JP2011112529A - 被膜検査装置及びガラス管の検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】透明管体の表面に塗付された保護コート剤の塗付状態が均一で斑もなく、形成された保護被膜の塗付量が適正であるか否かを、判断のばらつきを少なくして確実に検査することができる被膜検査装置を提供する。
【解決手段】平面状の光源５と、この光源５の光軸Ｌ方向に対向配置した撮像装置６と、この撮像装置６と光源５との間に、管軸Ｏを光軸Ｌの直交方向として配置された保護被膜４が被覆された光源光に透明なガラス管体３と、撮像装置６によって撮影された管体３の撮影画像を画像処理し、処理画像から該管体３に被覆された保護被膜４の良否を検出する画像処理装置８を備えると共に、光源５と管体３の間に、光源５の直接光が撮像装置６で撮影されないよう光源５の撮像エリアＰ内となる部分を遮蔽する遮蔽板１１を設け、かつ管体３への光源光の投射を、光源５の管軸Ｏ方向左右の遮蔽板１１による遮蔽部分外から行うようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばガラス管等の透明管の外面に保護コート剤を塗付し形成した保護被膜のコート状態の検査に好適する被膜検査装置及びガラス管の検査システムに関する。

近年、例えば管径が１．２ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度で肉厚が０．５ｍｍ程度の小管径で薄肉のガラス管を用いた細管化した蛍光管が、多用されるようになってきている。こうした小管径のガラス管の製造は、ダンナー法などによる連続的な成形となっており、その成形は、先ずガラス溶融炉のフォアハウスから回転する下向き傾斜のスリーブ上に供給された帯状の溶融ガラスが、スリーブ傾斜下端から管引き装置によって一定速度で引き出され、連続的に管引きされ管状に成形され、搬送されて外観検査装置、切断装置等を経てそれぞれの使途に供される。

このようにして成形され、所定長さに切断される小管径のガラス管は、製造時の搬送や切断後の輸送等の際に、製造設備との接触やガラス管同士の接触によって微細な傷がつき、破損しやすい。このため、傷つき破損するのを防止するために、ガラス管の製造過程にコート剤塗付装置を配置し、界面活性剤を主部とする水溶性の保護コート剤をガラス管の外表面に塗付し、乾燥させて保護被膜を形成するようにしている。こうしたガラス管表面への保護被膜の形成については、水溶性表面処理物質（界面活性剤）を含む水溶液を泡状にして被処理物（ガラス管）の表面に噴射することで、水溶性表面処理物質を被着するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）がある。

しかし、ガラス管表面への保護コート剤の塗付が不均一で塗付量に斑があったりしたとき、例えば塗付量が多い場合、ガラス管表面から保護被膜の一部が剥がれる等し易く、剥がれた保護被膜の保護コート剤の界面活性剤により搬送設備が汚染されたりする問題が生じる。また塗付量が少ない場合には、保護被膜が薄く、十分に保護することができず、ガラス管に傷がつきやすくなり、破損の虞が高くなる。

こうしたことから保護コート剤の塗付量が適正であるか否かが、検査員の目視によって検査されることになる。また、この検査員による目視検査は、ガラス管表面に塗付されている保護被膜の色味を見て良否の判断をするものであるため、検査員によって判断がばらついてしまう虞があり、特に判断基準の限界付近での判断を難しいものにしている。そのため、保護コート剤の塗付量が適正であるか否かを、塗付量を数値化するようにして検査することができ、例えば連続して製造されるガラス管の保護被膜についても検査できるようにすることが望まれている。

特開２００７−１９６２０９号公報

上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、透明管体の表面に塗付された保護コート剤の塗付状態が均一で斑もなく、管体に被覆された保護被膜の塗付量が適正であるか否かを、判断のばらつきを少なくして確実に検査することができる被膜検査装置及びガラス管の検査システムを提供することにある。

