移動体制御システム、プログラム、及び移動体制御方法
【課題】複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムにおいて、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度を向上させる。
【解決手段】第１回転中心位置特定部６２がそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、第１撮像座標系における第１点に対応する第１回転中心位置を特定する。第２回転中心位置特定部６４がそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、第２撮像座標系における第１点に対応する第２回転中心位置を特定する。座標系対応関係保持部６６が第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく第１撮像座標系及び第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する。
【解決手段】第１回転中心位置特定部６２がそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、第１撮像座標系における第１点に対応する第１回転中心位置を特定する。第２回転中心位置特定部６４がそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、第２撮像座標系における第１点に対応する第２回転中心位置を特定する。座標系対応関係保持部６６が第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく第１撮像座標系及び第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体制御システム、プログラム、及び移動体制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、位置決め対象物を位置決めする位置決め装置が開示されている。当該位置決め装置は、テーブルに設置された当該対象物に設けられたマークを含む画像を、テーブルを移動させながら複数のカメラで撮像する。当該位置決め装置は、各画像を用いてマークの位置とマークの目標位置とのずれ量を算出し、そのずれが解消するまで、テーブルを回転あるいは平行移動させる。また、特許文献２には、ワークの回転ずれを補正するのに必要なステージの回転中心の座標を特定するワーク位置決め装置が開示されている。当該ワーク位置決め装置は、２台のカメラによる２回の撮像で得られた各画像から各マークの位置を示すそれぞれの座標を計測する。当該ワーク位置決め装置は、各座標から求めた各マークの移動量と予め入力されたマーク間の距離とを用いてステージの回転角度を算出し、回転角度と各マークのそれぞれの座標とを用いてステージの回転中心の座標を算出する。特許文献３には、チップ状の電子部品を電子回路基板の所定の位置に装着する電子部品装着装置が開示されている。当該電子部品装着装置では、予め入力された吸着ノズルの位置データと、カメラで撮像された画像に基づいて求められた電子部品の基準位置の位置データとに基づいて吸着ノズルを回転させることで電子部品の姿勢を補正する。
特許文献１ 特許第３５３１６７４号公報
特許文献２ 特開２００６−４９７５５号公報
特許文献３ 特開平５−４８２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムでは、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度が悪いと、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かる。
【０００４】
そこで、複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムにおいて、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度を向上させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る移動体制御システムは、移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部の第１撮像範囲内の任意の第１点を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、第１点を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、それぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、第１撮像部に対して予め定められた第１撮像座標系における第１点に対応する第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、それぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、第２撮像部に対して予め定められた第２撮像座標系における第１点に対応する第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく第１撮像座標系及び第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、を備える。
【０００６】
上記移動体制御システムにおいて、第１画像取得部は、第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得し、第２画像取得部は、第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得し、第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、それぞれの第１点に対応するそれぞれの第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、それぞれの第１点に対応するそれぞれの第２回転中心位置を特定し、座標系対応関係保持部は、それぞれの第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく座標系対応関係を保持してもよい。
【０００７】
上記移動体制御システムにおいて、第１画像取得部は、第２撮像部の第２撮像範囲内の任意の第２点を中心に、移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得し、第２画像取得部は、第２点を中心に、移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得し、第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、第１撮像座標系における第２点に対応する第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、第２撮像座標系における第２点に対応する第２回転中心位置を特定し、座標系対応関係保持部は、第２点に対応する第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく座標系対応関係を保持してもよい。
【０００８】
上記移動体制御システムにおいて、第１画像取得部は、第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得し、第２画像取得部は、第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得し、第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、それぞれの第２点に対応するそれぞれの第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、それぞれの第２点に対応するそれぞれの第２回転中心位置を特定し、座標系対応関係保持部は、それぞれの第２点に対応するそれぞれの第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく座標系対応関係を保持してもよい。
【０００９】
上記移動体制御システムにおいて、座標系対応関係を参照することで、第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置、及び第２撮像部が撮像した第２画像に含まれるオブジェクトに対して予め定められた第２目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置及び第２位置を結ぶ直線と、第１撮像座標系または第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、オブジェクトを目標位置に移動すべく、第１撮像部の第１撮像範囲内または第２撮像部の第２撮像範囲内の予め定められた点を中心として移動機構を介して移動体を回転させる移動機構制御部とを備えてもよい。
【００１０】
上記移動体制御システムにおいて、移動機構制御部は、第１目印または第２目印に基づいて定められる点を中心として移動機構を介して移動体を回転させることで、オブジェクトを目標位置に移動させてもよい。
【００１１】
上記移動体制御システムにおいて、移動機構は、予め定められた第１方向に移動体を平行移動させる２つの第１方向移動機構と、第１方向とは異なる第２方向に移動体を平行移動させる第２方向移動機構とを有し、移動機構制御部は、２つの第１方向移動機構及び第２方向移動機構をそれぞれ制御することで、移動体を回転させてもよい。
【００１２】
上記移動体制御システムにおいて、移動体を任意の距離だけ平行移動させた場合に、平行移動前及び平行移動後の第１基準目印の第１撮像座標系における移動距離の実測値と第２基準目印の第２撮像座標系における移動距離の実測値の比を取得する比取得部と、実測値の比に基づき補正係数を特定する補正係数特定部と、オブジェクトを前記目標位置に移動させる場合に、補正係数に基づいて移動体の平行移動量を特定する平行移動量特定部とをさらに備えてもよい。
【００１３】
上記移動体制御システムにおいて、任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの第１画像あるいは第２画像に含まれるそれぞれの第１基準目印あるいは第２基準目印に基づいて特定される第１撮像座標系あるいは第２撮像座標系における回転角度と、移動体に対して予め定められた移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備えてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る移動体制御システムは、移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、座標系対応関係に基づいて指定座標値に対応する移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された画像をそれぞれ取得する画像取得部と、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、移動体座標系における座標値と回転中心座標値とに基づいて座標系対応関係を補正する対応関係補正部とを備える。
【００１５】
上記移動体制御システムにおいて、画像取得部は、特定された座標値を中心に移動体を任意の回転角度で複数回、回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された３以上の画像をそれぞれ取得し、回転中心位置特定部は、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定してもよい。
【００１６】
上記移動体制御システムにおいて、指定座標値特定部は、複数の指定座標値を特定し、画像取得部は、座標系対応関係に基づいて複数の指定座標値に対応する移動体座標系におけるそれぞれの座標値を特定し、当該特定されたそれぞれの座標値を中心に移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された画像をそれぞれ取得し、回転中心位置特定部は、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を複数の指定座標値ごとに回転中心座標値としてそれぞれ特定し、対応関係補正部は、特定されたそれぞれの座標値とそれぞれの回転中心座標値とに基づいて座標系対応関係を補正してもよい。
【００１７】
上記移動体制御システムにおいて、指定座標値特定部は、撮像座標系において予め定められた線形上に配列された座標値に対応する複数の前記指定座標値を特定し、対応関係補正部は、複数の指定座標値ごとに特定された複数の回転中心座標値を線形上に配列された座標値に基づいて補正し、特定されたそれぞれの座標値と補正後のそれぞれの回転中心座標値とに基づいて座標系対応関係を補正してもよい。
【００１８】
上記移動体制御システムにおいて、画像取得部は、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、を有し、座標系対応関係保持部は、第１撮像部の第１撮像座標系と第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、回転中心位置特定部は、第１画像に含まれる第１基準目印及び第２画像に含まれる第２基準目印のそれぞれに基づいて別個に特定される第１撮像撮像座標系および第２撮像座標系のそれぞれの回転中心座標ちに基づいて、何れか一方の撮像座標系における１の回転中心座標値を特定してもよい。
【００１９】
上記移動体制御システムにおいて、画像取得部は、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部とを有し、座標系対応関係保持部は、第１撮像部の第１撮像座標系と第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、指定座標値特定部は、第１基準目印に基づいて特定する任意点及び第２基準目印に基づいて特定する任意点を結ぶ線分の中点を通る垂線上の任意点を指定座標値として特定してもよい。
【００２０】
上記移動体制御システムにおいて、座標系対応関係を参照することで、第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置、及び第２撮像部が撮像した第２画像に含まれるオブジェクトに対して予め定められた第２目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置及び第２位置を結ぶ直線と、第１撮像座標系または第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、オブジェクトを目標位置に移動すべく、撮像範囲内または撮像範囲外の任意の点を中心として移動機構を介して移動体を回転させる移動機構制御部とを備えてもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る移動体制御システムは、移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、座標系対応関係に基づいて指定座標値に対応する移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された画像をそれぞれ取得する画像取得部と、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、回転中心座標値と指定座標値とに基づいて座標系対応関係を補正する対応関係補正部とを備え、画像取得部は、移動体が任意の回転角度による回転移動と平行移動を組み合わせた移動する場合に、移動前及び移動後のいずれの時点においても基準目印が含まれる前記画像を取得する。
【００２２】
上記移動体制御システムにおいて、任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印に基づいて特定される撮像座標系における回転角度と、移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備えてもよい。
【００２３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係る移動体制御システムの構成例を示す図である。
【図２】第１目印及び第２目印を含む第１画像及び第２画像の一例を示す図である。
【図３】移動体制御システムの機能ブロックを示す図である。
【図４】キャリブレーション部が座標系対応関係を取得する場合の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】アライメント部がオブジェクトを目標位置に移動させるべく、アライメントを行う手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】他の実施形態に係る移動体制御システムの機能ブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２６】
図１は、一実施形態に関わる移動体制御システム１００の構成例を示す。移動体制御システム１００は、ステージ１０、移動機構３０、第１撮像部４０−１、第２撮像部４０−２、及び移動機構制御装置５０を備える。
【００２７】
ステージ１０は、オブジェクト２０を保持する移動体として機能し、ステージ１０上にはオブジェクト２０が設置される。移動機構３０は、ステージ１０を水平方向、つまり図１中のＸＹ方向、及び回転方向、つまり図１中のＺ方向の任意の回転軸を中心とする回転であるθ方向に移動させる。
【００２８】
第１撮像部４０−１は、オブジェクト２０の一つの角部２０ａを含む画像を、ステージ１０上のオブジェクト２０に対して予め定められた第１目印を含む画像として撮像する。第１撮像部４０−１で撮像される画像を「第１画像」という場合がある。なお、本実施形態では、角部２０ａの頂点２０ｂが第１目印を示す。
【００２９】
第２撮像部４０−２は、オブジェクト２０の他の角部２０ｃを含む画像を、ステージ１０上のオブジェクト２０に対して予め定められた第２目印を含む画像として撮像する。第２撮像部４０−２で撮像された画像を、「第２画像」という場合がある。なお、本実施形態では、角部２０ｃの頂点２０ｄが第２目印を示す。
【００３０】
移動機構制御装置５０は、第１画像内の第１目印及び第２画像内の第２目印に基づいて、オブジェクト２０を予め定められた目標位置に移動すべく、移動機構３０を介してステージ１０の移動を制御する。
【００３１】
また、本実施形態に係る移動体制御システム１００では、第１撮像部４０−１に対して予め定められた第１撮像座標系と、第２撮像部４０−２に対して予め定められた第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を精度よく取得する。本実施形態に係る移動体制御システム１００では、その座標系対応関係を参照することで、第１画像に含まれる第１目印及び第２画像に含まれる第２目印の位置を、第１撮像座標系または第２撮像座標系の何れか一方の座標系における座標値としてそれぞれ取得する。さらに、移動体制御システム１００は、それぞれの座標値に基づいて、第１撮像部４０−１の第１撮像範囲または第２撮像部４０−２の第２撮像範囲内の点を中心にオブジェクト２０を回転させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。
【００３２】
なお、本実施形態では、オブジェクト２０の移動を、ステージ１０を水平方向あるいは回転方向に移動させることで行う例について説明する。しかし、オブジェクト２０の移動は必ずしもステージ１０の移動でなくてもよい。例えば、ステージ１０に設置されたオブジェクト２０を、ステージ１０の上方に設置された吸着装置により吸着し、吸着装置を水平方向あるいは回転方向に移動させることで、オブジェクト２０を移動させてもよい。つまり、この場合、吸着装置が移動体として機能する。
【００３３】
図２は、第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２が撮像した第１目印及び第２目印を含む第１画像及び第２画像の一例を示す。符号２００が第１画像、符号２１０が第２画像を示す。また、第１目印である頂点２０ｂと第２目印である頂点２０ｄとを結ぶ直線が符号２２０で示される。また、第１目印の目標位置が符号２０４で示され、第２目印の目標位置が符号２１４で示される。さらに、後述の目標線が符号２３０で示される。直線２２０と目標線２３０とのなす角度が符号２２２で示される。本実施形態に係る移動体制御システム１００では、一点破線で示される目標位置におけるオブジェクト２０'にオブジェクト２０を移動させるべく、移動体制御システム１００がステージ１０を制御する。
【００３４】
図３は、移動体制御システム１００の機能ブロックを示す。第１撮像部４０−１は、第１画像取得部４２−１を介して第１画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。同じく、第２撮像部４０−２は、第２画像取得部４２−２を介して第２画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。
【００３５】
