JP2005162588A - ガラス基板の切断面検査装置 - Google Patents

ガラス基板の切断面検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 ガラス基板の切断面を複数の方向から立体的に検査して、ガラス基板の品質検査に利用される切断面情報を迅速且つ正確に光学的に検出可能とする。
【解決手段】 ガラス基板を固定する固定プレート110と、基板の切断面の上側、下側、平面プロフィール映像をそれぞれ得るための第1、第2、及び第3撮影手段120、130、140と、第1〜第3撮影手段が固定され、それらを移動させるフレーム151を備えたメインロボット150を備えた切断面検査装置を提供する。この装置により光学的に取得された切断面情報をフィードバックして、ガラス基板の生産性及び品質を向上させることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ガラス基板の切断面検査装置に関し、更に詳しくは、ガラス基板の切断面を、映像光学系を用いて、様々な方向から立体的に検査することにより、ガラス基板の切断面に対する情報を迅速且つ正確に検出することができるガラス基板の切断面検査装置に関する。
一般に、TFT−LCD(薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ)、PDP(プラズマディスプレイパネル)、EL(Electro luminescence)などの平板ディスプレイの製造分野で用いられるガラス基板は、ガラス溶解炉で溶解されるガラス液を溶解成形機に供給して製造された後、ダイアモンドホイールなどのカッティング機(cutting apparatus)によって一次規格に合わせて切断され、表面に保護用フィルムがコーティングされて、加工ラインに運搬される。
上記のようなガラス基板のカッティング工程において、カッティング機の状態によってカッティングされる程度が異なり、且つ、切断面に欠陥が発生するため、切断面の情報を得ることが重要であり、従来は作業者が顕微鏡を用いてガラス基板の切断面を肉眼で観察した。
このように、従来の顕微鏡を用いたガラス基板の切断面の検査には、長時間を要するだけでなく、検査の精度が低いため、正確なガラス基板の切断面の情報を得ることはできない不都合があった。
特に、ガラス基板の切断面に対して、時間的な制約から一側面のみの検査しか行われないため、ガラス基板の切断面に対する立体的な観察が行なわれず、ガラス基板の切断面に対する正確な情報が得られず、工程にフィードバックするためのデータとして活用することが困難であるという不都合があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラス基板の切断面を、映像光学系を用いて、様々な方向から立体的に検査することにより、ガラス基板の切断面に対する情報、例えば、欠陥の種類及び大きさ、ガラス基板の厚さ、ガラス基板の切断面の直進性、カッティング機のホイール深さなどを、迅速且つ正確に検出し、このような情報を工程のフィードバック用データに活用することができるようにすることで、カッティング機のホイールの交換時期を判断するなど工程改善が容易に実施できるようにして、ガラス基板の生産性向上や品質の向上に寄与するガラス基板の切断面検査装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によれば、ガラス基板の切断面を検査する装置であって、前記ガラス基板の切断面が一方の側に突出するように前記ガラス基板を固定する固定プレートと、前記ガラス基板の上面の上方に位置し、前記切断面の上側に向かって前記上面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第1カメラを有する第1撮影手段と、前記ガラス基板の下面の下方に位置し、前記切断面の下側に向かって前記下面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第2カメラを有する第2撮影手段と、前記ガラス基板の切断面に対向するように位置し、前記切断面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第3カメラを有する第3撮影手段と、前記ガラス基板の切断面に隣接して設置され、前記第1乃至第3撮影手段がそれぞれ結合されるフレームと、前記フレームに装着された前記第1乃至第3撮影手段を、前記切断面の長手方向に沿って移動させ、切断面を撮影できるように前記フレームを移動させるフレーム移動手段とを含むガラス基板の切断面検査装置が提供される。
本発明によるガラス基板の切断面検査装置は、ガラス基板の切断面を、映像光学系を用いて、様々な方向から立体的に検査することができるため、ガラス基板の切断面に対する情報、例えば、欠陥の種類及び大きさ、ガラス基板の厚さ、ガラス基板の切断面の直進性、カッティング機のホイール深さなどを、迅速且つ正確に検出することができる。これにより、不良検出が効率良く実施され、このような情報を工程にフィードバックするためのデータとして活用することにより、カッティング機のホイールの交換時期を判断するなど工程改善が容易になり、もってガラス基板の生産性及び品質が向上する効果を得ることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態を説明する。
