JP2001153816A - ガラス板のエッジ欠陥検出方法及び同検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッジ欠陥を、安価な画像処理電算システム
で検出できるようにすると共に、検出の迅速化並びに自
動化を促す。 【解決手段】 エッジ欠陥検出装置１０は、ガラス板１
１を挟む形で配置したカメラ１２と、ガラス板１１の陰
に配置した光源１３と、カメラ１２の映像信号を画像と
して表示する表示装置１５と、この画像表示装置１５の
画像においてガラス板１１の表面並びにガラス板１１の
エッジ１６の一般面が暗くなりエッジ１６に存在するカ
ケが明るくなるように光源１３からカメラ１２に至る光
量を絞り調整する光量調整部１７と、画像中にカケに対
応した輝点を欠陥と判定する欠陥判別装置１８と、から
なる。 【効果】 エッジに出現するカケのみを光らせ、ガラス
板の他の部分は全て暗くすることができ、カケの検出を
容易に且つ効率よく行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガラス板のエッジに
発生する欠陥、特にカケを能率よく検出することのでき
る検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス板（例えば自動車用ガラス、磁気
ディスクのガラス基板）は、製造過程で切断し、エッジ
を研磨して出荷するものがある。エッジにカケなどの欠
陥があってはいけないので、前記出荷前に製品検査を実
施する。従来は、検査員による目視検査が主流であった
が、能率が悪く、見落しの危険もあるので、検査の自動
化の研究が進み、実用技術が確立されつつある。

【０００３】例えば、特開平４−２３６３４３号公報
「ガラスエッジの欠点検出方法」が知られており、この
検出方法は、同公報の図１（Ａ）に示される通りに、Ｃ
ＣＤカメラ１でガラスエッジ研磨面３を撮影し、それを
画像処理することを特徴とし、具体的には図１（Ｂ）に
おいて、エッジの幅Ｃｉ-1を測定し、幅Ｃｉ-1が所定値
より大きければ「カケ」、０なら「未研磨」と識別する
ことで、検査の自動化を達成したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記検出方法では、図
１（Ｂ）において５１２画素×５１２画素からなる２値
化画像を、矢印Ｘ及び矢印Ｙのごとく白から黒へ情報が
反転する点を探さなければならないこと、並びにガラス
エッジの全長にわたって画像処理をしなければならない
ので、同公報図２に示す演算を膨大な量実行しなければ
ならず、その為には高速で大容量の画像処理電算システ
ムが必要となり、この様なシステムは極めて高価である
から、設備導入、すなわち検査の自動化の妨げになって
いる。そこで、本発明の目的はより安価な画像処理電算
システムで済ませることのできるエッジ欠陥検出技術を
提供し、検査の迅速化並びに自動化を促すことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、検査対象
物であるガラス板のエッジを詳細に観察した。先ず、研
磨面は研磨砥石で研磨したために極微小の疵の集合体で
あり、結果として半透明のすりガラス状態にあること、
一方、カケはクリア（透明）状態にあることが確認でき
た。

【０００６】ところで、顕微鏡で物を観察するときに、
顕微鏡の視野外に光源を置くと、視野が全体的に暗くな
り、光で照された微粒や微生物のみが光ってみえること
がある。この様な方法を暗視野照明法と言う。ガラス板
は透明体であるから、この様な暗視野照明法を直接的に
使用することはできないと考えられてきたため、ガラス
板を対象に暗視野照明法を試みることは従来行われてい
なかった。

【０００７】本発明者等は、顕微鏡をカメラ、微粒をカ
ケに置き換えることにより、カケを光らせることができ
るのではないかとの発想から、ガラス板の上にカメラを
置き、ガラス板の下に光源を置き、この光源でガラス板
を照したところ、ガラス板の上表面及びこの上表面に付
着している指紋などの汚れが、光ってしまい、カケなど
の欠陥を検出するに至らなかった。しかし、暗視野照明
法の特徴は捨て難い。そこで、種々の研究を進め、透光
体であるガラス板を、黒色化（具体的にはカメラに達す
る光量を絞ることで達成）すれば、暗視野照明法をガラ
ス板に適用することができることを見出した。

