JP2024005713A - Measurement system, control unit, and measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計測システム、制御装置および計測方法に関する。 The present invention relates to a measurement system, a control device, and a measurement method.
例えば、製造管理やトレーサビリティに用いるため、ワークの厚みが計測される。ワークの厚みを計測する構成としては、さまざまな方式が存在するが、一例として、一対のセンサを用いる方式が存在する。 For example, the thickness of a workpiece is measured for use in manufacturing control and traceability. There are various methods for measuring the thickness of a workpiece, and one example is a method using a pair of sensors.
例えば、特開2003-106834号公報(特許文献1)は、エッジの追従動作および周囲温度の変化に起因する誤差を簡単な方法で補正して真に正確な厚みが測定される厚み計を開示する。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-106834 (Patent Document 1) discloses a thickness meter that measures truly accurate thickness by correcting errors caused by edge tracking operations and changes in ambient temperature using a simple method. do.
特開平04-369409号公報(特許文献2)は、光学式変位センサを用い被測定物の厚さ(板厚等)を非接触式で測定する光学式厚さ測定装置を開示する。 JP-A-04-369409 (Patent Document 2) discloses an optical thickness measuring device that uses an optical displacement sensor to non-contactly measure the thickness (plate thickness, etc.) of an object to be measured.
特開平01-101410号公報(特許文献3)は、一定間隔距離に対向した一組の超音波測距用センサを備える厚さ測定装置を開示する。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 01-101410 (Patent Document 3) discloses a thickness measuring device including a set of ultrasonic ranging sensors facing each other at a constant distance.
上述したような一対のセンサを用いる方式において、計測対象に生じる変位が大きく変化する場合には、計測対象に生じ得る変位の大きさに応じた計測レンジをもつ変位センサを用いる必要がある。 In the method using a pair of sensors as described above, if the displacement that occurs in the measurement target changes significantly, it is necessary to use a displacement sensor that has a measurement range that corresponds to the magnitude of the displacement that can occur in the measurement target.
本発明は、計測対象に応じて計測レンジが大きくなってしまうことで、計測精度が低下し得るという新たな課題を解決することを一つの目的としている。 One object of the present invention is to solve a new problem in which measurement accuracy may decrease due to the measurement range becoming larger depending on the measurement target.
本発明のある実施の形態に従う計測システムは、計測対象の厚み方向に対向配置された一対の変位センサと、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を計測対象の厚み方向に変化させる移動機構と、一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、計測対象の厚みを算出する厚み算出部と、計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出する制御部とを含む。 A measurement system according to an embodiment of the present invention includes a pair of displacement sensors arranged opposite to each other in the thickness direction of a measurement target, and a movement mechanism that changes the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement target in the thickness direction of the measurement target. , a thickness calculation unit that calculates the thickness of the measurement target based on the displacement output by the pair of displacement sensors, and adjusts the relative position of the pair of displacement sensors to the measurement target according to the change in the shape of the measurement target in the thickness direction. and a control unit that calculates a command to do so.
この構成によれば、計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を調整するので、一対の変位センサに必要な計測レンジの大きさを抑制でき、これによって計測精度を向上できる。 According to this configuration, the relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement target are adjusted according to changes in the shape of the measurement target in the thickness direction, so the size of the measurement range required for the pair of displacement sensors can be suppressed. Measurement accuracy can be improved by
厚み算出部は、一対の変位センサがそれぞれ出力する変位を加算することで、計測対象の厚みを算出するようにしてもよい。この構成によれば、一対の変位センサがそれぞれ出力する変位を加算することで、計測対象の厚みを算出できるので、処理を簡素化できるとともに、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置が変化しても厚みに算出には影響を受けない。 The thickness calculation unit may calculate the thickness of the measurement target by adding displacements output by the pair of displacement sensors. According to this configuration, the thickness of the measurement target can be calculated by adding the displacements output by the pair of displacement sensors, which simplifies the process and also allows the relative position of the pair of displacement sensors to the measurement target to change. However, the calculation is not affected by the thickness.
一対の変位センサの各々は、厚みが既知の基準ワークが一対の変位センサの間に配置された状態において、それぞれゼロを変位として出力するように校正されてもよい。この構成によれば、基準ワークを基準として、計測対象の厚みを算出できる。 Each of the pair of displacement sensors may be calibrated to output zero as the displacement when a reference workpiece of known thickness is placed between the pair of displacement sensors. According to this configuration, the thickness of the measurement target can be calculated using the reference work as a reference.
制御部は、一対の変位センサのうち一方の変位センサが出力する変位が予め定められた目標値となるように、指令を算出してもよい。この構成によれば、一方の変位センサが出力する変位に基づいて、指令を算出するので、処理を簡素化できる。 The control unit may calculate the command so that the displacement output by one of the pair of displacement sensors becomes a predetermined target value. According to this configuration, the command is calculated based on the displacement output by one of the displacement sensors, so the processing can be simplified.
制御部は、一対の変位センサがそれぞれ出力する変位が一致するように、指令を算出するようにしてもよい。この構成によれば、一対の変位センサが計測する変位を均等に分担することで、必要な計測レンジを最小化できる。 The control unit may calculate the command so that the displacements respectively output by the pair of displacement sensors match. According to this configuration, the required measurement range can be minimized by equally sharing the displacement measured by the pair of displacement sensors.
計測システムは、計測対象を一対の変位センサの間に供給する前段に配置された追加の変位センサをさらに含んでいてもよい。制御部は、追加の変位センサが出力する変位が予め定められた目標値となるように、指令を算出するようにしてもよい。この構成によれば、前段に配置された追加の変位センサが出力する変位に基づいて、指令を算出するので、応答性能を高めることができる。 The measurement system may further include an additional displacement sensor disposed at the front stage that supplies the measurement target between the pair of displacement sensors. The control unit may calculate the command so that the displacement output by the additional displacement sensor becomes a predetermined target value. According to this configuration, the command is calculated based on the displacement output by the additional displacement sensor arranged at the front stage, so that response performance can be improved.
一対の変位センサは、白色同軸共焦点方式の変位センサであってもよい。この構成によれば、他の方式に比較して、計測精度を向上できる。 The pair of displacement sensors may be white coaxial confocal type displacement sensors. According to this configuration, measurement accuracy can be improved compared to other methods.
本発明の別の実施の形態に従えば、計測対象の厚み方向に対向配置された一対の変位センサと、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を計測対象の厚み方向に変化させる移動機構とを備える計測システムを構成する制御装置が提供される。制御装置は、一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、計測対象の厚みを算出する厚み算出部と、計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出する制御部とを含む。 According to another embodiment of the present invention, a pair of displacement sensors are arranged to face each other in the thickness direction of the measurement target, and a moving mechanism that changes the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement target in the thickness direction of the measurement target. A control device is provided that configures a measurement system comprising: The control device includes a thickness calculation unit that calculates the thickness of the measurement target based on the displacement outputted by the pair of displacement sensors, and a thickness calculation unit that calculates the thickness of the measurement target based on the displacement outputted by the pair of displacement sensors, and a thickness calculation unit that calculates the thickness of the measurement target based on the displacement of the pair of displacement sensors. and a control unit that calculates a command for adjusting the position.
