KR101988103B1 - 광학 계측 장치 - Google Patents

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도모노리 곤도
유타 스즈키
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

광학 계측 장치(3)는, 마스터 장치(1)로부터 일정한 통신 주기로 산업용 네트워크(2)에 송신된 동기 신호를 수신함과 함께, 동기 신호에 동기하여 광학 계측 장치(3)에 의한 측정 결과(측정값)와, 동기 감시 신호를 출력하도록 구성된 인터페이스부(31)와, 통신 주기는 독립된 측정 주기로 광학적인 측정을 실행하여 측정 결과를 생성함과 함께, 동기 감시 신호를 생성하도록 구성된 계측부(32)를 구비한다. 계측부(32)는, 측정을 개시한 후의 인터페이스부(31)에 의한 동기 신호의 수신에 동기하여, 동기 감시 신호를 온 상태로 설정하고, 측정 결과가 인터페이스부(31)로부터 출력되는 경우에, 인터페이스부(31)에 의한 동기 신호의 수신에 동기하여, 동기 감시 신호를 오프 상태로 설정한다.

Description

광학 계측 장치{OPTICAL MEASURING APPARATUS}
본 발명은 광학 계측 장치에 관한 것으로써, 특히, 산업용 네트워크에 접속 가능한 광학 계측 장치에 관한 것이다.
많은 생산 현장에서 사용되는 기계 및 설비는, 전형적으로는, 프로그래머블 컨트롤러(Progra㎜able Logic Controller; 이하 「PLC」라고도 칭함) 등으로 이루어지는 제어 장치를 포함하는 제어 시스템에 의해 제어된다.
PLC와 하나 또는 복수의 리모트 IO 터미널 사이의 통신은, PLC가 통신 전체를 관리하는 마스터로서 기능하고, 폴링 방식을 이용하여 실현되는 경우도 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2007-312043호 공보는, 리모트 IO 시스템에 있어서의 마스터/슬레이브간 통신으로서, 일반적으로는, 일제동보 방식과 폴링 방식의 2가지 통신 방식을 개시한다.
최근에는, 산업용 오토메이션 현장에서는, 제어 커맨드 및 데이터 신호를 전달하기 위한 네트워크(필드버스라고도 함)가 구축되어 있는 것이 일반적이다. 이러한 네트워크의 하나로서, EtherCAT(등록 상표)이 있다. EtherCAT은 동기성을 강점으로 한 필드버스이며, 모든 슬레이브가 1μs 이하의 지터로 동기할 수 있는 것을 강점으로 하고 있다. 각 슬레이브는, 이 동기 타이밍에서 마스터로부터의 출력 신호(제어 신호)를 받고, 외부로부터 취득된 값을 마스터에 대한 입력 신호(측정값이나 상태 신호 등)에 반영된다.
한편으로는, 내부 동기에 의해 연속적인 측정이 가능한 광학 계측 장치가 존재한다. 이러한 광학 계측 장치를 EtherCAT에 접속한 경우에는, EtherCAT에 접속된 기기 사이에서 동기가 문제가 된다. 정밀도가 높은 계측을 실현하기 위해서는, 각 기기에서 PLC에 입력된 신호에 반영된 데이터가, 언제 취득되었는지가 중요하다.
그러나, 일반적으로, 광학 계측 장치에서는 측정값을 얻기 위해, 어느 정도의 시간에 걸쳐 광을 수광하지 않으면 안된다. 즉 측정 시간에는 수광을 위한 시간이 포함된다. 또한, 광학 계측 장치의 내부에서 수광 데이터로부터 측정값을 생성하는 시간도 필요하게 된다. 이 때문에, 광학 계측 장치에서는, 측정 타이밍과 측정 결과를 출력하는 타이밍이 동기하지 않는 경우가 있다. 따라서, 마스터 장치는, 광학 계측 장치로부터 출력된 데이터가, 어느 타이밍에서 측정된 결과를 반영하고 있는 것인지를 판별하는 것이 곤란하다.
본 발명의 목적은, 측정 결과를 출력하는 타이밍으로부터, 측정 개시의 타이밍을 판별할 수 있도록 측정을 실시하는 광학 계측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태를 따르는 광학 계측 장치는, 마스터 장치 및 슬레이브 장치간에 시각을 동기시키는 동기 기능을 갖는 산업용 네트워크에 접속 가능하게 구성된 광학 계측 장치이다. 광학 계측 장치는, 마스터 장치로부터 일정한 통신 주기에서 산업용 네트워크에 송신된 동기 신호를 수신함과 함께, 동기 신호에 동기하여, 광학 계측 장치에 의한 측정 결과와, 제1 상태 및 제2 상태를 갖는 동기 감시 신호를 출력하도록 구성된 인터페이스부와, 통신 주기는 독립된 측정 주기로 광학적인 측정을 실행하여 측정 결과를 생성함과 함께, 동기 감시 신호를 생성하도록 구성된 계측부를 구비한다. 계측부는, 측정을 개시한 후 인터페이스부에 의한 동기 신호의 수신에 동기하여, 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정하고, 측정 결과가 인터페이스부로부터 출력되는 경우에, 인터페이스부에 의한 동기 신호의 수신에 동기하여, 동기 감시 신호를 제2 상태로 설정한다.
상기의 구성에 의하면, 측정 결과를 출력하는 타이밍으로부터, 측정 개시의 타이밍을 판별할 수 있도록 측정을 실시하는 광학 계측 장치를 제공할 수 있다. 동기 감시 신호가 제1 상태로 설정되는(전환되는) 타이밍 및 동기 감시 신호가 제2 상태로 설정되는(전환되는) 타이밍은, 인터페이스부에 의한 동기 신호의 수신에 동기한다. 광학 계측의 측정 주기가 통신 주기와 다른 경우에도, 동기 감시 신호의 상태는 통신 주기에 동기하여 변화한다. 예를 들어, 그의 통신 주기에서, 마스터 장치는, 광학 계측 장치의 측정값을 받을 뿐만 아니라, 동기 감시 신호를 받는다. 마스터 장치는, 통신 주기에 기초하여, 측정 개시의 타이밍과, 그의 측정 결과가 출력된 타이밍을 검출할 수 있다.
바람직하게는, 계측부는, 인터페이스부가 동기 신호를 수신하는 타이밍에 동기하여, 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정한다.
상기의 구성에 의하면, 동기 감시 신호가 그의 측정의 개시를 나타낸 바와 같이, 계측부는 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정한다. 따라서, 예를 들어 마스터 장치는, 광학 계측 장치의 측정 개시의 타이밍을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정하는 타이밍은, 인터페이스부가 동기 신호를 수신하는 타이밍에 동기하고 있으면 된다. 예를 들어, 인터페이스부가 동기 신호를 수신하는 타이밍에 동기하여 측정을 개시함과 함께, 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정해도 된다. 혹은, 측정 개시 다음의, 인터페이스부가 동기 신호를 수신하는 타이밍에 동기하여 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정해도 된다.