移動機構３０は、ステージ１０をＸ方向に平行移動させる第１Ｘ方向移動機構３２及び第２Ｘ方向移動機構３４、ステージ１０をＹ方向に平行移動させるＹ方向移動機構３６を有する。移動機構３０は、第１方向と第１方向とは異なる第２方向に移動可能ないわゆるＵＶＷステージ制御機構であり、第１Ｘ方向移動機構３２、第２Ｘ方向移動機構３４、及びＹ方向移動機構３６をそれぞれ制御することで、ステージ１０のＸ方向及びＹ方向の平行移動と、θ方向の回転移動とを行う。なお、本実施形態では、上記の通り、移動機構３０は、ＵＶＷステージ制御機構を例に説明する。しかし、移動機構３０は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向にステージ１０を平行移動させる平行移動機構と、平行移動機構によりＸ方向及びＹ方向に移動可能でかつθ方向にステージ１０を回転させる回転移動機構を有する、いわゆるＸＹθステージ制御機構でもよい。
【００３６】
移動機構制御装置５０は、第１画像取得部４２−１、第２画像取得部４２−２、キャリブレーション部６０、座標系対応関係保持部６６、アライメント部７０、目標位置保持部７８、及び移動機構制御部８０を備える。
【００３７】
第１画像取得部４２−１は、第１撮像部４０−１により撮像された第１画像を取得し、取得された第１画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。第２画像取得部４２−２は第２撮像部４０−２により撮像された第２画像を取得し、取得された第２画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。
【００３８】
キャリブレーション部６０は、第１画像及び第２画像に含まれるステージ１０上の予め定められた第１基準目印及び第２基準目印の移動軌跡に基づいてキャリブレーションを行う。すなわち、キャリブレーション部６０は、ステージ１０と第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２との位置関係、つまり、ステージ１０の直交座標系（「ステージ座標系」という場合がある。）と、第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２の撮像範囲における直交座標系である第１撮像座標系及び第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。さらに、キャリブレーション部６０は、第１撮像部４０−１の撮像範囲に含まれる任意の第１点を中心としてステージ１０を回転させた場合の回転中心における第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。なお、第１基準目印及び第２基準目印は、ステージ１０に対して予め付された点でよい。
【００３９】
座標系対応関係保持部６６は、キャリブレーション部６０により取得された座標系対応関係を保持する。
【００４０】
アライメント部７０は、位置特定部７２、平行移動量特定部７４、及び回転量特定部７６を備え、第１画像に含まれるオブジェクト２０に対して予め定められた第１目印及び第２画像に含まれるオブジェクト２０に対して予め定められた第２目印に基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動させるべく、アライメントを行う。
【００４１】
位置特定部７２は、第１画像に基づいて第１目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を特定する。また、位置特定部７２は、第２画像に基づいて第２目印の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を特定するとともに、当該ｘｙ座標値の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を座標系対応関係を参照することで特定する。平行移動量特定部７４は、オブジェクト２０を目標位置に移動するためのステージ１０のＸ方向及びＹ方向の平行移動量を特定する。回転量特定部７６は、オブジェクト２０を目標位置に移動するためのステージ１０のθ方向の回転量を特定する。
【００４２】
図４は、キャリブレーション部６０がキャリブレーションにおいて、座標系対応関係を取得する場合の手順の一例を示すフローチャートである。キャリブレーション部６０は、第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて第１撮像座標系とステージ座標系との第１座標系対応関係を取得する。また、キャリブレーション部６０は、移動機構３０が初期設定の位置にある場合にステージ１０を回転させた場合における第１撮像座標系の仮第１回転中心位置を第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて取得する（Ｓ１００）。
【００４３】
より具体的には、キャリブレーション部６０は、まず、移動機構制御部８０に対して、初期設定位置にステージ１０を移動させるように指示する。ステージ１０が初期設定位置に移動後、キャリブレーション部６０は、ステージ１０をＸ方向及びＹ方向に予め定められた平行移動量ずつ移動させ、その都度、第１画像に含まれる第１基準目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を取得する。キャリブレーション部６０は、その都度取得された初期設定位置に対するステージ座標位置のＸＹ座標値及び第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を対応づけて、第１座標系対応関係として、座標系対応関係保持部６６に保持する。同様に、キャリブレーション部６０は、第２画像に含まれる第２基準目印に基づいて第２撮像座標系とステージ座標系との第２座標系対応関係を取得してもよい。なお、基準目印の座標値というときは、撮像座標系において表わされる基準目印全体の姿勢を意味するとともに、場合により基準目印の特徴点の座標位置を意味するものとする。
【００４４】
また、キャリブレーション部６０は、初期設定の位置にあるステージ１０を回転させる前から回転させた後までに取得されるそれぞれの第１画像に含まれる第１基準目印の軌跡に基づいて第１撮像座標系におけるステージ１０の回転中心位置の座標値を仮第１回転中心位置として取得する。
【００４５】
より具体的には、キャリブレーション部６０は、Δθ回転移動する毎に取得された複数の第１画像内における複数の第１基準目印の複数の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１ｘｙ座標値として取得する。キャリブレーション部６０は、複数の第１ｘｙ座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定する。キャリブレーション部６０は、特定された仮想円弧の中心に相当する第１ｘｙ座標値に基づいて、第１撮像座標系の回転中心における第１ｘｙ座標値を仮第１回転中心位置として取得する。同様に、キャリブレーション部６０は、Δθ回転移動する毎に取得された複数の第２画像に基づいて、第２撮像座標系の回転中心における第２ｘｙ座標値を仮第２回転中心位置として取得してもよい。
【００４６】
また、キャリブレーション部６０は、以下の手順により、回転中心における第１撮像座標系及び第２撮像座標系のｘｙ座標値をそれぞれ仮第１回転中心位置及び仮第２回転中心位置として取得してもよい。
【００４７】
キャリブレーション部６０は、第１基準目印を含む第１画像を取得する。キャリブレーション部６０は、回転前の第１画像内における第１基準目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を回転前の第１ｘｙ座標値として取得する。次いで、第１画像内に第１基準目印が含まれる範囲、つまり第１基準目印が第１撮像部４０−１の第１撮像範囲に含まれる範囲で、ステージ１０を回転させるべく、ステージ１０をΔθ回転するように移動機構制御部８０に指示する。ステージ１０がΔθ回転した後、再度、キャリブレーション部６０は、第１基準目印を含む第１画像を取得する。
【００４８】
次いで、キャリブレーション部６０は、回転後の第１画像内における第１基準目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を回転後の第１ｘｙ座標値として取得する。Δθ回転前及びΔθ回転後のそれぞれの第１ｘｙ座標値を取得後、キャリブレーション部６０は、Δθ回転前及びΔθ回転後のそれぞれの第１ｘｙ座標値からなる直線を底辺、移動機構制御部８０に対して指示したステージ１０の回転量に対応するΔθを頂角とする二等辺三角形を取得する。キャリブレーション部６０は、取得された二等辺三角形の頂角Δθにおける頂点の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を、第１撮像座標系の回転中心における仮第１回転中心位置として取得する。
【００４９】
同様に、キャリブレーション部６０は、Δθ回転前の第２画像内における第２基準目印の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値及びΔθ回転後の第２画像内における第２基準目印の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を、回転前の第２ｘｙ座標値及び回転後の第２ｘｙ座標値として取得してもよい。さらに、キャリブレーション部６０は、回転前の第２ｘｙ座標値及び回転後の第２ｘｙ座標値を結ぶ直線を底辺、Δθを頂角とする二等辺三角形を取得し、取得された二等辺三角形の頂角Δθにおける頂点の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を、第２撮像座標系の回転中心における仮第２回転中心位置として取得してもよい。
【００５０】
続いて、キャリブレーション部６０は、第１撮像座標系対応関係及び仮第１回転中心位置に基づいて第１撮像部４０−１の第１撮像範囲に含まれる任意の第１点を指定し、第１点を中心にステージ１０を回転するように、移動機構制御部８０に指示する（Ｓ１０２）。
【００５１】
より具体的には、キャリブレーション部６０は、第１撮像範囲内に含まれる任意の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１点の第１ｘｙ座標値として選択する。次いで、キャリブレーション部６０は、選択された第１ｘｙ座標値と、仮第１回転中心位置の第１ｘｙ座標値との差分座標値を取得する。さらに、キャリブレーション部６０は、仮第１回転中心位置の第１ｘｙ座標値から、取得された差分ｘｙ座標値だけ移動した位置を回転中心位置としてステージ１０を回転させるように移動機構制御部８０に指示する。
【００５２】
次いで、キャリブレーション部６０は、第１点を中心とした回転前後の第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて、第１点の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１回転中心位置として取得する（Ｓ１０４）。キャリブレーション部６０は、上記のように、最小二乗法に基づく仮想円弧により第１回転中心位置を取得してもよい。また、キャリブレーション部６０は、回転前後の第１基準目印を底辺とする二等辺三角形により第１回転中心位置を取得してもよい。
【００５３】
キャリブレーション部６０は、第１点を中心とした回転前後の第２画像に含まれる第２基準目印に基づいて、第１点の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を第２回転中心位置として取得する（Ｓ１０６）。
【００５４】
次いで、キャリブレーション部６０は、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６において特定された第１回転中心位置及び第２回転中心位置を対応付けて座標系対応関係として座標系対応関係保持部６６に保持する（Ｓ１０８）。
【００５５】
また、キャリブレーション部６０は、第１回転中心位置及び第２回転中心位置を対応付けた座標系対応関係が、予め定められた基準数取得できたか否かを判定する（Ｓ１１０）。なお、第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２が第１撮像座標系及び第２撮像座標系として、正確な直交座標系を有していれば、基準数は２以上でもよい。また、例えばレンズの歪などの影響により、第１撮像部４０−１または第２撮像部４０−２が正確な直交座標系を有しない場合には、基準数は３以上でもよい。
【００５６】
なお、上記では、第１撮像範囲内の任意の複数の第１点を中心に回転させた場合におけるそれぞれの第１点に対応する第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する例について説明した。しかし、第２撮像範囲内の任意の複数の第２点を中心にさらに回転させた場合におけるそれぞれの第２点に対応する第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係をさらに取得してもよい。このように、第１撮像範囲内の点及び第２撮像範囲内の点をそれぞれ中心に回転させた場合における第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を取得することで、より正確に第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得することができる。
【００５７】
本実施形態では、アライメント部７０が、上記の第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を利用して、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。
【００５８】
図５は、アライメント部７０がオブジェクト２０を目標位置に移動させるべく、アライメントを行う手順の一例を示す。なお、オブジェクト２０の目標位置に対応する第１目印の第１撮像座標系における目標第１ｘｙ座標値及び第２目印の第２撮像座標系における目標第２ｘｙ座標値は予め移動機構制御装置５０が保持している。例えば、ステージ１０上の目標位置にオブジェクト２０を予め正確に設置しておき、その状態で撮像された第１画像及び第２画像に基づいて、移動機構制御装置５０は、第１目印の第１撮像座標系における目標第１ｘｙ座標値及び第２目印の第２撮像座標系における目標第２ｘｙ座標値を予め取得して、保持する。
【００５９】
さて、アライメントを行う場合、まずステージ１０にオブジェクト２０を設置する。次いで、アライメント部７０は、第１撮像部４０−１が撮像するオブジェクト２０に対して予め定められた第１目印、つまり、角部２０ａを含む第１画像を取得する。アライメント部７０は、第１画像に基づいて、角部２０ａの頂点２０ｂの第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１位置として特定する（Ｓ２００）。また、アライメント部７０は、第２撮像部４０−２が撮像するオブジェクト２０に対して予め定められた第２目印、つまり、角部２０ｃを含む第２画像を取得する。アライメント部７０は、第２画像に基づいて、角部２０ｃの頂点２０ｄの第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を特定する（Ｓ２０２）。さらに、アライメント部７０は、第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を参照することで、特定された第２撮像座標系におけるｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第２位置として特定する（Ｓ２０４）。
【００６０】
続いて、アライメント部７０は、予め取得している目標第１ｘｙ座標値と、ステップ２００で特定された第１位置に対応するｘｙ座標値との差分を取得し、その差分をステージ１０の平行移動量として特定する。
【００６１】
次いで、アライメント部７０は、ステップ２００で特定された第１位置と、ステップ２０４で特定された第２位置とを結ぶ直線と、目標第１ｘｙ座標値と目標第２ｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系のｘｙ座標値とを結ぶ目標線とがなす角度を取得する（Ｓ２０８）。アライメント部７０は、取得された角度をステージの回転量として特定する（Ｓ２１０）。
【００６２】
平行移動量及び回転量を特定後、アライメント部７０は、まず、ステージ１０を特定された平行移動量だけＸ方向及びＹ方向に移動するように移動機構制御部８０に指示する。移動後、アライメント部７０は、第１目印を中心に、つまり、目標第１ｘｙ座標値を中心に、特定された回転量だけθ方向にステージ１０を回転するように移動機構制御部８０に指示する。以上により、アライメント部７０は、ステージ１０を目標位置に移動させることができる。
【００６３】
なお、上記では、アライメント部７０は、ステージ１０を平行移動させた後に、目標第１ｘｙ座標値を中心に回転させることで、ステージ１０を目標位置に移動させる例について説明した。しかし、アライメント部７０は、以下のようにステージ１０を目標位置に移動させてもよい。
【００６４】
すなわち、アライメント部７０は、ステップ２００で特定される第１位置と、ステップ２０４で特定される第２位置とを結ぶ直線と、目標第１ｘｙ座標値と目標第２ｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系のｘｙ座標値とを結ぶ目標線とがなす角度を回転量として取得する。次いで、アライメント部７０は、第１撮像範囲内の任意の点を中心として、取得された回転量だけ移動させた場合の、第１目印の第１撮像座標系のｘｙ座標値及び第２目印の第１撮像座標系のｘｙ座標値を取得する。アライメント部７０は、取得された第１撮像座標系における第１目印のｘｙ座標値と目標第１ｘｙ座標値との差分ｘｙ座標値を取得する。また、アライメント部７０は、取得された第１撮像座標系における第２目印のｘｙ座標値と、目標第２ｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系のｘｙ座標値との差分ｘｙ座標値を取得する。アライメント部７０は、取得されたそれぞれの差分ｘｙ座標値の平均値を取ることで、ステージ１０を目標位置に移動するための、Ｘ方向及びＹ方向の平行移動量を特定する。次いで、アライメント部７０は、取得された回転量だけステージ１０を移動させる。回転後、アライメント部７０は、さらに特定された平行移動量だけステージ１０を移動させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。
【００６５】
また、上記では、アライメント部７０は、座標系対応関係を参照することで、第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１撮像座標系におけるｘｙ座標値に変換することで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる平行移動量及び回転量を特定する例について説明した。しかし、アライメント部７０は、座標系対応関係を参照することで、第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第２撮像座標系におけるｘｙ座標値に変換することで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる平行移動量及び回転量を特定してもよい。
【００６６】
上記の通り、撮像部の撮像範囲内の任意点を中心としてステージ１０を回転させる方法により、ステージ座標系と、第１撮像座標系及び第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を精度良く特定することができる。しかし、より高い精度が要求される場合には、複数の撮像部の間のピッチ精度を向上させることを目的として、さらに、以下の処理を行うことができる。
【００６７】
上記の方法によりある程度の精度のキャリブレーションが完了した後に、キャリブレーション部６０は、移動体を平行移動させた場合に移動体に対して予め定められた各基準目印の各撮像座標系における各移動距離の実測値を算出し、算出された実測値の比に基づいて補正係数を算出する。さらに、キャリブレーション部６０は、補正係数に基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動するためのステージ１０のＸ方向及びＹ方向の平行移動量を特定する。ここで、移動距離の実測値とは、予めステージ座標系における距離（例えばミリメートル単位で表わされる）と各撮像座標系における距離（ピクセル単位で表わされる）の対応関係が一定精度以上で把握されていることを前提として、各撮像座標系において実際に計測される基準目印の移動量を指すものとする。
【００６８】
具体的には、キャリブレーション部６０は、移動機構制御部８０に対して、移動前後において第１撮像部４０−１により撮像される第１画像内に第１基準目印が収まり、かつ、第２撮像部４０−２により撮像される第２画像内に第２基準目印が収まる範囲で、ステージ１０を一方向（例えばステージ座標系のＸ方向）に予め定められた距離だけ平行移動させるように指示する。キャリブレーション部６０は、予め定められた距離だけステージ１０を平行移動させる場合に、第１画像に基づいて特定される第１基準目印の移動距離の実測値、及び第２画像に基づいて特定される第２基準目印の移動距離の実測値との比に基づき、補正係数を特定する。ここでは、キャリブレーション部６０は、第１撮像座標系における第１基準目印の移動距離の実測値を基準実測距離とし、第２撮像座標系における第２基準目印の移動距離の実測値を基準実測距離に対して正規化する係数を特定する。
