JP7059968B2 - 制御装置および位置合わせ装置 - Google Patents

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Description

本開示は、位置合わせ装置に適用可能な制御装置およびこの制御装置を備えた位置合わせ装置に関する。
特許文献１には、制御対象物の推定位置を決定する位置決定部と、位置決定部で決定された推定位置を用いて制御対象物を目標位置に合わせる制御データを駆動装置に出力するフィードバック制御部とを備える位置制御システムが開示されている。前記位置制御システムでは、制御対象物を移動させる駆動装置からの制御対象物を移動させる駆動装置からの繰り返し取得された制御対象物に関する位置関連データと、画像処理によって制御対象物と目標位置との位置関係を計測した計測データとを用いて、制御対象物の推定位置が決定される。
特開２０１９－００３３８８号公報
前記位置制御システムでは、駆動装置からの位置関連データ、および、制御対象物と目標位置との位置関係を計測した計測データの少なくともいずれかに、ばらつきがあったり、振動成分等が含まれていたりすると、決定される制御対象物の推定位置の精度がばらつき、制御対象物を目標位置に合わせる時間を短縮することが難しい場合がある。
本開示は、対象物の目標位置に対する位置合わせ時間を短縮できるように位置合わせ装置の移動装置を制御可能な制御装置、および、この制御装置を備えた位置合わせ装置を提供することを課題とする。
本開示の一例の制御装置は、
対象物を保持可能な保持装置と、
前記保持装置を移動させて前記対象物を目標位置に移動させることが可能な移動装置と、
前記対象物が前記目標位置に移動したときの位置に対する前記保持装置の相対位置を算出する位置センサと、
前記移動装置によって前記対象物を前記目標位置に移動させるときに、前記対象物と前記目標位置とを同時に撮像可能に配置され、撮像された画像から前記目標位置に対する前記対象物の相対位置を繰り返し算出可能な視覚センサと
を有する位置合わせ装置の前記移動装置を制御可能な制御装置であって、
前記視覚センサにより算出された複数の前記対象物の相対位置を取得して、取得した複数の前記対象物の相対位置を統計処理する第１統計処理部と、
前記位置センサから、前記視覚センサにより算出された複数の前記対象物の相対位置の各々に対応する前記保持装置の相対位置を取得して、取得した複数の前記保持装置の相対位置を統計処理する第２統計処理部と、
前記第１統計処理部により統計処理された前記対象物の相対位置と、前記第２統計処理部により統計処理された前記保持装置の相対位置とに基づいて、前記移動装置をフィードバック制御して、前記対象物を目標位置に接近させつつ、前記目標位置に対して位置合わせする移動制御部と
を備える。
本開示の一例の位置合わせ装置は、
前記視覚センサと、
前記保持装置と、
前記移動装置と、
前記制御装置と
を備える。
本開示の一例の位置合わせ方法は、
保持装置に保持された対象物を移動装置により目標位置に移動させるときに、前記対象物および前記目標位置が同時に繰り返し撮像された各画像から算出された複数の対象物の相対位置を統計処理し、
算出された複数の前記対象物の相対位置の各々に対応する前記保持装置の相対位置を統計処理し、
前記対象物の相対位置と、統計処理された前記保持装置の相対位置とに基づいて、前記移動装置をフィードバック制御して、前記対象物を目標位置に接近させつつ、前記目標位置に対して位置合わせする。
前記制御装置によれば、第１統計処理部により統計処理された対象物の相対位置と、第２統計処理部により統計処理された保持装置の相対位置とに基づいて、移動装置をフィードバック制御して、対象物を目標位置に接近させつつ、前記目標位置に対して位置合わせする。このため、対象物の相対位置と保持装置の相対位置とをより正確に対応付けして、対象物の目標位置に対する位置合わせ時間を短縮できるように位置合わせ装置の移動装置を制御可能な制御装置を実現できる。
前記位置合わせ装置によれば、前記制御装置により、対象物の目標位置に対する位置合わせ時間を短縮可能な位置合わせ装置を実現できる。
前記位置合わせ方法によれば、統計処理された対象物の相対位置と、統計処理された保持装置の相対位置とに基づいて、移動装置をフィードバック制御して、対象物を目標位置に接近させつつ、前記目標位置に対して位置合わせする。このため、対象物の相対位置と保持装置の相対位置とをより正確に対応付けして、対象物の目標位置に対する位置合わせ時間を短縮することができる。
