(57)【要約】【課題】対象物を高速かつ高精度に位置決めできる制御システムを提供する。【解決手段】位置決定部は、撮像周期ごとに撮像された画像と移動機構からの位置関連情報とに基づいて、制御周期ごとに対象物の推定位置を決定する。フィードバック制御部は、推定位置を目標位置に合わせるための移動指令を第２周期ごとに更新する。停止制御部は、推定位置と目標位置との偏差が閾値未満である場合に、移動指令の更新を停止させる。判定部は、最終移動指令に従う移動が完了したと判定された後に撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、対象物の位置決めを終了すると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の制御システムであって、
前記対象物を移動させるための移動機構と、
前記対象物を撮像するための視覚センサと、
前記視覚センサによって第１周期ごとに撮像された画像と前記移動機構からの位置関連情報とに基づいて、前記第１周期よりも短い第２周期ごとに、前記対象物の推定位置を決定する位置決定部と、
前記推定位置を前記対象物の目標位置に合わせるための移動指令を前記第２周期ごとに更新して前記移動機構に出力するフィードバック制御部と、
前記推定位置と前記目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、前記フィードバック制御部による前記移動指令の更新を停止させる停止制御部と、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサに撮像指令を出力する撮像指令部と、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物の位置決めを終了すると判定する判定部とを備える、制御システム。
【請求項２】
前記計測結果が前記予め定められた条件を満たさない場合に、前記フィードバック制御部は、前記移動指令の更新を再開する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記撮像指令部は、前記最終移動指令で示される位置指令値と、前記位置関連情報によって示される位置との第２偏差が第２閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記撮像指令部は、前記位置関連情報によって示される速度が第３閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項５】
前記撮像指令部は、前記停止制御部によって前記移動指令の更新が停止されてからの経過時間が第４閾値を超える場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項６】
前記計測結果は、前記撮像指令に応じて撮像された画像から計測された前記対象物の計測位置を示し、
前記予め定められた条件は、前記計測位置と前記目標位置との第３偏差が第５閾値未満であるという条件である、請求項１から５のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項７】
対象物の制御システムにおける制御方法であって、
前記制御システムは、
前記対象物を移動させるための移動機構と、
前記対象物を撮像するための視覚センサとを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサによって第１周期ごとに撮像された画像と前記移動機構からの位置関連情報とに基づいて、前記第１周期よりも短い第２周期ごとに、前記対象物の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物の目標位置に合わせるための移動指令を前記第２周期ごとに更新して前記移動機構に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサに撮像指令を出力するステップと、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、制御方法。
【請求項８】
対象物の制御システムにおける制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記制御システムは、
前記対象物を移動させるための移動機構と、
前記対象物を撮像するための視覚センサとを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサによって第１周期ごとに撮像された画像と前記移動機構からの位置関連情報とに基づいて、前記第１周期よりも短い第２周期ごとに、前記対象物の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物の目標位置に合わせるための移動指令を前記第２周期ごとに更新して前記移動機構に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサに撮像指令を出力するステップと、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、視覚センサを用いた制御システム、制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（ファクトリー  オートメーション）において、対象物の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。この際、対象物の位置と目標位置との偏差（距離）を計測する方法として、視覚センサによって撮像された画像を用いる方法がある。
【０００３】
特開２０１７−２４１３４号公報（特許文献１）には、可動台と、可動台を移動させる駆動機構と、可動台に載置されたワークを繰り返し撮像し、当該ワークの位置を繰り返し検出する視覚センサと備えるワーク位置決め装置が開示されている。ワーク位置決め装置は、視覚センサによって位置が検出される毎に、検出された位置と目標位置との差を算出し、当該差が許容範囲内であると判定されたときに、可動台の移動を停止する。ワーク位置決め装置は、可動台の移動停止後に視覚センサによって検出された位置と目標位置との差を算出し、算出された差が許容範囲内であるか否かを判定する。差が許容範囲外であると判定されると、当該差を小さくする可動台の移動方向が決定され、決定された移動方向へ可動台を移動させるように、駆動機構が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
