴＲＬライトとアドレスとライトデータとフッタを送信する。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｒでこれらを受信し、フッタで正確に受信できたか確認する。

次に、主アクセス制御部２４１がブリッジ２１１に接続したスレーブのアドレス領域をリードするときの動作を、図５（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ｂ）は、アドレス領域をリードするときの拡張線ＭｔｏＢ２５３のタイムチャートである。主アクセス制御部２４１は、主拡張制御部２３１のＥｔで拡張線ＭｔｏＢ２５３に、時刻Ｔｔ３からＴｔ４の間に、ヘッダとベースアドレスとＣＴＲＬリードとアドレスとフッタを送信する。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｒでこれらを受信する。

主アクセス制御部２４１がブリッジ２１１に接続したスレーブに個別命令するときの動作を、図５（Ｃ）を用いて説明する。図５（Ｃ）は、スレーブに個別命令するときの拡張線ＭｔｏＢ２５３のタイムチャートである。主アクセス制御部２４１は、主拡張制御部２３１のＥｔで拡張線ＭｔｏＢ２５３に、時刻Ｔｔ５からＴｔ６の間に、ヘッダとベースアドレスと個別命令を意味するＣＴＲＬデータであるＣＴＲＬ個別命令と個別命令データとフッタを送信する。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｒでこれらを受信する。

次に、ブリッジ２１１からマスター２１０へ送信するときの動作を説明する。ブリッジ２１１の中継アクセス制御部２４２は、ブリッジ２１１に接続したスレーブのリードデータをマスター２１０に送信するとき、また、個別通報するとき、マスター２１０に送信する。まず、中継アクセス制御部２４２がブリッジ２１１に接続したスレーブのリードデータをマスター２１０へ送信するときの動作を、図５（Ｄ）を用いて説明する。図５（Ｄ）は、スレーブのリードデータをマスター２１０へ送信するときの拡張線ＢｔｏＭ２５４のタイムチャートである。中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｔで拡張線ＢｔｏＭ２５４に、時刻Ｔｔ７からＴｔ８の間に、ヘッダとベースアドレスとＣＴＲＬリードとアドレスとリードデータとフッタを送信する。マスター２１０の主アクセス制御部２４１は、主拡張制御部２３１のＥｒでこれらを受信する。

次に、中継アクセス制御部２４２がブリッジ２１１に接続したスレーブの個別通報をマスター２１０へ送信するときの動作を、図５（Ｅ）を用いて説明する。図５（Ｅ）は、スレーブの個別通報をマスター２１０へ送信するときの拡張線ＢｔｏＭ２５４のタイムチャートである。中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｔで拡張線ＢｔｏＭ２５４に、時刻Ｔｔ９からＴｔ１０の間に、ヘッダとベースアドレスと個別通報であることを意味するＣＴＲＬデータであるＣＴＲＬ個別通報と個別通報データとフッタを送信する。マスター２１０の主アクセス制御部２４１は、主拡張制御部２３１のＥｒでこれらを受信する。本実施例では、ヘッダ、ベースアドレス、アドレス等を固定長とするが、これらの長さを変えヘッダにその長さを含めて送っても良い。このように、個々のスレーブに固有であるベースアドレスとともにリード／ライト、個別命令／個別通報を行う。これにより、マスター２１０に接続したバックプレーン２１３からブリッジ２１１に接続したバックプレーンにスレーブを移動しても、プログラム、スイッチ設定等を変更しなくても良い。

続いて、前述したマスターとスレーブのリード／ライト、個別命令／個別通報を用いて、メインプロセッサ２４０がバックプレーンを介して接続したスレーブのアドレス領域をリード／ライトする動作および個別命令／個別通報する動作を説明する。まず、メインプロセッサ２４０がスレーブのアドレス領域にデータをライトするときの動作を説明する。メインプロセッサ２４０は、主アクセス制御部２４１に、スレーブのベースアドレス、アドレス領域のアドレス、ライトすることを意味するＣＴＲＬライト、ライトデータを送る。すると、主アクセス制御部２４１は、図３（Ａ）のタイムチャートでライトする。次に、メインプロセッサ２４０がスレーブのアドレス領域のデータをリードするときの動作を説明する。メインプロセッサ２４０は、主アクセス制御部２４１に、スレーブのベースアドレス、アドレス領域のアドレス、リードすることを意味するＣＴＲＬリードを送る。すると、主アクセス制御部２４１は、図３（Ｂ）のタイムチャートでリードする。このスレーブが主アクセス制御部２４１にリードデータを送るときは、図３（Ｂ）のタイムチャートで送る。リードデータを受けた主アクセス制御部２４１は、メインプロセッサにリードデータを送る。ベースアドレスとアドレスを含めて送っても良い。

