JP4082939B2 - 環境負荷評価システム及び環境負荷評価方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に電気製品の環境に対する負荷を評価するシステム及び方法に関し、詳しくは電子部品を搭載した基板の環境に対する負荷を評価するシステム及び方法に関する。
【従来の技術】
従来、製品の製造から廃棄処分に至るライフサイクルを原料の採取・輸送、材料の製造、部品の製造、製品の製造・輸送、使用、リサイクル、廃棄の各段階に分け、各段階におけるエネルギーや資源等の消費量、排出物の種類・発生量を求め、それらを総合して環境に与える負荷を定量的に評価することをライフサイクルアセスメントと呼ぶ。ライフサイクルアセスメントに関係する従来技術としては、例えば、特開平7−311760には環境負荷評価方法が、また2000−553には環境負荷評価方法及び装置が開示されている。
【0002】
更に特開平10−198719に開示されている環境負荷評価方法及び環境負荷評価装置のように、部品の種類・寸法と環境負荷の関係とを予め調査してデータベース化しておくことにより、部品搭載基板の環境負荷の評価にかかる手間と時間を少なくしようとする試みがある。しかし実際の部品搭載基板においては、その設計段階での回路構成についての情報が分かっていても、実際に回路基板を製造した際にどのような部品を実装したのかは分からない場合が通常である。従って、各基板に搭載される部品の特定を目視や書類検査等により行い、このようにして手作業で特定した部品の種類及び個数を環境負荷の計算に用いることになる。
【発明が解決しようとする課題】
そのような手作業においては、場合によっては基板上の部品の種類や寸法等の情報を評価するために、基板からハンダ付けされた部品を取り外して検査したり大きさを計測したりする作業が必要になる場合もある。電気製品においては回路が複雑になるに伴い、基板に搭載される部品点数が加速度的に増大している。そのため、膨大な数の部品についてその製造段階まで溯って手作業で環境負荷を評価することは、手間がかかりまた長時間を要するという問題があった。
【0003】
以上を鑑み本発明は、部品搭載基板の環境負荷を短時間で自動的に評価できる環境負荷評価システム及び環境負荷評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明による環境負荷評価システムは、評価対象の部品搭載基板を撮像した画像データを取り込む画像取得ユニットと、複数の部品について照合用データ及び環境負荷データを含む部品データベースと、該画像データと該部品データベースの該照合用データとを照合することで該評価対象の部品搭載基板の各部品を特定し、該特定された部品の該環境保護データを該部品データベースから抽出することにより該評価対象の部品搭載基板の環境負荷データを求める認識照合ユニットと、該評価対象の部品搭載基板の重量データを取り込む重量データ取得ユニットと、複数の部品搭載基板について照合用データ及び環境負荷データを含む基板判定データベースを含み、該認識照合ユニットは該画像データ及び該重量データと該基板判定データベースの該照合用データとを照合することで該評価対象の部品搭載基板を全体として特定する第1の照合処理を実行し、該第1の照合処理が特定に失敗した場合に該評価対象の部品搭載基板の各部品を特定する第2の照合処理を実行することを特徴とする。
【0005】
上記の本発明による環境負荷評価システムによれば、カメラにより撮像した画像データ及び計測した重量データを基に、基板判定データベース或いは部品データベースを参照することで、部品搭載基板或いは基板上の部品を認識して特定し、部品搭載基板の環境負荷量を求めることが出来る。従って、従来手作業で長時間かけて行っていた電気製品の部品搭載基板の環境負荷評価を、人手によらず且つ短時間で正確に行うことが可能になり、ライフサイクルアセスメントの省力化とコストダウンを実現することが出来る。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
【0006】
図1は、本発明による部品掲載基板の環境負荷評価システムの構成を示す図である。
【0007】
