JP2017173105A - 異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラス板に付着した微小な異物を検出する精度を向上できる異物検出装置を提供する。【解決手段】異物検出装置１０は、フロート法を用いて形成されたガラス板Ｇの溶融錫に接触していた面に紫外領域の波長を有する紫外光を照射する照明部１１と、紫外光が照射されるガラス板の領域を撮像する撮像部１２と、撮像部により撮像される画像において暗点となる画素または領域の有無に基づいてガラス板の表面における異物の有無を判定する判定部１３と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法に関する。
フロート法を用いたガラス板の成形において、溶融錫と接触していたガラス板の下面に微小の溶融錫が付着した状態で、ガラス板が溶融錫上から引き出される場合がある。ガラス板の下面に付着した溶融錫は、ガラス板が溶融錫上から引き出された後に酸化錫（ドロス）となり、異物となる。ガラス板の製造工程では、ドロス等の異物を検出する技術が用いられている（特許文献１）。
しかし、特許文献１に記載されている技術は、大きさが５０μｍ程度のドロスの検出を目的としており、大きさが１０μｍ前後のドロスを検出するには芒硝膜等の外乱の影響を受けて、検出の精度が低下したり、検出できなかったりする問題がある。
本発明は、前記事情に鑑み、ガラス板に付着した微小な異物を検出する精度を向上できる異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法を提供する。
本発明の一態様は、フロート法を用いて形成されたガラス板の溶融錫に接触していた面に紫外領域の波長を有する紫外光を照射する照明部と、前記紫外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像される画像において暗点となる画素または領域の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定部と、を備える異物検出装置である。
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記照明部は、１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の波長を含む紫外光を前記ガラス板に照射する。
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記照明部は、ＬＥＤ照明、水銀ランプ、ＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを光源として備える。
また、本発明の一態様は、フロート法を用いて形成されたガラス板の溶融錫に接触していた面に紫外領域の波長を有する紫外光を照射する照明工程と、前記照明工程により紫外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像される画像において暗点となる画素または領域の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定工程と、を有する異物検出方法である。
また、本発明の一態様は、前記異物検出方法において、前記照明工程では、１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の波長を含む紫外光を前記ガラス板に照射する。
また、本発明の一態様は、ガラスの原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、前記溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、前記ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、前記ガラスリボン表面における異物を検出する検査工程と、前記ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法であって、前記検査工程は、前記ガラスリボンを対象として前記異物検出方法によって行われる、ガラス板の製造方法である。
本発明によれば、ガラス板に付着した微小な異物を検出する精度を向上できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法を説明する。実施形態の異物検出装置は、フロート法を用いて成形されるガラス板の下面または上面に付着している約１０μｍより大きい異物を検出する。ガラス板の下面とは鉛直方向において下側の面であり、ガラス板の上面とは鉛直方向において上側の面である。以下ガラス板の上面と下面とを総称して表面という。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における異物検出装置１０の構成を示す模式図である。異物検出装置１０は、ローラー上において搬送されるガラス板Ｇの下面に付着している異物を検出する。検出対象の異物は、たとえば溶融錫に接触していたガラス板Ｇの下面に付着するドロスである。異物検出装置１０は、照明装置１１と、撮像装置１２と、判定装置１３とを備える。図１において、ガラス板Ｇが搬送される方向をｙ軸方向とし、ガラス板Ｇの表面に沿った方向であってｙ軸方向と垂直な方向をｘ軸方向（板幅方向）とし、ガラス板Ｇの表面と垂直な方向（板厚方向）をｚ軸方向とする。
