KR20190104858A - 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

계측 주기 및 계측값의 송신 주기 설정 자유도를 높이고, 또한 고정밀도의 계측 시스템을 제공한다.
계측 시스템(1)은 제어 장치(100)와, 제1 주기(Tb)로 계측 대상을 계측하고, 또한 계측 장치에 의해 얻어진 계측값을 제어 장치(100)로 송신하는 계측 장치(300)를 구비한다. 계측 장치(300)는 제1 주기(Tb)보다 긴 제2 주기(Ta)로 송신되는 프레임(＃K1,＃K2,＃K3)을 이용하여 송신 대기 계측값과, 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 부가 정보를 제어 장치(100)로 송신한다. 제어 장치(100)는 부가 정보를 이용하여 복수의 계측값을 시계열로 나열한 시계열 데이터를 생성한다.

Description

계측 시스템 및 방법 {Measurement system and method thereof}
본 발명은 계측 시스템 및 계측 시스템에 있어서의 방법에 관한 것이다.
최근의 ICT(Information and Communication Technology)의 진보에 의해 생산 현장에서도, 제어 장치와 각종 계측 장치를 네트워크 등을 통해 통합한 시스템이 제안되고 있다.
예컨대, 미국 특허 출원 공개 제2008/0307125 A1호 명세서(특허 문헌 1)에는, 소정의 샘플링 주기로 데이터를 취득하고, 샘플링 주기보다 긴 폴링 주기로 당해 데이터를 제어 장치로 송신하는 구성이 개시되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1의 도 1, 도 2 등).
[특허문헌 1]미국 특허 출원 공개 제2008/0307125 A1호 명세서
그런데, 제어 장치로 송신하는 계측값의 개수를 매회 일정하게 하는 관점에서, 샘플링 주기(계측 주기)를 폴링 주기(송신 주기)의 약수로 할 필요가 있다. 또한, 특허 문헌 1에서는, 폴링 주기가 샘플링 주기보다 길기 때문에, 취득된 데이터가 모두 제어 장치로 송신되지는 않는다.
본원 발명은, 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 계측 주기 및 계측값의 송신 주기 설정 자유도를 높이고, 또한 고정밀도의 계측 시스템 및 계측 시스템에 있어서의 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 계측 시스템은, 제어 장치와, 제1 주기로 계측 대상을 계측하고, 또한 계측 장치에 의해 얻어진 계측값을 제어 장치로 송신하는 계측 장치를 구비한다. 계측 장치는, 제1 주기보다 긴 제2 주기로 송신되는 제1 프레임을 이용하여 송신 대기 계측값과, 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 제1 부가 정보를 제어 장치로 송신한다. 제어 장치는, 제1 부가 정보를 이용하여 복수의 계측값을 시계열로 나열한 제1 시계열 데이터를 생성한다.
상기 구성에 의하면, 계측 주기 및 계측값의 송신 주기 설정 자유도를 높이고, 또한 고정밀도의 계측 시스템을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 제1 부가 정보는 제1 프레임의 식별 번호를 더 포함한다.
상기 구성에 의하면, 제어 장치는 어느 프레임에 몇개의 계측값 또는 상태값이 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
바람직하게는, 제어 장치는, 제1 주기와 제1 프레임의 수신 시각에 기초하여 계측 장치가 계측값을 얻었을 때의 시각 정보를 산출한다. 제어 장치는 제1 프레임의 수신 시각과 제1 프레임의 기준이 되는 수신 타이밍과의 차분을 산출한다. 제어 장치는 산출된 시각 정보를 차분으로 보정한다.
상기 구성에 의하면, 프레임 요동의 영향을 받지 않는 높은 정밀도의 각 계측 결과의 시각 정보를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 계측 시스템은 계측 장치와 계측 대상과의 사이의 상대 위치 관계를 변화시키는 구동 장치를 더 구비한다. 구동 장치는 제3 주기로 구동 장치의 동작 상태를 계측하고, 또한 구동 장치의 계측에 의해 얻어진 상태값을 제어 장치로 송신하는 기능을 갖는다. 구동 장치는 제3 주기보다 긴 제4 주기로 송신되는 제2 프레임을 이용하여 송신 대기 상태값과, 송신 대기 상태값의 개수 정보를 포함하는 제2 부가 정보를 제어 장치로 송신한다. 제어 장치는 제2 부가 정보를 이용하여 복수의 상태값을 시계열로 나열한 제2 시계열 데이터를 생성한다.
상기 구성에 의하면, 계측 주기 및 상태값의 송신 주기 설정 자유도를 높이고, 또한 고정밀도의 계측 시스템을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 제어 장치는 제1 시계열 데이터와 제2 시계열 데이터에 기초하여 계측값과 상태값과의 대응 관계를 시계열로 나타낸 프로파일을 생성한다.
상기 구성에 의하면, 계측 시스템(1)의 사용자는 계측 대상의 정확한 형상을 할 수 있다.
바람직하게는, 제어 장치는 제1 시계열 데이터 및 제2 시계열 데이터의 각각에 대해, 데이터 보간 처리를 수행한다. 제어 장치는 보간 후의 제1 시계열 데이터 및 보간 후의 제2 시계열 데이터를 이용하여 프로파일을 생성한다.
상기의 구성에 의하면, 계측 시스템(1)의 사용자는 계측 대상의 보다 정확한 형상을 알 수 있다.
바람직하게는, 계측 장치는 제1 시계열 데이터에서의 데이터 보간 방법을 제어 장치로 지시한다.
상기 구성에 의하면, 제어 장치(100)에 있어서, 계측값의 시계열 데이터의 보간 방법을 미리 정해 둘 필요가 없다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 방법은, 제어 장치와, 제1 주기로 계측 대상을 계측함으로써 얻어진 계측값을 제어 장치로 송신하는 계측 장치를 구비한 계측 시스템에서 실행된다. 방법은, 계측 장치가, 제1 주기보다 긴 제2 주기로 송신되는 제1 프레임을 이용하여, 송신 대기 계측값과, 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 부가 정보를 제어 장치로 송신하는 단계와, 제어 장치가 부가 정보를 이용하여 복수의 계측값을 시계열로 나열한 시계열 데이터를 생성하는 단계를 구비한다.
상기 방법에 의하면, 계측 주기 및 계측값의 송신 주기 설정 자유도를 높이고, 또한 고정밀도의 계측 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 계측 주기 및 계측값의 송신 주기 설정 자유도를 높이고, 또한 고정밀도의 계측 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 계측 시스템의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템의 전체 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템을 구성하는 제어 장치의 하드웨어 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템을 구성하는 드라이브 유닛의 하드웨어 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템을 구성하는 계측 장치의 하드웨어 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 6은 프레임의 송신 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 프레임의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 계측 장치와 제어 장치 사이에서 실행되는 처리의 흐름을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 계측 장치에서 실행되는 프레임 송신 처리의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 제어 장치에서 실행되는 처리의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 외부 디스플레이에 표시되는 화상을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 프레임의 요동을 설명하기 위한 도면이다.
이하에 있어서, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일한 부품에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 그러한 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
§1 적용예
도 1은 계측 시스템(1)의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하여, 계측 시스템(1)은 제어 장치(100)와 계측 장치(300)를 구비한다.