図1の環境負荷評価システム10は、コンピュータからなる制御装置11、ハードディスクドライブ12、カメラ13、X線カメラ14、秤15、データベース16を含む。
【0008】
制御装置11は、ハードディスクドライブ12に格納されるプログラムに基づいて動作し、カメラ13及びX線カメラ14の動作を制御し、部品搭載基板CBの可視領域画像データ及びX線画像データを獲得する。また部品搭載基板CBが載せられた秤15から、部品搭載基板CBの重量に関するデータを獲得する。制御装置11は、これらの獲得したデータに基づいて、部品搭載基板CBを認識して特定し、また特定不可な場合には部品搭載基板CB上の各部品を認識して特定する。特定したデータに基づいて、環境負荷が計算される。部品搭載基板CB或いは部品の認識処理及び環境負荷の計算処理において、データベース16に格納される各種データが使用される。
【0009】
上記認識処理を実現するために、本発明は画像情報を主とする認識プログラムに基づいて、部品搭載基板CB或いは基板上の多数の部品について、種類、寸法、重量の評価を行う。カメラ13は、制御装置11の制御によって上下左右に自在に操作され、部品搭載基板CBの周りを回転動作も含めて3次元的にスキャンすることにより、部品搭載基板CB或いは各部品の認識に必要となる画像データを取得する。多層基板の場合や部品下の接点等、外部からは画像として認識出来ない部分が存在するので、X線カメラ14を使用して隠れた部分についての情報を取得する。
【0010】
図2は、制御装置11の構成を示す図である。
【0011】
図2に示されるように、基板の環境負荷評価は制御装置11、例えばパーソナルコンピュータやエンジニアリングワークステーション等のコンピュータにより実現される。制御装置11は、コンピュータ510と、コンピュータ510に接続されるディスプレイ装置520、制御用通信装置523、及び入力装置よりなる。入力装置は、例えばキーボード521及びマウス522を含む。コンピュータ510は、CPU511、RAM512、ROM513、ハードディスク等の二次記憶装置514、可換媒体記憶装置515、及びインターフェース516を含む。
【0012】
キーボード521及びマウス522は、ユーザとのインターフェースを提供するものであり、コンピュータ510を操作するための各種コマンドや要求されたデータに対するユーザ応答等が入力される。ディスプレイ装置520は、コンピュータ510で処理された結果等を表示すると共に、コンピュータ510を操作する際にユーザとの対話を可能にするために様々なデータ表示を行う。制御用通信装置523は、カメラ13の駆動装置、X線カメラ14の駆動装置、秤15と通信してこれらを制御すると共に、必要な画像データ及び重量データを取得するためのものである。
【0013】
本発明による環境負荷評価方法は、コンピュータ510が実行可能なコンピュータプログラムとして提供される。このコンピュータプログラムは、可換媒体記憶装置515に装着可能な記憶媒体Mに記憶されており、記憶媒体Mから可換媒体記憶装置515を介して、RAM512或いは二次記憶装置514にロードされる。或いは、このコンピュータプログラムは、遠隔地にある記憶媒体(図示せず)に記憶されており、この記憶媒体から例えばインターフェース516を介して、RAM512或いは二次記憶装置514にロードされる。
【0014】
キーボード521及び/又はマウス522を介してユーザからプログラム実行指示があると、CPU511は、記憶媒体M或いは二次記憶装置514からプログラムをRAM512にロードする。CPU511は、RAM512の空き記憶空間をワークエリアとして使用して、RAM512にロードされたプログラムを実行し、適宜ユーザと対話しながら処理を進める。なおROM513は、コンピュータ510の基本動作を制御するための制御プログラムが格納されている。
【0015】
図3は、環境負荷評価方法のプログラムの機能モジュールを示す図である。
【0016】
図3に示される環境負荷評価方法のプログラム20は、画像認識モジュール21、カメラ制御モジュール22、スキャニングモジュール23、マッチングモジュール24、集計・帳票モジュール25、アロケーションモジュール26、グラフ化モジュール27、及び重量データ獲得モジュール28を含む。
