(57)【要約】【課題】高速且つ高精度な位置決め制御を、簡素な構成および処理によって実現する。【解決手段】制御器１０は、フィードバック制御部１１、および、位置決定部１２を備える。位置決定部１２はドライバ２０からのエンコーダ値ＰＶｍを周期Ｔｃで取得する。位置決定部１２は、画像処理によって制御対象位置と目標位置との位置関係を計測した計測位置ＰＶｖを、周期Ｔｃよりも長い時間間隔で取得する。位置決定部１２は、エンコーダ値ＰＶｍと計測位置ＰＶｖとを用いて、制御対象位置に対応する推定補間位置ＰＶを決定する。フィードバック制御部１１は、位置決定部１２で決定された推定補間位置ＰＶを用いて、制御対象位置を目標位置に合わせる制御データをドライバ２０に出力する。【選択図】図１
2019003388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象物を移動させる駆動装置からの前記制御対象物に関する位置関連データを繰り返し取得し、画像処理によって前記制御対象物と目標位置との位置関係を計測した計測データを、前記位置関連データの取得間隔よりも長い時間間隔で取得し、前記位置関連データと前記計測データとを用いて、前記制御対象物の推定位置を決定する位置決定部と、
前記位置決定部で決定された前記推定位置を用いて、前記制御対象物を前記目標位置に合わせる制御データを前記駆動装置に出力するフィードバック制御部と、
を備え、
前記位置決定部は、
前記画像処理で用いる画像の撮像時刻における前記位置関連データを推定し、
前記撮像時刻の位置関連データと、前記計測データと、該計測データと同じ時刻の前記位置関連データと、を用いて、前記推定位置を決定する、
制御装置。
【請求項２】
前記位置決定部は、
前記計測データに対して、該計測データと同時刻の前記位置関連データと前記撮像時刻の位置関連データとの差分を加算することによって、前記推定位置を決定する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記位置決定部は、
前記撮像時刻に近い複数の時刻の前記位置関連データの内挿補間値によって、前記撮像時刻の位置関連データを推定する、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記位置決定部は、
前記撮像に関する遅延時間と、前記位置関連データの伝送に関する遅延時間とを用いて、前記内挿補間値を算出する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記位置関連データは、一定周期で取得され、
前記位置決定部は、
前記周期を用いて、前記内挿補間値を算出する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の制御装置と、
前記駆動装置と、
前記画像処理を行う画像センサと、
を備えた、位置制御システム。
【請求項７】
制御対象物を移動させる駆動装置からの前記制御対象物に関する位置関連データを繰り返し取得する工程と、
画像処理によって前記制御対象物と目標位置との位置関係を計測した計測データを、前記位置関連データの取得間隔よりも長い間隔で取得する工程と、
前記位置関連データと前記計測データとを用いて、前記制御対象物の推定位置を決定する位置決定工程と、
前記位置決定工程で決定された前記推定位置を用いて、前記制御対象物を前記目標位置に合わせる制御データを、前記駆動装置に出力するフィードバック制御工程と、
を有し、
前記位置決定工程では、
前記画像処理で用いる画像の撮像時刻における前記位置関連データを推定し、
前記撮像時刻の位置関連データと、前記計測データと、該計測データと同じ時刻の前記位置関連データと、を用いて、前記推定位置を決定する、
位置制御方法。
【請求項８】
制御対象物を移動させる駆動装置からの前記制御対象物に関する位置関連データを繰り返し取得する処理と、
画像処理によって前記制御対象物と目標位置との位置関係を計測した計測データを、前記位置関連データの取得間隔よりも長い間隔で取得する処理と、
前記位置関連データと前記計測データとを用いて、前記制御対象物の推定位置を決定する位置決定処理と、