視覚センサによる位置の検出にはある程度の時間を要する。そのため、視覚センサによって検出された位置と目標位置との差が許容範囲内となり、可動台の移動を停止したとしても、視覚センサによる位置の検出時間における可動台の移動によって、ワークの現在の位置と目標位置の差が許容範囲外になり得る。したがって、特許文献１の記載の技術では、可動台の移動停止後に視覚センサによって検出された位置と目標位置との差が許容範囲外であると判定される頻度が高くなり、位置決め速度が低下しやすい。許容範囲を広げることにより、当該頻度が低下するが、この場合、位置決め精度が低下する。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物を高速かつ高精度に位置決めできる制御システム、制御方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一例によれば、対象物の制御システムは、対象物を移動させるための移動機構と、対象物を撮像するための視覚センサと、位置決定部と、フィードバック制御部と、停止制御部と、撮像指令部と、判定部とを備える。位置決定部は、視覚センサによって第１周期ごとに撮像された画像と移動機構からの位置関連情報とに基づいて、第１周期よりも短い第２周期ごとに、対象物の推定位置を決定する。フィードバック制御部は、推定位置を対象物の目標位置に合わせるための移動指令を第２周期ごとに更新して移動機構に出力する。停止制御部は、推定位置と目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、フィードバック制御部による移動指令の更新を停止させる。撮像指令部は、移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、視覚センサに撮像指令を出力する。判定部は、撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、対象物の位置決めを終了すると判定する。
【０００８】
この開示によれば、フィードバック制御部は、推定位置を目標位置に合わせるための移動指令を第２周期ごとに更新して移動機構に出力する。これにより、視覚センサによって視認可能な精度で、対象物の状態に応じた位置決めを行なうことができる。そのため、外乱に対するロバスト性が向上し、位置決め精度が向上する。
【０００９】
推定位置は、視覚センサによって第１周期ごとに撮像された画像と移動機構からの位置関連情報に基づいて、第２周期ごとに決定される。視覚センサは一般に応答性が低い。そのため、視覚センサから得られた画像を用いてフィードバック制御が行なわれると、オーバシュートや振動が生じやすくなるため、フィードバック制御のゲインをあまり強くできない。しかしながら、移動機構からの位置関連情報に基づいて決定される推定位置を用いることにより、フィードバック制御におけるゲインを強くでき、推定位置を目標位置に高速に近づけることができる。
【００１０】
さらに、推定位置と目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、移動指令の更新が停止され、最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、視覚センサに撮像指令が出力される。撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、位置決めを終了すると判定される。すなわち、最終移動指令に従う対象物の移動の完了後に得られる画像によって、対象物の位置が再確認される。そして、最終移動指令に従う移動を考慮しても計測結果が予め定められた条件を満たす場合に位置決めが終了される。これにより、対象物の位置決めを高精度に行なうことができる。
【００１１】
さらに、上述したように、視覚センサの応答性が低いため、視覚センサが撮像した画像から得られる対象物の位置と移動中の対象物の現在位置との差が大きくなりやすい。これに対し、推定位置は、第１周期よりも短い第２周期ごとに、移動機構からの位置関連情報に基づいて決定される。そのため、推定位置の推定誤差は、第１周期ごとに撮像された画像のみに基づいて計測される位置の誤差よりも小さい。その結果、推定位置と目標位置との第１偏差が第１閾値未満となった後の最終移動指令に従う移動によって、計測結果が予め定められた条件を満たさなくなる頻度が低い。これにより、高速に位置決めすることができる。
【００１２】
このように、本開示の制御システムによれば、対象物を高速かつ高精度に位置決めできる。
【００１３】
上述の開示において、計測結果が予め定められた条件を満たさない場合に、フィードバック制御部は、移動指令の更新を再開する。この開示によれば、最終移動指令に従う移動によって計測結果が予め定められた条件を満たさなくなった場合でも移動指令の更新を再開することができる。
【００１４】
上述の開示において、撮像指令部は、最終移動指令で示される位置指令値と、位置関連情報によって示される位置との第２偏差が第２閾値未満である場合に、最終移動指令に従う移動が完了したと判定する。もしくは、撮像指令部は、位置関連情報によって示される速度が第３閾値未満である場合に、最終移動指令に従う移動が完了したと判定してもよい。これらの開示によれば、最終移動指令に従う移動の完了の有無を確実に判定できる。
【００１５】
あるいは、撮像指令部は、停止制御部によって移動指令の更新が停止されてからの経過時間が第４閾値を超える場合に、最終移動指令に従う移動が完了したと判定してもよい。この開示によれば、位置関連情報を用いることなく、簡易に最終移動指令に従う移動の完了の有無を判定できる。
【００１６】
上述の開示において、計測結果は、撮像指令に応じて撮像された画像から計測された対象物の計測位置を示す。予め定められた条件は、計測位置と目標位置との第３偏差が第５閾値未満であるという条件である。この開示によれば、対象物の位置を目標位置に高精度に位置決めすることができる。
【００１７】
本開示の一例によれば、制御システムは、対象物を移動させるための移動機構と、対象物を撮像するための視覚センサとを含む。対象物の制御システムにおける制御方法は、以下の第１〜第５のステップを備える。第１のステップは、視覚センサによって第１周期ごとに撮像された画像と移動機構からの位置関連情報とに基づいて、第１周期よりも短い第２周期ごとに、対象物の推定位置を決定するステップである。第２のステップは、推定位置を対象物の目標位置に合わせるための移動指令を第２周期ごとに更新して移動機構に出力するステップである。第３のステップは、推定位置と目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、移動指令の更新を停止させるステップである。第４のステップは、移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、視覚センサに撮像指令を出力するステップである。第５のステップは、撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、対象物の位置決めを終了すると判定するステップである。この開示によっても、対象物を高速かつ高精度に位置決めできる。
【００１８】
本開示の一例によれば、対象物の制御システムにおける制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、上記の第１〜第５のステップをコンピュータに実行させる。この開示によっても、対象物を高速かつ高精度に位置決めできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、対象物を高速かつ高精度に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る制御システムの概要を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る制御システムを構成するステージ装置の一例を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る制御システムを構成する画像処理部のハードウェア構成を示す模式図である。
