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エレクトロニクスソリューションガイド

ハンドブック

エレクトロニクスのためのマシンビジョンおよびバーコードソリューションガイド

コグネックスの画像処理とバーコード読み取りシステムは、製造過程における工程の自動化を実現し、エラーを軽減することができるため、コスト削減と顧客満足度の向上を達成します。また、安全性や品質に関する要件にも応え、基準に満たない製品流通の最小化を実現するトレーサビリティシステムの主要なコンポーネントの一つとなっています。
このソリューションガイドには、生産設備、電子機器メーカーおよびサプライチェーンにおける課題と、コグネックスの画像処理システムやバーコードリーダがどのようにこれらの課題を解決するかをご紹介しています。

このカタログについて

ドキュメント名 エレクトロニクスソリューションガイド
ドキュメント種別 ハンドブック
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このカタログの内容

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エレクトロニクスソリューションガイド OEM資本設備 ■電子機器製造 ■トレーサビリティとプロセスコントロール
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マシンビジョンおよび工業用バーコードリーダの グローバルリーダー 世界で最も信頼性が高いマシンビジョンと 工業用バーコードリーダを提供するCognex® コグネックスは世界中の工場に100万台を超える 2016売上高 創業 システムの導入実績をもち、1981年の創業以来 35年以上にわたって最高の精度、信頼性、性能を 35年以上 提供する画像処理専業メーカーとして成長してき 5億 ました 世界中の大手物流会社、メーカー、マシン 2100万ドル チャネルパートナー ビルダに使用されているコグネックスのソリュー 500+ ションは、コスト削減、効率向上とスループットの 最大化を行います。 コグネックスの画像処理とバーコード読み取りシステム を使用したスマートな自動化はエラーを軽減することが 世界拠点 できるため、結果的にコスト削減と顧客満足度の向上に つながります。多種多様なソリューションと画像エキス 20ヵ国以上 パートの巨大ネットワークによって、非常に高度なアプ システム出荷 リケーションにも対応することができるコグネックス は、最適なビジョンシステム-Build Your Vision-を 1,000,000+ 実現するベストパートナーです。 2 www.cognex.com/machine-visionをご覧ください
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エレクトロニクスのためのマシンビジョン およびバーコードソリューションガイド 画像処理によるガイダンス、検査、配置、識別 コグネックスのマシンビジョンソリューションはエレク トロニクスのメーカーやサプライヤの製造やパッケージ ングにおける問題を解決し、安全性や品質に関する要件 に応えています。コグネックスのセンサ、画像処理シス テム、画像処理式バーコードリーダは、電子部品、半導 体、コンポーネント、IC(集積回路)のパッケージング、 加工済みの電子機器など、非常に高度なアプリケーショ ンにも対応しています。コグネックスのツールは、パワ フルな画像処理テクノロジと堅牢なハードウェアを持 ち、欠陥の削減、アセンブリの確認、製造ライフサイク ル中の情報追跡と取り込みを行い、最高の品質、歩留ま り率とトレーサビリティの向上を実現します。 OEM資本設備 .........................................................4 PCBアライメント .......................................................4 ロボットによる表面実装部品のガイダンス ..............4 はんだペーストの検査 ................................................5 配置後の自動光学検査 ................................................5 電子機器メーカー ...................................................6 ディスプレイ画素欠陥検査による欠陥検査 ..............6 バーコードの読み取り ................................................6 製品筐体の欠陥検査 ....................................................7 スライダーヘッドの光学文字認識(OCR) ..............7 ハブとプラッタアセンブリロボットのガイダンス ..........8 ヘッドジンバルアセンブリロボットのガイダンス ..........8 トレーサビリティとプロセスコントロール ........9 サプライチェーンのトレーサビリティ .....................9 プロセスコントロール ................................................9 3
