(57)【要約】【課題】本発明は、画像処理による金属膜の形成された金属板等の物品の表裏判定能力を向上させることを課題とする。【解決手段】本発明は、判定対象となる被判定物品（キャップ）Ｃの表裏いずれかの面を撮像手段８で撮影し、該撮像手段８により得られた画像データから被判定物品Ｃの領域を検出し、検出された被判定物品Ｃの領域内における画素の輝度の標準偏差を求め、その算出結果に基づいて前記被判定物品Ｃの表裏を判定することにある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定対象となる被判定物品の表裏いずれかの面を撮像手段で撮影し、該撮像手段により得られた画像データから被判定物品の領域を検出し、検出された被判定物品の領域内における画素の輝度の標準偏差を求め、その算出結果に基づいて前記判定物品の表裏を判定することを特徴とする物品の表裏判定方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の物品の表裏判定方法において、前記被判定物品の領域内における画素の平均輝度と面積との少なくとも１つを求め、その算出結果と前記標準偏差の算出結果とに基づいて前記判定物品の表裏を判定することを特徴とする物品の表裏判定方法。
【請求項３】
判定対象となる被判定物品の表裏いずれかの面を撮影する撮像手段と、該撮像手段により得られた画像データから被判定物品の領域を検出し、検出された被判定物品の領域内における画素の輝度の標準偏差を求め、その算出結果に基づいて前記判定物品の表裏を判定する処理装置とを備えたことを特徴とする物品の表裏判定装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の物品の表裏判定装置において、前記処理装置は、前記被判定物品の領域内における画素の平均輝度と面積との少なくとも１つを求め、その算出結果と前記標準偏差の算出結果とに基づいて前記判定物品の表裏を判定することを特徴とする物品の表裏判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば金属膜の形成された金属板等の物品の表裏判定方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面実装型電子部品は、断面が凹型のセラミックパッケージを用い、内部に電子素子を搭載し、金属板からなるキャップ（リッド）で気密封止する構成が多用されている。封止方法もレーザー等のビームによる封止やシーム等の抵抗加熱による封止あるいはハンダ封止等各種の封止方法があるが、いずれもセラミックパッケージ側やキャップに設けられた金属膜を溶融させることにより行っている。
【０００３】
従来例について、表面実装型水晶振動デバイスを例にとり図１１を参照しながら説明する。表面実装型水晶振動デバイスは、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ３０と、このパッケージの中に収納される圧電振動板である水晶振動板３１と、パッケージの開口部に接合されるキャップＣとからなる。
【０００４】
セラミックパッケージ３０の周壁上面には周状の金属層３０ａが形成されている。また、キャップＣはコバール等の金属基体Ｃ１の表面にニッケル（Ｎｉ）膜Ｃ２を形成した構成である。このキャップＣの下面すなわち前記セラミックパッケージ側には銀ろう層Ｃ６が形成されている。電子素子である水晶振動板３１をパッケージ３０内に収納し、キャップＣで気密封止を行う。気密封止はシーム溶接により行う。
【０００５】
従来、シーム溶接はセラミックパッケージ側に金属製のシールリングを取り付け、シールリングに形成された最上層の金層等を溶融させて気密封止を行っていたが、パッケージの小型化や薄型化そして低コスト化に対応させるために、上述のようにキャップの一方面に銀ろうを形成しこれを溶融させる技術が採用されるようになってきた。
【０００６】
シールリングを用いたシーム溶接においては、キャップ表裏面は同材料であったが、上述の銀ろうを用いる封止技術においては、一方面にのみ銀ろうが形成されるために、キャップについて表裏の区別が必要となった。
【０００７】
そこで、キャップ表裏を判定する表裏判定装置として、金属板の表裏いずれかの面に近接または当接するコイルを内蔵した測定プローブと、金属板に近接または当接することにより変化する前記コイルの電気変化量を検出する膜厚測定部と、検出された電気変化量と予め定められた膜厚に関連する電気変化量とを比較して測定した面の表裏を判定する判定部を有するものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、カメラを使用した画像処理装置も公知である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−６０１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−３２０６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に記載の表裏判定装置は、表裏に厚さの異なる非磁性金属膜の電気変化量と、予め定められた膜厚に関連する電気変化量とを比較して測定した面の表裏を判定する構成である。このため、測定プローブと測定した面との距離によって、測定結果に対する正確性が低下するおそれがある。特に被測定物に非接触で測定する場合は、近接距離を小さくする必要がある。
