OpenPnP：ノズルAuto Changer再挑戦ークラッシュはあったけど元気です

やっぱり自動チェンジがないと不便っす。

少しはPSE-3000 / OpenPnPに慣れてきたので、手動交換をすてて自動交換の道へ踏み出しました。

まず動画をみながら設定していくのですが……どうも設定してApplyを押し忘れてしまいがちです。今どきのコンシューマー用アプリだと「Apply押してないぞ」って指導してくれるのですが、硬派のOpenPnPはそんな風にユーザーを甘やかしてくれません。

オートチェンジャーのノズルホルダーの設定にはFirst〜4thまでの座標設定があるのですが、手順はこんな感じでしょうか。

1. primary camera / N1, N2 nozzle calibrationを確認しておきます。
2. まずノズルを全部はずしてホルダーからも外してしまう。
3. 2つのヘッドについて、手動から自動に設定を変えてApplyする。くれぐれも1つごとにApplyするのを忘れないこと！
4. Homeボタンを押して座標値を確実に設定します←大事
5. Machine Setup -> Nozzlesで設定したいノズルを選ぶ
6. 当該ノズルの真上にカメラを移動して、3rdのカメラ座標設定ボタンを押す
7. 3rdのz軸値を-8.5にしてApply、ツールへの移動ボタンを押す。ヘッドがノズルの真上で止まります。
8. 写真の赤の部分の隙間がなくなるまでJogで少しずつノズルをさげていきます。写真の状態だとあと1mmぐらいでしょうか。
   
   
   
   
   
   
   
1. ヘッドを0.1mmずつ下げていくと、ノズルホルダーのスリットの間で写真の黄色の部分が下がっていきますので、ノズルの緑の鍔がスリットの中間付近に来るように調整します。
2. あるいは8のあと0.1mmずつノズルをさげていくと3-5回ぐらいでノズルから「カタ」というスイッチが押されたような音がかすかに聞こえます。そこから0.2mmあげるといい感じに棚の中央に来ます。
3. 【1と2の解説】ノズルはホルダー内のスリットのようなところに格納されています。ノズルの緑色の鍔と上下方向に0.5mmぐらい隙間があって、ヘッドがいないときには当然下に降りています（重力）。が、ヘッドが近づくとノズルとヘッドが磁石で吸い付いてスリットの上に張り付きます。ノズルとヘッドの隙間がなくなるまで下げて、さらにそこから0.2mm下げると鍔が中間に浮く、という仕掛けです。また、「カタ」と音がするのはスリットの下端に着いたという音なので、そこから0.2mm上げるといい感じに浮く、ということでもあります。説明下手ですまん。
9. ノズル位置記録のボタンを押してからApplyを押します。
10. カメラ位置移動ボタン、ノズル位置移動ボタンを押して、スムーズに動作することを確認します。
11. 3rdのところに、ヘッドとノズルがぴったりフィットする座標がセットされました。
1. Xの座標値を残りの3つにコピーします。
2. Yの座標値を2ndにコピーします。1stと4thは初期値のままで良いようです。
3. Zの座標値を4thにコピーします。1stと2ndは-8.5のままで良いようです。
4. 忘れずApplyを押します。
12. 1-4thの意味ですが
1. 1st = ホルダー手前の上空
2. 2nd = ノズルの真上。装着時は1stから2ndまで平行移動します。
3. 3rd = ヘッドとノズルがいい感じにくっついた状態。ホルダーの中で少し浮いた状態になっているので、出入りの時にホルダーと激突しないように調整を繰り返すと不穏な音がしなくなります（真顔
4. 4th = 3rdで吸着したノズルを手前に引っ張ってくる座標。
5. つまり、装着時は空のヘッドが1→2→3→4と移動し、外す時には逆です。
13. ともかく3rdに「ノズルがヘッドに吸着していて少しホルダの中で浮いている状態」になるのがすごく重要です。
14. 操作していてクラッシュしちゃったかな？と思ったら、いさぎよくhomeボタンを押しましょう。XY座標が狂うことはほぼないですが、Z軸は結構ずれます。なので、ぶつかったらhomeでcalibrationして過ちを償う必要があるのだ。

という感じです。まぁ慣れてしまえば簡単ですけども……最初は英語の動画をみながら必死でございました。Applyを押し忘れる等の誤操作して「あっ！」と思ったときにはもうクラッシュしてるんですよね……。

過去にやらかしたクラッシュの影響で3Dプリント製のノズルホルダーが少し傾いていて再調整は苦労しましたが、現状、どのホルダーもひっかかったり異音を発することもなく、スムーズに脱着できるようになりました。

