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技術 物品認識装置ならびにこれを備えた表面実装機、部品試験装置および基板検査装置

出願人 アイパルス株式会社
発明者 岡嵜真一
出願日 2004年2月18日 (17年0ヶ月経過) 出願番号 2004-041721
公開日 2005年9月2日 (15年5ヶ月経過) 公開番号 2005-235942
状態 拒絶査定
技術分野 光学的手段による測長装置 電気部品の供給・取り付け 電気部品の組立体の配線および製造の監視 プリント板の製造
主要キーワード 同時稼動 本体機構 最端位置 斜め後ろ上方 生産状態 ケース下面 カメラリンク 部分平面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年9月2日)のものです。
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図面 (10)

課題

移動式撮像手段による高精度の画像を高速画像処理部に転送するとともに、装置を小型軽量化し、低コスト化することができる物品認識装置や、これを備えた物品処理装置表面実装機部品試験装置および基板検査装置)を提供する。

解決手段

電子回路構成物品Cについて実装検査を行う物品処理装置に設けられ、物品Cを撮像してその認識を行う物品認識装置であって、物品処理装置の本体1に対して移動可能に設けられて、物品Cを撮像する撮像手段18と、物品処理装置の本体側に設けられ、撮像手段18による撮像データに所定の画像処理を施す画像処理手段と、撮像手段18と上記画像処理手段との間で無線通信を行う無線通信手段とを備え、少なくとも撮像データが、無線通信手段によって撮像手段18から上記画像処理手段に送信されるように構成された物品認識装置とする。またこの物品認識装置を備えた物品処理装置とする。

概要

背景

従来から、電子回路構成物品撮像してその物品を認識する物品認識装置は、電子回路構成物品の実装検査等を行う各種の物品処理装置に設けられている。例えば、吸着ノズルを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部からIC等のチップ部品吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機では、部品吸着ミス吸着ズレに伴う実装不良を防止するために、物品認識装置により事前(実装前)にその吸着状態を調べることが行われている。

物品認識装置としては、CCDエリアセンサCCDラインセンサを備えたカメラをヘッドユニットに搭載し、部品吸着後、このカメラで吸着部品を撮像し、画像認識を行って吸着状態を調べるものがある(例えば、特許文献1参照)。

従来の一般的な装置においては、カメラで撮像した画像のデータは、ケーブルベア内に敷設されたカメラケーブルによって画像処理部(一般的には装置全体を制御するCPUに機能的に内蔵されている)に送信されるようになっている。
特開平6−216568号公報

概要

移動式の撮像手段による高精度の画像を高速で画像処理部に転送するとともに、装置を小型軽量化し、低コスト化することができる物品認識装置や、これを備えた物品処理装置(表面実装機、部品試験装置および基板検査装置)を提供する。電子回路構成物品Cについて実装や検査を行う物品処理装置に設けられ、物品Cを撮像してその認識を行う物品認識装置であって、物品処理装置の本体1に対して移動可能に設けられて、物品Cを撮像する撮像手段18と、物品処理装置の本体側に設けられ、撮像手段18による撮像データに所定の画像処理を施す画像処理手段と、撮像手段18と上記画像処理手段との間で無線通信を行う無線通信手段とを備え、少なくとも撮像データが、無線通信手段によって撮像手段18から上記画像処理手段に送信されるように構成された物品認識装置とする。またこの物品認識装置を備えた物品処理装置とする。

目的

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、移動式の撮像手段(カメラを含む)による高精度の画像を高速で画像処理部に転送するとともに、装置を小型軽量化し、低コスト化することができる物品認識装置や、これを備えた物品処理装置(表面実装機、部品試験装置および基板検査装置)を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

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請求項1

電子部品またはプリント基板からなる電子回路構成物品について実装または検査等の処理を行う物品処理装置に設けられ、上記電子回路構成物品を撮像してその物品の認識を行う物品認識装置であって、上記物品処理装置の本体に対して移動可能な可動部分に設けられて、上記電子回路構成物品を撮像する撮像手段と、上記物品処理装置の本体側に設けられ、上記撮像手段による撮像データに所定の画像処理を施す画像処理手段と、上記撮像手段と上記画像処理手段との間で無線通信を行う無線通信手段とを備え、少なくとも上記撮像データが、上記無線通信手段によって上記撮像手段から上記画像処理手段に送信されるように構成されていることを特徴とする物品認識装置。

請求項2

上記無線通信手段として、上記撮像手段と上記画像処理手段との双方に送信機及び受信機を備え、上記画像処理手段から上記撮像手段には、少なくとも撮像タイミングを決定するためのトリガー信号が送信されるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の物品認識装置。

請求項3

上記撮像手段に備えられて該撮像手段の電源となるバッテリと、上記物品処理装置の本体側に設けられ、上記バッテリに充電する電力を供給する電力供給手段とを備え、上記撮像手段と上記電力供給手段とが所定の近接位置関係にあるときに上記バッテリに充電がなされるように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の物品認識装置。

請求項4

上記画像処理手段が複数の上記撮像手段と無線通信を行うように構成され、その通信データは、上記各撮像手段に固有IDデータを含んでいることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の物品認識装置。

請求項5

請求項1乃至4の何れか1項に記載の物品認識装置を備えた物品処理装置としての表面実装機であって、電子部品を吸着する実装用ヘッドを備えて、部品供給部で吸着した物品をプリント基板に実装するヘッドユニット実装機本体に対して移動可能に設けられ、このヘッドユニットに上記撮像手段が搭載されていることを特徴とする表面実装機。

請求項6

上記ヘッドユニットには複数の上記実装用ヘッドが列設されており、上記撮像手段は、上記ヘッドユニットに搭載されているとともに、上記ヘッドユニットに対しても上記実装用ヘッドの列設方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項5記載の表面実装機。

請求項7

それぞれに少なくとも上記ヘッドユニット及び上記撮像手段を備え、個別に実装作業を行う複数の実装ユニットと、これらの実装ユニットを統括的に制御する統括制御手段とを備え、上記画像処理手段は上記統括制御手段に設けられていることを特徴とする請求項5または6記載の表面実装機。

