JP2023038747A - コントローラシステムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク表面に対する制御対象の位置および動作速度を適切に制御することが可能なコントローラシステムを提供する。【解決手段】コントローラシステムは、ワーク表面の複数の座標を取得する取得部と、取得部で取得したワーク表面の複数の座標に基づいて、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動する制御対象の制御周期毎の目標指令値を算出する移動軌跡指令部とを備える。【選択図】図６

Description

本開示は、制御対象を制御するコントローラシステムおよびその制御方法に関する。

各種設備および各設備に配置される各種装置の制御には、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの制御装置が用いられる。

例えば、特開２０１２－８３９８２号公報（特許文献１）には、複数の駆動軸により移動可能な可動部を有する装置を制御するための制御装置が開示されている。この点で、移動する目標軌道を設定して、目標軌道におけるツールの加速度を調整する手法が開示されている。

特開２０１２－８３９８２号公報

一方で、例えば曲面形状のワーク表面を検査等する動作を制御する場合、ワーク表面に対して適正な角度および距離で制御対象を制御させることは検査効率を向上させる点で重要である。さらに、検査するための移動として連続的に動作させるだけでなく、動作速度も適切に制御することが重要である。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ワーク表面に対する制御対象の位置および動作速度を適切に制御することが可能なコントローラシステムおよびその制御方法に関する。

ある局面に従うコントローラシステムは、ワーク表面の複数の座標を取得する取得部と、取得部で取得したワーク表面の複数の座標に基づいて、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動する制御対象の制御周期毎の目標指令値を算出する移動軌跡指令部とを備える。

この構成によれば、制御対象は、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動することが可能であり、ワーク表面に対する制御対象の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

好ましくは、所定角度は０°である。
この構成によれば、制御対象は、ワーク表面に対して正対する位置に設定することが可能である。

好ましくは、移動軌跡指令部は、取得部で取得したワーク表面の複数の座標に基づいて、ワーク表面を計測する計測座標を算出する計測座標算出部と、計測座標に基づいて当該座標からワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置である制御対象の目標座標を算出する目標座標算出部と、算出された制御対象の目標座標に移動するように制御周期毎の目標指令値を算出する指令値算出部とを含む。

この構成によれば、計測座標を算出して、ワーク表面に対する制御対象の計測座標の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

好ましくは、計測座標算出部は、制御周期毎の所定速度でワーク表面に対して所定速度で移動する計測座標が移動する移動距離を算出し、制御周期毎に移動距離が一定となるようにワーク表面を計測する計測座標を算出する。

この構成によれば、制御周期毎の移動距離を算出して、計測座標からの移動距離を一定としてワーク表面に対する制御対象の計測座標の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

好ましくは、移動軌跡指令部は、複数の座標を連続的に繋げた際の各座標間のワーク表面軌跡を第１変数に従う区分多項式で設定する軌跡設定部をさらに含み、計測座標算出部は、対象とするワーク表面軌跡に対応する区分多項式に基づいて制御周期毎の制御対象の計測座標を算出し、移動距離が一定となるように制御周期毎の第１変数の変動量を調整する。

この構成によれば、ワーク表面軌跡に対応する区分多項式に基づいて計測座標を算出して、ワーク表面に対する制御対象の計測座標の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

ある局面に従うコントローラシステムの制御方法は、ワーク表面の複数の座標を取得するステップと、取得したワーク表面の複数の座標に基づいて、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動する制御対象の制御周期毎の目標指令値を算出するステップとを備える。

この方式によれば、制御対象は、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動することが可能であり、ワーク表面に対する制御対象の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

なお、本開示において、「部」及び「装置」とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その「部」及び「装置」が有する機能をソフトウェアによって実現する構成も含む。また、１つの「部」及び「装置」が有する機能が２つ以上の物理的手段や装置によって実現されてもよく、或いは、２つ以上の「部」及び「装置」の機能が１つの物理的手段や装置によって実現されてもよい。さらに、「部」及び「装置」とは、例えば「手段」及び「システム」と言い換えることも可能な概念である。

本開示のコントローラシステムおよびその制御方法によれば、ワーク表面に対する制御対象の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

実施形態に基づくコントローラシステムＳＹＳの概略構成を示す模式図である。 実施形態に基づくコントローラシステムＳＹＳでの計測の構成を示す模式図である。 実施形態に従うＣＰＵユニット１３の具体的構成を説明する図である。 実施形態に従うＣＰＵユニット１３の機能構成を説明する図である。 実施形態に従うサーボ指令制御部１４０の詳細な構成について説明する図である。 実施形態に従うカメラセンサ７の位置の制御について説明するモデル図である。 実施形態に従うカメラセンサ７の撮影範囲について説明する図である。 カメラセンサ７の位置の算出方式（その１）について説明する図である。 カメラセンサ７の位置の算出方式（その２）について説明する図である。 カメラセンサ７の位置の算出方式（その３）について説明する図である。 実施形態に従う速度ベクトルの設定について説明する図である。 実施形態に従う計測座標算出部１６０の機能について説明する図である。 実施形態に従う計測点演算部１６４が出力する計測点の座標を説明する図である。 比較例としてワーク曲線軌跡である３次のエルミート曲線の軌跡移動速度およびパラメータｔを説明する図である。 実施形態に従うワーク曲線軌跡である３次のエルミート曲線の軌跡移動速度およびパラメータｔを説明する図である。 実施形態に従う１回目の試算処理を説明する図である。 実施形態に従うパラメータｔの基準変動量の補正について説明する図である。 実施形態に従う２回目の試算処理を説明する図である。 実施形態に従う３回目の試算処理を説明する図である。 実施形態に従う５個のワークの座標点を設定した場合のシミュレーション例について説明する図である。 実施形態に従うワーク表面の複数の座標点の座標データを説明する図である。 実施形態に従うワーク表面の計測座標および目標点の算出について説明する図である。 実施形態に従う計測点および目標点をプロットしたプロット軌跡について説明する図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下では３軸（Ｘ軸、Ｚ軸、θ軸）構成の同期グループ（「複数のサーボモータ」及びそれらに対応する「複数のサーボドライバ」を含む複数のサーボ制御デバイスに相当する。）を前提に説明するが、本実施形態の同期グループは、３軸以上のサーボ制御デバイスを含む構成であればよい。以下では対象物が３軸（Ｘ軸、Ｚ軸、θ軸）で移動するが、対象物の移動形態は、３軸以上であってもよい。

＜適用例＞
図１は、実施形態に基づくコントローラシステムＳＹＳの概略構成を示す模式図である。コントローラシステムであるＰＬＣシステムは、ＰＬＣ１と、計測装置２０と、駆動装置３０～５０と、プログラマブル表示器３００と、ＰＬＣサポート装置８とを含む。

