JPWO2014049766A1 - 基板作業機用の認識装置 - Google Patents

Abstract

基板作業機用の認識装置は、対象を読み取る読取装置と、読み取られた前記対象から特徴パラメータを作成する特徴パラメータ作成装置と、前記特徴パラメータに関する標準パラメータを記憶している第１メモリと、前記特徴パラメータと前記標準パラメータの相関を示すヒット率に基づいてメンテナンス要求信号を出力する信号出力装置と、を備えている。前記信号出力装置は、前記ヒット率がエラー閾値に達していない段階で、前記エラー閾値とは異なるメンテナンス閾値に達したときに前記メンテナンス要求信号を出力する。

Description

本明細書で開示される技術は、基板作業機用の認識装置に関する。本明細書で開示される認識装置には、基板作業機に直接的に設けられているものの他に、基板作業機に関連して使用される機器に設けられているものも含まれる。ここでいう基板作業機は、回路基板に対して所定の作業を行うものであり、例えば、回路基板にクリームはんだを印刷するはんだ印刷機、回路基板に電子部品を実装する実装機（表面実装機又はチップマウンタともいう）、電子部品が実装された回路基板を検査する基板検査機などが含まれる。

基板作業機は、作業精度を向上させるために、作業工程の様々な場面で認識対象を認識し、その認識結果を利用してフィードバック制御を行っている。例えば、基板作業機の一例である実装機には、電子部品の搭載作業精度を向上させるために、マークカメラ又はパーツカメラを有する認識装置が設けられている。マークカメラは、構成部品の各々に印されたマーク及び搬送される回路基板に印されたマークを認識し、位置の確認が行われる。パーツカメラは、吸着ノズルに吸着された電子部品を認識し、電子部品の識別及び吸着姿勢の確認が行われる。これらの技術の一例が、特開２００５−１１６８６９号公報、及び特開２０１０−１９９６３０号公報に開示されている。

例えば、汚れ、破損等によって構成部品に印されているマークの劣化が進むと、認識装置によってマークの認識ができなくなり、認識エラーが発生する。また、基板作業機の連続稼働時間が長くなると、様々な要因で吸着ノズルによる電子部品の吸着姿勢が悪化して電子部品の認識ができなくなり、認識エラーが発生する。従来の基板作業機では、このような認識エラーが発生すると、作業を強制的に停止し、作業者による原因箇所のメンテナンスが行われる。このように、認識装置による認識エラーが発生してから原因箇所のメンテナンスを行う方法では、生産計画が予定通りに進まない事態が頻発してしまう。本明細書では、このような認識エラーによる不具合を回避することが可能な認識装置を提供することを目的としている。

本明細書で開示される基板作業機用の認識装置の一実施形態は、対象を読み取る読取装置、読み取られた対象から特徴パラメータを作成する特徴パラメータ作成装置、特徴パラメータに関する標準パラメータを記憶している第１メモリ、及び特徴パラメータと標準パラメータの相関を示すヒット率に基づいてメンテナンス要求信号を出力する信号出力装置を備えている。信号出力装置は、ヒット率がエラー閾値に達していない段階で、エラー閾値とは異なるメンテナンス閾値に達したときにメンテナンス要求信号を出力する。

上記の認識装置の信号出力装置は、認識対象の認識エラーが発生する前に、メンテナンス要求信号を出力するように構成されている。このため、例えば、メンテナンス要求信号が出力された後に、基板作業機の非稼働期間に合わせて認識対象をメンテナンスすれば、認識対象の認識エラーが発生するのを回避することができ、基板作業機が強制的に停止される事態を回避することができる。

実装機の斜視図を示す。 フィーダの構成を模式的に示す。 キャリアテープの平面図を模式的に示す。 フィーダの部品吸着位置近傍の平面図を模式的に示す。 パーツ撮像装置の断面図を模式的に示す。 ノズルストッカの平面図を模式的に示す。 基板搬送装置の一部の斜視図を模式的に示す。 搭載ヘッド及びマーク撮像装置の概要を模式的に示す。 搭載ヘッドの一例の斜視図を模式的に示す。 搭載ヘッドの他の一例の斜視図を模式的に示す。 吸着ノズルの先端近傍の突出部分の平面図を模式的に示す。 実装機のシステム構成を示す。 シークラインを用いた画像処理の説明図を示す。 シークラインを用いた画像処理の説明図を示す（基準マークの一部が欠損した場合）。 時間経過に伴うヒット率の変化の様子の一例を示す。 時間経過に伴うヒット率の変化の様子の他の一例を示す。 時間経過に伴うヒット率の変化の様子の他の一例を示す。 基準マーク認識プログラムのフローを示す。 時間経過に伴うヒット率の変化の様子の他の一例を示す。 基準マーク認識プログラムのうちのヒット率低下の原因を特定するプログラムのフローを示す。

以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

本明細書で開示される認識装置の一実施形態は、読取装置、特徴パラメータ作成装置、第１メモリ、信号出力装置を備えている。読取装置は、読取対象を読み取るものであり、典型的には、マーク及び／又は電子部品を読み取るものであってもよい。マークには、画像認識用の特定形状を有する模様、バーコード、２次元コード、磁気コード、又はＩＣタグ等が含まれてもよい。これらのマークは、基板作業機又は基板作業機に関連して使用される機器の構成要素に印されていてもよい。マークが画像認識用の特定形状を有する模様の場合、読取装置には、カメラ、スキャナ、レーザスキャナ、又はＣＣＤ等の固定イメージセンサの撮像装置が用いられるのが望ましい。特徴パラメータ作成装置は、読み取られた対象から特徴パラメータを作成する。読み取られた対象が画像認識用の特定形状を有する模様の場合、典型的には、その特定形状を有する模様のエッジに関する特徴パラメータが作成されてもよい。第１メモリは、特徴パラメータに関する標準パラメータを記憶している。例えば、複数種類の読取対象がある場合、第１メモリは、それぞれの読取対象の特徴パラメータに関する標準パラメータを記憶していてもよい。これにより、複数種類の読取対象から特定の読取対象を識別することが可能になる。信号出力装置は、特徴パラメータと標準パラメータの相関を示すヒット率に基づいて、メンテナンス要求信号を出力する。ここで、ヒット率は、特徴パラメータと標準パラメータの類似度が高いほど高い指標であってもよく、逆に、特徴パラメータと標準パラメータの非類似度が高いほど高い指標であってもよい。いずれの場合も、ヒット率は、特徴パラメータと標準パラメータの相関を示す指標である。ヒット率は、既知の画像処理技術においても、読取対象の識別の可否を判断するための指標として計算されているものである。信号出力装置は、ヒット率がエラー閾値に達していない段階で、エラー閾値とは異なるメンテナンス閾値に達したときにメンテナンス要求信号を出力する。ここで、メンテナンス要求信号には、様々な情報が含まれてもよい。例えば、メンテナンス要求信号には、読取対象のメンテナンスを要求する場合に限らず、読取対象と関連する構成要素のメンテナンスを読取対象のメンテナンスと合わせて要求する場合、読取対象とは異なる他の構成要素のメンテナンスのみを要求する場合が含まれる。