請求項8

請求項1乃至4の何れか1項に記載の物品認識装置を備えた物品処理装置としての部品試験装置であって、電子部品の各種試験を行う試験手段と、部品供給部から上記試験手段に部品を搬送する移動可能な部品搬送手段とを備え、この部品搬送手段に上記撮像手段が搭載されていることを特徴とする部品試験装置。

請求項9

請求項1乃至4の何れか1項に記載の物品認識装置を備えた物品処理装置としての基板検査装置であって、検査されるプリント基板の上方に位置する移動可能な基板検査用ヘッドを備え、この基板検査用ヘッドに上記撮像手段が搭載されていることを特徴とする基板検査装置。

技術分野

0001

本発明は、IC等の電子部品またはプリント基板からなる電子回路構成物品撮像してその物品の認識を行う物品認識装置と、この装置を備えた表面実装機部品試験装置および基板検査装置に関するものである。

背景技術

0002

従来から、電子回路構成物品を撮像してその物品を認識する物品認識装置は、電子回路構成物品の実装検査等を行う各種の物品処理装置に設けられている。例えば、吸着ノズルを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部からIC等のチップ部品吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機では、部品吸着ミス吸着ズレに伴う実装不良を防止するために、物品認識装置により事前(実装前)にその吸着状態を調べることが行われている。

0003

物品認識装置としては、CCDエリアセンサCCDラインセンサを備えたカメラをヘッドユニットに搭載し、部品吸着後、このカメラで吸着部品を撮像し、画像認識を行って吸着状態を調べるものがある(例えば、特許文献1参照)。

0004

従来の一般的な装置においては、カメラで撮像した画像のデータは、ケーブルベア内に敷設されたカメラケーブルによって画像処理部(一般的には装置全体を制御するCPUに機能的に内蔵されている)に送信されるようになっている。
特開平6−216568号公報

発明が解決しようとする課題

0005

近年、上記のような各種物処理装置において、高精度化高速化、小型軽量化及びコスト低減の要求が高まっている。しかしながら従来の構造では、以下のような問題を有するため、これらの要求に充分応えることができなかった。

0006

例えば表面実装機において、撮像に用いられるカメラは搭載されたヘッドユニットと一体となって移動する(特許文献1記載の表面実装機)。また搭載されたヘッドユニットに対して更に相対移動するようにしたものもある(当明細書において、このような表面実装機をオンザフライスキャン式表面実装機と称する)。従ってカメラケーブルは、カメラの動き追従して屈曲状態を変動させる必要があり、高い耐屈曲性が求められる。このため、カメラケーブルとして、耐屈曲性の高いケーブル(いわゆるロボットケーブル)が用いられるが、ロボットケーブルは高価なため、低コスト化が困難であった。

0007

また装置を小型軽量化するためには、カメラケーブルの曲げ半径を小さくすることが求められ、特にヘッドユニットに対してカメラを移動させるオンザフライスキャン式のものではその要求が高い。しかし曲げ半径を小さくすると一般的に耐屈曲性が低下するため、あまり小さな曲げ半径とすることができず、装置の小型軽量化が困難であった。

0008

更に、高精度高速化のためには、高解像度の画像を高速で送信する必要がある。高速デジタルデータ転送はこの用途に適し、アナログビデオ信号より格段に高速でデータを転送することができる。現在、高速デジタルデータ転送として、「カメラリンク」、「LVDS(Low Voltage Differential Signaling)」及び「IEEE1394(Fire Wire)」等の転送規格が一般的に用いられる。ところが現在の技術では、どの規格を採用してもカメラケーブルを高屈曲性のロボットケーブル化することが困難である。この点においても高精度高速化と小型軽量化との両立が困難であった。

0009

その上、デジタル信号用ロボットケーブルの最大長は10〜15mが限界であり、ケーブル長を15m以下とする必要があった。しかし、レイアウト上、ケーブルが長くなることを避け難い場合があり、その制約が問題となることがあった。例えば、オンザフライスキャン式表面実装機の場合、カメラの移動範囲の設定に大きな制約が課せられるものとなっていた。

0010

このような事情は、装置本体に対して移動する撮像手段(カメラ等)を搭載した物品認識装置を備えた上記物品処理装置に共通する問題である。

0011

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、移動式の撮像手段(カメラを含む)による高精度の画像を高速で画像処理部に転送するとともに、装置を小型軽量化し、低コスト化することができる物品認識装置や、これを備えた物品処理装置(表面実装機、部品試験装置および基板検査装置)を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

上記課題を解決するため、本発明は、電子部品またはプリント基板からなる電子回路構成物品について実装または検査等の処理を行う物品処理装置に設けられ、上記電子回路構成物品を撮像してその物品の認識を行う物品認識装置であって、上記物品処理装置の本体に対して移動可能な可動部分に設けられて、上記電子回路構成物品を撮像する撮像手段と、上記物品処理装置の本体側に設けられ、上記撮像手段による撮像データに所定の画像処理を施す画像処理手段と、上記撮像手段と上記画像処理手段との間で無線通信を行う無線通信手段とを備え、少なくとも上記撮像データが、上記無線通信手段によって上記撮像手段から上記画像処理手段に送信されるように構成されていることを特徴とする(請求項1)。

0013

このような物品認識装置は、画像データの転送が無線通信によってなされるので、高屈曲性の高価なカメラケーブルや、それを敷設するためのケーブルベアが不要となり、省配線化によるコストダウンを図ることができる。更にカメラケーブルの耐屈曲性を考慮する必要もなくなるため、装置の小型軽量化を容易に行うことができる。またケーブル長の限界に制約されることがないため、撮像手段の移動範囲の設定自由度を高めることができる。更に加えて、カメラケーブルの断線による故障もなくなるので、信頼性を向上させることができる。

0014

上記物品認識装置において、上記無線通信手段として、上記撮像手段と上記画像処理手段との双方に送信機及び受信機を備え、上記画像処理手段から上記撮像手段には、少なくとも撮像タイミングを決定するためのトリガー信号が送信されるように構成(請求項2)しても良い。