【0017】
画像認識モジュール21は、カメラ13及びX線カメラ14から取り込まれた画像を解析する。カメラ制御モジュール22は、カメラ13及びX線カメラ14を制御して、ズーム、フォーカス、撮像位置等を調整し、部品搭載基板CBを撮像させる。スキャニングモジュール23は、カメラ13及びX線カメラ14が取り込んだ画像データをコンピュータ内のメモリに取り込む。重量データ獲得モジュール28は、秤15からの重量データをコンピュータ内のメモリに取り込む。マッチングモジュール24は、画像認識の結果に基づいて、基板判定データベース或いは部品データベースの情報と画像データとを照合することにより、部品搭載基板CB或いは基板上の部品を特定する。
【0018】
集計・帳票モジュール25は、画像認識・対象特定の結果に基づいて、特定された各部品の環境負荷データを纏めて表にする。アロケーションモジュール26は、評価対象である部品搭載基板CBの部品のうちで、認識・特定できなかったものについては、認識・特定できた部分のデータを参考に環境負荷データを割当てる。グラフ化モジュール27は、部品搭載基板CBに対して求められた環境負荷量のついてのデータをグラフにして表示する。
【0019】
以上のモジュールは制御装置11のコンピュータが実行するプログラムの機能モジュールであり、実行時においては制御装置11の機能ユニットとして動作する。この場合、例えばカメラ制御モジュール22とスキャニングモジュール23とで画像取得のための機能ユニットを構成してよい。また画像認識モジュール21とマッチングモジュール24とで認識照合処理のための機能ユニットを構成してよい。
【0020】
図4は、本発明による環境負荷評価方法の処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置11のコンピュータにより実行される。
【0021】
ステップST1において、環境負荷評価におけるマッチング処理の精度を決定する。これは取り込んだ画像データを基板データ或いは部品データとマッチングする際に、照合するパラメータ数や一致と判断するパラメータ範囲等を設定することで、一致判定とする条件を設定するものである。
【0022】
ステップST2において、カメラ制御モジュール22からカメラ13に測定指示を送り、スキャニングモジュール23により部品搭載基板CBの全体レイアウトを把握可能な画像データを取り込む。
【0023】
ステップST3において、取り込まれた部品搭載基板CBの画像データに対して、画像認識モジュール21により画像認識処理を実行する。
【0024】
ステップST4において、重量データ獲得モジュール28により秤15から部品搭載基板CBの重量についてのデータを獲得する。
【0025】
ステップST5において、マッチングモジュール24により、部品搭載基板CBの画像解析結果及び重量データと基板判定データベースのデータとを照合することで、部品搭載基板CBが基板判定データベースの基板データと一致するか否かを判定する。
【0026】
図5は、基板判定データベースの一例を示す図である。図5に示されるように、各基板に対して、重量、長さ、幅、厚さ、パターン、メーカー名等がデータとして格納されている。図5において、網掛けで示される部分のデータが照合処理に用いられるデータである。それ以外のデータ、即ち電力、銅、熱量、CO2、NOx等は環境負荷データであり、各基板を作成するのに使用されたエネルギー及びリソースの量、作成時に放出された廃棄物量等を示すデータである。
【0027】
上記ステップST5で評価対象基板である部品搭載基板CBがデータベースに登録されているものであると判断された場合は、ステップST15に進み、環境負荷データを表示して処理を終了する。
【0028】
ステップST5で部品搭載基板CBがデータベースに登録されているものでないと判断された場合には、処理はステップST6に進む。なおこの際、部品搭載基板CBの認識には失敗していても、基板の大きさなどのデータは判明しているので、搭載された部品を除く基板自体の重量や環境負荷データは求めることが出来る。
【0029】
ステップST6で、カメラ制御モジュール22によりカメラ13の動き及びX線カメラ14の動作を制御する。