바람직하게는, 계측부는, 인터페이스부가 동기 신호에 동기하여 측정 결과를 출력하는 타이밍에서, 동기 감시 신호를 제2 상태로 설정한다.
상기의 구성에 의하면, 계측부가 동기 감시 신호를 제2 상태로 설정함으로써, 측정 개시의 타이밍과, 그의 측정 개시의 타이밍에서 얻어진 측정 결과를 관련지을 수 있다.
바람직하게는, 계측부는, 개시의 타이밍이 상이한 복수의 상기 측정을 병렬로 실행 가능하도록 구성되어, 복수의 측정에 의해, 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정하는 타이밍과, 동기 감시 신호를 제2 상태로 설정하는 타이밍이 중복될 경우에는, 동기 감시 신호의 상태가 변화하도록, 동기 감시 신호를 제1 상태 및 제2 상태 중 어느 것으로 설정한다.
상기의 구성에 의하면, 어느 측정 처리의 실행 중에 다음의 측정이 개시되어도, 동기 감시 신호를 제1 상태로 유지할 수 있다. 즉, 동기 감시 신호의 상태는, 후의 측정의 개시에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서, 예를 들어 마스터 장치는, 먼저 측정의 개시의 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다. 한편, 어느 측정 처리의 결과를 출력하는 타이밍과, 별도의 측정 개시의 타이밍이 중복될 경우에는, 그 타이밍에서, 계측부는, 동기 감시 신호를 제2 상태로부터 제1 상태로 전환하거나 또는 계측부는, 동기 감시 신호를 제1 상태로부터 제2 상태로 전환할 수 있다. 동기 감시 신호가 제1 상태로부터 제2 상태로 전환되는 경우에는, 측정 결과가 출력된 타이밍과, 그의 측정 결과를 얻기 위한 측정 개시의 타이밍을 관련지을 수 있다. 한편, 동기 감시 신호가 제2 상태로부터 제1 상태로 전환되는 경우에는, 별도의 측정의 개시 타이밍을 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 계측부는, 개시의 타이밍이 다른 복수의 측정을 병렬로 실행 가능함과 함께, 복수의 측정에 각각 대응한 복수의 동기 감시 신호가 생성 가능하도록 구성되어, 복수의 측정 중 제1 측정 개시에 따라, 복수의 동기 감시 신호 중 제1 측정에 대응하는 제1 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정하고, 제1 동기 감시 신호를 제2 상태로 설정하기 전에, 제1 측정의 다음의 제2 측정을 개시함과 함께, 복수의 동기 감시 신호 중 제2 측정에 대응하는 제2 동기 감시 신호를 제1 상태로 설정한다.
상기의 구성에 의하면, 각각의 측정 처리에 대응한 동기 감시 신호가 제1 상태 혹은 제2 상태로 설정되므로, 마스터 장치는, 광학 계측 장치(3)의 복수의 측정의 각각의 개시 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다.
상기의 어느 광학 계측 장치에 있어서, 통신 주기는, 측정 주기보다도 짧은, 또는, 통신 주기는, 측정 주기보다도 길고, 또한, 계측부에 의한 측정 처리 시간을 측정 주기에 더한 시간보다도 짧다.
상기의 구성에 의하면, 측정 결과가 출력된 타이밍과, 그의 측정 결과를 얻기 위한 측정 개시 타이밍을 관련짓는 효과를 높일 수 있다. 계측부에 의한 측정 처리 시간을 측정 주기에 더한 시간보다도 통신 주기가 긴 경우에는, 통신 주기의 1 주기 내에 측정을 종료시킬 수 있다. 예를 들어, 어느 통신 주기 내에 측정을 개시하고, 다음의 통신 주기에 그의 측정 결과를 출력한 경우에는, 측정 개시의 타이밍과, 그의 측정 결과를 출력하는 타이밍을 관련짓는 것이 용이하다. 그러나, 통신 주기가 측정 주기보다도 짧아지면, 마스터 장치가 있는 통신 주기로 측정 결과를 받은 경우에, 그의 측정 결과를 얻기 위한 측정이 행해진 시점을 특정하는 것이 더 어려워진다. 또한, 통신 주기가 측정 주기보다 길고, 또한, 계측부에 의한 측정 처리 시간을 측정 주기에 더한 시간보다도 짧은 경우에도, 마스터 장치가 있는 통신 주기로 측정 결과를 받은 경우에, 그의 측정 결과를 얻기 위한 측정이 행해진 시점을 특정하기가 어렵다는 문제가 발생할 수 있다. 이들 경우에, 동기 감시 신호의 상태를 감시함으로써, 측정 결과가 출력된 타이밍과, 그의 측정 결과를 얻기 위한 측정 개시 타이밍을 관련지을 수 있다.
상기의 바와 같이 본 발명에 따르면, 측정 결과를 출력하는 타이밍으로부터, 측정 개시의 타이밍을 판별할 수 있도록 측정을 실시하는 광학 계측 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부된 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 계측 시스템의 구성예를 나타내는 모식도.
도 2는, EtherCAT에 의한 슬레이브의 동기를 설명하기 위한 모식적인 블록도.
도 3은, EtherCAT에 있어서의 시각 동기 기능을 설명하기 위한 모식도.
도 4는, 필드버스에 접속된 광학 계측 장치의 측정 주기와, EtherCAT의 통신 주기가 동기하지 않은 경우의 과제점을 설명하기 위한 타이밍도.
도 5는, 일반적인 광학식 변위 센서의 처리 흐름을 설명하기 위한 타이밍도.
도 6은, 광학식 변위 센서의 처리 흐름의 예를 나타낸 도면.
도 7은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치에 의한 측정 주기와 통신 주기와의 동기의 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치에 의한 측정 주기와 통신 주기의 동기의 다른 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도.
도 9는, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)의 측정 시간의 길이가 통신 주기의 길이와 거의 동일한 경우의 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도.
도 10은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치가 상세한 구성을 나타낸 블록도.
도 11은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치에 의한, 동기 감시 신호의 출력의 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도.
도 12는, 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 계측 장치에 의한, 통신 주기와 동기한 측정을 설명하기 위한 타이밍도.
도 13은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치에 의해 실행되는, 동기 감시 신호의 출력에 관한 일련의 처리의 흐름도.
도 14는, 도 1에 도시된 계측 시스템의 응용예를 나타낸 개략도.
도 15는, PLC가 광학 계측 장치의 측정값과 서보 모터로부터의 위치 데이터를 연결할 때에 PLC에서 대처가 필요해지는, 시간적인 어긋남을 설명한 타이밍도.
도 16은, 어긋남량을 보정하기 위해 PLC의 구성을 모식적으로 나타낸 기능 블록도.
