WO2021199669A1

WO2021199669A1 - 計測システム

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Publication number: WO2021199669A1
Application number: PCT/JP2021/004045
Authority: WO
Inventors: 浩志岡村; 松尾　誠一
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2021-10-07

Abstract

ワークを加工する生産設備に一時的に配置して、生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットを備えた計測システムであって、計測ユニットは、本体と、物理量を計測する計測部と、生産設備と非接触で通信可能な通信部と、を備えた。

Description

計測システム

　本発明は、物理量を計測する計測ユニット、および、当該計測ユニットを備えた計測システムに関する。

　基板に部品を実装する部品実装装置などの生産設備のメンテナンスにおいて、生産設備に計測ユニットを配置してメンテナンスのための物理量を計測する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、振動や荷重などの物理量を計測する加速度センサやロードセルを備えた計測ユニット（治具）を、基板の代わりに部品実装装置の内部に搬送して物理量を計測する方法が記載されている。特許文献１に記載の計測ユニットと部品実装装置は無線通信手段をそれぞれ備えており、計測結果などを無線通信で送受信している。

特開２０１９－１６１０２７号公報

　本発明の一態様に係る計測システムは、ワークを加工する生産設備に一時的に配置して、前記生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットを備えた計測システムであって、前記計測ユニットは、本体と、前記物理量を計測する計測部と、前記生産設備と非接触で通信可能な通信部と、を備えた。

　本発明の他の態様に係る計測システムは、ワークを搬送する搬送部によって所定の場所まで搬送されて、ワークを加工する生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットを備えた計測システムであって、前記計測ユニットは、本体と、前記物理量を計測する計測部と、前記生産設備と非接触で通信する通信部と、を備えた。

　本発明の一態様に係る計測ユニットは、外部と非接触で通信可能な計測ユニットであって、物理量を計測する計測部と、前記計測ユニットを制御するための制御情報を前記外部から非接触で受信する受信部と、前記計測ユニットから前記外部に対して、少なくとも前記物理量を非接触で送信する送信部と、を備えた。

　本発明の他の態様に係る計測ユニットは、外部と非接触で通信可能な計測ユニットであって、物理量を計測する計測部と、前記計測ユニットを制御するための制御情報を前記外部から非接触で可視光通信によって受信する受信部と、計測された前記物理量を記憶する記憶部と、を備えた。

本発明の一実施の形態の部品実装ラインの構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装ラインが備える検査装置の構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装ラインが備える部品実装装置の構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおいて使用される計測ユニットの例を示す斜視図本発明の一実施の形態の部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装ラインが備える部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおいて使用される計測ユニットの制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおける計測ユニットを使用した計測を説明する工程図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおける計測ユニットを使用した計測を説明する工程図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおける計測ユニットを使用した計測を説明する工程図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおける計測ユニットを使用した計測を説明する工程図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおける計測ユニットを使用した計測を説明する工程図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおける計測方法のフローを示す図本発明の一実施の形態の部品実装ラインにおいて使用される計測ユニットの他の例を示す斜視図本発明の一実施の形態の部品実装ラインが備える部品実装装置の他の例と計測ユニットの他による非接触通信を説明する部分構成図

　特許文献１を含む従来技術では、電波を使用する無線通信は大量のデータを短時間に相互に伝送することができる反面、以下の問題点があった。すなわち、無線通信は国ごとに異なる電波法が設けられているため、生産設備を使用する国ごとに仕様を変更して認可を受ける必要がある。また、無線通信で使用する電波で生産設備が誤動作しないための対策や、隣接する生産設備との混信を防止する対策などが必要となる問題点があった。

　そこで本発明は、電波を使用せずに外部と非接触で通信することができる計測ユニットおよび計測システムを提供することを目的とする。

　以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装ライン、部品実装装置、検査装置、管理コンピュータ、計測ユニットの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図２、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図２における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図３における左右方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。

　まず図１を参照して、部品実装ライン１の構成を説明する。部品実装ライン１は、基板搬送方向の上流側から順番に、基板供給装置Ｍ１、半田印刷装置Ｍ２、印刷検査装置Ｍ３、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６、実装検査装置Ｍ７、リフロー装置Ｍ８、リフロー後検査装置Ｍ９、及び基板回収装置Ｍ１０を備えている。各装置は有線または無線による通信ネットワーク２によって管理コンピュータ３と接続されており、装置間または管理コンピュータ３との間でデータの送受信が行われる。

　各装置はベルトコンベア等を備える基板搬送機構を有しており、各装置の基板搬送機構で基板を上流側から下流側へ搬送しながら実装基板を製造する。各生産設備は管理コンピュータ３からの指示に従って基板搬送機構の搬送幅を変更することで、幅の異なる基板や後述する計測ユニットＪ（図４参照）を連続して搬送する機能を有する。

　図１において、基板供給装置Ｍ１は、複数の基板を格納するラックより取り出した基板、あるいは上流側の基板搬入口Ｌａから搬入された基板又は計測ユニットＪを下流側の装置に供給する。半田印刷装置Ｍ２は、実装対象の基板にスクリーンマスクを介して半田を印刷する。印刷検査装置Ｍ３は、半田検査カメラによって基板に印刷された半田の状態を検査する。部品実装装置Ｍ４～Ｍ６は、基板に部品を搭載する。

　実装検査装置Ｍ７は、部品検査カメラよって基板に搭載された部品の状態を検査する。リフロー装置Ｍ８は、装置内に搬入された基板を加熱して、基板の電極部と部品の端子とを半田接合させる。リフロー後検査装置Ｍ９は、リフロー後検査カメラによって、基板に半田接合された部品の状態を検査する。基板回収装置Ｍ１０は、上流側の装置から基板を受け取ってラックに格納し、あるいは上流側の装置から基板又は計測ユニットＪを受け取って下流側の基板搬出口Ｌｂから搬出する。

