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JP4643400B2 - 部品計数装置 - Google Patents

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JP4643400B2
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Description

本発明は、同一平面上に配置された部品の計数装置、計数方法などに関する。
電子部品をプリント基板に装着する部品実装機と言われる産業機械がある。この部品実装機は、次々に搬送されてくるプリント基板に対し電子部品を高速に装着するため、同一の電子部品を多量に保持しておく必要がある。そこで、図11に示すような、同一の電子部品202が一列に保持された部品テープ203と称される細長いテープが巻き付けられたリール201を部品実装機に装着することで、部品実装機に電子部品を多量に保持させ、かつ、高速で安定した電子部品の供給を実現している。
また、部品実装機は、特定のプリント基板に対応する専用機ではなく、複数種類のプリント基板に電子部品を装着することが可能な汎用機である。従って、あるプリント基板の生産が終了すれば、新たな別種類のプリント基板を部品実装機で生産することが行われている。このように装着対象のプリント基板が変更された場合、部品実装機に装着されるリール201も新たなプリント基板に対応するように組み替えがなされる。この場合、ある電子部品202を保持するリール201が新たに部品実装機に装着されたり、新たなプリント基板に対応する電子部品202を保持していないリール201が一部の電子部品202を保持した状態で部品実装機から取り外されたりする。
このように、新たなリール201が部品実装機に取り付けられる際に、そのリール201が保持している部品数を部品実装機などに教示する必要がある。これは部品数から部品実装機で使用する部品数を減算し、部品切れを予想してあらかじめ警告を発するために用いられたり、最も効率よく生産するためのリールの装着位置の決定に用いられたりする。
また、電子部品202の在庫数を調査するために、工場内の電子部品202の保有数をある時点で調査するいわゆる棚卸しの際にも、リール201が保持している電子部品202の数を知る必要がある。
従来、リール201が保持している電子部品202の数を計数するには、図12に示すような計数装置10を用い、一方のシャフト11に空のリールを装着し、他方のシャフト11に計数対象となるリールを装着し、空のリールに部品テープを巻き付けていく際に測定部12で部品テープの長さを測定し、当該長さから部品テープに保持される部品数を割り出すことで、リールが保持する部品数を計数している(例えば、特許文献1参照)。
実開平4−73276号公報
ところが、前記計数装置では、非常に長い部品テープをリールに巻き付け、さらに巻き戻さなければならないので部品数の計数に長い時間を要することになる。
また、部品テープをリールからある程度引き出し、空のリールに引き出した部品テープを巻き付けた残りの部品テープの長さを測ることになるため、最初に引き出した部品テープの部分が保持する電子部品は計数から除外され、正確な計数を行うことができない。
さらに、電子部品の数を直接数えているのではなく、部品テープの長さから電子部品の数を割り出しているため、例えば、元々電子部品が保持されていない部品テープの両端部や、何らかの事情で欠品となっている部分であっても、部品テープの長さは存在するため、存在しない電子部品を計数することもある。
本発明は上記点に鑑みなされたものであり、手間をかけずに短時間にリールに保持されるような同一平面内にある部品の数を計数することができる部品計数装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る部品計数装置は、同一平面上に配置されて部品保持部材に保持される部品を計数するための装置であって、前記部品が保持される面と交差する方向にX線を照射する照射手段と、前記部品保持部材を透過したX線の強度分布を検出する検出手段と、前記検出手段で検出されたX線の強度分布に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段で形成された画像の中の部品像の数を計数する計数手段とを備えることを特徴とする。
これにより、部品を保持部材から取り出すことなど無く、そのままの保持状態で高速に誤差無く部品数を取得することが可能となる。
また、前記検出手段が、X線の強度分布を面状に検出するエリア検出部を備えており、前記部品保持部材と前記検出手段とを相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記エリア検出部で検出されたX線の強度分布に基づき形成される画像の一部が重複し、かつ部品保持部材全体の画像が得られるように前記駆動手段を制御し、前記計数手段はさらに、前記画像の重複部分の部品像から計数すべき部品像を選択する部品像選択手段を備えてもよい。
