WO2006075354A1 - 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

明 細 書

画像処理システム

技術分野

[0001] 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。 背景技術

[0002] 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。

[0003] 特許文献 1：日本国特開平 10— 320021号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 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力 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。

[0005] 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。

課題を解決するための手段

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

発明の効果

[0012] 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。

[0013] 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!、う効果がある。

[0014] 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 、う効果がある。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]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。

[図 2]実施の形態による画像処理システムの斜視図である。

[図 3]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。 [図 4]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。

[図 5]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。

[図 6]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。

[図 7]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 ヤートである。

符号の説明

[0019] 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。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 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。

[0021] 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 、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。

[0022] 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。

[0023] 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!、る。

[0024] マスタ装置 10は、 CPU11と、 CPU 11の動作制御プログラムを格納する ROM 13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 (IZF) 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。

[0025] 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 (IZF)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 (IZF)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 (IZF)52を有し ている。

[0026] 高速シリアル通信は、図 1に示すように第 1一第 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 1 0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 8 0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。

[0027] 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、 C RC、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。

[0028] 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。

[0029] 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。

[0030] 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 (X ,Υ )であ

0 0 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。

[0031] 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ぐ画像処理装置 30が出 力した加工合成された位置信号を使用できる。

[0032] 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 、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 B己 ΐ す 0

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。

[0033] 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 4 0, 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。

[0034] 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 タ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。

[0035] 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-l)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。

[0036] 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 A t 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-l)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。

yl=axl +b

y2=ax2 + b

ここに、 xl：時間 tl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-l)}/(iT - A t)

[0037] 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。

aXl² + BXl + c=yl

aX2²+bX2 + c=y2

aX3²+bX3 + c=y3

ここに、 x3：時間 t3の時の位置

[0038] 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-l) + P(n)}/(2iT) · A · A

+ {-Ρ(η-2)+4Ρ(η-1)-3Ρ(η)})/(2ίΤ) ·Α+Ρ(η)

ここに、 A: A t/iT

[0039] 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。

[0040] 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 ヽて説明する。

[0041] 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 40,5 0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 、ので、遅れ時間 tcが生じる。

[0042] 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 A t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。

[0043] 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 、。

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 力も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 ヽた遅れ時間値を設定しても良 ヽ。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 ヽぅ。

産業上の利用可能性

[0044] 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

請求の範囲

[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!、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 〖こ、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 、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。

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。