JP7303150B2 - 部品実装機におけるメンテナンス報知装置およびメンテナンス報知方法 - Google Patents

Description

この発明は、部品撮像部により部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を取得し、当該画像に基づいて部品を認識した認識結果に応じて基板への部品の実装を制御する部品実装機におけるメンテナンス報知技術に関するものである。

従来、実装ヘッドにより部品を基板に実装する部品実装機においては、実装ヘッドにより保持される部品を部品撮像部で撮像して取得した画像に基づいて部品を認識する。そして、その認識結果が所定の部品認識条件を満たすか否かに基づき、部品の実装が許可あるいは禁止される。このような部品実装制御において、部品撮像部により部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を良好に取得することは、非常に重要な技術要素の一つである。しかしながら、例えば部品撮像部に設けられた照明素子が塵や埃などの付着や経年劣化により照明の照度が低下すると、部品認識に失敗して部品認識エラーとして部品実装を停止せざるを得ない。

そこで、照明素子の機能低下を把握するために、部品撮像部のカメラで明度パターンを描いた照度基準板を撮像して上記機能低下の程度を検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００－２００９９７号公報

しかしながら、上記従来技術では、機能低下の低下を検出するために照度基準板を実装ヘッドで保持する必要があり、部品実装を一時的に中断させる必要がある。したがって、生産性の低下は不可避である。また、照度基準板という専用治具が必要となる。さらに、従来技術により照明素子の機能低下は検出することができるが、部品撮像部のカメラの機能低下については検出することができない。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、部品撮像部により部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を取得し、画像に基づいて部品を認識した認識結果に応じて基板への部品の実装を制御する部品実装機において、部品の実装を中断させることなく、部品撮像部の機能低下を検出してユーザに知らせることを目的とする。

本発明の一態様は、部品撮像部により部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を取得し、画像に基づいて部品を認識した認識結果に応じて基板への部品の実装を制御する部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、部品の設計寸法を記憶する記憶部と、認識結果と設計寸法との一致度合いを示す一致情報を算出する一致情報算出部と、一致情報算出部により算出された一致情報に基づいて部品撮像部の機能低下を検出して報知する機能低下報知部と、を備えることを特徴としている。

また、本発明の他の態様は、部品撮像部により部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を取得し、画像に基づいて部品を認識した認識結果に応じて基板への部品の実装を制御する部品実装機におけるメンテナンス報知方法であって、認識結果と部品の設計寸法との一致度合いを示す一致情報を算出する工程と、一致情報に基づいて部品撮像部の機能低下を検出する工程と、機能低下が検出されたときに部品撮像部の機能低下を報知する工程と、を備えることを特徴としている。

本発明では、部品の実装を制御するために、部品撮像部が部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を取得する。そして、当該画像に基づいて部品を認識した認識結果に応じて基板への部品の実装が制御される。しかも、部品実装機による部品の実装と並行し、認識結果と設計寸法との一致度合いを示す一致情報が算出され、これに基づいて部品撮像部の機能低下が検出されて報知される。その結果、部品実装機の稼働を停止させることなく、部品撮像部の機能低下をユーザに警告してユーザに上記機能低下に対する対応を促すことができる。

ここで、一致情報算出部による一致情報の算出と、機能低下報知部による機能低下の検出および報知とを部品撮像部による画像の取得毎に行ってもよい。これにより、部品撮像部の機能低下を早期に検出して報知することができる。その結果、当該報知を受けたユーザは余裕をもって部品撮像部の機能低下に対応することができる。

また、部品実装機が互いに異なる複数種類の部品を基板に実装するとき、記憶部は部品の種類毎に部品の設計寸法と機能低下の判定条件とを記憶し、一致情報算出部は、部品の種類毎に、部品の種類に対応する設計寸法および判定条件を読み出すとともに読み出した設計寸法と認識結果との一致度合いを示す一致情報を算出し、機能低下報知部は、複数種類の全てについて一致情報が判定条件を満足することをもって機能低下の発生を検出して報知するように構成してもよい。これにより次の作用効果が得られる。同一種類の部品であっても例えばロットが異なると、部品寸法が相違することがあり、これが誤判定の要因となることがある。また、部品撮像部の機能低下が低下した際には、特定種類の部品のみで認識結果と設計寸法との不一致が認められるのではなく、当該不一致は複数種類の部品について認められる。これらの点を考慮すると、複数種類の全てについて一致情報が判定条件を満足することをもって機能低下の発生を検出して報知してもよく、これによって部品撮像部の機能低下を安定して検出して報知することができる。

また、部品実装機が、リールに巻き取られたテープに収納された複数の部品をテープから取り出して基板に実装するとき、一致情報算出部がテープに収納された部品毎に一致情報を算出し、機能低下報知部が、リールを機能低下の検出単位とし、検出単位に含まれる複数の部品の一致情報の平均値に基づいて部品撮像部の機能低下を検出するように構成してもよい。このようにリール単位で一致情報の平均値を求めることで当該リールに巻き取られたテープに収納された全部品間での個体差による影響を抑えて部品撮像部の機能低下を安定して検出して報知することができる。

また、部品実装機が、連続する複数の部品を１ロットとして、ロット単位で部品を基板に実装するとき、一致情報算出部がロットに含まれる部品毎に一致情報を算出し、機能低下報知部が、ロットを機能低下の検出単位とし、検出単位に含まれる複数の部品の一致情報の平均値に基づいて部品撮像部の機能低下を検出するように構成してもよい。このようにロット単位で一致情報の平均値を求めることでロットを構成する全部品間での個体差による影響を抑えて部品撮像部の機能低下を安定して検出して報知することができる。

