KR20210095918A - 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

가동부와, 가동부의 이동에 따라 목표물과의 상대 위치가 변화하고, 목표물의 촬영 화상을 취득하는 촬상 장치(202)를 가지는 제어 대상 장치(2)를 제어하는 제어 장치(1)는, 가동부를 목표 위치로 이동시키는 구동 지령 신호에 근거하여, 가동부를 구동하는 구동부(102, 103)와, 구동 지령 신호에 근거하여, 목표물과 촬상 장치(202)의 상대 위치의 추정치를 산출하는 상대 위치 추정부와, 촬상 장치(202)의 촬영 시간 내에 있어서의 상대 위치의 추정치의 시계열 신호에 근거하여, 미리 등록된 템플릿 화상을 보정하는 템플릿 화상 보정부(106)와, 보정 후의 템플릿 화상을 이용하여 목표 위치를 보정하는 목표 위치 보정부(108)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

제어 장치 및 제어 방법
본 발명은, 액츄에이터를 이용하여 구동되는 실장 헤드 등의 가동부를 이동시키는 목표 위치를, 촬상 장치를 사용하여 보정하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
전자 부품 실장기, 반도체 제조 장치 등의 공작 기계에서는, 서보 모터, 리니어 모터 등의 액츄에이터를 구동하여, 실장 헤드 등의 가동부를 목표 위치로 이동시키는 위치 결정 제어가 행해지고 있다. 이러한 공작 기계에 있어서는, 가공 대상물의 편차, 변형, 또는 장치 자체의 열팽창 등에 기인하여 생기는 위치 오차를, 촬상 장치의 촬영 화상에 근거하여 보정하는 기술이 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 실장 헤드 및 촬상 장치를 구비하는 부품 실장 장치가 개시되어 있다. 이 부품 실장 장치는 촬상 장치가 취득하는 촬영 화상의 휘도 분포로부터 실장 헤드에 유지된 부품의 윤곽을 취득하고, 취득한 부품의 윤곽 위치에 근거하여, 부품의 실장 위치를 보정하는 기능을 가진다. 이때 부품 실장 장치는, 실장 헤드를 일시 정지시키는 일 없이 촬영을 행하는 것으로, 위치 결정 완료까지 필요한 시간을 단축하고 있다. 이때 피사체와 촬상 장치의 상대 속도는 제로가 아니다.
(특허 문헌 1) 일본 특개 2006－287199호 공보
그렇지만, 상기 종래의 기술에 의하면, 피사체와 촬상 장치의 상대 속도가 제로가 아니기 때문에, 노광하고 있는 동안에 피사체와 촬상 장치의 상대 위치가 변화해, 촬영 화상에 번짐(blur)이 생긴다. 이 때문에, 촬영 화상으로부터 취득한 부품의 윤곽 위치가, 노광 시간 중의 어느 시각에 대응하는지가 일의(一意)로 정해지지 않고, 위치 오차의 보정 정밀도가 저하해 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기를 감안하여 된 것으로서, 위치 오차를 정밀도 좋게 보정하는 것이 가능한 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 제어 장치는, 가동부와, 가동부의 이동에 따라 목표물과의 상대 위치가 변화하고, 목표물의 촬영 화상을 취득하는 촬상 장치를 가지는 제어 대상 장치를 제어하는 제어 장치로서, 가동부를 목표 위치로 이동시키는 구동 지령 신호에 근거하여, 가동부를 구동하는 구동부와, 구동 지령 신호에 근거하여, 목표물과 촬상 장치의 상대 위치의 추정치를 산출하는 상대 위치 추정부와, 촬상 장치의 촬영 시간 내에 있어서의 상대 위치의 추정치의 시계열 신호에 근거하여, 미리 등록된 템플릿 화상을 보정하는 템플릿 화상 보정부와, 보정 후의 템플릿 화상을 이용하여 목표 위치를 보정하는 목표 위치 보정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 위치 오차를 정밀도 좋게 보정하는 것이 가능한 제어 장치를 제공할 수가 있다고 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 제어 시스템의 구성을 나타내는 모식도
도 2는 도 1에 나타내는 제어 시스템의 제 1 상태를 나타내는 도면
도 3은 도 1에 나타내는 제어 시스템의 제 2 상태를 나타내는 도면
도 4는 도 1에 나타내는 제어 시스템의 제 3 상태를 나타내는 도면
도 5는 도 1에 나타내는 제어 시스템의 기능 구성을 나타내는 도면
도 6은 도 5에 나타내는 기계 모델 연산부의 구성예를 나타내는 블럭도
도 7은 도 5에 나타내는 템플릿 화상 보정부의 보정 전의 템플릿 화상의 일례를 나타내는 도면
도 8은 도 7에 나타내는 템플릿 화상의 보정 후의 템플릿 화상을 나타내는 도면
도 9는 도 5에 나타내는 템플릿 화상 보정부가 사용하는 필터의 각 픽셀 좌표의 필터 계수의 일례를 나타내는 도면
도 10은 도 5에 나타내는 제어 장치의 구동 제어 처리를 나타내는 플로차트(flow chart)
도 11은 도 5에 나타내는 제어 장치의 화상 처리를 나타내는 플로차트
도 12는 도 5에 나타내는 제어 장치의 기능을 실현하기 위한 전용의 하드웨어를 나타내는 도면
도 13은 도 5에 나타내는 제어 장치의 기능을 실현하기 위한 제어 회로의 구성을 나타내는 도면
이하에, 본 발명의 실시의 형태에 따른 제어 장치 및 제어 방법을 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 제어 시스템(10)의 구성을 나타내는 모식도이다. 제어 시스템(10)은, 제어 장치(1)와, 제어 장치(1)의 제어 대상의 기계계인 제어 대상 장치(2)를 구비한다. 제어 대상 장치(2)는, 본 실시의 형태에서는, 전자 부품을 기판 상에 실장하는 전자 부품 실장기이다. 제어 장치(1)는, 제어 대상 장치(2)의 각 부의 동작을 제어한다. 제어 대상 장치(2)는, X축 모터(200)와, Y축 모터(201)와, 촬상 장치(202)와, 가동부(203)와, 흡착 노즐(204)과, 프린트 기판 반송 기구(205)를 가진다.