本開示の一実施形態の位置合わせ装置を示す斜視図。 図１の位置合わせ装置のステージおよび移動装置の平面図。 図１の位置合わせ装置の構成を示すブロック図。 本開示の一実施形態の制御装置の第１タイミング信号および第２タイミング信号の関係を示すグラフ。 図４の制御装置の位置合わせ処理を説明するための第１のフローチャート。 図４の制御装置の位置合わせ処理を説明するための第２のフローチャート。
以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
本開示の一実施形態の制御装置１００は、図１に示すように、位置合わせ装置１の移動装置２０を制御可能に構成されている。位置合わせ装置１は、一例として、ワーク２を保持可能なステージ１０と、ステージ１０を移動させる移動装置２０と、ステージ１０に保持されたワーク２を繰り返し撮像可能な視覚センサ３０と、移動装置２０を制御する制御装置１００とを備えている。なお、ワーク２は対象物の一例であり、ステージ１０は保持装置の一例である。
ステージ１０は、ワーク２を保持可能な保持面１１を有し、保持面１１に保持されたワーク２と共に、保持面１１沿いに移動可能に構成されている。
なお、保持装置は、ステージ１０に限らず、例えば、エンドエフェクタであってもよい。
移動装置２０は、図２に示すように、ステージ１０を移動させてワーク２を目標位置Ｐに移動させることができるように構成されている。
詳しくは、移動装置２０は、図２に示すように、一例として、ステージ１０を保持面１１沿いのＸ方向に移動させる第１駆動部２１と、ステージ１０を保持面１１沿いでかつＸ方向に交差（例えば、直交）するＹ方向に移動させる第２駆動部２２とを有している。第１駆動部２１は、ステージ１０に接続された第１テーブル２１１と、ステージ１０をＸ方向に移動させるモータ２１２とで構成されている。第２駆動部２２は、第１テーブル２１１に接続された第２テーブル２２１と、ステージ１０を第１テーブル２１１と共にＹ方向に移動させるモータ２２２とで構成されている。
各駆動部２１、２２には、モータ２１２、２２２の回転を検出するエンコーダ２３（図３に示す）が設けられている。このエンコーダ２３は、位置センサの一例であり、保持されたワーク２が目標位置Ｐに位置しているときのステージ１０のＸＹ方向の位置に対するステージ１０のＸＹ方向における相対位置（以下、単に、ステージ１０の相対位置という。）を算出する。算出されたステージ１０の位置は、制御装置１００に出力される。
なお、移動装置２０は、ステージ１０をＸＹ平面に沿って移動（すなわち、２次元移動）させるように構成されている場合に限らない。移動装置２０は、例えば、ステージ１０を３次元移動させるように構成されていてもよいし、２次元移動および３次元移動に加えて回転移動を伴うように構成されていてもよい。また、移動装置２０は、例えば、多軸ロボットアームであってもよい。この場合、多軸ロボットアームは、エンドエフェクタで構成された保持装置を含んでもよい。すなわち、保持装置および移動装置２０を多軸ロボットアームで構成してもよい。
視覚センサ３０は、図１に示すように、一例として、撮像軸がＺ方向に平行な１つのカメラ３１１を有する撮像部３１と、画像処理部３２とで構成されている。撮像部３１のカメラ３１１は、ステージ１０に保持されたワーク２を移動装置２０によって目標位置Ｐ（図２に示す）に移動させるときに、ワーク２の基準点２０１（図２に示す）と目標位置Ｐとを同時に撮像可能に配置されている。画像処理部３２は、撮像部３１により撮像された画像から目標位置Ｐに対するワーク２の基準点２０１のＸＹ方向における相対位置（以下、単に、ワーク２の相対位置という。）を繰り返し算出可能に構成されている。
ワーク２の基準点２０１は、ワーク２を目標位置Ｐに対して位置合わせするときの基準であり、ワーク２に対して少なくとも１つ設けられている。目標位置Ｐは、位置合わせ装置１の設計などに応じて、任意に設定される。
なお、撮像部３１は、１つのカメラ３１１で構成する場合に限らず、２つ以上のカメラで構成してもよい。また、カメラ３１１は、撮像軸がＺ方向に平行になるように配置されている場合に限らず、撮像軸がＸ方向またはＹ方向に平行になるように配置することもできる。