さらに、機能低下報知部が、連続する２つの検出単位で続けて部品撮像部の機能低下を検出されたときに部品撮像部の機能低下を報知するように構成してもよい。これによって、検出単位間での個体差による影響を抑えて一致情報をさらに正確に求めることができ、それに基づいて部品撮像部の機能低下を検出することができる。その結果、部品撮像部の機能低下をさらに安定して検出して報知することができる。

上記したように、本発明によれば、部品実装機による部品の実装を中断させることなく、部品撮像部の機能低下を検出してユーザに知らせることができる。

本発明に係るメンテナンス報知装置の第１実施形態を装備する部品実装機の構成を模式的に示す部分平面図である。 図１の部品実装機の電気的構成を示すブロック図である。 図１の部品実装機が備える認識カメラの構成の一例を模式的に示す図である。 部品認識カメラの機能低下状況を模式的に示す図である。 図１に示す部品実装機におけるサイズチェック処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係るメンテナンス報知方法の第２実施形態を示すフローチャートである。 本発明に係るメンテナンス報知方法の第３実施形態を示すフローチャートである。

図１は本発明に係るメンテナンス報知装置の第１実施形態を装備する部品実装機の構成を模式的に示す部分平面図である。図２は図１の部品実装機の電気的構成を示すブロック図である。図１および以下の図では、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向で構成されるＸＹＺ直交座標系を適宜示す。なお、この座標系において、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

図２に示すように、部品実装機１は、装置全体を統括的に制御するコントローラー１００を備える。コントローラー１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access
Memory)で構成されたプロセッサーである演算処理部１１０およびＨＤＤ(Hard Disk Drive)などで構成された記憶部１２０を有するコンピューターである。さらに、コントローラー１００は、部品実装機１の駆動系を制御する駆動制御部１３０と、部品実装機１の撮像系を制御する撮像制御部１４０とを有する。

記憶部１２０には、パッケージタイプ等の部品の設計寸法などが記憶されている。また、後で詳述するように部品認識カメラ５の機能低下を検出するための判定条件として機能するエラー判定値ａおよび警告判定値ｂも記憶部１２０に記憶されている。また、演算処理部１１０は、駆動制御部１３０および撮像制御部１４０を制御することで部品実装を実行する。この際、演算処理部１１０は、本発明の「部品撮像部」の一例である部品認識カメラ５により撮像した画像に基づき部品を認識した認識結果に応じて基板へ部品の実装を制御する。なお、本実施形態では、演算処理部１１０は、部品実装制御と並行し、上記認識結果と設計寸法との一致度合いを示す一致情報としてサイズ一致率を算出し、そのサイズ一致率に基づいて部品認識カメラ５の機能低下を検出して報知する。このように本実施形態では、演算処理部１１０は、本発明の「一致情報算出部」および「機能低下報知部」として機能する。すなわち、演算処理部１１０は、上記記憶部１２０と協働して本発明に係るメンテナンス報知装置を構成するものである。そして、演算処理部１１０は、部品認識カメラ５の機能低下および部品実装機１の状況を表示／操作ユニット１５０に表示したり、表示／操作ユニット１５０に入力されたユーザからの指示を受け付けたりする。

図１に示すように、部品実装機１は、基台１１の上に設けられた一対のコンベア１２、１２を備える。そして、部品実装機１は、コンベア１２によりＸ方向（基板搬送方向）の上流側から実装処理位置（図１の基板Ｂの位置）に搬入した基板Ｂに対して部品を実装し、部品実装を完了した基板Ｂをコンベア１２により実装処理位置からＸ方向の下流側へ搬出する。

部品実装機１では、Ｙ方向に延びる一対のＹ軸レール２１、２１と、Ｙ方向に延びるＹ軸ボールネジ２２と、Ｙ軸ボールネジ２２を回転駆動するＹ軸モーターＭｙ（サーボモーター）とが設けられ、Ｘ軸レール２３が一対のＹ軸レール２１、２１にＹ方向に移動可能に支持された状態でＹ軸ボールネジ２２のナットに固定されている。Ｘ軸レール２３には、Ｘ方向に延びるＸ軸ボールネジ２４と、Ｘ軸ボールネジ２４を回転駆動するＸ軸モーターＭｘ（サーボモーター）とが取り付けられており、ヘッドユニット２０がＸ軸レール２３にＸ方向に移動可能に支持された状態でＸ軸ボールネジ２４のナットに固定されている。したがって、駆動制御部１３０は、Ｙ軸モーターＭｙによりＹ軸ボールネジ２２を回転させてヘッドユニット２０をＹ方向に移動させ、あるいはＸ軸モーターＭｘによりＸ軸ボールネジ２４を回転させてヘッドユニット２０をＸ方向に移動させることができる。

一対のコンベア１２、１２のＹ方向の両側それぞれでは、２つの部品供給部３がＸ方向に並んでいる。各部品供給部３に対しては、複数のテープフィーダー３１がＸ方向に並んで着脱可能に装着されている。テープフィーダー３１はＹ方向に延設されており、Ｙ方向におけるヘッドユニット２０側の先端部に部品供給箇所３２を有する。そして、集積回路、トランジスター、コンデンサ等の小片状の部品を所定間隔おきに収納したテープがテープフィーダー３１に装填されている。各テープフィーダー３１は、テープをヘッドユニット２０側へ向けてＹ方向に間欠的に送り出す。これによって、テープ内の部品がＹ方向（フィード方向）に送り出されて、各テープフィーダー３１の部品供給箇所３２に順番に供給される。

