JP4400504B2

JP4400504B2 - 製造情報管理システム

Info

Publication number: JP4400504B2
Application number: JP2005122535A
Authority: JP
Inventors: 隆室崎; 宗一板本; 功永田; 益美上島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: JP2006301937A

Description

本発明は、製造設備又は装置及びそれらの設備等で製造された製品又は部品に関する製造情報を管理するシステムに関するものであり、より詳しくは、製造設備又は装置の動作中の様子を撮影した画像データと製品情報とを用いて製品又は部品の製造不良と製造設備又は装置の動作異常の関係を究明可能な製造情報管理システムに関する。

近年、様々な機械、装置の製造工程や検査工程において、自動化が益々進展し、様々な自動製造装置や自動検査装置といった設備が使用されるに至っている。例えば自動製造装置の中には、搬送されてくる部品を捕捉し、捕捉した部品を所定の組み立て位置へ搬送し、そして組み立て位置へ搬送された部品に、別の部品を組み込み、出来上がったものを排出するといった動作を行う自動組み立て装置がある。自動組み立て装置では、このようなそれぞれの動作を行うために、搬送ユニット、組み立てユニットといった複数の可動部が存在し、それらが所定の位置へ向けて、所定のタイミングで正確に動作することが求められる。

したがって、このような製造装置が、何等かのトラブルを抱え、正確に動作していない状態で部品の組み立てを行うと、その製造装置で組み立てられた製品や部品が不良品となり、その製品又はその部品を組み込んだ製品が使用中に故障する原因の一つとなり得る。そこで、故障した製品の製造番号から、製造時の情報を得られるようにするため、製品の製造番号、製造年月日等をデータベース化して管理することが一般に行われている。

しかし、製品の製造番号や製造年月日だけのデータベースでは、製造時の製造装置の様子を再現することはできず、故障の原因が製造装置にあるかどうかまで知ることはできなかった。

一方、組み立て工程において、ワークとともにＱＲコード読取装置を搬送し、組み立て不良が発生した工程で、作業者がその不良品のワーク搬送治具に付されたＱＲコード、工程に付されたラベル及びワークを撮影し、後でＱＲコード読取装置を回収して撮影画像を保存することによって、工程のデータ管理を行うシステムが知られている（特許文献１参照）。

しかし、このシステムでは、作業者が必ず撮影を行う必要があり、またその製造工程では不良品として抽出されず、製品として出荷された後に故障発生した場合には、どの工程で不良が発生したのか、突き止めることはできない。

また、製造工程に設けられた複数の検査手段において、製品の画像データを取得し、その画像データをモニタに写して欠陥の有無を調査した後、欠陥が見つかった場合には、関連する製品の識別情報、検査情報と画像データを関連付けてデータベースに記憶するシステムが知られている（特許文献２参照）。

しかし、このシステムにおいても、またその製造工程では不良品として抽出されず、製品として出荷された後に故障発生した場合には、どの工程で不良が発生したのか、突き止めることはできないという問題がある。

さらに、ワークを搬送する搬送治具（パレット）毎に異なる模様を付しておき、その模様を頼りとして特定のワークについて、各作業工程の画像を認識し、関連付けて保存するシステムが知られている（特許文献３参照）。

このシステムは、一連の製造工程における各作業工程の画像を関連付け、一括して保存、参照できるようにすることを目的としており、このシステムもまた製品が出荷された後に故障発生した場合には、どの工程で不良が発生したのか、突き止めることはできないという問題がある。

したがって、このような製造装置において、その製造時の動作状況と、その製造装置によって製造された製品や部品との対応付けが、製品出荷後のように事後的であっても可能な製造情報管理システムの開発が望まれている。

特開２００２−１０９４６５号公報特開２００１−１５５９７９号公報特開２００３−１５０２３０号公報

上記の問題点に鑑み、本発明は、製品出荷後に判明した製品の不良と製造装置の不具合との関係を究明可能な製造情報管理システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る製造情報管理システムは、製品又は部品を製造する設備又は装置の識別情報を有する識別情報表示部を撮影した第１の画像データと、設備又は装置を撮影した第２の画像データとを取得する撮像部と、製品又は部品の製品情報を決定する製品情報決定部と、第１の画像データに基づいて、識別情報を取得し、製品情報決定部から製品情報を取得し、且つ設備又は装置が製品又は部品を製造した製造日時に関する情報を決定し、且つ識別情報、製品情報、及び製造日時に関する情報と、製品又は部品を製造中に撮影した第２の画像データを関連付けるテーブルを生成する制御部と、
製品又は部品を製造中に撮影した第２の画像データと、テーブルを保存するデータ記録部とを有することを特徴とする。ここで製造日時に関する情報には、製造年月日及び時分秒の少なくとも何れかを含み、直接その日時を表すものの他、特定の変換ルールに基づいて製造日時を変換して得られる記号も含むものとする。

また、識別情報は、設備又は装置の設備番号であることが好ましい。製品不良等が発生した場合に、事後的にどの製造設備や装置で製造された製品か、特定することが容易だからである。

なお、識別情報を表示する識別情報表示部は、２次元コードで表記されたラベルあることが好ましい。１次元コードと比較して、コードの画素ピッチを大きくすることが可能であり、高解像度のカメラを用いる必要なく、識別情報を画像データから読み取ることが可能なためである。

さらに、設備又は装置が可動部を有するものであり、その設備等を撮影した第２の画像データは可動部の画像を含み、制御部は、その第２の画像データに基づいて可動部の位置情報を取得し、且つその位置情報が所定の条件を満たしているか否かを判定し、データ記憶部は、制御部がその所定の条件を満たしていると判定した第２の画像データのみを保存することが好ましい。設備又は装置の製造時の動作中、ポイントとなる動作ステップの画像データのみを選択して保存することが可能となり、画像データの保存に必要な記憶容量を抑制することが可能なためである。

またデータ記憶部は、第２の画像データが保存された時点から予め定めた期間を経過するまでに設備又は装置が異常を発生しない場合、その第２の画像データを廃棄することが好ましい。設備等に全く異常が無い期間に製造された製品や部品では、その設備等に起因する不良である可能性が低いため、設備等に異常がない期間の画像データを廃棄することで、画像データの保存に必要な記憶容量を抑制することが可能なためである。

さらに、データ記憶部は、複数の前記製造情報管理システムで共有することが好ましい。後日保存されている画像データにアクセスする場合等、一つの記憶装置だけを対象として検索すればよいため、データの管理が容易なためである。

本発明によれば、製品出荷後に判明した製品の不良と製造装置の不具合との関係を究明可能な製造情報管理システムを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る製造情報管理システムについて詳細に説明する。
図１に、本発明に係る製造情報管理システム１００のブロック構成図を示す。

本発明に係る製造情報管理システム１００は、撮像部１１０、制御部１２０、データ記憶部１３０、製品情報決定部１４０を備える。

撮像部１１０は、製造情報管理システム１００の管理対象となる製造設備又は装置（以下、対象設備という）全体を撮影する。また撮像部１１０は、１台若しくは複数のカメラで構成し、対象設備に含まれる全ての可動部は、何れかのカメラで撮影されるように構成する。また、対象設備の可動部の移動を、画像上の位置の変化として捉えられるように、撮影対象である各可動部の動作平面から離れたところに撮像部１１０を配置することが好ましい。さらに撮像部１１０は、対象設備を特定可能なように、設備識別番号といった、対象設備の識別情報が表示されたラベルを判読可能に撮影する。なお、ラベルには、ＪＡＮ、ＩＴＦ、ＮＷ−７、Ｃｏｄｅ１２８といった１次元バーコードや、ＱＲコード（登録商標）、データマトリックス（登録商標）、ＰＤＦ４１７、ＭａｘｉＣｏｄｅ、及びＡｚｔｅｃＣｏｄｅといった２次元コードを用いてもよい。