【００１０】
また、前記特許文献２に記載の表裏判定装置は、カメラで撮影した画像を基にグレースケールにより判定するものである。かかる判定は、各面の輝度の相違により判定する構成であるため、キャップ撮影画像のバラツキの影響を大きく受け、正確な表裏判定が困難な場合がある。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、画像処理による金属膜の形成された金属板等の物品の表裏判定能力を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を達成するため、本発明の物品の表裏判定方法は、判定対象となる被判定物品の表裏いずれかの面を撮像手段で撮影し、該撮像手段により得られた画像データから被判定物品の領域を検出し、検出された被判定物品の領域内における画素の輝度の標準偏差を求め、その算出結果に基づいて前記判定物品の表裏を判定することにある。
【００１３】
前記物品の表裏判定方法において、前記被判定物品の領域内における画素の平均輝度と面積との少なくとも１つを求め、その算出結果と前記標準偏差の算出結果とに基づいて前記判定物品の表裏を判定することにある。
【００１４】
本発明の物品の表裏判定装置は、判定対象となる被判定物品の表裏いずれかの面を撮影する撮像手段と、該撮像手段により得られた画像データから被判定物品の領域を検出し、検出された被判定物品の領域内における画素の輝度の標準偏差を求め、その算出結果に基づいて前記判定物品の表裏を判定する処理装置とを備えたことにある。
【００１５】
前記物品の表裏判定装置において、前記処理装置は、前記被判定物品の領域内における画素の平均輝度と面積との少なくとも１つを求め、その算出結果と前記標準偏差の算出結果とに基づいて前記判定物品の表裏を判定することにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、少なくとも標準偏差の算出結果に基づいて物品の表裏を判定するため、画像処理による物品の表裏判定能力が向上する。
【００１７】
また、標準偏差、平均輝度および面積の算出結果に基づいて物品の表裏を判定する場合には、更に画像処理による物品の表裏判定が確実になり、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、表面実装型水晶振動デバイスに適用するキャップを例にとり図面を参照しながら説明する。図１はかかるキャップの表裏判定装置３を備えた供給搬送システム１の概略図である。
【００１９】
キャップＣとしては、例えば、図３に例示するものが使用される。同図（ａ）に示すキャップＣは、コバール等の金属基体Ｃ１の表裏両面にニッケル層Ｃ２、Ｃ３が形成されている。そして、このキャップＣの裏面すなわち前記セラミックパッケージ側の外周部には、Ａｕ―Ｓｎ系ろう材層Ｃ４が形成されている。なお、ニッケル層Ｃ３とＡｕ―Ｓｎ系ろう材層Ｃ４間に、Ａｕストライクメッキ層を形成した構成であってもよい。
【００２０】
同図（ｂ）に示すキャップＣは、前記金属基体Ｃ１の表面にニッケル層Ｃ２が形成され、裏面に銅（Ｃｕ）膜Ｃ５が形成されている。そして、この銅膜Ｃ５にはＡｇ―Ｃｕ系ろう材（銀ろう）層Ｃ６が全面に形成されている。
【００２１】
同図（ｃ）に示すキャップＣは、前記金属基体Ｃ１の表裏両面にニッケル層Ｃ２、Ｃ２が形成されている。なお、かかるキャップＣは、表裏面が同一材質であるため、表裏識別が不要である場合には、表裏判定を行なう必要はない。但し、表裏面の光沢や面の粗さが相違する場合には、表裏判定が可能である。
【００２２】
供給搬送システム１は、パーツフィーダ（部品整列供給装置）２と、表裏判定装置３と、表裏反転ユニット５と、位置調整用カメラ６と、パレット７とを備えている。
【００２３】
パーツフィーダ２は、収容されている多数のキャップＣを個々に供給するものである。かかるパーツフィーダ２から供給されたキャップＣは、図示省略のロボットに吸着されて表裏反転ユニット５に搬送されるようになっている。
【００２４】
表裏判定装置３は、撮像手段としてのＣＣＤカメラ（以下、カメラという。）８と、画像処理装置やＦＡパソコンやパソコン等の処理装置１０とから構成されている。
【００２５】
カメラ８は、ロボットで搬送されるキャップＣの表裏いずれかの面を撮影するものである。このカメラ８には図示省略の光源が接続され、この光源からキャップＣに向けて光を照射するようにしている。
