WO2019123517A1 - 作業装置及びその制御方法 - Google Patents

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WO2019123517A1
WO2019123517A1 PCT/JP2017/045332 JP2017045332W WO2019123517A1 WO 2019123517 A1 WO2019123517 A1 WO 2019123517A1 JP 2017045332 W JP2017045332 W JP 2017045332W WO 2019123517 A1 WO2019123517 A1 WO 2019123517A1
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work
reference mark
unit
workpiece
angle
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PCT/JP2017/045332
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English (en)
French (fr)
Inventor
稔 頼木
Original Assignee
株式会社Ｆｕｊｉ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components

Definitions

  • the present specification discloses a working device and a control method thereof.
  • a work device for example, a device that performs predetermined work such as processing on a work using electronic structure data has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • This device is linked with a three-dimensional CAD system in which a designer designs a workpiece, and as electronic structure data, shape layer data indicating the shape of the workpiece and processing data indicating the processing content to be performed on the workpiece are input. Prescribed work is performed based on those data.
  • the present disclosure has as its main object to improve work accuracy by appropriately correcting positional displacement of a three-dimensionally shaped workpiece.
  • the present disclosure takes the following measures in order to achieve the above-mentioned main objects.
  • the work apparatus includes a work unit that performs a predetermined work on a three-dimensional workpiece provided with a reference mark, and the work holding angle can be changed according to the inclination angle of the work target portion of the work.
  • a holding unit for holding, an imaging unit capable of imaging the reference mark in a state where the workpiece is held by the holding unit, and the imaging so as to image the reference mark when the holding angle of the workpiece is changed The control unit controls the unit, detects the reference mark from the captured image, sets a correction value for correcting the positional deviation of the work based on the detected position of the reference mark, and uses the set correction value.
  • a control unit configured to control the working unit to perform position correction and perform the predetermined work is summarized.
  • the work apparatus controls the imaging unit to capture the reference mark when the holding angle of the three-dimensional workpiece is changed, detects the reference mark from the captured image, and detects the detected position based on the detected position.
  • a correction value for correcting the positional deviation of the workpiece is set, and the position correction is performed using the set correction value to control the working unit to perform a predetermined work.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an outline of configurations of a three-dimensional mounting device 11 and an information processing device 60.
  • Explanatory drawing which shows an example of the workpiece
  • Explanatory drawing of the work position data 64c memorize
  • FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of reference mark position data 64 d stored in an information processing storage unit 63;
  • the flowchart which shows an example of an implementation process routine.
  • Explanatory drawing which shows an example of a mode that the holding angle of the workpiece
  • FIG. 1 is an explanatory view showing an example of the outline of the configuration of the mounting system 10
  • FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the configurations of the three-dimensional mounting device 11 and the information processing device 60
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a work 50.
  • the mounting system 10 includes a three-dimensional mounting device 11, a reflow device (not shown), and an information processing device 60.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 is an apparatus for applying a viscous fluid and mounting (arranging) members such as components P on a work 50 (see FIG. 3) such as a three-dimensional substrate.
  • the viscous fluid includes solder paste, conductive paste, adhesive, grease and the like.
  • the reflow apparatus is an apparatus that performs a reflow process for heating a workpiece 50 in which components are disposed on a viscous fluid.
  • the information processing apparatus 60 is a management server that manages the production of the work 50.
  • the left-right direction (X axis), the front-rear direction (Y axis), and the up-down direction (Z axis) are as shown in FIG.
  • the work 50 is a long plate-like three-dimensional object having a curved surface 50 a that is concavely curved upward along the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 3).
  • Circuits (not shown) are formed on the curved surface 50a of the work 50, and five target surfaces 51 to 55 on which work such as application of viscous fluid and mounting of parts P are performed, and 2 provided at corners of the curved surface 50a And two fiducial marks 56.
  • Each target surface 51 to 55 includes a mounting position (arrangement position) where the component P is to be arranged.
  • the workpiece 50 has a plurality of target surfaces provided at different angles or a plurality of target surfaces provided in a step shape. It may be one having one or more one having a plurality of target surfaces provided on the side surface, the bottom surface or the like.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 includes a component supply unit 12, a part camera 13, a mark camera 14, a control unit 15, a support conveyance unit 20, an application unit 30, a mounting unit 35 and the like.
  • the component supply unit 12 is a unit that supplies the component P to the mounting unit 35.
  • the component supply unit 12 includes, for example, a feeder on which the tape holding the component P is mounted, a tray on which the component P is arrayed, and the like.
  • the parts camera 13 images one or more parts P collected by the mounting head 37 of the mounting unit 35 from the lower side, and the upper side is an imaging range.
  • the mark camera 14 picks up an image of the work 50 and the reference mark 56.
  • the mark camera 14 is disposed on the lower surface side of either the coating head 32 or the mounting head 37, and moves in the apparatus in the X and Y directions in accordance with these movements.
  • the lower part of the mark camera 14 is an imaging range.
  • the control unit 15 is configured as a microprocessor centering on the CPU 16, and includes a storage unit 17 that stores various data.
  • the control unit 15 exchanges information with the component supply unit 12, the part camera 13, the mark camera 14, the support conveyance unit 20, the application unit 30, the mounting unit 35 and the like, and controls them.
  • the control unit 15 causes the mark camera 14 to image the reference mark 56 of the workpiece 50, or the viscous fluid to be applied to positions in the target surfaces 51 to 55 of the workpiece 50 by the application unit 30
  • the part P is mounted at positions in the respective target surfaces 51 to 55 of the work 50 by the unit 35.
  • the storage unit 17 stores mounting condition information.
  • the mounting condition information includes various information such as which component is to be mounted in which order and in which position of the target surfaces 51 to 55, and the required number of production of the work 50.
  • the support and transfer unit 20 is a unit that transfers the work 50 and holds the changeable holding angle of the work 50.
  • the support transport unit 20 includes a first transport unit 21, a second transport unit 22, an articulated robot 24, and a drive unit 28.
  • the first transport unit 21 is a conveyor for loading the transport pallet 40, to which the work 50 is fixed, from the apparatus inlet to the introduction position.
  • the first transport unit 21 has a pair of conveyor belts provided at intervals in the front and back of FIG. 1 and straddled in the left-right direction, and transports the transport pallet 40.
  • the second transport unit 22 is a conveyor that discharges the transport pallet 40 on which the work 50 is fixed from the discharge position to the apparatus outlet, and is configured in the same manner as the first transport unit 21.
  • the articulated robot 24 is a vertically articulated robot disposed in the movable space 29 between the first transfer unit 21 and the second transfer unit 22. Move to the position and discharge position.
  • the articulated robot 24 has a base 25 fixed to the apparatus casing so that the axial direction is the movement direction (X axis) of the work 50, and a plurality of arms (for example, the first And a mechanical chuck 27 disposed at the tip of the arm 26.
  • the mechanical chuck 27 is opened and closed by the pressure supplied from the main body, and can hold the transport pallet 40.
  • the articulated robot 24 can tilt the transport pallet 40 to which the workpiece 50 is fixed by the arm portion 26 and the mechanical chuck 27 in a plurality of directions, and holds the workpiece 50 with respect to the application head 32 and the mounting head 37. Holds the angle (posture) changeably.
  • the driving unit 28 includes, for example, a motor for driving the conveyor belts of the first conveyance unit 21 and the second conveyance unit 22, a motor for axially rotating or swinging each member of the arm unit 26, and the like.
  • the application unit 30 is an application unit that applies a viscous fluid to the work 50 fixed to the support and transfer unit 20.
  • the application unit 30 includes a head moving unit 31, an application head 32, and an application nozzle 33.
  • the head moving unit 31 includes a slider that is guided by the guide rail and moves in the XY direction, and a motor that drives the slider, and moves the application head 32 in the XY direction.
  • the application nozzle 33 is detachably mounted on the lower surface side of the application head 32, and supplies a predetermined amount of viscous fluid from the tip when pressure is applied to a storage unit storing the viscous fluid.
  • the mounting unit 35 is a mounting unit that extracts the component P from the component supply unit 12 and disposes the component P on the work 50 fixed to the support conveyance unit 20.