記念の動画がこちらです。

よかったよかった。なお、運用のコツなどNotebookLMにOpenPnPのフォーラムをぶち込んでさらってもらったら、「手動でノズルいじるな（そりゃそうだ）」「電源切ったりする前にノズルはホルダーに戻しておけ」という注意書きがありました。

機械が届いて約3か月。ま壊れる操作と回避する方法、調整しなおすために必要な作業……などが見えてきました。やっと初心者レベルに達しました、かね。

……と少し前に書いていた気もしますが……

OpenPnP：ノズルが部品の一部と認識されてしまう件

以前にも書きましたが、OpenPnPはOpenCVパイプラインで画像処理をおこない、ピックアップした部品の底面がフットプリントと一致しているか照合する、なんて処理を行ってくれます。素晴らしいです。

が、なぜかうちではノズルの緑色を部品の一部と認識してしまいます。

NotebookLMに聞いても、カメラをいじれとかスライダーでスレッショルドと最小サイズを調整しろというばかり。やってます、そんなこと。

が、ちょっと愚痴で「ノズルの緑色がうまく認識されていないみたいだ」と言ったらば……ノズルキャリブレーションの機能として、位置合わせだけでなく色合わせもやってくれるのだという情報が！

早く言ってよ……いや、私の聴き方が悪かった。症状を正確に伝えていなかった。

で、その方法ですが、

• まず設定したいノズルをロード
• Machine Setup -> Nozzle Tips -> ノズルをクリック -> Calibrationタブ -> 下の方にスクロールしていくとBackground Calibrationというパートが出てきます。色環も出てきます。
• ここにMethodというプルダウンがありますが、「Brightness And KeyColor」に設定し、Applyします。
• これで上の方にスクロールして戻り、キャリブレーションボタンをクリックし、また一番下に戻ると……おお！めでたく色相環（環じゃないな、なんて言うんでしたっけ）の緑色がアクティブに！！

これでノズルの緑色が見事に除外されます。

ついでにまた一番上までスクロールして、Auto Recalibrationの設定を「NozzleTipChange」にするとノズルを交換するたびに自動的に色彩と位置を較正してくれるので、部屋の照明が変わったりしても大丈夫です。

よかったよかった。

ついでにTips

ときどきチップ抵抗を吸い上げると横倒しに吸っていることがあります。ノズルが降りる時に押しつぶしているかそれとも密着が足りないのかと高さを微調整して直ったこともあったのですが今日は頑固に直りませんでした。

試行錯誤の結果、一段階太いノズルをつかうことで解決しました。

たとえば、ノズルを売っているお店などでは503ノズルは0402/0603、504は0603/0805/1206……等と書いてあるのですが、0603は504で吸う方が安定します。

まぁあまりノズルが大きすぎると中に吸い込まれちゃいますので限度はありますけども（それを懸念して細いノズルを選んでいました）。

試行錯誤の一つとして頭の片隅においといていただければ。

最近中華で売っている小さなステンシルプリターが届いた

少し悪意のある写真w

以前業務用ステンシルプリンターを使っていました。業務用といっても手動式、位置決めネジがたくさんついたガリ版印刷機、みたいなやつです。

ガリ版って死語だな……。

ただPCB Aが安価に使えるようになって自宅リフローの必要性が薄れ、かつ巨大なフレーム付きステンシルをつかうため送料が高いというのが主な理由です。しっかりして位置合わせの自由度も高くて良いのですが譲渡しました。

しかし、最近また自宅リフローを始めました。中華PCB Aの納期が遅くなることが多く、費用（特に部品代）も高騰気味だからです。

誤家庭リフロー再び：今度はオーブン改造

実装機導入関連

3Dプリントした台、もしくは余り基板を下敷きに3枚張り合わせる昔ながらの方法でスキージングしていましたが……アリエクスプレスやJLCPCBで小さいサイズのステンシルプリンタを見かけるようになり、生産性向上のために買ってみました

SMT Stencil Printing - Suitable for 100x100mm Stencils

結論から言うと、生産性は上がらないですね。あと厚さも1.6mm専用でそれ以外だと隙間ができます。広告にはその機構らしきもの（Dial lift mechanism）があるのですが、実機には見当たりませんでした。

縦方向の位置合わせは慣れは必要なもののちゃんと機能します。

問題は横方向で……土台に磁石でくっつく20mmほどのピンで動かないようにする、だけです。磁石なので微調整しても浮いたり動いたりしてズレます。2012ぐらいならいいと思いますが1005やQFNとなると毎回顕微鏡で見ながら横からコンコンして合わせる始末ですw　

