KR20210121155A - 제어 장치 및 위치 정렬 장치 - Google Patents

Abstract

위치 정렬 장치의 이동 장치를 제어 가능한 제어 장치가, 시각 센서에 의해 산출된 복수의 대상물의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 대상물의 상대 위치를 통계 처리하는 제1 통계 처리부와, 위치 센서로부터, 시각 센서에 의해 산출된 복수의 대상물의 상대 위치의 각각에 대응하는 보유 지지 장치의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 보유 지지 장치의 상대 위치를 통계 처리하는 제2 통계 처리부와, 제1 통계 처리부에 의해 통계 처리된 대상물의 상대 위치와, 제2 통계 처리부에 의해 통계 처리된 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치를 피드백 제어하여, 대상물을 목표 위치에 접근시키면서, 목표 위치에 대하여 위치 정렬하는 이동 제어부를 구비한다.

Description

제어 장치 및 위치 정렬 장치

본 개시는, 위치 정렬 장치에 적용 가능한 제어 장치 및 이 제어 장치를 구비한 위치 정렬 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 제어 대상물의 추정 위치를 결정하는 위치 결정부와, 위치 결정부에서 결정된 추정 위치를 사용하여 제어 대상물을 목표 위치에 맞추는 제어 데이터를 구동 장치에 출력하는 피드백 제어부를 구비하는 위치 제어 시스템이 개시되어 있다. 상기 위치 제어 시스템에서는, 제어 대상물을 이동시키는 구동 장치로부터의 제어 대상물을 이동시키는 구동 장치로부터의 반복 취득된 제어 대상물에 관한 위치 관련 데이터와, 화상 처리에 의해 제어 대상물과 목표 위치의 위치 관계를 계측한 계측 데이터를 사용하여, 제어 대상물의 추정 위치가 결정된다.

일본 특허 공개 제2019-003388호 공보

상기 위치 제어 시스템에서는, 구동 장치로부터의 위치 관련 데이터 및 제어 대상물과 목표 위치의 위치 관계를 계측한 계측 데이터의 적어도 어느 하나에, 변동이 있거나, 진동 성분 등이 포함되어 있거나 하면, 결정되는 제어 대상물의 추정 위치의 정밀도가 변동되고, 제어 대상물을 목표 위치에 맞추는 시간을 단축하는 것이 어려운 경우가 있다.

본 개시는, 대상물의 목표 위치에 대한 위치 정렬 시간을 단축할 수 있도록 위치 정렬 장치의 이동 장치를 제어 가능한 제어 장치 및 이 제어 장치를 구비한 위치 정렬 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 개시의 일례의 제어 장치는,

대상물을 보유 지지 가능한 보유 지지 장치와,

상기 보유 지지 장치를 이동시켜서 상기 대상물을 목표 위치로 이동시키는 것이 가능한 이동 장치와,

상기 대상물이 상기 목표 위치로 이동했을 때의 위치에 대한 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 산출하는 위치 센서와,

상기 이동 장치에 의해 상기 대상물을 상기 목표 위치로 이동시킬 때, 상기 대상물과 상기 목표 위치를 동시에 촬상 가능하게 배치되고, 촬상된 화상으로부터 상기 목표 위치에 대한 상기 대상물의 상대 위치를 반복 산출 가능한 시각 센서를

갖는 위치 정렬 장치의 상기 이동 장치를 제어 가능한 제어 장치이며,

상기 시각 센서에 의해 산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 통계 처리하는 제1 통계 처리부와,

상기 위치 센서로부터, 상기 시각 센서에 의해 산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치의 각각에 대응하는 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 통계 처리하는 제2 통계 처리부와,

상기 제1 통계 처리부에 의해 통계 처리된 상기 대상물의 상대 위치와, 상기 제2 통계 처리부에 의해 통계 처리된 상기 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 상기 이동 장치를 피드백 제어하여, 상기 대상물을 목표 위치에 접근시키면서, 상기 목표 위치에 대하여 위치 정렬하는 이동 제어부를

구비한다.

본 개시의 일례의 위치 정렬 장치는,

상기 시각 센서와,

상기 보유 지지 장치와,

상기 이동 장치와,

상기 제어 장치를

구비한다.

본 개시의 일례의 위치 정렬 방법은,

보유 지지 장치에 보유 지지된 대상물을 이동 장치에 의해 목표 위치로 이동시킬 때, 상기 대상물 및 상기 목표 위치가 동시에 반복 촬상된 각 화상으로부터 산출된 복수의 대상물의 상대 위치를 통계 처리하고,

산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치의 각각에 대응하는 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 통계 처리하고,

상기 대상물의 상대 위치와, 통계 처리된 상기 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 상기 이동 장치를 피드백 제어하여, 상기 대상물을 목표 위치에 접근시키면서, 상기 목표 위치에 대하여 위치 정렬한다.

상기 제어 장치에 의하면, 제1 통계 처리부에 의해 통계 처리된 대상물의 상대 위치와, 제2 통계 처리부에 의해 통계 처리된 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치를 피드백 제어하여, 대상물을 목표 위치에 접근시키면서, 상기 목표 위치에 대하여 위치 정렬한다. 이 때문에, 대상물의 상대 위치와 보유 지지 장치의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지어, 대상물의 목표 위치에 대한 위치 정렬 시간을 단축할 수 있도록 위치 정렬 장치의 이동 장치를 제어 가능한 제어 장치를 실현할 수 있다.