  • the mounting unit 35 includes a head moving unit 36, a mounting head 37, and a collecting unit 38.
  • the head moving unit 36 includes a slider that is guided by the guide rail and moves in the XY direction, and a motor that drives the slider, and moves the mounting head 37 in the XY direction.
  • the collecting unit 38 is detachably mounted on the lower surface side of the mounting head 37, and moves up and down in the Z-axis direction to collect the component P.
  • the collecting unit 38 may be a suction nozzle for collecting the component P using a negative pressure, or may be a mechanical chuck for mechanically gripping the component P.
  • the mounting head 37 is configured to be able to mount one or more sampling units 38.
  • the head moving unit 36 may share part of the slider with the head moving unit 31.
  • the coating head 32 and the mounting head 37 may have the same structure, and the coating nozzle 33 and the sampling unit 38 as a tool may be freely detachable.
  • the information processing device 60 is a computer that manages information of each device of the mounting system 10. As shown in FIG. 2, the information processing apparatus 60 includes an information processing control unit 61, an information processing storage unit 63, a display 68, and an input device 69.
  • the information processing control unit 61 is configured as a microprocessor centering on the CPU 62.
  • the information processing storage unit 63 is a device such as an HDD that stores various data such as processing programs.
  • the display 68 is a liquid crystal screen that displays various information.
  • the input device 69 includes a keyboard, a mouse and the like for the operator to input various commands.
  • the information processing storage unit 63 stores work data 64 including information of the work 50.
  • the work data 64 is design data created by software such as CAD, for example.
  • the work data 64 includes three-dimensional shape data 64a, formation pattern data 64b, work position data 64c, and reference mark position data 64d.
  • the three-dimensional shape data 64 a of the information processing storage unit 63 is data including information of the outer shape of the workpiece 50.
  • the three-dimensional shape data 64a is outside in three-dimensional coordinates with the reference position as the origin. It includes information on the position coordinates (x, y, z) of feature points on the surface, the direction of the outer surface at the coordinates (such as the normal vector of the tangent plane of the coordinates), and the like.
  • the formation pattern data 64 b is data including information of a three-dimensional structure of a formation pattern such as a circuit (not shown) formed on the surface of the work 50.
  • the formation pattern data 64 b includes the shape of the electrode pad, the shape of the wiring, and the like.
  • the work position data 64 c includes information on which position of the work 50 the work should be performed. As shown in FIG. 4, the work position data 64 c includes work identification information (ID), work target surface ID, work target position ID, position coordinates (x, y, z), X axis at the target position, Inclination angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) indicating inclinations (rotation angles) in the Y-axis and Z-axis directions are included.
  • ID work identification information
  • work target position ID work target position ID
  • position coordinates x, y, z
  • X axis at the target position Inclination angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) indicating inclinations (rotation angles) in the Y-axis and
  • the target position of the work includes the application position of the viscous fluid, the arrangement position of the part P, and the like.
  • the position coordinates (x, y, z) are defined, for example, the coordinates at the center when the part P is placed.
  • the inclination angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) are defined as angle information for setting the tangent plane of the target position horizontally, that is, angle information for matching a normal vector of the tangent plane at the target position with the Z-axis direction. This inclination angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is a common angle without setting different angles at adjacent target positions on the same target plane, in consideration of assembly errors, angular errors, arm deflection, etc. of the articulated robot 24. It may be taken.
  • the fiducial mark position data 64 d includes information on position coordinates (x, y, z) of the two fiducial marks 56 in the reference state of the workpiece 50.
  • the reference mark position data 64d includes identification information (ID) of a work, identification information (ID) of the reference mark 56, reference position coordinates (x0, y0, z0) and the like.
  • the information processing apparatus 60 executes processing for creating such work data 64, and outputs mounting condition information including the created work data 64 to the three-dimensional mounting apparatus 11.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the mounting process routine executed by the CPU 16 of the three-dimensional mounting apparatus 11.
  • This routine is stored in the storage unit 17 and executed based on the worker's mounting start input.
  • the CPU 16 first acquires mounting condition information including work position data 64c of the work 50, reference mark position data 64d, and the like from the information processing apparatus 60 (S100).
  • the CPU 16 controls the first transport unit 21 to load the transport pallet 40 to which the workpiece 50 is fixed, and controls the articulated robot 24 to hold the workpiece 50 through the gripping of the transport pallet 40. (S110).
  • the CPU 16 sets the mounting target surface based on the order of the mounting condition information (S120), sets the target position included in the mounting target surface as the mounting target position, and sets the inclination angle of the target position ( ⁇ , ⁇ ) , ⁇ ) are acquired from the mounting condition information (S130).
  • the CPU 16 sets one of the target surfaces 51 to 55 as the mounting target surface.
  • the CPU 16 determines whether the acquired inclination angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is an angle different from the previous one (S 140).
  • the CPU 16 determines in S140 that the angle is different from the previous one.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing an example of how the holding angle of the work 50 is changed.
  • FIG. 7 shows how the work 50 is rotated about the reference Y axis to change the holding angle.
  • FIG. 7A shows how the work 50 is held in the reference state (horizontal state).
  • FIG. 7B shows a state in which the holding angle of the work 50 is adjusted so as to rotate by an angle ⁇ 1 around the Y axis in order to make the target position substantially at the center of the target surface 52 horizontal.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing an example of how the holding angle of the work 50 is changed.
  • FIG. 7 shows how the work 50 is rotated about the reference Y axis to change the holding angle.
  • FIG. 7A shows how the work 50 is held in the reference state (horizontal state).
  • FIG. 7B shows a state in which the holding angle of the work 50 is adjusted so as to rotate by an angle ⁇ 1 around the Y axis in order to make the target position substantially at the center of
  • FIG. 7C shows a state in which the holding angle of the work 50 is adjusted so as to rotate by an angle ⁇ 2 around the Y axis in order to make the target position substantially at the center of the target surface 53 horizontal.
  • the CPU 16 controls the articulated robot 24 to adjust the holding angle of the work 50 in this manner in S150. Although illustration is omitted, after adjusting the holding angle of the work 50, the CPU 16 controls the articulated robot so that the position in the Z direction of the mounting target position becomes a predetermined height position suitable for mounting the component P. Control 24
  • the CPU 16 performs conversion processing to convert the reference mark position of the mounting condition information according to the holding angle of the workpiece 50 (S160).
  • the CPU 16 converts the position coordinates of the reference mark 56 using a rotation matrix corresponding to the holding angle as described below.
  • Equation (1) shows the rotation matrix Rx when rotating the angle ⁇ around the X axis
  • Equation (2) shows the rotation matrix Ry when rotating the angle ⁇ around the Y axis
  • equation (3) shows the rotation matrix around the Z axis
  • the rotation matrix Rz when rotating by an angle ⁇ is shown in FIG.
  • the CPU 16 converts the reference position coordinates (x0, y0, z0) of the reference mark 56 using the rotation matrix R corresponding to the angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) to obtain the holding angle of the workpiece 50.
  • the conversion position of the reference mark 56 can be calculated according to In the present embodiment, since the workpiece 50 has two reference marks 56, the CPU 16 calculates each conversion position in S160.
  • the conversion of position coordinates using such a rotation matrix is an example, and the position coordinates of the reference mark 56 may be converted by another method.
  • the CPU 16 determines whether or not the current holding angle changed in S150 is a change within a predetermined angle range with respect to the holding angle of the workpiece 50 when the component P is mounted at the previous mounting target position S170).
  • the CPU 16 compares the previous angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) in the X axis, Y axis, Z axis with the current angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) for each axis, and even one difference exceeding the predetermined angle If there is any, the process of S170 is performed by determining that the change is not within the predetermined angle range.
  • the CPU 16 determines in S170 that the change is not within the predetermined angle range.
