JP2022533625A - 縁部強度試験方法及び装置 - Google Patents

Abstract

脆性材料のシートを試験するための装置が開示される。上記装置は：上記装置の試験領域内の上記材料のシートの縁部に対して３点曲げ荷重を選択的に印加するよう構成された、複数のアセンブリ；上記領域内の上記材料のシート内の歪みを光学的に測定する、検出機構；及び上記材料のシート内の測定された上記歪みを生成するために必要となる応力を計算することによって、測定された上記歪みに基づいて、上記シート内の応力を決定する、プロセッサを含むことができる。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１９年５月１５日出願の米国仮特許出願第６２／８４８０９１号、２０１９年５月２４日出願の米国仮特許出願第６２／８５２６７７号、及び２０２０年１月１０日出願の米国仮特許出願第６２／９５９５５９号の優先権の利益を主張するものであり、各上記仮特許出願の内容は依拠され、参照によりその全体が本出願に援用される。

本開示は一般に、ガラス及び／又はガラスセラミックを試験するための装置、並びにガラス及び／又はガラスセラミックを試験する方法に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマディスプレイ等の高性能ディスプレイデバイスは、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、及びコンピュータモニタ等の様々な電子機器に一般に使用されている。現在市販されているディスプレイデバイスは、１つ以上の高精度ガラスシートを、例えばいくつかの用途を挙げると電子回路構成部品として、又は色フィルタとして、採用できる。このような高精度ガラス基板を作製するための主要な技術は、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社によって開発され、例えば参照によりその全体が本出願に援用される特許文献１及び２に記載されている、フュージョンドロープロセスであるが、本明細書に記載の実施形態は、スロットドロー、リドロー、フロート等を含むいずれの成形プロセスに適用可能である。

これらの用途それぞれについて、ガラスシートは典型的には、あるサイズにカットされ、その後、結果として生じるガラスシートの鋭利な縁部は、研削及び／又は研磨によって面取り加工される。切断、縁部機械加工、研削、及び他の処理ステップは、欠け又は割れ等のきずをガラスシートの表面及び縁部に導入する可能性がある。これらのきずは、特に上記きずが引張応力を受けるようにガラスが曲げられている場合に、破砕の原因として機能して、シートの強度を低下させる場合がある。ディスプレイデバイスは何らかの曲げを受けるため、これらのきずの存在が懸念される場合がある。可撓性ディスプレイデバイスはその性質上、製造プロセス中又は使用中に、１つ以上のディスプレイ基板内に大きな応力を生成する場合がある。従ってガラスシート内に存在し得る残留したきずは、ガラスシートが十分に大きな応力を受けたときにガラスシートに割れを生じさせる可能性がある。典型的なディスプレイ製造は、個々のディスプレイを形成するためのガラスの切断を伴い、切断は切断縁部に沿ってガラス内に多数のきずを形成することが知られているため、ガラス基板ベースの可撓性ディスプレイデバイスは、ガラスシートが最終製品となった後に、許容できないほど高い破砕の蓋然性を有する可能性がある。

ガラスシートの縁部のきずを軽減するための試みとしては、レーザ切断、研削、研磨等が挙げられ、これらの試みは全て、ガラスシートをあるサイズに切断する際に形成されるきずを除去する、又は最小限に抑えるためのものである。しかしながら、これらのアプローチの多くは、該技法が予想される応力に対してきずを必要なサイズまで除去できないため、又は該技法をこのような薄いガラスシート（厚さ約０．４ｍｍ未満）に適用するのが困難であるため、満足できないものである。ガラス縁部の酸エッチングも使用できるが、これは基板上に配置されたディスプレイデバイスを劣化させる恐れがある。よって、製造後のガラスシートの、特にシートの縁部には、ある程度のきずが存在し続けることになり、所望の縁部強度未満のガラスシートをふるい落とすために、当該業界では、このようなガラスシート及びこのようなガラスシートを用いたパネル又は積層構造体の縁部強度を正確に試験することが必要である。

米国特許第３，３３８，６９６号明細書 米国特許第３，６８２，６０９号明細書

従来の検査方法では、１００名を超える常勤の従業員が、ガラス縁部サンプルに対するＶ４ＰＴＢ測定の実施に専念する。このように多大なマンパワーを費やしても、総生産のごく一部しか試験できない。これは、試験の頻度の低さに由来する、顧客に届く不良製品の形態での品質漏れにつながる。また、割り当てられるリソースの略全てが品質要件の維持に注がれるため、製品の品質の改善に役立つプロセス最適化の研究を行う機会はほとんど又は全くない。よって従来の方法は、不良製品が製造される可能性があるものの、その出荷前にこの製品を取り除くための、又は問題を解決する方法を確認するための余裕がないという、不安定な状況を生み出す。しかしながら、例示的実施形態は、縁部品質の制御に費やされる時間量の劇的な削減、製造されるガラスに対する試験されるガラスの合計の劇的な増加、試験される周縁部のパーセンテージの劇的な上昇、及び製品の改善の追求に使用するための同時プロセスフィードバックのための手段をもたらす。

ガラス縁部の破壊強度を、上記縁部から離間した位置の応力が各位置における破壊強度より大幅に低くなるように上記縁部を応力下に置くことによって連続測定するための方法を対象とする、例示的実施形態を説明する。更に、例示的実施形態を用いて、測定中に１つの縁部の両側に略同一の引張応力を印加できる。更に、例示的実施形態は、処理速度を少なくとも３０倍上昇させ、試験対象のサンプル縁部の個数、及び試験対象の縁部のサンプルで囲まれるガラスシートの集団のサイズの大きさを、少なくとも３倍増加させる、連続的な高速の性質を提供する。このようにして、このような統計的サンプリングの増加により、顧客への欠陥の漏れの減少を保証でき、またこれはオンライン構成で処理できる。

いくつかの実施形態では、材料のシートの縁部強度を試験するための装置が開示される。上記装置は：上記装置の試験領域内の上記材料のシートの縁部に沿って、３点曲げ荷重を選択的に印加するよう構成された、複数のアセンブリを備え、上記複数のアセンブリは、上記３点曲げ荷重を印加することによって、上記試験領域内の上記材料のシート上で荷重印加状態を確立でき、また上記３点曲げ荷重を印加しないことによって、上記試験領域内の上記材料のシート上で無荷重状態を確立できる。上記装置はまた、上記材料のシートが上記無荷重状態である場合及び上記材料のシートが上記荷重印加状態である場合に、上記試験領域内の上記材料のシートの歪みを光学測定するよう構成された、検出機構を含む。上記荷重印加状態は、上記３点曲げ荷重によって生成される。上記装置はまた、測定された上記歪みに基づいて上記材料のシート内の応力を決定するよう構成された、プロセッサを含む。

材料のシートを試験するための上記装置の別の実施形態では、上記装置は、上記材料のシートを、上記装置の試験領域を通して連続的に前進させるよう構成された、複数のアセンブリを、上記シートの縁部に沿って含むことができる。上記複数のアセンブリは更に、上記試験領域を通過する上記材料のシートの上記縁部に３点曲げ荷重を選択的に印加するよう構成される。上記装置はまた、上記試験領域を通過する上記シートの表面上の歪みを光学測定するよう構成された、検出機構を含み、上記試験領域では、印加された上記荷重によって上記歪みが生成される。上記装置はまた、印加された上記荷重に起因する、上記試験領域を通過する上記シート内の応力を決定するための、プロセッサを含み、上記試験領域では、測定された上記歪みに基づいて上記応力が決定される。上記試験領域に対して印加される上記荷重は、この荷重が上記材料のシートの上記試験領域を曲げるため、上記試験領域の上記表面に歪みを生成する。