次に、メインプロセッサ２４０がスレーブに個別命令するときの動作を説明する。メインプロセッサ２４０は、主アクセス制御部２４１に、スレーブのベースアドレス、個別命令することを意味するＣＴＲＬ個別命令、個別命令データを送る。すると、主アクセス制御部２４１は、図４（Ａ）のタイムチャートで個別命令する。次に、スレーブがメインプロセッサ２４０に個別通報するときの動作を説明する。スレーブのスレーブ制御部は、図４（Ｂ）のタイムチャートで個別通報する。すると、マスターの主アクセス制御部２４１は、メインプロセッサ２４０にベースアドレスと個別通報を送る。

続いて、前述したマスターとブリッジ間の送信／受信、ブリッジとスレーブのリード／ライト、個別命令／個別通報を用いて、メインプロセッサ２４０がブリッジに接続したスレーブのアドレス領域をリード／ライトする動作を説明する。また、個別命令／個別通報する動作を説明する。まず、メインプロセッサ２４０がブリッジに接続したスレーブのアドレス領域のデータをライトするときの動作を説明する。メインプロセッサ２４０からのデータに基づき、主アクセス制御部２４１と中継アクセス制御部２４２は、図５（Ａ）と図３（Ａ）のタイムチャートでライトする。また、中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｒで受けたそのままのデータを時刻Ｔｔ２の後に、中継拡張制御部２３２のＥｔで拡張線ＢｔｏＭ２５４に送信する。

次に、メインプロセッサ２４０がブリッジに接続したスレーブのアドレス領域のデータをリードするときの動作を説明する。メインプロセッサ２４０からのデータに基づき、主アクセス制御部２４１と中継アクセス制御部２４２は、図５（Ｂ）と図３（Ｂ）のタイムチャートでリードする。また、中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｒで受けたそのままのデータを時刻Ｔｔ４の後に中継拡張制御部２３２のＥｔで拡張線ＢｔｏＭ２５４に送信する。また、このスレーブがリードデータを送るとき、図３（Ｂ）と図５（Ｄ）のタイムチャートで送る。また、マスターと複数のブリッジを接続しているとき、中継アクセス制御部２４２は中継拡張制御部２３２のＥｒで受けたそのままのリードデータをマスターに送る。このとき、リードデータを図５（Ｄ）のタイムチャートで、中継拡張制御部２３２のＥｔから拡張線ＢｔｏＭ２５４に送る。

次に、メインプロセッサ２４０がブリッジに接続したスレーブに個別命令するときの動作を説明する。メインプロセッサ２４０からのデータに基づき、主アクセス制御部２４１と中継アクセス制御部２４２は図５（Ｃ）と図４（Ａ）のタイムチャートで個別命令する。また、中継アクセス制御部２４２は、中継拡張制御部２３２のＥｒで受けたそのままのデータを時刻Ｔｔ６の後に、中継拡張制御部２３２のＥｔで拡張線ＢｔｏＭ２５４に送信する。

次に、ブリッジに接続したスレーブがメインプロセッサ２４０に個別通報するときの動作を説明する。スレーブのスレーブ制御部は図４（Ｂ）のタイムチャートで個別通報する。すると、中継アクセス制御部２４２と主アクセス制御部２４１は図５（Ｅ）のタイムチャートで個別通報をマスターへ送信する。すると、マスターの主アクセス制御部２４１はメインプロセッサ２４０にベースアドレスと個別通報を送る。また、マスターとの間に１台以上のブリッジが有る場合、この送信データを受けたブリッジは、そのままのデータを時刻Ｔｔ１０の後に中継拡張制御部２３２のＥｔで送信する。複数のブリッジを接続した場合も、同様に動作する。また、主アクセス制御部２４１は中継拡張制御部２３２のＥｒでこれらデータを受信したとき、送信したものと受信したものを比較し一致したとき、拡張線２５２に接続したブリッジがデータを受信できたものと判定しても良い。また、メインプロセッサ２４０は、ライトしたデータをリードし、ライトできたか確認しても良い。