  • the CPU 16 determines that the change is not within the predetermined angle range in S170, the mark camera 14 is moved onto the conversion position of each reference mark 56 calculated in S160 to capture an image (S180), and the captured image is subjected to image processing The position of each reference mark 56 is detected (S190). Next, the CPU 16 sets a correction value based on the positional deviation between the detection position of each reference mark 56 detected in S190 and the conversion position of each reference mark 56 calculated in S160 (S200). Since the XY coordinates of the position of the reference mark 56 are detected from the captured image in S190, correction values in the X and Y directions are set based on the positional deviation of the conversion position from the XY coordinates in S200. Subsequently, the CPU 16 corrects the mounting target position (coordinate correction) based on the set correction value (S210), and causes the mounting unit 35 to mount the component P at the mounting target position of the work 50 (S220).
  • the CPU 16 determines whether the next target position exists on the same mounting target surface (S230) and whether the work 50 has the next target surface (S240). When determining that there is the next target position in S230, the CPU 16 returns to S130 to set the next mounting target position on the same mounting target surface, and performs processing for the mounting target position. If the CPU 16 determines that the next target surface is present on the work 50 in S240 even if there is no next target position on the same mounting target surface, the CPU 16 returns to S120 and sets the next mounting target surface, and the mounting target surface Perform processing for the target position in.
  • the CPU 16 when the mounting target surface changes, the holding angle of the work 50 is also largely changed. Therefore, when the CPU 16 sets the next mounting target surface, normally, it is determined in S170 that the change is not within the predetermined angle range.
  • the CPU 16 may determine that the inclination angle is the same as the previous one in S140. In that case, the mounting target position is corrected based on the same correction value as that in the previous time in S210 without performing processing relating to the change of the holding angle of the work 50 and the setting of the correction value in S150 to S200. Therefore, the mounting operation can be efficiently performed using the common correction value.
  • the CPU 16 may determine that the change in the holding angle is within the predetermined angle range in S170. In that case, the CPU 16 derives the position of the reference mark 56 obtained by changing the position of the detection position of the reference mark 56 in the previous captured image according to the change of the holding angle (S260). For example, the CPU 16 calculates the angle change amount at the previous holding angle and the current holding angle, and converts the detected position of the reference mark 56 detected at the previous S190 using the rotation matrix corresponding to the angle change amount It is assumed that the position of the fiducial mark 56 is derived by doing this.
  • the derived position is to estimate the position of the reference mark 56 detected from the image when the current reference mark 56 is imaged by the mark camera 14. Then, the CPU 16 sets a correction value based on the positional deviation between the derived position of the reference mark 56 derived in S260 and the conversion position of the reference mark 56 calculated in S160 (S270). As described above, when the CPU 16 determines that the change of the holding angle is within the predetermined angle range, the imaging of the image by the mark camera 14 is omitted, and the position of the reference mark 56 estimated from the difference between the previous and current holding angles. To set the correction value. Therefore, as the correction accuracy, it can be said that the correction value set in S180 to S200 is higher.
  • the CPU 16 can omit the imaging of the image by the mark camera 14, the working efficiency of mounting can be improved. From these facts, the three-dimensional mounting apparatus 11 sets an angle range that does not affect the mounting accuracy according to the size of the component P to be mounted and the mounting position error permitted for the component P as the predetermined angle. If defined, it is possible to improve the working efficiency without affecting the mounting accuracy.
  • the articulated robot 24 and the second transport unit 22 carry out the workpiece 50. Are controlled (S250), and the mounting processing routine is ended. The CPU 16 executes the mounting process routine again when the next work 50 is present.
  • the mounting unit 35 of this embodiment corresponds to a working unit
  • the articulated robot 24 corresponds to a holding unit
  • the mark camera 14 corresponds to an imaging unit
  • the control unit 15 corresponds to a control unit
  • the storage unit 17 corresponds to a storage unit.
  • the mounting process is illustrated in FIG. 6, the mounting process may be applied, and in this case, the coating unit 30 corresponds to a working unit.
  • an example of the control method of the work device of the present disclosure is also clarified.
  • the mark camera 14 is controlled to pick up the reference mark 56 when the holding angle at which the three-dimensional workpiece 50 is held by the articulated robot 24 is changed,
  • the fiducial mark 56 is detected from the captured image, a correction value for correcting the displacement of the work 50 is set based on the detected position, and the component P is mounted by performing position correction using the set correction value. Therefore, every time the holding angle of the work 50 is changed, the correction value can be appropriately set from the detection position of the reference mark 56 detected from the captured image, so the positional deviation is appropriately corrected to improve the mounting accuracy. It can be improved.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 can appropriately mount the component P in a state where the mounting target position is horizontal.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 determines the position of the reference mark 56 according to the holding angle of the workpiece 50, and sets the correction value based on the calculated position and the detected position of the reference mark 56. Even if the corresponding reference mark is not provided, the correction value can be appropriately set. Therefore, the number of reference marks 56 provided on the work 50 can be reduced to reduce the cost of the work 50.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 converts the reference position of the reference mark 56 by the rotation matrix corresponding to the holding angle to calculate the converted position of the reference mark 56 according to the holding angle.
  • the position can be determined by a simple process.
  • the position of the reference mark 56 in the work 50 in the horizontal state is stored in the storage unit 17, and the position is converted. Therefore, the position of the reference mark 56 corresponding to various holding angles is simplified. Can be obtained by
  • the imaging of the reference mark 56 by the mark camera 14 is omitted, and the holding angle is changed using the captured image before the change. Since the correction value according to the setting is set, the working efficiency of mounting can be improved.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment at all, and may be implemented in various modes within the technical scope of the present disclosure.
  • the CPU 16 determines that the holding angle has been changed within the predetermined angle range in S170 of the mounting processing routine, the detected position of the reference mark detected from the captured image before the change is held angle
  • the correction value is set using the derived position which is converted and derived by the rotation matrix corresponding to the change of, it is not limited to this. That is, when it is determined that the holding angle is changed within the predetermined angle range, the imaging of the reference mark 56 by the mark camera 14 is omitted, and the correction value corresponding to the changing amount of the holding angle is set using the previous captured image. It is sufficient if the processing to be performed is performed.
  • the image pickup by the mark camera 14 may be performed similarly to the case of exceeding the predetermined angle range without setting up the correction value by omitting the image pickup by the mark camera 14 as described above. In such a case, the processing of S170, S260, and S270 of the mounting processing routine may be omitted.
  • the previous correction value when the CPU 16 determines that the inclination angle is the same as the previous mounting target position in S140 of the mounting processing routine, the previous correction value is used, but the present invention is not limited to this.
  • the previous correction value may be used. In such a case, if the holding angle is changed within a range smaller than the predetermined angle range used in S170, the previous correction value may be used.
  • the CPU 16 determines in S140 that the holding angle has been changed within the first angle range, it uses the previous correction value and determines that the holding angle has been changed within the second angle range larger than the first angle in S170. What is necessary is just to set the correction value according to the change amount of the holding angle using the previous captured image.
  • the state in which the contact plane of the reference position of the workpiece 50 is horizontal as the position of the reference mark 56 is not limited thereto, but the present invention is not limited to this. Good.
  • the positions of the reference marks 56 are two in the embodiment described above, the present invention is not limited to this, and three or more positions may be provided, or one. Further, although the common reference mark 56 is provided on all the target surfaces 51 to 55, the present invention is not limited to this, and a common reference mark may be provided on several target surfaces. May be provided.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 controls the mark camera 14 so as to pick up the reference mark 56, detects the position of the reference mark 56 from the picked up image, and detects the position of the detected reference mark 56.
  • the correction value is set based on the above, the present invention is not limited to the one in which the three-dimensional mounting apparatus 11 performs all of these processes.
  • another apparatus such as the information processing apparatus 60 performs processing of detecting the position of the reference mark 56 from the captured image, processing of setting a correction value based on the position of the detected reference mark 56, etc. It may be
  • the support unit for holding the work 50 is the articulated robot 24.
  • the invention is not limited to this, as long as the holding angle of the work 50 can be changed.
  • the three-dimensional mounting apparatus 11 includes the coating head 32 and the mounting head 37 and performs coating and mounting on the work 50.
  • the invention is not limited thereto, and only one of the operations is performed. It is good also as things.