　図１において、半田印刷装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６、リフロー装置Ｍ８は、基板（ワーク）を加工する生産設備（加工装置）である。また、印刷検査装置Ｍ３、実装検査装置Ｍ７、リフロー後検査装置Ｍ９は、生産設備が加工する基板を撮像するカメラ（半田検査カメラ、部品検査カメラ、リフロー後検査カメラ）を有する検査装置である。検査装置による検査結果（印刷状態、部品搭載状態、半田接合状態）は、管理コンピュータ３に送信される。

　次に、図２を参照して、印刷検査装置Ｍ３、実装検査装置Ｍ７、リフロー後検査装置Ｍ９の構成および機能を説明する。なお、これらの検査装置は検査の対象が異なることから詳細構成は検査装置毎に異なっている。しかし、検査の対象をカメラで撮像して光学的に認識する点では共通していることから、同一図面で説明する。

　図２において、基台１１には、検査処理装置１０が内蔵されている。検査処理装置１０は、これらの検査装置における各種の作業動作や処理、例えば基板搬送動作、撮像処理、撮像により得られた画像の認識処理や画像に基づく検査・計測処理を制御する。基台１１の上面には、基板搬送機構１２が配置されている。基板搬送機構１２は搬送ベルトを走行させて上流側から搬入された検査対象の基板４（ワーク）又は計測ユニットＪを搬送して、以下に説明する検査ヘッド１３による検査作業位置に位置させる。すなわち、基板搬送機構１２は、ワーク（基板４）を搬送する搬送部である。

　検査ヘッド１３は、鏡筒部１３ａの下端部に照明ユニット１３ｂを設けて構成されており、ＸＹテーブルよりなる検査ヘッド移動機構１４によってＸ方向、Ｙ方向に水平移動する。これにより、鏡筒部１３ａに撮像方向を下向きにして内蔵された検査カメラ１５を、基板４の所望の部位の上方に位置させることが可能となっている。鏡筒部１３ａの下端部に設けられた照明ユニット１３ｂには、検査照明１６が内蔵されている。検査カメラ１５による撮像時には、撮像対象に適した照明条件で検査照明１６が点灯される。すなわち、検査照明１６は、基板４（ワーク）を撮像する検査カメラ１５（カメラ）の照明である。

　次に、図３を参照して、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６の構成および機能を説明する。部品実装装置Ｍ４～Ｍ６は、部品保持ノズル２７ｂで部品を保持して基板４の実装点に搭載する。基台２１には、実装処理装置２０が内蔵されている。実装処理装置２０は、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６の作業動作の制御や各装置が備えたカメラによって取得された画像の認識処理を行う機能を有する。例えば基板搬送動作、部品実装機構による部品実装作業、部品認識カメラ２６、基板認識カメラ２９による認識処理などは、実装処理装置２０によって制御される。

　基台２１の上面には、１対の搬送ベルトを有する基板搬送機構２５が基板搬送方向であるＸ方向（図３において紙面垂直方向）に配置されている。基板搬送機構２５は、搬送ベルトを走行させて作業対象の基板４（ワーク）又は計測ユニットＪをＸ方向に搬送する機能を有している。基板搬送機構２５は、上流側の装置から基板４又は計測ユニットＪを受け取って実装作業位置に位置させる。また、基板搬送機構２５は、部品の搭載が済んだ部品実装済の基板４又は計測ユニットＪを下流側の装置へ搬出する。すなわち、基板搬送機構２５は、ワーク（基板４）を搬送する搬送部である。

　図３において、基台２１の上面において基板搬送機構２５の１対の搬送ベルトの間には、基板下受け部２４が配備されている。基板下受け部２４は、複数のサポートピン２４ａをサポートピン昇降機構２４ｂによって昇降させる構成となっている。基板４が搭載作業位置に搬入された状態において、サポートピン昇降機構２４ｂを駆動してサポートピン２４ａを上昇させることにより、複数のサポートピン２４ａによって基板４の下面を支持する。

　基台２１のＹ方向の両側には、それぞれ部品供給用の台車２２がセットされている。台車２２の上面には、部品供給ユニットであるテープフィーダ２３が装着されている。テープフィーダ２３は、基板４に搭載される部品を収納したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する部品実装機構による部品取出し位置に部品を供給する。

　ここで、部品実装機構の構成を説明する。図３において、基台２１によって支持されたフレーム部（図示省略）には、実装ヘッド移動部２８がＹ方向に配置されている。実装ヘッド移動部２８には、移動部材２７ａを介して実装ヘッド２７が装着されている。実装ヘッド２７の下端部には、部品を吸着して保持する部品保持ノズル２７ｂが装着されている。実装ヘッド２７は、部品保持ノズル２７ｂを上下に昇降させるノズル昇降機構を備えている。実装ヘッド移動部２８を駆動することにより、実装ヘッド２７はＸ方向およびＹ方向に移動する。

　これにより、実装ヘッド２７は基板搬送機構２５に位置決め保持された基板４とテープフィーダ２３との間で移動し、下端部に備えた部品保持ノズル２７ｂによってテープフィーダ２３から取り出した部品を基板４に搭載する。このように、実装ヘッド移動部２８は、部品を保持して基板４に搭載する実装ヘッド２７を移動させる。