【0030】
ステップST7で、必要であれはカメラ制御モジュール22によりカメラ13の位置を部品搭載基板CBの周りにスキャン(XYZ方向、θ方向)させながら、スキャニングモジュール23により基板上に搭載される個々の部品の画像データを順番に1つずつ取得する。これは例えば、部品搭載基板CB上で始点となるコーナーからまず水平方向に走査し、各水平走査を終了するたびに垂直方向に順次移動しながら水平方向走査を繰り返す等の動作によって実現される。またX線カメラ14により、部品搭載基板CBの隠れた端子等に関する画像データを取得し、端子配列に関する情報等を認識に用いる。これらの画像データ取得処理においては、各部品の端子等に付着する基板上の半田量に関する画像情報も獲得する。
【0031】
ステップST8で、スキャン動作が終点に到達したかを判定する。到達していない場合には、ステップST9に進む。
【0032】
ステップST9において、取り込んだ部品の画像データと部品データベース31のデータとを照合し、取り込んだ部品を特定する。また半田の画像データから半田量を分析して推定する。照合により部品を特定する際には、画像認識モジュール21による画像解析処理と、マッチングモジュール24による照合処理が実行される。
【0033】
図6は、部品データベースの一例を示す図である。図6に示されるように、各部品に対して、銘板、色、端子配列などを含むパターン、長さ、高さ、幅、質量等がデータとして格納されている。図6において、網掛けで示される部分のデータが照合処理に用いられるデータである。それ以外のデータ、即ち電力、銅、熱量、CO2、NOx等は環境負荷データであり、各部品を作成するのに使用されたエネルギー及びリソースの量、作成時に放出された廃棄物量等を示すデータである。
【0034】
上記ステップST9で評価対象部品がデータベースに登録されているものであると判断された場合は、ステップST7に戻り、次の部品に対してステップST7以降の処理を実行する。評価対象部品がデータベースに登録されていない場合は、ステップST9で認識不可能部品データ32として記録した後、ステップST7に戻り、次の部品に対してステップST7以降の処理を実行する。
【0035】
ステップST8でスキャン動作が終点に到達したと判定されると、ステップST10に進み、認識特定された部品の環境負荷データを集計して、環境負荷の帳票を作成する。この処理は、集計・帳票モジュール25により実行される。
【0036】
図7は、帳票の一例を示す図である。帳票の各列41は、評価対象である部品搭載基板CB上に搭載され特定された各部品に対応する。また帳票の各行は、各部品の製造工程において消費する資源量と放出する廃棄物量を示す。例えば、部品搭載基板CBで特定された部品Logic2は、その製造工程において燃料として原油を1.352 x 10-1kg消費し、原料として銅鉱石を4.653 x 10-3kg消費し、排出物としてCO2を6.815 x 10-1kg放出していることが分かる。CO2排出量を部品搭載基板CB上の全部品について(基板及び半田も含めて)合計すれば、部品搭載基板CBを製造する際に排出されたCO2量を特定して、CO2についての環境負荷量を決定することが出来る。
【0037】
帳票作成後、図4のステップST11で、認識率が所定の認識率、例えば0.9より小さいか否かを判定する。ここで認識率は、例えば質量に基づいて判断することが出来る。部品搭載基板CB全体の重量は秤15から得られ、認識され特定された各部品の質量は部品データベースから分かる。従って、認識され特定された部品の質量の総計と、半田の総重量と、基板自体の重量との和と、部品搭載基板CB全体の計測重量との比率により、認識された部分の重量比率を求めることが出来る。この比率が、例えば0.9以下であれば、ステップST12に進む。
【0038】