X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)는, 가동부(203)의 위치를 변화시키는 액츄에이터이다. X축 모터(200)가 가동부(203)를 이동시키는 방향은, Y축 모터(201)가 가동부(203)를 이동시키는 방향과 직교하고 있다. 가동부(203)는, 전자 부품을 실장하는 실장 헤드이며, X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)에 의해, 프린트 기판(206)의 표면과 평행하게 이동되어 진다. 가동부(203)는, 흡착 노즐(204)을 이용하여, 전자 부품을 유지하거나, 전자 부품을 프린트 기판(206) 상의 목표 위치(207)에 탑재하거나 한다. 또한, X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)는, 도 1에서는 리니어 모터를 나타내고 있지만, 회전형의 서보 모터와 볼 나사를 조합하는 등, 다른 직동 기구(linear-motion mechanisms)를 이용할 수도 있다.
촬상 장치(202)는, 가동부(203)에 고정되어 있고, 가동부(203)의 이동에 따라 이동한다. 이 때문에, 촬상 장치(202)와 목표물인 프린트 기판 반송 기구(205)의 사이의 상대 위치는, 가동부(203)의 이동에 따라 변화한다.
프린트 기판 반송 기구(205)는, 제어 장치(1)의 지령에 따라, 프린트 기판(206)을 반송한다. 목표 위치(207)는, 가동부(203)가 이동의 목표로 하는 위치이며, 프린트 기판(206) 상에 있어서, 전자 부품이 마련되는 위치이다.
이하, 제어 시스템(10)의 기본적인 동작에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타내는 제어 시스템(10)의 제 1 상태를 나타내는 도면이다. 도 3은, 도 1에 나타내는 제어 시스템(10)의 제 2 상태를 나타내는 도면이다. 도 4는, 도 1에 나타내는 제어 시스템(10)의 제 3 상태를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 가동부(203)의 흡착 노즐(204)로 전자 부품(208)을 흡착하여, 목표 위치(207)에 전자 부품(208)을 배치하는 동작을 설명한다.
우선, 도 2에 나타내는 제 1 상태에 있어서, 제어 시스템(10)은, 가동부(203)의 위치 결정 제어 중이다. 제 1 상태에서는, 목표 위치(207)는 촬상 장치(202)의 시야 영역 V에 들어가 있지 않다. 제어 장치(1)는, 프린트 기판(206)의 설계 데이터에 근거하여 미리 설정된 디폴트 목표 위치 P0를 이용하여 가동부(203)의 위치 결정 제어를 행한다. 프린트 기판(206)이 비뚤어져 있거나, 제어 대상 장치(2)가 열팽창하고 있거나 하면, 오차가 생겨, 본래, 전자 부품(208)을 실장해야 할 목표 위치(207)가 디폴트 목표 위치 P0와 어긋나 버리는 경우가 있다. 이대로, 가동부(203)를 디폴트 목표 위치 P0로 위치 결정한 상태로, 전자 부품(208)을 프린트 기판(206) 상에 배치하면, 제어 장치(1)는, 흡착 노즐(204)의 중심축 C가 디폴트 목표 위치 P0와 일치하도록 가동부(203)를 이동시킨 상태에서 전자 부품(208)을 프린트 기판(206) 상에 배치하기 때문에, 본래 배치해야 할 위치와 어긋난 위치에 전자 부품(208)을 배치해 버리게 된다.
그래서, 제어 시스템(10)은, 촬상 장치(202)의 촬영 화상을 사용하여, 디폴트 목표 위치 P0를 보정하는 기능을 가진다. 도 3에 나타내는 제 2 상태와 같이, 촬상 장치(202)의 시야 영역 V에 목표 위치(207)가 들어 오면, 제어 장치(1)는, 촬상 장치(202)의 촬영 화상으로부터 가동부(203)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치를 산출하고, 산출한 상대 위치에 근거하여, 목표 위치(207)와 디폴트 목표 위치 P0의 오차를 보정하면서 위치 결정 제어를 행한다. 이러한 제어를 행하는 것에 의해, 최종적으로, 도 4에 나타내는 제 3 상태와 같이, 흡착 노즐(204)의 중심축 C와 목표 위치(207)의 중심 위치가 일치하고, 위치 결정 제어가 완료한다.
도 5는, 도 1에 나타내는 제어 시스템(10)의 기능 구성을 나타내는 도면이다. 제어 시스템(10)은, 제어 장치(1)와, 제어 대상 장치(2)로 구성되어 있다. 제어 장치(1)는, 지령 생성부(100)와, 기계 모델 연산부(101)와, 구동부인 X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)와, 촬상 지령 생성부(104)와, 상대 위치 기억부(105)와, 템플릿 화상 보정부(106)와, 화상 처리부(107)와, 목표 위치 보정부(108)를 가진다. 제어 장치(1)는, 제어 대상 장치(2)에 탑재된 촬상 장치(202)가 취득하는 촬영 화상에 근거하여, X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)의 제어를 행한다.
지령 생성부(100)는, 현재의 목표 위치 P(t)에 근거해, X축 지령 위치 rx(t) 및 Y축 지령 위치 ry(t)를 포함하는 위치 지령을 산출한다. 시시각각으로 변화하는 목표 위치에 대하여 보간을 행하는 것으로, 위치 지령을 생성하는 기술로서는, 예를 들면, 일본 특개 2012－20895호 공보가 개시하는 방법을 사용할 수가 있다. 지령 생성부(100)는, 생성한 위치 지령을 기계 모델 연산부(101)에 입력한다.
기계 모델 연산부(101)는, 제어 대상 장치(2)의 기계 특성을 나타내는 전달 함수와, 지령 생성부(100)가 산출한 X축 지령 위치 rx(t) 및 Y축 지령 위치 ry(t)를 포함하는 위치 지령에 근거하여, 후술하는 방법을 이용하여, 제어 대상 장치(2)의 진동을 억제하기 위해서 제어 대상 장치(2)의 기계 진동을 여기하는 주파수 성분의 게인을 저하한 X축 및 Y축의 전류 피드 포워드(feed forward) 신호와, 가동부(203)가 추종해야 할 위치를 나타내고, 가동부(203)를 목표 위치 P(t)로 이동시키기 위한 위치 참조 신호를 포함하는 구동 지령 신호를 산출한다. 또, 기계 모델 연산부(101)는, 상기의 동작과 동시 병행으로, X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)가 구동 지령 신호에 근거하는 제어를 행한 경우에 있어서의, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 추정치를 산출한다. 기계 모델 연산부(101)는, 산출한 구동 지령 신호를 X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)에 입력하고, 상대 위치의 추정치를 상대 위치 기억부(105)에 입력한다.