また、撮像部１１０は、対象設備の可動部の動作を逐次捉えられるように、連続的に撮影可能であることが好ましく、例えばビデオレート（３０Ｈｚ）で撮影を行う。撮影した画像は、制御部１２０へ送信する。

製品情報決定部１４０は、制御部１２０と通信可能に接続され、対象設備で製造された部品又は製品（以下、部品等という）に対して、製造番号等のユニークな番号を製品情報として設定し、またその番号を制御部１２０に送信する。

製品情報決定部１４０は、例えばＲＦＩＤシステム（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）を用いて構成することができる。

この場合、以下のように製品情報を決定することができる。

まず、対象設備で製造される部品等自体、若しくは、部品等と一対一に対応する搬送用治具にＩＤタグを付しておく。そして、対象設備による部品等の製造工程が終了した後の工程部に、上記のＩＤタグに対して情報を読み書き可能なリードライトヘッドを設けておく。また、リードライトヘッドは、そのヘッドのコントローラとケーブル接続され、さらにコントローラはパソコンやプログラマブルコントローラといった上位機種とＲＳ−２３２Ｃ等で接続される。

リードライトヘッドを設置した工程部に部品等が搬送されてくると、製品情報決定部１４０は、予め定めたルールに従って決定した製品情報をＩＤタグに書き込む。例えば、部品等のロット番号（４桁）、製造年月日（年の下２桁＋月２桁＋日２桁＝６桁）、設備番号（２桁）、製造当日の累計製造数（５桁）の各数値を順に並べた１７桁の数値で表した製造番号を製品情報とすることができる。また製品情報決定部１４０は、リードライトヘッドを介して製品情報をＩＤタグに書き込むと同時に、同じ製品情報を制御部１２０に送信する。

ここで対象設備における全ての製造工程の後に、良否判定を行う工程部を設け、その後上述したリードライトヘッドを設置した工程部を設けてもよい。その場合、良否判定を行う工程部で、不良品を排除することが可能なため、不良品に対して製品情報を割り付けてしまうことを避けることができる。

制御部１２０は、撮像部１１０から受信した画像データを解析し、必要と認める画像データをデータ記憶部１３０に保存する。詳しくは、対象設備について、その設備で行われる製造工程の各動作ステップの終了後に、その動作ステップで移動した可動部の位置を上述の画像データから特定し、その可動部が動作終了後の所定位置にいると判定した場合、その解析に用いた画像データをデータ記憶部１３０に保存する。若しくは、対象設備の次の動作ステップの開始前に、その動作ステップで移動する可動部の位置を上述の画像データから特定し、その可動部が動作開始前の所定位置にいると判定した場合、その解析に用いた画像データをデータ記憶部１３０に保存する。一方、解析した画像データでは、着目する可動部が動作終了後の所定位置、若しくは動作開始前の所定位置にいないと判定される場合（例えばその可動部が動作中の場合）、制御部１２０は、解析に使用した画像データを廃棄する。

また、制御部１２０は、保存する画像データについて、各動作ステップの動作終了後、又は動作終了前の可動部の位置を示す情報、例えば、対象可動部の特定部位の画像上の座標値も併せてデータ記憶部１３０に保存させてもよい。

着目する可動部が所定の位置にいるか否かの判定は、以下に説明する方法で行うことができる。

まず、解析対象の画像データから、着目する可動部中の特定部分を認識する。

次に、認識された特定部分の画像データ上の位置と、理想状態にある設備を撮影した画像データ等から求められた基準位置との距離が、予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。

その距離が許容範囲内に収まる場合、着目する可動部は所定の位置にいると判定する。
なお、着目する可動部中の特定部分の認識は、例えば可動部中の特徴ある部分について、２値化処理でその特徴ある部分に相当する画素だけを抽出し、抽出された画素の重心等を求めることで実行できる。また、２値化処理の代わりに、エッジ検出処理を行って、上記部分の境界に相当するエッジ画素を抽出し、エッジ画素の重心等を求めてもよい。さらに、上記の２値化処理やエッジ検出処理を、着目する可動部が写っている部分を含む、一部の領域（関心領域）に限定して行ってもよい。このように関心領域に限定して処理を行えば、処理に使用するデータ量を減ずることができるため、高速な処理が可能となる。

上述した判定方法の代わりとして、理想状態にある設備を撮影した画像データと、解析対象となっている画像データとのマッチング処理を行い、マッチングの結果を表す相関度が所定の閾値以上の場合、着目する可動部が所定の位置にいると判定する判定方法を用いてもよい。この判定方法を用いる場合においても、上述した関心領域に限定して処理を行うことが好ましい。

さらに制御部１２０は、画像データから対象設備の識別情報が含まれるラベルを検出し、そのラベルから設備番号等の識別情報を取得する。そして、その識別情報と、製品情報決定部１４０から取得した製品情報、及び当該画像データ撮影時に製造されていた部品等の製造時間について、対応する画像データに関連付けたテーブルを作成する。

識別情報、製品情報等と画像データの関連付けは、以下に説明する方法で行うことができる。

まず、対象設備の識別情報の取得について説明する。

対象設備の各動作ステップを示す画像データのうち、特定の動作ステップに相当する画像データを取得すると、その画像データから、対象設備に付された、識別情報を含むラベルを検出し、識別情報を取得する。ラベルからの識別情報の取り出しには、用いるラベルの種類によって最適化された公知の１次元コード又は２次元コード認識技術やＯＣＲ（ＯｐｔｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）といった文字認識技術を用いることができる。そして、取得した識別情報を制御部１２０内に設けた１次的なキャッシュメモリ１２５に保存しておく。また、上述の特定の動作ステップとしては、その動作ステップに相当する画像データから、ラベル全体を視認でき、ラベルの各画素を画像データ上で識別可能という条件を満たす限りにおいて、どの動作ステップであってもよい。

次に、画像データ撮影時に製造されていた部品等の製造時間の決定について説明する。

部品等の製造時間は、その部品等が対象設備における製造工程１サイクルのうちのいずれかの段階に到達した時間とすることができる。本実施形態では、対象設備の製造工程１サイクル中の最後の動作ステップに相当する画像データを取得した時間とする。最後の動作ステップに相当する画像データを取得した時間は、上述した可動部の位置判定によって最後の動作ステップが終了したと判定された時間、若しくは最後の動作ステップの開始準備が整ったと判定された時間とすることができる。

制御部１２０は、製造工程１サイクル毎に製造時間Ｔci(i=1,2,...,n)を求め、上記のキャッシュメモリ１２５に保存する。

さらに、上記の製造時間Ｔciと、対応する製造工程に対して取得した対象設備の識別情報と、その製造工程１サイクル中に含まれる画像データの名称とを関連付けたテーブルを作成し、上記のキャッシュメモリ１２５に保存する。

次に、製品情報及び部品等の製造時間と画像データの関連付けについて説明する。

制御部１２０が製品情報決定部１４０から製品情報を受信すると、その製品情報がどの製造サイクルの画像データに対応するかを決定する。

対象設備による部品等の製造工程が終了してから、その部品等が製品情報決定部１４０のリードライトヘッダを備えた工程部に到達するまでの経過時間Ｔeはほぼ一定であり、事前に計測して求めることができる。そこで、経過時間Ｔeを予め計測し、制御部１２０で参照できるようにデータ記録部１３０又は上記のキャッシュメモリ１２５に保存しておく。

制御部１２０が製品情報決定部１４０から製品情報を受信すると、その受信した時間Ｔdから経過時間Ｔeを引いて、推定製造時間Ｔfを決定する。そして、推定製造時間Ｔfとキャッシュメモリ１２５に保存されている各動作サイクルの製造時間Ｔciとを比較し、一番差の少ない製造時間Ｔcminを決定する。そして、その製造時間Ｔcminに対応するテーブルを参照することにより、製品情報と画像データを関連付けることができる。またその製造時間Ｔcmin自体から、部品等の製造時間を画像データに関連付けることができる。