本明細書で開示される認識装置では、ヒット率の時系列データを記憶する第２メモリをさらに備えていてもよい。これにより、ヒット率の時系列データを利用することで、様々な有用な処理を行うことが可能になる。例えば、ヒット率の時系列データを利用することで、信号出力装置は、ヒット率の変化率が異常値を上回ったときに、メンテナンス要求信号を出力するように構成することができる。ヒット率の変化率の急激な変化は、異常な事象が生じている可能性が高い。このため、上記信号出力装置は、そのような異常な事象の早期発見に有用である。また、ヒット率の時系列データを利用することで、信号出力装置は、一の対象のヒット率がメンテナンス閾値に達したときに、他の対象のヒット率を参照してメンテナンス要求信号を出力するように構成することができる。このように、他のヒット率の時系列データを参照することで、ヒット率が悪化した原因分析を行うことができる。上記信号出力装置は、ヒット率が悪化した原因を特定する場合に有用である。

本明細書で開示される認識装置では、読取装置が撮像装置であってもよい。また、撮像装置は、対象を照射する光源、及び対象に照射される照度を測定する測定装置を有していてもよい。この場合、信号出力装置は、ヒット率がメンテナンス閾値に達し、且つ、照度が照度閾値に達しているときに、光源メンテナンス要求信号を含むメンテナンス要求信号を出力してもよい。ヒット率が悪化する原因は様々であるが、読取装置が撮像装置である場合、光源の照度に問題があることがある。上記実施形態では、測定された光源の照度を照度閾値と比較することで、ヒット率が悪化した原因が光源の照度にあるか否かを判断することができる。

本明細書で開示される認識装置は、回路基板に電子部品を実装する実装機に設けられていてもよい。実装機は、読取装置として用いられる撮像装置を有する。撮像装置は、実装機を構成する構成部品に印されている第１マークと電子部品が実装される回路基板に印されている第２マークを撮像するマークカメラを有していてもよい。この場合、メンテナンス閾値は、第１マーク用の第１メンテナンス閾値と第２マーク用の第２メンテナンス閾値を含んでいてもよい。信号出力装置は、第１マークのヒット率が第１メンテナンス閾値に達したときに、第１要求信号を含むメンテナンス要求信号を出力してもよい。さらに、信号出力装置は、第２マークのヒット率が第２メンテナンス閾値に達したときに、第２要求信号を含むメンテナンス要求信号を出力してもよい。上記実施形態では、マークカメラが構成部品に印されている第１マークと回路基板に印されている第２マークの異なるマークを撮像可能に構成されている。上記実施形態では、第１マークのヒット率が第１メンテナンス閾値に達したときに出力されるメンテナンス要求信号と第２マークのヒット率が第２メンテナンス閾値に達したときに出力されるメンテナンス要求信号とが区別されているので、いずれのマークに対してメンテナンス要求信号が出力されたのかが区別可能になっている。また、上記実施形態では、第１マークが複数の構成部品に印されていてもよい。なお、この場合、複数の構成部品の種類に応じて、第１マークの種類が異なっていてもよい。さらに、複数の構成部品が複数のグループに分けられており、信号生成装置は、一の構成部品に印された第１マークのヒット率が第１メンテナンス閾値に達したときに、同一グループに属する他の構成部品の情報を含むメンテナンス要求信号を出力してもよい。例えば、マークの劣化速度に類似性がある構成部品をグループ化しておくことで、１つの構成部品のマークの劣化から同一グループに属する他の構成部品の劣化を推測することができる。

本明細書で開示される認識装置は、回路基板に電子部品を実装する実装機に設けられていてもよい。実装機は、読取装置として用いられる撮像装置を有する。撮像装置は、電子部品を撮像するパーツカメラを有していてもよい。この場合、パーツカメラは、電子部品を撮像するときの撮像視野内に存在する構成部品に印されている第１マークも撮像していてもよい。メンテナンス閾値は、電子部品用の第３メンテナンス閾値と第１マーク用の第１メンテナンス閾値を含んでいてもよい。信号出力装置は、電子部品のヒット率が第３メンテナンス閾値に達したときに、第３要求信号を含むメンテナンス要求信号を出力してもよい。さらに、信号出力装置は、第１マークのヒット率が第１メンテナンス閾値に達したときに、第１要求信号を含むメンテナンス要求信号を出力してもよい。上記実施形態では、パーツカメラが構成部品に印されている第１マークと電子部品を撮像可能に構成されている。上記実施形態では、第１マークのヒット率が第１メンテナンス閾値に達したときに出力されるメンテナンス要求信号と電子部品のヒット率が第３メンテナンス閾値に達したときに出力されるメンテナンス要求信号が区別されており、第１マークと電子部品のいずれに対してメンテナンス要求信号が出力されたのかが区別可能になっている。また、上記実施形態では、電子部品のヒット率に基づいて、電子部品の標準パラメータの修正要求信号を出力する修正要求信号出力装置をさらに備えていてもよい。電子部品の標準パラメータは、電子部品の種類に応じて予め定まっている。しかしながら、例えば、製造ロッドが異なる電子部品を同一の標準パラメータを用いて認識しようとすると、製造ロッドに応じて電子部品のヒット率が異なることがある。このような場合、標準パラメータを修正することによって、電子部品の認識精度が悪化するのを抑制することができる。