一方、前記検出手段が、X線の強度分布を線状に検出するライン検出部を備えており、前記部品保持部材と前記検出手段とを相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動手段は、前記ライン検出部の延びる方向に対し垂直に前記部品保持部材と前記検出手段とを相対移動させ、前記駆動制御手段は、前記ライン検出部で検出されたX線の強度分布に基づき形成される線状の画像から前記部品保持部材全体の画像が得られるように前記ライン検出部の検出と同期して前記駆動手段を制御するものとしてもよい。
これらによれば、部品保持部材の一部に対応した領域を検出する小さな検出器を用いても、部品保持部材が保持する全ての部品数を計数することが可能となる。
さらに、計数された部品数を出力する部品数出力手段を備えたり、計数される部品の種類を取得する部品種取得手段を備えてもかまわない。
これらによれば計数された値を有効に活用することが可能となる。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る部品計数方法は、同一平面上に部品を保持する部品保持部材にX線を照射する照射ステップと、前記部品保持部材を透過したX線の強度分布を検出する検出ステップと、前記検出ステップで得られるX線の強度分布に基づき画像を形成する画像形成ステップと、前記画像形成ステップで形成された画像の中の部品像の数を計数する計数ステップとを含むことを特徴とする。
これによれば上記と同様の作用効果を得ることができ、また、前記ステップをコンピュータに実行させる部品計数プログラムでも同様である。
本発明によれば、透過X線の強度分布から得られる画像に基づき部品数を計数するため、リールなどから部品テープを引き出したり巻き戻したりする作業を行うことなく、ほぼそのままの状態で部品数を計数することができるため、手間をかけずに短時間で部品数を計数することが可能となる。
次に、本発明に係る部品計数装置の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本実施形態に係る部品計数装置の装置構成を示す図である。
同図に示すように、部品計数装置100は、X線透視装置101と、部品種取得手段としてのバーコードリーダ102と、部品数出力手段としてのラベルプリンタ103と、これらを制御し管理するモニタやキーボードなどを備えたコンピュータ104とを備えている。
X線透視装置101は、物体を透過したX線の強度分布を電気信号に変換して出力することのできる装置である。なお、このX線透視装置101の詳細な構成については後述する。
バーコードリーダ102は、1次元バーコードの情報を読み取ることができる装置であり、主に、リール201が保持する電子部品202の種類や納入時の個数などの情報を保持し、リール201に付されるバーコードを読み取る。
ラベルプリンタ103は、例えば部品数や年月日などの情報を文字及び1次元バーコードとしてラベルに印刷して出力することのできる装置である。なお、ラベルプリンタ103により出力されたラベルは、リール201に貼着されて利用される。
コンピュータ104は、プログラムによりX線透視装置101を制御して部品数を計数し、ラベルプリンタ103に部品数に関連する情報を出力する装置であり、また、バーコードリーダ102から情報と部品数などとを関連づけた情報を保持し、これらの情報をLAN105を経由して発信する装置である。なお、コンピュータ104の機能構成は後述する。
図2は、X線透視装置101の内部構成を示す斜視図である。
同図に示すように、X線透視装置101は、下方に向いてX線を照射するX線照射部111と、これに対向して配置される検出部112とを備えている。
X線照射部111は、X線発生源からのX線を一定方向に照射する装置であり、後述の検出部112の検出エリアに相当するエリアにX線を照射する能力を備えている。
検出部112は、X線の強度分布を面状に検出するエリアCCDを備えている。このエリアCCDは、例えば25mm×30mmの範囲にX線の強度を検出する多数の検出素子がマトリクス状に配置されており、個々の検出素子から得られる信号と、その検出素子の位置に基づきX線の強度分布が検出できるものとなされている。
また、リール201を載置して水平方向に移動させることができるXYテーブル113を、前記X線照射部111と検出部112との間に備えている。このXYテーブル113は、コンピュータ104からの信号に基づきXYテーブル113を駆動する駆動手段としてのステッピングモータ(図示せず)を備えており、水平面内を移動し、任意の場所で停止できるものとなされている。また、XYテーブル113は、その上面にリール201をねかせて載置することで、電子部品202が配置されている面に垂直にX線が照射されるものとなされている。なお、当該XYテーブル113は、X線の透過に影響を与えない材質で形成されている。
図3は、コンピュータ104の機能構成を、部品計数装置100を構成する各装置と共に示す図である。
同図に示すように、コンピュータ104は、プログラムにより実現される機能構成として、駆動制御部121と、画像形成部122と、計数部123と、信号取得部124と、信号出力部125とを備えている。
駆動制御部121は、X線透視装置101に備えられるXYテーブル113を制御する処理部であり、XYテーブル113に備えられる二つのステッピングモータ(図示せず)をそれぞれ所定量回転させることによりXYテーブル113を水平面の任意の位置に移動させることができるものである。
