JP7313211B2 - 組付機 - Google Patents

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Description

本明細書は、部品を基材(例えば基板等)の組付け面に組み付ける組付機を開示する。
特許文献1には、電子部品を基板に実装する部品実装機が開示されている。部品実装機は、電子部品を保持するノズルを有する保持装置と、電子部品を供給する部品フィーダと、を備える。保持装置は、部品フィーダから供給される電子部品をノズルによって保持すると、基板に向かって移動して、ノズルに保持した電子部品を基板に実装する。
特開2018-190786号公報
上述した部品実装機のような組付機では、基材まで部品を搬送し、搬送した部品を基材に組付ける。このため、部品を搬送する経路に何らかの物体(例えば、搬送中に落下した部品等)が存在する場合、基材への部品の搬送に支障をきたすことがある。
本明細書は、基材への部品の搬送に支障が生じることを抑制するための技術を開示する。
本明細書に開示する組付機は、基材を組付け位置に位置決めし、位置決めした前記基材の組付け面に部品を組み付ける。前記組付機は、被写界深度が予め設定されており、平面画像を撮像する撮像装置と、前記組付け位置に前記基材が位置決めされたときの前記基材の前記組付け面と平行であって前記組付け面からの距離が第1距離となる第1平面内で前記撮像装置を移動可能な移動装置と、前記撮像装置で撮像された前記平面画像を解析する制御装置と、を備え、前記第1平面内に位置する前記撮像装置によって前記組付け面を撮像するときに、前記被写界深度に前記第1距離が含まれる一方で、前記撮像装置からの距離が前記第1距離よりも長い第2距離が前記被写界深度に含まれておらず、前記制御装置は、前記撮像装置によって撮像された前記平面画像内に物体が存在する場合、前記平面画像の各画素の輝度に基づいて、前記物体と前記撮像装置との離間距離が前記第2距離以下となるか否かを判定してもよい。
上記の組付機では、移動装置によって撮像装置を移動させながら平面画像を撮像することで、部品を搬送する経路上の平面画像を取得することができる。平面画像内に物体が存在する場合は、制御装置は、撮像装置によって撮像された平面画像を解析することによって、撮像装置から物体までの離間距離が第2距離以下となるか否かを判定する。撮像装置から物体までの離間距離が第2距離より長い場合、物体と部品との間に十分な間隔が確保され、部品の搬送に支障が生じる可能性は低い。一方、撮像装置から物体までの離間距離が第2距離以下となる場合、物体と部品との接触が生じる等によって、部品の搬送に支障が生じる可能性がある。上記の組付機では、平面画像を解析することで部品の搬送に支障が生じる可能性を判定することができる。
実施例の組付機の概略構成を示す図である。 図1のII-II線における断面図である。 衝突判定処理のフローチャートである。 実施例の組付機の廃棄ボックス内を撮像した平面画像の一例である。 図4の一点鎖線上の平面画像の隣接する画素の輝度差を表す図である。 交換前判定処理のフローチャートである。 廃棄量判定処理のフローチャートである。
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。
(特徴1)
組付機は、前記移動装置に取り付けられており、前記部品を着脱可能に保持する保持装置をさらに備え、前記保持装置は、前記移動装置によって、前記保持装置に前記部品を保持した状態で前記撮像装置とともに前記基材に対して移動し、前記保持装置に保持された前記部品を前記基材の前記組付け面に組付け可能となっていてもよい。この構成では、移動装置によって、保持装置と撮像装置の両者を移動させることができる。このため、部品の組付けを行う保持装置を移動させる移動装置によって撮像装置を移動させることができる。この結果、撮像装置を移動させるための移動装置を別に備える必要がない。
(特徴2)
前記制御装置は、前記平面画像内の隣接する画素の輝度差に基づいて、前記物体と前記撮像装置との離間距離が前記第2距離以下に存在するか否かを判定してもよい。物体と撮像装置との離間距離が被写界深度にある場合、隣接する画素の輝度差が最も大きくなり、物体と撮像装置との離間距離が被写界深度から離れるほど隣接する画素の輝度差が小さくなる。このため、隣接する画素の輝度差に基づいて、離間距離と被写界深度との関係を判定することができる。この結果、隣接する画素の輝度差に基づいて、部品の搬送に支障が生じる可能性を判定することができる。
(特徴3)