本発明の被膜検査装置及びガラス管の検査システムは、
被膜検査装置が、面状をなす光源と、この光源の光軸方向に対向配置した撮像装置と、この撮像装置と前記光源との間に、管軸を光軸の直交方向として配置された保護被膜が被覆された光源光に透明な被検査体の管体と、前記撮像装置によって撮影された前記管体の撮影画像を画像処理し、処理画像から該管体に被覆された前記保護被膜の良否を検出する画像処理装置を備えると共に、前記光源と前記管体の間に、前記光源の直接光が前記撮像装置で撮影されないよう前記光源の撮像エリア内となる部分を遮蔽する遮蔽部材を設け、かつ前記管体への光源光の投射を、前記光源の管軸方向左右の前記遮蔽部材による遮蔽部分外から行うようにしたことを特徴とするものであり、
さらに、前記画像処理装置は、画像処理により得た撮影画像の濃淡値を、予め設定した基準の濃淡値と比較して前記管体に被覆された前記保護被膜の良否を検出するものであることを特徴とするものであり、
さらに、前記保護被膜が、界面活性剤を含む水溶液からなる保護コート剤を塗付したものであることを特徴とするものであり、
さらに、前記光源の発光色が、青色であることを特徴とするものであり、
さらに、前記光源が、平板状であることを特徴とするものであり、
さらに、前記被検査体が、ガラス管であることを特徴とするものである。

また、ガラス管の検査システムが、連続的にガラス管の管引き成形を行う成形ラインと、この成形ラインに設置され管軸方向に所定管引き速度で連続移送される透明な管体に保護コート剤を塗付する保護被膜塗付装置と、この被覆された保護被膜の良否を検出する上記請求項１記載の被膜検査装置と、この被膜検査装置による検査後の前記管体を所定長に切断する切断装置と、前記被膜検査装置より前記成形ラインの移送方向下流側の所定離間距離だけ隔たった位置に設置され、前記切断装置で切断された前記管体のうち前記透明管の被膜検査装置で不良判定された不良管体を排除する排除装置を備えると共に、前記排除装置での不良管体の排除が、前記検査装置での不良判定時点から、前記被膜検査装置、前記排除装置間の所定離間距離と前記管引き速度とに基づいて算出された時間経過後に行われるよう設定されていることを特徴とするシステムであり、
さらに、前記被膜検査装置による前記管体の撮影を、所定管引き速度に同期して複数回行うことを特徴とするシステムであり、
さらに、前記被膜検査装置の不良判定に基づき保護被膜塗付装置の塗付状態を調整することを特徴とするシステムである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、透明管の管体表面に塗付された保護コート剤の塗付状態が均一で斑もなく、管体に被覆された保護被膜の塗付量が適正であるか否かを、判断のばらつきを少なくして確実に検査することができる等の効果を奏する。

本発明である被膜検査装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の変形形態における撮像部を示す断面図である。 本発明であるガラス管の検査システムの一実施形態を示す構成図である。

本発明の被膜検査装置の特徴である、管体、光源、撮像装置との位置関係及び光源に遮蔽部材を設ける理由について説明する。

管体の外表面に形成された保護被膜を撮像画像にて映し出す方法について本発明者が検討したところ、管体に対する光の当て方が非常に重要であることがわかった。具体的には、撮像装置と光源との間に管体を配置した場合、管体が光源光に透明であると光は管体を透過し、撮像画像に映り込むことになるが、これで得られた撮像画像は、光源に起因する明部が強すぎで保護被膜を認識することができなかった。また、撮像装置と同じ側に光源を配置して管体に光を照射することを試みたが、管体の曲面部で光が反射し、その反射光が撮像画像に映り込むことで撮像画像の特定範囲の明部が強くなり保護被膜を認識することができなかった。

そこで、撮像装置と光源との間に管体を配置し、光源からの光が撮像画像に映り込まないよう、撮像装置の撮像画像に対応する光源部分にのみ光を遮光する部材（遮蔽部材）を設けることで、管体の保護被膜を撮像画像にて認識できることを見出した。これにより、光源に起因する明部が撮像画像に映り込まず、管体の外表面に形成された保護被膜の塗付状態を明確に把握することが可能となった。

以下本発明の被膜検査装置及びガラス管の検査システムの一実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。

図１において、被膜検査装置１は、透明管である、例えば管径が１．２ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度の小管径で、肉厚が０．５ｍｍ程度の薄肉の透光性を有するガラス管２の管体３に被覆された保護被膜４の被膜状態をチェックして、保護被膜４が適正な塗付量で被着されているのか否かを検査するもので、ガラス管２の管体３に被覆された保護被膜４は、例えば界面活性剤を含む水溶液からなる透光性を有するクリアな保護コート剤を管体３に塗付し、乾燥させて形成したものである。

