JPWO2020031366A1

JPWO2020031366A1 - 部品装着機の管理装置

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Inventors: 勇太横井; 雅史天野
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Abstract

部品装着機の管理装置は、第一カメラと同一のアングルで保持部材を撮像可能な第二カメラにより部品を保持していない状態の保持部材を装着処理の実行前に撮像して取得した第二画像データ、および第二画像データに対して実行された所定の画像処理の結果の少なくとも一方である基準データを記憶する記憶部と、装着処理の実行中に保持部材による部品の保持異常が検出した場合に、基準データおよび第一画像データに基づいて、保持部材のメンテナンスの要否を判定する判定部と、を備える。

Description

本発明は、部品装着機の管理装置に関するものである。

部品装着機は、基板の所定の位置に部品を装着する装着処理を実行する。装着処理において部品の保持に用いられる保持部材は、使用に伴って汚れが付着するなど状態が変動し得る。特許文献１には、保持部材の一つである吸着ノズルの洗浄や検査などのメンテナンスを行う構成が開示されている。保持部材のメンテナンスは、例えば使用期間や使用回数に応じて定期的に実行される。また、装着処理において発生したエラーの一因が保持部材にあると推定された場合に、保持部材のメンテナンスを実行されることがある。

国際公開第２０１６／０１６９２９号

上記のように、保持部材の性能維持などを目的として、保持部材にはメンテナンスが必要とされる。一方で、必要以上に保持部材のメンテナンスが実行されると、作業負荷が増大するおそれがある。

本明細書は、保持部材のメンテナンスの要否をより確実に判定することにより、保持部材の性能維持に伴う作業負荷を軽減できる部品装着機の管理装置を提供することを目的とする。

本明細書は、部品装着機に適用される管理装置であって、前記部品装着機は、基板に部品を装着する装着処理において前記部品を保持する保持部材と、前記保持部材に保持された前記部品を撮像する第一カメラと、前記第一カメラの撮像により取得した第一画像データを用いて前記装着処理を実行する制御装置と、を備え、前記管理装置は、前記第一カメラと同一のアングルで前記保持部材を撮像可能な第二カメラにより前記部品を保持していない状態の前記保持部材を前記装着処理の実行前に撮像して取得した第二画像データ、および前記第二画像データに対して実行された所定の画像処理の結果の少なくとも一方である基準データを記憶する記憶部と、前記装着処理の実行中に前記保持部材による前記部品の保持異常が検出した場合に、前記基準データおよび前記第一画像データに基づいて、前記保持部材のメンテナンスの要否を判定する判定部と、を備える部品装着機の管理装置を開示する。

このような構成によると、保持部材のメンテナンスの要否が基準データおよび第一画像データに基づいて判定されるため、保持部材の状態の変化を判定処理に反映させることができる。これにより、保持部材に汚れが付着したり変形が生じたりしていることを認識し、保持部材のメンテナンスの要否をより正確に判定できる。よって、保持部材の性能維持に伴う作業負荷を軽減できる。

実施形態における部品装着機および管理装置を含む生産システムを示す模式図である。装着ヘッドおよびヘッドカメラユニットの内部を拡大して示す側面図である。部品装着機による装着処理を示すフローチャートである。部品カメラの撮像により取得された下方視画像データを示す図である。ヘッドカメラユニットの撮像により取得された側方視画像データを示す図である。管理装置による吸着ノズルの管理処理を示すフローチャートである。

１．部品装着機の管理装置の概要
管理装置は、部品装着機１０による装着処理に用いられる保持部材を管理の対象とする。上記の部品装着機１０は、例えば種々の基板製品の生産する生産ラインを構成する。生産ラインは、部品装着機１０を含む複数の対基板作業機を基板８０の搬送方向に複数設置して構成される。複数の対基板作業機のそれぞれは、ホストコンピュータ６１に通信可能に接続される。

２．部品装着機１０の構成
部品装着機１０は、基板８０に部品を装着する装着処理を実行する。部品装着機１０は、図１に示すように、基板搬送装置１１、部品供給装置１２、部品移載装置１３、部品カメラ１４、基板カメラ１５、ノズルステーション１６、ヘッドカメラユニット３０、および制御装置４０を備える。以下の説明において、水平方向であって部品装着機１０の左右方向をＸ方向とし、Ｘ方向に交差する水平方向であって部品装着機１０の前後方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に直交する鉛直方向（図１の前後方向）をＺ方向とする。

基板搬送装置１１は、ベルトコンベアおよび位置決め装置などにより構成される。基板搬送装置１１は、基板８０を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板８０を機内の所定位置に位置決めする。基板搬送装置１１は、部品装着機１０による部品の装着処理が終了した後に、基板８０を部品装着機１０の機外に搬出する。

部品供給装置１２は、基板８０に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、Ｘ方向に並んで配置された複数のスロット１２１と、複数のスロット１２１にそれぞれセットされるフィーダ１２２とを備える。フィーダ１２２は、多数の部品が収納されたキャリアテープを送り移動させる。これによりフィーダ１２２は、フィーダ１２２の先端側に設けられた供給位置において部品を採取可能に供給する。

部品移載装置１３は、部品供給装置１２により供給された部品を、基板搬送装置１１により機内に搬入された基板８０上の所定の装着位置まで移載する。部品移載装置１３のヘッド駆動装置１３１は、直動機構により移動台１３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。移動台１３２には、図示しないクランプ部材により装着ヘッド２０が交換可能に固定される。

装着ヘッド２０は、機内において複数の吸着ノズル２３を水平移動可能に、且つ着脱可能に支持する。吸着ノズル２３は、供給される負圧エアにより、フィーダ１２２により供給される部品を吸着する。上記のように、吸着ノズル２３は、供給される負圧エアにより部品を吸着して保持する保持部材である。上記の保持部材としては、吸着ノズル２３の他に、部品を把持して保持するチャックなどが採用し得る。装着ヘッド２０の詳細構成については後述する。