상기 위치 정렬 장치에 의하면, 상기 제어 장치에 의해, 대상물의 목표 위치에 대한 위치 정렬 시간을 단축 가능한 위치 정렬 장치를 실현할 수 있다.

상기 위치 정렬 방법에 의하면, 통계 처리된 대상물의 상대 위치와, 통계 처리된 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치를 피드백 제어하여, 대상물을 목표 위치에 접근시키면서, 상기 목표 위치에 대하여 위치 정렬한다. 이 때문에, 대상물의 상대 위치와 보유 지지 장치의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지어, 대상물의 목표 위치에 대한 위치 정렬 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 형태의 위치 정렬 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 위치 정렬 장치의 스테이지 및 이동 장치의 평면도.
도 3은 도 1의 위치 정렬 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태의 제어 장치의 제1 타이밍 신호 및 제2 타이밍 신호의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 도 4의 제어 장치 위치 정렬 처리를 설명하기 위한 제1 흐름도.
도 6은 도 4의 제어 장치 위치 정렬 처리를 설명하기 위한 제2 흐름도.

이하, 본 개시의 일례를 첨부 도면에 따라서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 필요에 따라서 특정한 방향 또는 위치를 나타내는 용어(예를 들어, 「상」, 「하」, 「우」, 「좌」을 포함하는 용어)를 사용하지만, 이들 용어 사용은 도면을 참조한 본 개시의 이해를 용이하게 하기 위함이며, 이들 용어 의미에 의해 본 개시의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않고, 본 개시, 그 적용물, 또는, 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것이라고 하는 것은 반드시 합치하고 있는 것은 아니다.

본 개시의 일 실시 형태의 제어 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 위치 정렬 장치(1)의 이동 장치(20)를 제어 가능하게 구성되어 있다. 위치 정렬 장치(1)는 일례로서, 워크(2)를 보유 지지 가능한 스테이지(10)와, 스테이지(10)를 이동시키는 이동 장치(20)와, 스테이지(10)에 보유 지지된 워크(2)를 반복 촬상 가능한 시각 센서(30)와, 이동 장치(20)를 제어하는 제어 장치(100)를 구비하고 있다. 또한, 워크(2)는 대상물의 일례이며, 스테이지(10)는 보유 지지 장치의 일례이다.

스테이지(10)는 워크(2)를 보유 지지 가능한 보유 지지면(11)을 갖고, 보유 지지면(11)에 보유 지지된 워크(2)와 함께, 보유 지지면(11)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.

또한, 보유 지지 장치는 스테이지(10)에 한정되지 않고, 예를 들어 엔드 이펙터이어도 된다.

이동 장치(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 스테이지(10)를 이동시켜서 워크(2)를 목표 위치(P)로 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상세하게는, 이동 장치(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 일례로서, 스테이지(10)를 보유 지지면(11)을 따라 X 방향으로 이동시키는 제1 구동부(21)와, 스테이지(10)를 보유 지지면(11)을 따라서 또한 X 방향으로 교차(예를 들어, 직교)하는 Y 방향으로 이동시키는 제2 구동부(22)를 갖고 있다. 제1 구동부(21)는 스테이지(10)에 접속된 제1 테이블(211)과, 스테이지(10)를 X 방향으로 이동시키는 모터(212)로 구성되어 있다. 제2 구동부(22)는 제1 테이블(211)에 접속된 제2 테이블(221)과, 스테이지(10)를 제1 테이블(211)과 함께 Y 방향으로 이동시키는 모터(222)로 구성되어 있다.

각 구동부(21, 22)에는, 모터(212, 222)의 회전을 검출하는 인코더(23)(도 3에 도시함)가 마련되어 있다. 이 인코더(23)는 위치 센서의 일례이며, 보유 지지된 워크(2)가 목표 위치(P)에 위치하고 있을 때의 스테이지(10)의 XY 방향의 위치에 대한 스테이지(10)의 XY 방향에 있어서의 상대 위치(이하, 단순히, 스테이지(10)의 상대 위치라고 함)를 산출한다. 산출된 스테이지(10)의 위치는, 제어 장치(100)에 출력된다.

또한, 이동 장치(20)는 스테이지(10)를 XY 평면을 따라서 이동(즉, 2차원 이동)시키도록 구성되어 있는 경우에 제한하지 않는다. 이동 장치(20)는, 예를 들어 스테이지(10)를 3차원 이동시키도록 구성되어 있어도 되고, 2차원 이동 및 3차원 이동에 추가하여 회전 이동을 수반하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 이동 장치(20)는, 예를 들어 다축 로봇 암이어도 된다. 이 경우, 다축 로봇 암은, 엔드 이펙터로 구성된 보유 지지 장치를 포함해도 된다. 즉, 보유 지지 장치 및 이동 장치(20)를 다축 로봇 암으로 구성해도 된다.