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OEM資本設備 コグネックスの画像処理システムとバーコードリーダ ロボットによる表面実装部品の は、資本設備サプライヤ、半導体デバイスやプリント 基板(PCB)メーカー向けの、ガイダンス、検査、 ガイダンス 配置、測定、識別など多種多様なアプリケーションに 問題点: 対応しています。マシンビジョンはPCB位置決め、 SMDピッキング、配置、取付確認、そしてはんだ処 表面実装部品(SMD)パッケージに見られるガルウィ 理の検証に欠かせないツールです。 ングのリード、はんだ面、ヒートスラグコンポーネン トは、一般に、はんだペーストプリントによってPCB に接着しますが、水平に配置できないという問題がた びたび発生します。ミクロン単位であっても高さにば PCBアライメント らつきが出てしまうと、機械的ストレスが生じ、温度 条件や電気絶縁性に影響してしまいます。この種のデ 問題点: リケートなプロセスには、非常に精度の高いマシンビ PCB(プリント基板)の製造では、詳細な仕様のほか、 ジョン搭載ロボットが必要なのです。 非常に小さいコンポーネントを正確に検査する必要が あります。PCBの両端にあるフィデューシャルマー クは、適切な回転と移動のオフセットを確保するため 解決策: のものですが、検出が難しいという問題があります。 マシンビジョンはSMDピッキング、配置、取付確認 通常このマークは直径1mmで、基板上の他のコン には欠かせません。In-Sight®VC200マルチスマー ポーネントと重なっているため、背景が紛らわしい場 トカメラによる画像処理システムは、最大4つのカメ 合や製造現場の照明が不足している場合は、目視での ラを異なる角度で設置することで、PCB上の表面実 確認が困難です。 装部品パッケージが正確に配置されることを確認しま す。In-Sight Laser ProfilerとDS1000三次元レー ザー変位センサでの測定が、エリアのプロファイルを 解決策: 補完し、コンポーネントの角度が正し 画像処理搭載ロボットのスピードと精度がなければ、 く、かつ部品が水平に取り付けられ 最新PCBのアセンブリは不可能です。コグネックスは ているかを確認します。 その高度な画像処理システムとアルゴリズム(特許取 得済)を活用し、ロボットアームのガイダンスと照明 画像処理システムはピック&プ によるフィデューシャルマークの検出や配置ミス回避 レースアプリケーションのため を実現する、PCBアライメントの統合ソリューション に位置データをロボットアー を提供します。PatMax®パターンマッチングテクノ ムに伝え、サイクルタイムの ロジは、背景が紛らわしい場合や照明が不十分な環境 短縮と精度向上を実現しま のほか、回転やサイズの違いにも対応し、パーツを正 す。 確に検出することができます。AlignPlus®の画像処 理モーションコントロールも、ロボットによるピック &プレースアプリケーションの精度を高めます。コグ ネックスの画像処理ソリューションは、PCBアセンブ リの欠陥を検出および追跡して、PCBの製造品質を向 上します。たとえば、正確な配置、足りない部品の検 出、さかさまに配置または間違って配置されたコン ポーネントの有無などを確認することができます。 4
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はんだペーストの検査 配置後の自動光学検査 問題点: 問題点: はんだペーストは通常、ステンシルプリントや、場合 配置後の自動光学検査(AOI)には、組立後のプリン によってはスクリーンプリントの際、PCBメタルパッ ト配線基板(PWB)の検査が含まれます。PWBアセ ドに塗布されます。しかし、表面装着テクノロジ ンブリでのSMTの多用により、コンポーネントの小 (SMT)の50 ~ 70%で、はんだペーストによるプ 型化が進み、リード線の数やコンポーネントの密度が リントプロセス中に欠陥が発生しており、そのため、 上がっています。その結果、電子機器のパフォーマン PCB上で使用された後、はんだペーストを検査する必 スは大幅に向上しましたが、手作業での組み立てが実 要があります。コンポーネント挿入前に、スクリーン 質上不可能となり、費用対効果の高い製造スピードで プリントの欠陥を検出できれば、大幅なコスト削減に 検査することも難しくなりました。 つながります。また、はんだペーストの検査で欠陥を 検出できれば、配置後に行われる自動光学検査での検 出に比べて、再作業に要するコストが平均10分の1で 解決策: 済みます。