本明細書で開示される技術によると、上記の認識装置で得られる時系列データを記憶する第３メモリを有する管理システムを構築することができる。例えば、第３メモリは、基板作業機、ノズル洗浄機、ノズル検査機、フィーダーメンテナンスユニットのうちの少なくとも２つに設けられている認識装置から集められたヒット率の時系列データを記憶してもよい。このような管理システムを用いると、特定の認識対象のヒット率の時系列データが複数の機器から集積されるので、ヒット率の時系列データが途切れることなく連続したものとなり、より効果的な管理を行うことができる。

上記管理システムは、第３メモリに記憶されているヒット率の時系列データに基づいて、ヒット率が前記メンテナンス閾値とエラー閾値の少なくともいずれか一方に達する時期を予測する予測装置を備えていてもよい。この管理システムでは、ヒット率の悪化速度の傾向を把握することが可能となり、生産計画スケジュールの作成に有用な情報を提供することができる。例えば、上記管理システムは、基板作業機の稼働期間と非稼働期間を記述する生産計画データを記憶している第４メモリを備えていてもよい。この場合、予測装置によって予測された予測時期と第４メモリに記憶されている生産計画データに基づいて、メンテナンス計画データを作成する計画装置と、をさらに備えていてもよい。計画装置は、予測時期が稼働期間に含まれるときに、その稼働期間より前の非稼働期間にメンテナンスの実施時期を計画するように構成されていてもよい。

以下、図面を参照して、回路基板上に集積回路を形成する際に用いられる実装機を説明する。回路基板上の集積回路は、はんだ印刷機、実装機、及びリフロー炉を順に搬送されて形成される。はんだ印刷機は、回路基板上の電子部品の搭載位置にクリームはんだを印刷する。実装機は、クリームはんだが印刷された回路基板上の搭載位置に電子部品を搭載する。リフロー炉は、回路基板に熱処理を施すことで電子部品を回路基板上にハンダ付けする。

図１に示されるように、実装機１は、テーブル３上に隣接して配置されている複数のモジュール２を備えている。モジュール２の各々は、共通した構成となっており、筐体として機能するフレーム４内に複数の装置を備えている。図１は、２つのモジュール２が隣接している例を示しており、２つのモジュール２のうちの１つのモジュール２の外装板を透かした状態で示している。モジュール２は、部品供給装置１０、パーツカメラを有するパーツ撮像装置２０、ノズルストッカ３０、基板搬送装置４０、部品移載装置５０、搭載ヘッド６０、及びマークカメラを有するマーク撮像装置７０を備える。また、モジュール２の各々は、外装板の表面に後述する制御装置と通信可能に構成されている入出力装置６を備えている。入出力装置６は、オペレータからの入力を受け付け可能であるとともに、モジュール２のステータス情報、及び後述する各種のオペレータへの指示を表示可能に構成されている。

（部品供給装置１０の構成）
図１に示されるように、部品供給装置１０は、回路基板５に搭載する複数種類の電子部品を部品吸着位置に供給する装置であり、複数のカセット式のフィーダ１１が並設して構成さている。フィーダ１１のフィーダ本体１２は、フレーム４に着脱可能に構成されている。図２に示されるように、フィーダ１１は、キャリアテープ１４が巻回されたテープリール１３、テープリール１３から引き出されたキャリアテープ１４を部品吸着位置へ案内するテープガイド１５、キャリアテープ１４を部品吸着位置へピッチ送りするスプロケット１６、及びスプロケット１６を回転駆動するモータ（図示省略）を備えている。さらに、フィーダ１１の先端面には、実装機１の本体に設けられているコネクタ（図示省略）と接続される通信コネクタ１７、実装機１の本体に対する取付位置を決める位置決めピン１８，１９が設けられている。

図３に示されるように、キャリアテープ１４には、電子部品Ｐを収容するキャビティ１４ａが一定のピッチ間隔で形成されている。キャビティ１４ａの上部開口は、カバーテープ１４ｂによって覆われており、キャリアテープ１４とカバーテープ１４ｂによって電子部品Ｐがテーピングされている。カバーテープ１４ｂは、部品吸着位置の手前でキャリアテープ１４から引き剥がされる。キャリアテープ１４に形成された送り穴１４ｃには、スプロケット１６が係合する。これにより、キャリアテープ１４は、所定ピッチずつ送り出され、キャビティ１４ａ内に収容された電子部品Ｐを部品吸着位置に順次供給する。図４に示されるように、フィーダ本体１２の上部には、部品吸着位置に対応した位置に開口部１２ａが形成されている。部品吸着位置に供給された電子部品Ｐは、開口部１２ａに挿入される吸着ノズルに吸着され、キャビティ１４ａから取出される。フィーダ本体１２の上面には、部品吸着位置の近傍に基準マークＭ１が印されている。基準マークＭ１は、後述するマークカメラによって撮像される。実装機１は、マークカメラで撮像した基準マークＭ１の画像データを利用して、基準マークＭ１を識別するとともに、その位置情報を取得する。実装機１は、基準マークＭ１の位置情報を利用して、部品吸着位置の理想位置からの位置ずれを計算し、その位置ずれに基づいて吸着ノズルを移動させ、電子部品Ｐを吸着する。