ヘッドユニット２０は、Ｘ方向に等ピッチで一列に並ぶ複数の実装ヘッド４を有する。実装ヘッド４の下端にはノズル４１が着脱可能に取り付けられており、実装ヘッド４はノズル４１により部品の吸着・実装を行う。つまり、実装ヘッド４はノズル４１をテープフィーダー３１の部品供給箇所３２の上方へ移動させて、部品供給箇所３２に供給された部品をノズル４１により吸着（ピックアップ）する。また、実装ヘッド４はノズル４１に部品を保持した状態で、実装処理位置の基板Ｂの上方に移動して基板Ｂに部品を実装する。

さらに、部品実装機１は、上方を向いて基台１１に取り付けられた部品認識カメラ５をＸ方向に並ぶ２個の部品供給部３の間に備える。部品供給部３から部品を吸着した実装ヘッド４は、これらの部品認識カメラ５のうち近い方の部品認識カメラ５の上方へ移動し、部品に部品認識カメラ５の上方を通過させる。これに対して、部品認識カメラ５は、上方を通過する部品を下方から撮像する。そして、演算処理部１１０は、撮像制御部１４０を介して取得した部品認識カメラ５の撮像結果に基づき、ノズル４１に吸着される部品の状態を判断する。

図３は図１の部品実装機が備える認識カメラの構成の一例を模式的に示す図である。部品認識カメラ５は、その上方に実装ヘッド４により搬送されてきた部品を撮像して部品の画像を取得する。部品認識カメラ５は、撮像範囲内に搬送されてきた部品に対して光を照射する光照射部５１と、光照射部５１により光が照射された部品を下方から撮像する撮像部５５と、光照射部５１および撮像部５５を支持するハウジング５９とを有する。ハウジング５９の上部には凹部５９１が形成され、凹部５９１の底部にＺ方向へ開口するスリット５９２が設けられている。また、ハウジング５９内のスリット５９２より下方には、内部空間５９３が設けられている。

光照射部５１は、メイン照明５１１、サイド照明５１２および同軸照明５１３を有する。メイン照明５１１、サイド照明５１２および同軸照明５１３のそれぞれは、複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode)を二次元的に配列した構成を有する。メイン照明５１１は、凹部５９１の内壁のうち下側に配置されて、斜め下方から部品に光を照射し、サイド照明５１２は凹部５９１の内壁のうちメイン照明５１１より上側に配置されて、側方から部品に光を照射する。また、同軸照明５１３は、内部空間５９３の内壁に配置され、ビームスプリッタ５７を介して、下方から部品に光を照射する。つまり、ハウジング５９の内部空間５９３にはビームスプリッタ５７が配置されており、同軸照明５１３から射出された光は、ビームスプリッタ５７で反射されてから、スリット５９２を通過して部品に照射される。かかる光照射部５１は、撮像制御部１４０の制御に基づき、部品に対して照射する光の明るさ（照明レベル）を例えば８段階（１／８～８／８）で変更できる。

また、撮像部５５は、ハウジング５９の内部空間５９３に配置され、スリット５９２に下方から対向している。スリット５９２と撮像部５５との間にはビームスプリッタ５７が配置されており、撮像部５５は、光照射部５１により照らされた部品により反射されてから、スリット５９２およびビームスプリッタ５７を通過した光を撮像する。この撮像部５５は、ＣＯＭＳ(Complementary MOS)イメージセンサあるいはＣＣＤ(Charge-Coupled
Device)イメージセンサ等の固体撮像素子で構成されたエリアセンサ５５１と、その光軸Ｏ５がＺ方向に平行となるように配置されたレンズ５５２とを有する。そして、レンズ５５２が撮像範囲内の部品により反射された光をエリアセンサ５５１に結像することで、部品の画像がエリアセンサ５５１により撮像される。

図２の撮像制御部１４０は、かかる部品認識カメラ５を用いて部品認識を実行する。つまり、ノズル４１に吸着された部品が部品認識カメラ５の撮像範囲に到達すると、撮像制御部１４０は、部品に応じた照明レベルの光を光照射部５１から部品に照射しつつ、撮像部５５により部品を撮像する。撮像制御部１４０は、こうして部品を撮像することで取得された画像データを、エリアセンサ５５１から取得する。さらに、撮像制御部１４０は、光照射部５１から照射した光の照明レベルに応じた輝度閾値によって、画像データの各画素の輝度を二値化することで、画像データに対してエッジ検出を実行する。これによって、画像データに含まれる部品（の画像）が抽出される。さらに、撮像制御部１４０は、こうして抽出された部品と、部品が満たすべき部品の構成に関する条件（部品関連条件）とを比較して、抽出された部品が有する値が許容範囲内であるか否かを部品関連条件の各項目について判断する。ここで、部品関連条件とは、部品の形状、部品のサイズ、部品の電極の位置および部品の電極のサイズ等の部品の構成を示す項目を含む。そして、撮像制御部１４０は、抽出された部品の部品関連条件の各値が許容範囲内であれば、ノズル４１による部品の吸着状態が良好であると判定する一方、これらの値のいずれかが許容範囲外であれば、ノズル４１による部品の吸着状態が不良であると判定する。

