JP2023060597A - 部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】部品認識処理において部品認識異常が発生した場合に、レンズ汚れ等、カメラユニットの異常を判定する技術を提供する。【解決手段】部品実装システム１００は、搭載ヘッド１６１による部品の吸着保持状態の画像を取得するカメラユニット１８を含む実装機本体１と、カメラユニット１８が撮像した画像に基づき、部品吸着状態を認識する部品認識処理を行い、さらに部品認識異常が発生した場合に、カメラユニットの異常の有無を判定する統括制御部２１とを備える。統括制御部２１は、カメラユニット１８による過去の正常状態画像Ｇ０を取得して、この正常状態画像Ｇ０と、部品認識異常が発生した画像である異常状態画像Ｇ１とを比較し、画像間の差異点に基づきカメラユニット１８の異常の有無を判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、部品供給エリアから部品を取り出し、この部品を基板上に搬送して搭載（実装）することにより、部品搭載基板を生産する部品実装システムに関する。

従来から、プリント基板等の基板上に電子部品（以下、単に「部品」という）が搭載された部品搭載基板を生産する実装機を含む部品実装システムが知られている。特許文献１に記載されるように、実装機には、通常、部品供給エリアから部品を吸着保持して基板上に搬送する搭載ヘッドと、搭載ヘッドに吸着保持された部品を撮像するカメラユニットとが備えられており、部品供給エリアからの部品取出し後、基板への搭載前に、搭載ヘッドに吸着保持された部品が前記カメラユニットにより撮像される。その画像に基づき、搭載ヘッドに対する部品の位置ずれ（吸着ずれ）等を認識する部品認識処理が行われる。そして、基板への部品の搭載時には、その認識結果に応じた搭載ヘッドの位置補正が行われることで、基板に対する部品の搭載位置精度が確保される。一方、部品認識処理において画像中の部品を認識できない場合や、画像中の部品に異常がある場合には、実装機がエラーストップし、オペレータに対して部品認識異常が報知される。例えば、部品吸着ミスにより搭載ヘッドが部品を吸着保持していない場合や、吸着保持された部品の姿勢が極端に悪い場合（部品の位置ずれが許容値を超えている場合）などには、部品認識異常が発生する。

特開２０１５－１３０３７７号公報

ところで、上記実装機において、カメラユニットは、撮像素子を備えるカメラ本体と、これに付設される専用の照明装置と、を備えており、通常は、実装機の周囲の照明環境（工場内の照明環境）の影響を受けることなく、部品画像を取得することができる。しかし、カメラ本体のレンズ汚れや、故障による照明装置の輝度レベル低下などの異常が生じた場合には、取得される画像の画質が低下し、これが原因で部品認識異常が発生する場合がある。

つまり、搭載ヘッドに部品が適切に吸着保持されていても、レンズ汚れ等が部品の認識の妨げとなり、これによって部品認識異常が発生する。従って、部品認識異常が発生した場合に、その要因がレンズ汚れ等、カメラユニットの異常か否かを判別できれば、速やかな対応が可能となり、実装機のエラーストップ期間を短縮することができるようになるが、特許文献１には、そのような技術への言及は見られない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、実装機における部品認識処理で部品認識異常が発生した場合に、レンズ汚れ等、カメラユニットの異常を判定することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る部品実装システムは、部品供給を行うフィーダから部品を吸着保持して取り出し、当該部品を基板に搭載する部品搭載処理を行う搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドによる部品の吸着保持状態に関する画像を取得するカメラユニットと、を含む実装実行部と、前記カメラユニットが撮像した画像に基づき、前記搭載ヘッドによる前記部品の吸着状態を認識する部品認識処理を行う認識部と、前記部品認識処理において部品認識異常が発生した場合に、前記カメラユニットの異常の有無を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記カメラユニットによる過去の撮像画像であって且つ正常な部品認識状態の画像である正常状態画像を取得し、この正常状態画像と、前記部品認識異常が発生した画像である異常状態画像とを比較して、これら画像間の差異点に基づき前記カメラユニットの異常の有無を判定する、ことを特徴とする。

この部品実装システムでは、認識部による部品認識処理において部品認識異常が発生すると、判定部が、カメラユニットによる過去の正常状態画像（正常な部品認識状態の画像）を取得し、この正常状態画像と異常状態画像（部品認識異常が発生した画像）とを比較して、これら画像間の差異点に基づきカメラユニットの異常の有無を判定する。レンズ汚れや照明不良など、カメラユニットに異常がある場合には、正常状態画像と異常状態画像との間に明確な差異が生じている場合が多い。そのため、この部品実装システムによれば、部品認識処理の際にカメラユニットの異常の有無を判定することが可能となる。

上記部品実装装置において、前記異常状態画像及び正常状態画像の各々は、部品を示す画素群からなる部品画像と、当該部品画像の周辺領域を示す画素群からなる背景画像と、を含み、前記判定部は、前記異常状態画像における前記背景画像と前記正常状態画像における前記背景画像との差異点に基づき前記カメラユニットの異常の有無を判定する。

カメラユニットのレンズに汚れがあってこれが背景画像に写り込むと、当該汚れが部品の一部と認識され、これが部品認識異常の要因となる場合がある。上記構成によれば、異常状態画像における背景画像と正常状態画像における背景画像との差異点に基づきカメラユニットの異常の有無が判定されるため、既述のようなレンズの汚れによる部品認識異常が発生した際には、高いレベルでカメラユニットに異常があると判定することが可能となる。