回路テストで欠陥が見つかった場合は、再 コンポーネントの小型化がさらに進めば、高速生産ラ 作業に必要なコストは最大50倍にもなります。 イン上で発生するミス(間違った部品を配置する、部 品をさかさまに配置するなど)は、マシンビジョンテ クノロジを使った自動検査ルーチンでしか検出できな 解決策: くなります。小型のPWBでは、組み立て後に高精度 はんだペーストの量はステンシルの太さやスクリーン の自動検査が重要なのです。SMDデバイスを例にと の開口部分で決まります。平均的な使用量は0.001イ ると、エレクトロニクスメーカーはマシンビジョンを ンチで、三次元マシンビジョンで塗布量を解析し、許 使用することで、付加価値をつける前にPWBなどの 容範囲の量であることを確認する必要があります。コ コンポーネントを検査することが可能となり、再作業 グネックスのVC5画像処理システムは、コグネック を減らし、歩留まり率を高めることができます。In- スの工業用GigEビジョンカメラとDS1000三次元 Sightビジョンシステムでは、解像度、スピード、色 レーザー変位センサに直結し、はんだペーストが許容 特性の機能がさらに強化されました。Cognex CIC 値を超えないように確認します。このように最大4つ 29メガピクセルカメラはCognex VisionPro®ソフ のエリアスキャン、ラインスキャンまたは三次元 トウェアと統合し、PatMax、IDMax®、OCRMax™ 変位センサを組み合わせて、三次元データを などの強力な画像処理ツールへのアクセスを提供しま 正確に測定します。 す。これは費用対効果の高いコストで、最新の集積回 路に必要な密度と機能性を提供しようとしている OEMに最適なシステムです。 5
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電子機器メーカー 画像処理およびバーコード読み取りソリューションは、LCDディスプレイを検査し、たった1ピクセルの欠陥で さえも検出します。また、キーパッド、ガスケット、その他のコンポーネントが正しく配置されていることを確 認します。部品の追跡用バーコードを自動的に読み込み、製品筐体に傷やその他の欠陥がないか確認します。画 像処理ソリューションはスライダーヘッドのOCR(光学式文字認識)機能によって、レーザープリントされたコー ドを読み取るほか、ハブとプラッタアセンブリの誘導およびヘッドジンバルアセンブリ(HGA)ガイダンスを行っ て、スライダーヘッドとサスピションアームの位置を検出、測定します。 電子デバイス製造メーカ バーコードの読み取り ディスプレイ画素欠陥検査 問題点: 問題点: メーカーは製造元に関する情報、バッチ情報またはそ LEDとOLEDディスプレイにおいて、ピクセルの欠陥 の他の重要情報を、ラベルまたはダイレクトパーツ は頻繁に見られますが、許容できるピクセル欠陥値は マーキング(DPM)で電子部品に適用し、トレーサ 企業ごとに異なります。ピクセルの欠陥には「サブピ ビリティを確保しています。技術の進歩により、ハー クセルのスタック」(常にオン – R、G、Bを表示)、 ドドライブが小型化したため、小さな部品により多く 「ダークドット」(常にオフ – 黒の表示)と「ブライト の情報を埋め込む必要が生じています。DPMコード ドット」(常にオン – 白の表示)があります。この種 には1mm×1mmという極小のものもあり、従来の の欠陥は裸眼ではほとんどわからないため、生産ライ バーコードリーダでは読み取ることができません。ま ンのオペレータによる手動検査や、基本システムで、 たアセンブリラインを部品が進むにつれ、コードに傷 正確に検査することは困難です。 や汚れが付き、さらに読み取りが難しくなる場合もあ ります。アセンブリラインに複数の電子部品が混在す る場合は、間違った部品の使用や運用ミスが発生する 解決策: こともあります。 高性能な色検出、ラインスキャン、モノクロの画像処 理システムによって、製造過程での様々な品質および 解決策: プロセス管理が可能になります。ピクセルの欠陥識別 率を向上するには、解像度の高い色検査画像処理シス Cognex DataMan®262UHD(Ultra-High テムが必要です。Cognex In-Sight 5705C画像処 Definition:超高解像度)固定式バーコードリーダを 理システムは、5MPカメラに24ビットのトゥルーカ 使えば、0.7mil(1mil=0.0254mm)という極小サ ラー処理を組み合わせて、単一ソリューションでシン イ ズ の コ ー ド も 読 み 取 る こ と が で き ま す。 グルピクセルの欠陥を識別します。In-Sight 5705C PowerGrid®テクノロジを搭載した2DMax®は、ク 画像処理システムは、製造スピードに対応した性能を ロックパターンやファインダパターンの損傷、または 提供し、シングルピクセルの欠陥を検出する一方、サ クワイエットゾーンの不良があっても、DPMコード イクルタイムも短縮し、最も困難なマシンビジョンア を正確に読み取ることが可能です。画像処理式バー プリケーションを容易にします。 コードリーダを導入することで、メーカーは部品を簡 単に追跡し、トレーサビリティをコントロールできま す。各重要段階での部品識別機能が高まり、オペレー タによるミスを回避して、ラインでのスクラップや再 作業の割合を大幅に削減します。 6