  • the work unit may perform the predetermined work in a state where the work is held by the holding unit at the holding angle at which the work target portion is horizontal. Thereby, the predetermined work can be appropriately performed in a state where the work target portion is horizontal.
  • the control unit determines the position of the reference mark that changes to a different position according to the holding angle, and determines the determined position of the reference mark and the position of the detected reference mark. It is also possible to set the correction value based on that. As a result, the correction value can be appropriately set even if the reference mark corresponding to each work target portion of the work is not provided. Therefore, the number of reference marks provided on the work can be reduced to reduce the cost of the work.
  • control unit acquires a reference position of the reference mark, and converts the acquired reference position by a rotation matrix corresponding to the holding angle, thereby the reference corresponding to the holding angle.
  • the position of the mark may be determined.
  • the position of the reference mark that changes to a different position according to the holding angle can be obtained by a simple process.
  • the work apparatus of the present disclosure includes a storage unit that stores the position of the reference mark in the workpiece in a predetermined reference angle state as the reference position of the reference mark, and the control unit controls the work in the workpiece in the reference angle state.
  • the position of the reference mark may be determined according to the holding angle by performing the conversion process on the position of the reference mark. Thereby, the position of the reference mark according to various holding angles can be obtained by a simple process from the position of the reference mark in the predetermined reference angle state. Therefore, the number of reference marks provided on the work can be further reduced to further reduce the cost of the work.
  • the control unit when the holding angle is changed within a predetermined angle range, the control unit omits imaging of the reference mark by the imaging unit, and the image captured before the change.
  • the correction value may be set according to the change of the holding angle using.
  • the predetermined angle range can be set to an angle range that does not affect work according to the content of the predetermined work, the required position accuracy, and the like.
  • the control method of the work apparatus is capable of changing the holding angle of the work according to a work unit performing a predetermined work on a three-dimensional workpiece provided with a reference mark, and an inclination angle of a work target portion of the work
  • a control method for a working apparatus comprising: a holding unit that holds the workpiece; and an imaging unit capable of imaging the reference mark in a state where the workpiece is held by the holding unit, and (a) the control unit Controlling the imaging unit to capture the reference mark when the holding angle is changed; (b) detecting the reference mark from the image captured in the step (a); and detecting the reference Setting the correction value for correcting the displacement of the work based on the position of the mark, and (c) performing the predetermined work by performing position correction using the correction value set in the step (b) And summarized in that comprising a step of controlling the working unit.
  • the control method of the work apparatus controls the imaging unit to pick up the reference mark when the holding angle of the three-dimensional shaped work is changed, and detects and detects the reference mark from the captured image.
  • a correction value for correcting the positional deviation of the workpiece is set based on the position, and the work unit is controlled to perform a predetermined operation using the set correction value.
  • the three-dimensional mounting apparatus of the present disclosure can be used in the technical field of an apparatus that performs processing such as collecting and arranging an object that is a three-dimensional object.
