JP2013539026A - 切れ目なく製造されたフロートガラスの欠陥を検出するための装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、搬送方向に直交する向きに拡がっており、透過光により観測されるガラスストリップをチェックすることによって、切れ目なく製造されたフロートガラス内の欠陥を検出するための装置において、（ａ）フロートガラスバンドの欠陥は、モジュール化された留め付けブリッジ（３）と該留め付けブリッジ（３）に取り付けられているスキュニングセンサー（２）とガラスバンドに直交するように配置されている２つの照明手段とを用いて、途切れることなくモニターされ、（ｂ）スキャニングセンサーの各々は、調節装置によって３つの空間的座標に沿う正および負の方向に向けられ、人工の測定面において枢動可能なターゲット装置により正確に調節され、そして（ｃ）２つの照明手段（２０、２３）は、冷却装置（２１）によって冷却されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、切れ目なく製造されたフロートガラスの欠陥を検出するための装置およびその方法に関する。

特許文献１は、ガラスのような透明材料の広域エリア内での、特に屈折力といった、光学的欠陥を測定する方法を記載している。該方法では、ガラス上に予め定められたパターンを投影し、このパターンをカメラに撮ることによって、得られた画像を評価する。これは、数多くの隣接して配列されているカメラの画素上にそれぞれ撮像されるグリッドパターンの明暗の列により行われる。前記画素数は明暗の列の整数倍である。この発明の目的は、１区画内にある少なくとも１次元での光学的欠陥を、基準パターンを用いることなく、部分的に測定可能な方法を明示することである。

特にフロートガラスといった板ガラス又は他の光学的に透明な材料の光学的品質を測定し、そして、光学的欠陥を検出する方法および装置が、特許文献２に記載されている。この場合、ビデオカメラは、ガラスを通じて照明装置を事実上観測する。焦点はガラス上に合わされ、ビデオカメラはガラスの品質に基づく信号を生成する。そして、前記信号が評価される。前記の既知の方法は、死角が存在せず、歪み（屈折力）の程度およびガラス欠陥の大きさを測定する方法を開発するという目的を達成することを意図している。さらには、ガラス内の欠陥の基点の測定が、可能である。この目的は、照明装置を用意し、一方の外側エッジから他方のエッジへと予め定めた手法により、前記照明装置の色及び／又は輝度を変化し、更に、欠陥の無い状態のガラスにおいて、ビデオカメラの観測点を照明装置の略中心に位置決めし、色及び／又は輝度により変わる２つのビデオ信号ｕ_１、ｕ_２を前記照明装置に割り当て、このビデオ信号ｕ_１、ｕ_２の程度をガラスの品質を評価するのに用いる、という手法によって達成される。

独国特許発明第１９６４３０１７号明細書 独国特許出願公開第１９８１３０７２号明細書

フロートガラスの切れ目なく進行する製造工程での欠陥は、特許文献１に記載の方法では測定できない。フロートガラスの切れ目なく進行する製造工程における欠陥は、特許文献２に記載の方法によって同じように測定することはできない。

本発明による装置、およびそれに対応する方法のそれぞれは、それ故、例えばフロートガラスとして知られている、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）バンドの製造の実施工程中に、例えば、混入物、泡、又は、同様の所望されない事象といった欠陥の形成を、切れ目なく検知し、モニターする装置とそれを用いる方法を提案するという目的に基づくものである。

本目的は、請求項１に記載の装置、および請求項８に記載の方法によって達成される。
本発明による装置は、以下に詳細に説明される。

第１に、例えば、ラインカメラ形式の、スキャニングセンサーとして既知のものを用いて、フロートガラスバンドの流れを切れ目なくモニターすることを可能にし、さらに第２に、この連続的なモニター動作中に、修理を行う時又は部分故障が発生した時、個々のスキャニングセンサーの再調節又は再配置を可能にする。