本発明のさらに別の実施の形態に従う計測方法は、計測対象の厚み方向に対向配置された一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、計測対象の厚みを算出するステップと、計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出するステップと、算出した指令を一対の変位センサの計測対象に対する相対位置を前記計測対象の厚み方向に変化させる移動機構に出力するステップとを含む。 A measurement method according to yet another embodiment of the present invention includes the steps of calculating the thickness of the measurement target based on the displacements respectively output by a pair of displacement sensors arranged opposite to each other in the thickness direction of the measurement target; A step of calculating a command for adjusting the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement target according to the shape change in the thickness direction, and a step of calculating the command to adjust the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement target of the measurement target. and a step of outputting to a moving mechanism that changes the thickness in the thickness direction.
本発明によれば、ワークに生じ得る変位が相対的に大きい場合であっても、変位センサに必要な計測レンジが大きくなってしまうことを防止して、計測精度を向上できる。 According to the present invention, even if the possible displacement of the workpiece is relatively large, it is possible to prevent the measurement range required for the displacement sensor from increasing and improve measurement accuracy.
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。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the figures are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
<A.適用例>
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。
<A. Application example>
First, an example of a scene to which the present invention is applied will be described.
図1は、本実施の形態に従う計測システムが解決しようとする課題の一例を説明するための図である。図1を参照して、計測システム1は、計測対象(以下、「ワーク20」と称す。)の厚み方向に対向配置された一対の変位センサ10-1,10-2(以下、「変位センサ10」と総称することもある。)を用いて、ワーク20の厚みを計測する。より具体的には、変位センサ10-1と変位センサ10-2との間の相対位置を固定した状態で、変位センサ10-1が計測した変位と、変位センサ10-2が計測した変位とを用いて、ワーク20の厚みが計測される。
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a problem to be solved by a measurement system according to this embodiment. Referring to FIG. 1, a measurement system 1 includes a pair of displacement sensors 10-1 and 10-2 (hereinafter referred to as "displacement sensors 10) is used to measure the thickness of the
変位センサ10は、非接触式の変位センサであってもよいし、接触式の変位センサであってもよい。非接触式の変位センサとしては、光学方式(レーザ方式、LED方式、TOF方式)、超音波方式、渦電流方式などの変位センサを用いることができる。 The displacement sensor 10 may be a non-contact type displacement sensor or a contact type displacement sensor. As a non-contact type displacement sensor, a displacement sensor of an optical type (laser type, LED type, TOF type), ultrasonic type, eddy current type, etc. can be used.
光学方式の変位センサとしては、白色同軸共焦点方式の変位センサ(例えば、特許第5790178号など参照)や三角測距方式の変位センサを用いることもできる。以下の説明においては、一例として、白色同軸共焦点方式の変位センサを用いる構成例を示す。 As the optical displacement sensor, a white coaxial confocal displacement sensor (see, for example, Japanese Patent No. 5790178) or a triangular distance measuring displacement sensor may be used. In the following description, a configuration example using a white coaxial confocal type displacement sensor will be shown as an example.
図1には、ワーク20は、搬送方向に搬送される。例えば、ワーク20の搬送方向上の計測位置と、各計測位置において計測された厚みとが関連付けて記録される。
In FIG. 1, a
変位センサ10-1の計測レンジは、ワーク20の上面が存在し得る位置をカバーするように決定され、変位センサ10-2の計測レンジは、ワーク20の下面が存在し得る位置をカバーするように決定される。
The measurement range of the displacement sensor 10-1 is determined to cover the position where the top surface of the
図1(A)に示すように、ワーク20の面が搬送方向とほぼ平行である場合には、変位センサ10-1の計測レンジは、ワーク20の上面に生じ得る変化をカバーできるように決定すればよい。また、変位センサ10-2の計測レンジは、ワーク20の下面に生じ得る変化をカバーできるように決定すればよい。
As shown in FIG. 1(A), when the surface of the
これに対して、図1(B)に示すように、ワーク20に反りや曲がりが生じる場合には、反りや曲がりにより生じる変位もカバーできるように、変位センサ10の計測レンジを決定する必要がある。すなわち、ワーク20に反りや曲がりが生じる場合には、より広い計測レンジをもつ変位センサ10を用いる必要がある。計測レンジが広くなることで、分解能が相対的に低くなり、計測精度も低くなり得る。
On the other hand, as shown in FIG. 1(B), when the
本実施の形態に従う計測システム1は、変位センサ10-1,10-2をワーク20の形状に追従させることで、変位センサ10-1,10-2に必要な計測レンジの大きさを抑制でき、これによって計測精度を向上できる。
The measurement system 1 according to the present embodiment can suppress the size of the measurement range required for the displacement sensors 10-1, 10-2 by making the displacement sensors 10-1, 10-2 follow the shape of the
図2は、本実施の形態に従う計測システム1の構成例を示す模式図である。図2を参照して、計測システム1は、ワーク20を挟み込むように、フレーム50に配置された、一対の変位センサ10-1,10-2を含む。フレーム50は、主部52と、主部52の両側に固定された上アーム54と下アーム56とを含む。主部52、上アーム54および下アーム56は、一体化されてフレーム50を構成する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the measurement system 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 2, measurement system 1 includes a pair of displacement sensors 10-1 and 10-2 arranged on
上アーム54に配置された変位センサ10-1は、上アーム54からワーク20に向かう方向(ワーク20の厚み方向)に計測レンジを有し、下アーム56に配置された変位センサ10-2は、下アーム56からワーク20に向かう方向(ワーク20の厚み方向)に計測レンジを有する。すなわち、変位センサ10-1,10-2は、ワーク20の搬送方向(搬送面)に対して垂直な方向に計測レンジを有する。
The displacement sensor 10-1 arranged on the
計測システム1は、さらに、コントローラ100と、センサコントローラ200-1,200-2と、モータドライバ210と、エンコーダ70を含む。センサコントローラ200-1,200-2と、モータドライバ210とは、フィールドネットワーク4を介してコントローラ100と接続されている。フィールドネットワーク4としては、例えば、EtherCAT(登録商標)、EtherNet/IP(登録商標)、PROFINET(登録商標)、PROFIBUS(登録商標)、DeviceNet(登録商標)、FL-net、CompoNet(登録商標)などを用いてもよい。
The measurement system 1 further includes a
コントローラ100は、制御装置の一例であり、例えば、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)などのコンピュータを用いて実現される。
The