계측 장치(300)는 계측 주기(Tb)(제1 주기)로 계측 대상을 계측하고, 또한 계측에 의해 얻어진 계측값을 제어 장치(100)로 송신한다. 상세하게는, 계측 장치(300)는 계측 주기(Tb)보다 긴 송신 주기(Ta)(제2 주기)로 송신되는 프레임을 이용하여 송신 대기 계측값과, 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 부가 정보를 제어 장치(100)로 송신한다.
도 1의 예의 경우, 시각(t0)으로부터 계측 주기(Tb)로 계측이 실행된다. 계측에 의해 얻어진 계측값은 계측 장치(300) 내의 버퍼에 일시적으로 격납된다. 계측 장치(300)는 송신 주기(Ta)마다 버퍼에 일시적으로 격납되어 있는 계측값(송신 대기 계측값)과, 당해 계측값의 개수 정보(부가 정보)를 제어 장치(100)로 송신한다. 또한 송신 주기(Ta) 및 송신 타이밍은 제어 장치(100)에 의해 관리되고 있다.
예컨대, 송신 주기(Ta) 타이밍인 시각(t1)에 있어서, 계측 장치(300)는 프레임(＃K1)을 이용하여 송신 대기 계측값(＃1,＃2,＃3)과, 송신 대기 계측값의 개수(즉, 3개) 정보를 포함하는 부가 정보를 제어 장치(100)로 송신한다.
또한, 시각(t1)으로부터 송신 주기(Ta)가 경과한 타이밍인 시각(t2)에 있어서, 계측 장치(300)는 프레임(＃K2)을 이용하여 송신 대기 계측값(＃4,＃5,＃6,＃7)과, 송신 대기 계측값의 개수(즉, 4개) 정보를 포함하는 부가 정보를 제어 장치(100)로 송신한다.
또한, 시각(t2)으로부터 송신 주기(Ta)가 경과한 타이밍인 시각(t3)에 있어서, 계측 장치(300)는 프레임(＃K3)을 이용하여 송신 대기 계측값(＃8,＃9,＃10)과, 송신 대기 계측값의 개수(즉, 3개) 정보를 포함하는 부가 정보를 제어 장치(100)로 송신한다.
도 1의 예의 경우, 계측 주기(Tb)는 송신 주기(Ta)의 약수로 되어 있지 않으므로, 각 프레임에 포함되는 측정값의 개수는 상기와 같이 일정하지는 않았다. 한편, 계측 주기가 송신 주기의 약수가 되는 경우에는, 각 프레임에 포함되는 측정값의 개수는 일정하다.
제어 장치(100)는 상기 부가 정보를 이용하여 복수의 계측값을 시계열로 나열한 시계열 데이터를 생성한다. 상세하게는, 제어 장치(100)는 프레임(＃K1), 프레임(＃K2), 프레임(＃K3),…순으로 수신한다. 각 프레임에는, 상술한 바와 같이 계측값 뿐만 아니라, 프레임에 포함되어 있는 계측값의 개수를 나타낸 부가 정보가 포함되어 있다.
제어 장치(100)는 상기 부가 정보에 의해, 각 프레임(＃K1,＃K2,＃K3)에 포함되는 계측값의 개수를 알 수 있다. 즉, 제어 장치(100)는 프레임을 수신할 때마다 부가 정보에 나타난 개수의 계측값이 계측 장치(300)로부터 송신된 것을 알 수 있다. 그러므로, 제어 장치(100)는 계측 장치(300)로부터 송신된 계측값을 확실히 관리할 수 있다.
따라서, 계측 시스템(1)에 의하면, 계측 주기(Tb) 및 계측값의 송신 주기(Ta)의 설정 자유도를 높일 수 있다. 또한, 계측 시스템(1)에 의하면, 모든 측정값을 확실히 관리할 수 있으므로, 높은 정밀도의 시계열 데이터를 얻을 수 있다.
이하, 이러한 처리를 실행하는 계측 시스템(1)의 상세한 구성예에 대해 설명한다.
§2 구성예
＜A.계측 시스템의 전체 구성예＞
우선, 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)의 전체 구성예에 대해 설명한다. 도 2는 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)의 전체 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)은, 일 예로서 검사 장치(2)에 배치된 계측 대상(이하, “워크(W)”라고도 함) 상의 복수의 계측점에 대한 거리를 광학적으로 계측함으로써, 워크(W)의 표면 형상을 나타내는 형상 정보를 출력한다.
본 명세서에 있어서, “형상 정보”는 계측 대상(워크(W))의 형상을 나타내는 정보로서, 계측 대상에 설정되는 임의의 위치와 당해 위치에 대한 계측점과의 대응 관계를 포함하는 개념이다.
보다 구체적으로, 계측 시스템(1)은 주된 구성요소로서 제어 장치(100)와, 제어 장치(100)와 필드 네트워크(20)를 통해 접속되는 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)를 포함한다. 계측 장치(300)가 계측 대상인 워크(W)를 계측한다.
필드 네트워크(20)는 전형적으로 데이터의 도착 시간이 보장되는 정주기(fixed cycle) 통신을 실시하는 네트워크가 채용된다. 이러한 정주기 통신을 실시하는 네트워크로는, EtherCAT(등록 상표) 등을 채용할 수 있다.
일 예로서, 제어 장치(100)는 필드 네트워크(20)에서의 통신 마스터로서 기능한다. 통신 마스터는 필드 네트워크(20)에 접속되어 있는 디바이스간에 있어서 타이머의 동기를 관리함과 더불어, 데이터 송수신 등의 타이밍을 규정하는 통신 스케줄을 관리한다. 즉, 통신 마스터인 제어 장치(100)는 필드 네트워크(20) 상의 데이터 통신(상술한 프레임의 송수신 등) 및 타이머의 동기를 관리한다.
드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)는 통신 마스터로부터의 지시에 따라 필드 네트워크(20) 상에서 데이터를 송수신하는 통신 슬레이브로서 기능한다.
보다 구체적으로, 제어 장치(100)는 타이머(102)를 가지고, 드라이브 유닛(200)은 타이머(202)를 가지고, 계측 장치(300)는 타이머(302)를 가지고 있다. 제어 장치(100)의 타이머(102)가 레퍼런스 클록 등의 동기 신호를 발생함으로써, 다른 타이머(202, 302)가 타이머(102)에 동기한다. 따라서, 필드 네트워크(20)에 접속되는 디바이스간에는 데이터의 송수신 타이밍을 공통의 시각으로 관리할 수 있다.
이와 같이, 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)는 동기된 타이머를 각각 가지고 있다. 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)는 타이밍 동기된 네트워크인 필드 네트워크(20)를 통해 접속됨으로써, 각각의 타이머끼리 동기시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, “시각”은 시간의 흐름이 있는 일점을 특정하는 정보를 의미하고, 시분초 등으로 규정되는 통상적인 의미의 시각에, 예컨대, 필드 네트워크 내에서 공통으로 이용되는 타이머값 또는 카운트값을 더 포함할 수 있다. “시각”은 기본적으로 각 디바이스가 가지고 있는 타이머에 의해 관리된다. 또한, “시각 정보”는 “시각”그 자체에, “시각”을 특정하기 위한 정보(예컨대, “시각”을 어떠한 방법으로 인코딩한 결과나, 어떤 기준 시각으로부터의 경과 시간 등)를 더 포함한다.