前記制御装置は、前記平面画像内に前記物体が存在する場合、検出された前記物体が前記被写界深度に位置するか否かを判定し、前記物体が前記被写界深度に位置しないときに、前記物体が位置する各画素の隣接する画素の輝度差に基づいて、前記物体と前記撮像装置との前記離間距離が前記被写界深度よりも大きく、かつ、前記第2距離以下となるか否かを判定してもよい。この構成では、物体が徐々に蓄積されていく場合、隣接する画素の輝度差に基づいて、離間距離と被写界深度との関係が判定され、撮像装置から物体までの離間距離が、被写界深度より大きく、かつ、第2距離以下となることが判定される。この結果、部品の搬送に支障が生じる可能性をより正確に判定することができる。
(特徴4)
組付機は、前記組付機で発生する廃棄物を廃棄する廃棄ボックスをさらに備え、前記撮像装置は、前記廃棄ボックスの上面から第3距離だけ離れた位置から前記廃棄ボックスを撮像し、前記第3距離は、前記第2距離よりも長い距離に設定されており、前記物体は、前記廃棄物であり、前記制御装置は、前記撮像装置によって撮像された前記廃棄ボックスの平面画像に基づいて、前記廃棄ボックスに廃棄された前記廃棄物の状態を判定してもよい。この構成では、廃棄ボックス内に廃棄された廃棄物の状態を判定することで、廃棄ボックス内に廃棄された廃棄物によって部品の搬送に支障が生じるか否かを判定することができる。
(特徴5)
前記保持装置は、前記保持装置から着脱可能であって、前記部品を吸着するノズルを備え、前記保持装置に保持される前記ノズルを交換する場合、前記制御装置は、前記撮像装置によって撮像された前記平面画像を解析することによって、交換後の前記ノズルと前記平面画像内に存在する前記物体とが干渉するか否かを判定してもよい。この構成では、制御装置は、交換後のノズルと物体との干渉を平面画像から判定する。このため、例えば、交換後のノズルが交換前のノズルよりも大きい場合に、交換後のノズルが破損して部品の搬送に支障が生じることを抑制することができる。
(特徴6)
前記制御装置は、前記離間距離が前記第2距離以下となる場合、前記移動装置による前記撮像装置の移動を停止させてもよい。この構成では、部品の搬送に支障が生じる可能性が高いときに、移動装置による撮像装置の移動を停止させ、部品の搬送に支障が生じることを未然に防止することができる。
(特徴7)
組付機は、表示パネルをさらに備え、前記制御装置は、前記離間距離が前記第2距離以下となる場合、前記表示パネルに、前記離間距離が前記第2距離以下となることを表す表示を表示させてもよい。この構成では、作業者は表示パネルを確認することによって、撮像装置から物体までの離間距離が第2距離以下であることを認識することができる。
(実施例)
図1から図7を参照して、実施例の組付機10を説明する。組付機10は、基材2の組付け面2aに部品4を組み付ける。基材2は、例えば基板である。また、部品4は、例えば電子部品や太陽電池パネルやLED照明である。組付機10は、フィーダ支持台12と、基材運搬装置20と、移動装置30と、保持装置40と、撮像装置50と、廃棄ボックス60と、部品撮像装置62と、ノズル収容器64と、表示パネル70と、制御装置80と、を備える。
図1及び図2に示すように、フィーダ支持台12は、複数のスロットを備え、そのスロットのそれぞれにフィーダ14が着脱可能に取り付けられる。なお、図2では、1つのフィーダ14にのみ符号が付されている。フィーダ支持台12は、フィーダ14を支持する。フィーダ14は、部品4を保持装置40に供給する。フィーダ14は、部品4を保持する保持材16を送り出す。保持材16は、例えばテープ材である。
基材運搬装置20は、コンベア22によって基材2を所定の組付け位置に搬入する。また、基材運搬装置20は、組付け位置に基材2を固定する。本実施例では、基材2を固定する詳細な説明を省略する。基材運搬装置20は、基材2に部品4が組付けられた後、コンベア22によって基材2を組付け位置から搬出する。なお、基材運搬装置20は、基材2の組付け面2aが水平となる状態で、搬送するとともに固定するようになっている。
図1に示すように、移動装置30は、移動ベース32とレール34とを備える。移動ベース32は、レール34上をY方向に移動可能となっている。レール34がY方向に水平に伸びるとともに、基材2の組付け面2aも水平な平面となるため、移動ベース32は組付け位置に固定された基材2の組付け面2aに平行に移動する。