0015

このようにすると、トリガー信号の伝達も無線化される。つまり撮像手段が画像処理手段からトリガー信号を受信し、部品を撮像し、その画像データを画像処理手段に送信する、という一連送受信が全て無線化されるので、更なる省配線化によるコスト低減と信頼性向上(断線の虞がなくなる)を図ることができる。なお、ここでいう送信機及び受信機は、これらを一体化した送受信機であっても良い。

0016

また上記物品認識装置において、上記撮像手段に備えられて該撮像手段の電源となるバッテリと、上記物品処理装置の本体側に設けられ、上記バッテリに充電する電力を供給する電力供給手段とを備え、上記撮像手段と上記電力供給手段とが所定の近接位置関係にあるときに上記バッテリに充電がなされるように構成(請求項3)しても良い。

0017

このようにすると電源線も無線化され、更なるコスト低減と信頼性向上を図ることができる。なお充電方式は、金属の接点を介して充電する方式であっても、電磁誘導を利用した無接点(非接触)方式であっても良い。

0018

更に上記物品認識装置において、上記画像処理手段が複数の上記撮像手段と無線通信を行うように構成され、その通信データは、上記各撮像手段に固有IDデータを含んでいる(請求項4)ようにしても良い。

0019

このようにすると、撮影手段ごとに画像処理手段を設けたものに比べ、構造が簡潔になってコスト低減が図られる。また無線化されているので複雑な配線も不要である。更に、各撮像手段に固有のIDデータを設け、そのIDデータとともに通信を行うので、同一通信範囲内に複数の撮像手段が混在していてもデータの識別を容易に行うことができる。

0020

請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の物品認識装置を備えた物品処理装置としての表面実装機であって、電子部品を吸着する実装用ヘッドを備えて、部品供給部で吸着した物品をプリント基板に実装するヘッドユニットが実装機本体に対して移動可能に設けられ、このヘッドユニットに上記撮像手段が搭載されていることを特徴とする。

0021

このような表面実装気は、高速、高精度、小型軽量かつ低コストの物品認識装置を備えるので、部品の実装動作においても高速化や高精度化が図られ、表面実装機自体の小型軽量化や低コスト化が図られる。

0022

なおこの表面実装機において、上記ヘッドユニットには複数の上記実装用ヘッドが列設されており、上記撮像手段は、上記ヘッドユニットに搭載されているとともに、上記ヘッドユニットに対しても上記実装用ヘッドの列設方向に移動可能(請求項6)としたものは、特に大きな効果を得ることができる。

0023

ヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを列設すると、部品供給部で複数の電子部品を吸着させてから基板の実装位置に移動し、実装させることができる。つまりヘッドユニットの部品供給部と基板の実装位置との往復回数を削減することができ、生産効率を向上することができる。

0024

そして、撮像手段をヘッドユニットに搭載した表面実装機では、ヘッドユニットの移動中に撮像することが可能となるので、ヘッドユニットを所定の撮像位置に移動させて固定の撮像手段で撮像するものよりも実装効率を向上させることができる。ヘッドユニットの移動経路として最短経路をとることができる上、その移動時間を有効利用して撮像することにより時間短縮が図られるからである。

0025

更に、撮像手段がヘッドユニットに対しても上記実装用ヘッドの列設方向に移動可能とされたオンザフライスキャン式表面実装機では、撮像手段を移動させつつ撮像することにより、1台の撮像手段で全ての吸着部品を高精度で撮像することができる。これは、各実装用ヘッドに専用の撮像手段を固定的に設けたものに比べて撮像手段の台数を削減することができる。

0026

なお、このようなオンザフライスキャン式表面実装機では、撮像手段の移動範囲が、ヘッドユニット自体の移動量とヘッドユニットに対する移動量との和になるため、比較的大きくなりがちである。従って、撮像手段の移動範囲の設定自由度を高められるという本発明の効果が、大きく活かされるものとなっている。

0027

さらにオンザフライスキャン式表面実装機では、特にヘッドユニットに搭載される撮像手段や移動機構等の小型軽量化が要求されるが、その要求を満足しつつ、効果的に画像データ等の通信を行うことができる。

0028

さらにこの表面実装機において、それぞれに少なくとも上記ヘッドユニット及び上記撮像手段を備え、個別に実装作業を行う複数の実装ユニットと、これらの実装ユニットを統括的に制御する統括制御手段とを備える(請求項7)ようにしても良い。

0029

このようにすると、独立した表面実装機を複数台別々に稼動させるよりも格段に柔軟性に富んだ生産管理を行うことができる。また、各表面実装機に対する画像処理が一括して統括制御手段でなされるので、制御効率が向上し、コスト低減を図ることができる。

0030

さらに、このような構成の場合、各撮像手段と画像処理手段との通信距離が長くなりがちであるが、無線化によってケーブル長の制約を受けないようにしているので、通信距離が長くなってもデータ転送を確実に行うことができる。

0031

請求項8の発明は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の物品認識装置を備えた物品処理装置としての部品試験装置であって、電子部品の各種試験を行う試験手段と、部品供給部から上記試験手段に部品を搬送する移動可能な部品搬送手段とを備え、この部品搬送手段に上記撮像手段が搭載されていることを特徴とする。

0032

また請求項9の発明は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の物品認識装置を備えた物品処理装置としての基板検査装置であって、検査されるプリント基板の上方に位置する移動可能な基板検査用ヘッドを備え、この基板検査用ヘッドに上記撮像手段が搭載されていることを特徴とする。

0033

これらの部品試験装置や基板検査装置は、高速、高精度、小型軽量かつ低コストの物品認識装置を備えたものとなるので、部品試験や基板検査の動作においても高速化や高精度化が図られ、部品試験装置自体あるいは基板検査装置自体の小型軽量化や低コスト化が図られる。

発明の効果

0034

以上の説明で明らかなように、本発明によると、物品認識装置において移動式の撮像手段による高精度の画像を高速で画像処理部に転送するとともに、装置を小型軽量化し、低コスト化することができる。そしてこれを備えた物品処理装置(表面実装機、部品試験装置および基板検査装置)において、高速化や高精度化が図られるともに物品処理装置自体の小型軽量化や低コスト化を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0035