計測装置２０および駆動装置３０～５０は、それぞれフィールドネットワーク２を介してＰＬＣ１と接続されている。また、ＰＬＣ１には、接続ケーブル１０などを介してＰＬＣサポート装置８と、ネットワーク１１４を介してプログラマブル表示器３００とがそれぞれ接続される。

計測装置２０は、計測点を撮像する撮影装置であり、カメラコントローラ６と、カメラセンサ７とを含む。カメラコントローラ６は、カメラセンサ７で撮影する際の焦点や照度等のパラメータを調整する。

駆動装置３０～５０は、サーボモータ４ｘ～４θと、サーボモータ４ｘ～４θを駆動するサーボモータドライバ３ｘ～３θとを含む。駆動装置３０は、サーボモータドライバ３ｘと、サーボモータ４ｘとを含む。サーボモータドライバ３ｘは、Ｘ軸のサーボモータ４ｘを駆動する。駆動装置４０は、サーボモータドライバ３ｚと、サーボモータ４ｚとを含む。サーボモータドライバ３ｚは、Ｚ軸のサーボモータ４ｚを駆動する。駆動装置５０は、サーボモータドライバ３θと、サーボモータ４θとを含む。サーボモータドライバ３θは、θ軸のサーボモータ４θを駆動する。

図２は、実施形態に基づくコントローラシステムＳＹＳでの計測の構成を示す模式図である。図２では、ステージ３１上に載せられたワークＡを図中のＸ方向に稼働させるためステージ３１に駆動装置３０を、カメラセンサ７自体を図中のＺ方向に稼働させるためカメラセンサ７に駆動装置４０をそれぞれ設けている。また、カメラセンサ７自体をＸＺ平面上においてθ方向に回転可動させるために駆動装置５０を設けている。

駆動装置３０でステージ３１をＸ方向に移動させ、駆動装置４０でカメラセンサ７自体をＺ方向に移動させ、駆動装置５０でカメラセンサ７自体をθ方向に回転させることで、カメラセンサ７とワークＡとの相対的な位置を調整することが可能である。

さらに、カメラセンサ７からの計測情報を取得するためカメラコントローラ６にカメラセンサ７が接続されている。カメラコントローラ６で取得した計測情報はＰＬＣ１に送られる。ＰＬＣ１は、計測情報をプログラマブル表示器３００で表示させるようにしてもよいし、ＰＬＣサポート装置８に出力するようにしてもよい。

例えば、ワークＡとカメラセンサ７との相対的な位置を変化させて、カメラセンサ７でワークＡたとえば、曲面形状を有するようなフロントガラスの欠陥の有無を検査してもよい。具体的には、ワークＡの形状に沿ってカメラセンサ７の位置を変化させて撮像する。

コントローラシステムＳＹＳは、ワーク表面の計測点に対する相対的な位置関係を維持しながらワークＡの形状に沿ってカメラセンサ７を移動させ、ワークＡ表面を撮影する。ワークＡの表面に対して計測装置２０が移動する速度を一定に制御することにより撮影条件を変更することなく撮影することが可能となり精度の高い計測が可能となる。

なお、図１に示すコントローラシステムＳＹＳは任意のアプリケーションに応用可能である。

実施形態に従うコントローラシステムＳＹＳは、複数のデバイスが組み合わされたアプリケーションに対しても、１つの制御装置で制御することができる。

なお、フロントガラスに限られず、各種形状のガラスや他の検査部材や加工部材にも同様に適用可能である。

ＰＬＣ１は、駆動装置３０，４０，５０に対して位置指令を送信して、カメラセンサ７およびステージ３１の位置を変更させる。

ＰＬＣ１は、主たる演算処理を実行するＣＰＵユニット１３と、１つ以上のＩＯユニット１４と、特殊ユニット１５とを含む。これらのユニットは、ＰＬＣシステムバス１１を介して、データを互いに遣り取りできるように構成される。また、これらのユニットには、電源ユニット１２によって適切な電圧の電源が供給される。なお、ＰＬＣ１として構成される各ユニットは、ＰＬＣメーカーが提供するものであるので、ＰＬＣシステムバス１１は、一般にＰＬＣメーカーごとに独自に開発され、使用されている。これに対して、後述するようにフィールドネットワーク２については、異なるメーカーの製品同士が接続できるように、その規格などが公開されている場合も多い。

ＣＰＵユニット１３の詳細については、図３を参照して後述する。ＩＯユニット１４は、一般的な入出力処理に関するユニットであり、オン／オフといった２値化されたデータの入出力を処理する。すなわち、ＩＯユニット１４は、センサが何らかの対象物を検出している状態（オン）および何らの対象物も検出していない状態（オフ）のいずれであるかという情報を収集する。また、ＩＯユニット１４は、リレーやアクチュエータといった出力先に対して、活性化するための指令（オン）および不活性化するための指令（オフ）のいずれかを出力する。

特殊ユニット１５は、アナログデータの入出力、温度制御、特定の通信方式による通信といった、ＩＯユニット１４ではサポートしない機能を有する。

フィールドネットワーク２は、ＣＰＵユニット１３と遣り取りされる各種データを伝送する。フィールドネットワーク２としては、典型的には、各種の産業用イーサネット（登録商標）を用いることができる。産業用イーサネット（登録商標）としては、たとえば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｎｅｔ ＩＲＴ、ＭＥＣＨＡＴＲＯＬＩＮＫ（登録商標）－ＩＩＩ、Ｐｏｗｅｒｌｉｎｋ、ＳＥＲＣＯＳ（登録商標）－ＩＩＩ、ＣＩＰ Ｍｏｔｉｏｎなどが知られており、これらのうちのいずれを採用してもよい。さらに、産業用イーサネット（登録商標）以外のフィールドネットワークを用いてもよい。たとえば、モーション制御を行わない場合であれば、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＣｏｍｐｏＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）などを用いてもよい。本実施の形態に係るＰＬＣシステムでは、典型的に、本実施の形態においては、産業用イーサネット（登録商標）であるＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）をフィールドネットワーク２として採用する場合の構成について例示する。

なお、図１には、ＰＬＣシステムバス１１およびフィールドネットワーク２の両方を有するＰＬＣシステムを例示するが、一方のみを搭載するシステム構成を採用することもできる。たとえば、フィールドネットワーク２ですべてのユニットを接続してもよい。あるいは、フィールドネットワーク２を使用せずに、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ３θをＰＬＣシステムバス１１に直接接続してもよい。さらに、フィールドネットワーク２の通信ユニットをＰＬＣシステムバス１１に接続し、ＣＰＵユニット１３から当該通信ユニット経由で、フィールドネットワーク２に接続された機器との間の通信を行なうようにしてもよい。

サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θは、フィールドネットワーク２を介してＣＰＵユニット１３と接続されるとともに、ＣＰＵユニット１３からの指令値に従ってサーボモータ４ｘ，４ｚ，４θを駆動する。より具体的には、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θは、ＰＬＣ１から一定周期で、位置指令、速度指令、トルク指令といった指令値を受ける。また、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θは、サーボモータ４ｘ，４ｚ，４θの軸に接続されている位置センサ（ロータリーエンコーダ）やトルクセンサといった検出器から、位置、速度、トルクといったサーボモータ４ｘ，４ｚ，４θの動作に係る実測値を取得する。そして、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θは、ＣＰＵユニット１３からの指令値を目標値に設定し、実測値をフィードバック値として、フィードバック制御を行なう。すなわち、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θは、実測値が目標値に近づくようにサーボモータ４ｘ，４ｚ，４θを駆動するための電流を調整する。なお、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θは、サーボモータアンプと称されることもある。

また、図１には、サーボモータ４ｘ，４ｚ，４θとサーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θとを組み合わせたシステム例を示すが、その他の構成、たとえば、パルスモータとパルスモータドライバとを組み合わせたシステムを採用することもできる。

ステージ３１およびカメラセンサ７は、ネジ軸スライダに取付けられ、当該スライダをサーボモータ４ｘ，４ｚ，４θを駆動することで移動および回転させている。なお、ネジ軸スライダに限定されず、同様の機能を有する構成であればよく、例えばリニアスライダにステージ３１およびカメラセンサ７を取付けてもよい。

コントローラシステムＳＹＳにおいては、ＰＬＣ１のＣＰＵユニット１３がＥｔｈｅｒＣＡＴにおけるマスタ装置として機能し、サーボモータドライバ３ｘ，３ｚ，３θ、カメラコントローラ６がＥｔｈｅｒＣＡＴにおけるスレーブ装置として機能する。なお、ＣＰＵユニット１３の代わりに、マスタ装置として機能するユニットを設けてもよい。

なお、ＰＬＣサポート装置８は、ユーザプログラム、システム構成（デバイス構成）を表すシステム構成情報、変数テーブルなどを含むプロジェクトをユーザが生成するための装置である。ＰＬＣサポート装置８のハードウェア構成は、典型的には、汎用のコンピュータで構成される。具体的に、ＰＬＣサポート装置８は、図示していないが、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク（ＨＤＤ），キーボードおよびマウス，ディスプレイ，通信インターフェース（ＩＦ）などを含む。ＰＬＣサポート装置８で実行される各種プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）９に格納されて流通する。なお、上位のホストコンピュータなどからネットワークを通じてプログラムをダウンロードするように構成してもよい。

プログラマブル表示器３００は、ＰＬＣ１から取得した各種の情報を画面に表示するとともに、ユーザが操作することにより、ＰＬＣ１に格納されている入力変数の値を変更することができる。プログラマブル表示器３００のハードウェア構成は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，フラッシュＲＯＭ，時計，操作キー，カメラ，タッチスクリーン，通信インターフェースなどを含む。

図３は、実施形態に従うＣＰＵユニット１３の具体的構成を説明する図である。
図３に示されるように、駆動装置３０，４０，５０を用いて、３軸（ｘ軸、ｚ軸、θ軸）を構成する複数のサーボモータと、それぞれのサーボモータに対応するサーボドライバを含むサーボ制御デバイスとにより、撮像検査の対象物（フロントガラス）の所定位置に移動するように駆動し、当該位置の対象物を計測装置２０で撮影する。

ＣＰＵユニット１３は、図１及び図２に例示した駆動装置３０～５０および計測装置２０に接続され、制御演算部１０１、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０２、記憶部１０３、入力部１０４、及び出力部１０５を含み、各部はバスライン１０６を介して相互に通信可能に接続され得る。

制御演算部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御及び各種演算を行う。

通信Ｉ／Ｆ部１０２は、例えば、有線又は無線により他の構成要素である「部」及び「装置」と通信するための通信モジュールである。通信Ｉ／Ｆ部１０２が通信に用いる通信方式は任意であり、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等が挙げられ、バスライン１０６と同等の適宜の通信線を適用することもできる。

駆動装置３０～５０及び計測装置２０は、通信Ｉ／Ｆ部１０２を介して、制御演算部１０１等と通信可能に設けることが可能である。

記憶部１０３は、例えばハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、ソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）等の補助記憶装置であり、制御演算部１０１で実行される各種プログラム（各種処理を実行するための演算プログラム、並びに、駆動装置３０～５０及び計測装置２０の動作の制御処理を行うための制御プログラム等）、校正条件、測定条件、画像処理条件（対象物の認識パラメータ等）を含むデータベース、計測装置２０から出力される撮影画像（測定データ）、画像処理結果のデータ、対象物の３次元モデルデータ等を記憶する。このとおり、記憶部１０３に記憶された演算プログラム及び制御プログラムが制御演算部１０１で実行されることにより、後述する機能構成例における各種処理機能が実現される。

入力部１０４は、駆動装置３０～５０、計測装置２０、及びＣＰＵユニット１３を利用するユーザからの各種入力操作を受け付けるためのインターフェースデバイスであり、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、音声マイク等で実現し得る。出力部１０５は、駆動装置３０～５０、計測装置２０、及びＣＰＵユニット１３を利用するユーザ等へ、各種情報を、その表示、音声出力、印刷出力等により報知するためのインターフェースデバイスであり、例えば、ディスプレイ、スピーカ、プリンタ等で実現し得る。

＜機能構成＞
図４は、実施形態に従うＣＰＵユニット１３の機能構成を説明する図である。

図４を参照して、ＣＰＵユニット１３の制御演算部１０１は、記憶部１０３に記憶された各種プログラム（制御プログラム及び演算プログラム等）をＲＡＭに展開し、それらの各種プログラムをＣＰＵにより解釈及び実行して、各構成要素を制御する。これにより、図４に例示の如く、本実施形態に係るＣＰＵユニット１３は、取得部１３０と、サーボ指令制御部１４０とを備える構成を実現し得る。

取得部１３０は、計測対象となるワークのワーク表面の複数の座標を取得する。本例においては、ワーク表面の複数の座標は、一例として記憶部１０３に格納されているものとする。なお、記憶部１０３に当該座標データは必ずしも格納されている必要はなく、外部のサーバ等からダウンロードして取得することも可能である。あるいは、取得部１３０は、変位センサを用いてワーク表面の複数の座標を取得するようにしてもよい。

サーボ指令制御部１４０は、取得部１３０で取得したワーク表面の複数の座標に基づいて、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対してカメラセンサ７が所定速度で移動するように制御周期毎の駆動装置３０～５０に対する目標指令値を算出する。