材料のシートの縁部強度を、上記シートの縁部に沿って試験する方法も開示される。上記方法は：上記シートの上記縁部に沿った関心対象領域において、上記シートの表面上に視覚的マーカーの表面パターンを適用するステップ；上記関心対象領域に３点曲げ荷重を全く印加することなく、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第１の光学画像を取得するステップ；３点曲げ荷重を、上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域に印加するステップ；上記３点曲げ荷重を上記関心対象領域に印加している間に、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第２の光学画像を取得するステップ；並びに上記第１の光学画像及び上記第２の光学画像に基づいて、上記３点曲げ荷重の印加に起因する、上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面に対する応力を決定するステップを含む。

いくつかの実施形態によると、試験領域を備えた試験装置を用いて、材料のシートの縁部強度を、上記シートの縁部に沿って試験する、別の方法が開示される。上記方法は：上記シートの上記縁部に沿った関心対象領域において、上記シートの表面上に視覚的マーカーの表面パターンを適用するステップ；上記試験装置を通して上記材料のシートを連続的に前進させるステップであって、上記シートの上記縁部は、上記試験領域を通過する上記シートの部分に対して３点曲げ荷重が印加されている間に、上記試験領域を通って前進する、ステップ；上記シートの上記縁部が上記試験領域を通って連続的に前進する間に、ただし上記関心対象領域が上記試験領域に到達する前に、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第１の光学画像を取得するステップ；上記３点曲げ荷重を印加している間に上記関心対象領域が上記試験領域内へと前進したときに、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第２の光学画像を取得するステップ；並びに上記第１の光学画像及び上記第２の光学画像に基づいて、上記３点曲げ荷重の印加に起因する、上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面に対する応力を決定するステップを含む。

本開示の更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、その一部は、当業者には「発明を実施するための形態」から容易に明らかになるか、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本明細書に記載の方法を実行することによって認識されるだろう。

上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも、本開示の様々な実施形態を提示しており、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本開示の様々な実施形態を図示しており、本記載と併せて、本開示の原理及び動作を説明する役割を果たす。

以下の「発明を実施するための形態」は、以下の図面と併せて読むと最もよく理解でき、以下の図面では、同様の構造は可能であれば同様の参照符号で示す。

縁部強度に関してガラスシートの縁部に対する３点曲げ試験を実施するための、標準的な縁部強度測定システム（ｅｄｇｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ：ＥＳＭＳ）のハードウェア構成の概略図 縁部強度に関してガラスシートの縁部に対する３点曲げ試験を実施するための、標準的な縁部強度測定システム（ｅｄｇｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ：ＥＳＭＳ）のハードウェア構成の概略図 縁部強度に関してガラスシートの縁部に対する４点曲げ試験を実施するための、標準的な縁部強度測定システム（ｅｄｇｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ：ＥＳＭＳ）のハードウェア構成の概略図 縁部強度に関してガラスシートの縁部に対する４点曲げ試験を実施するための、標準的な縁部強度測定システム（ｅｄｇｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ：ＥＳＭＳ）のハードウェア構成の概略図 試験サンプルの縁部強度を試験するための３点曲げ試験装置の概略図 パネル間の接着位置の変化による、試験パネルの張力側における荷重‐応力の変動のプロット ローラ係合位置の変化による、試験パネルの張力側における荷重‐応力の変動のプロット 本明細書に記載の縁部強度試験方法で使用されるデジタル画像相関（ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ：ＤＩＣ）プロセスの基本原理の概略図 荷重サイクル実行中の、同一位置におけるＤＩＣに関する再現性の研究を示す、応力対時間のプロット ３点曲げ中の上縁部に沿った応力分布 ＤＩＣに関する再現性の研究における、試験サンプルの全体的な荷重‐応力曲線 本明細書で開示されるＥＳＭＳの実施形態の等角図 図４のＥＳＭＳの側面図 試験されているシートに係合している、図５Ａの装置のアーチ状部材の拡大図 図４及び５Ａに示されている装置の上面図 本開示のある実施形態による、縁部強度を試験するために、３点を試験シートの縁部と接触させて試験シートを曲げるためのアセンブリの、１つの構成の拡大図 ６Ｎの荷重で得られるサンプルの歪み場 静的モードでの試験による最大応力を示すチャート 本明細書で開示されるデジタル画像相関（ＤＩＣ）装置を用いて生成された応力場と、有限要素解析（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ：ＦＥＡ）を用いて生成された応力場の結果との比較 本明細書で開示されるデジタル画像相関装置を用いて、及び有限要素解析を用いて算出される、最大応力対変位のチャート 本明細書で開示される装置の動的モードを示す概略図 材料のシートが荷重なしで複数のアセンブリを通って前進する際に撮像される一連の領域を示す概略図 材料のシートが荷重を印加された状態で複数のアセンブリを通って前進する際に撮像される一連の領域を示す概略図 試験シートの応力測定のためにＤＩＣを使用する２つの方法：試験シートの上面上の応力の測定、及び垂直端面上の応力の測定を示す概略図 ガラス試験シートの端面及び上面上の３Ｄ応力プロット 間に６０のステップを有する１１Ｎの荷重の、デジタル画像相関歪みマップ ステップが１つだけの同一の試験から得られる歪みマップであり、これにより、これらの歪みマップが同一となることが確認される 図面の上部では、ＥＳＭＳの較正に使用するためのサンプルの配置の第１の概略図を示し、下部では、上記概略図に示されている試験シートの上面図を示す 図面の上部では、ＥＳＭＳの較正に使用するためのサンプルの配置の第２の概略図を示し、下部では、上記概略図に示されている斜めのシートの上面図を示す 図面の上部では、ＥＳＭＳの較正に使用するための傾斜したサンプルの配置の第３の概略図を示し、下部では、上記概略図に示されているシートの上面図を示す 図面の上部では、ＥＳＭＳの較正に使用するための傾斜したサンプルの配置の第４の概略図を示し、下部では、上記概略図に示されている斜めのシートの上面図を示す 本明細書で開示される実施形態で使用できるベルトローラの概略図 本明細書で開示される実施形態で使用できるボールローラの概略図 本開示のＤＩＣシステムの別の実施形態による、縁部に沿った試験シートの水平上面と、試験シートの垂直端面との両方を監視するためのカメラの構成の概略側面図及び上面図 アーチ状部材に対するロードセルの位置、及び試験シート２０４の位置を示す概略図 本明細書で開示されるＥＳＭＳに対する改良の総計によって達成される荷重の制御の改善を示す、サンプルの縁部の位置に対する印加される荷重のプロット 試験サンプルシート２０４がローラ上を移動する速度が比較的速い１０ｍｍ／秒の状態で、１０個のサンプルシートに対して測定された、時間に対する荷重のプロット 試験サンプルシート２０４がローラ上を移動する速度が比較的遅い１ｍｍ／秒の状態で、１０個のサンプルシートに対して測定された、時間に対する荷重のプロット サンプルステージ上に設置された試験シートを示す、ある実施形態によるＥＳＭＳ試験システムの図 下部ローラ２１８の縁部Ｅから距離Ｄにある試験シート２０４の縁部に沿った、所望のローラ係合位置の詳細な拡大図 試験シートの前縁部Ｅ_Ｌが下部ローラ２１８の頂点の上に静置されるような、ＥＳＭＳを用いた試験手順の開始時の試験シート２０４の位置決めを示す図 到着（ｆｌｙ‐ｉｎ）ゾーン、測定長、及び離脱（ｆｌｙ‐ｏｕｔ）ゾーンを特定する、試験シート２０４の一例の図 上側ローラ２２０ａ、２２０ｂの下降中の初期期間から始まり、到着ゾーン、測定長、及び離脱ゾーンへと続く、荷重プロファイルの一例を示すプロット 検出された新たな割れの位置を特定する、試験シート２０４の一例の概略図 本開示のある実施形態による、ＥＳＭＳでの荷重の制御を改善するために適用されるファントムモータ（Ｐｈａｎｔｏｍ Ｍｏｔｏｒ）技法を示す概略図 ファントムモータ技法による修正を行わずに得られた、測定された荷重の読み取り値のプロット ファントムモータ技法を用いて得られた、測定された荷重の読み取り値のプロット 有限要素解析によって解析された荷重‐応力相関に対するローラ直径／ポリマー厚さの影響を示すグラフ ＤＩＣによって測定され、ＦＥＡによってモデル化された、０．２ｍｍ及び０．３ｍｍという２つの異なる厚さのパネルの２つのグループを比較する、荷重（Ｎ）に対する応力（ＭＰａ）のプロット 異なる合計厚さを有するパネルに関するモデル化された荷重‐応力相関を示す、荷重（Ｎ）に対する応力（ＭＰａ）のプロット パネルの厚さの変動に対する、正規化された応力の変化を示す、正規化された荷重（Ｎ）に対する応力変化のプロット ０．１、０．１５、０．２、及び０．５ｍｍ厚のガラスシートに関して動的ＥＳＭＳで測定された経時的な力のプロット ０．１、０．１５、０．２、及び０．５ｍｍ厚のガラスシートに関して動的ＥＳＭＳで測定された経時的な変位のプロット 試験パネル／シートの縁部の中央から試験位置までの距離ｄを示す、試験パネル／シートの概略図 ＦＥＡ及びＤＩＣ測定によって決定された、荷重‐応力相関に対するローラ係合の影響を示すプロット ３０Ａは、縁部強度試験中の試験パネル／シートの頂点外破壊（ｏｆｆ‐ａｐｅｘ ｂｒｅａｋａｇｅ）の一例を示す写真；３０Ｂは、試験パネル／シートの頂点外破壊（ｏｆｆ‐ａｐｅｘ ｂｒｅａｋ）に関する、ローラ頂点からの距離に対する正規化された応力のプロット ＥＳＭＳ応力プロファイルのプロット 「簡略化された方法（Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｅｔｈｏｄ）」又は「正しい（Ｒｉｇｈｔ）」方法で分析されたパネルのバッチの強度分布を示す、応力に対する確率のプロット 異なる複数のパネル表面の命名法を示す概略図 短縁部の測定を妨害した、長縁部上の既存の割れの伝播の概略図 シーラントとガラス縁部との間の空隙が０ｍｍである場合の、表面１及び表面３上の応力プロファイル シーラントとガラス縁部との間の距離が２ｍｍである場合の、表面１及び表面３上の応力プロファイル 試験パネル／シート内の割れを識別するための機械学習ニューラルネットワークの概略図 パネル及びその設計パラメータの概略図 本開示のＥＳＭＳ内のローラと係合したパネルの終端縁部及び非終端縁部の概略図 本開示のある実施形態による方法のフローチャート 本開示の別の実施形態による方法のフローチャート