部品カメラ１４、基板カメラ１５、およびヘッドカメラユニット３０は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ１４、基板カメラ１５、およびヘッドカメラユニット３０は、外部入力される制御信号に基づいて撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを送出する。

部品カメラ１４は、光軸がＺ方向の上向きとなるように部品装着機１０の基台に固定される。部品カメラ１４は、装着ヘッド２０の吸着ノズル２３に保持された部品を下方から撮像可能に構成される。基板カメラ１５は、光軸がＺ方向の下向きとなるように部品移載装置１３の移動台１３２に設けられる。基板カメラ１５は、基板８０を上方から撮像可能に構成される。

ヘッドカメラユニット３０は、図２に示すように、装着ヘッド２０に設けられ、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット３０は、装着ヘッド２０に取り付けられた吸着ノズル２３および吸着ノズル２３に保持された部品９１を被写体とする。ヘッドカメラユニット３０は、被写体に光を照射した状態で、被写体を側方から撮像可能に構成される。ヘッドカメラユニット３０の詳細構成については後述する。

ノズルステーション１６は、複数の吸着ノズル２３を交換可能に保持する。ノズルステーション１６は、複数の吸着ノズル２３が先端を下方に向けられた姿勢で、複数の吸着ノズル２３をそれぞれ保持する。ノズルステーション１６は、部品装着機１０の基台に着脱可能に設けられる。

制御装置４０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置４０は、基板８０に部品を装着する装着処理を実行する。上記の装着処理には、部品供給装置１２により供給された部品を採取して基板８０における装着位置に部品を装着するピックアンドプレースサイクル（以下、「ＰＰサイクル」と称する）を複数回に亘って繰り返す処理が含まれる。部品装着機１０による装着処理の詳細については後述する。

３．装着ヘッド２０の詳細構成
装着ヘッド２０は、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能なロータリヘッド２１を有する。ロータリヘッド２１は、図２および図４に示すように、全体形状として円柱状に形成される。ロータリヘッド２１は、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数（本実施形態では１２本）のホルダ２２が配置される。ロータリヘッド２１は、複数のホルダ２２をＺ方向に摺動可能に支持する。複数のホルダ２２の下端部には、吸着ノズル２３が交換可能にそれぞれ取り付けられる。

また、複数のホルダ２２の外周側には、圧縮スプリング２４がそれぞれ配置される。圧縮スプリング２４は、ロータリヘッド２１に対してホルダ２２を上方に付勢する。これにより、複数のホルダ２２のそれぞれは、初期状態においては所定高さの上昇端に位置する。複数のホルダ２２のうち昇降位置Ｈ０（図４を参照）に割り出されたホルダ２２の上端には、ノズルレバー２５が当接する。ノズルレバー２５は、ボールねじ機構（図示しない）などの直動機構によりＺ方向への移動を制御される。

昇降位置Ｈ０に割り出されたホルダ２２は、ノズルレバー２５がＺ方向下方に移動すると、圧縮スプリング２４の弾性力に抗して下降する。また、ホルダ２２は、ノズルレバー２５がＺ方向上方に移動すると、圧縮スプリング２４の弾性力により上昇端側へと上昇する。また、昇降位置Ｈ０に割り出されたホルダ２２に取り付けられた吸着ノズル２３は、上記のような構成により、ホルダ２２と一体的に下降および上昇する。

また、ロータリヘッド２１は、図２に示すように、インデックス軸２６に連結される。インデックス軸２６は、Ｒ軸モータ（図示しない）の駆動によりロータリヘッド２１と一体的にＲ軸周りに回転する。複数のホルダ２２および複数の吸着ノズル２３は、ロータリヘッド２１の回転に伴ってＲ軸周りにそれぞれ回転する。

また、複数のホルダ２２の上端部には、従動ギヤ２７がそれぞれ固定されている。従動ギヤ２７は、インデックス軸２６の外周側に配置された駆動ギヤ２８に、Ｚ方向に摺動可能に噛合する。駆動ギヤ２８は、θ軸モータ（図示しない）の駆動によりＲ軸周りに回転し、噛合する全ての従動ギヤ２７をθ軸周りに自転させる。複数のホルダ２２および複数の吸着ノズル２３は、駆動ギヤ２８の回転に伴ってθ軸周りにそれぞれ回転する。このように、吸着ノズル２３は、保持した部品９１を通る回転軸（θ軸）周りに回転可能に、装着ヘッド２０に支持される。

上記のように、装着ヘッド２０は、移動台１３２の移動によりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成される。また、装着ヘッド２０は、ロータリヘッド２１を所定角度に角度決めすることにより、装着ヘッド２０における昇降位置Ｈ０に、複数の吸着ノズル２３を順次割り出す。さらに、昇降位置Ｈ０に位置決めされた吸着ノズル２３は、θ軸周りの角度、およびＺ方向の高さを調整される。このような構成により、装着ヘッド２０は、複数のホルダ２２を介して複数の吸着ノズル２３を昇降可能に支持する。

複数の吸着ノズル２３のそれぞれには、負圧エア供給源からホルダ２２を介して負圧エアが供給される。これにより、複数の吸着ノズル２３のそれぞれは、先端部において部品９１を吸着して保持する。なお、上記の負圧エア供給源は、例えば装着ヘッド２０の内部に設けられたエアポンプ等により構成される。

以下では、図４に示すように、装着ヘッド２０により昇降される昇降位置Ｈ０に位置決めされた吸着ノズル２３に隣り合う２つの吸着ノズル２３の位置を、前待機位置Ｈ−１および後待機位置Ｈ＋１とする。前待機位置Ｈ−１は、ロータリヘッド２１の回転により昇降位置Ｈ０に次回割り出さる予定の吸着ノズル２３を待機させる位置である。後待機位置Ｈ＋１は、ロータリヘッド２１の回転により昇降位置Ｈ０に前回割り出された吸着ノズル２３を待機させる位置である。