일반적으로, 마스터 슬레이브형 정주기 네트워크에서는, 어느 하나 이상의 디바이스가 타이머간의 동기를 관리하는 통신 마스터로서 기능할 수 있다. 이 통신 마스터는 반드시 제어 장치(100)일 필요는 없고, 예컨대, 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300) 중 어느 하나가 통신 마스터로서 기능할 수도 있다.
제어 장치(100)는 임의의 컴퓨터이고, 전형적으로 PLC(프로그래머블 로직 콘트롤러)로서 구현화될 수도 있다. 제어 장치(100)는 필드 네트워크(20)를 통해 접속된 드라이브 유닛(200)에 대해 동작 지령을 부여함과 더불어, 드라이브 유닛(200)으로부터의 정보(동작 정보를 포함)를 수신한다. 또한, 제어 장치(100)는 계측 장치(300)에 대해 계측 지령을 부여함과 더불어, 계측 장치(300)로부터의 정보(계측 정보를 포함)를 수신한다. 제어 장치(100)는 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)로부터의 각각의 피드백 응답을 통합하여 워크(W)에 대한 형상 정보를 생성한다.
동작 정보는 전형적으로 복수의 상태값을 포함하고 있다. 또한, 계측 정보는 전형적으로 복수의 계측값을 포함하고 있다. 동작 정보 및 계측 정보는 전형적으로 도 1에서 도시한 바와 같이 프레임(프레임 데이터)으로서 구성된다.
또한 제어 장치(100)는 생성한 워크(W)의 형상 정보에 기초하여 어떠한 제어 연산을 실행할 수도 있고, 생성한 워크(W)의 형상 정보를 제조 실행 시스템(MES：Manufacturing Execution System) 등의 상위 장치로 송신하도록 할 수도 있다.
드라이브 유닛(200)은 계측 장치(300)와 계측 대상인 워크(W)와의 사이의 상대 위치 관계를 변화시키는 구동 장치에 해당한다. 보다 구체적으로, 드라이브 유닛(200)은 워크(W)가 놓인 검사 장치(2)를 작동시키는 모터(10)를 구동한다. 예컨대, 드라이브 유닛(200)은 서보 드라이버나 인버터 유닛 등을 포함한다. 드라이브 유닛(200)은 제어 장치(100)로부터의 동작 지령에 따라, 모터(10)를 구동하기 위한 교류 전력 또는 펄스 전력을 부여함과 더불어, 모터(10)의 동작 상태(예컨대, 회전 위치(위상각), 회전 속도, 회전 가속도, 토크 등)를 취득하고, 지정된 정보를 동작 정보로서 제어 장치(100)로 송신한다. 또한 모터(10)에 인코더(도 4에 도시한 인코더(12) 참조)가 장착되어 있는 경우에는, 그 인코더로부터의 출력 신호가 드라이브 유닛(200)으로 입력된다.
모터(10)는 회전 구동함으로써, 검사 장치(2)를 구성하는 스테이지(6)의 위치를 변화시킨다. 예컨대, 스테이지(6)는, 베이스부(4) 상에 이동 가능하게 배치됨과 더불어, 스테이지(6)는 볼 나사(14)로 결합되어 있고, 모터(10)는 감속기를 통해 볼 나사(14)와 기계적으로 결합되어 있으며, 모터(10)의 회전 운동이 볼 나사(14)로 부여된다. 볼 나사(14)의 회전에 의해, 볼 나사(14)와 스테이지(6)와의 상대 위치 관계는 볼 나사(14)의 연신 방향으로 변화한다.
즉, 제어 장치(100)로부터 드라이브 유닛(200)에 대해 동작 지령을 줌으로써, 검사 장치(2)의 스테이지(6)의 위치가 변화됨으로써, 스테이지(6) 상에 배치되어 있는 워크(W)도 그 위치를 변화시킨다.
계측 장치(300)는 워크(W)에 대한 변위를 계측하는 계측 유닛에 해당한다. 본 실시의 형태에서는, 워크(W)에 대한 변위로서 계측 장치(300)와 전기적 또는 광학적으로 접속되는 센서 헤드(310)로부터 워크(W) 표면 상의 계측점까지의 거리를 상정한다. 예컨대, 계측 장치(300)는 워크(W) 표면 상의 계측점까지의 거리를 광학적으로 계측하는 광학식 변위 센서가 이용될 수도 있다. 구체적으로, 계측 장치(300)는 센서 헤드(310)로부터 워크(W)에 대해 계측광을 조사하고, 그 광이 워크(W)에서 반사되어 발생하는 광을 수광함으로써, 워크(W) 표면 상의 계측점까지의 거리를 계측한다. 일 예로서 삼각 거리 측정 방식의 광학 변위 센서나 동축 공초점 방식의 광학 변위 센서가 이용될 수도 있다.
계측 장치(300)는 워크(W)에 대해 계측광을 조사함과 더불어, 워크(W)로부터의 반사광을 수광하여 워크(W)의 특성값을 계측한다. 보다 구체적으로, 계측 장치(300)는 계측 타이밍(예컨대, 워크(W)에 조사하는 계측광의 강도나 타이밍)을 조정하면서, 수광된 반사광으로부터 산출되는 계측 결과를 포함하는 계측 정보를 제어 장치(100)로 송신한다. 일 예로서 계측 장치(300)는 시각 동기성을 부여하기 위해서는 제어 장치(100)로부터의 계측 지령에 따라 계측 타이밍을 조정하면서, 수광된 반사광으로부터 산출되는 계측 결과를 포함하는 계측 정보를 제어 장치(100)로 송신한다.
또한 워크(W)에 대해 조사되는 계측광의 강도 및 타이밍은 광을 발생시키는 광원의 점등 시간 및 점등 타이밍을 제어하거나, 워크(W)로부터의 반사광을 수광하는 촬상 소자의 노광 시간 및 노광 타이밍을 제어함으로써 조정될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, “계측 대상(워크(W)) 위치를 나타내는 정보”는 워크(W) 자체의 위치를 나타내는 정보에, 워크(W)와 기계적으로 접속된 검사 장치(2) 또는 모터(10) 등의 위치를 나타내는 정보를 더 포함한다. 즉, “계측 대상(워크(W))의 위치를 나타내는 정보”는 워크(W)의 위치를 직접적 또는 간접적으로 특정할 수 있는 임의의 정보를 포함한다. 또한, 이들 정보의 차원수는 어떠한 것이라도 무방하다. 또한 “계측 대상(워크(W))의 속도를 나타내는 정보” 및 “계측 대상(워크(W))의 가속도를 나타내는 정보”에 대해서도 마찬가지이다.
제어 장치(100)는 동작 정보 및 계측 정보 사이의 시간적인 관계를 조정한 후, 워크(W)의 형상을 나타내는 정보(형상 정보)를 생성한다.
＜B.계측 시스템을 구성하는 각 장치의 하드웨어 구성예＞
이어서, 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)을 구성하는 각 장치의 하드웨어 구성예에 대해 설명한다.
(b1：제어 장치)
도 3은 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)을 구성하는 제어 장치(100)의 하드웨어 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 3을 참조하면, 제어 장치(100)는 필드 네트워크(20)에서의 통신 타이밍 등을 관리하는 타이머(102)에, 프로세서(104), 메인 메모리(106), 플래시 메모리(108), 칩 세트(114), 네트워크 콘트롤러(116), 메모리 카드 인터페이스(118), 내부 버스 콘트롤러(122), 및 필드 네트워크 콘트롤러(124)를 포함한다.