【００６９】
例えば、ステージ１０のステージ座標系におけるＸ方向への移動が１．０００ｍｍであり、第１撮像座標系における移動距離の実測値が１．０００ｍｍ、第２撮像座標系における移動距離の実測値が何らかの要因により１．００１ｍｍであった場合、アライメント部７０は、第２撮像座標系に係る補正係数を１．００１（１．００１／１．０００）とし、この係数で平行移動量を除算した値を第２撮像座標系に係る補正後の平行移動量として置き換える。この処理により、複数の撮像座標系がそれぞれ算出する平行移動量の計測誤差を縮小することができる。
【００７０】
上記の通り、複数の撮像部の間のピッチ精度を向上させる場合、移動距離の計測回数は少なくとも１回（撮像回数は各撮像部につき平行移動前後の２回）で十分である。しかし、キャリブレーション部６０は、平行移動の始点及び終点を変更して、２回以上移動距離の実測値を計測し、それぞれの実測値の平均値に基づいて補正係数を特定してもよい。
【００７１】
なお、上記の説明においては、ステージ１０上の第１基準目印及び第２基準目印を用いたが、ステージ１０上に配置されたオブジェクトに対して予め定められた第１目印及び第２目印を第１基準目印及び第２基準目印として用いてもよい。
【００７２】
以上の通り、本実施形態によれば、第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係をキャリブレーションにおいて予め正確に取得できる。よって、例えば、複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムにおいて、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度が悪いことにより、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かることを防ぐことができる。例えば、従来、それぞれの撮像部の対応関係の精度を正確に保つためには、それぞれの撮像部を予め定められた位置に正確に設置する必要があった。しかし、本実施形態によれば、それぞれの撮像部を設置後に、それぞれの撮像部が撮像した画像に基づいて制度よくそれぞれの撮像部の対応関係を取得することができる。したがって、それぞれの撮像部を予め定められた位置に正確に設置しなくてもよい。また、いずれかの撮像部の設置位置がずれたとしても、上記のようなキャリブレーションを行うことで、それぞれの撮像部の対応関係を改めて精度よく取得することができる。
【００７３】
また、例えば第１撮像範囲内の点を中心とした回転による第１基準目印の軌跡に基づき描かれる円弧の半径は、第１撮像範囲外の点を中心とした回転による第１基準目印の軌跡に基づき描かれる円弧の半径より小さい。よって、第１撮像範囲内の点を中心とした回転による円弧に基づいて特定される第１回転中心位置は、第１撮像範囲外の点を中心した回転による円弧に基づいて特定される第１回転中心位置よりも誤差が少ない。同様に、第１撮像範囲内の点を中心としてステージ１０を回転させた場合、取得される二等辺三角形の２等辺のそれぞれの長さは比較的に短く、頂角の角度は比較的大きい。一方、第１撮像範囲外の点を中心としてステージ１０を回転させた場合、取得される二等辺三角形の２等辺のそれぞれの長さは比較的に長く、頂角の角度は比較的小さい。よって、二等辺三角形に基づいて取得される第１回転中心位置に含まれる誤差は、第１撮像範囲内の点を中心として回転させた場合のほうが、第１撮像範囲外を中心として回転させた場合より小さい可能性が高い。
【００７４】
そこで、上記のように、例えば、第１撮像範囲内の点を中心としてステージ１０を回転させることでステージ１０を目標位置に移動させる場合、回転中心の第１撮像座標系における第１ｘｙ座標値は、比較的正確に特定される。よって、オブジェクト２０を目標位置に移動させるために必要なステージ１０の平行移動量及び回転量は比較的正確に特定される。よって、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かることを防ぐことができる。
【００７５】
さらに、従来は、第１撮像座標系とステージ座標系との対応関係及び第２撮像座標系とステージ座標系との対応関係が、それぞれ個別に保持されていた。しかし、ステージ座標系と第１撮像座標系との対応関係、及びステージ座標系と第２撮像座標系との対応関係にそれぞれ誤差が含まれている場合、ステージ座標系を介して取得される第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係は多くの誤差が含まれる。よって、アライメント部７０が、ステージ座標系を介して取得される第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係に基づいてオブジェクト２０を目標位置に移動させる場合、オブジェクト２０の目標位置への移動に時間が掛かる。
【００７６】
一方、本実施形態では、キャリブレーション部６０は、ステージ１０を第１撮像範囲内の複数の第１点を中心に回転させた場合におけるそれぞれの第１点に対応する第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。つまり、ステージ座標系を介さずに第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係が取得される。よって、本実施形態によれば、ステージ座標系を介して取得される第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係に基づいてステージ１０が制御される場合に比べて、オブジェクト２０の目標位置への移動に係る時間を短縮することができる。
【００７７】
上記の実施形態では、撮像範囲内の任意点に関するキャリブレーション精度を向上させる方法について説明した。しかし、当該方法のみによる場合、撮像座標系に基づいて撮像範囲外において特定される任意点に関する撮像座標系とステージ座標系の対応関係については考慮されない。下記では、特筆しない限り１台の撮像部を用いたシステム構成を前提として、撮像範囲内に限定されない任意点における撮像座標系とステージ座標系の対応関係を精度良く把握することを目的とするキャリブレーション方法（「空間キャリブレーション」という場合がある。）について述べる。
【００７８】
図６は、他の実施形態に係る移動体制御システムの機能ブロックを示す。図６では、キャリブレーション部６０が、指定座標値特定部６５と対応関係補正部６７とを備える点で、図３に示す移動体制御システムの機能ブロックとは異なる。指定座標値特定部６５は、ステージ１０を回転させる場合に回転中心位置として指定される指定座標値として、第１撮像部４０−１の撮像範囲内あるいは撮像範囲外の任意の第１撮像座標系における座標値を特定する。対応関係補正部６７は、指定座標値に対応する位置を中心としてステージ１０を回転させることにより、後述の手順により、ステージ座標系と第１撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を補正する。
【００７９】
キャリブレーション部６０は、図４のステップＳ１００において説明した手順により、第１撮像座標系とステージ座標系との座標系対応関係を予め取得しておく。キャリブレーション部６０は、空間キャリブレーションの処理開始時のステージ１０の姿勢を第１姿勢とする。ステージ１０が第１姿勢にある場合、第１画像内に第１基準目印が存在する。
【００８０】
次いで、キャリブレーション部６０は、指定座標値特定部６５において、第１撮像部４０−１の第１撮像範囲内に限定されない第１撮像座標系における任意点を指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）として特定する。キャリブレーション部６０は、座標系対応関係を参照して指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）に対応するステージ座標系上の座標値（ｐｘ，ｐｙ）を特定する。キャリブレーション部６０は、特定された座標値（ｐｘ，ｐｙ）を中心として、回転移動前後において第１画像内に第１基準目印が収まる範囲の任意の回転角度でステージ１０を回転させるように移動機構制御部８０に指示する。このようにして回転移動した後のステージ１０の姿勢を第２姿勢とする。
【００８１】
キャリブレーション部６０は、第１姿勢及び第２姿勢における第１基準目印の位置を第１撮像座標系における座標値としてそれぞれ特定する。さらに、キャリブレーション部６０は、これらの座標値と上記回転角度に基づいて算出される回転中心位置を第１撮像座標系における座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）として取得する。あるいは、キャリブレーション部６０は、同様の回転移動によりステージ１０を３以上の姿勢におき、第１画像内における第１基準目印の３以上の座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定し、特定された仮想円弧の中心に相当する座標値を座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）として取得してもよい。
【００８２】
撮像範囲内および撮像範囲外において完全なキャリブレーションが実現されている場合、座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）は一致する。しかし、通常は不一致が生じる。そこで、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）とに基づいて、補正された座標値（Ｒｘ，Ｒｙ）を補正後指定座標値として特定する。本実施形態においては、座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）の信頼度が高いものとして、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）をそのまま補正後指定座標値（Ｒｘ，Ｒｙ）と決定する。次いで、キャリブレーション部６０は、対応関係補正部６７において、特定された座標値（ｐｘ，ｐｙ）と補正後指定座標値（Ｒｘ，Ｒｙ）とを対応付けることで、座標系対応関係を補正する。
【００８３】
代替的に、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）とに任意の重みを付与し、又は重み付けされた座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）との平均値をとることによって、補正後指定座標値を特定してもよい。
【００８４】
さらに、代替的に、任意の回転角度でステージ１０を回転させるように移動機構制御部８０に指示する場合に、キャリブレーション部６０は、回転移動前後において第１画像内に第１基準目印が収まるという限定をせずに、複数の姿勢における第１基準目印の座標値を取得してもよい。ただし、第１基準目印が撮像範囲外に移動した場合、撮像部により基準目印を撮像することができなくなるので、キャリブレーション部６０は、第１基準目印を撮像範囲内に収めるべく、ステージ１０を回転移動後に平行移動させる。
【００８５】
具体的な手順は次の通りである。まず、キャリブレーション部６０は、補正前の指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）を特定する。キャリブレーション部６０は、撮像範囲内に存在する撮像座標系における第１基準目印の座標値（Ｍ１ｘ，Ｍ１ｙ）に着目し、補正前の指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）を中心に任意の回転角度でステージ１０を回転させる。この場合、第１基準目印は一旦撮像範囲外に移動する可能性がある。次に、キャリブレーション部６０は、補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）と上記任意の回転角度に基づいて第１基準目印の計算上の移動先の位置を座標値（Ｍ２ｘ、Ｍ２ｙ）として特定する。さらに、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｍ２ｘ、Ｍ２ｙ）と座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）とのｘｙ方向の計算上の差分値（Ｍ２ｘ−Ｍ１ｘ、Ｍ２ｙ−Ｍ１ｙ）を算出する。次いで、キャリブレーション部６０は、第１基準目印をもとの位置に近付けるべく、差分値（Ｍ２ｘ−Ｍ１ｘ、Ｍ２ｙ−Ｍ１ｙ）に相当する量だけ、ステージ１０を平行移動させる。上記の回転移動と平行移動は、実際には、合成された一回の動きとして実行することができることは当業者に明らかである。
【００８６】
ここで、撮像範囲の内外において完全なキャリブレーションが実現している場合、第１画像から特定される平行移動後の第１基準目印の第１撮像座標系における座標値（Ｍ３ｘ、Ｍ３ｙ）は、座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）と一致する。しかし、通常は不一致が生じる。この不一致の要因は、補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）の指定精度が十分でないことに起因する可能性が高い。つまり、座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）に対する座標値（Ｍ３ｘ、Ｍ３ｙ）のずれ量は、補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）に対する真の回転中心位置により近い座標値とのずれ量を表わしている可能性が高い。そこで、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｍ２ｘ、Ｍ２ｙ）に上記で算出されたｘｙ方向の計算上の差分値を加算することにより、ステージ１０が回転後、かつ、平行移動前の姿勢にある場合の第１基準目印の位置を座標値（Ｍ４ｘ、Ｍ４ｙ）として取得する。
【００８７】
このようにして得られた座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）及び座標値（Ｍ４ｘ、Ｍ４ｙ）は、回転中心位置を第１撮像座標系における座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）として取得することに関する既述の説明における「第１姿勢及び第２姿勢における第１基準目印の位置」に置き換えることができる。同様の手順により、複数の回転移動に対応する第１基準目印の位置を取得することができる。なお、補正後指定座標値（Ｒｘ、Ｒｙ）を特定するための以降の手順は既述の通りである。
【００８８】
ここで、第１基準目印をもとの位置に近付けるべく、ステージ１０を平行移動させるとするステップは、回転角度を比較的大きくし、かつ第１基準目印を撮像範囲内に収め、第１基準目印の移動軌跡が示す仮想円弧に基づいて補正後指定座標値（Ｒｘ、Ｒｙ）を特定することが目的である。よって、平行移動量は撮像範囲に基づいて決定すればよく、上記の例のように差分値（Ｍ２ｘ−Ｍ１ｘ、Ｍ２ｙ−Ｍ１ｙ）ではなくてもよい。また、上記の平行移動のステップを含むキャリブレーション方法は、撮像部を介して画像処理装置において任意点を指定する際の指定精度を向上させるものである。よって、本明細書に記載する様々なキャリブレーション方法と組み合わせ、或いは一部を置き換え、または単独で実施可能であり、このような各実施態様はいずれも本願の発明の概念に包含される。
【００８９】
同様に、キャリブレーション部６０は、指定座標値特定部６５において、撮像座標系において予め定められた線形上に配列された線形座標値、例えば予め定められた格子点のいずれかに対応する座標値にそれぞれ対応する複数の指定座標値を特定し、それぞれの指定座標値について補正後指定座標値を特定する。さらに、キャリブレーション部６０は、特定された補正後指定座標値を線形座標値に対応させるべく、さらに補正する。つまり、キャリブレーション部６０は、補正後指定座標値が予め定められた線形上に配置されるように、補正後指定座標値をさらに補正する。キャリブレーション部６０は、補正された補正後指定座標値とステージ座標系の座標値とを対応づけるべく座標系対応関係を補正する。これにより、撮像範囲内に限定されない広い範囲における空間把握精度を向上させることができる。
【００９０】
空間キャリブレーションの実行により特定される補正後指定座標値の分布範囲及び数は実際の用途に応じて任意に決定することができる。しかし、広い範囲で多数の計測を行う程、空間把握精度の向上が期待できるとともに、非計測点について精度良く補間をすることができる。補正指定座標値の各点の配列が非線形である場合、その歪みは多項式変換の数学的モデルを用いて線形に補正可能である。多項式変換の係数の数は（ｎ＋１）×（ｎ＋２）で表わされる。よって、３次多項式を指定した場合、変換を定義する係数の数は２０となる。この場合、２０以上の補正後指定座標値を取得する。キャリブレーション部６０は、各点の配列が線形に補正された２０以上の補正後指定座標値とステージ座標系の座標値とを対応付けることで、座標系対応関係を補正してもよい。
【００９１】
撮像範囲外におけるキャリブレーション精度を向上させるメリットとしては、アライメント時に、撮像範囲内外の如何なる任意の位置を回転中心として特定した場合でもステージ１０の回転移動後の姿勢を高い精度で予測できることが挙げられる。他のメリットとして、撮像範囲内の画像に含まれる情報に基づいて、撮像範囲外に存在する物体の位置を正確に特定できることが挙げられる。例えば、撮像範囲内にオブジェクトの一部が見えている場合に、その部分との相対的位置関係が既知である他の一部が撮像範囲外のどの位置に存在するかを計測することができる。いわば「見えない場所を見る」ことができることにより、単一のオブジェクトに対する自動化された作業工程が増加しても撮像部の必要台数を抑えることができる可能性がある。
【００９２】
また、いわゆるＵＶＷステージ制御機構又はこれに類似する機構を用いたシステムでは、機械的な移動限界に起因する制約がある。しかし、オブジェクトをその設置位置から目標位置に移動させるための複数のボール螺子とモーターとを備える移動機構の各駆動部の移動量は、多数の組み合わせが有り得る。このようなシステムでは、望ましい基準に従って戦略的に回転中心を選択することができる。例えば、オブジェクトが置き換えられる度に、移動機構の駆動部の累積的な摩耗度合いを最小化する、または負荷を分散するような移動量の組み合わせに対応する移動経路でオブジェクトを移動させることが可能となる。その場合でも制御の精度が維持される。また、生産工程でオブジェクトが置き換えられる度にステージ１０を基本姿勢に戻さない場合でも、制御の精度が維持される。
【００９３】
また、２台の撮像部を用いるシステム構成を採用する場合、第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を参照することで、第１画像に含まれる第１基準目印及び第２画像に含まれる第２基準目印の位置をともに１の撮像座標系におけるｘｙ座標値として座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）、座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）、及び座標値（Ｒｘ、Ｒｙ）を特定することができる。具体的には、上述の座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）を取得するステップにおいて、キャリブレーション部６０は、第１基準目印の移動軌跡に基づく回転中心位置（Ｑ１ｘ、Ｑ１ｙ）と第２基準目印の移動軌跡に基づく回転中心位置（Ｑ２ｘ、Ｑ２ｙ）をそれぞれ算出し、これらの座標値に基づき座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）を特定することができる。例えば、座標値（Ｑ１ｘ、Ｑ１ｙ）と座標値（Ｑ２ｘ、Ｑ２ｙ）との平均値を座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）とすることができる。
【００９４】
また、撮像範囲内に限定されない任意点を補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）として特定するステップにおいては、第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて特定する任意点と第２画像に含まれる第２基準目印に基づいて特定する任意点とを結ぶ直線の中点を通る垂線上の任意点を補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）として特定してもよい。これにより、２つの撮像範囲を利用して、より高い精度で座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）を特定することができる。回転中心の算出の精度が円弧の半径及び回転角度に起因することについては既に説明した通りである。さらに、ステージ１０を撮像部に対して移動させることにより、第１基準目印及び第２基準目印を別の位置に移動して同様の処理を繰り返してもよい。これにより、上記の垂線上の任意点を多数得ることができる。つまり、２つの撮像範囲を利用することにより、多数の補正後指定座標値を特定することができる。
【００９５】