中継アクセス制御部２４２は、拡張線受信とリードと個別通報のいずれかまたは全てを略同時期に受けた場合、中継拡張制御部２３２のＥｔでこれらデータを送信する順番を、処理優先順（優先関係）を判定して受けた順と異なる順に変更しても良い。処理優先順（優先関係）は、例えば、拡張線受信データにＣＴＲＬ個別命令またはＣＴＲＬ個別通報を含むとき、拡張線受信データ、個別通報データ、リードデータの順とする。また、これ以外でのとき、個別通報データ、拡張線受信データ、リードデータの順とする。このようにすることで、個別命令、個別通報を他のデータより短時間で送ることができる。

拡張線ＡＢを設けず、拡張線ＡＢで送るデータを拡張線ＤＡＴＡで送り、リード／ライトしても良い。また、個別専用線ＣＴを設けず、個別命令相当のデータをライトしても良い。このようにすることで、バックプレーンのシリアル差動伝送路の本数を減らしマスタースレーブ用接続空間を更に小さくできる。また、拡張線ＤＡＴＡを複数系統設けても良い。これにより、データを送る時間を短くできる。また、共用線２５０は、双方向の通信を行えるものとして説明したがこれに限られず、一方通行の伝送のみ行えるものとしてもよい。また、同期用クロック信号を送る共用線ＣＬＫを設けず、クロック信号をアドレスやデータに重畳しても良い。

また、上記では個別専用線２５１について、個別専用線ＣＲ２５８と個別専用線ＣＴ２５９からなる場合を説明した。しかし、さらに線路数を削減し制御装置を小型化するために、個別専用線ＣＲ２５８と個別専用線ＣＴ２５９のうち、個別専用線２５１をどちらか一方に限定してもよい。個別専用線２５１を、スレーブからマスター１０に個別通報を送る個別専用線ＣＲ２５８に限定した場合、個別専用線ＣＲ２５８と個別専用線ＣＴ２５９からなる場合に比べ、線路数は半分ですむ。また、例えば、個別専用線ＣＲ２５８をスレーブの状態の正常／異常のアラートに用いると、スレーブの監視が素早くできるので、過熱防止、過電流防止などを素早く行う必要のある装置には好適である。また、例えば、多数のカメラをスレーブとする場合、撮像中／撮像完了のステータスとすると、マスター１０はスレーブから完了したカメラのデータを順番に効率良くリードすることができる。また、スレーブの状況に応じてマスターの成すべき処理の遅れを少なくできる。また、このとき共用線２５０を、マスター１０とスレーブ間のデータの送受信用ではなく、マスター１０からスレーブへのデータの送信用に限定してもよい。

一方、個別専用線２５１を、マスター１０からスレーブに個別命令を送る個別専用線ＣＴ２５９に限定した場合、個別専用線ＣＲ２５８と個別専用線ＣＴ２５９からなる場合に比べ、線路数は半分ですむ。この場合、マスター１０からスレーブに対しての個別専用線２５１を用いたデータの書き込み開始の通知が短時間で可能となる。また、マスター１０からスレーブに対して、個別専用線２５１を用いてのデータ送信要求通知が短時間で可能となる。マスター１０の要求タイミングに対してのスレーブの処理遅れを少なくできるので、例えば、送信するデータが撮像部用スレーブ２１２の撮像部１１４のトリガ（シャッター）信号とすると、マスターの要求タイミングに対して少ない遅延で撮像が出来る。また、このとき共用線２５０を、マスター１０とスレーブ間のデータの送受信用ではなく、スレーブからマスター１０へのデータの送信用に限定してもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、マスタースレーブ間接続用空間を小さくでき、マスタースレーブ間共通電源グラウンドが必須でなく、スレーブの接続口数を増設できる。さらに、スレーブからマスターへスレーブの決めたタイミングで通信可能な、制御装置を実現できる。したがって、制御装置の小型化と通信性能の向上の両立が可能となる。