　図３において、基板搬送機構２５とテープフィーダ２３との間には部品認識カメラ２６が配置されている。テープフィーダ２３から部品を取り出した実装ヘッド２７を部品認識カメラ２６の上方に位置させることにより、部品認識カメラ２６は実装ヘッド２７に保持された部品を下方から撮像する。これにより、実装ヘッド２７に保持された状態の部品が認識され、部品の識別や位置ずれの検出が行われる。

　移動部材２７ａには、基板認識カメラ２９が撮像方向を下向きにして配置されている。基板認識カメラ２９は、基板４（ワーク）を照明する基板照明２９ａを内蔵している。基板認識カメラ２９による撮像時には、撮像対象に適した照明条件で基板照明２９ａが点灯される。すなわち、基板照明２９ａは、基板４（ワーク）を撮像する基板認識カメラ２９（カメラ）の照明である。

　図３において、基板認識カメラ２９を実装ヘッド２７とともに移動させて基板４の上方に位置させることにより、基板認識カメラ２９は基板搬送機構２５に保持された基板４を撮像する。この撮像により取得された基板４の基準マーク（図示省略）を認識処理することにより、基板４の位置検出を行うことができる。部品実装装置Ｍ４～Ｍ６による部品実装においては、このようにして取得された基板４の位置検出結果に基づいて、基板搬送機構２５による基板４の位置補正や部品実装機構による部品実装動作の補正が行われる。

　次に図４を参照して、部品実装ライン１が備えるワーク（基板４）を加工する生産設備に一時的に配置して、生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットＪについて説明する。計測ユニットＪは、作業者が計測対象の生産設備の搬送部（基板搬送機構１２，２５）に載置する。あるいは、計測ユニットＪは、基板供給装置Ｍ１の基板搬入口Ｌａから搬入され、生産設備や計測装置を含む装置の基板搬送機構（搬送部）で順に受け渡されながら、計測対象の生産設備の計測位置まで搬送される。すなわち、計測ユニットＪは、ワーク（基板４）を搬送する搬送部によって所定の場所（計測位置）まで搬送されて、生産設備に関する物理量を計測する。また、計測ユニットＪは、搬送部で搬送中にも物理量を計測する。

　計測ユニットＪの本体３０の上面には、計測位置における位置補正に使用される位置合わせマーク３１が配置されている。この例では、上面の２箇所に位置合わせマーク３１が配置されている。本体３０の内部には、計測処理装置３２と電池３３が配置されている。

　計測処理装置３２及び後述する計測ユニットＪが備える計測部、送信部、受信部には、電池３３から電力が供給される。本体３０の前面には、基板搬送機構の構成部品や搬送ベルトを撮像して構造物の歪み、傷、ゴミなどの有無を検出する計測カメラ３４が配置されている。計測カメラ３４は、撮像対象を照らす照明を内蔵している。この例では、計測カメラ３４は一対の搬送ベルトに対応して左右に２個配置されている。

　図４において、本体３０の上面には、温度センサなどを備えた温度計測部３５と、ロードセルなどを備えた荷重計測部３６が配置されている。荷重計測部３６は、実装ヘッド２７に装着された部品保持ノズル２７ｂが部品を基板４に搭載する時に部品に加わる荷重などを計測する。本体３０の内部には、加速度センサなどを備えた加速度計測部３７、ジャイロセンサなどを備えた回転計測部３８、マイクロフォンなどを備えた音計測部３９が配置されている。加速度計測部３７は、搬送速度、振動などを計測する。回転計測部３８は、振動、搬送部の傾きなどを計測する。音計測部３９は、装置内で発生している音の大きさなどを計測する。

　計測カメラ３４、温度計測部３５、荷重計測部３６、加速度計測部３７、回転計測部３８、音計測部３９による計測結果は計測処理装置３２に送信され、計測処理装置３２において情報処理されて各種の物理量が算出される。すなわち、計測カメラ３４、温度計測部３５、荷重計測部３６、加速度計測部３７、回転計測部３８、音計測部３９は、生産設備に関する物理量を計測する計測部４２（図７参照）である。なお、計測ユニットＪには、生産設備の構成や計測する物理量に応じて、上記以外の計測部４２が適宜配置される。

　図４において、本体３０の上面には、フォトダイオードなどの光センサを備えた光検出器４０と、有機ＥＬパネル、液晶パネル、電子ペーパーなどを備えた画像表示手段４１が配置されている。光検出器４０は、基板４（ワーク）を撮像するカメラ（検査カメラ１５、基板認識カメラ２９など）の照明（検査照明１６、基板照明２９ａ）の点滅、照度の変化を検出する。光検出器４０による検出結果は、計測処理装置３２に送信される。画像表示手段４１は、計測部４２が計測した物理量などを文字や数字で表示し、計測処理装置３２が物理量を１次元コードや２次元コードに符号化した画像を表示する。

　次に図５～図７を参照して、部品実装ライン１の制御系の構成について説明する。ここでは、部品実装ライン１が備える機能のうち、計測ユニットＪを使用するワーク（基板４）を加工する生産設備や検査装置を含む装置に関する物理量の計測に関する構成について説明する。計測ユニットＪを部品実装ライン１の装置で搬送しながら計測する場合、管理コンピュータ３が計測ユニットＪの搬送などを統括管理する。また、生産設備に計測ユニットＪを直接載置して計測する場合は、各生産設備が単独で計測を実行する。以下、部品実装ライン１において計測ユニットＪを搬送しながら物理量を計測する場合の各装置の制御系の構成について説明する。