【図４】本実施の形態に係る制御システムを構成するコントローラのハードウェア構成を示す模式図である。
【図５】コントローラの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す推定位置決定処理のサブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す撮像時エンコーダ値の推定処理のサブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
§１  適用例
図１を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る制御システムの概要を示す模式図である。図１に示す制御システム１は、画像処理を用いて位置決めを行う。位置決めは、典型的には、工業製品の製造過程などにおいて、対象物（以下、「ワークＷ」とも称す）を生産ラインの本来の位置に配置する処理などを意味する。たとえば、制御システム１は、液晶パネルの生産ラインにおいて、ガラス基板に回路パターンの焼付処理（露光処理）前に、露光マスクに対するガラス基板の位置決めを行なう。
【００２３】
図１に示すように、制御システム１は、ステージ装置１０と、サーボドライバ２０と、視覚センサ３０と、コントローラ４０とを備える。
【００２４】
ステージ装置１０は、載置されるワークＷを移動する。ステージ装置１０は、サーボドライバ２０からの動作制御を受けて動作する。
【００２５】
サーボドライバ２０は、制御周期Ｔｃごとに受ける移動指令ＭＶを用いて、ステージ装置１０の動作制御を行う。サーボドライバ２０は、ステージ装置１０に含まれるモータのエンコーダ値ＰＶｍを取得して、コントローラ４０に出力する。この際、サーボドライバ２０は、制御周期Ｔｃと同じ周期で、エンコーダ値ＰＶｍをコントローラ４０に出力する。
【００２６】
ステージ装置１０およびサーボドライバ２０は、ワークＷを移動させるための移動機構を構成する。
【００２７】
視覚センサ３０は、ステージ装置１０上に載置されたワークＷを含む領域を撮像し、撮像により得られた画像に対する処理を行なうことにより、ワークＷ上の特定点の位置（以下、計測位置ＰＶｖという）を計測する。特定点は、たとえばワークＷに印されたマーク、ワークＷのコーナーなどである。
【００２８】
視覚センサ３０は、撮像部３１と画像処理部３２とを含む。撮像部３１は、撮像視野に存在する被写体を撮像して画像データを生成する撮像処理を行なうものであり、ワークＷを撮像する。撮像部３１は、たとえばカメラである。撮像部３１は、コントローラ４０からの撮像トリガＴＲ１，ＴＲ２に応じて撮像を行なう。画像処理部３２は、撮像部３１により生成された画像データに対して画像解析を行ない、計測位置ＰＶｖを計測する。
【００２９】
コントローラ４０は、たとえば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制御を行なう。コントローラ４０は、たとえば第１撮像指令部４１と、位置決定部４２と、フィードバック制御部４３と、停止制御部４４と、第２撮像指令部４５と、判定部４６とを備える。
【００３０】
第１撮像指令部４１は、予め定められた撮像周期Ｔｐで撮像トリガＴＲ１を視覚センサ３０に出力する。撮像周期Ｔｐは、撮像部３１による撮像処理に要する時間と、画像処理部３２による計測位置ＰＶｖの計測に要する時間との合計時間よりも長く設定され、制御周期Ｔｃよりも長い。
【００３１】
第１撮像指令部４１は、停止制御部４４から停止信号ＳＳを受けると、撮像トリガＴＲ１の出力処理を停止する。第１撮像指令部４１は、撮像トリガＴＲ１の出力処理を停止している状態において判定部４６から再開信号ＲＳを受けると、撮像トリガＴＲ１の出力処理を再開する。
【００３２】
位置決定部４２は、視覚センサ３０によって撮像周期Ｔｐごとに計測された計測位置ＰＶｖと制御周期Ｔｃごとに出力されるエンコーダ値ＰＶｍとに基づいて、制御周期ＴｃごとにワークＷの推定位置ＰＶを決定する。
【００３３】
フィードバック制御部４３は、目標位置ＳＰと位置決定部４２によって決定された推定位置ＰＶとを用いて、推定位置ＰＶを目標位置ＳＶに合わせるための移動指令ＭＶを制御周期Ｔｃごとに更新してサーボドライバ２０に出力する。フィードバック制御部４３は、減算部４３１と、ＰＩＤ演算部４３２とを含む。
【００３４】
減算部４３１は、推定位置ＰＶと目標位置ＳＶとの偏差（距離）｜Ｌｍ１｜を出力する。ＰＩＤ演算部４３２は、距離｜Ｌｍ１｜が０に収束するようにＰＩＤ演算を行ない、制御周期Ｔｃごとに移動指令ＭＶを算出する。ＰＩＤ演算部４３２は、移動指令ＭＶをサーボドライバ２０に出力する。移動指令ＭＶは、たとえば位置指令または速度指令である。
【００３５】
フィードバック制御部４３は、停止制御部４４から停止信号ＳＳを受けると、移動指令ＭＶの更新を停止する。フィードバック制御部４３は、移動指令ＭＶの更新を停止している状態において判定部４６から再開信号ＲＳを受けると、移動指令ＭＶの更新を再開する。
【００３６】
停止制御部４４は、推定位置ＰＶと目標位置ＳＶとの距離｜Ｌｍ１｜と閾値Ｔｈ１とを比較し、距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満である場合に停止信号ＳＳを出力する。停止制御部４４は、停止信号ＳＳをフィードバック制御部４３に出力することにより、フィードバック制御部４３による移動指令ＭＶの更新を停止させる。さらに、停止制御部４４は、停止信号ＳＳを第１撮像指令部４１に出力することにより、第１撮像指令部４１による撮像トリガＴＲ１の出力処理を停止させる。
【００３７】
第２撮像指令部４５は、停止信号ＳＳによって移動指令の更新が停止された場合に、更新停止時の最終移動指令に伴うワークＷの移動が完了したか否かを判定する。第２撮像指令部４５は、最終移動指令に伴うワークＷの移動が完了したと判定した後に、視覚センサ３０に撮像トリガＴＲ２を出力する。
【００３８】
判定部４６は、撮像トリガＴＲ２に応じて撮像された画像からの計測位置ＰＶｖが予め定められた条件を満たすか否かを判定する。当該条件は、位置決めの終了を判定するための条件である。判定部４６は、計測位置ＰＶｖが予め定められた条件を満たす場合に、ワークＷの位置決めを終了すると判定し、終了信号ＦＳを出力する。終了信号ＦＳが出力されると、コントローラ４０は、ステージ装置１０の移動制御を終了する。
【００３９】
判定部４６は、計測位置ＰＶｖが予め定められた条件を満たさない場合に、再開信号ＲＳを第１撮像指令部４１およびフィードバック制御部４３に出力する。再開信号ＲＳが出力されると、第１撮像指令部４１は、撮像トリガＴＲ１の出力処理を再開し、フィードバック制御部４３は、移動指令ＭＶの更新を再開する。
【００４０】
＜作用・効果＞
以上のとおり、本実施の形態では、フィードバック制御部４３は、推定位置ＰＶをワークＷの目標位置ＳＰに合わせるための移動指令を制御周期Ｔｃごとに更新してサーボドライバ２０に出力する。これにより、視覚センサ３０によって視認可能な精度で、ワークＷの状態に応じた位置決めを行なうことができる。そのため、外乱に対するロバスト性が向上し、位置決め精度が向上する。
