JP7093605B2 - 部品実装ラインの生産管理システム - Google Patents

Description

本明細書は、部品実装機と検査機とを備えた部品実装ラインの生産管理システムに関する技術を開示したものである。

部品実装基板を生産する部品実装ラインでは、特許文献１（国際公開ＷＯ２０１４／０６８６６４号公報）に記載されているように、複数台の部品実装機を配列した部品実装ラインの途中や最下流に、各部品実装機で基板に実装した部品の実装状態（部品の実装位置のずれや欠品）を検査する検査機を配置するようにしている。一般に、検査機は、部品実装機から搬出された基板の各部品の実装状態を検査用カメラで撮像してその画像を処理して各部品の実装状態を認識し、その認識結果に基づいて各部品の実装不良の有無（検査合格／不合格）を検査するようにしている。

一方、部品実装機は、吸着ノズルに吸着した部品の吸着状態をその下方から部品撮像用カメラで撮像してその画像を処理して当該部品の吸着位置・角度のずれを計測して、その吸着位置・角度のずれを補正して基板に実装すると共に、実装不良等のエラー発生時の原因調査のために、部品撮像用カメラで撮像した部品の吸着状態の画像を当該部品に関する生産情報（当該部品を実装した部品実装機、実装時刻、実装位置、基板識別情報等のトレーサビリティ情報）と関連付けて記憶装置に保存するようにしている。

国際公開ＷＯ２０１４／０６８６６４号公報

検査機で基板上のいずれかの部品の実装不良が検出された場合、その原因を調査するために、作業者は、検査機で撮像した部品の実装状態の画像を検査機の表示モニタで見て、検査結果に誤認識等の問題がないか否かを確認し、検査結果に誤認識等の問題がない場合は、部品実装機側に実装不良の原因があると思われるため、部品実装機側で撮像した部品の吸着状態の画像を部品実装機の表示モニタで見て、認識結果に誤認識等の問題がないか否かを確認することが一般的に行われている。この際、部品実装機側で撮像した部品の吸着状態の画像を確認する場合には、作業者は、検査機で実装不良と判定された部品に関する検査情報（検査結果、部品種、検査時刻、実装位置、基板識別情報等）を検査機から取得して、前記記憶装置に保存されている部品の吸着状態の画像の中から、前記実装不良と判定された部品の吸着状態を撮像した画像を当該部品に関する検査情報と生産情報に基づいて選び出して、その画像を部品実装機の表示モニタに表示して、前記実装不良と判定された部品の吸着状態を確認するようにしている。

このように、検査機で基板上のいずれかの部品の実装不良が検出された場合には、作業者は、検査機側で部品の実装状態の画像を見て検査結果に誤認識等の問題がないことを確認した上で、部品実装機側で部品の吸着状態の画像を見て認識結果に誤認識等の問題がないか否かを確認する必要があり、両画像の確認作業に手間がかかる。また、検査機で基板上のいずれかの部品の実装不良が検出された場合、検査機と部品実装機のどちらかが部品の状態を誤認識している可能性があるが、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを別々に確認すると、検査機と部品実装機のどちらが部品の状態を誤認識しているのか分かりにくい場合がある。

上記課題を解決するために、表示装置を備え、部品を基板上に実装する複数台の部品実装機と、
前記複数台の部品実装機から搬出された前記基板の各部品の実装状態を撮像して実装状態画像を取得する検査用カメラを備え、前記実装状態画像に基づいて前記各部品の実装状態の良否を検査する検査機と、
を備えた部品実装ラインの生産管理システムであって、
前記複数台の部品実装機のうち、前記検査機により実装状態が不良であると判定された部品を実装した部品実装機の前記表示装置は、実装状態が不良であると判定された前記部品の前記検査用カメラにより取得された実装状態画像を表示するようにしたものである。