（実施例２）
実施例２の制御装置８００について、図６を用いて説明する。図６は、制御装置８００のマスター８１０と複数のブリッジを、拡張線８９０で一方向の環状接続をするとともに、拡張線８９１で双方向のデージーチェーン接続した主要部概略図である。マスター８１０は、主拡張制御部８４０を備える。環状接続されているブリッジ８２０は、中継拡張制御部８４１を備える。デージーチェーン接続されているブリッジ８３０は、中継拡張制御部８４２を備える。

マスター８１０の主拡張制御部８４０は、主拡張制御部８４０のＥ０ｔおよびＥ２ｔでデータを送信する。環状接続の中継拡張制御部８４１は、中継拡張制御部８４１のＥ０ｒで受信したデータを中継拡張制御部８４１のＥ０ｔから次のブリッジに送信するように動作する。また、デージーチェーン接続の中継拡張制御部８４２は、中継拡張制御部８４２のＥ２ｒで受信したデータを中継拡張制御部８４２のＥ２ｔで次のブリッジに送信するように動作する。さらに、デージーチェーン接続の中継拡張制御部８４２は、中継拡張制御部８４２のＥ１ｒでブリッジから受信したデータを中継拡張制御部８４２のＥ１ｔでマスター８１０に送信するように動作する。また、自ブリッジに接続したスレーブから受けた個別通報、リードデータをＥ１ｔでマスター８１０に送信してもよい。このように、主拡張制御部および中継拡張制御部により、環状またはデージーチェーン接続を制御する。環状接続は、拡張線の本数を少なくできる。デージーチェーン接続は、自ブリッジに接続したスレーブから受けた個別通報、リードデータを中継拡張制御部８４２のＥ１ｔで送信することで、これらデータがマスターに到着するまでの時間を、中継拡張制御部８４２のＥ２ｔで送るより短くできる。これは、自ブリッジとマスター８１０の間で送受信を中継するブリッジの台数を減らせるからである。

本実施例では、１系統の１方向通信の環状接続と、１系統の双方向通信のデージーチェーン接続について説明したが、個別命令／個別通報を通信する系統やリード／ライトを通信する系統のように用途別に複数系統としても良い。これにより、冗長化できるとともに、個別命令／個別通報とリード／ライトの通信の競合を減らすことができる。したがって、制御装置の小型化と通信性能の向上の両立が可能となる。

（実施例３）
実施例３において制御装置で画像取得装置を制御する場合を、図７及び図８を用いて説明する。図７は、実施例３の制御装置４５０の主要部概略を説明する図である。図８は実施例３の制御装置４５０が制御する画像取得装置４６０の主要部概略を説明する図である。図８の画像取得装置４６０は、実施例１の画像取得装置１５０と同様のものを備え、また、被写体であるプレパラートの形状情報を検出する検出部４１０と、被写体の形状情報などの被写体に関係する情報を記憶する記憶部４１１を備える。

図７の制御装置４５０は、実施例１の制御システム２００と同様に、撮像部用スレーブ４８１とステージ部用スレーブ４８５と照明部用スレーブ４８６と表示操作部用スレーブ４８４を備える。この他、検出部４１０を制御する検出部用スレーブ４８２と、記憶部４１１を制御する記憶部用スレーブ４８３を備える。また、制御装置４５０は、マスター４７３を備える。マスター４７３は、２系統の共用線４７７と個別専用線４７８を接続可能な主アクセス制御部４７５と、拡張線を接続可能であるが接続していない主拡張制御部４７６とメインプロセッサ４７４を備え、画像取得装置４６０全体を制御する。一方の系統の共用線と個別専用線を備えたバックプレーン４７１に撮像部用スレーブ４８１と検出部用スレーブ４８２と記憶部用スレーブ４８３と表示操作部用スレーブ４８４とマスター４７３を接続する。また、他方の系統のバックプレーン４７２にステージ部用スレーブ４８５と照明部用スレーブ４８６を接続する。各バックプレーンに４台までのスレーブを接続可能である。２系統の共用線と個別専用線を設け、全てのスレーブをマスター４７３にバックプレーンを介して接続することで、リード／ライト、個別命令／個別通報にかかる時間をスレーブ間で略同じにできる。