【００４１】
推定位置ＰＶは、視覚センサ３０によって撮像周期Ｔｐごとに撮像された画像とステージ装置１０からの位置関連情報であるエンコーダ値ＰＶｍに基づいて、制御周期Ｔｃごとに決定される。視覚センサ３０の撮像周期Ｔｐは、制御周期Ｔｃよりも長い。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、推定位置ＰＶではなく計測位置ＰＶｖを用いてフィードバック制御が行なわれると、オーバシュートや振動が生じやすくなるため、フィードバック制御のゲインをあまり強くできない。しかしながら、ステージ装置１０からの位置関連情報であるエンコーダ値ＰＶｍに基づいて推定位置ＰＶが決定され、当該推定位置ＰＶを用いることにより、フィードバック制御におけるゲインを強くでき、推定位置ＰＶを目標位置ＳＰに高速に近づけることができる。
【００４２】
ただし、推定位置ＰＶと目標位置ＳＰとの距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満となった後の移動指令によってワークＷがわずかに移動し、ワークＷの位置が目標位置から遠ざかる可能性がある。そのため、停止制御部４４は、推定位置ＰＶと目標位置ＳＰとの距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満である場合に、フィードバック制御部４３による移動指令の更新を停止させる。移動指令の更新が停止された場合に、第２撮像指令部４５は、更新停止時の最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、視覚センサ３０に撮像トリガＴＲ２を出力する。撮像トリガＴＲ２に応じて撮像された画像からの計測位置ＰＶｖが予め定められた条件を満たす場合に、判定部４６は、ワークＷの位置決めを終了すると判定する。これにより、ワークＷの位置決めを高精度に行なうことができる。
【００４３】
視覚センサ３０の応答性が低いため、視覚センサ３０が撮像した画像から得られるワークＷの計測位置ＰＶｖと移動中のワークＷの現在位置との差が大きくなりやすい。これに対し、推定位置ＰＶは、撮像周期Ｔｐごとに撮像された画像と制御周期Ｔｃごとに出力されるエンコーダ値ＰＶｍとに基づいて決定される。そのため、推定位置ＰＶの推定誤差は、撮像周期Ｔｐごとに撮像された画像のみに基づいて計測される計測位置ＰＶｖと現在位置との誤差よりも小さい。その結果、推定位置ＰＶと目標位置ＳＰとの距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満となった後の最終移動指令に従う移動によって、計測位置ＰＶｖが予め定められた条件を満たさなくなる頻度が低い。これにより、高速に位置決めすることができる。
【００４４】
このように、本実施の形態の制御システムによれば、ワークＷを高速かつ高精度に位置決めできる。
【００４５】
§２  具体例
次に、本実施の形態に係る制御システムの一例について説明する。
【００４６】
＜２−１．ステージおよびモータ＞
図２は、本実施の形態に係る制御システム１を構成するステージ装置の一例を示す斜視図である。図２に示す例では、ステージ装置１０は、Ｘステージ１１と、Ｙステージ１３と、θステージ１５と、サーボモータ１２，１４，１６とを含む。Ｘステージ１１は、サーボモータ１２の駆動によりＸ方向に沿って移動する。Ｙステージ１３は、サーボモータ１４の駆動によりＹ方向に沿って移動する。θステージ１５は、サーボモータ１６の駆動によりθ方向に回転する。
【００４７】
サーボモータ１２，１４，１６の各々にはエンコーダが設けられる。エンコーダは、対応するモータの回転位置を検出し、検出結果であるエンコーダ値ＰＶｍを出力する。
【００４８】
＜２−２．画像処理部のハードウェア構成＞
図３は、本実施の形態に係る制御システム１を構成する画像処理部３２のハードウェア構成を示す模式図である。画像処理部３２は、典型的には、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有しており、予めインストールされたプログラムをプロセッサが実行することで、後述するような各種の画像処理を実現する。
【００４９】
より具体的には、画像処理部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサ３１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１２と、表示コントローラ３１４と、システムコントローラ３１６と、Ｉ／Ｏ（Input Output）コントローラ３１８と、ハードディスク３２０と、カメラインターフェイス３２２と、入力インターフェイス３２４と、コントローラインターフェイス３２６と、通信インターフェイス３２８と、メモリカードインターフェイス３３０とを含む。これらの各部は、システムコントローラ３１６を中心として、互いにデータ通信可能に接続される。
【００５０】
プロセッサ３１０は、システムコントローラ３１６との間でプログラム（コード）などを交換して、これらを所定順序で実行することで、目的の演算処理を実現する。
【００５１】
システムコントローラ３１６は、プロセッサ３１０、ＲＡＭ３１２、表示コントローラ３１４、およびＩ／Ｏコントローラ３１８とそれぞれバスを介して接続されており、各部との間でデータ交換などを行うとともに、画像処理部３２全体の処理を司る。
【００５２】
ＲＡＭ３１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク３２０から読み出されたプログラムや、撮像部３１によって撮像された画像（画像データ）、画像に対する処理結果、およびワークデータなどを保持する。画像に対する処理結果には、当該画像を撮像する際の露光開始時刻および露光終了時刻と、計測位置ＰＶｖとが含まれる。
【００５３】
表示コントローラ３１４は、表示部７０と接続されており、システムコントローラ３１６からの内部コマンドに従って、各種の情報を表示するための信号を表示部７０へ出力する。
【００５４】
Ｉ／Ｏコントローラ３１８は、画像処理部３２に接続される記録媒体や外部機器との間のデータ交換を制御する。より具体的には、Ｉ／Ｏコントローラ３１８は、ハードディスク３２０と、カメラインターフェイス３２２と、入力インターフェイス３２４と、コントローラインターフェイス３２６と、通信インターフェイス３２８と、メモリカードインターフェイス３３０と接続される。
【００５５】
ハードディスク３２０は、典型的には、不揮発性の磁気記憶装置であり、プロセッサ３１０で実行されるプログラムに加えて、各種設定値などが格納される。
【００５６】
カメラインターフェイス３２２は、ワークＷを撮影することで生成された画像データを受付ける入力部に相当し、プロセッサ３１０と撮像部３１との間のデータ伝送を仲介する。カメラインターフェイス３２２は、撮像部３１からの画像データをそれぞれ一時的に蓄積するための画像バッファを含む。
【００５７】
入力インターフェイス３２４は、プロセッサ３１０とキーボード３３４、マウス、タッチパネル、専用コンソールなどの入力装置との間のデータ伝送を仲介する。