도 17은, 보정 전후에, 메모리 공간에 보유 지지되는, 위치 데이터 및 광학 계측 장치(3)의 측정값(높이 데이터)을 모식적으로 나타낸 도면.
본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는, 동일 부호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.
<A. 제어 시스템의 구성예>
도 1은, 본 실시 형태에 따른 계측 시스템(100)의 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 1을 참조하여, 계측 시스템(100)은, PLC(1)와, 필드버스(2)와, 광학 계측 장치(3)와, 서보 모터(4)를 포함한다.
PLC(1), 광학 계측 장치(3) 및 서보 모터(4)는 필드버스(2)에 접속된다. 필드버스(2)는, PLC(1)와 교환되는 각종 데이터를 전송한다. 필드버스(2)로서는, 각종 산업용 이더넷(등록 상표)을 사용할 수 있다. 산업용 이더넷으로서는, 예를 들어 EtherCAT, PROFINET(등록 상표) 등이 있다. 이하의 설명에 있어서는, 필드버스(2)로서 EtherCAT이 대표적으로 설명된다.
서보 모터(4)는, 스테이지(5)를 이동시킨다. 도시되어 있지 않지만, 서보 모터(4)는, 인코더를 포함한다. 인코더의 값은, 스테이지(5)의 위치를 나타내는 위치 데이터에 상당한다. 위치 데이터는, 필드버스(2)를 통해 PLC(1)에 입력된다.
광학 계측 장치(3)는, 스테이지(5) 위에 놓인 계측 대상물(51)의 변위를 계측한다. 광학 계측 장치(3)는, 센서 컨트롤러(11)와, 센서 헤드(12)와, 케이블(13)을 포함한다. 센서 헤드(12)는, 케이블(13)에 의해 센서 컨트롤러(11)에 접속된다.
센서 컨트롤러(11)로부터의 제어 신호는 케이블(13)을 통해 센서 헤드(12)에 보내진다. 후술하는 바와 같이, 센서 헤드(12)는, 투광부 및 수광부를 갖는다. 투광부는, 스테이지(5)를 향해 광을 조사하고, 수광부는, 스테이지(5)로부터의 반사광을 수광한다. 수광부로부터 신호가 출력되어서, 그 신호는, 케이블(13)을 통해 센서 컨트롤러(11)에 보내진다. 센서 컨트롤러(11)는, 센서 헤드(12)로부터의 신호에 기초하여 측정값을 산출한다. 센서 컨트롤러(11)는, 필드버스(2)를 통해 PLC(1)에 측정값을 보낸다. 또한, 센서 컨트롤러(11)는, 측정 개시의 타이밍과, 그의 측정의 결과(측정값)의 출력의 타이밍을 나타내는 동기 감시 신호를 출력한다. PLC(1)는, 동기 감시 신호에 의해, 그 측정값을 얻기 위해 측정이 개시된 타이밍을 파악할 수 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 투광부 및 수광부가 센서 헤드(12)에 설치되어 있지만, 투광부 및 수광부는 센서 컨트롤러(11)에 설치되어 있어도 된다.
서보 모터(4)에 의해 스테이지(5)가 이동함으로써, 광학 계측 장치(3)에 대해, 계측 대상물(51)의 표면이 주사된다. 따라서 광학 계측 장치(3)는, 스테이지(5)의 이동 방향을 따라, 센서 헤드(12)로부터 계측 대상물(51)의 표면까지의 변위를 측정할 수 있다. 이 결과, 광학 계측 장치(3)는, 스테이지(5)의 이동 방향을 따른, 계측 대상물(51)의 표면의 형상을 측정할 수 있다. 도 1에서는, 스테이지(5)는 일차원 방향으로 움직이도록 도시되어 있지만, 스테이지(5)는 이차원 방향(XY 방향)으로 가동해도 된다(도 14를 참조).
이 실시 형태에서는, 서보 모터(4)로부터 PLC(1)에 입력되는 위치 데이터(인코더 값)와, 광학 계측 장치(3)로부터 PLC(1)에 입력되는 측정값 사이의 동기성을 담보할 수 있다. 따라서, 위치 정보와 측정값(변위 정보)을 정확하게 관련짓는 것이 가능해지므로, 계측 대상물(51)의 표면의 형상에 관한, 보다 정밀도가 높은 정보를 얻을 수 있다.
<B. 필드버스>
도 2는, EtherCAT에 의한 슬레이브의 동기를 설명하기 위한 모식적인 블록도이다. 도 2를 참조하여, 제어 시스템(SYS)은, 마스터 장치(1a)와, 슬레이브 장치(3-1 내지 3-3)와, 마스터 장치(1a) 및 슬레이브 장치(3-1 내지 3-3)를 접속하는 필드버스(2)에 의해 구성된다.
마스터 장치(1a)는, 슬레이브 장치(3-1 내지 3-3)의 제어를 담당한다. 슬레이브 장치(3-1 내지 3-3)의 각각은, IEEE 802.3 표준 Ethernet(등록 상표) 프레임을 고속으로 전송한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(21)은, 마스터 장치(1a)로부터 송출되어, 슬레이브 장치(3-1 내지 3-3)를 차례로 통과한다. 프레임(21)은, 슬레이브 장치(3-3)에서 되접어 꺾이고, 마스터 장치(1a)로 돌아온다. 프레임(21)은, 제어 커맨드 및 데이터를 포함할 수 있다.
EtherCAT에서는, 마스터 장치(1a)로부터 프레임(21)이 송출된 시점부터 프레임(21)이 마스터 장치(1a)로 복귀될 때까지를 1 사이클로 한다. 각 슬레이브 장치는, 프레임(21)이 통과할 때에 온더플라이로 입출력 처리를 실행한다. 그래서, 1 사이클 사이에 모든 입출력 처리가 완료된다.
도 3은, EtherCAT에 있어서의 시각 동기 기능을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3을 참조하여, 마스터 장치(1a) 및 슬레이브 장치(3-1, 3-2, 3-3, 3-4)는, 각각 시계를 갖는다. 이 시계는, 각 장치에서의 처리의 실행 타이밍 등을 정하는 기준이 된다. 보다 구체적으로는, 마스터 장치(1a) 및 슬레이브 장치(3-1, 3-2, 3-3, 3-4)의 각각은, 시계로서, 동기의 기준이 되는 시각 정보를 주기적으로 생성하는 타이머를 갖고 있다. 마스터 장치(1a)의 시계가 기준이 되고, 슬레이브 장치(3-1 내지 3-4)는, 마스터 장치(1a)의 시계에 동기한다. 보다 구체적으로는, 슬레이브 장치(3-1 내지 3-3)의 각각은, 필드버스(2) 위를 주기적으로 전반하는 프레임(도 2를 참조)에 기초하여, 각각이 갖는 타이머에 발생하고 있는 시간적인 어긋남을 매번 보정한다. 이에 의해, 모든 슬레이브 장치의 지터 어긋남을 1μs 이내로 억제할 수 있다.