演算処理部１１０は、撮像制御部１４０による部品認識の結果、良好と判定された場合には、撮像制御部１４０によって部品を基板Ｂの上方へ移動させて、部品を基板Ｂに実装する。一方、演算処理部１１０は、撮像制御部１４０による部品認識の結果、不良と判定された場合には、図示を省略する廃棄場所に部品を廃棄する。

このように本実施形態では、部品認識カメラ５により取得された部品の画像に基づいて部品実装を制御しているが、次のような場合には部品認識に失敗して部品認識エラーとして部品実装を停止せざるを得ない。例えば光照射部５１を構成するＬＥＤへの塵や埃などの付着やＬＥＤの経年劣化により照明の照度が低下することがある。また、撮像部５５の機能が低下することがある。これらの低下現象は、最新の部品認識カメラ５の使用開始、部品認識カメラ５の交換完了あるいは部品認識カメラ５の保守完了（以下、これらを総称して「保守完了等」という）からの経過時間の増大に伴って生じる。

図４は部品認識カメラの機能低下状況を模式的に示す図である。例えば同図中の「正常領域」に示すように、経過時間が比較的短い間においては、上記照度低下やカメラ機能低下は認められない。より具体的には、上記部品認識により得られる部品のサイズ（以下「認識部品サイズ」と称する）は設計寸法と同じあるいは近い。ここで、後で説明する図５に示すように代表的なチップ部品を平面視したときのＸ方向およびＹ方向における設計寸法をそれぞれ「設計寸法Ｘ」および「設計寸法Ｙ」とし、部品認識の結果から取得されるＸ方向およびＹ方向における認識部品サイズｘ、ｙと上記設計寸法Ｘ，Ｙからサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙ、つまり
Ｓｘ＝１００－（｜ｘ－Ｘ｜／Ｘ）×１００ （％）…（１）
Ｓｙ＝１００－（｜ｙ－Ｙ｜／Ｙ）×１００ （％）…（２）
を求めると、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙはともに「１」に近い値を示す。

また、経過時間の増大に伴って、同図に示すように、「機能低下領域」を経由して「エラー領域」に進む。このエラー領域は、照明の照度低下や撮像部５５の機能低下がかなり進んで部品認識を良好に行うことが難しい程度にまでサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙが低下するために部品実装機１の運転を停止させる範囲、つまり運転停止範囲に部品実装機１が入ったことを意味する。一方、「機能低下領域」は、正常領域からエラー領域に進行する過渡領域を示しており、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙは若干低下するものの、部品認識を行うことができ、引き続き部品実装機１を連続的に運転させることができる範囲、つまり運転継続可能範囲に維持されていることを意味する。これら「正常領域」、「機能低下領域」および「エラー領域」の区分けはユーザ側で設定することが可能となっている。例えばユーザが表示／操作ユニット１５０を介してエラー判定値ａおよび警告判定値ｂを入力することで「正常領域」、「機能低下領域」および「エラー領域」を任意に設定可能となっている。つまり、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙのうちの少なくとも一方が（１００－ａ）％以下となった場合には、「エラー領域」に入ったと認定することができる。また、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙはいずれも（１００－ａ）％を超えているものの、いずれか一方が（１００－ｂ）％以下となった場合には、「機能低下領域」に入ったと認定することができる。さらに、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙはいずれも（１００－ｂ）％を超えている場合には、「正常領域」のままであると認定することができる。

そこで、本実施形態では、部品実装機１が部品認識カメラ５により部品の画像を取得して部品認識を行う毎に、図５に示すサイズチェック処理を実行して照明の照度低下や撮像部５５の機能低下を検出し、その検出内容に応じて適切に対応している。

図５は図１に示す部品実装機におけるサイズチェック処理の一例を示すフローチャートであり、本発明に係るメンテナンス報知方法の第１実施形態を示している。部品実装機１では、テープフィーダー３１から供給された部品が実装ヘッド４により基板Ｂに搬送されて実装される間に演算処理部１１０は部品認識を行う（ステップＳ１０１）。また、演算処理部１１０は、部品認識カメラ５により撮像された部品に関する各種情報として部品種類、部品の設計寸法Ｘ、Ｙ、エラー判定値ａ、警告判定値ｂを記憶部１２０から取得する（ステップＳ１０２～Ｓ１０４）。

また、演算処理部１１０は上記部品認識に基づいてＸ方向およびＹ方向における認識部品サイズｘ、ｙを取得し（ステップＳ１０５）、上記式（１）、（２）に基づいてサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙを算出する（ステップＳ１０６）。そして、演算処理部１１０はサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙに基づいて部品認識カメラ５が「正常領域」、「機能低下領域」および「エラー領域」のうちのいずれの領域に相当するのかを判定し、その判定結果に応じて適切に対応する（ステップＳ１０７～Ｓ１１３）。より詳しくは、以下のとおりである。

ステップＳ１０７で演算処理部１１０は、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙが（１００－ａ）％以下であるか否かを判定する。ここで、いずれか一方が（１００－ａ）％以下であることがわかると、演算処理部１１０は、照明の照度低下や撮像部５５の機能低下が大きく、部品認識を失敗する可能性が高くなっていると認定する。そこで、演算処理部１１０は、部品実装機１の運転を停止するとともに、停止した旨および停止原因などを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ１０８）。