被膜検査装置１は、ガラス管２を間にそれぞれ所定距離を設け、ガラス管２の管軸Ｏに直交する同一光軸Ｌ上に対向配置した光源５と撮像装置６の撮像部７と、撮像装置６で撮影された撮影画像を処理する画像処理装置８を備えて構成されている。光源５は、発光面が平面状の平板形状のもので、発光部分が青色ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ９で形成され、その前面に青色ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ９の発光光を均一にして透過させる光拡散板１０が配置されている。

さらに、光拡散板１０の前面には、遮蔽部材として黒色の遮蔽板１１が密着するように設けられており、遮蔽板１１の大きさは、光源５からの直接光が撮像装置６で撮影されないように、光源５の撮像装置６の撮像エリアＰ内となる部分だけを遮蔽する大きさとなっている。そしてガラス管２には、光源５の管軸方向左右の遮蔽板１１で遮蔽されていない遮蔽部分外から光源光の投射がなされるようになっている。

また、撮像装置６は、ガラス管２の前面から背面までの間の明瞭な映像が得られるよう被写界深度がガラス管２の直径寸法以上となっているＣＣＤ（固体撮像素子）カメラで構成されている。そして、光源５の管軸方向左右の遮蔽板１１で遮蔽されていない撮像エリアＰ外の部分からの光源光が投射され、ガラス管２の撮像エリアＰ外部分への直接光と、管軸方向左右両側から撮像エリアＰ内に回り込んだ光とによりガラス管２を撮影する。

撮像装置６によるガラス管２の撮影画像は、黒色を背景として管体３に被覆された界面活性剤を含む保護コート剤の保護被膜４が白濁した画像として得られ、得られた白黒の撮影画像における濃淡値の分布を画像処理装置８において数値化の処理を行い、濃度平均値や濃度分布の状態から保護被膜４の塗付量の状況を得る。そして、画像処理装置８で濃度平均値や濃度分布を予め設定した基準値（上限値、下限値等）と対比して、保護被膜４の良否を判断する。

なお、保護被膜４が界面活性剤を含む水溶液からなる保護コート剤を管体３に塗付するため、塗付時に保護コート剤は透光性を有するクリアな状態で管体に形成されるものの、乾燥後には水分が蒸発し界面活性剤成分等が析出する。これにより、保護被膜４は微視的には微小な粒子が管体表面に多数点在する状態であり、管体の外観は薄く白濁した状態で視認される。そのため、保護被膜４は、管軸方向左右両側から撮像エリアＰ内に回り込んだ光等により、その塗付量に対応して濃淡の差を持った白点状のブツが混じった白濁した画像として撮影されることになる。

以上の通り構成することで、ガラス管２の管体３に被覆された保護被膜４の状態を数値化して得ることができ、作業者の感覚によらず、保護被膜の塗付量が適正であるか否か、保護コート剤の塗付状態が斑もなく均一であるか否かを、判断のばらつきを少なくして確実に、手間をかけずに検査することができる。また、ガラス管２の搬送に際し、保護被膜４が多く、剥がれて搬送設備を汚染させしまったり、保護被膜４が少なく、十分に保護することができずにガラス管２に傷を付けて破損させてしまったりすることが少なくなる。

なお、上記の実施形態では、平板形状の光源５を用いたが、図２に示す変形形態のように、発光面を曲面状の光源５ａとしてもよい。すなわち、光源５ａは、ガラス管２の管軸Ｏを中心軸とする断面形状が部分弧状の曲板形状のもので、発光部分が同様に曲板形状をなす青色ＬＥＤアレイ９ａで形成され、その前面に同じく曲板形状をなす光拡散板１０ａが配置されている。そして、光拡散板１０ａの前面に、遮蔽部材として撮像装置６の撮像エリアＰ内となる部分だけを遮蔽する大きさの曲板形状の遮蔽板１１ａを密着するように設ける。