移動ベース32には、保持装置40が取り付けられている。移動ベース32が移動すると、保持装置40は移動ベース32とともに移動する。移動ベース32には、X方向に水平に伸びるレール(図示省略)が設けられ、保持装置40は移動ベース32に対してX方向に移動可能となっている。これによって、保持装置40は、基材2に対してX方向とY方向に移動可能となり、また、保持装置40は、組付け位置に固定された基材2の組付け面2aに平行に移動する。また、保持装置40が基材2に対してX方向とY方向に移動することで、保持装置40はフィーダ支持台12と基材2との間を移動することができる。保持装置40は、部品4を着脱可能に保持する。保持装置40は、ヘッド42とノズル44とを備える。ヘッド42は、移動ベース32にX方向に移動可能に取り付けられている。ヘッド42は、上下方向(即ちZ方向)に昇降可能である。なお、図1において上下方向が規定されている。
ヘッド42には、ノズル44が着脱可能に取り付けられる。ノズル44は、部品4を吸着可能である。ヘッド42が下降すると、ノズル44は、フィーダ14や基材2の組付け面2aに接近する。また、ヘッド42が上昇すると、ノズル44は、フィーダ14や基材2の組付け面2aから離間する。
撮像装置50は、ヘッド42に取り付けられている。このため、移動装置30によって保持装置40がX方向とY方向に移動すると、撮像装置50は保持装置40とともにX方向とY方向に移動することとなる。なお、変形例では、撮像装置50は、移動ベース32にX方向に移動可能に取り付けられていてもよい。ヘッド42が水平方向に移動すると、撮像装置50は組付け位置に固定された基材2の組付け面2aに平行な第1平面を移動することができる。ここで、第1平面は、組付け位置に固定された基材2の組付け面2aから予め設定された第1距離だけ離間している。撮像装置50は、撮像光軸が下方を向くように配置されている。撮像装置50は、平面画像を撮像する。撮像装置50は、被写界深度が予め設定されている。対象物が撮像装置50の被写界深度に位置する場合、対象物が鮮明に検出される。具体的には、平面画像内の対象位置において、隣接する画素間の輝度差が大きくなる。一方、対象物が撮像装置50の被写界深度から離間して位置する場合、対象物が不鮮明に検出される。具体的には、平面画像内の対象位置において、隣接する画素間の輝度差が小さくなる。被写界深度には、撮像装置50から第1距離だけ離間した位置が含まれる。このため、第1平面に撮像装置50が位置するとき、撮像装置50の被写界深度に、基材2の組付け面2aが含まれることとなる。
本実施例において、撮像装置50には、基材2の組付け面2aに付された識別マークを撮像するマークカメラが用いられる。組付け面2aに付された比較的小さな識別マークを鮮明に撮像するため、撮像装置50の被写界深度は極めて浅く設定されている。このため、第1平面に位置決めした撮像装置50で基材2の組付け面2aを撮影すると、組付け面2aから上下方向に僅かに離れた位置に物体が存在したとしても、その物体の像は不鮮明な画像となる。なお、撮像装置50が基材2の識別マークを撮像する直前に、図示省略の光源が発光する。なお、変形例では、撮像装置50には、マークカメラ以外の種々のカメラが用いられることができる。
廃棄ボックス60は、フィーダ支持台12と基材運搬装置20との間に配置されている。廃棄ボックス60には、保持材16や部品4の不良品等の廃棄物が廃棄される。即ち、廃棄ボックス60には、廃棄物が収容される。図1に示すように、廃棄ボックス60の上面60aの位置は、基材2の組付け面2aより下方に位置している。
図2に示すように、部品撮像装置62は、フィーダ支持台12と基材運搬装置20との間に配置されている。部品撮像装置62は、廃棄ボックス60とY方向に並んで配置されている。部品撮像装置62は、撮像光軸が上方を向くように配置されている。部品撮像装置62は、ノズル44に吸着されている部品4の下面を撮像する。
ノズル収容器64は、フィーダ支持台12と基材運搬装置20との間に配置されている。ノズル収容器64は、廃棄ボックス60と部品撮像装置62とY方向に並んで配置されている。ノズル収容器64は、複数のノズル44を収容する。ノズル収容器64内において、複数のノズル44の収容位置のそれぞれは、予め決められている。ノズル収容器64に収容されたノズル44は、ヘッド42に選択的に取り付けられる。
制御装置80は、基材運搬装置20と、移動装置30と、保持装置40と、撮像装置50と、部品撮像装置62と、表示パネル70と、に接続されている。制御装置80は、基材運搬装置20と、移動装置30と、保持装置40と、撮像装置50と、部品撮像装置62と、を制御する。また、制御装置80は、組付機10の状態を示す情報を表示パネル70に表示させる。また、制御装置80は、表示パネル70を介して、作業者からの指示や情報を受け付ける。