４．ヘッドカメラユニット３０の詳細構成
ヘッドカメラユニット３０は、上記のように、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット３０は、制御装置４０による撮像指令に基づいて、吸着ノズル２３および吸着ノズル２３に保持された部品９１を側方から撮像する。撮像により取得された側方視画像データ７４（図５を参照）は、制御装置４０に送出され、部品の保持検査などに用いられる。

ヘッドカメラユニット３０は、図２に示すように、ケース３１、カメラ装置３２、光源３３と、反射部材３４と、および光学部材３５を備える。ケース３１は、ロータリヘッド２１に円周上に配置された複数の吸着ノズル２３の一部を外周側から囲うように設けられる。カメラ装置３２は、本実施形態において、装着ヘッド２０を介して移動台１３２に設けられる。カメラ装置３２は、前待機位置Ｈ−１および後待機位置Ｈ＋１に位置決めされた２つの吸着ノズル２３を撮像する。

光源３３は、ケース３１のうち吸着ノズル２３に面する円筒状の内周面に配置される。光源３３は、ロータリヘッド２１の中心方向（Ｒ軸に向かう方向）に光を放射する複数の発光ダイオードなどにより構成される。反射部材３４は、円柱状に形成され、円筒状の外周面において光を反射する。反射部材３４は、ロータリヘッド２１の下端にＲ軸と同軸となるように配置される。反射部材３４は、光源３３が照射した光を反射する。

光学部材３５は、ケース３１の内側に配置され、撮像の対象物である吸着ノズル２３の先端部からカメラ装置３２に至るまでの光路を形成する。詳細には、光学部材３５は、反射部材３４による反射光を照射された２つの吸着ノズル２３がカメラ装置３２のカメラ視野に収まるように光路を形成する。よって、カメラ装置３２は、ロータリヘッド２１において、前待機位置Ｈ−１および後待機位置Ｈ＋１に割り出された２つの吸着ノズル２３の先端部を撮像可能に構成される。これにより、ヘッドカメラユニット３０は、図５に示すような側方視画像データ７４をカメラ装置３２の撮像により生成し、制御装置４０へと送出する。

なお、側方視画像データ７４は、反射部材３４を背景とし、ホルダ２２や吸着ノズル２３、部品９１が存在する範囲が影となるように撮像される。さらに、側方視画像データ７４は、カメラ装置３２または制御装置４０において例えば二値化などの画像処理を実行されて、背景とのコントラストを強調される。図５は、上記の二値化により黒色となる部分を斜線にて示す。

５．部品装着機１０による装着処理
部品装着機１０による装着処理について図３および図４を参照して説明する。制御装置４０は、装着処理において、先ず、基板８０の搬入処理を実行する（Ｓ１１）。基板８０の搬入処理において、基板搬送装置１１は、部品装着機１０の機内に基板８０を搬入するとともに、機内の所定位置に基板８０を位置決めする。

次に、制御装置４０は、複数の吸着ノズル２３に部品を順次吸着させる吸着サイクルを実行する（Ｓ１２）。より詳細には、制御装置４０は、部品供給装置１２において所定種類の部品を供給するフィーダ１２２の上方まで装着ヘッド２０を移動させる。そして、制御装置４０は、吸着ノズル２３を下降させて部品を吸着した後に、再び吸着ノズル２３を上昇させる。吸着サイクルにおいて、上記のような装着ヘッド２０の移動、ロータリヘッド２１の回転、および吸着ノズル２３の昇降が繰り返されて、複数の部品が吸着ノズル２３にそれぞれ保持される。

続いて、制御装置４０は、複数の吸着ノズル２３にそれぞれ保持された部品の保持状態を認識する状態認識処理を実行する（Ｓ１３）。より詳細には、制御装置４０は、装着ヘッド２０を部品カメラ１４の上方に移動させ、部品カメラ１４に撮像指令を送出する。制御装置４０は、部品カメラ１４の撮像により取得された下方視画像データ（図４に示す第一画像データ７１）を画像処理して、複数の吸着ノズル２３のそれぞれに保持された部品の姿勢（位置および角度）を認識する。

その後に、制御装置４０は、複数の吸着ノズル２３に部品を基板８０に順次装着させる装着サイクルを実行する（Ｓ１４）。より詳細には、制御装置４０は、制御プログラムに基づいて基板８０における所定の装着位置の上方まで装着ヘッド２０を移動させる。このとき、制御装置４０は、状態認識処理（Ｓ１３）の結果に基づいて、吸着ノズル２３の位置および角度を補正する。

そして、制御装置４０は、吸着ノズル２３を下降させて基板８０上の装着位置に部品を装着した後に、再び吸着ノズル２３を上昇させる。装着サイクルにおいて、上記のような装着ヘッド２０の移動、ロータリヘッド２１の回転、および吸着ノズル２３の昇降が繰り返されて、複数の部品が基板８０にそれぞれ装着される。

制御装置４０は、現在の基板８０に対して装着する全ての部品の装着が終了していない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、装着が終了するまでＰＰサイクル（Ｓ１２−Ｓ１４）を繰り返し実行する。全ての部品の装着が終了した場合に（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、制御装置４０は、基板８０の搬出処理を実行する（Ｓ１６）。基板８０の搬出処理において、基板搬送装置１１は、位置決めされていた基板８０を開放するとともに、部品装着機１０の機外に基板８０を搬出する。

６．部品装着機１０の管理装置５０の構成
管理装置５０は、吸着ノズル２３などの保持部材のメンテナンスの要否を管理する。ここで、部品装着機１０による装着処理に用いられる保持部材の状態は、使用に伴って汚れが付着したり、部品と接触する部位が変形したりするなどして変動し得る。このような保持部材の状態が部品の保持性能に影響することを防止するため、保持部材は、例えば使用期間や使用回数に応じて定期的にメンテナンスを実行される。