　図５において、管理コンピュータ３は、管理記憶部５０、管理計測制御部５１、管理通信部５２を備えている。管理記憶部５０は記憶装置であり、計測関連データ５０ａ、計測収集データ５０ｂなどを記憶している。管理通信部５２は、通信ネットワーク２を介して各装置との間で各種情報を送受信する。管理通信部５２は、検査装置や生産設備が計測ユニットＪから受信した計測データを収集して、計測収集データ５０ｂとして管理記憶部５０に記憶させる。計測関連データ５０ａには、生産設備に対する計測に関する指令、計測ユニットＪに記憶させる計測条件を含む制御情報などが記憶されている。管理計測制御部５１は、計測関連データ５０ａに基づいて、各装置に指令や制御情報を所定のタイミングで送信する。

　図５において、基板供給装置Ｍ１、基板回収装置Ｍ１０、および生産設備のうちの半田印刷装置Ｍ２、リフロー装置Ｍ８は、管理コンピュータ３から送信される指令に基づいて計測ユニットＪを基板搬送機構で搬送する。ここでは、基板供給装置Ｍ１を例に、制御系の構成について説明する。基板供給装置Ｍ１は、搬送制御部５３、基板搬送機構５４、設備通信部５５を備えている。設備通信部５５は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３との間で各種指令、情報を送受信する。

　搬送制御部５３は、管理コンピュータ３からの指令に基づいて基板搬送機構５４を制御して、上流側から計測ユニットＪを受け取り、搬入し、所定の位置に停止させ、下流側に搬出させる。また、計測ユニットＪの計測カメラ３４が搬送ベルトの傷を撮像する場合は、上流側に隣接する装置の所定の位置に計測ユニットＪが停止すると、搬送制御部５３は管理コンピュータ３からの指令に基づいて基板搬送機構５４の搬送ベルトを周回走行させる（図８Ｂ参照）。

　図５において、検査装置（印刷検査装置Ｍ３、実装検査装置Ｍ７、リフロー後検査装置Ｍ９）は、管理コンピュータ３から送信される指令に基づいて計測ユニットＪを基板搬送機構で搬送する他、制御情報などを計測ユニットＪと非接触で送受信する。検査装置は、検査処理装置１０、基板搬送機構１２、検査ヘッド移動機構１４、検査カメラ１５、検査照明１６、検査通信部５８を備えている。

　検査処理装置１０は、検査記憶部５６、検査通信制御部５７を備えている。検査記憶部５６は記憶装置であり、計測指令データ５６ａ、計測受信データ５６ｂなどを記憶している。検査通信制御部５７は内部処理部として、送信処理部５７ａ、受信処理部５７ｂ、復号化処理部５７ｃを備えている。検査通信部５８は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３との間で各種指令、情報を送受信する。

　図６において、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６は、管理コンピュータ３から送信される指令に基づいて計測ユニットＪを基板搬送機構で搬送する他、制御情報などを計測ユニットＪと非接触で送受信する。さらに、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６は、計測ユニットＪと連動して部品実装装置Ｍ４～Ｍ６の物理量を計測させる。部品実装装置Ｍ４～Ｍ６は、実装処理装置２０、基板搬送機構２５、基板下受け部２４、テープフィーダ２３、実装ヘッド２７、実装ヘッド移動部２８、部品認識カメラ２６、基板認識カメラ２９、実装通信部６５を備えている。

　実装処理装置２０は、実装記憶部６０、実装制御部６１、実装通信制御部６２、荷重計測処理部６３、振動計測処理部６４を備えている。実装記憶部６０は記憶装置であり、部品データ６０ａ、実装データ６０ｂ、計測指令データ６０ｃ、計測受信データ６０ｄなどを記憶している。実装通信制御部６２は内部処理部として、送信処理部６２ａ、受信処理部６２ｂ、復号化処理部６２ｃを備えている。実装通信部６５は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３との間で各種指令、情報を送受信する。

　図６において、部品データ６０ａには、部品の種類毎に、部品名（種類）、部品のサイズなどが含まれている。実装データ６０ｂには、製造される実装基板の種類毎に、基板４に実装される部品の部品名（種類）、実装位置（ＸＹ座標）などが含まれている。実装制御部６１は、基板搬送機構２５、基板下受け部２４、テープフィーダ２３、実装ヘッド２７、実装ヘッド移動部２８、部品認識カメラ２６、基板認識カメラ２９を制御して、部品を基板４に実装する部品実装作業を実行させる。

　図７において、計測ユニットＪは、計測処理装置３２、計測カメラ３４、温度計測部３５、荷重計測部３６、加速度計測部３７、回転計測部３８、音計測部３９、光検出器４０、画像表示手段４１を備えている。計測処理装置３２は、計測記憶部４３、計測制御部４４、計測通信制御部４５、物理量算出部４６、画像認識処理部４７を備えている。計測記憶部４３は記憶装置であり、制御情報データ４３ａ、計測結果データ４３ｂ、計測物理量データ４３ｃなどを記憶している。計測通信制御部４５は、計測受信処理部４５ａ、符号化処理部４５ｂ、計測送信処理部４５ｃを備えている。

　図５、図６において、検査装置（印刷検査装置Ｍ３、実装検査装置Ｍ７、リフロー後検査装置Ｍ９）が計測ユニットＪと非接触で送受信する制御系と、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６が計測ユニットＪと非接触で送受信する制御系は同様である。ここでは、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６を例に、計測ユニットＪとの送受信について説明し、検査装置と計測ユニットＪとの送受信の説明は省略する。計測指令データ６０ｃ（計測指令データ５６ａ）には、管理コンピュータ３から送信された計測に関係して部品実装装置Ｍ４～Ｍ６（検査装置）が実行する指令の他、計測ユニットＪに記憶させる計測条件を含む制御情報などが記憶されている。