ステップST12において、認識精度を再設定する。これは、ステップST1において設定した認識パラメータ数や一致と判断するパラメータ範囲等の一致判定条件を変更することにより、より緩い判定条件を用いて認識率を高くすることを目的とする。例えば、照合処理の認識パラメータとして、銘板、色、パターン、長さ、高さ、及び幅の6つのパラメータを使用していたのを、色、パターン、長さ、及び幅の4つのパラメータに減少させたり、長さ、高さ、幅等のパラメータについては±3%を一致判定の許容範囲としていたのを±5%まで一致の範囲とする等の再設定が考えられる。このように認識精度を下げた場合であっても、既に高い認識精度で一致判定した後の残りの部分に対して認識精度を低くするだけであるので、全体の認識精度に対する影響は小さい。
【0039】
認識精度を再設定した後、ステップST13において、認識不可能部品データ32に対して、ステップST7からステップST10までの処理(処理A)を実行する。これにより新たに認識された部品は、集計・帳票モジュール25により既に作成済みの帳票40に追加される。
【0040】
次にステップST14において、アロケーションモジュール26がアロケーション処理を実行する。アロケーション処理においては、評価対象である部品搭載基板CBの部品のうちで、認識・特定できなかった部分に対して、認識・特定できた部分のデータを参考に環境負荷データを割当てる。この処理は、認識出来ない不明な部分に関しては、認識できた部分と同様の環境負荷データを有するであろうと推定することに相当する。
【0041】
図8は、アロケーション処理を説明するための図である。
【0042】
図8に示される表において、部品欄51には、部品搭載基板CBに搭載され照合処理により認識・特定された部品をリストしてある。左側の欄52には、アロケーション前における各部品の環境負荷量が示されており、右側の欄53には、アロケーション後における各部品の環境負荷量が示されている。認識欄54は、部品欄51にリストされる認識された全ての部品について、各環境負荷量の和を示す。また未認識欄55には、認識欄54の重量Aと実計測重量との差が未認識重量Bとして示される。図に示される例の場合、認識された分の重量Aが150グラムであり、未認識の分の重量Bが16グラムであり、実測重量が166グラムであることになる。
【0043】
アロケーション処理においては、各部品の各環境負荷量を(1+B/A)倍になるよう増加させることで、未認識分の環境負荷量を各部品に割当てる。即ち、例えば部品Memory1の場合には、重量が3.1グラム、CO2排出量が8.6グラムである。それぞれを(1+16/150)≒1.106倍することで、アロケーション後には重量が約3.43グラム、CO2排出量が9.52グラムとなる。全体の質量Aも(1+B/A)倍になるので、アロケーション後には全体の質量はA+Bグラムとなり実測重量に一致することになる。
【0044】
以上のアロケーション処理により、計測した実重量の全ての部分に対して環境負荷が求められたことになる。
【0045】
このようにアロケーション処理を実行した後、図4のステップST15において、求められた環境負荷量を評価結果として表示する。この際、グラフ化モジュール27により各環境保持量を目視により認識しやすいグラフとして表示することが出来る。以上で処理を終了する。
【0046】
以上のようにして、本発明による環境負荷評価方法によれば、カメラにより撮像した画像データ及び計測した重量データを基に、基板判定データベース或いは部品データベースを参照することで、部品搭載基板CB或いは基板上の部品を認識して特定し、部品搭載基板CBの環境負荷量を求めることが出来る。
【0047】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。
【発明の効果】
本発明による環境負荷評価システムによれば、カメラにより撮像した画像データ及び計測した重量データを基に、基板判定データベース或いは部品データベースを参照することで、部品搭載基板CB或いは基板上の部品を認識して特定し、部品搭載基板CBの環境負荷量を求めることが出来る。従って、従来手作業で長時間かけて行っていた電気製品の部品搭載基板の環境負荷評価を、人手によらず且つ短時間で正確に行うことが可能になり、ライフサイクルアセスメントの省力化とコストダウンを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による部品掲載基板の環境負荷評価システムの構成を示す図である。
【図2】制御装置の構成を示す図である。