ディスプレイ用途のガラスシートの製造では例えば、あるサイズに切断されたガラスシートを仕上げ加工に供し、研削及び／又は研磨によって鋭利な縁部を除去し、面取りされた縁部を作製する。これらの仕上げ加工、取り扱い、又は他の操作ステップの間、残留応力がガラスシートの縁部に残る場合がある。このような残留応力、及び不適切な取り扱いによって、後にガラスシートが破壊される恐れがある。ガラスシートを顧客へと出荷する前に破壊が発生すると、ガラスの製造歩留まりが低下し、ガラス製造プロセスが中断される。典型的には上記ガラスシートを用いたディスプレイデバイスの製造元である顧客の所有下で破壊が発生すると、これらの破壊によって、顧客の製造プロセスに歩留まりの損失及び中断が発生することになる。このような後の時点での破壊がいつ発生するかにかかわらず、これは望ましくない。

そのため、ガラスシートを顧客へと出荷する前に、ガラス製造プラントにおいてガラスシートの縁部強度を試験する。従来の縁部強度試験方法は、垂直４点曲げ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｏｕｒ ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ：Ｖ４ＰＴＢ）法である。Ｖ４ＰＴＢ試験は、製造の終端においてガラスシートから切断されたガラスの小さな試験片サンプルに対して実施される。これらの試験片の寸法はおよそ１５０ｍｍ×１０ｍｍであり、これらの試験片は個別に試験される。試験片を切り出すためにガラスシートを破壊するため、ごく少数のガラスシートしか試験されず、このごく少数のガラスシートが、製造されたガラスシートの集合の統計的代表であると仮定する。

Ｖ４ＰＴＢによるサンプル試験片の試験は、１つのガラスシートからの複数のサンプルを処理するために約１日を要する、手動での集中的なプロセスであるため、例えば製造されるシート２２０００枚毎に約３枚のシートといったオーダーの、ごく少数のガラスシートしか試験されない。更にこのような方法は、積層構造体又はパネルを評価できない。これらの欠点は、不良品が顧客に届くという形の、重大な漏れを発生させる恐れがある。

Ｃｏｒｎｉｎｇ社の米国特許出願第１５／５５７，９９１号明細書（米国公開特許第２０１８／００７３９６７号明細書として公開）では、試験片を切り出すことなくガラスシートの縁部強度を非破壊試験する、縁部強度測定システム（ＥＳＭＳ）及び関連する方法が開示されている。上記ＥＳＭＳシステムは、３点曲げ試験又は４点曲げ試験をガラスシートの縁部に対して直接実施するため、ガラスシートを切断する必要なしに製造時に試験でき、従って、製造されたガラスシートの集合のうちの更に大部分を試験できる。

図１Ａ～１Ｄは、縁部強度についてガラスシートの縁部に対する３点又は４点曲げ試験を実施するための既存のＥＳＭＳシステムのハードウェア構成のいくつかの例の概略図である。図１Ａ及び１Ｂはそれぞれ、ガラスシート２０４の縁部２０５に対する３点曲げ試験を可能とした例示的構成の斜視図及び平面図である。関連付けられた３つのローラ２１５、即ちガラスシート２０４の上側面２２６（図１Ｅを参照）上の１つのローラ、及びガラスシート２０４の下側面上の２つのローラによる、ローラアセンブリ２０７ｂ及び２１３ｂは、３点曲げ試験構成を提供する。関連付けられた３つのローラ２１５、即ちガラスシート２０４の上側面上の２つのローラ、及びガラスシート２０４の下側面上の１つのローラによる、ローラアセンブリ２０７ｃ及び２１３ｃは、３点曲げ試験構成を提供する。図１Ｂに示されているように、ガラスシート２０４を曲げる垂直荷重が、ローラを用いて上記上側面に印加される。図１Ｄに示されているように、ローラ２１５及びガラスシート２０４は、ローラ２１５が上部ローラと下部ローラとの間にガラスシート２０４の縁部２０５を受け止めて、垂直荷重力を縁部２０５に印加するように、位置決めされる。

図１Ｃは、ガラスシート２０４の縁部２０５に対する４点曲げ試験を可能とした例示的構成の側面図である。関連付けられた４つのローラ２１５、即ちガラスシート２０４の上側面上の２つのローラ、及びガラスシート２０４の下側面上の２つのローラによる、ローラアセンブリ２０７ｄ及び２１３ｄは、４点曲げ試験構成を提供する。ガラスシート２０４を曲げる垂直荷重が、ローラアセンブリ２０７ｄを用いて上記上側面に印加される。

ＥＳＭＳシステムは、フラットパネルディスプレイの製造に使用されるガラスの試験に有用となり得る。というのは、このようなガラスシートは、縁部から離れたガラスシートの中央部分であることが多いディスプレイエリアにおいて、厳格な表面品質要件を満たさなければならないためである。ガラスシートの実用可能な、又は「クオリティ（ｑｕａｌｉｔｙ）」エリアとの接触は、表面の欠陥を生じさせる可能性があり、これによりガラスシートが使用不可能になる。図１Ａ～１Ｄに示されている例示的構成のローラ２１５の配置により、ガラスシート２０４の両側の表面品質が保持される。