センサコントローラ200-1は、変位センサ10-1と接続されており、センサコントローラ200-2は、変位センサ10-2と接続されている。センサコントローラ200-1,200-2は、変位センサ10-1,10-2から照射される光を生成するとともに、変位センサ10-1,10-2に入射する反射光に基づいて、変位を計測する。センサコントローラ200-1,200-2は、コントローラ100からの指示に従って計測の開始/停止を切り替えるとともに、計測結果をコントローラ100へ提供する。
Sensor controller 200-1 is connected to displacement sensor 10-1, and sensor controller 200-2 is connected to displacement sensor 10-2. The sensor controllers 200-1, 200-2 generate the light irradiated from the displacement sensors 10-1, 10-2, and determine the displacement based on the reflected light incident on the displacement sensors 10-1, 10-2. measure. The sensor controllers 200-1 and 200-2 switch start/stop of measurement according to instructions from the
モータドライバ210は、コントローラ100からの指示に従って、モータ60を回転駆動させる。
エンコーダ70は、ワーク20の搬送方向に対応付けて配置されている。エンコーダ70は、ワーク20の搬送量あるいは搬送位置を示すパルス信号(エンコーダ情報)をコントローラ100へ提供する。
The
フレーム50は、ワーク20の厚み方向に移動可能に構成される。すなわち、フレーム50は、ワーク20の搬送面に対して垂直な方向に移動可能に構成される。一例として、フレーム50は、モータ60と機械的に接続されており、モータ60の回転駆動によって移動する。
The
このように、モータ60およびモータドライバ210は、一対の変位センサ10(変位センサ10-1,10-2)のワーク20に対する相対位置をワーク20の厚み方向に変化させる移動機構に相当する。
In this way, the
本明細書において、「一対の変位センサの計測対象に対する相対位置」とは、一対の変位センサが一体化された状態で計測対象に対して相対移動させた場合の位置関係を意味する。すなわち、一対の変位センサを構成する2つの変位センサの間の相対位置を維持した状態で、一対の変位センサ(2つの変位センサ)を計測対象に対する相対移動させた場合の位置関係を意味する。言い換えれば、移動機構は、変位センサ10-1と変位センサ10-2との位置関係(変位センサ10-1と変位センサ10-2と距離)を維持したまま、一対の変位センサ10(変位センサ10-1,10-2)のワーク20に対する相対位置をワーク20の厚み方向に変化させる。
In this specification, "the relative position of a pair of displacement sensors with respect to a measurement object" means the positional relationship when the pair of displacement sensors are moved relative to the measurement object in an integrated state. In other words, it refers to the positional relationship when a pair of displacement sensors (two displacement sensors) is moved relative to the measurement target while maintaining the relative position between the two displacement sensors forming the pair of displacement sensors. In other words, the moving mechanism moves the pair of displacement sensors 10 (displacement sensors 10-1, 10-2) relative to the
コントローラ100は、変位センサ10-1,10-2に必要な計測レンジを可能な限り小さくなるように、ワーク20の形状に応じて、フレーム50(変位センサ10-1,10-2)のワーク20に対する相対位置を調整する。コントローラ100による処理の詳細については、後述する。
The
なお、後述するように、計測システム1は、ワーク20の厚み方向の位置を計測するためのセンサがさらに含んでいてもよい。
Note that, as described later, the measurement system 1 may further include a sensor for measuring the position of the
<B.コントローラ100のハードウェア構成例>
次に、本実施の形態に従うコントローラ100のハードウェア構成例について説明する。
<B. Hardware configuration example of
Next, an example of the hardware configuration of the
図3は、本実施の形態に従う計測システム1のコントローラ100のハードウェア構成例を示すブロック図である。図3を参照して、コントローラ100は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro-Processing Unit)などのプロセッサ102と、メモリ104と、ストレージ106と、上位ネットワークインターフェイス108と、USB(Universal Serial Bus)インターフェイス110と、メモリカードインターフェイス112と、フィールドネットワークインターフェイス114とを含む。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the
プロセッサ102は、ストレージ106に格納された各種プログラムを読み出して、メモリ104に展開して実行することで、コントローラ100で必要な処理を実現する。
The
ストレージ106には、典型的には、システムプログラム120と、制御演算に必要なコンピュータ読み取り可能なコードを含む制御プログラム122とが格納される。
ストレージ106に格納されたプログラムが実行されることで、コンピュータであるコントローラ100に後述するような処理を実行させるとともに、コンピュータであるコントローラ100において後述するような機能構成を実現させる。
Execution of the program stored in the
上位ネットワークインターフェイス108は、上位ネットワークを介した他の装置との間のデータ通信を制御する。USBインターフェイス110は、USB接続を介してサポート装置との間のデータ通信を制御する。
The
メモリカードインターフェイス112は、メモリカード116を着脱可能に構成されており、メモリカード116に対してデータを書き込み、メモリカード116から各種データ(ユーザプログラムやトレースデータなど)を読み出すことが可能になっている。
The
フィールドネットワークインターフェイス114は、フィールドネットワーク4を介したデータ通信を制御する。
図3には、プロセッサがプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)など)を用いて実装してもよい。 FIG. 3 shows an example of a configuration in which necessary functions are provided by a processor executing a program. Some or all of these provided functions can be implemented using a dedicated hardware circuit (for example, an ASIC ( It may be implemented using an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
本明細書において、「プロセッサ」は、ストアードプログラム方式で処理を実行する狭義のプロセッサに限られず、ASICやFPGAなどのハードワイヤード回路を含み得る。そのため、「プロセッサ」との用語は、コンピュータ読み取り可能なコードおよび/またはハードワイヤード回路によって予め処理が定義されている、処理回路(processing circuitry)と読み替えることもできる。 In this specification, a "processor" is not limited to a processor in a narrow sense that executes processing using a stored program method, but may include hard-wired circuits such as ASIC and FPGA. Therefore, the term "processor" can also be read as processing circuitry whose processing is predefined by computer readable code and/or hardwired circuitry.
<C.厚み計測>
次に、本実施の形態に従う計測システム1における厚み計測の処理例について説明する。
<C. Thickness measurement>
Next, a processing example of thickness measurement in the measurement system 1 according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に従う計測システム1において、変位センサ10が計測する変位は、絶対値であってもよいし、相対値であってもよい。相対値の変位を出力する変位センサ10を用いる場合の処理例について説明する。 In the measurement system 1 according to this embodiment, the displacement measured by the displacement sensor 10 may be an absolute value or a relative value. An example of processing when using the displacement sensor 10 that outputs displacement in relative values will be described.
図4は、本実施の形態に従う計測システム1における厚み計測の処理例を説明するための図である。相対値の変位を出力する変位センサ10を用いる場合には、予め校正を行って、計測レンジの値付けをしておく必要がある。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of thickness measurement processing in the measurement system 1 according to the present embodiment. When using the displacement sensor 10 that outputs relative displacement, it is necessary to calibrate it in advance and value the measurement range.