【００５８】
コントローラインターフェイス３２６は、プロセッサ３１０とコントローラ４０との間のデータ伝送を仲介する。
【００５９】
通信インターフェイス３２８は、プロセッサ３１０と図示しない他のパーソナルコンピュータやサーバ装置などとの間のデータ伝送を仲介する。通信インターフェイス３２８は、典型的には、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などからなる。
【００６０】
メモリカードインターフェイス３３０は、プロセッサ３１０と記録媒体５０との間のデータ伝送を仲介する。
【００６１】
＜２−３．コントローラのハードウェア構成＞
図４は、本実施の形態に係る制御システムを構成するコントローラのハードウェア構成を示す模式図である。図４に示されるように、コントローラ４０は、主制御ユニット４１０と、複数のサーボユニット４２２，４２４，４２６とを含む。本実施の形態に係るコントローラ４０は、ステージ装置１０に含まれるサーボモータ１２，１４，１６と同数のサーボユニット４２２，４２４，４２６を含む。
【００６２】
主制御ユニット４１０は、コントローラ４０の全体制御を司る。主制御ユニット４１０は、内部バス４１９を介して、サーボユニット４２２，４２４，４２６と接続されており、互いにデータを遣り取りする。サーボユニット４２２，４２４，４２６は、主制御ユニット４１０からの内部指令などに従って、サーボドライバ２２，２４，２６に対して制御コマンド（典型的には、駆動パルスなど）をそれぞれ出力する。サーボドライバ２２，２４，２６は、接続されているサーボモータ１２，１４，１６をそれぞれ駆動するドライバである。
【００６３】
主制御ユニット４１０は、チップセット４１１と、プロセッサ４１２と、不揮発性メモリ４１３と、主メモリ４１４と、システムクロック４１５と、メモリカードインターフェイス４１６と、通信インターフェイス４１７と、内部バスコントローラ４１８とを含む。チップセット４１１と他のコンポーネントとの間は、各種のバスを介してそれぞれ結合されている。
【００６４】
プロセッサ４１２およびチップセット４１１は、典型的には、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構成を有している。すなわち、プロセッサ４１２は、チップセット４１１から内部クロックに従って順次供給される命令コードを解釈して実行する。チップセット４１１は、接続されている各種コンポーネントとの間で内部的なデータを遣り取りするとともに、プロセッサ４１２に必要な命令コードを生成する。システムクロック４１５は、予め定められた周期のシステムクロックを発生してプロセッサ４１２に提供する。チップセット４１１は、プロセッサ４１２での演算処理の実行の結果得られたデータなどをキャッシュする。
【００６５】
主制御ユニット４１０は、記憶手段として、不揮発性メモリ４１３および主メモリ４１４を有する。不揮発性メモリ４１３は、ＯＳ、プロセッサ４１２で実行される制御プログラム４３０に加えて、データ定義情報、ログ情報などを不揮発的に保持する。制御プログラム４３０は、記録媒体５１などに格納された状態で流通する。主メモリ４１４は、揮発性の記憶領域であり、プロセッサ４１２で実行されるべき各種プログラムを保持するとともに、各種プログラムの実行時の作業用メモリとしても使用される。
【００６６】
主制御ユニット４１０は、通信手段として、通信インターフェイス４１７および内部バスコントローラ４１８を有する。これらの通信回路は、データの送信および受信を行う。通信インターフェイス４１７は、視覚センサ３０との間でデータを遣り取りする。通信インターフェイス４１７は、視覚センサ３０から、画像を撮像する際の露光開始時刻および露光終了時刻と、計測位置ＰＶｖとを受信する。内部バスコントローラ４１８は、内部バス４１９を介したデータの遣り取りを制御する。内部バスコントローラ４１８は、サーボドライバ２２，２４，２６からエンコーダ値ＰＶｍを受信する。内部バスコントローラ４１８は、バッファメモリ４８１と、ＤＭＡ（Dynamic Memory Access）制御回路４８２と、内部バス制御回路４８３とを含む。
【００６７】
メモリカードインターフェイス４１６は、主制御ユニット４１０に対して着脱可能な記録媒体５１とプロセッサ４１２とを接続する。記録媒体５１は、コンピュータその他装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的または化学的作用によって蓄積する媒体である。記録媒体５１には、コントローラ４０で実行される制御プログラム４３０などが格納された状態で流通し、メモリカードインターフェイス４１６は、記録媒体５１から制御プログラムを読み出す。記録媒体５１は、ＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイスや、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記録媒体や、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体等からなる。あるいは、通信インターフェイス４１７を介して、配信サーバなどからダウンロードしたプログラムをコントローラ４０にインストールしてもよい。
【００６８】
＜２−４．第２撮像指令部＞
第２撮像指令部４５は、たとえば以下のようにして、最終移動指令に伴うワークＷの移動が完了したか否かを判定する。
【００６９】
第２撮像指令部４５は、移動指令ＭＶが位置指令である場合、サーボモータ１２，１４，１６の各々について、位置指令値と実測位置との偏差（距離）｜Ｌｍ２｜と閾値Ｔｈ２とを比較する。第２撮像指令部４５は、サーボモータ１２，１４，１６からのエンコーダ値ＰＶｍから実測位置をそれぞれ取得すればよい。サーボモータ１２，１４，１６の全てにおいて位置指令値と実測位置との距離｜Ｌｍ２｜が閾値Ｔｈ２未満である場合、第２撮像指令部４５は、最終移動指令に伴うワークＷの移動が完了したと判定し、撮像トリガＴＲ２を出力する。
【００７０】
第２撮像指令部４５は、移動指令ＭＶが速度指令である場合、サーボモータ１２，１４，１６の各々について、回転速度と閾値Ｔｈ２とを比較してもよい。第２撮像指令部４５は、サーボモータ１２，１４，１６からのエンコーダ値ＰＶｍからそれぞれの回転速度を取得すればよい。サーボモータ１２，１４，１６の全てにおいて回転速度が閾値Ｔｈ２未満である場合、第２撮像指令部４５は、最終移動指令に伴うワークＷの移動が完了したと判定し、撮像トリガＴＲ２を出力する。
【００７１】
＜２−５．判定部＞
判定部４６は、計測位置ＰＶｖが予め定められた条件を満たすか否かに応じて、ワークＷの位置決めを終了するか否かを判定する。当該条件は、ワークＷの位置決めに要求される精度に応じて適宜定められる。
【００７２】