프로세서(104)는 CPU(Central Processing Unit)나 MPU(Micro-Processing Unit) 등으로 구성되고, 플래시 메모리(108)에 격납된 각종 프로그램을 독출하여 메인 메모리(106)로 전개하여 실행함으로써, 제어 대상에 따른 제어, 및 후술하는 각종 처리를 실현한다.
플래시 메모리(108)에는 제어 장치(100)로서 기본적인 기능을 제공하기 위한 시스템 프로그램(110)에, 제어 장치(100)에서 실행되는 사용자 프로그램(112)이 더 격납된다.
시스템 프로그램(110)은 제어 장치(100)에서 사용자 프로그램(112)을 실행하기 위해 필요한 처리를 실행하기 위한 명령 그룹이다.
유저 프로그램(112)은 제어 대상 등에 따라 임의로 작성되는 명령 그룹이며, 예컨대, 시퀀스 프로그램(112A), 모션 프로그램(112B), 및 형상 정보 생성 프로그램(112C)을 포함한다.
칩 세트(114)는 프로세서(104)와 각 디바이스를 제어함으로써, 제어 장치(100)의 전체적인 처리를 실현한다.
네트워크 콘트롤러(116)는 상위 네트워크를 통해 상위 장치 등과의 사이에서 데이터를 송수신한다.
메모리 카드 인터페이스(118)는 불휘발성 기억 매체의 일 예인 메모리 카드(120)를 착탈 가능하게 구성되어 있고, 메모리 카드(120)에 대해서 데이터를 기입하고, 메모리 카드(120)로부터 각종 데이터를 독출할 수 있다.
내부 버스 콘트롤러(122)는 제어 장치(100)에 장착되는 I/O 유닛(126)과의 사이에서 내부 버스(128)를 통해 데이터를 송수신하는 인터페이스이다.
필드 네트워크 콘트롤러(124)는 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)를 포함하는 다른 장치와의 사이를 네트워크 접속하고, 필드 네트워크(20)를 통해 데이터를 송수신하는 인터페이스이다. 필드 네트워크 콘트롤러(124)는 필드 네트워크(20)에서의 통신 마스터 기능으로서 동기 관리 기능(125)를 포함한다.
동기 관리 기능(125)은 필드 네트워크(20)에 접속되어 있는 각 디바이스로부터의 시각(전형적으로, 각 디바이스가 갖는 타이머가 출력하는 카운트값)과 타이머(102)로부터의 시각에 기초하여 디바이스간의 시각차(time lag)를 산출하고, 그 시각차를 보정한 후의 동기 신호를 각 디바이스로 출력한다. 이와 같이, 동기 관리 기능(125)은 타이머(102)를 드라이브 유닛(200)의 타이머 및 계측 장치(300)의 타이머와의 사이에서 동기시킨다.
도 3에는 프로세서(104)가 프로그램을 실행함으로써 필요한 기능이 제공되는 구성예를 나타냈지만, 이러한 제공되는 기능의 일부 또는 전부를 전용 하드 와이드 회로(예컨대, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 등)를 이용하여 실장할 수도 있다. 또는, 제어 장치(100)의 주요부를 범용적인 아키텍쳐를 따르는 하드웨어(예컨대, 범용 컴퓨터를 베이스로 한 산업용 콘트롤러)를 이용하여 실현될 수도 있다. 이 경우, 가상화 기술을 이용하여 용도가 다른 복수의 OS(Operating System)를 병렬적으로 실행시킴과 더불어, 각 OS 상에서 필요한 어플리케이션을 실행시키도록 할 수도 있다.
(b2：드라이브 유닛(200))
도 4는 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)을 구성하는 드라이브 유닛(200)의 하드웨어 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 4를 참조하면, 드라이브 유닛(200)은 필드 네트워크(20)에 있어서의 통신 타이밍 등을 관리하는 타이머(202)를 포함하는 필드 네트워크 콘트롤러(204), 드라이브 콘트롤러(206), 주회로(208), 및 펄스 카운터(210)를 포함한다.
필드 네트워크 콘트롤러(204)는 제어 장치(100) 및 계측 장치(300)를 포함하는 다른 장치와의 사이에서 필드 네트워크(20)를 통해 데이터를 송수신하는 인터페이스이다.
드라이브 콘트롤러(206)는 제어 장치(100)로부터의 동작 지령에 따라 소정의 연산 논리에 따라 지령값을 생성한다. 보다 구체적으로, 드라이브 콘트롤러(206)는 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 토크 제어 루프 등이 필요한 제어 루프를 조합한 제어 연산 논리를 가지고 있다. 드라이브 콘트롤러(206)는 펄스 카운터(210)에서 카운트된 카운트값 등으로부터 대상 모터(10)의 동작 상태를 산출하고, 제어 장치(100)로 출력한다.
드라이브 콘트롤러(206)는 프로세서에 프로그램을 실행시킴으로써 필요한 처리 및 기능을 실현하는 소프트웨어 실장에 더하여, ASIC나 FPGA 등의 하드 와이드 회로를 이용하여 필요한 처리 및 기능을 실현하는 하드웨어 실장에 의해 실현될 수도 있다.
주회로(208)는, 예컨대, 컨버터 회로 및 인버터 회로를 포함하여 구성되고, 드라이브 콘트롤러(206)로부터의 지령에 따라 소정의 전류 파형 또는 전압 파형을 생성하여 접속되어 있는 모터(10)에 제공한다.
펄스 카운터(210)는 모터(10)에 장착되어 있는 인코더(12)로부터의 펄스 신호를 카운팅하고, 그 카운트값을 드라이브 콘트롤러(206)로 출력한다.
또한 주회로(208) 및 펄스 카운터(210) 등은 구동 대상 모터(10)의 전기적 특성 또는 기계적 특성에 따라 적절히 변경될 수 있다.
이하, 필드 네트워크 콘트롤러(204)와 드라이브 콘트롤러(206)의 상세에 대해 설명한다. 드라이브 콘트롤러(206)는 버퍼(2061, 2062)를 포함한다.
버퍼(2061)는 독출용 상태 및 기입용 상태 중 어느 하나의 상태를 홀딩하고 있다. 버퍼(2061) 상태는 필드 네트워크 콘트롤러(204)의 처리에 의해 전환된다. 버퍼(2061)가 기입용 상태인 경우, 버퍼(2061)는 펄스 카운터(210)로부터 출력된 상태값을 격납한다. 버퍼(2061)가 독출용 상태인 경우, 필드 네트워크 콘트롤러(204)에 의한 독출 지령에 의해, 버퍼(2061)에 일시적으로 격납되어 있는 상태값이 버퍼(2061)로부터 독출된다. 독출된 상태값은 프레임에 격납된 상태에서 필드 네트워크 콘트롤러(204)에 의해 필드 네트워크(20)로 출력된다.