図１は一実施例における部品実装ラインの生産管理システムの構成を概略的に示すブロック図である。 図２は部品実装機の表示モニタに表示した部品（Ａ）の吸着状態の画像を示す図である。 図３は検査機の表示モニタに表示した部品（Ａ）の実装状態の画像を示す図である。 図４は部品（Ａ）の吸着状態の画像と部品（Ａ）の実装状態の画像とを左右に並べて比較表示する２画像表示を示す図である。 図５は部品（Ａ）の吸着状態の画像と部品（Ａ）の実装状態の画像とを重ねて比較表示するオーバーレイ表示を示す図である。 図６は部品実装機の表示モニタに表示した部品（Ｂ）の吸着状態の画像を示す図である。 図７は検査機の表示モニタに表示した部品（Ｂ）の実装状態の画像を示す図である。 図８は部品（Ｂ）の吸着状態の画像と部品（Ｂ）の実装状態の画像とを左右に並べて比較表示する２画像表示を示す図である。 図９は部品（Ｂ）の吸着状態の画像と部品（Ｂ）の実装状態の画像とを重ねて比較表示するオーバーレイ表示を示す図である。 図１０は生産管理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、一実施例を図面を参照して説明する。
まず、図１に基づいて部品実装ライン１０の構成を説明する。

部品実装ライン１０は、基板１１の搬送方向に沿って、複数台の部品実装機１２と、半田印刷機１３やフラックス塗布装置（図示せず）等の実装関連機と、基板１１に実装した各部品の実装状態の良否を検査する検査機１４とを配列して構成されている。尚、部品実装ライン１０に設置する検査機１４の台数は、１台に限定されず、複数台であっても良く、その一部の検査機が部品実装ライン１０の途中の部品実装機１２の間に設置されていても良い。

部品実装ライン１０の各部品実装機１２、半田印刷機１３及び検査機１４は、ネットワーク１６を介して生産管理用コンピュータ２１と相互に通信可能に接続され、この生産管理用コンピュータ２１によって部品実装ライン１０の生産が管理される。

また、基板１１の上面のうちの部品実装領域の外側に、基板識別情報（以下「基板ＩＤ」と表記する）を記録又は記憶した基板ＩＤ記録部３１（基板識別情報記録部）が設けられている。この基板ＩＤ記録部３１は、バーコード、２次元コード等のコードを記録したものでも良いし、電子的に記憶する電子タグ（ＲＦタグ、無線タグ、ＩＣタグ、電波タグ等とも呼ばれる）や、磁気的に記録する磁気テープ等を用いても良い。

一方、部品実装ライン１０の基板搬入側には、基板ＩＤ記録部３１に記録又は記憶された基板ＩＤを読み取る基板識別情報読取り装置としてリーダ３２が設けられている。

部品実装ライン１０の生産を管理する生産管理用コンピュータ２１は、部品実装ライン１０の基板搬入側に配置したリーダ３２で、部品実装ライン１０に搬入された基板１１の基板ＩＤ記録部３１から基板ＩＤを読み取り、その基板ＩＤを各部品実装機１２と検査機１４へ送信して、搬送する基板１１の基板ＩＤを各部品実装機１２と検査機１４に知らせる。これにより、各部品実装機１２の制御装置１７と検査機１４の制御装置２３は、搬入される基板１１の順序とリーダ３２で読み取った基板ＩＤの順序を１枚目の基板１１から対応させることで、各部品実装機１２と検査機１４に搬入された基板１１の基板ＩＤを認識する。

或は、各部品実装機１２で部品を実装した基板１１をその下流側の部品実装機１２や検査機１４へ搬送する際に、各部品実装機１２から当該基板１１の基板ＩＤを当該下流側の部品実装機１２や検査機１４へ送信することで、各部品実装機１２や検査機１４に搬入された基板１１の基板ＩＤを認識するようにしても良い。