　計測ユニットＪを使用する計測では、まず、実装処理装置２０は、計測指令データ６０ｃに含まれる指令に基づいて基板搬送機構２５を制御して、計測ユニットＪを実装作業位置（計測位置）まで搬送して停止させる（図８Ｃの矢印ｃ）。次いで実装処理装置２０は、基板認識カメラ２９で計測ユニットＪの上面に配置された位置合わせマーク３１を撮像して計測ユニットＪの位置補正を行う。

　図６、図７において、計測ユニットＪに制御情報などを送信する場合、実装処理装置２０は、基板照明２９ａを計測ユニットＪの上面に配置された光検出器４０の上方に移動させる（図８Ｄの矢印ｄ）。この状態で、実装通信制御部６２の送信処理部６２ａは、計測ユニットＪに送信する指令や制御情報などのデジタル信号を変調させて基板照明２９ａを点滅させる。計測通信制御部４５の計測受信処理部４５ａは、光検出器４０が受信した信号をデジタル信号に復調させる。計測受信処理部４５ａは、復調した指令や制御情報を制御情報データ４３ａとして計測記憶部４３に記憶させる。

　このように、ワーク（基板４）を撮像する基板認識カメラ２９（検査カメラ１５）の照明である基板照明２９ａ（検査照明１６）は、生産設備（検査装置）が有する設備側発光手段である。また、光検出器４０と計測受信処理部４５ａは、計測ユニットＪを制御するための制御情報（制御情報データ４３ａ）を外部（生産設備、検査装置）から非接触で受信する受信部（ユニット側光受信手段）である。すなわち、受信部は、可視光通信によって外部と通信可能である。なお、基板照明２９ａが発光する光と光検出器４０が受信する光は可視光に限定されることはなく、赤外線でも紫外線でもよい。

　図６、図７において、計測ユニットＪから送信された物理量などの情報を受信する場合、実装処理装置２０は、基板認識カメラ２９を計測ユニットＪの上面に配置された画像表示手段４１の上方に移動させる。計測通信制御部４５の符号化処理部４５ｂは、設備側に送信する物理量などの情報を２次元コードに符号化する。計測通信制御部４５の計測送信処理部４５ｃは、符号化された２次元コードを画像表示手段４１に表示させる。なお、画像表示手段４１に表示させる画像は２次元コードの他、１次元コードや文字情報であってもよい。

　実装通信制御部６２の受信処理部６２ｂは、部品認識カメラ２６に画像表示手段４１に表示された２次元コードなどの画像を撮像させる。実装通信制御部６２の復号化処理部６２ｃは、撮像された２次元コードなどの画像情報を物理量などの情報に復号化させ、計測受信データ６０ｄとして実装記憶部６０に記憶させる。なお、送信量が多くて１回の通信で送信できない場合は、計測通信制御部４５は複数回に分けて画像表示手段４１に２次元コードを表示させ、実装通信制御部６２は受信した複数の２次元コードを復号化して得られた情報を結合させて計測受信データ６０ｄとして記憶させる。

　このように、画像を表示する画像表示手段４１は、計測ユニットＪから外部（生産設備、検査装置）に対して、少なくとも物理量を非接触で送信する送信部である。また、生産設備（検査装置）が有するワーク（基板４）を撮像する基板認識カメラ２９（検査カメラ１５）は、画像表示手段４１に表示された画像を撮像する設備側受信手段である。画像表示手段４１（ユニット側送信手段）と光検出器４０（ユニット側受光手段）は、生産設備（検査装置）と非接触で通信可能な通信部である。

　次に図６、図７を参照して、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６が計測ユニットＪと連動して実行する計測の例について説明する。実装処理装置２０の荷重計測処理部６３は、実装ヘッド２７、実装ヘッド移動部２８を制御して、計測位置に保持された計測ユニットＪを使用した荷重計測処理を実行させる。まず、荷重計測処理部６３は、計測対象の実装ヘッド２７の部品保持ノズル２７ｂを、計測ユニットＪの上面に配置された荷重計測部３６の上方に移動させる。次いで荷重計測処理部６３は、計測対象の部品保持ノズル２７ｂを荷重計測部３６に上方から下降させる。

　計測処理装置３２の計測制御部４４は、この時に加わる荷重を荷重計測部３６が計測した計測結果を計測結果データ４３ｂとして計測処理装置３２に記憶させる。計測処理装置３２の物理量算出部４６は、計測結果データ４３ｂに含まれる荷重の計測結果から荷重の最大値（最大荷重値）などの物理量を算出して、計測物理量データ４３ｃとして計測記憶部４３に記憶させる。その後、所定のタイミングで最大荷重値などの物理量は２次元コードに符号化されて部品実装装置Ｍ４～Ｍ６に送信される。送信された最大荷重値は計測受信データ６０ｄに記憶される。荷重計測処理部６３は、送信された最大荷重値などに基づいて、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６の部品実装作業のための制御パラメータを校正（更新）する。

　図６、図７において、振動計測処理部６４は、実装ヘッド移動部２８を制御して、基板搬送機構２５に保持された計測ユニットＪを使用した振動計測処理を実行させる。振動計測処理部６４は、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６における部品実装作業を模擬して実装ヘッド２７を移動させる。その間、計測制御部４４は、加速度計測部３７、回転計測部３８、音計測部３９が計測した計測結果を計測結果データ４３ｂとして記憶させる。物理量算出部４６は、計測結果から最大振動量（最大振幅）、最大回転量、最大音量などの物理量を算出して計測物理量データ４３ｃとして記憶させる。