図１は、第１の実施形態における異物検出装置１０の構成を示す模式図である。異物検出装置１０は、ローラー上において搬送されるガラス板Ｇの下面に付着している異物を検出する。検出対象の異物は、たとえば溶融錫に接触していたガラス板Ｇの下面に付着するドロスである。異物検出装置１０は、照明装置１１と、撮像装置１２と、判定装置１３とを備える。図１において、ガラス板Ｇが搬送される方向をｙ軸方向とし、ガラス板Ｇの表面に沿った方向であってｙ軸方向と垂直な方向をｘ軸方向（板幅方向）とし、ガラス板Ｇの表面と垂直な方向（板厚方向）をｚ軸方向とする。
照明装置１１は、紫外領域の波長を有する光（以下「紫外光」という。）を、ガラス板の検査領域に向けてガラス板の下面方向から照射する。照明装置１１は、ガラス板Ｇの下面にｘ軸方向において満遍なく紫外光を照射する。照明装置１１から照射される紫外光の波長は、たとえば１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の波長である。紫外光の波長は、フロート法を用いて形成されたガラス板Ｇの下面、すなわち溶融錫に接触した面（以下「錫面」という。）に紫外光を照射したときに錫面が白色蛍光する波長である。照明装置１１として、たとえばＬＥＤ照明と、水銀ランプと、ＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを発生させる光源とのいずれかが用いられる。ＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを用いる場合には、ポリゴンミラーが用いられ、検査領域のｘ軸方向に満遍なく紫外光を照射する。
撮像装置１２は、照明装置１１により紫外光が照射されるガラス板Ｇの検査領域を撮像対象とする。撮像対象には、ガラス板Ｇの幅方向の両端が含まれる。撮像装置１２の撮像センサとして、錫面に紫外光を照射したときの白色蛍光の有無を検出できるモノクロまたはカラーのセンサが用いられる。また、撮像装置１２の撮像センサは、エリアセンサまたはラインセンサのいずれでもよい。撮像装置１２は、紫外光を直接受けないように、照明装置１１が紫外光を照射する光軸上に配置されないことが好ましい。撮像装置１２が紫外光の光軸上に配置される場合、撮像装置１２に紫外光を減衰させるフィルタを設けることが好ましい。
判定装置１３は、撮像装置１２により撮像された画像に基づいて、ガラス板Ｇの表面に異物が付着しているか否かを判定する。ガラス板Ｇの錫面に紫外光が照射されると錫面が白色蛍光するのに対して、ガラス板Ｇの錫面に異物が付着している場合には紫外光が異物に遮られて錫面に到達しないため白色蛍光しない。すなわち、錫面に異物が付着している場合、紫外光による白色蛍光が発生せずに、異物が付着している箇所は異物が付着していない箇所に比べて暗くなる。判定装置１３は、撮像装置１２により撮像された画像において白色蛍光が発生していない暗点を検知することにより、ガラス板Ｇの錫面における異物の有無を判定する。
判定装置１３における暗点の検知は、画像における画素の輝度値がしきい値以下であるか否かを判定することにより行われる。しきい値は、事前に異物が付着しているガラス板を撮像して得られた画像の輝度に基づいて定めてもよいし、画像における全画素の輝度の平均値、最頻値または中央値の統計値に基づいて定めてもよい。
図２は、第１の実施形態における異物検出装置１０をガラス板Ｇの板幅方向から見た図である。照明装置１１から照射される紫外光は、異物がガラス板Ｇの表面に付着していない場合には、ガラス板Ｇの錫面に到達し、錫面において白色蛍光を生じさせる。これに対して、ガラス板Ｇの錫面に異物Ｄが付着している場合、照明装置１１から照射される紫外光はガラス板Ｇの錫面に到達せず、錫面において白色蛍光が生じない。すなわち、異物Ｄが付着している箇所は、他の箇所に比べて暗くなり、撮像装置１２により撮像される画像において暗点となる。判定装置１３は、画像における暗点の有無に基づいて異物の有無を判定する。ガラス板Ｇの錫面における緩衝膜としての芒硝膜は、紫外光が錫面に到達して白色蛍光を生じさせることに影響を与えないため、芒硝膜の有無にかかわらず異物検出装置１０は異物を検出できる。ガラス板Ｇを保護する緩衝膜を芒硝が構成することを例示したが、緩衝膜は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物、酸化セラミックス、窒化セラミックスおよび金属硫化物から選択された少なくとも１種類の物質で構成してもよい。
第１の実施形態における異物検出装置１０が、フロート法を用いて形成されたガラス板Ｇの溶融錫に接触していた錫面に紫外領域の波長を有する紫外光を照射する照明装置１１と、照明装置１１により紫外光が照射されるガラス板Ｇの領域を撮像する撮像装置１２と、撮像装置１２により撮像される画像において暗点となる画素または領域の有無に基づいてガラス板Ｇの表面における異物の有無を判定する判定装置１３とを備えるため、フロート法で成形されたガラス板Ｇ（ガラスリボン）の下面に表面保護用の芒硝膜が存在していても、芒硝膜の影響を受けることなく、ガラス板Ｇの表面に付着している異物を検出できる。
