控制系统及控制方法技术方案

提供控制系统及控制方法，要求更高速且更高精度实现利用图像处理的定位。执行第一控制动作后执行第二控制动作，第一控制动作，图像处理单元获取图像数据并确定特征部分的位置，控制单元基于所确定的特征部分的位置来决定如下的控制指令，使对象物加速至规定的第一速度后减速至小于第一速度的规定的第二速度，使对象物移动至与最终目标位置相距规定的余量距离的中间目标位置。第二控制动作，图像处理单元在移动机构的移动过程中获取图像数据并确定特征部分的位置，控制单元基于所确定的特征部分的位置决定将对象物定位到最终目标位置的控制指令。以使移动机构以容许最大加速度从第二速度开始减速时使对象物不超过最终目标位置的方式决定余量距离。

【技术实现步骤摘要】
控制系统及控制方法
本专利技术涉及用于利用图像处理来对对象物进行定位的控制系统及控制方法。
技术介绍
以往，在生产车间中开发出了各种自动化技术。作为这样的自动化技术之一，已知有利用了图像处理的自动控制技术。例如，日本特开2000-180810号公报（专利文献1）公开了如下结构：在通过定位叠加分别设有对位用标志的一对透明基板来进行组装的液晶显示单元的生产装置中，以上下透明基板的位置偏离量修正上基板机械手或下基板机械手中的任一机械手的工作台搬送位置（教示位置）并进行控制的结构。非专利文献1公开了在机器人技术（robotics）系统中应用了图像处理技术的自适应控制模式（adaptivecontrolscheme）。此外，与工件的定位相关地，日本特开2006-049755号公报（专利文献2）公开了通过以简单的方法高精度地求出工作台的旋转中心来提高工件的定位精度的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-180810号公报专利文献2：日本特开2006-049755号公报非专利文献非专利文献1：P.PapnikopoulosandKhoslaP.K.,"Adaptiveroboticvisualtracking",Theoryandexperiments.,IEEETransactionsonAutomaticControl,38(3):429-445,March1993然而，在生产车间中，对高速化及高精度化的要求日益变高。上述现有技术不能满足这样的要求。具体地，在专利文献1公开的定位技术中，需要进行反复定位，从而不能满足高速化的要求。另外，在非专利文献1公开的方法中，为了提高精度需要抑制移动速度，整体上讲难以满足高速化的要求。
技术实现思路
因此，要求更高速且更高精度地实现利用了图像处理的定位。本专利技术的一个技术方案的控制系统具有：图像处理单元，其获取通过拍摄设有定位用特征部分的对象物而得到的图像数据，确定图像数据中包含的特征部分的位置；控制单元，其针对用于变更对象物的位置的移动机构，基于所确定的特征部分的位置来发出控制指令，由此将对象物定位到规定的最终目标位置。控制系统在执行第一控制动作之后执行第二控制动作；在第一控制动作中，图像处理单元获取图像数据并确定特征部分的位置，控制单元基于所确定的特征部分的位置来决定控制指令，在第一控制动作中控制单元所决定的控制指令用于，通过使对象物加速至规定的第一速度之后减速至小于第一速度的规定的第二速度，来使对象物移动至与最终目标位置相距规定的余量距离的中间目标位置；在第二控制动作中，图像处理单元在移动机构的移动过程中获取图像数据并确定特征部分的位置，控制单元基于所确定的特征部分的位置来，决定用于将对象物定位到最终目标位置的控制指令；余量距离，是以在使移动机构以所容许的最大加速度从第二速度开始减速时使对象物不超过最终目标位置的方式决定的。优选地，在第二控制动作中，控制系统反复执行图像处理单元的特征部分的位置的确定处理和控制单元的用于将对象物定位到最终目标位置的控制指令的决定处理。优选地，余量距离是如下的第一距离和第二距离中的大的值，其中，所述第一距离是指，通过对使移动机构移动预先规定的移动量之后由图像处理单元确定该移动后的对象物的位置得到的结果和该预先规定的移动量进行比较来决定的距离，所述第一距离是指，使移动机构在从由图像处理单元获取图像数据到确定特征部分的位置的期间以第二速度移动，进而使移动机构以所容许的最大加速度从第二速度开始减速来使该移动机构停止的期间的移动机构的移动量的距离。