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

0036

図1は、本発明に係る物品認識装置を搭載した表面実装機の第1実施形態の部分平面図である。また図2は同部分正面図であり、図3は同部分側面図である。当実施形態の表面実装機は、オンザフライスキャン式の表面実装機であって、主に各部機構の作動によってプリント基板3に電子部品C(IC、トランジスタコンデンサ等の小片状のチップ部品)を実装する本体機構部10と、その作動を制御するコントローラ50(図5参照)とからなる。本体機構部10は、基台1等からなる実装機本体と、この実装機本体に対して移動可能なヘッドユニット6とを有している。上記基台1上には、プリント基板搬送用コンベア2が配置され、プリント基板3がこのコンベア2上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。

0037

上記コンベア2の両側には、部品供給部4が配置されている。これらの部品供給部4には、多数列のテープフィーダー4aが設けられている。各テープフィーダー4aは、各々、電子部品Cを所定間隔おき収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、ヘッドユニット6により電子部品Cが間欠的に取り出されるようになっている。

0038

基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット6が装備されている。このヘッドユニット6は、部品供給部4とプリント基板3が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、X軸方向及びY軸方向に移動することができるようになっている。

0039

すなわち、基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット6が移動可能に保持され、このヘッドユニット6に設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット6が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。

0040

また、Y軸サーボモータ9及びX軸サーボモータ15には、それぞれエンコーダ9a,15aが設けられており、これによって上記ヘッドユニット6の移動位置が検出されるようになっている。

0041

また基台1には、ヘッドユニット6のX−Y移動範囲を取り囲むように4本の本体側アンテナ61(61a、61b、61c、61d)が設けられている。本体側アンテナ61は、後に詳述するコントローラ50の送受信機60が、ヘッドユニット6に搭載されたカメラ18の送受信機30と無線通信を行うためのアンテナである(図5参照)。

0042

さらに基台1には、ヘッドユニット6のX−Y移動範囲の一角図1の左上側)に充電ユニット40が設けられている。後に詳述するが、充電ユニット40はカメラ18に搭載されたバッテリ37を充電するための装置である(図4参照)。

0043

ヘッドユニット6には、電子部品を保持する吸着ノズル16aを先端に備えた複数の実装用ヘッド16が設けられている。この実装用ヘッド16は、ヘッドユニット6のフレームに対して昇降(Z軸方向の移動)及びノズル中心軸(R軸)回りの回転が可能とされ、図外のZ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びR軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。なお、当実施形態では、実装用ヘッド16が6個配設された構成を示している。

0044

更にヘッドユニット6には、撮像ユニット20が搭載されている。撮像ユニット20は、吸着ノズル16aに吸着された電子部品Cを撮像するためのユニットで、フレーム21にカメラ18、ミラー17及び照明装置19を取付けたものである。

0045

図3に示すように、フレーム21は、ヘッドユニット6の背面(図3では左側)から下方にかけて設けられた枠体であって、ヘッドユニット6に支持されている。フレーム21の上部にはX軸方向に延びるボールねじ軸23(ヘッドユニット6に支持されている)が挿通されている。またフレーム21にはボールねじ軸23に螺合するナット部分(図示せず)が設けられている。ボールねじ軸23は撮像ユニット軸サーボモータ22により回転駆動され、その回転によってフレーム21がX軸方向(実装用ヘッド16の列設方向)に移動するようになっている。また、撮像ユニット軸サーボモータ22にはエンコーダ22aが設けられており、これによって撮像ユニット20の移動位置が検出されるようになっている。

0046

フレーム21における、吸着ノズル16aの下方には、LED等からなる照明装置19が設けられ、吸着ノズル16aに吸着された電子部品Cを下方から照明するようになっている。

0047

フレーム21における、照明装置19の下方には、ミラー17が設けられている。ミラー17は、その鏡面を斜め後ろ上方に向けた状態(上方から入射した光が後方のカメラ18に向けて反射する状態。Y軸、Z軸に対する傾斜角は約45°)で固定されている。

0048

フレーム21における、ミラー17の後方には、カメラ18が設けられている。カメラ18はCCDラインセンサからなる撮像手段であり、そのレンズ面を前方のミラー17に向けた状態でフレーム21に固定されている。そして、このカメラ18をX軸方向に移動させつつ撮像することにより、ミラー17を介し、X−Y平面に平行な電子部品Cの像を得ることができるようになっている。

0049

また、後に詳述するが、カメラ18には通信装置が備えられており、通信のためのカメラ用アンテナ18aが設けられている。

0050

カメラ18及び照明装置19で消費する電力はカメラ18に内蔵されたバッテリ37によって供給される。また、カメラ18が送受信する信号は全て無線通信によってなされる。従って、撮像ユニット20とその外部とを連絡する電気配線は設けられておらず、撮像ユニット20は物理的な電気配線から独立している。

0051

図4は、カメラ18及び充電ユニット40の部分断面図であり、バッテリ37への充電方法を示す説明図である。カメラ18に内蔵されたバッテリ37は、カメラ18の各作動部及び照明装置19の電源となっている。バッテリ37には整流回路を含む電源回路35が接続されており、さらに電源回路35には2次コイル36が接続されている。2次コイル36は、カメラ18のケース下面付近に設けられている。

0052

一方、充電ユニット40の内部上面付近には1次コイル41が設けられ、1次コイル41には交流電力を供給する電力供給回路59が接続されている。充電ユニット40は、1次コイル41とともに昇降自在に設けられている。カメラ18が充電ユニット40の上方にあって、充電ユニット40が上昇したとき(図4二点鎖線で示す状態)、充電ユニット40とカメラ18とが僅かの隙間をもって近接するようになっている。そして、この状態で1次コイル41に交流電流が流されると、電磁誘導によって2次コイル36に交流電流が流れる。これが電源回路35によって整流され、バッテリ37に充電されるようになっている。