この場合、前記判定部は、前記異常状態画像における前記背景画像の明度が、前記正常状態画像における前記背景画像の明度よりも低い場合に、前記カメラユニットに異常が有ると判定する。

埃等の付着によりカメラユニットのレンズ全体が汚れているような場合、あるいは照明に異常がある場合には、画像全体が暗くなって部品画像と背景画像とにコントラスト差が小さくなり、その結果、部品が不鮮明となって部品認識異常が発生する場合がある。上記構成によれば、異常状態画像における背景画像の明度と正常状態画像における背景画像の明度との比較に基づきカメラユニットの異常の有無が判定されるため、既述のような、埃等の付着によりカメラユニットのレンズ全体が汚れているような場合に、高いレベルでカメラユニットに異常があると判定することが可能となる。

この場合、前記判定部は、さらに、前記異常状態画像における前記背景画像の明度が閾値以下である場合に、前記カメラユニットに異常が有ると判定するのが好適である。

この構成によれば、埃等の付着によりカメラユニットのレンズ全体が汚れているようなカメラユニットの異常を、より正確に判定することが可能となる。

なお、上記部品実装装置において、前記判定部は、前記異常状態画像の被写体である部品と同一品種の部品を被写体とする画像を前記正常状態画像として取得するのが好適である。

この構成によれば、被写体が同一であるため、異常状態画像と正常状態画像との間の差異点に基づくカメラユニットの異常の有無判定の信頼性が向上する。

上記部品実装装置においては、前記判定部が前記カメラユニットに異常が有ると判定した場合に、当該カメラユニットの異常を報知する報知部をさらに備えているのが好適である。

この構成によると、部品認識異常が発生した際に、その要因がカメラユニットの異常にあることをオペレータが認知することができる。そのため、その他の要因についてオペレータが検討する手間が省け、その後の対応を速やかに講じること、ひいては実装実行部のエラーストップの期間短縮を図ることが可能となる。

なお、上記部品実装システムにおいて、前記判定部は、前記カメラユニットに異常が無いと判定した場合には、前記搭載ヘッドによる吸着ミス及び／又は部品異常が発生したと判定し、前記報知部は、搭載ヘッドによる吸着ミス及び／又は部品異常が発生したことを報知する構成であってもよい。

この構成によると、部品認識異常が発生した場合に、その要因が搭載ヘッドによる吸着ミス及び／又は部品異常であることをオペレータが認知することができる。そのため、カメラユニットの異常についてオペレータが検討する手間が省け、その後の対応を速やかに講じること、ひいては実装実行部のエラーストップの期間短縮を図ることが可能となる。

上記の各態様に係る部品実装装置によれば、実装機における部品認識処理で部品認識異常が発生した場合に、レンズ汚れ等、カメラユニットの異常を判定することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る部品実装システムを示す平面略図である。 前記部品実装システムの構成を示すブロック図である。 前記部品実装システムに備えられる実装機の実装機本体を示す平面図である。 前記実装機本体に備えられるヘッドユニット及びカメラユニットを示す正面模式図である。 実装制御部による部品認識処理の制御を示すフローチャートである。 部品認識処理で取得された正常状態画像を示す図である。 部品認識処理で取得された異常状態画像の一例を示す図である。 部品認識処理で取得された異常状態画像の他の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

［部品実装システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る部品実装システム１００を示す平面略図であり、図２は、この部品実装システム１００の構成を示すブロック図である。

部品実装システム１００は、複数の実装機（当例では４台の実装機１０１～１０４）と、これら実装機１０１～１０４にデータ通信可能に接続された管理装置１１０とを備える。実装機１０１～１０４は、プリント配線基板等の基板Ｐ（図３参照）上に電子部品（以下、「部品」と称する）を搭載して部品搭載基板を生産する装置である。これらの実装機１０１～１０４は、基板Ｐの搬送方向に直列に連結されて部品実装ラインを構成している。図中の白抜き矢印は、基板Ｐの搬送方向を示している。

各実装機１０１～１０４の基本的な構成は同一である。以下、一台の実装機１０１を例に、その具体的な構成について説明する。実装機１０１は、図２に示すように、実装機本体１と、実装制御部２と、実装通信部３と、表示部４と、操作部５とを備える。なお、実装機本体１は、本発明の「実装実行部」に相当し、表示部４は、本発明の「報知部」に相当する。

実装機本体１は、基板Ｐに部品を搭載する部品搭載処理を行う。実装通信部３は、管理装置１１０とデータ通信を行うためのインターフェースであり、各種のデータ及び情報を管理装置１１０との間で出入力する機能を有する。実装制御部２は、後述する記憶部２２に記憶された基板データに従って実装機本体１による部品搭載処理を制御するとともに、実装通信部３のデータ通信を制御する。表示部４は、部品搭載処理に関する各種情報を表示する。操作部５は、オペレータによる実装制御部２に対する各種指令の入力操作を受ける。以下、これら各部の詳細な構成について説明する。