（パーツ撮像装置２０の構成）
図１に示されるように、パーツ撮像装置２０は、フレーム４に固定されており、部品供給装置１０と基板搬送装置４０の間に配置されている。図５に示されるように、パーツ撮像装置２０は、パーツカメラ２１、支持台２２、連結部材２３、上端部材２４、側射光源２５、及びカバーガラス２６を有している。パーツカメラ２１は、支持台２２を介してフレーム４に固定されている。パーツカメラ２１には、例えばＣＣＤカメラが用いられている。支持台２２と上端部材２４は、連結部材２３を介して固定されている。上端部材２４は、上面と底面が開口するとともに側部が湾曲した形態を有している。上端部材２４の内壁面には多数の側射光源２５が設けられており、上端部材２４の上部開口がカバーガラス２６で覆われている。側射光源２５には、例えばＬＥＤが用いられる。

電子部品Ｐは、フィーダ１１の部品吸着位置で吸着された後、基板搬送装置４０に位置決めされている回路基板５に搭載される前に、パーツ撮像装置２０の上方に配置され、パーツカメラ２１で撮像される。実装機１は、パーツ撮像装置２０で撮像した電子部品Ｐの画像データを利用して、電子部品Ｐを識別するとともに、電子部品Ｐの吸着姿勢を確認する。電子部品Ｐの識別は、電子部品Ｐの画像データと予め取得されているパーツデータを比較し、所望の電子部品Ｐであるか否かを判断することによって行われる。電子部品Ｐの吸着姿勢の確認は、電子部品Ｐの画像データを利用して、吸着ノズルの中心軸からの電子部品Ｐの位置ずれ及び吸着ノズルの中心軸回りの電子部品Ｐの角度ずれを検出することによって行われる。電子部品Ｐの吸着姿勢は、電子部品Ｐが回路基板５に搭載される前に吸着ノズルを自転させることによって修正される。

また、パーツ撮像装置２０は、必要に応じて、電子部品Ｐを撮像するときの撮像視野内に存在する構成部品（例えば、搭載ヘッド６０）に印されている基準マーク（例えば、コーナードッグ）も同時に撮像してもよい。実装機１は、この基準マークの位置情報を利用して、電子部品Ｐを吸着している吸着ノズルの中心軸の位置を推定し、吸着ノズルの中心軸からの電子部品Ｐの位置ずれを検出してもよい。また、パーツ撮像装置２０は、電子部品Ｐを撮像するのに先立って、特定の基準マークを撮像してもよい。実装機１は、この基準マークの位置情報を利用して、電子部品Ｐを撮像するときの吸着ノズルの中心軸の位置を補正するようにしてもよい。

また、パーツ撮像装置２０は、撮像対象に照射される照度を測定する照度測定装置（図示省略）を備えている。照度測定装置は、例えば、側射光源２５の出力低下、カバーガラス２６の汚れによって低下する照度を測定可能に構成されている。

（ノズルストッカ３０の構成）
図１に示されるように、ノズルストッカ３０は、パーツ撮像装置２０の近傍に設けられており、複数種類の吸着ノズル（後述する）が収容されている。図６に示されるように、ノズルストッカ３０は、吸着ノズルを収容するための複数のノズル収容穴３１を備えている。例えば、ノズルストッカ３０には、使用中の吸着ノズルと同種の良品吸着ノズルが収容されており、使用中の吸着ノズルが不良となったときに、ノズルストッカ３０に収容されている良品吸着ノズルを不良吸着ノズルと交換される。あるいは、ノズルストッカ３０には、複数種類の吸着ノズルが収容されており、回路基板５に搭載される電子部品の種類に応じて所定の吸着ノズルが選択される。

図６に示されるように、ノズルストッカ３０の上面には、基準マークＭ２と２次元コードＣ１が印されている。２次元コードＣ１には、収容されている吸着ノズルの種類とノズル収容穴３１が対応付けられた情報として記憶されている。基準マークＭ２と２次元コードＣ１は、後述するマークカメラによって撮像される。実装機１は、マークカメラで撮像した基準マークＭ２の画像データを利用して、基準マークＭ２を識別するとともに、その位置情報を取得する。実装機１は、基準マークＭ２の位置情報を利用して、ノズルストッカ３０のノズル収容穴３１の理想位置からの位置ずれを計算し、その位置ずれに基づいてノズル収容穴３１からの吸着ノズルの取出し及び吸着ノズルへの収容を行う。実装機１は、マークカメラで撮像した２次元コードＣ１に記録されている情報を利用して、ノズルストッカ３０に収容されている複数の吸着ノズルから所望の吸着ノズルを選択する。

（基板搬送装置４０の構成）
図１に示されるように、基板搬送装置４０は、フレーム４に固定されており、回路基板５を搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って搬送するとともに、所定の作業位置で回路基板５を位置決めする。基板搬送装置４０は、第１搬送装置４１と第２搬送装置４１を２列並設したダブルコンベアタイプである。第１搬送装置４１は、平行に対向配置された一対の搬送ガイドレール４１ａ，４１ｂを有する。第２搬送装置４２も同様に、平行に対向配置された一対の搬送ガイドレール４２ａ，４２ｂを有する。

図７に示されるように、第１搬送装置４１の一対の搬送ガイドレール４１ａ，４１ｂの各々には、その上端部が内側に向けて突出する押さえ板部４３ａ，４３ｂが形成されている。また、搬送ガイドレール４１ａ，４１ｂの各々の内壁面には、ベルトコンベア４４ａ，４４ｂが設けられている。回路基板５は、一対のベルトコンベア４４ａ，４４ｂ上を搬送方向に搬送され、所定の作業位置で停止される。また、第１搬送装置４１には、クランプ装置（図示省略）が設けられている。クランプ装置は、昇降装置によって昇降可能に構成されたバックプレートと、そのバックプレート上の所定位置で取替え可能に設けられたバックピンを有する。クランプ装置は、バックプレートを上昇させることによってバックピンを介して回路基板５を上昇させる。回路基板５は、バックピンと押さえ板部４３ａ，４４ｂの裏面との間で挟持され、所定の作業位置で位置決めされる。