製品情報と製造サイクルの関連付けが終了すると、制御部１２０は設備の識別情報、製品情報、製造時間とともに、画像データに関連付けたテーブルを作成する。なお、製造工程１サイクル毎にテーブルを作成してもよいが、後でテーブルを参照して、製品情報から関連する画像データを見つけるためには、一つのテーブルだけを作成し、製品情報と製造サイクルとの関連付けが終了する度にそのテーブルに追記していくことが好ましい。

図１１に、画像データと対応する設備の識別情報、製品情報、製造時間等を関連付けるテーブルの一例を示す。

図１１に示したテーブル３００では、関連する製品情報、設備識別情報、製造年月日及び画像データの名称が行毎に記載される。左から順に列３０１には製品情報、列３０２には設備識別情報、列３０３には製造年月日、列３０４には画像名称が記載される。そして、部品等の製造が終了し、製品情報が付される度に、テーブル３００の最下行に、その新しい部品等についての情報が追加されていく。

なお、テーブルはこの例に限られるものではなく、例えば列３０３には、年月日だけでなく、時間、分や秒まで記載してもよい。また、テーブル３００の列３０４の右側に列を追加し、その列に、列３０４に記載されている画像の保存場所を記載してもよい。

また、設備の識別情報は、頻繁に変更されるものではないため、製造サイクル毎にラベルを検出して識別情報を取り出すことは必ずしも要求されず、設備の識別情報が変更された直後の製造サイクルでラベルの検出を行って設備の識別情報を取得し、次に識別情報が変更されるまで制御部１２０のキャッシュメモリ１２５又はデータ記憶部１３０にその識別情報を保存しておき、各画像データに関連付けてもよい。

制御部１２０は、設備の駆動制御を併せて行うことも可能であり、特に、着目した可動部が所定の位置にあると判定した場合に、設備に対して次の動作を行うよう、同期信号を出力するようにしてもよい。このような構成とすることで、撮像部１１０が可動部の位置を確認するセンサの役割を果たすため、他にセンサを準備する必要がなくなり、設備の簡略化及び省スペース化が可能となり、さらにメンテナンスの容易性を向上できる。

また制御部１２０は、監視対象である設備に異常が発生したか否かを、撮像部１１０から受信した画像データを解析する等により判定し、異常が発生したと判定した場合、設備を停止する。

異常発生の判定を以下に説明する。

まず、監視対象設備の各動作ステップについて、正常動作中の設備の各動作ステップの開始前、若しくは終了後の画像データを参照画像データとして予め取得する。そして、参照画像データに基づいて、その予め解析を行う関心領域を設定する。例えば、部品組み立て装置や部品検査装置では、動作ステップ毎に決まった位置に、特定の種類の部品が存在するはずである。そこで、画像データ上において、そのような部品が存在すべき場所に関心領域を設定する。

設備の監視中においては、各動作ステップの開始前、若しくは終了後の画像データを取得する。そして、対応する参照画像と、関心領域内の画像データ間でマッチングを行う。マッチングの結果を例えば両画像データ間の対応する画素値の絶対平均偏差として求め、その絶対平均偏差が所定の閾値より大きい場合、異常が発生したと判定する。なお、各動作ステップの開始前、若しくは終了後に相当する画像データとして、上述した方法により動作ステップの開始前、若しくは終了後と判断され、データ記憶部１３０に保存される画像データを用いればよい。

代わりの異常判定方法としては、以下の方法がある。

まず、制御部１２０は、設備が正常動作している場合における各動作ステップの所要時間を予め記憶しておく。

設備の監視中においては、各動作ステップの動作開始前の時間（若しくは、前動作ステップが終了した判定された時間）を逐次記録しておき、その動作ステップが終了したと判定された時間との経過時間を算出する。算出した経過時間が、予め記憶しておいた所要時間と比較して相当余分な時間を要している場合、例えば経過時間が上記所要時間の数倍（例えば２倍、５倍、１０倍）以上要している場合、異常が発生したと判定する。また、上記所要時間の数倍の時間が経過しても、動作終了と判定されない場合も、制御部１２０は異常が発生したと判定してもよい。

さらに別の異常判定方法としては、例えば設備の可動部を動かすモータに送る電流値を監視しておき、その電流値が、モータの過負荷状態を示すような値にまで増大した場合、異常が発生したと判定することができる。

データ記憶部１３０は、制御部１２０により保存する指示を受けた画像データ、及び対象設備の識別情報、製品情報等と画像データを関連付けるテーブルを保存する。データ記憶部１３０には、常に最新の動作ステップから、複数ステップ前の動作ステップまでの各動作ステップに相当する画像データまでを保存しておくことが好ましく、異常発生が認められた動作ステップから、数日〜数週分（例えば３日分）前までの全ての製造サイクルに相当する画像データを保存しておくことがさらに好ましい。対象設備で組み立て等を行った部品等が、後日不良品と判明した場合であっても、対象設備によって当該部品等が製造された際の状況を再現・把握できるようにするためである。一方、余りに長期間に亘って全ての画像データを保存すると、データ保存のために必要なハードディスク等の容量が膨大となってしまい、好ましくない。また、設備起因による部品等の不良は、対象設備の異常が発生する直前の期間に集中すると考えられるため、異常発生直前のある一定期間のデータを保存しておけば、不良と設備との因果関係把握・状況再現といった目的を達成することが可能なためである。

そこで、データ記憶部１３０は、予め画像データを保存しておく期間を決めておき、画像データがデータ記憶部１３０に書き込まれたときから、その期間を経過すると、自動的にその画像データを消去する。ただし、データ記憶部１３０に書き込まれてから、消去されるまでの間に、対象設備に異常が発生した場合、その異常発生の時点でデータ記憶部１３０に保存されている全ての画像データは、以後消去されることなく、データ記憶部１３０に保存され続ける。データ記憶部１３０に保存されている任意の画像データについて、一定期間経過後に自動的に消去するか否かの判定は、画像データ毎に対応する消去可否フラグを設けておき、例えば消去可否フラグの値が１なら消去可能、値が０なら消去不可能と判断することで行うことができる。

なお、制御部１２０、データ記憶部１３０は、市販のパーソナルコンピュータ及び内蔵プログラムとして構成することができる。また、専用のハードウェアやファームウェアとして構成してもよい。さらにデータ記憶部１３０は、複数の設備の情報を一括管理可能とするために、複数の製造情報管理システムで共有され、且つ各製造情報管理システムの制御部とＴＣＰ／ＩＰのような通信プロトコルを用いた通信ネットワークを介して通信可能なファイルサーバとして構成してもよい。

以下に、本発明に係る製造情報管理システムを製造装置の一例の組み立て装置に実装した場合について説明する。

図２に、本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置２００の構成ブロック図を示す。また図３に、組み立て装置２００の概略上面図を示す。図４に、図３のＣＣＤカメラ１１１から見た組み立て装置２００の概略斜視図を示す。図５に、図３のＡＡ’の線において矢印方向から見た概略断面図を示す。

本実施形態に係る組み立て装置２００は、一例として、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円筒形をした基幹部品（ワーク）の中心に、直径２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒形の部品を上方から嵌め込んで完成品を製造するものである。また、本実施形態に係る製造情報管理システム１００は、組み立て装置２００の各製造サイクルに含まれる各動作ステップの終了時点での画像データを保存し、画像データの書き込み時点（保存開始時点）から３日以内に組み立て装置２００に異常が発生しない限り、書き込み時点から３日経過後に自動的に消去するものとする。また製造情報管理システム１００は、併せて組み立て装置２００の駆動制御も行うものとする。

組み立て装置２００は、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０、ワーク搬入部２３０、部品投入部２４０、組み立て部２５０及びワーク排出部２６０を備え、撮像部であるＣＣＤカメラ１１１、制御部であるコントローラ１２１、データ記憶部であるメモリ１３１及び製品情報決定部であるＲＦＩＤシステム１４１とで製造情報管理システム１００を構成する。