せめて最初の1回苦労しても2回め以降はスムーズ、ならステンシルプリンタの意味があるのですが。

昔使っていた業務用ステンシルプリンターと比べるとガタが少ないですし、何より小さいので顕微鏡下で微調整できるのはメリットです。しかし、微動機構が一切ないのは辛いですね。購入を勧めるかといえば微妙です。

これを買ってメリットがあるのはどういう人だろう？というのが疑問。

以下、一応、昔使ってたステンシルプリンタでの経験も踏まえて、使い方です（左利きの方は適宜読み替えてください）。

1. 上フレームのバネのところのネジを緩めて、バネ押さえを一番奥に動かしておく
2. 上フレームの手前2本のネジを緩めてステンシルを挟む。
3. 上フレームの奥3本のネジを緩めてステンシルを挟む。この際、3本のネジを緩めすぎるとボルトが中におっこちて面倒なので気をつける
4. 上フレーム左右のバネをいい感じに圧縮してネジで抑える。
• この機能がステンシルプリンタをつかう最大のメリットかもしれません。ステンシルがぴーんと貼るので、基板との間に隙間ができにくいんです。うまく調整すれば、の話ですが。
5. 上フレーム手前の下側に白い足がついているので、ステンシルと基板がぴったり密着しつつ足と土台がツライチになるように調整する。
• 悲しいことにこの足のネジには固定機構がないので、ときどき調整・確認する必要があります。我が家ではどうせ1.6mm専用機なのでロックタイトで固めてしまおうかと思ってます。
6. 下フレーム、奥の横バーの左右2本のネジを適宜緩める
7. 下フレーム、手前のバーを押さえているバネの金具のネジを緩める
8. 下フレームの奥と手前のバーの間に基板をはさんで、いい感じにステンシルの下に動かしてほぼぴったりの位置に移動する
9. 下フレーム奥のバーの左側のネジを7割ぐらいしめる（勝手に動かないけど動かそうとすれば動く程度）。ステンシルとズレていないことを確認しながら右側も7割締める。
10. 黒いバーのついた磁石を基板の左側に密着させる←重要
11. ステンシルとのズレを確認しつつネジを少しずつ締めていく。
12. 決まった！と思ったら下フレーム手前バーのバネをほどよく奥に押し上げてネジ締める。

まぁこんな感じです。業務用ステンシルプリンターは微動機能があちこちにあって、前後・左右・上下・基板厚・回転が可能でした。まぁそれ全部やれとはいわないですけども……小さくて微調整が可能でずれない、というものがあればいいんですけどね。

その前に、VOLTERAみたいにはんだペースト塗れればいいんですが（あれは低温ハンダ用だったりいろいろ制約があるんですよね……個人的に一番の制約はテクノアルファという代理店ですが）。

OpenPnP：Reference Auto Feederで4mmピッチ以外の部品を使う方法

Reference Auto Feederは穴間隔＝部品間隔＝4mmという前提で作られているので、そのままでは部品間隔2mmの0402には対応できません。PSE-3000の動画に説明がありました。

動画を送りながら設定するのは煩雑なので、メモとしてまとめました。

• フィーダーのIDはxxxとします。実際の番号で置き換えてください。
• Machine Setting→Heads→Actuator、ReferenceActuatorを追加し、追加したactiatorをクリック
• DriverはCH、IDとして「feeder id xxx」を入力、
• Machine CoordinationをWaitfor, none, noneに変更、Apply
• Machine Setting→Drivers→USB SERIAL CH341を選ぶ
• Gcodeタブ
• Head Moutable : 上で登録した「feeder id xxx」を選ぶ
• Setting：ACTUATE_BOOLEAN_COMMANDを選ぶ
• Gcodeとして「M600 Nxxx F1 T」を入力、Apply
• Feeders
• ReferencePushPullFeederを追加、当該feederをクリック
• configurationタブ
• Partを選ぶ
• カメラで下から2番めの部品をPick Locationのカメラ座標として指定
• ノズル先端を部品にくっつけて保存、ノズルを動かさずにそのままAutoSetupを実行。正しいところに移動するか確認
• ※ノズルクラッシュで散々痛い目にあってきたので「P」に戻してから操作したいのですが、Zを「P」で戻してからAutoSetupを押すとZ座標がキャンセルされてしまう症状に頭を抱えました……
• push pull motionタブ
• Feeder idとしてfeeder id xxxを選び、ほかは触らずApply
• 動作確認
• feederでピックアップ→partのbottom visionで確認……を3回繰り返して問題なければOK
• ※3回繰り返すのはfeed動作も含めて確認するため