前記位置決定処理で決定された前記推定位置を用いて、前記制御対象物の位置を前記目標位置に合わせる制御データを前記駆動装置に出力するフィードバック制御処理と、
をコンピュータに実行させる位置制御プログラムであって、
前記位置決定工程では、
前記画像処理で用いる画像の撮像時刻における前記位置関連データを推定し、
前記撮像時刻の位置関連データと、前記計測データと、該計測データと同じ時刻の前記位置関連データと、を用いて、前記推定位置を決定する処理を、コンピュータに実行させる、
位置制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータと画像センサとを用いた位置制御の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（ファクトリー  オートメーション）においては、サーボモータを用いて、ワーク等の所定位置（制御対象位置）を目標位置に合わせる技術（位置決め技術）が各種実用化されている。
【０００３】
この際、制御対象位置と目標位置との差（距離）を計測する方法として、サーボモータのエンコーダ値を用いる方法、および、画像センサによる画像処理を用いる方法等がある。
【０００４】
エンコーダ値を用いる方法は、所定周期で得られるエンコーダ値を逐次加算することによって、制御対象位置の移動距離を算出する。
【０００５】
画像処理を用いる方法は、制御対象位置と目標位置とを含むように撮像し、撮像された画像を解析することで制御対象位置と目標位置との距離を算出（計測）する。
【０００６】
画像処理を行う方法では、画像処理に係る時間等から遅延が生じ、位置制御の精度に影響を与えることが認識されている。このため、特許文献１では、カルマンフィルタを用いて、画像処理により計測した距離を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２１３１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、カルマンフィルタにおける遅延に対するモデルを設定しなければならない。したがって、高精度な補正を行うためには、高度な技術レベルが必要となり、高精度な補正は容易ではない。また、初期値を適正に設定しなければ、高精度な補正を行うことができず、またできたとしても、補正された距離が安定して出力されるまで、時間を要する。したがって、高速で高精度な制御が必要とされるＦＡには不向きである。
【０００９】
また、エンコーダ値のみを用いて距離を決定する場合、高速な位置決め制御が可能となる。しかしながら、画像処理による計測距離を有効に活用することによって、さらに位置決め精度の向上を見込むことができる。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、高速且つ高精度な位置決め制御を、簡素な構成および処理によって実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の制御装置は、位置決定部、および、フィードバック制御部を備える。位置決定部は、制御対象物を移動させる駆動装置からの制御対象物に関する位置関連データを繰り返し取得する。位置決定部は、画像処理によって制御対象物と目標位置との位置関係を計測した計測データを、位置関連データの取得間隔よりも長い時間間隔で取得する。位置決定部は、位置関連データと計測データとを用いて、制御対象位置に対応する推定位置を決定する。フィードバック制御部は、位置決定部で決定された推定位置を用いて、制御対象物を目標位置に合わせる制御データを駆動装置に出力する。
【００１２】
この構成において、位置決定部は、画像処理で用いる画像の撮像時刻における位置関連データを推定する。位置決定部は、撮像時刻の位置関連データと、計測データと、該計測データと同じ時刻の位置関連データと、を用いて、推定位置を決定する。
【００１３】
この構成では、推定した撮像時刻の位置関連データを用いて、現時刻の制御対象位置が補正される。
【００１４】
また、この制御装置では、位置決定部は、同時刻の計測データと位置関連データとの加算値から、推定した撮像時刻の位置関連データを減算することによって、推定位置を決定する。
【００１５】
この構成では、上述の補正演算の具体的な一例を示している。これにより、推定位置は、簡素な演算によって算出される。