도 6은, 도 5에 나타내는 기계 모델 연산부(101)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 6에 나타내는 기계 모델 연산부(101)는, 구동 지령 생성부(301)와, 상대 위치 추정부(302)를 가진다. 또, 구동 지령 생성부(301)는, 지령 분배기(303)와, X축 구동 지령 생성부(304)와, Y축 구동 지령 생성부(305)를 가진다.
시각 t에 있어서의 X축 모터(200)의 전류치를 ux(t)로 하고, 시각 t에 있어서의 X축 모터(200)의 위치 피드백치를 x1(t)로 한다. 마찬가지로, 시각 t에 있어서의 Y축 모터(201)의 전류치를 uy(t)로 하고, 시각 t에 있어서의 Y축 모터(201)의 위치 피드백치를 y1(t)로 한다. 또, 시각 t에 있어서의 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 X 성분을 x2(t), Y 성분을 y2(t)로 한다.
제어 대상 장치(2)의 기계 특성을 미리 확인(identify)해 두는 것에 의해, X축 모터(200)의 전류치로부터 위치 피드백치까지의 전달 함수의 분모 다항식 Dx(s) 및 분자 다항식 Nx1(s)와, Y축 모터(201)의 전류치로부터 위치 피드백치까지의 전달 함수의 분모 다항식 Dy(s) 및 분자 다항식 Ny1(s)이 미리 얻어져 있는 것으로 한다. 이들 관계는, 이하의 수식(1)로 나타내진다. 여기서 함수 f(t)의 라플라스 변환을 L［f(t)］로 나타낸다.
[수 1]
Figure pct00001
마찬가지로, X축 모터(200)의 전류치로부터 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 X 성분까지의 전달 함수의 분모 다항식 Dx(s) 및 분자 다항식 Nx2(s), 및, Y축 모터(201)의 전류치로부터 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 Y 성분까지의 전달 함수의 분모 다항식 Dy(s) 및 분자 다항식 Ny2(s)가 미리 얻어져 있는 것으로 한다. 이들 관계는 이하의 수식(2)로 나타내진다. 또한, 수식(2)의 전달 함수의 분모 다항식 Dx(s) 및 Dy(s)는, 수식(1)과 공통이다.
[수 2]
Figure pct00002
수식(1) 및 수식(2)의 전달 함수는, 제어 대상 장치(2)를 동작시키는 시험을 행하여, X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)의 전류치와 위치 피드백치, 및, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 실측치의 시계열 데이터를 취득하고, 그들의 시계열 데이터를 신호 처리하는 것에 의해, 구할 수가 있다. 또, 위치 피드백과 상대 위치의 스케일을 조정하는 것으로, 전달 함수의 분자 다항식은, 이하에 나타내는 수식(3)과 같이 정규화되어 있는 것으로 한다.
[수 3]
Figure pct00003
지령 생성부(100)가 산출한 X축 지령 위치 rx(t) 및 Y축 지령 위치 ry(t)는, 구동 지령 생성부(301)의 지령 분배기(303)와, 상대 위치 추정부(302)에 입력된다. 지령 분배기(303)는, 지령 생성부(100)가 산출한 X축 지령 위치 rx(t)를 X축 구동 지령 생성부(304)에 입력하고, 지령 생성부(100)가 산출한 Y축 지령 위치 ry(t)를 Y축 구동 지령 생성부(305)에 입력한다.
이때, X축 구동 지령 생성부(304)는, 미리 설정된 X축의 지령 필터의 전달 함수 Fx(s) 및 수식(1)로 나타내지는 전달 함수를 이용하여, X축 모터(200)의 전류 피드 포워드 신호 ux*(t) 및 위치 참조 신호 x1*(t)를 이하의 수식(4)에 나타내는 전달 함수에 근거하여 산출한다.
[수 4]
Figure pct00004
마찬가지로, Y축 구동 지령 생성부(305)는, 미리 설정된 Y축의 지령 필터의 전달 함수 Fy(s) 및 수식(1)로 나타내지는 전달 함수를 이용하여, Y축 모터(201)의 전류 피드 포워드 신호 uy*(t) 및 위치 참조 신호 y1*(t)를 이하의 수식(5)에 나타내는 전달 함수에 근거하여 산출한다.
[수 5]
Figure pct00005
또, 상대 위치 추정부(302)는, 상술의 지령 필터의 전달 함수 Fx(s), Fy(s) 및 수식(2)의 전달 함수를 이용하여, 상대 위치의 추정치의 X 성분 및 Y 성분을 이하의 수식(6)에 나타내는 전달 함수에 근거하여 산출한다. 또한, 이하의 설명 중에 있어서, 함수의 추정치를 함수에 해트(hat)를 붙여 나타내는 경우가 있다. 또, 문장 중에 있어서, 해트 부가의 함수를 hat(함수)로 나타내는 경우가 있다. 예를 들면, 함수 x2(t)의 추정치는, hat(x2)(t)로 나타내진다. 수식(6)에 있어서, hat(x2)(t)는, 상대 위치의 추정치의 X 성분을 나타내고, hat(y2)(t)는, 상대 위치의 추정치의 Y 성분을 나타낸다.
[수 6]
Figure pct00006
수식(4)는, X축 구동 지령 생성부(304)가, X축의 지령 필터의 전달 함수 Fx(s)와 X축의 전류치로부터 위치 피드백까지의 전달 함수의 분모 다항식 Dx(s)를 승산한 전달 함수에 근거하여, X축 모터(200)의 전류 피드 포워드 신호 ux*(t)를 계산하고, 또한, X축의 지령 필터의 전달 함수 Fx(s)와 X축의 전류치로부터 위치 피드백까지의 전달 함수의 분자 다항식 Nx1(s)를 승산한 전달 함수에 근거하여, X축의 위치 참조 신호 x1*(t)를 계산하는 것을 나타내고 있다.
수식(4)와 마찬가지로, 수식(5)는, Y축 구동 지령 생성부(305)가, Y축의 지령 필터의 전달 함수 Fy(s)와 Y축의 전류치로부터 위치 피드백까지의 전달 함수의 분모 다항식 Dy(s)를 승산한 전달 함수에 근거하여, Y축 모터(201)의 전류 피드 포워드 신호 uy*(t)를 계산하고, 또한, Y축의 지령 필터의 전달 함수 Fy(s)와 Y축의 전류치로부터 위치 피드백까지의 전달 함수의 분자 다항식 Ny1(s)를 승산한 전달 함수에 근거하여, Y축의 위치 참조 신호 y1*(t)를 계산하는 것을 나타내고 있다.