より具体的には、所定期間に亘って使用された複数の吸着ノズル２３は、ノズルステーション１６にまとめて保持され、ノズルクリーナ６２（図１を参照）によりメンテナンスを実行される。本実施形態において、ノズルクリーナ６２は、機内に搬入された吸着ノズル２３を洗浄、検査、および保管を行う。また、ノズルクリーナ６２は、保管されている吸着ノズル２３を要求に応じてノズルステーション１６に移載して、部品装着機１０の段取り替えを支援する。

なお、ノズルクリーナ６２は、上記のような吸着ノズル２３の検査において、吸着ノズル２３を検査カメラ（図示しない）により撮像する。そして、ノズルクリーナ６２は、当該撮像により取得した画像データに対して所定の画像処理を実行し、画像処理の結果に基づいて吸着ノズル２３の外形を検査する。これにより、ノズルクリーナ６２は、吸着ノズル２３の歪み、欠損、付着物の有無などを確認する。

また、上記のような定期的なメンテナンスを実行したとしても、装着処理の実行中に保持部材による部品の保持異常が検出されることがある。上記の保持異常には、採取エラー、移動エラー、および装着エラーが含まれる。採取エラーは、採取サイクル（Ｓ１２）において部品の採取を試行した際に保持部材が部品を保持していないエラーである。この採取エラーである保持異常は、状態認識処理（Ｓ１３）において、部品カメラ１４の撮像により取得した画像データにおいて、状態を認識しようとした部品が保持部材に保持されていないことにより検出される。

移動エラーは、保持部材が採取した部品を基板８０上の装着位置まで移動させる期間に部品の保持が維持されないエラーである。この移動エラーである保持異常は、装着サイクル（Ｓ１４）でヘッドカメラユニット３０の撮像により取得された画像データにおいて、前待機位置Ｈ−１に割り出された吸着ノズル２３が部品を保持していないことにより検出される。

装着エラーは、装着サイクル（Ｓ１４）において装着位置への部品の装着を試行した際に保持部材に部品が付着しているエラーである。この装着エラーである保持異常は、装着サイクル（Ｓ１４）でヘッドカメラユニット３０の撮像により取得された画像データにおいて、後待機位置Ｈ＋１に割り出された吸着ノズル２３に部品が付着していることにより検出される。

保持部材のメンテナンスは、ノズルクリーナ６２を用いたり、オペレータが個別的に洗浄したりすることにより実行され、保持部材の数量などに応じた作業負荷が生じる。なお、上記のような保持異常は、保持部材の状態の変動に起因するものの他に、部品供給装置１２や装着ヘッド２０の動作不良、状態認識処理において部品の理想形状を示すテンプレートの不良などに起因することがある。このような場合には、保持部材のメンテナンスでは保持異常が解消されず、メンテナンスを過剰に実行したことになる。このような事情により、保持部材のメンテナンスは、過不足なく適度に実行されることが望まれる。

そこで、本実施形態の管理装置５０は、保持部材の管理処理において、保持部材のメンテナンスの要否を判定する構成を採用する。管理装置５０は、メンテナンスの要否をより正確に判定することにより、保持部材の性能維持に伴う作業負荷の軽減を図る。具体的には、管理装置５０は、図１に示すように、記憶部５１と、判定部５２と、データ取得部５３とを備える。記憶部５１は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。

本実施形態において、記憶部５１は、メンテナンスの要否の判定処理に用いられる基準データＭｓを記憶する。ここで、基準データＭｓとは、部品装着機１０に設けられた第一カメラと同一のアングルで保持部材を撮像可能な第二カメラにより部品９１を保持していない状態の保持部材を装着処理の実行前に撮像して取得した第二画像データ７２、および第二画像データ７２に対して実行された所定の画像処理の結果の少なくとも一方である。

上記の第一カメラおよび第二カメラは、それぞれの光軸が保持部材の回転軸に平行に設けられる同一または互いに異なるカメラである。本実施形態において、第一カメラおよび第二カメラは、装着処理において保持部材である吸着ノズル２３に保持された部品９１を下方から撮像する同一の部品カメラ１４である。

また、第二画像データ７２は、部品カメラ１４により部品９１を保持していない状態の吸着ノズル２３を装着処理の実行前に撮像して取得したものである（図４の第一画像データ７１から部品９１を除いた状態に相当）。より具体的には、第二画像データ７２は、校正処理に用いられた画像データである。上記の校正処理は、装着処理の実行前に装着ヘッド２０と吸着ノズル２３との位置関係に基づく処理である。詳細には、校正処理において、制御装置４０は、先ず装着ヘッド２０に支持された複数の吸着ノズル２３を部品カメラ１４により撮像する。

次に、制御装置４０は、上記の撮像により取得された第二画像データ７２に含まれる複数の吸着ノズル２３のそれぞれの位置を認識する。そして、制御装置４０は、装着ヘッド２０の基準位置（例えば、Ｒ軸）に対する複数の吸着ノズル２３の位置（例えば、θ軸）の位置関係を校正値として取得する。制御装置４０は、上記のような画像処理の結果（校正値）を、採取サイクル（Ｓ１２）および装着サイクル（Ｓ１４）における装着ヘッド２０の移動量に反映することにより、装着処理の精度向上を図っている。

また、第二画像データ７２は、支持確認処理に用いられた画像データであってもよい。上記の支持確認処理は、装着処理の実行前に装着ヘッド２０が支持する吸着ノズル２３の交換が行われた後に装着ヘッド２０に吸着ノズル２３が支持されているかを確認する処理である。吸着ノズル２３の交換には、装着処理の段取り替えとしてオペレータによりなされる場合と、装着処理の実行前にノズルステーション１６との間で自動でなされる場合とが含まれる。

支持確認処理において、制御装置４０は、先ず装着ヘッド２０に支持された複数の吸着ノズル２３を部品カメラ１４により撮像する。次に、制御装置４０は、上記の撮像処理により取得された第二画像データ７２に含まれる複数の吸着ノズル２３の形状を認識する。そして、制御装置４０は、装着ヘッド２０に複数の吸着ノズル２３が所定位置に支持されているか否かを認識する。制御装置４０は、上記のような画像処理の結果（吸着ノズル２３の有無）に基づいて、装着処理の実行の可否判定などに利用する。