【０００８】以上の知見に基づいて完成した発明は次の
通りである。請求項１は、光源とカメラとの間に、切断
後に研磨したガラス板のエッジを介在させ、このエッジ
へ光源から光を入射し、この入射光線でエッジに存在す
る欠陥を明るくし、これをカメラで撮影し、この画像を
処理して欠陥の有無を調べるガラス板のエッジ欠陥検出
方法であって、光源を、カメラの視野から外すためにカ
メラから見てガラス板の陰に配置するとともに、画像に
おいてガラス板の表面並びにエッジの一般面が暗くな
り、エッジに存在するカケが明るくなるように、光源か
らカメラに至る光量を絞り調整することで、カケを光学
的に検出するようにしたことを特徴とする。

【０００９】エッジに出現するカケのみを光らせ、ガラ
ス板の他の部分は全て暗くすることにより、カケの検出
を図る。

【００１０】請求項２では、画像の処理は、画像中にカ
ケに対応した輝点が無ければ欠陥無し、輝点があるとき
には輝点の大きさを演算してそれがしきい値を超えたと
きに欠陥有りと判定する如くに、処理を自動化したこと
を特徴とする。

【００１１】カケに対応する輝点のみを演算対象とする
ことで、演算時間を大幅に短縮し、自動化をより容易に
する。

【００１２】請求項３では、ガラス板の陰に配置する光
源は、エッジを中心点とし、カメラの視野の中心線に対
して３゜〜６０゜の範囲に配置することを特徴とする。

【００１３】角度が３゜未満であれば、光源がエッジか
らはみ出す虞れがある。また、角度が６０゜を超えると
光源の配置は難しくなる。そして、３゜〜６０゜の範囲
に光源を配置すれば、ほぼ全てのカケに対応できること
が実験的に確認できている。

【００１４】請求項４は、ガラス板を挟む形でガラス板
の一側に配置するカメラと、ガラス板の他側に且つカメ
ラの視野から外すためにガラス板の陰に配置する光源
と、カメラの映像を表示する画像表示装置と、この画像
表示装置の画像においてガラス板の表面並びにガラス板
のエッジの一般面が暗くなりエッジに存在するカケが明
るくなるように光源からカメラに至る光量を絞り調整す
る光量調整部と、からガラス板のエッジ欠陥検出装置を
構成したものである。

【００１５】暗視野に光源を配置し且つ光量調整部で光
量を絞ることにより、カケのみを輝点として検出するこ
とができる。そのための装置構成は、光源、カメラ、画
像表示装置及び光量調整部という簡単なもので済ませる
ことができ、エッジ欠陥検出装置の低コスト化を達成す
ることができる。

【００１６】請求項５は、請求項４の画像表示装置に、
画像中にカケに対応した輝点が無ければ欠陥無し、輝点
があるときには輝点の大きさを演算してそれがしきい値
を超えたときに欠陥有りと判定する欠陥判別装置を付属
させたことを特徴とする。

【００１７】カケに対応する輝点を欠陥判別装置で識別
させることにより効率よくカケを検出する。カケの検出
が自動化できたので、ガラス板の検査を迅速に行うこと
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明に係るガラス板の
エッジ欠陥検出装置の原理図であり、エッジ欠陥検出装
置１０は、ガラス板１１を挟む形でガラス板１１の一側
（上方）に配置する撮像手段としてのカメラ１２と、ガ
ラス板１１の他側（下方）に且つカメラ１２の視野から
外すためにガラス板１１の陰に配置する第１光源１３並
びに第２光源１４と、カメラ１２の映像信号を画像とし
て表示する表示装置１５と、この画像表示装置１５の画
像においてガラス板１１の表面並びにガラス板１１のエ
ッジ１６の一般面が暗くなりエッジ１６に存在するカケ
が明るくなるように光源１３，１４からカメラ１２に至
る光量を絞り調整する光量調整部１７と、画像中にカケ
に対応した輝点が無ければ欠陥無し、輝点があるときに
は輝点の大きさを演算してそれがしきい値を超えたとき
に欠陥有りと判定する欠陥判別装置１８と、からなる。