시각 센서(30)는 도 1에 도시한 바와 같이, 일례로서, 촬상축이 Z 방향으로 평행한 1개의 카메라(311)를 갖는 촬상부(31)와, 화상 처리부(32)로 구성되어 있다. 촬상부(31)의 카메라(311)는 스테이지(10)에 보유 지지된 워크(2)를 이동 장치(20)에 의해 목표 위치(P)(도 2에 도시함)로 이동시킬 때, 워크(2)의 기준점(201)(도 2에 도시함)과 목표 위치(P)를 동시에 촬상 가능하게 배치되어 있다. 화상 처리부(32)는 촬상부(31)에 의해 촬상된 화상으로부터 목표 위치(P)에 대한 워크(2)의 기준점(201)의 XY 방향에 있어서의 상대 위치(이하, 단순히, 워크(2)의 상대 위치라고 함)를 반복 산출 가능하게 구성되어 있다.

워크(2)의 기준점(201)은 워크(2)를 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬할 때의 기준이며, 워크(2)에 대하여 적어도 하나 마련되어 있다. 목표 위치(P)는, 위치 정렬 장치(1)의 설계 등에 따라서 임의로 설정된다.

또한, 촬상부(31)는 1개의 카메라(311)로 구성하는 경우에 한정되지 않고, 2개 이상의 카메라로 구성해도 된다. 또한, 카메라(311)는 촬상축이 Z 방향으로 평행해지도록 배치되어 있는 경우에 한정되지 않고, 촬상축이 X 방향 또는 Y 방향으로 평행해지도록 배치할 수도 있다.

제어 장치(100)는, 예를 들어 PLC(프로그래머블 로직 제어기)이며, 연산 등을 행하는 CPU 등의 프로세서와, 이동 장치(20)의 제어에 필요한 프로그램 또는 데이터를 기억해 두는 ROM 및 RAM 등의 기억 매체와, 위치 정렬 장치(1)의 외부 사이에서 신호의 입출력을 행하는 인터페이스를 갖고 있다.

상세하게는, 제어 장치(100)는 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 통계 처리부(101)와, 제2 통계 처리부(102)와, 이동 제어부(103)와, 제1 타이밍 생성부(104)와, 제2 타이밍 생성부(105)를 갖고 있다. 이들의 제어 장치(100)의 각 부는, 프로세서가 소정의 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능이다.

제1 통계 처리부(101)는 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 통계 처리한다.

상세하게는, 제1 통계 처리부(101)는 목표 위치(P)와 시각 센서(30)에 의해 산출된 워크(2)의 기준점(201) 사이의 직선 거리 D(도 2에 도시함)에 따라서, 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정한다. 그리고, 제1 통계 처리부(101)는 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 통계 처리한다고 판정되었을 때로부터, 워크(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 처리가 종료될 때까지의 동안, 시각 센서(30)의 화상 처리부(32)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 워크(2)의 상대 위치를 이동 평균에 의해 평활화한다.

제2 통계 처리부(102)는 인코더(23)로부터, 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치의 각각에 대응하는 스테이지(10)의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 스테이지(10)의 상대 위치를 통계 처리한다.

상세하게는, 제2 통계 처리부(102)는 제1 통계 처리부(101)와 마찬가지로, 목표 위치(P)와 시각 센서(30)에 의해 산출된 워크(2)의 기준점(201) 사이의 직선 거리 D(도 2에 나타낸다)에 따라서, 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정한다. 그리고, 제2 통계 처리부(102)는 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 통계 처리 한다고 판정되었을 때로부터, 워크(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 처리가 종료될 때까지의 동안, 제2 타이밍 생성부(105)로부터 출력되는 제2 타이밍 신호를 수신할 때마다, 인코더(23)에 의해 산출된 스테이지(10)의 장치 위치를 취득하여, 취득한 복수의 스테이지(10)의 상대 위치를 이동 평균에 의해 평활화한다.

이동 제어부(103)는 제1 통계 처리부(101)에 의해 통계 처리된 워크(2)의 상대 위치와, 제2 통계 처리부(102)에 의해 통계 처리된 스테이지(10)의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치(20)를 피드백 제어한다. 상세하게는, 이동 제어부(103)는 통계 처리된 워크(2)의 상대 위치와, 통계 처리된 스테이지(10)의 상대 위치를 사용하여, 워크(2)의 추정 위치를 산출한다. 그리고, 이동 제어부(103)는 산출된 워크(2)의 추정 위치를 사용하여 이동 장치(20)를 피드백 제어하여, 워크(2)의 기준점(201)을 목표 위치(P)에 접근시키면서, 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬한다. 이때, 워크(2)의 상대 위치의 좌표계는 교정 파라미터를 사용하여, 스테이지(10)의 상대 위치의 좌표계로 변환된다. 즉, 이동 제어부(103)는 워크(2)의 기준점(201)의 현재 위치로부터 목표 위치(P)와의 사이의 위치 편차를 최소화하는 피드백 제어를 반복하는 비주얼 피드백 제어를 행하도록 구성되어 있다.

제1 타이밍 생성부(104)는 시각 센서(30)의 촬상부(31)에 워크(2)를 촬상시키는 제1 타이밍 신호를 출력한다. 촬상부(31)는 제1 타이밍 신호가 입력될 때마다, 워크(2)의 기준점(201)과 목표 위치(P)를 동시에 촬상한다.