优选地，第一控制动作中的控制指令包含使移动机构以所容许的最大加速度进行加速的指令。优选地，控制单元，在第二控制动作中，在图像处理单元的特征部分的位置的确定不正常的情况下，跳过控制指令的决定。优选地，图像处理单元从视场相互大小不同的第一照相机及第二照相机获取分别图像数据。控制单元，基于来自视场大小较大的第一照相机的图像数据来决定在第一控制动作中利用的控制指令；在第一控制动作中，在移动机构的移动过程中，将图像数据的获取对象从第一照相机切换至视场大小较小的第二照相机。优选地，图像处理单元，在第二控制动作中，在特征部分的位置的确定不正常的情况下，跳过控制指令的决定。优选地，图像处理单元从视场相互大小不同的第一照相机及第二照相机获取分别图像数据。控制单元，基于来自视场大小较大的第一照相机的图像数据来决定在第一控制动作中利用的控制指令；在第一控制动作中，在移动机构的移动过程中，将图像数据的获取对象从第一照相机切换至视场大小较小的第二照相机。优选地，移动机构除了具有通过第一控制动作及第二控制动作来进行定位的坐标系之外，还具有能够移动的其他的坐标系。控制单元，根据因移动机构在该其他的坐标系中移动而产生的误差，来校正第二控制动作中的控制指令。本专利技术的另一技术方案的控制方法具有以下步骤：获取通过拍摄设有定位用特征部分的对象物而得到的图像数据，确定图像数据中包含的特征部分的位置的步骤；针对用于变更对象物的位置的移动机构，基于所确定的特征部分的位置来发出控制指令，由此将对象物定位到规定的最终目标位置的步骤。该控制方法的特征在于，在执行第一控制动作之后执行第二控制动作；在第一控制动作中，在执行完获取图像数据并确定特征部分的位置的步骤之后进行的用于定位的步骤中，包含基于所确定的特征部分的位置来决定控制指令的步骤，在第一控制动作中所决定的控制指令用于，通过使对象物加速至规定的第一速度之后减速至小于第一速度的规定的第二速度，来使对象物移动至与最终目标位置相距规定的余量距离的中间目标位置；在第二控制动作中，在执行完在移动机构的移动过程中获取图像数据并确定特征部分的位置的步骤之后进行的用于定位的步骤中，包括基于所确定的特征部分的位置来将对象物定位到最终目标位置的步骤；余量距离，是以在使移动机构以所容许的最大加速度从第二速度开始减速时使对象物不超过最终目标位置的方式决定的。优选地，进行定位的步骤，包括对象物和目标地点之间的距离成为在与根据图像数据确定的位置所示出的误差相对应的距离以下时，从第一控制动作切换至第二控制动作的步骤。控制方法还包括以下步骤：使移动机构移动至预先规定的移动量的步骤；根据拍摄移动后的对象物的位置得到的图像数据来确定位置的步骤；通过多次移动移动机构并且对预先规定的移动量和所确定的对象物的位置分别进行比较，来决定与误差相对应的距离的步骤。根据本专利技术，能够更高速且更高精度地进行利用了图像处理的定位。附图说明图1是示出了本实施方式的控制系统的整体结构的示意图。图2是示出了构成本实施方式的控制系统的图像处理装置的硬件结构的示意图。图3是示出了构成本实施方式的控制系统的运动控制器（motioncontroller）的硬件结构的示意图。图4是用于说明本专利技术的相关技术的反复定位的对准（alignment）的图。图5是用于说明本专利技术的相关技术的不间断对准（nonstopalignment）的图。图6是用于说明本实施方式的对准的图。图7是用于说明本实施方式的对准的速度模式的图。图8是示出了实施本实施方式的对准所需的系统参数的图。图9是用于说明在本实施方式的对准中使用的不间断对准容许最大速度Vns_max的决定方法的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制系统，具有：图像处理单元，其获取通过拍摄设有定位用特征部分的对象物而得到的图像数据，确定所述图像数据中包含的所述特征部分的位置，控制单元，其针对用于变更所述对象物的位置的移动机构，基于所确定的所述特征部分的位置来发出控制指令，由此将所述对象物定位到规定的最终目标位置；该控制系统的特征在于，所述控制系统在执行第一控制动作之后执行第二控制动作；在所述