図３は、実装機１０１の実装機本体１を示す平面図であり、図４は、実装機本体１に備えられるヘッドユニット１６及びカメラユニット１８を示す正面模式図である。なお、先の図１、及び図３、図４では、ＸＹＺ直交座標を用いて方向関係が示されている。

実装機本体１は、基台１０と、コンベア１２と、部品供給ユニット１４と、ヘッドユニット１６と、カメラユニット１８とを含む。基台１０は、実装機本体１が備える各種機器の搭載ベースである。コンベア１２は、基台１０上にＸ方向に延びるように設置された、基板Ｐの搬送ラインであり、一対のベルト式コンベア１２ａで構成されている。コンベア１２は、機外から所定の作業位置に基板Ｐを搬入し、実装作業後に基板Ｐを作業位置から機外へ搬出する。図３中に示す基板Ｐの位置が作業位置である。なお、コンベア１２は、図略のクランプ機構を備えており、基板Ｐは、部品搭載処理中、このクランプ機構により作業位置に位置決めされて保持される。

部品供給ユニット１４は、部品を供給するエリアであり、Ｙ方向においてコンベア１２の両側に各々設けられている。部品供給ユニット１４には、複数のフィーダ１４ａが設置され、各フィーダ１４ａにより部品が供給される。当例では、各部品供給ユニット１４には、一定間隔で部品（小型の表面実装部品）が収納されたテープを繰り出しながら部品を供給するテープフィーダが設置されている。

ヘッドユニット１６は、部品供給ユニット１４においてフィーダ１４ａから部品をピッキングして作業位置へ移動し、クランプ機構に保持された基板Ｐに対して当該部品を搭載する。図４に示すように、ヘッドユニット１６は、吸着ノズル１６１ａを各々先端（下端）に備えた複数の搭載ヘッド１６１を有する。搭載ヘッド１６１は、図外のモータの駆動により、Ｚ方向への進退（昇降）移動及び軸回りの回転移動が可能である。フィーダ１４ａからの部品のピッキングの際には、所定の退避位置から搭載ヘッド１６１が下降し、吸着ノズル１６１ａにより部品を吸着保持した後、前記退避位置に上昇する。そして、基板Ｐへの部品の搭載の際には、基板Ｐの上方において前記退避位置から搭載ヘッド１６１が下降し、当該部品の吸着保持状態を解除することにより部品をリリースする。これにより、基板Ｐ上に設定された目標搭載位置に部品が搭載される。

ヘッドユニット１６は、ヘッドユニット駆動機構１７の作動によって、少なくとも部品供給ユニット１４と作業位置の基板Ｐとの間の上方空間において、水平方向（ＸＹ方向）に移動可能である。ヘッドユニット駆動機構１７は、図３に示すように、基台１０に設置された一対の高架フレームに各々固定された固定レール１７１と、固定レール１７１に沿ってＹ方向に移動するビーム部材１７２と、このビーム部材１７２に沿ってＸ方向に移動する図外のユニット支持部とを備える。このユニット支持部にヘッドユニット１６が組付けられている。ビーム部材１７２及びユニット支持部材は各々モータの駆動力で移動する。これらビーム部材１７２及びユニット支持部材の移動により、ヘッドユニット１６がＸＹ方向に移動する。

カメラユニット１８は、基台１０上において部品供給ユニット１４とコンベア１２との間に設置されている。カメラユニット１８は、吸着ノズル１６１ａによる部品の吸着保持の状態を認識するために当該部品を撮像する部品撮像処理を行う装置である。カメラユニット１８は、各搭載ヘッド１６１の吸着ノズル１６１ａがフィーダ１４ａから部品を吸着保持した後、ヘッドユニット１６が作業位置の基板Ｐの上方へ移動する際に、当該カメラユニット１８の上方を経由することにより、各吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品を下方側から順次撮像する。このようにして得られる画像は、吸着ノズル１６１ａによる部品の吸着ミス（部品が吸着されていな状態）の他、例えば、吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品の姿勢、形状、吸着ノズル１６１ａに対する部品の吸着位置のずれ量などを確認することが可能な画像（吸着処理画像という場合がある）である。基板Ｐ上への部品が搭載される際には、この部品の姿勢やずれ量に基づきヘッドユニット１６の移動方向や移動量が補正される。これにより、目標搭載位置への部品の搭載精度が確保される。

カメラユニット１８は、図４に示すように、カメラ本体１８１と照明装置１８２とを備えている。カメラ本体１８１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary metal - oxide - semiconductor）やＣＣＤ（Charged - coupled device）等の撮像素子と、当該撮像素子に部品の画像を結像させるための複数のレンズ等からなる光学系とを備える。照明装置１８２は、ドーム状に配列された複数のＬＥＤを備え、吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品に対して下方から照明光を照射する。この構成により、カメラユニット１８は、吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品に対して下方から照明光を照射し、部品で反射した反射光をカメラ本体１８１ａで受光する。これにより部品を撮像する。

図２に戻って、表示部４は、例えば液晶ディスプレイ等によって構成され、実装機本体１による部品搭載処理の各種情報を表示する。表示部４の表示動作は、後述する表示制御部２８によって制御される。操作部５は、キーボード、マウス、又は操作部５に設けられたタッチパネル等によって構成される。操作部５は、オペレータによる実装制御部２に対する各種指令の入力操作を受ける。