【００１６】
また、この制御装置では、位置決定部は、撮像時刻に近い複数の時刻の位置関連データの内挿補間値によって、撮像時刻の位置関連データを推定する。
【００１７】
この構成では、上述の補正演算の具体的な一例を示している。これにより、推定位置は、さらに簡素な演算によって算出される。
【００１８】
また、この制御装置では、位置決定部は、撮像に関する遅延時間と、位置関連データの伝送に関する遅延時間とを用いて、内挿補間値を算出する。
【００１９】
この構成では、上述の補正演算のさらに具体的な一例を示している。これにより、制御対象位置は、さらに簡素な演算によって精度良く算出される。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、高速且つ高精度な位置決め制御を、簡素な構成および処理によって実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの適用例を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は、エンコーダ値ＰＶｍと計測位置ＰＶｖの時間変化を示すグラフであり、（Ｂ）は、推定補間位置ＰＶの時間変化を示すグラフである。
【図５】撮像時刻のエンコーダ値の推定算出方法を示すフローチャートである。
【図６】撮像時刻のエンコーダ値の算出概念を示す図である。
【図７】（Ａ）は、推定補間を行う場合（本願構成）と推定補間を行わない場合（比較構成）での目標位置と制御対象位置との距離の時間変化を示す図であり、（Ｂ）は、推定補間を行わない場合の計測距離の時間変化を示す図であり、（Ｃ）は、推定補間を行う場合の計測距離と推定補間距離（目標位置と制御対象位置との距離）との時間変化を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る位置制御システムの構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１の実施形態に係る位置制御技術について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの構成を示す機能ブロック図である。なお、図１において、実線の矢印は、信号ライン等によって接続されることを示し、点線の矢印は、対象物の情報を非接触で取得する構成であることを示す。
【００２３】
図１に示すように、位置制御システム１は、制御器１０、ドライバ２０、モータ３０、および、画像センサ４０を備える。
【００２４】
制御器１０は、例えば、所謂ＰＬＣ（プログラマブル  ロジック  コントローラ）であり、各種のＦＡ制御を行う。制御器１０は、フィードバック制御部１１、および、位置決定部１２を備える。
【００２５】
フィードバック制御部１１は、目標位置ＳＰと、制御対象位置に対応する推定補間位置（本発明の「推定位置」に対応する。）ＰＶとを用いて、目標位置ＳＰと推定補間位置ＰＶとが一致するように、ＰＩＤ制御等の演算を実行する。フィードバック制御部１１は、この演算を行うことによって、操作量ＭＶを算出する。フィードバック制御部１１は、操作量ＭＶを、ドライバ２０に出力する。
【００２６】
位置決定部１２は、詳細な処理を後述するが、ドライバ２０からのエンコーダ値ＰＶｍと、画像センサ４０から計測位置ＰＶｖと、を用いて、制御対象位置に対応する推定補間位置ＰＶを算出する。位置決定部１２は、推定補間位置ＰＶを、フィードバック制御部１１に出力する。
【００２７】
これらのフィードバック制御は、制御周期Ｔｃで繰り返し実行される。すなわち、フィードバック制御部１１は、制御周期Ｔｃ毎に、操作量ＭＶを出力する。なお、操作量ＭＶとは、ドライバ２０にとっての指令位置、指令速度、指令トルクのいずれかである。
【００２８】
ドライバ２０は、操作量ＭＶを用いて、モータ３０の動作制御を行う。また、ドライバ２０は、モータ３０からのエンコーダ値ＰＶｍを取得して、位置決定部１２に出力する。この際、ドライバ２０は、制御周期Ｔｃと同じ周期で、エンコーダ値ＰＶｍを位置決定部１２に出力する。この周期が、本発明の「第１時間間隔」に対応する。
【００２９】