記憶部５１は、上記のような校正処理や支持確認処理に用いられた第二画像データ７２を基準データＭｓとして記憶する。また、記憶部５１は、第二画像データ７２に加えてまたは換えて、第二画像データ７２に対して実行された所定の画像処理の結果を基準データＭｓとして記憶してもよい。なお、上記の「画像処理の結果」は、校正処理による校正値、支持確認処理による吸着ノズル２３の有無の他に、これらの画像処理に際して実行される二値化やエッジ処理、吸着ノズル２３のうち部品９１に接触する部位の形状を認識するための形状認識処理などを実行された加工済みの第二画像データ７２であるものとしてもよい。

判定部５２は、装着処理の実行中に吸着ノズル２３による部品９１の保持異常が検出した場合に、基準データＭｓおよび第一画像データ７１に基づいて、吸着ノズル２３のメンテナンスの要否を判定する。ここで、上記の「第一画像データ７１」は、本実施形態において、部品装着機１０による装着処理において説明したように、状態認識処理（Ｓ１３）に用いられた下方視画像データである。

判定部５２による判定処理には、種々の態様を採用し得る。判定処理の第一態様として、判定部５２は、第一画像データ７１および第二画像データ７２に同一の画像処理を実行し、それぞれの画像処理の結果を比較することによりメンテナンスの要否を判定する。このとき、記憶部５１には、例えば校正値を算出するために種々の画像処理を実行される前の第二画像データ７２が記憶される。そして、判定部５２は、第一画像データ７１および第二画像データ７２に同一の画像処理を実行する。

上記の画像処理は、例えば校正値を算出するための画像処理と相違し、例えば吸着ノズル２３のうち部品９１に接触する部位（先端部）の形状を認識する形状認識処理が適用され得る。その他に、画像処理には、各部位の明度を認識する明度認識処理が適用され得る。判定部５２は、それぞれの画像処理の結果（例えば、形状認識処理の結果）を比較し、一致度が低いほどメンテナンスの必要性が高いと判定する。

判定処理の第二態様として、判定部５２は、第一画像データ７１に所定の画像処理を実行し、それぞれの画像処理の結果を比較することによりメンテナンスの要否を判定する。このとき、記憶部５１には、例えば校正処理における画像処理の結果（校正値、または加工済みの第二画像データ７２）が記憶される。そして、判定部５２は、第一画像データ７１に例えば校正処理と同様の画像処理を実行する。判定部５２は、それぞれの画像処理の結果（例えば、算出された校正値）を比較し、一致度が低いほどメンテナンスの必要性が高いと判定する。

また、判定部５２による判定処理では、例えば画像処理の結果の一致度によっては、メンテナンスが確実に必要であるとは断定できない状態がある。そこで、本実施形態では、判定部５２により吸着ノズル２３のメンテナンスの必要性（画像処理の結果の不一致度に相当）が規定値以上に必要であると判定された場合に、データ取得部５３により取得された第三画像データ７３（図４の第一画像データ７１または第二画像データ７２と同様）を用いた判定を行う構成としている。

データ取得部５３は、判定部５２により吸着ノズル２３のメンテナンスが規定値以上に必要であると判定された場合に、部品カメラ１４により吸着ノズル２３を撮像させて第三画像データ７３を取得する。具体的には、データ取得部５３は、判定部５２による最初の判定処理（第一画像データ７１を用いた判定処理）において、一致度が規定範囲内の場合に、第三画像データ７３を取得する。よって、本実施形態において、データ取得部５３は、一致度が規定範囲の低い側または高い側に外れている場合には、判定部５２による再度の判定処理は不要として、第三画像データ７３の取得を省略する。

また、上記の第三画像データ７３の取得には、種々の態様を採用し得る。第三画像データ７３の取得処理の第一態様として、データ取得部５３は、第一画像データ７１より高解像度の高解像度の第三画像データ７３を取得する。具体的には、データ取得部５３は、先ず部品カメラ１４に対して互いに異なる複数の位置に位置決めされた吸着ノズル２３を部品カメラ１４の撮像により複数の画像データを取得する。上記の複数の位置の間隔は、撮像素子において隣り合う画素の中心間距離よりも小さい所定距離に相当する。

次に、データ取得部５３は、取得した複数の画像データを用いた超解像処理を実行し、第一画像データ７１よりも高解像度の第三画像データ７３を取得する。なお、上記の超解像処理は、部品カメラ１４のカメラ視野において、判定処理の対象である吸着ノズル２３が写る部分的な領域に対してのみ実行するようにしてもよい。これにより、超解像処理の負荷を軽減できるとともに、処理の所要時間を短縮できる。判定部５２は、第一画像データ７１に換えて、第三画像データ７３および基準データＭｓ（第二画像データ７２または画像処理の結果）を用いて、再度の判定処理を実行する。

第三画像データ７３の取得処理の第二態様として、データ取得部５３は、第一画像データ７１よりも適切な撮像条件を変更して第三画像データ７３を取得する。具体的には、データ取得部５３は、第一画像データ７１を取得した際の撮像条件よりも第二画像データ７２を撮像した際の撮像条件に近似させた撮像条件で吸着ノズル２３を部品カメラ１４で撮像し、第三画像データ７３を取得する。

ここで、校正処理や支持確認処理に用いられる第二画像データ７２は、それぞれの目的を達成するために必要な撮像条件で撮像して取得される。これに対して、装着処理の実行中に取得される第一画像データ７１は、例えば状態認識処理に用いられるものであり、校正処理や支持確認処理とは目的が異なり、これに伴い撮像条件も異なることがある。上記の撮像条件には、撮像時における吸着ノズル２３の停止時間、部品カメラ１４に対する吸着ノズル２３の相対位置、光源による光の照射時間や光量などが含まれる。