　その後、計測された振動に関する物理量は２次元コードに符号化されて部品実装装置Ｍ４～Ｍ６に送信され、計測受信データ６０ｄに記憶される。このように、振動計測処理では、実装ヘッド２７の移動に伴って発生する振動が計測される。計測結果は、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６における異常の有無などの判断に使用される。荷重計測処理や振動計測処理において、計測部４２が取得するデータ（計測結果データ４３ｂ）のデータ量は膨大になる。そこで、物理量算出部４６によって異常の有無判断や制御パラメータの校正に使用する物理量（計測物理量データ４３ｃ）に絞りこむことで、必要な情報を短時間に２次元コードによって部品実装装置Ｍ４～Ｍ６に送信することができる。

　次に図７、図８Ａ～Ｅを参照して、制御情報データ４３ａに記憶された計測条件を含む制御情報に基づいて、計測ユニットＪが搬送部（基板搬送機構）で搬送されている間に計測する各種の物理量の計測について説明する。計測ユニットＪには、設備側発光手段などにより送信された制御情報が、光検出器４０で受信されて制御情報データ４３ａに予め記憶されている。制御情報の記憶は、例えば、計測ユニットＪを部品実装ライン１に搬入する前や、部品実装装置Ｍ４～Ｍ６での計測終了後の次の装置への搬送開始前のタイミングなどに実施される。

　図８Ｄでは、部品実装装置Ｍ４での計測終了後に、部品実装装置Ｍ５への搬送中の計測のための制御情報が部品実装装置Ｍ４の基板照明２９ａにより送信され、制御情報データ４３ａに記憶されている。計測ユニットＪは、部品実装装置Ｍ４の計測位置から部品実装装置Ｍ５の計測位置に搬送される間に（図８Ｅの矢印ｅ）、温度計測部３５により装置内の温度を計測する。また、計測カメラ３４は、基板搬送機構２５のレールなどの構造物の状態、ゴミの有無などを撮像する。また、加速度計測部３７、回転計測部３８、音計測部３９は、搬送中の振動、基板搬送機構２５の歪みによる傾き、音の大きさなどを計測する。

　また、部品実装装置Ｍ４の基板搬送機構２５が計測ユニットＪを所定の位置に停止させ、部品実装装置Ｍ５の基板搬送機構２５が搬送ベルトを周回走行させる間には、計測カメラ３４は部品実装装置Ｍ５の基板搬送機構２５の搬送ベルトの状態（傷、ゴミの有無など）を撮像する。計測制御部４４は、温度計測部３５、加速度計測部３７、回転計測部３８、音計測部３９の計測結果、計測カメラ３４の撮像結果を、計測時刻、撮像時刻と伴に計測結果データ４３ｂに記憶させる。

　図７において、物理量算出部４６は、温度計測部３５の計測結果より、所定の計測間隔での計測温度と計測時刻、最大温度とその計測時刻などを算出（抽出）する。また、物理量算出部４６は、加速度計測部３７の計測結果より、計測ユニットＪの加速度が所定の値を超過した計測時刻と計測加速度、搬送速度などを算出する。また、物理量算出部４６は、回転計測部３８の計測結果より、計測ユニットＪの傾きが所定の値を超過した計測時刻とその傾き量、最大傾き量とその計測時刻などを算出する。

　また、物理量算出部４６は、音計測部３９の計測結果より、搬送中の音量が所定の大きさを超過した計測時刻とその音量、最大音量とその計測時刻などを算出する。物理量算出部４６による算出結果は、計測物理量データ４３ｃに記憶される。画像認識処理部４７は、計測カメラ３４の撮像結果を画像認識して、基板搬送機構２５のレールなどの構造物の歪み、搬送ベルトの傷、ゴミなどの不良を検出する。画像認識処理部４７による不良の検出結果と検出時刻は、計測物理量データ４３ｃに記憶される。

　計測ユニットＪが部品実装装置Ｍ５の計測位置に停止すると、計測物理量データ４３ｃに記憶されている物理量を含む情報は、２次元コードに符号化されて部品実装装置Ｍ５に送信され、計測受信データ６０ｄに記憶される。なお、部品実装装置Ｍ５は、計測された物理量や撮像結果に不良を示す情報がある場合は、計測結果データ４３ｂに含まれる不良を含む計測結果や撮像画像を２次元コードに符号化して送信するように計測ユニットＪに指令するようにしてもよい。

　また、計測ユニットＪを部品実装ライン１から取り出した後に、計測記憶部４３に記憶された計測結果データ４３ｂに含まれる詳細な情報や計測物理量データ４３ｃに含まれる物理量などを電気的に読み出すようにしてもよい。その場合、外部と非接触で通信可能な計測ユニットＪは、物理量を計測する計測部４２と、計測ユニットＪを制御するための制御情報（制御情報データ４３ａ）を外部から非接触で可視光通信によって受信する受信部（光検出器４０）と、計測された物理量を記憶する計測記憶部４３と、を備えていればよい。

　このように、計測ユニットＪは、外部（生産設備、計測装置）と非接触で通信可能であって、物理量を計測する計測部４２と、計測ユニットＪを制御するための制御情報を外部から非接触で受信する受信部（光検出器４０、計測受信処理部４５ａ）と、計測ユニットＪから外部に対して、少なくとも物理量を非接触で送信する送信部（画像表示手段４１、符号化処理部４５ｂ、計測送信処理部４５ｃ）と、を備えている。これによって、計測ユニットＪは、電波を使用せずに外部と非接触で通信することができる。

　また、部品実装ライン１は、ワーク（基板４）を加工する生産設備（部品実装装置Ｍ４～Ｍ６）に一時的に配置して、生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットＪを備えた計測システムであり、計測ユニットＪは、本体３０と、物理量を計測する計測部４２と、生産設備と非接触で通信可能な通信部（送信部、受信部）と、を備えている。これによって、生産設備と計測ユニットＪが電波を使用せずに非接触で通信することができる。

