JPWO2006075354A1 - 画像処理システム - Google Patents

Abstract

伝送路に直列に接続される通信インタフェース４２を有すると共に、制御対象の検出位置を取得して位置検出信号を出力する第１モータ制御装置４０と、伝送路に直列に接続される通信インタフェース３２を有し、位置検出信号を記憶するメモリ３４を有すると共に、ワーク６０を撮像して画像処理に基いた画像処理信号を発生する画像処理装置３０と、画像処理装置３０、第１モータ制御装置４０を通信制御するマスタ装置１０とを備えた画像処理システムであって、画像処理装置１０は、外部からの開始指令に基づき画像処理を開始すると共に、位置検出信号をメモリ３２に記憶し、画像処理信号と共に、位置検出信号をマスタ装置１０に出力する、画像処理システム。

Description

本発明は、画像を撮像するタイミングにおける位置検出信号と画像処理装置の画像処理信号とを合成してマスタ装置に送信する画像処理システムに関するものである。

従来の画像処理システムは、被制御対象の検出位置を位置情報装置から位置検出信号として伝送路を介してマスタ装置に伝送し、マスタ装置からの開始指令により画像処理装置は画像処理を開始し、該画像処理の結果としての画像処理信号をマスタ装置へ伝送するようにしている。このような従来技術として下記特許文献１が知られている。

日本国特開平１０−３２００２１号公報

しかしながら、上記画像処理システムでは、画像処理装置が画像処理を開始するタイミングにおける位置検出信号が不明確であり、位置検出信号と画像処理信号とをマスタ装置で合成するが、両者のタイミングの整合が図れていないため位置検出の精度が得られない問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、位置信号と画像処理信号との合成のタイミングの整合を迅速に精度良く図る画像処理システムを提供することにある。

第１の発明に係る画像処理システムは、前記伝送路に直列に接続される通信インタフェースを有すると共に、制御対象の検出位置を取得して位置検出信号を出力する位置情報装置と、前記伝送路に直列に接続される通信インタフェースを有し、前記位置検出信号を記憶する記憶手段を有すると共に、被撮像対象を撮像して画像処理に基いた画像処理信号を発生する画像処理装置と、前記画像処理装置、前記位置制御装置を通信制御するマスタ装置とを備えた画像処理システムであって、前記画像処理装置は、外部からの開始指令に基づき前記画像処理を開始すると共に、前記位置検出信号を前記記憶手段に記憶し、前記画像処理信号と共に、前記位置検出信号を前記マスタ装置に出力する、ことを特徴とするものである。

第２の発明に係る画像処理システムにおける画像処理装置は、位置検出信号と画像処理信号とを合成してマスタ装置に出力する、ことを特徴とするものである。

第３の発明に係る画像処理システムにおける画像処理装置は、位置検出信号の変化量と位置検出信号の更新周期とに基き、開始指令が発生するタイミングにおける制御対象の位置を、位置検出信号を補正することにより第１補正位置信号として得る、ことを特徴とするものである。

第４の発明に係る画像処理システムにおける画像処理装置は、伝送路における位置検出信号の更新周期に基き、開始指令が発生するタイミングにおける制御対象の位置を、位置検出信号を補正することにより第２補正位置信号として得る、ことを特徴とするものである。

第５の発明に係る画像処理システムは、位置情報装置にＩＤコード又は位置検出信号の出力遅れ時間値が付加されており、画像処理装置は、出力遅れ時間をＩＤコード又は遅れ時間値に基いて、開始指令における制御対象の位置を、位置検出信号を補正することにより第３補正位置信号として得る、ことを特徴とするものである。

第６の発明に係る画像処理システムにおけるマスタ装置は、伝送路の通信遅れ時間と位置検出信号の出力遅れ時間を演算して求め、該通信遅れ時間及び出力遅れ時間を伝送路を介して画像処理装置の記憶手段に設定し、開始指令のタイミングにおける位置を、位置検出信号により補正して第４補正位置信号を得る、ことを特徴とするものである。