なお、本実施形態では、ＣＰＵユニット１３で実現される各機能が汎用のＣＰＵによって実現される例について説明したが、以上の機能の一部又は全部が、１又は複数の専用のプロセッサ又は専用回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等）によって実現されてもよい。さらに、一部の処理をネットワーク接続された外部装置に担当させてもよい。また、制御装置１００の機能構成は、実施形態や構成例に応じて、適宜、機能の省略、置換、及び追加が行われてももちろんよい。また、「制御装置」とは、一般的な情報処理装置（例えば、コンピュータ、ワークステーション等）と解することができる。

図５は、実施形態に従うサーボ指令制御部１４０の詳細な構成について説明する図である。

図５を参照して、サーボ指令制御部１４０は、計測座標算出部１６０と、目標座標算出部１７０と、指令値算出部１８０とを含む。

計測座標算出部１６０は、取得部１３０で取得したワーク表面の複数の座標に基づいて、ワーク表面を計測する計測点の座標を算出する。

目標座標算出部１７０は、計測点の座標に基づいて当該座標からワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置であるカメラセンサ７の目標点となる目標座標を算出する。

指令値算出部１８０は、算出されたカメラセンサ７の目標点となる目標座標に移動するように制御周期毎の目標指令値を算出する。

図６は、実施形態に従うカメラセンサ７の位置の制御について説明するモデル図である。

図６を参照して、ＣＰＵユニット１３は、駆動装置３０～５０を制御することによりＸ軸、Ｚ軸、θ軸を調整して、ワーク表面に対するカメラセンサ７の相対的な位置を設定する。具体的には、一例としてワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置に設定する。本例においては、所定角度は一例として０°とする。この場合、ワーク表面に正対する位置にカメラセンサ７を配置する。すなわち、計測点とカメラセンサ７とを結ぶ光軸がワーク表面に対して垂直となる。

図７は、実施形態に従うカメラセンサ７の撮影範囲について説明する図である。
図７（Ａ）は、比較例に従う従来のカメラセンサ７の撮影範囲について説明する図である。当該図に示されるようにθ軸を用いてカメラセンサ７を回転させない場合にはワーク表面に対して光軸が垂直ではないため焦点距離が変動し、カメラセンサ７の撮影条件を変更する必要がある。

図７（Ｂ）は、実施形態に従うカメラセンサ７の撮影範囲について説明する図である。
当該図に示されるように、ワーク表面に沿ってθ軸を用いてカメラセンサ７を回転させることにより、ワーク表面に対して光軸が垂直となるため焦点距離が一定であり、撮影条件を変更する必要がない。撮影条件を変更することなく撮影が可能となり簡易な方式で精度の高い計測が可能となる。

実施形態においては、カメラセンサ７について、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転（一例として０°）するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動する方式について説明する。

＜動作例＞
計測装置２０により計測するワーク表面の座標は予め取得されている場合について説明する。

図８は、カメラセンサ７の位置の算出方式（その１）について説明する図である。
図８を参照して、一例として、ワーク表面の座標点（P₁、P₂…P_n）が示されている。座標点（P₁、P₂…P_n）は、ワーク表面を示す連続した点群である。

ワーク表面の座標点に基づいてワーク表面を計測する計測点XP_tの座標（ｘ座標、ｚ座標）を算出する。計測点XP_tの座標に基づいて当該座標からワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置であるカメラセンサ７の目標点Rの座標（ｘ座標、ｚ座標、θ角度）を算出する。所定距離はＷＤが設定されている。一例として、所定角度は０°であり、ワーク表面に対して正対するカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出する。

本例においては、座標点P₁と座標点P₂との間における計測点XP_tの座標を算出する。一例として、座標点P₁と座標点P₂とに基づいて、計測点XP_tの座標(x_t,z_t)を算出する。計測点XP_tの座標(x_t,z_t)が算出された場合には、座標点P₁と座標点P₂とを直線で結んだ線に直交する方向かつ所定距離WD離れた位置にカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出する。

具体的には、座標点P₁と座標点P₂との間の距離がΔL、座標点P₁と座標点P₂との間のｘ座標の変位量がΔｘ、座標点P₁と座標点P₂との間のｚ座標の変位量がΔｚとした場合に、θ1=arccos(Δｘ/ΔL)となる。

以下によりカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）は、次式により算出される。
x_c=x_t-WD*cos(θ_c)
z_c=z_t+WD*sin(θ_c)
したがって、目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）は、計測点XP_tの座標(x_t,z_t)を算出することにより一意に設定することが可能である。

図９は、カメラセンサ７の位置の算出方式（その２）について説明する図である。
図９に示されるように、次に、カメラセンサ７の次の計測点XP_tの座標を算出する。

具体的には、カメラセンサ７の計測点XP_t1の次の計測点XP_t2の座標を算出する。
移動距離ΔSは、制御周期間における距離を表している。

ワーク表面の座標点（P₁、P₂、P_3、P₄）が示されている。座標点（P₁、P₂、P_3、P₄）は、ワーク表面を示す連続した点群である。

次に、計測点XP_t1と座標点P₂、P_3、P₄との距離を算出する。
移動距離ΔSと、計測点XP_t1と座標点P₂、P_3、P₄との距離をそれぞれ比較して、移動距離ΔSを超えた時の座標点とその一つ前の座標点との間に計測点を設定する。

本例においては、移動距離ΔSと計測点XP_t1と座標点P₄との距離を比較して、移動距離ΔSを越えた場合が示されている。

この場合には、座標点P_3、P₄との間に計測点を設定する。
そして、計測点XP_t2の設定として、一例として、計測点XP_t1と座標点P₃との距離と、計測点XP_t1と座標点P₄との距離との比が、座標点P₃と計測点XP_t2との距離と、計測点XP_t2と座標点P₄との距離との比とが等しくなる位置に計測点XP_t2を設定する。

図１０は、カメラセンサ７の位置の算出方式（その３）について説明する図である。
図１０を参照して、一例として、ワーク表面の座標点（P₁、P₂…P_n）が示されている。座標点（P₁、P₂…P_n）は、ワーク表面を示す連続した点群である。

ワーク表面の座標点に基づいてワーク表面を計測する計測点XP_tの座標（ｘ座標、ｚ座標）を算出する。計測点XP_tの座標（ｘ座標、ｚ座標）に基づいて当該座標からワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置であるカメラセンサ７の目標点Rの座標（ｘ座標、ｚ座標、θ角度）を算出する。所定距離は、ＷＤが設定されている。一例として、所定角度は０°であり、ワーク表面に対して正対するカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出する。

また、実施形態においては、ワーク表面に対して計測点XP_tが所定速度で移動するように設定する。具体的には、図９で説明したように、制御周期毎の所定速度で移動する所定距離Δｓを算出して、当該所定距離Δｓ分、移動した位置を次の計測点XP_tの座標として算出する。