ＥＳＭＳシステムは、図示されている例で示されているガラスシート２０４以外の試験シート材料を利用できる。例えばＥＳＭＳシステムを用いて、他の剛性又は半剛性材料の積層構造体（パネルとも呼ばれる）の強度を試験できる。積層構造体又はパネルは、１つ以上の中間ポリマー層と積層された複数のガラスシートを含むことができ、あるいは代替実施形態では、薄膜トランジスタガラス基板及び色フィルタガラス基板を有する構造体も含むことができ、上記基板は、これらの間に、又はこれらの基板のうちの一方若しくは両方に隣接して、１つ以上のフィルムを有する。ＥＳＭＳシステム及びＥＳＭＳシステムの使用方法に関する本開示の目的のために、用語「（１つ以上の）シート」及び「（１つ以上の）パネル」は相互交換可能なものとして使用される。特に区別されていない限り、１つ以上のシート又は１つ以上のパネルのいずれがＥＳＭＳシステムによって試験されているかは、ＥＳＭＳシステムを用いた縁部強度試験方法を根本的に変化させない。

ＥＳＭＳで試験できるパネルの一例の構造について説明する。異なる複数の設計を有するパネルの試験が可能である。図３８はパネルの概略図を示し、これはいくつかの設計パラメータを特定している。Ｗ及びＬはそれぞれパネルの幅及び長さである。（１）は終端縁部の突出長さであり、（２）はシーラントとパネル縁部との距離であり、（３）はシーラント幅であり、（４）及び（５）はそれぞれＣＦガラス厚さ及びＴＦＴガラス厚さである。

ＥＳＭＳで試験を行うために、パネルの寸法及びシーラント特性についていくつかの優先事項がある。それは以下の通りである：長さ（Ｌ）及び／又は幅（Ｗ）が６００ｍｍ以下の、サイズが小さな長方形のパネルを試験できる。より大きなサイズのパネルも測定できる。好ましくは、終端縁部の突出長さ（１）は、０．５～２ｍｍであり得るローラ係合よりも長い。好ましくは、シーラントとパネル縁部との間の距離（２）は１ｍｍ未満である。好ましくは、シーラント幅（３）は５００μｍ以上である。好ましくは、シーラントは厚さが≦１０μｍであり、ヤング率が１Ｇｐａ以上である。好ましくは、脆性材料とシールとの間の界面結合強度は、縁部強度試験中に層間剥離が発生しないよう、十分なものである必要がある。好ましくは、ＣＦガラス厚さ（４）＋ＴＦＴガラス厚さ（５）の合計の厚さは、≧０．２ｍｍであり、ただし≦０．５ｍｍである。ＣＦガラス厚さ（４）とＴＦＴガラス厚さ（５）とは、同一であっても異なっていてもよい。好ましくは、ＴＦＴ表面上に堆積したディスプレイ層の機械的剛性は無視できる。

パネルの非終端縁部及び終端縁部をいずれも試験できる。図３９は、非終端側縁部及び終端側縁部の両方においてローラと係合しているパネルの側面図及び上面図を示す。パネルの終端縁部とは、ＴＦＴガラスがＣＦガラス縁部に対して突出している箇所である。

上で参照した米国公開特許第２０１８／００７３９６７号明細書に記載のＥＳＭＳシステムの欠点のうちの１つは、縁部強度試験中の応力測定が、ガラスシートに試験荷重を印加するために使用される上側ローラアセンブリ２０７ｂ、２０７ｃに取り付けられたロードセルを用いて実施される点である。これは縁部の応力を検出する間接的な方法である。試験対象のガラスシートが受ける応力を測定する、より直接的な方法が望まれている。

３点曲げ構成を用いて超薄型ガラスシートの縁部応力及び強度を測定するための過去の技法は、極めて変動性の高い結果を生成するものであった。これらの結果は、特に以下を含むがこれらに限定されない様々な因子に基づいて、相当なレベルの変動性を有していた：（ａ）試験前の破損；（ｂ）システム内の残渣又は塵芥；（ｃ）製品のばらつき（例えばパネル厚さ、接着特性／位置の変化）、及び（ｄ）位置合わせ。変動性のこれらの要因は、不正確な強度測定をもたらし、また現場での予想外の製品の破損をもたらした。図２及び図３は、接着位置及びローラ係合の変化が応力値の変動性にどのようにつながるかを示す。図２は、パネル間の接着位置の変化による、試験パネルの張力側における荷重‐応力の変動のプロットである。図３は、ローラ係合位置の変化による、試験パネルの張力側における荷重‐応力の変動のプロットである。変動性の更なる要因は、従来の３点曲げ構成が、問題となっているガラスシートの領域の表面上の歪みの直接的な測定ではなく、ガラスシートのモデルに基づく結果を得るものであったことである。

対照的に、本開示の測定装置及び方法は、デジタル画像相関（ＤＩＣ）全視野撮像技法を用いて試験されているシート２０４内の応力分布に関するリアルタイムの情報を提供する。ＤＩＣを使用すると、シート２０４の表面上の歪みを、時間の関数として、両方の面内直交方向において同時に測定できる。そして、測定された歪みから応力を決定でき、この応力はシートの応力場マップを生成できる。本明細書で開示される直接測定技法は、従来の技法よりも正確であり、ガラスシート／パネルの再設計又は再構成毎に新たな較正用等式及びモデルを導出する必要を回避する。

本明細書に記載のＥＳＭＳの使用の例としては、限定するものではないが：（ａ）ＤＩＣ性能を有しない既存の縁部強度テスターを較正すること；（ｂ）試験システムが、ローラ係合、シート／パネル角度、ローラ直径、荷重印加速度等の様々な試験パラメータを変化させる柔軟性を有する際に、新たなガラスシート／パネル設計の破損モードを調査すること；及び（ｃ）製造プラントに好適な動的かつ連続的な縁部強度試験中に、直接歪測定を光学的に実施することが挙げられる。

本明細書に記載のデバイスの利益及び利点の例としては、限定するものではないが：
・超薄型ガラスパネルに対する直接全視野（光学）歪み測定；
・全視野応力マッピングと共に検出を行うための光学撮像により、破損モードへの洞察を提供する；
・製造プラントでの展開に好適な、動的かつ連続的な縁部試験中のリアルタイムでの応力の可視化；
・測定された歪みから応力を取得するための、改善された解析方程式；
・上述の応力測定を可能にする強化された光学的可視性を提供する、新たな材料取り扱い用アセンブリ；
・既存の縁部強度試験デバイスのための較正ベンチとして動作する機能；
・新たなパネル設計を開発するために、ローラ直径、係合面積、ローラ厚さ等といった試験パラメータを変更する機能；
・測定された応力に対して±１０％の精度での、正確な応力測定
が挙げられる。

図４～７、９Ｂ、及び９Ｃを参照すると、材料のシート２０４の縁部強度を試験するための装置２００が開示される。本明細書に記載の装置２００の構造は、シートが無荷重状態のとき及びシート２０４が荷重印加状態のときにシート２０４の歪みを光学的に測定するよう構成された、例示的実施形態である。荷重印加状態は３点曲げ荷重によって生成される。

装置２００は、試験領域２０８内の材料のシート２０４の縁部に沿って、３点曲げ荷重を選択的に印加するよう構成された、複数のアセンブリ２０６ａ、２０６ｂを備える。「３点曲げ荷重を選択的に印加する」とは、複数のアセンブリ２０６ａ、２０６ｂが、３点曲げ荷重を必要に応じて印加したり印加しなかったりし、また印加される荷重の量を制御するように構成されることを意味する。装置２００はまた、材料のシート２０４が無荷重状態である場合及び材料のシート２０４が荷重印加状態である場合に、試験領域２０８内のシート２０４の歪みを光学測定するよう構成された、検出機構を含む。荷重印加状態における歪みは、印加された３点曲げ荷重によって生成される。装置２００はまた、測定された歪みに基づいてシート２０４内の応力を決定するためのプロセッサ２１４（図９Ｃを参照）を含む。印加された３点曲げ荷重がシート２０４を曲げるため、シート２０４に印加された３点曲げ荷重はシート２０４の表面上に歪みを生成する。