実施例３の画像取得装置４６０は、プレパラート１１３の画像を、次のように取得する。画像取得装置４６０を使用する者が、位置１２０にあるステージ部１１２にプレパラート１１３を載せ、表示操作部１１６の不図示の画像取得スイッチを操作する。表示操作部用スレーブ４８４は、マスター４７３に画像取得スイッチが操作されたことを個別通報する。マスター４７３は、検出部４１０でプレパラートの形状情報を取得するように検出部用スレーブ４８２にライトする。マスター４７３は、検出部用スレーブ４８２から形状情報をリードし、記憶部用スレーブ４８３にライトする。マスター４７３は、この形状情報からステージ部１１２を移動する位置１２１を演算し、ステージ部１１２を位置１２１に移動するようにステージ部用スレーブ４８５にライトし、プレパラート１１３を照明するように照明部用スレーブ４８６にライトする。マスター４７３は、撮像部１１４でプレパラート１１３の画像データを取得するように撮像部用スレーブ４８１にライトし、撮像部用スレーブ４８１からこの画像データをリードし、記憶部用スレーブ４８３にライトする。マスター４７３はステージ部１１２を位置１２０に移動するようにステージ部用スレーブ４８５にライトし、表示操作部１１６に画像取得したことを表示するように表示操作部用スレーブ４８４にライトする。

撮像部１１４は、ベイヤー配列のＲＧＢカラーフィルターを備えたデジタルカメラであるが、ＲＧＢカラーフィルターをもたないデジタルカメラでも良い。ステージ部１１２は、ＸＹＺ方向に移動するステージであるが、θｘθｙにチルトする機構を備えていても良い。また、プレパラート１１３をステージ部１１２に押さえつけるスライド機構を備えても良い。照明部１１５は、ハロゲン光源と光学系からなるが、ハロゲン光源のかわりに、白、赤、緑、青、等のＬＥＤであっても良い。また、交換可能なカラーフィルターを通した光をプレパラートに照射するようにしても良い。

検出部４１０は、被写体の形状を撮影するデジタルカメラであるが、被写体のコントラストを取得するデジタルカメラ、被写体の位置を検出するレーザ変位計であっても良い。また、プレパラートに設けられたバーコードや２Ｄコードなどの情報を読取る機能を備えても良い。記憶部４１１は、半導体メモリであるが、ハードディスクや交換、書換可能なＤＶＤ−Ｒなどでも良い。表示操作部用スレーブを、被写体に関係する情報を表示する表示装置を制御する表示用スレーブと、被写体に対する処理に関係する操作スイッチを制御する操作部用スレーブに分けても良い。被写体に関係する情報は、被写体の画像、形状情報である。この他、プレパラートに設けられたバーコードや２Ｄコードなどの情報を表示しても良い。また、被写体を撮像するときの諸設定値などでも良い。操作スイッチは、押しボタンスイッチやトグルスイッチであるが、タッチパネルやマウスなどであっても良い。

以上のように、２系統の共用線と個別専用線を設け、全てのスレーブをマスター４７３にバックプレーンを介して接続することで、リード／ライト、個別命令／個別通報にかかる時間をスレーブ間で略同じにできる制御装置を提供することができる。したがって、制御装置の小型化と通信性能の向上の両立が可能となる。また、この制御装置を備えた画像取得装置を提供することができる。

（計測装置・物品製法に係る実施形態）
以上に説明した制御装置（例えば、図１のメインプロセッサ２４０および主アクセス制御部２４１を含むもの）に係る機能および構成は、後述する図９に示される計測装置１０００における処理部１５００に適用しうる。そうすれば、当該処理部により、種々のスレーブ（第１投影部１１００ないし記憶部１４００や加工部２１００を含む種々の制御対象）の制御が可能となる。

図９は、本実施形態に係る計測装置１０００の構成例を示す図である。同図において、計測装置１０００は、投影部（第１投影部１１００、第２投影部１２００）、撮像部１３００、記憶部１４００、および処理部１５００を有する。同図において、ＯＢＪは、物体（対象物）を示す。パターン光１１１０は、パターン化された光（パターン光または第１パターンを有する光）を示す。照明光１２１０は、パターン化されていない光（非パターン光、第１パターンを有しない光、第１パターンとは異なる第２パターンを有する光、または（略）均一化された照度の照明光）を示す。第１投影部１１００は、物体１にパターン光１１１０を投影する。また、第２投影部１２００は、物体ＯＢＪに照明光１２１０（非パターン光）を投影する。撮像部１３００は、パターン光１１１０が投影された物体ＯＢＪを撮像してパターン画像（第１画像）を得、また、照明光１２１０が投影された物体ＯＢＪを撮像して濃淡画像（第１画像とは異なる第２画像）を得る。記憶部１４００は、計測に必要な各種データを記憶する。