従来技術が特定の回転中心点（一般的にはステージの基本姿勢における制御中心であり、いわゆるＸＹθステージ制御機構においてはＸ軸とＹ軸の交点）の計測精度の向上に主眼を置いてきた。一方、本実施形態では、撮像部を介して撮像部が撮像した画像を処理する画像処理装置が積極的に制御位置を与え、制御位置に基づいて自在に移動体を制御する。つまり、本実施形態では、制御ストラテジーに柔軟性をもたらすことを意図している。
【００９６】
以上の通り、補正後指定座標値を特定することによりステージ１０を精度良く制御できることとなる。しかし、ステージ１０に対して指示する回転角度と実際の回転角度の対応関係については未だ検証されていない。そのため、ステージ１０は指定した座標値に正確に対応する制御位置を中心として回転したとしても、撮像座標系における回転角度とステージ１０の実際の回転角度に差異が生じる可能性がある。このような差異は、オブジェクトを所望の位置に移動させるという本実施形態が適用されることを予定するシステムの最終的な目的の障害となる。そこで、下記に、指定した回転角度に従って正確に回転移動が得られることを目的とするキャリブレーション方法（「回転角度キャリブレーション」という場合がある。）について述べる。
【００９７】
回転角度キャリブレーションの開始にあたり、キャリブレーション部６０は、まず、移動機構制御部８０に対して、初期設定位置にステージ１０を移動させるように指示する。ステージ１０が初期設定位置に移動後、キャリブレーション部６０は、ステージ１０をθ方向に任意の角度ずつ移動させ、その都度、画像に含まれる基準目印の撮像座標系におけるｘｙ座標値を取得する。キャリブレーション部６０は、その都度取得された初期設定位置に対するステージ座標系及び撮像座標系におけるステージのｘｙ座標値、並びに、ステージ座標系における回転角度及び撮像座標系における回転角度を対応づけて、回転角度対応関係として、回転角度対応関係保持部６９に保持する。ステージ座標系における回転角度は、移動機構制御部８０が認識している回転角度である。撮像座標系における回転角度は、各回転移動につき回転中心点および移動前後の基準目印によって仮想的に描かれる二等辺三角形の底角を構成する２頂点の座標値から、三角関数の原理に基づいて算出することができる。なお、各回転移動の任意の回転角度が等角度である必要はない。なお、アライメント部７０は、回転角度対応関係を参照して、ステージ１０を目標位置に移動させるためのステージ１０の回転角度を特定する。つまり、アライメント部７０は撮像座標系において特定した回転角度に対応するステージ座標系における回転角度を回転角度対応関係を参照して特定する。
【００９８】
回転中心位置、及び回転角度を変えて計測点を多くするほど、回転角度対応関係の精度は向上する。計測されない角度については、任意の方法により補間を行うことができる。なお、撮像範囲に対して回転角度を大きく取って角度キャリブレーションを行う場合は、基準目印を撮像範囲内に収めるための処理として前述したのと同じ方法により、回転移動と平行移動を組み合わせることで、撮像範囲に基づく制約条件を回避することができる。
【００９９】
なお、本実施形態では主に２台の撮像装置の撮像座標系のキャリブレーション方法を示した。しかし、３台以上の撮像装置の撮像座標系を相互に、かつ、多重的にキャリブレーションしてもよい。例えば、３台の撮像装置Ａ、Ｂ、及びＣを用いる場合、本実施形態の構成を撮像装置ＡＢ間、ＢＣ間、及びＡＣ間に適用することにより、ＡＢ間、ＢＣ間のみに適用した場合よりも、システム全体の精度を向上させることができる。さらに、このような相互かつ多重的なキャリブレーションによれば、複数の一般的に販売される比較的安価な撮像装置を組み合わせることにより、従来技術では対応不可能であった広範囲の作業領域をあたかも単一の巨大な撮像装置で撮像するかのように取り扱うことができる。
【０１００】
なお、本実施形態に係る移動機構制御装置５０は、上述のキャリブレーション及びアライメントに関わる各種処理を行うプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにキャリブレーション及びアライメントに関わる各種処理を行うプログラムを実行させることにより、第１画像取得部４２−１、第２画像取得部４２−２、キャリブレーション部６０、座標系対応関係保持部６６、アライメント部７０、目標位置保持部７８、及び移動機構制御部８０としてコンピュータを機能させることで、移動機構制御装置５０を構成してもよい。
【０１０１】
コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、移動機構制御装置５０として機能する。
【０１０２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ ステージ
２０ オブジェクト
３０ 移動機構
３２ 第１Ｘ方向移動機構
３４ 第２Ｘ方向移動機構
３６ Ｙ方向移動機構
４０−１ 第１撮像部
４０−２ 第２撮像部
４２−１ 第１画像取得部
４２−２ 第２画像取得部
５０ 移動機構制御装置
６０ キャリブレーション部
６６ 座標系対応関係保持部
７０ アライメント部
７２ 位置特定部
７４ 平行移動量特定部
７６ 回転量特定部
７８ 目標位置保持部
８０ 移動機構制御部
１００ 移動体制御システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体制御システム、プログラム、及び移動体制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、位置決め対象物を位置決めする位置決め装置が開示されている。当該位置決め装置は、テーブルに設置された当該対象物に設けられたマークを含む画像を、テーブルを移動させながら複数のカメラで撮像する。当該位置決め装置は、各画像を用いてマークの位置とマークの目標位置とのずれ量を算出し、そのずれが解消するまで、テーブルを回転あるいは平行移動させる。また、特許文献２には、ワークの回転ずれを補正するのに必要なステージの回転中心の座標を特定するワーク位置決め装置が開示されている。当該ワーク位置決め装置は、２台のカメラによる２回の撮像で得られた各画像から各マークの位置を示すそれぞれの座標を計測する。当該ワーク位置決め装置は、各座標から求めた各マークの移動量と予め入力されたマーク間の距離とを用いてステージの回転角度を算出し、回転角度と各マークのそれぞれの座標とを用いてステージの回転中心の座標を算出する。特許文献３には、チップ状の電子部品を電子回路基板の所定の位置に装着する電子部品装着装置が開示されている。当該電子部品装着装置では、予め入力された吸着ノズルの位置データと、カメラで撮像された画像に基づいて求められた電子部品の基準位置の位置データとに基づいて吸着ノズルを回転させることで電子部品の姿勢を補正する。
特許文献１ 特許第３５３１６７４号公報
特許文献２ 特開２００６−４９７５５号公報
特許文献３ 特開平５−４８２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムでは、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度が悪いと、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かる。
【０００４】
そこで、複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムにおいて、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度を向上させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る移動体制御システムは、移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部の第１撮像範囲内の任意の第１点を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、第１点を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、それぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、第１撮像部に対して予め定められた第１撮像座標系における第１点に対応する第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、それぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、第２撮像部に対して予め定められた第２撮像座標系における第１点に対応する第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく第１撮像座標系及び第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、を備える。
【０００６】
上記移動体制御システムにおいて、第１画像取得部は、第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得し、第２画像取得部は、第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得し、第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、それぞれの第１点に対応するそれぞれの第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、それぞれの第１点に対応するそれぞれの第２回転中心位置を特定し、座標系対応関係保持部は、それぞれの第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく座標系対応関係を保持してもよい。
【０００７】
上記移動体制御システムにおいて、第１画像取得部は、第２撮像部の第２撮像範囲内の任意の第２点を中心に、移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得し、第２画像取得部は、第２点を中心に、移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得し、第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、第１撮像座標系における第２点に対応する第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、第２撮像座標系における第２点に対応する第２回転中心位置を特定し、座標系対応関係保持部は、第２点に対応する第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく座標系対応関係を保持してもよい。
【０００８】
上記移動体制御システムにおいて、第１画像取得部は、第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得し、第２画像取得部は、第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得し、第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第１画像に含まれるそれぞれの第１基準目印に基づいて、それぞれの第２点に対応するそれぞれの第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの第２画像に含まれるそれぞれの第２基準目印に基づいて、それぞれの第２点に対応するそれぞれの第２回転中心位置を特定し、座標系対応関係保持部は、それぞれの第２点に対応するそれぞれの第１回転中心位置及び第２回転中心位置に基づく座標系対応関係を保持してもよい。
【０００９】
上記移動体制御システムにおいて、座標系対応関係を参照することで、第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置、及び第２撮像部が撮像した第２画像に含まれるオブジェクトに対して予め定められた第２目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置及び第２位置を結ぶ直線と、第１撮像座標系または第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、オブジェクトを目標位置に移動すべく、第１撮像部の第１撮像範囲内または第２撮像部の第２撮像範囲内の予め定められた点を中心として移動機構を介して移動体を回転させる移動機構制御部とを備えてもよい。
【００１０】
上記移動体制御システムにおいて、移動機構制御部は、第１目印または第２目印に基づいて定められる点を中心として移動機構を介して移動体を回転させることで、オブジェクトを目標位置に移動させてもよい。
【００１１】
上記移動体制御システムにおいて、移動機構は、予め定められた第１方向に移動体を平行移動させる２つの第１方向移動機構と、第１方向とは異なる第２方向に移動体を平行移動させる第２方向移動機構とを有し、移動機構制御部は、２つの第１方向移動機構及び第２方向移動機構をそれぞれ制御することで、移動体を回転させてもよい。
【００１２】
上記移動体制御システムにおいて、移動体を任意の距離だけ平行移動させた場合に、平行移動前及び平行移動後の第１基準目印の第１撮像座標系における移動距離の実測値と第２基準目印の第２撮像座標系における移動距離の実測値の比を取得する比取得部と、実測値の比に基づき補正係数を特定する補正係数特定部と、オブジェクトを前記目標位置に移動させる場合に、補正係数に基づいて移動体の平行移動量を特定する平行移動量特定部とをさらに備えてもよい。
【００１３】
上記移動体制御システムにおいて、任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの第１画像あるいは第２画像に含まれるそれぞれの第１基準目印あるいは第２基準目印に基づいて特定される第１撮像座標系あるいは第２撮像座標系における回転角度と、移動体に対して予め定められた移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備えてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る移動体制御システムは、移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、座標系対応関係に基づいて指定座標値に対応する移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された画像をそれぞれ取得する画像取得部と、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、移動体座標系における座標値と回転中心座標値とに基づいて座標系対応関係を補正する対応関係補正部とを備える。
【００１５】
上記移動体制御システムにおいて、画像取得部は、特定された座標値を中心に移動体を任意の回転角度で複数回、回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された３以上の画像をそれぞれ取得し、回転中心位置特定部は、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定してもよい。
【００１６】
上記移動体制御システムにおいて、指定座標値特定部は、複数の指定座標値を特定し、画像取得部は、座標系対応関係に基づいて複数の指定座標値に対応する移動体座標系におけるそれぞれの座標値を特定し、当該特定されたそれぞれの座標値を中心に移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された画像をそれぞれ取得し、回転中心位置特定部は、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を複数の指定座標値ごとに回転中心座標値としてそれぞれ特定し、対応関係補正部は、特定されたそれぞれの座標値とそれぞれの回転中心座標値とに基づいて座標系対応関係を補正してもよい。
【００１７】
上記移動体制御システムにおいて、指定座標値特定部は、撮像座標系において予め定められた線形上に配列された座標値に対応する複数の前記指定座標値を特定し、対応関係補正部は、複数の指定座標値ごとに特定された複数の回転中心座標値を線形上に配列された座標値に基づいて補正し、特定されたそれぞれの座標値と補正後のそれぞれの回転中心座標値とに基づいて座標系対応関係を補正してもよい。
【００１８】
上記移動体制御システムにおいて、画像取得部は、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、を有し、座標系対応関係保持部は、第１撮像部の第１撮像座標系と第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、回転中心位置特定部は、第１画像に含まれる第１基準目印及び第２画像に含まれる第２基準目印のそれぞれに基づいて別個に特定される第１撮像撮像座標系および第２撮像座標系のそれぞれの回転中心座標ちに基づいて、何れか一方の撮像座標系における１の回転中心座標値を特定してもよい。
【００１９】
上記移動体制御システムにおいて、画像取得部は、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、指定座標値を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部とを有し、座標系対応関係保持部は、第１撮像部の第１撮像座標系と第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、指定座標値特定部は、第１基準目印に基づいて特定する任意点及び第２基準目印に基づいて特定する任意点を結ぶ線分の中点を通る垂線上の任意点を指定座標値として特定してもよい。
【００２０】
上記移動体制御システムにおいて、座標系対応関係を参照することで、第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置、及び第２撮像部が撮像した第２画像に含まれるオブジェクトに対して予め定められた第２目印の第１撮像座標系または第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、第１撮像座標系または第２撮像座標系における第１位置及び第２位置を結ぶ直線と、第１撮像座標系または第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、オブジェクトを目標位置に移動すべく、撮像範囲内または撮像範囲外の任意の点を中心として移動機構を介して移動体を回転させる移動機構制御部とを備えてもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る移動体制御システムは、移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、座標系対応関係に基づいて指定座標値に対応する移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に撮像部により撮像された画像をそれぞれ取得する画像取得部と、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印及び回転角度に基づいて、移動体の回転中心位置に対する撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、回転中心座標値と指定座標値とに基づいて座標系対応関係を補正する対応関係補正部とを備え、画像取得部は、移動体が任意の回転角度による回転移動と平行移動を組み合わせた移動する場合に、移動前及び移動後のいずれの時点においても基準目印が含まれる前記画像を取得する。
【００２２】
上記移動体制御システムにおいて、任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの画像に含まれるそれぞれの基準目印に基づいて特定される撮像座標系における回転角度と、移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備えてもよい。
【００２３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係る移動体制御システムの構成例を示す図である。
【図２】第１目印及び第２目印を含む第１画像及び第２画像の一例を示す図である。
【図３】移動体制御システムの機能ブロックを示す図である。
【図４】キャリブレーション部が座標系対応関係を取得する場合の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】アライメント部がオブジェクトを目標位置に移動させるべく、アライメントを行う手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】他の実施形態に係る移動体制御システムの機能ブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２６】
図１は、一実施形態に関わる移動体制御システム１００の構成例を示す。移動体制御システム１００は、ステージ１０、移動機構３０、第１撮像部４０−１、第２撮像部４０−２、及び移動機構制御装置５０を備える。
【００２７】