実装制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。実装制御部２は、主たる機能構成として、統括制御部２１、記憶部２２、搬送制御部２３、部品供給制御部２４、ヘッド制御部２５、撮像制御部２６、画像処理部２７、表示制御部２８及び通信制御部２９などを含む。

統括制御部２１は、記憶部２２に記憶されている実装プログラム及び各種データに基づき、実装機本体１の部品搭載処理の動作や、実装通信部３のデータ通信動作等、実装機１０１の動作を統括的に制御するとともに、当該制御に伴う各種演算処理や判定処理を実行する。具体的に、統括制御部２１は、カメラユニット１８によって撮像された画像に基づいて、吸着ノズル１６１ａによる部品吸着ミスの発生を検出したり、吸着ノズル１６１ａに対する部品の吸着位置のずれ量を求める等の部品認識処理を実行し、更にこの部品認識処理の結果を、表示制御部２８を介して表示部４に表示させる。当例では特に、この統括制御部２１は、部品認識処理において部品の認識異常が発生した場合、カメラユニット１８の異常の有無を判定する処理を併せて実行する。この点については、後に詳述する。なお、当例では、この統括制御部２１が本発明の「認識部」及び「判定部」として機能する構成となっている。

記憶部２２は、実装プログラムや各種データを記憶する。各種データには、統括制御部２１によって参照される基板データが含まれる。この基板データは、統括制御部２１による実装機本体１の部品搭載処理のベースとなるデータであり、複数のパラメータ情報と、目標吸着位置情報と、目標搭載位置情報とを含んでいる。パラメータ情報は、部品の種別及び形状（寸法）、搭載ヘッドの種別、吸着ノズルの種別、フィーダ１４ａの種別及び配置などの情報である。また、目標吸着位置情報は、吸着ノズル１６１ａによる部品の吸着時における目標の吸着位置（目標吸着位置）を示す情報である。また、目標搭載位置情報は、基板Ｐ上における部品の目標搭載位置を示す情報である。

搬送制御部２３、部品供給制御部２４、ヘッド制御部２５、撮像制御部２６、表示制御部２８及び通信制御部２９は、統括制御部２１からの指令に基づき各部の動作を制御する。すなわち、搬送制御部２３は、コンベア１２による基板Ｐの搬送動作を制御する。また、部品供給制御部２４は、部品供給ユニット１４に配列されたフィーダ１４ａ各々による部品の供給動作を制御する。また、ヘッド制御部２５は、前記ヘッドユニット１６及び搭載ヘッド１６１の動作を制御する。また、撮像制御部２６は、カメラユニット１８による部品の撮像動作を制御する。また、表示制御部２８は、表示部４による表示動作を制御する。また、通信制御部２９は、実装通信部３を制御することにより、実装機１０１と管理装置１１０との間のデータ通信を制御する。また、画像処理部２７は、カメラユニット１８から入力される画像データに所定の画像処理を施す。この画像処理が施された画像に基づき、統括制御部２１は、前記の部品認識処理、及びカメラユニット１８の異常有無の判定処理を実行する。

以上は、実装機１０１の構成であるが、既述の通り、他の実装機１０２～１０４の構成も、基本的にはこの実装機１０１と共通である。

管理装置１１０は、実装機１０１とデータ通信可能に接続された、例えばパーソナルコンピュータによって構成される。管理装置１１０は、管理制御部１１１と、管理通信部１１２と、管理記憶部１１３と、表示部１１４と、操作部１１５とを備える。

管理通信部１１２は、実装機１０１～１０４とデータ通信を行うためのインターフェースであり、実装機１０１～１０４から入力される後述の管理データＭＤを取得する。管理記憶部１１３は、管理通信部１１２により取得された管理データＭＤを蓄積して記憶する。表示部１１４は、例えば液晶ディスプレイ等によって構成され、管理記憶部１１３に記憶されている管理データＭＤの情報などを表示する。操作部１１５は、キーボード、マウス、または、管理表示部１２５に設けられたタッチパネル等によって構成される。操作部１１５は、オペレータによる表示部１１４の表示に関する各種指令の入力操作を受け付ける。管理制御部１１１は、操作部１１５に入力された指令に応じて表示部１１４を制御する。また、管理制御部１１１は、実装機１０１～１０４からの要求に応じて管理通信部１１２を制御し、管理記憶部１１３に記憶されている管理データＭＤを読み出し、当該管理データＭＤを要求のあった実装機１０１～１０４へ出力する処理を実行する。

［実装制御部２による部品認識処理等の制御］
図５は、実装制御部２（統括制御部２１）による部品認識処理等の制御を示すフローチャートである。この制御は、ヘッドユニット１６の各搭載ヘッド１６１（吸着ノズル１６１ａ）による部品吸着処理（フィーダ１４ａからの部品のピッキング処理）が行われた後、各搭載ヘッド１６１に吸着保持された部品が基板Ｐ上に搭載されるまでの間に実行される。

統括制御部２１は、まず、カメラユニット１８による部品撮像処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ１）、Ｙｅｓの場合には、画像処理部２７により所定の画像処理が施された吸着処理画像であって、予め設定された順番の最初の搭載ヘッド１６１に対応する吸着処理画像に基づき部品認識処理を実行する（ステップＳ３）。そして、部品認識の結果が正常か否かを判断する（ステップＳ５）。