第１の実施形態では、検出する異物としてドロスを例にした説明をした。しかし、異物検出装置１０は、ガラス板Ｇの錫面に紫外光が到達することを妨げるものであれば、異物として検出できる。また、ガラス板Ｇの上面に異物が付着している場合も白色蛍光による光が異物により遮られるため、異物が付着している位置に対応する画素の輝度が低くなり画像に暗点が現れる。すなわち、異物検出装置１０は、ガラス板Ｇの下面および上面のいずれに付着している異物を検出でき、ガラス板に付着した微小な異物を検出する精度を向上できる。
可視領域の光を用いた暗視野で異物の検出を行う場合、ドロスのような透過率を有する異物を検出するには、分解能を細かくしなければならない。すなわち、芒硝膜において幾何光学的な散乱が生じてしまうため、ガラス板Ｇの芒硝膜を洗浄等で除去した後でないと約１０μｍ前後の微小な異物の検出が難しかった。一方、可視領域の光を用いた明視野で異物の検出を行う場合、暗視野の分解能に比べ明視野の分解能が低いため、芒硝膜の影響下で約１０μｍ前後の微小な異物の検出に１０μｍより高い解像度の撮像装置を用いる必要がある。これに対して、異物検出装置１０によれば、ガラス板Ｇの芒硝膜を除去する前であっても、検出対象となる異物の最小サイズ（１０μｍ前後）よりも粗い解像度、たとえば１５μｍの解像度の撮像装置１２を用いても約１０μｍ前後の微小な異物を検出できる。
なお、図１には、異物検出装置１０が照明装置１１と撮像装置１２とを一つずつ備える構成を示したが、ガラス板Ｇの検査領域の広さに応じて、異物検出装置１０は複数の照明装置１１と撮像装置１２とを備えてもよい。また、図１には、撮像装置１２がガラス板Ｇの上面側に設けられる構成を示したが、撮像装置１２をガラス板Ｇの下面側（錫面側）に設けてもよい。
また、異物検出装置１０に備えられる照明装置１１がガラス板Ｇの検査領域の全体に紫外光を照射する構成を説明したが、照明装置１１は紫外領域の波長を有するレーザーをガラス板Ｇの検査領域に照射する構成であってもよい。レーザーを照射する場合、照明装置１１は、紫外領域の波長を有するレーザーを板幅方向に走査して、搬送されるガラス板Ｇの全面にレーザーを順次照射する。また、撮像装置１２は、照明装置１１によりレーザーが照射される領域を撮像対象として、照明装置１１の動作に同期した撮像を行う。
また、照明装置１１が照射する紫外光の波長が１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の波長である場合を説明した。しかし、紫外光の波長は、１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の一部分の波長であってもよい。たとえば、ガラス板Ｇの錫面における白色蛍光の強度が３００ｎｍより強くなる２５０ｎｍを上限とした範囲を、紫外光の波長としてもよい。また、照明装置１１が照射する紫外光として、２１３ｎｍに強度のピークを有する紫外光を用いてもよい。
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、ガラス板の製造ラインにおける異物検出装置１０の適用例を説明する。図３は、第２の実施形態における、異物検出装置１０を適用したガラス板の製造ラインの概略説明図である。図３に示す製造ラインにおけるガラス板の製造方法は、ガラス原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法において、さらに徐冷工程と切断工程との間でガラスリボンの下面に付着した異物（ドロス）を異物検出装置１０で検出する検査工程と、を有する。図４は、第２の実施形態におけるガラス板の製造方法の工程を示す図である。図４に示す成形工程は、フロート法を用いたガラス板の製造方法である。
第２の実施形態では、ガラス板の製造ラインにおける異物検出装置１０の適用例を説明する。図３は、第２の実施形態における、異物検出装置１０を適用したガラス板の製造ラインの概略説明図である。図３に示す製造ラインにおけるガラス板の製造方法は、ガラス原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法において、さらに徐冷工程と切断工程との間でガラスリボンの下面に付着した異物（ドロス）を異物検出装置１０で検出する検査工程と、を有する。図４は、第２の実施形態におけるガラス板の製造方法の工程を示す図である。図４に示す成形工程は、フロート法を用いたガラス板の製造方法である。
溶融工程（図４のＳ１）では、珪砂、石灰石、ソーダ灰等の原材料をガラス製品の組成に合わせて調合し混合したバッチを溶融窯に投入し、ガラスの種類に応じて約１４００℃以上の温度に加熱溶融して溶融ガラスを得る。たとえば、溶融窯の一端から溶融窯内へバッチを投入し、重油を燃焼して得られる火炎または天然ガスを空気と混合して燃焼して得られる火炎をバッチに吹きつけて、約１５５０℃以上の温度に加熱してバッチを溶かすことによって溶融ガラスを得る。また、電気溶融炉を用いて溶融ガラスを得てもよい。