버퍼(2062)는 독출용 상태 및 기입용 상태 중 어느 하나의 상태를 홀딩하고 있다. 버퍼(2062) 상태는 필드 네트워크 콘트롤러(204)의 처리에 의해 전환된다. 버퍼(2062)가 기입용 상태인 경우, 버퍼(2062)는 펄스 카운터(210)로부터 출력된 상태값을 격납한다. 버퍼(2062)가 독출용 상태인 경우, 필드 네트워크 콘트롤러(204)에 의한 독출 지령에 의해, 버퍼(2062)에 일시적으로 격납되어 있는 상태값이 버퍼(2062)로부터 독출된다. 독출된 상태값은 프레임에 격납된 상태에서 필드 네트워크 콘트롤러(204)에 의해 필드 네트워크(20)로 출력된다.
필드 네트워크 콘트롤러(204)는 제어 장치(100)에서 정의되어 있는 일정 통신 주기마다 버퍼(2061) 및 버퍼(2062) 중 독출용 상태가 되어 있는 버퍼에 격납되어 있는 상태값을 취득한다. 필드 네트워크 콘트롤러(204)는 취득된 상태값을 필드 네트워크(20)로 출력한다.
필드 네트워크 콘트롤러(204)는 상태값 출력 후, 버퍼(2061) 및 버퍼(2062) 중 독출용 상태가 되어 있는 버퍼에 격납되어 있는 상태값을 소거한다. 필드 네트워크 콘트롤러(204)는 상태값 독출 실행 후, 버퍼(2061) 및 버퍼(2062) 상태(독출용 또는 기입용 상태)를 반대 상태(독출 실행전 상태가 독출용 상태인 경우, 기입용 상태)로 전환한다.
(b3：계측 장치(300))
도 5는 본 실시의 형태에 따른 계측 시스템(1)을 구성하는 계측 장치(300)의 하드웨어 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 5를 참조하면, 계측 장치(300)는 필드 네트워크(20)에 있어서의 통신 타이밍 등을 관리하는 타이머(302)를 포함하는 필드 네트워크 콘트롤러(304), 촬상 콘트롤러(306), 및 데이터 처리부(308)를 포함한다.
필드 네트워크 콘트롤러(304)는 제어 장치(100) 및 드라이브 유닛(200)을 포함하는 다른 장치와의 사이에서 필드 네트워크(20)를 통해 데이터를 송수신하는 인터페이스이다.
촬상 콘트롤러(306)는 제어 장치(100)로부터의 동작 지령에 따라, 센서 헤드(310)에 대해 조사 지령을 준다. 데이터 처리부(308)는 센서 헤드(310)로부터의 수광 신호에 기초하여 워크(W) 표면 상의 계측점까지의 거리를 산출한다.
계측 장치(300)에 접속되는 센서 헤드(310)는 발광원(312), 수광 소자(314), 및 렌즈(316)를 포함한다.
발광원(312)은 촬상 콘트롤러(306)로부터의 지령에 따라 구동되어 소정의 광을 발생시키는 광원이며, 예컨대, 백색 LED(Light Emitting Diode)나 반도체 레이저 등으로 구성된다.
수광 소자(314)는 대상 워크(W)로부터의 반사광을 수광하고, 그 수광 신호를 데이터 처리부(308)로 출력하는 소자이며, 예컨대, 1차원 배치의 수광 소자(1차원 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등)나 2차원 배치의 수광 소자(CCD(Charge Coupled Device) 등)에 의해 구성된다.
렌즈(316)는 센서 헤드(310)로부터 조사되는 계측광, 및 워크(W)로부터 반사되는 광의 초점 위치 등을 조정하는 광학계이다.
또한 센서 헤드(310)의 광학적 구성 및 전기적 구성은 계측 원리에 따라 적절히 설계되기 때문에, 도 5에 도시한 구성으로 한정되는 것은 아니다.
이하, 필드 네트워크 콘트롤러(304)와 데이터 처리부(308)의 상세에 대해 설명한다. 데이터 처리부(308)는 버퍼(3081, 3082)를 포함한다.
버퍼(3081)는 독출용 상태 및 기입용 상태 중 어느 하나의 상태를 홀딩하고 있다. 버퍼(3081) 상태는 필드 네트워크 콘트롤러(304)의 처리에 의해 전환된다. 버퍼(3081)가 기입용 상태인 경우, 버퍼(3081)는 센서 헤드(310)로부터 출력된 계측값을 격납한다. 버퍼(3081)이 독출용 상태인 경우, 필드 네트워크 콘트롤러(304)에 의한 독출 지령에 의해, 버퍼(3081)에 일시적으로 격납되어 있는 계측값이 버퍼(3081)으로부터 독출된다. 독출된 계측값은 프레임에 격납된 상태에서 필드 네트워크 콘트롤러(304)에 의해 필드 네트워크(20)로 출력된다.
버퍼(3082)는 독출용 상태 및 기입용 상태 중 어느 하나의 상태를 홀딩하고 있다. 버퍼(3082) 상태는 필드 네트워크 콘트롤러(304)의 처리에 의해 전환된다. 버퍼(3082)가 기입용 상태인 경우, 버퍼(3082)는 센서 헤드(310)로부터 출력된 계측값을 격납한다. 버퍼(3082)가 독출용 상태인 경우, 필드 네트워크 콘트롤러(304)에 의한 독출 지령에 의해 버퍼(3082)에 일시적으로 격납되어 있는 계측값이 버퍼(3082)로부터 독출된다. 독출된 계측값은 프레임에 격납된 상태에서 필드 네트워크 콘트롤러(304)에 의해 필드 네트워크(20)로 출력된다.
필드 네트워크 콘트롤러(304)는 제어 장치(100)에서 정의되고 있는 일정 통신 주기마다 버퍼(3081) 및 버퍼(3082) 중 독출용 상태로 되어 있는 버퍼에 격납되어 있는 계측값을 취득한다. 필드 네트워크 콘트롤러(304)는 취득된 계측값을 필드 네트워크(20)로 출력한다.
필드 네트워크 콘트롤러(304)는 계측값의 출력 후 버퍼(3081) 및 버퍼(3082) 중 독출용 상태로 되어 있는 버퍼에 격납되어 있는 계측값을 소거한다. 필드 네트워크 콘트롤러(304)는 계측값의 독출 실행 후, 버퍼(3081) 및 버퍼(3082) 상태(독출용 또는 기입용 상태)를 반대 상태(독출 실행전 상태가 독출용 상태인 경우, 기입용 상태)로 전환한다.
＜C.프레임 송신 및 프레임 구성＞
도 6은 프레임의 송신 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 계측 장치(300)는 제어 장치(100)에 대해 시각(t0)에서 프레임(＃K1)을 송신한 후, 제어 장치(100)에 대해 송신 주기(Ta)로 프레임을 순차적으 송신한다. 본 예의 경우, 계측 장치(300)는 시각(t1)에서 프레임(＃K2)을 송신하고, 시각(t2(t2=t1＋Ta))에서 프레임(＃K3)을 송신한다.
드라이브 유닛(200)은 제어 장치(100)에 대해 시각(t0´(t0´＞t0))에서 프레임(＃D1)을 송신한 후, 제어 장치(100)에 대해 송신 주기(Tc)(본 예에서는, Tc＜Ta)로 프레임을 순차적으로 송신한다. 본 예의 경우, 드라이브 유닛(200)은 시각(t1´)에서 프레임(＃D2)을 송신하고, 시각(t2´(t2´=t1´＋Tc))에 대해 프레임(＃D3)를 송신한다.