  • Reference Signs List 10 mounting system 11 three-dimensional mounting device, 12 parts supply unit, 13 parts camera 14 mark camera, 15 control unit, 16 CPU, 17 storage unit, 20 support conveyance unit, 21 first conveyance unit, 22 second conveyance unit, 24 articulated robot, 25 base, 26 arms, 27 mechanical chucks, 28 drives, 29 movable spaces, 30 application units, 31 head moving units, 32 application heads, 33 application nozzles, 35 mounting units, 36 head moving units, Reference Signs List 37 mounting head 38 collecting unit 40 transport pallet 50 work (three-dimensional substrate) 50 a curved surface 51 to 55 target surface 56 reference mark 60 information processing apparatus 61 information processing control unit 62 CPU 63 information processing Storage unit, 64 work data, 64a three-dimensional shape data, 64 Formation pattern data, 64c working position data, 64d reference mark position data, 68 display, 69 input device, P component.

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Abstract

作業装置は、基準マークが設けられた立体形状のワークに所定作業を行う作業部と、ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じてワークの保持角度を変更可能にワークを保持する保持部と、保持部にワークが保持された状態で基準マークを撮像可能な撮像部と、ワークの保持角度が変更されると基準マークを撮像するように撮像部を制御し、撮像された画像から基準マークを検出し、検出した基準マークの位置に基づいてワークの位置ずれを補正する補正値を設定し、設定した補正値を用いて位置補正して所定作業を行うように作業部を制御する制御部と、を備える。

Description

作業装置及びその制御方法
　本明細書は、作業装置及びその制御方法を開示する。
　従来、作業装置としては、例えば、電子構造データを用いてワークに対して加工などの所定作業を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、設計者によりワークの設計が行われる３次元ＣＡＤシステムとリンクされており、電子構造データとしてワークの形状を示す形状レイヤデータやワークになされる加工内容を示す加工データが入力され、それらのデータに基づいて所定作業を行っている。
特開２００３－２９８１０号公報
　このような作業装置では、ワークを保持した状態で所定作業が行われるが、ワークを保持する位置などにずれが生じていることがある。上述した特許文献１の作業装置では、そのようなワークの位置ずれに対処することは十分検討されておらず、立体形状のワークに対する作業精度を向上させるために、さらなる改善が求められる。
　本開示は、立体形状のワークの位置ずれを適切に補正して、作業精度を向上させることを主目的とする。
　本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本開示の作業装置は、基準マークが設けられた立体形状のワークに所定作業を行う作業部と、前記ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じて前記ワークの保持角度を変更可能に前記ワークを保持する保持部と、前記保持部に前記ワークが保持された状態で前記基準マークを撮像可能な撮像部と、前記ワークの前記保持角度が変更されると前記基準マークを撮像するように前記撮像部を制御し、撮像された画像から前記基準マークを検出し、該検出した前記基準マークの位置に基づいて前記ワークの位置ずれを補正する補正値を設定し、該設定した補正値を用いて位置補正して前記所定作業を行うように前記作業部を制御する制御部と、を備えることを要旨とする。
　本開示の作業装置は、立体形状のワークの保持角度が変更されると基準マークを撮像するように撮像部を制御し、撮像された画像から基準マークを検出して、その検出した位置に基づいてワークの位置ずれを補正する補正値を設定し、設定した補正値を用いて位置補正して所定作業を行うように前記作業部を制御する。これにより、ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じてワークの保持角度が変更される度に、基準マークの位置から補正値を適切に設定して所定作業を行うことができる。したがって、立体形状のワークの位置ずれを適切に補正して、所定作業の作業精度を向上させることができる。
実装システム１０の構成の概略の一例を示す説明図。 ３次元実装装置１１及び情報処理装置６０の構成の概略を示すブロック図。 対象物としてのワーク５０の一例を示す説明図。 情報処理記憶部６３に記憶された作業位置データ６４ｃの説明図。 情報処理記憶部６３に記憶された基準マーク位置データ６４ｄの説明図。 実装処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 ワーク５０の保持角度を変更する様子の一例を示す説明図。
　次に、本開示の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は実装システム１０の構成の概略の一例を示す説明図であり、図２は３次元実装装置１１及び情報処理装置６０の構成の概略を示すブロック図であり、図３は対象物としてのワーク５０の一例を示す説明図である。実装システム１０は、図１に示すように、３次元実装装置１１と、図示しないリフロー装置と、情報処理装置６０とを備える。３次元実装装置１１は、立体基板などのワーク５０（図３参照）に対して粘性流体の塗布や部品Ｐなどの部材の実装（配置）を行う装置である。なお、粘性流体には、はんだペーストや導電性ペースト、接着剤、グリスなどが含まれる。リフロー装置は、粘性流体上に部品が配置されたワーク５０を加熱するリフロー処理を行う装置である。情報処理装置６０は、ワーク５０の生産を管理する管理サーバである。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。
　ワーク５０は、図３に示すように、長手方向（図３の左右方向）に沿って上方に凹状に湾曲した湾曲面５０ａを有する長板状の立体物である。ワーク５０の湾曲面５０ａには、図示しない回路などが形成され粘性流体の塗布や部品Ｐの実装などの作業が行われる５つの対象面５１～５５と、湾曲面５０ａの隅に設けられた２つの基準マーク５６とを有する。各対象面５１～５５には、部品Ｐが配置される実装位置（配置位置）が含まれる。本実施形態では、ワーク５０の各対象面５１～５５のうち１の対象面が水平となるようにワーク５０が保持された状態で、その１の対象面に粘性流体の塗布や部品Ｐの実装などの作業が行われる。なお、対象面５１～５５は湾曲しているから、その中央位置や作業の対象位置などが水平となるようにワーク５０の保持角度が調整される。このように、ワーク５０の対象面または対象面内の作業位置である作業対象箇所を水平として、作業が行われる。また、同一の対象面内であっても対象位置の違いによりワーク５０の傾きや高さを調整して作業が行われることもある。なお、ワーク５０として湾曲面５０ａに複数の対象面５１～５５が設けられるものを例示するが、異なる角度で設けられた複数の対象面を有するものや階段状に設けられた複数の対象面を有するもの、側面や底面などに設けられた複数の対象面を有するものなどとしてもよい。
　３次元実装装置１１は、図２に示すように、部品供給部１２、パーツカメラ１３、マークカメラ１４、制御部１５、支持搬送部２０、塗布部３０及び実装部３５などを備える。
　部品供給部１２は、実装部３５へ部品Ｐを供給するユニットである。この部品供給部１２は、例えば、部品Ｐが保持されたテープを装着したフィーダや部品Ｐが配列載置されたトレイなどを備える。パーツカメラ１３は、実装部３５の実装ヘッド３７に採取された１以上の部品Ｐを下方から撮像するものであり、その上方が撮像範囲である。マークカメラ１４は、ワーク５０の画像や基準マーク５６を撮像するものである。マークカメラ１４は、塗布ヘッド３２や実装ヘッド３７のうちいずれかの下面側に配設されており、これらの移動に伴って装置内をＸＹ方向に移動する。マークカメラ１４は、その下方が撮像範囲である。
　制御部１５は、ＣＰＵ１６を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種データを記憶する記憶部１７などを備える。この制御部１５は、部品供給部１２、パーツカメラ１３、マークカメラ１４、支持搬送部２０、塗布部３０、実装部３５などと情報のやりとりを行い、これらを制御する。本実施形態では、制御部１５は、ワーク５０の基準マーク５６をマークカメラ１４に撮像させたり、塗布部３０によりワーク５０の各対象面５１～５５内の位置に粘性流体を塗布させたり、実装部３５によりワーク５０の各対象面５１～５５内の位置に部品Ｐを実装させたりする。記憶部１７には、実装条件情報が記憶されている。実装条件情報には、どの部品をどの順番でどの対象面５１～５５のどの位置に実装するか、また、ワーク５０の生産必要数などの各種情報が含まれる。
　支持搬送部２０は、ワーク５０を搬送すると共にワーク５０の保持角度を変更可能に保持するユニットである。支持搬送部２０は、第１搬送部２１と、第２搬送部２２と、多関節ロボット２４と、駆動部２８とを備える。第１搬送部２１は、ワーク５０が固定された搬送パレット４０を装置入口から導入位置へ搬入するコンベアである。第１搬送部２１は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有しており、搬送パレット４０を搬送する。第２搬送部２２は、ワーク５０が固定された搬送パレット４０を排出位置から装置出口へ排出するコンベアであり、第１搬送部２１と同様に構成されている。