図4(A)を参照して、校正時においては、厚みが既知の基準ワーク30(基準厚みDst)が変位センサ10-1,10-2の間に配置される。基準ワーク30が配置された状態で、変位センサ10-1,10-2が出力している計測結果(変位)が基準値(ゼロ)に設定される。すなわち、基準ワーク30が配置された状態で、変位センサ10-1,10-2はいずれも計測値としてゼロを出力することになる。併せて、変位センサ10-1,10-2の計測レンジ12-1,12-2も設定される。
Referring to FIG. 4(A), during calibration, a reference work 30 (reference thickness Dst) having a known thickness is placed between displacement sensors 10-1 and 10-2. With the
変位センサ10-1,10-2は、基準ワーク30が配置された状態からの変化を計測し、変位d1,d2として出力する。図4(A)に示す校正が行われた直後においては、変位d1=0,変位d2=0となっている。
The displacement sensors 10-1 and 10-2 measure the change from the state in which the
このように、変位センサ10-1,10-2の各々は、厚みが既知の基準ワーク30が変位センサ10-1,10-2の間に配置された状態において、それぞれゼロを変位として出力するように校正される。
In this way, each of the displacement sensors 10-1 and 10-2 outputs zero as a displacement when the
説明の便宜上、変位センサ10-1,10-2の各々に計測対象であるワークが近付くと、正(+)の変位が出力されるとする。すなわち、変位センサ10-1,10-2の各々は、ワーク20の表面が変位センサ10-1,10-2に近付くほど大きな値を変位として出力するように構成されている。 For convenience of explanation, it is assumed that when a workpiece to be measured approaches each of the displacement sensors 10-1 and 10-2, a positive (+) displacement is output. That is, each of the displacement sensors 10-1 and 10-2 is configured to output a larger value as a displacement as the surface of the workpiece 20 approaches the displacement sensors 10-1 and 10-2.
変位センサ10-1が出力する変位d1および変位センサ10-2が出力する変位d2を用いて、計測対象であるワークの厚みDは、以下のような式に従って算出される。 Using the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 and the displacement d2 output by the displacement sensor 10-2, the thickness D of the workpiece to be measured is calculated according to the following formula.
D=Dst+(d1+d2)
なお、図4(A)に示す計測レンジの値付けとは逆に、変位センサ10-1,10-2の各々に計測対象であるワークが近付くと、負(-)の変位が出力されるようにしてもよい。すなわち、変位センサ10-1,10-2の各々は、ワーク20の表面が変位センサ10-1,10-2から遠ざかるほど大きな値を変位として出力するように構成してもよい。
D=Dst+(d1+d2)
Note that, contrary to the measurement range pricing shown in FIG. 4(A), when the workpiece to be measured approaches each of the displacement sensors 10-1 and 10-2, a negative (-) displacement is output. You can do it like this. That is, each of the displacement sensors 10-1 and 10-2 may be configured to output a larger value as a displacement as the surface of the
この場合には、変位センサ10-1が出力する変位d1および変位センサ10-2が出力する変位d2を用いて、計測対象であるワークの厚みDは、以下のような式に従って算出される。 In this case, the thickness D of the workpiece to be measured is calculated according to the following formula using the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 and the displacement d2 output by the displacement sensor 10-2.
D=Dst-(d1+d2)
図4(B)に示すように、校正後の計測時において、例えば、基準ワーク30が変位センサ10-2側に変位Δdだけ位置ずれした場合を想定する。このとき、変位センサ10-1から出力される変位d1=0-Δd=-Δdとなり、変位センサ10-2から出力される変位d1=0-Δd=-Δdとなる。この状態において計測される厚みDは、以下の式に示されるように、基準厚みDstとなる。
D=Dst-(d1+d2)
As shown in FIG. 4(B), it is assumed that, during measurement after calibration, the
D=Dst-Δd+Δd=Dst
このように、本実施の形態に従う計測システム1は、計測対象(ワーク)の厚み方向に対向配置された一対の変位センサ10-1,10-2を用いることで、計測対象が厚み方向に位置ずれしても、計測対象の厚みを正確に計測できる。すなわち、厚み方向に位置ずれが生じても、変位d1および変位d2が互いに打ち消し合うので、計測結果への影響が生じない。
D=Dst-Δd+Δd=Dst
As described above, the measurement system 1 according to the present embodiment uses a pair of displacement sensors 10-1 and 10-2 that are arranged opposite to each other in the thickness direction of the measurement object (workpiece), so that the measurement object is positioned in the thickness direction. Even if it deviates, the thickness of the object to be measured can be accurately measured. That is, even if a positional shift occurs in the thickness direction, the displacement d1 and the displacement d2 cancel each other out, so that the measurement results are not affected.
<D.追従制御>
次に、本実施の形態に従う計測システム1における厚み計測の処理例について説明する。
<D. Follow-up control>
Next, a processing example of thickness measurement in the measurement system 1 according to the present embodiment will be described.
上述したように、計測対象(ワーク)が厚み方向に位置ずれしても、計測結果への影響が生じない。但し、ワークに反りや曲がりが生じる場合には、変位センサ10の計測レンジを十分に広く確保しておく必要がある。 As described above, even if the measurement target (work) is displaced in the thickness direction, the measurement results are not affected. However, if the workpiece is warped or bent, it is necessary to ensure that the measurement range of the displacement sensor 10 is sufficiently wide.
本実施の形態に従う計測システム1においては、変位センサ10-1,10-2の計測対象(ワーク)に対する厚み方向の位置(相対位置)を調整することで、変位センサ10に必要な計測レンジの大きさを抑制する。以下では、変位センサ10-1,10-2の位置を調整する制御を、説明の便宜上「追従制御」とも称す。追従制御を採用することで、計測精度の低下を抑制するとともに、計測精度を向上させる。 In the measurement system 1 according to the present embodiment, the measurement range required for the displacement sensor 10 is adjusted by adjusting the position (relative position) of the displacement sensors 10-1 and 10-2 in the thickness direction with respect to the measurement target (work). Reduce size. In the following, the control for adjusting the positions of the displacement sensors 10-1 and 10-2 will also be referred to as "follow-up control" for convenience of explanation. By employing follow-up control, the decrease in measurement accuracy is suppressed and the measurement accuracy is improved.
図5は、本実施の形態に従う計測システム1における追従制御の処理例を説明するための図である。図5には、反りや曲がりが生じているワーク20の厚みを計測する例を示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining a processing example of follow-up control in the measurement system 1 according to the present embodiment. FIG. 5 shows an example of measuring the thickness of a
図5(A)に示すように、ワーク20のうち平坦な状態に近い部分の厚みを計測する場合には、ワーク20の計測対象の面は、変位センサ10-1の計測レンジ12-1および変位センサ10-1の計測レンジ12-2のいずれにおいても、基準値(ゼロ)から相対的に近い位置に存在する。
As shown in FIG. 5A, when measuring the thickness of a portion of the
一方、図5(B)に示すように、ワーク20のうち曲がりが大きい部分の厚みを計測する場合には、ワーク20の計測対象の面は、変位センサ10-1の計測レンジ12-1および変位センサ10-1の計測レンジ12-2のいずれにおいても、基準値(ゼロ)から相対的に遠い位置に存在する。
On the other hand, as shown in FIG. 5(B), when measuring the thickness of a portion of the
より具体的には、図5(B)において変位センサ10-1が出力する変位d1は、図5(A)において変位センサ10-1が出力する変位d1より大きくなる。また、図5(A)において変位センサ10-2が出力する変位d2はほぼゼロである一方で、図5(B)において変位センサ10-2が出力する変位d2はマイナスの値となる。 More specifically, the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 in FIG. 5(B) is larger than the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 in FIG. 5(A). Furthermore, while the displacement d2 output by the displacement sensor 10-2 in FIG. 5(A) is approximately zero, the displacement d2 output by the displacement sensor 10-2 in FIG. 5(B) is a negative value.