第１搬送装置４１の一対の搬送ガイドレール４１ａ，４１ｂの対向距離Ｄ１は、搬送される回路基板５の幅に応じて変更可能に構成されている。この例では、図示左側の搬送ガイドレール４１ａが固定ガイドレールであり、図示右側の搬送ガイドレール４１ｂが可動ガイドレールである。可動ガイドレール４１ｂは、駆動装置（図示省略）に接続されており、固定ガイドレール４１ａとの間の対向距離Ｄ１が変更可能に構成されている。可動ガイドレール４１ｂの上面には、基準マークＭ３が印されている。基準マークＭ３は、後述するマークカメラによって撮像される。実装機１は、マークカメラで撮像した基準マークＭ３の画像データを利用して、基準マークＭ３を識別するとともに、その位置情報を取得する。実装機１は、基準マークＭ３の位置情報を利用して、固定ガイドレール４１ａに対する可動ガイドレール４１ｂの位置を検出する。なお、上記した第１搬送装置４１の構成は、第２搬送装置４２においても同様である。

図７に示されるように、回路基板５の表面の対角位置の各々には、基準マークＭ４が印されている。この基準マークＭ４は、後述するマークカメラによって撮像される。実装機１は、マークカメラで撮像した基準マークＭ４の画像データを利用して、基準マークＭ４を識別するとともに、その位置情報を取得する。実装機１は、基準マークＭ４の位置情報を利用して、回路基板５の表面の電子部品Ｐの搭載位置の理想位置からの位置ずれを計算し、その位置ずれに基づいて吸着ノズルを移動させ、電子部品Ｐを搭載する。

（部品移載装置５０、搭載ヘッド６０、マーク撮像装置７０の構成）
図１に示されるように、部品移載装置５０は、フレーム４に固定されており、ＸＹロボットタイプである。部品移載装置５０は、Ｙ軸スライド機構及びＸ軸スライド機構を備えている。Ｙ軸スライド機構は、Ｙ軸サーボモータ５１を利用してＹ軸スライダ５２をＹ軸方向に移動可能に構成されている。

図８に、Ｘ軸スライド機構、搭載ヘッド６０、及びマーク撮像装置７０の概略を示す。Ｘ軸スライド機構は、Ｙ軸スライダ５２に設けられており、Ｘ軸サーボモータ（図示省略）を利用してＸ軸スライダ５３をＸ軸方向に移動可能に構成されている。搭載ヘッド６０及びマーク撮像装置７０は、Ｘ軸スライダ５３に固定されており、Ｙ軸スライド機構及びＸ軸スライド機構を利用して、部品供給装置１０、パーツ撮像装置２０、ノズルストッカ３０、及び基板搬送装置４０の上方をＸＹ平面で移動可能である。マーク撮像装置７０は、マークカメラ７１と光源（図示省略）を有している。マークカメラ７１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。光源には、例えばＬＥＤが用いられる。また、マーク撮像装置７０は、撮像対象に照射される照度を測定する照度測定装置（図示省略）を備えている。照度測定装置は、例えば、光源の出力低下、光源のカバーの汚れによって低下する照度を測定可能に構成されている。

搭載ヘッド６０は、Ｘ軸スライダ５３に着脱可能に構成されている。実装機１では、複数種類の搭載ヘッド６０から必要な搭載ヘッド６０が選択されて用いられる。図９Ａ及び図９Ｂに、２種類の搭載ヘッド６０ａ，６０ｂを例示する。

図９Ａに示される搭載ヘッド６０ａは、リボルダ型であり、複数のノズルホルダ６１を有している。ノズルホルダ６１の各々には、同一種類又は異なる種類の吸着ノズル６２が保持される。複数のノズルホルダ６１は、中心軸回りに一定間隔で配置されており、インデックス回転可能に構成されている。さらに、ノズルホルダ６１の各々は、自転可能に構成されているとともに、１つのインデックス位置において昇降可能に構成されている。これにより、ノズルホルダ６１に保持される吸着ノズル６２も自転されるとともに、１つのインデックス位置において昇降可能に構成されている。リボルダ型の搭載ヘッド６０ａは、例えば、小型の電子部品に対応した吸着ノズル６２を保持するために用いられる。吸着ノズル６２には、径方向に突出する突出部分６２ａが設けられており、その突出部分６２ａの上面に２次元コードＣ２が印されている（図１０参照）。２次元コードＣ２には、吸着ノズル６２の種類が記録されている。２次元コードＣ２は、ノズルストッカ３０に収容されている複数の吸着ノズル６２から所望の吸着ノズル６２を選択するときに、マークカメラによって撮像される。実装機１は、２次元コードＣ２の情報を利用して、吸着ノズル６２の固体識別を行う。

図９Ｂに示される搭載ヘッド６０ｂは、シングル型であり、１つのノズルホルダ６３を有している。ノズルホルダ６３は、自転可能に構成されており、これにより、ノズルホルダ６３に保持される吸着ノズル６４も自転される。吸着ノズル６４にも、径方向に突出する突出部分６４ａが設けられており、その突出部分６４ａの上面に２次元コード（図示省略）が印されている。２次元コードには、吸着ノズル６４の種類が記録されている。この２次元コードも、ノズルストッカ３０に収容されている複数の吸着ノズル６４から所望の吸着ノズル６４を選択するときに、マークカメラによって撮像される。実装機１は、２次元コードの情報を利用して、吸着ノズル６４の固体識別を行う。

（画像処理部の構成）
以下、上述した基準マークＭ１−Ｍ４を認識する場合を例にして画像処理部を説明する。ここで、上述した基準マークＭ１−Ｍ４は、印されている構成部品の種類に応じて異なるものとする。なお、２次元コードＣ１−Ｃ２、電子部品Ｐの吸着姿勢を確認する場合にも、下記と同様の技術を適用することができる。

図１１に示されるように、実装機１のモジュール２（図１参照）の各々は、画像処理部１００を備えている。なお、画像処理部１００は、複数のモジュール２を一括して管理する管理システムのホストコンピュータに設けられていてもよく、あるいは、他の基板作業機、ノズル洗浄機、ノズル検査機、フィーダーメンテナンスユニットを含めた管理システムのホストコンピュータに設けられていてもよい。