【図3】環境負荷評価方法のプログラムの機能モジュールを示す図である。
【図4】本発明による環境負荷評価方法の処理を示すフローチャートである。
【図5】基板判定データベースの一例を示す図である。
【図6】部品データベースの一例を示す図である。
【図7】帳票の一例を示す図である。
【図8】アロケーション処理を説明するための図である。
【符号の説明】
10 環境負荷評価システム
11 コンピュータからなる制御装置
12 ハードディスクドライブ
13 カメラ
14 X線カメラ
15 秤
16 データベース
Claims (8)
- 評価対象の部品搭載基板を撮像した画像データを取り込む画像取得ユニットと、
複数の部品について照合用データ及び環境負荷データを含む部品データベースと、
該画像データと該部品データベースの該照合用データとを照合することで該評価対象の部品搭載基板の各部品を特定し、該特定された部品の該環境保護データを該部品データベースから抽出することにより該評価対象の部品搭載基板の環境負荷データを求める認識照合ユニットと、
該評価対象の部品搭載基板の重量データを取り込む重量データ取得ユニットと、
複数の部品搭載基板について照合用データ及び環境負荷データを含む基板判定データベース
を含み、該認識照合ユニットは該画像データ及び該重量データと該基板判定データベースの該照合用データとを照合することで該評価対象の部品搭載基板を全体として特定する第1の照合処理を実行し、該第1の照合処理が特定に失敗した場合に該評価対象の部品搭載基板の各部品を特定する第2の照合処理を実行することを特徴とする環境負荷評価システム。 - 該画像取得ユニットが取り込む該画像データは、評価対象の部品搭載基板をX線カメラで撮像したX線画像データを含み、該認識照合ユニットは該X線画像データにより端子に関する情報を認識することを特徴とする請求項1記載の環境負荷システム。
- 該画像データを撮像するカメラと、
該重量データを獲得する秤
を更に含み、該画像取得ユニットと、該重量データ取得ユニットと、該データベースと、該認識照合ユニットにより実現されることを特徴とする請求項1記載の環境負荷システム。 - 該カメラの位置を自在に制御するユニットを更に含むことを特徴とする請求項3記載の環境負荷システム。
- 評価対象の部品搭載基板を撮像した画像データを取り込み、
複数の部品について照合用データ及び環境負荷データを含む部品データベースを参照し、該画像データと該部品データベースの該照合用データとを照合することで該評価対象の部品搭載基板の各部品を特定する照合特定処理を実行し、
該特定した各部品の該環境負荷データを該部品データベースから抽出して纏めることで該評価対象の部品搭載基板の環境負荷データに関する帳票を作成し、
該評価対象の部品搭載基板の重量データを取り込み、
複数の部品搭載基板について照合用データ及び環境負荷データを含む基板判定データベースを参照し、該画像データ及び該重量データと該基板判定データベースの該照合用データとを照合することで該評価対象の部品搭載基板を全体として特定する照合処理を実行し、
該照合処理が該評価対象の部品搭載基板の特定に成功した場合には特定された部品搭載基板の該環境負荷データを該基板判定データベースから抽出する
各段階を含み、該照合特定処理は、該照合処理が該評価対象の部品搭載基板の特定に失敗した場合に実行されることを特徴とする環境負荷評価方法。 - 特定した各部品の総重量と該重量データの重量との比に基づいて、認識された部品の重量比率を認識率として求め、
該認識率が所定値より低い場合には該照合特定処理における照合の一致条件を再設定して該照合特定処理を繰り返す
各段階を更に含むことを特徴とする請求項5記載の環境負荷評価方法。 - 該評価対象の部品搭載基板を特定し、
該評価対象の部品搭載基板上に該各部品を接続する半田の量を特定する
各段階を更に含むことを特徴とする請求項5記載の環境負荷評価方法。 - 該画像データを取り込む段階は、該評価対象の部品搭載基板の各部品を順にスキャンして該画像データとして取り込むことを特徴とする請求項5記載の環境負荷評価方法。
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