또, 수식(6)은, 상대 위치 추정부(302)가, X축의 지령 필터의 전달 함수 Fx(s)와 X축의 전류치로부터 상대 위치까지의 전달 함수의 분자 다항식 Nx2(s)를 승산한 전달 함수에 근거하여, 상대 위치의 추정치의 X 성분 hat(x2)(t)를 계산하는 것을 나타내고 있다. 또 수식(6)은, 상대 위치 추정부(302)가, Y축의 지령 필터의 전달 함수 Fy(s)와 Y축의 전류치로부터 상대 위치까지의 전달 함수의 분자 다항식 Ny2(s)를 승산한 전달 함수에 근거하여, 상대 위치의 추정치의 Y 성분 hat(y2)(t)를 계산하는 것을 나타내고 있다.
X축 구동 지령 생성부(304)는, X축의 구동 지령 신호인 X축 모터(200)의 전류 피드 포워드 신호 ux*(t) 및 위치 참조 신호 x1*(t)를 X축 구동부(102)에 입력한다. Y축 구동 지령 생성부(305)는, Y축의 구동 지령 신호인 Y축 모터(201)의 전류 피드 포워드 신호 uy*(t) 및 위치 참조 신호 y1*(t)를 Y축 구동부(103)에 입력한다. 또 상대 위치 추정부(302)는, 산출한 상대 위치의 추정치의 X 성분 hat(x2)(t) 및 상대 위치의 추정치의 Y 성분 hat(y2)(t)를 상대 위치 기억부(105)에 입력한다.
도 5의 설명으로 돌아온다. X축 구동부(102)는, 기계 모델 연산부(101)가 산출한 X축의 구동 지령 신호인 X축 모터(200)의 전류 피드 포워드 신호 ux*(t) 및 위치 참조 신호 x1*(t)에 근거해, 피드 포워드 제어 및 피드백 제어를 조합한 2 자유도 제어에 의해, X축 모터(200)의 위치 제어를 행한다.
Y축 구동부(103)는, 기계 모델 연산부(101)가 산출한 Y축의 구동 지령 신호인 Y축 모터(201)의 전류 피드 포워드 신호 uy*(t) 및 위치 참조 신호 y1*(t)에 근거해, 피드 포워드 제어 및 피드백 제어를 조합한 2 자유도 제어에 의해, Y축 모터(201)의 위치 제어를 실시한다.
상기와 같이, 수식(4) 및 수식(5)를 이용하여 X축 및 Y축의 전류 피드 포워드 신호와 위치 참조 신호를 계산하는 것으로, 전류 피드 포워드 신호 및 위치 참조 신호에 포함되는 기계계의 진동을 여기하는 주파수 성분의 게인을 저하시킬 수가 있다. 이 때문에, 전류 피드 포워드 신호 및 위치 참조 신호를 이용한 2 자유도 제어에 의해 X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)의 제어를 실시하는 것으로, 기계계의 진동을 억제하는 것이 가능하다.
또, 수식(6)을 이용하여 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 X 성분 hat(x2)(t) 및 상대 위치의 추정치의 Y 성분 hat(y2)(t)를 계산하는 것으로, 2 자유도 제어를 행한 경우에 있어서의 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치를, 제어 대상 장치(2) 및 촬상 장치(202)의 진동, 변위 등을 고려한 뒤에 정밀도 좋게 추정하는 것이 가능하다.
또한, 여기에서는 기계 모델 연산부(101)가 구동 지령 신호로서 전류 피드 포워드 신호 및 위치 참조 신호의 세트를 출력하는 예에 대해 설명했지만, 다른 구성예로서는, 기계 모델 연산부(101)가, 구동 지령 신호로서 전류 피드 포워드 신호, 위치 참조 신호, 및 속도 참조 신호의 세트를 출력하도록 해도 좋다. 또, 기계 모델 연산부(101)가, 피드 포워드 신호로서, 전류 피드 포워드 신호 대신에, 토크 피드 포워드 신호를 출력하도록 해도 좋다.
촬상 지령 생성부(104)는, 미리 정해진 화상 처리 주기에 근거하여, 촬상 장치(202)의 촬영 타이밍을 제어하는 촬상 지령을 생성한다. 촬상 지령 생성부(104)는, 생성한 촬상 지령을, 촬상 장치(202) 및 상대 위치 기억부(105)에 입력한다.
상대 위치 기억부(105)에는, 기계 모델 연산부(101)가 산출한 상대 위치의 추정치의 X 성분 hat(x2)(t) 및 상대 위치의 추정치의 Y 성분 hat(y2)(t)와, 촬상 지령 생성부(104)가 생성한 촬상 지령이 입력된다. 상대 위치 기억부(105)는, 촬상 장치(202)의 노광 개시 시각으로부터 노광 종료 시각까지의 상대 위치의 추정치의 X 성분 hat(x2)(t) 및 상대 위치의 추정치의 Y 성분 hat(y2)(t)의 시계열 신호를 상대 위치 기억으로서 기억한다.
템플릿 화상 보정부(106)는, 상대 위치 기억부(105)에 기억되는 상대 위치 기억에 근거하여, 화상 처리부(107)가 사용하는 템플릿 화상의 보정을 행함과 아울러, 화상 처리부(107)가 상대 위치의 관측치를 산출하기 위해서 사용하는 템플릿 화상 중의 기준 위치를 산출한다. 여기서, 템플릿 화상이란, 템플릿 매칭법 등의 화상 처리 수법에서 사용하는 패턴 화상이다. 본 실시 형태에 있어서는, 템플릿 화상은, 가동부(203)가 정지한 상태에서 프린트 기판(206)을 미리 촬영하여 얻은, 목표 위치(207)를 포함하는 화상을 말한다. 템플릿 화상 보정부(106)는, 상대 위치 기억에 근거하여, 촬영 화상의 번짐을 시뮬레이션하여, 시뮬레이션 결과에 근거하여 템플릿 화상을 보정한다.