本発明による装置についての透視図。 図１の装置の正面図。 図１の装置の上面図。 図１の装置の側面図。 照明手段の斜視図。 スキャニングセンサーの調節についての機能説明図。

本発明の基本概念は、第１に、例えば、ラインカメラ形式の、スキャニングセンサーとして既知のものを用いて、フロートガラスバンドの流れを切れ目なくモニターすることを可能にし、さらに第２に、この連続的なモニター動作中に、修理を行う時又は部分故障が発生した時、個々のスキャニングセンサーの再調節又は再配置を可能にする、というものである。

図１は、本発明の装置を正面から見た斜視図を示す。鳥瞰図からは、溶解炉から次第に流れ出てくるガラスバンドの全体にわたるブリッジ状の外観を確認することができる。前記ガラスバンドは、ここには示されておらず、ただ、ガラスバンドを搬送するランニングローラだけが描かれている。示されているように、監視及び保守用ブリッジの左手側及び右手側には、何れの側にも、監視及び保守用の狭い通路に繋がっている階段が設けられている。ここでは、全体の保護外装材の一部分のみが参照番号１によって示されている。

図２は、図１の装置の正面図を示す。図１において既知となった階段に加えて、本図においては、基礎フレーム６上に支持されている保守用ブリッジ１０を確認することができる。細長い板ガラス７は、搬送ローラ８上に簡単に描かれている。搬送ローラ８は、クロスメンバ９上に取り付けられており、駆動装置５によって駆動される。本図においては、基礎フレーム６の上端として、保守用ブリッジ１０のレール上に、スキャニングセンサー２用の留め付けブリッジ３を確認することができる。ここでは、参照番号１１は、照明器具１７用の主レールを示し、参照番号１２は、この照明器具１７の位置決めを行う支持材を示している。装置全体の左側に、スキャニングセンサー２用の留め付けブリッジ３の昇降装置１３が示されている。対応する昇降装置１３が、留め付けブリッジ３の右側に設置されている。この昇降装置１３を使用することによって、１つ以上のスキャニングセンサー２の修理及び／又は関連する調節装置１４の修理を行うために、留め付けブリッジ３全体を持ち上げることができる。さらに、枢動可能なターゲット装置１６を使用することによって、（ターゲット装置１６を使用しなければ必要となる）板ガラス７の基準面を用いることなく、それぞれのスキャニングセンサー２を調節することができる。これは欠陥検出への短時間の割込み処理を必要とするが、枢動可能なターゲット装置１６を使用するスキャニングセンサー２の調節方法は、従来技術に比べて極めて短時間にすることができ、ガラスバンドの切れ目のない走行を経済的にし得る。この理由は、経済的な視点からいうと、以前必要とされていた面倒なガラスバンドの断片化及び溶接と比較すると、欠陥を検出する能力の一時的な不具合は、許容できるからである。

追加の照明器具４が、保守用ブリッジ１０の右側に示されており、該装置４に対応するものが、左側に示されている。この装置は、細長い板ガラスの全幅にわたって設けられているが、しかし、本図においては、その中央部分は不可視とされている。この装置の機能は、後に図６の説明中に記述される。

図３には、図１による装置を上から見た図が示されている。既に記載された、既知の保守用ブリッジ１０および搬送ローラ８に加えて、ここでは、照明器具１７用の支持部１２の物理的な配置を、一層よく確認することができる。この位置からは、スキャニングセンサー２用の調節装置１４（ここには８個描かれている）が、容易に確認することができる。これらの調節装置１４は、昇降装置１３を用いることによって、スキャニングセンサー２と共に全体として昇降できるだけでなく、さらに、調節装置１４の各々は、それ自身で、スキャニングセンサー２を、３次元空間のＸＹＺ方向に自在に別々に動かすことができる。