【００１９】前記ガラス板１１は、切断したエッジ１６
を研磨処理したものである。このため、エッジ１６は微
細なカケの集合面となり、すりガラスに近似した半透明
な面となる。カメラ１２は、ＣＣＤ（固体撮像デバイ
ス）カメラが好適である。光源１３，１４はスポットラ
イトに代表される点光源、蛍光管若しくは一列に並べた
複数個のスポットライト群に代用される線光源、複数個
のランプを碁盤目上に配置した面光源の何れであっても
よい。

【００２０】光量調整部１７は、カメラ１２に付属した
「絞り」がその代表例であるが、光源１３，１４に投入
する電流を増減して光源１３，１４から射出する光（射
出光）の光量を調節するもの、又は画像表示装置１５で
コントラストを調整するものであっても差支えない。要
は、光源１３，１４からカメラ１２に至る光量を実質的
に絞り調整することのできる手段であればよい。

【００２１】図２（ａ），（ｂ）は第１・第２光源の配
置説明図であり、ガラス板１１を矢印のとおり水平に移
動するときに、（ａ）に示す通りに第１光源１３でガラ
ス板１１の前縁を照し、（ｂ）に示す通りに第２光源１
４でガラス板１１の後縁を照す。

【００２２】以下、第１光源１３について説明するが、
第２光源も同様であるから、その説明は省略する。

【００２３】次に、上記エッジ欠陥検出装置１０のカケ
検出原理を説明する。図３は健全なガラス板をエッジ欠
陥検出装置でモニターしたときの画像の説明図であり、
下からの光２１はガラス板１１を通過した後にカメラ１
２に到達する。ガラス板１１は透光体であるため、カメ
ラの絞りを開放気味にしている場合、ガラス板１１の上
面又は下面に指紋などの汚れがあると、下面側の暗視野
照明からの光がその汚れで散乱され、それが輝点とな
る。このままでは本発明は実施できない。

【００２４】そこで、本発明では、光量調整部１７に
て、画像２３が全体的に暗くなるように光量を絞ってお
く。なお、微細なカケの集りであるエッジはガラス板の
一般面に比較して明るくなる。しかし、この明るさは欠
陥に基づくカケに比べれば十分に暗い。そこで、光量を
絞ってガラス板の一般面は背景と同様の黒色、エッジは
灰色となるようにする。この様に一般面を灰色ないし黒
色にすることを画像２３を全体的に暗くすると表現し
た。

【００２５】図４はカケのあるエッジをエッジ欠陥検出
装置でモニターしたときの画像の説明図であり、前記の
通りに絞り調整した結果、ガラス板１１の上面２２は黒
色の面、エッジ１６の一般面は灰色になる。一方、エッ
ジ１６にカケ２６があるときには、このカケ２６は透明
な面（すなわちエッジの研磨面は粗面であるがカケは綺
麗な面が現れるため透明な面）となり、そこへ光の一部
が通過し、屈折してカメラ１２に至る。この結果、カケ
２６を通過した十分に大きな光量がカメラ１２に到達
し、画像表示装置１５の画像中に輝点２７として現れ
る。

【００２６】次に、光源の好ましい配置位置を説明す
る。本発明はガラス板１１を灰色ないし黒色の面にする
ことにより暗視野照明法を採用することに成功したもの
であり、暗視野照明法であるから半透明体化したガラス
板１１の陰に光源を配置することでカケを検出すること
はできる。しかし、ガラス板１１のエッジの形状からカ
ケの発生には一定の傾向が見られるので、この発生傾向
から好ましい光源の配置位置を決めることにする。