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製品筐体の欠陥検査 スライダーヘッドの光学文字認識 問題点: 問題点: 筐体が破損していると、内部のハードウェアにちりや スライダーヘッドなどの部品には、アセンブリマーキ ほこりが入り、製品寿命の短縮や顧客満足度の低下に ングを直接レーザープリントしています。1.1mm× つながります。したがって、アセンブリプロセス中の 1.4mmなどの非常に小さい文字の場合もあるため、 製品筐体の検査は重要です。特に、部品と欠陥部分の 製造過程で劣化してしまうこともあります。典型的な コントラストがあまりない場合は、傷や欠陥を目視で OCR(光学文字認識)テクノロジでは、平均で、印字 は検出できない場合があります。 された文字の70%しか読み取ることができず、ペア リングミスの原因となっています。 解決策: ハイコントラストの三次元画像を使えば、製品筐体の 解決策: ちりやほこりといった微小な欠陥が識別しやすくなり In-Sight 7000画像処理システムは、スライダーヘッ ます。SurfaceFX™特徴差検出テクノロジを搭載した ドなどのアセンブリに印字された文字を正確に読み取 CognexIn-Sight 7000画像処理システムは、照明と り、正しくペアリングして、対応するハードドライブ ソフトウェアを利用して、表面の背景からノイズやク への設置を確認します。フォント情報を学習させるこ ラッタを除去し、欠陥を切り分けます。ハイコントラ と が で き る 光 学 文 字 検 証(OCV) ツ ー ル で あ る ストの三次元画像を使用することで、In-Sight画像処 OCRMaxソフトウェアを使用すれば、解読困難な文 理ツールは特徴差検査を正確に行い、欠陥のある筐体 字でも99%の精度で読み取ることができます。また、 を特定し、アセンブリプロセスを保護します。 SurfaceFX特徴差検出テクノロジによって、ハイコ ントラストの画像を作成し、部品上の三次元特徴を強 調します。In-Sight 7000は読み込みエラーを回避し、 各種プロセスに対応させることで、スライダーヘッド を対応するハードドライブに正しくペアリングさせま す。 7
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ハブとプラッタアセンブリ ヘッドジンバルアセンブリ ロボットのガイダンス ロボットのガイダンス 問題点: 問題点: 最新のハードドライブ内部では、スピンドルハブにマ ヘッドジンバルアセンブリ(HGA)の端にあるスラ ウントされたアルミニウムまたはガラスのプラッタが イダーは、ハードディスクドライブによるデータの読 一定速度で回転しています。アセンブリに歪みがある み書きをサポートします。サスペンションアームで支 と、読み取りや記録プロセスに影響が出ます。たとえ えているため、常にヘッドからディスクまで、浮動す わずかな歪みであっても、それを回避するためには、 るための高さを確保する必要があります。正しい浮動 ロボットアセンブリアーム上に画像処理システムを搭 高、またはスライダーヘッドとサスペンションアーム 載し正確なガイダンスをすることが必要です。 の正しい位置が確保できなければ、ハードドライブは データの読み書きを正しく行うことができません。 解決策: コグネックスはマルチパーツソリューションを提供し 解決策: ており、画像処理での正確なガイダンスによって、精 ハードドライブHGAの検査プロセスでは、様々な要 度の高いハブ&プラッタアセンブリを作成します。In- 因を正確に測定し、厳格に決められた許容値条件を満 Sight VC200のビジョンコントローラは最大4つの た す 必 要 が あ り ま す。In-Sight Laser Profilerは In-Sightビジョンカメラに対応し、複数の角度から検 HGAアセンブリの正確なプロファイルを抽出し、ス 査する精度の高いアセンブリを実現します。In-Sight ライダーとサスペンションアームの間のギャップを測 Laser Profilerはアセンブリのプロファイルを取得 定して、ヘッドとディスクの間の浮動高が十分なこと し、決められた仕様に沿ってコンポーネントが組み立 を確認します。アセンブリが決められた仕様に準拠し てられるよう正確に測定します。あるいはVisionPro ていることを確認した後、ハードドライブはアセンブ ソフトウェアをCognex Designer™開発環境と併用 リプロセスの続行が可能となります。 することで、ロボットアームの動きやガイダンスをカ スタマイズすることもできます。高解像度のCognex Industrial Cameras(CIC)と組み合わせることで、 ロボットアームはプラッタの正確な配置を特定するこ とができます。 8
