JPH1049677A - 自動シーリング装置におけるパッケージ認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像認識の際に適切な良品、不良品判定を行
う。 【解決手段】 カメラで撮像した多角形状のパッケージ
の濃淡画像からパッケージの輪郭データを抽出する（ス
テップ１０１、１０２）。輪郭データから角部を含むパ
ッケージの各辺の長さと各辺における直線部分の長さと
を求めて、辺の長さに対する直線部分の割合を辺ごとに
算出する（ステップ１０４）。算出した直線部分の割合
を判定基準値と比較して、パッケージが良品かどうかを
判定する（ステップ１０５）。こうして、判定基準値に
適当な値を設定することにより、パッケージの品種や撮
像条件等に応じた適切な判定を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ、トランジス
タ、水晶振動子等の回路素子の容器（パッケージ）に蓋
（リッド）を自動的に溶接する自動シーリング装置に関
し、特にパッケージとリッドの位置を合わせるために画
像認識を利用したパッケージ認識方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、トランジスタ、水晶振動子等の回
路素子の封止作業は、パッケージにこれらの回路素子を
収納して、配線や試験調整作業を行った後の最終製造工
程として行われる。封止方法としては、樹脂封止、気密
封止などがある。気密封止法は、金属又はセラミックス
のパッケージの中に素子を収納固定し、乾燥した不活性
ガス雰囲気中で蓋（リッド）をかぶせて素子を完全に密
封する方法である。この気密封止法によれば、水分など
の不純物の侵入がなく、また素子と封止材料は直接接触
しないので、熱応力の影響も少なく樹脂封止に比べて高
い封止信頼性を得ることができる。

【０００３】この気密封止法のひとつであるマイクロパ
ラレルシーム接合法を用いて、パッケージにリッドを自
動的に溶接する自動シーリング装置がある。図８は従来
の自動シーリング装置によるシーリング作業を説明する
ための図である。図８（ａ）に示すように、パッケージ
３０の封止部分（素子が収納されている部分）の周囲に
は、予め金メッキされたコバール材からなるシールリン
グ３１がろう接されている。そして、図示しない画像認
識装置によって画像を取り込んでシールリング３１の位
置を算出し、金属板（通常はニッケルメッキされたコバ
ール材）からなるリッド３２とシールリング３１の位置
決めを行う（図８（ｂ））。

【０００４】続いて、リッド３２の対向するエッジ部に
一対のローラー電極３３を当て、適当な加圧力を与え
る。この状態で電極間に電流を流すと、接触部分（電極
３３とリッド３２）がジュール熱により発熱し、その熱
がリッド３２とシールリング３１の接触部分に伝わるこ
とにより、リッド３２とシールリング３１のメッキ層同
士が溶融接合する。さらに、電流を流しながら、リッド
３２のエッジに沿ってローラー電極３３を転がすことに
より、リッド３２の対向する辺を同時にシーム接合する
ことができる。通常、パッケージは矩形なので、図８
（ｃ）のようにＸ辺を接合した後に、図８（ｄ）のよう
にＹ辺の接合を同様に行う。こうして、パッケージにリ
ッドを溶接することができる。

【０００５】ところで、このような自動シーリング装置
では、シールリング３１の画像を取り込んで位置を算出
する画像認識を用いて、シールリング３１とリッド３２
の位置決めを行っている。このとき、パッケージを搬送
するトレーにパッケージが載っていない場合やパッケー
ジが不良な場合は、溶接を実施してはならない。しか
し、パッケージを不良品と判定するのは、外乱（装置自
体の振動や外部からの光の影響）等によって認識不良が
発生した場合、あるいは抽出したシールリングの輪郭が
不連続な場合（シールリングを横切る傷等によって輪郭
が途切れる場合）である。シールリングに傷や汚れがあ
ると、抽出した輪郭にうねりが生じるが、輪郭が不連続
とならない限り、パッケージを不良品と判断することは
なかった。