たとえば、予め定められる条件は、計測位置ＰＶｖと目標位置ＳＶとの偏差（距離）｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３未満であるという条件である。この場合、判定部４６は、計測位置ＰＶｖと目標位置ＳＶとの距離｜Ｌｍ３｜を算出し、算出した距離｜Ｌｍ３｜と閾値Ｔｈ３とを比較する。判定部４６は、距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３未満である場合に、終了信号ＦＳを出力し、距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３以上である場合に、再開信号ＲＳを出力する。閾値Ｔｈ３は、閾値Ｔｈ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７３】
§３  動作例
＜３−１．コントローラの処理の流れ＞
図５を参照して、コントローラ４０の処理の流れの一例について説明する。図５は、コントローラ４０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００７４】
まず、コントローラ４０は、推定位置ＰＶおよびエンコーダ値ＰＶｍを初期化する（ステップＳ１）。次に、第１撮像指令部４１は、撮像周期Ｔｐごとの撮像トリガＴＲ１の出力処理を開始する（ステップＳ２）。視覚センサ３０からの計測位置ＰＶｖおよびサーボドライバ２２，２４，２６の各々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４２は、推定位置ＰＶを決定する（ステップＳ３）。推定位置ＰＶの決定処理の詳細については後述する。
【００７５】
次に、フィードバック制御部４３は、推定位置ＰＶと目標位置ＳＶとに基づくフィードバック制御を行なう（ステップＳ４）。具体的には、フィードバック制御部４３は、推定位置ＰＶを目標位置ＳＶに合わせるための移動指令ＭＶを算出し、サーボドライバ２２，２４，２６に出力する。
【００７６】
停止制御部４４は、推定位置ＰＶと目標位置ＳＶとの距離｜Ｌｍ１｜と閾値Ｔｈ１とを比較し、距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満ではない場合（ステップＳ５でＮＯ）、処理はステップＳ３に戻される。これにより、ステップＳ３およびステップＳ４が繰り返し実行される。その結果、フィードバック制御により移動指令ＭＶが更新され、推定位置ＰＶを目標位置ＳＶに合わせるためのステージ装置１０の動作が継続される。ステップＳ３およびステップＳ４は、制御周期Ｔｃごとに実行される。
【００７７】
距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、停止制御部４４は、停止信号ＳＳをフィードバック制御部４３および第１撮像指令部４１に出力する。これにより、フィードバック制御部４３は、移動指令ＭＶの更新を停止する。さらに、第１撮像指令部４１は、撮像周期Ｔｐごとの撮像トリガＴＲ１の出力処理を停止する（ステップＳ６）。
【００７８】
次に、第２撮像指令部４５は、更新停止時の最終移動指令で示される位置指令値と実測位置との距離｜Ｌｍ２｜と閾値Ｔｈ２とを比較し、距離｜Ｌｍ２｜が閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。距離｜Ｌｍ２｜が閾値Ｔｈ２未満ではない場合（ステップＳ７でＮＯ）、処理はステップＳ７に戻る。距離｜Ｌｍ２｜が閾値Ｔｈ２未満である場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、第２撮像指令部４５は、撮像トリガＴＲ２を視覚センサ３０に出力する（ステップＳ８）。
【００７９】
次に、判定部４６は、撮像トリガＴＲ２に応じて撮像された画像から計測された計測位置ＰＶｖを、視覚センサ３０から取得する（ステップＳ９）。判定部４６は、計測位置ＰＶｖと目標位置ＳＶとの距離｜Ｌｍ３｜と閾値Ｔｈ３とを比較し、距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３未満ではない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、判定部４６から再開信号ＲＳが出力され、処理はステップＳ２に戻る。距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３未満である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、判定部４６は、終了信号ＦＳを出力し、位置決め処理を終了させる（ステップＳ１１）。
【００８０】
位置決め処理が終了すると、位置決めされたワークＷに対して所定の処理が実行される。たとえば、ガラス基板であるワークＷに回路パターンの焼付処理（露光処理）前に、露光マスクに対するワークＷの位置決めを行なう場合、コントローラ４０は、判定部４６から終了信号ＦＳが出力されると、焼付処理を行なう装置を駆動制御する。
【００８１】
＜３−２．推定位置の決定処理＞
位置決定部４２は、たとえば図６のフローチャートに示すような処理を行うことで、推定位置ＰＶを算出する。図６は、図５に示す推定位置決定処理のサブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
【００８２】
位置決定部４２は、視覚センサ３０からの計測位置ＰＶｖが得られているか否かを検出する（ステップＳ２１）。位置決定部４２は、計測位置ＰＶｖが得られている時刻であれば（ステップＳ２１でＹＥＳ）、計測位置ＰＶｖが正常値か否かを検出する（ステップＳ２２）。たとえば、位置決定部４２は、計測位置ＰＶｖが所定範囲内の値であれば正常値であると判定する。位置決定部４２は、計測位置ＰＶｖが正常値であれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、計測位置ＰＶｖの入力を受け付ける（ステップＳ２３）。
【００８３】
位置決定部４２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（ステップＳ２４）。この推定の具体的な方法は後述する。なお、撮像部３１の露光時間が長い場合、撮像時刻は、例えば、露光開始時刻（撮像部３１のシャッターが開となる時刻）と露光終了時刻（撮像部３１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。
【００８４】
位置決定部４２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、推定位置ＰＶを算出する（ステップＳ２５）。具体的には、ステップＳ２５では、位置決定部４２は、次の（式１）を用いて、推定位置ＰＶを算出する。
【００８５】
ＰＶ＝ＰＶｖ＋（ＰＶｍ−ＰＶｍｓ）  ・・・（式１）
位置決定部４２は、算出した推定位置ＰＶをフィードバック制御部４３に出力する（Ｓ２６）。また、位置決定部４２は、この推定位置ＰＶを参照推定位置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。
【００８６】
位置決定部４２は、視覚センサ３０からの計測位置ＰＶｖが得られていない時刻であれば（ステップＳ２１で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（ステップＳ２７）。また、位置決定部４２は、計測位置ＰＶｖが正常値でなければ（ステップＳ２２で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（ステップＳ２７）。
