JPWO2020178887A1

JPWO2020178887A1 - 作業機

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Inventors: 健二杉山; 一也小谷; 雅史天野
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Abstract

作業機は、不規則な姿勢で複数のワークを供給エリアに供給するワーク供給装置と、画像処理の結果に基づいて作業ヘッドによる採取動作を制御し、作業ヘッドによる採取動作または作業動作の実行中に次回以降の採取動作を行う部分エリアを対象とした画像処理を並列して実行させる制御装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、作業機に関するものである。

作業機は、例えば製品の生産ラインにおいてワークを用いた組み立て作業などに用いられる。作業機のワーク供給装置には、複数のワークを不規則な姿勢で供給するものがある。特許文献１には、作業機としての部品装着機が開示されている。部品装着機は、基板に部品を装着する装着処理において、供給された複数の部品を画像処理により認識して、吸着ノズルなどの保持部材により採取するとともに基板上の装着位置に部品を装着する。

特開２０１１−０２３５００号公報

上記のような構成では、保持部材を支持する装着ヘッドが動作する前に、画像処理によって部品の供給状態を認識する必要がある。しかしながら、画像処理には、負荷が高く所要時間が長くなるものが含まれ得る。所要時間が長い画像処理を採用した場合に、画像処理が装着処理の所要時間に影響することが懸念される。

本明細書は、不規則な姿勢で供給される複数のワークの供給状態を認識する画像処理と作業ヘッドの機械動作を効率的に実行し、ワークを用いた所定作業の所要時間の短縮を図ることができる作業機を提供することを目的とする。

本明細書は、不規則な姿勢で複数のワークを供給エリアに供給するワーク供給装置と、前記供給エリアに設定される複数の部分エリアに含まれる１以上の前記ワークの供給状態を認識する画像処理を複数の前記部分エリアごとに実行する画像処理部と、前記部分エリアから前記ワークを採取する採取動作、および採取した前記ワークを用いた所定の作業動作を行う作業ヘッドと、前記画像処理の結果に基づいて前記作業ヘッドによる前記採取動作を制御し、前記作業ヘッドによる前記採取動作または前記作業動作の実行中に次回以降の前記採取動作を行う前記部分エリアを対象とした前記画像処理を並列して実行させる制御装置と、を備える作業機を開示する。

このような構成によると、作業ヘッドの採取動作または作業動作の実行中に次回以降の採取動作に必要となる画像処理を並列して実行させる。これにより、作業ヘッドの動作と画像処理が重複し、作業ヘッドの機械動作を効率的に実行できる。また、全体としてワークを用いた所定作業の所要時間の短縮を図ることができる。

実施形態における部品装着機（作業機）の構成を示す模式図である。装着ヘッド（作業ヘッド）の一部を模式的に示す側面図である。部品供給装置（ワーク供給装置）および部分エリアの第一態様を示す拡大図である。部品供給装置（ワーク供給装置）および部分エリアの第二態様を示す拡大図である。部品供給装置（ワーク供給装置）および部分エリアの第三態様を示す拡大図である。基板製品の生産処理を示すフローチャートである。装着処理の第一態様を示すフローチャートである。装着処理の第二態様を示すフローチャートである。基板の搬入処理を示すフローチャートである。

１．作業機の概要
以下、作業機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。作業機は、ワーク供給装置から供給されるワークを作業ヘッドにより採取し、所定の作業動作を実行する。上記の作業動作には、例えば対象物にワークを組み付けたり、対象物に対してワークを整列させたりする作業が含まれ得る。本実施形態では、作業機が基板製品の生産に用いられる部品装着機である態様を例示する。以下では、作業機を「部品装着機」、ワークを「部品」、ワーク供給装置を「部品装着機」、作業ヘッドを「装着ヘッド」、所定の作業動作を「装着動作」として説明する。

２．部品装着機１の構成
部品装着機１は、基板に部品を装着する装着処理を実行する。以下の説明において、水平方向であって部品装着機１の左右方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する水平方向であって部品装着機１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。

部品装着機１は、図１に示すように、基板９０をＸ方向に搬送する基板搬送装置１０を備える。基板搬送装置１０は、ベルトコンベアなどにより構成される。基板搬送装置１０は、基板９０を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板９０を機内の所定位置に位置決めする。基板搬送装置１０は、装着処理が終了した後に、基板９０を部品装着機１の機外に搬出する。

部品装着機１は、基板９０に装着される部品９１（図２を参照）を供給する部品供給装置２０を備える。本実施形態において、部品供給装置２０は、複数のスロット２１にセットされたテープフィーダ２２およびバルクフィーダ６０を備える。テープフィーダ２２は、多数の部品９１が収納されたキャリアテープを送り移動させて、部品９１を採取可能に供給する。

バルクフィーダ６０は、ストッカ６１およびコンベア６２を有する。ストッカ６１は、所定作業に用いられる複数の部品９１を収容する。本実施形態において、ストッカ６１は、複数の部品９１をバルク状態（ばらの部品９１が集合した状態）で収容する。ストッカ６１の下部には、開閉可能な開口部が設けられる。

バルクフィーダ６０は、ストッカ６１の開口部を開閉することにより、部品９１を供給する。これにより、部品供給装置２０のバルクフィーダ６０は、不規則な姿勢で複数の部品９１を供給エリアＡｓに供給する。バルクフィーダ６０は、例えばストッカ６１の開口部の開口状態を維持する時間によって、部品９１の供給量を調整することができる。