【０００６】また、上記トレーにはパッケージの外形と
同様な形状の窪みが設けられており、この窪みにパッケ
ージが収められるようになっているので、これをパッケ
ージと誤認識してしまい、良品と判定してしまうことが
あった。また、認識対象とするのは、通常シールリング
の外側の輪郭であるが、上述した外乱やパッケージの形
状等により、画像認識が安定しない場合があり、このよ
うな場合には、シールリングの内側を認識対象とするよ
うにソフトウェアを改造していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の自
動シーリング装置では、パッケージの良品、不良品判定
を行うための設定可能なしきい値が存在しないため、パ
ッケージの品種や撮像条件等に合わせて適切な判定が行
われるようにしきい値を調整することができず、不適切
な判定や誤認識が発生してしまうという問題点があっ
た。また、パッケージの外側の輪郭を認識対象とするか
内側の輪郭を認識対象とするかを切り換えるためには、
ソフトウェアの専門家が改造しなければならず、いった
ん設定してしまうと、パッケージの全品種がどちらかの
計測になってしまうという問題点があった。本発明は、
上記課題を解決するためになされたもので、画像認識の
際に適切な良品、不良品判定を行うことができるパッケ
ージ認識方法を提供することを第１の目的とする。ま
た、認識対象となるパッケージの輪郭を容易に切り換え
ることができるパッケージ認識方法を提供することを第
２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、パッケージをカメラで撮像して、撮像した
パッケージの濃淡画像からパッケージの輪郭データを抽
出し、この輪郭データからパッケージの各辺の長さを求
め、輪郭データから各辺における直線部分を抽出して、
求めた辺の長さに対する直線部分の割合を辺ごとに算出
し、算出した直線部分の割合を判定基準値と比較して、
パッケージが良品かどうかを判定するようにしたもので
ある。このようにパッケージの輪郭データにおける直線
部分の割合を辺ごとに算出して、これを判定基準値と比
較することにより、パッケージが良品かどうかを判定す
ることができる。

【０００９】また、請求項２に記載のように、リッドの
大きさを示すリッドサイズと認識対象となるパッケージ
の輪郭を選択するための認識サイズをあらかじめ設定
し、パッケージをカメラで撮像し、撮像したパッケージ
の濃淡画像からパッケージの輪郭データを抽出する際
に、設定されたリッドサイズと認識サイズを比較して、
この比較結果に基づきパッケージの外側の輪郭データを
抽出するか内側の輪郭データを抽出するかを決定するよ
うにしたものである。このようにリッドサイズと認識サ
イズを設定することで、パッケージの外側の輪郭を認識
対象とするか内側の輪郭を認識対象とするかを切り換え
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

実施の形態の１．図１は本発明の第１の実施の形態を示
すパッケージ認識方法を説明するためのフローチャート
図、図２はこのパッケージ認識方法で用いる自動シーリ
ング装置のブロック図である。図２において、搬送機構
部４は、パッケージを載せたトレーを治具テーブル３に
搬送すると共に、リッドをパッケージの真上に搬送す
る。接合ヘッド移動機構５は、図示しない接合ヘッドを
パッケージ上に下降させ、溶接電源６は、接合ヘッドの
ローラー電極に電流を供給する。そして、シーケンサ７
は、治具テーブル３、搬送機構４、接合ヘッド移動機構
５、溶接電源６を制御し、ホストコンピュータ８は、自
動シーリング装置全体を制御する。

【００１１】次に、このような自動シーリング装置にお
けるパッケージ認識方法について図１を参照して説明す
る。まず、搬送機構４は、パッケージを載せたトレーを
治具テーブル３に搬送し、カメラ１は、治具テーブル３
上のパッケージを上から撮像する（図１ステップ１０
１）。画像認識装置２は、カメラ１によって撮像された
濃淡画像をディジタル化した後に２値化する。そして、
予め設定されたシールリングの外形サイズを示すシール
リングサイズにより、不適当な大きさのデータを削除し
て、シールリングの輪郭を抽出する（ステップ１０
２）。

【００１２】続いて、画像認識装置２は、抽出したシー
ルリングの輪郭データより、シールリングの水平面内の
傾きと重心を算出する（ステップ１０３）。図３はシー
ルリングの傾きの算出方法を説明するための図であり、
図中の白丸が抽出された輪郭データ（ドット）である。
シールリングのθ方向の傾きは、以下のようにして求め
る。

【００１３】まず、輪郭データ間をつなぐ各線分の傾き
の頻度を図４のようにとる。頻度が大きい４つの領域
は、図３に示すシールリングの辺Ａ〜Ｄにそれぞれ相当
するものであるから、図４において頻度が大きい各領域
の傾きの平均値をそれぞれ求めることで、各辺の位置の
おおよその見当をつける。

【００１４】次いで、このおおよその辺を中心とする一
定の範囲α内に存在するデータから最小２乗法によって
シールリングの各辺Ａ〜Ｄを確定する。これで、シール
リングのＸＹ平面内の傾きが得られる。また、シールリ
ングの重心Ｏは、この確定した各辺Ａ〜Ｄから得られ
る。こうして、シールリングの位置を決定することがで
きる。