モータ３０は、例えば、サーボモータであり、ドライバ２０からの動作制御を受けて動作する。モータ３０の動作によって、ステージ９１が移動し、制御対象位置が移動する。
【００３０】
ドライバ２０およびモータ３０は、制御対象位置の移動方向の数毎、すなわち、位置制御の可動軸の個数毎に設けられている。
【００３１】
画像センサ４０は、ステージ９１、より具体的には、ステージ９１における制御対象位置と目標位置ＳＰとを含む領域を撮像する。この際、画像センサ４０は、制御器１０からの撮像トリガＴＲｐに応じて撮像を行う。制御器１０は、撮像トリガＴＲｐを、制御周期Ｔｃよりも長い時間間隔（本発明の「第２時間間隔」に対応する。）で出力する。すなわち、画像センサ４０は、制御周期Ｔｃよりも長い時間間隔で撮像する。
【００３２】
画像センサ４０は、撮像した画像を画像処理して、目標位置ＳＰに対する制御対象位置の計測位置（目標位置ＳＰと制御対象位置との計測距離）ＰＶｖを算出する。画像センサ４０は、計測位置ＰＶｖを位置決定部１２に出力する。
【００３３】
このような位置制御システム１は、例えば、図２に示すような作業の自動化に適用される。図２（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの適用例を示す外観斜視図であり、図２（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの適用例を示す平面図である。図２（Ｂ）では、ネジ留め機の記載を省略している。
【００３４】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、ワーク９２には、ネジ穴９２０が設けられている。ワーク９２は、ステージ９１の天面に装着されている。ステージ９１は、所謂ＸＹテーブルであり、天面に平行な直交二軸に可動する。ステージ９１を構成する２個の可動テーブルの一方には、モータ３１の駆動軸が固定されており、他方には、モータ３２の駆動軸が固定されている。これにより、モータ３１およびモータ３２を駆動させることで、ステージ９１が直交二軸方向に移動する。したがって、ネジ穴９２０の位置が制御対象位置となる。
【００３５】
ステージ９１の上方には、ネジ留め機９３が配置されている。ネジ留め機９３の下端には、ネジ９３０が装着されている。ネジ留め機９３は、図示を省略した駆動部によって、上下方向に移動する。したがって、ネジ留め機９３が下降してステージ９１に接触する位置が、目標位置ＳＰとなる。
【００３６】
ステージ９１の外周には、カメラ４０１およびカメラ４０２が配置されている。カメラ４０１およびカメラ４０２は、画像センサ４０の構成素の一部である。カメラ４０１およびカメラ４０２は、ネジ９３０の先端とネジ穴９２０とが撮像範囲内となるように配置されている。すなわち、カメラ４０１およびカメラ４０２は、制御対象位置と目標位置ＳＰとが撮像範囲内となるように配置されている。カメラ４０１は、モータ３１の駆動によるネジ穴９２０の位置の移動を主に撮像するセンサであり、カメラ４０２は、モータ３２の駆動によるネジ穴９２０の位置の移動を主に撮像するセンサである。これを実現するために、例えば、図２（Ｂ）に示すように、カメラ４０１の撮像軸は、モータ３１によってステージ９１が移動する方向に対して直交しており、カメラ４０２の撮像軸は、モータ３２によってステージ９１が移動する方向に対して直交しているとよい。なお、これらの直交関係は、誤差を有していてもよい。
【００３７】
カメラ４０１およびカメラ４０２は、撮像した画像を、画像処理部に出力する。画像処理部は、画像センサ４０の構成要素の一部である。画像処理部は、画像解析を行って、ネジ９３０の先端とネジ穴９２０との距離、すなわち、上述の制御対象位置と目標位置ＳＰとの距離に対応する計測位置ＰＶｖを算出する。
【００３８】
このような構成の位置制御システム１では、制御器１０の位置決定部１２において、図３のフローチャートに示すような処理を行うことで、推定補間位置ＰＶを算出する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る位置制御システムの制御装置の処理を示すフローチャートである。
【００３９】
位置決定部１２は、推定補間位置ＰＶおよびエンコーダ値ＰＶｍを初期化する（Ｓ１１）。
【００４０】