画像処理部１００は、制御装置１１０、及び画像処理用データを記憶するメモリ１２０を備える。なお、画像処理部１００とパーツ撮像装置２０とマーク撮像装置７０を含めて認識装置という。制御装置１１０は、特徴パラメータ作成装置１１１、ヒット率計算装置１１２、判断装置１１３、及び信号出力装置１１４を有する。特徴パラメータ作成装置１１１は、マーク撮像装置７０で撮像された基準マークＭ１−Ｍ４から特徴パラメータを作成する。ここで作成される特徴パラメータは、基準マークＭ１−Ｍ４の模様に応じて様々であり、既知の画像認識技術を利用して作成することができる。例えば、特徴パラメータは、基準マークＭ１−Ｍ４の画像データから抽出される模様のエッジが含まれる。

ここで、メモリ１２０の第１メモリ１２１には、基準マークＭ１−Ｍ４の各々についての標準パラメータが記憶されており、基準マークＭ１−Ｍ４と標準パラメータが対応付けされている。ヒット率計算装置１１２は、撮像された基準マークＭ１−Ｍ４の特徴パラメータと対応する標準パラメータの相関を示すヒット率を計算する。ヒット率とは、特徴パラメータと標準パラメータの類似度を示すものであり、類似度が高いほど高い値を示す。なお、ヒット率計算装置１１２で計算されたヒット率は、第２メモリ１２２に記憶される。第２メモリ１２２には、ヒット率計算装置１１２によって基準マークＭ１−Ｍ４のヒット率が計算される毎にそのヒット率が記憶されることから、基準マークＭ１−Ｍ４の各々のヒット率の時系列データが記憶されている。

ここで、シークラインを用いた画像処理の一例を例示する。シークラインを用いた画像処理は、画像データに含まれる輝度データを利用して撮像対象のエッジ抽出を行うものである。シークラインを用いた画像処理では、シークライン上の輝度データのみを利用してエッジ抽出を行うことから、高速処理に優れている。なお、シークラインを用いた画像処理は、本特許出願人が既に出願して公開されている特開平８−１８０１９１号公報、特開２００４−２７９３０４号公報、及び特開２００６−１１４８２１号公報に開示される技術を適用することができる。

図１２に示されるように、基準マークＭ１−Ｍ４が円形模様の場合、基準マークＭ１−Ｍ４が存在すべき位置の近傍に複数のシークラインＳＬが予め設定されており、それぞれのシークラインＳＬ上の複数の基準点の輝度データから輝度が急激に変化する基準点区間を算出し、基準マークＭ１−Ｍ４のエッジ抽出を行う。この例では、８本のシークラインＳＬを例示しているが、この例に限られない。複数のシークラインＳＬは、基準マークＭ１−Ｍ４の種類に応じて予めテンプレートとして用意されており、標準パラメータと言い換えることができる。

ヒット率は、基準マークＭ１−Ｍ４の汚れ、破損等による劣化の影響を受ける。例えば、図１３に示されるように、基準マークＭ１−Ｍ４の一部が欠落すると、その欠落箇所（ハッチングで示す）に対応するシークラインＳＬではエッジの抽出ができない。図１３の例では、１つのシークラインＳＬにおいてエッジ抽出ができないので、ヒット率が７／８＝８７．５％と算出される。このように、基準マークＭ１−Ｍ４の汚れ、破損等による劣化が進むと、基準マークＭ１−Ｍ４のエッジ（特徴パラメータともいう）とシークラインＳＬ（標準パラメータともいう）の類似度が低下し、ヒット率が低下する。

図１４に示されるように、通常、時間経過に沿って基準マークＭ１−Ｍ４の劣化が進み、ヒット率も低下する。図１５及び図１６に示されるように、ヒット率の低下は、時間経過に沿って直線的なものに限らず、カーブを描くように低下する場合もある。なお、ここでの経過時間は、実装機１が稼働しているときの総時間、実装機１が稼働しているとき及び稼働していないときも含めた総時間、又はその他の基準マークＭ１−Ｍ４の劣化に対して因果関係のある総時間である。

図１４〜図１６に示されるように、ヒット率がエラー閾値（識別限界値）よりも低くなると、判断装置１１３は、基準マークＭ１−Ｍ４の識別が不能と判断する。制御装置１１０は、ヒット率が基準マークＭ１−Ｍ４の劣化によってエラー閾値よりも低くなると、実装機１の作業を強制的に停止する。

判断装置１１３は、計算されたヒット率に基づいて、基準マークＭ１−Ｍ４のメンテナンスが必要であるか否かを判断する。図１４〜図１６に示されるように、判断装置１１３は、ヒット率がメンテナンス閾値を下回ったか否かを判断する。メンテナンス閾値は、基準マークＭ１−Ｍ４の識別が不能となるヒット率のエラー閾値よりも大きい値に設定されている。すなわち、判断装置１１３は、基準マークＭ１−Ｍ４の識別が可能な範囲であっても、基準マークＭ１−Ｍ４の劣化が進んでいる場合に基準マークＭ１−Ｍ４のメンテナンスが必要であると判断する。制御装置１１０は、判断装置１１３が基準マークＭ１−Ｍ４のメンテナンスが必要であると判断すると、信号出力装置１１４からメンテナンス要求信号を出力させ、入出力装置６（図１参照）において基準マークＭ１−Ｍ４のメンテナンスが必要であることを報知する。なお、入出力装置６で表示される内容は、どの基準マークＭ１−Ｍ４の修正が必要であるかが特定可能である。また、後述するように、基準マークＭ１−Ｍ４のヒット率低下の原因が基準マークＭ１−Ｍ４の劣化ではなく、他の構成要素の劣化である場合、制御装置１１０は、その構成要素のメンテナンスが必要であることを入出力装置６において報知させる。

次に、図１７を参照し、基準マークＭ１−Ｍ４の認識プログラムのフローを説明する。以下では、基板搬送装置４０の可動ガイドレール４１ｂの上面に記された基準マークＭ３（図７参照）を例に説明する。