各部品実装機１２の制御装置１７は、生産管理用コンピュータ２１から送信されてくる生産ジョブに従って、実装ヘッド（図示せず）を部品吸着位置→部品撮像位置→部品実装位置の経路で移動させて、フィーダ１９から供給される部品を実装ヘッドの吸着ノズル（図示せず）に吸着して当該部品を部品撮像用カメラ１８で撮像して、その撮像画像を制御装置１７の画像処理機能によって処理して当該部品の吸着状態（位置Ｘ，Ｙと角度θ）を認識し、当該部品の位置Ｘ，Ｙや角度θのずれを補正して当該部品を基板１１に実装するという動作を繰り返して、当該基板１１に所定数の部品を実装する。

更に、各部品実装機１２の制御装置１７は、部品撮像用カメラ１８で撮像した部品の吸着状態の画像を、当該部品に関する生産情報（当該部品を実装した部品実装機１２、部品種、実装時刻、実装位置、基板ＩＤ等のトレーサビリティ情報）と関連付けて記憶装置２０に保存する。この記憶装置２０は、部品実装機１２の異常発生時の原因調査に必要な数の画像を保存できる記憶容量を持ち、電源オフ状態でも記憶データを保持する書き換え可能な不揮発性の記憶媒体（例えばハードディスク装置等）によって構成されている。この記憶装置２０の保存画像数は、予め決められた所定数又は所定メモリ容量を超えると、最古の保存画像が自動削除されて、最新の画像が保存される。

尚、部品実装機１２の制御装置１７から、部品撮像用カメラ１８で撮像した部品の吸着状態の画像を当該部品に関する生産情報と関連付けて生産管理用コンピュータ２１へ送信して、これらのデータを生産管理用コンピュータ２１の記憶装置３３に部品実装機１２毎に分類して保存するようにしても良い。或は、部品実装ライン１０のネットワーク１６に接続した画像保存用サーバ等の外部ストレージ（図示せず）に、部品の吸着状態の画像を当該部品に関する生産情報と関連付けて部品実装機１２毎に分類して保存するようにしても良い。

部品実装ライン１０の各部品実装機１２を順番に通過して生産された部品実装基板は、検査機１４に搬入される。この検査機１４の制御装置２３は、画像処理機能を搭載し、搬入された基板１１の各部品の実装状態を検査用カメラ２８で撮像して、その撮像画像を処理して、基板１１上の各部品の実装状態を認識してその認識結果に基づいて各部品の実装不良（検査不合格）の有無を検査する。

更に、検査機１４の制御装置２３は、検査用カメラ２８で撮像した部品の実装状態の画像を、当該部品に関する検査情報（部品種、検査時刻、実装位置、基板ＩＤ等）と関連付けて記憶装置２４（検査情報記憶部）に保存する。この記憶装置２４は、部品実装機１２の異常発生時の原因調査に必要な数の画像を保存できる記憶容量を持ち、電源オフ状態でも記憶データを保持する書き換え可能な不揮発性の記憶媒体（例えばハードディスク装置等）によって構成されている。この記憶装置２４の保存画像数は、予め決められた所定数又は所定メモリ容量を超えると、最古の保存画像が自動削除されて、最新の画像が保存される。

尚、検査機１４の制御装置２３から、検査した部品の実装状態の画像を当該部品に関する検査情報と関連付けて生産管理用コンピュータ２１へ送信して、これらのデータを生産管理用コンピュータ２１の記憶装置３３に保存するようにしても良い。或は、部品実装ライン１０のネットワーク１６に接続された画像保存用サーバ等の外部ストレージ（図示せず）に、部品の実装状態の画像を当該部品に関する検査情報と関連付けて保存するようにしても良い。

各部品実装機１２には、それぞれ表示モニタ２５（表示装置）が設けられ、検査機１４にも表示モニタ２６（表示装置）が設けられている。また、生産管理用コンピュータ２１にも表示モニタ２７（表示装置）が設けられている。