一方、ステップＳ１０７でサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙがともに（１００－ａ）％を超えている場合には、ステップＳ１０９で演算処理部１１０は、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙが（１００－ｂ）％以下であるか否かを判定する。ここで、いずれか一方が（１００－ｂ）％以下であることがわかると、演算処理部１１０は、運転継続可能であるものの照明の照度低下や撮像部５５の機能低下が発生しており、「機能低下領域」に入ったと判定する（警告判定）。また、本実施形態では、演算処理部１１０は保守完了等からの経過時間Ｔｂを算出し（ステップＳ１１０）、さらにこれが照度調整の要否判定時間Ｔｓより短いか否かを判定する（ステップＳ１１１）。これは次のような技術背景に基づくものである。

照明の照度低下や撮像部５５の機能低下の主要因には、塵や埃などの付着によるものと、ＬＥＤの経年劣化によるものとが存在する。これらのうち塵や埃などの付着は前回の保守完了等からある程度の要否判定時間Ｔｓが経過した後で発生する。これに対し、ＬＥＤの経年劣化は個体差を含んでおり、不定期で発生し得る。そこで、本実施形態では、上記時間Ｔｓを清掃要否のための判定時間とし、この要否判定時間Ｔｓよりも経過時間Ｔｂが短い場合（ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」）、その主要因としては、ＬＥＤやエリアセンサ５５１などへの塵や埃などの付着よりも、ＬＥＤの経年劣化が有力であると考察し、演算処理部１１０は照明調整を行う旨の警告判定を行う。つまり、演算処理部１１０は照度を高めるように光照射部５１を照明調整することをユーザに促すメッセージを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１２）。

一方、時間Ｔｓよりも経過時間Ｔｂが長い場合（ステップＳ１１１で「ＮＯ」）、その主要因がＬＥＤやエリアセンサ５５１などへの塵や埃などの付着であると演算処理部１１０は判断し、部品認識カメラ５の清掃をユーザに促すメッセージを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１３）。

なお、ステップＳ１０９でサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙがいずれも（１００－ｂ）％を超えていると判定した場合、演算処理部１１０は、部品認識カメラ５が「正常領域」であると判定し、そのままサイズチェック処理を終了する。

以上のように、本発明の第１実施形態では、一致情報算出部および機能低下報知部として機能する演算処理部１１０と、部品の設計寸法Ｘ、Ｙを記憶する記憶部１２０とを有するコントローラー１００が本発明の「メンテナンス報知装置」の一例に相当している。また、ステップＳ１０７、Ｓ１０９で行われる判定条件が本発明の「機能低下の判定条件」の一例に相当している。また、認識部品サイズｘ、ｙが本発明の「認識結果」の一例に相当している。

第１実施形態によれば、部品認識カメラ５により撮像された部品の画像に基づく部品の認識結果に応じて基板Ｂへの部品の実装を制御するとともに、部品実装機１が部品認識を行う毎に、部品認識カメラ５の機能低下の検出および検出結果のユーザ報知を行っている。したがって、部品実装機１の稼働を停止させることなく、部品認識カメラ５の機能低下をユーザに警告してユーザに上記機能低下に対する対応を促すことができる。

また、上記第１実施形態によれば、部品認識（ステップＳ１０１）毎に、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙの算出と、部品認識カメラ５の機能低下の検出および報知とを行っている。したがって、部品認識カメラ５の機能低下を早期に検出することができる。そして、その検出の報知を受け取ったユーザは部品認識カメラ５の機能低下に対する対応を余裕をもって行うことができる。

また、上記第１実施形態によれば、警告判定であっても、保守完了等からの経過時間Ｔｂと清掃要否を判定するための要否判定時間Ｔｓとを比較し、互いに異なる２種類のメッセージの中から上記比較結果に対応したものを選択的に報知している（ステップＳ１１０～Ｓ１１３）。したがって、部品認識カメラ５の機能低下を的確に解消することができ、部品実装機１の稼働率を高めることができる。なお、上記ステップＳ１１０～Ｓ１１３の実施は本発明に係るメンテナンス報知装置および方法において必須事項ではなく、例えば後で説明する第２実施形態や第３実施形態と同様に清掃を促すメッセージのみを報知するように構成してもよい。また逆に、上記ステップＳ１１０～Ｓ１１３を第２実施形態や第３実施形態に適用してもよい。

また、部品認識カメラ５の機能低下という抽象的な現象をサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙで具体化しているため、機能低下を的確に検出してユーザに報知することができる。なお、第１実施形態では、認識部品サイズ（認識結果）ｘ、ｙと設計寸法Ｘ、Ｙとの一致度合いを示す一致情報としては、上記式（１）、（２）で算出されるサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙに限定されるものではなく、例えば次に説明するように認識部品サイズｘ、ｙを一致情報として用いてもよい。すなわち、設計寸法Ｘ、Ｙに対してエラー判定値ａおよび警告判定値ｂを掛け合わせることで予め「正常領域」、「機能低下領域」および「エラー領域」の範囲を決定しておき、認識部品サイズｘ、ｙがいずれの領域に存在するかにより部品認識カメラ５の機能低下を検出してもよい。例えば設計寸法Ｘ、Ｙがそれぞれ１．０ｍｍ、０．５ｍｍであり、エラー判定値ａおよび警告判定値ｂがそれぞれ３０％、２０％である部品については、「正常領域」、「機能低下領域」および「エラー領域」を
・正常領域
Ｘ方向：０．８＜ｘ＜１．２
Ｙ方向：０．４＜ｙ＜０．６
・機能低下領域
Ｘ方向：０．７＜ｘ≦０．８、１．２≦ｘ＜１．３、
Ｙ方向：０．３５＜ｙ≦０．４、０．６≦ｙ＜６．５、
・エラー領域
Ｘ方向：ｘ≦０．７、ｘ≧１．３
Ｙ方向：ｙ≦０．３５、ｙ≧０．６５
と設定することができる。したがって、認識部品サイズｘ、ｙを「正常領域」、「機能低下領域」および「エラー領域」と対比することで部品認識カメラ５の機能低下を検出することができる。