本実施形態に係る組み立て装置２００では、図３及び図４に示すように、ワーク２０２は、パレット２０５に載せられた状態でワーク搬送路２０１に沿ってワーク搬入部２３０から搬入され、ワーク排出部２６０により排出される。一方、部品２０３は、部品投入部２４０により、ワーク搬入部２３０と略直交する方向から投入され、ワーク搬入部２３０とワーク排出部２６０の中間にある組み立て部２５０で、ワーク２０２に組み付けられる。

ワーク搬入部２３０は、前工程から送られてきたワークを連続的に組み立て装置２００に搬入可能なように、ワーク２０２を載せたパレット２０５とともに運ぶベルトコンベアで構成する。部品投入部２４０は、部品投入側から組み立て部２５０側へ緩やかな下降傾斜路であって、振動により、投入された部品２０３が徐々に組み立て部２５０側へ搬送される。ワーク排出部２６０は、ワーク搬入部２３０同様、ベルトコンベアで構成する。そして、搬送ユニット２１０が部品組み付け済みのワーク（完成品）２０４を組み立て部２５０側に最も近いワーク排出部２６０の出口２６１に排出すると、その完成品を載せて次工程へ搬送する。

搬送ユニット２１０は、ワーク搬送路２０１と略平行に取り付けられ、ワーク搬入部２３０の終端付近の入口２３１にあるワーク２０２を載せたパレット２０５を捕捉し、ワーク排出部２６０の方へ平行移動して組み立て部２５０へ搬送する。さらに部品組み付け済みのワーク（完成品）２０４を、その完成品２０４を載せたパレット２０５とともにワーク排出部２６０に存在する出口２６１へと搬送する。組み立て部２５０に配置した上下ユニット２２０は、上部ユニット２２１が部品２０３を捕捉して上下運動し、下部ユニット２２２がワーク２０２を固定することにより、ワーク２０２に部品２０３を組み付けて完成品２０４を製造する。

搬送ユニット２１０は、ワーク搬送方向と略平行方向の長さ１５０ｍｍ、略直交方向の幅５０ｍｍからなる部材２１１と、部材２１１の下部に取り付けられたグリッパ２１２及び駆動用のサーボモータを備える。グリッパ２１２は、ワーク搬送方向にパレット２０５の幅とほぼ等しい間隔で配置した２本の爪で構成し、同時に２つのパレットを保持可能なように、ワーク搬送路２０１に沿って２セット配置する。

また搬送ユニット２１０は、ワーク搬送路２０１の存在する平面内で、ワーク搬送路２０１と直交する方向、及びワーク搬送路２０１と平行方向に移動可能である。また搬送ユニット２１０の原点位置を、搬送ユニット２１０がワーク搬送路２０１上にあるワーク２０２と接触しないよう、ワーク搬送路２０１から約３０ｍｍ後方に離れた位置に設定する。そして、原点位置にある搬送ユニット２１０に送り動作を指示すると、ワーク搬送路２０１に沿って、ワーク排出方向へ向けて約７０ｍｍ移動する（この移動先を便宜上送り位置と呼ぶ）。さらに、送り位置にある搬送ユニット２１０に、戻り動作が指示されると、原点位置へ戻るように、ワーク搬送路２０１に沿って、ワーク搬入方向に約７０ｍｍ移動する。一方、原点位置若しくは送り位置にある搬送ユニット２１０に前進動作が指示されると、搬送ユニット２１０は、ワーク搬送路２０１上にあるワーク２０２又は完成品２０４をパレット２０５とともに捕捉するため、若しくは保持しているワーク２０２又は完成品２０４をワーク搬送路２０１上にパレット２０５ごとリリースするため、ワーク搬送路２０１に近づく方向に約３０ｍｍ移動する。逆に、ワーク搬送路２０１に近接した位置にある搬送ユニット２１０に対し、後退動作が指示されると、搬送ユニット２１０はワーク搬送路２０１から離れる方向に約３０ｍｍ移動する。

上下ユニット２２０は、上部ユニット２２１、及び下部ユニット２２２で構成される。下部ユニット２２２は組み立て部２５０へ搬送されてきたワーク２０２を固定する。一方、上部ユニット２２１は、開閉可能な爪からなるワークチャック２２３、及びワークチャック２２３が取り付けられるチャックシリンダ２２４、及びこれらを駆動するサーボモータを備えている。

上部ユニット２２１は、初期状態では、組み立て部２５０に搬送されてくるワーク２０２、部品２０３と衝突しないように、組み立て部２５０の上方に退避しておく。組み立て部２５０に部品２０３が来ると、上部ユニット２２１を下降させ、ワークチャック２２３を閉じて部品２０３を保持する。部品２０３を保持すると、上部ユニット２２１は上方に移動する。その後ワーク２０２が組み立て部２５０へ搬送されてくると、再び上部ユニット２２１は下降し、ワーク２０２に部品２０３を挿入し、組み付ける。部品の組み付けが終わると、ワークチャック２２３は開いて部品をリリースし、再び上部ユニット２２１は上方に移動する。この上下方向の移動距離は、組み立て部２５０にワーク２０２が存在する場合、約１０ｍｍであり、ワーク２０２が存在しない場合約６０ｍｍである。

本実施形態によると、搬送ユニット２１０の部材２１１の上面にＣＣＤカメラ１１１で撮影可能なように、特に、搬送ユニット２１０が原点位置にいて、且つワーク２０２を保持していない場合、ＣＣＤカメラ１１１で撮影した画像データ上で、ラベル２１５全体が写る位置に設備の識別情報を示したラベル２１５が付される。ラベル２１５は、４０ｍｍ×４０ｍｍの大きさを有する２次元コードであり、設備の識別情報として２桁の設備番号を有している。

さらに、ワーク２０２を載せ、運搬に使用する治具であるパレット２０５は、ＩＤタグ２０６を有し、ＩＤタグ２０６はＲＦＩＤシステム１４１と通信を行って製品情報の消去・書き込みがなされる。

また本実施形態によると、監視及び駆動制御される対象である可動部に検出マークが形成される。すなわち、搬送ユニット２１０の部材２１１の搬入部２３０側端部の上面に検出マーク２１３を、及び排出部２６０側端部の上面に検出マーク２１４を取り付ける。検出マーク２１３及び２１４は、直径５ｍｍの赤い円形シールであり、ＣＣＤカメラ１１１で撮影する画像において、搬送ユニット２１０がどの位置にあっても、どちらかの検出マークが写り込むようになっている。なお、検出マーク２１３及び２１４は上記のものに限られるわけではなく、画像上で明確に判別可能なものであればよく、部材２１１自体の特有の形状等で代用することも可能である。

また、上下ユニット２２０の上部ユニット２２１においても、チャックシリンダ２２４の上面に検出マーク２２５、及びワークチャック２２３の上面に検出マーク２２６が取り付けられている。検出マーク２２５、２２６は、搬送ユニットに取り付けた検出マーク同様、直径５ｍｍの赤い円形シールである。さらに、ＣＣＤカメラ１１１で撮影する画像において、上部ユニット２２１が如何なる位置にあっても、またチャックの開閉によらず、検出マーク２２５、２２６が写り込むよう構成されている。なお、検出マーク２２５、２２６は、検出マーク２１３、２１４と同じマークである必要は無く、画像上で明確に判別可能なものであればよい。

また、製造情報管理システム１００の撮像部であるＣＣＤカメラ１１１は、上述した組み立て部２５０の斜め上方、部品投入部側に約３０°の方向に配置する。そして、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０、ワーク搬入部２３０、部品投入部２４０、ワーク排出部２６０を全て１枚の画像に収めるとともに、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０の各部の動作範囲も全て収めることができる。また、制御部であるコントローラ１２１は、ＣＣＤカメラ１１１からの画像信号を受信して、所定の条件を満たす画像データをデータ記憶部であるメモリ１３１に保存する。また、コントローラ１２１は、一時的に組み立て装置２００の識別情報等を保存するために、キャッシュメモリ１２５を備える。さらにコントローラ１２１は、組み立て装置２００の駆動制御も行うため、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０それぞれのサーボモータへ制御信号を送信する。

