JP2005300275A - 透明板の欠陥検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来技術の欠陥の検出方法では、欠陥と汚れの区別が困難であり、汚れと欠陥とを容易に区別することができる欠陥検出方法を提供する。
【解決手段】
透明板状体を照明して透明板状体の欠陥を検出する欠陥検出方法において、該透明板状体の表面に照明光を散乱させる散乱手段を設け、散乱手段を照明して照明光を散乱させ、透明板状体中を全反射して照明光を伝搬させる。この全反射して透明板状体の中を伝搬する照明光が透明板状体の欠陥を照明し、欠陥によって散乱する光を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、板ガラスなどの透明板状体に生ずる欠陥の検出方法および欠陥の検出装置に関する。

ガラスなどの透明板状体の欠陥は、表面のキズや汚れ等の表面に存在する欠陥と、板状体中の異物等の欠陥とがあり、板状体が透明であるため、例えば、特許文献１のように、透明板状体の面に対して垂直に近い方向と平行に近い方向とから透明板状体を照明し、欠陥をＣＣＤカメラで検出するといった光学的な手段が多用されてきた。

特許文献１に示す光学的な方法では、透明板状体の照明に多くの光源が必要である。さらに、透明板状体の表面のキズや、透明板状体中の異物や泡などの欠陥と、透明板状体の表面の汚れや表面に付着したほこりなどの異物との判別ができず、透明板状体を洗浄した後でないと検査が困難であった。すなわち、洗浄しないで検査を行った場合、単に汚れているだけの透明板状体を製品とせずに捨ててしまう可能性が生じてしまう。

従って、透明板状体の表面の汚れやほこりなど洗浄によって除去可能な欠陥は、キズや異物などの洗浄しても無くならない欠陥と区別するため、ガラス等の透明板状体は、洗浄を行った後、透明板状体を清浄に保つことによって、埃や汚れの影響を受けずに欠陥のみを検出していた。あるいは、汚れたままでも検出可能な特定の欠陥のみに的を絞って検査を実施する等の方法を採用する必要があった。

前述するような洗浄によって除去できる汚れ等とキズや異物などの欠陥を区別して検出する方法が特許文献２に、開示されている。しかしながら、この方法では、表面にあるほこりや汚れと表面なるキズとを明確に区別することが困難であり、欠陥の検出を確実に行うためには検出する透明板状体を洗浄する必要があった。

特許文献３にエッジから光を透明板状体中に伝播させる方法が開示されているが、吸収の大きいガラスでは透明板状体の中心部までに光が届かず、また、厚みの小さい透明板状体ではエッジから光を入射することが困難であった。
特開平１１−３３７５０４号公報 特開２００２−２１４１５８号公報 特開２００３−７５３６７号公報

従来技術の、板状体を透過する光と表面で反射する光とを用いる欠陥の検出方法では、表面の欠陥と汚れの区別が困難であった。

本発明は、汚れと欠陥とを容易に区別することができる欠陥検出方法を提供するものである。

本発明の欠陥検出方法およびその検出装置は、ガラスの清浄度に関わらず、欠陥のみを効率良く検出する方法として、欠陥を検出するため の受光素子に入力した信号の中でも、欠陥のみに輝度差が生じ、埃、汚れには輝度差が生じ ない検査方法を提供するものである。

具体的には、ガラスに照射した光をガラス内部に導き、これを全反射させることによって、 ガラス表面及び内部に存在する欠陥のみを光らせ、それに対してガラス表面に付着した埃、 汚れは光らない方法とすることによって、ガラスの清浄度の影響を受けずに、欠陥のみを確 実に検出する方法を採用する。

すなわち、本発明は、透明板状体を照明して透明板状体の欠陥を検出する欠陥検出方法において、該透明板状体の表面に、照明光を散乱させる散乱手段を設け、透明板状体中を全反射して伝搬する該散乱させた照明光で透明板状体の欠陥を照明することを特徴とする欠陥検出方法である。

また、本発明は、前記欠陥検出方法において、散乱手段が、透明板状体の表面に付着させた液滴であることを特徴とする欠陥検出方法である。

また、本発明は、前記欠陥検出方法において、散乱手段が、透明板状体の照明光を入射する面とは反対側の面に接触させた散乱反射体であることを特徴とする欠陥検出方法である。

また、本発明は、前記欠陥検出方法に用いる欠陥検出装置であって、透明板状体を照明する光源と、液滴を透明板状体に付着させるための噴霧器と、欠陥からの光を検出するためのＣＣＤカメラでなることを特徴とする欠陥検出装置である。

また、本発明は、前記欠陥検出方法に用いる欠陥検出装置であって、透明板状体を照明する光源と、樹脂中に光を散乱させる粒子を分散させて成形されているローラー状の散乱反射体と、欠陥からの光を検出するためのＣＣＤカメラとでなることを特徴とする欠陥検出装置である。