各部品実装機１２の制御装置１７は、部品撮像用カメラ１８で撮像した部品の吸着状態の画像を、当該部品に関する生産情報（当該部品を実装した部品実装機１２、部品種、実装時刻、実装位置、基板ＩＤ等のトレーサビリティ情報）と関連付けて記憶装置２０に保存する際に、当該部品に関する生産情報を生産管理用コンピュータ２１及び／又は検査機１４に送信する。また、検査機１４の制御装置２３は、検査機１４で基板１１上のいずれかの部品の実装不良を検出したときに、当該部品に関する検査情報（検査結果、部品種、検査時刻、実装位置、基板ＩＤ等）を生産管理用コンピュータ２１に送信する。これにより、生産管理用コンピュータ２１は、検査機１４から受信した検査情報を各部品実装機１２から受信した生産情報と照合することで、実装不良と判定された部品を実装した部品実装機１２を特定して、特定した部品実装機１２の記憶装置２０の保存画像の中から前記実装不良と判定された部品の吸着状態を撮像した画像を検索して取得するようになっている。同様に、検査機１４の制御装置２３も、実装不良と判定された部品に関する検査情報を各部品実装機１２から受信した生産情報と照合することで、実装不良と判定された部品を実装した部品実装機１２を特定して、特定した部品実装機１２の記憶装置２０の保存画像の中から前記実装不良と判定された部品の吸着状態を撮像した画像を検索して取得するようにしても良い。

生産管理用コンピュータ２１又は検査機１４の制御装置２３は、後述する図１０の生産管理プログラムを実行することで、検査機１４が基板１１上のいずれかの部品の実装不良を検出したときに、実装不良と判定された部品に関する検査情報を、各部品実装機１２から受信した生産情報と照合することで、実装不良と判定された部品を実装した部品実装機１２を特定して、特定した部品実装機１２の記憶装置２０の保存画像の中から前記実装不良と判定された部品の吸着状態を撮像した画像を検索する「画像検索部」として機能し、実装不良と判定された部品の実装状態の画像と検索した当該部品の吸着状態の画像とを生産管理用コンピュータ２１の表示モニタ２７又は検査機１４の表示モニタ２６に比較表示する。或は、実装不良と判定された部品を実装した部品実装機１２の表示モニタ２５に両画像を比較表示するようにしても良い。

本実施例では、記憶装置２０に保存する部品の吸着状態の画像のデータには、画像処理の認識結果が含められ、表示モニタ２５～２７のいずれかに表示する部品の吸着状態の画像には、図２、図４～図６、図８、図９に示すように、画像処理で認識した部品の輪郭線（外形線）を表示するようにしている。このように、部品の吸着状態の画像に、画像処理で認識した部品の輪郭線を表示すれば、部品実装機１２の画像処理の認識結果が誤認識であるか否かを作業者が容易に判断することができる。尚、図２～図５は、同じ部品（Ａ）の画像の表示例であり、図６～図９は、同じ部品（Ｂ）の画像の表示例である。

また、表示モニタ２５～２７のいずれかに表示する部品の実装状態の画像には、図３～図５、図７～図９に示すように、正しい実装状態の部品の輪郭線を表示するようにしている。このようにすれば、部品の実装状態の画像に表示した正しい実装状態の部品の輪郭線によって、検査機１４の検査結果が誤認識であるか否かを作業者が容易に判断することができる。

更に、表示モニタ２５～２７のいずれかに比較表示する部品の吸着状態の画像と部品の実装状態の画像は、部品表示倍率（部品の表示サイズ）を一致させて比較表示するようにしている。

ここで、両画像の比較表示の態様としては、図４、図８に示すように、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを左右又は上下に並べて比較表示するようにしても良いし、或は、図５、図９に示すように、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを重ねて比較表示するようにしても良い。

更に、本実施例では、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを左右又は上下に並べて比較表示する２画像表示と、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを重ねて比較表示するオーバーレイ表示とを作業者が切り換えることができるように構成されている。