演算処理部１１０は上記ステップＳ１０５で認識部品サイズｘ、ｙとして例えば「１．２６ｍｍ」、「０．５５ｍｍ」を取得すると、認識部品サイズｘ＝１．２６ｍｍは機能低下領域であるため、部品認識カメラ５の機能低下をユーザに警告してユーザに上記機能低下に対する対応を促すことができる。この場合、上記機能低下領域を特定する４つの条件式（０．７＜ｘ≦０．８）、（１．２≦ｘ＜１．３）、（０．３５＜ｙ≦０．４）、（０．６≦ｙ＜６．５）が本発明の「機能低下の判定条件」の一例に相当している。なお、この点については、次に説明する第２実施形態や第３実施形態においても同様である。

ところで、上記第１実施形態では、部品毎に部品認識カメラ５の機能低下を検出しているため、１種類の部品について部品認識カメラ５の機能低下を検出すると、直ちにその旨を報知している。ここで、ロット違い等による部品寸法の違いによって誤判定が生じる可能性がある。また、部品認識カメラ５、特に光照射部５１の調子が悪い際には、特定種類の部品のみで認識部品サイズ（認識結果）と設計寸法との不一致が認められるのではなく、当該不一致は複数種類の部品について認められることが多い。したがって、より高い精度で部品認識カメラ５の機能低下を検出してユーザに報知するために、図６に示すように複数種類の部品について部品認識カメラ５の機能低下が認められたときに初めて機能低下をユーザに報知するように構成してもよい（第２実施形態）。

図６は本発明に係るメンテナンス報知方法の第２実施形態を示すフローチャートである。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、同図に示すように記憶部１２０（図２）に警告判定テーブルＴＢが記憶されており、例えば５種類の部品について警告判定があった場合に清掃を促すメッセージを表示して部品認識カメラ５の機能低下を報知する点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

警告判定テーブルＴＢは同図中の右側に示すように部品種類ＰＴ１、ＰＴ２、…、ＰＴｍと警告判定の有無とを対応付けたものであり、予め記憶部１２０に記憶されている。この第２実施形態では、最初のステップＳ２０１で演算処理部１１０は警告判定テーブルＴＢ中の「警告判定」の欄をクリアする。そして、部品実装機１が部品認識を行う毎に、演算処理部１１０は第１実施形態と同様にして照明の照度低下や撮像部５５の機能低下を確認する（ステップＳ２０２～Ｓ２１３）。

演算処理部１１０は、部品認識カメラ５により撮像された部品に関する各種情報として部品種類、部品の設計寸法Ｘ、Ｙ、エラー判定値ａ、警告判定値ｂを記憶部１２０から取得する（ステップＳ２０３～Ｓ２０５）。また、演算処理部１１０は上記部品認識に基づいてＸ方向およびＹ方向における認識部品サイズｘ、ｙを取得し（ステップＳ２０６）、上記式（１）、（２）に基づいてサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙを算出する（ステップＳ２０７）。

次のステップＳ２０８で演算処理部１１０は、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙが（１００－ａ）％以下であるか否かを判定する。そして、いずれか一方が（１００－ａ）％以下である場合、演算処理部１１０は、部品実装機１の運転を停止するとともに、停止した旨および停止原因などを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ２０９）。

一方、ステップＳ２０８でサイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙがともに（１００－ａ）％を超えている場合には、ステップＳ２１０で演算処理部１１０は、サイズ一致率Ｓｘ，Ｓｙが（１００－ｂ）％以下であるか否かを判定する。ここで、いずれか一方が（１００－ｂ）％以下であることがわかると、演算処理部１１０は、運転継続可能であるものの照明の照度低下や撮像部５５の機能低下が発生しており、「機能低下領域」に入ったと判定する（警告判定）。そして、警告判定テーブルＴＢのうちステップＳ２０３で取得された部品種類に対応する「警告判定」の欄に「有」を示す情報を演算処理部１１０は入力し、警告判定テーブルＴＢを更新する（ステップＳ２１１）。

それに続いて、演算処理部１１０は警告判定テーブルＴＢにおいて５種類以上の部品について「有」が入力されているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。そして、警告判定済の部品種類が５種類以上となる（ステップＳ２１２で「ＹＥＳ」）と、演算処理部１１０は部品認識カメラ５の清掃をユーザに促すメッセージを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ２１３）。

一方、ステップＳ２１０で「ＹＥＳ」と判定された場合およびステップＳ２１で「ＮＯ」と判定された場合、演算処理部１１０はステップＳ２０２に戻って上記一例の動作を繰り返す（Ｓ２０２～Ｓ２１３）。

以上のように、第２実施形態では、５種類の部品について警告判定があった場合に初めて部品認識カメラ５の機能低下が発生した旨を報知している。このため、特定種類の部品についてロット間で部品寸法が相違したとしても、上記機能低下は報知されず、誤判定を未然に防止して安定的な機能低下の検出および報知を行うことができる。

なお、第２実施形態では、警告判定がなされた部品種類の数を判断するために警告判定テーブルＴＢを用いているが、その他の方法で判断してもよい。例えばカウンターやフラグなどを用いてもよい。また、上記部品種類の数は「５」であったが、これに限定されるものではなく、複数であれば任意である。