第１の発明によれば、画像処理装置は、開始指令に基づき画像処理を開始すると共に、位置検出信号を記憶手段に記憶し、画像処理信号と共に、位置検出信号をマスタ装置に出力するようにしたので、画像処理を開始する時点の位置検出信号と画像処理信号とをマスタ装置が同時に取得できる。したがって、位置情報装置の位置検出信号と画像処理装置の画像処理信号との融合を図ることにより位置検出の精度が向上するという効果がある。

第２の発明によれば、画像処理装置は、位置検出信号と画像処理信号とを合成してマスタ装置に出力したので、マスタ装置において上記合成が不要となり、マスタ装置の処理が軽減できるという効果がある。

第３の発明によれば、位置検出信号の変化量と位置検出信号の更新周期とに基き、開始指令が発生するタイミングにおける制御対象の位置を、位置検出信号を補正することにより第１補正位置信号として得たので、画像処理信号と位置信号との融合を高精度に図れるという効果がある。

第４の発明によれば、伝送路における位置検出信号の更新周期に基き、開始指令が発生するタイミングにおける制御対象の位置を、位置検出信号を補正することにより第２補正位置信号として得たので、画像処理信号と位置信号との融合を高精度に図れるという効果がある。

第５の発明によれば、位置情報装置にＩＤコード又は位置検出信号の出力遅れ時間値が付加されており、画像処理装置は、出力遅れ時間をＩＤコード又は遅れ時間値に基いて、開始指令における制御対象の位置を、位置検出信号を補正することにより第３補正位置信号として得たので、画像処理信号と位置信号との融合を高精度に図れるという効果がある。

第６の発明によれば、伝送路の通信遅れ時間と位置検出信号の出力遅れ時間を演算して求め、該通信遅れ時間及び出力遅れ時間を伝送路を介して画像処理装置の記憶手段に設定し、開始指令のタイミングにおける位置を、位置検出信号により補正して第４補正位置信号を得たので、画像処理信号と位置信号との融合を高精度に図れるという効果がある。

本発明の一実施の形態による画像処理システムを示す全体ブロック図である。 実施の形態による画像処理システムの斜視図である。 実施の形態による画像処理システムの伝送路上を送受信されるデータ構成図である。 実施の形態による画像処理システムのデータ構成図である。 実施の形態による画像処理システムの画像情報図である。 本発明の他の実施の形態による画像処理システムの位置情報の更新状態図である。 本発明の他の実施の形態による画像処理システムの位置検出信号のタイムチャートである。

符号の説明

１０ マスタ装置、２２，２４，２６ シリアルペアケーブル、３０ 画像処理装置、３２，４２，５２ インタフェース、４０ 第１モータ制御装置、５０ 第２モータ制御装置、６０ ワーク、７０ ＸＹテーブル。

実施の形態１.
本発明の一実施の形態を図１乃至図５によって説明する。図１は実施の形態による画像処理システムのブロック図、図２は半導体チップをカメラで撮像する撮像装置を含む全体斜視図、図３は画像処理システムの伝送路上を送受信されるデータ構成図、図４は画像処理システムのデータ構成図、図５は画像処理装置が撮像した画像情報と位置検出器の検出位置とを示した曲線図である。
図１及び図２において、ＸＹテーブル７０は、該テーブル７０をＸ軸方向に移動させる第１モータ４５と、ＸＹテーブル７０をＹ軸方向に移動させる第２モータ５５とを有している。ＸＹテーブル７０には、半導体チップとしてのワーク６０が位置決めすることなく載せられている。

画像処理システムは、位置指令などを発生するマスタ装置１０を有しており、該マスタ装置1０に高速シリアルペアの第１ケーブル２２を介しワーク６０を撮像し、画像処理して正確な位置を検出して画像処理信号を出力する画像処理装置３０が接続されている。画像処理装置３０が高速シリアルペアの第２ケーブル２４を介して第１位置情報装置としての第１モータ制御装置４０に接続されている。第１モータ制御装置４０には、高速シリアルペアの第３ケーブル２６を介して第２位置検出信号を出力する第２位置情報装置として第２モータ制御装置５０が接続されている。マスタ装置１０に対して画像処理装置３０、第１モータ制御装置４０、第２モータ制御装置５０が直列にディジーチェーン接続され、省配線により形成されている。