ステップＳ５の処理では、吸着処理画像中に部品を認識することができ、かつ、部品の姿勢、形状、及び吸着位置ずれ量の何れもが予め定められた許容範囲内にある場合には、統括制御部２１は、部品認識が正常であると判断する。この場合、統括制御部２１は、正常と判断した吸着処理画像（「正常状態画像」という）に、前記パラメータ情報及び吸着位置ずれ量データなどを関連づけた管理データＭＤを作成し、この管理データＭＤを、実装通信部３を介して管理装置１１０に入力する。管理装置１１０は、各実装機１０１～１０４から入力された管理データＭＤを、実装機毎に管理記憶部１１３に蓄積して記憶する（ステップＳ７）。

次に、統括制御部２１は、全部品について部品認識処理が終了したか否か、すなわち全搭載ヘッド１６１に対応する吸着処理画像について部品認識処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ９）。ここでＮｏの場合には、処理をステップＳ１にリターンし、次の順番の搭載ヘッド１６１に対応する吸着処理画像に基づいて部品認識処理を実行する。最終的に、全部品について部品認識処理が終了したと判断すると（ステップＳ９でＹｅｓ）、統括制御部２１は、本フローチャートの制御を終了する。

一方、ステップＳ５で、部品認識結果が異常であると判断した場合（ステップＳ５でＮｏ）、すなわち、吸着処理画像において部品を認識できない場合や、部品の姿勢、形状、及び吸着位置ずれ量の何れかが許容範囲を超えている場合には、統括制御部２１は、処理をステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、統括制御部２１は、管理装置１１０に対して問合せ信号を出力し、自機の管理データＤＭ、すなわち統括制御部２１を備える実装機自信の管理データＤＭであって、当該部品認識異常が発生した部品と同一部品（同一品種の部品）の正常状態画像を含む管理データＤＭが管理記憶部１１３に記憶されているかを確認する。ここで、Ｎｏの場合には、統括制御部２１は、さらに管理装置１１０に対して問合せ情報を出力し、自機以外の管理データＤＭであって、当該部品認識異常が発生した部品と同一部品の正常状態画像を含む管理データＤＭが管理記憶部１１３に記憶されているかを確認する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３でＮｏの場合、すなわち自機、及び自機以外の実装機１０１～１０４の何れについても、正常状態画像を含む管理データＤＭが存在しない場合、統括制御部２１は、表示制御部２８を介して表示部４を制御し、部品認識異常の発生を示す画面を表示部４に表示させ、さらに部品供給制御部２４を介して各フィーダ１４ａの作動を停止させるとともに、ヘッド制御部２５を介してヘッドユニット１６の作動を停止させる（ステップＳ１５、Ｓ１７）。これにより、部品認識異常の発生がオペレータに報知されるとともに、実装機本体１による部品搭載処理が中断（エラーストップ）される。

エラーストップ後、統括制御部２１は、操作部５を介してオペレータによる所定の解除操作が入力されるのを待ち（ステップＳ１９）、当該解除操作の入力があると（ステップＳ１９でＹｅｓ）、エラーストップを解除し、処理をステップＳ９に移行する。

一方、ステップＳ１１又はステップＳ１３の処理でＹｅｓの場合、すなわち、正常状態画像を含む管理データＤＭが管理装置１１０に記憶されている場合には、統括制御部２１は、管理装置１１０に読み出し指令信号を出力し、当該管理データＤＭを管理装置１１０から取得する（ステップＳ２１）。

統括制御部２１は、正常状態画像を含む管理データＭＤを取得すると、この正常状態画像と、異常状態画像（ステップＳ５で部品認識異常と判断された吸着処理画像）とを以下のように比較する（ステップＳ２３）。

図６は、正常状態画像の一例を模式的に示している。同図に示すように、正常状態画像Ｇ０は、吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品を示す画素群からなる部品画像Ｇａ０と、この部品画像Ｇａ０の周辺領域を示す画素群からなる背景画像Ｇｂ０と、を含む。ステップＳ２３の処理では、統括制御部２１は、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０の明度と、異常状態画像のうち、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０に対応する領域の画像（すなわち、異常状態画像の背景画像）の明度を各々求め、これら背景画像の明度を比較する。この場合、例えば背景画像を示す画素群における各画素の諧調の平均値を背景画像の明度とすることができる。

そして、統括制御部２１は、異常状態画像の背景画像の明度Ｂ２が、正常状態画像Ｇ０の背景画像の明度Ｂ１よりも低く、かつ、異常状態画像の当該明度Ｂ２が、予め設定された閾値Ｂｔ以下か否かを判断する（ステップＳ２５）。閾値Ｂｔは、例えばカメラ本体１８１に埃等が付着してレンズ全体が曇っている（広域な汚れ）状態、若しくは照明装置１８２の故障により照明光が規定の輝度レベルを満たしていない状態で取得された場合の背景画像を想定した値であり、例えばシミュレーション結果に基づく値である。つまり、ステップＳ２５では、部品認識異常の要因が、レンズの曇り（広域な汚れ）や照明不良などのカメラユニット１８の異常であるか否かを判定する。