　多関節ロボット２４は、第１搬送部２１と第２搬送部２２との間の可動空間２９に配設される垂直多関節ロボットであり、ワーク５０が固定された搬送パレット４０を導入位置、作業位置及び排出位置へ移動させる。多関節ロボット２４は、軸方向がワーク５０の移動方向（Ｘ軸）となるように装置筐体に固定された基部２５と、軸回転や揺動動作が可能な複数のアーム（例えば第１～第５アーム）を有するアーム部２６と、アーム部２６の先端に配設されるメカニカルチャック２７とを備える。メカニカルチャック２７は、本体から供給される圧力により開閉動作して、搬送パレット４０を把持可能となっている。多関節ロボット２４は、アーム部２６とメカニカルチャック２７とによりワーク５０が固定された搬送パレット４０を複数の方向へ傾ける動作が可能であり、塗布ヘッド３２や実装ヘッド３７に対してワーク５０の保持角度（姿勢）を変更可能に保持する。駆動部２８は、例えば、第１搬送部２１や第２搬送部２２のコンベアベルトを駆動するモータやアーム部２６の各部材を軸回転や揺動させるモータなどを含む。
　塗布部３０は、支持搬送部２０に固定されたワーク５０へ粘性流体を塗布する塗布ユニットである。この塗布部３０は、ヘッド移動部３１と、塗布ヘッド３２と、塗布ノズル３３とを備える。ヘッド移動部３１は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備え、塗布ヘッド３２をＸＹ方向に移動させる。塗布ノズル３３は、塗布ヘッド３２の下面側に取り外し可能に装着されており、粘性流体を収容した収容部に圧力が加えられると先端から粘性流体を所定量供給する。
　実装部３５は、部品Ｐを部品供給部１２から採取し、支持搬送部２０に固定されたワーク５０へ配置する実装ユニットである。この実装部３５は、ヘッド移動部３６と、実装ヘッド３７と、採取部３８とを備える。ヘッド移動部３６は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備え、実装ヘッド３７をＸＹ方向に移動させる。採取部３８は、実装ヘッド３７の下面側に取り外し可能に装着されており、Ｚ軸方向に昇降して部品Ｐを採取する。採取部３８は、負圧を利用して部品Ｐを採取する吸着ノズルとしてもよいし、部品Ｐを機械的に把持するメカニカルチャックとしてもよい。実装ヘッド３７では、１以上の採取部３８を装着可能に構成されている。なお、ヘッド移動部３６は、スライダの一部をヘッド移動部３１と共用してもよい。また、塗布ヘッド３２と実装ヘッド３７は、同様の構造を有するものとしてもよく、ツールとしての塗布ノズル３３や採取部３８を自由に着脱可能としてもよい。
　情報処理装置６０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。情報処理装置６０は、図２に示すように、情報処理制御部６１と、情報処理記憶部６３と、ディスプレイ６８と、入力装置６９とを備える。情報処理制御部６１は、ＣＰＵ６２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。情報処理記憶部６３は、処理プログラムなどの各種データを記憶するＨＤＤなどの装置である。ディスプレイ６８は、各種情報を表示する液晶画面である。入力装置６９は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等を含む。情報処理記憶部６３は、ワーク５０の情報を含むワークデータ６４を記憶している。ワークデータ６４は、例えばＣＡＤなどのソフトウエアにより作成された設計データである。ワークデータ６４は、３次元形状データ６４ａと、形成パターンデータ６４ｂと、作業位置データ６４ｃと、基準マーク位置データ６４ｄを含む。
　情報処理記憶部６３の３次元形状データ６４ａは、ワーク５０の外形の情報を含むデータである。３次元形状データ６４ａは、例えば、ワーク５０の所定の基準位置（例えば図３の×印）の接平面を水平とする基準状態（水平状態）において、基準位置を原点とした３次元座標における外表面の特徴点の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）や、その座標における外表面の方向（その座標の接平面の法線ベクトルなど）に関する情報などを含む。形成パターンデータ６４ｂは、ワーク５０の表面に形成された図示しない回路などの形成パターンの３次元構造の情報を含むデータである。形成パターンデータ６４ｂは、電極パッドの形状や配線の形状などを含む。作業位置データ６４ｃは、ワーク５０のどの位置で作業を行うかの情報を含む。作業位置データ６４ｃは、図４に示すように、ワークの識別情報（ＩＤ）と、作業の対象面ＩＤ、作業の対象位置ＩＤ、位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）、対象位置におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の傾き（回転角）を示す傾き角度（α，β，γ）などを含む。作業の対象位置には、粘性流体の塗布位置や部品Ｐの配置位置などを含む。位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、例えば部品Ｐを配置する際の中央の座標などが規定される。傾き角度（α，β，γ）は、対象位置の接平面を水平とするための角度情報即ち対象位置における接平面の法線ベクトルをＺ軸方向と一致させるための角度情報として規定される。この傾き角度（α，β，γ）は、多関節ロボット２４の組立誤差や角度誤差、アームの撓みなどを考慮して、同じ対象面における近傍の対象位置で異なる角度とすることなく共通の角度とされる場合がある。一方で、傾き角度（α，β，γ）は、対象面の湾曲度合いや対象位置間の距離によっては、同じ対象面における対象位置でも異なる角度とされる場合がある。ただし、同じ対象面での傾き角度の違いは、対象面が異なる場合に比べて小さなものとなる。基準マーク位置データ６４ｄは、ワーク５０の基準状態における２つの基準マーク５６の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）に関する情報を含む。基準マーク位置データ６４ｄは、図５に示すように、ワークの識別情報（ＩＤ）と、基準マーク５６の識別情報（ＩＤ）、基準位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）などを含む。情報処理装置６０は、このようなワークデータ６４を作成する処理を実行し、作成したワークデータ６４を含む実装条件情報を３次元実装装置１１へ出力する。
　次に、こうして構成された本実施形態の実装システム１０の動作について説明する。ここでは、ワーク５０へ部品Ｐを実装する際の動作を説明する。図６は３次元実装装置１１のＣＰＵ１６により実行される実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、記憶部１７に記憶され、作業者の実装開始入力に基づいて実行される。このルーチンが開始されると、ＣＰＵ１６は、まず、ワーク５０の作業位置データ６４ｃや基準マーク位置データ６４ｄなどを含む実装条件情報を情報処理装置６０から取得する（Ｓ１００）。次に、ＣＰＵ１６は、ワーク５０が固定された搬送パレット４０を搬入するように第１搬送部２１を制御すると共に搬送パレット４０の把持を介してワーク５０を保持するように多関節ロボット２４を制御する（Ｓ１１０）。
　続いて、ＣＰＵ１６は、実装条件情報の順番に基づいて実装対象面を設定し（Ｓ１２０）、実装対象面に含まれる対象位置を実装対象位置に設定してその対象位置の傾き角度（α，β，γ）を実装条件情報から取得する（Ｓ１３０）。ＣＰＵ１６は、図３のワーク５０の場合、対象面５１～５５のいずれかを実装対象面に設定することになる。そして、ＣＰＵ１６は、取得した傾き角度（α，β，γ）が前回と異なる角度であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。なお、ＣＰＵ１６は、現在のワーク５０に対する最初の対象位置を処理する場合には、Ｓ１４０で前回と異なる角度であると判定する。ＣＰＵ１６は、Ｓ１４０で前回と異なる角度であると判定すると、実装対象位置（接平面）が水平となるように、傾き角度（α，β，γ）に応じてワーク５０の保持角度を変更するように多関節ロボット２４を制御する（Ｓ１５０）。図７はワーク５０の保持角度を変更する様子の一例を示す説明図である。図７は、ワーク５０を基準Ｙ軸回りに回転させて保持角度を変更する様子を示す。図７Ａは、ワーク５０が基準状態（水平状態）で保持される様子である。図７Ｂは、対象面５２の略中心の対象位置を水平とするためＹ軸回りに角度β１回転するようにワーク５０の保持角度が調整された様子である。図７Ｃは、対象面５３の略中心の対象位置を水平とするためＹ軸回りに角度β２回転するようにワーク５０の保持角度が調整された様子である。ＣＰＵ１６は、Ｓ１５０ではこのようにしてワーク５０の保持角度を調整するように多関節ロボット２４を制御する。なお、図示は省略するが、ＣＰＵ１６は、ワーク５０の保持角度を調整した後に、実装対象位置のＺ方向における位置が、部品Ｐの実装に適した所定の高さ位置となるように多関節ロボット２４を制御する。