次に、組付機10の組み付け作業を説明する。まず、ヘッド42にノズル44を取り付ける取付動作を説明する。まず、制御装置80は、移動ベース32をノズル収容器64の上方に移動させる。次に、制御装置80は、ヘッド42を下降させる。これにより、ヘッド42は、ノズル収容器64に収容されるノズル44に接近し、その後、ヘッド42にノズル44が取り付けられる。
次に、保持装置40によって部品4を保持する保持動作を説明する。ヘッド42にノズル44が取り付けられると、まず、制御装置80は、ヘッド42を上昇させる。次に、制御装置80は、移動ベース32をフィーダ14の上方に移動させる。次いで、制御装置80は、ヘッド42を下降させる。これにより、ノズル44は、フィーダ14の保持材16に保持される部品4に接近し、その後、部品4を吸着する。
次に、ノズル44に吸着された部品4を基材2の組付け面2aに組み付ける組付動作を説明する。ノズル44に部品4が吸着されると、まず、制御装置80は、ヘッド42を上昇させる。次に、制御装置80は、移動ベース32を部品撮像装置62の上方に移動させる。次いで、制御装置80は、部品撮像装置62を動作させる。これにより、部品撮像装置62によって、ノズル44に吸着されている状態の部品4が撮像される。
次いで、制御装置80は、部品4に欠陥があるか否かを判定する。具体的には、制御装置80は、撮像された部品4の形状を正常状態の部品4の形状と比較し、その形状差分を算出する。制御装置80は、形状差分が閾値以上である場合、部品4に欠陥があると判定する。また、制御装置80は、形状差分が閾値よりも小さい場合、部品4に欠陥がないと判定する。制御装置80は、正常状態の部品4の形状と形状差分の閾値とを予め格納している。
部品4に欠陥がある場合、制御装置80は、移動ベース32を廃棄ボックス60の上方に移動させる。次に、制御装置80は、部品4を脱着させるようにノズル44を制御する。これにより、部品4は、廃棄ボックス60に廃棄される。
一方、部品4に欠陥がない場合、制御装置80は、移動ベース32を基材2の組付け面2aの上方に移動させる。基材2は、組付動作が実行される前に、基材運搬装置20によって予め組付け位置に運搬され、固定されている。次に、制御装置80は、ヘッド42を下降させる。これにより、ノズル44が基材2の組付け面2aに接近し、その後、部品4が基材2の組付け面2aに組付けられる。なお、部品4を組み付ける位置は、基材2の組付け面2aに付された識別マークを撮像装置50によって撮像することで、正確に算出される。即ち、基材2の組付け面2aに付された識別マークを撮像装置50によって撮像することで、基材運搬装置20によって固定された基材2の正確な位置が算出される。基材2の正確な位置が算出されると、その算出された位置に基づいて、部品4を組み付ける位置が算出される。
上記の取付動作と保持動作と組付動作とでは、保持装置40は、基材2の組付け面2aやフィーダ14と近接した状態でX方向とY方向を移動する。例えば、廃棄ボックス60から廃棄物が飛び出している場合や、部品撮像装置62上に部品4が落ちている場合や、フィーダ14から送り出された保持材16が弛んでいる場合には、保持装置40が、廃棄物、部品4や保持材16等の物体に衝突して、基材2への部品4の搬送に支障が生じることがある。上記の状況を鑑みて、組付機10では、予め定められたタイミングで衝突判定処理が実行される。
衝突判定処理では、廃棄ボックス60と部品撮像装置62とフィーダ14とが撮像装置50によって撮像される。衝突判定処理は、例えば、組付機10に電源投入した直後(組み付け作業前)、または組付機10による組み付け作業を開始してから所定時間経過したときに実行される。また、衝突判定処理は、例えば、部品4を廃棄ボックス36に廃棄するとき、または廃棄した後に実行される。以下では、廃棄ボックス60における衝突判定処理を説明する。また、以下では、廃棄物を物体と呼ぶことがある。
図3に示すように、衝突判定処理のS2において、まず、制御装置80は、移動ベース32を撮像地点(今回は、廃棄ボックス60の上方)に移動させる。これにより、撮像装置50は、廃棄ボックス60の上方に移動する。このとき、撮像装置50は、廃棄ボックス60の上面60aから第3距離だけ離間している。第3距離は、第1距離よりも長く設定されている。したがって、撮像装置50の被写界深度に、廃棄ボックス60の上面60aは含まれていない。続くS4において、制御装置80は、図示省略の光源を発光させ、撮像装置50を動作させる。これにより、撮像装置50によって、廃棄ボックス60内の平面画像が撮像される。以下では、廃棄ボックス60内に廃棄物が収容されており、平面画像に廃棄物が存在する場合を前提にして説明する。