화상 처리부(107)는, 템플릿 매칭법 등의 화상 처리 수법을 이용하여, 위치 결정 중에 촬상 장치(202)가 촬영한 촬영 화상으로부터 미리 등록된 템플릿 화상과 일치하는 영역을 탐색하는 것으로, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 상대 위치의 관측치를 산출한다. 이때, 위치 결정 중에 촬영 화상을 취득하는 것에 의해, 촬영 중의 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 상대 위치가 변화하여 피사체 번짐이 생긴다. 이 때문에, 정지 상태에서 촬영한 템플릿 화상과 실제의 촬영 화상은 엄밀하게는 매칭하지 않는다. 이 때문에, 정지 상태에서 촬영한 템플릿 화상을 그대로 사용한 화상 처리에서는, 상대 위치의 관측치의 계산에 오차가 생긴다.
이것에 대해서, 본 실시의 형태에서는, 화상 처리부(107)가 화상 처리를 행하는 이전 단계에 있어서, 템플릿 화상 보정부(106)가, 상대 위치 기억부(105)가 기억하는 상대 위치 기억에 근거하여, 피사체 번짐을 예측하여 템플릿 화상을 보정하는 것에 의해, 피사체 번짐에 기인하는 상대 위치의 관측치의 오차를 억제할 수가 있다. 템플릿 화상 보정부(106)는, 템플릿 화상이 피사체 번짐을 포함하도록 보정한다.
템플릿 화상 보정부(106)의 구체적인 동작의 일례를 이하에 나타낸다. 우선, 템플릿 화상 보정부(106)는, 상대 위치 기억부(105)에 기억된 상대 위치 기억에 근거하여, 촬상 장치(202)의 촬영 중에 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치가 변화하는 것에 의해 생기는 피사체 번짐에 상당하는 필터 M을 산출한다.
필터 M의 픽셀 좌표(X, Y)의 필터 계수의 계산식의 일례는, 이하의 수식(7)로 나타내진다. 수식(7)에 있어서, 촬상 장치(202)의 노광 개시 시각 T1, 노광 종료 시각 T2, 촬상 장치(202)의 노광 시간 Te, X축 방향의 1 픽셀당 길이ΔX, Y축 방향의 1 픽셀당 길이ΔY로 한다. 또,δ(·)은, 디락(Dirac)의 델타 함수를 나타낸다.
[수 7]
Figure pct00007
수식(7)은, 노광 개시 시각 T1의 상대 위치의 추정치와 시각 t의 상대 위치의 추정치의 차이를 픽셀 단위로 변환하고, 픽셀 단위의 거리로 오프셋(offset)시킨 델타 함수를 시각［T1, T2］로 적분한 후에, 주위의 ±1/2 픽셀의 범위로 평균을 취한 것으로 되어 있다.
또한, 수식(7)에 있어서, 픽셀 좌표(X, Y)는 부의 값을 취할 수 있기 때문에, 수식(7)을 계산기로 실현할 경우에는 , 논리적인 픽셀 좌표(X, Y)에 적당한 오프셋(offset)치를 더하는 것으로, 실장 상의 픽셀 좌표가 부의 값이 되지 않게 한다.
다음에, 템플릿 화상 보정부(106)는, 미리 등록된 템플릿 화상 K와 상술한 필터 M의 수식(8)에 근거하는 콘볼루션 합(convolution sum)을 계산하는 것으로, 피사체 번짐을 고려한 보정 후의 템플릿 화상 K'를 산출한다. 템플릿 화상 보정부(106)는, 보정 후의 템플릿 화상 K'를 화상 처리부(107)에 입력한다.
[수 8]
Figure pct00008
도 7은, 도 5에 나타내는 템플릿 화상 보정부(106)의 보정 전의 템플릿 화상 K의 일례를 나타내는 도면이다. 템플릿 화상 K는, 정지 상태에서 촬영된 화상이다. 도 8은, 도 7에 나타내는 템플릿 화상 K의 보정 후의 템플릿 화상 K'를 나타내는 도면이다. 템플릿 화상 K'는, 도 7에 나타내는 템플릿 화상 K와 필터 M의 콘볼루션 합을 계산하는 것으로 얻은, 피사체 번짐을 고려한 화상이다.
도 9는, 도 5에 나타내는 템플릿 화상 보정부(106)가 사용하는 필터 M의 각 픽셀 좌표의 필터 계수의 일례를 나타내는 도면이다. 필터 M의 각 픽셀의 필터 계수는, 시각［T1, T2］의 상대 위치의 추정치에 근거하여 수식(7)을 수치 계산하는 것으로 얻을 수 있다. 도 9에 있어서, 필터 계수가 제로의 픽셀은 검게 묘화되어 있고, 필터 계수가 비제로의 픽셀은 필터 계수의 크기에 따라 밝게, 즉 하얗게 묘화되어 있다. 또, 도 8에 나타내는 보정 후의 템플릿 화상 K'는, 도 7에 나타내는 템플릿 화상 K와 도 9에 나타내는 필터 M의 콘볼루션 합을 계산하는 것으로 얻어진다.
화상 처리부(107)에는, 촬상 장치(202)가 촬영한 촬영 화상과 템플릿 화상 보정부(106)가 출력한 보정 후의 템플릿 화상 K'가 입력된다. 화상 처리부(107)는, 템플릿 매칭법 등의 화상 처리 수법을 이용하여, 촬영 화상 중의 보정 후의 템플릿 화상 K'와 일치하는 영역을 탐색한다. 이때, 수식(8)에 있어서, 노광 개시 시각 T1의 상대 위치의 추정치를 기준으로 필터 계수를 설계하고 있기 때문에, 촬영 화상중의 보정 후의 템플릿 화상 K'의 논리적인 원점에 상당하는 픽셀 좌표를 계산하는 것으로, 노광 개시 시각 T1에 있어서의 피사체 위치를 산출할 수가 있다.
여기서, 화상 처리 수법의 일례로서 가장 기본적인 템플릿 매칭의 알고리즘을 사용한 경우에 대해 설명한다. 그 경우, 보정 후의 템플릿 화상 K'로 촬영 화상을 주사하고, 촬영 화상 상의 각 영역에 있어서의 보정 후의 템플릿 화상 K'와의 유사도를 산출하고, 유사도가 최대, 또는, 미리 설정한 임계치 이상이 되는 영역을 특정한다. 다음에, 특정한 영역 내의 보정 후의 템플릿 화상 K'의 논리적인 원점에 상당하는 픽셀 좌표에 근거해, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 관측치를 산출한다.