　次に図９のフローに沿って、図８Ａ～Ｅを参照しながら、部品実装ライン１における計測ユニットＪを使用する物理量の計測方法について説明する。ここでは、計測ユニットＪにより部品実装装置Ｍ４～Ｍ６（生産設備）に関する物理量を計測する例で説明する。図９において、計測ユニットＪは、部品実装ライン１に搬入される前に計測条件を含む初期の制御情報を記憶する（ＳＴ１：初期制御情報記憶工程）。これにより、画像表示手段４１には計測ユニットＪを特定するＩＤ番号などの識別情報が表示される。識別情報には、２次元コードなどの他、作業者が読解可能なテキスト情報が含まれる。

　作業者は、計測ユニットＪを基板供給装置Ｍ１の基板搬入口Ｌａに搬入する（ＳＴ２：計測ユニット搬入工程）。基板搬入口Ｌａに搬入された計測ユニットＪは、管理コンピュータ３の管理計測制御部５１からの指令に従って作動する基板供給装置Ｍ１、半田印刷装置Ｍ２、印刷検査装置Ｍ３、部品実装装置Ｍ４の搬送部（基板搬送機構）によって下流側に搬送される（図８Ａの矢印ａ）。

　計測ユニットＪは、搬送中に記憶されている制御情報に従って温度、基板搬送機構の状態などを計測する（ＳＴ３：搬送計測工程）。搬送計測工程（ＳＴ３）において、印刷検査装置Ｍ３の基板搬送機構１２が部品実装装置Ｍ４の手前で停止させた計測ユニットＪの計測カメラ３４が、部品実装装置Ｍ４の基板搬送機構２５が周回走行させている搬送ベルト２５ａ（図８Ｂの矢印ｂの方向）を撮像する。

　図９において、部品実装装置Ｍ４の基板搬送機構２５は、計測ユニットＪを計測位置（実装作業位置）に停止させる（ＳＴ４）（図８Ｃの矢印ｃ）。次いで基板認識カメラ２９が計測ユニットＪの位置合わせマーク３１を撮像し（図８Ｄの矢印ｄ）、計測ユニットＪの位置補正が実行される（ＳＴ５：位置補正工程）。次いで荷重計測処理部６３による荷重計測処理や、振動計測処理部６４による振動計測処理などの計測処理が、計測ユニットＪの計測部４２と連動して実行される（ＳＴ６：停止計測工程）。

　計測部４２による計測が終了すると、符号化処理部４５ｂは、搬送計測工程（ＳＴ３）と停止計測工程（ＳＴ６）において計測された物理量を含む情報（計測物理量データ４３ｃ）を２次元コードに符号化する（ＳＴ７：符号化処理工程）。次いで画像表示手段４１は、２次元コードを画像として表示する（ＳＴ８：２次元コード表示工程）。次いで基板認識カメラ２９は、画像表示手段４１に表示された２次元コードを撮像する（ＳＴ９：２次元コード撮像工程）。次いで復号化処理部６２ｃは、撮像された２次元コードを物理量などを含む情報に復号化する（ＳＴ１０：復号化処理工程）。復号化された情報は、計測受信データ６０ｄとして記憶される。

　図９において、部品実装装置Ｍ６における計測が終了していない場合（ＳＴ１１においてＮｏ）、送信処理部６２ａは基板照明２９ａを点滅させて次の部品実装装置Ｍ５での制御情報を送信し、計測受信処理部４５ａは光検出器４０が受信した計測条件を含む制御情報を制御情報データ４３ａに記憶（更新）させる（ＳＴ１２：制御情報更新工程）。次いで搬送計測工程（ＳＴ３）に戻り、部品実装装置Ｍ５への搬送中に計測ユニットＪによる計測が実行される（図８Ｅの矢印ｅ）。

　部品実装装置Ｍ６における計測が終了した場合（ＳＴ１１においてＹｅｓ）、計測ユニットＪが部品実装装置Ｍ６、実装検査装置Ｍ７、リフロー装置Ｍ８、リフロー後検査装置Ｍ９、基板回収装置Ｍ１０の搬送部（基板搬送機構）によって下流側に搬送される。基板回収装置Ｍ１０まで搬送される間に、搬送計測工程（ＳＴ３）と同様に、計測ユニットＪは制御情報に従って温度、基板搬送機構の状態などを計測する（ＳＴ１３）。その後、計測ユニットＪは、基板回収装置Ｍ１０の基板搬出口Ｌｂから搬出される（ＳＴ１４：計測ユニット搬出工程）。

　次に図１０Ａ，Ｂを参照して、計測ユニットの他の実施例（以下、単に「計測ユニットＪ１」と称する。）と、計測ユニットＪ１と非接触で通信する部品実装装置の他の実施例（以下、単に「部品実装装置Ｍ１１」と称する。）について説明する。計測ユニットＪ１は、画像表示手段４１の代わりにＬＥＤやレーザなどを備えた発光手段４８を備えるところが図４に示す計測ユニットＪと異なる。また、部品実装装置Ｍ１１は、実装ヘッド２７と一体となって移動するフォトセンサなどの光センサを備えた受光手段６６を備えているところが図３に示す部品実装装置Ｍ４～Ｍ６と異なる。