このように、スキャニングセンサー２が、本図においてＸ方向に表されている、留め付けブリッジ３の長手方向の、例えば正だけでなく負のＸ方向に動くことができ、チェックされる細長い板ガラスの全幅を含む範囲において、全てのスキャニングセンサー２による、欠けている個所の無い結合画像を確保することが、先ず必要である。このことは、本方法においては、スキャニングセンサー２の画像が、隣接するスキャニングセンサー２の画像の始まりの位置で終わるように制御する手段によって確保することができる。

更に、スキャニングセンサー２の各々の正確な位置合せのため、スキャニングセンサー２の中心は、線形の照明手段２０（周波点灯）と、照明手段２３（直流点灯）（図５）の間の境界線上に正確に整列される必要がある。この目的のため、Ｘ方向と共に水平面を形成し、Ｘ方向と直交する、Ｙ方向への正及び負の双方への動作が必要である。

更にまた、スキャニングセンサー２の各々が、後述するターゲット装置１６を用いて正確に調節される必要がある場合、垂直の、Ｚ軸方向に、スキャニングセンサー２の各々が移動可能であることが必要である。

特別の改良として、フロートガラス製造の実施工程中にスキャニングセンサー２の各々の再調節を行う場合、欠けている個所の無い試験動作が保たれるように、関連する調節装置１４を備えているスキャニングセンサー２の各々が、ガラスの搬送方向に沿って最近接位置に、関連する第２のバージョン（同種の第２のスキャニングセンサー）を有するように、設備は作られる。この第２のバージョンは、その調節、または完全な置換中に、対応する第１のバージョン（同種の第１のスキャニングセンサー）と交換する目的で使用される。この目的のために、物理条件によっては、２つの照明手段２０、２３の間の境界線上に同一領域をカバーするため、第２のバージョンに、僅かに傾斜する追加の機能を与える、特別な改良が必要である。このことは、スキャニングセンサー２及び該スキャニングセンサー２に対応する調節装置１４の第１のバージョンおよび第２のバージョンの各々の水平方向のオフセットによって必要となる。

図４は、図１による装置の側面図を示す。既述している、関連する調節装置１４を備えたスキャニングセンサー２が、本図において示されている。参照番号１６は、枢動可能なターゲット装置１６を示しており、その機能は、図６に、より詳細に説明される。後述する、関連する保護パネル１５を備えた照明器具１７を、確認することができる。本図には、照明装置１７の左側だけが示されている。基礎フレーム６に接続されているクロスメンバ１９は、照明器具のメインビーム１８を搬送する。本図では、メインビーム１８上に、主レール１１（図２では長手方向の様子を確認できる）が、示されている。主レール１１は、修理作業中に照明器具１７の回収を可能にする目的で、および、修理後の迅速な装着を確実にする目的で、使用される。冷却装置２１は、照明器具１７を冷却し、そして、照明器具１７、即ち、照明器具１７の照明手段２０および２３の正確な動作温度の維持を、確実にする。

図５では、照明手段２０、２３の斜視図を、拡大して示す。照明手段は、照明されるガラスバンドの幅によって決まる水平方向の広がりに関してモジュール方式により都合良く組み立てられる。同時に、ある広さまで、照明手段は、並走する細長い２つの光を形成する。照明手段の１つは、その輝度がある周期で振動する、線形に配列された照明手段２０であり、照明手段の他のものは、変化しない恒常的な輝度の、線形に配列された照明手段２３である。輝度の振動周波数は、好ましくは、ラインカメラの線周波数で、それぞれ、スキャニングセンサー２を活性化する周波数と等しい。さらに、これらの周波数は、互いに整数倍であることが好ましい。欠陥の無いガラスの場合には、各スキャニングセンサー（例えばビデオカメラ）による監視の中心が、照明手段２０および照明手段２３の境界線領域にある。欠陥のあるガラスの場合には、この監視の位置が、光の屈折の結果として、この中心位置の外にずれる。その結果、ガラスの欠陥の検出された場所では、関連するスキャニングセンサー２の領域内の出力信号に、結果として異なる影響力を生じる。スキャニングセンサー２からの２つの連続する信号の変化、および関連するスキャニングセンサー２の領域内の欠陥場所および／または位置に関する追加の情報から、新規の方法において、結果として生じるエラー信号は、互いに関係する２つの光学チャンネルの測定値の比較から得られ、故障検出およびその後の信号処理のために、回路装置に与えられ得る。