制御装置１００は、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル ロジック コントローラ）であり、演算等を行うＣＰＵ等のプロセッサと、移動装置２０の制御に必要なプログラムあるいはデータを記憶しておくＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶媒体と、位置合わせ装置１の外部との間で信号の入出力を行うインターフェースとを有している。
詳しくは、制御装置１００は、図３に示すように、第１統計処理部１０１と、第２統計処理部１０２と、移動制御部１０３と、第１タイミング生成部１０４と、第２タイミング生成部１０５とを有している。これらの制御装置１００の各部は、プロセッサが所定のプログラムを実行することにより実現される機能である。
第１統計処理部１０１は、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置を統計処理する。
詳しくは、第１統計処理部１０１は、目標位置Ｐと視覚センサ３０により算出されたワーク２の基準点２０１との間の直線距離Ｄ（図２に示す）に応じて、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置を統計処理するか否かを判定する。そして、第１統計処理部１０１は、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置を統計処理すると判定されたときから、ワーク２の目標位置Ｐに対する位置合わせ処理が終了するまでの間、視覚センサ３０の画像処理部３２で算出された複数のワーク２の相対位置を取得し、取得した複数のワーク２の相対位置を移動平均により平滑化する。
第２統計処理部１０２は、エンコーダ２３から、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置の各々に対応するステージ１０の相対位置を取得し、取得した複数のステージ１０の相対位置を統計処理する。
詳しくは、第２統計処理部１０２は、第１統計処理部１０１と同様に、目標位置Ｐと視覚センサ３０により算出されたワーク２の基準点２０１との間の直線距離Ｄ（図２に示す）に応じて、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置を統計処理するか否かを判定する。そして、第２統計処理部１０２は、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置を統計処理すると判定されたときから、ワーク２の目標位置Ｐに対する位置合わせ処理が終了するまでの間、第２タイミング生成部１０５から出力される第２タイミング信号を受信する毎に、エンコーダ２３で算出されたステージ１０の装置位置を取得し、取得した複数のステージ１０の相対位置を移動平均により平滑化する。
移動制御部１０３は、第１統計処理部１０１により統計処理されたワーク２の相対位置と、第２統計処理部１０２により統計処理されたステージ１０の相対位置とに基づいて、移動装置２０をフィードバック制御する。詳しくは、移動制御部１０３は、統計処理されたワーク２の相対位置と、統計処理されたステージ１０の相対位置とを用いて、ワーク２の推定位置を算出する。そして、移動制御部１０３は、算出されたワーク２の推定位置を用いて移動装置２０をフィードバック制御して、ワーク２の基準点２０１を目標位置Ｐに接近させつつ、目標位置Ｐに対して位置合わせする。このとき、ワーク２の相対位置の座標系は、校正パラメータを用いて、ステージ１０の相対位置の座標系に変換される。すなわち、移動制御部１０３は、ワーク２の基準点２０１の現在位置から目標位置Ｐとの間の位置偏差を最小化するフィードバック制御を繰り返すビジュアルフィードバック制御を行うように構成されている。
第１タイミング生成部１０４は、視覚センサ３０の撮像部３１にワーク２を撮像させる第１タイミング信号を出力する。撮像部３１は、第１タイミング信号が入力される毎に、ワーク２の基準点２０１と目標位置Ｐとを同時に撮像する。
第２タイミング生成部１０５は、第１タイミング生成部１０４により第１タイミング信号が出力された以降に、第２統計処理部１０２にエンコーダ２３により算出されたステージ１０の相対位置を取得させる第２タイミング信号を出力する。第２タイミング信号の出力は、第１タイミング信号が出力されたときから視覚センサ３０がワーク２を撮像するまでの応答時間（すなわち、応答遅れ時間）と、視覚センサ３０によりワーク２が撮像されるときの露出時間とに基づいて出力される。