【００２７】図５（ａ）〜（ｂ）はガラス板のエッジの
形状及びカケの形状を説明する図である。（ａ）は、磁
気ディスク用ガラス板１１のエッジを拡大したものであ
り、エッジ１６には上下に４５゜の面取り２８，２８を
施す。この図のｂ部やｃ部にカケが発生する場合があ
る。（ｂ）は、上面２２と面取り２８との間にカケ２６
が発生した例を示し、上向きの光２１は下面２４で屈折
し、更にカケ２６で屈折し、カメラに向う。このときの
下面２４における入射角度をθ１とすれば、この角度θ
１は、カケ２６がごく水平に近いため３゜程度となる。

【００２８】（ｃ）は、エッジ１６と面取り２８との間
にカケ２６が発生した例を示し、上向きの光２１は下面
２４で屈折し、更にカケ２６で屈折し、カメラに向う。
このときの下面２４における入射角度をθ２とすれば、
この角度θ２は、カケ２６がごく鉛直に近いため６０゜
程度となる。上記角度θ１，θ２はカケ２６を屈折点と
したものであるが、カケ２６はどの部位に発生するかは
不明である。そこで、次図の様に近似させて汎用性を高
める。

【００２９】図６は本発明に係る光源の配置説明図であ
り、３１をカメラ１２の視野の中心線とし、３３をエッ
ジの中心点とする。この中心点３３はエッジの高さ中心
であってもよい。このエッジの中心点３３を回転中心と
して、ガラス板１１の陰の領域にて、カメラの視野の中
心３１から角度（ψ１〜ψ２）の範囲に光源を置く。ψ
１は前記θ１、ψ２は前記θ２に近似し、光源はカメラ
の視野の中心線３１に対して３゜〜６０゜の範囲に配置
すればよい。

【００３０】なお、上記説明ではカケ２６は平坦な面と
したが、多くのカケは貝殻模様の多面体である。とすれ
ば、３゜〜６０゜の範囲で射出すれば、この光は前記多
角面の何れかの面で屈折してカメラに達することにな
り、このことからも、点光源を３゜〜６０゜の範囲の何
処かに配置すればよいことになる。

【００３１】ただし、点光源であればカケから得られる
光量は比較的少く、線光源での光量はそれより多く、面
光源であれば大きな光量が得られる。従って、設備コス
トを重視するのであれば点光源、カケの検出性能を重視
するのであれば面光源を採用すればよく、図１，２で述
べたような線光源であれば設備コストを抑えつつ検出精
度を維持することができるという双方の特長を併せ持つ
と看做すことができる。

【００３２】図７は図６の７−７矢視図であり、エッジ
１６に直交する法線３５を引いたときに、この法線３５
に対して±４５゜の範囲に光源を配置すれば、ほぼ全て
のカケを検出することができることが実験で確認でき
た。

【００３３】次に、本発明に係るカケの自動検出技術を
説明する。図８（ａ），（ｂ）は画像表示装置の映像イ
メージ図を示し、（ａ）において、ガラスの一般面が黒
色でエッジの一般面が灰色であり、画面の殆どが灰色な
いし黒色であり、カケに相当する部分のみが輝点２７と
なっていることを示す。（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図で
あり、画像が画素３６の集合体であるから、輝点２７の
画素３６をカウントすることで、カケの大きさを推定す
ることができることを示す。