<C. 측정 주기와 통신 주기가 동기하지 않은 경우의 과제>
도 4는, 필드버스에 접속된 광학 계측 장치의 측정 주기와, EtherCAT의 통신 주기가 동기하지 않은 경우의 과제점을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 4를 참조하여, 일반적으로 광학 계측 장치(예를 들어 광학식 변위 센서)에서는, 광학 계측 장치 자체의 측정 주기에 따라 촬상을 행한다. 광학 계측 장치는, 통신 주기기의 1 사이클마다 측정값을 출력한다.
도 5는, 일반적인 광학식 변위 센서의 처리 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 5를 참조하여, 먼저, 조명이 점등됨과 함께 촬상 처리가 실행된다. 다음에, 수광 위치를 검출하는 처리가 실행된다. 예를 들어 수광 위치를 검출하기 위해, 촬상 소자에 있어서 수광 강도가 최대인 위치가 특정된다(최대의 수광 강도의 위치에 대응하는 촬상 소자의 화소가 특정된다). 계속해서, 예를 들면 필터링, 평균값 산출 등, 측정값을 산출하는 처리가 실행된다. 측정값 산출 후에, 측정 결과로서 측정값이 출력된다.
도 6은, 광학식 변위 센서의 처리 흐름의 예를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여, 촬상 처리가, 어느 측정 주기 T로 반복하여 실행된다. 도 6에 나타낸 예에서는, 어느 측정의 개시(촬상의 개시)로부터, 그 측정의 결과를 출력할 때까지 필요로 하는 시간(이하 「측정 시간」이라고 칭함)은, 측정 주기 T+계측 처리 시간(3×T)=4×T가 된다.
도 4로 복귀되어, 촬상 타이밍은 측정 주기에 따른다. 그러나 촬상된 타이밍과, 측정값이 출력되는(측정 결과를 갱신하는) 타이밍이 상이할 수 있다. 광학식 변위 센서에 한정되지 않고, 광학 계측 장치의 경우에는, 이와 같이, 촬상된 타이밍과, 측정값이 출력되는(측정 결과를 갱신하는) 타이밍이 상이한 것이 일어난다. 필드버스의 통신 주기와 측정 주기가 동기하지 않는 경우, PLC(1)에서는, 광학 계측 장치로부터 전송된 측정값이, 어느 타이밍에서 측정된 결과인지를 판별할 수 없다.
<D. 측정 주기와 통신 주기의 동기>
본 실시 형태에서는, 광학 계측 장치는, 측정 타이밍을 필드버스의 통신 주기에 동기시킨다. 이에 의해, 측정 타이밍이 필드버스의 통신 주기에 관련된다.
도 7은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 의한 측정 주기와 통신 주기의 동기의 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 광학 계측 장치(3)는, PLC(1)로부터의 SYNC 신호의 수신에 응답하여, 측정을 위한 인터럽트 처리를 발생시킨다. 도 7 및 이후의 도면에 있어서, SYNC 신호의 수신은 「SYNC 인터럽트」로 표기된다.
도 7에 도시된 예에서는, 측정 시간(4×T)이 통신 주기보다도 짧다. 측정 타이밍을 필드버스의 통신 주기에 동기시킴으로써 측정은, 다음의 통신 주기의 개시보다도 빨리 종료된다. 따라서, 다음의 통신 주기의 개시 트리거에 따라, 광학 계측 장치(3)는, PLC(1)에 측정 결과를 송신할 수 있다. 즉, 광학 계측 장치(3)는, 어느 통신 주기 내에서의 측정 결과를, 그 다음의 통신 주기 내에 출력할 수 있다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 의한 측정 주기와 통신 주기의 동기의 다른 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 광학 계측 장치(3)는, 다른 슬레이브 기기의 입력 타이밍과 측정 개시의 타이밍을 동기시키기 위해, SYNC 인터럽트의 발생으로부터 오프셋 시간이 경과한 후의 시점에 있어서 측정을 개시해도 된다. 오프셋의 길이와 측정 시간의 합이 통신 주기보다도 짧기 때문에, 다음의 통신 주기의 개시보다도 빨리 측정이 종료된다. 광학 계측 장치(3)는, 어느 통신 주기 내에서의 측정 결과를, 그 다음의 통신 주기 내에 출력할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 예에서는, 측정 시간(또는 오프셋과 측정 시간의 합)이 통신 주기보다도 짧기 때문에, PLC(1)는 측정 결과를 수신한 타이밍에 기초하여, 그 측정 결과를 얻기 위한 측정이 실행된 통신 주기를 파악할 수 있다. 그러나 통신 주기는, 계측 시스템(100)의 환경에 의존한다. 한편, 측정 주기는, 계측 대상물(51)의 반사율, 광학 계측 장치(3)의 사양, 광학 계측 장치(3)의 개체차와 같은 요인에 의해 결정되기 때문에, 통신 주기와는 독립된 길이가 된다. 반드시 측정 시간이 통신 주기보다도 짧아지도록 계측 시스템(100)이 구축된다고는 할 수 없다.
예를 들어, 계측 대상물(51)의 반사율에 의존하여, 노광 시간이 길어지는 것을 생각할 수 있다. 이러한 경우에는, 측정 시간이 통신 주기와 같게 될 가능성, 혹은 통신 주기보다 길어질 가능성이 있다.
도 9는, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)가 측정 시간의 길이가 통신 주기의 길이와 거의 동일한 경우의 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 통신 주기 T1의 개시에 동기하여, 측정이 개시된다. 측정 시간TA의 길이는, 통신 주기 T1, T2, T3의 각각의 길이에 거의 동일하다. 따라서, 측정 결과를 갱신하는 타이밍이, 통신 주기 T1의 다음의 통신 주기 T2, 혹은, 통신 주기 T2의 다음의 통신 주기 T3일 수 있다.
측정 결과를 갱신하는 타이밍이 계측 시스템(100)의 환경에 의존하는 경우, 유저가, 예를 들어 유저 메뉴얼의 기재에 기초하여, 측정 결과의 갱신의 타이밍을 스스로 계산하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 그러한 경우에는, 유저가 계측 시스템 구축을 위한 난이도가 높아진다. 또한, 계산에 의해 구해진 갱신의 타이밍이 정확한지 여부를 확인하기도 어렵다. 계산에 의해 구해진 갱신의 타이밍이 만일 올바르다고 해도, 예를 들어 광학 계측 장치(3)의 개체차에 의존하여, 측정 결과의 갱신의 타이밍은 계산에 의해 구해진 타이밍으로부터 어긋날 가능성이 있다. 그러나, 그러한 타이밍의 어긋남을 검출하는 것은 어렵다.