複数のアセンブリ２０６ａ、２０６ｂ（図７を参照）は、２つの対向するアセンブリ２０６ａ及び２０６ｂで構成され、これら２つの対向するアセンブリのうちの第１のもの２０６ａは、シート２０４の第１の側面と係合するための単一のアーチ状部材２１８を備える。これら２つの対向するアセンブリのうちの第２のもの２０６ｂは、上記第１の側面の反対側のシート２０４の第２の側面２２６と係合するための、２つの離間したアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂを備える。２つの離間したアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂは、これら２つの離間したアーチ状部材の間に、試験領域２０８を画定する。

アーチ状部材２１８、２２０ａ、及び２２０ｂは、図９Ａに示されているような、回転可能に設置されたローラ、ベルトローラ、ベアリングローラ、又は固定ブッシュであってよい。固定ブッシュ（例えば非回転）構造体が図４及び５Ｂに示されている。固定ブッシュは、摩擦係数が低い材料（例えばフルオロポリマー樹脂）から形成されたアーチ状表面を有するように構成される。ＤＩＣ機能が組み込まれた本開示の試験装置２００のある好ましい実施形態では、２つの離間したアーチ状部材２２０ａ及び２２０ｂは、図４及び５Ｂに示されているようにシート２０４の第２の側面２２６に係合するための固定ブッシュ構造体である。これらの非回転ブッシュ構造体は、回転ローラの実施形態よりも狭い幅を有するように構成されるため、ブッシュ構造体は、試験シート２０４の表面上の２つの接点を同一の距離だけ離間させた状態で、２つのアーチ状部材の間により広い空間を提供する。

いくつかの実施形態では、検出機構は、試験領域２０８内の試験シート２０４の表面上の歪みを決定するための第１の光学系２２２を備える。第１の光学系２２２は、ＤＩＣ技法を用いて歪みを決定する。ＤＩＣ技法については以下で詳述するが、基本的には、ＤＩＣは、試験シート２０４の関心対象領域の２つの画像、即ち無荷重状態で得られる第１の画像と、荷重印加状態の、即ち本開示の文脈における３点曲げ荷重下の、試験シートの関心対象領域を用いて得られる第２の画像とを取得することによって、歪みを決定する。関心対象領域の表面にはいくつかの視覚的マーカーが設けられ、これにより、上記２つの画像を比較する際に、歪み（変形）によって生じた、荷重印加状態の画像における視覚的マーカーのいずれの変位を検出できる。

上述のように、シート２０４は、ガラス又はガラスセラミック等の脆性材料であってよい。３点曲げ荷重は、材料のシート２０４を変形させるために十分なものである。図４～５Ｂ及び７に示されているように、いくつかの実施形態では、複数のアセンブリ２０６ａ、２０６ｂは：シート２０４の第１の側面（下側面）に係合するための単一のアーチ状部材２１８を備える、シート２０４の下方に位置決めされた第１のアセンブリ２０６ａ；及び第１の側面の反対側のシート２０４の第２の側面（上面／上側面）２２６（図１１Ａ、１１Ｂを参照）に係合するための２つのアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂを備える、シート２０４の上方に位置決めされた第２のアセンブリ２０６ｂで構成される。２つのアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂは、試験領域２０８の明瞭な視野を光学系に提供するための最小間隔Ｓによって隔てられる。最小間隔Ｓの実際の寸法は、カメラの特定のタイプと、アーチ状部材２２０ａ、２２０ｂ、及び２１８の特定の配置によって決定される試験領域２０８のサイズとに左右されることになる。

アーチ状部材２１８、２２０ａ、及び２２０ｂは好ましくは、アーチ状部材及びシートが互いに対して移動している間に、接触面に低い摩擦を付与しながらシート２０４に接触する、構造体である。このようなアーチ状部材のいくつかの例は、図７、９Ａ～９Ｃ、及び１１Ａ～１１Ｄに示されているような円筒状のローラ、並びに図１３に示されているようなベアリングローラである。

図１２に示されているもののようなベルトローラの実施形態では、アーチ状部材２１８、２２０ａ、２２０ｂはベルトローラ２４０ｃ、２４０ａ、２４０ｂであってよい。このベルトローラの実施形態では、ベルト２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、駆動シャフト２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ及びアーチ状テンショナー２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃの周りに延在する。いくつかの実施形態では、アーチ状テンショナーは、円筒状のローラ、又は静的なアーチ状テンショナー（例えばベルトに接触するアーチ状部分を備えた、研磨された金属製指状部材）であってよい。図１３に示されているもののようなベアリングローラの実施形態では、アーチ状部材２１８、２２０ａ、２２０ｂはベアリングローラ２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃである。このような実施形態では、ベアリングローラ２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃは、ソケット２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ内に配置されて保持されたローラボール２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃから形成される。

いくつかの実施形態では、図９Ａに示されているように、単一のアーチ状部材２１８が、２つの離間したアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂの間に垂直に整列される。本明細書中で使用される場合、「長手方向に（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ）」は、試験装置２００を通過するシート２０４の運動の方向（例えば機械方向）を指す。

図９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、光学系２２２は、２つの離間したアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂの間の試験領域２０８内のシート２０４の表面を検査するために、シート２０４の第２の側面２２６の上方に位置決めされた、ステレオ（即ち対になった）ＣＣＤカメラ２２２ａ、２２２ｂの第１のセットを備える。試験領域２０８は、２つのカメラ２２２ａ、２２２ｂの下の、アーチ状部材２２０ａ、２２０ｂの間の領域であり、ここで２つのカメラ２２２ａ、２２２ｂは、光学測定を行うためにデジタル画像を撮影することを目的としている。換言すれば、試験領域２０８は２つのカメラ２２２ａ、２２２ｂの視野を表す。また試験領域２０８は、３つのアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂ、及び２１８が３点曲げ試験荷重を印加できる領域である。よって試験領域２０８は、試験サンプルに３点曲げ試験を適用するための試験装置の標的エリアを表す。試験対象の試験シート２０４を、縁部強度試験のために、試験領域２０８に持ち込む必要がある。カメラ２２２ａ、２２２ｂのペア。

いくつかの実施形態では、試験装置２００を動的モードで動作させることができる。動的モードでは、試験装置２００の試験領域２０８にシート２０４を通すことによって、シート２０４の縁部強度試験を実施する。あるいは、シート２０４を静止状態に維持し、試験装置をシート２０４上で横断させることによって、シート２０４の縁部強度試験を実施するように、試験装置２００を構成できる。

装置２００は、材料のシートを、試験領域２０８を通して連続的に前進させるよう構成された、複数のアセンブリ２０６ａ、２０６ｂを、シート２０４の縁部に沿って含むことができる。複数のアセンブリ２０６ａ、２０６ｂは更に、試験領域２０８を通過する材料のシートの縁部に３点曲げ荷重を印加するよう構成される。装置２００はまた、試験領域２０８を通過するシートの表面上の歪みを光学測定するよう構成された、検出機構を含み、上記試験領域では、印加された３点曲げ荷重によって歪みが生成される。装置２００はまた、印加された荷重に起因する、試験領域２０８を通過するシート２０４内の応力を決定するための、プロセッサ２１４を含む。応力は、測定された上記歪みに基づいて決定される。試験領域２０８に対して印加される荷重は、印加された３点曲げ荷重が試験領域２０８内のシート２０４を曲げるため、試験領域２０８の表面に歪みを生成する。