제2 타이밍 생성부(105)는 제1 타이밍 생성부(104)에 의해 제1 타이밍 신호가 출력된 이후에, 제2 통계 처리부(102)에 인코더(23)에 의해 산출된 스테이지(10)의 상대 위치를 취득시키는 제2 타이밍 신호를 출력한다. 제2 타이밍 신호의 출력은, 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 시각 센서(30)가 워크(2)를 촬상할 때까지의 응답 시간(즉, 응답 지연 시간)과, 시각 센서(30)에 의해 워크(2)가 촬상될 때의 노출 시간에 기초하여 출력된다.

시각 센서(30)는 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 촬상부(31)에 의해 워크(2)가 촬상될 때까지 응답 시간을 갖는다. 또한, 촬상부(31)가 워크(2)를 촬상하여 화상을 취득하기 위해 필요한 노출 시간(즉, 시각 센서(30)에 의해 워크(2)가 촬상될 때의 노출 시간)과, 그 노출 시간에 있어서의 워크(2)의 이동량에 따라서, 촬상 결과(즉, 산출되는 워크(2)의 상대 위치)에 왜곡(소위 흔들림)이 발생한다. 이 때문에, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때(도 4에 T1로 나타냄)로부터, 워크(2)가 촬상될 때까지의 응답 시간과, 시각 센서(30)에 의해 워크(2)가 촬상될 때의 노출 시간에 따른 조정 시간을 맞춘 시간 △T만큼 지연되어, 제2 타이밍 신호를 출력함(도 4에 T2로 나타냄)으로써, 촬상 결과의 왜곡을 억제하고 있다.

또한, 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 시각 센서(30)가 워크(2)를 촬상할 때까지의 응답 시간은, 예를 들어 시각 센서(30)의 성능 등으로부터 미리 설정되어 있다. 구체적으로는, 응답 시간은, 예를 들어 디지털 ON/OFF 신호 경유로 수수되는 바와 같을 경우는, 수㎲로부터 수십㎲이며, 필드 네트워크 등의 통신 경유에서는, 수십㎲로부터 수㎳이다. 시각 센서(30)에 의해 워크(2)가 촬상될 때의 노출 시간은, 예를 들어 조명 환경, 이미지 소자의 성능 및 사용하는 렌즈 등의 조건에 기초하여 설정되고, 대략 수십㎳로부터 수백㎳이다.

다음에, 도 5 및 도 6을 참조하여, 워크(2)의 기준점(201)을 목표 위치(P)에 접근시키면서, 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬하는 위치 정렬 처리의 일례에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 이들의 처리는, 제어 장치(100)가 소정의 프로그램을 실행함으로써 실시된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제어 장치(100)는 시각 센서(30)로부터 워크(2)의 상대 위치를 취득하고, 인코더(23)로부터 취득된 워크(2)의 상대 위치에 대응하는 스테이지(10)의 상대 위치를 취득한다(스텝 S1).

스텝 S1은, 도 6에 도시한 바와 같이 처리된다. 즉, 제1 통계 처리부(101)가 제1 타이밍 생성부(104)로부터 제1 타이밍 신호가 출력되었는지 여부를 판정한다(스텝 S11). 이 스텝 S11은, 제1 타이밍 생성부(104)로부터 제1 타이밍 신호가 출력되었다고 판정될 때까지 반복된다. 제1 타이밍 신호가 출력되면, 시각 센서(30)의 촬상부(31)에 의해 워크(2)가 촬상되고, 화상 처리부(32)에 의해 워크(2)의 상대 위치가 산출된다.

제1 타이밍 생성부(104)로부터 제1 타이밍 신호가 출력되었다고 판정되면, 제2 타이밍 생성부(105)는 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터, 예를 들어, (미리 취득한 응답 시간+미리 취득한 노출 시간)/2로 산출되는 시간(이하, 보정 시간이라고 함)이 경과되었는지 여부를 판정한다(스텝 S12). 이 스텝 S12는, 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 보정 시간이 경과되었다고 판정될 때까지 반복된다.

또한, 보정 시간은, 시각 센서(30)의 특성에 따라서 결정되는 워크(2)의 촬상 타이밍을 특정하는 시간이면 된다. 예를 들어, 일반적인 스틸 카메라의 셀프 타이머 촬상 타이밍을 미리 결정된 임의의 시간에서 특정하는 바와 같은 경우, 보정 시간에 그 임의의 시간이 포함되는 바와 같은 결정식이 사용된다.

제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 보정 시간이 경과되었다고 판정되면, 제2 타이밍 생성부(105)는 제2 타이밍 신호를 출력한다(스텝 S13). 제2 타이밍 신호가 출력되면, 제2 통계 처리부(102)는 제2 타이밍 신호가 출력되었을 때의 스테이지(10)의 상대 위치(즉, 스텝 S16에서 취득되는 워크(2)의 상대 위치에 대응하는 스테이지(10)의 상대 위치)를 취득한다(스텝 S14).