【００３４】図９は本発明に係るガラス板のエッジ欠陥
検出フロー図である。ＳＴ××はステップ番号を示す。 ＳＴ０１：先ず、カメラでエッジを撮影する。 ＳＴ０２：この画像を、先ず電算機にて輝点が有るか否
かを調べる。輝点の有無だけであるから、画面を大雑把
に区画して、画面が白くなっているか否かを調べればよ
く、白い部分を含む区画が有れば、その区画のみを細分
化して再度輝点の有無を調べる。この様に段階的に判別
することで、判別所要時間を従来よりも大幅に短縮する
ことができる。

【００３５】ＳＴ０３：輝点があれば、図８（ｂ）の要
領で画素の数をカウントする。 ＳＴ０４：カウントした画素数をＮ、予め定めた「しき
い値」をｎとし、Ｎがしきい値ｎを上回っている否かを
調べる。なお、輝点はごく小さなものであれば実用上問
題無いとすれば、許容されるべき輝点の大きさは予め定
めることができる。これをしきい値ｎとすればよい。 ＳＴ０５：Ｎ＞ｎであれば、輝点が許容できぬほど大き
いので「カケ有り」と看做し、そのことを表示するとと
もに、警報（例えばブザー吹奏）を発する。

【００３６】ＳＴ０６：ＳＴ０２で輝点が発見できなか
ったとき、並びにＳＴ０４でＮ≦ｎのときには「カケ無
し」と看做して、検査対象のガラス板はエッジに欠陥は
認められなかったとする。

【００３７】従来は、健全なエッジをも画像処理で欠陥
がないことをいちいち識別していたため、その処理に膨
大な演算が必要であった。これに対して本発明は輝点の
みを見出し、無ければ欠陥無しとするため、画像処理が
ごく簡略化でき、カケが有る場合であっても輝点のみを
処理対象とするため、同様に画像処理がごく簡略化でき
る。

【００３８】尚、実施例ではガラス板を水平搬送し、ガ
ラス板の上方にカメラ、下方に光源を配置したのが、ガ
ラス板の姿勢は任意であり、これに伴なってカメラと光
源はガラス板の一側と他側にあれば、本発明は実施でき
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１のガラス板のエッジ欠陥検出方法によれ
ば、エッジに出現するカケのみを光らせ、ガラス板の他
の部分は全て暗くすることができ、カケの検出を容易に
且つ効率よく行うことができる。従って、カケなどの欠
陥を検出するためのコストを削減することができる。

【００４０】請求項２のガラス板のエッジ欠陥検出方法
では、画像の処理は、画像中にカケに対応した輝点が無
ければ欠陥無し、輝点があるときには輝点の大きさを演
算してそれがしきい値を超えたときに欠陥有りと判定す
る如くに、処理を自動化したことを特徴とし、カケに対
応する輝点のみを演算対象とすることで、演算時間を大
幅に短縮し、自動化をより容易にする。

【００４１】請求項３のガラス板のエッジ欠陥検出方法
では、ガラス板の陰に配置する光源は、エッジを中心点
とし、カメラの視野の中心線に対して３゜〜６０゜の範
囲に配置することを特徴とし、角度が３゜未満であれ
ば、光源がエッジからはみ出す虞れがある。また、角度
が６０゜を超えると光源の配置は難しくなる。そして、
３゜〜６０゜の範囲に光源を配置すれば、ほぼ全てのカ
ケに対応できる。

【００４２】請求項４のガラス板のエッジ欠陥検出装置
は、カメラ、光源、画像表示装置、光量調整部で構成し
た簡単なものであり、暗視野に光源を配置し且つ光量調
整部で光量を絞ることにより、カケのみを輝点として検
出することができる。そのための装置構成は、光源、カ
メラ、画像表示装置及び光量調整部という簡単なもので
済ませることができ、エッジ欠陥検出装置の低コスト化
を達成することができる。