信号取得部124は、検出部112により検出されたX線の強度分布に関する信号の他、XYテーブル113の位置情報に関する信号や、バーコードリーダ102からの信号を受信するインターフェースである。
画像形成部123は、検出部112から得られるX線の強度分布に基づく電気信号から、図4に示すような画像を形成する処理部である。なお、図4に示す黒い点は電子部品の像を示しており、長い曲線は部品テープ203のエッジを示している。
計数部123は、前記画像形成部122で形成された画像を解析し、画像内に存在する電子部品202の像の数を計数する処理部である。
計数部123はさらに、部品像選択部126を備えている。この部品像選択部126は、前記画像形成部123で形成された複数の画像の重複する部分に電子部品像が存在する場合に計数すべき部品像か否かを選択する処理部である。
選択基準としては、例えば、電子部品像の全体の面積に対し重複する部分の画像に現れる電子部品像の面積が半分以上、かつ、先に形成された画像である場合は計数すべきと判断し、半分未満であれば計数しないと判断する。
信号出力部125は、計数された結果などをラベルプリンタ103に出力するためのインターフェースである。
次に、部品計数装置100を用いた部品計数方法について説明する
まず、計数対象である電子部品202の保持状態を説明する。
図11に示すように、電子部品202は、一定の間隔で部品テープ203に一列に保持されており、この保持状態は部品テープ203全体にわたって一様である。また、部品テープ203は、電子部品202を収容するキャビティが設けられたキャリアテープ204と、当該キャリアテープ204に熱圧着され電子部品202の脱落を防止するためにキャビティを封口するカバーテープ205とで構成されている。部品テープ203の厚みは、約0.5mmである。
リール201は、直径60mm程度の円筒状の軸を備え、軸に巻き付けられた部品テープ203が脱落するのを防止するための直径180mm程度の円板が軸の両端面に備えられている。
そして、本実施形態で計測される電子部品202を保持するリール201は、前記円板の周縁ぎりぎりまで部品テープ203が巻き付けられている。
前記リール201及び部品テープ203部品が部品保持部材として機能しており、X線の透過に影響を与えにくい樹脂や紙などによってリール201や部品テープ203が形成されている。
図5は、本実施形態の部品計数装置100における計数処理の手順を示すフローチャートである。
まず、前記電子部品202が保持されるリール201をX線透視装置101のXYテーブル113にねかせて載置する(S501)。この状態で、電子部品202が配置される面とX線の照射方向とは垂直になる。また、X線の照射方向に対し電子部品202が重なることはない。
本実施形態で使用される検出部112は、一度にリール201全体のX線強度分布を検出することはできないため、図6に示すように、リール201を複数の領域((1)〜25))に分割し、領域毎にX線強度分布を検出していく。
従って、まず検出の初期位置(図6中(1))に検出部112が配置されるように、駆動制御部121は、XYテーブル113のステッピングモータを制御してXYテーブル113を移動させる(S502)。
初期位置への移動が完了すると、X線照射部111からX線が照射され、検出部112はX線の強度分布を面状に検出する(S503)。
次に、画像形成部122は、検出部112からの信号に基づき画像を形成する(S504)。具体的に画像形成部122が形成する画像は、X線が透過しにくい部分は黒く、透過しやすい部分は白く表され、X線の透過量(検出部112の検出強度)に従った濃淡で表された画像である。従って、X線が透過しにくい電子部品202の像は、黒い点で表されることになる。なお、初期位置などでは、該当領域に電子部品202が配置されておらず当該領域はX線強度分布を検出する必要はないが、本実施形態では、制御が容易であるため、電子部品202が配置されていない領域でも検出処理が行われる。
次に、計数部123は、形成された画像内に現れる電子部品202の像を特定し、特定された電子部品202の像の数を計数する(S505)。具体的には、画像解析により電子部品202の像(黒い点)の輪郭を抽出し、抽出された点の数を計数している。ここで、画像の端縁部には一部が欠落した電子部品202の像が存在する。このような電子部品202の像については、計数部123が備える部品像選択部126により、抽出された輪郭が囲む部分の面積が基準の半分以上、かつ、先に形成された画像である場合は計数すべきと判断し、半分未満であれば計数しないと判断する。また、基準となる面積は、電子部品像の面積を統計処理することにより算出される。
次に、図7に示すように、画像形成部122で形成された画像、当該画像に対応する領域を示す図、当該画像内の電子部品202の数、及び、過去に計数された電子部品202の累積数(合計)などをコンピュータ104の画面に表示する(S506)。
次に、検出する領域があれば(S507:Y)、次の領域に移動するように駆動制御部121はXYテーブル113のステッピングモータを制御する(S508)。一方、検出する領域が残っていなければ(S507:N)処理を終了する。