視覚センサ３０は、第１タイミング信号が出力されたときから撮像部３１によりワーク２が撮像されるときまでに応答時間を有する。また、撮像部３１がワーク２を撮像して画像を取得するために必要な露出時間（すなわち、視覚センサ３０によりワーク２が撮像されるときの露出時間）と、その露出時間におけるワーク２の移動量とに応じて、撮像結果（すななわち、算出されるワーク２の相対位置）に歪み（いわゆるブレ）が生じる。このため、図４に示すように、第１タイミング信号が出力されたとき（図４にＴ１で示す）から、ワーク２が撮像されるときまでの応答時間と、視覚センサ３０によりワーク２が撮像されるときの露出時間に応じた調整時間とを合わせた時間△Ｔだけ遅らせて、第２タイミング信号を出力する（図４にＴ２で示す）ことで、撮像結果の歪みを抑制している。
なお、第１タイミング信号が出力されたときから視覚センサ３０がワーク２を撮像するまでの応答時間は、例えば、視覚センサ３０の性能などから予め設定されている。具体的には、応答時間は、例えば、デジタルＯＮ／ＯＦＦ信号経由で受け渡しされるような場合は、数μｓから数十μｓであり、フィールドネットワークなどの通信経由では、数十μｓから数ｍｓである。視覚センサ３０によりワーク２が撮像されるときの露出時間は、例えば、照明環境、イメージ素子の性能、および、使用するレンズなどの条件に基づいて設定され、概ね数十ｍｓから数百ｍｓである。
次に、図５および図６を参照して、ワーク２の基準点２０１を目標位置Ｐに接近させつつ、目標位置Ｐに対して位置合わせする位置合わせ処理の一例について、説明する。以下に説明するこれらの処理は、制御装置１００が所定のプログラムを実行することで実施される。
図５に示すように、制御装置１００は、視覚センサ３０からワーク２の相対位置を取得し、エンコーダ２３から取得されたワーク２の相対位置に対応するステージ１０の相対位置を取得する（ステップＳ１）。
ステップＳ１は、図６に示すように処理される。すなわち、第１統計処理部１０１が、第１タイミング生成部１０４から第１タイミング信号が出力されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１は、第１タイミング生成部１０４から第１タイミング信号が出力されたと判定されるまで繰り返される。第１タイミング信号が出力されると、視覚センサ３０の撮像部３１によってワーク２が撮像され、画像処理部３２でワーク２の相対位置が算出される。
第１タイミング生成部１０４から第１タイミング信号が出力されたと判定されると、第２タイミング生成部１０５は、第１タイミング信号が出力されたときから、例えば、（予め取得した応答時間＋予め取得した露出時間）／２で算出される時間（以下、補正時間という。）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２は、第１タイミング信号が出力されたときから補正時間が経過したと判定されるまで繰り返される。
なお、補正時間は、視覚センサ３０の特性に応じて決まるワーク２の撮像タイミングを特定する時間であればよい。例えば、一般的なスチルカメラのセルフタイマーのように撮像タイミングをあらかじめ決められた任意の時間で特定するような場合、補正時間にその任意の時間が含まれるような決定式が用いられる。
第１タイミング信号が出力されたときから補正時間が経過したと判定されると、第２タイミング生成部１０５は、第２タイミング信号を出力する（ステップＳ１３）。第２タイミング信号が出力されると、第２統計処理部１０２は、第２タイミング信号が出力されたときのステージ１０の相対位置（すなわち、ステップＳ１６で取得されるワーク２の相対位置に対応するステージ１０の相対位置）を取得する（ステップＳ１４）。
ステージ１０の相対位置が取得されると、第１統計処理部１０１は、視覚センサ３０でワーク２の相対位置が算出されたか否かを判定する（ステップＳ１５）。このステップ１５は、ワーク２の相対位置が算出されたと判定されるまで繰り返される。ワーク２の相対位置が算出されたと判定されると、第１統計処理部１０１は、第１タイミング信号が出力されたときのワーク２の相対位置を取得する（ステップＳ１６）。