본 발명의 실시 형태에서는, 광학 계측 장치(3)가, 동기 감시 신호를 출력한다. 동기 감시 신호는, 통신 주기에 동기하여, 제1 상태와 제2 상태 사이에서 변화한다. 제1 상태에 대한 변화는, 측정의 개시를 나타내고, 제2 상태에 대한 변화는, 그 측정 결과의 출력(즉 측정의 종료)을 나타낸다. PLC(1)는, 동기 감시 신호를 모니터함으로써, 광학 계측 장치(3)의 측정 주기의 시작과 종료를 검출할 수 있다. 이것에 의해 안정된 계측 시스템을 구축할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 대해, 이하에, 보다 상세하게 설명한다.
<E. 광학 계측 장치의 구성>
도 10은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치가 상세한 구성을 나타낸 블록도이다. 도 10을 참조하여, 센서 컨트롤러(11)는, 인터페이스부(31)와, 계측부(32)와, 클럭(33)을 포함한다. 계측부(32)는, 투수광 제어부(41)와, 센서 제어부(42)와, 연산부(43)와, 신호 생성부(44)를 포함한다.
인터페이스부(31)는, 필드버스(2)에 대한 입력/출력을 담당한다. 인터페이스부(31)는, 필드버스(2)에서 전송되는 프레임(21)(도 2를 참조)을 통해서, PLC(1)로부터 SYNC 신호를 수신한다. SYNC 신호는, 통신 주기마다 발생되는 신호이다. 한편, 인터페이스부(31)는, 측정값 및 동기 감시 신호를, 필드버스(2)를 통해 PLC(1)에 송신한다.
계측부(32)는, 광학 계측 장치(3)를 통괄적으로 제어함으로써, 측정 주기를 따라서 계측 대상물(51)의 변위를 광학적으로 측정한다. 또한 계측부(32)는, 그 측정의 개시 및 종료를 나타내기 위한 동기 감시 신호를 생성한다.
투수광 제어부(41)는, SYNC 신호에 응답하여, 측정을 개시하기 위한 제어 신호를 발행한다. 따라서, 센서 제어부(42) 및 연산부(43)는 측정 처리를 실행한다. 연산부(43)는, 광학 계측 장치(3)에 의한 변위의 측정 결과를 나타내는 값을 나타내는 측정값을 생성한다. 신호 생성부(44)는, 동기 감시 신호를 생성한다.
클럭(33)은, 광학 계측 장치(3)에 있어서 실행되는 처리의 타이밍 등을 정하기 위한 클럭 신호를 발생시킨다. 이 클럭 신호에 기초하여 측정 주기가 결정된다. 단, 클럭 신호는, 센서 컨트롤러(11)의 내부에서 발생하는 것으로 한정되지 않는다. 클럭 신호는, 센서 컨트롤러(11)의 외부로부터 공급되어도 된다.
센서 헤드(12)는, 센서 제어부(42)로부터의 제어 신호를, 케이블(13)을 통하여 수신한다. 센서 헤드(12)는, 투광부(34)와, 수광부(35)를 포함한다.
투광부(34)는, 제어 신호에 따라, 스테이지(5)를 향해 광을 투사한다. 수광부(35)는, 스테이지(5) 또는 계측 대상물(51)에 의해 반사된 광을 받는다. 도시되어 있지 않지만, 수광부(35)는, 촬상 소자를 포함해도 된다. 수광부(35)는, 제어 신호에 따라, 수광부(35)가 받은 광의 양을 나타내는 수광 신호를 출력한다. 수광 신호는, 케이블(13)을 통해 계측부(32)에 보내진다. 연산부(43)는, 수광 신호에 의해 표현되는 수광량에 기초하여, 측정값을 산출한다.
광학 계측 장치(3)가 광학식 변위 센서인 경우, 변위 측정의 방식은 특별히 한정되지 않는다. 변위 측정의 방식은, 예를 들어 백색 공촛점 방식이어도 되고, 삼각 측량 방식이어도 된다.
<F. 광학 계측 장치의 출력>
도 11은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 의한, 동기 감시 신호의 출력의 예를 모식적으로 나타낸 타이밍도이다. 도 10 및 도 11을 참조하여, 시각 tA에서, 광학 계측 장치(3)는, 통신 주기에 동기하여 측정을 개시함과 함께, 동기 감시 신호를 오프 상태로부터 온 상태로 변화시킨다. 따라서 시각 tA에서, 동기 감시 신호는, 제1 상태인 온 상태로 설정된다.
광학 계측 장치(3)는, 그 측정의 결과를 출력하는 타이밍에서, 동기 감시 신호를 온 상태로부터 오프 상태로 변화시킨다. 예를 들어, 통신 주기 T2의 개시에 동기하여 광학 계측 장치(3)가 측정 결과를 출력하는 경우, 광학 계측 장치(3)는, 통신 주기 T2의 개시 시각 tB에서, 동기 감시 신호를 온 상태로부터 오프 상태로 변화시킨다. 따라서 시각 tB에 있어서, 동기 감시 신호는, 제2 상태인 오프 상태로 설정된다. 통신 주기 T3의 개시에 동기하여 광학 계측 장치(3)가 측정 결과를 출력하는 경우, 광학 계측 장치(3)는, 통신 주기 T3의 개시 시각 tB에서, 동기 감시 신호를 온 상태로부터 오프 상태로 변화시켜도 된다.
동기 감시 신호의 상태가 오프 상태로부터 온 상태로 변화한 타이밍을 검출함으로써, 광학 계측 장치(3)에 의한 측정의 개시를 검출할 수 있다. 동기 감시 신호의 온 상태는, 광학 계측 장치(3)가 측정 중인 것, 바꾸어 말하면, 그 측정 결과를 출력하기 위한 처리를 실행 중임을 나타낸다. 동기 감시 신호의 상태가 온 상태로부터 오프 상태로 변화한 타이밍을 검출함으로써, 광학 계측 장치(3)로부터 측정 결과가 출력된 것을 검출할 수 있다.
PLC(1)는, 동기 감시 신호의 상태를 모니터함으로써, 광학 계측 장치(3)에 의한 측정 개시의 타이밍과, 그의 측정 결과의 출력 타이밍을 검출할 수 있다. 따라서, PLC(1)는, 측정 결과가 출력되는 타이밍과, 그의 측정이 개시되는 타이밍을 관련지을 수 있다.
본 실시 형태에서는, 동기 감시 신호의 제1 상태는 온 상태이며, 동기 감시 신호의 제2 상태는 오프 상태이다. 그러나, 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 동기 감시 신호의 제1 상태가 오프 상태이며, 동기 감시 신호의 제2 상태가 온 상태 여도 된다.
도 12는, 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 계측 장치에 의한, 통신 주기와 동기된 측정을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 12를 참조하여, PLC(1)는, SYNC 신호를, 일정한 통신 주기 Tc로 출력한다. 따라서, 광학 계측 장치(3)의 인터페이스부(31)(도 10을 참조)는, SYNC 신호를, 통신 주기 Tc마다 수신한다.