【００１５】次に、画像認識装置２は、輪郭データにお
ける直線部分の割合を確定した辺Ａ〜Ｄごとに求める
（ステップ１０４）。図５はこの直線部分の割合の算出
方法を説明するための図である。なお、図５（ｂ）では
シールリングの１辺Ａのみを拡大している。まず、画像
認識装置２は、曲線状の角部を含む全長を辺Ａ〜Ｄごと
に求め、これらをそれぞれＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤとす
る（図５（ａ））。

【００１６】続いて、図５（ｂ）のように、辺Ａを中心
として幅方向に一定の範囲βを設定する。角部を含む辺
Ａにおける直線部分とは、この範囲β内に所定の長さ
（例えば、３ドット）以上連続して存在するデータによ
って構成される部分である。したがって、図５（ｂ）の
Ｅの部分は直線部分に含まれない。こうして、この直線
部分の長さＪＡが得られる。そして、辺Ａの全長ＬＡに
対する直線部分の長さＪＡの割合（ＪＡ／ＬＡ）を算出
する。以上のような算出が辺Ａ〜Ｄごとに行われる。

【００１７】次いで、画像認識装置２は、あらかじめキ
ーボード９から入力された判定基準値と算出した直線部
分の割合とを比較して、パッケージが良品かどうかを判
定する（ステップ１０５）。このとき、直線部分の割合
が判定基準値より小さい場合は不良品と判定する。そし
て、この不良品は搬送機構４によって自動的に取り出さ
れる（ステップ１０６）。

【００１８】また、直線部分の割合が判定基準値以上で
良品と判定されると、決定されたシールリング位置に基
づくシーケンサ７の制御により、治具テーブル３がＸ、
Ｙ方向に移動すると共にθ方向に回転して、シールリン
グとリッドの位置を合わせる（ステップ１０７）。そし
て、接合ヘッド移動機構５がパッケージの上に接合ヘッ
ドを下降させ、溶接電源６が接合ヘッドのローラー電極
に電流を供給することにより、パッケージにリッドが溶
接される（ステップ１０８）。

【００１９】以上のように本実施の形態では、算出した
直線部分の割合を判定基準値と比較して、パッケージが
良品かどうかを判定するので、調整可能な判定基準値に
適当な値（上記割合に関する所望の値）を設定しておく
ことにより、パッケージの品種や撮像条件等に応じた適
切な判定を行うことができる。また、シールリングの傷
や汚れによって生じた輪郭のうねりは直線部分から除外
され、これにより直線部分の割合が判定基準値を下回る
ので、輪郭に連続性があっても、シールリングの傷や汚
れを不良として検出することができる。

【００２０】また、図６に示すように、パッケージを載
せるトレー２２の窪み２３は、シールリング２１と同様
の形状をしているが、パッケージを取り出すための逃げ
２４によって、上記直線部分の割合がパッケージよりも
低くなる。したがって、上記判定基準値を適切に設定す
ることによって、トレーの窪み２３をパッケージと誤認
識することがなくなる。

【００２１】実施の形態の２．本実施の形態において
も、自動シーリング装置の構成は図２と同じであり、パ
ッケージ認識方法も図１とほぼ同様である。実施の形態
の１では、シールリングの外側の輪郭あるいは内側の輪
郭だけを常に抽出していたが、本実施の形態では、外側
の輪郭又は内側の輪郭のどちらを抽出するかを自動的に
切り換える。

【００２２】この切り換えのために、自動シーリング装
置を使用する作業者は、キーボード９を操作してリッド
の縦、横（Ｘ、Ｙ）の大きさを示すリッドサイズ、及び
認識サイズを入力する。作業者は、シールリングの外側
の輪郭を用いた画像認識で問題ない場合、シールリング
の外側の輪郭の縦、横の大きさを認識サイズとして設定
する。

【００２３】また、シールリングの外側の輪郭を用いた
ときにパッケージの認識が安定しない場合には、シール
リングの内側の輪郭の縦、横の大きさを認識サイズとし
て設定する。これにより、図１のステップ１０２におい
て、画像認識装置２は、入力されたリッドサイズと認識
サイズを比較し、認識サイズがリッドサイズ以上の場
合、シールリングの外側の輪郭を抽出し、認識サイズが
リッドサイズより小さい場合、シールリングの内側の輪
郭を抽出する。