図５に示すように、ステップＳ１において、ワーク２の相対位置およびステージ１０の相対位置が取得されると、移動制御部１０３は、取得されたワーク２の相対位置と目標位置Ｐとの間の距離Ｄが、第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。第１閾値は、例えば、ワーク２の基準点２０１の目標位置Ｐに対する位置合わせにおける許容誤差の最大値であり、予め設定されている。すなわち、距離Ｄが第１閾値以下であると判定されると、位置合わせ処理が終了する。
距離Ｄが第１閾値よりも大きいと判定された場合、第１統計処理部１０１および第２統計処理部１０２の各々は、距離Ｄが第２閾値（＞第１閾値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。第２閾値は、例えば、次の２点を考慮して予め設定されている。
（１）位置合わせ処理のスタート直後は、視覚センサ３０で算出されたワーク２の相対位置と目標位置Ｐとの間の距離Ｄが大きく、ステージ１０の動作量も大きい。しかし、位置合わせ処理が進むに従って、算出されたワーク２の相対位置と目標位置Ｐとの間の距離Ｄが小さくなり、それに伴ってステージ１０の動作量も小さくなる。従って、位置合わせ処理スタート直後におけるワーク２の相対位置およびステージの相対位置を考慮する必要はない。
（２）統計処理に移動平均など過去の情報を利用する場合、偏差の大きい位置合わせ処理スタート直後におけるワーク２の相対位置およびステージの相対位置を考慮すると、過剰な操作によるオーバーシュートの要因となる。
距離Ｄが第２閾値以下であると判定された場合、第１統計処理部１０１および第２統計処理部１０２の各々は、統計処理に必要な数のワーク２の相対位置およびステージの相対位置を取得しているか否かを判定する（ステップＳ４）。統計処理に必要な数は、平均化を施す場合、例えば、取得される各相対位置のばらつきが正規分布に従うとすると、要求される精度を信頼区間とした場合の信頼係数と、取得された各相対位置の分散とから算出された統計学上の数値を基に設定される。詳しくは、実際に位置合わせ装置１を動作させながらサンプル数（すなわち、平均数）を低減させた場合の位置合わせ装置１の動作結果と、要求されるアライメント時間とを考慮して、算出された統計学上の数値を増減させる。
統計処理に必要な数のワーク２の相対位置およびステージの相対位置を取得していると判定された場合、第１統計処理部１０１および第２統計処理部１０２の各々は、取得した複数のワーク２の相対位置および複数のステージの相対位置を統計処理する（ステップＳ５。）
ステップＳ３で距離Ｄが第２閾値よりも大きいと判定された場合、ステップＳ４で統計処理に必要な数のワーク２の相対位置およびステージの相対位置を取得していないと判定された場合、移動制御部１０３は、直前に所得されたワーク２の相対位置およびステージの相対位置に基づいて、移動装置２０をフィードバック制御してステージ１０を移動させ、ワーク２の基準点２０１を目標位置Ｐに接近させる。一方、ステップＳ５で複数のワーク２の相対位置および複数のステージの相対位置が統計処理された場合、移動制御部１０３は、統計処理されたワーク２の相対位置およびステージ１０の相対位置に基づいて、移動装置２０をフィードバック制御してステージ１０を移動させ、ワーク２の基準点２０１を目標位置Ｐに接近させる（ステップＳ６）。
ステップＳ６が終了すると、ステップＳ１に戻り、再び、ワーク２の相対位置と、ワーク２の相対位置に対応するステージ１０の相対位置とが取得される。なお、再度のステップＳ１で新たに取得されたワーク２の相対位置およびステージの相対位置に基づいた移動装置２０の制御が行われるまでは、直前に取得されたワーク２の相対位置およびステージの相対位置に基づいて、移動装置２０の制御が行われる。すなわち、ステージ１０は、一旦、移動が開始されると、位置合わせ処理が終了するまで、停止することなく移動し続ける。
このように、制御装置１００によれば、第１統計処理部１０１により統計処理されたワーク２の相対位置と、第２統計処理部１０２により統計処理されたステージ１０の相対位置とに基づいて、移動装置２０をフィードバック制御して、ワーク２の基準点２０１を目標位置Ｐに接近させつつ、目標位置Ｐに対して位置合わせする。このような構成により、相対的に長周期で更新されるワーク２の相対位置と、相対的に短周期で更新されるステージ１０の相対位置とを正確に対応付けることができる。その結果、ワーク２の相対位置とステージ１０の相対位置とをより正確に対応付けして、ワーク２の目標位置Ｐに対する位置合わせ時間を短縮できるように位置合わせ装置１の移動装置２０を制御可能な制御装置１００を実現できる。