ステップＳ１では、可動ガイドレール４１ｂの上面に記された基準マークＭ３をマークカメラ７１が撮像する。撮像された基準マークＭ３の画像データは制御装置１１０に送信され、必要に応じて、ノイズ除去等の前処理が行われる。

ステップＳ２では、特徴パラメータ作成装置１１１が、読み取られた基準マークＭ３の画像データのエッジを抽出し、特徴パラメータを作成する。

ステップＳ３では、特徴パラメータとその標準パラメータをマッチングし、ヒット率を計算する。ここで、上記したシークラインを用いた画像処理では、ステップＳ２とステップＳ３が同時に行われる。すなわち、制御装置１１０は、第１メモリ１２１に記憶されている基準マークＭ３に対応した複数のシークライン（標準パラメータ）を読み出し、基準マークＭ３のエッジ（特徴パラメータ）を抽出するとともに、ヒット率も計算する。

ステップＳ４では、判断装置１１３において、計算されたヒット率が、エラー閾値（図４〜図１６参照）を上回るか否かが判断される。ヒット率がエラー閾値を上回れば、マークの識別が成功したと判断され、ステップＳ５に進む。このときのヒット率は、入出力装置６で表示されるとともに、第２メモリ１２２に記憶される。ヒット率がエラー閾値を上回らなかった場合、基準マークＭ３の劣化が識別不能にまで進んでいる又は他の原因が存在すると判断される。制御装置１１０は、実装機１を強制的に停止する。

ステップＳ５では、判断装置１１３において、識別された基準マークＭ３のヒット率がメンテナンス閾値（図１４〜図１６参照）を下回るか否かが判断される。ヒット率がメンテナンス閾値を下回れば、基準マークＭ３の劣化がメンテナンスの必要な範囲にまで進んでいる又は他の原因があると判断され、ステップＳ６に進む。ヒット率がメンテナンス閾値を下回らなかった場合、ステップＳ７に進む。

ステップＳ６では、判断装置１１３において、第２メモリ１２２に記憶されているヒット率の時系列データが読み出され、ヒット率の時系列データから変化率を計算し、その変化率が異常値を上回るか否かが判断される。ここで、変化率は、ヒット率が所定時間で低下した値として計算される。例えば、図１８に示されるように、現在の時間がｔ２であり、ヒット率がｈ２の場合、過去の時間ｔ１のヒット率ｈ１を読み出し、所定時間（ｔ１とｔ２の間）でヒット率の低下量（ｈ１とｈ２の差）が異常値を越えたか否かが判断される。ヒット率の変化率が異常値を上回った場合、通常とは異なる現象が生じたと推測される。このため、判断装置１１３は、ステップＳ７に進み、その原因を分析する。ヒット率の変化率が異常値を上回らない場合、基準マークＭ３の認識プログラムが終了し、実装機１の作業が継続される。

ステップＳ７では、判断装置１１３において、ヒット率低下の原因が分析され、ヒット率低下の原因が特定される。ヒット率低下の原因が特定されると、信号出力装置１１４がメンテナンス要求信号を出力し、その原因のメンテナンスが必要であることを判別できるように入出力装置６で報知される。

ここで、図１９を参照し、ステップＳ７におけるヒット率の低下原因を分析するためのプログラムの一例を説明する。この例では、光源の照度に原因があるか否かを検討する。

ステップＳ１１において、光源の照度が測定される。ステップＳ１２において、光源の照度が照度閾値を下回るか否かが判断される。光源の照度が照度閾値を下回れば、ヒット率が低下した原因が光源の照度の低下であると判断される。制御装置１１０は、信号出力装置１１４から光源メンテナンス要求信号を出力させ、入出力装置６（図１参照）において光源の照度に関してメンテナンスが必要であることを報知する。光源の照度が照度閾値を下回らなければ、基準マークＭ３に原因があると判断され、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、判断装置１１３において、基準マークＭ３のメンテナンスが必要であると判断された可動ガイドレール４１ｂと同一グループに属する他の構成部品が存在するか否かが判断される。ここで、複数の構成部品は、基準マークＭ１−Ｍ４の劣化速度に応じて複数のグループに分けられている。例えば、使用頻度が同程度のものは同一のグループに属していてもよい。実装機１では、基板搬送装置４０が第１搬送装置４１と第２搬送装置４１を２列並設したダブルコンベアタイプである。このため、第１搬送装置４１と第２搬送装置４２は同一グループに属しており、一方の搬送装置の基準マークＭ３のメンテナンスが必要であるときは、他方の搬送装置の基準マークのメンテナンスも必要である。このように、第１搬送装置４１の可動ガイドレール４１ｂの基準マークＭ３の例では、ステップＳ１４において、同一グループに属する第２搬送装置４２の可動ガイドレールの情報を抽出するとともに、それらの双方のメンテナンスが必要であることを入出力装置６で表示する。なお、基準マークの修正が必要であると判断された構成要素と同一グループに属する他の構成部品が存在しない場合、基準マークの修正が必要であると判断された構成要素の情報のみを入出力装置６で表示する。

上記したマークの認識プログラムによれば、基準マークＭ１−Ｍ４がエラー閾値に達して実装機１が強制的に停止される前に、劣化した基準マークＭ１−Ｍ４のメンテナンス指示が入出力装置６で報知される。このため、実装機１の非稼働期間のときに、メンテナンス指示が表示された基準マークＭ１−Ｍ４をメンテナンスすることができる。このように、基準マークＭ１−Ｍ４の識別が不能となる前に基準マークＭ１−Ｍ４をメンテナンスしておくことで、実装機１が強制的に停止となる事態が避けられ、生産計画に沿った円滑な生産が可能となる。

また、制御装置１１０は、ヒット率の時系列データに基づいて、ヒット率がメンテナンス閾値及び／又はエラー閾値を下回る予測時期を計算し、その予測時期を入出力装置６で表示してもよい。このような予測時期は、合理的な生産計画の立案に有用である。さらに、制御装置１１０は、そのような予測時期を実装機１の稼働期間と非稼働期間を記述する生産計画データと比較し、予測時期が稼働期間に含まれるときに、その稼働期間より前の非稼働期間にメンテナンスの実施時期を計画し、入出力装置６で表示してもよい。より合理的な生産計画の立案に有用である。