第１モータ４５、第２モータ５５の回転軸には、それぞれの回転位置を検出してそれぞれ第１，第２検出位置を検出する第１位置検出器４４、第２位置検出器４６が結合されている。

第１モータ制御装置４０は、ＡＢ相という２相のパルス信号列により第１検出位置を取得して第１位置検出信号を出力すると共に、第１モータ４５を制御するように形成されており、同様に、第２モータ制御装置５０は、第２検出位置を取得して第２位置検出信号を送信すると共に、第２モータ５５を制御するように形成されている。

マスタ装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の動作制御プログラムを格納するＲＯＭ１３およびワークエリアとなるＲＡＭ１５、これらを接続するバス１７を有しており、バス１７には、画像処理装置３０、第１及び第２位置検出器４０，５０(以下、検知装置８０という)との間でシリアル通信を実行するための高速シリアル通信用のインタフェース(Ｉ／Ｆ)１９が接続されている。ＣＰＵ１１は、プログラム処理に基づいてインタフェース１９を介して第１，第２，第３ケーブル２２、２４、２６から成る伝送路に検知装置８０から送信された検出位置などを取得したり、検知装置８０に伝送路を介して指令信号を送信したりするように形成されている。

画像処理装置３０には、マスタ装置１０と通信される通信インタフェース(Ｉ／Ｆ)３２と、第１及び第２位置検出器４０，５０の検出位置等を記憶するメモリ３４とを有している。第１モータ制御装置４０には、該伝送路に第１位置検出信号を出力するための通信インタフェース(Ｉ／Ｆ)４２を有している。第２モータ制御装置５０には、該伝送路に位置信号としての第２位置検出信号を出力するための通信インタフェース(Ｉ／Ｆ)５２を有している。

高速シリアル通信は、図１に示すように第１〜第３ケーブル２２，２４，２６をマスタ装置１０から検知装置８０に対して通信を成す下り通信と、該検知装置８０からマスタ装置１０に通信を成す上り通信とから成る二本の伝送路を有する相互通信で形成されている。
下り通信は、図３に示すようにマスタ装置１０から一定の処理周期で伝送路に下り通信用データ１０１が出力される。通信用データ１０１は、最初に同期データが出力され、次に、各伝送路に接続された検知装置８０への指令が画像処理装置３０への第１局データ、第１モータ制御装置４０への第２データ、第２モータ制御装置５０への第３データと局番順にＮ局データまで出力される。上り通信は、図３に示すように検知装置８０から一定の処理周期で伝送路に上り通信用データ１０３が出力され、最初に第１局データ、第２データと局番順にＮ局データまで出力される。

下り通信の第Ｎ局データ１５１は、図４に示すように開始フラグ、局アドレス、データ、ＣＲＣ、終了フラグの順番で形成されている。ここで、開始フラグはデータの伝送開始を示し、局アドレスはデータの送付先及び送付元を示す情報、データは送信データを示し、ＣＲＣは送信信号の信頼性を確保するためのチェック信号、終了フラグは一連のデータ送信パッケージの終了をそれぞれ示すデータである。

検知装置８０は、自分宛の指令であるか否かを局アドレスで確認し、マスタ装置１０からの指令に対して受信・処理する。局アドレスの設定は、検知装置を形成する各々の装置等にロータリスイッチが設けられており、該ロータリスイッチの設定番号が重複しないように設定されている。
一方、上り通信は、同期データ２１を受けて、検知装置８０から局アドレスに応じて時分割にて順次下り通信と同じ開始フラグ、局アドレス、データ、ＣＲＣ、終了フラグの順番で情報伝送を成すように形成されている。したがって、検知装置８０は、下り通信によりマスタ装置１０からの指令を局アドレスに基づき受信するとともに、上り通信により定期的に位置情報を図４の通信フォームにより出力する。