制御部であるコントローラ１２１及びデータ記憶部であるメモリ１３１は、本実施形態においては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に内蔵のプログラム、メモリ、ＲＳ２３２Ｃといった外部出力ポート等によって構成する。また、本実施形態においては、コントローラ１２１は組み立て装置２００の駆動制御も行うため、組み立て装置２００の可動部（搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０）のサーボモータを制御するモータドライバを内蔵する。なお、コントローラ１２１及びメモリ１３１はこれに限られるものではなく、専用のハードウェア、ファームウェア等で構成してもよい。また、コントローラ１２１及びメモリ１３１と、モータドライバを、別個のハードウェアとして構成し、互いに通信可能な構成としてもよい。例えば、コントローラ１２１及びメモリ１３１をＰＣ及び内蔵プログラムで構成し、モータドライバをプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）で構成してもよい。

ＣＣＤカメラ１１１は、組み立て装置２００の作動中、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０、及び搬送されてくるワークや部品、排出される組み立て済みワークを全て１枚の画像に収めた静止画を、ビデオレート（３０Ｈｚ）で連続して取得し、コントローラ１２１へ送信する。この目的のため、ＣＣＤカメラ１１１として、１／４インチ４１万画素ＣＣＤ、焦点距離４．３ｍｍ（画角６９．８°）、２４ビット（ＲＧＢ各８ビット）出力のものを用いる。しかし、ＣＣＤカメラ１１１としては、これに限られるものではなく、組み立て装置２００の各部を１枚の画像に収めることが可能で、且つラベル２１５及び各検出マーク等の判別ができるものであればよい。

製品情報決定部であるＲＦＩＤシステム１４１は、コントローラ１２１と通信可能に接続される。また、図１１に示すように、ワーク排出部２６０のベルトコンベアの裏面側に近接して配置されたリードライトヘッド１４２を備え、リードライトヘッド１４２はワーク排出部２６０を通過する完成品２０４を載せたパレット２０５の底面に付されたＩＤタグ２０６とマイクロ波によって通信可能に構成される。そして、上記パレット２０５がワーク排出部２６０を通過する際、リードライトヘッド１４２を通じて以前に付された製品情報を消去し、改めて新しい製品情報をＩＤタグ２０６に書き込む。また、ＩＤタグ２０６に書き込んだ製品情報と同一の製品情報を、コントローラ１２１に送信する。なお、ＩＤタグ２０６に書き込まれた製品情報は、図示しない後の製造工程でＩＤタグ２０６から読み出され、完成品２０４毎にユニークな製品情報を有する１次元コード又は２次元コードラベルが作成され、対応する完成品２０４に貼付される。

コントローラ１２１は、ＣＣＤカメラ１１１から画像データを受信すると、検出マークの動きによる位置の変化を示す変化後の画像データを解析し、搬送ユニット２１０や上下ユニット２２０等の位置を認識し、認識結果に応じて内蔵のモータドライバを経て、搬送ユニット２１０又は上下ユニット２２０に内蔵されたサーボモータに対して制御信号を送信する。このようにして、本実施形態によれば、検出マークの位置の変化により、組み立て装置２００をシーケンス動作させることができる。

さらに、搬送ユニット２１０や上下ユニット２２０の各動作ステップ終了時の位置を検出マークの位置により認識し、その動作ステップ終了時に相当する画像データ、検出マークの位置、動作終了と判定した時の時間等をメモリ１３１に保存する。その他、コントローラ１２１は、上記の動作ステップ終了時に相当する画像データ、各動作ステップの所要時間、及び搬送ユニット２１０等のサーボモータ駆動電流値のモニタによる過負荷の発生有無に基づいて、組み立て装置２００の作動中、異常を発生したか否かの監視を行う。

また、搬送ユニット２１０が原点位置にいる動作ステップ終了時に相当する画像データから、ラベル２１５を検出し、組み立て装置２００の識別情報を取得し、キャッシュメモリ１２５に保存する。

そして、１回の製造サイクルが終了すると、設備の識別情報、製品情報等と画像データを関連付けるテーブルを作成し、メモリ１３１に保存する。既にテーブルが存在している場合には、そのテーブルに追記する。

以下、フローチャート及びタイミングチャートを参照して、製造情報管理システム１００及び組み立て装置２００の動作について説明する。

図６及び図７に、本実施形態に係る組み立て装置２００の動作のフローチャートを示す。また図８に、組み立て装置２００の可動部である搬送ユニット２１０、上下ユニット中の上部ユニット２２１について動作のタイミングチャートを示す。

図８において、上部に示したＳ０２等の記号５０１は、後述する組み立て準備完了、若しくは各可動部の動作終了判定ステップの実行タイミングを示す。また、各可動部の動作を横欄毎に示し、タイミングチャート線５０２がその横欄に存在する場合、各可動部はその横欄の左側欄５０３に示された動作を行うことを表す。どちらの動作を示す欄にも属さず、中間線上にタイミングチャート線５０２が存在する場合、その可動部は動作を行わず、その前状態を保持し続けることを表す。

まず、組み立て準備完了か否かを判定する（ステップＳ００）。この判定は、コントローラ１２０が行う。以下（ｉ）〜（ｉｉｉ）の３条件全てを満たす場合、準備完了と判定する。
（ｉ）ワーク搬入部２３０の入口２３１にワーク２０２が存在すること
（ｉｉ）ワーク排出部２６０の出口２６１に完成品２０４が存在しないこと
（ｉｉｉ）部品投入部２４０に部品２０３が存在すること

ワークや部品等の存在の有無は、以下の手順により調べることができる。

まず、事前準備として、ＣＣＤカメラ１１１を通じてワーク２０２、部品２０３及び完成品２０４が入口２３１等に存在する場合、及び存在しない場合の画像データをそれぞれ取得する。図９に示すように、取得した画像データを参照し、入口２３１や出口２６１の位置、部品の存在有無を調べる位置を特定し、関心領域００１〜００３としてその画像上の位置（例えば関心領域の左上端座標と右下端座標）をメモリ１３１に保存しておく。次に、関心領域００１〜００３にワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する場合、存在しない場合のそれぞれについて、各関心領域内の平均信号値を求める。そして、各関心領域について、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する場合の平均信号値と、存在しない場合の平均信号値との平均値を算出し、閾値Thd₀₀₁〜Thd₀₀₃とする。その閾値Thd₀₀₁〜Thd₀₀₃を予めメモリ１３１に保存しておく。

組み立て装置２００の動作時においては、ＣＣＤカメラ１１１から送られてくる画像データに対し、メモリ１３１に保存した関心領域００１〜００３の位置に基づいて、関心領域００１内の平均信号値AVG₀₀₁、関心領域００２内の平均信号値AVG₀₀₂、関心領域００３内の平均信号値AVG₀₀₃をそれぞれ算出する。メモリ１３１から上述した閾値Thd₀₀₁〜Thd₀₀₃を呼び出し、平均信号値AVG₀₀₁〜AVG₀₀₃とそれぞれ比較する。平均信号値AVG₀₀₁〜AVG₀₀₃が、閾値Thd₀₀₁〜Thd₀₀₃より、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する場合の参照画像データにおける平均信号値に近い場合、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在すると判定する。

なお、判定方法は上記の方法に限られるものではなく、別の方法を用いてもよい。例えば、上記と同様、事前にワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する参照画像データを取得してメモリ１３１に保存しておく。また、上記同様に関心領域００１〜００３を設定する。

そして、組み立て装置２００の動作時において、ＣＣＤカメラ１１１から受信した画像データと参照画像データとの間で、関心領域内００１〜００３内の各画素で差分信号値の絶対値を算出し、その平均信号値（平均絶対偏差）を算出する。その平均絶対偏差が所定の許容範囲内であれば、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する（または存在しない）と判定する。なお、上記の許容範囲は、組み立て装置が設置された場所の照明など環境条件によって左右される可能性があるため、実験的に決定しておくことが好ましい。