ステージ１０は、オブジェクト２０を保持する移動体として機能し、ステージ１０上にはオブジェクト２０が設置される。移動機構３０は、ステージ１０を水平方向、つまり図１中のＸＹ方向、及び回転方向、つまり図１中のＺ方向の任意の回転軸を中心とする回転であるθ方向に移動させる。
【００２８】
第１撮像部４０−１は、オブジェクト２０の一つの角部２０ａを含む画像を、ステージ１０上のオブジェクト２０に対して予め定められた第１目印を含む画像として撮像する。第１撮像部４０−１で撮像される画像を「第１画像」という場合がある。なお、本実施形態では、角部２０ａの頂点２０ｂが第１目印を示す。
【００２９】
第２撮像部４０−２は、オブジェクト２０の他の角部２０ｃを含む画像を、ステージ１０上のオブジェクト２０に対して予め定められた第２目印を含む画像として撮像する。第２撮像部４０−２で撮像された画像を、「第２画像」という場合がある。なお、本実施形態では、角部２０ｃの頂点２０ｄが第２目印を示す。
【００３０】
移動機構制御装置５０は、第１画像内の第１目印及び第２画像内の第２目印に基づいて、オブジェクト２０を予め定められた目標位置に移動すべく、移動機構３０を介してステージ１０の移動を制御する。
【００３１】
また、本実施形態に係る移動体制御システム１００では、第１撮像部４０−１に対して予め定められた第１撮像座標系と、第２撮像部４０−２に対して予め定められた第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を精度よく取得する。本実施形態に係る移動体制御システム１００では、その座標系対応関係を参照することで、第１画像に含まれる第１目印及び第２画像に含まれる第２目印の位置を、第１撮像座標系または第２撮像座標系の何れか一方の座標系における座標値としてそれぞれ取得する。さらに、移動体制御システム１００は、それぞれの座標値に基づいて、第１撮像部４０−１の第１撮像範囲または第２撮像部４０−２の第２撮像範囲内の点を中心にオブジェクト２０を回転させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。
【００３２】
なお、本実施形態では、オブジェクト２０の移動を、ステージ１０を水平方向あるいは回転方向に移動させることで行う例について説明する。しかし、オブジェクト２０の移動は必ずしもステージ１０の移動でなくてもよい。例えば、ステージ１０に設置されたオブジェクト２０を、ステージ１０の上方に設置された吸着装置により吸着し、吸着装置を水平方向あるいは回転方向に移動させることで、オブジェクト２０を移動させてもよい。つまり、この場合、吸着装置が移動体として機能する。
【００３３】
図２は、第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２が撮像した第１目印及び第２目印を含む第１画像及び第２画像の一例を示す。符号２００が第１画像、符号２１０が第２画像を示す。また、第１目印である頂点２０ｂと第２目印である頂点２０ｄとを結ぶ直線が符号２２０で示される。また、第１目印の目標位置が符号２０４で示され、第２目印の目標位置が符号２１４で示される。さらに、後述の目標線が符号２３０で示される。直線２２０と目標線２３０とのなす角度が符号２２２で示される。本実施形態に係る移動体制御システム１００では、一点破線で示される目標位置におけるオブジェクト２０'にオブジェクト２０を移動させるべく、移動体制御システム１００がステージ１０を制御する。
【００３４】
図３は、移動体制御システム１００の機能ブロックを示す。第１撮像部４０−１は、第１画像取得部４２−１を介して第１画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。同じく、第２撮像部４０−２は、第２画像取得部４２−２を介して第２画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。
【００３５】
移動機構３０は、ステージ１０をＸ方向に平行移動させる第１Ｘ方向移動機構３２及び第２Ｘ方向移動機構３４、ステージ１０をＹ方向に平行移動させるＹ方向移動機構３６を有する。移動機構３０は、第１方向と第１方向とは異なる第２方向に移動可能ないわゆるＵＶＷステージ制御機構であり、第１Ｘ方向移動機構３２、第２Ｘ方向移動機構３４、及びＹ方向移動機構３６をそれぞれ制御することで、ステージ１０のＸ方向及びＹ方向の平行移動と、θ方向の回転移動とを行う。なお、本実施形態では、上記の通り、移動機構３０は、ＵＶＷステージ制御機構を例に説明する。しかし、移動機構３０は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向にステージ１０を平行移動させる平行移動機構と、平行移動機構によりＸ方向及びＹ方向に移動可能でかつθ方向にステージ１０を回転させる回転移動機構を有する、いわゆるＸＹθステージ制御機構でもよい。
【００３６】
移動機構制御装置５０は、第１画像取得部４２−１、第２画像取得部４２−２、キャリブレーション部６０、座標系対応関係保持部６６、アライメント部７０、目標位置保持部７８、及び移動機構制御部８０を備える。
【００３７】
第１画像取得部４２−１は、第１撮像部４０−１により撮像された第１画像を取得し、取得された第１画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。第２画像取得部４２−２は第２撮像部４０−２により撮像された第２画像を取得し、取得された第２画像をキャリブレーション部６０及びアライメント部７０に提供する。
【００３８】
キャリブレーション部６０は、第１画像及び第２画像に含まれるステージ１０上の予め定められた第１基準目印及び第２基準目印の移動軌跡に基づいてキャリブレーションを行う。すなわち、キャリブレーション部６０は、ステージ１０と第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２との位置関係、つまり、ステージ１０の直交座標系（「ステージ座標系」という場合がある。）と、第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２の撮像範囲における直交座標系である第１撮像座標系及び第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。さらに、キャリブレーション部６０は、第１撮像部４０−１の撮像範囲に含まれる任意の第１点を中心としてステージ１０を回転させた場合の回転中心における第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。なお、第１基準目印及び第２基準目印は、ステージ１０に対して予め付された点でよい。
【００３９】
座標系対応関係保持部６６は、キャリブレーション部６０により取得された座標系対応関係を保持する。
【００４０】
アライメント部７０は、位置特定部７２、平行移動量特定部７４、及び回転量特定部７６を備え、第１画像に含まれるオブジェクト２０に対して予め定められた第１目印及び第２画像に含まれるオブジェクト２０に対して予め定められた第２目印に基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動させるべく、アライメントを行う。
【００４１】
位置特定部７２は、第１画像に基づいて第１目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を特定する。また、位置特定部７２は、第２画像に基づいて第２目印の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を特定するとともに、当該ｘｙ座標値の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を座標系対応関係を参照することで特定する。平行移動量特定部７４は、オブジェクト２０を目標位置に移動するためのステージ１０のＸ方向及びＹ方向の平行移動量を特定する。回転量特定部７６は、オブジェクト２０を目標位置に移動するためのステージ１０のθ方向の回転量を特定する。
【００４２】
図４は、キャリブレーション部６０がキャリブレーションにおいて、座標系対応関係を取得する場合の手順の一例を示すフローチャートである。キャリブレーション部６０は、第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて第１撮像座標系とステージ座標系との第１座標系対応関係を取得する。また、キャリブレーション部６０は、移動機構３０が初期設定の位置にある場合にステージ１０を回転させた場合における第１撮像座標系の仮第１回転中心位置を第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて取得する（Ｓ１００）。
【００４３】
より具体的には、キャリブレーション部６０は、まず、移動機構制御部８０に対して、初期設定位置にステージ１０を移動させるように指示する。ステージ１０が初期設定位置に移動後、キャリブレーション部６０は、ステージ１０をＸ方向及びＹ方向に予め定められた平行移動量ずつ移動させ、その都度、第１画像に含まれる第１基準目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を取得する。キャリブレーション部６０は、その都度取得された初期設定位置に対するステージ座標位置のＸＹ座標値及び第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を対応づけて、第１座標系対応関係として、座標系対応関係保持部６６に保持する。同様に、キャリブレーション部６０は、第２画像に含まれる第２基準目印に基づいて第２撮像座標系とステージ座標系との第２座標系対応関係を取得してもよい。なお、基準目印の座標値というときは、撮像座標系において表わされる基準目印全体の姿勢を意味するとともに、場合により基準目印の特徴点の座標位置を意味するものとする。
【００４４】
また、キャリブレーション部６０は、初期設定の位置にあるステージ１０を回転させる前から回転させた後までに取得されるそれぞれの第１画像に含まれる第１基準目印の軌跡に基づいて第１撮像座標系におけるステージ１０の回転中心位置の座標値を仮第１回転中心位置として取得する。
【００４５】
より具体的には、キャリブレーション部６０は、Δθ回転移動する毎に取得された複数の第１画像内における複数の第１基準目印の複数の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１ｘｙ座標値として取得する。キャリブレーション部６０は、複数の第１ｘｙ座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定する。キャリブレーション部６０は、特定された仮想円弧の中心に相当する第１ｘｙ座標値に基づいて、第１撮像座標系の回転中心における第１ｘｙ座標値を仮第１回転中心位置として取得する。同様に、キャリブレーション部６０は、Δθ回転移動する毎に取得された複数の第２画像に基づいて、第２撮像座標系の回転中心における第２ｘｙ座標値を仮第２回転中心位置として取得してもよい。
【００４６】
また、キャリブレーション部６０は、以下の手順により、回転中心における第１撮像座標系及び第２撮像座標系のｘｙ座標値をそれぞれ仮第１回転中心位置及び仮第２回転中心位置として取得してもよい。
【００４７】
キャリブレーション部６０は、第１基準目印を含む第１画像を取得する。キャリブレーション部６０は、回転前の第１画像内における第１基準目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を回転前の第１ｘｙ座標値として取得する。次いで、第１画像内に第１基準目印が含まれる範囲、つまり第１基準目印が第１撮像部４０−１の第１撮像範囲に含まれる範囲で、ステージ１０を回転させるべく、ステージ１０をΔθ回転するように移動機構制御部８０に指示する。ステージ１０がΔθ回転した後、再度、キャリブレーション部６０は、第１基準目印を含む第１画像を取得する。
【００４８】
次いで、キャリブレーション部６０は、回転後の第１画像内における第１基準目印の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を回転後の第１ｘｙ座標値として取得する。Δθ回転前及びΔθ回転後のそれぞれの第１ｘｙ座標値を取得後、キャリブレーション部６０は、Δθ回転前及びΔθ回転後のそれぞれの第１ｘｙ座標値からなる直線を底辺、移動機構制御部８０に対して指示したステージ１０の回転量に対応するΔθを頂角とする二等辺三角形を取得する。キャリブレーション部６０は、取得された二等辺三角形の頂角Δθにおける頂点の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を、第１撮像座標系の回転中心における仮第１回転中心位置として取得する。
【００４９】
同様に、キャリブレーション部６０は、Δθ回転前の第２画像内における第２基準目印の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値及びΔθ回転後の第２画像内における第２基準目印の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を、回転前の第２ｘｙ座標値及び回転後の第２ｘｙ座標値として取得してもよい。さらに、キャリブレーション部６０は、回転前の第２ｘｙ座標値及び回転後の第２ｘｙ座標値を結ぶ直線を底辺、Δθを頂角とする二等辺三角形を取得し、取得された二等辺三角形の頂角Δθにおける頂点の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を、第２撮像座標系の回転中心における仮第２回転中心位置として取得してもよい。
【００５０】
続いて、キャリブレーション部６０は、第１撮像座標系対応関係及び仮第１回転中心位置に基づいて第１撮像部４０−１の第１撮像範囲に含まれる任意の第１点を指定し、第１点を中心にステージ１０を回転するように、移動機構制御部８０に指示する（Ｓ１０２）。
【００５１】
より具体的には、キャリブレーション部６０は、第１撮像範囲内に含まれる任意の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１点の第１ｘｙ座標値として選択する。次いで、キャリブレーション部６０は、選択された第１ｘｙ座標値と、仮第１回転中心位置の第１ｘｙ座標値との差分座標値を取得する。さらに、キャリブレーション部６０は、仮第１回転中心位置の第１ｘｙ座標値から、取得された差分ｘｙ座標値だけ移動した位置を回転中心位置としてステージ１０を回転させるように移動機構制御部８０に指示する。
【００５２】
次いで、キャリブレーション部６０は、第１点を中心とした回転前後の第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて、第１点の第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１回転中心位置として取得する（Ｓ１０４）。キャリブレーション部６０は、上記のように、最小二乗法に基づく仮想円弧により第１回転中心位置を取得してもよい。また、キャリブレーション部６０は、回転前後の第１基準目印を底辺とする二等辺三角形により第１回転中心位置を取得してもよい。
【００５３】
キャリブレーション部６０は、第１点を中心とした回転前後の第２画像に含まれる第２基準目印に基づいて、第１点の第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を第２回転中心位置として取得する（Ｓ１０６）。
【００５４】
次いで、キャリブレーション部６０は、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６において特定された第１回転中心位置及び第２回転中心位置を対応付けて座標系対応関係として座標系対応関係保持部６６に保持する（Ｓ１０８）。
【００５５】
また、キャリブレーション部６０は、第１回転中心位置及び第２回転中心位置を対応付けた座標系対応関係が、予め定められた基準数取得できたか否かを判定する（Ｓ１１０）。なお、第１撮像部４０−１及び第２撮像部４０−２が第１撮像座標系及び第２撮像座標系として、正確な直交座標系を有していれば、基準数は２以上でもよい。また、例えばレンズの歪などの影響により、第１撮像部４０−１または第２撮像部４０−２が正確な直交座標系を有しない場合には、基準数は３以上でもよい。
【００５６】
なお、上記では、第１撮像範囲内の任意の複数の第１点を中心に回転させた場合におけるそれぞれの第１点に対応する第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する例について説明した。しかし、第２撮像範囲内の任意の複数の第２点を中心にさらに回転させた場合におけるそれぞれの第２点に対応する第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係をさらに取得してもよい。このように、第１撮像範囲内の点及び第２撮像範囲内の点をそれぞれ中心に回転させた場合における第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を取得することで、より正確に第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得することができる。
【００５７】
本実施形態では、アライメント部７０が、上記の第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を利用して、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。
【００５８】
図５は、アライメント部７０がオブジェクト２０を目標位置に移動させるべく、アライメントを行う手順の一例を示す。なお、オブジェクト２０の目標位置に対応する第１目印の第１撮像座標系における目標第１ｘｙ座標値及び第２目印の第２撮像座標系における目標第２ｘｙ座標値は予め移動機構制御装置５０が保持している。例えば、ステージ１０上の目標位置にオブジェクト２０を予め正確に設置しておき、その状態で撮像された第１画像及び第２画像に基づいて、移動機構制御装置５０は、第１目印の第１撮像座標系における目標第１ｘｙ座標値及び第２目印の第２撮像座標系における目標第２ｘｙ座標値を予め取得して、保持する。
【００５９】
さて、アライメントを行う場合、まずステージ１０にオブジェクト２０を設置する。次いで、アライメント部７０は、第１撮像部４０−１が撮像するオブジェクト２０に対して予め定められた第１目印、つまり、角部２０ａを含む第１画像を取得する。アライメント部７０は、第１画像に基づいて、角部２０ａの頂点２０ｂの第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１位置として特定する（Ｓ２００）。また、アライメント部７０は、第２撮像部４０−２が撮像するオブジェクト２０に対して予め定められた第２目印、つまり、角部２０ｃを含む第２画像を取得する。アライメント部７０は、第２画像に基づいて、角部２０ｃの頂点２０ｄの第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を特定する（Ｓ２０２）。さらに、アライメント部７０は、第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を参照することで、特定された第２撮像座標系におけるｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第２位置として特定する（Ｓ２０４）。
【００６０】
続いて、アライメント部７０は、予め取得している目標第１ｘｙ座標値と、ステップ２００で特定された第１位置に対応するｘｙ座標値との差分を取得し、その差分をステージ１０の平行移動量として特定する。
【００６１】
次いで、アライメント部７０は、ステップ２００で特定された第１位置と、ステップ２０４で特定された第２位置とを結ぶ直線と、目標第１ｘｙ座標値と目標第２ｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系のｘｙ座標値とを結ぶ目標線とがなす角度を取得する（Ｓ２０８）。アライメント部７０は、取得された角度をステージの回転量として特定する（Ｓ２１０）。
【００６２】
平行移動量及び回転量を特定後、アライメント部７０は、まず、ステージ１０を特定された平行移動量だけＸ方向及びＹ方向に移動するように移動機構制御部８０に指示する。移動後、アライメント部７０は、第１目印を中心に、つまり、目標第１ｘｙ座標値を中心に、特定された回転量だけθ方向にステージ１０を回転するように移動機構制御部８０に指示する。以上により、アライメント部７０は、ステージ１０を目標位置に移動させることができる。
【００６３】
なお、上記では、アライメント部７０は、ステージ１０を平行移動させた後に、目標第１ｘｙ座標値を中心に回転させることで、ステージ１０を目標位置に移動させる例について説明した。しかし、アライメント部７０は、以下のようにステージ１０を目標位置に移動させてもよい。
【００６４】