또한, 상기의 설명에서는, 템플릿 화상 보정부(106)가 템플릿 화상 K와 필터 M의 콘볼루션 합의 계산을 공간 영역에서 행하는 경우에 대해 설명했지만, 화상 처리부(107)가 위상 한정 상관법 등의 이산 푸리에 변환을 사용하는 화상 처리 방법으로 위치 추정을 행하는 경우에는, 템플릿 화상 보정부(106)가 템플릿 화상 K와 필터 M의 이산 푸리에 변환을 계산하고, 또한 공간 주파수 영역 상에서 양자의 승산을 행하는 것으로, 보정 후의 템플릿 화상 K'의 이산 푸리에 변환을 계산해도 좋다. 또, 템플릿 화상 보정부(106)가 온라인으로 템플릿 화상 K의 이산 푸리에 변환을 계산하는 것이 아니라, 템플릿 화상 K의 이산 푸리에 변환을 미리 오프 라인으로 계산한 결과를 템플릿 화상 보정부(106)가 기억해 두어도 좋다. 이러한 구성을 이용하는 것에 의해, 공간 영역 상에서 계산한 보정의 템플릿 화상 K'에 대해서 이산 푸리에 변환을 행하는 경우와 비교하여, 계산량을 삭감하는 것이 가능하게 된다. 화상 처리부(107)는, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 관측치를 목표 위치 보정부(108)에 입력한다.
목표 위치 보정부(108)에는, 상대 위치 기억부(105)에 기억되는 상대 위치 기억과, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 관측치가 입력된다. 목표 위치 보정부(108)는, 목표 위치의 보정량을 나타내는 목표 위치 보정 신호를 생성하고, 생성한 목표 위치 보정 신호를 지령 생성부(100)에 입력한다.
예를 들면, 수식(7)에 나타나는 필터 계수의 계산식을 이용한 경우, 노광 개시 시각 T1에 있어서의 상대 위치의 추정치를 기준으로 필터의 좌표계를 설정하고있기 때문에, 노광 개시 시각 T1에 있어서의 상대 위치의 추정치와 화상 처리로 얻은 상대 위치의 관측치의 오차에 근거해, 지령 생성부(100)에 대한 목표 위치의 보정량을 계산하면 좋다. 따라서, 필터 M의 필터 계수의 계산식을, 이하에 나타내는 수식(9)와 같이 변경하고, 노광 종료 시각 T2에 있어서의 상대 위치의 추정치와 화상 처리로 얻은 상대 위치의 관측치의 오차에 근거해, 지령 생성부(100)에 대한 목표 위치의 보정량을 계산해도 좋다.
[수 9]
Figure pct00009
또, X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)의 추종 지연의 데드 타임(dead time)이 미리 확인되어 있는 경우, 필터 계수의 계산에 있어서, 노광 개시 시각 T1로부터 노광 종료 시각 T2까지의 상대 위치의 추정치를 이용하는 것이 아니라, 데드 타임 분의 보정을 더한 시각의 상대 위치의 추정치를 사용해도 좋다. 이 경우, 상대 위치 기억부(105)는, 노광 개시 시각 T1과 노광 종료 시각 T2의 각각에 데드 타임 분의 보정을 더한 시간 범위의 상대 위치의 추정치의 X 성분 hat(x2)(t) 및 상대 위치의 추정치의 Y 성분 hat(y2)(t)의 시계열 신호를 상대 위치 기억으로서 기억하면 좋다.
도 10은, 도 5에 나타내는 제어 장치(1)의 구동 제어 처리를 나타내는 플로차트이다. 도 11은, 도 5에 나타내는 제어 장치(1)의 화상 처리를 나타내는 플로차트이다. 일반적으로, 촬상 장치(202)의 노광 시간, 화상 데이터의 전송 속도, 화상 처리의 연산량 등의 제약이 있기 때문에, 화상 처리의 연산 주기는 구동 제어 처리의 연산 주기보다 길게 하지 않을 수 없다. 이 때문에, 제어 장치(1)는, 구동 제어 처리의 태스크와 화상 처리의 태스크를 분리하여, 각각의 태스크를 다른 연산 주기로 실행한다. 또, 제어 장치(1)가 복수의 CPU(Central　Processing　Unit)를 구비하는 경우, 각각의 태스크를 다른 CPU에 할당해도 좋다.
우선, 구동 제어 처리에 대해 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(1)의 지령 생성부(100)는, 목표 위치의 현재치에 근거해, 위치 지령을 계산한다(스텝 S101). 지령 생성부(100)는, 계산한 위치 지령을 기계 모델 연산부(101)에 입력한다.
기계 모델 연산부(101)는, 위치 지령에 근거해, 가동부(203)를 목표 위치로 이동시키는 구동 지령 신호를 계산한다(스텝 S102). 기계 모델 연산부(101)는, 계산한 구동 지령 신호를 X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)에 입력한다. 또 기계 모델 연산부(101)는, 위치 지령에 근거해, 촬상 장치(202)와 목표 위치의 사이의 상대 위치의 추정치를 계산한다(스텝 S103). 기계 모델 연산부(101)는, 계산한 상대 위치의 추정치를 상대 위치 기억부(105)에 입력한다.
상대 위치 기억부(105)는, 기계 모델 연산부(101)로부터 입력된 상대 위치의 추정치를 기억한다(스텝 S104). X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)를 포함하는 구동부는, 구동 지령 신호에 근거해, X축 모터(200) 및 Y축 모터(201)를 포함하는 모터의 제어 처리를 실행한다(스텝 S105).
계속하여, 화상 처리에 대해 설명한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(1)의 촬상 지령 생성부(104)는, 촬상 장치(202)에 대해서 촬상 지령을 출력한다(스텝 S201). 템플릿 화상 보정부(106)는, 상대 위치 기억에 근거해, 번짐 화상의 필터를 계산한다(스텝 S202). 템플릿 화상 보정부(106)는, 번짐 화상의 필터에 근거해, 보정 후의 템플릿 화상을 계산한다(스텝 S203). 템플릿 화상 보정부(106)는, 보정 후의 템플릿 화상을 화상 처리부(107)에 입력한다.