図1は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す側面図、図2は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す平面図、図3は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置のカメラ及び照明を示す断面図、図4は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置の第4照明及び第4反射ミラーを示す側面図である。
図示のように、本発明によるガラス基板の切断面検査装置100は、ガラス基板1を固定するための吸着プレート110と、ガラス基板1の切断面1aの水平方向の両側と垂直方向に設置される第1、第2及び第3撮影手段120、130、140と、第1、第2及び第3撮影手段120、130、140が設置されるフレーム151をガラス基板1の切断面1aの長手方向に沿って移動させるメインロボット150とを含む。
吸着プレート110は、ガラス基板1の切断面1aが固定プレート110の一方の側から突出されるようにガラス基板1を支持する。
ガラス基板1に接する吸着プレート110の一方の側には、複数の真空ホール(図示せず)が形成され、この真空ホールには、外部の真空ユニットから吸引力が供給されてガラス基板1を吸着する。ガラス基板1が撓んでいる場合でも、固定プレート110の長手方向に沿って一方の側から他方の側へ順次真空ホールに吸着力が供給されるようにすることにより、ガラス基板1が全体的に固定プレート110に密着される。
また、吸着プレート110に固定されるガラス基板1の切断面1aと、後述する第3撮影手段140の第3カメラ141との間の距離が一定に保持されるように、切断面1aを基準位置に支持するための複数個のガイド160が水平に動き、固定できるように、吸着プレート110に対向する位置に設置されることが好ましい。このような構成によって、ガラス基板1の切断面1aが第3撮影手段140の第3カメラ141の焦点距離に位置するように、ガラス基板1を吸着プレート110に固定させることが容易となるため、第3カメラ141のフォーカシングが容易になる。
第1〜第3撮影手段120、130、140は、メインロボット150のフレーム151にそれぞれ設置される。
第1撮影手段120は、ガラス基板1の上面の上方にそれぞれ位置する第1カメラ121と、第1照明122とを備え、第1カメラ121は、切断面1aの上側、すなわち、ガラス基板1の上面と切断面1aが会う上側端に向かってガラス基板1に垂直になるようにガラス基板1を撮影して切断面1aの上側プロフィール映像を得ることになり、第1照明122は、第1カメラ121の撮影部位に光を照射する。
第2撮影手段130は、ガラス基板1の切断面1aを基準に第1撮影手段120に対向するように設置され、ガラス基板1の下面の下方にそれぞれ位置する第2カメラ131と第2照明132とを備え、第2カメラ131は、切断面1aの下側、すなわち、ガラス基板1の下面と切断面1aとが会う下側端に向かって、ガラス基板1の下面に垂直になるようにガラス基板1を撮影して切断面1aの下側プロフィール映像を得ることになり、第2照明132は、第2カメラ131の撮影部位に光を照射する。
第3撮影手段140は、ガラス基板1の切断面1aに対向するようにそれぞれ位置する第3カメラ141と、第3照明142とを備え、第3カメラ141は、切断面1aに向かって切断面1aに垂直にガラス基板1を撮影して、切断面1aの平面映像を得ることになり、第3照明142は、第3カメラ141の撮影部位に光を照射する。
第1〜第3撮影手段120、130、140の第1〜第3照明122、132、142は、第1〜第3カメラ121、131、141のレンズ123、133、143の光軸と同じ方向に光を照射することが好ましい。このために、第1〜第3照明122、132、142は、図3に示すように、第1〜第3カメラ121、131、141に垂直に光を照射するように設置され、第1〜第3照明122、132、142から照射された光は、第1〜第3反射ミラー124、134、144によって反射され、レンズ部123、133、143の光軸に沿って照射される。よって、第1〜第3カメラ121、131、141は、第1〜第3照明122、132、142から照射される光によって干渉を受けることなく、ガラス基板1の切断面1aを正確に撮影することができる。
メインロボット150は、ガラス基板1の切断面1aに隣接して設置され、また、第1〜第3撮影手段120、130、140が設置されたフレーム150は、第1〜第3撮影手段120、130、140が切断面1aの長手方向に沿って移動すると共に、切断面1aの上側端、下側端及び切断面1aの全面を撮影するように、切断面1aに沿って移動自在にメインロボット150に装着される。