도 7은 프레임의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 도 7(A)는 프레임(＃D1)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 7(B)는 프레임(＃D2)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 7(C)는 프레임(＃K1)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 7(D)는 프레임(＃K2)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7(A), (B)를 참조하면, 드라이브 유닛(200)은 각 프레임(＃D1,＃D2)에 프레임의 식별 정보인 인덱스 번호(식별 정보), 프레임에 포함되는 상태값의 개수(데이터수) 정보, 및 얻어진 상태값(송신 대기 상태값)을 포함한다.
도 7(C), (D)를 참조하면, 계측 장치(300)는 각 프레임(＃K1,＃K2)에, 프레임의 식별 정보인 인덱스 번호, 프레임에 포함되는 계측값의 개수(데이터수) 정보, 및 얻어진 계측값(송신 대기 계측값)을 포함한다.
제어 장치(100)는 이러한 구성의 프레임을 수신함으로써, 어느 프레임에 몇개의 계측값 또는 상태값이 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
또한 도 7에서는, 드라이브 유닛(200)이 송신하는 프레임의 인덱스 번호와, 계측 장치(300)가 송신하는 프레임의 인덱스 번호가 중복되어 있는 구성을 예로 들고 있는데, 이에 한정되지 않는다. 드라이브 유닛(200)이 송신하는 프레임의 인덱스 번호와, 계측 장치(300)가 송신하는 프레임의 인덱스 번호가 중복되지 않도록, 각 프레임의 인덱스 번호가 부여되도록 계측 시스템(1)을 구성할 수도 있다.
제어 장치(100)는 계측 장치(300)로부터 수신한 각 프레임(＃K1,＃K2,＃K3,…)에 포함되는 계측값에 의해 계측값의 시계열 데이터를 생성한다. 또한, 제어 장치(100)는 드라이브 유닛(200)으로부터 수신한 각 프레임(＃D1,＃D2,＃D3,…)에 포함되는 상태값에 의해 상태값의 시계열 데이터를 생성한다.
또한 인덱스 번호(식별 번호)와, 프레임에 포함되는 계측값의 개수 정는 “부가 정보”의 일 예다.
＜D.제어 구조＞
도 8은 계측 장치(300)와 제어 장치(100) 사이에서 실행되는 처리의 흐름을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 시퀀스 SQ1에 있어서, 계측 장치(300)는 계측을 수행한다. 그 후, 시퀀스 SQ2~SQ8로 나타낸 바와 같이, 계측 주기(Tb)로 계측을 반복한다. 계측 장치(300)는 제어 장치(100)에 의한 관리에 기초하여 시퀀스 SQ4의 계측 실행 중에 프레임을 제어 장치(100)에 대해 송신한다(시퀀스 SQ9). 이 프레임에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 인덱스 번호, 프레임에 포함되는 상태값의 개수 정보, 및 얻어진 상태값(송신 대기 상태값)이 포함되어 있다.
계측 장치(300)는 시퀀스 SQ4 도중에 프레임을 송신한 후, 송신 주기(Ta)로 프레임의 송신을 반복한다. 예컨대, 시퀀스 SQ7에서의 계측과, 시퀀스 SQ8에서의 계측과의 사이의 타이밍으로 프레임을 제어 장치(100)로 송신한다(시퀀스 SQ10).
도 9는 계측 장치(300)에서 실행되는 프레임 송신 처리의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 S1에 있어서, 계측 장치(300)는 프레임 송신 타이밍 여부를 판단한다. 계측 장치(300)는 송신 타이밍이라고 판단하면(단계 S1에서 YES), 단계 S2에 있어서, 2개의 버퍼(3081, 3082)(도 5 참조) 중 일방의 버퍼에 격납되어 있는 계측값(송신 대기 계측값)의 개수를 카운팅한다. 계측 장치(300)는 송신 타이밍이 아니라고 판단하면(단계 S1에서 NO), 처리를 단계 S1으로 되돌린다.
단계 S3에 있어서, 계측 장치(300)는 인덱스 번호, 계측값의 개수, 및 계측값을 포함하는 프레임을 생성한다. 단계 S4에 있어서, 계측 장치(300)는 생성된 프레임을 제어 장치(100)에 대해 송신한다.
도 10은 제어 장치(100)에서 실행되는 처리의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 단계 S11에 있어서, 제어 장치(100)는 계측 장치(300)로부터 수신한 계측값에 기초하여 계측값의 시계열 데이터의 보간 처리를 실행한다. 단계 S12에 있어서, 제어 장치(100)는 드라이브 유닛(200)으로부터 수신한 상태값에 기초하여 상태값의 시계열 데이터의 보간 처리를 실행한다.
이러한 보간 처리는 적어도 동일한 타이밍(시각)에서의 계측값과 상태값을 얻기 위한 처리이다. 예컨대, 계측값의 취득 시각이 t0, t0＋Tb, t0＋2Tb, t0＋3Tb,…이고, 상태값의 취득 시각이 t0´, t0´＋Td, t0´＋2Td, t0´＋3Td,…인 것으로 한다. 또한 Td는 상태값의 계측 주기이며, 송신 주기(Tc)(도 6 참조)보다 짧다. 또한, 설명의 편의상, t0＜t0´＜t0＋Tb로 한다.
이 경우, 제어 장치(100)는 계측값을 이용한 보간 처리에 의해 적어도, 시각(t0´, t0´＋Td, t0´＋2Td, t0´＋3Td,…)에서의 계측값을 생성한다. 일 예로서 제어 장치(100)는 시각(t0)의 계측값과 시각(t0＋Tb)의 계측값을 이용하여 시각(t0´)의 계측값(보간값)을 생성한다. 또한, 제어 장치(100)는 상태값을 이용한 보간 처리에 의해 적어도 시각(t0＋Tb, t0＋2Tb, t0＋3Tb,…)에서의 계측값을 생성한다.
단계 S13에 있어서, 제어 장치(100)는 계측 장치(300)로부터 수신한 계측값과, 드라이브 유닛(200)으로부터 수신한 상태값과, 보간 처리에 의해 얻어진 계측값 및 상태값을 이용하여 계측값과 상태값에 기초한 프로파일(워크(W)의 형상을 나타내는 정보)을 생성한다. 단계 S14에 있어서, 제어 장치(100)는 프로그래머블 표시기 등의 외부 디스플레이에, 생성된 프로파일에 기초한 그래프(도 11(C))를 표시시킨다.
보간 처리의 구체적인 내용은 제어 장치(100)에서 미리 정해져 있을 수 있고, 또는 계측 장치(300) 및 드라이브 유닛(200)이 각각의 값의 보간 처리의 방법을 제어 장치(100)에 대해 지시할 수도 있다. 즉, 계측 장치(300)가 계측값의 시계열 데이터에 있어서의 데이터 보간 방법을 제어 장치(100)에 지시하고, 또한 드라이브 유닛(200)이 상태값의 시계열 데이터에 있어서의 데이터 보간 방법을 제어 장치(100)에 지시하도록, 계측 시스템(1)을 구성할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 제어 장치(100)에 있어서, 계측값의 시계열 데이터의 보간 방법 및 상태값의 시계열 데이터의 보간 방법을 미리 정해 둘 필요가 없다.