［デジタル画像相関（ＤＩＣ）］
これより、図９Ｂ及び９Ｃを参照して、試験装置２００のＤＩＣ機能について更に詳細に説明する。ＤＩＣは点の追跡を含む。これは、変位を取得し、それによって歪みを取得するための、全視野光学技法である。いくつかの実施形態では、第２の側面２２６の表面に、無荷重状態及び荷重印加状態の両方における歪み測定を容易にするための視覚的マーカーとして表面パターン２３０を適用する。荷重印加状態測定モードでは、試験領域２０８内のシート２０４に加えられた荷重は、シート２０４の第２の側面２２６の表面を変形させ、この変形は、シート２０４の第２の側面２２６上の表面パターン２３０を歪ませて変位させる。表面パターン２３０は、監視されている表面上に適用される複数のドット又は点のアレイとすることができ、これは、シート２０４の歪みを測定するための視覚的マーカーとして作用することになる。このドット又は点のアレイは、規則的又はランダムないずれのパターンとすることができる。無荷重状態で撮影されるシート２０４上の表面パターン２３０の画像は、基準点として作用し、これら基準点は、後に３点曲げ荷重を印加することによる表面パターン２３０の歪みによって引き起こされるこれらの基準点の変位を決定するためのものである。光学系２２２内のステレオカメラ２２２ａ、２２２ｂの第１のセットは、表面パターン２３０の歪みを観察し、画像データを用いてシート２０４の歪みの量を決定できる。

表面パターン２３０の歪みから、シート２０４の歪みの量を決定するために、歪みの量を定量化する必要がある。これは、シート２０４の上面２２６上に歪んだ表面パターン２３０を有する画像を、表面パターン２３０が歪んでいない無荷重状態の第２の側面２２６の基準／登録画像と比較することによって達成される。

装置２００が静的モード又は動的モードのいずれで動作しているかにかかわらず、無荷重状態の表面パターン２３０の画像は、光学系２２２を用いて、基準又はベースライン状態として記録される。基準画像は、表面パターン２３０の様々な点の原位置を登録するために使用される。そして、登録された点の新しい位置を、荷重印加状態画像において追跡する。印加された荷重応力によって上面２２６が歪んでいる場合、上面２２６上の登録された点の多くが、その原位置から変位することになる。２つの画像データ内の登録された点を相関させることにより、プロセッサ２１４は、変形、即ち歪みを決定して定量化できる。このようなデジタル画像相関を実施するためのアルゴリズムは当該技術分野で公知であり、更に詳細な議論はここでは不要である。

表面パターン２３０は、上面２２６上に印刷してもよく、又は上面２２６上に画像として投影してもよく、又は上面２２６上にランダムパターンとして噴霧してもよく、又は上面２２６上に化学処理を用いてエッチングしてもよく、又は上面２２６上にパターンを有する製造済み薄膜を用いて貼り付けてもよい。エアブラシを用いて上面２２６上にナノ粒子を噴霧できる。パターン２３０は、スペックルパターン又はグリッドパターンであってよい。

いくつかの実施形態では、表面パターン２３０は、スペックルパターンを形成するための黒色ドットと白色ドットとの混合物、即ちブレンドのコーティングで構成できる。適切なレンズを備えたステレオカメラ２２２ａ、２２２ｂ及び／又は２２４ａ、２２４ｂを用いて、試験中に表面パターン２３０の画像を記録する。スペックルパターン２３０のコーティングは、各スペックルが５～７μｍをカバーするスペックルをもたらす微細な霧を生成する、油系黒色及び白色スプレーを用いて作製できる。この塗料層は確実に数マイクロメートル未満であり、従って結果に影響しない。白色光ＬＥＤランプを用いて、ステレオカメラでの光学検査のために関心対象領域を照明する。

ＤＩＣを用いた縁部強度測定には２つの方法が存在する。一方は、サンプルの上面上の歪みを測定するものであり、もう一方は、端面上の歪みを測定するものである。図９Ｄの図は、試験シート２０４上の上面２２６及び端面２０４ｅを特定している。両方のアプローチで測定される縁部強度は同一になるはずである。というのは、応力は縁部境界において連続しているためである。これは、試験シートの端面及び上面上の３Ｄ応力プロットを示す図９Ｅに図示されている。陰影の暗さの違いによって表される画像内の勾配は、上面及び端面上の応力が連続していることを示している。勾配の陰影の暗さは、異なる複数の応力レベルを表しているが、本開示の目的にとって実際の応力値は重要ではない。

［スペックルコーティングの別の方法と、その動的ＤＩＣを実施する方法］
試験シート２０４を視認可能なスペックルドット表面パターン２３０でコーティングすると、このガラスシートは、仮に縁部強度試験スクリーニングに合格したとしても、消費者向け用途に使用できなくなる。これを回避するためには、装置が採用している専用の光学系（例えば紫外光、蛍光撮像、赤外光、又は電磁スペクトルの別の不可視部分）のみにとって視認可能な、不可視スペックルを使用してよい。あるいは、レーザを用いて試験シート２０４上にスペックルドットを投影でき、試験中にはカメラでこれらのスペックルドットを追跡できる。ドットパターンはランダムであってよい。

ガラス縁部の破壊強度を、上記縁部から離間した位置の応力が各位置における破壊強度より大幅に低くなるように縁部のみを応力下に置くことによって連続測定するための方法を対象とする、例示的実施形態を説明した。更に、例示的実施形態を用いて、測定中に１つの縁部の両側に略同一の引張応力を印加できる。この連続的な応力を提供するための１つの方法を詳述した（例えば対向するオフセットされたローラ）が、本明細書に添付された特許請求の範囲は、そのように限定されないものとする。というのは、音響エネルギ及び／又は赤外エネルギ（コヒーレント及びインコヒーレントの両方）も、ガラスシートの縁部に応力を誘発するという同一の目的のために使用できるためである。例えば、集束させた超音波を用いてガラス縁部に応力を誘発でき、そこから本開示の装置及び方法を用いて測定値を得ることができる。更に、レーザ又は他の手段を用いた（各ガラス材料によるかなりの吸収が可能なスペクトルの）ＩＲ照射も、ガラス縁部に応力を誘発するために使用でき、そこから本開示の装置及び方法を用いて例示的な測定値を得ることができる。更に、例示的実施形態は、処理速度を少なくとも３０倍上昇させ、試験対象の縁部の量、並びに処理及び試験対象のシートの大きさを、従来の方法よりも少なくとも３倍増加させる、連続的な高速の性質を提供する。このようにして、このような統計的サンプリングの増加により、顧客への欠陥の漏れの減少を保証でき、またこれはオンライン構成で処理できる。

［上面ＤＩＣ］
ＤＩＣの光学的方法論の基礎を図３Ａに示す。（荷重の増大中、又は荷重の印加前及び印加中の）各時間間隔における画像を比較することによって、スペックルドットの変位を追跡できる。これは変位マップを提供し、この変位マップを微分することによって歪みを得ることができる。この３Ｄ ＤＩＣ技法を用いて、３Ｄ歪み場を得ることができる。２つの（ｘ方向及びｙ方向）面内歪み場を用いると、曲げ応力を、式（１）：

を用いて決定でき、ここでＥは弾性率であり、Εｘｘは曲げ方向（ｘ）に沿った歪みであり、Εｙｙは他の面内主軸（ｙ）に沿った歪みであり、νはポアソン比である。従来の応力変換の慣行では、応力状態の２軸性が無視され、１軸応力条件に関するフックの法則が使用される。これは、提供される情報が本明細書中で説明されるＤＩＣ技法より少なく、結果が過剰に簡略化される。