図７は、異常状態画像の一例を模式的に示している。同図に示す異常状態画像Ｇ１は、部品画像Ｇａ１と背景画像Ｇｂ１とを含むが、カメラユニット１８におけるレンズの曇り（広域な汚れ）や照明不良により全体が暗く写っている。このような画像の場合には、吸着ノズル１６１ａに部品が適切に吸着保持されている場合であっても、部品画像Ｇａ１と背景画像Ｇｂ１とのコントラスト差が少いために部品画像Ｇａ１が正確に認識されず、ステップＳ５の処理で部品認識異常と判定される場合がある。そのため、既述のように、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０の明度Ｂ１と、異常状態画像Ｇ１の背景画像Ｇｂ１の明度Ｂ２とを比較することで、カメラユニット１８のレンズの曇り（広域な汚れ）や照明不良などのカメラユニット１８の異常の有無を判定することが可能となる。

ステップＳ２５の処理でＹｅｓの場合、統括制御部２１は、処理をステップＳ３１に移行する。一方、ステップＳ２５の処理でＮｏと判断した場合、統括制御部２１は、処理をステップＳ２７に移行し、さらに、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０と異常状態画像の背景画像との比較に基づき、カメラユニット１８のレンズへの異物付着を検出する処理を実行して、異物付着の有無を判断する（ステップＳ２９）。この場合、統括制御部２１は、例えば、特定の諧調を閾値として各背景画像を二値化し、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０と異常状態画像の背景画像との差分をとり、残存するブラック画素の面積を求めることにより異物の付着の有無を判定することができる。

図８は、異常状態画像の他の一例であって、カメラユニット１８のレンズに異物が付着した場合の異常状態画像Ｇ２である。この異常状態画像Ｇ２では、背景画像Ｇｂ２のうち、部品画像Ｇａ２に比較的近い位置に異物画像Ｇｆが写っている。このような場合には、部品画像Ｇａ２と異物画像Ｇｆの全体が一つの部品として認識され易く、本来吸着ノズル１６１ａによって部品が適切に吸着保持されている場合でも、部品認識異常と判定される場合がある。そのため、既述のように、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０と異常状態画像Ｇ１の背景画像Ｇｂ１とを比較することで、レンズへの異物の付着（狭域の汚れ）などのカメラユニット１８の異常の有無を判定することが可能になる。

ステップＳ２９で異物が付着していないと判断した場合、すなわちステップＳ２９の処理でＮｏと判定した場合、統括制御部２１は、「カメラユニット１８には異常が無い」と最終判断する。一方、ステップＳ２５及びステップＳ２９の処理でＹｅｓと判定した場合、すなわちレンズの曇り（広域な汚れ）又は異物の付着（狭域の汚れ）があると判定した場合、統括制御部２１は、「カメラユニット１８に異常がある」と最終判断する。

ステップＳ２９の処理でＹｅｓの場合には、統括制御部２１は、ステップＳ３１に処理を移行する。ステップＳ３１では、統括制御部２１は、表示制御部２８を介して表示部４を制御することにより、部品認識異常の発生を示す画面を表示部４に表示させる。この場合、ステップＳ２５又はステップＳ２９の各処理でＹｅｓと判断した場合、すなわちカメラユニット１８に異常が有ると判定した場合には、統括制御部２１は、部品認識異常を示す情報と共に、カメラユニット１８の異常を示す情報が表示されるように表示部４を制御する。これにより、部品認識異常の発生に加えて、当該部品認識異常の要因が、カメラユニット１８の異常でることがオペレータに報知される。

なお、ステップＳ２９の処理でＮｏの場合、すなわちカメラユニット１８に異常が無いと判定した場合には、統括制御部２１は、部品認識異常を示す情報と共に、搭載ヘッド１６１による部品の吸着ミス及び部品異常を示す情報が表示されるように表示部４を制御する。吸着ミスとは、既述の取り部品が吸着されていな状態である。また、部品異常とは、部品の姿勢、形状、及び吸着位置ずれ量の何れかが許容範囲を超えている状態である。部品認識異常の要因がカメラユニット１８以外にある場合、その多くは、経験的に吸着ミスまた部品異常の何れかである。そのため、当例では、カメラユニット１８に異常が無いと判定した場合には、統括制御部２１が、部品の吸着ミス及び／又は部品異常を示す情報を表示部４に表示させる。

統括制御部２１は、さらに、部品供給制御部２４を介して各フィーダ１４ａの作動を停止させるとともに、ヘッド制御部２５を介してヘッドユニット１６の作動を停止させ、これにより実装機本体１による部品搭載処理を中断（エラーストップ）させる（ステップＳ３３）。そして、エラーストップ後、操作部５を介してオペレータによる所定の解除操作が入力されるのを待ち（ステップＳ３５）、当該解除操作の入力があると（ステップＳ３５でＹｅｓ）、統括制御部２１は、エラーストップを解除し、処理をステップＳ９にリターンする。