以上の処理が終了後、要すればコンピュータ104に指示を与えることでラベルプリンタ103により計数された値などがラベルに出力される。
ここで、次の領域に移動する際に駆動制御部121は、図8に示すように、連続して形成される画像の端縁部同士が重複するように、ステッピングモータを制御する。このようにすることで、ステッピングモータの精度が悪い場合でも、正確に電子部品202全数を計数することが可能となる。また、重複する画像の長さAは部品テープ203の厚み程度が望ましい。このようにすることで、重複する画像の部分内において、欠けのない電子部品像は重複する方向には一つしか現れないからである。
以上のステップS503からS508を繰り返し行えば、リール201に保持される電子部品202の像の数が全て計数されることとなり、この数は実際の電子部品202の数と同値である。
以上のような構成の部品計数装置100を用い、上記処理内容を実行すれば、リール201から部品テープ203を引き出すことなく電子部品202の数を誤差無く計数することが可能となる。
従って、正確な電子部品202の数を短時間で正確に把握することができるため、部品実装機が処理するプリント基板の種類が変更になった場合に発生するいわゆる段取り替えの作業時間を短縮することができ、また、棚卸しに係る時間やコストを抑制することが可能となる。
なお、本発明では、リール201を複数の領域に分割しX線を検出したが、リール201全体をカバーすることのできる検出器112を用いれば領域に分割する必要はない。
また、X線を検出する領域をオーバーラップさせているが、XYテーブルの移動精度が高ければ、前記領域をオーバーラップさせることなくぴたりとくっつけた状態でX線の強度分布を検出してもかまわない。この場合、重複部分における部品像の選択作業を行う必要はない。
また、電子部品202がリール201に保持されている場合を説明したが、同一平面内に電子部品202が配置されているならば部品トレイに載置されている電子部品202を測定対象としてもかまわない。
(実施の形態2)
次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。
図9は、本実施形態に係る部品計数装置の装置構成を示す図である。
同図に示すように、部品計数装置100は、X線照射部111と、検出部112と、コンベア114と、出力手段としてのチップライタ107と、チップリーダ109と、コンピュータ104とを備えている。また、X線漏洩防止のためのシールドSも備えている。
X線照射部111は、X線発生源からのX線を一定方向に照射する装置であり、コンベア114の幅全体にわたって一度にX線を照射する能力を備えている。
検出部112は、X線の強度分布を線状に検出するラインCCDを備えている。このラインCCDは、コンベア114の幅全体にわたって多数の検出素子が一列に配置されており、個々の検出素子から得られる信号と、その検出素子の位置に基づきX線の強度分布が検出できるものとなされている。
コンベア114は、無端軌道のベルトにリール201を載置し、検出部112の検出素子が並べられる方向に対し垂直にリール201を移動させることのできる装置であり、コンピュータ104によって制御される駆動部106としてのモータと、エンコーダを備えベルトの速度をコンピュータ104にフィードバックすることのできるシャフト108を備えている。
チップライタ107は、例えば部品数や年月日などの情報をリール201に取り付けられているRFID(Radio frequency identification)タグ206に書き込むことのできる装置である。
チップリーダ109は、RFIDタグ206に記憶されている情報を読み出すことができる装置である。
ここで、RFIDタグ206とは、無線により情報の読み書きができる小さなICチップであり、書き込まれた情報を保持しておくことが可能である。
コンピュータ104は、コンベア114の移送速度などを制御してリール201に保持される部品数を計数し、チップライタ107を介してリール201に備えられるRFIDタグ206に部品数に関連する情報を出力する装置である。なお、コンピュータ104の機能構成については前記、及び、図3に示すものと同様であるためその説明を省略する。
次に、本実施形態に係る部品計数装置100を用いた部品計数方法について説明する
ここで、計数対象である電子部品202の保持状態は、前記実施形態と同様である。また、電子部品202を保持するリール201も同様であるが、本実施形態に用いられるリール201の外面にはRFIDタグ206が貼着されている。なお、RFIDタグ206が貼着される位置は、電子部品202の計数に支障のないリール201の軸部分である。
図10は、本実施形態の部品計数装置100における計数処理の手順を示すフローチャートである。
まず、前記電子部品202が保持されるリール201を稼働中のコンベア114の上流側にRFIDタグ206を上にしてねかせて載置する(S901)。
次に、チップリーダ109によりリール201が備えるRFIDタグ206から、リール201が保持している電子部品202の数やロット番号、電子部品202の形状情報などが読み取られ(S902)、コンピュータ104は、これらの情報を取得し格納する。なお、これら情報の取得は、リール201がコンベア114に移送されながら行われる。