たとえば、本例においては、計測点XP_t1の次の計測点XP_t2が算出される場合が示されている。計測点XP_t1の座標(X_t1,Z_t1)から制御周期毎の所定速度で移動する所定距離Δｓ分、直線移動した計測点XP_t2の座標(X_t2,Z_t2)を算出する。図８で説明したように、当該計測点XP_t2の座標(X_t2,Z_t2)に基づいて目標点Rの座標（x_c2,z_c2,θ_c2）を算出する。当該処理を繰り返し実行する。

算出された目標座標R（x_c,z_c,θ_c）に対してカメラセンサ７が移動する指令を生成することにより、カメラセンサ７は、ワーク表面に正対して所定距離離れた位置を維持しつつ、ワーク表面に対して所定速度で移動することが可能となる。すなわち、図７（Ｂ）の状態を維持しながらワーク表面に対して所定速度でワーク形状に沿って移動することが可能となる。

上記の方式は、ワーク表面の複数の座標を直線補間して、それに沿ってカメラセンサ７を移動させる方式となる。一方で、ワーク表面は直線に限られず曲線形状であってもよい。

したがって、ワーク表面を示す座標点に基づいてエルミート補間により曲線式として算出することも可能である。

以下においては、ワーク表面を示す座標点をエルミート補間する場合について説明する。実施形態に従うＣＰＵユニット１３で実現される制御方法について説明する。

ワーク座標の各座標点をエルミート補間する場合の算出方式について説明する。
一例として、ワーク表面を示す複数の座標点をエルミート補間したワーク曲線軌跡の算出について説明する。

一例として、指定された座標点（P₁、P₂…P_n）の（P₁－P₂、P₂－P₃、・・・P_n-1－P_n）の点間の軌跡をｘ座標、ｚ座標の３次多項式で定義すると下記式（１）で表される。

そして、次の２つの条件を満たす３次曲線式としてエルミート曲線で定義する。
具体的には、指定された座標点の座標を通ることと、各座標点の境界および曲線途中で軌跡が連続であることである。

上記条件に基づくエルミート曲線は、下記式（２）で表される。

エルミート曲線は、始点位置、始点速度ベクトル、終点位置、終点速度ベクトルの４つのパラメータに基づいて設定される。

したがって、t=0で始点位置、t=1で終点位置となるため、各座標点の座標の始点位置、終点位置のパラメータとして以下に設定する。

エルミート曲線を連続的に繋ぎ合わせる手法として、Catmull-Rom Spline（キャットムル・ロム曲線）を用いる。具体的には、本例においては、各座標点での位置および速度の連続性を保つために、速度ベクトルを座標点の前後で一致するように設定する。

図１１は、実施形態に従う速度ベクトルの設定について説明する図である。
図１１に示されるように、具体的には、座標点P₂において、ワーク曲線軌跡Q1の曲線式の終点速度ベクトルと、ワーク曲線軌跡Q2の曲線式の始点速度ベクトルに同じベクトルを設定する。

これにより、複数の座標点を連続的に通過するワーク曲線軌跡を設定することが可能となる。

具体的には、各座標点間毎の区間多項式である３次のエルミート曲線が設定される。
図１２は、実施形態に従う計測座標算出部１６０の機能について説明する図である。

図１２に示されるように、計測座標算出部１６０は、軌跡設定部１６２と、計測点演算部１６４とを含む。計測点演算部１６４は、距離算出部１６６と、変数調整部１６８とを含む。計測点演算部１６４の処理については後述する。

軌跡設定部１６２は、ワーク表面の複数の座標点（P₁、P₂…P_n）に基づいて各座標点毎の３次のエルミート曲線であるワーク曲線軌跡データを算出する。

計測点演算部１６４は、ワーク曲線軌跡データに基づいて計測点XPの座標を順次算出する。

そして、上記したように算出された計測点XPの座標に基づいて目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出する。

図１３は、実施形態に従う計測点演算部１６４が出力する計測点の座標を説明する図である。

図１３に示されるように、計測点演算部１６４は、軌跡設定部１６２で設定されたワーク曲線軌跡データに従って計測点XPの座標を算出して出力する。

具体的には、対象とするワーク曲線軌跡に対応する区分多項式に基づいて制御周期毎の計測点XPの座標値を算出する。

これにより、目標座標算出部１７０は、計測点XPの座標値に基づくカメラセンサ７の目標点Rの座標値を算出する。

そして、指令値算出部１８０は、カメラセンサ７が当該座標に移動するように制御周期毎の目標指令値を出力する。

駆動装置３０～５０は、当該出力された目標指令値に基づいて各軸を動作させてカメラセンサ７を目標点Rの座標値に移動させることが可能となる。

図１４は、比較例としてワーク曲線軌跡である３次のエルミート曲線の軌跡移動速度およびパラメータｔを説明する図である。

図１４（Ａ）には、各座標点間における軌跡移動速度が示されている。
図１４（Ｂ）には、各ワーク曲線軌跡のパラメータｔの変化が示されている。

当該図に示されるように、パラメータｔが一定の割合で０～１に変化する場合には、一例として座標点間の距離が短い場合には、基準速度V₀よりも軌跡移動速度は遅くなる場合が示されている。一方で、座標点間の距離が長い場合には、軌跡移動速度は、基準速度V₀よりも軌跡移動速度は速くなる場合が示されている。

すなわち、パラメータｔを一定の割合で調整した場合には、計測点XPの移動速度を一定に調整することはできない。

図１５は、実施形態に従うワーク曲線軌跡である３次のエルミート曲線の軌跡移動速度およびパラメータｔを説明する図である。

図１５（Ａ）には、各座標点間における軌跡移動速度が示されている。
図１５（Ｂ）には、各ワーク曲線軌跡のパラメータｔの変化が示されている。

当該図に示されるように、各座標点間における軌跡移動速度を基準速度V₀で一定に制御するためには、各座標点間のパラメータｔの変動率を調整する必要がある。

実施形態においては、計測点演算部１６４は、各座標点間における軌跡移動速度を一定に調整する計測点を算出する。

距離算出部１６６は、制御周期毎の指令制御速度に対する目標移動距離を算出する。
変数調整部１６８は、距離算出部１６６で算出された目標移動距離が一定となるように制御周期毎のパラメータｔの増分値を調整する。

＜設定方式＞
実施形態に従うパラメータｔの設定方式は、パラメータｔに所定の基準変動量を与える試算処理を実行する。

本例においては、一例として２回あるいは３回試算処理した場合に、制御周期毎の目標移動距離の近傍に試算点が到達するような基準変動量を設定する。

図１６は、実施形態に従う１回目の試算処理を説明する図である。
図１６を参照して、本例においては、座標点P₀(X₀,Z₀)と、座標点P₁(X₁,Z₁)との間のワーク曲線軌跡Q0の曲線式に対してパラメータｔの変動量を設定する場合の処理について説明する。