ところで、部品実装機１２の部品撮像用カメラ１８は、吸着ノズルに吸着した部品の吸着状態をその下方から撮像するため、部品撮像用カメラ１８で撮像した部品の吸着状態の画像は、部品の下面側から見た画像となる（図２、図６参照）。一方、検査機１４の検査用カメラ２８は、基板１１の各部品の実装状態をその上方から撮像するため、検査用カメラ２８で撮像した部品の実装状態の画像は、部品の上面側から見た画像となる（図３、図７参照）。そのため、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像は、ＸＹ方向が異なる。

そこで、本実施例では、図４、図５に示すように、部品実装機１２のＸＹ座標系を基準にして部品の実装状態の画像のＸＹ方向と部品の吸着状態の画像のＸＹ方向とを一致させるようにどちらか片方の画像を表裏反転及び回転させて両画像を比較表示するようにしている。図４、図５の表示例では、部品の吸着状態の画像を表裏反転させている。

一般に、部品実装機１２は、部品の吸着状態の画像を処理して認識した当該部品の認識角度と当該部品の正しい実装角度とが異なる場合には、両者の角度差分だけ吸着ノズルに吸着した部品の角度を回転補正して基板１１に実装するようにしている。

この点を考慮して、本実施例では、部品の吸着状態の画像を処理して認識した当該部品の認識角度と当該部品の正しい実装角度とが異なる場合には、図８、図９に示すように、部品の実装状態の画像中の部品の正しい実装角度と部品の吸着状態の画像中の部品の認識角度とを一致させるようにどちらか片方の画像を表裏反転及び回転させて両画像を比較表示するようにしている。このようにすれば、吸着ノズルに吸着した部品の角度を回転補正して基板１１に実装した場合でも、両画像の比較が一層容易になる。図８、図９の表示例では、部品の吸着状態の画像を表裏反転させている。

更に、本実施例では、生産管理用コンピュータ２１の記憶装置３３又は検査機１４の記憶装置２４等に保存された部品の実装状態の画像の中から表示モニタ２５～２７のいずれかに表示する部品の実装状態の画像を作業者が選択できるように構成され、生産管理用コンピュータ２１又は検査機１４の制御装置２３又は部品実装機１２の制御装置１７は、作業者が表示モニタ２５～２７のいずれかに表示する部品の実装状態の画像を選択したときに当該部品に関する前記検査情報と前記生産情報に基づいて記憶装置２０又は３３等の保存画像の中から作業者が選択した部品の吸着状態を撮像した画像を検索し、作業者が選択した部品の実装状態の画像と検索した当該部品の吸着状態の画像とを表示モニタ２５～２７のいずれかに比較表示するようにしている。このようにすれば、表示モニタ２５～２７のいずれかに表示する画像を作業者が自由に選択することができ、実装不良の原因をより詳しく調査することができる。

次に、生産管理用コンピュータ２１又は検査機１４の制御装置２３が実行する図１０の生産管理プログラムの処理内容を説明する。図１０の生産管理プログラムは、生産中に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、検査機１４が基板１１上のいずれかの部品の実装不良を検出したか否かを判定し、いずれかの部品の実装不良が検出されるまで待機する。その後、いずれかの部品の実装不良が検出された時点で、ステップ１０２に進み、実装不良と判定された部品に関する検査情報を取得する。

この後、ステップ１０３に進み、実装不良と判定された部品に関する検査情報を、各部品実装機１２から受信した生産情報と照合することで、実装不良と判定された部品を実装した部品実装機１２を特定する。そして、次のステップ１０４で、特定した部品実装機１２の記憶装置２０等の保存画像の中から前記実装不良と判定された部品の吸着状態を撮像した画像を検索する。これらステップ１０２～１０４の処理が「画像検索部」としての役割を果たす。