フレーム151は、図示しないモータの駆動によってメインロボット150の長手方向に切断面1aに沿って往復移動されるが、フレーム150の駆動装置は、これに限られず、空圧シリンダが用いられることもある。
また、フレーム151は、ガラス基板1の切断面1aに対して第1〜第3撮影手段120、130、140の位置を調整し、第1〜第3カメラ121、131、141のフォーカシングのための第1〜第3調整手段152、153、154を具備する。
第1調整手段152は、フレーム151と第1撮影手段120が連結される部分に設置される。また、ガラス基板1の切断面1aに垂直である方向に第1撮影手段120を移動させる第1位置調整用ステージ152aと、第1撮影手段120が固定され、第1位置調整用ステージ152aに対して切断面1aに水平な方向に第1撮影手段120を移動させる第1フォーカシング用ステージ152bとを含む。
かかる構成により、第1調整手段152は、第1位置調整用ステージ152aを移動させることにより、第1撮影手段120をガラス基板1の切断面1aに対して容易に位置調整することを可能にし、第1フォーカシング用ステージ152bを移動させることにより、第1カメラ121のフォーカシングを容易に実施できるようにする。
第2調整手段153は、フレーム151と第2撮影手段130が連結される部分に設置される。また、ガラス基板1の切断面1aに垂直である方向に第2撮影手段130を移動させる第2位置調整用ステージ153aと、第2撮影手段130が固定され、第2位置調整用ステージ153aに対して切断面1aに水平な方向に第2撮影手段130を移動させる第2フォーカシング用ステージ153bとを含む。
かかる構成により、第2調整手段153は、第2位置調整用ステージ153aを移動させることにより、第2撮影手段130によるガラス基板1の切断面1aに対して容易に位置調整をすることを可能にし、第2フォーカシング用ステージ153bを移動させることにより、第2カメラ131のフォーカシングを容易に実施できるようにする。
第3調整手段154は、フレーム151と第3撮影手段140が連結される部分に設置される。また、ガラス基板1の切断面1aに水平である方向に第3撮影手段140を移動させる第3位置調整用ステージ154aと、第3撮影手段140が固定され、第3位置調整用ステージ154aに対して切断面1aに垂直な方向に第3撮影手段140を移動させる第3フォーカシング用ステージ154bからなる。
かかる構成により、第3調整手段154は、第3位置調整用ステージ154aを移動させることにより、第3撮影手段140をガラス基板1の切断面1aに対して容易に位置調整することを可能にし、第3フォーカシング用ステージ154bを移動させることにより、第3カメラ141のフォーカシングを容易に実施できるようにする。
第1〜第3調整手段152、153、154の第1〜第3位置調整用ステージ152a、153a、154aと、第1〜第3フォーカシング用ステージ152b、153b、154bは、フレーム151にそれぞれ設置されるモータ(図示せず)の駆動によって往復移動されるが、モータの代わりに、空圧シリンダ(図示せず)の圧縮や膨脹によって往復移動するように構成され得る。
また、図4に示すように、第1〜第3撮影手段120、130、140の第1〜第3カメラ121、131、141によって撮影される映像において、ガラス基板1の形状が背景より更に明確に区別できるようにするために、ガラス基板の切断面1aの検査装置100は、光を照射する第4照明171と、第4照明171から照射された光をガラス基板1の切断面1aの周辺に反射する第4反射ミラー172とを備える。かかる構成により、第4照明171から照射された光を第4反射ミラー172に反射させてガラス基板1の切断面1aの周辺を照射させることで、第1〜第3カメラ121、131、141によって撮影された映像において、ガラス基板1aの形状が背景より更に明確に区別できるように、背景の明暗や色を異なったものとすることができる。
また、ガラス基板1の切断面1aの周辺に付着された異物を除去するために、空気を噴射するエアーノズル180がガラス基板1の上面及び下面の方にそれぞれ設置される。
エアーノズル180は、外部のエアー供給部(図示せず)から空気が供給されてガラス基板1の切断面1aの周辺に噴射して異物を除去することにより、第1〜第3撮影手段120、130、140の第1〜第3カメラ121、131、141で撮影された映像に異物が撮影されることを防止し、ガラス基板1の切断面1aの鮮明な映像を得ることができる。
一方、メインロボット150には、フレーム151の位置を知るためのリニアスケーラー192と、スケーラー192からデータを読み出すためのヘッド191がそれぞれ設置される。
このような構造からなるガラス基板の切断面検査装置100の動作を以下に説明する。
まず、ガラス基板1を吸着プレート110上に位置させる。このとき、切断面1aが予め定められた位置に固定されたガイド160に密着するようにする。よって、切断面1aは、基準位置に置かれることにより、第3撮影手段140の第3カメラ141のレンズ143と切断面1aとの間の距離が一定に維持され、第3カメラ141のフォーカシングを容易にする。