このように、判定部５２による最初の判定処理の結果が規定範囲の場合には、撮像条件の相違によるものである可能性がある。そこで、データ取得部５３は、上記のように撮像条件を変更して第三画像データ７３を取得する。判定部５２は、第一画像データ７１に換えて、第三画像データ７３および基準データＭｓ（第二画像データ７２または画像処理の結果）を用いて、再度の判定処理を実行する。

上記のような構成からなる管理装置５０は、判定部５２により吸着ノズル２３のメンテナンスが必要であると判定された場合に、所定のエラー処理を行う。本実施形態において、管理装置５０は、管理処理におけるエラー処理として、オペレータに対してメンテナンスが必要である旨の通知を行う。これにより、保持異常の原因が吸着ノズル２３にあり、この吸着ノズル２３に対するメンテナンスの実行を促すことができる。

また、管理装置５０は、エラー処理として、制御装置４０に対してメンテナンスが必要な吸着ノズル２３の交換の指令を行う。これにより、制御装置４０は、装着処理の実行中において、適宜のタイミングで問題のある吸着ノズル２３と、ノズルステーション１６に保持された別の吸着ノズル２３とを交換する。よって、装着処理を継続することができ、生産効率の低下を抑制できる。

また、管理装置５０は、エラー処理として、制御装置４０に対して以降の装着処理においてメンテナンスが必要な吸着ノズル２３の使用の規制の指令を行う。これにより、制御装置４０は、装着処理において問題のある吸着ノズル２３による部品９１の採取および装着をスキップする。よって、以降の装着処理において問題のある吸着ノズル２３を使用することによる保持異常の発生を防止できる。結果として、生産効率の低下を抑制できる。

７．管理装置５０による吸着ノズル２３の管理処理
上記のような構成からなる管理装置５０による吸着ノズル２３の管理処理について、図６を参照して説明する。ここで、部品装着機１０による装着処理の実行前に、校正処理が予め実行され、管理装置５０の記憶部５１には、部品を保持していない状態の複数の吸着ノズル２３を撮像した第二画像データ７２が基準データＭｓとして記憶されているものとする。

部品装着機１０による装着処理が実行され、状態認識処理（Ｓ１３）において、ある吸着ノズル２３に部品９１が保持されていない採取エラー（保持異常）が発生したとする。このとき、記憶部５１は、採取エラーを検出した状態認識処理（Ｓ１３）に用いられた第一画像データ７１を記憶する。管理装置５０は、図６に示すように、吸着ノズル２３の管理処理を開始する。先ず、判定部５２は、第一画像データ７１と基準データＭｓを用いた判定処理を実行する（Ｓ２０）。

具体的には、判定部５２は、第一画像データ７１において問題のある吸着ノズル２３を特定する（Ｓ２１）。そして、判定部５２は、基準データＭｓにおいて、上記の吸着ノズル２３と同一の吸着ノズル２３を特定する（Ｓ２２）。続いて、判定部５２は、第一画像データ７１および基準データＭｓに同一の画像処理を実行する（Ｓ２３）。さらに、判定部５２は、画像処理を実行した第一画像データ７１および基準データＭｓに基づいて一致度を算出する（Ｓ２４）。

具体的には、判定部５２は、例えば第一画像データ７１から問題のある吸着ノズル２３を含む領域を抽出し、基準データＭｓにおける吸着ノズル２３と角度を一致させるように重ねる。これにより、判定部５２は、両者の画像データにおける吸着ノズル２３の形状、位置、角度、または明度などの比較項目ごとの相関に基づいて、一致度を算出する。なお、上記のような算出態様の他に、例えば校正処理のように校正値を算出し、両者の校正値の差分を一致度としてもよい。

続いて、判定部５２により一致度が第一規定値Ｔ１より小さく（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、且つ第二規定値Ｔ２以上（Ｓ２６：Ｎｏ）と判定された場合に、データ取得部５３は、吸着ノズル２３に問題がある可能性があるとして、第三画像データ７３の取得処理を実行する（Ｓ３１）。そして、判定部５２は、第三画像データ７３と基準データＭｓを用いた判定処理をさらに実行する（Ｓ４０）。この再度の判定処理（Ｓ４０）は、最初の判定処理（Ｓ２０）と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。詳細には、再度の判定処理（Ｓ４０）における各処理（Ｓ４１−Ｓ４４）は、最初の判定処理（Ｓ２０）における各処理（Ｓ２１，Ｓ２３−Ｓ２５）に相当する。

管理装置５０は、最初の判定処理（Ｓ２０）において判定部５２により一致度が第二規定値Ｔ２より小さい（Ｓ２６：Ｙｅｓ）と判定された場合、または再度の判定処理（Ｓ４０）において判定部５２により一致度が第一規定値Ｔ１より小さい（Ｓ４４：Ｙｅｓ）と判定された場合に、吸着ノズル２３にはメンテナンスが必要であるとして、エラー処理を実行する（Ｓ５１）。具体的には、管理装置５０は、エラー処理として、オペレータに対する通知、制御装置４０に対して問題のある吸着ノズル２３の交換指令、および以降の装着処理において問題のある吸着ノズル２３の使用の規制指令の少なくとも一つを行う。

一方で、管理装置５０は、最初の判定処理（Ｓ２０）において判定部５２により一致度が第一規定値Ｔ１以上（Ｓ２５：Ｎｏ）と判定された場合、または再度の判定処理（Ｓ４０）において判定部５２により一致度が第一規定値Ｔ１以上（Ｓ４４：Ｎｏ）と判定された場合に、吸着ノズル２３にはメンテナンスが不要であるとして、通知処理を実行する（Ｓ５２）。具体的には、管理装置５０は、吸着ノズル２３へのメンテナンスが現状において不要であり、吸着ノズル２３以外の機器または処理条件などに保持異常の原因がある旨の通知を行う。