より詳細な説明のために、図５では、エリアＡ１、Ａ２の２つの部分が描かれている。ここでは、２つの照明手段２０、２３の境界線をまたいでいる大きなエリアＡ１は、双方の照明手段に設けられており、エリアＡ２は、変化しない恒常的な輝度を有している照明手段２３の領域にのみに設けられている。これらの光学チャンネルでの画素毎の測定領域では、２つのエリアＡ１、Ａ２は、特定のしきい値の領域内で、測定された欠陥のタイプおよび範囲に関して確かな結論をだせるようにする、異なる測定値を生成する。

冷却装置２１は、２枚の細長い光の下側に作用する。カバー２２は、光ディフューザとして働くと同時に、チェックされるガラスバンドの下側と向かい合う位置に前記細長い光の終端を形成する。本発明による装置の特別な改良として、上記した、照明手段２０、２３の第２のバージョン（同種の第２の照明手段）が与えられる。前記第２のバージョンは、位置に関し第１のバージョン（同種の第１の照明手段）に平行で、上記した調節装置１４及びそれぞれ関連するスキャニングセンサー２の第２のバージョンに対応する。照明手段のユニット又は部品の修理又は全交換の場合、この追加の配置は、この第２のバージョン（同種の第２の照明手段）への自動切換え動作を用いることによって、本発明の全装置の安定動作を確実にする。調節装置１４の第２のバージョンが、照明手段２０、２３の第２バージョンの中心線上に直接配置されるので、それぞれのスキャニングセンサー２用に、調節装置１４の各々に設ける追加の傾斜装置は、この場合、必要ではない。第２バージョンの各々は、本実施形態では調節装置１４または照明手段２０、２３のことであり、第１バージョンの上流側に配置され、事前に欠陥を検出し、該検出値を更なる評価のために出力する。これらの第２バージョンでは、対応する、枢動可能な追加のターゲット装置１６を、同様に有していなければならないことは言うまでもない。

図６は、スキャニングセンサーの調節についての、機能的な概略図を示す。上述された照明器具１７では、チェックされるガラスバンドが概略で示されているローラ上を動く。スキャニングセンサー２の新規調節または再調節を、調節装置１４を用いて行うことが必要な場合、適切なスキャニングセンサー２が少し持ち上げられ、同時に、ターゲット装置１６が照明器具１７のビーム通路へと枢動される。このターゲット装置１６は、特定の幅および／または色の１本線または十字線の形式で表されるマークの位置を決める。これによって、スキャニングセンサー２の各々は、定められたプログラムに従い所望の参照位置へと自動的に位置合わせされ得る。ここで、適切なスキャニングセンサー２は、ガラスバンドからのターゲット装置１６の距離により決まる高さに持ち上げられる。調節装置１４は、続いて、ターゲット装置の光学的に予め定めた精度での水平位置合わせにより、関係するスキャニングセンサー２を調節する。スキャニングセンサーの調節が実行された後、ターゲット装置１６は再び後方に枢動し、スキャニングセンサーは、ガラスプレート７上の予め定めた作業高さへと再び下げられる。追加の照明器具４は、例えばＬＥＤ、ＵＶランプ、石英水銀灯、キセノンランプまたはヘリウムランプ等、望まれていないガラス特性を測定するための追加の能力を付与する、追加の照明手段を有している。これらは、ガラスのタイプ及び生成されたガラス混合物の特定の要求事項、即ち、各々の場合に検出されるガラスのパラメータまたはガラスの欠陥に依存する。