【００８７】
位置決定部４２は、計測位置ＰＶｖの出力が１回以上であれば（ステップＳ２７でＹＥＳ）、エンコーダ値ＰＶｍ、参照推定位置ＰＶｐ、および、参照エンコーダ値ＰＶｍｐを用いて、推定位置ＰＶを算出する（Ｓ２８）。具体的には、ステップＳ２８では、位置決定部４２は、次の（式２）を用いて、推定位置ＰＶを算出する。
【００８８】
ＰＶ＝ＰＶｐ＋ＰＶｍ―ＰＶｍｐ  ・・・（式２）
位置決定部４２は、計測位置ＰＶｖの出力が１回もなければ（ステップＳ２７でＮＯ）、推定位置ＰＶを初期値のまま維持する。ステップＳ２８の後およびステップＳ２７でＮＯの場合、処理はステップＳ２６に移る。ステップＳ２６の後、処理は図５に示すステップＳ４に戻る。
【００８９】
このような処理を実行することによって、コントローラ４０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が入力される時間間隔は、撮像周期Ｔｐであり、エンコーダ値ＰＶｍが入力される制御周期Ｔｃに比べて長い。しかしながら、時間軸上で隣り合う計測位置ＰＶｖの入力時刻間において、位置決定部４２は、入力周期が短いエンコーダ値ＰＶｍの入力時刻毎に、推定位置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。さらに、位置決定部４２は、上述の簡単な四則演算を用いる処理を行なう。そのため、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を実現できる。
【００９０】
計測位置ＰＶｖの算出は、視覚センサ３０による撮像と画像処理の時間を必要とする。そのため、撮像周期Ｔｐは長い。推定位置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におけるワークＷの位置を高精度に算出したものである。
【００９１】
撮像時刻ｔｖ１から算出時刻ｔｎまで時間（ｔｎ−ｔｖ１）が経過しており、ワークＷは移動している。したがって、このワークＷの移動分は、補正しなければならない。
【００９２】
ここで、エンコーダ値ＰＶｍは、撮像周期Ｔｐよりも短い制御周期Ｔｃで更新されていく。これを利用し、位置決定部４２は、（式１）に示す演算を行う。具体的に、位置決定部４２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４２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の推定位置ＰＶを算出する。この際、算出時刻ｔｎでは、推定位置ＰＶが不連続になるが、この場合、推定位置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、推定位置ＰＶの時間変化を滑らかにでき、より好ましい。
【００９３】
この処理を用いることによって、推定位置ＰＶは、算出時刻ｔｎでのワークＷの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。
【００９４】
さらに、位置決定部４２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７は、図６に示す撮像時エンコーダ値の推定処理のサブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
【００９５】
図７に示すように、位置決定部４２は、撮像時刻を取得する（Ｓ３１）。位置決定部４２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（Ｓ３２）。位置決定部４２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（Ｓ３３）。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。
【００９６】
具体的には、位置決定部４２は、推定位置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４２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４２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。
【００９７】
位置決定部４２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、コントローラ４０の記憶部（たとえば不揮発性メモリ４１３または主メモリ４１４（図３参照））に記憶される。
【００９８】
位置決定部４２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。具体的には、位置決定部４２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。
【００９９】
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の伝送遅延時間をＴｅｄとし、撮像トリガＴＲ１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。
【０１００】
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。
【０１０１】
§４  変形例
第２撮像指令部４５は、停止制御部４４から停止信号ＳＳが出力されてからの経過時間が閾値Ｔｈ４を超える場合に、最終移動指令に従う移動が完了したと判定してもよい。閾値Ｔｈ４は、最終移動指令に従う移動の完了に要する時間よりも長くなるように予め定められる。たとえば、最終移動指令に従う移動の完了に要する時間が予備実験により確認され、当該時間の最大値よりも長い時間が閾値Ｔｈ４として定められる。
【０１０２】
停止制御部４４、第２撮像指令部４５および判定部４６は、コンパレータ回路によって構成されてもよい。たとえば、停止制御部４４は、距離｜Ｌｍ１｜に対応する電圧値と閾値Ｔｈ１に対応する電圧値とを比較するコンパレータ回路を含む。コンパレータ回路は、距離｜Ｌｍ１｜が閾値Ｔｈ１未満である場合にアクティブとなる停止信号ＳＳを出力する。第２撮像指令部４５は、距離｜Ｌｍ２｜に対応する電圧値と閾値Ｔｈ２に対応する電圧値とを比較するコンパレータ回路を含む。コンパレータ回路は、距離｜Ｌｍ２｜が閾値Ｔｈ２未満である場合にアクティブとなる撮像トリガＴＲ２を出力する。判定部４６は、距離｜Ｌｍ３｜に対応する電圧値と閾値Ｔｈ３に対応する電圧値とを比較するコンパレータ回路を含む。コンパレータ回路は、距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３未満である場合にアクティブとなる終了信号ＦＳを出力し、距離｜Ｌｍ３｜が閾値Ｔｈ３以上である場合にアクティブとなる再開信号ＲＳを出力する。
【０１０３】
§５  付記
以上のように、本実施の形態および変形例は以下のような開示を含む。
【０１０４】
（構成１）
対象物（Ｗ）の制御システム（１）であって、
前記対象物（Ｗ）を移動させるための移動機構（１０，２０）と、
前記対象物（Ｗ）を撮像するための視覚センサ（３０）と、