［垂直端面ＤＩＣ］
図１４を参照すると、ＤＩＣを用いて各試験シート２０４の垂直端面２０４ｅを監視しながら、一連の３点曲げ試験が試験シート２０４に対して実施されている。これらの試験では、試験シート２０４はディスプレイパネル等の積層構造を有していた。試験シートの厚さは約２００μｍであった。スペックルパターン２３０を、試験シート２０４の垂直端面２０４ｅ上に作製した。積層構造を有するもの等の特定のタイプの試験シート２０４を試験する際、試験シート２０４の上面（水平面）ではなく垂直端面２０４ｅに対する光学的監視を実施することが、より望ましい場合がある。

図１４は、ある実施形態による３点曲げ試験中に、垂直端面２０４ｅに沿って歪みを光学的に測定できるＤＩＣを可能とする、試験装置２００の光学系２２２のためにカメラ構成のある実施形態の概略図を示す。試験装置２００のこの実施形態では、試験シート２０４の垂直端面２０４ｅを目標とする少なくとも１つのカメラ２２２ｃ、２２２ｄの第２のセットが設けられている。少なくとも１つのカメラ２２２ｃ、２２２ｄは、２つの離間したアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂの間の試験領域２０８の垂直端面２０４ｅを目標としている。試験装置２００の静的動作モードでは、少なくとも１つのカメラ２２２ｃ、２２２ｄを用いて、無荷重状態及び荷重印加状態の両方の垂直端面２０４ｅの光学画像を取得できる。試験領域２０８の垂直端面２０４ｅを観察するカメラ２２２ｃ、２２２ｄのペアが図１４に示されているが、３点曲げ荷重が印加されていても垂直端面２０４ｅは平坦であるため、垂直端面２０４ｅを観察する際には単一のカメラを使用できる。垂直端面２０４ｅが平坦であるため、２つのカメラを用いた３Ｄビューは不要である。

図１４はまた、垂直端面２０４ｅではあるものの試験領域２０８から離れた位置を目標としている、少なくとも１つのカメラ２２４ｃ、２２４ｄの第２のセットを示す。カメラ２２４ａ、２２４ｂのペアと同様、少なくとも１つのカメラ２２４ｃ、２２４ｄの第２のセットを用いて、試験装置２００が動的モードで動作しているときに、無荷重状態の垂直端面２０４ｅの光学画像を得ることができる。ここでもまた、カメラ２２４ｃ、２２４ｄのペアが図１４に示されているが、垂直端面２０４ｅの観察には単一のカメラを使用できる。プロセッサ２１４はカメラ２２２ｃ、２２２ｄ、２２４ｃ、及び２２４ｄに接続され、プロセッサ２１４はカメラを制御でき、またカメラから光学画像を受け取ってこれらを処理できる。

本発明者らは、微細なスペックルパターンを作製する２つの方法を開発した。第１の方法では、本発明者らは、端面上に塗料の層を作製するために、微細なブラシを液体塗料と共に使用した。続いてレンズ用紙を用いて端面上にパターンを作製した。上記レンズ用紙はマイクロスケールの微細なランダムパターンを有し、繊維を有するエリアが塗料を吸収し、繊維を有しないエリアが端面上に塗料を残す。この技法は、撮像のための良好なスペックルパターンを提供する。微細なスペックルパターンを作製するための別の技法は、スペックルパターンの製造にナノ粒子を使用するものである。しかしながら、凝集がスペックルパターンの品質に影響を及ぼす。品質はあまり信頼できるものでなく、またあまり安定したものでもない。

図３Ｂは、荷重サイクル中の同一位置におけるＤＩＣの再現性の研究を示す。これは、縁部に対するＤＩＣの再現性が安定していることを示している。無荷重状態で確認できるように、ＤＩＣの精度は±１０ＭＰａである。端面ＤＩＣを用いて、パネルの破損モードは大半が応力の集中を原因とすることが観察された。図３Ｃは、３点曲げ中の上縁部に沿った応力分布を示す。個々の曲線は、異なる荷重における上縁部に沿った応力分布である。図３Ｃは、荷重印加から試験シート２０４が破壊される点までの応力分布を示している。これらの曲線から、縁部に沿った欠陥が応力分布に影響を及ぼすことを確認できる。図３Ｄは、試験サンプルの全体的な荷重‐応力曲線を示す。なお、端面ＤＩＣは高倍率で行われる。１ピクセルの解像度は約０．５μｍであり、応力は頂点の位置に局在する。変動は、縁部の欠陥、頂点位置の精度、並びに厚さ、侵入、層の差異、封止の段階等といったサンプルのばらつきによるものである。

いくつかの実施形態では、従来のアクリル系塗料を用いて、ガラスシート２０４上に超薄型（数マイクロメートル）のスペックル表面パターン２３０のコーティングを形成できる。塗料の弾性率はガラスシート２０４より少なくとも１桁低く、その厚さはガラスシート２０４より２桁小さいため、測定値に対するパターンの影響は無視できる。デジタル画像相関におけるこのような表面パターンの使用は当該技術分野で公知であり、更に詳細な議論はここでは不要である。

上面及び端面ＤＩＣは、静的又は動的に実施できる。静的ＤＩＣは、試験シート２０４の縁部に沿ったある固定位置における荷重‐応力相関を測定する。動的ＤＩＣは、試験シート２０４の縁部の長さ全体に沿った荷重‐応力相関を測定する。静的ＤＩＣは実施が容易であるが、一度に１つの位置しか測定できない。動的ＤＩＣは実施が比較的複雑であるが、試験シート２０４の縁部の全長を測定できる。静的ＤＩＣは、相関が縁部位置に関して変化しないモノリシックガラス等のサンプルについて最も良好に機能する。動的ＤＩＣは、相関が変化し得る、積層構造を有するパネル等のサンプルについて最も良好に機能する。

［ＥＳＭＳ静的モード‐リアルタイム応力測定を伴う縁部強度テスター］
静的モードの実施形態では、ステレオカメラ２２２ａ、２２２ｂの第１のセットを用いて、無荷重状態の測定と荷重印加状態の測定との両方を段階的に得る。視覚的マーカーの表面パターン２３０を、試験シート２０４の上面２２６上に設ける。試験シート２０４は試験装置の試験領域２０８を通って段階的に移動し、試験対象のシート２０４の特定の領域が試験領域２０８に入ると停止して、無荷重状態の測定及び荷重印加状態の測定を実施できる。

この例では、シート２０４を図９Ｂに示されているような右から左への運動で移動させることによって、シート２０４の縁部に沿った４つの異なる試験対象領域（領域１、２、３、及び４）が試験領域２０８に入れられる。シート２０４の下縁部の最も左側の部分にある試験対象領域１を試験するために、この試験対象領域１が試験領域２０８に入れられる。領域１よりもわずかに右にある試験対象領域２を試験するためには、シート２０４を、図９Ｂの矢印の方向に、左に移動させる。同様のステップを試験対象領域３及び４に対して繰り返す。この初期ステップは、上側アーチ状部材２２０ａ、２２０ｂによる垂直荷重が全く印加されない状態で実施される。３点曲げ試験のために、印加される荷重を、所定の荷重に到達するまで、又はシート２０４の破損が検出されるまで、増大させる。第１の光学系２２２は、無荷重状態の測定及び荷重印加状態の測定におけるシートの変形を光学的に検査して検出するために、少なくとも２つのカメラ２２２ａ、２２２ｂを含む。

各試験対象領域１～４に関する試験装置の荷重印加状態が、図９Ｃに示されている。荷重印加状態では、２つの上側アーチ状部材２２０ａ、２２０ｂによって、又は１つの下側アーチ状部材２１８によって、垂直荷重が印加される。いずれの方法でも、印加された荷重は、アーチ状部材の間のシートを曲げる。領域１～４に対応する４つの荷重印加状態はそれぞれ、変形１、２、３、及び４として標識される。