本例においては、一例として計測点XPの初期位置を座標点P₀(X₀,Z₀)とした場合に、次の制御周期で移動する計測点の目標座標位置XP_m(X_m,Z_m)のパラメータｔの変動量T_mを算出する。

［準備処理］
座標点P₀(X₀,Z₀)までの積算移動距離をL_sとする。

制御周期毎の次の計測点の目標座標位置XP_m(X_m,Z_m)までの積算移動距離はL_mとする。
目標移動距離ΔL_mは、L_m-L_sである。

本例においては、パラメータｔを２回変化させて試算した場合に積算移動距離がL_m近傍になる試算用の基準変動量ΔTをまず設定する。

座標点P₀(X₀,Z₀)と、座標点P₁(X₁,Z₁)との間の直線距離ΔLを算出する。
パラメータｔが０～１まで変化することにより直線距離ΔL移動すると仮定すると、制御周期毎のパラメータｔの平均変化量は、ΔL/ΔL_mである。

したがって、パラメータｔをｋ回変化させて試算した場合に積算移動距離がL_m近傍になる試算用の基準変動量ΔTは、ΔL/ΔL_m/kにより設定する。

本例においては、分割係数k=2に設定する。
パラメータｔを１回変化させて試算した場合に積算移動距離がL_m近傍になる試算用の基準変動量ΔTは、ΔL/ΔL_mを設定する。

パラメータｔを２回変化させて積算移動距離がL_m近傍になる試算用の基準変動量ΔTは、ΔL/ΔL_m/2により設定する。

パラメータｔを３回変化させて積算移動距離がL_m近傍になる試算用の基準変動量ΔTは、ΔL/ΔL_m/3により設定する。

なお、変化させる試算回数を増加させることにより精度の高いパラメータｔの変動量を算出することが可能であるが、演算量が増加する。

基準変動量を用いて試算点との距離を算出することにより、パラメータｔの変動量を算出するため効率的にパラメータｔの変動量を調整することが可能である。

［１回目の試算処理］
１回目の試算処理においては第１試算点SP_iを算出する。

iは、試算回数を示す。本例においては、i=1である。
具体的には、第１試算点SP_iとして、パラメータｔの値をT_iに設定する。

一例として、座標点P₀(X₀,Z₀)のパラメータｔの値T_sは、０とする。
T_iは、T_s+ΔTである。

ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_iを入力することにより、座標点P₀(X₀,Z₀)から基準変動量ΔT分、移動した第１試算点SP_iの位置(X_i,Z_i)が算出される。

座標点P₀(X₀,Z₀)から基準変動量ΔT分、移動した場合の第１試算点SP_iの位置(X_i,Z_i)の距離は、次式により算出される。

ワーク曲線軌跡の積算移動距離は、曲線式に制御周期毎にパラメータｔを与えて、線積分を各微小区間の直線補間に近似して積算する。

jは積算回数である。
積算移動距離L_iは、L_s+ΔL_iとして算出される。

次に、座標点P₀(X₀,Z₀)からの目標である積算移動距離L_mと、１回目の試算点SP_iまでの試算距離L_iとを比較する。

比較結果に基づいて、L_m＞L_iである場合には、試算処理を継続する。すなわち、２回目の試算処理を実行する。

［基準変動量の補正］
２回目の試算処理を実行する前にパラメータｔの基準変動量ΔTを補正する。

図１７は、実施形態に従うパラメータｔの基準変動量の補正について説明する図である。

図１７（Ａ）を参照して、パラメータｔと、積算移動距離Lとの関係が示されている。
パラメータｔは、０～１へと変化する。

パラメータｔが０の位置の場合の座標点P₀(X₀,Z₀)の積算移動距離は、L_sである。
T_iは、T_sにΔTを加算した値である。

L_iは、L_sにΔL_iを加算した値である。
しかしながら、ΔL_iは、試算点と座標点P₀(X₀,Z₀)との間の直線距離であるため実際の曲線軌跡を移動した距離とは異なる。

理想的には、１回目の試算処理の試算点における積算移動距離の理想値L_tは、目標とする積算移動距離L_mと、L_sとの間の中間値である。

したがって、１回目の試算処理の試算点における積算移動距離が理想値L_tとなるように基準変動量ΔTを補正する。

具体的には、距離の誤差を算出して、誤差分に応じた量だけ基準変動量ΔTを補正する。

図１７（Ｂ）および（Ｃ）を参照して、補正後の基準変動量ΔT_adj1は、次式により算出される。また、調整量Δ_adj1は、次式により算出される。

そして、補正後の基準変動量ΔT_adj1を用いて２回目の試算処理を実行する。
［２回目の試算処理］
図１８は、実施形態に従う２回目の試算処理を説明する図である。

図１８に示されるように、２回目の試算処理においては第１試算点SP_i-1と、第２試算点SP_iとを算出する。

iは、試算回数を示す。本例においては、i=2である。
具体的には、第１試算点SP_i-1として、パラメータｔの値をT_i-1に設定する。

T_i-1は、T_s+ΔT_adj1である。
ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_i-1を入力することにより、座標点P₀(X₀,Z₀)から基準変動量ΔT_adj1分、移動した第１試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)が算出される。

座標点P₀(X₀,Z₀)と、基準変動量ΔT_adj1分、移動した場合の試算した第１試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)との距離ΔL_i-1を算出する。

積算移動距離L_i-1は、L_sにΔL_i-1を加算した値である。
次に、第２試算点SP_iを算出する。

具体的には、第２試算点SP_iとして、パラメータｔの値をT_iに設定する。
T_iは、T_i-1+ΔT_adj1である。

ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_iを入力することにより、第１試算点SP_i-1から基準変動量ΔT_adj1分、移動した第２試算点SP_iの位置(X_i,Z_i)が算出される。

第１試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)と、基準変動量ΔT_adj1分、移動した場合の試算した第２試算点SP_iの位置(X_i,Z_i)との距離ΔL_iを算出する。

積算移動距離L_iは、L_i-1にΔL_iを加算した値である。
次に、座標点P₀(X₀,Z₀)からの目標である積算移動距離L_mと、第２試算点SP_iまでの試算距離L_iとを比較する。

比較結果に基づいて、L_m≦L_iである場合には、積算移動距離L_mに対応するT_mを算出する。

パラメータｔの変動量T_mは、次式により算出される。

そして、試算処理を終了する。
すなわち、ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_mを入力して算出された目標座標位置XP_m(X_m,Z_m)が計測点XPの初期位置を座標点P₀(X₀,Z₀)とした場合に、次の制御周期で移動する計測点の座標位置に設定される。

本例の如く、基準変動量を補正して、補正した基準変動量を用いて試算点との距離を算出するため、精度の高いパラメータｔの変動量に調整することが可能である。

一方、座標点P₀(X₀,Z₀)からの目標である積算移動距離L_mと、第２試算点SP_iまでの試算距離L_iとを比較した比較結果に基づいて、L_m>L_iである場合には、３回目の試算処理を実行する。