0053

図5は、当実施形態の概略制御ブロック図である。本体機構部10の制御系の構成は、主にカメラ18、照明装置19、各サーボモータ(Y軸サーボモータ9、X軸サーボモータ15及び撮像ユニット軸サーボモータ22等)、各エンコーダ9a,15a,22a及び充電ユニット40からなる。

0054

カメラ18には、上述の電源回路35、2次コイル36及びバッテリ37以外に、送受信機30(送信機30a及び受信機30b)、タイミングジェネレータ31、CCD32、アンプA/D33及びメモリバッファ34を備える。

0055

受信機30bは、コントローラ50から送信される撮像タイミングのトリガー信号を無線で受信し、タイミングジェネレータ31に伝達する。タイミングジェネレータ31は、トリガー信号に基づいて撮像タイミングを決定し、CCD32に撮像信号を送るとともに、これと同期した発光信号を照明装置19に伝達する。照明装置19は発光信号に基いてLEDを発光させ、吸着ノズル16aに吸着された電子部品Cを照明する。CCD32は撮像信号に基いて撮像する。即ちレンズから入射した光の情報(照明された電子部品Cの像)を電気信号に変換する。その画像情報はアンプA/D33に送られ、デジタル信号に変換される。デジタル化された画像データはメモリバッファ34に一旦格納される。そして所定のタイミングで送信機30aに送られ、送信機30aはそれをコントローラ50に無線で送信する。また送信機30aは、バッテリ37の残容量情報もコントローラ50に無線で送信する。

0056

コントローラ50は、本体機構部10の内部の適所に設けられ、論理演算を実行する周知のCPU、そのCPUを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROMおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAM等から構成されている。コントローラ50は、機能構成として主制御部51、画像処理部52、送受信機60(送信機60a及び受信機60b)、駆動軸制御部57、充電ステーション制御部58及び電力供給回路59を含んでいる。なお、コントローラ50(主に主制御部51、画像処理部52、送受信機60)とカメラ18とが当実施形態における物品認識装置として機能する。

0057

主制御部51は、コントローラ50内の各制御部の作動を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従って、各制御部が円滑に効率良く本体機構部10のコントロールを行うよう制御する。

0058

画像処理部52は、機能構成としてタイミングジェネレータ53、画像メモリ54、画像処理CPU55を含んでいる。タイミングジェネレータ53は、主制御部51からの撮像指令を受けて撮像タイミングのトリガー信号を送信機60aに伝達する。送信機60aは、これを無線でカメラ18に送信する。

0059

受信機60bは、カメラ18によって撮像された電子部品Cの画像データをカメラ18から無線で受信し、画像処理部52の画像メモリ54に伝達する。画像メモリ54は、この画像データを展開する。画像処理CPU55は、画像メモリ54に展開された画像データに基いて画像処理を実行し、主制御部51に伝達する。主制御部51は、その画像に基づいて吸着状態の認識を行う。具体的には吸着ノズル16aによる部品吸着の有無判別や部品の吸着ズレ量の演算を行う。そして、演算された吸着ズレ量に基づいて実装位置の補正を行う。

0060

駆動軸制御部57は、エンコーダ9a,15aからの信号によってヘッドユニット6の現在位置(X,Y)を検知しながら、Y軸サーボモータ9及びX軸サーボモータ15を駆動制御してヘッドユニット6を所定の位置に移動させる。ヘッドユニット6を実装位置に移動させる際には、主制御部51で演算された位置補正を反映させる。

0061

また駆動軸制御部57は、エンコーダ22aからの信号によって撮像ユニット20のヘッドユニット6に対するX軸方向の現在位置を検知しながら、撮像ユニット軸サーボモータ22を駆動制御して撮像ユニット20を所定の位置に移動させる。

0062

さらに受信機60bは、バッテリ37の残容量情報もカメラ18から無線で受信し、主制御部51に伝達する。主制御部51は、その残容量に基いて充電要否を判定し、判定結果を充電ステーション制御部58及び電力供給回路59に伝達する。

0063

充電ステーション制御部58は、充電要のときには充電ユニット40の上昇手段(モータ等)を駆動させて充電ユニット40を上昇させる。充電不要(充電完了)となったときには充電ユニット40を降下させる。

0064

電力供給回路59は、充電要のときには充電ユニット40の1次コイル41に所定の交流電力を供給する。充電不要(充電完了)となったときにはその供給を停止する。

0065

本体機構部10とコントローラ50との間でなされる無線デジタル通信の方法として、無線LAN(Local Area Network)規格が用いられている。無線LAN規格には、例えばIEEE802.11b(現在最も普及している規格であって、2.4GHz帯無線周波数を利用し、最大11Mbits/sの転送レートを実現する。)、IEEE802.11g(既に実用化されており、今後普及が見込まれる規格であって、2.4GHz帯の無線周波数を利用し、最大54Mbits/sの転送レートを実現する。)及びIEEE802.11a(5GHz帯の無線周波数を利用し、最大54Mbits/sの転送レートを実現する。)などがあり、適宜選択的に設定して良い。

0066

次に、図6〜8のフローチャートを参照しつつ、コントローラ50の制御に基づく実装機の実装動作の一例について説明する。

0067

図6は、実装動作の概略メインフローチャートである。当実施形態の実装機は、実装するプリント基板3に応じた電子部品Cの組み合わせや実装位置等を一纏まりにした基板データが準備されている。そこでまず実装するプリント基板3に応じた基板データを選択し、読み込む(ステップS1)。次に、プリント基板3をコンベア2によって実装位置(図1に二点鎖線で示す位置)まで搬送し、固定する(ステップS3)。

0068

次に、無線通信によってバッテリ37の残容量を確認する(ステップS5)。充分なバッテリ残容量があり、ステップS5でYESと判定されたときはステップS9に移行し、部品吸着処理が実行される。即ちヘッドユニット6をテープフィーダー4aの上方位置まで移動させ、実装用ヘッド16を降下させて吸着ノズル16aで所定の電子部品Cを吸着する。当実施形態では、実装用ヘッド16を6個備えるので、最大6個の電子部品Cを吸着することができる。従って、1個ずつ吸着して実装する場合に比べて実装効率が高められている。