吸着プレート110に置かれたガラス基板1は、吸着プレート110の真空ホール(図示せず)を介して供給される吸引力によって、吸着プレート110に吸着されて固定される。このとき、ガラス基板1が撓んでいる場合にも、吸着プレート110の長手方向に沿って吸着プレート110上の一方の側から他方の側へ順次真空ホールに吸着力が供給されるため、ガラス基板1が全体的に吸着プレート110に密着される。
吸着プレート110上にガラス基板1が真空吸着されると、第1〜第3撮影手段120、130、140が、メインロボット150の長手方向に切断面1aに沿って移動するフレーム151によって検査しようとする切断面1aの初期位置に置かれる。
第1〜第3撮影手段120、130、140が検査しようとする切断面1aの初期位置に位置すると、第1〜第3調整手段152、153、154によって、すなわち、第1〜第3撮影手段120、130、140は、第1〜第3位置調整用ステージ152a、153a、154aの調整及び第1〜第3フォーカシング用ステージ152b、153b、154bの調整によって、第1〜第3カメラ121、131、141の位置調整及びフォーカシングが実施される。
第1〜第3カメラ121、131、141の位置調整及びフォーカシングが完了すると、撮影過程が実施される。このとき、図5に示すように、ガラス基板1の切断面1aが水平面ではなく、波状の波面であるため、切断面1aを撮影する第3カメラ141の焦点面が切断面1aと一致しない現象が生じる。
このような現象を防止するために、図5及び6に示すように、ガラス基板1の切断面1aが曲線をなしても、焦点が合わせられたときのiステップで第3カメラ141によって得た映像と、焦点が合わせられないi+1ステップで得た映像とを比較して、これらの映像において、切断面1a間の位置差であるΔdの値を計算する。
Δdは、切断面1aを撮影する第3カメラ141のレンズ143と切断面1aとの間の距離変化量であるため、Δdだけ第3フォーカシング用ステージ154bを切断面1aに垂直方向に接近させることにより、第3カメラ141のフォーカシングを実施する。これと同時に、第1及び第2カメラ121、131を、第1及び第2位置調整用ステージ152a、153aをそれぞれ移動させて、図6における校正後の映像を取得するようにする。
すなわち、基準位置からの変化量を用いて、第3カメラ141はフォーカシングを行い、第1及び第2カメラ121、131は、位置を校正する。
第1〜第3撮影手段120、130、140の第1〜第3照明122、132、142は、図3に示すように、例えば、反射板124を介して第1〜第3カメラ121、131、141のレンズ123、133、143の光軸と同じ方向に光を照射することにより、第1〜第3カメラ121、131、141が、撮影の際、第1〜第3照明122、132、142から照射される光によって干渉を起すことなく、ガラス基板1の切断面1aを正確に撮影することができる。
一方、図4に示すように、第4反射ミラー172は、吸着プレート110上にガラス基板1が置かれるとき、干渉を回避するために、第3撮影手段140の方に移動する。また、吸着プレート110上にガラス基板1が置かれて固定されると、ガラス基板1の上側に復帰する。
ガラス基板1の上側に復帰した第4反射ミラー172は、第4照明171から照射された光をガラス基板1の切断面1aの周辺に反射することにより、第1〜第3撮影手段120、130、140の第1〜第3カメラ121、131、141が撮影して取得した映像において、ガラス基板1の形状が背景から更によく区別できるようにする。
すなわち、第4反射ミラー172が位置するガラス基板1の上面の上方の背景は、第4反射ミラー172から反射される光によって明るくなり、ガラス基板1の下面の下方の背景は、第3照明142及び第4照明171から照射される光が吸着プレート110の側面に反射されることにより、第4反射ミラー172のような効果を得ることができる。
エアーノズル180は、外部のエアー供給部(図示せず)から空気が供給されてガラス基板1の切断面1aの周辺に噴射して異物を除去することにより、第1〜第3撮影手段120、130、140の第1〜第3カメラ121、131、141で撮影された映像に異物が撮影されることを防止する。よって、ガラス基板1の切断面1a自体の鮮明な映像を得ることができる。
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す側面図。 本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す平面図。 本発明によるガラス基板の切断面検査装置の第1〜第3カメラ及び第1〜第3照明を示す断面図。 発明によるガラス基板の切断面検査装置の第4照明及び第4反射ミラーを示す側面図。 発明によるガラス基板の切断面検査装置で第3カメラのフォーカシングを説明するための平面図。 本発明によるガラス基板の切断面検査装置の第3カメラのフォーカシングを説明するための図。