また、制御装置１００により実行される位置合わせ方法によれば、統計処理されたワーク２の相対位置と、統計処理されたステージ１０の相対位置とに基づいて、移動装置２０をフィードバック制御して、ワーク２を目標位置Ｐに接近させつつ、目標位置Ｐに対して位置合わせする。このため、視覚センサ３０より算出されたワーク２の相対位置およびエンコーダ２３から算出されたステージ１０の相対値にばらつきが存在する場合であっても、ワーク２を目標位置Ｐに対して高い精度で位置合わせすることができる。
また、視覚センサ３０にワーク２を撮像させる第１タイミング信号を出力する第１タイミング生成部１０４と、第１タイミング生成部１０４により第１タイミング信号が出力された以降に、第１タイミング信号が出力されたときから視覚センサ３０がワーク２を撮像するまでの応答時間と、視覚センサ３０によりワーク２が撮像されるときの露出時間とに基づいて、第２統計処理部１０２にエンコーダ２３により算出されたステージ１０の相対位置を取得させる第２タイミング信号を出力する第２タイミング生成部１０５とをさらに備える。このような構成により、ワーク２の相対位置とステージ１０の相対位置とをより正確に対応付けることができる。
また、第１統計処理部１０１および第２統計処理部１０２の各々で行われる統計処理が、移動平均である。このような構成により、制御装置１００の処理負荷を軽減することができる。
また、第１統計処理部１０１が、目標位置Ｐと視覚センサ３０により算出された対象ワーク２の相対位置との間の距離Ｄに応じて、視覚センサ３０により算出された複数のワーク２の相対位置を統計処理するか否かを判定する。第２統計処理部１０２が、距離Ｄに応じて、取得した複数のステージ１０の相対位置を統計処理するか否かを判定する。このような構成により、ワーク２の相対位置とステージ１０の相対位置とをより正確に対応付けることができる。
すなわち、制御装置１００により、ワーク２の目標位置Ｐに対する位置合わせ時間を短縮可能な位置合わせ装置１を実現できる。
なお、制御装置１００は、第１統計処理部１０１、第２統計処理部１０２および移動制御部１０３を備えていればよい。例えば、第１タイミング生成部１０４および第２タイミング生成部１０５は、省略してもよい。この場合、各統計処理部１０１、１０２は、予め設定された一体のタイミングで自律的にワーク２の相対位置およびステージ１０の相対位置を取得するように構成することができる。
第１統計処理部１０１および第２統計処理部１０２の各々で行われる統計処理は、移動平均を用いる場合に限らず、メジアン（すなわち、中央値）を用いてもよい。
第１統計処理部１０１および第２統計処理部１０２の各々は、取得した複数のワーク２の相対位置、あるいは、取得した複数のステージ１０の相対位置を統計処理することができればよい。すなわち、図５のステップＳ３およびＳ４は省略することができる。
以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。
本開示の第１態様の制御装置１００は、
対象物２を保持可能な保持装置１０と、
前記保持装置１０を移動させて前記対象物２を目標位置Ｐに移動させることが可能な移動装置２０と、
前記対象物２が前記目標位置Ｐに移動したときの位置に対する前記保持装置１０の相対位置を算出する位置センサ２３と、
前記移動装置２０によって前記対象物２を前記目標位置Ｐに移動させるときに、前記対象物２と前記目標位置Ｐとを同時に撮像可能に配置され、撮像された画像から前記目標位置Ｐに対する前記対象物２の相対位置を繰り返し算出可能な視覚センサ３０と
を有する位置合わせ装置１の前記移動装置２０を制御可能な制御装置１００であって、
前記視覚センサ３０により算出された複数の前記対象物２の相対位置を取得して、取得した複数の前記対象物の相対位置を統計処理する第１統計処理部１０１と、
前記位置センサ２３から、前記視覚センサ３０により算出された複数の前記対象物２の相対位置の各々に対応する前記保持装置１０の相対位置を取得して、取得した複数の前記保持装置１０の相対位置を統計処理する第２統計処理部１０２と、