また、特別の改良では、各スキャニングセンサー２に配置され、例えばレーザーまたは超音波によって、ガラス厚を測定するための追加の装置を、備え得る。そのような装置を用いて、生成されるガラスバンドの厚さは、製造工程中に、横断方向と長手方向に分けて、さらに検出され、記録される。これらの測定値は、フロートガラスバンドの製造工程をモニターするのに使用され得る。

本発明の特別の改良では、設備は、さらに、フロートガラスの欠陥の検出を行うと同時に、ガラスバンド内の応力を、測定し、モニターするための装置を備えるように、作ことができる。このため、提案される方法では、偏光をガラスバンドに送る。ここにおいて、応力は実質複屈折を生じる。そして、突発的に現れるライトビームは、複屈折により生じた変化、即ち、応力が起こした変化を測定するために分析される。これらの応力は、ガラスバンドの幅にわたって切れ目なくスイープし、複屈折のタイプによる前述した変化を記録すると同時に、各々の場合においてスイープされた関係する位置での温度を測ることによって、測定される。複屈折について測った変化と、それぞれの測定点で測った関連する温度と、関係する測定点での永久歪と、の全体から、ガラスバンドの全幅が測定され得る。ガラスバンドの幅方向についての、これらの応力変化の連続測定は、フロートガラスバンドの左右方向に応力を与える重要な指標を与える。この指標は、全構成に対し、危険性の高い個所を表わす。

好適に放射された偏光光線にさらされた領域の直径は、本実施形態では２０ｍｍ未満の直径を有している。測温は、例えば、光高温計を用いて実行され得る。複雑な移動工程の制御と、使用されるセンサーの信号処理とは、特定の制御プログラムを必要とする。

１ 外装材
２ スキャニングセンサー（ラインカメラ）
３ スキャニングセンサー用の留め付けブリッジ
４ 追加の照明器具
５ 搬送ローラの駆動装置
６ 基礎フレーム
７ 板ガラス
８ 搬送ローラ
９ 搬送装置用のクロスメンバ
１０ 保守用ブリッジ
１１ 照明器具用の主レール
１２ 照明器具の支持部
１３ スキャニングセンサー用の留め付けブリッジの昇降装置
１４ スキャニングセンサーの調節装置
１５ 照明器具の照明シャフトの保護パネル
１６ 枢動可能なターゲット装置
１７ 照明器具
１８ 照明器具のメインビーム
１９ クロスメンバ
２０ 照明手段（周波点灯）
２１ 冷却装置
２２ 光ディフューザおよびカバー
２３ 照明手段（直流点灯）
２４ エリアＡ１の部分
２５ エリアＡ２の部分

Claims (16)