続くS6において、制御装置80は、撮像装置50によって撮像された平面画像を撮像装置50から取得する。続くS8において、制御装置80は、取得した平面画像の画素を輝度に変換する。具体的には、まず、制御装置80は、取得した平面画像をグレースケールの平面画像に変換する。図4は、グレースケールに変換した平面画像である。なお、図4では、図面を見易くするために、図4に示される直線で囲まれる領域のホワイトバランスが変更されている。図4では、横方向がY方向であり、縦方向がX方向である。次に、制御装置80は、グレースケールに変換した平面画像の画素を輝度に変換する。なお、変形例では、制御装置80は、取得した平面画像をグレースケールの平面画像に変換することなく、輝度に変換してもよい。
続くS10において、制御装置80は、基準輝度を用いてS8で変換した輝度を補正し、補正輝度を算出する。具体的には、制御装置80は、変換した輝度から基準輝度を減算して、補正輝度を算出する。基準輝度は、撮像地点に位置する撮像装置50によって撮像された初期画像(今回は廃棄ボックス60の初期画像)から変換される輝度である。初期画像は、予め制御装置80に格納されている。初期画像は、廃棄ボックス60に廃棄物が収容されていない初期状態における平面画像である。なお、変形例では、廃棄ボックス60内の廃棄物が除去される毎に、撮像装置50によって廃棄ボックス60の平面画像を撮像し、初期画像を更新してもよい。
続くS12において、制御装置80は、補正輝度が第1基準値よりも大きくなる第1位置を特定する。第1基準値は、Z方向における物体の高さを評価するための基準値である。制御装置80は、予め第1基準値を格納している。第1基準値は、予め実験等によって特定されている。続くS14において、制御装置80は、S12によって特定された第1位置をクラスタリングし、平面画像内における物体の存在範囲を特定する。なお、物体の存在範囲からの反射光の強度は大きくなり、物体の存在しない範囲からの反射光の強度は小さくなる。このため、図4において、物体の存在範囲は白く見えている。
続くS15において、制御装置80は、物体の存在範囲内に位置する各画素の補正輝度から、隣接する画素の輝度差を算出する。図4に示される一点鎖線上の平面画像の輝度差をグラフ化した図が図5である。図5では、縦軸が輝度差であり、横軸の左端は図4に示す地点Aを表し、横軸の右端は図4に示す地点Bを表す。輝度差は、地点Aと地点Bの近傍で小さく、地点Aの近傍と地点Bの近傍との間の中間領域で大きくなっている。
図3に示すように、続くS16において、制御装置80は、S15で算出された輝度差と、輝度差と離間距離との関係を示すデータマップと、を用いて、廃棄物と撮像装置50との離間距離を算出する。撮像装置50から物体までの離間距離が被写界深度に近くなるほど、隣接する画素の輝度差が大きくなる。このため、輝度差と離間距離との関係を示すデータマップでは、輝度差が大きいほど、離間距離が被写界深度に近くなる。この結果を踏まえて図5を参照すると、輝度差が大きくなっている地点Aの近傍と地点Bの近傍との間の中間領域では、離間距離が被写界深度に近く、輝度差が小さくなっている地点Aと地点Bの近傍では、離間距離が被写界深度から離れていることが理解される。制御装置80は、予め輝度差と離間距離との関係を示すデータマップを格納している。輝度差と離間距離との関係を示すデータマップは、予め実験によって特定されている。
続くS18において、制御装置80は、離間距離が第2距離以下であるか否かを判定する。第2距離は、第1距離よりも長く設定されており、第3距離よりも短く設定されている。第2距離は、撮像装置50が第1平面に位置するとき、撮像装置50の被写界深度に含まれない。第2距離は、保持装置40が移動する際に、保持装置40と物体(今回は廃棄物)とが衝突する危険を通知するか否かを判定するために設定された閾値(離間距離に対応した隣接する画素の輝度差の閾値)である。なお、第2距離は、ノズル44の種類によって異なる。制御装置80は、予め第2距離を格納している。離間距離が第2距離よりも大きい場合(S18でNO)、衝突判定処理が終了する。この場合、保持装置40は、廃棄物に衝突することなく、即ち、部品4の搬送に支障が生じることなく、廃棄ボックス60上を移動することができる。
一方、離間距離が第2距離以下である場合(S18でYES)、保持装置40と廃棄物が衝突する可能性があると判定し、S20において、制御装置80は、移動ベース32の移動を停止させる。これにより、保持装置40と撮像装置50の移動が停止する。この結果、部品4の搬送に支障が生じることを未然に防止することができる。