上記の判定方法に基づき、ＣＣＤカメラ１１１から連続的に受信した画像データに対し、逐次判定を行う。いずれかの条件を満たさない場合、コントローラ１２１は組み立て準備が完了していないと判断し、組み立て装置２００のアイドル状態を維持する。また、受信した画像データは廃棄する。

一方、ある時点で、受信した画像データについて上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の全ての条件を満たすと、コントローラ１２１は組み立て準備完了と判断する。そしてコントローラ１２１は、その画像データをメモリ１３１に保存する。また上述したように、搬送ユニット２１０がワーク２０２を保持せず、原点位置にいる場合、ラベル２１５は何かに遮られることなく、ＣＣＤカメラ１１１で撮影した画像データに全体が写る。そこでコントローラ１２１は、メモリ１３１に保存される画像データから、ラベル２１５を認識し、組み立て装置２００の識別情報を取得する。ラベル２１５の認識及び識別情報の取得には、ラベル２１５に使用する２次元コードに対応した公知の画像認識技術を用いる。取得した識別情報は、キャッシュメモリ１２５に保存される。

その後、内蔵のモータドライバを通じて搬送ユニット２１０にワーク搬送路２０１に近づくよう前進動作させる制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０がワークを掴むために前進動作する（ステップＳ０１）。

次に、搬送ユニット２１０の前進動作が終了したか否か、及び組み立て装置２００にワーク２０２や部品２０３の転落、位置ずれといった異常が発生していないかどうかを判定する（ステップＳ０２）。

説明の便宜のため、まず搬送ユニット２１０の前進動作が終了したか否かの判定手順について説明し、その後異常発生の有無に関する判定について説明する。

係る判定は、搬送ユニット２１０に付された検出マーク２１３の重心位置及び面積が所定の条件を満たすか否かを判定することによって行う。以下にその方法を詳述する。

事前準備として、搬送ユニット２１０の前進動作終了時点に相当する参照画像データを取得する。図９に示すように、取得した参照画像データから、搬送ユニット２１０の前進動作終了時点における検出マーク２１３の存在すべき位置を含む関心領域１０１を設定し、メモリ１３１にその位置・範囲を記憶させておく。ここで関心領域１０１は、検出マーク２１３の位置検出に使用する領域であるため、正確な位置認識を行うために検出マーク２１３を完全に収めることができる大きさであることが好ましい。一方、位置認識の処理に必要な計算時間を減らすため、関心領域１０１は狭い方が好ましい。具体的には、関心領域１０１は、検出マーク２１３の画像上における面積の５倍〜１００倍程度の大きさに設定することが好ましい。さらに参照画像データに基づいて、搬送ユニット２１０の前進動作終了時点における検出マーク２１３を示す画素の重心位置、画像中の面積をそれぞれ基準重心Ｇ_org、基準面積Ｄ_orgとして算出する。そして基準重心Ｇ_org、基準面積Ｄ_orgを予めメモリ１３１に記憶させておく。

図１０に、ステップＳ０２の動作手順のフローチャートを示す。

組み立て装置２００の稼動時においては、コントローラ１２１がＣＣＤカメラ１１１から受信した画像について、関心領域１０１のみに限定して検出マーク２１３の重心位置Ｇ・面積Ｄを調べ、基準重心、基準面積との比較で動作が完了したか否かを判定する。まず、関心領域の位置、範囲、及び基準重心Ｇ_org、基準面積Ｄ_orgをメモリ１３１から取得する（ステップＳ２０１）。次に、判定を行う画像データを取得する（ステップＳ２０２）。その後、関心領域１０１内の画像データを、検出マークとそれ以外に分離可能なように２値化する（ステップＳ２０３）。２値化の閾値は組み立て装置２００の設置環境等を勘案して経験的に設定する。

本実施形態では、１画素あたりのデータが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各８ビットで表される。そこで関心領域１０１中の任意の画素の値Ｐ（＝（Ｒ, Ｇ, Ｂ））とし、対応する２値化画像の任意の画素値をＰ_binとすると、検出マーク２１３は赤色であることから、例えば
Ｐ_bin ＝１（Ｒ≧１２８、Ｇ＜３２、Ｂ＜３２）（検出マーク２１３に相当）
Ｐ_bin ＝０（上記以外のとき）
とすることができる。

２値化が終了すると、検出マーク２１３に相当する（Ｐ_bin＝１）画素の重心Ｇ、画素数の合計（面積）Ｄを算出する（ステップＳ２０４）。次に、重心Ｇと、メモリ１３１に記憶された基準重心Ｇ_orgとの距離ΔＧ（＝((Ｇ_x−Ｇ_orgx)²+(Ｇ_y−Ｇ_orgy)²)^1/2）を求める（ただし、Ｇ_x、Ｇ_yはそれぞれ重心Ｇの水平座標、垂直座標であり、一方Ｇ_orgx、Ｇ_orgyはそれぞれ基準重心Ｇ_orgの水平座標、垂直座標である）。同様に、面積Ｄと、基準面積Ｄ_orgとの面積の差の絶対値ΔＤ（＝｜Ｄ−Ｄ_org｜）を求める（ステップＳ２０５）。ΔＧ、ΔＤそれぞれについて許容誤差範囲（本実施形態においては、それぞれ２画素以内）か否か判定する（ステップＳ２０６）。共に許容誤差範囲内であれば、搬送ユニット２１０は正常に前進動作（Ｓ０１）を終了したと判定する。この場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて、次の動作を実行させるための制御信号となる、同期信号を出力する（ステップＳ２０７）。

また、搬送ユニット１０の前進動作が終了したと判定された画像データをメモリ１３１に保存する（ステップＳ２０８）。その際、保存される画像データが、どの動作ステップに対応するか判るよう、画像データに対して動作ステップに対応する名称を付ける。また、複数サイクル分の画像データを保存するため、サイクルの差異も名称に反映する。この実施形態では、画像名称を１０桁の数値＋拡張子で表す。最初の８桁（最も左側からの１０桁の数値）をサイクル番号、残りの２桁をステップ番号とする。拡張子は、画像データの形式（.jpg,.bmp等）を示す。例えば、画像データの形式をＪＰＥＧとすると、１２３４５６７８サイクル目のステップＳ０２で保存された画像データの名称は、”1234567802.jpg”と表される。

さらに、保存する画像データと関連付けて、消去可能か否かを表す消去可否フラグをメモリ１３１に保存する。消去可否フラグの値が１の時、そのフラグと関連付けられた画像データは消去可能であり、値が０の時は逆に消去不可能である。なお、画像データ保存時においては、消去可否フラグは、常に値が１として保存される。以後、画像データ保存時には、同様に消去可否フラグも保存される。

また、画像動作終了と判定された時間（年月日も含む）、検出マークの重心Ｇ、面積Ｄ、制御信号の詳細等も画像データと関連付けてメモリ１３１に保存する。ただし、動作終了と判定された時間、検出マークの重心Ｇ、面積Ｄ、制御信号の詳細等については、経時変化を観察可能とするために、画像データが破棄された後もそのままメモリ１３１に保持しておく。

一方、ΔＧ、ΔＤのどちらか一方でも、許容誤差範囲を超えた場合、搬送ユニット２１０の前進動作は完了していないと判断し、判定に使用した画像データを廃棄するとともに、次にＣＣＤカメラ１１１から送られてくる画像に対して同様の判定手順を繰り返す。

次に、本実施形態に係る組み立て装置２００に異常が発生していないかどうかの判定について説明する。

異常発生の判定は、動作終了との判定が所定時間内に得られない場合、又はワーク２０２や部品２０３の配置に異常があるか否かを判定することにより行う。（ステップＳ２０９、ステップＳ２１０）。