図７は本発明に係るメンテナンス報知方法の第３実施形態を示すフローチャートである。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、同図に示すようにリールを本発明の「検出単位」とし、部品認識カメラ５の機能低下の検出および報知を行っている点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。また、ここでは、発明内容の理解を容易とするため、部品供給部３に新たなリールが装着され、当該リールに巻き取られたテープに収納された部品が連続的に供給されて基板Ｂに実装されるという前提で図７を参照しつつ説明する。

第３実施形態では、演算処理部１１０は、テープフィーダー３１に対してリール交換が行われたことを確認する（ステップＳ３０１で「ＹＥＳ」）と、演算処理部１１０は、部品認識カメラ５により撮像された部品に関する各種情報として部品種類、部品の設計寸法Ｘ、Ｙ、エラー判定値ａ、警告判定値ｂを記憶部１２０から取得する（ステップＳ３０２～Ｓ３０４）。そして、リールに巻き取られたテープに収納された部品が部品認識カメラ５で認識される（ステップＳ３０５）毎に演算処理部１１０は上記部品認識に基づいてＸ方向およびＹ方向における認識部品サイズｘｎ、ｙｎを取得し（ステップＳ３０６）、次式
Ｓｘｎ＝１００－（｜ｘｎ－Ｘ｜／Ｘ）×１００ （％）…（３）
Ｓｙｎ＝１００－（｜ｙｎ－Ｙ｜／Ｙ）×１００ （％）…（４）
に基づいてサイズ一致率Ｓｘｎ，Ｓｙｎを算出する（ステップＳ３０７）。さらに、演算処理部１１０はサイズ一致率Ｓｘ１、Ｓｘ２、…Ｓｘｎの平均値Ｓｘａとサイズ一致率Ｓｙ１、Ｓｙ２、…Ｓｙｎの平均値Ｓｙａとを算出して更新する（ステップＳ３０８）。

こうして上記リールに巻き取られたテープに収納された全部品に対するサイズ一致率の平均値Ｓｘａ、Ｓｙａが求まれると、演算処理部１１０は、サイズ一致率の平均値Ｓｘａ，Ｓｙａが（１００－ａ）％以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０９）。そして、いずれか一方が（１００－ａ）％以下である場合、演算処理部１１０は、部品実装機１の運転を停止するとともに、停止した旨および停止原因などを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ３１０）。

一方、ステップＳ３０９でサイズ一致率の平均値Ｓｘａ，Ｓｙａがともに（１００－ａ）％を超えている場合には、ステップＳ３１１で演算処理部１１０は、サイズ一致率の平均値Ｓｘａ，Ｓｙａが（１００－ｂ）％以下であるか否かを判定する。ここで、いずれか一方が（１００－ｂ）％以下であることがわかると、演算処理部１１０は、運転継続可能であるものの照明の照度低下や撮像部５５の機能低下が発生しており、「機能低下領域」に入ったと判定する（警告判定）。そして、演算処理部１１０は部品認識カメラ５の清掃をユーザに促すメッセージを表示／操作ユニット１５０に表示してユーザに報知する（ステップＳ３１２）。一方、ステップＳ３１１で「ＹＥＳ」と判定された場合、つまり部品認識カメラ５は正常領域にあると判定されたため、そのままサイズチェック処理を終了する。

以上のように、第３実施形態では、テープフィーダー３１に対して新たに装着されたリールに巻き取られたテープに収納された全部品についてサイズ一致率Ｓｘ、Ｓｙを求め、それらの平均値Ｓｘａ、Ｓｙａを一致情報として算出している。このため、部品間での個体差による影響を抑えて一致情報を正確に求めることができ、それに基づいて部品認識カメラ５の機能低下を検出している。したがって、部品認識カメラ５の機能低下を安定して検出して報知することができる。

なお、第３実施形態では、１つのリールに対してサイズ一致率の平均値Ｓｘａ，Ｓｙａのいずれか一方が（１００－ｂ）％以下となると、直ちに部品認識カメラ５が機能低下したと判定している。しかしながら、リール間に個体差が生じていることがある。そこで、先のリールに続いて交換されたリールについても先のリールと同様にサイズ一致率の平均値Ｓｘａ，Ｓｙａのいずれか一方が（１００－ｂ）％以下となった場合のみ部品認識カメラ５が機能低下したと判定するように構成してもよい。これによって、リール間での個体差による影響を抑えて一致情報をさらに正確に求めることができる。したがって、部品認識カメラ５の機能低下をさらに安定して検出して報知することができる。

また、上記第３実施形態では、部品実装機１は部品供給部３をテープフィーダー３１のみで構成しているためにリールを本発明の「検出単位」としているが、ロット単位を本発明の「検出単位」としてもよい。つまり、複数の同一部品を１ロットとし、当該１ロットに含まれる全部品についてサイズ一致率Ｓｘ、Ｓｙを求め、それらの平均値Ｓｘａ、Ｓｙａを一致情報として算出してもよい。この場合、ロット間での個体差による影響を抑えて一致情報を正確に求めることができ、それに基づいて部品認識カメラ５の機能低下を検出している。したがって、部品認識カメラ５の機能低下を安定して検出して報知することができる。また、連続するロットでサイズ一致率の平均値Ｓｘａ，Ｓｙａのいずれか一方が（１００－ｂ）％以下となった場合のみ部品認識カメラ５が機能低下したと判定するように構成してもよい。これによって、ロット間での個体差による影響を抑えて一致情報をさらに正確に求めることができ、それに基づいて部品認識カメラ５の機能低下を検出している。したがって、部品認識カメラ５の機能低下をさらに安定して検出して報知することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、第１実施形態では、要否判定時間Ｔｓよりも経過時間Ｔｂが短いという条件（ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」）で演算処理部１１０は照明調整を行う旨のメッセージを表示して報告しているが、清掃を１回あるいは複数回行ったとしても警告判定が発生する場合に、演算処理部１１０は照明調整を行う旨のメッセージを表示して報告するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、表示／操作ユニット１５０にメッセージを表示してユーザに報知しているが、報知方式はこれに限定されるものではなく、例えば表示に代えて音声や表示灯などにより報知してもよい。また、複数の報知方式を組み合わせてもよい。