続くS22において、制御装置80は、離間距離が第2距離以下であることを表す表示を、表示パネル70に表示させる。これにより、作業者は表示パネル70を確認することによって、離間距離が第2距離以下であることを認識することができる。
なお、変形例では、S22が実行された後、制御装置80は、S10において算出された補正輝度の大きさに基づいて、離間距離が被写界深度よりも小さいか否かを判定してもよい。具体的には、制御装置80は、補正輝度の大きさが基準値よりも高い場合、離間距離が被写界深度よりも小さいと判定し、補正輝度の大きさが基準値よりも低い場合、離間距離が被写界深度よりも大きく、かつ、第2距離以下であると判定する。
また、制御装置80は、部品撮像装置62とフィーダ14とにおける衝突判定処理を実行する。これらの衝突判定処理は上記の廃棄ボックス60における衝突判定処理と同様であるため、説明を省略する。なお、図3のフローチャートのS14における物体は、部品撮像装置62における衝突判定処理では、部品撮像装置62上に落ちている部品4に対応し、フィーダ14における衝突判定処理では、保持材16に対応する。また、部品撮像装置62における衝突判定処理で用いられる初期画像は、部品撮像装置62上に部品4が落ちていない初期状態における平面画像である。また、フィーダ14における衝突判定処理で用いられる初期画像は、フィーダ14から送り出された保持材16が弛んでいない初期状態における平面画像である。
また、組付機10では、ノズル44を交換することを表す信号が制御装置80に供給されると、交換後のノズル44が廃棄物や部品4や保持材16等の物体に衝突するか否かを判定する交換前判定処理を実行する。交換前判定処理は、ノズル44を交換する前に実行される。交換前判定処理では、廃棄ボックス60と部品撮像装置62とフィーダ14とが撮像装置50によって撮像される。以下では、廃棄ボックス60における交換前判定処理を説明する。また、以下では、交換前判定処理において、衝突判定処理と異なる処理を説明し、衝突判定処理と同様の処理については、同様の符号を付して説明を省略する。
図6に示すように、交換前判定処理のS16に続くS30において、制御装置80は、離間距離が第4距離以下であるか否かを判定する。第4距離は、保持装置40が移動する際に、ノズル44を交換した後の保持装置40が物体(今回は廃棄物)に衝突する危険を通知するか否かを判定するために設定された閾値(離間距離に対応した隣接する画素の輝度差の閾値)である。第4距離は、ノズル44の種類によって異なる。制御装置80は、予め第4距離を格納している。制御装置80は、ノズル44を交換することを表す信号が供給されると、第4距離を特定する。離間距離が第4距離よりも大きい場合(S30でNO)、交換前判定処理が終了する。この場合、ノズル44を交換した後の保持装置40は廃棄物に衝突する(即ち干渉する)ことなく、廃棄ボックス60上を移動することができる。この結果、例えば、交換後のノズル44が交換前のノズル44よりも大きい場合、交換後のノズル44が破損して、部品4の搬送に支障が生じることを抑制することができる。
一方、離間距離が第4距離以下である場合(S30でYES)、S32において、制御装置80は、離間距離が第4距離以下であることを示す表示を、表示パネル70に表示させる。これにより、作業者は表示パネル70を確認することによって、離間距離が第4距離以下であること、即ち、移動ベース32が移動すると、ノズル44を交換した後の保持装置40が廃棄物に衝突する(即ち干渉する)ことを認識することができる。
また、制御装置80は、部品撮像装置62とフィーダ14とにおける交換前判定処理を実行する。これらの交換前判定処理は上記の廃棄ボックス60における交換前判定処理と同様であるため、説明を省略する。
また、組付機10では、廃棄ボックス60に収容されている廃棄物の量を判定する廃棄量判定処理を実行する。廃棄量判定処理は、廃棄ボックス60に廃棄物が廃棄される毎に実行される。以下では、廃棄量判定処理において、衝突判定処理と異なる処理を説明し、衝突判定処理と同様の処理については、同様の符号を付して説明を省略する。
図7に示すように、廃棄量判定処理のS16に続くS40において、制御装置80は、廃棄物と撮像装置50との離間距離が第5距離以下であるか否かを判定する。第5距離は、第3距離よりも長く設定されている。第5距離は、廃棄ボックス60から廃棄物を除去すべき位置まで廃棄ボックス60内に廃棄物が収容されているか否かを判定するための閾値である。なお、第5距離は、第2距離より長く設定されている。即ち、廃棄物を除去すべき位置まで廃棄ボックス60内に廃棄物が収容されると、廃棄物を廃棄する必要があると判定され、作業者に廃棄ボックス60内の廃棄物を廃棄するよう指示される。しかしながら、作業者による廃棄ボックス60内の廃棄物の廃棄作業が行われない場合も、組付機10による部品4の組み付け作業が行われる。このため、第5距離より短い第2距離を設定することで、保持装置40と廃棄物との衝突が回避されるように設定されている。制御装置80は、予め第5距離を格納している。離間距離が第5距離よりも大きい場合(S40でNO)、廃棄量判定処理が終了する。