前記第１統計処理部１０１により統計処理された前記対象物２の相対位置と、前記第２統計処理部１０２により統計処理された前記保持装置１０の相対位置とに基づいて、前記移動装置２０をフィードバック制御して、前記対象物２を前記目標位置Ｐに接近させつつ、前記目標位置Ｐに対して位置合わせする移動制御部１０３と
を備える。
第１態様の制御装置１００によれば、相対的に長周期で更新される対象物２の相対位置と、相対的に短周期で更新される保持装置１０の相対位置とを正確に対応付けることができる。その結果、対象物２の相対位置と保持装置１０の相対位置とをより正確に対応付けして、対象物２の目標位置Ｐに対する位置合わせ時間を短縮できるように位置合わせ装置１の移動装置２０を制御可能な制御装置１００を実現できる。
本開示の第２態様の制御装置１００は、
前記視覚センサ３０に前記対象物２を撮像させる第１タイミング信号を出力する第１タイミング生成部１０４と、
前記第１タイミング生成部１０４により第１タイミング信号が出力された以降に、前記第１タイミング信号が出力されたときから前記視覚センサ３０が前記対象物２を撮像するまでの応答時間と、前記視覚センサ３０により前記対象物２が撮像されるときの露出時間とに基づいて、前記第２統計処理部１０２に前記位置センサ２３により算出された前記保持装置１０の相対位置を取得させる第２タイミング信号を出力する第２タイミング生成部１０５と
をさらに備える。
第２態様の制御装置１００によれば、ワーク２の相対位置とステージ１０の相対位置とをより正確に対応付けることができる。
本開示の第３態様の制御装置１００は、
前記第１統計処理部１０１および前記第２統計処理部１０２の各々で行われる統計処理が、移動平均である。
第３態様の制御装置１００によれば、制御装置１００の処理負荷を軽減することができる。
本開示の第４態様の制御装置１００は、
前記第１統計処理部１０１が、前記目標位置Ｐと前記視覚センサ３０により算出された前記対象物の相対位置との間の距離Ｄに応じて、前記視覚センサ３０により算出された複数の前記対象物２の相対位置を統計処理するか否かを判定し、
前記第２統計処理部１０２が、前記距離Ｄに応じて、取得した複数の前記保持装置１０の相対位置を統計処理するか否かを判定する。
位置合わせ制御のスタート直後は、視覚センサ３０で算出された対象物２の相対位置と目標位置Ｐとの間の距離Ｄが大きく、保持装置１０の動作量も大きくなる。このように偏差の大きい偏差の大きい位置合わせ処理スタート直後におけるワーク２の相対位置およびステージの相対位置を考慮すると、過剰な操作によるオーバーシュートの要因となり、位置合わせ時間の増大を招くおそれがある。第４態様の制御装置１００によれば、位置合わせ処理スタート直後におけるワーク２の相対位置およびステージの相対位置を考慮することなく、対象物２の目標位置Ｐに対する位置合わせを行うことができるので、対象物２の目標位置Ｐに対する位置合わせ時間をより確実に短縮できる。
本開示の第５態様の位置合わせ装置１は、
前記保持装置１０と、
前記移動装置２０と、
前記位置センサ２３と、
前記視覚センサ３０と、
前記態様の制御装置１００と
を備える。
第５態様の位置合わせ装置１によれば、制御装置１００により、対象物２の目標位置Ｐに対する位置合わせ時間を短縮可能な位置合わせ装置１を実現できる。
本開示の第６態様の位置合わせ方法は、
保持装置１０に保持された対象物２を移動装置２０により目標位置Ｐに移動させるときに、前記対象物２および前記目標位置Ｐが同時に繰り返し撮像された各画像から算出された複数の前記対象物２の相対位置を統計処理し、
算出された複数の前記対象物２の相対位置の各々に対応する前記保持装置１０の相対位置を統計処理し、
前記対象物２の相対位置と、統計処理された前記保持装置１０の相対位置とに基づいて、前記移動装置２０をフィードバック制御して、前記対象物２を前記目標位置Ｐに接近させつつ、前記目標位置Ｐに対して位置合わせする。
第６態様の位置合わせ方法によれば、対象物２の相対位置と保持装置１０の相対位置とをより正確に対応付けして、対象物２の目標位置Ｐに対する位置合わせ時間を短縮することができる。
なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
本開示の制御装置は、例えば、位置合わせ装置に適用できる。
本開示の位置合わせ装置は、例えば、自動組付装置に適用できる。