시각 t1에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호를 수신한다. SYNC 신호의 수신에 따라, 광학 계측 장치(3)는, 시각 t11에 있어서 노광 및 촬상을 개시한다. 시각 t1부터 시각 t11까지 사이의 길이는, 계측 시스템(100)의 환경에 의존할 수 있다.
시각 t2에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, 노광 및 촬상을 종료한다. 이후, 광학 계측 장치(3)는, 측정 결과를 출력하기 위한 처리를 실행한다. 예를 들어 시각 t1부터 시각 t2까지 사이의 길이는 일정하다. 따라서, 시각 t1부터 시각 t11까지 사이의 길이를 변경함으로써, 노광 시간이 변경된다.
시각 t3에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, 다음의 SYNC 신호를 수신한다. 시각 t3에 있어서는, 광학 계측 장치(3)는, 측정 중의 상태이다. 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호의 수신에 동기하여, 동기 감시 신호의 상태를 오프 상태로부터 온 상태로 변화시킨다.
광학 계측 장치(3)가 측정 처리를 완료한 직후의 시각 t4에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호를 수신한다. 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호의 수신에 동기하여, 측정을 개시한다. 시각 t4에서는, 시각 t11에 시작된 측정의 결과는 아직 출력되어 있지 않다. 따라서, 시각 t4부터 시각 t5까지의 사이에 측정이 개시되지만, 동기 감시 신호는 온 상태 그대로이다. 시각 t4에서의 SYNC 신호의 수신에 의해, 광학 계측 장치(3)는, 시각 t12에 있어서 노광 및 촬상을 개시한다.
시각 t5에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호를 수신한다. 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호의 수신에 동기하여, 시각 t11에 시작된 측정의 결과를 출력함과 함께, 동기 감시 신호의 상태를 온 상태로부터 오프 상태로 변화시킨다. 시각 t11로부터 개시된 측정은, 시각 t5에 있어서 종료한다. 시각 t11로부터 시각 t5까지의 길이가 측정 시간 TA이다. 통신 주기 Tc는 측정 주기보다도 짧다.
시각 t6의 직전에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, t12에 있어서 시작된 측정 처리를 완료한다. 시각 t6에 있어서 SYNC 신호를 수신하면, 광학 계측 장치(3)는, 시각 t13에 있어서 노광 및 촬상을 개시한다.
시각 t7에 있어서, 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호를 수신한다. 광학 계측 장치(3)는, SYNC 신호의 수신에 따라, 시각 t12에 시작된 측정 결과를 출력한다. 또한, 광학 계측 장치(3)는, 동기 감시 신호의 상태를 온 상태로부터 오프 상태로 변화시킨다. 동기 감시 신호의 상태 변화는, 시각 t13에 있어서의 측정의 개시를 나타낸다.
시각 t3부터 시각 t5까지의 동기 감시 신호의 변화에 의해 나타낸 바와 같이, 광학 계측 장치(3)는, 측정의 개시에 의해, 동기 감시 신호를 일단 온하면, 그 측정 결과를 출력할 때까지의 사이, 동기 감시 신호를 온 상태로 유지한다. 예를 들어 시각 t11로부터 개시된 측정 처리의 실행 중에, 시각 t12에 있어서 다음의 측정 처리가 개시된다. 시각 t12에 있어서는, 동기 감시 신호는 온 상태이다. 즉, 동기 감시 신호의 상태는, 후의 측정의 개시에 의한 영향을 받지 않는다. 측정 결과를 출력하는 타이밍에서, 광학 계측 장치(3)는 동기 감시 신호를 오프한다. 이에 의해, 측정 결과가 출력되는 타이밍과, 그의 측정이 개시되는 타이밍을 관련지을 수 있으므로, PLC(1)는, 측정값에 대응하는 측정 개시의 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다.
시각 t5는, 시각 t11에 있어서 개시된 측정 처리의 결과가 광학 계측 장치(3)로부터 출력되는 것을 나타내도록 동기 감시 신호가 오프하는 타이밍과 함께, 시각 t12로부터 다른 측정이 개시된 것을 나타내는 타이밍이기도 하다. 시각 t5 이전에 있어서, 동기 감시 신호가 온 상태이므로, 계측부(32)는, 시각 t5에 있어서 동기 감시 신호를 오프한다. 이에 의해, 시각 t5에 있어서 광학 계측 장치(3)로부터 출력되는 측정 결과(측정값)와, 그의 측정값을 얻기 위한 측정 개시 타이밍을 관련지을 수 있다.
시각 t7은, 시각 t13에 있어서 개시된 측정 처리의 결과가 출력되는 것을 나타내도록 동기 감시 신호가 온하는 타이밍과 함께, 시각 t12에 있어서 개시된 측정의 결과가 광학 계측 장치(3)로부터 출력되는 것을 나타내는 타이밍이기도 하다. 시각 t7 이전에 있어서, 동기 감시 신호가 오프 상태이므로, 계측부(32)는, 시각 t7에 있어서 동기 감시 신호를 온한다. 이에 의해, 동기 감시 신호는, 시각 t7의 직전 통신 주기에 있어서 측정이 개시된 것을 개시된 것을 나타낸다. 시각 t7 이전에 있어서, 동기 감시 신호가 오프 상태인 것은, 시각 t12에 있어서 측정이 개시되었다는 것을 나타내도록 동기 감시 신호가 변화하지 않는다는 것이다. 따라서, 측정 결과가 출력되는 타이밍과, 그 측정이 개시되는 타이밍이 확실하게 관련되어 있다.
<G. 동기 감시 신호의 출력 플로우>
도 13은, 본 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 의해 실행되는, 동기 감시 신호의 출력에 관한 일련의 처리의 흐름도이다. 도 10 및 도 13을 참조하여, SYNC 인터럽트의 발생에 의해, 처리가 개시되는 동시에, SYNC 인터럽트마다 도 13에 나타난 일련의 처리가 반복하여 실행된다.
스텝 S1에 있어서, 광학 계측 장치(3)(예를 들어 계측부(32))는, SYNC 인터럽트가 발생한 시점에 있어서 측정이 이미 개시되어 있는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 노광 및 촬상이 완료된 경우에는, 측정이 이미 개시했다고 판정할 수 있다. 이 경우(스텝 S1에 있어서 "예"), 처리는 스텝 S2로 진행한다.
스텝 S2에 있어서, 광학 계측 장치(3)(예를 들어 신호 생성부(44))는, 동기 감시 신호의 상태를 오프 상태로부터 온 상태로 전환한다. 즉, 광학 계측 장치(3)는, SYNC 인터럽트에 따라, 측정 개시를 나타내게 동기 감시 신호의 상태를 변화시킨다.