一方、離間距離が第5距離以下である場合(S40でYES)、S42において、制御装置80は、離間距離が第5距離以下であることを示す表示を、表示パネル70に表示させる。これにより、作業者は表示パネル70を確認することによって、離間距離が第5距離以下であること、即ち、廃棄物を除去すべき位置を超えて廃棄ボックス60内に廃棄物が収容されていることを認識することができる。この結果、作業者が廃棄ボックス60を直接確認する作業を省略することができる。
制御装置80は、廃棄物量判定処理がされる毎に、S15において輝度差を算出し、算出した輝度差をメモリに格納している。制御装置80は、メモリに格納した輝度差に基づいて、廃棄ボックス60内に収容される廃棄物の量を判定している。例えば、制御装置80は、輝度差が増加しているとき、廃棄ボックス60内に廃棄物が蓄積されていることを判定する。輝度差が徐々に増加して、離間距離が第5距離以上から第5距離以下となった場合に、制御装置80は、離間距離が第5距離以下であり、かつ、被写界深度よりも大きいと判定する。また、廃棄ボックス60内の廃棄物が除去されずに、廃棄ボックス60に廃棄物がさらに廃棄されて離間距離が第2距離以下となる場合に、制御装置80は、離間距離が第2距離以下であり、かつ、被写界深度よりも大きいと判定する。この場合において、保持装置40と廃棄物が衝突する可能性があると判定され、制御装置80は、S20と同様の処理を実行し、移動ベース32の移動を停止させる。
(効果)
上記の組付機10では、移動装置30の移動ベース32に保持装置40が取り付けられており、保持装置40のヘッド42に撮像装置50が取り付けられている。このため、移動装置30によって、保持装置40と撮像装置50の両者を移動させることができる。この結果、撮像装置50を移動させる別の移動装置を備える必要がない。
上記の衝突判定処理と交換前判定処理と廃棄量判定処理とのS10において、制御装置80は、基準輝度を用いて、平面画像の画素の輝度を補正する。このため、撮像装置50によって撮像された平面画像のノイズを除去することができる。この結果、続くS18において、物体と撮像装置50との離間距離を精度良く算出することができる。
また、衝突判定処理と交換前判定処理と廃棄量判定処理とのS14において、制御装置80は、S10で算出された補正輝度を用いて、平面画像内における物体の存在範囲を特定する。このため、作業者が平面画像を確認して、平面画像内における物体の存在範囲を特定する作業を省略することができる。
廃棄物量判定処理のS40において、制御装置80は、廃棄物と撮像装置50との離間距離が第5距離以下であるか否かを判定する。このため、廃棄ボックス60に廃棄された廃棄物によって部品4の搬送に支障が生じるか否かを判定することができる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
(1)上記の実施例では、衝突判定処理のS20とS22において、離間距離が第2距離以下である場合、制御装置80は、移動ベース32の移動を停止させる。しかしながら、離間距離が第2距離以下である場合、制御装置80は、移動ベース32の移動経路を変更させてもよい。これにより、組付機10が停止することに伴う生産効率の低下を抑制することができる。
(2)上記の実施例では、廃棄量判定処理のS14において、廃棄ボックス60内の廃棄物の存在範囲が特定される。変形例では、廃棄ボックス60に廃棄物を廃棄する場合、制御装置80は、廃棄ボックス60内の廃棄物の存在範囲に基づいて、保持装置40の位置を調整してもよい。この構成では、廃棄ボックス60内に廃棄する廃棄物の位置が調整される。このため、廃棄ボックス60に廃棄物を効率良く収容することができる。
(3)上記の実施例では、衝突判定処理のS16において、S15で算出された輝度差と、輝度差と離間距離との関係を示すデータマップと、を用いて、離間距離が算出される。変形例では、補正輝度の大きさと、輝度の大きさと離間距離との関係を示すデータマップを用いて、離間距離が算出されてもよい。この場合、撮像装置50またはヘッド42に照明装置が取り付けられていてもよい。この構成では、照明装置が取り付けられていない場合と比較して、照明装置に近い位置での輝度の大きさと照明装置から遠い位置での輝度の大きさの差を高くすることができる。これにより、輝度の大きさに基づいて、離間距離をより正確に算出することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2 :基材