【００２６】
カメラ８によって撮影された画像は、処理装置１０のＡ／Ｄ変換器１１によってアナログ信号をデジタル信号に変換して取り込み部１２に取り込まれる。すなわち、この取り込み部１２に取り込まれた画像の各画素データが０〜２５５の２５６階調の輝度としての画像データに変換され、かかる画像データからキャップＣの領域を検出する。
【００２７】
また、処理装置１０は、画像データを処理する画像処理部１３を備える。画像処理部１３は、見本キャップ表面の画像データを処理して登録する見本キャップ表面用登録部１４と、見本キャップ裏面の画像データを処理して登録する見本キャップ裏面用登録部１５と、判定対象となる被判定物品（キャップＣ）の画像データを処理して登録する判定キャップ用登録部１６とから構成されている。
【００２８】
具体的には、見本キャップ表面用登録部１４は、見本キャップ表面の基準面積と、基準平均輝度と、基準標準偏差とを求める。基準面積は、見本キャップ領域内の全画素から所定輝度以上の画素数により設定される。基準平均輝度は、見本キャップ領域内の全画素の輝度の平均値である。基準標準偏差は、見本キャップ領域内の全画素の輝度の標準偏差である。すなわち、図２（ａ）に示すように、縦軸を画素数とし、横軸を２５６階調の輝度として表現したヒストグラムを作成する。そして、輝度分布の広がり幅（平均輝度±標準偏差）を測定するようになっている。このように求められた各データは、見本キャップ表面登録部１４に算出結果（初期登録１）として記憶される。
【００２９】
また、同様にして見本キャップ裏面の基準面積と、基準平均輝度と、基準標準偏差とをそれぞれ求める。このように求められた各データは、見本キャップ裏面用登録部１５に算出結果（初期登録２）として記憶される。
【００３０】
また、製品となるキャップＣの一面もカメラ８により撮影される。そして、見本キャップと同様にキャップの面積、平均輝度、標準偏差が求められるようになっている。算出された各データは、判定キャップ用登録部１６に記憶される。
【００３１】
また、処理装置１０は、見本キャップ表面用登録部１４および見本キャップ裏面用登録部１５にそれぞれ登録された算出結果と、判定キャップ用登録部１６に登録された算出結果とを比較して表裏を判定する判定部１７を備えている。
【００３２】
表裏反転ユニット５は、前記表裏判定装置３の判定結果が、キャップＣが裏であると判定された場合には、そのキャップＣを表に反転させるものである。
【００３３】
表が上面となるように統一されたキャップＣは、図示省略のロボットによりパレット７に搬送される。なお、このキャップＣの搬送時に、位置調整用カメラ６でキャップＣの位置が確認され、パレット７の所定位置に載置されるようになっている。
【００３４】
次に、上記構成からなる供給搬送システム１の動作について、図４および図５のフロー図を参照しながら説明する。
【００３５】
先ず、図４に示すように、見本キャップの初期登録を行う。すなわち、カメラ８で見本キャップ表面を撮影し（Ｓ１）、そのキャップの領域を検出する（Ｓ２）。
【００３６】
さらに、検出された見本キャップ表面の画像データに基づいて見本キャップ表面の基準面積、基準平均輝度および基準標準偏差を求める（Ｓ３）。そして、それらのデータを初期登録１として見本キャップ表面用登録部１４に記憶する（Ｓ４）。
【００３７】
また、同キャップ裏面の画像を撮像する（Ｓ５）。さらに、同キャップの裏の画像データに基づいて基準面積、基準平均輝度および基準標準偏差を求める（Ｓ６）。さらに、それらのデータを初期登録２として見本キャップ裏面用登録部１５に記憶する（Ｓ７）。
【００３８】
見本キャップ表裏の基準面積、基準平均輝度および基準標準偏差は、判定するキャップＣの種類に応じて相違するため、そのキャップＣ毎に初期登録１、２は、それぞれ所定範囲で設定値が設定される。例えば、表裏の面積で判定し難いキャップに対しては、それぞれの表裏の基準面積の設定値の範囲を大ききく設定し、表裏の面積での誤判定を避けるようにしている。そして、他の判定方法、例えば、標準偏差で判定するようにする。
【００３９】
なお、かかる見本キャップの初期登録は、前記カメラ８以外のカメラで行ってもよい。また、判定するキャップＣの種類に応じた複数種類の見本キャップの初期登録１、２を予め行っておくことも可能である。
【００４０】
次に、キャップＣの判定および搬送工程について説明する。先ず、パーツフィーダ２からロボットがキャップＣを取り、表裏反転ユニット５に搬送する。この搬送の途中において、図５に示すように、カメラ８が搬送されるキャップＣの一面を撮影する（Ｓ８）。そして、そのキャップＣの領域を検出する（Ｓ９）。この検出された画像データに基づいてキャップＣの面積、平均輝度および標準偏差を求める（Ｓ１０）。
【００４１】