なお、図１５及び図１６のように、ヒット率がカーブを描くように低下する場合、判断装置１１３は、ヒット率がメンテナンス閾値を下回ったか否かの判断をヒット率の変化率から間接的に判断してもよい。

以上、本技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。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。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み合わ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み合わ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するものであり、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。

１０：部品供給装置
２０：パーツ撮像装置
３０：ノズルストッカ
４０：基板搬送装置
５０：部品移載装置
７０：マーク撮像装置
１００：画像処理部
１１０：制御装置
１１１：特徴パラメータ作成装置
１１２：ヒット率計算装置
１１３：判断装置
１１４：信号出力装置
１２０：メモリ
１２１：第１メモリ
１２２：第２メモリ

Claims (15)

1. 基板作業機用の認識装置であって、
   対象を読み取る読取装置と、
   読み取られた前記対象から特徴パラメータを作成する特徴パラメータ作成装置と、
   前記特徴パラメータに関する標準パラメータを記憶している第１メモリと、
   前記特徴パラメータと前記標準パラメータの相関を示すヒット率に基づいてメンテナンス要求信号を出力する信号出力装置と、を備えており、
   前記信号出力装置は、前記ヒット率がエラー閾値に達していない段階で、前記エラー閾値とは異なるメンテナンス閾値に達したときに前記メンテナンス要求信号を出力する認識装置。
2. 前記ヒット率の時系列データを記憶する第２メモリをさらに備えている請求項１に記載の認識装置。
3. 前記信号出力装置は、前記ヒット率の変化率が異常値を上回ったときにも、前記メンテナンス要求信号を出力する請求項２に記載の認識装置。
4. 前記信号出力装置は、一の前記対象の前記ヒット率が前記メンテナンス閾値に達したときに、他の前記対象のヒット率を参照して前記メンテナンス要求信号を出力する請求項２又は３に記載の認識装置。
5. 前記読取装置は、撮像装置である請求項１〜４のいずれか一項に記載の認識装置。
6. 前記撮像装置は、前記対象を照射する光源と、前記対象に照射される照度を測定する測定装置と、を有しており、
   前記信号出力装置は、前記ヒット率が前記メンテナンス閾値に達し、且つ、前記照度が照度閾値に達しているときに、光源メンテナンス要求信号を含む前記メンテナンス要求信号を出力する請求項５に記載の認識装置。
7. 前記基板作業機が、回路基板に電子部品を実装する実装機であり、
   前記撮像装置は、前記実装機を構成する構成部品に印されている第１マークと電子部品が実装される回路基板に印されている第２マークを撮像するマークカメラを有しており、
   前記メンテナンス閾値は、前記第１マーク用の第１メンテナンス閾値と前記第２マーク用の第２メンテナンス閾値を含み、
   前記信号出力装置は、
   前記第１マークの前記ヒット率が前記第１メンテナンス閾値に達したときに、第１要求信号を含む前記メンテナンス要求信号を出力し、
   前記第２マークの前記ヒット率が前記第２メンテナンス閾値に達したときに、第２要求信号を含む前記メンテナンス要求信号を出力する請求項５又は６に記載の認識装置。
8. 前記第１マークが複数の構成部品に印されており、
   前記複数の構成部品が複数のグループに分けられており、
   前記信号出力装置は、一の前記構成部品に印された前記第１マークの前記ヒット率が前記第１メンテナンス閾値に達したときに、同一グループに属する他の前記構成部品の情報を含む前記メンテナンス要求信号を出力する請求項７に記載の認識装置。
9. 前記基板作業機が、回路基板に電子部品を実装する実装機であり、
   前記撮像装置は、前記電子部品を撮像するパーツカメラを有する請求項５又は６に記載の認識装置。
10. 前記パーツカメラは、前記電子部品を撮像するときの撮像視野内に存在する前記構成部品に印されている第１マークも撮像しており、
    前記メンテナンス閾値は、前記電子部品用の第３メンテナンス閾値と前記第１マーク用の第１メンテナンス閾値を含み、
    前記信号出力装置は、
    前記電子部品の前記ヒット率が前記第３メンテナンス閾値に達したときに、第３要求信号を含む前記メンテナンス要求信号を出力し、
    前記第１マークの前記ヒット率が前記第１メンテナンス閾値に達したときに、第１要求信号を含む前記メンテナンス要求信号を出力する請求項９に記載の認識装置。
11. 前記電子部品の前記ヒット率に基づいて、前記電子部品の前記標準パラメータの修正要求信号を出力する修正要求信号出力装置をさらに備える請求項９又は１０に記載の認識装置。
12. 請求項１に記載の少なくとも１つの認識装置と、
    前記少なくとも１つの認識装置で得られたヒット率の時系列データを記憶する第３メモリと、を備える管理システム。
13. 前記第３メモリは、基板作業機、ノズル洗浄機、ノズル検査機、フィーダーメンテナンスユニットのうちの少なくとも２つに設けられている前記認識装置から集められたヒット率の時系列データを記憶する請求項１２に記載の管理システム。
14. 前記第３メモリに記憶されている前記ヒット率の時系列データに基づいて、前記ヒット率が前記メンテナンス閾値と前記エラー閾値の少なくともいずれか一方に達する時期を予測する予測装置と、を備える請求項１２又は１３に記載の管理システム。
15. 前記基板作業機の稼働期間と非稼働期間を記述する生産計画データを記憶している第４メモリと、
    前記予測装置によって予測された予測時期と第４メモリに記憶されている生産計画データに基づいて、メンテナンス計画データを作成する計画装置と、をさらに備えており、
    前記計画装置は、前記予測時期が前記稼働期間に含まれるときに、その稼働期間より前の非稼働期間にメンテナンスの実施時期を計画する請求項１４に記載の管理システム。

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