処理部１５００は、パターン画像および濃淡画像に基づいて、物体ＯＢＪの領域を認識する処理を行う。なお、物体ＯＢＪは、例えば、物品の製造（加工）のための部品としうる。ここで、同図における加工部２１００は、当該部品に対して加工もしくは組付けまたはそのための保持もしくは移動等（総じて加工という）を行う加工部（例えば、ロボット（ハンド））である。また、制御部２２００は、当該加工部を制御するための制御部である。制御部２２００は、処理部１５００により得られた物体１の領域（位置姿勢）の情報を受信し、当該情報に基づいて加工部２１００の動作を制御する。加工部２１００および制御部２２００は、物体ＯＢＪに対して加工を行う加工装置２０００を構成している。また、計測装置１０００と加工装置２０００とは、加工システムを構成している。なお、計測装置は、物体ＯＢＪの領域を認識（計測）するものには限られず、物体の欠陥を認識（計測または検査）するものであってもよい。当該欠陥を認識する場合は、上述のパターン画像および濃淡画像のうちの少なくとも一方を用いうる。また、公知の種々の照明のうちから欠陥の種類に適した照明を選択的に用いうる。そして、そのような照明のなされた物体ＯＢＪを撮像して得られた画像（第３画像）を用いうる。

以上に説明した計測装置は、物品製造方法に使用しうる。当該物品製造方法は、当該計測装置を用いて物体の計測を行う工程と、当該工程で計測を行われた物体を処理する工程と、を含みうる。当該処理は、例えば、加工、切断、搬送、組立（組付）、検査、および選別のうちの少なくともいずれか一つを含みうる。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストのうちの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい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。

２００ 制御システム
２１０ マスター
２４１ 主アクセス制御部
２５０ 共用線
２５１ 個別専用線

Claims (11)

1. 複数の制御対象を制御する制御装置であって、
   前記複数の制御対象のうちのいずれかとの間で、前記複数の制御対象それぞれに個別の差動伝送路を介してシリアル通信を行い、かつ前記複数の制御対象に共用の差動伝送路を介してシリアル通信を行う制御部を有することを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記共用の差動伝送路を介してデータの送信を行い、前記個別の差動伝送路を介してデータの受信を行うことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記共用の差動伝送路を介してデータの受信を行い、前記個別の差動伝送路を介してデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記共用の差動伝送路におけるクロックバス、アドレスバス及びデータバスを介して前記複数の制御対象のうちのいずれかを制御することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記複数の制御対象のうちのいずれかを特定する情報と、データに対する処理の内容を特定する情報と、前記データのアドレス領域を指定する情報とを、前記アドレスバスを介して送信することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記複数の制御対象とは別の複数の制御対象を制御する中継器と、
   前記中継器との間で、拡張用の差動伝送路を介してシリアル通信を行う拡張制御部と、を有することを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記中継器は、
   前記別の複数の制御対象のうちのいずれかとの間で、個別の差動伝送路を介してシリアル通信を行い、かつ前記別の複数の制御対象に共用の差動伝送路を介してシリアル通信を行い、
   前記個別の差動伝送路から受信したデータと、前記共用の差動伝送路から受信したデータと、前記拡張用の差動伝送路から受信したデータとを、それらの間の優先関係にしたがって処理することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記拡張制御部と前記中継器とは、互いに環状接続またはデージーチェーン接続されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の制御装置。
9. 複数の制御対象と、
   前記複数の制御対象を制御する請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の制御装置と、を含むことを特徴とする制御システム。
10. 物体の計測を行うための複数の制御対象と、
    前記複数の制御対象を制御する請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の制御装置と、を含むことを特徴とする計測装置。
11. 請求項１０に記載の計測装置を用いて物体の計測を行う工程と、
    前記工程で計測を行われた前記物体を処理する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
    
    

Images