画像処理装置３０では、自局アドレス以外の伝送路上を流れる他局の伝送データの中から第１及び第２位置検出器４０，５０の検出位置を周期的に入力し、下り通信によりマスタ装置１０からの指令を局アドレスに基づき受信するとともに、上り通信により定期的にデータを図３の通信フォームに従って出力する。

次に、画像処理装置３０がワーク６０を撮像して画像処理した結果と位置検出器４４，４６との検出位置との関係を図５に示す。
図５において、Ｘ軸は第１位置検出器４４のベクトル方向、Ｙ軸は第２位置検出器４６のベクトル方向を表す。２１０は画像処理装置３０の画面、２２０は画像処理装置３０が撮像したワーク６０の画像であり、Ｏ点は画像処理装置３０の基準座標点(Ｘ₀,Ｙ₀)である。画像２１０のＸg軸、Ｙg軸は画像処理装置３０の画像のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ａ点は画像処理装置３０が演算したワーク２０３の重心点データ(Ｘa,Ｙa)である。
ここで、画像処理装置３０のＸg軸、Ｙg軸と、ＸＹテーブル４１のＸＹ座標を表すＸ軸、Ｙ軸、即ち第１及び第２位置検出器４０，５０の座標方向は一致しているものとする。画像処理装置３０の画像検出位置と第１及び第２位置検出器４４，４６の第１及び第２検出位置とは同一の単位とする。

画像処理装置３０が画像処理を開始した時にメモリ３４が記憶した第１及び検出位置をそれぞれ(Ｘ21,Ｙ31)とすると、画像処理装置３０が撮像して画像処理して得られたワーク６０の重心座標位置（Ｘc,Ｙc）は、下記となる。
(Ｘc,Ｙc)＝(Ｘ21,Ｙ31)＋(Ｘa,Ｙa)
画像処理装置３０は第１及び第２検出位置と処理信号とを加工合成した上記重心座標位置(Ｘc,Ｙc)を伝送路に位置信号として出力し、マスタ装置１０に送信する。これにより、マスタ装置１０は、上記のように演算処理をすることなく、画像処理装置３０が出力した加工合成された位置信号を使用できる。

上記のように構成された画像処理システムの動作を図１乃至図５を参照して説明する。マスタ装置１０は、プログラム処理に基づき画像処理装置３０に画像データを画像処理させるために、インタフェース１９を介して画像処理の開始指令をデータ３３として送信する。
画像処理装置３０は、伝送路を通じて下り通信にてデータ３３として受信した画像処理の開始指令に基いてワーク６０を撮像して画像処理を開始すると共に、上り伝送路に送られていた第１及び第２位置検出器４０，５０の第１及び第２検出位置をメモリ３４に記憶する。
画像処理装置３０は、画像処理が完了すると、ワーク６０の重心位置情報と共に、画像処理を開始したタイミングにおける第１及び第２検出位置を、上り通信にて伝送路を通じてマスタ装置１０に送信する。

上記のように本実施の形態によれば、マスタ装置１０、第１及び第２モータ制御装置４０，５０、画像処理装置３０に通信インタフェース３２を設けるとともに、該シリアル通信インタフェース３２を高速シリアルペアのケーブル２２，２４，２６で、ディジーチェーン形式で直列に接続して通信するように形成されている。これにより、画像処理装置３０は画像処理開始時の第１及び第２位置検出器４４，４６からの第１及び第２検出位置を得ることができる。
これにより、画像処理装置３０は画像処理後の画像処理信号に第１及び第２位置検出器４４，４６の第１及び第２検出位置を組合せた情報として出力することができる。したがって、マスタ装置１０は、画像処理装置３０から補正処理された位置信号が得られるようになる。