［作用効果等］
上述した部品実装システム１００では、カメラユニット１８が撮像した画像に基づき、統括制御部２１が、搭載ヘッド１６１による部品の吸着状態を認識する部品認識処理を実行する（図５のステップＳ２）。統括制御部２１は、この部品認識処理において部品認識異常と判断した場合（図５のステップＳ５でＮｏ）には、カメラユニット１８による過去の吸着処理画像であって且つ正常な部品吸着状態の画像である正常状態画像Ｇ０を含む管理データＤＭを管理装置１１０から取得し、この正常状態画像Ｇ０と、部品認識異常と判断された吸着処理画像である異常状態画像（Ｇ１、Ｇ２）とを比較して、これら画像間の差異点に基づきカメラユニット１８の異常の有無を判定する（ステップＳ２５、Ｓ２９）。詳しくは、既述の通り、統括制御部２１は、正常状態画像Ｇ０の背景画像Ｇｂ０の明度Ｂ１と異常状態画像Ｇ１の背景画像Ｇｂ１の明度Ｂ２とを比較し、これによりレンズの曇り（広域な汚れ）や照明不良などの有無を判定する。また、背景画像Ｇｂ０と背景画像Ｇｂ１とを比較し、レンズへの異物の付着（狭域の汚れ）の有無を判定する。

そして、カメラユニット１８に異常があると判定した場合（図５のステップＳ２５、Ｓ２９でＹｅｓの場合）には、統括制御部２１は、部品認識異常を示す情報と共に、カメラユニット１８の異常を示す情報が表示されるように表示部４を制御する（ステップＳ３１）。逆に、カメラユニット１８に異常がない場合（図５のステップＳ２９でＮｏの場合）には、統括制御部２１は、搭載ヘッド１６１による部品の吸着ミス及び部品異常を示す情報が表示されるように表示部４を制御する（ステップＳ３１）。

このような実施形態の部品実装システム１００によれば、部品認識異常の発生により実装機本体１がエラーストップした場合、オペレータは、その要因がカメラユニット１８か、又はそれ以外（部品の吸着ミス及び部品異常）を切り分けることが可能となる。そのため、オペレータは、実装機本体１のエラーストップの解消に向けた作業に速やかに着手することが可能となる。このことは、実装機本体１のエラーストップの期間の短縮に繋がり、ひいては実装機１０１～１０４による部品搭載基板の生産性の向上にも寄与する。

また、部品吸着異常が発生する毎に、カメラユニット１８の異常の有無が判定されるため、オペレータは、カメラユニット１８に異常があると判定された場合には、その都度、カメラユニット１８の状態を確認し、清掃等のメンテナンスを施すことができる。従って、レンズの汚れや照明不良などのカメラユニット１８の異常が長期的に放置されることが無くなり、搭載ヘッド１６１による部品の吸着状態が正常であるにも拘わらず、カメラユニット１８の異常によって部品認識異常と誤って認識されることが抑制される。そして、このような誤認識の発生が抑制されることで、当該誤認識による部品の廃棄が低減する。従って、無駄に廃棄される部品の数を低減することができるという利点もある。

また、上記部品実装システム１００では、部品認識異常が発生して、管理装置１１０から管理データＤＭを取得する場合（図５のステップＳ２１）には、当該部品認識異常が発生した部品と同一部品の正常状態画像を含む管理データＤＭを取得し、当該管理データＤＭの正常状態画像と異常状態画像（部品認識異常と判断された吸着処理画像）とを比較する。この構成によれば、被写体である部品が両画像間で同一であるため、比較される背景画像の面積などに誤差が少なくなり、背景画像同士の比較をより正確に行うことができる。そのため、カメラユニット１８の異常の有無の判定を精度よく行うことができる。

また、上記部品実装システム１００では、管理装置１１０から正常状態画像を含む管理データＤＭを取得する場合には、上記のように自機の管理データＤＭを優先的に取得し（図５のステップＳ１１）、自機の管理データＤＭが存在しない場合には、自機以外の実装機１０１～１０４の管理データＤＭを取得して（図５のステップＳ１３）、当該管理データＤＭの正常状態画像と異常状態画像とを比較する。そのため、部品認識異常が発生した場合に、正常状態画像を含む管理データＤＭを取得できる可能性が高く、カメラユニット１８の異常有無の判定をより確実に実行することが可能となる。

なお、既述の通り、実装機１０１～１０４の基本的な構成は共通しているため、自機以外の実装機１０１～１０４の管理データＤＭを取得する場合でも、自機の管理データＤＭを取得する場合と遜色ないレベルで、カメラユニット１８の異常有無の判定を行うことができる。この場合、各実装機１０１～１０４の間で、カメラユニット１８の撮像条件（例えば、照明装置の輝度レベル等）が異なる場合や、撮像条件が同じであっても誤差等があるような場合には、統括制御部２１は、取得した自機以外の実装機１０１～１０４の管理データＤＭの正常状態画像を前記撮像条件の違いや誤差等に応じて補正し、この補正後の正常状態画像に基づいて、カメラユニット１８の異常有無の判定を行うように構成すればよい。

［変形例］
以上説明した部品実装システム１００は、本発明に係る部品実装システムの好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、以下のような構成も本発明に属する。

（１）実施形態の部品実装システム１００では、各実装機１０１～１０４から各々管理装置１１０に管理データＤＭが出力され、当該管理装置１１０の管理記憶部１１３に蓄積して記憶されている。しかし、実装機１０１～１０４の各々が、自機の管理データＤＭを自機の記憶部２２に蓄積して記憶する構成としてもよい。