図5(C)には、図5(B)に比較して、変位センサ10-1,10-2をワーク20の厚み方向に高さΔHだけ移動させた状態を示す。この結果、計測レンジ12-1,12-2においてワーク20の計測対象の面が存在する位置は、高さΔHだけ移動する。
FIG. 5(C) shows a state in which the displacement sensors 10-1 and 10-2 are moved by a height ΔH in the thickness direction of the
そのため、図5(C)において変位センサ10-1が出力する変位d1は、図5(B)において変位センサ10-1が出力する変位d1より高さΔHだけ小さくなる。また、図5(C)において変位センサ10-2が出力する変位d2は、図5(B)において変位センサ10-2が出力する変位d2(マイナスの値)より高さΔHだけ大きくなる。すなわち、変位センサ10-1,10-2がそれぞれ出力する変位d1,d2の絶対値は小さくなり、これは、必要な計測レンジ12-1,12-2が狭くなることを意味する。 Therefore, the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 in FIG. 5(C) is smaller by the height ΔH than the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 in FIG. 5(B). Further, the displacement d2 outputted by the displacement sensor 10-2 in FIG. 5(C) is larger by the height ΔH than the displacement d2 (minus value) outputted by the displacement sensor 10-2 in FIG. 5(B). That is, the absolute values of the displacements d1 and d2 output by the displacement sensors 10-1 and 10-2, respectively, become smaller, which means that the required measurement ranges 12-1 and 12-2 become narrower.
このように、ワーク20の厚みを計測において、追従制御を実行することで、変位センサ10-1,10-2に必要な計測レンジが拡大するのを抑制できる。
In this way, by executing follow-up control when measuring the thickness of the
図6は、本実施の形態に従う計測システム1における追従制御の効果例を示す図である。図6(A)には、追従制御を適用しない場合の計測レンジ12-1,12-2の例を示し、図6(B)には、追従制御を適用した場合の計測レンジ12-1,12-2の例を示す。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the effect of follow-up control in the measurement system 1 according to the present embodiment. FIG. 6(A) shows an example of measurement ranges 12-1 and 12-2 when follow-up control is not applied, and FIG. 6(B) shows an example of measurement ranges 12-1 and 12-2 when follow-up control is applied. An example of 12-2 is shown below.
図6に示すように、追従制御を提供することで、変位センサ10-1,10-2に必要な計測レンジを小さくできる。 As shown in FIG. 6, by providing follow-up control, the measurement range required for the displacement sensors 10-1 and 10-2 can be reduced.
なお、図6には効果例を概念的に示しており、本実施の形態に従う計測システム1の追従制御による効果を定量的に示すものではない。 Note that FIG. 6 conceptually shows an example of the effect, and does not quantitatively show the effect of the follow-up control of the measurement system 1 according to the present embodiment.
<E.機能構成例>
次に、本実施の形態に従う計測システム1における機能構成例について説明する。
<E. Functional configuration example>
Next, an example of the functional configuration of the measurement system 1 according to the present embodiment will be described.
図7は、本実施の形態に従うコントローラ100の機能構成例を示す模式図である。図7に示す各モジュールは、コントローラ100のプロセッサ102がシステムプログラム120および/または制御プログラム122(図3)を実行することで実現されてもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the functional configuration of the
図7を参照して、コントローラ100は、機能構成として、追従制御モジュール150と、厚み算出モジュール160と、計測位置算出モジュール170と、プロフィール情報出力モジュール180とを含む。
Referring to FIG. 7,
追従制御モジュール150は、変位センサ10-1が出力する変位d1、変位センサ10-2が出力する変位d2、および、後述する追加の変位センサ80およびセンサコントローラ200-3(図10参照)により計測された変位d3のうち少なくとも1つに基づいて、変位センサ10-1,10-2(フレーム50)の位置を制御するための位置指令を算出する。すなわち、追従制御モジュール150は、ワーク20の厚み方向の形状変化に応じて、一対の変位センサ10のワーク20に対する相対位置を調整するための指令を算出する。位置指令を算出する処理の詳細については、後述する。算出された位置指令は、コントローラ100からモータドライバ210へ出力される。
The
厚み算出モジュール160は、変位センサ10-1が出力する変位d1および変位センサ10-2が出力する変位d2に基づいて、ワーク20の厚み(ワーク厚み)を算出する。このとき、校正において用いられた基準厚みDstが参照されて、「厚みD=基準厚みDst+変位d1+変位d2」の演算式が逐次実行される。すなわち、厚み算出モジュール160は、変位センサ10-1,10-2がそれぞれ出力する変位d1,d2を加算することで、ワーク20の厚みを算出する。
The
計測位置算出モジュール170は、エンコーダ70からのエンコーダ情報に基づいて、厚みを計測したワーク20の搬送方向上の位置(計測位置)を算出する。
The measurement
プロフィール情報出力モジュール180は、ワーク20の厚み(ワーク厚み)と厚みを計測したワーク20の搬送方向上の位置(計測位置)とを対応付けて、プロフィール情報として出力する。プロフィール情報は、コントローラ100のストレージ106に格納されてもよいし、上位ネットワークを介して、図示しないサーバなどに格納されてもよい。
The profile
<F.追従制御の実装例>
次に、本実施の形態に従う計測システム1における追従制御の実装例について説明する。
<F. Implementation example of follow-up control>
Next, an implementation example of follow-up control in the measurement system 1 according to the present embodiment will be described.
(f1:1つの変位センサ10からの変位を用いる実装例)
一つの実装例として、1つの変位センサ10からの変位を用いて、追従制御を実現してもよい。変位センサ10-1および変位センサ10-2のいずれを用いてもよいが、例えば、ワーク20の上面までの変位を計測する変位センサ10-1を用いることができる。一例として、変位センサ10-1が出力する変位d1が予め定められた目標値となるように、変位センサ10-1,10-2のワーク20に対する相対位置を制御する。
(f1: Implementation example using displacement from one displacement sensor 10)
As one implementation example, tracking control may be realized using displacement from one displacement sensor 10. Although either the displacement sensor 10-1 or the displacement sensor 10-2 may be used, for example, the displacement sensor 10-1 that measures the displacement up to the top surface of the
図8は、本実施の形態に従う計測システム1における追従制御の第1の実装例を説明するための図である。図8を参照して、コントローラ100の追従制御モジュール150は、差分器151と、PIDコントローラ152とを含む。
FIG. 8 is a diagram for explaining a first implementation example of follow-up control in the measurement system 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 8, follow-up
差分器151は、変位センサ10-1が出力する変位d1と予め定められた目標値との差分(偏差)を算出する。
The
PIDコントローラ152は、差分器151から出力される偏差に基づいて、PID演算を行って、位置指令を算出する。
The
図8に示すような追従制御モジュール150を採用することで、変位センサ10-1が出力する変位d1に基づいて、計測対象のワーク20の形状に応じて、変位センサ10-1,10-2のワーク20に対する相対位置を調整できる。
By employing the follow-up
このように、追従制御モジュール150は、一対の変位センサ10のうち一方の変位センサ10が出力する変位が予め定められた目標値となるように、位置指令を算出する。
In this way, the follow-up
(f2:一対の変位センサ10からの変位を用いる実装例)
別の実装例として、一対の変位センサ10からの変位を用いて、追従制御を実現してもよい。本実施の形態に従う計測システム1においては、ワークの厚みは、一対の変位センサ10からの変位を加算することで算出される。
(f2: Implementation example using displacement from a pair of displacement sensors 10)
As another implementation example, tracking control may be realized using displacements from a pair of displacement sensors 10. In the measurement system 1 according to this embodiment, the thickness of the workpiece is calculated by adding the displacements from the pair of displacement sensors 10.