＜E.유저 인터페이스＞
도 11은 외부 디스플레이에 표시되는 화상을 설명하기 위한 도면이다. 도 11(A)는 계측값의 시간적 변화를 나타낸 그래프이다. 도 11(B)는 상태값의 시간적 변화를 나타낸 그래프이다. 도 11(C)는 계측값과 상태값에 기초한 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 11(A)을 참조하면, 제어 장치(100)는 미리 정해진 사용자 조작을 받은 것에 기초하여, 계측 장치(300)로부터 수신한 계측값과 보간 처리에 의해 얻어진 계측값을 이용하여 계측값의 시간적 변화를 나타내는 그래프를 표시한다.
도 11(B)를 참조하면, 제어 장치(100)는 미리 정해진 다른 사용자 조작을 받은 것에 기초하여 계측 장치(300)로부터 수신한 상태값과, 보간 처리에 의해 얻어진 상태값을 이용하여 상태값의 시간적 변화를 나타내는 그래프를 표시한다.
도 11(C)를 참조하면, 제어 장치(100)는 또 다른 사용자 조작을 받은 것에 기초하여 계측값과 상태값와에 기초한 프로파일을 나타낸 그래프를 표시한다. 계측 시스템(1)의 사용자가 당해 그래프를 확인함으로써, 워크의 계측 위치에 대한 계측값의 변화를 알 수 있다.
＜F.변형예＞
(1) 프레임의 요동에 대한 처리
제어 장치(100)에 있어서, 프레임 도착 시각으로부터 계측 주기(Tb, Td) 마다의 시각 정보를 산출한 경우, 프레임의 요동에 의해 취득 시각 정보의 정밀도가 열화될 수 있다.
따라서, 제어 장치(100)는 프레임의 왜곡 정보를 수집 및 관리한다. 이에 따라, 제어 장치(100)는 프레임의 요동의 영향을 받지 않는 높은 정밀도의 각 계측 결과의 시각 정보를 구할 수 있다.
도 12는 프레임의 요동을 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 프레임의 요동에 의해, 제어 장치(100)에서의 프레임(＃K1)의 수신 시각이, 프레임 도달 기준 시각(본 예에서는, t0)부터 Δt0 만큼 지연된 것으로 한다. 마찬가지로 프레임(＃K2, ＃K3)의 수신 시각이 각각 프레임 도달 기준 시각(본 예에서는, t1, t2)으로부터 Δt1,Δt2 만큼 지연된 것으로 한다.
이 경우, 제어 장치(100)는 프레임(＃K1)에 포함되는 계측값(＃1,＃2,＃3)(도 7(C) 참조)의 시각 정보(시각)를 Δt0 만큼 앞당기는 처리를 수행한다. 마찬가지로, 제어 장치(100)는 프레임(＃K2)에 포함되는 계측값(＃4,＃5,＃6,＃7)(도 7(D) 참조)의 시각 정보를 Δt1 만큼 앞당기는 처리를 수행한다. 제어 장치(100)는 프레임(＃K3)에 포함되는 각 계측값의 시각 정보를 Δt2 만큼 앞당기는 처리를 수행한다.
구체적으로, 제어 장치(100)는 계측 주기(Tb)와 프레임(＃K1,＃K2,＃K3,…)의 수신 시각에 기초하여 계측 장치(300)가 계측값을 얻었을 때의 시각 정보를 산출한다. 제어 장치(100)는 당해 프레임의 수신 시각과 프레임의 기준이 되는 수신 타이밍(기준 시각)과의 차분(Δt0,Δt1,Δt2,…)을 산출한다. 제어 장치(100)는 산출된 시각 정보를 당해 차분으로 보정한다.
또한, 제어 장치(100)는 계측 주기(Td)와 프레임(＃D1,＃D2,＃D3,…)의 수신 시각에 기초하여 드라이브 유닛(200)이 상태값을 얻었을 때의 시각 정보를 산출한다. 제어 장치(100)는 당해 프레임의 수신 시각과 프레임의 기준이 되는 수신 타이밍(기준 시각)과의 차분을 산출한다. 제어 장치(100)는 산출된 시각 정보를 당해 차분으로 보정한다.
이러한 구성에 의하면, 상술한 바와 같이, 프레임 요동의 영향을 받지 않는 높은 정밀도의 각 계측 결과의 시각 정보를 구할 수 있다.
(2) 시각 정보의 송신
상기에 있어서, 드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)는 상태값 및 계측값을 제어 장치(100)로 송신할 때, 이들 값의 계측 타이밍을 나타내는 시각 정보를 제어 장치(100)로 통지하지 않는 구성을 예로 들어 설명하였만, 이에 한정되는 것은 아니다.
드라이브 유닛(200) 및 계측 장치(300)는 이하와 같이 계측 타이밍을 나타내는 시각 정보를 제어 장치(100)로 통지할 수도 있다.
계측 시스템(1)에서는, 드라이브 유닛(200)으로부터 제어 장치(100)로 송신되는 상태값에는, 당해 상태값에 대응되는 시각 정보가 부가되어 있다. 이 시각 정보는 대응되는 동작값이 취득된 타이밍 등을 나타낸다. 이와 같이, 드라이브 유닛(200)은 워크(W)의 위치를 나타내는 정보와, 당해 위치를 나타내는 정보가 취득된 타이밍을 나타내는 타이머로부터의 시각 정보를 대응지어 상태값으로서 출력한다.
마찬가지로, 계측 장치(300)로부터 제어 장치(100)로 송신되는 계측값에는 당해 계측값에 대응되는 시각 정보가 부가되어 있다. 이 시각 정보는, 예컨대, 대응되는 계측값이 취득된 타이밍, 또는 대응되는 계측값을 취득하기 위한 계측광이 조사된 타이밍 등을 나타낸다. 이와 같이, 계측 장치(300)는 워크(W)를 계측함으로써 취득된 계측값과, 당해 계측값이 취득된 타이밍을 나타내는 타이머로부터의 시각 정보를 대응지어 계측값으로서 출력한다.
제어 장치(100)는 상태값 및 계측값의 각각에 대응된 시각 정보를 이용하여 상태값 및 계측값 사이의 시간적인 관계를 조정한 후, 워크(W)의 형상 정보를 생성한다. 보다 구체적으로, 제어 장치(100)는 하나 또는 복수의 상태값에 기초하여 계측값에 포함되는 시각 정보에 대응되는 위치를 산출함과 더불어, 공통의 시각 정보에 대응지어진, 산출된 위치와 계측값과의 조합에 기초하여 워크(W)의 프로파일을 생성한다.
(3) 표시 처리
제어 장치(100)는 프로파일을 나타낸 그래프 뿐만 아니라, 계측값의 시계열 데이터, 상태값의 시계열 데이터 등의 각종 데이터를 사용자 지시에 기초하여 외부의 디스플레이 등에 표시할 수도 있다.
또한, 제어 장치(100)는 계측 도중에, 그래프를 리얼타임으로 갱신할 수도 있다. 또는, 제어 장치(100)는 하나의 계측 대상의 계측이 종료된 시점에서, 그래프를 표시할 수도 있다.