前記視覚センサ（３０）によって第１周期ごとに撮像された画像と前記移動機構（１０，２０）からの位置関連情報とに基づいて、前記第１周期よりも短い第２周期ごとに、前記対象物（Ｗ）の推定位置を決定する位置決定部（４２）と、
前記推定位置を前記対象物（Ｗ）の目標位置に合わせるための移動指令を前記第２周期ごとに更新して前記移動機構（１０，２０）に出力するフィードバック制御部（４３）と、
前記推定位置と前記目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、前記フィードバック制御部（４３）による前記移動指令の更新を停止させる停止制御部（４４）と、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサ（３０）に撮像指令を出力する撮像指令部（４５）と、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物（Ｗ）の位置決めを終了すると判定する判定部とを備える、制御システム（１）。
【０１０５】
（構成２）
前記計測結果が前記予め定められた条件を満たさない場合に、前記フィードバック制御部（４３）は、前記移動指令の更新を再開する、構成１に記載の制御システム（１）。
【０１０６】
（構成３）
前記撮像指令部（４５）は、前記最終移動指令で示される位置指令値と、前記位置関連情報によって示される位置との第２偏差が第２閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、構成１または２に記載の制御システム（１）。
【０１０７】
（構成４）
前記撮像指令部（４５）は、前記位置関連情報によって示される速度が第３閾値未満である場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、構成１または２に記載の制御システム（１）。
【０１０８】
（構成５）
前記撮像指令部（４５）は、前記停止制御部（４４）によって前記移動指令の更新が停止されてからの経過時間が第４閾値を超える場合に、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定する、構成１または２に記載の制御システム（１）。
【０１０９】
（構成６）
前記計測結果は、前記撮像指令に応じて撮像された画像から計測された前記対象物（Ｗ）の計測位置を示し、
前記予め定められた条件は、前記計測位置と前記目標位置との第３偏差が第５閾値未満であるという条件である、構成１から５のいずれかに記載の制御システム（１）。
【０１１０】
（構成７）
対象物（Ｗ）の制御システム（１）における制御方法であって、
前記制御システム（１）は、
前記対象物（Ｗ）を移動させるための移動機構（１０，２０）と、
前記対象物（Ｗ）を撮像するための視覚センサ（３０）とを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサ（３０）によって第１周期ごとに撮像された画像と前記移動機構（１０，２０）からの位置関連情報とに基づいて、前記第１周期よりも短い第２周期ごとに、前記対象物（Ｗ）の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物（Ｗ）の目標位置に合わせるための移動指令を前記第２周期ごとに更新して前記移動機構（１０，２０）に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサ（３０）に撮像指令を出力するステップと、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物（Ｗ）の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、制御方法。
【０１１１】
（構成８）
対象物（Ｗ）の制御システム（１）における制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム（４３０）であって、
前記制御システム（１）は、
前記対象物（Ｗ）を移動させるための移動機構（１０，２０）と、
前記対象物（Ｗ）を撮像するための視覚センサ（３０）とを含み、
前記制御方法は、
前記視覚センサ（３０）によって第１周期ごとに撮像された画像と前記移動機構（１０，２０）からの位置関連情報とに基づいて、前記第１周期よりも短い第２周期ごとに、前記対象物（Ｗ）の推定位置を決定するステップと、
前記推定位置を前記対象物（Ｗ）の目標位置に合わせるための移動指令を前記第２周期ごとに更新して前記移動機構（１０，２０）に出力するステップと、
前記推定位置と前記目標位置との第１偏差が第１閾値未満である場合に、前記移動指令の更新を停止させるステップと、
前記移動指令の更新が停止された場合に、最終移動指令に従う移動が完了したか否かを判定し、前記最終移動指令に従う移動が完了したと判定した後に、前記視覚センサ（３０）に撮像指令を出力するステップと、
前記撮像指令に応じて撮像された画像からの計測結果が予め定められた条件を満たす場合に、前記対象物（Ｗ）の位置決めを終了すると判定するステップとを備える、プログラム。
【０１１２】
今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組合せても、実施することが意図される。
【符号の説明】
【０１１３】
１  制御システム、１０  ステージ装置、１１，１３，１５  ステージ、１２，１４，１６  サーボモータ、２０，２２，２４，２６  サーボドライバ、３０  視覚センサ、３１  撮像部、３２  画像処理部、４０  コントローラ、４１  第１撮像指令部、４２  位置決定部、４３  フィードバック制御部、４４  停止制御部、４５  第２撮像指令部、４６  判定部、５０，５１  記録媒体、７０  表示部、３１０，４１２  プロセッサ、３１２  ＲＡＭ、３１４  表示コントローラ、３１６  システムコントローラ、３１８  Ｉ／Ｏコントローラ、３２０  ハードディスク、３２２  カメラインターフェイス、３２４  入力インターフェイス、３２６  コントローラインターフェイス、３２８，４１７  通信インターフェイス、３３０，４１６  メモリカードインターフェイス、３３４  キーボード、４１０  主制御ユニット、４１１  チップセット、４１３  不揮発性メモリ、４１４  主メモリ、４１５  システムクロック、４１８  内部バスコントローラ、４１９  内部バス、４２２，４２４，４２６  サーボユニット、４３０  制御プログラム、４３１  減算部、４３２  ＰＩＤ演算部、４８１  バッファメモリ、４８２  制御回路、４８３  内部バス制御回路、Ｗ  ワーク。
【図１】
2019185654.tif 000003
【図２】
2019185654.tif 000004
【図３】
2019185654.tif 000005
【図４】
2019185654.tif 000006
【図５】
2019185654.tif 000007
【図６】
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【図７】
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