ドライバ２０からのエンコーダ値ＰＶｍの出力が開始されると、位置決定部１２は、順次、エンコーダ値ＰＶｍの入力を受け付ける（Ｓ１２）。
【００４１】
位置決定部１２は、画像センサ４０からの計測位置ＰＶｖが得られているか否かを検出する（Ｓ１３）。位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖが得られている時刻であれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）計測位置ＰＶｖが正常値か否かを検出する（Ｓ１４）。位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖが正常値であれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、計測位置ＰＶｖの入力を受け付ける（Ｓ１５）。
【００４２】
位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖの入力を受け付けると、当該計測位置ＰＶｖの算出の元となる撮像時刻のエンコーダ値ＰＶｍｓの推定を行う（Ｓ１６）。この推定の具体的な方法は後述する。なお、カメラ４０１、４０２の露光時間が長い場合、撮像時刻は、例えば、露光開始時刻（カメラのシャッターが開となる時刻）と露光終了時刻（カメラのシャッターが閉となる時刻）との中間の時刻によって設定される。
【００４３】
位置決定部１２は、同時刻の計測位置ＰＶｖおよびエンコーダ値ＰＶｍと、当該計測位置ＰＶｖの算出元となる撮像時刻のエンコーダ値ＰＶｍｓと、を用いて、推定補間位置ＰＶを算出する（Ｓ１７）。具体的には、ステップＳ１７では、位置決定部１２は、次の（式１）を用いて、推定補間位置ＰＶを算出する。
【００４４】
ＰＶ＝ＰＶｖ＋（ＰＶｍ−ＰＶｍｓ）        −（式１）
位置決定部１２は、推定補間位置ＰＶを算出すると、これを、フィードバック制御部１１に出力する（Ｓ１８）。また、位置決定部１２は、この推定補間位置ＰＶを参照推定補間位置ＰＶｐとし、この時刻のエンコーダ値ＰＶｍを参照エンコーダ値ＰＶｍｐとして、更新記憶する。
【００４５】
位置決定部１２は、画像センサ４０からの計測位置ＰＶｖが得られていない時刻であれば（Ｓ１３：ＮＯ）、計測位置ＰＶｖの出力が１回以上であるか否かを検出する（Ｓ２０）。また、位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖが正常値でなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、同様に、計測位置ＰＶｖの出力が１回以上であるか否かを検出する（Ｓ２０）。
【００４６】
位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖの出力が１回以上であれば（Ｓ２０：ＹＥＳ）、エンコーダ値ＰＶｍ、参照推定補間位置ＰＶｐ、および、参照エンコーダ値ＰＶｍｐを用いて、推定補間位置ＰＶを算出する（Ｓ２１）。具体的には、ステップＳ２１では、位置決定部１２は、次の（式２）を用いて、推定補間位置ＰＶを算出する。
【００４７】
ＰＶ＝ＰＶｐ＋ＰＶｍ―ＰＶｍｐ        −（式２）
位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖの出力が１回もなければ（Ｓ２０：ＮＯ）、推定補間位置ＰＶを初期値のまま維持する。
【００４８】
１回のエンコーダ値ＰＶｍの入力の毎に、位置決定部１２は、上述の処理を実行し、制御終了でなれけば（Ｓ１９：ＮＯ）、ステップＳ１２（新たなエンコーダ値ＰＶｍの入力の受け付け）に戻り、処理を継続する。位置決定部１２は、制御終了であれば（Ｓ１９：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００４９】