【００２４】溶接性の関係から、リッドは、シールリン
グの外形サイズより小さく、かつ内形サイズより大き
い。よって、リッドサイズと認識サイズを上記のように
設定することにより、シールリングの内側と外側のどち
らを認識対象とするかを自動的に切り換えることができ
る。なお、ステップ１０２において、シールリングの輪
郭の識別は以下のようにして行われる。図７はシールリ
ングの輪郭を識別する方法を説明するための図である。
なお、画像データはドットの集まりであるが、ここでは
線として表示する。

【００２５】パッケージを撮像すると、シールリング２
５の部分は輝度レベルが高く、その内側及び周囲は輝度
レベルが低い。これにより、図７に示す２値画像データ
において、矢印の方向に走査すると、画像データのレベ
ルは「暗」→「明」→「暗」と変化する。したがって、
画像データが「暗」→「明」に変化したときがシールリ
ングの内側の輪郭であり、続いて「明」→「暗」に変化
したときがシールリングの外側の輪郭である。こうし
て、画像認識装置２は、シールリングの外側の輪郭ある
いは内側の輪郭を選択することができる。なお、ステッ
プ１０３以後の動作は実施の形態の１と同様である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、パッケージの輪郭デー
タにおける直線部分の割合を算出し、これを判定基準値
と比較してパッケージが良品かどうかを判定するので、
判定基準値に適当な値を設定することにより、パッケー
ジの品種や撮像条件などに応じた適切な判定を行うこと
ができ、トレーをパッケージと誤認識することがなくな
る。また、シールリングの傷や汚れによって生じた輪郭
のうねりは直線部分から除かれるので、輪郭に連続性が
あっても、これらを不良品として検出することができ
る。

【００２７】また、リッドサイズと認識サイズを設定す
ることにより、パッケージの外側の輪郭を認識対象とす
るか内側の輪郭を認識対象とするかを容易に切り換える
ことができるので、パッケージの品種や撮像条件等に応
じた切り換えを行うことができ、認識対象がパッケージ
の外側あるいは内側の輪郭に固定されることがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示すパッケージ
認識方法を説明するためのフローチャート図である。

【図２】 本発明のパッケージ認識方法で用いる自動シ
ーリング装置のブロック図である。

【図３】 シールリングの傾きの算出方法を説明するた
めの図である。

【図４】 シールリングの傾きの頻度分布を示す図であ
る。

【図５】 シールリングの直線部分の割合の算出方法を
説明するための図である。

【図６】 トレーに収納されたパッケージの様子を示す
平面図である。

【図７】 シールリングの輪郭を識別する方法を説明す
るための図である。

【図８】 従来の自動シーリング装置によるシーリング
作業を説明するための図である。

【符号の説明】

１…カメラ、２…画像認識装置、３…治具テーブル、４
…搬送機構、５…接合ヘッド移動機構、６…溶接電源、
７…シーケンサ、８…ホストコンピュータ、９…キーボ
ード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路素子を収納した多角形状のパッケー
   ジとその蓋となるリッドの位置を合わせるために、画像
   認識を利用する自動シーリング装置におけるパッケージ
   認識方法において、 前記パッケージをカメラで撮像して、撮像したパッケー
   ジの濃淡画像からパッケージの輪郭データを抽出し、 この輪郭データからパッケージの各辺の長さを求め、 前記輪郭データから各辺における直線部分を抽出して、
   求めた辺の長さに対する直線部分の割合を辺ごとに算出
   し、 算出した直線部分の割合を判定基準値と比較して、パッ
   ケージが良品かどうかを判定することを特徴とする自動
   シーリング装置におけるパッケージ認識方法。
2. 【請求項２】 回路素子を収納した多角形状のパッケー
   ジとその蓋となるリッドの位置を合わせるために、画像
   認識を利用する自動シーリング装置におけるパッケージ
   認識方法において、 前記リッドの大きさを示すリッドサイズと認識対象とな
   るパッケージの輪郭を選択するための認識サイズをあら
   かじめ設定し、 前記パッケージをカメラで撮像し、撮像したパッケージ
   の濃淡画像からパッケージの輪郭データを抽出する際
   に、設定されたリッドサイズと認識サイズを比較して、
   この比較結果に基づきパッケージの外側の輪郭データを
   抽出するか内側の輪郭データを抽出するかを決定するこ
   とを特徴とする自動シーリング装置におけるパッケージ
   認識方法。