成形工程（図４のＳ２）では、溶融工程で得られた溶融ガラスを溶融窯下流部２０１から溶融錫浴２０３へと導入し、溶融錫２０２上に溶融ガラスを浮かせて図中の搬送方向に進行させることによって連続した板状のガラスリボン２０４（ガラス板Ｇに相当する。）とする。このとき、所定の板厚のガラスリボン２０４を成形するために、ガラスリボン２０４の両サイド部分に回転するロール（トップロール２０５）を押圧し、ガラスリボン２０４を幅方向（搬送方向に垂直な方向）外側に引き伸ばす。
徐冷工程（図４のＳ３）では、前記成形されたガラスリボン２０４をリフトアウトロール２０８によって溶融錫浴２０３から引き出し、ガラスリボン２０４を金属ロール２０９を用いて徐冷炉２１０内で図中の搬送方向に移動させる。リフトアウトロール２０８を通過する際に、ガラスリボン２０４の下面に硫黄成分を含むガスが吹きつけられ、ガラスリボン２０４表面のナトリウム成分と硫黄成分とが反応して硫酸ナトリウムが析出して芒硝膜が形成される。徐冷炉２１０においてガラスリボン２０４は徐々に冷却され、徐冷炉２１０から出て切断工程に至る間でさらに常温近くまで冷却される。徐冷炉２１０は、燃焼ガスまたは電気ヒータによって制御された熱量を供給して徐冷を行うための機構を炉内の必要位置に備えている。徐冷炉２１０から出た段階のガラスリボン２０４の温度は、ガラスリボン２０４のガラスの歪点以下の温度となっており、ガラスの種類にもよるが通常は１５０〜２５０℃まで冷却されている。徐冷工程は、ガラスリボン２０４内部の残留応力を取り除くことと、ガラスリボン２０４の温度を下げる目的で実施される。徐冷工程において、ガラスリボン２０４は検出部２１１（異物検出装置１０に相当する。）を通り表面に付着した異物の検出が行われる（検査工程、図４のＳ４）。さらにその後、ガラスリボン２０４はガラスリボン切断部２１２まで搬送される。ガラスリボン切断部２１２において常温近くまで徐冷されたガラスリボン２０４が切断される（切断工程、図４のＳ５）。ガラスリボン切断部２１２におけるガラスリボンの温度は、その場所の雰囲気温度〜５０℃であることが通例である。
上述のガラス板の製造方法によれば、ガラス板に付着した微小な異物を精度よく検出でき、異物が付着しているガラス板と異物が付着していないガラス板とを選別できる。
なお、図１における判定装置１３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、判定装置１３を実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもあってもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は前記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１０…異物検出装置、１１…照明装置、１２…撮像装置、１３…判定装置
Claims (6)
- フロート法を用いて形成されたガラス板の溶融錫に接触していた面に紫外領域の波長を有する紫外光を照射する照明部と、
前記紫外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像される画像において暗点となる画素または領域の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定部と、
を備える異物検出装置。 - 前記照明部は、１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の波長を含む紫外光を前記ガラス板に照射する、請求項１に記載の異物検出装置。
- 前記照明部は、ＬＥＤ照明、水銀ランプ、ＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを光源として備える、請求項１または２に記載の異物検出装置。
- フロート法を用いて形成されたガラス板の溶融錫に接触していた面に紫外領域の波長を有する紫外光を照射する照明工程と、
前記照明工程により紫外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像される画像において暗点となる画素または領域の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定工程と、
を有する異物検出方法。 - 前記照明工程では、１５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内の波長を含む紫外光を前記ガラス板に照射する、請求項４に記載の異物検出方法。
- ガラスの原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、前記溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、前記ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、前記ガラスリボン表面における異物を検出する検査工程と、前記ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法であって、
前記検査工程は、前記ガラスリボンを対象として請求項４または５に記載の異物検出方法によって行われる、
ガラス板の製造方法。
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