［基準変動量の補正］
３回目の試算処理を実行する前にパラメータｔの基準変動量ΔTを補正する。

具体的には、上記と同様の方式に従って基準変動量を補正する。
理想的には、２回目の試算処理の第２試算点SP_iにおける積算移動距離の理想値L_tは、目標とする積算移動距離L_mである。

したがって、２回目の試算処理の第２試算点SP_iにおける積算移動距離が理想値L_tとなるように基準変動量ΔTを補正する。

具体的には、距離の誤差を算出して、誤差分に応じた量だけ基準変動量ΔTを補正する。

補正後の基準変動量ΔT_adj2は、次式により算出される。また、調整量Δ_adj2は、次式により算出される。また、調整量Δ_adj2は、次式により算出される。

そして、補正後の基準変動量ΔT_adj2を用いて３回目の試算処理を実行する。
［３回目の試算処理］
図１９は、実施形態に従う３回目の試算処理を説明する図である。

図１９に示されるように、３回目の試算処理においては第１試算点SP_i-2と、第２試算点SP_i-1と、第３試算点SP_iとを算出する。

iは、試算回数を示す。本例においては、i=3である。
具体的には、第１試算点SP_i-2として、パラメータｔの値をT_i-2に設定する。

T_i-2は、T_s+ΔT_adj2である。
ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_i-2を入力することにより、座標点P₀(X₀,Z₀)から基準変動量ΔT_adj2分、移動した第１試算点SP_i-2の位置(X_i-2,Z_i-2)が算出される。

座標点P₀(X₀,Z₀)と、基準変動量ΔT_adj2分、移動した場合の試算した第１試算点SP_i-2の位置(X_i-2,Z_i-2)との距離ΔL_i-2を算出する。

積算移動距離L_i-2は、L_sにΔL_i-2を加算した値である。
次に、第２試算点SP_i-1を算出する。

具体的には、第２試算点SP_i-1として、パラメータｔの値をT_i-1に設定する。
T_i-1は、T_i-2+ΔT_adj2である。

ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_i-1を入力することにより、第１試算点SP_i-2から基準変動量ΔT_adj2分、移動した第２試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)が算出される。

第２試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)と、基準変動量ΔT_adj2分、移動した場合の試算した第２試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)との距離ΔL_i-1を算出する。

積算移動距離L_i-1は、L_i-2にΔL_i-1を加算した値である。
次に、第３試算点SP_iを算出する。

具体的には、第３試算点SP_iとして、パラメータｔの値をT_iに設定する。
T_iは、T_i-1+ΔT_adj2である。

ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_iを入力することにより、第２試算点SP_i-1から基準変動量ΔT_adj2分、移動した第３試算点SP_iの位置(X_i,Z_i)が算出される。

第２試算点SP_i-1の位置(X_i-1,Z_i-1)と、基準変動量ΔT_adj2分、移動した場合の試算した第３試算点SP_iの位置(X_i,Z_i)との距離ΔL_iを算出する。

積算移動距離L_iは、L_i-1にΔL_iを加算した値である。
次に、座標点P₀(X₀,Z₀)からの目標である積算移動距離L_mと、第３試算点SP_iまでの試算距離L_iとを比較する。

比較結果に基づいて、L_m≦L_iである場合には、積算移動距離L_mに対応するT_mを算出する。

パラメータｔの変動量T_mは、次式により算出される。

そして、試算処理を終了する。
すなわち、ワーク曲線軌跡Qのエルミート曲線で示される数式のパラメータｔにT_mを入力して算出された目標座標位置XP_m(X_m,Z_m)が計測点XPの初期位置を座標点P₀(X₀,Z₀)とした場合に、次の制御周期で移動する計測点の座標位置に設定される。

そして、設定した位置を基点として、上記で説明した方式を用いて次の制御周期で移動する位置を算出する。

これにより、変数調整部１６８は、距離算出部１６６で算出された目標移動距離が一定となるように制御周期毎のパラメータｔの増分値を調整することが可能となる。座標点P₀(X₀,Z₀)から座標点P₁(X₁,Z₁)へのワーク曲線軌跡Q0に沿って制御周期毎に移動する計測点の座標位置を設定する。

一方で、座標点P₁(X₁,Z₁)付近になった場合に、試算処理において、パラメータｔの値であるT_iが１を超える場合がある。すなわち、座標点P₁(X₁,Z₁)を跨ぐ場合である。

パラメータｔの値であるT_iが１を超える場合には、対象とするワーク曲線軌跡を変更する。座標点P₁(X₁,Z₁)から座標点P₂(X₂,Z₂)へのワーク曲線軌跡Q1に対応する区分多項式に変更する。すなわち、座標点P₁(X₁,Z₁)と座標点P₂(X₂,Z₂)との間の区分多項式に変更する。

そして、Ti-1をT_mとしてワーク曲線軌跡Q1に対応する区分多項式のパラメータｔに当該T_mを入力して算出された目標座標位置XP_m(X_m,Z_m)が次の制御周期で移動する計測点の座座標位置に設定される。

当該処理により、各座標点間のパラメータｔの変動率を調整することが可能である。
これにより、各座標点間における計測点の軌跡移動速度を基準速度V₀で一定に制御することが可能である。すなわち、制御周期毎の計測点の目標移動距離を一定にして動作速度を適切に制御することが可能である。

目標座標算出部１７０は、計測点XPの座標値に基づくカメラセンサ７の目標点Rの座標値を算出する。具体的には、図８で説明したようにワーク表面に対して正対するカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出する。

そして、指令値算出部１８０は、カメラセンサ７が当該座標に移動するように制御周期毎の目標指令値を出力する。駆動装置３０～５０は、当該出力された目標指令値に基づいて各軸を動作させてカメラセンサ７を目標点の座標値に移動させることが可能となる。すなわち、ワーク表面に対して適正な角度および距離でカメラセンサ７を制御させることにより検査効率を向上させることが可能である。さらに、計測点XPの移動速度も適切に制御することが可能であり、撮影条件を変更することなく撮影することが可能となり精度の高い計測が可能となる。

なお、本例においては、ワーク表面に対して正対するカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出する場合について説明したが、特に正対する位置に限られず、ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離ＷＤ離れた位置を目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）として算出することも可能である。当該所定角度は、任意の値に設定することが可能である。