스테이지(10)의 상대 위치가 취득되면, 제1 통계 처리부(101)는 시각 센서(30)에 의해 워크(2)의 상대 위치가 산출되었는지 여부를 판정한다(스텝 S15). 이 스텝(15)은 워크(2)의 상대 위치가 산출되었다고 판정될 때까지 반복된다. 워크(2)의 상대 위치가 산출되었다고 판정되면, 제1 통계 처리부(101)는 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때의 워크(2)의 상대 위치를 취득한다(스텝 S16).

도 5에 도시한 바와 같이, 스텝 S1에 있어서, 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지(10)의 상대 위치가 취득되면, 이동 제어부(103)는 취득된 워크(2)의 상대 위치와 목표 위치(P) 사이의 거리 D가, 제1 역치 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S2). 제1 역치는, 예를 들어 워크(2)의 기준점(201)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬에 있어서의 허용 오차의 최댓값이며, 미리 설정되어 있다. 즉, 거리 D가 제1 역치 이하라고 판정되면, 위치 정렬 처리가 종료된다.

거리 D가 제1 역치보다도 크다고 판정된 경우, 제1 통계 처리부(101) 및 제2 통계 처리부(102)의 각각은, 거리 D가 제2 역치(>제1 역치) 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S3). 제2 역치는, 예를 들어 다음에 2점을 고려하여 미리 설정되어 있다.

(1) 위치 정렬 처리의 스타트 직후는 시각 센서(30)에 의해 산출된 워크(2)의 상대 위치와 목표 위치(P) 사이의 거리 D가 크고, 스테이지(10)의 동작량도 크다. 그러나, 위치 정렬 처리가 진행됨에 따라서, 산출된 워크(2)의 상대 위치와 목표 위치(P) 사이의 거리 D가 작아지고, 그에 수반하여 스테이지(10)의 동작량도 작아진다. 따라서, 위치 정렬 처리 스타트 직후에 있어서의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 고려할 필요는 없다.

(2) 통계 처리에 이동 평균 등 과거의 정보를 이용하는 경우, 편차가 큰 위치 정렬 처리 스타트 직후에 있어서의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 고려하면, 과잉인 조작에 의한 오버슈트의 요인이 된다.

거리 D가 제2 역치 이하라고 판정된 경우, 제1 통계 처리부(101) 및 제2 통계 처리부(102)의 각각은, 통계 처리에 필요한 수의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 취득하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 S4). 통계 처리에 필요한 수는, 평균화를 실시하는 경우, 예를 들어 취득되는 각 상대 위치의 변동이 정규 분포에 따른다고 하면, 요구되는 정밀도를 신뢰 구간으로 한 경우의 신뢰 계수와, 취득된 각 상대 위치의 분산으로부터 산출된 통계학 상의 수치를 기초로 설정된다. 상세하게는, 실제로 위치 정렬 장치(1)를 동작시키면서 샘플수(즉, 평균수)를 저감시킨 경우의 위치 정렬 장치(1)의 동작 결과와, 요구되는 얼라인먼트 시간을 고려하여, 산출된 통계학 상의 수치를 증감시킨다.

통계 처리에 필요한 수의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 취득하고 있다고 판정된 경우, 제1 통계 처리부(101) 및 제2 통계 처리부(102)의 각각은, 취득한 복수의 워크(2)의 상대 위치 및 복수의 스테이지의 상대 위치를 통계 처리한다(스텝 S5).

스텝 S3에서 거리 D가 제2 역치보다도 크다고 판정된 경우, 스텝 S4에서 통계 처리에 필요한 수의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 취득하고 있지 않다고 판정된 경우, 이동 제어부(103)는 직전에 소득된 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치(20)를 피드백 제어하여 스테이지(10)를 이동시키고, 워크(2)의 기준점(201)을 목표 위치(P)에 접근시킨다. 한편, 스텝 S5로 복수의 워크(2)의 상대 위치 및 복수의 스테이지의 상대 위치가 통계 처리된 경우, 이동 제어부(103)는 통계 처리된 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지(10)의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치(20)를 피드백 제어해서 스테이지(10)를 이동시키고, 워크(2)의 기준점(201)을 목표 위치(P)에 접근시킨다(스텝 S6).

스텝 S6이 종료되면, 스텝 S1로 되돌아가, 다시, 워크(2)의 상대 위치와, 워크(2)의 상대 위치에 대응하는 스테이지(10)의 상대 위치가 취득된다. 또한, 다시 스텝 S1에서 새롭게 취득된 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치에 기초한 이동 장치(20)의 제어가 행해질 때까지는, 직전에 취득된 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치(20)의 제어가 행해진다. 즉, 스테이지(10)는 일단, 이동이 개시되면, 위치 정렬 처리가 종료될 때까지, 정지하는 일 없이 계속해서 이동한다.