　次に、ＣＰＵ１６は、実装条件情報の基準マーク位置をワーク５０の保持角度に応じて変換する変換処理を行う（Ｓ１６０）。ＣＰＵ１６は、以下に示すように、保持角度に対応する回転行列を用いて基準マーク５６の位置座標の変換処理を行う。式（１）はＸ軸回りに角度α回転させる際の回転行列Ｒｘを示し、式（２）はＹ軸回りに角度β回転させる際の回転行列Ｒｙを示し、式（３）はＺ軸回りに角度γ回転させる際の回転行列Ｒｚを示す。これらの回転行列Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚから、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りにこの順で回転させる際の回転行列Ｒは、式（４）のようになる。このため、任意の点（ｘ，ｙ，ｚ）を回転行列Ｒにより位置変換した座標（ｘ’，ｙ’，ｚ’）は式（５）のように求めることができる。なお、回転させる必要のない軸回りの角度は値０として演算すればよい。このように、ＣＰＵ１６は、角度（α，β，γ）に対応する回転行列Ｒを用いて、基準マーク５６の基準位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を変換することで、ワーク５０の保持角度に応じた基準マーク５６の変換位置を演算することができる。本実施形態では、ワーク５０が２つの基準マーク５６を有するから、ＣＰＵ１６はＳ１６０でそれぞれの変換位置を演算する。なお、このような回転行列を用いた位置座標の変換は一例であり、他の手法により基準マーク５６の位置座標を変換するものなどとしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　そして、ＣＰＵ１６は、Ｓ１５０で変更した今回の保持角度が、前回の実装対象位置に部品Ｐを実装した際のワーク５０の保持角度に対し所定角度範囲内の変更であるか否かを判定する（Ｓ１７０）。ＣＰＵ１６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における前回の角度（α、β、γ）と今回の角度（α、β、γ）を各軸毎にそれぞれ比較し、一つでも所定角度を超える差があるものがあれば、所定角度範囲内の変更ではないと判定することなどにより、Ｓ１７０の処理を行う。なお、ＣＰＵ１６は、現在のワーク５０に対する最初の対象位置を処理する場合には、Ｓ１７０で所定角度範囲内の変更ではないと判定する。ＣＰＵ１６は、Ｓ１７０で所定角度範囲内の変更でないと判定すると、Ｓ１６０で演算した各基準マーク５６の変換位置上にマークカメラ１４を移動させて画像を撮像させ（Ｓ１８０）、その撮像画像を画像処理して各基準マーク５６の位置を検出する（Ｓ１９０）。次に、ＣＰＵ１６は、Ｓ１９０で検出した各基準マーク５６の検出位置と、Ｓ１６０で演算した各基準マーク５６の変換位置との位置ずれに基づいて補正値を設定する（Ｓ２００）。なお、Ｓ１９０では撮像画像から基準マーク５６の位置のＸＹ座標が検出されるから、Ｓ２００では変換位置のＸＹ座標との位置ずれに基づいて、ＸＹ方向の補正値が設定されることになる。続いて、ＣＰＵ１６は、設定した補正値に基づき実装対象位置の補正（座標補正）を行い（Ｓ２１０）、実装部３５によりワーク５０の実装対象位置に部品Ｐを実装させる（Ｓ２２０）。
　こうして部品Ｐを実装すると、ＣＰＵ１６は、同じ実装対象面に次の対象位置があるか否か（Ｓ２３０）、ワーク５０に次の対象面があるか否か（Ｓ２４０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ１６は、Ｓ２３０で次の対象位置があると判定すると、Ｓ１３０に戻り同じ実装対象面における次の実装対象位置を設定し、その実装対象位置に対する処理を行う。また、ＣＰＵ１６は、同じ実装対象面に次の対象位置がなくても、Ｓ２４０でワーク５０に次の対象面があると判定すると、Ｓ１２０に戻り次の実装対象面を設定し、その実装対象面における対象位置に対する処理を行う。
　ここで、図７に示すように、実装対象面が変わるとワーク５０の保持角度も大きく変更されることになる。このため、ＣＰＵ１６は、次の実装対象面を設定した場合には、通常はＳ１７０で所定角度範囲内の変更ではないと判定することになる。一方で、ＣＰＵ１６は、同じ実装対象面における近傍の対象位置をＳ１３０で実装対象位置に設定した際などに、Ｓ１４０で前回と同じ傾き角度と判定する場合がある。その場合、Ｓ１５０～Ｓ２００のワーク５０の保持角度の変更や補正値の設定に関する処理を行うことなく、Ｓ２１０で前回と同じ補正値に基づいて実装対象位置の補正を行うことになる。このため、共通の補正値を用いて、効率よく実装作業を行うことができる。
　また、ＣＰＵ１６は、同じ実装対象面における対象位置をＳ１３０で実装対象位置に設定した際などに、Ｓ１７０で保持角度の変更が所定角度範囲内であると判定する場合がある。その場合、ＣＰＵ１６は、前回の撮像画像における基準マーク５６の検出位置を保持角度の変更に応じて位置変化させた基準マーク５６の位置を導出する（Ｓ２６０）。例えば、ＣＰＵ１６は、前回の保持角度と今回の保持角度とにおける角度変更量をそれぞれ算出し、前回のＳ１９０で検出した基準マーク５６の検出位置を、角度変更量に対応する回転行列を用いて変換することにより基準マーク５６の位置を導出するものなどとする。この導出位置は、今回の基準マーク５６をマークカメラ１４で撮像したとしたときに画像から検出される基準マーク５６の位置を推定するものとなる。そして、ＣＰＵ１６は、Ｓ２６０で導出した基準マーク５６の導出位置と、Ｓ１６０で演算した基準マーク５６の変換位置との位置ずれに基づいて補正値を設定する（Ｓ２７０）。このように、ＣＰＵ１６は、保持角度の変更が所定角度範囲内であると判定すると、マークカメラ１４による画像の撮像を省略し、前回と今回の保持角度の違いから推定される基準マーク５６の位置を導出して、補正値を設定するのである。したがって、補正の精度としては、Ｓ１８０～Ｓ２００で設定する補正値の方がより高いものといえる。ただし、ＣＰＵ１６は、マークカメラ１４による画像の撮像を省略することができるから、実装の作業効率を向上させることができる。これらのことから、３次元実装装置１１は、所定角度として、実装対象の部品Ｐのサイズや部品Ｐに許容される実装位置の誤差などに応じて実装精度に影響を及ぼさない程度の角度範囲を定めておけば、実装精度に影響を及ぼすことなく作業効率の向上を図ることができる。
　また、ＣＰＵ１６は、Ｓ２３０，Ｓ２４０で、同じ実装対象面に次の対象位置がなく、次の対象面もないと判定すると、ワーク５０を搬出するように多関節ロボット２４と第２搬送部２２とを制御して（Ｓ２５０）、実装処理ルーチンを終了する。なお、ＣＰＵ１６は、次のワーク５０がある場合には、実装処理ルーチンを再度実行するものとする。
　ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の実装部３５が作業部に相当し、多関節ロボット２４が保持部に相当し、マークカメラ１４が撮像部に相当し、制御部１５（ＣＰＵ１６）が制御部に相当する。また、記憶部１７が記憶部に相当する。なお、図６では実装処理を例示したが塗布処理に適用するものとしてもよく、その場合には塗布部３０が作業部に相当する。また、本実施形態では、３次元実装装置１１の動作を説明することにより本開示の作業装置の制御方法の一例も明らかにしている。
　以上説明した本実施形態の３次元実装装置１１では、立体形状のワーク５０が多関節ロボット２４に保持される保持角度が変更されると基準マーク５６を撮像するようにマークカメラ１４を制御し、撮像された画像から基準マーク５６を検出し、その検出位置に基づいてワーク５０の位置ずれを補正する補正値を設定し、設定した補正値を用いて位置補正して部品Ｐの実装を行う。このため、ワーク５０の保持角度が変更される度に、撮像画像から検出した基準マーク５６の検出位置から補正値を適切に設定することができるから、位置ずれを適切に補正して実装精度を向上させることができる。なお、３次元実装装置１１は、実装対象位置を水平とした状態で部品Ｐを適切に実装することができる。
　また、３次元実装装置１１は、ワーク５０の保持角度に応じた基準マーク５６の位置を求め、求めた位置と基準マーク５６の検出位置とに基づいて補正値を設定するから、複数の作業位置毎に対応する基準マークを設けないものとしても、補正値を適切に設定することができる。このため、ワーク５０に設ける基準マーク５６の数を削減してワーク５０のコストを抑えることができる。
　また、３次元実装装置１１は、基準マーク５６の基準位置を保持角度に対応する回転行列により変換処理することで、保持角度に応じた基準マーク５６の変換位置を演算するから、基準マーク５６の位置を簡易な処理で求めることができる。
　また、３次元実装装置１１では、水平状態のワーク５０における基準マーク５６の位置を記憶部１７に記憶し、その位置を変換処理するから、様々な保持角度に応じた基準マーク５６の位置を簡易な処理で求めることができる。
　また、３次元実装装置１１では、保持角度が所定角度範囲内で変更された場合には、マークカメラ１４による基準マーク５６の撮像を省略し、変更前の撮像画像を用いて保持角度の変更に応じた補正値を設定するから、実装の作業効率を向上させることができる。
　なお、本開示の３次元実装装置１１は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、ＣＰＵ１６が実装処理ルーチンのＳ１７０で保持角度が所定角度範囲内で変更されたと判定した場合には、変更前の撮像画像から検出された基準マークの検出位置を保持角度の変更に対応する回転行列により変換して導出した導出位置を用いて補正値を設定するものとしたが、これに限られるものではない。即ち、保持角度が所定角度範囲内で変更されたと判定した場合に、マークカメラ１４による基準マーク５６の撮像を省略し、前回の撮像画像を用いて保持角度の変更量に応じた補正値を設定する処理を行うものであればよい。また、保持角度の変更が所定角度範囲内の場合に、ワーク５０や部品Ｐに求められる実装精度などを考慮してマークカメラ１４による画像の撮像を省略するか否かを判定するものなどとしてもよい。あるいは、このようにマークカメラ１４による画像の撮像を省略することなく、所定角度範囲を超える場合と同様にマークカメラ１４による画像の撮像を行って補正値を設定するものなどとしてもよい。そのようにする場合、実装処理ルーチンのＳ１７０，Ｓ２６０，Ｓ２７０の処理を省略すればよい。
　上述した実施形態では、ＣＰＵ１６が実装処理ルーチンのＳ１４０で前回の実装対象位置と同じ傾き角度であると判定した場合に、前回の補正値を用いたが、これに限られるものではない。例えば、前回と同じ傾き角度だけでなく、傾き角度が僅かに変化して保持角度の変更が微小となる場合にも前回の補正値を用いるものなどとしてもよい。そのようにする場合、保持角度がＳ１７０で用いられる所定角度範囲よりも小さな範囲内で変更されるのであれば前回の補正値を用いるものとすればよい。即ち、ＣＰＵ１６は、Ｓ１４０で保持角度が第１角度範囲内で変更されたと判定すると前回の補正値を用い、Ｓ１７０で保持角度が第１角度よりも大きな第２角度範囲内で変更されたと判定すると前回の撮像画像を用いて保持角度の変更量に応じた補正値を設定するものなどとすればよい。