さらに、このように求められたキャップＣの面積、平均輝度および標準偏差の算出結果と、初期登録１（見本キャップ表面の基準面積、基準平均輝度および基準標準偏差）のそれぞれの設定値とを比較する（Ｓ１１）。そして、面積判定、平均輝度判定および標準偏差判定において、いずれも設定値の範囲内であると判断した場合には、表であると判定する（Ｓ１２）。
【００４２】
面積判定、平均輝度判定および標準偏差判定の何れかで表でないと判定された場合には、キャップＣの面積、平均輝度および標準偏差の算出結果と、初期登録２（見本キャップ裏面の基準面積、基準平均輝度および基準標準偏差）のそれぞれの設定値と比較する（Ｓ１３）。そして、面積判定、平均輝度判定、標準偏差判定において、設定値の範囲内である場合には、裏であると判定する（Ｓ１４）。
【００４３】
例えば、図３（ａ）に示すキャップＣの表裏を判定する場合について説明する。このキャップＣの裏面を撮影した場合には、その裏面の外周縁部にＡｕ―Ｓｎ系ろう材層Ｃ４が帯状に形成されているため、この帯状の中央部分は明るく撮影され、端の部分は暗く撮影される。この結果、裏面の面積は、初期登録１の基準面積の設定値よりも小さい（または範囲外）と判断される。なお、初期登録１の基準面積は、見本キャップ表面全面が明るく撮影されるため、キャップの領域内の全画素数が基準面積に相当する。
【００４４】
また、このキャップＣ裏面の平均輝度は、初期登録１の基準平均輝度の設定値よりも小さい（または範囲外）と判断される。また、このキャップＣの裏面の標準偏差は、初期登録１の標準偏差の設定値と相違する（または範囲外）と判断される。
【００４５】
また、何れかの判定が裏でないと判定された場合には、不良と判定される（Ｓ１５）。
【００４６】
以上のように、表裏判定装置３でキャップＣの表裏判定を行う。そして、キャップＣが表と判定された場合には、表裏反転ユニット５に搬送されたキャップは、表裏反転ユニット５で反転されることない。反対にキャップＣが裏と判定された場合には、キャップＣは、表裏反転ユニット５で反転される。
【００４７】
このように、キャップＣの上面が表面となるように統一されると、そのキャップＣをロボットで搬送する際に、位置調整用カメラ６で位置検出し、さらに位置補正してパレット７の所定位置に載置する。そして、パレット７に載置された複数のキャップＣは、パレット７とともに、次工程に搬送される。なお、不良と判定されたキャップＣは、表裏反転ユニット５から不良品ボックス２０に排出される。
【００４８】
以上のように、本実施の形態は、キャップＣの表裏判定を、カメラ８による面積判定、平均輝度判定および標準偏差判定の３つのそれぞれ相違する表判定方法を採用している。そして、その判定方法の何れか１つでも表でないと判定された場合に、さらに、３つの判定方法で裏判定を行っている。
【００４９】
この結果、キャップＣの判定ミスを減少させることができ、キャップＣの判定結果の信頼性が向上し、製品の歩留りを向上させることができる。
【００５０】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、キャップＣの種類に応じて、各判定の設定値の範囲を任意に設定したり、場合によっては、判定方法を任意に選んで設定したりすることも可能である。
【実施例】
【００５１】
図６〜図１０に、２種類のキャップを実際に測定した実験結果を例示する。
【００５２】
図６、図７および図１０（ａ）は、図３（ａ）で示したキャップ（Ａｕ―Ｓｎ系ろう材にて封止を行うＤＳＸ２１１Ａ用キャップ）の場合を示す。
【００５３】
図１０（ａ）は、ＤＳＸ２１１Ａ用キャップ２０枚の表裏を測定した結果をそれぞれ示す。数値は、見本登録した画像の値との差（割合）をそれぞれ示す。
【００５４】
図６（ａ）において、横軸は初期登録１に対する表裏面の面積を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｂ）において、横軸は初期登録１に対する表裏面の平均輝度を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｃ）において、横軸は初期登録１に対する表裏面の標準偏差を表示し、縦軸はその頻度を表示する。
【００５５】
図７（ａ）において、横軸は初期登録２に対する表裏の面積を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｂ）において、横軸は初期登録２に対する表裏面の平均輝度を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｃ）において、横軸は初期登録２に対する表裏面の標準偏差を表示し、縦軸はその頻度を表示する。
【００５６】
以上のように、前記ＤＳＸ２１１Ａ用キャップの場合は、面積判定、平均輝度判定および標準偏差判定において、表裏の区別ができていることが確認できた。
【００５７】
また、図８、図９および図１０（ｂ）は、図３（ｂ）で示したキャップ（銀ろう材を用いてシーム溶接封止を行うＤＳＴ３１０Ｓ用キャップ）の場合を示す。
【００５８】