本発明の透明板の欠陥検出方法およびその装置は、表面の汚れやほこりなどの洗浄によって除去できる欠陥と、透明板状体中の異物や表面のキズなどの除去できない欠陥とを区別できる欠陥検出方法およびその装置を提供し、検出前に透明板状体を洗浄する工程を省き、さらには、欠陥の検出を、清浄な雰囲気が保たれている場所で行う必要性がないので、作業性の向上と製造コストの低減となる。

本発明の透明板状体の欠点検出方法は、特に限定するものではないが、例えば、図１に示すような光学系で、透明板状体の欠点を検出する装置に適用することができる。図１に示す光学系において、照明器１は、図２示すように、透明板状体３をライン状に照明することが望ましい。帯状の照明範囲に対し、ＣＣＤカメラ４でライン状の範囲を撮影する。
照明器１にはハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀灯、ナトリウムランプあるいはＬＥＤランプなどの光源を用い、光源の光を遮光したり、板状あるいはロッド状の光ガイドを用いて、透明板状体３を、図２に示すようにライン状に照明する。透明板状体３に入射する光は散乱の少ない光を用いることが望ましいが、磨りガラスなどのディフューザーを用いたり、照明光を光ガイドで照射して、光ガイドの射出側に凹凸処理をして散乱光にしてもよい。また光源に棒状の蛍光灯を用いることもできる。

全反射光６は、臨界角θ以上の角度で、透明板状体中を伝搬する光である。図３は、スネルの法則を示す図である。入射光２０は透明板状体３と空気との界面で屈折して、屈折光２１となる。このとき、入射光２０の入射角θ１と屈折光２１の屈折角θ２は、空気の屈折率ｎ１、透明板状体の屈折率ｎ２を用いて、スネルの法則は、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２となる。

空気の屈折率ｎ１を１とすると、ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２となり、屈折角θ２は、θ２＝ｓｉｎ^―１（ｓｉｎθ１／ｎ２）で求められる。θ１は９０°が最大であり、θ１＝９０°としたときの屈折角θ２も最大となる。θ１＝９０°とすると、θ２は、θ２＝ｓｉｎ^―１（１／ｎ２）で求められ、θ１＝９０°の場合のθ２が臨界角θである。また、透明板状体がフロートガラス等のソーダライムガラスの場合は、ｎ２＝１．５２として、臨界角θは４１．８°となる。

図４は、透明板状体の照明器１と同じ側の表面に、照明光の散乱手段として液滴８を用いる場合である。液滴８は、図示しない噴霧装置を用い、霧状の液滴を透明板状体３に吹き付けて、透明板状体３の照明光２で照明される範囲に形成させる。照明光２の透明板状体３への入射角は、図４に示すように、必ずしも垂直である必要はなく、照明しやすい角度で照明すればよい。

透明板状体の表面に付着させた液滴は、表面張力により、曲面形状となるため、照明光は透明板状体中に散乱させられる。透明板状体中に散乱される照明光は、その一部が、透明板状体の法線に対して臨界角θ以上の角度で散乱され、全反射して透明板状体中を伝搬する。

透明板状体の表面に付着させる液滴は、水滴が好ましく、粒径はなるべく小さい方が望ましい。電動の霧吹きや噴霧器を使用し、発生させた霧を透明板状体の表面に吹き付けて、透明板状体の表面に水滴を付着させる。

全反射光６は、透明板状体３の表面に付着する汚れ、ほこり、ゴミなどにほとんど影響されずに透明板状体３中を伝搬し、透明板状体３の中に存在する欠陥７や表面のキズ等で散乱する。

透明板状体３の中に存在する欠陥７や表面のキズ等で散乱した光を検出器４を用いて検出することにより、透明板状体３の表面に付着する汚れ、ほこり、ゴミなどを検出することなく、透明板状体３の中に存在する欠陥７や表面のキズ等のみを検出することができる。

検出器４には、ＣＣＤカメラを用いることが望ましい。さらに、ＣＣＤカメラは通常のカメラでもよいが、明るさの均一な画像をデータ処理した方が好ましく、１本の走査線のみを撮影するようにしたラインカメラを用いることが望ましい。

検出器４による欠陥の検出は、全反射光６によって行うので、図５に示す、照明光２が透明板状体３に入射する位置ａ、検出器４が検出する位置ｂ、位置ａと位置ｂとの間隔ｄに対して、透明板状体３の厚みをｔとして、図４のような、照明器１と同じ側の透明板状体３の表面に液滴８を付着させて照明光２を散乱させる場合は、間隔ｄを、２ｔ×ｔａｎθ以上とすることが好ましい。

図６のように、照明光２の散乱を、照明器１と反対側の透明板状体３の表面に液滴８を付着させる場合は、間隔ｄを、ｔ×ｔａｎθ以上とすることが好ましい。
透明板状体を移動させて欠陥を検出する場合は、透明板状体の表面に付着させた液滴が検出器の検出位置に移動して、検出を妨害しないように、透明板状体の進行方向に向かって検出器、照明器の順に配置することが望ましい。