1. 搬送方向に直交する向きに拡がっており、透過光により観測される細長いガラスをチェックすることによって、切れ目なく製造されたフロートガラスバンド内の欠陥を検出するための装置において、
   （ａ）チェックされるフロートガラスバンドの幅に合わせて設計されているスキャニングセンサー（２）用にモジュール化された留め付けブリッジ（３）であって、前記スキャニングセンサー（２）は照射区域として前記幅を途切れることなくカバーし、前記フロートガラスバンドは、変化しない恒常的な光束の線形照明手段（２３）及び周波点灯する光束の隣接する線形照明手段（２０）によって途切れることなく透過照射されるものと、
   （ｂ）各スキャニングセンサー（２）に対して設けられ、３次元空間の軸に沿う正および負の方向にスキャニングセンサー（２）の各々を動かすことができるようにする調節装置（１４）と、
   （ｃ）各スキャニングセンサー（２）に対して設けられ、フロートガラスバンドの表面にスキャニングセンサー（２）を正確に位置合せするために、人工の測定面において枢動可能なターゲット装置（１６）と、
   （ｄ）前記２つの照明手段（２０、２３）を冷却するための冷却装置（２１）と、を備えたことを特徴とする装置。
2. スキャニングセンサー（２）による欠陥の判定は、２つの光学チャンネルからの画素測定値を比較することにより実行され、前記のチャネルの１つは２つの照明手段（２０）及び（２３）を覆うエリアＡ１の一部に関し、前記チャンネルの他方は１つの照明装置（２３）のみを覆うエリアＡ２の一部に関し、これらの測定値の比較及び評価は特定のしきい値を考慮しつつ行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 未チェックのガラスバンドの短片を処理している間、留め付けブリッジ（３）の全体が、修理目的および再び降下させるために、昇降装置（１３）によって持ち上げられ得ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 第１バージョンの前記調節装置（１４）および関連するスキャニングセンサー（２）および／または照明装置（２０、２３）装置が故障した時に交換できるように、フロートガラスバンドの上流側に同一の第２バージョンの調節装置（１４）および関連するスキャニングセンサー（２）および／または照明装置（２０、２３）装置がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の装置。
5. 追加の照明器具（４）が与えられており、該器具は、追加のガラスパラメーターまたはガラスの欠陥を測定するための特定の照明手段を含んでいる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の装置。
6. スキャニングセンサー（２）の各々は、カバーするエリア内のガラスの厚みを測定する追加の装置が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の装置。
7. さらに、同時に操作される装置を用いることにより、部分的に与えられた偏光をスライドして、ガラスバンドの幅に渡ってスイープすると同時に、各測定位置のガラスバンドの温度を測定することによってガラスバンド内の応力をモニターすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の装置。
8. 搬送方向に直交する向きに拡がっており、透過光により観測される細長いガラスをチェックすることによって、切れ目なく製造されたフロートガラスバンド内の欠陥を検出するための方法において、
   （ａ）モジュール化された留め付けブリッジ（３）と、該留め付けブリッジ（３）に取り付けられているスキャニングセンサー（２）と、ガラスバンドに直交するように配置された２つの透過照明手段（２０と２３）とを用いることによって、フロートガラスバンドの流れを途切れることなくモニターし、
   （ｂ）スキャニングセンサー（２）の各々は、調節装置（１４）を用いて３つの空間的座標の正および負の方向に位置合わせされ、人工の測定面において枢動可能なターゲット装置（１６）によって正確に調節され、
   （ｃ）前記２つの照明手段（２０，２３）を冷却装置（２１）により冷却する、ことを特徴とする方法。
9. スキャニングセンサー（２）による欠陥の測定は、２つの光学チャンネルからの画素測定値を比較することにより実行され、前記のチャネルの１つは２つの照明手段（２０）及び（２３）を覆うエリアＡ１の一部に関し、前記チャンネルの他方は１つの照明装置（２３）のみを覆うエリアＡ２の一部に関し、これらの測定値の比較及び評価は特定のしきい値を考慮しつつ行われる、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 未チェックのガラスバンドの短片を処理している間、留め付けブリッジ（３）の全体が修理目的および再び降下させるために、昇降装置（１３）によって、持ち上げられ得ることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の方法。
11. 第１バージョンの調節装置（１４）および／または照明装置（２０、２３）装置が故障した時に交換できるように、フロートガラスバンドの上流側に同一の第２バージョンの調節装置（１４）および／または照明装置（２０、２３）装置がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 追加の照明器具（４）が与えられており、該器具は、追加のガラスパラメーターまたはガラスの欠陥を測定するための特定の照明手段を含んでいる、ことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. スキャニングセンサー（２）の各々は、カバーするエリア内のガラスの厚みを測定する追加の装置が設けられている、請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
14. さらに、同時に操作される装置を用いることにより、部分的に与えられた偏光をスライドして、ガラスバンドの幅に渡ってスイープすると同時に、各測定位置のガラスバンドの温度を測定することによってガラスバンド内の応力をモニターすることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
15. コンピュータにより実行された時、請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有しているプログラム。
16. コンピュータにより実行された時、請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載の方法を実行するコンピュータプログラムのプログラムコードを有している、機械読み取り可能な記録媒体。