＜G.부기(附記)＞
〔1〕제어 장치(100)와, 제1 주기(계측 주기(Tb))로 계측 대상(W)을 계측하고, 또한 상기 계측에 의해 얻어진 계측값을 상기 제어 장치(100)로 송신하는 계측 장치(300)를 구비하고, 상기 계측 장치(300)는 상기 제1 주기(계측 주기(Tb))보다 긴 제2 주기(송신 주기(Ta))로 송신되는 제1 프레임(프레임(＃K1,＃K2,＃K3,…))을 이용하여, 송신 대기의 상기 계측값과, 상기 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 제1 부가 정보를 상기 제어 장치(100)로 송신하고, 상기 제어 장치(100)는 상기 제1 부가 정보를 이용하여 복수의 상기 계측값을 시계열로 나열한 제1 시계열 데이터를 생성하는 계측 시스템(1).
〔2〕상기 제1 부가 정보는 상기 제1 프레임의 식별 번호를 더 포함한다.
〔3〕상기 제어 장치(100)는 상기 제1 주기(계측 주기(Tb))와 상기 제1 프레임의 수신 시각에 기초하여 상기 계측 장치(300)가 상기 계측값을 얻었을 때의 시각 정보를 산출하고, 상기 제1 프레임의 수신 시각과 상기 제1 프레임의 기준이 되는 수신 타이밍과의 차분을 산출하고, 산출된 시각 정보를 상기 차분으로 보정한다.
〔4〕상기 계측 장치(300)와 상기 계측 대상(W) 사이의 상대 위치 관계를 변화시키는 구동 장치(200)를 더 구비하고, 상기 구동 장치(200)는 제3 주기로 상기 구동 장치(200)의 동작 상태를 계측하고, 또한 상기 계측에 의해 얻어진 상태값을 상기 제어 장치(100)로 송신하는 기능을 가지며, 상기 제3 주기보다 긴 제4 주기로 송신되는 제2 프레임(프레임(＃D1,＃D2,＃D3,…))을 이용하여, 송신 대기의 상기 상태값과, 상기 송신 대기 상태값의 개수 정보를 포함하는 제2 부가 정보를 상기 제어 장치(100)로 송신하고, 상기 제어 장치(100)는 상기 제2 부가 정보를 이용하여 복수의 상기 상태값을 시계열로 나열한 제2 시계열 데이터를 생성한다.
〔5〕상기 제어 장치(100)는 상기 제1 시계열 데이터와 상기 제2 시계열 데이터에 기초하여 상기 계측값과 상기 상태값과의 대응 관계를 시계열로 나타낸 프로파일을 생성한다.
〔6〕상기 제어 장치(100)는 상기 제1 시계열 데이터 및 상기 제2 시계열 데이터의 각각에 대해, 데이터 보간 처리를 수행하고, 상기 보간 후의 제1 시계열 데이터 및 상기 보간 후의 제2 시계열 데이터를 이용하여 상기 프로파일을 생성한다.
〔7〕상기 계측 장치(300)는 상기 제1 시계열 데이터에서의 상기 데이터 보간 방법을 상기 제어 장치(100)에 지시한다.
〔8〕제어 장치(100)와, 제1 주기(계측 주기(Tb))로 계측 대상을 계측함으로써 얻어진 계측값을 상기 제어 장치(100)로 송신하는 계측 장치(300)를 구비한 계측 시스템(1)에서의 방법으로서, 상기 계측 장치(300)가 상기 제1 주기(계측 주기(Tb))보다 긴 제2 주기(송신 주기(Ta))로 송신되는 제1 프레임(프레임(＃K1,＃K2,＃K3,…))을 이용하여 송신 대기의 상기 계측값과, 상기 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 부가 정보를 상기 제어 장치(100)로 송신하는 단계과, 상기 제어 장치(100)가 상기 부가 정보를 이용하여 복수의 상기 계측값을 시계열로 나열한 시계열 데이터를 생성하는 단계를 구비한다.
이번에 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 실시의 형태의 설명이 아닌, 특허 청구의 범위에 의해 나타나며, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 계측 시스템
2 검사 장치
6 스테이지
10 모터
12 인코더
14 볼 나사
20 필드 네트워크
100 제어 장치
102, 202, 302 타이머
200 드라이브 유닛
300 계측 장치
Ta, Tc 송신 주기
Tb, Td 계측 주기
W 워크

Claims (8)

  1. 제어 장치;
    제1 주기로 계측 대상을 계측하고, 또한 계측 장치에 의해 얻어진 계측값을 상기 제어 장치로 송신하는 계측 장치를 구비하고,
    상기 계측 장치는 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 송신되는 제1 프레임을 이용하여 송신 대기의 상기 계측값과, 상기 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 제1 부가 정보를 상기 제어 장치로 송신하고,
    상기 제어 장치는 상기 제1 부가 정보를 이용하여 복수의 상기 계측값을 시계열로 나열한 제1 시계열 데이터를 생성하는 계측 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 부가 정보는 상기제1 프레임의 식별 번호를 더 포함하는 계측 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 제1 주기와 상기 제1 프레임의 수신 시각에 기초하여 상기 계측 장치가 상기 계측값을 얻었을 때의 시각 정보를 산출하고,
    상기 제1 프레임의 수신 시각과 상기 제1 프레임의 기준이 되는 수신 타이밍과의 차분을 산출하고,
    산출된 시각 정보를 상기 차분으로 보정하는 계측 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 계측 장치와 상기 계측 대상과의 사이의 상대 위치 관계를 변화시키는 구동 장치를 더 구비하고,
    상기 구동 장치는,
    제3 주기로 상기 구동 장치의 동작 상태를 계측하고, 또한 상기 구동 장치의 계측에 의해 얻어진 상태값을 상기 제어 장치로 송신하는 기능을 가지고,
    상기 제3 주기보다 긴 제4 주기로 송신되는 제2 프레임을 이용하여 송신 대기의 상기 상태값과, 상기 송신 대기 상태값의 개수 정보를 포함하는 제2 부가 정보를 상기 제어 장치로 송신하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제2 부가 정보를 이용하여 복수의 상기 상태값을 시계열로 나열한 제2 시계열 데이터를 생성하는 계측 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 시계열 데이터와 상기 제2 시계열 데이터에 기초하여 상기 계측값과 상기 상태값과의 대응 관계를 시계열로 나타낸 프로파일을 생성하는 계측 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 제1 시계열 데이터 및 상기 제2 시계열 데이터의 각각에 대해 데이터 보간 처리를 수행하고,
    상기 보간 후의 제1 시계열 데이터 및 상기 보간 후의 제2 시계열 데이터를 이용하여 상기 프로파일을 생성하는 계측 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 계측 장치는 상기 제1 시계열 데이터에 있어서의 상기 데이터 보간 방법을 상기 제어 장치에 지시하는 계측 시스템.
  8. 제어 장치와, 제1 주기로 계측 대상을 계측함으로써 얻어진 계측값을 상기 제어 장치로 송신하는 계측 장치를 구비한 계측 시스템의 방법으로서,
    상기 계측 장치가 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 송신되는 제1 프레임을 이용하여 송신 대기의 상기 계측값과, 상기 송신 대기 계측값의 개수 정보를 포함하는 부가 정보를 상기 제어 장치로 송신하는 단계; 및
    상기 제어 장치가 상기 부가 정보를 이용하여 복수의 상기 계측값을 시계열로 나열한 시계열 데이터를 생성하는 단계;를 구비하는 방법.
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