また、上記実施形態では、テープフィーダー３１により供給される部品を基板Ｂに実装する部品実装機１に本発明を適用しているが、その他の方式、例えばトレイ方式で供給される部品を基板Ｂに実装する部品実装機に対しても本発明を適用することができる。

この発明は、部品撮像部により部品を照明しつつ部品を撮像して部品の画像を取得し、画像に基づいて部品を認識した認識結果に応じて基板への部品の実装を制御する部品実装機におけるメンテナンス報知技術全般に適用することができる。

１…部品実装機
５…部品認識カメラ（部品撮像部）
５１…光照射部
５５…撮像部
１００…コントローラー（メンテナンス報知装置）
１１０…演算処理部（一致情報算出部、機能低下報知部）
１２０…記憶部
１５０…表示／操作ユニット
ａ…エラー判定値
ｂ…警告判定値
Ｂ…基板
Ｓｘ、Ｓｘ１、Ｓｘ２、Ｓｘｎ、Ｓｙ、Ｓｙ１、Ｓｙ２、Ｓｙｎ…サイズ一致率（一致情報）
Ｓｘａ、Ｓｙａ…（サイズ一致率の）平均値
Ｘ，Ｙ…設計寸法
ｘ、ｙ…認識部品サイズ（認識結果）

Claims (7)

1. 部品撮像部により部品を照明しつつ前記部品を撮像して前記部品の画像を取得し、前記画像に基づいて前記部品を認識した認識結果に応じて基板への前記部品の実装を制御する部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、
   前記部品の設計寸法を記憶する記憶部と、
   前記認識結果と前記設計寸法との一致度合いを示す一致情報を算出する一致情報算出部と、
   前記一致情報算出部により算出された前記一致情報に基づいて前記部品撮像部の機能低下を検出して報知する機能低下報知部と、
   を備えることを特徴とする、部品実装機におけるメンテナンス報知装置。
2. 請求項１に記載の部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、
   前記部品撮像部による前記画像の取得毎に、前記一致情報算出部は前記一致情報を算出するとともに前記機能低下報知部は前記機能低下の検出および報知を実行する、部品実装機におけるメンテナンス報知装置。
3. 請求項１に記載の部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、
   前記部品実装機が互いに異なる複数種類の部品を前記基板に実装するとき、
   前記記憶部は前記部品の種類毎に前記部品の設計寸法と前記機能低下の判定条件とを記憶し、
   前記一致情報算出部は、前記部品の種類毎に、前記部品の種類に対応する前記設計寸法および前記判定条件を読み出すとともに読み出した前記設計寸法と前記認識結果との一致度合いを示す前記一致情報を算出し、
   前記機能低下報知部は、前記複数種類の全てについて前記一致情報が前記判定条件を満足することをもって前記機能低下の発生を検出して報知する、部品実装機におけるメンテナンス報知装置。
4. 請求項１に記載の部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、
   前記部品実装機が、リールに巻き取られたテープに収納された複数の前記部品を前記テープから取り出して前記基板に実装するとき、
   前記一致情報算出部は前記テープに収納された前記部品毎に前記一致情報を算出し、
   前記機能低下報知部は、前記リールを前記機能低下の検出単位とし、前記検出単位に含まれる前記複数の部品の前記一致情報の平均値に基づいて前記部品撮像部の機能低下を検出する、部品実装機におけるメンテナンス報知装置。
5. 請求項１に記載の部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、
   前記部品実装機が、連続する複数の前記部品を１ロットとして、ロット単位で前記部品を前記基板に実装するとき、
   前記一致情報算出部は前記ロットに含まれる前記部品毎に前記一致情報を算出し、
   前記機能低下報知部は、前記ロットを前記機能低下の検出単位とし、前記検出単位に含まれる前記複数の部品の前記一致情報の平均値に基づいて前記部品撮像部の機能低下を検出する、部品実装機におけるメンテナンス報知装置。
6. 請求項４または５に記載の部品実装機におけるメンテナンス報知装置であって、
   前記機能低下報知部は、連続する２つの前記検出単位で続けて前記部品撮像部の機能低下を検出されたときに前記部品撮像部の機能低下を報知する、部品実装機におけるメンテナンス報知装置。
7. 部品撮像部により部品を照明しつつ前記部品を撮像して前記部品の画像を取得し、前記画像に基づいて前記部品を認識した認識結果に応じて基板への前記部品の実装を制御する部品実装機におけるメンテナンス報知方法であって、
   前記認識結果と前記部品の設計寸法との一致度合いを示す一致情報を算出する工程と、
   前記一致情報に基づいて前記部品撮像部の機能低下を検出する工程と、
   前記機能低下が検出されたときに前記部品撮像部の機能低下を報知する工程と、
   を備えることを特徴とする部品実装機におけるメンテナンス報知方法。

Images