＜シミュレーション例＞
次に、実施形態に従うコントローラシステムＳＹＳのシミュレーション例について説明する。

図２０は、実施形態に従う５個のワークの座標点を設定した場合のシミュレーション例について説明する図である。

図２０に示されるように、５個の座標点（ｘ，ｚ）が示されており、数字は、通過順序を示している。

座標点１は（０，０）、座標点２は、（１０，１０）、座標点３は、（２０，０）、座標点４は、（３０，０）、座標点５は、（４０，１０）である場合が示されている。

上記で説明した方式に基づいて各区間のｘ座標の３次多項式の係数a～dおよびZ座標の３次多項式の係数a～ｄがそれぞれ算出される。係数a～dは、式（２）の３次曲線式のそれぞれの係数に対応している。

これにより区分多項式により各座標点１～５を通過するワーク曲線軌跡を設定することが可能となる。

図２１は、実施形態に従うワーク表面の複数の座標点の座標データを説明する図である。

図２１には、図２０で設定したワーク曲線軌跡データに基づいて、ワーク表面を示す複数の座標点を算出した場合が示されている。５個の座標点間において１０個のプロット座標を算出した場合が示されている。

図２２は、実施形態に従うワーク表面の計測座標および目標点の算出について説明する図である。

図２２を参照して、図２１のプロット座標を用いて、図８～図１０に従う方式に基づいて計測点XPを算出し、当該計測点XPから目標点Rを算出することが可能である。

各区間のワーク曲線軌跡にしたがって算出された計測点に対応して目標点が算出された場合が示されている。本例においては、ワーク表面に対して正対するカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出した場合が示されている。

また、当該図に示されるように、計測点間の距離が一定である。すなわち、各計測点間における計測点XPの移動速度を一定に制御している。

図２３は、実施形態に従う計測点および目標点をプロットしたプロット軌跡について説明する図である。

図２３を参照して、各区間のワーク曲線軌跡にしたがって算出された計測点に対応して目標点が算出された場合が示されている。本例においては、ワーク表面に対して正対するカメラセンサ７の目標点Rの座標（x_c,z_c,θ_c）を算出してプロットした場合が示されている。当該出力された目標指令値に基づいて各軸を動作させてカメラセンサ７を目標点の座標値に移動させることが可能となる。すなわち、ワーク表面に対して適正な角度および距離でカメラセンサ７を制御させることにより検査効率を向上させることが可能である。さらに、計測点XPの移動速度も適切に制御することが可能であり、撮影条件を変更することなく撮影することが可能となり精度の高い計測が可能となる。

なお、本例においては、各座標点間のワーク曲線軌跡として、区分多項式である３次のエルミート曲線で設定する方式について説明した。一方で、２次元の平面上の座標点に限られず３次元の空間上の座標点についても同様に適用可能である。すなわち、ｚ座標についてもエルミート曲線で定義し、３次元の空間上の座標点に対して座標点の速度ベクトルを３次元座標のベクトルとして処理すればよい。

また、本例においては、各座標点間のワーク曲線軌跡の区分多項式として一例として、３次のエルミート曲線で設定する場合について説明したが、特にこれに限られず他の曲線等を用いることも可能である。すなわち、各座標点間のワーク曲線軌跡を１つの共通のパラメータｔで設定するスプライン関数であればどのようなものを採用しても良い。次数も３次に限られず、さらに高次でも良いし、２次あるいは１次の直線としてもよい。

ワーク曲線軌跡が直線の場合には、１次のスプライン関数として定義することも可能である。

この場合であっても距離算出部１６６で算出された目標移動距離が一定となるように各座標点間の制御周期毎のパラメータｔの増分値を調整することにより、移動速度を一定に制御することも可能である。

＜その他＞
実施形態においては、制御対象の一例としてカメラセンサ７を用いる場合について説明したが、カメラセンサ７に限られず他の制御機器を用いることも当然に可能である。たとえば、カメラセンサ７を含む計測装置２０に限られず、ワークに対して加工処理する加工装置に対して適用することも可能である。たとえば、レーザ加工や、塗布加工等する制御機器に対して適用してもよい。一例として、ディスペンサ、貼り合わせ、研磨などの加工ヘッドを制御対象として制御してもよい。加工ヘッドの場合に適用した場合、面に正対して押し付けることが可能となり、角度変化による押し付け方向の力制御の補正が不要となり、精度向上や制御が容易になる。

＜利点＞
本実施の形態に従うコントローラシステムおよびその制御方法によれば、ワーク表面に対する制御対象の位置および動作速度を適切に制御することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２０ 計測装置、３０～５０ 駆動装置、１００ 制御装置、１０１ 制御演算部、１０２ 通信Ｉ／Ｆ部、１０３ 記憶部、１０４ 入力部、１０５ 出力部、１０６ バスライン、１１４ ネットワーク、１３０ 取得部、１４０ サーボ指令制御部、１６０ 計測座標算出部、１６２ 軌跡設定部、１６４ 計測点演算部、１６６ 距離算出部、１６８ 変数調整部、１７０ 目標座標算出部、１８０ 指令値算出部、３００ プログラマブル表示器。

Claims (6)

1. ワーク表面の複数の座標を取得する取得部と、
   前記取得部で取得した前記ワーク表面の複数の座標に基づいて、前記ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、前記ワーク表面に対して所定速度で移動する制御対象の制御周期毎の目標指令値を算出する移動軌跡指令部とを備える、コントローラシステム。
2. 前記所定角度は０°である、請求項１記載のコントローラシステム。
3. 前記移動軌跡指令部は、
   前記取得部で取得した前記ワーク表面の複数の座標に基づいて、前記ワーク表面を計測する計測座標を算出する計測座標算出部と、
   前記計測座標に基づいて当該座標から前記ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置である前記制御対象の目標座標を算出する目標座標算出部と、
   算出された前記制御対象の目標座標に移動するように前記制御周期毎の目標指令値を算出する指令値算出部とを含む、請求項１または２記載のコントローラシステム。
4. 前記計測座標算出部は、
   前記制御周期毎の前記所定速度で前記ワーク表面に対して所定速度で移動する計測座標が移動する移動距離を算出し、
   前記制御周期毎に前記移動距離が一定となるように前記ワーク表面を計測する前記計測座標を算出する、請求項３記載のコントローラシステム。
5. 前記移動軌跡指令部は、
   前記複数の座標を連続的に繋げた際の各前記座標間のワーク表面軌跡を第１変数に従う区分多項式で設定する軌跡設定部をさらに含み、
   前記計測座標算出部は、
   対象とするワーク表面軌跡に対応する前記区分多項式に基づいて制御周期毎の制御対象の計測座標を算出し、
   前記移動距離が一定となるように制御周期毎の第１変数の変動量を調整する、請求項４記載のコントローラシステム。
6. ワーク表面の複数の座標を取得するステップと、
   取得した前記ワーク表面の複数の座標に基づいて、前記ワーク表面の垂線方向に対して所定角度回転するとともに所定距離離れた位置を維持しつつ、前記ワーク表面に対して所定速度で移動する制御対象の制御周期毎の目標指令値を算出するステップとを備える、コントローラシステムの制御方法。

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