コンベア６２は、ストッカ６１から装着ヘッド３３の可動範囲Ｒｍ（図３などを参照）まで複数の部品９１を搬送する。コンベア６２は、複数の部品９１が載置された状態で搬送路に沿って輪転するコンベアベルトを有する。ストッカ６１は、コンベア６２の一端の上部に設けられる。本実施形態において、上記の「供給エリアＡｓ」は、コンベア６２の搬送路において部品９１を支持するエリアに相当する。バルクフィーダ６０は、例えばコンベア６２の駆動状態を変動させることによって、部品９１の移動量および移動速度を調整することができる。

部品装着機１は、部品供給装置２０により供給された部品９１を基板９０に移載する部品移載装置３０を備える。部品移載装置３０は、基板搬送装置１０により機内に搬入された基板９０における所定の装着位置に部品９１を移載することにより装着する。本実施形態において、部品移載装置３０は、直動機構であるヘッド駆動部３１により移動台３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。移動台３２には、図示しないクランプ部材により装着ヘッド３３が交換可能に固定される。

装着ヘッド３３は、図２に示すように、部品供給装置２０により供給される部品９１を保持する１または複数の保持部材を昇降可能に支持する。装着ヘッド３３は、部品９１を採取する採取動作、および採取した部品９１を基板９０に装着する装着動作を行う。本実施形態において、装着ヘッド３３は、８つの保持部材を有する。上記の保持部材としては、例えば供給される負圧エアにより部品９１を吸着して保持する吸着ノズル３４（図２を参照）や、部品９１をクランプして保持するチャックなどが採用され得る。

部品装着機１は、保持部材（吸着ノズル３４）に保持された部品９１を下方から撮像する部品カメラ４１を備える。部品装着機１は、基板９０に付された基板マークＭｃを撮像する基板カメラ４２を備える。部品カメラ４１および基板カメラ４２は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式である。部品カメラ４１および基板カメラ４２は、外部から入力す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。

基板カメラ４２は、光軸がＺ方向の下向きとなるように移動台３２に固定され、移動台３２の移動に伴って装着ヘッド３３と一体的に移動可能に設けられる。本実施形態において、基板カメラ４２は、バルクフィーダ６０により複数の部品９１を供給される供給エリアＡｓの撮像に兼用される。上記の撮像により取得された画像データは、供給エリアＡｓにおける部品９１の供給状態の認識処理に用いられる。

部品装着機１は、基板９０に部品９１を装着する装着処理を実行する制御装置５０を備える。制御装置５０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５０は、装着処理において、各種センサから出力される情報や測定値、画像処理の結果、基板９０上の装着位置を指定する制御プログラムなどに基づいて、装着ヘッド３３の動作を制御する。これにより、装着ヘッド３３に支持された吸着ノズル３４の位置および角度が制御される。

本実施形態において、制御装置５０は、画像処理部５１を有する。画像処理部５１は、供給エリアＡｓに含まれる複数の部品９１の供給状態を認識する画像処理を実行する。ここで、部品供給装置２０のバルクフィーダ６０により部品９１が供給されると、図３に示すように、供給エリアＡｓには複数の部品９１が不規則な姿勢で位置する。そこで、制御装置５０は、画像処理部５１による画像処理の結果に基づいて装着ヘッド３３の採取動作を制御する。

具体的には、制御装置５０は、基板カメラ４２を供給エリアＡｓの上方に移動させた後に、基板カメラ４２による撮像により画像データを取得する。そして、画像処理部５１は、上記の画像データに基づいて、部品９１の位置および姿勢を供給状態として認識する。なお、上記の画像処理には、後述する超解像処理などの負荷が比較的高く所要時間が長くなるものが含まれ得る。所要時間が長い画像処理を採用した場合に、画像処理の結果を得られるまで装着ヘッド３３の採取動作を開始できないと画像処理が装着処理の所要時間に影響し得る。

ここで、バルクフィーダ６０による部品９１の供給処理では、装着ヘッド３３が同時に保持可能な部品数（即ち、吸着ノズル３４の数）を超える数の部品９１が供給エリアＡｓに供給され得る。そうすると、例えば基板カメラ４２のカメラ視野に供給エリアＡｓの全域が収まる場合には、画像処理により状態認識される部品９１の数が吸着ノズル３４の数を大きく上回り、必要数を超えた部品９１の供給状態を認識する画像処理が実行されていることになる。

そこで、本実施形態の部品装着機１は、不規則な姿勢で供給される複数の部品９１の供給状態を認識する画像処理と装着ヘッド３３の機械動作（採取動作および装着動作）を効率的に実行し、装着処理の所要時間の短縮を図ることができる構成を採用する。具体的には、画像処理部５１は、供給エリアＡｓに設定される複数の部分エリアＡｐに含まれる１以上の部品９１の供給状態を認識する画像処理を複数の部分エリアＡｐごとに実行する。

ここで、供給エリアＡｓに設定される複数の部分エリアＡｐは、画像処理の対象が供給エリアＡｓまたはカメラ視野の全域とならないように設定される。それぞれの部分エリアＡｐに含まれる部品９１の数は、実行される画像処理や部品種によって適正な数が異なる。複数の部分エリアＡｐは、例えば下記の３つの態様により設定される。

部分エリアＡｐの第一態様において、複数の部分エリアＡｐは、図３に示すように、供給エリアＡｓと装着ヘッド３３の可動範囲Ｒｍとが重複する重複エリアＡｒの全域を複数に区画することによりそれぞれ設定される。このとき、重複エリアＡｒの区画数は、２以上であればよい。また、部分エリアＡｐは、Ｘ方向およびＹ方向ともに２以上であってもよい。全ての部分エリアＡｐを包含するエリアは、重複エリアＡｒ以上となる。

部分エリアＡｐの第一態様において、複数の部分エリアＡｐのそれぞれは、同一の面積となるように設定される他に、部品９１のばらつきの統計に基づいてそれぞれの部分エリアＡｐの内部に含まれる部品９１の数が同程度になるように適宜されてもよい。また、複数の部分エリアＡｐのそれぞれは、境界部分に位置する部品９１がいずれの部分エリアＡｐを対象とした画像処理において状態認識の対象から外れないように、例えば部品９１の寸法を加味して互いに重複するように設定される。

上記の部分エリアＡｐの第一態様は、供給エリアＡｓにおける部品９１の数や供給状態によらず、異なる画像データにおいても変動しない固定式である。このような態様によると、画像処理の対象エリアが常に一定となるためそれぞれの所要時間の差を小さくできる。これにより、全体の所要時間の推定精度が向上し、管理性が向上する。また、異なる画像データごとに部分エリアＡｐの形状を変動させる変動式と比較して、部分エリアＡｐを設定する処理を簡易にできる。

部分エリアＡｐの第二態様において、複数の部分エリアＡｐは、図４に示すように、供給エリアＡｓのうち吸着ノズル３４の数以下の部品９１が含まれるようにそれぞれ設定される。これにより、採取動作を開始可能な部品数がそれぞれの部分エリアＡｐにおいて確保されることになる。なお、第二態様の部分エリアＡｐは、必要数の部品９１が包含される最小の矩形状などの所定形状に形成される。

部分エリアＡｐの第二態様において、制御装置５０は、例えば基板カメラ４２の撮像により取得した画像データに対してＹ方向に部品９１の数をカウントし、必要数が確保されるように複数の部分エリアＡｐを設定する。このように、第二態様の部分エリアＡｐは、第一態様の部分エリアＡｐが固定式であったのに対して、取得した画像データごとに位置および形状が異なる変動型である。このような構成によると、一連で実行される採取動作に必要な分の部品９１について効率的に供給状態を認識できる。

部分エリアＡｐの第三態様において、複数の部分エリアＡｐは、図５に示すように、供給エリアＡｓのうち部品９１が一つ含まれるようにそれぞれ設定される。つまり、第三態様の部分エリアＡｐは、内部に部品９１が一つだけ包含される最小の矩形状などの所定形状に形成される。複数の部分エリアＡｐのそれぞれの形状は、部品９１の形状を加味した面積を確保した同一の形状としてもよい。

部分エリアＡｐの第三態様において、制御装置５０は、例えば基板カメラ４２の撮像により取得した画像データに対してＹ方向に部品９１を探索し、検出された複数の部品９１の概ねの中心位置に部分エリアＡｐをそれぞれ設定する。このように、第三態様の部分エリアＡｐは、取得した画像データごとに位置が異なる変動型である。このような構成によると、個々の部分エリアＡｐの面積を比較的小さくできるので、画像処理に面積に応じて負荷が増大する処理が含まれる場合に特に有用である。

また、本実施形態において、画像処理部５１による画像処理には、超解像処理が含まれる。超解像処理は、複数回に亘る撮像により取得された複数の画像データに基づいて、元の画像データよりも解像度が高められた高解像度データを取得する処理である。本実施形態の画像処理部５１は、マルチフレーム型の超解像処理を採用する。画像処理部５１は、撮像対象の部品９１に対する基板カメラ４２の相対位置が互いに異なる撮像位置における撮像により取得した複数の画像データを元の画像データとして超解像処理を実行する。

本実施形態において、画像処理部５１による画像処理には、状態認識処理が含まれる。状態認識処理は、先に実行された超解像処理により取得された高解像度データに基づいて、部分エリアＡｐにおける部品９１の位置および姿勢を供給状態として取得する。このような構成により、制御装置５０は、バルクフィーダ６０によるバルク状態での部品９１の供給に対応した装着ヘッド３３の採取動作を可能としている。

本実施形態において、制御装置５０は、マーク処理部５２を有する。マーク処理部５２は、機内に位置決めされた基板９０の位置を取得するマーク処理を実行する。詳細には、マーク処理部５２は、先ず機内に位置決めされた基板９０の基板マークＭｃを撮像可能な位置に基板カメラ４２を移動させる。このとき、基板９０の位置にはある程度の誤差が含まれ得るが、基板マークＭｃが基板カメラ４２のカメラ視野に収まるように基板カメラ４２が移動される。

マーク処理部５２は、次に基板マークＭｃを撮像対象とした基板カメラ４２の撮像により画像データを取得する。マーク処理部５２は、取得した画像データに基づいて基板の位置を取得するマーク処理を実行する。具体的には、マーク処理部５２は、画像データに含まれる基板マークＭｃから算出される基板９０の基準座標と、撮像時における基板カメラ４２の位置座標とに基づいて、基板９０の位置を取得する。

３．部品装着機１による生産処理
部品装着機１による基板製品の生産処理について図６を参照して説明する。先ず、基板搬送装置１０は、基板９０の搬入処理を実行する（Ｓ１０）。これにより、機内に基板９０が搬入されるとともに、機内の所定位置に位置決めされる。続いて、制御装置５０は、基板９０に部品９１を装着する装着処理を実行する（Ｓ５０）。制御装置５０は、装着処理（Ｓ５０）が終了した後に、基板９０の搬出処理を実行する（Ｓ６０）。これにより、基板９０がアンクランプされ、機外に基板９０が搬出される。

ここで、制御装置５０は、装着処理（Ｓ５０）の効率化を図るために、装着ヘッド３３による採取動作または装着動作の実行中に次回以降の採取動作を行う部分エリアＡｐを対象とした画像処理を並列して実行させる。上記のように、装着ヘッド３３による採取動作および装着動作を含むピックアンドプレースサイクル（以下、「ＰＰサイクル」）と画像処理を並列に実行する装着処理（Ｓ５０）は、例えば下記の２つの態様により実行される。

３−１．装着処理の第一態様
装着処理の第一態様において、制御装置５０は、今回のＰＰサイクルと、次回のＰＰサイクルにおいて採取動作を行う部分エリアＡｐを対象とした画像処理とを並列して実行させる。ここで、バルクフィーダ６０により複数の部品９１が供給される供給エリアＡｓには、図３に示すように、２つの部分エリアＡｐである第一部分エリアＡｐ１および第二部分エリアＡｐ２が設定されているものとして説明する。

装着処理の第一態様において、制御装置５０は、図７に示すように、先ず供給エリアＡｓの撮像処理（Ｓ２０）を実行する。詳細には、制御装置５０は、供給エリアＡｓを対象とした画像データの取得の要否を判定する（Ｓ２１）。制御装置５０は、例えばバルクフィーダ６０による供給エリアＡｓへの部品９１の追加供給がされるなど、供給エリアＡｓにおける複数の部品９１の供給状態に変動があった場合に（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、画像データの取得処理を実行する（Ｓ２２）。

画像データの取得処理（Ｓ２２）において、制御装置５０は、後の画像処理（Ｓ４０）に含まれるマルチフレーム型の超解像処理に用いられる複数の画像データを取得するために、基板カメラ４２の移動および撮像を規定回数に亘って繰り返す。これにより取得された複数の画像データのそれぞれには、供給エリアＡｓのうち装着ヘッド３３の可動範囲Ｒｍと重複する重複エリアＡｒの全域が含まれる。つまり、複数の画像データのそれぞれには、第一部分エリアＡｐ１および第二部分エリアＡｐ２がともに含まれている。

前回の撮像処理（Ｓ２０）の後に、採取動作により採取された部品９１が減少したのみで他の部品９１の位置などに変化がない場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、制御装置５０は、画像データの取得処理（Ｓ２２）を省略する。続いて、制御装置５０は、供給エリアＡｓにある部品９１のうち状態認識された部品９１の数（以下、「残数Ｎｆ」）と、今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）で基板９０に装着される同種の部品９１の数（以下、「装着数Ｎｐ」）とを比較する（Ｓ２５）。

ここで、後述する状態認識処理（Ｓ４２）では、１回のＰＰサイクル（Ｓ３０）で採取可能な部品９１の最大数を超えた数の部品９１の供給状態が認識され得る。そのため、前回のＰＰサイクル（Ｓ３０）を終えた後でも供給エリアＡｓにある部品９１には状態認識されたものが含まれることがある。その状態認識された部品９１の数が残数Ｎｆである。

残数Ｎｆが装着数Ｎｐより小さい場合には（Ｓ２５：Ｎｏ）、ＰＰサイクル（Ｓ３０）を実行する前に、供給エリアＡｓにおける部品９１の供給状態を取得するために画像処理（Ｓ４０）を実行する。また、画像データの取得処理（Ｓ２２）を実行した場合には、残数Ｎｆはリセットされて０となるため、同様に画像処理（Ｓ４０）が実行される。画像処理（Ｓ４０）の結果は、今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）における採取動作（Ｓ３１）に用いられる。

ここで、今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）において採取動作（Ｓ３１）を行う部分エリアＡｐが第一部分エリアＡｐ１である場合に、画像処理（Ｓ４０）は、今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）において採取動作（Ｓ３１）を行う第一部分エリアＡｐ１を対象とする。詳細には、画像処理部５１は、Ｓ２０にて取得された複数の画像データのうち第一部分エリアＡｐ１に対応する一部を対象として超解像処理を実行する（Ｓ４１）。これにより、画像処理部５１は、一部のみが元の画像データより解像度が高められた高解像度データを取得する。

続いて、画像処理部５１は、高解像度データに基づいて、状態認識処理を実行する（Ｓ４２）。これにより、画像処理部５１は、第一部分エリアＡｐ１における部品９１の位置および姿勢を供給状態として取得する。また、画像処理部５１は、状態認識処理（Ｓ４２）において状態認識された部品９１の数をカウントし、残数Ｎｆの初期値として入力する。

続いて、制御装置５０は、ＰＰサイクル（Ｓ３０）および画像処理（Ｓ４０）を並列して実行させる。ここで、上記の画像処理（Ｓ４０）の結果は、今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）ではなく次回のＰＰサイクル（Ｓ３０）における採取動作（Ｓ３１）に用いられる。つまり、並列に実行される画像処理（Ｓ４０）は、次回以降のＰＰサイクル（Ｓ３０）において採取動作（Ｓ３１）を行う第二部分エリアＡｐ２を対象とする。

詳細には、画像処理部５１は、Ｓ２０にて取得された複数の画像データのうち第二部分エリアＡｐ２に対応する一部を対象として超解像処理を実行する（Ｓ４１）。これにより、画像処理部５１は、一部のみが元の画像データより解像度が高められた高解像度データを取得する。続いて、画像処理部５１は、高解像度データに基づいて、状態認識処理を実行する（Ｓ４２）。これにより、画像処理部５１は、第二部分エリアＡｐ２における部品９１の位置および姿勢を供給状態として取得する。

また、ＰＰサイクル（Ｓ３０）において、採取動作（Ｓ３１）の実行回数および装着動作（Ｓ３３）の実行回数が装着数Ｎｐに達したかが判定される（Ｓ３２，Ｓ３４）。これにより、装着数Ｎｐの部品９１が採取されるとともに基板９０に装着される。なお、ＰＰサイクル（Ｓ３０）の装着動作（Ｓ３３）には、部品カメラ４１またはヘッドカメラユニット（図示しない）の撮像により取得された画像データに基づく部品９１の保持状態の認識処理が含まれることがある。

上記のように並列に実行されるＰＰサイクル（Ｓ３０）および画像処理（Ｓ４０）において、画像処理部５１は、状態認識処理（Ｓ４２）において新たに状態認識された部品９１の数をカウントし、現在の残数Ｎｆに加算する。また、画像処理部５１は、今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）の実行に伴って、現在の残数Ｎｆから装着数Ｎｐを減算する。制御装置５０は、全てのＰＰサイクル（Ｓ３０）が終了しない場合に（Ｓ５１：Ｎｏ）、上記の処理（Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）を複数回に亘って繰り返す。

２回目以降において、例えばバルクフィーダ６０による供給エリアＡｓへの部品９１の追加供給がなければ、撮像処理（Ｓ２０）において画像データの取得処理（Ｓ２２）が不要と判定される（Ｓ２１：Ｎｏ）。そして、状態認識された部品９１の残数Ｎｆが今回のＰＰサイクル（Ｓ３０）の装着数Ｎｐ以上の場合に（Ｓ２５：Ｎｏ）、画像処理（Ｓ４０）が省略される。

また、バルクフィーダ６０による供給エリアＡｓへの部品９１の追加供給がなされると、撮像処理（Ｓ２０）が実行される。そして、一方の部分エリアＡｐを対象とした画像処理（Ｓ４０）がＰＰサイクル（Ｓ３０）の前に実行され、他方の部分エリアＡｐを対象とした画像処理（Ｓ４０）がＰＰサイクル（Ｓ３０）と並列して実行される。制御装置５０は、全てのＰＰサイクル（Ｓ３０）が終了した場合に（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、装着処理（Ｓ５０）を終了する。

３−２．装着処理の第二態様
装着処理の第二態様において、制御装置５０は、今回のＰＰサイクルにおいて画像処理が終了した部分エリアＡｐから部品９１を採取する採取動作と、未実行の採取動作を行う別の部分エリアＡｐを対象とした画像処理とを並列して実行させる。装着処理の第二態様において、制御装置５０は、図８に示すように、先ず供給エリアＡｓの撮像処理（Ｓ２０）を実行する。

ここで、後述する画像処理（Ｓ１４０）では、次回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）の採取動作（Ｓ１３１）に結果が用いられる状態認識処理（Ｓ１４５）が実行される。そのため、前回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）を終えた後に、既に状態認識された部品９１を含む部分エリアＡｐがある場合がある。制御装置５０は、上記のように既に状態認識処理（Ｓ１４５）を実行された部分エリアＡｐがない場合には（Ｓ１２５：Ｎｏ）、部分エリアＡｐの設定処理（Ｓ１２６）、およびＰＰサイクル（Ｓ１３０）の実行前の画像処理（Ｓ４０）を実行する。

部分エリアＡｐの設定処理（Ｓ１２６）では、撮像処理（Ｓ２０）において取得された複数の画像データの一つに対してＹ方向に部品９１の数をカウントし、必要数が確保されるように複数の部分エリアＡｐを設定する。ここでは、上記の必要数は、例えば装着ヘッド３３が１回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）において採取可能な部品９１の最大数の半数に設定される。これにより、供給エリアＡｓには、図４に示すように、複数の部分エリアＡｐである第一部分エリアＡｐ１、第二部分エリアＡｐ２、第三部分エリアＡｐ３、・・・が設定される。

また、画像データの取得処理（Ｓ２２）を実行した場合には、過去に使用された複数の部分エリアＡｐがリセットされているため、同様に部分エリアＡｐの設定処理（Ｓ１２６）が実行される。ここで、今回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）において採取動作（Ｓ１３１）を行う部分エリアＡｐが第一部分エリアＡｐ１および第二部分エリアＡｐ２である場合に、画像処理（Ｓ４０）は、今回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）において一部の採取動作（Ｓ３１）を行う第一部分エリアＡｐ１を対象とする。

続いて、制御装置５０は、ＰＰサイクル（Ｓ１３０）および画像処理（Ｓ１４０）を並列して実行させる。ここで、上記の画像処理（Ｓ１４０）の結果は、今回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）および次回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）における採取動作（Ｓ１３１）に用いられる。つまり、並列に実行される画像処理（Ｓ１４０）は、未実行の採取動作（Ｓ１３１）を行う第二部分エリアＡｐ２と、次回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）において採取動作（Ｓ１３１）を行う第三部分エリアＡｐ３を対象とする。

詳細には、画像処理部５１は、Ｓ２０にて取得された複数の画像データのうち第二部分エリアＡｐ２に対応する一部を対象として超解像処理を実行する（Ｓ１４１）。これにより、画像処理部５１は、一部のみが元の画像データより解像度が高められた高解像度データを取得する。続いて、画像処理部５１は、高解像度データに基づいて、状態認識処理を実行する（Ｓ１４２）。これにより、画像処理部５１は、第二部分エリアＡｐ２における部品９１の位置および姿勢を供給状態として取得する。

また、制御装置５０は、ＰＰサイクル（Ｓ１３０）において、第一部分エリアＡｐ１を対象とした採取動作（Ｓ１３１）の実行回数が装着数Ｎｐの半分に達したかを判定する（Ｓ１３２）。これにより、採取動作（Ｓ１３１）が繰り返され、装着数Ｎｐの半分の部品９１が採取される。続いて、制御装置５０は、装着数Ｎｐの半分の部品９１の採取、および第二部分エリアＡｐ２を対処とした状態認識処理（Ｓ１４２）が終了した後に、第二部分エリアＡｐ２を対象とした採取動作（Ｓ１３３）を実行する。

以降のＰＰサイクル（Ｓ１３０）において、採取動作（Ｓ１３１，Ｓ１３３）の実行回数および装着動作（Ｓ１３５）の実行回数が装着数Ｎｐに達したかが判定される（Ｓ１３４，Ｓ１３６）。これにより、装着数Ｎｐの部品９１が採取されるとともに基板９０に装着される。また、採取動作（Ｓ１３３）および装着動作（Ｓ１３５）に並列して実行される画像処理（Ｓ１４０）において、画像処理部５１は、部分エリアＡｐの設定処理（Ｓ１２６）において設定された複数の部分エリアＡｐのうち状態認識処理の対象とされていないものがあるか否かを判定する（Ｓ１４３）。

画像処理部５１は、状態認識処理が未実行の部分エリアＡｐ（例えば、第三部分エリアＡｐ３）がある場合に（Ｓ１４３：Ｙｅｓ）、この第三部分エリアＡｐ３に対する超解像処理（Ｓ１４４）および状態認識処理（Ｓ１４５）を実行する。この状態認識処理（Ｓ１４５）の結果は、次回のＰＰサイクル（Ｓ１３０）における前半の採取動作（Ｓ１３１）に用いられる。制御装置５０は、全てのＰＰサイクル（Ｓ１３０）が終了しない場合に（Ｓ５１：Ｎｏ）、上記の処理（Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ１３０，Ｓ１４０）を複数回に亘って繰り返す。

２回目以降において、例えばバルクフィーダ６０による供給エリアＡｓへの部品９１の追加供給がなければ、撮像処理（Ｓ２０）において画像データの取得処理（Ｓ２２）が不要と判定される（Ｓ２１：Ｎｏ）。そして、既に状態認識処理（Ｓ１４５）をされた部分エリアＡｐがある場合に（Ｓ１２５：Ｙｅｓ）、画像処理（Ｓ１４０）が省略される。

また、バルクフィーダ６０による供給エリアＡｓへの部品９１の追加供給がなされると、撮像処理（Ｓ２０）が実行される。そして、部分エリアＡｐの設定処理（Ｓ１２６）が再度実行されるとともに、一つの部分エリアＡｐに対する画像処理（Ｓ４０）がＰＰサイクル（Ｓ１３０）の前に実行される。その後に、他の部分エリアＡｐに対する画像処理（Ｓ１４０）がＰＰサイクル（Ｓ１３０）と並列して実行される。制御装置５０は、全てのＰＰサイクル（Ｓ１３０）が終了した場合に（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、装着処理（Ｓ５０）を終了する。

３−３．装着処理のその他の態様
上記のような装着処理の第一態様および第二態様によると、ＰＰサイクル（Ｓ３０，Ｓ１３０）と画像処理（Ｓ４０，Ｓ１４０）が並列して実行される。何れの装着処理（Ｓ５０）において、例えば基板９０が機内に搬入された直後の状態では、１回目のＰＰサイクル（Ｓ３０，Ｓ１３０）の前に状態認識処理（Ｓ４２）が実行される必要が生じる。つまり、１回目のＰＰサイクル（Ｓ３０，Ｓ１３０）は、最初の状態認識処理（Ｓ４２）が終了するまで開始できない。

これに対して、制御装置５０は、最初の状態認識処理（Ｓ４２）を含む画像処理（Ｓ４０）と、マーク処理部５２によるマーク処理とを並列に実行させるようにしてもよい。具体的には、制御装置５０は、図９に示すように、基板９０の搬入処理（Ｓ１０）と、供給エリアＡｓの撮像処理（Ｓ１２０）とを並列に実行する。つまり、基板搬送装置１０が基板９０の搬入および位置決め（Ｓ１１）を行っている期間に、基板カメラ４２を供給エリアＡｓの上方に移動させて撮像処理を実行する（Ｓ１２０）。

次に、マーク処理部５２は、基板９０の基板マークＭｃを撮像可能な位置に基板カメラ４２を移動させ、基板カメラ４２の撮像により画像データを取得する（Ｓ１２）。マーク処理部５２は、取得した画像データに基づいて基板９０の位置を取得する（Ｓ１３）。画像処理部５１は、上記のマーク処理（Ｓ１２，Ｓ１３）に並列して、画像処理（Ｓ２４０）を実行する。

上記の画像処理（Ｓ２４０）は、例えば装着処理の第一態様にて例示したように固定型の部分エリアＡｐを採用する場合には、複数の部分エリアＡｐの一つを対象とする。また、画像処理（Ｓ２４０）は、例えば装着処理の第二態様にて例示したように変動型の部分エリアＡｐを採用する場合には、部分エリアＡｐの設定処理（Ｓ１２６）が先に実行され、これにより設定された複数の部分エリアＡｐの一つを対象とする。

また、装着処理の第一態様にて例示した固定型の部分エリアＡｐについては、３以上の部分エリアＡｐが設定され、ＰＰサイクルに並列して画像処理が順次実行されるようにしてもよい。また、装着処理の第二態様にて例示した変動型の部分エリアＡｐについては、装着数Ｎｐの半数が含まれるように複数の部分エリアＡｐを設定したが、装着数Ｎｐの半分未満としてもよいし、図５に示すように、部品９１が一つ含まれるようにしてもよい。

なお、複数の部分エリアＡｐのそれぞれが一つの部品９１が含まれるように設定される態様においては、例えば複数の部分エリアＡｐのうち装着数Ｎｐの半数でグルーピングすることにより装着処理の第二態様と同様に処理することが可能である。このような構成によると、例えば超解像処理のように処理負荷の高い画像処理が実行される範囲を狭くすることができる。

４．実施形態の構成による効果
実施形態の部品装着機１は、画像処理（Ｓ４０，Ｓ１４０，Ｓ２４０）の結果に基づいて装着ヘッド３３による採取動作（Ｓ３１，Ｓ１３１，Ｓ１３３）を制御し、装着ヘッド３３による採取動作または装着動作（Ｓ３３，Ｓ１３５）の実行中に次回以降の採取動作を行う部分エリアＡｐを対象とした画像処理（Ｓ４０，Ｓ１４０）を並列して実行させる制御装置５０を備える。

このような構成によると、装着ヘッド３３の採取動作（Ｓ３１，Ｓ１３１，Ｓ１３３）または装着動作（Ｓ３３，Ｓ１３５）の実行中に次回以降の採取動作に必要となる画像処理を並列して実行させる。これにより、装着ヘッド３３の動作と画像処理（Ｓ４０，Ｓ１４０）が重複し、装着ヘッド３３の機械動作を効率的に実行できる。また、全体として装着処理（Ｓ５０）の所要時間の短縮を図ることができる。

５．実施形態の変形態様
５−１．画像処理について
実施形態において、画像処理には、超解像処理が含まれる構成とした。画像処理における超解像処理は、部品供給装置２０が供給する部品９１の種類や寸法などに応じて、生成する高解像度データの解像度を設定してもよい。これに伴い、撮像処理において取得される画像データの数が変動する。また、供給する部品９１の寸法が十分に確保されている場合には、画像処理における超解像処理を省略してもよい。

実施形態において、画像処理において供給エリアＡｓを対象とした画像データの取得に基板カメラ４２が兼用される構成とした。これに対して、部品装着機１は、供給エリアＡｓを撮像可能であれば、種々のカメラを適用できる。例えば、装着ヘッド３３に一体的に設けられたヘッドカメラユニットや、部品供給装置２０に設けられた専用カメラを備える構成としてもよい。

なお、上記の専用カメラは、供給エリアＡｓの上方に配置される他に、供給エリアＡｓの下方に配置される構成としてもよい。この場合に、例えば供給エリアＡｓは、部品供給装置２０により複数の部品９１が不規則な姿勢で供給される透明の支持台の支持面に相当する。また、専用カメラを備える構成において、実施形態にて例示したように画像処理に超解像処理が含まれる場合には、供給エリアＡｓに対して専用カメラを相対移動させる移動装置を要する。移動装置は、専用カメラおよび支持台の少なくとも一方を移動させる。

また、部品供給装置２０のバルクフィーダ６０は、供給した部品９１が重なっていたり接触していたりする場合に、振動などを加える振動装置を備えてもよい。このような構成において、振動装置が動作した場合に、制御装置５０は、実施形態にて例示したように、バルクフィーダ６０による供給エリアＡｓへの部品９１の追加供給がなされたときと同様の処理をすることにより対応することができる。

５−２．保持部材について
実施形態において、部品９１を保持する保持部材は、負圧エアにより吸着して部品９１を保持する吸着ノズル３４である。これに対して、保持部材は、開閉可能な複数の爪により部品９１を挟んで保持するチャックや、磁力により部品９１を保持する電磁石などを採用し得る。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。

５−３．作業機について
実施形態において、作業機は、部品装着機である態様を例示した。これに対して、作業機は、基板に部品を装着する部品装着機と異なる態様を採用し得る。つまり、作業機は、ワーク供給装置により供給されるワークを作業ヘッドにより採取し、採取したワークを用いて種々の所定作業を行ってもよい。上記の所定作業には、対象物にワークとしてのボルトなどをねじ締めする作業、対象物にワークを組み付ける作業、配置用トレイなどにワークとしての部品を整列させる作業などが含まれる。

上記のような態様において、作業ヘッドは、供給エリアＡｓに設定される複数の部分エリアＡｐからワークを採取する採取動作、および採取したワークを用いた所定の作業動作を行う。そして、制御装置５０は、実施形態と同様に、作業ヘッドによる採取動作または作業動作の実行中に、次回以降の採取動作を行う部分エリアＡｐを対象とした画像処理を並行して実行させる。これにより、作業機は、実施形態にて例示した構成と同様の効果を奏する。

１：部品装着機（作業機）、１０：基板搬送装置、２０：部品供給装置（ワーク供給装置）、６０：バルクフィーダ、３０：部品移載装置、３３：装着ヘッド（作業ヘッド）、３４：吸着ノズル（保持部材）、４２：基板カメラ、５０：制御装置、５１：画像処理部、５２：マーク処理部、９０：基板、９１：部品（ワーク）、Ｍｃ：基板マーク、Ａｓ：供給エリア、Ａｐ，Ａｐ１，Ａｐ２，Ａｐ３：部分エリア、Ａｒ：重複エリア、Ｒｍ：可動範囲

Claims

不規則な姿勢で複数のワークを供給エリアに供給するワーク供給装置と、
前記供給エリアに設定される複数の部分エリアに含まれる１以上の前記ワークの供給状態を認識する画像処理を複数の前記部分エリアごとに実行する画像処理部と、
前記部分エリアから前記ワークを採取する採取動作、および採取した前記ワークを用いた所定の作業動作を行う作業ヘッドと、
前記画像処理の結果に基づいて前記作業ヘッドによる前記採取動作を制御し、前記作業ヘッドによる前記採取動作または前記作業動作の実行中に次回以降の前記採取動作を行う前記部分エリアを対象とした前記画像処理を並列して実行させる制御装置と、
を備える作業機。
前記画像処理には、複数回に亘る撮像により取得された複数の画像データに基づいて高解像度データを取得する超解像処理、および前記高解像度データに基づいて前記部分エリアにおける前記ワークの位置および姿勢を前記供給状態として取得する状態認識処理が含まれる、請求項１に記載の作業機。
複数の前記部分エリアは、前記供給エリアと前記作業ヘッドの可動範囲とが重複する重複エリアの全域を複数に区画することによりそれぞれ設定される、請求項１または２に記載の作業機。
前記作業ヘッドは、前記ワークを保持する複数の保持部材を有し、
複数の前記部分エリアは、前記供給エリアのうち前記保持部材の数以下の前記ワークが含まれるようにそれぞれ設定される、請求項１または２に記載の作業機。
複数の前記部分エリアは、前記供給エリアのうち前記ワークが一つ含まれるようにそれぞれ設定される、請求項１または２に記載の作業機。
前記作業機は、基板製品の生産に用いられる部品装着機であり、
前記ワーク供給装置は、前記ワークとしての部品を供給する部品供給装置であり、
前記作業ヘッドは、前記採取動作により採取した前記部品を基板に装着する前記作業動作としての装着動作を実行する行う装着ヘッドである、請求項１−５の何れか一項に記載の作業機。
前記制御装置は、前記装着ヘッドによる前記採取動作および前記装着動作を含むピックアンドプレースサイクル（以下、「ＰＰサイクル」）を複数回に亘って繰り返す装着処理を実行し、前記装着処理において今回の前記ＰＰサイクルと、次回以降の前記ＰＰサイクルにおいて前記採取動作を行う前記部分エリアを対象とした前記画像処理とを並列して実行させる、請求項６に記載の作業機。
前記装着ヘッドは、前記部品を保持する複数の保持部材を有し、
前記制御装置は、前記装着ヘッドによる前記採取動作および前記装着動作を含むピックアンドプレースサイクル（以下、「ＰＰサイクル」）を複数回に亘って繰り返す装着処理を実行し、今回の前記ＰＰサイクルにおいて前記画像処理が終了した前記部分エリアから前記部品を採取する前記採取動作と、未実行の前記採取動作を行う別の前記部分エリアを対象とした前記画像処理とを並列して実行させる、請求項６に記載の作業機。
前記部品装着機は、前記装着ヘッドと一体的に移動可能に設けられ、前記基板に付された基板マークを撮像する基板カメラをさらに備え、
前記基板カメラは、前記画像処理部による前記画像処理に用いられる画像データを取得するために前記供給エリアの撮像に兼用される、請求項６−８の何れか一項に記載の作業機。
前記部品装着機は、前記基板マークを撮像可能な位置に前記基板カメラを移動させるとともに、前記基板マークを撮像対象とした前記基板カメラの撮像により取得した画像データに基づいて前記基板の位置を取得するマーク処理を実行するマーク処理部をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給エリアを撮像対象とした前記基板カメラによる撮像により画像データを取得した後に、前記画像処理部による前記部分エリアを対象とした前記画像処理と、前記マーク処理部による前記マーク処理とを並列に実行させる、請求項９に記載の作業機。