なお、画像処理装置３０を用いるには、周知のキャリブレーションと称する座標系のベクトル方向を合わせる作業と画面画素あたりの実距離を定義付ける作業をしなければならない。

実施の形態２.
本発明の他の実施形態を図１及び図６によって説明する。図６は第１及び第２画像処理装置が位置検出器の検出位置を読み込んだ結果を示す曲線図である。
図６において、Ｐ(n-2)は前々回の取得した検出位置、Ｐ(n-1)は前回の取得した検出位置、Ｐ(n)は最新の検出位置を示す。マスタ装置１０からの画像の開始指令を画像処理装置３０が受信しても、画像処理装置３０は即時に画像処理を開始することができず、何らかの遅れ時間が生じる。

一方、ＸＹテーブル７０が移動を継続していると、画像処理装置３０が検出位置をメモリ３４に記憶しても、厳密には画像の開始指令時の検出位置ではない。よって、開始指令時の位置とするには、検出位置の補正処理が必要となる。
具体的には、検出位置の更新周期がｉＴであり、画像処理装置３０の遅れ時間をΔｔとした場合、画像処理装置３０は、最新の位置情報Ｐ(n)と前回の位置情報Ｐ(n-1)の２点で補正する場合、下記に示す一次の連立方程式を解いて、定数a，bを求める。
ｙ1=ａｘ1＋b
ｙ2=ａｘ2＋b
ここに、ｘ1：時間ｔ1の時の位置
ｘ2：時間ｔ2の時の位置
画像の開始指令時の補正位置Ｐhは、下式にて補正できる。つまり、検出位置の更新周期と第１検出位置の変化量とから第１位置補正位置としての第１位置補正信号を得る。
Ｐh＝Ｐ(n)＋{Ｐ(n)−Ｐ(n-1)}／(ｉＴ・Δｔ)

また、３点で補正する場合は、y=ａｘ²+ｂｘ+cのように2次式で表した下記の連立方程式を解いて、定数a，b，cを求める。
ａX1²＋BX1＋c＝y1
ａX2²＋bX2＋c＝y2
ａX3²＋bX3＋c＝y3
ここに、ｘ3：時間ｔ3の時の位置

画像の開始指令時の補正位置Ｐhは、下記となる。
Ｐh＝{Ｐ(n-2)-2Ｐ(n-1)＋Ｐ(n)}／(２iT)・Ａ・Ａ
＋{-Ｐ(n-2)+４Ｐ(n-1)−３Ｐ(n)})／(２iT)・Ａ＋Ｐ(n)
ここに、Ａ：Δｔ／iT

本実施の形態において、補正する位置情報にマスタ装置１０からの位置指令信号を活用して、等速指令時は２点での補正し、加速・減速区間では３点での補正等と切り変えるようにしても良い。

実施の形態３
本発明の他の実施形態を図１及び図２、図７によって説明する。図７は画像処理装置が位置情報を取得するまでのタイムチャートである。
上記実施の形態では、第１及び第２位置検出器の通信遅れ時間、第１及び第２モータ制御装置４０，５０の通信遅れ時間を考慮することなく説明したが、実際には、該遅れ時間が生じる。この遅れ時間を補正して、画像処理の開始指令の発生タイミングと一致する画像処理システムについて説明する。

第１，第２位置検出器４４，４６からの第１，第２検出位置をそれぞれ第１，第２モータ制御装置４０,５０に送信するのに、遅れ時間ｔaを生じる。第１，第２モータ制御装置４０,５０は、受信した第１，第２検出位置を生成してモータ制御指令を発生すると共に、第１，第２モータ４５,５５の現在検出位置を通信インタフェース４２，５２を介して伝送路に出力するのに、遅れ時間ｔbが生じる。伝送路のシリアル通信は、送信可能なタイミングが局番ごとに設定されている。よって、第１，第２モータ制御装置４０,５０における通信順になるまで伝送路に送信できないので、遅れ時間ｔcが生じる。