すなわち、アライメント部７０は、ステップ２００で特定される第１位置と、ステップ２０４で特定される第２位置とを結ぶ直線と、目標第１ｘｙ座標値と目標第２ｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系のｘｙ座標値とを結ぶ目標線とがなす角度を回転量として取得する。次いで、アライメント部７０は、第１撮像範囲内の任意の点を中心として、取得された回転量だけ移動させた場合の、第１目印の第１撮像座標系のｘｙ座標値及び第２目印の第１撮像座標系のｘｙ座標値を取得する。アライメント部７０は、取得された第１撮像座標系における第１目印のｘｙ座標値と目標第１ｘｙ座標値との差分ｘｙ座標値を取得する。また、アライメント部７０は、取得された第１撮像座標系における第２目印のｘｙ座標値と、目標第２ｘｙ座標値に対応する第１撮像座標系のｘｙ座標値との差分ｘｙ座標値を取得する。アライメント部７０は、取得されたそれぞれの差分ｘｙ座標値の平均値を取ることで、ステージ１０を目標位置に移動するための、Ｘ方向及びＹ方向の平行移動量を特定する。次いで、アライメント部７０は、取得された回転量だけステージ１０を移動させる。回転後、アライメント部７０は、さらに特定された平行移動量だけステージ１０を移動させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。
【００６５】
また、上記では、アライメント部７０は、座標系対応関係を参照することで、第２撮像座標系におけるｘｙ座標値を第１撮像座標系におけるｘｙ座標値に変換することで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる平行移動量及び回転量を特定する例について説明した。しかし、アライメント部７０は、座標系対応関係を参照することで、第１撮像座標系におけるｘｙ座標値を第２撮像座標系におけるｘｙ座標値に変換することで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる平行移動量及び回転量を特定してもよい。
【００６６】
上記の通り、撮像部の撮像範囲内の任意点を中心としてステージ１０を回転させる方法により、ステージ座標系と、第１撮像座標系及び第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を精度良く特定することができる。しかし、より高い精度が要求される場合には、複数の撮像部の間のピッチ精度を向上させることを目的として、さらに、以下の処理を行うことができる。
【００６７】
上記の方法によりある程度の精度のキャリブレーションが完了した後に、キャリブレーション部６０は、移動体を平行移動させた場合に移動体に対して予め定められた各基準目印の各撮像座標系における各移動距離の実測値を算出し、算出された実測値の比に基づいて補正係数を算出する。さらに、キャリブレーション部６０は、補正係数に基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動するためのステージ１０のＸ方向及びＹ方向の平行移動量を特定する。ここで、移動距離の実測値とは、予めステージ座標系における距離（例えばミリメートル単位で表わされる）と各撮像座標系における距離（ピクセル単位で表わされる）の対応関係が一定精度以上で把握されていることを前提として、各撮像座標系において実際に計測される基準目印の移動量を指すものとする。
【００６８】
具体的には、キャリブレーション部６０は、移動機構制御部８０に対して、移動前後において第１撮像部４０−１により撮像される第１画像内に第１基準目印が収まり、かつ、第２撮像部４０−２により撮像される第２画像内に第２基準目印が収まる範囲で、ステージ１０を一方向（例えばステージ座標系のＸ方向）に予め定められた距離だけ平行移動させるように指示する。キャリブレーション部６０は、予め定められた距離だけステージ１０を平行移動させる場合に、第１画像に基づいて特定される第１基準目印の移動距離の実測値、及び第２画像に基づいて特定される第２基準目印の移動距離の実測値との比に基づき、補正係数を特定する。ここでは、キャリブレーション部６０は、第１撮像座標系における第１基準目印の移動距離の実測値を基準実測距離とし、第２撮像座標系における第２基準目印の移動距離の実測値を基準実測距離に対して正規化する係数を特定する。
【００６９】
例えば、ステージ１０のステージ座標系におけるＸ方向への移動が１．０００ｍｍであり、第１撮像座標系における移動距離の実測値が１．０００ｍｍ、第２撮像座標系における移動距離の実測値が何らかの要因により１．００１ｍｍであった場合、アライメント部７０は、第２撮像座標系に係る補正係数を１．００１（１．００１／１．０００）とし、この係数で平行移動量を除算した値を第２撮像座標系に係る補正後の平行移動量として置き換える。この処理により、複数の撮像座標系がそれぞれ算出する平行移動量の計測誤差を縮小することができる。
【００７０】
上記の通り、複数の撮像部の間のピッチ精度を向上させる場合、移動距離の計測回数は少なくとも１回（撮像回数は各撮像部につき平行移動前後の２回）で十分である。しかし、キャリブレーション部６０は、平行移動の始点及び終点を変更して、２回以上移動距離の実測値を計測し、それぞれの実測値の平均値に基づいて補正係数を特定してもよい。
【００７１】
なお、上記の説明においては、ステージ１０上の第１基準目印及び第２基準目印を用いたが、ステージ１０上に配置されたオブジェクトに対して予め定められた第１目印及び第２目印を第１基準目印及び第２基準目印として用いてもよい。
【００７２】
以上の通り、本実施形態によれば、第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係をキャリブレーションにおいて予め正確に取得できる。よって、例えば、複数の撮像部が撮像したそれぞれの画像に基づいて移動体を制御する移動体制御システムにおいて、それぞれの撮像部に対して定められたそれぞれの撮像座標系の対応関係の精度が悪いことにより、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かることを防ぐことができる。例えば、従来、それぞれの撮像部の対応関係の精度を正確に保つためには、それぞれの撮像部を予め定められた位置に正確に設置する必要があった。しかし、本実施形態によれば、それぞれの撮像部を設置後に、それぞれの撮像部が撮像した画像に基づいて制度よくそれぞれの撮像部の対応関係を取得することができる。したがって、それぞれの撮像部を予め定められた位置に正確に設置しなくてもよい。また、いずれかの撮像部の設置位置がずれたとしても、上記のようなキャリブレーションを行うことで、それぞれの撮像部の対応関係を改めて精度よく取得することができる。
【００７３】
また、例えば第１撮像範囲内の点を中心とした回転による第１基準目印の軌跡に基づき描かれる円弧の半径は、第１撮像範囲外の点を中心とした回転による第１基準目印の軌跡に基づき描かれる円弧の半径より小さい。よって、第１撮像範囲内の点を中心とした回転による円弧に基づいて特定される第１回転中心位置は、第１撮像範囲外の点を中心した回転による円弧に基づいて特定される第１回転中心位置よりも誤差が少ない。同様に、第１撮像範囲内の点を中心としてステージ１０を回転させた場合、取得される二等辺三角形の２等辺のそれぞれの長さは比較的に短く、頂角の角度は比較的大きい。一方、第１撮像範囲外の点を中心としてステージ１０を回転させた場合、取得される二等辺三角形の２等辺のそれぞれの長さは比較的に長く、頂角の角度は比較的小さい。よって、二等辺三角形に基づいて取得される第１回転中心位置に含まれる誤差は、第１撮像範囲内の点を中心として回転させた場合のほうが、第１撮像範囲外を中心として回転させた場合より小さい可能性が高い。
【００７４】
そこで、上記のように、例えば、第１撮像範囲内の点を中心としてステージ１０を回転させることでステージ１０を目標位置に移動させる場合、回転中心の第１撮像座標系における第１ｘｙ座標値は、比較的正確に特定される。よって、オブジェクト２０を目標位置に移動させるために必要なステージ１０の平行移動量及び回転量は比較的正確に特定される。よって、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かることを防ぐことができる。
【００７５】
さらに、従来は、第１撮像座標系とステージ座標系との対応関係及び第２撮像座標系とステージ座標系との対応関係が、それぞれ個別に保持されていた。しかし、ステージ座標系と第１撮像座標系との対応関係、及びステージ座標系と第２撮像座標系との対応関係にそれぞれ誤差が含まれている場合、ステージ座標系を介して取得される第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係は多くの誤差が含まれる。よって、アライメント部７０が、ステージ座標系を介して取得される第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係に基づいてオブジェクト２０を目標位置に移動させる場合、オブジェクト２０の目標位置への移動に時間が掛かる。
【００７６】
一方、本実施形態では、キャリブレーション部６０は、ステージ１０を第１撮像範囲内の複数の第１点を中心に回転させた場合におけるそれぞれの第１点に対応する第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。つまり、ステージ座標系を介さずに第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係が取得される。よって、本実施形態によれば、ステージ座標系を介して取得される第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係に基づいてステージ１０が制御される場合に比べて、オブジェクト２０の目標位置への移動に係る時間を短縮することができる。
【００７７】
上記の実施形態では、撮像範囲内の任意点に関するキャリブレーション精度を向上させる方法について説明した。しかし、当該方法のみによる場合、撮像座標系に基づいて撮像範囲外において特定される任意点に関する撮像座標系とステージ座標系の対応関係については考慮されない。下記では、特筆しない限り１台の撮像部を用いたシステム構成を前提として、撮像範囲内に限定されない任意点における撮像座標系とステージ座標系の対応関係を精度良く把握することを目的とするキャリブレーション方法（「空間キャリブレーション」という場合がある。）について述べる。
【００７８】
図６は、他の実施形態に係る移動体制御システムの機能ブロックを示す。図６では、キャリブレーション部６０が、指定座標値特定部６５と対応関係補正部６７とを備える点で、図３に示す移動体制御システムの機能ブロックとは異なる。指定座標値特定部６５は、ステージ１０を回転させる場合に回転中心位置として指定される指定座標値として、第１撮像部４０−１の撮像範囲内あるいは撮像範囲外の任意の第１撮像座標系における座標値を特定する。対応関係補正部６７は、指定座標値に対応する位置を中心としてステージ１０を回転させることにより、後述の手順により、ステージ座標系と第１撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を補正する。
【００７９】
キャリブレーション部６０は、図４のステップＳ１００において説明した手順により、第１撮像座標系とステージ座標系との座標系対応関係を予め取得しておく。キャリブレーション部６０は、空間キャリブレーションの処理開始時のステージ１０の姿勢を第１姿勢とする。ステージ１０が第１姿勢にある場合、第１画像内に第１基準目印が存在する。
【００８０】
次いで、キャリブレーション部６０は、指定座標値特定部６５において、第１撮像部４０−１の第１撮像範囲内に限定されない第１撮像座標系における任意点を指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）として特定する。キャリブレーション部６０は、座標系対応関係を参照して指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）に対応するステージ座標系上の座標値（ｐｘ，ｐｙ）を特定する。キャリブレーション部６０は、特定された座標値（ｐｘ，ｐｙ）を中心として、回転移動前後において第１画像内に第１基準目印が収まる範囲の任意の回転角度でステージ１０を回転させるように移動機構制御部８０に指示する。このようにして回転移動した後のステージ１０の姿勢を第２姿勢とする。
【００８１】
キャリブレーション部６０は、第１姿勢及び第２姿勢における第１基準目印の位置を第１撮像座標系における座標値としてそれぞれ特定する。さらに、キャリブレーション部６０は、これらの座標値と上記回転角度に基づいて算出される回転中心位置を第１撮像座標系における座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）として取得する。あるいは、キャリブレーション部６０は、同様の回転移動によりステージ１０を３以上の姿勢におき、第１画像内における第１基準目印の３以上の座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定し、特定された仮想円弧の中心に相当する座標値を座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）として取得してもよい。
【００８２】
撮像範囲内および撮像範囲外において完全なキャリブレーションが実現されている場合、座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）は一致する。しかし、通常は不一致が生じる。そこで、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）とに基づいて、補正された座標値（Ｒｘ，Ｒｙ）を補正後指定座標値として特定する。本実施形態においては、座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）の信頼度が高いものとして、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）をそのまま補正後指定座標値（Ｒｘ，Ｒｙ）と決定する。次いで、キャリブレーション部６０は、対応関係補正部６７において、特定された座標値（ｐｘ，ｐｙ）と補正後指定座標値（Ｒｘ，Ｒｙ）とを対応付けることで、座標系対応関係を補正する。
【００８３】
代替的に、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）とに任意の重みを付与し、又は重み付けされた座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）と座標値（Ｑｘ，Ｑｙ）との平均値をとることによって、補正後指定座標値を特定してもよい。
【００８４】
さらに、代替的に、任意の回転角度でステージ１０を回転させるように移動機構制御部８０に指示する場合に、キャリブレーション部６０は、回転移動前後において第１画像内に第１基準目印が収まるという限定をせずに、複数の姿勢における第１基準目印の座標値を取得してもよい。ただし、第１基準目印が撮像範囲外に移動した場合、撮像部により基準目印を撮像することができなくなるので、キャリブレーション部６０は、第１基準目印を撮像範囲内に収めるべく、ステージ１０を回転移動後に平行移動させる。
【００８５】
具体的な手順は次の通りである。まず、キャリブレーション部６０は、補正前の指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）を特定する。キャリブレーション部６０は、撮像範囲内に存在する撮像座標系における第１基準目印の座標値（Ｍ１ｘ，Ｍ１ｙ）に着目し、補正前の指定座標値（Ｐｘ，Ｐｙ）を中心に任意の回転角度でステージ１０を回転させる。この場合、第１基準目印は一旦撮像範囲外に移動する可能性がある。次に、キャリブレーション部６０は、補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）と上記任意の回転角度に基づいて第１基準目印の計算上の移動先の位置を座標値（Ｍ２ｘ、Ｍ２ｙ）として特定する。さらに、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｍ２ｘ、Ｍ２ｙ）と座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）とのｘｙ方向の計算上の差分値（Ｍ２ｘ−Ｍ１ｘ、Ｍ２ｙ−Ｍ１ｙ）を算出する。次いで、キャリブレーション部６０は、第１基準目印をもとの位置に近付けるべく、差分値（Ｍ２ｘ−Ｍ１ｘ、Ｍ２ｙ−Ｍ１ｙ）に相当する量だけ、ステージ１０を平行移動させる。上記の回転移動と平行移動は、実際には、合成された一回の動きとして実行することができることは当業者に明らかである。
【００８６】
ここで、撮像範囲の内外において完全なキャリブレーションが実現している場合、第１画像から特定される平行移動後の第１基準目印の第１撮像座標系における座標値（Ｍ３ｘ、Ｍ３ｙ）は、座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）と一致する。しかし、通常は不一致が生じる。この不一致の要因は、補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）の指定精度が十分でないことに起因する可能性が高い。つまり、座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）に対する座標値（Ｍ３ｘ、Ｍ３ｙ）のずれ量は、補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）に対する真の回転中心位置により近い座標値とのずれ量を表わしている可能性が高い。そこで、キャリブレーション部６０は、座標値（Ｍ２ｘ、Ｍ２ｙ）に上記で算出されたｘｙ方向の計算上の差分値を加算することにより、ステージ１０が回転後、かつ、平行移動前の姿勢にある場合の第１基準目印の位置を座標値（Ｍ４ｘ、Ｍ４ｙ）として取得する。
【００８７】
このようにして得られた座標値（Ｍ１ｘ、Ｍ１ｙ）及び座標値（Ｍ４ｘ、Ｍ４ｙ）は、回転中心位置を第１撮像座標系における座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）として取得することに関する既述の説明における「第１姿勢及び第２姿勢における第１基準目印の位置」に置き換えることができる。同様の手順により、複数の回転移動に対応する第１基準目印の位置を取得することができる。なお、補正後指定座標値（Ｒｘ、Ｒｙ）を特定するための以降の手順は既述の通りである。
【００８８】
ここで、第１基準目印をもとの位置に近付けるべく、ステージ１０を平行移動させるとするステップは、回転角度を比較的大きくし、かつ第１基準目印を撮像範囲内に収め、第１基準目印の移動軌跡が示す仮想円弧に基づいて補正後指定座標値（Ｒｘ、Ｒｙ）を特定することが目的である。よって、平行移動量は撮像範囲に基づいて決定すればよく、上記の例のように差分値（Ｍ２ｘ−Ｍ１ｘ、Ｍ２ｙ−Ｍ１ｙ）ではなくてもよい。また、上記の平行移動のステップを含むキャリブレーション方法は、撮像部を介して画像処理装置において任意点を指定する際の指定精度を向上させるものである。よって、本明細書に記載する様々なキャリブレーション方法と組み合わせ、或いは一部を置き換え、または単独で実施可能であり、このような各実施態様はいずれも本願の発明の概念に包含される。
【００８９】
同様に、キャリブレーション部６０は、指定座標値特定部６５において、撮像座標系において予め定められた線形上に配列された線形座標値、例えば予め定められた格子点のいずれかに対応する座標値にそれぞれ対応する複数の指定座標値を特定し、それぞれの指定座標値について補正後指定座標値を特定する。さらに、キャリブレーション部６０は、特定された補正後指定座標値を線形座標値に対応させるべく、さらに補正する。つまり、キャリブレーション部６０は、補正後指定座標値が予め定められた線形上に配置されるように、補正後指定座標値をさらに補正する。キャリブレーション部６０は、補正された補正後指定座標値とステージ座標系の座標値とを対応づけるべく座標系対応関係を補正する。これにより、撮像範囲内に限定されない広い範囲における空間把握精度を向上させることができる。
【００９０】
空間キャリブレーションの実行により特定される補正後指定座標値の分布範囲及び数は実際の用途に応じて任意に決定することができる。しかし、広い範囲で多数の計測を行う程、空間把握精度の向上が期待できるとともに、非計測点について精度良く補間をすることができる。補正指定座標値の各点の配列が非線形である場合、その歪みは多項式変換の数学的モデルを用いて線形に補正可能である。多項式変換の係数の数は（ｎ＋１）×（ｎ＋２）で表わされる。よって、３次多項式を指定した場合、変換を定義する係数の数は２０となる。この場合、２０以上の補正後指定座標値を取得する。キャリブレーション部６０は、各点の配列が線形に補正された２０以上の補正後指定座標値とステージ座標系の座標値とを対応付けることで、座標系対応関係を補正してもよい。
【００９１】
撮像範囲外におけるキャリブレーション精度を向上させるメリットとしては、アライメント時に、撮像範囲内外の如何なる任意の位置を回転中心として特定した場合でもステージ１０の回転移動後の姿勢を高い精度で予測できることが挙げられる。他のメリットとして、撮像範囲内の画像に含まれる情報に基づいて、撮像範囲外に存在する物体の位置を正確に特定できることが挙げられる。例えば、撮像範囲内にオブジェクトの一部が見えている場合に、その部分との相対的位置関係が既知である他の一部が撮像範囲外のどの位置に存在するかを計測することができる。いわば「見えない場所を見る」ことができることにより、単一のオブジェクトに対する自動化された作業工程が増加しても撮像部の必要台数を抑えることができる可能性がある。
【００９２】