 という感じです。自分のメモですが、わからないところがあれば聞いてください。

GreenPAK : CNT/DLYについて

 もうすでにブログ等で書いておられる方も多いのですが、いじって失敗しないと覚えないタイプなので、基礎的なところから再履修しております。

CNT / DLYの動作です。条件は固定しました。

• 入力（緑色）はHigh 1sec + Low 4secの繰り返し
• CNT / DLYの設定
• クロック入力 : CLK0 / 64 = 32Hz
• Edge Mode Select : Rising
• あとはデフォルト
• 出力は青色です

では、見ていきます。

One Shot

これは非常に素直ですね、Edgeで設定した幅のパルスが出ます。

Delay

立ち上がりのパルスから計時開始、設定した時間が経過したところでパルスが立ち上がります。750mSecにすると立ち上がりから250mSec後に出力が立ち上がり、入力パルスがLowに下がると出力もLowに。

ただ、設定したDelay幅よりも入力幅が短いと何も出ません。以下は1500mSec設定です。

Frequency Detect（Rising）

基本的に入力するパルスの周期　＜＝　設定した周期　ならば出力Highになります。ただ、＜のときと＝の時では、最初にHighになるタイミングが一つズレます。

上の通り5秒未満に設定すると何も出ません。

5秒だと10秒のところでHIGHになります。

5秒以上に設定すると5秒からHIGHになります。たぶん「設定した秒数よりも短い間隔でパルスが来ればHighになる」というのが本来の機能なのだと思いますが、起動後はPORなどでうまくカウントがスタートしないんでしょうね。

Frequency Detect（Both）

上記はEdgeをRisingにしていましたが、Bothにすると↑↓の1秒と↓↑の4秒にそれぞれ反応します。

1秒

4秒未満

4秒

4秒より大きい

Reset Conter

Edge（この場合はRising）が来ると設定した間隔でパルスを出し始め、次のEdgeが来るとまたパルスを出し始めます。

Edge Detect

名前の通り、Edge（例によってriging）が来ると短いパルスを出します。他のCNT系はクロック幅のパルスを出すのですが、ここは短いのが出ます。Counter値を変えても特に何も起こりません。

Delayed Edge Detect

前記Delayとは違ってパルスを出します。ただ、Delay同様に入力信号のパルス幅よりも長いdelayを設定すると出力なんもでません。

まず500mSec。Edge（Rising）の500mSecあとに細いパルス出ていますね。

1Sec以上に設定するとパルス出ません。

まとめ

Delay / Delayed Edge Detectは、ちょっと試したときに意図した動作をしなかったので、放置していたのですが、Delayed Edge Detectのような機能を実装するのにCNTを2つとLUT一つ使っていたので、とても助かりますw

やっぱ基礎大事っす……細かく動作確認しないと駄目ですわね。

FSMも「アップダウンカウンターっすか？」とか言ってないで、ちゃんと調べないといけないな……

XIAO MG24のD1とD3に気をつけて

D0 - D3にロータリーディップSWをつないで使用しました。

症状：特定の数値の時にハングしたりLED点灯しっぱなしになったり。

原因：D1(PC1)とD3(PC3)がブート時に特殊機能を持つピンだった。

• D1(PC1) = DEEP_SLEEP_ESCAPE_PIN：
• ArduinoLowPower.cppの　escape_hatch()　が　setup()　より前に実行される
• D1がLOW → LED_BUILTIN点灯 + 無限ループ （ユーザーコードに到達しない）
• D3(PC3) = GeckoブートローダーGPIOアクティベーションピン：
• Geckoブートローダーが　escape_hatch()　よりさらに前に実行される
• D3がLOW → ブートローダーがUART XMODEM待機モードに入りアプリ未起動

ということだそうです……（白目

D1とD3は、出力ピンとして使いましょうね。

まぁXIAO ESP32 C3も使えないピンがたくさんあって苦労しましたが、Seeed JPの方のブログに救われました。XIAO MG24についてはwikiに特に警告ないので、何も考えずにピンアサインしたのですが……いやはや。

まぁClaude Opusさんに救われました。症状が出た時に「動かないのは気のせいだろ」「起動しない場合はパスコンを追加するといいですよ」とか言われたんですが（意訳）、「ブートモードにでもハマってるのではございませんか？　他のピンに変えたいけど、安全なピンをお探しくだせえ」とヒントを投げたら、ドキュメントやソースコードを深く深く掘り下げて原因を見つけ出してくれました。

私だったらあんな山のようなドキュメントやソース読む気力ないから、D0-D3全部入れ替えちゃえ！って無駄な苦労をしてたでしょうね（笑）。