１ 位置合わせ装置
２ ワーク
２０１ 基準点
１０ ステージ
１１ 保持面
２０ 移動装置
２１ 第１駆動部
２１１ 第１テーブル
２１２ モータ
２２ 第２駆動部
２２１ 第２テーブル
２２２ モータ
２３ エンコーダ
３０ 視覚センサ
３１ 撮像部
３１１ カメラ
３２ 画像処理部
１００ 制御装置
１０１ 第１統計処理部
１０２ 第２統計処理部
１０３ 移動制御部
１０４ 第１タイミング生成部
１０５ 第２タイミング生成部
Ｐ 目標位置

Claims (5)

  1. 対象物を保持可能な保持装置と、
    前記保持装置を移動させて前記対象物を目標位置に移動させることが可能な移動装置と、
    前記対象物が前記目標位置に移動したときの位置に対する前記保持装置の相対位置を算出する位置センサと、
    前記移動装置によって前記対象物を前記目標位置に移動させるときに、前記対象物と前記目標位置とを同時に撮像可能に配置され、撮像された画像から前記目標位置に対する前記対象物の相対位置を繰り返し算出可能な視覚センサと
    を有する位置合わせ装置の前記移動装置を制御可能な制御装置であって、
    前記視覚センサにより算出された複数の前記対象物の相対位置を取得して、取得した複数の前記対象物の相対位置を統計処理する第１統計処理部と、
    前記位置センサから、前記視覚センサにより算出された複数の前記対象物の相対位置の各々に対応する前記保持装置の相対位置を取得して、取得した複数の前記保持装置の相対位置を統計処理する第２統計処理部と、
    前記第１統計処理部により統計処理された前記対象物の相対位置と、前記第２統計処理部により統計処理された前記保持装置の相対位置とに基づいて、前記移動装置をフィードバック制御して、前記対象物を前記目標位置に接近させつつ、前記目標位置に対して位置合わせする移動制御部と、
    前記視覚センサに前記対象物を撮像させる第１タイミング信号を出力する第１タイミング生成部と、
    前記第１タイミング生成部により第１タイミング信号が出力された以降に、前記第１タイミング信号が出力されたときから前記視覚センサが前記対象物を撮像するまでの応答時間と、前記視覚センサにより前記対象物が撮像されるときの露出時間とに基づいて、前記第２統計処理部に前記位置センサにより算出された前記保持装置の相対位置を取得させる第２タイミング信号を出力する第２タイミング生成部と
    を備える、制御装置。
  2. 前記第１統計処理部および前記第２統計処理部の各々で行われる統計処理が、移動平均である、請求項１の制御装置。
  3. 前記第１統計処理部が、前記目標位置と前記視覚センサにより算出された前記対象物の相対位置との間の距離に応じて、前記視覚センサにより算出された複数の前記対象物の相対位置を統計処理するか否かを判定し、
    前記第２統計処理部が、前記距離に応じて、取得した複数の前記保持装置の相対位置を統計処理するか否かを判定する、請求項１または２の制御装置。
  4. 前記保持装置と、
    前記移動装置と、
    前記位置センサと、
    前記視覚センサと、
    請求項１から３のいずれか１つの制御装置と
    を備える、位置合わせ装置。
  5. 保持装置に保持された対象物を移動装置により目標位置に移動させるときに、視覚センサにより前記対象物および前記目標位置が同時に繰り返し撮像された各画像から算出された複数の前記対象物の相対位置を統計処理し、
    算出された複数の前記対象物の相対位置の各々に対応する前記保持装置の相対位置を取得して、取得した複数の前記保持装置の相対位置を統計処理し、
    前記対象物の相対位置と、統計処理された前記保持装置の相対位置とに基づいて、前記移動装置をフィードバック制御して、前記対象物を前記目標位置に接近させつつ、前記目標位置に対して位置合わせする、位置合わせ方法であって、
    前記視覚センサに前記対象物を撮像させる第１タイミング信号が出力された以降に、前記第１タイミング信号が出力されたときから前記視覚センサが前記対象物を撮像するまでの応答時間と、前記視覚センサにより前記対象物が撮像されるときの露出時間とに基づいて、算出された前記保持装置の相対位置を取得させる第２タイミング信号を出力する、位置合わせ方法。
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