이와 같이, 제어 장치(100)에 의하면, 제1 통계 처리부(101)에 의해 통계 처리된 워크(2)의 상대 위치와, 제2 통계 처리부(102)에 의해 통계 처리된 스테이지(10)의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치(20)를 피드백 제어하여, 워크(2)의 기준점(201)을 목표 위치(P)에 접근시키면서, 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬한다. 이와 같은 구성에 의해, 상대적으로 장주기로 갱신되는 워크(2)의 상대 위치와, 상대적으로 단주기로 갱신되는 스테이지(10)의 상대 위치를 정확하게 대응지을 수 있다. 그 결과, 워크(2)의 상대 위치와 스테이지(10)의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지어, 워크(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 시간을 단축할 수 있도록 위치 정렬 장치(1)의 이동 장치(20)를 제어 가능한 제어 장치(100)를 실현할 수 있다.

또한, 제어 장치(100)에 의해 실행되는 위치 정렬 방법에 의하면, 통계 처리된 워크(2)의 상대 위치와, 통계 처리된 스테이지(10)의 상대 위치에 기초하여, 이동 장치(20)를 피드백 제어하여, 워크(2)를 목표 위치(P)에 접근시키면서, 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬한다. 이 때문에, 시각 센서(30)로부터 산출된 워크(2)의 상대 위치 및 인코더(23)로부터 산출된 스테이지(10)의 상대값에 변동이 존재하는 경우라도, 워크(2)를 목표 위치(P)에 대하여 높은 정밀도로 위치 정렬할 수 있다.

또한, 시각 센서(30)에 워크(2)를 촬상시키는 제1 타이밍 신호를 출력하는 제1 타이밍 생성부(104)와, 제1 타이밍 생성부(104)에 의해 제1 타이밍 신호가 출력된 이후에, 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 시각 센서(30)가 워크(2)를 촬상할 때까지의 응답 시간과, 시각 센서(30)에 의해 워크(2)가 촬상될 때의 노출 시간에 기초하여, 제2 통계 처리부(102)에 인코더(23)에 의해 산출된 스테이지(10)의 상대 위치를 취득시키는 제2 타이밍 신호를 출력하는 제2 타이밍 생성부(105)를 더 구비한다. 이와 같은 구성에 의해, 워크(2)의 상대 위치와 스테이지(10)의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지을 수 있다.

또한, 제1 통계 처리부(101) 및 제2 통계 처리부(102)의 각각에서 행해지는 통계 처리가, 이동 평균이다. 이와 같은 구성에 의해, 제어 장치(100)의 처리 부하를 경감할 수 있다.

또한, 제1 통계 처리부(101)가 목표 위치(P)와 시각 센서(30)에 의해 산출된 대상 워크(2)의 상대 위치 사이의 거리 D에 따라서, 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 워크(2)의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정한다. 제2 통계 처리부(102)이 거리 D에 따라서, 취득한 복수의 스테이지(10)의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정한다. 이와 같은 구성에 의해, 워크(2)의 상대 위치와 스테이지(10)의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지을 수 있다.

즉, 제어 장치(100)에 의해, 워크(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 시간을 단축 가능한 위치 정렬 장치(1)를 실현할 수 있다.

또한, 제어 장치(100)는 제1 통계 처리부(101), 제2 통계 처리부(102) 및 이동 제어부(103)를 구비하고 있으면 된다. 예를 들어, 제1 타이밍 생성부(104) 및 제2 타이밍 생성부(105)는 생략해도 된다. 이 경우, 각 통계 처리부(101, 102)는 미리 설정된 일체의 타이밍에서 자율적으로 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지(10)의 상대 위치를 취득하도록 구성할 수 있다.

제1 통계 처리부(101) 및 제2 통계 처리부(102)의 각각에서 행해지는 통계 처리는, 이동 평균을 사용하는 경우에 한정되지 않고, 메디안(즉, 중앙값)을 사용해도 된다.

제1 통계 처리부(101) 및 제2 통계 처리부(102)의 각각은, 취득한 복수의 워크(2)의 상대 위치, 또는, 취득한 복수의 스테이지(10)의 상대 위치를 통계 처리할 수 있으면 된다. 즉, 도 5의 스텝 S3 및 S4는 생략할 수 있다.

이상, 도면을 참조하여 본 개시에 있어서의 여러가지의 실시 형태를 상세하게 설명했지만, 마지막으로, 본 개시의 다양한 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 일례로서, 참조 부호도 부여하여 기재한다.

본 개시의 제1 양태의 제어 장치(100)는

대상물(2)을 보유 지지 가능한 보유 지지 장치(10)와,

상기 보유 지지 장치(10)를 이동시켜서 상기 대상물(2)을 목표 위치(P)로 이동시키는 것이 가능한 이동 장치(20)와,

상기 대상물(2)이 상기 목표 위치(P)로 이동했을 때의 위치에 대한 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 산출하는 위치 센서(23)와,

상기 이동 장치(20)에 의해 상기 대상물(2)을 상기 목표 위치(P)로 이동시킬 때, 상기 대상물(2)과 상기 목표 위치(P)를 동시에 촬상 가능하게 배치되고, 촬상된 화상으로부터 상기 목표 위치(P)에 대한 상기 대상물(2)의 상대 위치를 반복 산출 가능한 시각 센서(30)를

갖는 위치 정렬 장치(1)의 상기 이동 장치(20)를 제어 가능한 제어 장치(100)이며,

상기 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 상기 대상물(2)의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 통계 처리하는 제1 통계 처리부(101)와,

상기 위치 센서(23)로부터, 상기 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 상기 대상물(2)의 상대 위치의 각각에 대응하는 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 통계 처리하는 제2 통계 처리부(102)와,

상기 제1 통계 처리부(101)에 의해 통계 처리된 상기 대상물(2)의 상대 위치와, 상기 제2 통계 처리부(102)에 의해 통계 처리된 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치에 기초하여, 상기 이동 장치(20)를 피드백 제어하여, 상기 대상물(2)을 상기 목표 위치(P)에 접근시키면서, 상기 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬하는 이동 제어부(103)를

구비한다.