８．実施形態の構成による効果
実施形態における管理装置５０は、第一カメラ（部品カメラ１４）と同一のアングルで保持部材（吸着ノズル２３）を撮像可能な第二カメラ（部品カメラ１４）により部品９１を保持していない状態の保持部材を装着処理の実行前に撮像して取得した第二画像データ７２、および第二画像データ７２に対して実行された所定の画像処理の結果の少なくとも一方である基準データＭｓを記憶する記憶部５１を備える。また、管理装置５０は、装着処理の実行中に保持部材による部品９１の保持異常が検出した場合に、基準データＭｓおよび第一画像データ７１に基づいて、保持部材のメンテナンスの要否を判定する判定部５２を備える。

このような構成によると、吸着ノズル２３のメンテナンスの要否が基準データＭｓおよび第一画像データ７１に基づいて判定されるため、吸着ノズル２３の状態の変化を判定処理に反映させることができる。これにより、吸着ノズル２３に汚れが付着したり変形が生じたりしていることを認識し、吸着ノズル２３のメンテナンスの要否をより正確に判定できる。よって、吸着ノズル２３の性能維持に伴う作業負荷を軽減できる。

９．実施形態の変形態様
９−１．メンテナンスの要否反映処理について
実施形態において、記憶部５１は、第二画像データ７２および第二画像データ７２に対する画像処理の結果の少なくとも一方を基準データＭｓとして記憶する。記憶部５１は、基準データＭｓとしては、後の第一画像データ７１に対する画像処理に応じて、第二画像データ７２または画像処理の結果のみを記憶するようにしてもよい。第二画像データ７２を基準データＭｓとする構成では、後に種々の画像処理を実行することができるので汎用性が高い。一方で、画像処理の結果を基準データＭｓとする構成では、記憶に要する容量を小さくできる。

また、実施形態において、所定の場合に、データ取得部５３が第三画像データ７３を取得するとともに、判定部５２が第三画像データ７３および基準データＭｓを用いた再度の判定処理（Ｓ４０）を実行するものとした。これに対して、第三画像データの取得処理（Ｓ３１）および再度の判定処理（Ｓ４０）を省略し、メンテナンスが規定値以上に必要である（画像処理の結果の一致度が第一規定値Ｔ１より小さい）場合には、吸着ノズル２３へのメンテナンスが必要と判定してもよい。

また、第三画像データ７３の取得処理（Ｓ３１）および再度の判定処理（Ｓ４０）に加えてまたは換えて、管理装置５０は、部品カメラ１４とは別のアングルで吸着ノズル２３を撮像可能なカメラの撮像により画像データを用いた判定処理を実行してもよい。例えば、管理装置５０は、エラーに対応する吸着ノズル２３をヘッドカメラユニット３０により撮像するように指令し、当該ヘッドカメラユニット３０の撮像により取得した側方視画像データを用いて判定処理を実行してもよい。このとき、過去のヘッドカメラユニット３０の撮像により取得した側方視画像データが基準データＭｓとして記憶部５１に予め記憶されている。

また、実施形態において、吸着ノズル２３の管理処理は、保持異常としての採取エラーが検出された場合に実行する態様を例示した。これに対して、管理装置５０は、採取エラー以外の移動エラーや装着エラーが保持異常として検出された場合に、上記と同様の管理処理を実行してもよい。なお、装着エラーが検出された場合には、吸着ノズル２３に部品９１が付着しているので、その部品９１の廃棄が行われた後に、次のＰＰサイクルに以降される。

また、移動エラーまたは装着エラーが検出された場合に、制御装置４０は、次のＰＰサイクルの採取サイクル（Ｓ１２）において、上記エラーに対応する吸着ノズル２３による部品９１の採取をスキップする。これにより、状態認識処理（Ｓ１３）における部品カメラ１４の撮像によって、部品を保持しない吸着ノズル２３を含む第一画像データ７１が取得される。その後に、実施形態にて例示した態様と同様の管理処理を実行することにより、吸着ノズル２３へのメンテナンスの要否を判定できるとともに、必要に応じたエラー処理（Ｓ５１）を実行できる。

９−２．管理装置５０の構成について
実施形態において、管理装置５０は、部品装着機１０に組み込まれた構成とした。これに対して、管理装置５０は、ホストコンピュータ６１など部品装着機１０の外部装置に組み込まれたり、部品装着機１０と通信可能に接続された専用装置であったりする構成としてもよい。但し、装着処理の実行中において検出される保持異常に対応し、制御装置４０と連携した制御および各種処理を実行する観点からは、実施形態にて例示した態様が好適である。

また、実施形態において、管理装置５０が吸着ノズル２３の管理処理に用いる各種の画像データを取得するための第一カメラおよび第二カメラは、同一の部品カメラ１４であるものとした。これに対して、第一カメラおよび第二カメラは、吸着ノズル２３を同一のアングルで撮像可能であれば、種々の態様を採用し得る。例えば、第一カメラが部品カメラ１４である場合に、第二カメラをノズルクリーナ６２に設けられた検査カメラであるものとしてもよい。

また、第一カメラおよび第二カメラは、吸着ノズル２３を下方から撮像可能な構成である他に、吸着ノズル２３を側方から撮像可能な構成であってもよい。具体的には、第一カメラおよび第二カメラは、例えば実施形態にて例示したヘッドカメラユニット３０であってもよい。但し、保持部材が吸着ノズル２３である態様においては、吸着ノズル２３において部品９１に接触する部位が先端部の下面であることから、実施形態にて例示したように、吸着ノズル２３の先端部の下面の全域を撮像可能な部品カメラ１４を第一カメラおよび第二カメラとする態様が好適である。

９−３．部品装着機１０の構成について
実施形態において、部品装着機１０の保持部材は、吸着ノズル２３である態様を例示した。これに対して、保持部材は、部品９１を把持することのより保持するチャックであってもよい。なお、部品装着機１０は、実施形態において状態認識処理（Ｓ１３）において、保持部材が部品９１を保持していないことをもって保持異常を検出するものとした。これに対して、部品装着機１０は、例えば保持部材に供給する負圧エアまたは正圧エアのリークを検出することにより、保持異常を検出してもよい。