この場合には、統括制御部２１が、自機の記憶部２２から管理データＤＭを読み出すことにより取得し、その管理データＤＭに含まれる正常状態画像に基づき、カメラユニット１８の異常の有無を判定するように構成される。さらに、自機の記憶部２２に正常状態画像を含む管理データＤＭが記憶されていない場合には、統括制御部２１は、自機以外の実装機１０１～１０４から正常状態画像を含む管理データＤＭを取得し、その管理データＤＭの正常状態画像に基づき、カメラユニット１８の異常の有無を判定するように構成される。このような変形例の構成では、実装機１０１～１０４の各々が本発明の部品実装システムを構成する。

（２）実施形態の部品実装システム１００では、統括制御部２１は、図５のステップＳ２３の処理において、異常状態画像の背景画像の明度Ｂ２が、正常状態画像Ｇ０の背景画像の明度Ｂ１よりも低く、かつ、異常状態画像の当該明度Ｂ２が、予め設定された閾値Ｂｔ以下の場合に、カメラユニット１８に異常があると判断する（ステップＳ２５）。しかし、明度Ｂ２＜明度Ｂ１、又は明度Ｂ２＜閾値Ｂｔの何れか一方を満たす場合に、カメラユニット１８に異常があると判定するようにしてもよい。但し、レンズの曇り（広域な汚れ）や照明不良の有無をより正確に判定する上では、実施形態のような構成が望ましいと考えられる。

（３）実施形態の部品実装システム１００では、図５のステップＳ２９の処理で、カメラユニット１８に異常が無いと判定した場合、統括制御部２１は、ステップＳ３３の処理において、部品認識異常を示す情報と共に、搭載ヘッド１６１による部品の吸着ミス及び部品異常を示す情報が表示されるように表示部４を制御する。しかし、統括制御部２１が、部品の吸着ミスと部品異常とを区別して判定可能な場合には、吸着ミス及び部品異常のうち、何れか該当する方を表示部４に表示させるように構成してもよい。

（４）実施形態では、本発明の適用例として、搭載ヘッド１６１の吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品を下方側から撮像するカメラユニット１８の異常の有無を判定する場合について説明したが、本発明は、吸着ノズル１６１ａに吸着保持された部品を側方から撮像するカメラユニットの異常の有無を判定する場合にも適用可能である。

１ 実装機本体（実装実行部）
１４ 部品供給エリア
１４ａ フィーダ
１６ ヘッドユニット
１６１ 搭載ヘッド
１８ カメラユニット
１８１ カメラ本体
１８２ 照明装置
２ 実装制御部
２１ 統括制御部
２２ 記憶部
４ 表示部（報知部）
５ 操作部
１００ 部品実装システム
１０１、１０２、１０３、１０４ 実装機
１１０ 管理装置
Ｇ０ 正常状態画像
Ｇ１、Ｇ２ 異常状態画像

Claims (7)

1. 部品供給を行うフィーダから部品を吸着保持して取り出し、当該部品を基板に搭載する部品搭載処理を行う搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドによる部品の吸着保持状態に関する画像を取得するカメラユニットと、を含む実装実行部と、
   前記カメラユニットが撮像した画像に基づき、前記搭載ヘッドによる前記部品の吸着状態を認識する部品認識処理を行う認識部と、
   前記部品認識処理において部品認識異常が発生した場合に、前記カメラユニットの異常の有無を判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、前記カメラユニットによる過去の撮像画像であって且つ正常な部品認識状態の画像である正常状態画像を取得し、この正常状態画像と、前記部品認識異常が発生した画像である異常状態画像とを比較して、これら画像間の差異点に基づき前記カメラユニットの異常の有無を判定する、ことを特徴とする部品実装システム。
2. 請求項１に記載の部品実装システムにおいて、
   前記異常状態画像及び正常状態画像の各々は、部品を示す画素群からなる部品画像と、当該部品画像の周辺領域を示す画素群からなる背景画像と、を含み、
   前記判定部は、前記異常状態画像における前記背景画像と前記正常状態画像における前記背景画像との差異点に基づき前記カメラユニットの異常の有無を判定する、ことを特徴とする部品実装システム。
3. 請求項２に記載の部品実装システムにおいて、
   前記判定部は、前記異常状態画像における前記背景画像の明度が、前記正常状態画像における前記背景画像の明度よりも低くい場合に、前記カメラユニットに異常が有ると判定する、ことを特徴とする部品実装システム。
4. 請求項３に記載の部品実装システムにおいて、
   前記判定部は、さらに、前記異常状態画像における前記背景画像の明度が閾値以下である場合に、前記カメラユニットに異常が有ると判定する、ことを特徴とする部品実装システム。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品実装システムにおいて、
   前記判定部は、前記異常状態画像の被写体である部品と同一品種の部品を被写体とする画像を前記正常状態画像として取得する、ことを特徴とする部品実装システム。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の部品実装システムにおいて、
   前記判定部が前記カメラユニットに異常が有ると判定した場合に、当該カメラユニットの異常を報知する報知部をさらに備えている、ことを特徴とする部品実装システム。
7. 請求項６に記載の部品実装システムにおいて、
   前記判定部は、前記カメラユニットに異常が無いと判定した場合には、前記搭載ヘッドによる吸着ミス及び／又は部品異常が発生したと判定し、
   前記報知部は、搭載ヘッドによる吸着ミス及び／又は部品異常が発生したことを報知する、ことを特徴とする部品実装システム。

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