0069

ステップS9の部品吸着後、その吸着状態の認識が行われる(ステップS11)。図7は、ステップS11の吸着状態認識のための概略サブルーチンである。このサブルーチンがスタートすると、まず画像処理部52の送信機60aが撮像のトリガー信号を無線で送信し(ステップS21)、カメラ18の受信機30bがこれを受信する(ステップS23)。カメラ18は、このトリガー信号に基づき撮像を行う(ステップS25)。具体的には、撮像ユニット20が図2に示すような退避位置(列設された実装用ヘッド16の最端位置よりも更に外側の位置)にある状態から撮像を開始する。そして撮像ユニット20をX軸方向に移動させつつ撮像が行われる。撮像ユニット20が撮像完了位置(列設された実装用ヘッド16のもう一方の最端位置)に達したとき撮像を終了する。

0070

なお、この撮像はヘッドユニット6を実装位置まで移動させる間になされる。従って、ヘッドユニット6を部品供給部4から実装位置まで最短経路を辿って移動させることができる上、その移動時間を有効利用して撮像が行われるので、時間短縮が図られ、実装効率が高められている。

0071

ステップS25の撮像が完了すると、その画像データをアンプA/D33でデジタルデータに変換し、メモリバッファ34に一旦格納する。格納された画像データは所定のタイミングで送信機30aに送られ、送信機30aはそれを無線で送信する(ステップS29)。送信された画像データは、コントローラ50の受信機60bで受信される(ステップS31)。このとき、4本の本体側アンテナ61(61a、61b、61c、61d)がヘッドユニット6のX−Y移動範囲を取り囲むように設けられているので、ヘッドユニット6がどの位置にあってもカメラ18との無線通信が良好に行われ、データ転送の確実性が高められている。

0072

次に、受信した画像データを画像メモリ54が展開し、画像処理CPU55がその画像データに基いて画像処理を実行する(ステップS33)。そして主制御部51が、その画像に基づいて吸着状態の認識を行う(ステップS35)。具体的には吸着ノズル16aによる部品吸着の有無判別や部品の吸着ズレ量の演算を行う。

0073

図6のフローチャートに戻り、続くステップS13で、演算された吸着ズレ量に基づいて実装位置の補正を行う。そして補正後の実装位置において、電子部品Cをプリント基板3に実装する。具体的には、ヘッドユニット6を補正後の実装位置に移動させ、実装用ヘッド16を降下させて電子部品Cをプリント基板3に載置する。そして吸着ノズル16aの負圧を解除する。

0074

遡って、ステップS5でNOと判定されたとき、即ちバッテリ37の残容量が不充分であり、充電が必要であると判断されるときは、ステップS9に移行する前にステップS7に移行してバッテリ37の充電が行われる。

0075

図8は、ステップS7に示す充電のサブルーチンである。このサブルーチンがスタートすると、まずカメラ18が充電ユニット40の上方に位置するように、ヘッドユニット6及び撮像ユニット20を移動させる(ステップS41)。次に充電ユニット40を上昇させ、カメラ18に接近させる(ステップS43)。詳しくは、充電ユニット40の1次コイル41とカメラ18の2次コイル36との間に効率良く電磁誘導が起こる位置まで両者を接近させる。

0076

そして、電力供給回路59から1次コイル41に交流電力を供給して充電を開始する(ステップS45)。1次コイル41に交流電流を流すと、電磁誘導によって2次コイル36に交流電流が発生する。この交流電流は電源回路35の整流回路によって整流され、バッテリ37に充電される。続いてステップS47で、無線通信によってバッテリ37の残容量が逐次確認され、バッテリ残容量が充分であると判定されるまで充電が続けられる。

0077

ステップS47でYESと判定される、つまりバッテリ残容量が充分となるまで充電されると、電力供給回路59からの電力供給が停止され、充電が終了する(ステップS49)。そして充電ユニット40が上昇前の位置まで降下する(ステップS51)。

0078

なお、図6のフローチャートにおいて、ステップS17の後、更に電子部品Cの実装を続けるときはステップS5〜ステップS17の制御を繰り返す。また同じ種類の別のプリント基板3に実装するときはステップS3〜ステップS17の制御を繰り返す。更に別の種類のプリント基板3に実装するときはステップS1〜ステップS17の制御を繰り返す。

0079

以上説明したように、当実施形態の表面実装機は、高屈曲性の高価なカメラケーブルや、それを敷設するためのケーブルベアを用いず、画像データの転送を無線通信で行っているので、省配線化によるコストダウンが図られている。またカメラケーブルの耐屈曲性を考慮する必要もないので、装置の小型軽量化が図られている。さらにケーブル長の限界に制約されることがないため、カメラ18の移動範囲(ヘッドユニット6の移動範囲と、ヘッドユニット6に対する撮像ユニット20の移動範囲との和)の設定自由度が高められている。更に加えて、カメラケーブルの断線による故障の虞もなく、信頼性が高められている。

0080

また、電力の供給や撮像のためのトリガー信号の伝達も無線化されているので、省配線化によるコスト低減と信頼性向上が図られている。

0081

次に、本発明に係る表面実装機の第2実施形態について図9を参照しつつ説明する。なお、同図において第1実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。図9は、当実施形態の構造及び制御を示す概略ブロック図である。

0082

この表面実装機は、第1実施形態の表面実装機を複数台同時稼動させるような生産要求があるときに用いると好適なものであって、それぞれに物品認識装置を備えた複数台の表面実装機を一纏まりにして、全体として1台の表面実装機とみなしたような構成となっている。

0083

具体的には、第1実施形態のコントローラ50を、本体機構部10と有線通信を行う部分と無線通信を行う部分とに機能分離する。そして有線通信を行う部分を個別コントローラ75として各本体機構部10に付随させて実装ユニット70となし、無線通信を行う部分を複数台分一纏まりにして統括コントローラ80となした構成となっている。

0084

従ってこの表面実装機は、複数の実装ユニット70と、これらを統括して制御する統括コントローラ80とからなる。またそれぞれの実装ユニット70に搭載された各カメラ18と、統括コントローラ80(主に送受信機81、画像処理部82及び主制御部83)とが当実施形態の物品認識装置として機能する。