한편, SYNC 인터럽트가 발생한 타이밍이, 측정의 개시를 나타내는 타이밍과는 상이한 경우(스텝 S1에 있어서 NO), 처리는 스텝 S3으로 진행한다. 이 경우, 광학 계측 장치(3)(예를 들어 계측부(32))는, SYNC 인터럽트가 발생한 타이밍이, 측정 결과를 출력하는 타이밍인지 여부를 판정한다. SYNC 인터럽트가 발생한 타이밍이, 측정 결과를 출력하는 타이밍인 경우(스텝 S3에 있어서 "예"), 광학 계측 장치(3)(예를 들어 신호 생성부(44))는, 동기 감시 신호의 상태를 온 상태로부터 오프 상태로 전환한다. 즉, 광학 계측 장치(3)는, SYNC 인터럽트에 따라, 측정 결과의 출력을 나타내도록 동기 감시 신호의 상태를 변화시킨다.
한편, SYNC 인터럽트가 발생한 타이밍이, 측정의 개시를 나타내는 타이밍 및 측정 결과를 출력하는 타이밍의 어느 것과도 상이한 경우(스텝 S3에 있어서 NO), 처리는 스텝 S5에 진행한다. 이 경우에는, 광학 계측 장치(3)(예를 들어 신호 생성부(44))는, 동기 감시 신호의 상태를 온 상태 또는 오프 상태로 유지한다. 즉 동기 감시 신호의 상태는 변화하지 않는다. 스텝 S2, S4, S5의 어느 처리의 실행 후에는, 이 플로우는, SYNC 인터럽트에 의한 개시를 대기 상태로 되돌려진다.
<H. 응용예>
도 14는, 도 1에 도시된 계측 시스템(100)의 응용예를 나타낸 개략도이다. 도 1 및 도 14를 참조하여, 계측 대상물(51)은, 스테이지(5)(도 1 참조)를 구동하는 서보 모터(4)에 의해, 이차원 방향(X 방향 및 Y 방향)에 주사된다. 센서 헤드(12)는, 센서 헤드(12)로부터 계측 대상물(51)까지의 거리(Z 방향의 변위)를 측정한다. 위치 데이터와, 광학 계측 장치(3)의 측정값이, PLC(1)에 보내져서, PLC(1)는, 그 내부에서 실행되는 프로그램에 의해, 위치 데이터와 광학 계측 장치(3)의 측정값을 연결한다. 도 1 및 도 14에 도시된 구성에 의하면, 스테이지(5)의 가감속 영향을 받기 어려운 변위의 계측을 실현할 수 있다. 따라서 정확한 측정이 가능한 3차원 형상 측정 시스템을 실현할 수 있다.
PLC(1)의 내부에서 실행되는 프로그램에서는, 광학 계측 장치(3)의 측정값과 위치 데이터를 연결할 때에는, PLC(1)가 광학 계측 장치(3)의 측정값을 수취하는 타이밍과, 서보 모터(4)의 위치 데이터를 수취하는 타이밍 사이의 어긋남을 고려할 필요가 있다. 스테이지(5)의 이동 속도는 항상 등속이 아니기 때문에, 시간 방향의 어긋남량이 클수록 계측 대상물(51)의 형상 측정이 부정확해지기 때문이다.
도 15는, PLC(1)가 광학 계측 장치(3)의 측정값과 서보 모터(4)로부터의 위치 데이터를 연결할 때에 PLC(1)에 있어서 대처가 필요해지는, 시간적인 어긋남을 설명한 타이밍도이다. 도 15에 있어서, 4종류의 타이밍의 어긋남이 나타난다. 제1 어긋남 T21은, 기점이 되는 타이밍으로부터 광학 계측 장치(3)가 측정을 개시하는 타이밍까지 사이의 어긋남이다. 제2 어긋남 T22는, 기점이 되는 타이밍으로부터 PLC(1)가 측정 결과를 수취하는 타이밍까지 사이의 어긋남이다. 제3 어긋남 T23은, 기점이 되는 타이밍으로부터, 서보 모터(4)가 스테이지(5)의 위치를 유지하는 타이밍까지 사이의 어긋남이다. 제4 어긋남 T24는, 기점이 되는 타이밍으로부터, PLC(1)가 위치 데이터를 수취하는 타이밍까지 사이의 어긋남이다.
제2 어긋남 T22 및 제4 어긋남 T24는, 통신 주기 Tc를 단위로 한(통신 주기의 정수배 길이를 가진) 어긋남이다. 더욱 상세하게는, 제2 어긋남 T22는, 통신 주기 Tc와 측정 시간 TA(도 12 참조)의 조합에 의해, 통신 주기 Tc를 단위로서 변동한다. 또한, 광학 계측 장치(3)의 개체차에 의해서도 제2 어긋남 T22는, 통신 주기 Tc를 단위로서 변동할 수 있다. PLC(1)는, 동기 감시 신호가 온 상태인 시간(예를 들어 도 12에 나타난, 시각 t3부터 시각 t5까지 사이의 시간)을 측정함으로써, 제2 어긋남 T22의 길이를 파악할 수 있다.
광학 계측 장치(3)의 운용중에 제2 어긋남 T22가 변동하지 않는다는 조건이 성립하는 경우, PLC(1)는, 광학 계측 장치(3)의 운용 개시 시에 한번만, 제2 어긋남 T22의 길이를 파악하면 된다. PLC(1)는, 그 길이에 기초하여, 어긋남량을 보정할 수 있다. 한편, 광학 계측 장치(3)의 운용 중에 제2 어긋남 T22가 변동할 수 있는 것이면, PLC(1)는, 동기 감시 신호의 온 상태의 시간 길이를 항상 계측하고, 그 계측된 길이에 기초하여, 어긋남량을 보정할 수 있다.
한편, 제4 어긋남 T24의 길이는, 거의 일정한 것으로 간주할 수 있다. 그 이유로서, 스테이지(5)의 위치 보유 지지에 필요한 처리 시간은 충분히 작은 것, 처리 시간의 변동이 얼마 안된 것을 들 수 있다. 따라서, PLC(1)는, 미리 확정된(예를 들어 사양에 의해 확정된) 어긋남량의 값을 이용하여 위치 데이터를 보정할 수 있다.
도 16은, 어긋남량을 보정하기 위한 PLC(1)의 구성을 모식적으로 나타낸 기능 블록도이다. 도 16을 참조하여, PLC(1)는, 메모리(61)와, 보정 처리부(62)를 포함한다. 메모리(61)는, 광학 계측 장치(3)로부터의 측정값 및 서보 모터(4)로부터의 위치 데이터를 저장하기 위한 메모리 공간을 구성한다. 보정 처리부(62)는, 메모리(61)에 저장된 측정값과 위치 데이터를 사용하여, 어긋남량을 보정하기 위한 처리를 실행한다. 이에 의해, 광학 계측 장치(3)로부터의 측정값과, 위치 데이터를 정확하게 연결할 수 있으므로, 계측 대상물(51)의 형상에 대해 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
도 17은, 보정 전후에, 메모리 공간에 보유 지지되는, 위치 데이터 및 광학 계측 장치(3)의 측정값(높이 데이터)을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 예를 들어 보정 전에는, 위치 데이터와 높이 데이터가, (위치_1, 높이_1), (위치_2, 높이_2), (위치_3, 높이_3), (위치_4, 높이_4)와 같이 관련된다. 어긋남량이 보정된 것에 의해, 위치 데이터와 높이 데이터가, (위치_2, 높이_1), (위치_3, 높이_2), (위치_4, 높이_3), (위치_5, 높이_4)와 같이 관련된다.