符号の説明
1 ガラス基板
1a ガラス基板の切断面
100 検査装置
110 固定プレート
120 第1撮影手段
121 第1カメラ
122 第1照明
123 第1カメラのレンズ
130 第2撮影手段
131 第2カメラ
132 第2照明
133 第2カメラのレンズ
140 第3撮影手段
141 第3カメラ
142 第3照明
143 第3カメラのレンズ
150 メインロボット
151 フレーム
152 第1調整手段
153 第2調整手段
154 第3調整手段
152a〜154a 第1〜第3調整手段の位置調整用ステージ
152b〜154b 第1〜第3調整手段のフォーカシング用ステージ
160 ガイド
171 第4照明
172 第4反射ミラー
180 エアーノズル

Claims (9)

  1. ガラス基板の切断面を検査する装置であって、
    前記ガラス基板の切断面が一方の側に突出するように前記ガラス基板を固定する固定プレートと、
    前記ガラス基板の上面の上方に位置し、前記切断面の上側に向かって前記上面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第1カメラを有する第1撮影手段と、
    前記ガラス基板の下面の下方に位置し、前記切断面の下側に向かって前記下面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第2カメラを有する第2撮影手段と、
    前記ガラス基板の切断面に対向するように位置し、前記切断面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第3カメラを有する第3撮影手段と、
    前記ガラス基板の切断面に隣接して設置され、前記第1乃至第3撮影手段がそれぞれ結合されるフレームと、
    前記フレームに装着された前記第1乃至第3撮影手段を、前記切断面の長手方向に沿って移動させ、切断面を撮影できるように前記フレームを移動させるフレーム移動手段とを含むガラス基板の切断面検査装置。
  2. 前記ガラス基板が固定プレートに固定される前に、前記切断面と前記第3撮影手段の第3カメラとの間の距離が一定に保持されるように前記切断面を案内及び支持するガイドが、少なくとも2つ、前記固定プレートの一方の側に設置されることを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  3. 前記第1乃至第3のカメラのうち少なくとも1つのカメラ撮影部位に光を照射する照明手段を更に含む請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  4. 前記照明手段は、前記少なくとも1つのカメラレンズの光軸に沿って照射されるように光を照射することを特徴とする請求項3に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  5. 前記フレームは、
    前記第1撮影手段と結合される部分に設置され、前記ガラス基板の切断面に垂直な方向に前記第1撮影手段を移動させる第1位置調整用ステージと、前記第1撮影手段が固定され、前記第1位置調整用ステージに対して前記切断面に水平な方向に前記第1撮影手段を移動させる第1フォーカシング用ステージとを有する第1調整手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  6. 前記フレームは、
    前記第2撮影手段に結合される部分に設置され、前記ガラス基板の切断面に垂直な方向に前記第2撮影手段を移動させる第2位置調整用ステージと、前記第2撮影手段が固定され、前記第2位置調整用ステージに対して前記切断面に水平な方向に前記第2撮影手段を移動させる第2フォーカシング用ステージとを有する第2調整手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  7. 前記フレームは、
    前記第3撮影手段と結合される部分に設置され、前記ガラス基板の切断面に水平な方向に前記第3撮影手段を移動させる第3位置調整用ステージと、前記第3撮影手段が固定され、前記第3位置調整用ステージから前記切断面に垂直な方向に前記第3撮影手段を移動させる第3フォーカシング用ステージとを有する第3調整手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  8. 前記ガラス基板の上面の上方に配置される第4反射ミラーと、光を照射する第4照明とを更に備え、前記第4照明から照射された光は、第4反射ミラーによって前記ガラス基板の切断面の周辺に反射されることを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
  9. 前記ガラス基板の切断面に空気を噴射して前記切断面及びその周囲に付着された異物を除去するための異物除去手段を更に含むこと特徴とする請求項1に記載のガラス基板の切断面検査装置。
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