제1 양태의 제어 장치(100)에 의하면, 상대적으로 장주기로 갱신되는 대상물(2)의 상대 위치와, 상대적으로 단주기로 갱신되는 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 정확하게 대응지을 수 있다. 그 결과, 대상물(2)의 상대 위치와 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지어, 대상물(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 시간을 단축할 수 있도록 위치 정렬 장치(1)의 이동 장치(20)를 제어 가능한 제어 장치(100)를 실현할 수 있다.

본 개시의 제2 양태의 제어 장치(100)는

상기 시각 센서(30)에 상기 대상물(2)을 촬상시키는 제1 타이밍 신호를 출력하는 제1 타이밍 생성부(104)와,

상기 제1 타이밍 생성부(104)에 의해 제1 타이밍 신호가 출력된 이후에, 상기 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 상기 시각 센서(30)가 상기 대상물(2)을 촬상할 때까지의 응답 시간과, 상기 시각 센서(30)에 의해 상기 대상물(2)이 촬상될 때의 노출 시간에 기초하여, 상기 제2 통계 처리부(102)에 상기 위치 센서(23)에 의해 산출된 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 취득시키는 제2 타이밍 신호를 출력하는 제2 타이밍 생성부(105)를

더 구비한다.

제2 양태의 제어 장치(100)에 의하면, 워크(2)의 상대 위치와 스테이지(10)의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지을 수 있다.

본 개시의 제3 양태의 제어 장치(100)는

상기 제1 통계 처리부(101) 및 상기 제2 통계 처리부(102)의 각각에서 행해지는 통계 처리가, 이동 평균이다.

제3 양태의 제어 장치(100)에 의하면, 제어 장치(100)의 처리 부하를 경감할 수 있다.

본 개시의 제4 양태의 제어 장치(100)는

상기 제1 통계 처리부(101)가 상기 목표 위치(P)와 상기 시각 센서(30)에 의해 산출된 상기 대상물의 상대 위치 사이의 거리 D에 따라서, 상기 시각 센서(30)에 의해 산출된 복수의 상기 대상물(2)의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정하고,

상기 제2 통계 처리부(102)가 상기 거리 D에 따라서, 취득한 복수의 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정한다.

위치 정렬 제어의 스타트 직후는 시각 센서(30)에 의해 산출된 대상물(2)의 상대 위치와 목표 위치(P) 사이의 거리 D가 크고, 보유 지지 장치(10)의 동작량도 커진다. 이와 같이 편차가 큰 편차가 큰 위치 정렬 처리 스타트 직후에 있어서의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 고려하면, 과잉인 조작에 의한 오버슈트의 요인이 되고, 위치 정렬 시간의 증대를 초래할 우려가 있다. 제4 양태의 제어 장치(100)에 의하면, 위치 정렬 처리 스타트 직후에 있어서의 워크(2)의 상대 위치 및 스테이지의 상대 위치를 고려하지 않고, 대상물(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬을 행할 수 있으므로, 대상물(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 시간을 보다 확실하게 단축할 수 있다.

본 개시의 제5 양태의 위치 정렬 장치(1)는,

상기 보유 지지 장치(10)와,

상기 이동 장치(20)와,

상기 위치 센서(23)와,

상기 시각 센서(30)와,

상기 양태의 제어 장치(100)를

구비한다.

제5 양태의 위치 정렬 장치(1)에 의하면, 제어 장치(100)에 의해, 대상물(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 시간을 단축 가능한 위치 정렬 장치(1)를 실현할 수 있다.

본 개시의 제6 양태의 위치 정렬 방법은,

보유 지지 장치(10)에 보유 지지된 대상물(2)을 이동 장치(20)에 의해 목표 위치(P)로 이동시킬 때, 상기 대상물(2) 및 상기 목표 위치(P)가 동시에 반복 촬상된 각 화상으로부터 산출된 복수의 상기 대상물(2)의 상대 위치를 통계 처리하고,

산출된 복수의 상기 대상물(2)의 상대 위치의 각각에 대응하는 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 통계 처리하고,

상기 대상물(2)의 상대 위치와, 통계 처리된 상기 보유 지지 장치(10)의 상대 위치에 기초하여, 상기 이동 장치(20)를 피드백 제어하여, 상기 대상물(2)을 상기 목표 위치(P)에 접근시키면서, 상기 목표 위치(P)에 대하여 위치 정렬한다.