【００４３】請求項５のガラス板のエッジ欠陥検出装置
は、請求項４の画像表示装置に、画像中にカケに対応し
た輝点が無ければ欠陥無し、輝点があるときには輝点の
大きさを演算してそれがしきい値を超えたときに欠陥有
りと判定する欠陥判別装置を付属させたことを特徴と
し、カケに対応する輝点を欠陥判別装置で識別させるこ
とにより効率よくカケを検出する。カケの検出が自動化
できたので、ガラス板の検査を迅速に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガラス板のエッジ欠陥検出装置の
原理図

【図２】第１・第２光源の配置説明図

【図３】健全なガラス板をエッジ欠陥検出装置でモニタ
ーしたときの画像の説明図

【図４】カケのあるエッジをエッジ欠陥検出装置でモニ
ターしたときの画像の説明図

【図５】ガラス板のエッジの形状及びカケの形状を説明
する図

【図６】本発明に係る光源の配置説明図

【図７】図６の７−７矢視図

【図８】画像表示装置の映像イメージ図

【図９】本発明に係るガラス板のエッジ欠陥検出フロー
図

【符号の説明】

１０…ガラス板のエッジ欠陥検出装置、１１…ガラス
板、１２…カメラ、１３…光源（第１光源）、１４…光
源（第２光源）、１５…画像表示装置、１６…エッジ、
１７…光量調整部、１８…欠陥判別装置、２３…画像、
２６…カケ、２７…輝点、３１…カメラの視野の中心
線、３３…エッジの中心点。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB01 BB15 BB22 CC00 DD06 FF02 GG13 GG14 GG15 GG16 HH12 HH15 JJ08 JJ09 JJ26 LL30 NN02 NN11 PP16 QQ25 QQ51 RR06 SS09 2G051 AA42 AB02 BB01 BB05 BB07 CA03 CA04 DA06 EA11 EB01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源とカメラとの間に、切断後に研磨し
   たガラス板のエッジを介在させ、このエッジへ光源から
   光を入射し、この入射光線でエッジに存在する欠陥を明
   るくし、これをカメラで撮影し、この画像を処理して欠
   陥の有無を調べるガラス板のエッジ欠陥検出方法であっ
   て、 前記光源を、カメラの視野から外すためにカメラから見
   てガラス板の陰に配置するとともに、前記画像において
   ガラス板の表面並びにエッジの一般面が暗くなり、エッ
   ジに存在するカケが明るくなるように、光源からカメラ
   に至る光量を絞り調整することで、カケを光学的に検出
   するようにしたことを特徴とするガラス板のエッジ欠陥
   検出方法。
2. 【請求項２】 前記画像の処理は、画像中にカケに対応
   した輝点が無ければ欠陥無し、輝点があるときには輝点
   の大きさを演算してそれがしきい値を超えたときに欠陥
   有りと判定する如くに、処理を自動化したことを特徴と
   する請求項１記載のガラス板のエッジ欠陥検出方法。
3. 【請求項３】 ガラス板の陰に配置する前記光源は、エ
   ッジを中心点とし、カメラの視野の中心線に対して３゜
   〜６０゜の範囲に配置することを特徴とした請求項１又
   は請求項２記載のガラス板のエッジ欠陥検出方法。
4. 【請求項４】 ガラス板を挟む形でガラス板の一側に配
   置するカメラと、ガラス板の他側に且つカメラの視野か
   ら外すためにガラス板の陰に配置する光源と、前記カメ
   ラの映像を表示する画像表示装置と、この画像表示装置
   の画像においてガラス板の表面並びにガラス板のエッジ
   の一般面が暗くなりエッジに存在するカケが明るくなる
   ように光源からカメラに至る光量を絞り調整する光量調
   整部と、からなるガラス板のエッジ欠陥検出装置。
5. 【請求項５】 前記画像表示装置に、画像中にカケに対
   応した輝点が無ければ欠陥無し、輝点があるときには輝
   点の大きさを演算してそれがしきい値を超えたときに欠
   陥有りと判定する欠陥判別装置を付属させたことを特徴
   とする請求項４記載のガラス板のエッジ欠陥検出装置。