このような処理を実行することによって、制御器１０は、画像処理による高精度な計測位置ＰＶｖが入力される時刻には、この高精度な計測位置ＰＶｖを用いて推定補間位置ＰＶを算出し、高精度な位置決め制御を実現できる。ここで、計測位置ＰＶｖは、入力される時間間隔が長い。しかしながら、時間軸上で隣り合う計測位置ＰＶｖの入力時刻間は、制御器１０は、入力周期が短いエンコーダ値ＰＶｍの入力時刻毎に、推定補間位置ＰＶを算出して、位置制御を行う。これにより、高精度且つ短周期の位置決め制御が可能になる。そして、この際、制御器１０は、上述の簡単な四則演算を用いる処理を行うので、簡素な構成および処理による高速且つ高精度な位置決め制御を実現できる。
【００５０】
この際、制御器１０は、上述の処理を行うことによって、図４（Ａ）に示すように推定補間位置を算出することができる。したがって、制御器１０は、画像処理による計測位置ＰＶｖを用いて、推定補間位置ＰＶを高精度に算出できる。図４（Ａ）は、エンコーダ値ＰＶｍと計測位置ＰＶｖの時間変化を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、推定補間位置ＰＶの時間変化を示すグラフである。
【００５１】
図４（Ａ）に示すように、計測位置ＰＶｖに対応する計測距離の算出は、画像センサ４０による撮像と画像処理の時間を必要とするため、更新周期が長い。このため、推定補間位置ＰＶの算出時刻ｔｎに、計測位置ＰＶｖが得られたとしても、当該計測位置ＰＶｖは、算出時刻ｔｎよりも過去の撮像時刻ｔｖ１に撮像した画像によるものであり、撮像時刻ｔｖ１における制御対象位置を高精度に算出したものである。
【００５２】
撮像時刻ｔｖ１から算出時刻ｔｎまでは時間（ｔｎ−ｔｖ１）が経過しており、制御対象位置は移動している。したがって、この制御対象位置の移動分は、補正しなければならない。
【００５３】
ここで、エンコーダ値ＰＶｍは、モータ３０の制御周期が短いので、計測位置ＰＶｖの算出周期よりも短周期で更新されていく。これを利用し、制御器１０の位置決定部１２は、（式１）に示す演算を行う。具体的に、位置決定部１２は、撮像時刻ｔｖ１のエンコーダ値ＰＶｍｓと算出時刻ｔｎのエンコーダ値ＰＶｍを取得する。位置決定部１２は、時間（ｔｎ−ｔｖ１）分のエンコーダ値ＰＶｍの変化分ΔＰＶｍ（ＰＶｍ−ＰＶｍｓ）を、計測位置ＰＶｖに対して加算することによって、算出時刻ｔｎの推定補間位置ＰＶを算出する。この際、算出時刻ｔｎでは、推定補間位置ＰＶが不連続になるが、この場合、推定補間位置ＰＶに対するスムージング処理（例えば、移動平均化処理）等を用いることで、推定補間位置ＰＶの時間変化を滑らかにでき、より好ましい。
【００５４】
この処理を用いることによって、推定補間位置ＰＶは、算出時刻ｔｎでの制御対象位置を高精度に反映するものとなる。したがって、高精度な位置決め制御が可能となる。
【００５５】
さらに、制御器１０の位置決定部１２は、次に示す処理を用いて、撮像時刻のエンコーダ値ＰＶｍｓを算出する。図５は、撮像時刻のエンコーダ値の推定算出方法を示すフローチャートである。図６は、撮像時刻のエンコーダ値の算出概念を示す図である。
【００５６】
図５に示すように、位置決定部１２は、撮像時刻を取得する（Ｓ６１）。位置決定部１２は、撮像時刻に近い複数の時刻のエンコーダ値ＰＶｍを取得する（Ｓ６２）。位置決定部１２は、複数の時刻のエンコーダ値ＰＶｍの内挿補間値を算出し、撮像時刻のエンコーダ値ＰＶｍｓとする（Ｓ６３）。なお、撮像時刻がエンコーダ値の算出時刻と一致する場合には、このエンコーダ値をそのまま用いればよい。
【００５７】
具体的には、位置決定部１２は、図６に示す概念を用いて、撮像時刻のエンコーダ値ＰＶｍｓを算出する。算出時刻ｔは、周期Ｔｃで繰り返され、周期Ｔｃは、制御器１０の制御周期に対応する。
【００５８】
位置決定部１２は、計測位置ＰＶｖが得られ推定補間位置ＰＶを算出する算出時刻ｔｎにおけるエンコーダ値ＰＶｍ（ｎ）を取得する。位置決定部１２は、算出時刻ｔｎよりも過去の撮像時刻ｔｖｉを取得する。位置決定部１２は、撮像時刻ｔｖｉに近接する２つの時刻、例えば、時間軸上で、撮像時刻ｔｖｉを挟む過去の算出時刻ｔ（ｎ−ｋ）と過去の算出時刻ｔ（ｎ−ｋ＋１）とを検出する。
【００５９】
位置決定部１２は、算出時刻ｔ（ｎ−ｋ）のエンコーダ値ＰＶｍ（ｎ−ｋ）と、算出時刻ｔ（ｎ−ｋ＋１）のエンコーダ値ＰＶｍ（ｎ−ｋ＋１）とを取得する。過去のエンコーダ値は、制御器１０に記憶部を備えることによって記憶しておくことができる。
【００６０】