　上述した実施形態では、基準マーク５６の位置としてワーク５０の基準位置の接平面が水平となる状態を基準状態としたが、これに限られず、水平とは異なる所定角度の状態を基準状態としてもよい。
　上述した実施形態では、基準マーク５６の位置を２つとしたが、これに限られず、３つ以上の複数としてもよいし、１つとしてもよい。また、全ての対象面５１～５５に共通の基準マーク５６を設けるものとしたが、これに限られず、いくつかの対象面に共通の基準マークを設けるものとしてもよい、対象面毎に基準マークを設けるものとしてもよい。
　上述した実施形態では、３次元実装装置１１が、基準マーク５６を撮像するようにマークカメラ１４を制御し、撮像された画像から基準マーク５６の位置を検出し、検出した基準マーク５６の位置に基づいて補正値を設定するものとしたが、これらの処理の全てを３次元実装装置１１が行うものに限られない。例えば、撮像された画像から基準マーク５６の位置を検出する処理や、検出した基準マーク５６の位置に基づいて補正値を設定する処理などを、情報処理装置６０などの他の装置が行うものなどとしてもよい。
　上述した実施形態では、ワーク５０を保持する支持部は多関節ロボット２４としたが、これに限られず、ワーク５０の保持角度を変更可能に保持するものであればよい。
　上述した実施形態では、３次元実装装置１１は、塗布ヘッド３２と実装ヘッド３７とを備えてワーク５０に塗布及び実装を行うものとしたが、これに限られず、いずれか一方の作業のみを行うものとしてもよい。
　本開示の作業装置において、前記作業部は、前記作業対象箇所を水平とする前記保持角度で前記ワークが前記保持部に保持された状態で、前記所定作業を行うものとすることもできる。これにより、作業対象箇所を水平とした状態で所定作業を適切に行うことができる。
　本開示の作業装置において、前記制御部は、前記保持角度に応じて異なる位置に変化する前記基準マークの位置を求め、該求めた前記基準マークの位置と前記検出した前記基準マークの位置とに基づいて前記補正値を設定するものとすることもできる。これにより、ワークの作業対象箇所毎に対応する基準マークを設けないものとしても、補正値を適切に設定することができる。このため、ワークに設ける基準マークの数を削減してワークのコストを抑えることができる。
　本開示の作業装置において、前記制御部は、前記基準マークの基準位置を取得し、該取得した基準位置を前記保持角度に対応する回転行列により変換することで、前記保持角度に応じた前記基準マークの位置を求めるものとすることもできる。これにより、保持角度に応じて異なる位置に変化する基準マークの位置を簡易な処理で求めることができる。
　本開示の作業装置において、前記基準マークの基準位置として、所定の基準角度状態の前記ワークにおける前記基準マークの位置を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記基準角度状態の前記ワークにおける前記基準マークの位置を前記変換処理することで、前記保持角度に応じた前記基準マークの位置を求めるものとすることもできる。これにより、所定の基準角度状態における基準マークの位置から、様々な保持角度に応じた基準マークの位置を簡易な処理で求めることができる。このため、ワークに設ける基準マークの数をより削減してワークのコストを一層抑えることができる。
　本開示の作業装置において、前記制御部は、前記保持角度が所定の角度範囲内で変更された場合には、前記撮像部による前記基準マークの撮像を省略し、変更前に撮像された前記画像を用いて前記保持角度の変更に応じた前記補正値を設定するものとすることもできる。これにより、保持角度が所定の角度範囲内で変更された場合には、撮像部による基準マークの撮像を省略して作業効率を向上させることができる。なお、所定の角度範囲は、所定作業の内容や求められる位置精度などに応じて、作業に影響を及ぼさない程度の角度範囲に定めることができる。
　本開示の作業装置の制御方法は、基準マークが設けられた立体形状のワークに所定作業を行う作業部と、前記ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じて前記ワークの保持角度を変更可能に前記ワークを保持する保持部と、前記保持部に前記ワークが保持された状態で前記基準マークを撮像可能な撮像部と、を備える作業装置の制御方法であって、（ａ）前記ワークの前記保持角度が変更されると前記基準マークを撮像するように前記撮像部を制御するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で撮像された画像から前記基準マークを検出し、該検出した前記基準マークの位置に基づいて前記ワークの位置ずれを補正する補正値を設定するステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）で設定した補正値を用いて位置補正して前記所定作業を行うように前記作業部を制御するステップと、を含むことを要旨とする。
　本開示の作業装置の制御方法は、立体形状のワークの保持角度が変更されると基準マークを撮像するように撮像部を制御し、撮像された画像から基準マークを検出して、その検出した位置に基づいてワークの位置ずれを補正する補正値を設定し、設定した補正値を用いて位置補正して所定作業を行うように作業部を制御する。これにより、上述した作業装置と同様に、ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じてワークの保持角度が変更される度に、基準マークの位置から補正値を適切に設定して所定作業を行うことができる。したがって、立体形状のワークの位置ずれを適切に補正して、所定作業の作業精度を向上させることができる。なお、この制御方法において、上述した作業装置の種々の態様を採用してもよいし、上述した作業装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。
　本開示の３次元実装装置は、立体物である対象物を採取、配置などの処理を行う装置の技術分野に利用可能である。
　１０　実装システム、１１　３次元実装装置、１２　部品供給部、１３　パーツカメラ１４　マークカメラ、１５　制御部、１６　ＣＰＵ、１７　記憶部、２０　支持搬送部、２１　第１搬送部、２２　第２搬送部、２４　多関節ロボット、２５　基部、２６　アーム部、２７　メカニカルチャック、２８　駆動部、２９　可動空間、３０　塗布部、３１　ヘッド移動部、３２　塗布ヘッド、３３　塗布ノズル、３５　実装部、３６　ヘッド移動部、３７　実装ヘッド、３８　採取部、４０　搬送パレット、５０　ワーク（立体基板）、５０ａ　湾曲面、５１～５５　対象面、５６　基準マーク、６０　情報処理装置、６１　情報処理制御部、６２　ＣＰＵ、６３　情報処理記憶部、６４　ワークデータ、６４ａ　３次元形状データ、６４ｂ　形成パターンデータ、６４ｃ　作業位置データ、６４ｄ　基準マーク位置データ、６８　ディスプレイ、６９　入力装置、Ｐ　部品。

Claims (7)

  1. 　基準マークが設けられた立体形状のワークに所定作業を行う作業部と、
    　前記ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じて前記ワークの保持角度を変更可能に前記ワークを保持する保持部と、
    　前記保持部に前記ワークが保持された状態で前記基準マークを撮像可能な撮像部と、
    　前記ワークの前記保持角度が変更されると前記基準マークを撮像するように前記撮像部を制御し、撮像された画像から前記基準マークを検出し、該検出した前記基準マークの位置に基づいて前記ワークの位置ずれを補正する補正値を設定し、該設定した補正値を用いて位置補正して前記所定作業を行うように前記作業部を制御する制御部と、
    　を備える作業装置。
  2. 　請求項１に記載の作業装置であって、
    　前記作業部は、前記作業対象箇所を水平とする前記保持角度で前記ワークが前記保持部に保持された状態で、前記所定作業を行う
    　作業装置。
  3. 　請求項１または２に記載の作業装置であって、
    　前記制御部は、前記保持角度に応じて異なる位置に変化する前記基準マークの位置を求め、該求めた前記基準マークの位置と前記検出した前記基準マークの位置とに基づいて前記補正値を設定する
    　作業装置。
  4. 　請求項３に記載の作業装置であって、
    　前記制御部は、前記基準マークの基準位置を取得し、該取得した基準位置を前記保持角度に対応する回転行列により変換することで、前記保持角度に応じた前記基準マークの位置を求める
    　作業装置。
  5. 　請求項４に記載の作業装置であって、
    　前記基準マークの基準位置として、所定の基準角度状態の前記ワークにおける前記基準マークの位置を記憶する記憶部を備え、
    　前記制御部は、前記基準角度状態の前記ワークにおける前記基準マークの位置を前記変換処理することで、前記保持角度に応じた前記基準マークの位置を求める
    　作業装置。
  6. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の作業装置であって、
    　前記制御部は、前記保持角度が所定の角度範囲内で変更された場合には、前記撮像部による前記基準マークの撮像を省略し、変更前に撮像された前記画像を用いて前記保持角度の変更に応じた前記補正値を設定する
    　作業装置。
  7. 　基準マークが設けられた立体形状のワークに所定作業を行う作業部と、前記ワークの作業対象箇所の傾き角度に応じて前記ワークの保持角度を変更可能に前記ワークを保持する保持部と、前記保持部に前記ワークが保持された状態で前記基準マークを撮像可能な撮像部と、を備える作業装置の制御方法であって、
    （ａ）前記ワークの前記保持角度が変更されると前記基準マークを撮像するように前記撮像部を制御するステップと、
    （ｂ）前記ステップ（ａ）で撮像された画像から前記基準マークを検出し、該検出した前記基準マークの位置に基づいて前記ワークの位置ずれを補正する補正値を設定するステップと、
    （ｃ）前記ステップ（ｂ）で設定した補正値を用いて位置補正して前記所定作業を行うように前記作業部を制御するステップと、
    　を含む作業装置の制御方法。
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