第一控制动作中，所述图像处理单元获取所述图像数据并确定所述特征部分的位置，所述控制单元基于所确定的所述特征部分的位置来决定控制指令，在所述第一控制动作中所述控制单元所决定的控制指令用于，通过使所述对象物加速至规定的第一速度之后减速至小于所述第一速度的规定的第二速度，来使所述对象物移动至与所述最终目标位置相距规定的余量距离的中间目标位置；在所述第二控制动作中，所述图像处理单元在所述移动机构的移动过程中获取所述图像数据并确定所述特征部分的位置，所述控制单元基于所确定的所述特征部分的位置，来决定用于将所述对象物定位到所述最终目标位置的控制指令；所述余量距离，是以在使所述移动机构以所容许的最大加速度从所述第二速度开始减速时使所述对象物不超过所述最终目标位置的方式决定的。...

【技术特征摘要】
2013.04.08 JP 2013-0807741.一种控制系统，具有：图像处理单元，其获取通过拍摄设有定位用特征部分的对象物而得到的图像数据，确定所述图像数据中包含的所述特征部分的位置，控制单元，其针对用于变更所述对象物的位置的移动机构，基于所确定的所述特征部分的位置来发出控制指令，由此将所述对象物定位到规定的最终目标位置；该控制系统的特征在于，所述控制系统在执行第一控制动作之后执行第二控制动作；在所述第一控制动作中，所述图像处理单元获取所述图像数据并确定所述特征部分的位置，所述控制单元基于所确定的所述特征部分的位置来决定控制指令，在所述第一控制动作中所述控制单元所决定的控制指令用于，通过使所述对象物加速至规定的第一速度之后减速至小于所述第一速度的规定的第二速度，来使所述对象物移动至与所述最终目标位置相距规定的余量距离的中间目标位置；在所述第二控制动作中，所述图像处理单元在所述移动机构的移动过程中获取所述图像数据并确定所述特征部分的位置，所述控制单元基于所确定的所述特征部分的位置，来决定用于将所述对象物定位到所述最终目标位置的控制指令；所述余量距离，是以在使所述移动机构以所述控制系统所容许的最大加速度从所述第二速度开始减速到停止时使所述对象物不超过所述最终目标位置的方式决定的。2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述第二控制动作中，所述控制系统反复执行所述图像处理单元的所述特征部分的位置的确定处理和所述控制单元的用于将所述对象物定位到所述最终目标位置的控制指令的决定处理。3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述余量距离是第一距离和第二距离之和，所述第一距离是指，使所述移动机构移动预先规定的移动量之后，对由所述图像处理单元确定该移动后的对象物的位置得到的结果和该预先规定的移动量进行比较来决定的距离，所述第二距离是指，在从由所述图像处理单元获取图像数据到确定所述特征部分的位置的期间，使所述移动机构以所述第二速度移动，进而使所述移动机构以所容许的最大加速度从所述第二速度开始减速至停止的期间的所述移动机构的移动量。4.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一控制动作中的所述控制指令，包含使所述移动机构以所容许的最大加速度进行加速的指令。5.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制单元，在所述第二控制动作中，在所述图像处理单元进行的所述特征部分的位置的确定处理不正常的情况下，跳过所述控制指令的决定处理。6.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述图像处理单元，从相互视场大小不同的第一照相机及第二照相机分别获取图像数据；所述控制单元，基于来自视场相对大的第一照相机的图像数据来决定在所述第一控制动作中使用的所述控制指令，在所述第一控制动作中，在所述移动机构的移动过程中，将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田泰之，吉冈和志，加藤豊，土井雄一，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP