WO2014109035A1

WO2014109035A1 - 部品実装ライン構築装置

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Publication number: WO2014109035A1
Application number: PCT/JP2013/050323
Authority: WO
Inventors: 美次相樂; 仁志小林; 加古　純一
Original assignee: 富士機械製造株式会社
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2014-07-17
Also published as: JPWO2014109035A1; JP6120880B2

Abstract

　ＣＡＤデータに依存しないで容易に生産プログラムを作成することが可能な部品実装ライン構築装置を提供する。本発明の部品実装ライン構築装置（１００）は、複数の部品の部品形状を部品種毎に記憶する部品形状記憶部（１０）と、基板を撮像装置（８）で撮像して基板画像を取得する基板撮像部（１２）と、撮像された基板画像の位置マークに基づいて基板に設定される基板座標系を取得する基板座標系取得部（１３）と、基板画像から各部品の部品形状を抽出して、抽出された部品形状と部品形状記憶部（１０）に記憶されている部品形状とを照合して各部品の部品種を特定する部品特定部（１４）と、基板画像から基板座標系における各部品の装着位置および装着角度を取得して、装着位置、装着角度および部品種を含む装着データを装着される部品毎に生成して生産プログラムを作成する生産プログラム作成部（１５）と、を備える。

Description

部品実装ライン構築装置

　本発明は、基板に複数の部品を装着する部品実装機を作動させる生産プログラムを作成して部品実装ラインを構築する部品実装ライン構築装置に関する。

　部品実装機では、生産する基板種に応じて、実装する部品の部品種や基板における実装位置等を設定する生産プログラムを作成している。そして、例えば、部品を供給する部品供給装置のフィーダ配置等を最適化する段取り替えを行い、部品実装ラインを構築している。

　このような部品実装ライン構築装置の一例として、特許文献１に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の発明では、基板のＣＡＤデータから基板における部品実装位置を含む実装基本データを作成するＣＡＤ変換部を備えている。そして、ＣＡＤ変換部が作成した実装基本データに、部品データベースから読み込まれた部品データを組み合わせて、第１次生産プログラム（実装データ）を作成している。

特開２００６－２３７５２９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ＣＡＤデータから生産プログラムを作成するので、ＣＡＤデータが得られない場合やＣＡＤデータのフォーマットが対応していない場合には、生産プログラムを作成することは困難である。このような場合に生産プログラムを作成しようとすると、例えば、作業者が実際に基板を測定して、基板サイズや部品の各実装位置を取得する必要があり、生産プログラムの作成作業が煩雑になる。

　また、生産プログラムでは、部品に合わせて実装時に使用する機材の機材情報（動作パラメータ）を設定する必要がある。しかしながら、動作パラメータの設定は、作業者の経験やスキルに依存する面が大きいので、部品について１つずつ動作パラメータを設定して部品データを作成すると、作業工数が増大する。

　本発明は、このような実情に鑑みて為されたものであり、ＣＡＤデータに依存しないで容易に生産プログラムを作成することが可能な部品実装ライン構築装置を提供することを課題とする。

　請求項１に記載の部品実装ライン構築装置は、基板に複数の部品を装着する部品実装機を作動させる生産プログラムを作成して部品実装ラインを構築する部品実装ライン構築装置であって、前記複数の部品の部品形状を部品種毎に記憶する部品形状記憶部と、前記基板を撮像装置で撮像して基板画像を取得する基板撮像部と、撮像された前記基板画像の位置マークに基づいて前記基板に設定される基板座標系を取得する基板座標系取得部と、前記基板画像から各前記部品の部品形状を抽出して、抽出された部品形状と前記部品形状記憶部に記憶されている部品形状とを照合して各前記部品の部品種を特定する部品特定部と、前記基板画像から前記基板座標系における各前記部品の装着位置および装着角度を取得して、前記装着位置、前記装着角度および前記部品種を含む装着データを装着される前記部品毎に生成して前記生産プログラムを作成する生産プログラム作成部と、を備える。

　請求項２に記載の部品実装ライン構築装置は、請求項１に記載の部品実装ライン構築装置において、前記部品実装機と同等の部品実装機で実際に部品を実装したときの吸着または装着の成否に基づいて部品種毎に生産実績を記憶する生産実績記憶部を備え、前記部品特定部は、前記照合に際して前記部品形状記憶部に記憶されている部品形状が複数存在する場合に、前記生産実績記憶部に記憶されている生産実績が最も高い部品を選択する。

　請求項３に記載の部品実装ライン構築装置は、請求項２に記載の部品実装ライン構築装置において、前記生産実績は、基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつに基づいて基板種別に記憶されており、前記部品特定部は、生産する基板種に応じた生産実績を用いて前記照合を行う。

　請求項４に記載の部品実装ライン構築装置は、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品実装ライン構築装置において、前記部品の装着順序、前記部品を供給する部品供給装置の部品収容部の配置および使用する部品実装機の配設数のうちの少なくともひとつを変更して、タクトタイムが最短となるように前記生産プログラムを最適化する最適化処理部を備える。

　請求項５に記載の部品実装ライン構築装置は、請求項４に記載の部品実装ライン構築装置において、前記部品実装機に装着されている部品装着ヘッドの種類および吸着ノズルの種類、並びに、前記部品供給装置の部品収容部の種類および配置のうちの少なくともひとつを含む機材情報と、前記最適化された生産プログラムに基づいて生産で使用する機材の機材情報とを比較して、交換または追加が必要な生産準備対象機材を表示する表示装置を備える。

　請求項６に記載の部品実装ライン構築装置は、請求項５に記載の部品実装ライン構築装置において、前記生産準備対象機材が交換または追加されたときに、当該生産準備対象機材を前記表示装置において非表示にする。

　請求項７に記載の部品実装ライン構築装置は、請求項５に記載の部品実装ライン構築装置において、前記生産準備対象機材が保守点検の必要がある場合に、前記表示装置において前記保守点検を警告する。

　請求項１に記載の部品実装ライン構築装置によれば、部品特定部は、基板撮像部によって撮像された基板画像から各部品の部品形状を抽出して、抽出された部品形状と部品形状記憶部に記憶されている部品形状とを照合して各部品の部品種を特定する。そのため、新規に部品の部品種を含む部品データを作成する場合と比べて、生産プログラムを作成する作業工数を低減することができる。また、生産プログラム作成部は、基板画像から基板座標系における各部品の装着位置および装着角度を取得して装着データを生成し、生産プログラムを作成する。そのため、生産プログラム作成部は、基板のＣＡＤデータに依存しないで容易に生産プログラムを作成することができる。

　請求項２に記載の部品実装ライン構築装置によれば、部品特定部は、基板画像から抽出した部品形状と部品形状記憶部に記憶されている部品形状との照合に際して、部品形状記憶部に記憶されている部品形状が複数存在する場合に、生産実績記憶部に記憶されている生産実績が最も高い部品を選択する。そのため、生産プログラム作成部は、生産実績が最も高い部品を実装したときに使用した機材の機材情報（動作パラメータ）を用いて、生産プログラムを作成することができる。よって、生産プログラム作成部は、作業者の経験やスキルに依存することなく、生産プログラムを作成することができ、機材情報（動作パラメータ）の設定に要する作業工数を低減することができる。

　請求項３に記載の部品実装ライン構築装置によれば、生産実績記憶部は、基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつに基づいて基板種別に生産実績が記憶されており、部品特定部は、生産する基板種に応じた生産実績を用いて部品形状の照合を行う。そのため、基板生産に影響を与え易い基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつを加味して、生産する基板種に合わせて最適な機材情報（動作パラメータ）を抽出することができる。

　請求項４に記載の部品実装ライン構築装置によれば、生産プログラムを最適化する最適化処理部を備える。そのため、部品実装ラインは、最適化された生産プログラムに基づく装置構成で基板の生産を行うことができ、タクトタイムの短縮化および所有機材の有効活用を図ることができる。

　請求項５に記載の部品実装ライン構築装置によれば、既存の装置構成に対して交換または追加が必要な生産準備対象機材を表示する表示装置を備える。そのため、作業者は、表示装置に表示された生産準備対象機材に基づいて、生産準備対象機材を交換または追加することができ、既存の装置構成から最適な装置構成に容易に変更することができる。

　請求項６に記載の部品実装ライン構築装置によれば、生産準備対象機材が交換または追加されたときに、当該生産準備対象機材を表示装置において非表示にする。そのため、表示装置には、交換または追加が必要な生産準備対象機材のみが表示されるので、作業者は、交換または追加が必要な生産準備対象機材を容易に視認することができる。よって、作業者は、生産準備対象機材の交換または追加を効率良く行うことができる。

　請求項７に記載の部品実装ライン構築装置によれば、生産準備対象機材が保守点検の必要がある場合に、表示装置において保守点検を警告する。そのため、作業者は、生産準備時に保守点検が必要な生産準備対象機材を把握することができ、生産準備対象機材の保守点検を行うことができる。よって、基板の生産中に保守点検不良による部品実装ラインの停止等を防止することができ、部品実装ラインの生産効率の低下を抑制することができる。

部品実装ラインの全体構成の一例を示す斜視図である。図１のシステムベースの部品実装機を示す斜視図である。ホストコンピュータと、各部品実装機の制御装置との接続状態を模式的に示す構成図である。部品実装ライン構築装置の制御ブロックの一例を示すブロック図である。部品実装ラインを構築する手順の一例を示すフローチャートである。部品実装ラインを構築する手順の一例を示すフローチャートである。部品データの一例を示す説明図である。生産実績データの一例を示す説明図である。基板座標系を説明する説明図である。装着データの一例を示す説明図である。生産準備対象機材の表示例を示す説明図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。

　＜部品実装ライン１Ｍおよびホストコンピュータ１Ｈ＞
　図１は、部品実装ライン１Ｍの全体構成の一例を示す斜視図である。図２は、図１のシステムベース２Ｓ４の部品実装機を示す斜視図である。部品実装ライン１Ｍは、２台の同一構造の部品実装機を搭載したシステムベース２Ｓ１～２Ｓ４が４個列設されている。したがって、部品実装ライン１Ｍは、８台の部品実装機２１～２８が直列に配設されている。

　図１の紙面左方向奥側の部品実装機２１を前段側、紙面右方向手前側の部品実装機２８を後段側とするとき、基板は、前段側の部品実装機２１から搬入されて、後段側の部品実装機２８から搬出される。部品実装機２１～２８において基板が順次搬送される間に基板に部品が装着される。同図では、基板の搬送方向をＸ軸方向とし、水平面内でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。以下、後段側の部品実装機２８を例に部品実装機の構成について詳説する。なお、部品実装機２１～２７は、部品実装機２８と同様の構成を有している。

　図２に示すように、部品実装機２８は、基板搬送装置３、部品供給装置４、部品移載装置５、部品カメラ６、制御装置７および撮像装置８（本実施形態では、部品装着ヘッド５２の代わりに設けられる撮像ユニット）を有しており、これらは基台９に組み付けられている。基板搬送装置３は、部品実装機２８の長手方向（Ｙ軸方向）の中央付近に配設されており、第１搬送装置３１および第２搬送装置３２が並設された、いわゆるダブルコンベアタイプの搬送装置である。

　第１搬送装置３１は、基台９上にＸ軸方向と平行に並設される一対のガイドレールと、一対のガイドレールに案内され基板を載置して搬送する一対のコンベアベルトと、を有している。また、第１搬送装置３１には、実装位置まで搬送された基板を基台９側から押し上げて位置決めするクランプ装置が設けられている。なお、第２搬送装置３２は、第１搬送装置３１と同様の構成を有している。

　部品供給装置４は、部品実装機２８の長手方向の前部（図２の紙面左方向前側）に設けられており、カセット式の複数のフィーダ４１が本体部上に着脱可能に取り付けられている。フィーダ４１は、フィーダ本体４２と、フィーダ本体４２に回転可能かつ着脱可能に装着された供給リール４３と、フィーダ本体４２の先端側（部品実装機２８の中央寄り）に設けられた部品供給部４４と、を備えている。

　供給リール４３は部品を供給する媒体であり、所定個数の部品を一定の間隔で保持したキャリアテープが巻回されている。キャリアテープの先端が部品供給部４４まで引き出されて、キャリアテープごとに異なる部品が供給される。フィーダ４１は、例えば、チップ部品などの比較的小型の部品を供給することができる。なお、フィーダ４１以外にも、例えば、トレイユニットを用いることができる。トレイユニットは、例えば、ＩＣ素子やＬＳＩ素子などの比較的大型の部品をトレイに収容した状態で供給することができる。

　部品移載装置５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの移載装置であり、部品実装機２８の長手方向の後部（図２の紙面右方向奥側）から前部の部品供給装置４の上方にかけて配設されている。部品移載装置５は、ヘッド駆動機構５１および部品装着ヘッド５２を備えている。ヘッド駆動機構５１は、Ｘ軸方向に延びる一対のガイドレールに案内されるＸ軸テーブルと、Ｙ軸方向に延びる一対のガイドレールに案内されるＹ軸テーブルとを備えている。

　Ｙ軸テーブルは、Ｙ軸サーボモータによりＹ軸方向に移動することができ、Ｙ軸テーブルには、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向にＸ軸テーブルが移動可能に案内されている。Ｘ軸テーブルには、部品装着ヘッド５２が設けられており、部品装着ヘッド５２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動することができる。なお、第１搬送装置３１および第２搬送装置３２で交互に基板を搬入および搬出して、部品移載装置５で交互に部品の装着を行うことができる。

　部品カメラ６は、部品供給部４４と第１搬送装置３１との間の基台９上に配設されている。部品カメラ６は、部品装着ヘッド５２の吸着ノズルに吸着保持される複数の部品を一度に撮像することができる。そして、部品カメラ６の画像処理装置は、撮像された画像から部品の適否を判定することができ、部品の吸着状態の検出および良否を判定することができる。例えば、部品カメラ６の画像処理装置は、吸着ノズルに対する部品の位置ずれ及び角度ずれを検出することができ、検出結果は部品の装着位置を補正する際に用いることができる。

　図３は、ホストコンピュータ１Ｈと、各部品実装機２１～２８の制御装置７との接続状態を模式的に示す構成図である。制御装置７は、図２に示すカバー９１の前側上部に配設されており、公知のマイクロコンピュータを有している。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、メモリおよび通信インターフェースを備えている。制御ブロックとして捉えると、マイクロコンピュータは、部品の実装を制御する実装制御部１０Ａを有している。

　部品実装ライン１Ｍには、各部品実装機２１～２８を制御するホストコンピュータ１Ｈが設けられている。ホストコンピュータ１Ｈは、公知のマイクロコンピュータを有しており、マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、メモリおよび通信インターフェースを備えている。ホストコンピュータ１Ｈと、各部品実装機２１～２８の制御装置７とは、有線または無線の通信回線１Ｃで通信可能に接続されている。

　通信回線１Ｃは、例えば、ＬＡＮを用いることができ、通信回線１Ｃにおいて、各種データおよび制御信号を送受信することができる。各種データは、基板に装着する部品の部品情報、部品収容情報、部品の装着順序、部品の装着位置、部品装着ヘッド５２の種別および吸着ノズルの種別などが挙げられる。

　各部品実装機２１～２８の制御装置７は、通信回線１Ｃを介してホストコンピュータ１Ｈが作成した生産プログラムをダウンロードすることができる。各部品実装機２１～２８の実装制御部１０Ａは、自己の部品実装機に割り当てられた生産プログラムに従って、基板に部品を装着することにより、他の部品実装機と協働して部品を装着することができる。

　実装制御部１０Ａは、生産プログラムに基づいて、基板搬送装置３、部品供給装置４、部品移載装置５および部品カメラ６を駆動させて、基板に部品を装着する。具体的には、実装制御部１０Ａの指令により、部品移載装置５の部品装着ヘッド５２は、まず部品供給装置４に移動して吸着ノズルが部品を吸着する。そして、部品装着ヘッド５２は、部品カメラ６の撮像部に移動して、部品カメラ６は、吸着ノズルに吸着保持された部品を撮像する。

　部品カメラ６は、吸着ノズルに対する部品の位置ずれ及び角度ずれを検出して、部品の装着位置を補正する。また、部品装着ヘッド５２は、検出された角度ずれ分、吸着ノズルを回転させて部品の装着角度を補正する。次に、部品装着ヘッド５２は、基板搬送装置３によって実装位置に搬入位置決めされた基板の部品の装着位置に移動して部品を装着し、最後に部品供給装置４に戻る。部品実装ライン１Ｍは、この一連の動作を各部品実装機２１～２８で繰り返すことによって、基板に複数の部品を装着することができる。本明細書では、基板に複数の部品を装着して基板生産を行う際の部品実装機２１～２８での所要時間をタクトタイムという。

　＜部品実装ライン構築装置１００＞
　部品実装ライン構築装置１００は、部品実装機２１～２８を作動させる生産プログラムを作成して部品実装ライン１Ｍを構築する。図４は、部品実装ライン構築装置１００の制御ブロックの一例を示すブロック図である。本実施形態では、部品実装ライン構築装置１００は、ホストコンピュータ１Ｈに設けられているが、部品実装ライン構築装置１００は、部品実装機２１～２８に設けることもでき、別途、ホストコンピュータ１Ｈと同等の演算処理装置を用意して当該演算処理装置に設けることもできる。

　同図に示すように、部品実装ライン構築装置１００は、部品の部品形状を記憶する部品形状記憶部１０と、部品種毎の生産実績を記憶する生産実績記憶部１１と、基板画像を取得する基板撮像部１２と、基板座標系を取得する基板座標系取得部１３と、部品の部品種を特定する部品特定部１４と、生産プログラムを作成する生産プログラム作成部１５と、生産プログラムを最適化する最適化処理部１６と、生産準備対象機材を表示装置１７Ｄに表示させる表示制御部１７と、を備えている。

　図５および図６は、部品実装ライン１Ｍを構築する手順の一例を示すフローチャートである。ホストコンピュータ１Ｈは、部品実装ライン構築プログラムを有しており、これらの図に示すフローチャートに従って部品実装ライン構築プログラムを実行することによって、部品実装ライン１Ｍを構築することができる。以下、部品実装ライン１Ｍを構築する手順について説明しつつ、部品実装ライン構築装置１００の各制御部について説明する。

　（部品形状記憶部１０）
　部品形状記憶部１０は、ホストコンピュータ１Ｈのメモリに設けられており、複数の部品の部品形状を部品種毎に記憶している。図７は、部品データの一例を示す説明図である。部品データには、複数の部品の部品種毎の部品形状が含まれており、部品形状には、例えば、部品の平面形状、部品の立体形状などを含むことができる。また、部品データは、部品形状以外にも、例えば、部品型式、部品を供給するベンダー名などを含むこともできる。同図では、部品種毎に、部品の平面形状、部品の立体形状、部品型式およびベンダー名を示している。なお、ｍは自然数であり、部品種が複数存在することを示している。

　（生産実績記憶部１１）
　生産実績記憶部１１は、ホストコンピュータ１Ｈのメモリに設けられており、部品実装機２１～２８と同等の部品実装機で実際に部品を実装したときの吸着の成否に基づいて、部品種毎に生産実績を記憶している。なお、生産実績記憶部１１は、吸着の成否以外にも、例えば、装着の成否に基づいて部品種毎に生産実績を記憶することもでき、基板の実装における種々の生産実績を記憶することができる。

　図８は、生産実績データの一例を示す説明図である。同図では、生産実績データとして、部品の吸着率が記載されており、所定基板種の基板生産における生産実績を示している。生産実績記憶部１１は、例えば、所定基板種の基板生産において、部品種Ｐ１の部品を吸着ノズルで吸着したときの吸着の成否を記録する。生産実績記憶部１１は、基板生産を行う度に部品種Ｐ１の部品の吸着の成否を記録して、部品種Ｐ１の部品の吸着機会に対する吸着の成功率を算出する。そして、生産実績記憶部１１は、当該成功率を部品種Ｐ１の部品の吸着率として記憶する。

　このとき、生産実績記憶部１１は、部品種Ｐ１の部品の吸着に使用した機材情報（動作パラメータ）を併せて記憶しておく。機材情報（動作パラメータ）は、使用した部品装着ヘッド５２の種類および移動速度、並びに、使用した吸着ノズルのノズル径のうちの少なくともひとつを含むと好適である。同図では、例えば、部品種Ｐ１の部品の吸着に使用した部品装着ヘッド５２に関する機材情報（動作パラメータ）を機材情報５２１で示し、吸着ノズルに関する機材情報（動作パラメータ）を機材情報５３１で示している。以上のことは、部品種Ｐ２～Ｐｍの部品についても同様である。なお、同図に示す部品種は、図７に示す部品種に対応している。

　また、生産実績記憶部１１に記憶される生産実績は、基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつに基づいて基板種別に記憶されていると好適である。基板材料、はんだ材料またはリフロー条件が異なると、基板の生産実績が異なり、基板種に応じて適切な機材情報（動作パラメータ）も異なる。そのため、これらに基づいて基板種毎に生産実績を記憶しておくことにより、生産実績記憶部１１は、基板生産に影響を与え易い基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつを加味した生産実績を記憶することができ、基板種毎に適切な機材情報（動作パラメータ）を記憶することができる。なお、リフロー条件は、例えば、リフロー温度、リフロー時の温度変化などが挙げられる。

　（基板撮像部１２）
　基板撮像部１２は、基板ＰＷＢ１を撮像装置８で撮像して基板画像を取得する。図５に示すように、基板撮像部１２は、まず、基板ＰＷＢ１の搬入および位置決めを行う（ステップＳ１００）。基板撮像部１２は、基板搬送装置３に基板ＰＷＢ１を搬入させて、基板搬送装置３のクランプ装置が基板ＰＷＢ１の位置決めを行う。そして、基板撮像部１２は、基板ＰＷＢ１を撮像装置８で撮像して基板画像を取得する（ステップＳ１０１）。なお、生産プログラムを作成するために搬入される基板ＰＷＢ１は、部品が実装済みの基板である。

　撮像装置８は、搬入位置決めされた基板ＰＷＢ１を上方から撮像する撮像装置であり、公知のＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを用いることができる。例えば、部品装着ヘッド５２の代わりに撮像装置８である撮像ユニットをＸ軸テーブルに取り付ける。そして、基板撮像部１２は、部品移載装置５に撮像ユニットをＸＹ平面内で移動させて、撮像装置８に基板ＰＷＢ１を撮像させる。なお、撮像装置８は、部品装着ヘッド５２に設けられる基板カメラを用いることもできる。この場合、基板撮像部１２は、部品移載装置５に部品装着ヘッド５２をＸＹ平面内で移動させる。そして、基板カメラは、部品装着ヘッド５２の移動に従って基板ＰＷＢ１上を移動して基板ＰＷＢ１を撮像する。

　（基板座標系取得部１３）
　次に、基板座標系取得部１３は、撮像装置８で撮像された基板画像から基板情報を取得する（ステップＳ１０２）。基板情報は、基板ＰＷＢ１に関する情報であり、例えば、基板ＰＷＢ１の大きさ、位置マーク情報などが挙げられる。位置マーク情報は、基板ＰＷＢ１に設けられる位置マークＦＭ１、ＦＭ２に関する情報であり、例えば、位置マークＦＭ１、ＦＭ２の形状、基板ＰＷＢ１における位置などが挙げられる。なお、位置マークＦＭ１、ＦＭ２は、フィデューシャルマークと呼ばれる基板ＰＷＢ１の位置決め基準部であり、基板ＰＷＢ１の外縁部に設けられている。

　基板座標系取得部１３は、基板画像の位置マークＦＭ１、ＦＭ２に基づいて基板ＰＷＢ１に設定される基板座標系を取得する（ステップＳ１０２）。図９は、基板座標系を説明する説明図である。同図では、基板座標系におけるＸ軸方向をＸ軸方向Ｘｂとし、Ｙ軸方向をＹ軸方向Ｙｂとし、原点位置を原点位置Ｂ０とする。基板座標系は、基板ＰＷＢ１に設定される座標系であり、位置マークＦＭ１、ＦＭ２と、基板座標系のＸ軸方向ＸｂおよびＹ軸方向Ｙｂ並びに基板ＰＷＢ１の原点位置Ｂ０との位置関係によって規定される。本実施形態では、位置マークＦＭ１は基板ＰＷＢ１の原点位置Ｂ０に設けられており、例えば、位置マークＦＭ１、ＦＭ２を結ぶ矢印Ｌ１とＸ軸方向Ｘｂとの角度Δθ１を計測することによって、基板画像から基板座標系（Ｘ軸方向Ｘｂ、Ｙ軸方向Ｙｂ、原点位置Ｂ０）を取得することができる。

　（部品特定部１４）
　次に、部品特定部１４は、基板画像から各部品の部品形状を抽出して、抽出された部品形状と部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状とを照合する（ステップＳ１０３）。部品特定部１４は、部品形状の照合に際して、部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状が複数存在するか否かを判断する（ステップＳ１０４）。部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状が１つの場合（Ｎｏの場合）、ステップＳ１０５Ａに進み、部品特定部１４は、当該部品形状を有する部品を選択する（ステップＳ１０５Ａ）。

　例えば、図９に示すように、部品特定部１４は、基板画像から部品ＰＡ１の部品形状ＰＳ１を抽出する。そして、部品特定部１４は、抽出された部品形状ＰＳ１と、部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状（平面形状）とを照合する。この場合、図７に示すように、部品種Ｐ１の部品の平面形状ＰＳ１と一致するので、部品特定部１４は、部品ＰＡ１の部品種を部品種Ｐ１と特定する。他の部品についても同様であり、部品特定部１４は、各部品の部品種を特定する。

　部品形状の照合に際して、部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状が複数存在する場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、部品特定部１４は、生産実績記憶部１１に記憶されている生産実績が最も高い部品を選択する（ステップＳ１０５Ｂ）。例えば、図７に示すように、部品種Ｐ２の部品の平面形状ＰＳ２と、部品種Ｐ３の部品の平面形状ＰＳ２とは同一形状である。そのため、基板画像から抽出された部品形状が平面形状ＰＳ２と一致する場合は、部品特定部１４は、当該部品の部品種を特定することができない。

　この場合、部品特定部１４は、生産実績記憶部１１に記憶されている生産実績が最も高い部品種Ｐ２の部品を選択する。これにより、部品特定部１４は、部品種Ｐ２および部品種Ｐ３の部品のうち、生産実績が最も高い部品種Ｐ２の部品を実装したときに使用した機材の機材情報５２２、５３２を抽出することができる。

　また、本実施形態では、生産実績記憶部１１は、基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつに基づいて基板種別に生産実績が記憶されており、部品特定部１４は、生産する基板種に応じた生産実績を用いて部品形状の照合を行う。そのため、基板生産に影響を与え易い基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつを加味して、生産する基板種に合わせて最適な機材情報（動作パラメータ）を抽出することができる。

　次に、部品特定部１４は、基板画像上のすべての部品について、部品種が特定された否かを判断する（ステップＳ１０６）。すべての部品について、部品種が特定された場合（Ｙｅｓの場合）は、次のステップＳ１０７に進む。一方、すべての部品について、部品種が特定されていない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１０３に戻り、部品種が特定されていない部品について部品種を特定する。

　（生産プログラム作成部１５）
　基板画像上のすべての部品が特定されると、生産プログラム作成部１５は、生産プログラムを作成する（ステップＳ１０７）。まず、生産プログラム作成部１５は、基板画像から基板座標系における各部品の装着位置および装着角度を取得する。そして、装着位置、装着角度および部品種を含む装着データを装着される部品毎に生成して生産プログラムを作成する。

　例えば、図９に示すように、生産プログラム作成部１５は、基板画像から基板座標系における部品ＰＡ１の装着位置（Ｘ軸方向の装着位置ＸＡ１、Ｙ軸方向の装着位置ＹＡ１）およびθ方向の装着角度θＡ１を取得する。そして、生産プログラム作成部１５は、これらに部品特定部１４によって特定された部品ＰＡ１の部品種Ｐ１を含めて装着データを生成する。他の部品についても同様である。

　図１０は、装着データの一例を示す説明図である。装着データは、基板座標系における部品の装着位置、装着角度および各装着位置に装着される部品の部品種などが含まれている。生産プログラムは、複数の装着データを有しており、複数段の部品実装機２１～２８の各々で基板に実装される複数の部品の装着データが装着順に記憶されている。なお、生産プログラムには、部品を実装する際に使用する機材の機材情報（動作パラメータ）が含まれている。

　同図は、基板ＰＷＢ１と同種の基板種の基板の生産において、各部品実装機２１～２８に割り当てられる生産プログラムと装着データとの関係を示している。部品実装機２１に割り当てられる生産プログラムを生産プログラムＡとし、部品実装機２２に割り当てられる生産プログラムを生産プログラムＢとする。以下、同様であり、部品実装機２８に割り当てられる生産プログラムを生産プログラムＨとする。なお、同図では、生産プログラムＡ、Ｂ、Ｈの装着データが記載されている。

　例えば、生産プログラムＡでは、まず、Ｘ軸方向の装着位置ＸＡ１、Ｙ軸方向の装着位置ＹＡ１において、θ方向の装着角度θＡ１で部品ＰＡ１を装着する（シーケンス番号：０００１）。部品ＰＡ１の種類は、部品種Ｐ１である。次に、Ｘ軸方向の装着位置ＸＡ２、Ｙ軸方向の装着位置ＹＡ２において、θ方向の装着角度θＡ２で部品ＰＡ２を装着する（シーケンス番号：０００２）。部品ＰＡ２の種類は、部品種Ｐ２である。以下、同様であり、生産プログラムＡでは、シーケンス番号０００１～１０００まで、順に部品ＰＡ１～ＰＡｎを装着する。なお、ｎは自然数であり、部品実装機２１で複数の部品を装着することを示している。本実施形態では、生産プログラムＡは１０００個のシーケンスを有しているので、ｎは１０００である。また、生産プログラムＢ～Ｈについても同様である。

　本実施形態では、部品特定部１４は、基板撮像部１２によって撮像された基板画像から各部品の部品形状を抽出して、抽出された部品形状と部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状とを照合して各部品の部品種を特定する。そのため、新規に部品の部品種を含む部品データを作成する場合と比べて、生産プログラムを作成する作業工数を低減することができる。また、生産プログラム作成部１５は、基板画像から基板座標系における各部品の装着位置および装着角度を取得して装着データを生成し、生産プログラムを作成する。そのため、生産プログラム作成部１５は、基板ＰＷＢ１のＣＡＤデータに依存しないで容易に生産プログラムを作成することができる。

　また、部品特定部１４は、基板画像から抽出した部品形状と部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状との照合に際して、部品形状記憶部１０に記憶されている部品形状が複数存在する場合に、生産実績記憶部１１に記憶されている生産実績が最も高い部品を選択する。そのため、生産プログラム作成部１５は、生産実績が最も高い部品を実装したときに使用した機材の機材情報（動作パラメータ）を用いて、生産プログラムを作成することができる。よって、生産プログラム作成部１５は、作業者の経験やスキルに依存することなく、生産プログラムを作成することができ、機材情報（動作パラメータ）の設定に要する作業工数を低減することができる。

　（最適化処理部１６）
　生産プログラム作成部１５によって生産プログラムが作成されると、次のステップＳ１０８に進み、最適化処理部１６は、生産プログラムを最適化する（ステップＳ１０８）。生産プログラムを最適化する方法は限定されないが、例えば、最適化処理部１６は、部品の装着順序、部品を供給する部品供給装置４のフィーダ４１（本発明の部品収容部に相当）の配置および使用する部品実装機２１～２８の配設数のうちの少なくともひとつを変更して、タクトタイムが最短となるように生産プログラムを最適化すると好適である。

　部品の装着順序や部品供給装置４のフィーダ４１の配置を変更する場合、例えば、前段側の部品実装機（部品実装機２１）に小型の部品を収納するフィーダ４１を配置し、後段側の部品実装機（部品実装機２８）につれて徐々に大型の部品を収納するフィーダ４１を配置するようにすることができる。これにより、後段側の部品実装機で部品を実装する際に、既に実装されている部品が干渉することを防止できる。よって、干渉回避のために部品装着ヘッド５２が部品を採取する際の移動距離および移動時間が増大することを抑制できる。

　また、小型の部品は、一般に大型の部品と比べて部品装着ヘッド５２の移動速度を高速にすることができるので、前段側の部品実装機（部品実装機２１）に装着速度の速い部品を収納するフィーダ４１を配置し、後段側の部品実装機（部品実装機２８）につれて徐々に装着速度の遅い部品を収納するフィーダ４１を配置するようにすることもできる。

　さらに、同一種類の部品を複数実装する場合、当該部品を収容するフィーダ４１を部品カメラ６に近い装着スロットに配置することができる。部品装着ヘッド５２は、部品供給部４４、部品カメラ６および部品実装位置を経路として移動する。そのため、同一種類の部品を複数実装する部品を収容するフィーダ４１を部品カメラ６に近い装着スロットに配置することにより、部品装着ヘッド５２が部品を採取する際の移動距離および移動時間を低減することができる。

　また、複数の基板種の基板に共通して実装される部品を収納するフィーダ４１（共通フィーダという）を部品カメラ６に近い装着スロットに配置して、特定の基板種のみで実装される部品を収納するフィーダ４１（非共通フィーダという）を共通フィーダと比べて、部品カメラ６から離れた装着スロットに配置することもできる。

　使用する部品実装機２１～２８の配設数を変更する場合、例えば、部品実装機２１～２８におけるタクトタイムに合わせて、部品実装機２１～２８の配設数を変更することができる。例えば、部品実装機２１～２８を用いて基板を生産する場合のタクトタイムがＴＳ８であり、部品実装機２１～２５を用いて基板を生産する場合のタクトタイムがＴＳ５であるとする。タクトタイムＴＳ５は、タクトタイムＴＳ８より小さいとする。

　このとき、生産プログラム作成部１５によって作成された生産プログラムに基づいて算出されたタクトタイムＴＳ０がタクトタイムＴＳ５より小さいときは、部品実装機２１～２５を用いて部品実装ライン１Ｍを構成して、基板を生産することができる。これにより、部品実装機２６～２８における基板の搬送、位置決め等に要する時間を短縮することができ、生産効率を向上させることができる。一方、タクトタイムＴＳ０がタクトタイムＴＳ８より大きいときは、タクトタイムＴＳ０に合わせて部品実装機の配設数を増やす必要がある。

　また、各部品実装機２１～２８のタクトタイムが均等になるように、各部品実装機２１～２８に配置されたフィーダ４１の交換を行うこともできる。例えば、タクトタイムが最も長い部品実装機に配置されたフィーダ４１と、タクトタイムが最も短い部品実装機に配置されたフィーダ４１と、を交換する。これを繰り返すことにより、各部品実装機２１～２８のタクトタイムを均等化することができる。なお、タクトタイムが均等であるか否かは、各部品実装機２１～２８のタクトタイムの差が所望の範囲にあるか否かによって判定することができる。これにより、特定の部品実装機がボトルネックとなり、部品実装ライン１Ｍ全体としてタクトタイムが増大することを回避できる。

　本実施形態では、部品実装ライン構築装置１００は、生産プログラムを最適化する最適化処理部１６を備える。そのため、部品実装ライン１Ｍは、最適化された生産プログラムに基づく装置構成で基板の生産を行うことができ、タクトタイムの短縮化および所有機材の有効活用を図ることができる。

　次に、最適化処理部１６は、通信回線１Ｃを介して最適化された生産プログラムを各部品実装機２１～２８の制御装置７に送信する（ステップＳ１０９）。そして、各部品実装機２１～２８の制御装置７は、自己の部品実装機に割り当てられた生産プログラムをダウンロードする。

　（表示制御部１７）
　各部品実装機２１～２８に生産プログラムがダウンロードされると、表示制御部１７によって生産準備対象機材が表示装置１７Ｄに表示される（ステップＳ１１０）。表示制御部１７は、部品実装機２１～２８に装着されている機材の機材情報と、最適化された生産プログラムに基づいて生産で使用する機材の機材情報とを比較して、交換または追加が必要な生産準備対象機材を表示装置１７Ｄに表示する。表示装置１７Ｄは、各部品実装機２１～２８の制御装置７の操作画面と兼用されており、例えば、公知の液晶表示器を用いることができる。なお、表示装置１７Ｄは、ホストコンピュータ１Ｈに設けられる表示器を用いることもでき、別途、専用の表示器を設けることもできる。

　機材情報には、部品装着ヘッド５２の種類および吸着ノズルの種類、並びに、部品供給装置４のフィーダ４１（部品収容部）の種類および配置のうちの少なくともひとつが含まれると好適である。図１１は、生産準備対象機材の表示例を示す説明図である。以下、機材情報としてフィーダ４１の種類および配置を例に説明するが、他の機材についても同様である。

　同図では、フィーダ４１のうち、生産準備前から既に部品実装機２８に装着されており交換または追加が不要なフィーダ４１を破線で示し、最適化された生産プログラムに基づいて交換または追加が必要なフィーダ４１を実線で示している。つまり、実線で示されるスロットＳ３、Ｓ６、Ｓ８に装着されるフィーダ４１３、４１６、４１８は、生産準備対象機材であり、フィーダ４１３、４１６、４１８が表示装置１７Ｄにおいて表示されている。なお、フィーダ４１３、４１６、４１８以外のフィーダ４１は、非表示になっている。

　次に、表示制御部１７は、生産準備対象機材の保守点検の要否を判断する。保守点検の要否は、例えば、稼動時間、稼動状況、生産記録等から判断することができる。そして、表示制御部１７は、生産準備対象機材が保守点検の必要がある場合に、表示装置１７Ｄにおいて保守点検を警告する（ステップＳ１１１）。同図では、スロットＳ３のフィーダ４１３下部に「保守」が表示されており、スロットＳ３のフィーダ４１３が保守点検の必要がある旨を作業者に警告している。

　また、表示装置１７Ｄには、作業者に対する指示内容が表示されており、同図では、指示内容の一例として、スロットＳ３のフィーダ４１３について記載している。つまり、スロットＳ３に装着されているフィーダ４１３は、保守点検が必要であり、作業者は、フィーダ４１３に装着されている供給リール４３３を補給することが指示されている。

　次に、表示制御部１７は、生産準備対象機材が交換または追加されたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。表示装置１７Ｄには、上述の保守点検後に、スロットＳ３のフィーダ４１３とスロットＳ６のフィーダ４１６とを交換する旨が表示されている。作業者によって、フィーダ４１３の保守点検が行われ、フィーダ４１３がスロットＳ６に装着されると、部品実装機２８の制御装置７は、フィーダ４１３がスロットＳ６に装着されたことを認識する。

　表示制御部１７は、部品実装機２８の制御装置７からフィーダ４１３がスロットＳ６に装着された旨の通知を受信すると（ステップＳ１１２で「Ｙｅｓ」の場合）、スロットＳ６のフィーダ４１３を表示装置１７Ｄにおいて非表示にする（ステップＳ１１３）。部品実装機２８の制御装置７から当該通知を受信していない場合（ステップＳ１１２で「Ｎｏ」の場合）は、ステップＳ１１２に戻る。なお、フィーダ４１６がスロットＳ３に装着された場合も同様である。

　次に、表示制御部１７は、すべての生産準備対象機材が交換または追加されて生産準備が完了したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。すべての生産準備対象機材について生産準備が完了した場合（Ｙｅｓの場合）は、次のステップＳ１１５に進み、表示制御部１７は、生産準備の完了を記録する（ステップＳ１１５）。そして、基板ＰＷＢ１のアンクランプ、基板ＰＷＢ１の搬出を行い（ステップＳ１１６）、一旦、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１１４で、すべての生産準備対象機材について生産準備が完了していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１１２に戻り、生産準備が完了していない生産準備対象機材について、既述の処理および判断を繰り返す。

　本実施形態では、既存の装置構成に対して交換または追加が必要な生産準備対象機材を表示する表示装置１７Ｄを備える。そのため、作業者は、表示装置１７Ｄに表示された生産準備対象機材に基づいて、生産準備対象機材を交換または追加することができ、既存の装置構成から最適な装置構成に容易に変更することができる。また、表示制御部１７は、生産準備対象機材が交換または追加されたときに、当該生産準備対象機材を表示装置１７Ｄにおいて非表示にする。そのため、表示装置１７Ｄには、交換または追加が必要な生産準備対象機材のみが表示されるので、作業者は、交換または追加が必要な生産準備対象機材を容易に視認することができる。よって、作業者は、生産準備対象機材の交換または追加を効率良く行うことができる。