次に、上述した被膜検査装置１を備えたガラス管の検査システム２１を説明する。

図３において、ガラス管の検査システム２１は、ダンナー成形法による管引き成形装置２２の管引き成形ライン２３のラインが水平となるように構成されている部分に沿って、順に保護コート剤の塗付装置２４、被膜検査装置１の撮像部７、切断装置２５、排除装置２６を設置して構成されている。管引き成形装置２２は、図示しないガラス溶融炉によって溶融された溶融ガラス２７を所定温度に保持し貯溜するガラス溶融容器２８と、このガラス溶融容器２８の底部に形成されたガラス流下口の下方に配設され所定回転速度で一定方向に回転するスリーブ２９を備えている。スリーブ２９は、先端が下方となるよう所定の傾斜角度で傾斜しており、またスリーブ２９の軸心に設けられたガス圧送路を通じてブローエアが先端開口から噴出するようになっている。

そして、ガラス溶融容器２８のガラス流下口から溶融ガラス２７がリボン状に流下してスリーブ２９の上方の根元側表面に巻き付き、巻き付いた溶融ガラス２７は、重力により根元側から下方の先端側に移動し、先端開口から噴出するブローエアによって管状に成形され、管引き成形ライン２３の被膜検査装置１と切断装置２５の間に配置された管引き機３０によって、例えば直径が１．２ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度で、肉厚が０．５ｍｍ程度の所定管外径、所定管肉厚の連続した透光性ガラス管２の管引きが、管軸Ｏを中心にしてゆっくり回転しながら行われ、制御部３１による制御のもとに、所定管引き速度ｖで略直線的に搬送装置３２で搬送される。さらに、搬送速度（管引き速度）ｖで搬送されるガラス管２には、塗付装置２４において、保護コート剤が外表面に連続して塗付され、搬送されながら塗付形成された保護被膜４の乾燥が行われる。

なお、管引き速度ｖを制御する制御部３１は、被膜検査装置１の画像処理装置８が備えられていると共に、撮像装置６でのガラス管２の撮影間隔も搬送速度ｖに同期させて行うよう制御し、さらに、画像処理装置８からの出力信号を受けて排除装置２６等を制御する等、管引き成形ライン２３を制御するよう構成されている。

また、被膜検査装置１は、透光性ガラス管２に被覆されている保護被膜４の被膜状態をチェックして、保護被膜４が所定の塗付量で塗付され、被着されているのか否かを検査するもので、その撮像部７は、ガラス管２を間にして管軸Ｏ方向に搬送されるガラス管２の搬送方向に直交するように光軸Ｌを設けて光源５と撮像装置６とが対向配置されている。さらに、被膜検査装置１での検査は、例えば連続搬送されるガラス管２を長さ方向に連続して検査するように、１回の撮影で撮影されるガラス管２の長さ、すなわち撮像エリアＰ内のガラス管２の長さを単位として撮像装置６での撮影を行い、保護被膜４の各撮影画像の濃淡状況を画像処理装置８で数値化して、その被覆状態の良否の判断するようになっている。

そして、制御部３１は、画像処理装置８の出力である保護被膜４の良否結果を撮影画像毎に記憶し、被膜検査装置１の撮像部７と排除装置２６の離間距離Ｑ１と、ガラス管２の搬送速度、すなわち管引き速度ｖ、さらに被膜検査装置１の撮像部７と切断装置２５の離間距離Ｑ２と、切断装置２５でのガラス管２の切断長ｆとから、被膜検査装置１で検出された保護被膜４の被覆状態が不良である切断後のガラス管（不良ガラス管）２ｆを割り出し、その不良ガラス管２ｆを管引き成形ライン２３上から排除するように排除装置２６の動作を制御する。これによって、排除装置２６で保護被膜４が不良である不良ガラス管２ｆが管引き成形ライン２３上から排除され、排除装置２６以降の管引き成形ライン２３上には良品の切断後のガラス管２が流れることになる。

また、制御部３１は、画像処理装置８の出力である保護被膜４の良否結果に基づき、保護被膜４が正常な塗付状態となるよう塗付装置２４における保護コート剤の塗付状態を制御することもできる。たとえば、保護被膜４の良否結果において不良が連続して発生する場合は、その不良内容に基づき塗付装置２４の塗付量の増減や界面活性剤濃度等の調整をすることで塗付状態を制御する。