搬送ユニット２１０や上部ユニット２２１といった可動部が、一動作に必要とする時間は予め予測できる。そのため、その予測できる時間を超えても、動作終了の判定ができない場合には、何らかの異常が発生していると考えられる。

画像データの取得（Ｓ２０２）後において、準備完了判定ステップ（Ｓ００）の条件が満たされてからの経過時間と、予め定められた閾値との比較を行う。閾値よりも経過時間が多い場合、許容時間内に動作終了と判定できず、異常発生と判定する（ステップＳ２０９）。上記閾値は、正常動作時に必要な所要時間の数倍〜数十倍程度が好ましい。例えば、搬送ユニット２１０の前進動作の所要時間が１秒の場合、上記閾値は５秒、１０秒等の値とする。なお、ＣＣＤカメラ１１１の撮影間隔は一定のため、１動作期間内に取得された画像データの枚数をカウントし、その合計に撮影間隔の時間を乗ずることにより、その動作期間中の経過時間を知ることができる。したがって、動作終了判定を行った画像の枚数を経過時間の代わりの指標として用いてもよい。

異常発生と判定された場合、最後に解析を行った画像データをメモリ１３１に保存し（ステップＳ２１１）、製造情報管理システム１００は、組み立て装置２００を停止する（ステップＳ２１２）。

また、経過時間から異常が検出されない場合でも、ワークや部品が所定の位置に存在しているか否かにより、異常発生の有無を判定する（ステップＳ２１０）。この判定は、搬送部２１０の動作が終了し、組み立て装置２００が静止状態となった時点で行う。搬送ユニット２１０が未だ前進動作中に判定を行っても、その後の動作でワーク２０２や部品２０３が転落するといった異常が発生する可能性があるためである。そこで、ステップ２１０は、ステップＳ２０６の後、動作が終了したと判定された画像データに基づいて、ステップＳ００の稼動準備が整ったか否かの判定と同様の方法により実施する。すなわち、組み立て装置２００が正常動作している場合、各動作ステップの終了時点において、ワークや部品は、それぞれ所定の位置に存在しているはずである。ステップＳ０２では、ワーク２０２がワーク搬入路２３０の入口２３１に存在し、部品２０３が部品投入部２４０に存在しているはずである。そこで、搬入ユニット２１０の前進動作が終了したと判定された画像データに対し、ステップＳ００と同様、正常動作時にワーク２０２や部品２０３が存在しているはずの位置に関心領域を設定し、その関心領域内の信号値を調べて、ワーク等が存在しているか否かを調べる。そして、ワーク２０２、部品２０３がそれぞれ所定位置に存在していると判定されれば、異常無と判定する。一方、ワーク２０２、若しくは部品２０３のどちらか一方でも存在しない場合、異常発生と判定し、判定に使用した画像データをメモリ１３１に保存し（ステップＳ２１１）、組み立て装置２００を停止する（ステップＳ２１２）。さらに、既にメモリ１３１に保存されている、各動作ステップに関連付けられた消去可否フラグの値を全て０に書き換える。

なお、装置の停止とともに、装置の操作者に対して警告を発生するよう構成してもよい。係る警告は、装置の作動状態を監視するモニタ（図示せず）上への警告表示、又は警告音の発生等で行うことが可能である。

上述した動作終了判定方法及び異常発生有無の判定方法は、以下に述べるステップＳ０４、Ｓ０６等、組み立て装置２００の可動部の各動作終了判定ステップにおいても同様に使用する。ただし、着目する検出マーク、設定する関心領域、及び基準となる重心位置Ｇ_org、面積Ｄ_orgは、各動作終了判定ステップについて最適化する。この最適化についても、上述した事前準備と同様の方法で、動作終了判定を行う可動部の動作終了時を示す参照画像データを予め取得しておき、その参照画像データから着目する検出マークの重心、面積を調べておけばよい。

このように、検出マークの重心位置、及び面積を検出し、理想状態におけるそれらと比較することにより、その検出マークが付された可動部について正確な位置決定が可能となり、装置の信頼性を向上させることが可能である。

コントローラ１２１が、搬送ユニット２１０の前進動作は終了したと判定した場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに搬送ユニット２１０を後退動作させるよう制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０はワークを保持したまま後退動作を行う（ステップＳ０３）。なお、この後退動作に伴って、ワーク２０２に取り付ける部品２０３が、部品投入部より組み立て部２５０に移動する。

次に、搬送ユニット２１０の後退が終了したか否かを判定する（ステップＳ０４）。

その判定方法はステップＳ０２と同様である。即ち、予め設定した関心領域内で検出マーク２１３の重心位置と面積を算出し、事前に求められているそれらの値との差異が許容範囲内に収まるか否かで判定する。また、ステップＳ０２と同様に、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存する。異常発生の有無判定も同様に実施する。

コントローラ１２１が、搬送ユニット２１０の後退動作は終了したと判定した場合、モータドライバに対し、上部ユニット２２１を下降させる指令を出す。モータドライバは、係る指令を受け取ると、上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、上部ユニット２２１が下降する（ステップＳ０５）。

その後、上部ユニット２２１の下降動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ０６）。その判定方法はステップＳ０２と同様である。即ち、予め設定した関心領域内で検出マーク２２５の重心位置と面積を算出し、事前に求められているそれらの値との差異が許容範囲内に収まるか否かで判定する。また、ステップＳ０２と同様に、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存する。

本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１１を、組み立て部２５０の直上でなく、斜め３０°の方向に配置したことにより、上部ユニット２２１の上下運動も、画像上で位置の変化として捉えることを可能としたので、複数のＣＣＤカメラを用いることを要しない。なお、正確に可動部の位置を把握するために、ＣＣＤカメラ１１１で撮影した画像上において、全ての可動部の動作距離が、１０画素以上となるように配置することがさらに好ましい。

コントローラ１２１が、上部ユニット２２１の下降動作は終了したと判定した場合、次の動作として、ワークチャック２２３を閉じるよう、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、ワークチャック２２３が閉じて組み立て部２５０にある部品２０３を捕捉する（チャック動作）（ステップＳ０７）。

その後、ワークチャック２２３のチャック動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ０８）。なお判定方法はステップＳ０２と同様であり、予め設定された関心領域内でワークチャック２２３に付された検出マーク２２６の重心位置、面積を調べて判定する。また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２６の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様である。

コントローラ１２１が、ワークチャック２２３のチャック動作は終了したと判定した場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに上部ユニット２２１を上昇させるよう制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、上部ユニット２２１は部品２０３を保持したまま上昇する（ステップＳ０９）。

その後、上部ユニット２２１の上昇動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定は、上部ユニット２２１に付された検出マーク２２５を用いる他、上記Ｓ０２と同様に実施する。また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様である。

コントローラ１２１が、上部ユニット２２１の上昇動作は終了したと判定した場合、次の動作として、搬送ユニット２１０を送り動作させ、その後前進動作させるよう、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０はワーク２０２を組み立て部２５０に搬送するため、ワーク２０２を保持したままワーク搬送路２０１に沿って送り動作し、その後前進動作する（ステップＳ１１）。

ステップＳ０２と同様の判定方法により、搬送ユニット２１０の移動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２）。同様に、搬送ユニット２１０の移動が完了したと判定された画像データ、検出マークの重心位置等を保存し、それ以外の画像データの廃棄も同様に実施する。ただし、搬送ユニット２１０がワーク排出部側へ移動したことにより、ワーク搬入部側の検出マーク２１３が、上部ユニット２２１に隠れて見えなくなるため、ワーク排出部側の検出マーク２１４を用いて判定を行い、関心領域も検出マーク２１４の存在位置を含むように設定しておく。

コントローラ１２１は、搬送ユニット２１０の移動は終了したと判定した場合、次の動作として、上部ユニット２２１を下降させるよう、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、上部ユニット２２１が下降し、組み立て部２５０にあるワーク２０２に、部品２０３を取り付ける（ステップＳ１３）。この時、下部ユニット２２２は、ワーク２０２を固定する。