0085

図9には3台の実装ユニット70を示しているが、2台でも4台以上でも良い。これらの構成は共通しているので、図9には1台の実装ユニット70(図の左上)について詳細な構成を示し、他の実装ユニット70については簡略化して示している。

0086

実装ユニット70は、上述のように本体機構部10と個別コントローラ75とに大別される(構造としては、個別コントローラ75は本体機構部10の内部の適所に設けられている)。本体機構部10は、第1実施形態の本体機構部10と同様であり、カメラ18には統括コントローラ80とデジタル無線通信を行う送受信機30が設けられている。個別コントローラ75は、第1実施形態のコントローラ50に相当するものであるが、画像処理部が含まれていない。また、本体機構部10との情報伝達有線でなされる。個別コントローラ75の主制御部76は、第1実施形態の主制御部51に相当するものであるが、画像処理に関する演算や記憶は行わない。また送受信機60によって統括コントローラ80とのデジタル無線通信を行う。無線方式は、第1実施形態と同様の無線LANである。

0087

統括コントローラ80は、各実装ユニット70とは切離して設けられ、実装ユニット70とデジタル無線通信を行うことによってこれらを統括して制御する。統括コントローラ80は、機能構成として送受信機81、画像処理部82、主制御部83及び生産管理部84を含む。

0088

主制御部83は、統括コントローラ80内の各制御部の作動を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従って、各制御部が円滑に効率良く各実装ユニット70のコントロールを行うよう制御する。

0089

送受信機81は、カメラ18の送受信機30に撮像タイミングのトリガー信号を送信する。また送受信機30から、撮像した電子部品Cの画像データを受信する。また、個別コントローラ75の送受信機60に生産管理情報を送信し、送受信機60から、実際の生産状態の情報を受信する。

0090

画像処理部82は、第1実施形態の画像処理部52と同様であり、撮像タイミングのトリガー信号を送受信機81に伝達する。またカメラ18から受信した画像データを展開し、画像処理を実行する。

0091

画像処理部82による画像に基づいて、主制御部83が吸着状態の認識を行う。具体的には各実装ユニット70における吸着ノズル16aによる部品吸着の有無判別や部品の吸着ズレ量の演算を行う。そして、演算された吸着ズレ量に基づいて実装位置の補正を行う。その位置補正情報は、送受信機81から個別コントローラ75の送受信機60に無線で転送され、駆動軸制御部57の制御に反映される。

0092

生産管理部84は、各実装ユニット70における生産状態(実装する基板の種類や個数、或いは生産ピッチ等)を一括して管理する。即ち予め設定されている装置全体としての生産計画と実際の生産状態とを照合し、どの実装ユニット70でどの種類のプリント基板3をどのような生産ピッチで何個生産すればよいか等の生産管理情報を決定する。その生産管理情報は送受信機81から個別コントローラ75に転送される。

0093

統括コントローラ80と各実装ユニット70との無線通信が行われる際、その通信データにはIDデータが付加される。IDデータは、実装ユニット70ごとに異なる個別の識別情報である。このIDデータを付加することにより、各実装ユニット70における受信側では、どの実装ユニット70(詳しくはどのカメラ18、或いはどの個別コントローラ75)に対して送信されたデータであるかを確実に識別することができる。また統括コントローラ80における受信側では、どの実装ユニット70(詳しくはどのカメラ18、或いはどの個別コントローラ75)から送信されたデータであるかを確実に識別することができる。

0094

次にこの表面実装機の実装動作の一例について説明する。個々の実装ユニット70における実装動作は、図6図8に示すフローチャートに準じた動作となる。但し、画像処理部82が各実装ユニット70に対する画像処理を一括処理するようにしているため、吸着状態認識動作図7参照)の一部が異なり、次のようになっている。

0095

図7に示すサブルーチンにおいて、ステップS21で、画像処理部82から実装ユニット70のカメラ18ごとに、個別のIDデータが付加された撮像のトリガー信号が発せられる。この信号が送受信機81から送信される。

0096

各カメラ18は、送受信機30でそのトリガー信号を受信する(ステップS23)。そして、受信したトリガー信号のうち、自己のIDデータが付加されたトリガー信号を抽出し、それに基いて撮像を行う(ステップS25)。ステップS25の撮像が完了すると、その画像データをアンプA/Dでデジタルデータに変換し、メモリバッファに一旦格納する。格納された画像データには個別のIDデータが付加され、所定のタイミングで送受信機30から送信される(ステップS29)。

0097

送信された画像データは、統括コントローラ80の送受信機81で受信される(ステップS31)。受信した画像データは画像処理部82に送られる。画像処理部82では、IDデータに基いて、どの実装ユニット70からの画像データであるかを認識した上で、ステップS33の処理を行う。即ち受信した画像データを画像メモリが展開し、画像処理CPUがその画像データに基いて画像処理を実行する。そして主制御部83が、その画像に基づいて吸着状態の認識を行う(ステップS35)。具体的には吸着ノズル16aによる部品吸着の有無判別や部品の吸着ズレ量の演算を行い、リターンする。

0098

次に、全ての実装ユニット70と統括コントローラ80とからなる当表面実装機全体の動作について説明する。先ず、生産管理部84が予め設定されている装置全体としての生産計画(生産する基板の種類や個数、納期等)に基づき、各実装ユニット70における生産計画(各実装ユニット70において生産する基板の種類や個数、生産ピッチ等)を決定する。

0099

そしてそれを送受信機81から各実装ユニット70の個別コントローラ75に各IDデータを付加して送信する。各実装ユニット70では、受信したデータのうち、自己のIDデータの付加されたデータを抽出し、そのデータ(生産計画)に基いて実装動作を行う。また実際の生産状態を送受信機60から統括コントローラ80にIDデータを付加して送信する。

0100

生産管理部84では、IDデータに基いて各実装ユニット70における実際の生産状態を認識し、計画と実際とを照合しつつ、必要に応じて生産計画を修正する。例えば、ある実装ユニット70に何らかのトラブルが発生して生産数が計画より少なくなくなった場合は、その不足分を他の実装ユニット70に割り振って、全体として計画通りの生産ができるように個々の生産計画を修正する。