一対の変位センサ10が計測する変位を均等に分担することで、必要な計測レンジを最小化できる。計測する変位を均等に分担することは、変位センサ10-1が出力する変位d1と変位センサ10-2が出力する変位d2とが同一の値を示すことを意味する。 By equally sharing the displacement measured by the pair of displacement sensors 10, the required measurement range can be minimized. Equally sharing the displacement to be measured means that the displacement d1 output by the displacement sensor 10-1 and the displacement d2 output by the displacement sensor 10-2 exhibit the same value.
そこで、変位センサ10-1が出力する変位d1と変位センサ10-2が出力する変位d2とが一致するように、変位センサ10-1,10-2のワーク20に対する相対位置を制御する。
Therefore, the relative positions of the displacement sensors 10-1 and 10-2 with respect to the
図9は、本実施の形態に従う計測システム1における追従制御の第2の実装例を説明するための図である。図9を参照して、コントローラ100の追従制御モジュール150は、差分器153と、PIDコントローラ154とを含む。
FIG. 9 is a diagram for explaining a second implementation example of follow-up control in the measurement system 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 9, follow-up
差分器153は、変位センサ10-1が出力する変位d1と変位センサ10-2が出力する変位d2との差分(偏差)を算出する。
The
PIDコントローラ154は、差分器153から出力される偏差に基づいて、PID演算を行って、位置指令を算出する。
The
図9に示すような追従制御モジュール150を採用することで、変位センサ10-1が出力する変位d1および変位センサ10-2が出力する変位d2に基づいて、計測対象のワーク20の形状に応じて、変位センサ10-1,10-2のワーク20に対する相対位置を調整できる。
By employing a follow-up
このように、追従制御モジュール150は、変位センサ10-1,10-2がそれぞれ出力する変位d1,d2が一致するように、位置指令を算出する。
In this way, the follow-up
(f3:追加の変位センサからの変位を用いる実装例)
さらに別の実装例として、追加の変位センサからの変位を用いて、追従制御を実現してもよい。
(f3: Implementation example using displacement from an additional displacement sensor)
In yet another implementation, displacements from additional displacement sensors may be used to implement tracking control.
図10は、本実施の形態に従う計測システム1の変形例を示す模式図である。図10を参照して、計測システム1は、図2に示す構成例に比較して、搬送方向のフレーム50より上流側に変位センサ80およびセンサコントローラ200-3が追加されている点が異なっている。すなわち、図10に示す計測システム1は、ワーク20を変位センサ10-1,10-2の間に供給する前段に配置された追加の変位センサ80をさらに含む。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a modification of the measurement system 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 10, measurement system 1 differs from the configuration example shown in FIG. 2 in that a
変位センサ80は、搬送方向に移動するワークまでの距離(変位)を計測する。変位センサ80は、変位センサ10と同一種類の変位センサであってもよいし、異なる種類の変位センサであってもよい。変位センサ80が出力する変位は、追従制御に用いられるので、応答性が高い(計測の遅延時間が短い)変位センサを用いることが好ましい。
The
センサコントローラ200-3は、変位センサ80により計測される変位を算出するために必要な処理を実行し、算出された変位をコントローラ100へ提供する。
The sensor controller 200-3 executes the necessary processing to calculate the displacement measured by the
図10に示す計測システム1における追従制御を実現するための制御ロジックは、図8に示すものと同様である。すなわち、追従制御モジュール150は、追加の変位センサ80が出力する変位が予め定められた目標値となるように、位置指令を算出する。
The control logic for realizing follow-up control in the measurement system 1 shown in FIG. 10 is the same as that shown in FIG. 8. That is, the follow-up
図10に示すような構成を採用することで、ワーク20がフレーム50(変位センサ10-1,10-2)の計測位置に到達する前に、ワーク20の形状を取得できるので、追従制御の応答性(制御性能)を高めることができる。追従制御の応答性を高めることで、変位センサ10-1,10-2に必要な計測レンジをより狭くすることができる。
By adopting the configuration shown in FIG. 10, the shape of the
(f4:変形例)
図8および図9には、PID演算を行って位置指令を算出する例を示すが、これに限らず任意の制御系を採用できる。例えば、PID演算に加えて、フィードフォワード要素を追加してもよいし、ファジー制御などの現代制御を採用してもよい。さらに、任意のAIを用いて、位置指令を算出するようにしてもよい。
(f4: modified example)
Although FIGS. 8 and 9 show an example in which a position command is calculated by performing PID calculation, the present invention is not limited to this, and any control system can be adopted. For example, in addition to the PID calculation, a feedforward element may be added, or modern control such as fuzzy control may be employed. Furthermore, the position command may be calculated using any AI.
<G.処理手順例>
次に、本実施の形態に従う計測システム1における中継ユニット250の処理手順例について説明する。
<G. Processing procedure example>
Next, an example of a processing procedure of relay unit 250 in measurement system 1 according to the present embodiment will be described.