次に、リール201がシールドS内に入ってくると、X線照射部111がX線を照射し検出部112はX線の強度分布を線状に検出する(S903)。そして、コンベア114によるリール201の移送速度と検出部112の検出タイミングを同期させながら、リール201が所定量移送されるまで(S904:N)検出が繰り返される。
ここで、リール201の移送速度と検出部112の検出タイミングとの同期とは、検出部112の一度の検出で得られる線状の画像をつなぎ合わせて一枚の面状の画像を得るための同期である。すなわち、検出部112がX線の強度分布を検出してから次の検出までに、コンベア114がリール201を検出部112の検出幅(検出素子一個分の幅)分移動させることを意味している。
そして、この同期はコンピュータ104によってなされており、特にコンベア114による移送速度の制御は、シャフト108が備えるエンコーダ114の信号に基づき駆動部106であるモータを制御して一定の移送速度を実現するフィードバック制御により実行されている。
次に、画像形成部122は、コンピュータ104に蓄積されていた検出部112からの信号に基づきリール201全体に対応する一枚の画像を形成する(S905)。
次に、計数部123は、形成された画像内に現れる電子部品202の像を特定し、特定された電子部品202の像の数を計数する(S906)。本実施形態においても、計数方法は前記実施形態の計数方法と変わらない。ただし、RFIDタグ206から読み出された電子部品202の形状情報に基づく電子部品像の面積を利用しているため、より計数が容易になっている。
次に、チップライタ107は、リール201が保持する電子部品202の数として計数された数をRFIDタグ206に書き込む。
以上によって、一つのリール201についての計数が終了する。ただし、本実施形態では流れ作業で計数処理が行われているため、複数のリール201に対し上記処理が平行して行われている。
以上のような構成の部品計数装置100を用い、上記処理内容を実行すれば、前記実施形態の作用効果を奏するばかりでなく、多量のリール201をより高速に処理することが可能となる。
また、RFIDタグにより、リール201が保持している電子部品202の数を容易にデータとして取得することが可能であるため、棚卸し作業や段取り替え時に有効に利用することが可能となる。
本発明は、部品の計数に適用でき、特に同一部品が大量に保持される場合の部品の計数等に適用できる。
本実施形態に係る部品計数装置の装置構成を示す図である。 X線透視装置の内部構成を示す斜視図である。 コンピュータの機能構成を、部品計数装置を構成する各装置と共に示す図である。 X線強度分布に基づく画像を概念的に示す図である。 本実施形態の部品計数装置における計数処理の手順を示すフローチャートである。 一度の検出領域を破線の四角形で概念的に示す平面図である。 計数結果などが表示された画面例を示す図である。 連続して形成される画像の端縁部同士の重複状態を概念的に示す図である。 他の実施形態に係る部品計数装置の装置構成を示す図である。 前記実施形態の部品計数装置における計数処理の手順を示すフローチャートである。 計測対象である電子部品の保持状態を示す斜視図である。 従来の部品計数装置を示す斜視図である。
符号の説明
100 部品計数装置
101 X線透視装置
104 コンピュータ
106 駆動部
107 チップライタ
109 チップリーダ
111 X線照射部
112 検出部
113 XYテーブル
121 駆動制御部
122 画像形成部
123 計数部
124 信号取得部
125 信号出力部
126 部品像選択部
201 リール
202 電子部品
203 部品テープ
204 キャリアテープ
205 カバーテープ

Claims (3)

  1. 同一平面上に配置されて部品保持部材に保持される部品を計数するための装置であって、
    前記部品が保持される面と交差する方向にX線を照射する照射手段と、
    前記部品保持部材を透過したX線の強度分布を検出する検出手段と、
    前記検出手段で検出されたX線の強度分布に基づき画像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段で形成された画像の中の部品像の数を計数する計数手段と
    前記部品保持部材と前記検出手段とを相対移動させる駆動手段と、
    前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え、
    前記検出手段は、X線の強度分布を面状に検出するエリア検出部を備え、
    前記駆動制御手段は、前記エリア検出部で検出されたX線の強度分布に基づき形成される画像の一部が重複し、かつ部品保持部材全体の画像が得られるように前記駆動手段を制御し、
    前記計数手段はさらに、前記画像の重複部分の部品像から計数すべき部品像を選択する部品像選択手段
    を備えることを特徴とする部品計数装置。
  2. さらに、計数された部品数を出力する部品数出力手段を備える請求項1に記載の部品計数装置。
  3. さらに、計数される部品の種類を取得する部品種取得手段を備える請求項1または2に記載の部品計数装置。
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