また、いわゆるＵＶＷステージ制御機構又はこれに類似する機構を用いたシステムでは、機械的な移動限界に起因する制約がある。しかし、オブジェクトをその設置位置から目標位置に移動させるための複数のボール螺子とモーターとを備える移動機構の各駆動部の移動量は、多数の組み合わせが有り得る。このようなシステムでは、望ましい基準に従って戦略的に回転中心を選択することができる。例えば、オブジェクトが置き換えられる度に、移動機構の駆動部の累積的な摩耗度合いを最小化する、または負荷を分散するような移動量の組み合わせに対応する移動経路でオブジェクトを移動させることが可能となる。その場合でも制御の精度が維持される。また、生産工程でオブジェクトが置き換えられる度にステージ１０を基本姿勢に戻さない場合でも、制御の精度が維持される。
【００９３】
また、２台の撮像部を用いるシステム構成を採用する場合、第１撮像座標系と第２撮像座標系との対応関係を示す座標系対応関係を参照することで、第１画像に含まれる第１基準目印及び第２画像に含まれる第２基準目印の位置をともに１の撮像座標系におけるｘｙ座標値として座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）、座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）、及び座標値（Ｒｘ、Ｒｙ）を特定することができる。具体的には、上述の座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）を取得するステップにおいて、キャリブレーション部６０は、第１基準目印の移動軌跡に基づく回転中心位置（Ｑ１ｘ、Ｑ１ｙ）と第２基準目印の移動軌跡に基づく回転中心位置（Ｑ２ｘ、Ｑ２ｙ）をそれぞれ算出し、これらの座標値に基づき座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）を特定することができる。例えば、座標値（Ｑ１ｘ、Ｑ１ｙ）と座標値（Ｑ２ｘ、Ｑ２ｙ）との平均値を座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）とすることができる。
【００９４】
また、撮像範囲内に限定されない任意点を補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）として特定するステップにおいては、第１画像に含まれる第１基準目印に基づいて特定する任意点と第２画像に含まれる第２基準目印に基づいて特定する任意点とを結ぶ直線の中点を通る垂線上の任意点を補正前の指定座標値（Ｐｘ、Ｐｙ）として特定してもよい。これにより、２つの撮像範囲を利用して、より高い精度で座標値（Ｑｘ、Ｑｙ）を特定することができる。回転中心の算出の精度が円弧の半径及び回転角度に起因することについては既に説明した通りである。さらに、ステージ１０を撮像部に対して移動させることにより、第１基準目印及び第２基準目印を別の位置に移動して同様の処理を繰り返してもよい。これにより、上記の垂線上の任意点を多数得ることができる。つまり、２つの撮像範囲を利用することにより、多数の補正後指定座標値を特定することができる。
【００９５】
従来技術が特定の回転中心点（一般的にはステージの基本姿勢における制御中心であり、いわゆるＸＹθステージ制御機構においてはＸ軸とＹ軸の交点）の計測精度の向上に主眼を置いてきた。一方、本実施形態では、撮像部を介して撮像部が撮像した画像を処理する画像処理装置が積極的に制御位置を与え、制御位置に基づいて自在に移動体を制御する。つまり、本実施形態では、制御ストラテジーに柔軟性をもたらすことを意図している。
【００９６】
以上の通り、補正後指定座標値を特定することによりステージ１０を精度良く制御できることとなる。しかし、ステージ１０に対して指示する回転角度と実際の回転角度の対応関係については未だ検証されていない。そのため、ステージ１０は指定した座標値に正確に対応する制御位置を中心として回転したとしても、撮像座標系における回転角度とステージ１０の実際の回転角度に差異が生じる可能性がある。このような差異は、オブジェクトを所望の位置に移動させるという本実施形態が適用されることを予定するシステムの最終的な目的の障害となる。そこで、下記に、指定した回転角度に従って正確に回転移動が得られることを目的とするキャリブレーション方法（「回転角度キャリブレーション」という場合がある。）について述べる。
【００９７】
回転角度キャリブレーションの開始にあたり、キャリブレーション部６０は、まず、移動機構制御部８０に対して、初期設定位置にステージ１０を移動させるように指示する。ステージ１０が初期設定位置に移動後、キャリブレーション部６０は、ステージ１０をθ方向に任意の角度ずつ移動させ、その都度、画像に含まれる基準目印の撮像座標系におけるｘｙ座標値を取得する。キャリブレーション部６０は、その都度取得された初期設定位置に対するステージ座標系及び撮像座標系におけるステージのｘｙ座標値、並びに、ステージ座標系における回転角度及び撮像座標系における回転角度を対応づけて、回転角度対応関係として、回転角度対応関係保持部６９に保持する。ステージ座標系における回転角度は、移動機構制御部８０が認識している回転角度である。撮像座標系における回転角度は、各回転移動につき回転中心点および移動前後の基準目印によって仮想的に描かれる二等辺三角形の底角を構成する２頂点の座標値から、三角関数の原理に基づいて算出することができる。なお、各回転移動の任意の回転角度が等角度である必要はない。なお、アライメント部７０は、回転角度対応関係を参照して、ステージ１０を目標位置に移動させるためのステージ１０の回転角度を特定する。つまり、アライメント部７０は撮像座標系において特定した回転角度に対応するステージ座標系における回転角度を回転角度対応関係を参照して特定する。
【００９８】
回転中心位置、及び回転角度を変えて計測点を多くするほど、回転角度対応関係の精度は向上する。計測されない角度については、任意の方法により補間を行うことができる。なお、撮像範囲に対して回転角度を大きく取って角度キャリブレーションを行う場合は、基準目印を撮像範囲内に収めるための処理として前述したのと同じ方法により、回転移動と平行移動を組み合わせることで、撮像範囲に基づく制約条件を回避することができる。
【００９９】
なお、本実施形態では主に２台の撮像装置の撮像座標系のキャリブレーション方法を示した。しかし、３台以上の撮像装置の撮像座標系を相互に、かつ、多重的にキャリブレーションしてもよい。例えば、３台の撮像装置Ａ、Ｂ、及びＣを用いる場合、本実施形態の構成を撮像装置ＡＢ間、ＢＣ間、及びＡＣ間に適用することにより、ＡＢ間、ＢＣ間のみに適用した場合よりも、システム全体の精度を向上させることができる。さらに、このような相互かつ多重的なキャリブレーションによれば、複数の一般的に販売される比較的安価な撮像装置を組み合わせることにより、従来技術では対応不可能であった広範囲の作業領域をあたかも単一の巨大な撮像装置で撮像するかのように取り扱うことができる。
【０１００】
なお、本実施形態に係る移動機構制御装置５０は、上述のキャリブレーション及びアライメントに関わる各種処理を行うプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにキャリブレーション及びアライメントに関わる各種処理を行うプログラムを実行させることにより、第１画像取得部４２−１、第２画像取得部４２−２、キャリブレーション部６０、座標系対応関係保持部６６、アライメント部７０、目標位置保持部７８、及び移動機構制御部８０としてコンピュータを機能させることで、移動機構制御装置５０を構成してもよい。
【０１０１】
コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、移動機構制御装置５０として機能する。
【０１０２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ ステージ
２０ オブジェクト
３０ 移動機構
３２ 第１Ｘ方向移動機構
３４ 第２Ｘ方向移動機構
３６ Ｙ方向移動機構
４０−１ 第１撮像部
４０−２ 第２撮像部
４２−１ 第１画像取得部
４２−２ 第２画像取得部
５０ 移動機構制御装置
６０ キャリブレーション部
６６ 座標系対応関係保持部
７０ アライメント部
７２ 位置特定部
７４ 平行移動量特定部
７６ 回転量特定部
７８ 目標位置保持部
８０ 移動機構制御部
１００ 移動体制御システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部の第１撮像範囲内の任意の第１点を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、
前記第１点を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、
それぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、前記第１撮像部に対して予め定められた第１撮像座標系における前記第１点に対応する第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、
それぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、前記第２撮像部に対して予め定められた第２撮像座標系における前記第１点に対応する第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、
前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記第１撮像座標系及び前記第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、
を備える移動体制御システム。
【請求項２】
前記第１画像取得部は、前記第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得し、
前記第２画像取得部は、前記第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得し、
前記第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、それぞれの前記第１点に対応するそれぞれの前記第１回転中心位置を特定し、
前記第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、それぞれの前記第１点に対応するそれぞれの前記第２回転中心位置を特定し、
前記座標系対応関係保持部は、それぞれの前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記座標系対応関係を保持する
請求項１に記載の移動体制御システム。
【請求項３】
前記第１画像取得部は、前記第２撮像部の第２撮像範囲内の任意の第２点を中心に、前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得し、
前記第２画像取得部は、前記第２点を中心に、前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得し、
前記第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、前記第１撮像座標系における前記第２点に対応する前記第１回転中心位置を特定し、
前記第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、前記第２撮像座標系における前記第２点に対応する前記第２回転中心位置を特定し、
前記座標系対応関係保持部は、前記第２点に対応する前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記座標系対応関係を保持する
請求項１または２に記載の移動体制御システム。
【請求項４】
前記第１画像取得部は、前記第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得し、
前記第２画像取得部は、前記第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得し、
前記第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、それぞれの前記第２点に対応するそれぞれの前記第１回転中心位置を特定し、
前記第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、それぞれの前記第２点に対応するそれぞれの前記第２回転中心位置を特定し、
前記座標系対応関係保持部は、それぞれの前記第２点に対応するそれぞれの前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記座標系対応関係を保持する
請求項３に記載の移動体制御システム。
【請求項５】
前記座標系対応関係を参照することで、前記第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる前記移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第１位置、及び前記第２撮像部が撮像した第２画像に含まれる前記オブジェクトに対して予め定められた第２目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、
前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における前記第１位置及び前記第２位置を結ぶ直線と、前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、前記オブジェクトを目標位置に移動すべく、前記第１撮像部の第１撮像範囲内または前記第２撮像部の第２撮像範囲内の予め定められた点を中心として移動機構を介して前記移動体を回転させる移動機構制御部と
を備える請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項６】
前記移動機構制御部は、前記第１目印または前記第２目印に基づいて定められる点を中心として前記移動機構を介して前記移動体を回転させることで、前記オブジェクトを目標位置に移動させる
請求項５に記載の移動体制御システム。
【請求項７】
前記移動機構は、予め定められた第１方向に前記移動体を平行移動させる２つの第１方向移動機構と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記移動体を平行移動させる第２方向移動機構とを有し、
前記移動機構制御部は、前記２つの第１方向移動機構及び前記第２方向移動機構をそれぞれ制御することで、前記移動体を回転させる
請求項５または請求項６に記載の移動体制御システム。
【請求項８】
前記移動体を任意の距離だけ平行移動させた場合に、平行移動前及び平行移動後の前記第１基準目印の前記第１撮像座標系における移動距離の実測値と前記第２基準目印の前記第２撮像座標系における移動距離の実測値の比を取得する比取得部と、
前記実測値の比に基づき補正係数を特定する補正係数特定部と、
前記オブジェクトを前記目標位置に移動させる場合に、前記補正係数に基づいて前記移動体の平行移動量を特定する平行移動量特定部と
をさらに備える請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項９】
任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの前記第１画像あるいは前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印あるいは前記第２基準目印に基づいて特定される前記第１撮像座標系あるいは前記第２撮像座標系における回転角度と、前記移動体に対して予め定められた移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備える
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１から請求項９のいずれか１つの移動体制御システムとして機能させるためのプログラム。
【請求項１１】
移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部の第１撮像範囲内の任意の第１点を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得段階と、
前記第１点を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得段階と、
それぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、前記第１撮像部に対して予め定められた第１撮像座標系における前記第１点に対応する第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定段階と、
それぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、前記第２撮像部に対して予め定められた第２撮像座標系における前記第１点に対応する第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定段階と、
前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記第１撮像座標系及び前記第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持段階と、
を含む移動体制御方法。
【請求項１２】
移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、前記移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、
前記撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、
前記座標系対応関係に基づいて前記指定座標値に対応する前記移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された前記画像をそれぞれ取得する画像取得部と、
それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、
前記移動体座標系における座標値と前記回転中心座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する対応関係補正部と、
を備える移動体制御システム。
【請求項１３】
前記画像取得部は、前記特定された座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で複数回、回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された３以上の前記画像をそれぞれ取得し、
前記回転中心位置特定部は、それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する
請求項１２に記載の移動体制御システム。
【請求項１４】
前記指定座標値特定部は、複数の前記指定座標値を特定し、
前記画像取得部は、前記座標系対応関係に基づいて前記複数の指定座標値に対応する前記移動体座標系におけるそれぞれの座標値を特定し、当該特定されたそれぞれの座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された前記画像をそれぞれ取得し、
前記回転中心位置特定部は、それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を前記複数の指定座標値ごとに回転中心座標値としてそれぞれ特定し
前記対応関係補正部は、前記特定されたそれぞれの座標値とそれぞれの前記回転中心座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する
請求項１２または請求項１３に記載の移動体制御システム。
【請求項１５】
前記指定座標値特定部は、前記撮像座標系において予め定められた線形上に配列された座標値に対応する複数の前記指定座標値を特定し、
前記対応関係補正部は、前記複数の指定座標値ごとに特定された複数の回転中心座標値を前記線形上に配列された座標値に基づいて補正し、前記特定されたそれぞれの座標値と補正後のそれぞれの前記回転中心座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する
請求項１４に記載の移動体制御システム。
【請求項１６】
前記画像取得部は、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、前記移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、
を有し、
前記座標系対応関係保持部は、前記第１撮像部の第１撮像座標系と前記第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、
前記回転中心位置特定部は、前記第１画像に含まれる前記第１基準目印及び前記第２画像に含まれる前記第２基準目印のそれぞれに基づいて別個に特定される第１撮像撮像座標系および第２撮像座標系のそれぞれの回転中心座標値に基づいて、何れか一方の撮像座標系における１の前記回転中心座標値を特定する
請求項１２から請求項１５のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１７】