図11は、本実施の形態に従うコントローラ100で実行する処理手順例を示すフローチャートである。図11に示す各ステップは、コントローラ100のプロセッサ102がシステムプログラム120および/または制御プログラム122(図3)を実行することで実現されてもよい。
FIG. 11 is a flowchart showing an example of a processing procedure executed by
図11を参照して、コントローラ100は、変位センサ10-1が出力する変位d1、変位センサ10-2が出力する変位d2、および、後述する追加の変位センサ80により計測された変位d3のうち少なくとも1つに基づいて、フレーム50の位置を制御するための位置指令を算出する(ステップS2)。すなわち、コントローラ100は、ワーク20の厚み方向の形状変化に応じて、一対の変位センサ10-1,10-2のワーク20に対する相対位置を調整するための指令を算出する。
Referring to FIG. 11, the
そして、コントローラ100は、算出した位置指令をモータドライバ210へ出力する(ステップS4)。すなわち、コントローラ100は、算出した指令を、一対の変位センサ10-1,10-2のワーク20に対する相対位置をワーク20の厚み方向に変化させる移動機構(モータ60およびモータドライバ210)に出力する。
Then, the
次に、コントローラ100は、変位センサ10-1が出力する変位d1と、変位センサ10-2が出力する変位d2とを用いて、ワーク20の厚みDを算出する(ステップS6)。すなわち、コントローラ100は、変位センサ10-1が出力する変位d1および変位センサ10-2が出力する変位d2に基づいて、ワーク20の厚みを算出する。
Next, the
コントローラ100は、エンコーダ70からのエンコーダ情報に基づいて、厚みDを計測したワーク20の搬送方向上の位置(計測位置)を算出する(ステップS8)。そして、コントローラ100は、ワーク20の厚みDと計測位置とを対応付けて、プロフィール情報として出力する(ステップS10)。
The
なお、ステップS2およびステップS4の処理(追従制御)と、ステップS6~S10の処理(厚み計測)との実行順序は逆であってもよいし、それぞれ独立して実行してもよい。それぞれ独立して実行する場合には、実行周期を異ならせてもよい。 Note that the processing in steps S2 and S4 (follow-up control) and the processing in steps S6 to S10 (thickness measurement) may be performed in the opposite order, or may be performed independently. When each is executed independently, the execution cycles may be different.
<H.必要な計測レンジの推定および提示>
本実施の形態に従う追従制御を採用することで、理想的には、変位センサ10に必要な計測レンジは、計測対象のワーク20の厚みの最大値または最小値と基準ワーク30との差をカバーできるように設定すればよい。
<H. Estimating and presenting the required measurement range>
By adopting the follow-up control according to the present embodiment, the measurement range required for the displacement sensor 10 ideally covers the difference between the maximum or minimum thickness of the
但し、追従制御においては、応答遅れ(例えば、遅れ時間やむだ時間)が生じ得るので、フレーム50(変位センサ10-1,10-2)のワーク20に対する相対位置をワーク20の形状と完全に一致させて調整できない場合も生じ得る。そのため、追従制御において生じ得る位置誤差を考慮して、変位センサ10に必要な計測レンジの大きさを決定する必要がある。
However, in follow-up control, a response delay (for example, delay time or dead time) may occur, so the relative position of the frame 50 (displacement sensors 10-1, 10-2) with respect to the
追従制御のパラメータ(例えば、モータの応答速度や制御系のゲインなど)は予め取得できるので、これらのパラメータに基づいて、追従制御において生じ得る位置誤差を算出するとともに、原理的に必要な計測レンジ(計測対象のワーク20の基準ワーク30からの変位)に算出した位置誤差を加算することで、変位センサ10の必要な計測レンジの大きさを推定してもよい。さらに、推定した計測レンジの大きさに応じて、複数種類の変位センサのうち適切な種類をユーザなどへ提示するようにしてもよい。
Parameters for follow-up control (for example, motor response speed, control system gain, etc.) can be obtained in advance, so based on these parameters, position errors that may occur in follow-up control can be calculated, and the measurement range that is theoretically required can be calculated. The required measurement range size of the displacement sensor 10 may be estimated by adding the calculated positional error to (the displacement of the
このように、変位センサ10に必要な計測レンジの大きさを推定および提示することで、ユーザは、設計段階において、適切な変位センサ10を選択できる。 In this way, by estimating and presenting the size of the measurement range required for the displacement sensor 10, the user can select an appropriate displacement sensor 10 at the design stage.
<I.変形例>
説明の便宜上、上述の説明においては、一対の変位センサ10に着目して説明したが、計測対象のワーク20の幅方向(搬送方向および厚み方向のいずれとも直交する方向)において、変位センサ10の対を複数配置してもよい。変位センサ10の対を複数配置することで、ワーク20の面内の複数の位置についてそれぞれ厚みを計測できる。
<I. Modified example>
For convenience of explanation, the above description focused on the pair of displacement sensors 10; A plurality of pairs may be arranged. By arranging a plurality of pairs of displacement sensors 10, the thickness can be measured at a plurality of positions within the plane of the
計測対象(ワーク20)の形状や材質は何ら制限されるものではない。 There are no restrictions on the shape or material of the measurement target (work 20).
上述の説明においては、コントローラ100がワーク20の厚み計測および追従制御の両方を実行する構成例を示したが、厚み計測および追従制御は、互いに異なる処理リソースを用いてもよい。例えば、センサコントローラ200が厚み計測を行い、計測されたワーク20の厚みをコントローラ100へ送信するようにしてもよい。
In the above description, a configuration example in which the
さらに、厚み計測を複数の処理リソースで分担して実行してもよいし、追従制御を複数の処理リソースで分担して実行してもよい。 Furthermore, thickness measurement may be shared and executed by a plurality of processing resources, and follow-up control may be shared and executed by a plurality of processing resources.
このように、本実施の形態に従う計測システム1において、必要な処理を実行する処理リソースはどのように設計してもよい。 In this way, in the measurement system 1 according to the present embodiment, the processing resources for executing necessary processing may be designed in any manner.
上述の説明においては、一対の変位センサ10が配置されたフレーム50をワーク20の厚み方向に移動する構成を例示したが、一対の変位センサ10のワーク20に対応する相対位置をワーク20の厚み方向に変化させる機構はどのような構成を採用してもよい。
In the above description, the
<J.付記>
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
<J. Additional notes>
This embodiment as described above includes the following technical idea.
[構成1]
計測対象(20)の厚み方向に対向配置された一対の変位センサ(10-1,10-2)と、
前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を前記計測対象の厚み方向に変化させる移動機構(60,210)と、
前記一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、前記計測対象の厚みを算出する厚み算出部(160;102)と、
前記計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出する制御部(150;102)とを備える、計測システム。
[Configuration 1]
a pair of displacement sensors (10-1, 10-2) arranged oppositely in the thickness direction of the measurement target (20);
a moving mechanism (60, 210) that changes the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object in a thickness direction of the measurement object;
a thickness calculation unit (160; 102) that calculates the thickness of the measurement target based on the displacements respectively output by the pair of displacement sensors;
A measurement system comprising: a control unit (150; 102) that calculates a command for adjusting relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object according to a change in shape of the measurement object in the thickness direction.
[構成2]
前記厚み算出部は、前記一対の変位センサがそれぞれ出力する変位を加算することで、前記計測対象の厚みを算出する、構成1に記載の計測システム。
[Configuration 2]
The measurement system according to configuration 1, wherein the thickness calculation unit calculates the thickness of the measurement target by adding displacements respectively output by the pair of displacement sensors.
[構成3]
前記一対の変位センサの各々は、厚みが既知の基準ワーク(30)が前記一対の変位センサの間に配置された状態において、それぞれゼロを変位として出力するように校正される、構成2に記載の計測システム。
[Configuration 3]
According to configuration 2, each of the pair of displacement sensors is calibrated to output zero as a displacement when a reference workpiece (30) having a known thickness is placed between the pair of displacement sensors. measurement system.
[構成4]
前記制御部は、前記一対の変位センサのうち一方の変位センサが出力する変位が予め定められた目標値となるように、前記指令を算出する、構成1~3のいずれか1項に記載の計測システム。
[Configuration 4]
According to any one of configurations 1 to 3, the control unit calculates the command so that the displacement output by one of the pair of displacement sensors becomes a predetermined target value. measurement system.
[構成5]
前記制御部は、前記一対の変位センサがそれぞれ出力する変位が一致するように、前記指令を算出する、構成1~3のいずれか1項に記載の計測システム。
[Configuration 5]
4. The measurement system according to any one of configurations 1 to 3, wherein the control unit calculates the command so that the displacements respectively output by the pair of displacement sensors match.
[構成6]
前記計測対象を前記一対の変位センサの間に供給する前段に配置された追加の変位センサ(80)をさらに備え、
前記制御部は、前記追加の変位センサが出力する変位が予め定められた目標値となるように、前記指令を算出する、構成1~3のいずれか1項に記載の計測システム。
[Configuration 6]
further comprising an additional displacement sensor (80) disposed at a preceding stage for supplying the measurement target between the pair of displacement sensors,
The measurement system according to any one of configurations 1 to 3, wherein the control unit calculates the command so that the displacement output by the additional displacement sensor becomes a predetermined target value.
[構成7]
前記一対の変位センサは、白色同軸共焦点方式の変位センサである、構成1~6のいずれか1項に記載の計測システム。
[Configuration 7]
7. The measurement system according to any one of configurations 1 to 6, wherein the pair of displacement sensors are white coaxial confocal type displacement sensors.
[構成8]
計測対象(20)の厚み方向に対向配置された一対の変位センサ(10-1,10-2)と、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を前記計測対象の厚み方向に変化させる移動機構(60,210)とを備える計測システム(1)を構成する制御装置(100)であって、
前記一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、前記計測対象の厚みを算出する厚み算出部(160;102)と、
前記計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出する制御部(150;102)とを備える、制御装置。
[Configuration 8]
A pair of displacement sensors (10-1, 10-2) arranged opposite to each other in the thickness direction of the measurement object (20), and changing the relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object in the thickness direction of the measurement object. A control device (100) constituting a measurement system (1) comprising a movement mechanism (60, 210),
a thickness calculation unit (160; 102) that calculates the thickness of the measurement target based on the displacements respectively output by the pair of displacement sensors;
A control device comprising: a control unit (150; 102) that calculates a command for adjusting relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object according to a change in shape of the measurement object in the thickness direction.
[構成9]
計測対象(20)の厚み方向に対向配置された一対の変位センサ(10-1,10-2)がそれぞれ出力する変位に基づいて、前記計測対象の厚みを算出するステップ(S6)と、
前記計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出するステップ(S2)と、
前記算出した指令を前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を前記計測対象の厚み方向に変化させる移動機構(60,210)に出力するステップ(S4)とを備える、計測方法。
[Configuration 9]
a step (S6) of calculating the thickness of the measurement target (20) based on the displacements respectively output by a pair of displacement sensors (10-1, 10-2) disposed opposite to each other in the thickness direction of the measurement target (20);
a step (S2) of calculating a command for adjusting the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object according to a change in the shape of the measurement object in the thickness direction;
A measuring method comprising the step (S4) of outputting the calculated command to a moving mechanism (60, 210) that changes the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object in the thickness direction of the measurement object.
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。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
1 計測システム、4 フィールドネットワーク、10,80 変位センサ、12 計測レンジ、20 ワーク、30 基準ワーク、50 フレーム、52 主部、54 上アーム、56 下アーム、60 モータ、70 エンコーダ、100 コントローラ、102 プロセッサ、104 メモリ、106 ストレージ、108 上位ネットワークインターフェイス、110 インターフェイス、112 メモリカードインターフェイス、114 フィールドネットワークインターフェイス、116 メモリカード、120 システムプログラム、122 制御プログラム、150 追従制御モジュール、151,153 差分器、152,154 PIDコントローラ、160 厚み算出モジュール、170 計測位置算出モジュール、180 プロフィール情報出力モジュール、200 センサコントローラ、210 モータドライバ、250 中継ユニット。 1 measurement system, 4 field network, 10, 80 displacement sensor, 12 measurement range, 20 work, 30 reference work, 50 frame, 52 main part, 54 upper arm, 56 lower arm, 60 motor, 70 encoder, 100 controller, 102 processor, 104 memory, 106 storage, 108 upper network interface, 110 interface, 112 memory card interface, 114 field network interface, 116 memory card, 120 system program, 122 control program, 150 follow-up control module, 151, 153 differentiator, 152 , 154 PID controller, 160 thickness calculation module, 170 measurement position calculation module, 180 profile information output module, 200 sensor controller, 210 motor driver, 250 relay unit.
Claims (9)
前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を前記計測対象の厚み方向に変化させる移動機構と、
前記一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、前記計測対象の厚みを算出する厚み算出部と、
前記計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出する制御部とを備える、計測システム。 a pair of displacement sensors arranged opposite to each other in the thickness direction of the measurement target;
a moving mechanism that changes relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object in a thickness direction of the measurement object;
a thickness calculation unit that calculates the thickness of the measurement target based on the displacements respectively output by the pair of displacement sensors;
A measurement system comprising: a control unit that calculates a command for adjusting relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object according to a change in shape of the measurement object in a thickness direction.
前記制御部は、前記追加の変位センサが出力する変位が予め定められた目標値となるように、前記指令を算出する、請求項1~3のいずれか1項に記載の計測システム。 further comprising an additional displacement sensor disposed at a preceding stage that supplies the measurement target between the pair of displacement sensors,
The measurement system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit calculates the command so that the displacement output by the additional displacement sensor becomes a predetermined target value.
前記一対の変位センサがそれぞれ出力する変位に基づいて、前記計測対象の厚みを算出する厚み算出部と、
前記計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出する制御部とを備える、制御装置。 A control device constituting a measurement system including a pair of displacement sensors arranged opposite to each other in the thickness direction of a measurement target, and a movement mechanism that changes the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement target in the thickness direction of the measurement target. And,
a thickness calculation unit that calculates the thickness of the measurement target based on the displacements respectively output by the pair of displacement sensors;
A control device comprising: a control unit that calculates a command for adjusting relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object according to a change in shape of the measurement object in a thickness direction.
前記計測対象の厚み方向の形状変化に応じて、前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を調整するための指令を算出するステップと、
前記算出した指令を前記一対の変位センサの前記計測対象に対する相対位置を前記計測対象の厚み方向に変化させる移動機構に出力するステップとを備える、計測方法。 Calculating the thickness of the measurement target based on the displacements respectively output by a pair of displacement sensors arranged opposite to each other in the thickness direction of the measurement target;
calculating a command for adjusting the relative position of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object according to a change in the shape of the measurement object in the thickness direction;
A measuring method comprising: outputting the calculated command to a moving mechanism that changes relative positions of the pair of displacement sensors with respect to the measurement object in a thickness direction of the measurement object.
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