제6 양태의 위치 정렬 방법에 의하면, 대상물(2)의 상대 위치와 보유 지지 장치(10)의 상대 위치를 보다 정확하게 대응지어, 대상물(2)의 목표 위치(P)에 대한 위치 정렬 시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 다양한 실시 형태 또는 변형예 중 임의의 실시 형태 또는 변형예를 적절히 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 발휘하게 할 수 있다. 또한, 실시 형태끼리의 조합 또는 실시예끼리의 조합 또는 실시 형태와 실시예의 조합이 가능함과 함께, 다른 실시 형태 또는 실시예 중 특징끼리의 조합도 가능하다.

본 개시는, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시 형태에 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 이 기술의 숙련한 사람들에 있어서는 다양한 변형이나 수정은 명백하다. 그와 같은 변형이나 수정은, 첨부한 청구범위에 의한 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않는 한에 있어서, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.

본 개시의 제어 장치는, 예를 들어, 위치 정렬 장치에 적용할 수 있다.

본 개시의 위치 정렬 장치는, 예를 들어, 자동 조립 장치에 적용할 수 있다.

1 : 위치 정렬 장치
2 : 워크
201 : 기준점
10 : 스테이지
11 : 보유 지지면
20 : 이동 장치
21 : 제1 구동부
211 : 제1 테이블
212 : 모터
22 : 제2 구동부
221 : 제2 테이블
222 : 모터
23 : 인코더
30 : 시각 센서
31 : 촬상부
311 : 카메라
32 : 화상 처리부
100 : 제어 장치
101 : 제1 통계 처리부
102 : 제2 통계 처리부
103 : 이동 제어부
104 : 제1 타이밍 생성부
105 : 제2 타이밍 생성부
P : 목표 위치

Claims (6)

1. 대상물을 보유 지지 가능한 보유 지지 장치와,
   상기 보유 지지 장치를 이동시켜서 상기 대상물을 목표 위치로 이동시키는 것이 가능한 이동 장치와,
   상기 대상물이 상기 목표 위치로 이동했을 때의 위치에 대한 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 산출하는 위치 센서와,
   상기 이동 장치에 의해 상기 대상물을 상기 목표 위치로 이동시킬 때, 상기 대상물과 상기 목표 위치를 동시에 촬상 가능하게 배치되고, 촬상된 화상으로부터 상기 목표 위치에 대한 상기 대상물의 상대 위치를 반복 산출 가능한 시각 센서를
   갖는 위치 정렬 장치의 상기 이동 장치를 제어 가능한 제어 장치이며,
   상기 시각 센서에 의해 산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 통계 처리하는 제1 통계 처리부와,
   상기 위치 센서로부터, 상기 시각 센서에 의해 산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치의 각각에 대응하는 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 취득하여, 취득한 복수의 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 통계 처리하는 제2 통계 처리부와,
   상기 제1 통계 처리부에 의해 통계 처리된 상기 대상물의 상대 위치와, 상기 제2 통계 처리부에 의해 통계 처리된 상기 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 상기 이동 장치를 피드백 제어하여, 상기 대상물을 상기 목표 위치에 접근시키면서, 상기 목표 위치에 대하여 위치 정렬하는 이동 제어부를
   구비하는, 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시각 센서에 상기 대상물을 촬상시키는 제1 타이밍 신호를 출력하는 제1 타이밍 생성부와,
   상기 제1 타이밍 생성부에 의해 제1 타이밍 신호가 출력된 이후에, 상기 제1 타이밍 신호가 출력되었을 때로부터 상기 시각 센서가 상기 대상물을 촬상할 때까지의 응답 시간과, 상기 시각 센서에 의해 상기 대상물이 촬상될 때의 노출 시간에 기초하여, 상기 제2 통계 처리부에 상기 위치 센서에 의해 산출된 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 취득시키는 제2 타이밍 신호를 출력하는 제2 타이밍 생성부를 더 구비하는, 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 통계 처리부 및 상기 제2 통계 처리부의 각각에서 행해지는 통계 처리가, 이동 평균인, 제어 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 통계 처리부가, 상기 목표 위치와 상기 시각 센서에 의해 산출된 상기 대상물의 상대 위치 사이의 거리에 따라서, 상기 시각 센서에 의해 산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정하고,
   상기 제2 통계 처리부가, 상기 거리에 따라서, 취득한 복수의 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 통계 처리할지 여부를 판정하는, 제어 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 1개의 제어 장치와,
   상기 보유 지지 장치와,
   상기 이동 장치와,
   상기 위치 센서와,
   상기 시각 센서
   를 구비하는, 위치 정렬 장치.
6. 보유 지지 장치에 보유 지지된 대상물을 이동 장치에 의해 목표 위치로 이동시킬 때, 상기 대상물 및 상기 목표 위치가 동시에 반복 촬상된 각 화상으로부터 산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치를 통계 처리하고,
   산출된 복수의 상기 대상물의 상대 위치의 각각에 대응하는 상기 보유 지지 장치의 상대 위치를 통계 처리하고,
   상기 대상물의 상대 위치와, 통계 처리된 상기 보유 지지 장치의 상대 위치에 기초하여, 상기 이동 장치를 피드백 제어하여, 상기 대상물을 상기 목표 위치에 접근시키면서, 상기 목표 위치에 대하여 위치 정렬하는, 위치 정렬 방법.

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