前記画像取得部は、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、前記移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、
を有し、
前記座標系対応関係保持部は、前記第１撮像部の第１撮像座標系と前記第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、
前記指定座標値特定部は、前記第１基準目印に基づいて特定する任意点及び前記第２基準目印に基づいて特定する任意点を結ぶ線分の中点を通る垂線上の任意点を指定座標値として特定する
請求項１２から請求項１５のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１８】
前記座標系対応関係を参照することで、前記第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる前記移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第１位置、及び前記第２撮像部が撮像した第２画像に含まれる前記オブジェクトに対して予め定められた第２目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、
前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における前記第１位置及び前記第２位置を結ぶ直線と、前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、前記オブジェクトを目標位置に移動すべく、撮像範囲内または撮像範囲外の任意の点を中心として移動機構を介して前記移動体を回転させる移動機構制御部と
を備える請求項１６または請求項１７に記載の移動体制御システム。
【請求項１９】
移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、前記移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、
前記撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、
前記座標系対応関係に基づいて前記指定座標値に対応する前記移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された前記画像をそれぞれ取得する画像取得部と、
それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、
前記回転中心座標値と前記指定座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する対応関係補正部と
を備え、
前記画像取得部は、前記移動体が任意の回転角度による回転移動と平行移動を組み合わせた移動する場合に、移動前及び移動後のいずれの時点においても前記基準目印が含まれる前記画像を取得する移動体制御システム。
【請求項２０】
任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印に基づいて特定される前記撮像座標系における回転角度と、前記移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備える
請求項１２から請求項１９のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１】
移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部の第１撮像範囲内の任意の第１点を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、
前記第１点を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、
それぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、前記第１撮像部に対して予め定められた第１撮像座標系における前記第１点に対応する第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、
それぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、前記第２撮像部に対して予め定められた第２撮像座標系における前記第１点に対応する第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、
前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記第１撮像座標系及び前記第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、
を備える移動体制御システム。
【請求項２】
前記第１画像取得部は、前記第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得し、
前記第２画像取得部は、前記第１撮像範囲内の任意の複数の第１点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得し、
前記第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、それぞれの前記第１点に対応するそれぞれの前記第１回転中心位置を特定し、
前記第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、それぞれの前記第１点に対応するそれぞれの前記第２回転中心位置を特定し、
前記座標系対応関係保持部は、それぞれの前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記座標系対応関係を保持する
請求項１に記載の移動体制御システム。
【請求項３】
前記第１画像取得部は、前記第２撮像部の第２撮像範囲内の任意の第２点を中心に、前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得し、
前記第２画像取得部は、前記第２点を中心に、前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得し、
前記第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、前記第１撮像座標系における前記第２点に対応する前記第１回転中心位置を特定し、
前記第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、前記第２撮像座標系における前記第２点に対応する前記第２回転中心位置を特定し、
前記座標系対応関係保持部は、前記第２点に対応する前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記座標系対応関係を保持する
請求項１または２に記載の移動体制御システム。
【請求項４】
前記第１画像取得部は、前記第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得し、
前記第２画像取得部は、前記第２撮像範囲内の任意の複数の第２点のそれぞれを中心に順次、前記移動体を回転させた場合に、それぞれの回転前及び回転後に前記第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得し、
前記第１回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、それぞれの前記第２点に対応するそれぞれの前記第１回転中心位置を特定し、
前記第２回転中心位置特定部は、回転前及び回転後のそれぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、それぞれの前記第２点に対応するそれぞれの前記第２回転中心位置を特定し、
前記座標系対応関係保持部は、それぞれの前記第２点に対応するそれぞれの前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記座標系対応関係を保持する
請求項３に記載の移動体制御システム。
【請求項５】
前記座標系対応関係を参照することで、前記第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる前記移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第１位置、及び前記第２撮像部が撮像した第２画像に含まれる前記オブジェクトに対して予め定められた第２目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、
前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における前記第１位置及び前記第２位置を結ぶ直線と、前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、前記オブジェクトを目標位置に移動すべく、前記第１撮像部の第１撮像範囲内または前記第２撮像部の第２撮像範囲内の予め定められた点を中心として移動機構を介して前記移動体を回転させる移動機構制御部と
を備える請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項６】
前記移動機構制御部は、前記第１目印または前記第２目印に基づいて定められる点を中心として前記移動機構を介して前記移動体を回転させることで、前記オブジェクトを目標位置に移動させる
請求項５に記載の移動体制御システム。
【請求項７】
前記移動機構は、予め定められた第１方向に前記移動体を平行移動させる２つの第１方向移動機構と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記移動体を平行移動させる第２方向移動機構とを有し、
前記移動機構制御部は、前記２つの第１方向移動機構及び前記第２方向移動機構をそれぞれ制御することで、前記移動体を回転させる
請求項５または請求項６に記載の移動体制御システム。
【請求項８】
前記移動体を任意の距離だけ平行移動させた場合に、平行移動前及び平行移動後の前記第１基準目印の前記第１撮像座標系における移動距離の実測値と前記第２基準目印の前記第２撮像座標系における移動距離の実測値の比を取得する比取得部と、
前記実測値の比に基づき補正係数を特定する補正係数特定部と、
前記オブジェクトを前記目標位置に移動させる場合に、前記補正係数に基づいて前記移動体の平行移動量を特定する平行移動量特定部と
をさらに備える請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項９】
任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの前記第１画像あるいは前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印あるいは前記第２基準目印に基づいて特定される前記第１撮像座標系あるいは前記第２撮像座標系における回転角度と、前記移動体に対して予め定められた移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備える
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１から請求項９のいずれか１つの移動体制御システムとして機能させるためのプログラム。
【請求項１１】
移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部の第１撮像範囲内の任意の第１点を中心に移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得段階と、
前記第１点を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得段階と、
それぞれの前記第１画像に含まれるそれぞれの前記第１基準目印に基づいて、前記第１撮像部に対して予め定められた第１撮像座標系における前記第１点に対応する第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定段階と、
それぞれの前記第２画像に含まれるそれぞれの前記第２基準目印に基づいて、前記第２撮像部に対して予め定められた第２撮像座標系における前記第１点に対応する第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定段階と、
前記第１回転中心位置及び前記第２回転中心位置に基づく前記第１撮像座標系及び前記第２撮像座標系の対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持段階と、
を含む移動体制御方法。
【請求項１２】
移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、前記移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、
前記撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、
前記座標系対応関係に基づいて前記指定座標値に対応する前記移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された前記画像をそれぞれ取得する画像取得部と、
それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、
前記移動体座標系における座標値と前記回転中心座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する対応関係補正部と、
を備える移動体制御システム。
【請求項１３】
前記画像取得部は、前記特定された座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で複数回、回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された３以上の前記画像をそれぞれ取得し、
前記回転中心位置特定部は、それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する
請求項１２に記載の移動体制御システム。
【請求項１４】
前記指定座標値特定部は、複数の前記指定座標値を特定し、
前記画像取得部は、前記座標系対応関係に基づいて前記複数の指定座標値に対応する前記移動体座標系におけるそれぞれの座標値を特定し、当該特定されたそれぞれの座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された前記画像をそれぞれ取得し、
前記回転中心位置特定部は、それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を前記複数の指定座標値ごとに回転中心座標値としてそれぞれ特定し
前記対応関係補正部は、前記特定されたそれぞれの座標値とそれぞれの前記回転中心座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する
請求項１２または請求項１３に記載の移動体制御システム。
【請求項１５】
前記指定座標値特定部は、前記撮像座標系において予め定められた線形上に配列された座標値に対応する複数の前記指定座標値を特定し、
前記対応関係補正部は、前記複数の指定座標値ごとに特定された複数の回転中心座標値を前記線形上に配列された座標値に基づいて補正し、前記特定されたそれぞれの座標値と補正後のそれぞれの前記回転中心座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する
請求項１４に記載の移動体制御システム。
【請求項１６】
前記画像取得部は、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、前記移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、
を有し、
前記座標系対応関係保持部は、前記第１撮像部の第１撮像座標系と前記第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、
前記回転中心位置特定部は、前記第１画像に含まれる前記第１基準目印及び前記第２画像に含まれる前記第２基準目印のそれぞれに基づいて別個に特定される第１撮像撮像座標系および第２撮像座標系のそれぞれの回転中心座標値に基づいて、何れか一方の撮像座標系における１の前記回転中心座標値を特定する
請求項１２から請求項１５のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１７】
前記画像取得部は、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に、前記移動体に対して予め定められた第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部により撮像された前記第１画像をそれぞれ取得する第１画像取得部と、
前記指定座標値を中心に前記移動体を回転させた場合に、回転前及び回転後に前記移動体に対して予め定められた第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部により撮像された前記第２画像をそれぞれ取得する第２画像取得部と、
を有し、
前記座標系対応関係保持部は、前記第１撮像部の第１撮像座標系と前記第２撮像部の第２撮像座標系との対応関係を保持し、
前記指定座標値特定部は、前記第１基準目印に基づいて特定する任意点及び前記第２基準目印に基づいて特定する任意点を結ぶ線分の中点を通る垂線上の任意点を指定座標値として特定する
請求項１２から請求項１５のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【請求項１８】
前記座標系対応関係を参照することで、前記第１撮像部が撮像した第１画像に含まれる前記移動体が保持するオブジェクトに対して予め定められた第１目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第１位置、及び前記第２撮像部が撮像した第２画像に含まれる前記オブジェクトに対して予め定められた第２目印の前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における第２位置を特定する位置特定部と、
前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系における前記第１位置及び前記第２位置を結ぶ直線と、前記第１撮像座標系または前記第２撮像座標系において予め定められた目標線とがなす角度に基づいて、前記オブジェクトを目標位置に移動すべく、撮像範囲内または撮像範囲外の任意の点を中心として移動機構を介して前記移動体を回転させる移動機構制御部と
を備える請求項１６または請求項１７に記載の移動体制御システム。
【請求項１９】
移動体に対して予め定められた基準目印を含む画像を撮像する撮像部に対して予め定められた撮像座標系と、前記移動体に対して予め定められた移動体座標系との対応関係を示す座標系対応関係を保持する座標系対応関係保持部と、
前記撮像座標系における撮像範囲内または撮像範囲外の任意点の座標値を指定座標値として特定する指定座標値特定部と、
前記座標系対応関係に基づいて前記指定座標値に対応する前記移動体座標系における座標値を特定し、当該特定された座標値を中心に前記移動体を任意の回転角度で回転移動させた場合に、移動前及び移動後に前記撮像部により撮像された前記画像をそれぞれ取得する画像取得部と、
それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印及び前記回転角度に基づいて、前記移動体の回転中心位置に対する前記撮像座標系における座標値を回転中心座標値として特定する回転中心位置特定部と、
前記回転中心座標値と前記指定座標値とに基づいて前記座標系対応関係を補正する対応関係補正部と
を備え、
前記画像取得部は、前記移動体が任意の回転角度による回転移動と平行移動を組み合わせた移動する場合に、移動前及び移動後のいずれの時点においても前記基準目印が含まれる前記画像を取得する移動体制御システム。
【請求項２０】
任意点を中心に前記移動体を複数回、回転させた場合に、それぞれの前記画像に含まれるそれぞれの前記基準目印に基づいて特定される前記撮像座標系における回転角度と、前記移動体座標系における回転角度との対応関係を示す回転角度対応関係を保持する回転角度対応関係保持部をさらに備える
請求項１２から請求項１９のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７９３４（Ｐ２０１２−７９３４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４２５１２（Ｐ２０１０−１４２５１２）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５０４３８２６７１）コグネックス・コーポレイション (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５０４３８２６７１）コグネックス・コーポレイション (16)
【Ｆターム（参考）】
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