この後、ステップ１０５に進み、図４、図５に示すように、部品実装機１２のＸＹ座標系を基準にして部品の実装状態の画像のＸＹ方向と部品の吸着状態の画像のＸＹ方向とを一致させるように、どちらか片方の画像、例えば、部品の吸着状態の画像を表裏反転及び回転させる。この際、部品の吸着状態の画像を処理して認識した当該部品の認識角度と当該部品の正しい実装角度とが異なる場合には、図８、図９に示すように、部品の実装状態の画像中の部品の正しい実装角度と部品の吸着状態の画像中の部品の認識角度とを一致させるように、どちらか片方の画像、例えば、部品の吸着状態の画像を表裏反転及び回転させる。

そして、次のステップ１０６で、実装不良と判定された部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを生産管理用コンピュータ２１の表示モニタ２７又は検査機１４の表示モニタ２６に比較表示する。或は、実装不良と判定された部品を実装した部品実装機１２の表示モニタ２５に両画像を比較表示するようにしても良い。この比較表示は、図４、図８に示すように、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを左右又は上下に並べて比較表示する２画像表示、又は、図５、図９に示すように、部品の実装状態の画像と部品の吸着状態の画像とを重ねて比較表示するオーバーレイ表示のいずれであっても良い。

以上説明した本実施例によれば、検査機１４で基板１１上のいずれかの部品が実装不良と判定されたときに、当該部品に関する生産情報に基づいて記憶装置２０又は３３等の保存画像の中から前記実装不良と判定された部品の吸着状態を撮像した画像を検索して、前記検査機１４で実装不良と判定された部品の実装状態の画像と検索した当該部品の吸着状態の画像とを表示モニタ２５～２７のいずれかに比較表示するようにしたので、検査機１４で基板１１上のいずれかの部品が実装不良と判定されたときに、実装不良と判定された部品の吸着状態の画像を多数の保存画像の中から選び出す作業を作業者が行わずに済むと共に、実装不良と判定された部品の実装状態の画像と当該部品の吸着状態の画像とを表示モニタ２５～２７のいずれかに自動的に比較表示できて、これら２つの画像の比較表示を作業者が見ることで、検査機１４の検査結果の確認と部品実装機１２の認識結果の確認とを能率良く行うことができる。

しかも、検査機１４と部品実装機１２のどちらかが部品の状態を誤認識している場合に、実装不良と判定された部品の実装状態の画像と当該部品の吸着状態の画像とを比較表示することで、検査機１４と部品実装機１２のどちらが部品の状態を誤認識しているかが分かりやすくなる利点もある。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、部品実装ライン１０の構成を変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装ライン、１１…基板、１２…部品実装機、１４…検査機、１７…部品実装機の制御装置、１８…部品撮像用カメラ、２０…記憶装置、２１…生産管理用コンピュータ（画像検索部）、２３…検査機の制御装置（画像検索部）、２４…記憶装置、２５～２７…表示モニタ（表示装置）、２８…検査用カメラ、３１…基板ＩＤ記録部（基板識別情報記録部）、３２…リーダ（基板識別情報読取り装置）、３３…記憶装置

Claims (3)

1. 表示装置を備え、部品を基板上に実装する複数台の部品実装機と、
   前記複数台の部品実装機から搬出された前記基板の各部品の実装状態を撮像して実装状態画像を取得する検査用カメラを備え、前記実装状態画像に基づいて前記各部品の実装状態の良否を検査する検査機と、
   を備えた部品実装ラインの生産管理システムであって、
   前記複数台の部品実装機のうち、前記検査機により実装状態が不良であると判定された部品を実装した部品実装機の前記表示装置は、実装状態が不良であると判定された前記部品の前記検査用カメラにより取得された実装状態画像を表示する、生産管理システム。
2. 前記部品実装機及び前記検査機と通信可能に接続され、前記部品実装ラインを管理する生産管理用コンピュータをさらに備え、
   前記生産管理用コンピュータまたは前記検査機は、前記検査機に保存された前記実装状態画像を、前記表示装置に表示する請求項１に記載の生産管理システム。
3. 前記検査機に保存された前記部品の前記実装状態画像の中から前記表示装置に表示する実装状態画像を作業者が選択可能である請求項２に記載の生産管理システム。

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