　図１０Ｂにおいて、計測ユニットＪ１から部品実装装置Ｍ１１に対して非接触で物理量などを送信する際は、まず、受光手段６６を基板搬送機構２５に保持されている計測ユニットＪ１の発光手段４８の上方に移動させる。この状態で、計測ユニットＪ１の計測送信処理部４５ｃは送信する物理量などの情報などのデジタル信号を変調させて発光手段４８を点滅させる。部品実装装置Ｍ１１の受信処理部６２ｂは、受光手段６６が受信した信号をデジタル信号に復調させる。このように、計測ユニットＪ１の送信部は、発光手段４８を備えている。

　光センサを使用する受光手段６６は、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を使用する基板認識カメラ２９よりも高速な（高周波の）光の点滅を検出することができる。そのため、発光手段４８と受光手段６６は、短時間に物理量などの情報を通信することができる。このように、他の実施例の計測システムの通信部は、生産設備（部品実装装置Ｍ１１）に設けられた設備側受光手段（受光手段６６）に対して光を発光するユニット側発光手段（発光手段４８）を備えている。これによって、生産設備と計測ユニットＪ１が、電波を使用せずに非接触で通信することができる。

　なお上記では、基板４に部品を実装する部品実装ライン１を例に、生産設備を備える生産ラインが計測ユニットＪ，Ｊ１を使用して生産設備の物理量を計測する例を説明したが、本実施の形態の生産ライン（計測システム）は部品実装ライン１に限定されることはない。例えば、生産ラインおよび生産設備は、半導体ウェハ（ワーク）を加工して半導体を製造する半導体製造ラインおよび半導体製造設備であっても、部品（ワーク）を組み立てて電気機械器具、一般機械器具等を製造する組立て生産ラインおよび組立て設備であっても、食品（ワーク）を加工して食品加工製品を生産する食品加工ラインおよび食品加工設備であってもよい。また、計測ユニットＪ，Ｊ１が備える計測部４２（各種センサなど）は、計測対象の物理量に応じて自在に変更される。

　本発明によれば、電波を使用せずに外部と非接触で通信することができる。

　本発明の計測システムは、例えば、生産設備と計測ユニットが電波を使用せずに、外部と非接触で通信することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

　１　部品実装ライン（計測システム）
　４　基板（ワーク）
　２５　基板搬送機構（搬送部）
　２９　基板認識カメラ（カメラ）
　２９ａ　基板照明（設備側発光手段）
　３４　計測カメラ（計測部）
　３５　温度計測部（計測部）
　３６　荷重計測部（計測部）
　３７　加速度計測部（計測部）
　３８　回転計測部（計測部）
　３９　音計測部（計測部）
　４０　光検出器（ユニット側受光手段、通信部、受信部）
　４１　画像表示手段（通信部、送信部）
　４２　計測部
　４８　発光手段（ユニット側発光手段、通信部）
　６６　受光手段（設備側受光手段、送信部）
　Ｊ、Ｊ１　計測ユニット
　Ｍ３　印刷検査装置（外部）
　Ｍ４～Ｍ６、Ｍ１１　部品実装装置（生産設備、外部）
　Ｍ７　実装検査装置（外部）
　Ｍ９　リフロー後検査装置（外部）

Claims

　ワークを加工する生産設備に一時的に配置して、前記生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットを備えた計測システムであって、
　前記計測ユニットは、
　本体と、
　前記物理量を計測する計測部と、
　前記生産設備と非接触で通信可能な通信部と、を備えた、計測システム。
　前記通信部は、画像を表示する画像表示手段を備えた、請求項１に記載の計測システム。
　前記生産設備は、前記画像表示手段に表示された画像を撮像するカメラを有する、請求項２に記載の計測システム。
　前記カメラは、前記生産設備が加工するワークを撮像する、請求項３に記載の計測システム。
　前記通信部は、可視光通信によって前記生産設備と非接触で通信可能である、請求項１に記載の計測システム。
　前記通信部は、前記生産設備が有する設備側発光手段からの光を受光するユニット側受光手段を含む、請求項５に記載の計測システム。
　前記設備側発光手段は、ワークを撮像するカメラの照明である、請求項６に記載の計測システム。
　前記通信部は、前記生産設備に設けられた設備側受光手段に対して光を発光するユニット側発光手段を備えた、請求項５に記載の計測システム。
　ワークを搬送する搬送部によって所定の場所まで搬送されて、ワークを加工する生産設備に関する物理量を計測する計測ユニットを備えた計測システムであって、
　前記計測ユニットは、
　本体と、
　前記物理量を計測する計測部と、
　前記生産設備と非接触で通信する通信部と、を備えた、計測システム。
　前記通信部は、画像を表示する画像表示手段を備えた、請求項９に記載の計測システム。
　外部と非接触で通信可能な計測ユニットであって、
　物理量を計測する計測部と、
　前記計測ユニットを制御するための制御情報を前記外部から非接触で受信する受信部と、
　前記計測ユニットから前記外部に対して、少なくとも前記物理量を非接触で送信する送信部と、を備えた、計測ユニット。
　前記送信部は、画像を表示する画像表示手段である、請求項１１に記載の計測ユニット。
　前記受信部は、可視光通信によって前記外部と通信可能である、請求項１１または１２に記載の計測ユニット。
　前記受信部は光検出器を備えた、請求項１３に記載の計測ユニット。
　前記送信部は、可視光通信によって前記外部と通信可能である、請求項１１に記載の計測ユニット。
　前記送信部は発光手段を備えた、請求項１５に記載の計測ユニット。
　外部と非接触で通信可能な計測ユニットであって、
　物理量を計測する計測部と、
　前記計測ユニットを制御するための制御情報を前記外部から非接触で可視光通信によって受信する受信部と、
　計測された前記物理量を記憶する記憶部と、を備えた、計測ユニット。