図７は、弾力性を有する樹脂中に光を散乱させる粒子を分散させて光散乱体９を成形し、該光散乱体９を照明光の散乱手段として用いる場合を示すものである。図６は、円筒に成形した光散乱体９をローラー状に構成して透明板状体３の表面に接触させ、透明板状体３の移動に合わせて、光散乱体９を回転するようにしたものである。光散乱体９はローラー状にして回転できるようにすることが望ましいが、シート状にして用いてもよい。

光散乱体９を成形する樹脂は、弾力性を有するものが望ましく、さらに、透明性を有するもの、あるいは乳白色であるものが好ましく、アクリル系やシリコーン系の弾力性のあるゴム状の樹脂を用いることができる。なお、樹脂に不透明な樹脂を用いてもよい。
樹脂に混入させる粒子としては、ポリカーボネートやポリスチレン等の屈折率が比較的に大きい樹脂を粉体にして用いるとよい。

欠陥で散乱される光以外の光が、検出器に入射しないように、検出器１の周囲を遮光板５で囲い、遮光することが望ましい。

透明板状体３が連続的に生産される場合は、透明板状体の進行する方向に向かって、検出器、噴霧装置の順に配置することが望ましい。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本実施例の光学系を示すものである。

実施例１
フロートガラスの製造ラインで連続的に生産されている、厚み５ｍｍのフロートガラス３に本発明の欠陥検出方法を用いた。検査は除冷室から出てきた場所を暗幕で囲い、照明器１以外の光のない状態にした。

図示しない電動式噴霧器により、フロートガラスの下面に霧を吹き付け、図５に示すように、水滴でなる液滴８´を透明板状体３の下面側に付着させた。液滴８´が付着した部分を、照明器１の照明光２で照明した。照明器１にはハロゲンランプを用いた。 フロートガラスの屈折率をｎ２＝１．５２として、臨界角は４１．８°となり、ｔ＝５ｍｍとして、t×ｔａｎ（θ）＝５×ｔａｎ（４１．８°）＝４．５ｍｍとなる。この数値から、フロートガラスの進行方向に向かって、検出器４、照明器１の順に設置し、図５に示す、検出器４が検出する位置ｂと照明光２が透明板状体３に入射する位置ｂとの距離ｄを、４．５ｍｍの約１．５倍の７ｍｍとした。

検出器４にはＣＣＤカメラ１０を用いた。ＣＣＤカメラの焦点を透明板状体３の表面付近の、図８に示すライン１１上の範囲に合わせた。

散乱した照明光６の中の全反射して伝搬する光は、透明板状体中の異物や表面のキズで散乱し、欠陥として検出できた。また、透明板状体の表面の汚れやほこりを欠陥として検出することが無かった。

実施例２
透明なシリコーン樹脂にポリスチレン樹脂の粉体を混入させ、円筒状に成形して、図６に示す散乱反射体９として用いた。散乱反射体９はローラー状として回転できるように支持して透明板状体３に接触させ、接触する部分を照明光２で照明した。

照明光を散乱させる手段に散乱反射体９を用いた他は、全て実施例１と同様にした。
本実施例においても、実施例１と同様に、散乱した照明光６の中の全反射して伝搬する光は、透明板状体中の異物や表面のキズで散乱し、欠陥として検出できた。また、透明板状体の表面の汚れやほこりを欠陥として検出することが無かった。

透明板状体中を全反射して伝搬する光によって欠陥を検出する方法を示す概略側面図である。 ライン状に照明される照明光を示す模式図。 スネルの法則を示す模式図。 液滴により散乱される照明光を示す模式図。 照明光の入射する位置と検出位置との距離を示す模式図。 液滴により散乱される照明光を示す模式図。 散乱反射体により散乱する照明光を示す模式図。 ＣＣＤカメラが焦点を合わせる範囲を示す模式図。

符号の説明

１ 照明器
２ 照明光
３ 透明板状体
４ 検出器
５ 遮光板
６ 全反射光
７ 欠陥
８、８´ 液滴
９ 散乱反射体

Claims (5)

1. 透明板状体を照明して透明板状体の欠陥を検出する欠陥検出方法において、該透明板状体の表面に、照明光を散乱させる散乱手段を設け、透明板状体中を全反射して伝搬する該散乱させた照明光で透明板状体の欠陥を照明することを特徴とする欠陥検出方法。
2. 散乱手段が、透明板状体の表面に付着させた液滴あることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出方法。
3. 散乱手段が、透明板状体の照明光を入射する面とは反対側の面に接触させた散乱反射体であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出方法。
4. 透明板状体を照明する光源と、液滴を透明板状体に付着させるための噴霧器と、欠陥からの光を検出するためのＣＣＤカメラでなることを特徴とする請求項２の欠陥検出方法に用いる装置。
5. 透明板状体を照明する光源と、樹脂中に光を散乱させる粒子を分散させて成形されているローラー状の散乱反射体と、欠陥からの光を検出するためのＣＣＤカメラとでなることを特徴とする請求項３に記載の欠陥検出方法に用いる装置。