画像処理装置３０は、画像の開始理指令を受信すると共に、全ての検出位置を安定して取得するために、次の更新周期における同期信号により画像処理を開始している。この遅れ時間ｔdを要する。
よって、画像処理装置３０が開始指令のタイミングにおける検出位置をメモリ３４に記憶したとしても、ＸＹテーブルの動きよりも遅れた検出位置になる。したがって、第１，第２位置検出器４４，４６が検出位置を検知した時点からモータ制御装置４０,５０を介して画像処理装置３０が画像処理を開始するまでの遅れ時間を設定し、該遅れ時間を上記実施の形態２に示すように、演算式のΔｔとすることで、検出位置の遅れ時間による検出位置の変動を補正して第３補正位置信号を得る。これにより、画像処理装置３０が開始指令のタイミングにおける正確な検出位置を検知することができる。

この遅れ時間は、第１及び第２モータ制御装置４０，５０が初期通信時に画像処理装置３０等のＩＤ信号又は遅れ時間設定値を発信し、画像処理装置３０が該ＩＤ信号又は遅れ時間設定値に基いた遅れ時間値を設定する手段がある。
また、画像処理装置３０は、第１及び第２モータ制御装置４０，５０からの検出位置信号に対して更新周期の一周期分、つまり遅れ時間ｔcと遅れ時間ｔdの和だけ遅れることになるので、その遅れ時間も補正することが好ましい。
なお，遅れ時間の補正は、画像処理装置３０が第１及び第２モータ制御装置４０，５０からの位置信号に基いて実施すると説明したが、マスタ装置１０は、該ＩＤ信号又は遅れ時間設定値に基いた遅れ時間値を設定しても良い。このようにして位置信号を補正したものを第４補正位置信号という。

本発明に係る画像処理システムは、位置検出器によりモータの位置を検出し、ワークを画像処理すると共に、画像処理により得られた位置を用いてモータ等を制御するシステムに適している。

Claims (6)

1. 伝送路に直列に接続される通信インタフェースを有すると共に、制御対象の検出位置を取得して位置検出信号を出力する位置情報装置と、
   前記伝送路に直列に接続される通信インタフェースを有し、前記位置検出信号を記憶する記憶手段を有すると共に、被撮像対象を撮像して画像処理に基いた画像処理信号を発生する画像処理装置と、
   前記画像処理装置、前記位置制御装置を通信制御するマスタ装置とを備えた画像処理システムであって、
   前記画像処理装置は、外部からの開始指令に基づき前記画像処理を開始すると共に、前記位置検出信号を前記記憶手段に記憶し、前記画像処理信号と共に、前記位置検出信号を前記マスタ装置に出力する、
   ことを特徴とする画像処理システム。
2. 前記画像処理装置は、前記位置検出信号と前記画像処理信号とを合成して前記マスタ装置に出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理システム。
3. 前記画像処理装置は、前記位置検出信号の変化量と前記位置検出信号の更新周期とに基き、
   前記開始指令が発生するタイミングにおける前記制御対象の位置を、前記位置検出信号を補正することにより第１補正位置信号として得る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理システム。
4. 前記画像処理装置は、前記伝送路における前記位置検出信号の更新周期に基き、前記開始指令が発生するタイミングにおける前記制御対象の位置を、前記位置検出信号を補正することにより第２補正位置信号として得る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理システム。
5. 前記位置情報装置にＩＤコード又は前記位置検出信号の出力遅れ時間値が付加されており、
   前記画像処理装置は、前記出力遅れ時間を前記ＩＤコード又は遅れ時間値に基いて、前記開始指令における前記制御対象の位置を、前記位置検出信号を補正することにより第３補正位置信号として得る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理システム。
6. 前記マスタ装置は、前記伝送路の通信遅れ時間と前記位置検出信号の出力遅れ時間を演算して求め、該通信遅れ時間及び前記出力遅れ時間を前記伝送路を介して前記画像処理装置の前記記憶手段に設定し、前記開始指令のタイミングにおける前記位置を、前記位置検出信号により補正して第４補正位置信号を得る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理システム。
   

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