以上の通り、本実施形態によれば、管引き成形ライン２３上で成形され移送されるガラス管２について連続して保護被膜４の被覆状態の良否が、判断のばらつきを少なくして確実に、手間をかけずに検査できることになり、また不良ガラス管２ｆを自動的に確実に排除できる。また保護被膜４の塗付状態の良否を塗付装置にフィードバックすることで、不良ガラス管２ｆの発生を最小限にすることができる。この結果、所定長に切断後のガラス管２の品質を所定品質水準に維持することができ、またこうした検査を、手間をかけることなく行うことができ、さらに、ガラス管２の搬送に際し、保護被膜４が多く、剥がれて搬送設備を汚染させしまったり、また保護被膜４が少なく、十分に保護することができずにガラス管２に傷を付けて破損させてしまったりする等する虞が少なくなる。

なお、上記のガラス管の検査システム２１の実施形態においては、被膜検査装置１の撮像部７を１つ設けて検査するようにしたが、搬送されるガラス管２を囲むように複数の撮像部７を設け、管引き速度ｖに同期させて各撮像部７で複数回撮影してガラス管２の全面を撮影するようにしてもよく、あるいは複数の撮像部７を回転しながら搬送されるガラス管２に沿って設け、管引き速度ｖに同期させて各撮像部７で複数回撮影して、ガラス管２の全面を撮影するようにしてもよい。

２…ガラス管
３…管体
４…保護被膜
５…光源
６…撮像装置
８…画像処理装置
９…青色ＬＥＤアレイ
１０…光拡散板
１１…遮蔽板

Claims (9)

1. 面状をなす光源と、この光源の光軸方向に対向配置した撮像装置と、この撮像装置と前記光源との間に、管軸を光軸の直交方向として配置された保護被膜が被覆された光源光に透明な被検査体の管体と、前記撮像装置によって撮影された前記管体の撮影画像を画像処理し、処理画像から該管体に被覆された前記保護被膜の良否を検出する画像処理装置を備えると共に、前記光源と前記管体の間に、前記光源の直接光が前記撮像装置で撮影されないよう前記光源の撮像エリア内となる部分を遮蔽する遮蔽部材を設け、かつ前記管体への光源光の投射を、前記光源の管軸方向左右の前記遮蔽部材による遮蔽部分外から行うようにしたことを特徴とする被膜検査装置。
2. 前記画像処理装置は、画像処理により得た撮影画像の濃淡値を、予め設定した基準の濃淡値と比較して前期管体に被覆された前記保護被膜の良否を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の被膜検査装置。
3. 前記保護被膜が、界面活性剤を含む水溶液からなる保護コート剤を塗付したものであることを特徴とする請求項１記載の被膜検査装置。
4. 前記光源の発光色が、青色であることを特徴とする請求項１記載の被膜検査装置。
5. 前記光源が、平板状であることを特徴とする請求項１記載の被膜検査装置。
6. 前記被検査体が、ガラス管であることを特徴とする請求項１記載の被膜検査装置。
7. 連続的にガラス管の管引き成形を行う成形ラインと、この成形ラインに設置され管軸方向に所定管引き速度で連続移送される透明な管体に保護コート剤を塗付する保護被膜塗付装置と、この被覆された保護被膜の良否を検出する上記請求項１記載の被膜検査装置と、この被膜検査装置による検査後の前記管体を所定長に切断する切断装置と、前記透明管の被膜検査装置より前記成形ラインの移送方向下流側の所定離間距離だけ隔たった位置に設置され、前記切断装置で切断された前記管体のうち前記被膜検査装置で不良判定された不良管体を排除する排除装置を備えると共に、前記排除装置での不良管体の排除が、前記検査装置での不良判定時点から、前記被膜検査装置、前記排除装置間の所定離間距離と前記管引き速度とに基づいて算出された時間経過後に行われるよう設定されていることを特徴とするガラス管の検査システム。
8. 前記被膜検査装置による前記管体の撮影を、所定管引き速度に同期して複数回行うことを特徴とする請求項７記載のガラス管の検査システム。
9. 前記被膜検査装置の不良判定に基づき保護被膜塗付装置の塗付状態を調整することを特徴とする請求項７記載のガラス管の検査システム。

Images