화상 처리부(107)는, 촬상 장치(202)의 촬영 화상을 취득한다(스텝 S204). 화상 처리부(107)는, 화상 처리에 의해 촬상 장치(202)와 목표 위치의 사이의 상대 위치의 관측치를 계산한다(스텝 S205). 화상 처리부(107)는, 계산한 상대 위치의 관측치를 목표 위치 보정부(108)에 입력한다. 목표 위치 보정부(108)는, 상대 위치 기억이 나타내는 상대 위치의 추정치와, 상대 위치의 관측치에 근거해 목표 위치의 보정량을 나타내는 목표 위치 보정 신호를 산출한다(스텝 S206).
계속해서, 본 실시의 형태의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 지령 생성부(100), 기계 모델 연산부(101), X축 구동부(102), Y축 구동부(103), 촬상 지령 생성부(104), 상대 위치 기억부(105), 템플릿 화상 보정부(106), 화상 처리부(107), 및 목표 위치 보정부(108)는, 처리 회로에 의해 실현된다. 이들 처리 회로는, 전용의 하드웨어에 의해 실현되어도 좋고, CPU를 이용한 제어 회로여도 좋다.
상기의 처리 회로가, 전용의 하드웨어에 의해 실현되는 경우, 이들은, 도 12에 나타내는 처리 회로(90)에 의해 실현된다. 도 12는, 도 5에 나타내는 제어 장치(1)의 기능을 실현하기 위한 전용의 하드웨어를 나타내는 도면이다. 처리 회로(90)는, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application　Specific　Integrated　Circuit), FPGA(Field　Programmable　Gate　Array), 또는 이들을 조합한 것이다.
상기의 처리 회로가, CPU를 이용한 제어 회로로 실현되는 경우, 이 제어 회로는 예를 들면 도 13에 나타내는 구성의 제어 회로(91)이다. 도 13은, 도 5에 나타내는 제어 장치(1)의 기능을 실현하기 위한 제어 회로(91)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 제어 회로(91)는, 프로세서(92)와, 메모리(93)를 구비한다. 프로세서(92)는, CPU이며, 중앙 처리 장치, 처리 장치, 연산 장치, 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터, DSP(Digital　Signal　Processor) 등으로도 불린다. 메모리(93)는, 예를 들면, RAM(Random　Access　Memory), ROM(Read　Only　Memory), 플래쉬 메모리, EPROM(Erasable　Programmable　ROM), EEPROM(등록상표)(Electrically　EPROM) 등의 불휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉서블 디스크(flexible disk), 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, DVD(Digital　Versatile　Disk) 등이다.
상기의 처리 회로가 제어 회로(91)에 의해 실현되는 경우, 프로세서(92)가 메모리(93)에 기억된, 각 구성 요소의 처리에 대응하는 프로그램을 읽어내어 실행하는 것에 의해 실현된다. 또, 메모리(93)는, 프로세서(92)가 실행하는 각 처리에 있어서의 일시 메모리로서도 사용된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 제어 장치(1)에 의하면, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 추정치에 근거하여, 피사체 번짐을 예측하여 템플릿 화상 K를 보정하면서 화상 처리에 의한 위치 추정을 행한다. 이 때문에, 위치 결정 제어에 있어서의 피사체 번짐에 기인하는 위치 오차를 정밀도 좋게 보정하는 것이 가능하게 되고, 위치 결정 제어의 정밀도를 향상하는 것이 가능하게 된다. 이 수법은, 피사체의 형상이 복잡한 경우나, 피사체 번짐에 의해 피사체 형상이 크게 왜곡되는 경우에도 적용 가능하고, 범용성이 높다.
또, 일반적으로 제어 대상 장치(2)와 같은 기계계는, 유한의 기계 강성을 가지기 때문에, 위치 결정 지령의 가속도 또는 감속도를 증가시키면, 기계계에 진동이 생겨 위치 결정 시간이 증가해 버리는 경우가 있다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제에 대해서, 본 실시의 형태에 따른 제어 장치(1)에서는, 수식(4) 및 수식(5)에 나타낸 바와 같은 전류 피드 포워드 신호와 위치 참조 신호를 이용하여, X축 구동부(102) 및 Y축 구동부(103)의 제어를 행하는 것에 의해, 위치 결정 완료 후의 기계 진동을 억제하고, 위치 결정 시간을 단축할 수가 있다.
또, 위치 결정 중에 기계계의 기계 강성에 기인하여 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이에 변위, 진동 등이 생기기 때문에, 기계계의 기계 특성을 고려하지 않는 경우에는, 화상 처리에 의한 위치 추정에 오차가 생겨 버린다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제에 대해서, 본 실시의 형태의 제어 장치(1)에서는, 수식(6)에 나타내는 바와 같이, 기계 특성을 고려한 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 사이의 상대 위치의 추정치에 근거해, 목표 위치의 보정량을 계산한다. 이 때문에, 기계계의 진동 및 변위에 의한 촬상 장치(202)의 위치 어긋남에 기인하는 화상 처리의 위치 추정 정밀도의 저하를 억제하고, 고속 또한 고정밀의 위치 결정을 행할 수가 있다.
이상의 실시의 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이고, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상기의 실시의 형태에서는, 제어 장치(1)를 위치 결정 제어에 적용하는 예에 대해 설명했지만, 본 실시의 형태는 이러한 예에 한정되지 않는다. 제어 장치(1)가 피사체 번짐의 예측에 근거하여 화상 처리에 사용하는 템플릿 화상을 보정하는 수법은, 궤적 제어 장치, 롤·투·롤(roll-to-roll) 방식의 기계계 등, 위치 결정 제어 이외의 모션 제어 장치에 적용할 수도 있다.
또, 상기의 실시의 형태에서는, 제어 대상 장치(2)의 기계 특성을 나타내는 전달 함수를 이용하여, 구동 지령 신호 및 상대 위치의 추정치를 계산하는 예에 대해 설명했지만, 본 실시의 형태는 이러한 예에 한정되지 않는다. 제어 대상 장치(2)의 기계 강성이 충분히 높은 경우, 기계 특성을 확인하는 것이 곤란한 경우는, 제어 대상 장치(2)의 상세한 기계 특성을 이용하지 않고 , 구동 지령 신호 및 상대 위치의 추정치를 계산하는 것도 가능하다. 이 경우, 예를 들면, 제어 대상 장치(2)가 강체라고 가정, 즉, 제어 대상 장치(2)의 X축 및 Y축의 전달 함수가 이하의 수식(10)로 나타낼 수 있다고 가정하고, 구동 지령 생성부(301) 및 상대 위치 추정부(302)를 구성하면 좋다. 여기서, Jx는 X축의 강체 관성(inertia)이며, Jy는 Y축의 강체 관성이다.