また、部品装着機１０による装着処理では、フィーダ１２２により供給される電子部品の他に、種々のリード部品やカバー部品、コネクタ部品などの大型部品も装着の対象にすることができる。本明細書において、「装着」には、電子部品を基板上に載置する動作の他に、リード部品のリードをホールに挿入したり、カバー部品やコネクタ部品の爪部を基板の穴部に挿入したりする組み付け動作が含まれる。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。

１０：部品装着機、１３：部品移載装置、２０：装着ヘッド、２３：吸着ノズル（保持部材）、１４：部品カメラ（第一カメラ、第二カメラ）、３０：ヘッドカメラユニット、４０：制御装置、５０：管理装置、５１：記憶部、５２：判定部、５３：データ取得部、７１：第一画像データ、７２：第二画像データ、７３：第三画像データ、７４：側方視画像データ、８０：基板、９１：部品、Ｈ−１：前待機位置、Ｈ０：昇降位置、Ｈ＋１：後待機位置、Ｍｓ：基準データ

Claims

部品装着機に適用される管理装置であって、
前記部品装着機は、
基板に部品を装着する装着処理において前記部品を保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された前記部品を撮像する第一カメラと、
前記第一カメラの撮像により取得した第一画像データを用いて前記装着処理を実行する制御装置と、を備え、
前記管理装置は、
前記第一カメラと同一のアングルで前記保持部材を撮像可能な第二カメラにより前記部品を保持していない状態の前記保持部材を前記装着処理の実行前に撮像して取得した第二画像データ、および前記第二画像データに対して実行された所定の画像処理の結果の少なくとも一方である基準データを記憶する記憶部と、
前記装着処理の実行中に前記保持部材による前記部品の保持異常が検出した場合に、前記基準データおよび前記第一画像データに基づいて、前記保持部材のメンテナンスの要否を判定する判定部と、
を備える部品装着機の管理装置。
前記記憶部は、前記第二画像データを前記基準データとして記憶し、
前記判定部は、前記第一画像データおよび前記第二画像データに同一の画像処理を実行し、それぞれの画像処理の結果を比較することにより前記メンテナンスの要否を判定する、請求項１に記載の部品装着機の管理装置。
前記記憶部は、前記所定の画像処理の結果を前記基準データとして記憶し、
前記判定部は、前記第一画像データに前記所定の画像処理を実行し、それぞれの画像処理の結果を比較することにより前記メンテナンスの要否を判定する、請求項１または２に記載の部品装着機の管理装置。
前記画像処理には、前記保持部材のうち前記部品に接触する部位の形状を認識する形状認識処理が含まれる、請求項２または３に記載の部品装着機の管理装置。
前記判定部は、それぞれの画像処理の結果の一致度が低いほど前記メンテナンスの必要性が高いと判定する、請求項２−４の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。
前記保持部材は、保持した部品を通る回転軸周りに回転可能に支持され、
前記第一カメラおよび前記第二カメラは、それぞれの光軸が前記保持部材の前記回転軸に平行に設けられる、請求項１−５の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。
前記第一カメラおよび前記第二カメラは、前記装着処理において前記保持部材に保持された前記部品を下方から撮像する同一の部品カメラである、請求項６に記載の部品装着機の管理装置。
前記部品装着機は、機内において前記保持部材を水平移動可能に支持する装着ヘッドを備え、
前記第二画像データは、前記装着処理の実行前に前記装着ヘッドと前記保持部材との位置関係に基づく校正処理に用いられた画像データである、請求項７に記載の部品装着機の管理装置。
前記部品装着機は、機内において前記保持部材を水平移動可能に、且つ着脱可能に支持する装着ヘッドを備え、
前記第二画像データは、前記装着処理の実行前に前記装着ヘッドが支持する前記保持部材の交換が行われた後に前記装着ヘッドに前記保持部材が支持されているかの支持確認処理に用いられた画像データである、請求項１−８の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。
前記管理装置は、前記判定部により前記保持部材の前記メンテナンスが規定値以上に必要であると判定された場合に、前記第一カメラにより前記保持部材を撮像させて第三画像データを取得するデータ取得部をさらに備え、
前記判定部は、前記基準データおよび前記第三画像データに基づいて、前記保持部材のメンテナンスの要否をさらに判定する、請求項１−９の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。
前記第三画像データは、前記第一カメラに対して互いに異なる複数の位置に位置決めされた前記保持部材を前記第一カメラの撮像により取得した複数の画像データを用いた超解像処理により生成された高解像度の画像データである、請求項１０に記載の部品装着機の管理装置。
前記第三画像データは、前記第一画像データを取得した際の撮像条件よりも前記第二画像データを撮像した際の撮像条件に近似させた撮像条件で前記保持部材を前記第一カメラの撮像により取得した画像データである、請求項１０または１１に記載の部品装着機の管理装置。
前記保持異常は、前記部品の採取を試行した際に前記保持部材が前記部品を保持していない採取エラー、前記保持部材が採取した前記部品を前記基板上の装着位置まで移動させる期間に前記部品の保持が維持されない移動エラー、および前記装着位置への前記部品の装着を試行した際に前記保持部材に前記部品が付着している装着エラーの少なくとも一つである、請求項１−１２の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。
前記保持異常は、前記第一画像データに基づいて前記保持部材に保持された前記部品の状態を認識する処理において検出された前記採取エラーである、請求項１３に記載の部品装着機の管理装置。
前記保持部材は、供給される負圧エアにより前記部品を吸着して保持する吸着ノズルである、請求項１−１４の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。
前記管理装置は、前記判定部により前記保持部材の前記メンテナンスが必要であると判定された場合に、オペレータに対して前記メンテナンスが必要である旨の通知、前記制御装置に対して前記メンテナンスが必要な前記保持部材の交換の指令、および前記制御装置に対して以降の前記装着処理において前記メンテナンスが必要な前記保持部材の使用の規制の指令の少なくとも一つを行う、請求項１−１５の何れか一項に記載の部品装着機の管理装置。