ステップＳ０４と同様の判定方法により、上部ユニット２２１の下降動作が終了したか否か、判定する（Ｓ１４）。判定に用いる検出マークも同様であり、また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様である。

コントローラ１２１は、上部ユニット２２１の下降動作は終了したと判定した場合、次の動作として、搬送ユニット２１０に後退動作させ、その後戻り動作をさせる。同時に、ワークチャック２２３に対し、部品２０３をリリースするよう開く動作（アンチャック動作）を行わせる。そのため、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて、搬送ユニット２１０のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づき、搬送ユニット２１０がワーク２０２をリリースして後退し、その後戻り動作して原点位置に復帰する。同様に、上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づき、ワークチャック２２３はアンチャック動作を行う（ステップＳ１５）。

次に、搬送ユニット２１０の移動が完了し、原点位置に復帰したか否かを判定する。同時に、ワークチャック２２３のアンチャック動作が完了したか否か判定する（ステップＳ１６）。

搬送ユニット２１０の移動完了、アンチャック動作の完了は、それぞれ上述してきた判定方法と同様の方法で行われるが、ステップＳ１６では、それらを同一の画像上で同時に実行することが可能である。即ち、搬送ユニット２１０の検出マーク２１３の重心位置、面積を調べるための関心領域と、ワークチャック２２３に付された検出マーク２２６の重心位置、面積を調べるための関心領域をそれぞれ設定し、関心領域毎に判定を行う。

それぞれの判定の結果、搬送ユニットの移動完了、アンチャック動作の完了とも確認できると、コントローラ１２１は、次の動作として、上部ユニット２２１を上昇させるよう、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づき、上部ユニット２２１は上昇する（ステップＳ１７）。

その後、ステップＳ１０と同様に、上部ユニット２２１の上昇動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。

コントローラ１２１が、上部ユニット２２１の上昇動作は終了したと判定した場合、次の動作として、部品組み付け済みのワーク（完成品）２０４を捕捉するため、搬送ユニット２１０を前進させる。そのため、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに対して制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０は前進動作する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９で搬送ユニット２１０の前進が終了したか否か判定する（ステップＳ２０）。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。

ステップＳ２０で、搬送ユニット２１０の前進が終了したと判定された場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに対して後退動作をさせる制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０は完成品２０４を保持したまま後退する（ステップＳ２１）。

そして、搬送ユニットの後退を確認する（ステップＳ２２）。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。

ステップＳ２２で、搬送ユニット２１０の後退が終了したと判定された場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて、搬送ユニット２１０のサーボモータに対して送り動作及び前進動作をさせる制御信号を送信する。その制御信号に基づき、搬送ユニット２１０は完成品２０４をワーク排出部２６０へ排出するために、完成品２０４を保持したまま、送り動作し、その後前進する（ステップＳ２３）。

次に、ステップＳ２３の搬送ユニット２１０の前進が終了したか否か判定する（ステップＳ２４）。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１４の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。

ステップＳ２４において、ある画像データにおいて動作終了判定基準を満たすと、その判定基準を満たした時間を完成品２０４の製造時間としてキャッシュメモリ１２５に保存する。

ステップＳ２４で、搬送ユニット２１０の前進終了を確認すると、完成品２０４がワーク排出部２６０のワーク出口２６１に排出される。そして、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに対して、搬送ユニット２１０が、後退動作した後、戻り動作を行うよう制御信号を送信する。そしてその制御信号に基づき、搬送ユニット２１０は原点位置に復帰する（ステップＳ２５）。

最後に、搬送ユニット２１０が原点位置に復帰したか否かを確認する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、搬送ユニット２１０に付された検出マーク２１３を用いて、他のステップＳ１６同様に判定する。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。

上記の各ステップによって組み立てが終了した完成品２０４が、ワーク排出部２６０を通過する際、パレット２０５に付されたＩＤタグ２０６とＲＦＩＤシステム１４１に含まれるリードライトヘッド１４２との間で通信が行われ、製品情報がＩＤタグ２０６に書き込まれる。また、その製品情報がＲＦＩＤシステム１４１からコントローラ１２１に送信される。

コントローラ１２１は、ＲＦＩＤシステム１４１から製品情報を受信すると、上述したような方法で、キャッシュメモリ１２５に保存されている組み立て装置２００の識別情報及び製造日時と、ＲＦＩＤシステム１４１から受信した製品情報を、各動作ステップの画像データと対応付けるテーブルを作成する。そして、作成したテーブルをメモリ１３１に保存する。

上述してきたように、画像データ及び画像データと関連する製造設備の識別情報、製品情報、製造日時等の情報を関連付けたテーブルをデータ記憶部に保存しておくことにより、その製造設備で製造された部品等が後日不良品と判明した場合であっても、その部品等に付された製品情報を手掛かりとして、上記テーブルが保存されているデータ記憶部から該当する製造設備を特定し、また製造当時の画像データを見つけることができる。そして、その画像データを参照することにより、製造設備に起因する不良か否かを究明するための知見を得ることが可能となる。

なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る製造情報管理システムの構成ブロック図である。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置の構成ブロック図である。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置の概略上面図である。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置の概略斜視図である。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置について、図３のＡＡ’の線において矢印方向から見た概略断面図である。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置の動作を示すフローチャートである。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置の動作を示すフローチャートである。本発明に係る製造情報管理システムを実装した組み立て装置のタイミングチャートである。関心領域の設定範囲、及び検出マークの重心の概要を示す図である。本発明に係る製造情報管理システムによる、組み立て装置の各可動部の動作終了判定方法の動作を示すフローチャートである。画像データと製品情報、設備の識別情報等を関連付けるテーブルの概略構成図である。

符号の説明

１００製造情報管理システム
１１０撮像部
１１１ＣＣＤカメラ
１２０制御部
１２１コントローラ
１３０データ記憶部
１３１メモリ
１４０製品情報決定部
１４１ＲＦＩＤシステム
２００組み立て装置
２１０搬送ユニット
２２０上下ユニット
２１３、２１４、２２５、２２６検出マーク
２１５ラベル

Claims

製品又は部品を製造する設備又は装置の識別情報を有する識別情報表示部を撮影した第１の画像データと、該設備又は装置を撮影した第２の画像データを取得する撮像部と、
前記製品又は部品の製品情報を決定する製品情報決定部と、
前記第１の画像データに基づいて、前記識別情報を取得し、前記製品情報決定部から前記製品情報を取得し、且つ前記設備又は装置が前記製品又は部品を製造した製造日時に関する情報を決定し、且つ前記識別情報、前記製品情報、及び前記製造日時に関する情報と、前記製品又は部品を製造中に撮影した前記第２の画像データを関連付けるテーブルを生成する制御部と、
前記製品又は部品を製造中に撮影した前記第２の画像データと、前記テーブルを保存するデータ記録部と、
を有することを特徴とする製造情報管理システム。
前記識別情報は、前記設備又は装置の設備番号である請求項１に記載の製造情報管理システム。
前記識別情報表示部は、２次元コードを有するラベルである請求項１又は２に記載の製造情報管理システム。
前記設備又は装置は、さらに可動部を有し、
前記第２の画像データは前記可動部の画像を含み、
前記制御部は、該画像データに基づいて、前記可動部の位置情報を取得し、且つ該位置情報が所定の条件を満たしているか否かを判定し、
前記データ記憶部は、前記制御部が前記の所定の条件を満たしていると判定した画像データのみを保存する請求項１〜３の何れか一項に記載の製造情報管理システム。
前記データ記憶部は、前記第２の画像データが保存された時点から予め定めた期間を経過するまでに前記設備又は装置が異常を発生しない場合、前記第２の画像データを廃棄する請求項１〜４の何れか一項に記載の製造情報管理システム。
前記データ記憶部は、複数の前記製造情報管理システムで共有する請求項１〜５の何れか一項に記載の製造情報管理システム。