図１０（ｂ）は、ＤＳＴ３１０Ｓ用キャップ２０枚の表裏を測定した結果をそれぞれ示す。数値は、見本登録した画像の値との差（割合）をそれぞれ示す。
【００５９】
図８（ａ）において、横軸は初期登録１に対する表裏の面積を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｂ）において、横軸は初期登録１に対する表裏面の平均輝度を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｃ）において、横軸は初期登録１に対する表裏面の標準偏差を表示し、縦軸はその頻度を表示する。
【００６０】
図９（ａ）において、横軸は初期登録２に対する表裏の面積を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｂ）において、横軸は初期登録２に対する表裏面の平均輝度を表示し、縦軸はその頻度を表示する。同図（ｃ）において、横軸は初期登録２に対する表裏面の標準偏差を表示し、縦軸はその頻度を表示する。
【００６１】
以上のように、前記ＤＳＴ３１０Ｓ用キャップの場合は、特に標準偏差において、表裏の区別ができていることが確認できた。
【００６２】
このように、測定結果からは、いずれの場合にも標準偏差判定における表裏判定が特に有効であることが確認できた。例えば、ロボットがパーツフィーダ２から供給されたキャップＣを搬送する際に、キャップＣが煽る等した場合には、図２（ｂ）に示すように、同じ面であっても検出される平均輝度が若干相違（横軸方向にシフト）する場合があるが、標準偏差は同等に算出されるため、標準偏差判定により、表裏判定を確実に行うことが可能である。
【００６３】
また、実際の供給搬送システム１において、パーツフィーダ２からロボットによるキャップＣの吸着ミス等が発生するトラブルを考慮する必要がある。かかる場合には、キャップＣは搬送されないため、カメラ８は、キャップＣを撮影することはない。しかしながら、カメラ８による画像データに基づいて画像処理が行われる。この結果、標準偏差判定においては正確に判定できないおそれがあるが、面積判定において、所定面積以下の場合はキャップＣが無いと判断することにより、キャップＣの搬送ミスと判定することは可能であり、前記３つの判定を採用することの効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る供給搬送システムの概略を示す構成図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、同装置により作成されたヒストグラムをそれぞれ示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、各種類のキャップの断面図である。
【図４】見本キャップの初期登録を示すフロー図である。
【図５】キャップ表裏判定フロー図である。
【図６】（ａ）はキャップの初期登録１における面積と頻度との関係を示す図、（ｂ）は同平均輝度と頻度との関係を示す図、（ｃ）は同標準偏差と頻度との関係を示す図である。
【図７】（ａ）はキャップの初期登録２における面積と頻度との関係を示す図、（ｂ）は同平均輝度と頻度との関係を示す図、（ｃ）は同標準偏差と頻度との関係を示す図である。
【図８】（ａ）はキャップの初期登録１における面積と頻度との関係を示す図、（ｂ）は同平均輝度と頻度との関係を示す図、（ｃ）は同標準偏差と頻度との関係を示す図である。
【図９】（ａ）はキャップの初期登録２における面積と頻度との関係を示す図、（ｂ）は同平均輝度と頻度との関係を示す図、（ｃ）は同標準偏差と頻度との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は図６および図７に対応する測定値を示す図、（ｂ）は図８および図９に対応する測定値を示す図である。
【図１１】従来の水晶振動デバイスの構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１          供給搬送システム
２          パーツフィーダ
３          表裏判定装置
５          表裏反転ユニット
６          位置調整用カメラ
７          パレット
８          カメラ（撮像手段）
１０        処理装置
１１        Ａ／Ｄ変換器
１２        取り込み部
１３        画像処理部
１４        見本キャップ表面用登録部
１５        見本キャップ裏面用登録部
１６        判定キャップ用登録部
１７        判定部
Ｃ          キャップ（被判定物品）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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