JP7313211B2 - 組付機 - Google Patents

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であって、
   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する、組付機。
2. 請求項１に記載の組付機であって、
   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る、組付機。
3. 請求項１または２に記載の組付機であって、
   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に記載の組付機であって、
   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であって、
   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する、組付機。
6. 請求項２に記載の組付機であって、
   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であって、
   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であって、
   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る、組付機。
   
   

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