位置決定部１２は、エンコーダ値ＰＶｍ（ｎ−ｋ）とエンコーダ値ＰＶｍ（ｎ−ｋ＋１）との内挿補間値を用いて、撮像時刻ｔｖｉのエンコーダ値ＰＶｍｓ（ｎｉ）を算出する。
【００６１】
具体的には、位置決定部１２は、次の（式３）を用いて、撮像時刻ｔｖｉのエンコーダ値ＰＶｍｓ（ｎｉ）を算出する。
【００６２】
ＰＶｍｓ（ｎｉ）＝ＰＶｍ（ｎ−ｋ）＋Ｋｋ＊（ＰＶｍ（ｎ−ｋ＋２）−ＰＶｍ（ｎ−ｋ＋１））      −（式３）
ここで、Ｋｋは、内挿補間係数である。制御周期をＴｃとし、エンコーダ値ＰＶｍの伝送遅延時間Ｔｅｄとし、撮像トリガＴＲｐの伝送遅延時間をＴｓｄとして、Ｔｃ−Ｔｅｄ≦Ｔｓｄ＜２Ｔｃ−Ｔｅｄの場合、内挿補間係数Ｋｋは、次の（式４）を用いて算出される。
【００６３】
Ｋｋ＝｛Ｔｓｄ−（Ｔｃ−Ｔｅｄ）｝／Ｔｃ        −（式４）
このような内挿補間値の算出方法を用いることによって、撮像時刻ｔｖｉのエンコーダ値ＰＶｍｓ（ｎｉ）を高精度に算出できる。これにより、さらに高精度な推定補間位置ＰＶが算出でき、さらに高精度な位置決め制御が可能になる。
【００６４】
図７（Ａ）は、推定補間を行う場合（本願構成）と推定補間を行わない場合（比較構成）での目標位置と制御対象位置との距離の時間変化を示す図である。図７（Ｂ）は、推定補間を行わない場合の計測距離の時間変化を示す図である。図7（Ｃ）は、推定補間を行う場合の計測距離と推定補間距離（目標位置と制御対象位置との距離）との時間変化を示す図である。
【００６５】
図７（Ａ）に示すように、推定補間を行うことによって、目標位置と制御対象位置との距離位置制御を高速化できる。また、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）に示すように、推定補間制御を行うことによって、計測距離（計測位置ＰＶｖに対応）も高速に収束し、目標位置への高速且つ高精度な位置制御が可能になる。これは、次の理由によるものである。計測位置ＰＶｖは、更新周期が長く、かつ遅れを伴った位置情報であるため、オーバシュートや振動が生じやすく、フィードバック制御のゲインをあまり強くできない。対して、推定補間位置ＰＶを使用することで、フィードバック制御ゲインを強くできるからである。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る位置制御技術について、図を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る位置制御システムの構成を示す機能ブロック図である。
【００６７】
図８に示すように、第２の実施形態に係る位置制御システム１Ａは、第１の実施形態に係る位置制御システム１に対して、ドライバ２０Ａおよび画像センサ４０Ａの処理において異なる。位置制御システム１Ａの他の処理は、位置制御システム１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００６８】
制御器１０、ドライバ２０Ａおよび画像センサ４０Ａは、同期した計時機能を有する。
【００６９】
ドライバ２０Ａは、独自に決めた周期でエンコーダ値ＰＶｍを、位置決定部１２に出力する。この際、ドライバ２０Ａは、各エンコーダ値ＰＶｍに対して取得時刻ｔｍを関連付けして出力する。
【００７０】
画像センサ４０Ａは、独自の時間間隔で撮像を行い、計測位置ＰＶｖと撮像時刻ｔｉとを、位置決定部１２に出力する。
【００７１】
位置決定部１２は、エンコーダ値の取得時刻ｔｍと撮像時刻ｔｉを用いて、上述の第１の実施形態と同様の処理を行うことによって、推定補間位置ＰＶを算出する。
【００７２】
このような構成および処理であっても、第１の実施形態と同様に、高速且つ高精度な位置決め制御を、簡素な構成および処理によって実現できる。
【符号の説明】
【００７３】
１、１Ａ：位置制御システム
１０：制御器
１１：フィードバック制御部
１２：位置決定部
２０、２０Ａ：ドライバ
３０、３１、３２：モータ
４０、４０Ａ：画像センサ
９１：ステージ
９２：ワーク
９３：ネジ留め機
４０１、４０２：カメラ
９２０：ネジ穴
９３０：ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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