[수 10]
Figure pct00010
또, 상기의 실시의 형태에서는, 촬상 장치(202)가 실장 헤드인 가동부(203)에 설치되어 있는 예에 대해 설명했지만, 본 실시의 형태의 기술(技術)은, 가동부(203)가 목표물을 이동시키는 테이블으로서, 목표물의 이동에 따라, 촬상 장치(202)와 목표물의 상대 위치가 변화하도록 구성되어 있는 기계에 대해서 적용하는 것도 가능하다.
또, 상기의 실시의 형태에서는, 기계 모델 연산부(101)에 있어서, 미리 확인한 기계 특성과 지령 생성부(100)가 출력한 지령 위치의 정보만으로부터 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 상대 위치의 추정을 행했지만, 제어 대상 장치(2)에 가속도 센서 등의 부가적인 센서가 구비되어 있는 경우에는, 그들의 검출치를 이용한 옵저버에 의해, 촬상 장치(202)와 목표 위치(207)의 상대 위치의 추정을 행하는 것도 가능하다.
또, 상기의 실시의 형태에서는, 제어 장치(1)의 구성 및 제어 방법에 대해 설명했지만, 본 실시의 형태에 개시된 기술은, 제어 장치(1)의 제어 방법을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서 실시해도 좋고, 컴퓨터 프로그램을 기억하는 기억 매체로서 실시해도 좋다.
1　제어 장치, 2 제어 대상 장치, 10 제어 시스템, 90 처리 회로, 91 제어 회로, 92 프로세서, 93 메모리, 100 지령 생성부, 101 기계 모델 연산부, 102　X축 구동부, 103　Y축 구동부, 104 촬상 지령 생성부, 105 상대 위치 기억부, 106 템플릿 화상 보정부, 107 화상 처리부, 108 목표 위치 보정부, 200　X축 모터, 201　Y축 모터, 202 촬상 장치, 203 가동부, 204 흡착 노즐, 205 프린트 기판 반송 기구, 206 프린트 기판, 207 목표 위치, 208 전자 부품, 301 구동 지령 생성부, 302 상대 위치 추정부, 303 지령 분배기, 304　X축 구동 지령 생성부, 305　Y축 구동 지령 생성부, C　중심축, P0　디폴트 목표 위치, V　시야 영역.

Claims (8)

  1. 가동부와, 상기 가동부의 이동에 따라 목표물과의 상대 위치가 변화하고, 상기 목표물의 촬영 화상을 취득하는 촬상 장치를 가지는 제어 대상 장치를 제어하는 제어 장치로서,
    상기 가동부를 목표 위치로 이동시키는 구동 지령 신호에 근거하여, 상기 가동부를 구동하는 구동부와,
    상기 구동 지령 신호에 근거하여, 상기 목표물과 상기 촬상 장치의 상대 위치의 추정치를 산출하는 상대 위치 추정부와,
    상기 촬상 장치의 촬영 시간 내에 있어서의 상기 상대 위치의 추정치의 시계열 신호에 근거하여, 미리 등록된 템플릿 화상을 보정하는 템플릿 화상 보정부와,
    보정 후의 상기 템플릿 화상을 이용하여 상기 목표 위치를 보정하는 목표 위치 보정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 템플릿 화상 보정부는, 상기 시계열 신호에 근거하여 상기 촬영 화상의 번짐을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과에 근거하여 상기 템플릿 화상을 보정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 템플릿 화상 보정부는, 상기 시계열 신호에 근거하여 상기 촬상 장치의 촬영 중의 상기 상대 위치의 변화에 기인하는 상기 촬영 화상의 번짐에 상당하는 필터를 계산하고, 상기 템플릿 화상에 상기 필터를 작용시키는 것에 의해, 상기 템플릿 화상의 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 템플릿 화상 보정부는, 상기 템플릿 화상에 상기 필터를 작용시키는 연산을 공간 주파수 영역 상에서 행하는 것으로 공간 주파수 영역 상의 보정 후의 상기 템플릿 화상을 산출하고,
    공간 주파수 영역 상의 상기 촬영 화상과 보정 후의 상기 템플릿 화상에 근거하는 화상 처리에 의해, 상기 상대 위치의 관측치를 출력하는 화상 처리부
    를 더 구비하고,
    상기 목표 위치 보정부는, 상기 추정치 및 상기 관측치에 근거하여, 상기 목표 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정 후의 상기 템플릿 화상을 이용하여 상기 촬영 화상을 화상 처리하여 상기 상대 위치의 관측치를 출력하는 화상 처리부
    를 더 구비하고,
    상기 목표 위치 보정부는, 상기 추정치 및 상기 관측치에 근거하여, 상기 목표 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 화상 처리부는, 템플릿 매칭을 이용하여 상기 관측치를 출력하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 대상 장치의 기계 특성을 나타내는 전달 함수에 근거해, 상기 제어 대상 장치의 기계 진동을 여기하는 주파수 성분의 게인을 저하한 전류 피드 포워드 신호와, 상기 가동부가 추종해야 할 위치 참조 신호를 포함하는 구동 지령 신호를 산출하여 상기 구동부에 입력하는 구동 지령 생성부
    를 더 구비하고,
    상기 상대 위치 추정부는, 상기 구동부가 상기 전류 피드 포워드 신호 및 상기 위치 참조 신호를 이용한 2 자유도 제어를 행한 경우에 있어서의 상기 상대 위치의 추정치를 상기 전달 함수에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  8. 가동부와, 상기 가동부의 이동에 따라 목표물과의 상대 위치가 변화하고, 상기 목표물의 촬영 화상을 취득하는 촬상 장치를 가지는 제어 대상 장치를 제어하는 제어 장치가,
    상기 가동부를 구동하는 구동부에 입력되는 구동 지령 신호에 근거하여, 상기 목표물과 상기 촬상 장치의 상대 위치의 추정치를 산출하는 스텝과,
    상기 촬상 장치의 촬영 시간 내에 있어서의 상기 상대 위치의 추정치의 시계열 신호에 근거하여, 미리 등록된 템플릿 화상을 보정하는 스텝과,
    보정 후의 상기 템플릿 화상을 이용하여 상기 가동부의 이동의 목표 위치를 보정하는 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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