0101

修正された生産計画は送受信機81から各実装ユニット70の個別コントローラ75に各IDデータを付加して送信され、実装ユニット70での実装動作に反映される。

0102

このように、統括コントローラ80で全体の生産管理を行うので、独立した実装機を複数台別々に稼動させるよりも格段に柔軟性に富んだ生産管理が可能となっている。

0103

また、各実装ユニット70に対して統括コントローラ80の画像処理部52が共有化されているので、制御効率が向上し、コスト低減が図られている。

0104

また、統括コントローラ80と各実装ユニット70との通信を無線によって行っているので、ケーブル長さの制約を受けることもなく、確実なデータ転送が行えるようになっている。更に統括コントローラ80と実装ユニット70との無線通信において、個別のIDデータを付加したデータを送受信するので、同一通信範囲内に複数の実装ユニット70が混在していてもデータの識別を容易に行うことができる。

0105

以上、本発明の第1及び第2実施形態について説明したが、これら以外にも特許請求の範囲内で適宜変形して良い。例えば、無線通信による転送データは、アナログ信号であっても良い。その場合でも無線化による一定の効果(装置の小型化等)を得ることができる。但し、アナログデータ転送ではノイズ等の影響を受けた場合、画像情報の信頼性が低下するのに対し、デジタルデータ転送はノイズ等の影響を受けてもデータの整合性チェック等でデータの信頼性を高めることができるので、アナログテータ転送よりも望ましい。

0106

また、無線の規格は、無線LAN規格に限定するものではなく、他の規格や独自のプロトコルによっても良い。さらに無線方式としては、電波式とするのが一般的であるが、これに限定するものではなく、例えば赤外線を用いた光通信等によっても良い。

0107

上記実施形態では、本体側アンテナ61を4本とし、ヘッドユニット6の移動範囲を取り囲むように配したが、ヘッドユニット6がどのように移動しても確実にデータの送受信ができるようになっていれば必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ヘッドユニット6の移動範囲の中心付近に、1本のアンテナを設けるようにしても良い。

0108

上記実施形態では、バッテリ37の充電方式を、電磁誘導を利用した無線の充電としたが、必ずしも無線化しなくても良い。例えばカメラ18と充電ユニット40との双方に接点(電極)を設け、充電ユニット40が上昇したときに接点を介して通電され、バッテリ37が充電されるようにしても良い。

0109

またカメラ18の電源として、必ずしも充電式のバッテリ37を用いる必要はない。例えば電源線を用いて有線で電力を供給しても良い。また、撮像のトリガー信号も、信号線を用いて電力を供給しても良い。このようにすると、これらを無線化した場合に比べて省配線化の効果が目減りするものの、カメラケーブルの無線化による効果を充分得ることができる。これら電源線や信号線は、ケーブル長の制約もなく、カメラケーブルに対して比較的容易に耐屈曲性を高めることができ、高屈曲性のものであっても比較的安価で供給されるからである。

0110

上記実施形態の表面実装機として、本発明による効果が最も顕著に得られるオンザフライスキャン式のものを挙げたが、必ずしもこれに限定するものではなく、移動式のカメラ18を備えたものであれば良い。例えばカメラ18がヘッドユニット6に固定して設けられた表面実装機に適用しても良い。

0111

上記実施形態として、本発明が適用される物品処理装置として表面実装機を挙げたが、これに限定するものではなく、例えば部品試験装置や基板検査装置等にも適用可能である。

0112

上記部品試験装置は、電子部品を供給する部品供給部と、電子部品の各種試験を行う検査ソケット(検査手段)と、部品供給部から上記試験手段に部品を搬送する移動可能なヘッドユニット(部品搬送手段)とを備え、ヘッドユニットにより電子部品を部品供給部から検査ソケットへ搬送し、検査ソケットにセットして各種試験を行うようになっている。この部品試験装置に適用する場合、ヘッドユニットにカメラを搭載する一方、部品試験装置の本体側に画像処理手段を設け、両者間の通信(画像データの送信等)を無線で行うようにすれば良い。そして、ヘッドユニットに吸着、保持された部品を上記カメラで撮像して画像認識し、それに基いて部品吸着状態適否の判別や、検査ソケットへのセット時の位置補正等を行う。

0113

また上記基板検査装置は、検査されるプリント基板の上方に位置する移動可能な基板検査用ヘッドを備え、この基板検査ヘッドによってプリント基板に実装された電子部品の実装状態を検査するようになっている。この基板検査装置に適用する場合、検査ヘッドにカメラを搭載する一方、基板検査装置の本体側に画像処理手段を設け、両者間の通信(画像データの送信等)を無線で行うようにすれば良い。そして、プリント基板に実装された部品を上記カメラで撮像して画像認識し、それに基いて部品実装状態の適否を検査する。

図面の簡単な説明

0114

本発明の第1実施形態に係る表面実装機を概略的に示す平面図である。
上記表面実装機の一部を省略して示す正面図である。
上記表面実装機の一部を省略して示す側面図である。
上記表面実装機の撮像手段及び電力供給手段の部分断面図であり、バッテリへの充電方法を示す説明図である。
上記表面実装機の概略制御ブロック図である。
上記表面実装機の実装動作のための概略フローチャートである。
図6に示すフローチャートにおける、吸着状態認識のサブルーチンである。
図6に示すフローチャートにおける、充電のサブルーチンである。
本発明の第2実施形態に係る表面実装機の構造と制御構成とを概略的に示すブロック図である。

符号の説明

0115

4部品供給部
6ヘッドユニット
16実装用ヘッド
16a吸着ノズル
18カメラ(撮像手段)
30送受信機(無線通信手段)
30a送信機
30b受信機
37バッテリ
40充電ユニット(電力供給手段)
52画像処理部(画像処理手段)
60 送受信機(無線通信手段)
60a 送信機
60b 受信機
70実装ユニット
80統括コントローラ(統括制御手段)
81 送受信機(無線通信手段)

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