　さらに、本実施形態では、表示制御部１７は、生産準備対象機材が保守点検の必要がある場合に、表示装置１７Ｄにおいて保守点検を警告する。そのため、作業者は、生産準備時に保守点検が必要な生産準備対象機材を把握することができ、生産準備対象機材の保守点検を行うことができる。よって、基板の生産中に保守点検不良による部品実装ライン１Ｍの停止等を防止することができ、部品実装ライン１Ｍの生産効率の低下を抑制することができる。

　＜その他＞
　本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、撮像装置８は、部品実装機２１～２８の筺体（天井部）に固定される一望視カメラを用いることもできる。一望視カメラは、部品装着ヘッド５２の上方から基板ＰＷＢ１全体を視野に収めることができ、一度の撮像で基板画像を取得することができる。そのため、基板ＰＷＢ１の撮像時間を短縮することができる。また、一望視カメラは、部品実装機２１～２８の筺体（天井部）に固定されているので、一望視カメラを移動させる複雑な機構を必要とせず、搬入された基板ＰＷＢ１を撮像することができる。

　また、撮像装置８は、搬入された基板ＰＷＢ１を複数の方向（例えば、６方向）から撮像することもできる。例えば、基板ＰＷＢ１を側面方向から撮像することにより、基板画像から部品の高さ方向の立体形状を抽出することができる。これにより、部品特定部１４は、１方向から撮像された基板画像から部品の部品種を特定する場合と比べて、部品種を正確に特定することができる。この場合、部品特定部１４は、基板画像から各部品の立体形状を抽出して、抽出された部品の立体形状と部品形状記憶部１０に記憶されている部品の立体形状とを照合して各部品の部品種を特定する。なお、基板撮像部１２は、基板ＰＷＢ１を部品実装機２１～２８に搬入位置決め等しないで、例えば、公知のスキャナ等の撮像装置８を用いて、基板画像を取得することもできる。

　また、部品形状記憶部１０および生産実績記憶部１１は、複数の部品実装ライン１Ｍと通信可能に接続される記憶装置（例えばデータベース等）に設けることもできる。この場合、当該記憶装置は、複数の部品実装ライン１Ｍで取得される部品形状や生産実績を蓄積することができ、部品種の特定や機材情報（動作パラメータ）の取得が容易になる。

１Ｍ：部品実装ライン、
２１～２８：部品実装機、
３：基板搬送装置、
４：部品供給装置、４１：フィーダ（部品収容部）、
５：部品移載装置、５２：部品装着ヘッド、
８：撮像装置、
１００：部品実装ライン構築装置、
１０：部品形状記憶部、
１１：生産実績記憶部、
１２：基板撮像部、
１３：基板座標系取得部、
１４：部品特定部、
１５：生産プログラム作成部、
１６：最適化処理部、
１７：表示制御部、
１７Ｄ：表示装置、
ＦＭ１、ＦＭ２：位置マーク

Claims

　基板に複数の部品を装着する部品実装機を作動させる生産プログラムを作成して部品実装ラインを構築する部品実装ライン構築装置であって、
　前記複数の部品の部品形状を部品種毎に記憶する部品形状記憶部と、
　前記基板を撮像装置で撮像して基板画像を取得する基板撮像部と、
　撮像された前記基板画像の位置マークに基づいて前記基板に設定される基板座標系を取得する基板座標系取得部と、
　前記基板画像から各前記部品の部品形状を抽出して、抽出された部品形状と前記部品形状記憶部に記憶されている部品形状とを照合して各前記部品の部品種を特定する部品特定部と、
　前記基板画像から前記基板座標系における各前記部品の装着位置および装着角度を取得して、前記装着位置、前記装着角度および前記部品種を含む装着データを装着される前記部品毎に生成して前記生産プログラムを作成する生産プログラム作成部と、
を備える部品実装ライン構築装置。
　前記部品実装機と同等の部品実装機で実際に部品を実装したときの吸着または装着の成否に基づいて部品種毎に生産実績を記憶する生産実績記憶部を備え、
　前記部品特定部は、前記照合に際して前記部品形状記憶部に記憶されている部品形状が複数存在する場合に、前記生産実績記憶部に記憶されている生産実績が最も高い部品を選択する請求項１に記載の部品実装ライン構築装置。
　前記生産実績は、基板材料、はんだ材料およびリフロー条件のうちの少なくともひとつに基づいて基板種別に記憶されており、
　前記部品特定部は、生産する基板種に応じた生産実績を用いて前記照合を行う請求項２に記載の部品実装ライン構築装置。
　前記部品の装着順序、前記部品を供給する部品供給装置の部品収容部の配置および使用する部品実装機の配設数のうちの少なくともひとつを変更して、タクトタイムが最短となるように前記生産プログラムを最適化する最適化処理部を備える請求項１～３のいずれか一項に記載の部品実装ライン構築装置。
　前記部品実装機に装着されている部品装着ヘッドの種類および吸着ノズルの種類、並びに、前記部品供給装置の部品収容部の種類および配置のうちの少なくともひとつを含む機材情報と、前記最適化された生産プログラムに基づいて生産で使用する機材の機材情報とを比較して、交換または追加が必要な生産準備対象機材を表示する表示装置を備える請求項４に記載の部品実装ライン構築装置。
　前記生産準備対象機材が交換または追加されたときに、当該生産準備対象機材を前記表示装置において非表示にする請求項５に記載の部品実装ライン構築装置。
　前記生産準備対象機材が保守点検の必要がある場合に、前記表示装置において前記保守点検を警告する請求項５に記載の部品実装ライン構築装置。