2a :組付け面
4 :部品
10 :組付機
12 :フィーダ支持台
14 :フィーダ
16 :保持材
20 :基材運搬装置
30 :移動装置
32 :移動ベース
40 :保持装置
42 :ヘッド
44 :ノズル
50 :撮像装置
60 :廃棄ボックス
60a :上面
62 :部品撮像装置
64 :ノズル収容器
70 :表示パネル
80 :制御装置

Claims (8)

  1. 基材組付け位置に位置決めし、位置決めした前記基材組付け面まで部品を搬送し、前記組付け面に前記部品を組み付ける組付機あって、
    被写界深度が予め設定されており、前記部品を搬送する経路上の平面画像を撮像する撮像装置
    前記組付け位置に前記基材位置決めされたときの前記基材前記組付け面平行であって前記組付け面らの距離が第1距離となる第1平面内で前記撮像装置移動可能な移動装置
    前記撮像装置撮像された前記平面画像を解析する制御装置、を備え、
    前記第1平面内に位置する前記撮像装置よって前記組付け面撮像するときに、前記被写界深度に前記第1距離が含まれる一方で、前記撮像装置らの距離が前記第1距離よりも長い第2距離が前記被写界深度に含まれておらず、
    前記制御装置、前記撮像装置よって撮像された前記平面画像内に物体が存在する場合、前記平面画像の各画素の輝度に基づいて、前記物体と前記撮像装置の離間距離が前記第2距離以下となるか否かを判定する、組付機
  2. 請求項1に記載の組付機あって、
    前記移動装置取り付けられており、前記部品着脱可能に保持する保持装置さらに備え、
    前記保持装置、前記移動装置よって、前記保持装置前記部品保持した状態で前記撮像装置ともに前記基材対して移動し、前記保持装置保持された前記部品前記基材前記組付け面組付け可能となっている、組付機
  3. 請求項1または2に記載の組付機あって、
    前記制御装置、前記平面画像内の隣接する画素の輝度差に基づいて、前記物体と前記撮像装置との離間距離が前記第2距離以下となるか否かを判定する、組付機
  4. 請求項3に記載の組付機あって、
    前記制御装置、前記平面画像内に前記物体が存在する場合、検出された前記物体が前記被写界深度に位置するか否かを判定し、
    前記物体が前記被写界深度に位置しないときに、前記物体が位置する各画素の隣接する画素の輝度差に基づいて、前記物体と前記撮像装置の前記離間距離が前記被写界深度よりも大きく、かつ、前記第2距離以下となるか否かを判定する、組付機
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の組付機あって、
    前記組付機発生する廃棄物を廃棄する廃棄ボックスさらに備え、
    前記撮像装置は、前記廃棄ボックス上面ら第3距離だけ離れた位置から前記廃棄ボックス撮像し、
    前記第3距離は、前記第2距離よりも長い距離に設定されており、
    前記物体は、前記廃棄物であり、
    前記制御装置、前記撮像装置よって撮像された前記廃棄ボックス平面画像に基づいて、前記廃棄ボックス廃棄された前記廃棄物の状態を判定する、組付機
  6. 請求項2に記載の組付機あって、
    前記保持装置、前記保持装置ら着脱可能であって、前記部品吸着するノズル備え、
    前記保持装置保持される前記ノズル交換する場合、前記制御装置、前記撮像装置よって撮像された前記平面画像を解析することによって、交換後の前記ノズル前記平面画像内に存在する前記物体とが干渉するか否かを判定する、組付機
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の組付機あって、
    前記制御装置、前記離間距離が前記第2距離以下となる場合、前記移動装置よる前記撮像装置移動を停止させる、組付機
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の組付機あって、
    表示パネルさらに備え、
    前記制御装置、前記離間距離が前記第2距離以下となる場合、前記表示パネル、前記離間距離が前記第2距離以下となることを表す表示を表示させる、組付機

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