도 15에 도시된 타이밍도에 있어서, 제1 어긋남 T21이 명확한 경우에는, 제3 어긋남 T23을 제1 어긋남 T21에 일치시킴으로써 통신 주기로부터의 어긋남량을 일치시킬 수 있다. 반대로 제3 어긋남 T23이 명확한 경우에는, 제1 어긋남 T21을 제3 어긋남 T23에 일치시켜도 된다. 이 경우에도, 통신 주기로부터의 어긋남량을 일치시킬 수 있다.
본 실시 형태에 따른 계측 시스템(100)에 있어서, 이상의 보정 처리를 포함하는 프로그램을 PLC(1)가 실행한다. 이 때에, PLC(1)는, 동기 감시 신호가 온 및 오프하는 타이밍 및 동기 감시 신호의 온 시간의 길이를 감시한다. 이에 의해, 의도하지 않는 보정 어긋남이 발생한 경우에도, 그 발생을 검출할 수 있으므로, 보정의 어긋남을 수정할 수 있다. 따라서, 계측 대상물(51)의 형상을 정확하게 계측할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 있어서, 계측부(32)는, 복수의 측정에 각각 대응한 복수의 동기 감시 신호를 생성해도 된다. 이 경우, 계측부(32)는, 복수의 측정 중 제1 측정의 개시에 따라, 복수의 동기 감시 신호 중 제1 측정에 대응하는 제1 동기 감시 신호를 온 상태로 설정할 수 있다. 또한 계측부(32)는, 제1 동기 감시 신호를 오프 상태로 설정하기 전에, 제1 측정의 다음의 제2 측정을 개시함과 함께, 복수의 동기 감시 신호 중 제2 측정에 대응하는 제2 동기 감시 신호를 온 상태로 설정할 수 있다. 이 경우에도, 각각의 동기 감시 신호에 의해, 마스터 장치는, 광학 계측 장치(3)의 복수의 측정의 각각의 개시 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 도 12의 타이밍도에 있어서는, 통신 주기는, 측정 주기보다도 길고, 또한, 계측부에 의한 측정 처리 시간을 측정 주기에 더한 시간(측정 시간)보다도 짧은 예를 나타냈다. 그러나 통신 주기가, 측정 주기보다도 짧은 경우에도 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)에 의해, 측정 결과가 출력된 타이밍과, 그의 측정 결과를 얻기 위한 측정 개시 타이밍을 관련지을 수 있다.
계측 시스템(100)에 있어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 계측 장치(3)의 수는 복수여도 된다. 그 경우, 복수의 광학 계측 장치(3)는, 노광 종료 타이밍을 서로 동기시켜도 된다. 동기 감시 신호가 오프 상태로부터 온 상태로 변하는 타이밍(도 12의 시각 t7에 대응)은, SYNC 신호를 수신한 모든 광학 계측 장치(3)가 측정을 개시한 다음의 SYNC 신호의 수신 타이밍으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타나고, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (7)

  1. 마스터 장치 및 슬레이브 장치의 사이에 시각을 동기시키는 동기 기능을 갖는 산업용 네트워크에 접속 가능하게 구성된 광학 계측 장치이며,
    상기 마스터 장치로부터 일정한 통신 주기로 상기 산업용 네트워크에 송신된 동기 신호를 수신함과 함께, 상기 동기 신호에 동기하여, 상기 광학 계측 장치에 의한 측정 결과와, 제1 상태 및 제2 상태를 갖는 동기 감시 신호를 상기 마스터 장치에 출력하도록 구성된 인터페이스부와,
    상기 통신 주기와는 독립된 측정 주기로 광학적인 측정을 실행하여 상기 측정 결과를 생성함과 함께, 상기 동기 감시 신호를 생성하도록 구성된 계측부를 구비하고,
    상기 계측부는, 상기 측정을 개시한 후의 상기 인터페이스부에 의한 상기 동기 신호의 수신에 동기하여, 상기 동기 감시 신호를 상기 제1 상태로 설정하고, 상기 측정 결과가 상기 인터페이스부로부터 출력되는 경우에, 상기 인터페이스부에 의한 상기 동기 신호의 수신에 동기하여, 상기 동기 감시 신호를 상기 제2 상태로 설정하는, 광학 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계측부는, 상기 인터페이스부가 상기 동기 신호를 수신하는 타이밍에 동기하여, 상기 동기 감시 신호를 상기 제1 상태로 설정하는, 광학 계측 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 계측부는, 상기 인터페이스부가 상기 동기 신호에 동기하여 상기 측정 결과를 출력하는 타이밍에서, 상기 동기 감시 신호를 상기 제2 상태로 설정하는, 광학 계측 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계측부는, 개시의 타이밍이 상이한 복수의 상기 측정을 병렬로 실행 가능하도록 구성되어, 상기 복수의 상기 측정에 의해, 상기 동기 감시 신호를 상기 제1 상태로 설정하는 타이밍과, 상기 동기 감시 신호를 상기 제2 상태로 설정하는 타이밍이 중복될 경우에는, 상기 동기 감시 신호의 상태가 변화되도록, 상기 동기 감시 신호를 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 중 어느 것으로 설정하는, 광학 계측 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계측부는, 개시의 타이밍이 상이한 복수의 상기 측정을 병렬로 실행 가능함과 함께, 상기 복수의 상기 측정에 각각 대응한 복수의 상기 동기 감시 신호를 생성 가능하도록 구성되어, 상기 복수의 상기 측정 중 제1 측정의 개시에 따라, 상기 복수의 상기 동기 감시 신호 중 상기 제1 측정에 대응하는 제1 동기 감시 신호를 상기 제1 상태로 설정하고, 상기 제1 동기 감시 신호를 상기 제2 상태로 설정하기 전에, 상기 제1 측정의 다음의 제2 측정을 개시함과 함께, 상기 복수의 상기 동기 감시 신호 중 상기 제2 측정에 대응하는 제2 동기 감시 신호를 상기 제1 상태로 설정하는, 광학 계측 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 통신 주기는 상기 측정 주기보다도 짧은, 광학 계측 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 통신 주기는, 상기 측정 주기보다도 길고, 또한, 상기 계측부에 의한 측정 처리 시간을 상기 측정 주기에 더한 시간보다도 짧은, 광학 계측 장치.
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