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トレーサビリティと プロセスコントロール エレクトロニクスメーカーは、サプライチェーン上の各品目の追跡情報を得るため、システムを整備しています。 製品の安全性と効率的なリコールのために、消費者に害を及ぼすような潜在的に問題のある品目がサプライ チェーン内にあった場合、すぐに識別、特定できなければなりません。トレーサビリティによって生産用ツール の可用性と使用率が最適化でき、基準に満たない製品の流通を最小化することができます。画像処理システムと 画像処理式バーコードリーダは、シンプルでありながらパワフルなトレーサビリティシステムの主要なコンポー ネントです。 サプライチェーンの プロセスコントロール トレーサビリティ 問題点: 問題点: 欠陥のある製品や非効率なプロセスは、メーカーの貴 メーカーはラベルに印刷されたコードまたはDPM 重な時間とコストを浪費する原因となります。多くの コードを電子部品やアセンブリに適用し、製造プロセ 企業が手作業から合理的な自動ソリューションに移行 スやサプライチェーン全体を通して、完全なトレーサ し、すべての製品を検査して欠陥を検出したいと考え ビリティを実現しています。このプロセスによって、 ています。 リコール発生時には欠陥のある製品を簡単に追跡し、 不正を防止し、正式な流通経路以外での製品販売を防 解決策: 止することができます。 コグネックスの画像処理システムと画像処理式工業用 ただし、バーコードリーダの多くは、傷のついたコー バーコードリーダは、製造過程で問題を識別し、サプ ドやマーキング不良のコード、または薄暗い環境下に ライチェーン全体で製品を追跡することで、欠陥のあ あるコードを確実に読み込むことができません。バー る製品が消費者の手に渡らないようにします。このよ コードリーダの静電気放電によって、電子部品が損傷 うな品質管理とトレーサビリティへの取り組みによっ することもあります。 て、廃棄物の削減、歩留まり率の向上が可能になり、 収益性の最大化とブランド価値の強化につながるので す。 解決策: Cognex ESD対応の画像処理式バーコードリーダに は、業界をリードするバーコード読み取りアルゴリズ ムとESD対応の保護ハウジングが装備され、最も読 み取り困難な一次元バーコード、二次元コード、およ びDPMコードであっても、正確に読み取ることがで きます。柔軟な照明機能と光学系によって、設置およ び照明環境に様々な制限があっても、非常に鮮明な画 像と高い読み取り率を実現します。データマトリック スの技術は今やトレーサビリティアプリケーションの 標準になり、完成品の安全性と効率的なリコールを実 現するため、生産者、製品ID、ロット番号、有効期限、 任意のシリアル番号など、必要なあらゆるデータを保 存します。 9
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BUILD YOUR VISION 二次元ビジョンシステム コグネックスのマシンビジョンシステムは部品を検査、識別、 位置決めする能力において特に優れています。設置やメンテナ ンスが容易なだけでなく、難易度が非常に高いアプリケーショ ンでも高い信頼性と再現性のある性能を提供します。 ▪高度な画像処理ツールのライブラリを装備した工業用ツール ▪高速画像取り込みと処理 ▪幅広いアプリケーション対応と柔軟性のある統合 www.cognex.com/machine-vision 三次元レーザープロファイラ コグネックスの In-Sight Laser Profilerおよび三次元ビジョ ンシステムは、最も困難な三次元アプリケーションで高い信頼 性と正確な測定結果を実現するために、究極の使いやすさ、パ ワーと柔軟性を提供します。 ▪工場で校正され、高速スキャン率を実現 ▪パワフルな二次元および三次元ツールを装備した業界をリー ドするビジョンソフトウェア ▪過酷な工場環境にも耐えるIP65準拠のコンパクトなデザイン www.cognex.com/3D-laser-profi 画像処理式のバーコードリーダ 特許アルゴリズムを採用しているコグネックスの工業用バー コードリーダおよびモバイルターミナルは、コードのシンボ ル、サイズ、品質、印字方法、または表面の状態に関わらず、 一次元、二次元、DPM コードを最高の読み取り率で読み取り ます。 ▪コスト削減 ▪スループット向上 ▪トレーサビリティの制御 www.cognex.com/BarcodeReaders 記載内容は予告なく変更する場合がございます。 Cognex、DataMan、In-Sight、およびPatMaxはCognex Corporationの登録商標です。 Cognex ConnectはCognex Corporationの商標です。その他記載されている製品名 0120-005409 は各社の商標または登録商標です。Ⓒ2017 Cognex Corporation フリーダイヤル 9:00~17:30(平日) 10/17.PDF(Y)