静的モードでは、無荷重状態の測定及び荷重印加状態の測定を、４つの試験対象領域それぞれにおいて連続して実施できる。あるいは、４つの領域１～４に関する無荷重状態の測定を初めに実施でき、続いてシート２０４を初期位置に戻すことができ、その後、試験領域２０８を通してシート２０４を移動させることによって、変形１、２、３、４の状態それぞれについて荷重印加状態の測定を実施できる。

３点曲げをベースとした縁部強度試験技法、及びＤＩＣの光学的方法を、適切な設計修正と組み合わせることにより、超薄型モノリシック又は積層ガラス構造体（例えば材料のシート）の縁部の強度を試験しながら、リアルタイムの応力測定を行うことができる。

ＤＩＣ機能を含むいずれの形態の光学的測定は、測定のために、試験領域２０８内の試験シート２０４上の関心対象領域の、明瞭で直接的な光学的ビューを必要とする。以前のシステム（例えば米国特許出願第２０１８‐００７３９６７号明細書）では、直接的な応力測定はなく、またこれらの設計では、ローラが経路を遮断するため、関心対象領域への明瞭な光経路が不可能であった。ＤＩＣが実装された試験装置２００の実施形態に関する本開示によると、アーチ状部材２２０ａ、２２０ｂを修正して、カメラのための関心対象領域への明瞭な光経路を可能としている。図４～７、９Ａ～９Ｃ、及び１１Ａ～１１Ｄを参照されたい。この修正、及び結果として得られる改善はまた、装置が静的ＤＩＣモードで動作するか動的ＤＩＣモードで動作するかに関わらず、試験装置２００に存在する。主な設計上の考慮事項は以下の通りであった：
・上部ローラ（アーチ状部材）２２０ａ、２２０ｂを、ホイールから部分的セクションへと変更した。具体的には、ガラスシート２０４に対するローラ全体の必要な接触面積を維持しながら、最大の光経路を得るために、上記部分的セクションの幅を最小化した。図５Ａ及び５Ｂを参照。

・係合の効果を研究するために、ローラ／上側部分的セクションに対するガラスの正確な整列を可能とするためのｘ、ｙ、ｚ軸の制御のための、微小マイクロメートルレベルアジャスタ２３２を組み込んだ。図５Ａ及び５Ｂを参照。

・斜行の効果を研究するために、ローラ／上側部分的セクションに対するガラスの正確な整列を可能とするための軸の制御のための、微小マイクロメートルレベルアジャスタ２３４を組み込んだ。図５Ａ及び５Ｂを参照。

・初期の試験の整列を保証するために、取付具の２つの半体と部分的セクションとを、全てダボ２３６ａ、２３６ｂで固定した。図５Ａ及び５Ｂを参照。

試験領域２０８への明瞭な光経路が利用可能となったことにより、リアルタイムでの直接的な応力測定を行うためのＤＩＣの技法を採用した光学系が設計された。専用のレンズ系が取り付けられた、２つの４メガピクセルの市販のモノクロカメラを用いて、ガラスシート２０４の縁部付近の７ｍｍ×７ｍｍの試験領域２０８を観察した。ドットのサイズが約５～７ピクセルとなり、コーティングの厚さが数マイクロメートルを超えないように、サンプルをランダムな黒色及び白色のドット表面パターン２３０でコーティングした。ステレオカメラシステムを用いて、縁部試験実験中に一連の画像（１秒あたり４つのフレームで１５０～２００ペアの画像）を記録した。上記一連の画像を相関させて歪み場を得た後、式（１）を用いて応力を得た。６Ｎの荷重ステップで得られた応力場の一例を、試験全体を通しての最大応力の履歴と共に、図８Ｃに示す。この種の応力の可視化／測定は過去に行われていないと考えられる。これらの結果を数的シミュレーション（例えば有限要素解析）と相関させると、図８Ｃに示されているように良好な一致が確認される。

図４０のフローチャート５００を参照して、材料のシート２０４の縁部に沿った材料のシートの縁部強度を試験する方法の例を、以下のように概説できる：上記方法は：（ａ）視覚的マーカーの表面パターン２３０を、シート２０４の縁部に沿った関心対象領域内のシート２０４の表面２２６（第２の側面）に適用するステップ（ボックス５１０を参照）；（ｂ）関心対象領域に３点曲げ荷重を全く印加することなく、シートの縁部に沿った関心対象領域内のシート２０４の表面の第１の光学画像を取得するステップ（ボックス５２０を参照）；（ｃ）３点曲げ荷重を、シートの縁部に沿った関心対象領域に印加するステップ（ボックス５３０を参照）；（ｄ）関心対象領域に３点曲げ荷重を印加しながら、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面の第２の光学画像を取得するステップ（ボックス５４０を参照）；並びに（ｅ）第１の光学画像及び第２の光学画像に基づいて、３点曲げ荷重の印加に起因する、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定するステップ（ボックス５５０を参照）を含む。

フローチャート５００の方法のいくつかの実施形態では、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定するステップ（ｅ）は：第１の光学画像に基づいて、無荷重状態の関心対象領域内の材料のシート２０４の歪みを測定するステップ；第２の光学画像に基づいて、３点曲げ荷重が印加されている荷重印加状態の関心対象領域内の材料のシートの歪みを測定するステップ；及び無荷重状態での測定された歪みを、荷重印加状態での測定された歪みと比較することによって、印加された３点曲げ荷重によって誘発されたシートの歪みを決定するステップを含む。

上記方法のいくつかの実施形態では、第２の光学画像に基づいて、荷重印加状態の関心対象領域内の材料のシートの歪みを測定する上記ステップは、第１の光学画像内の視覚的マーカーの位置と比較した、第２の光学画像内の視覚的マーカー２３０の変位を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定する上記ステップは、関心対象領域内の材料のシートの測定された歪みを生成するために必要となる応力を計算するステップを含む。

上記方法のいくつかの実施形態では、視覚的マーカーの表面パターンを印加する上記ステップは、シートの表面上に画像を印刷、コーティング、噴霧、エッチング、貼付、又は投影するステップを含む。

上記方法のいくつかの実施形態では、第１の光学画像及び第２の光学画像は、少なくとも１つのカメラ２２２ａ、２２２ｂを備える光学系を用いて取得される。

［動的モード‐リアルタイム応力測定を伴う縁部強度テスター］
図９Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、装置２００は動的モードで動作でき、上記動的モードでは、装置２００は、試験装置２００を通して試験シート２０４を一時停止させることなく連続的に移動させながら、無荷重状態の測定及び荷重印加状態の測定の両方を得ることができる。好ましい実施形態では、無荷重状態の測定及び荷重印加状態の測定はいずれも、試験シート２０４を試験装置２００に１回通す間に実施される。これを達成するために、光学系２２２は更に、３点曲げ荷重が全く印加されていない試験シート２０４の画像を記録することによって無荷重状態の測定を得るために、試験領域２０８の前方に位置決めされたステレオカメラ２２４ａ、２２４ｂの第２のセットを備えることができる。

ステレオカメラ２２４ａ、２２４ｂの第２のセットは、試験シート２０４の第２の（上）側面２２６の上方に位置決めされ、これらは、試験領域２０８の前方の試験シート２０４のセクションを、試験シート２０４が試験領域２０８内へと移動する前に通過する際に視認しているため、カメラ２２４ａ、２２４ｂの第２のセットは、無荷重状態の試験シート２０４の上記セクションの画像を記録できる。これは、図９Ｃの最も左側の図である変形１の場合によって示されている。

アーチ状部材２２０ａ、２２０ｂ、及び２１８によって付与される、図示されている３点曲げ試験構成では、試験シート２０４の第２の側面２２６は、シートが上側のアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂの下かつ下側のアーチ状部材２１８の上を通過する際に張力を受ける。いくつかの実施形態では、図９Ａ、９Ｂ、及び９Ｃに示されているように、アーチ状部材２１８、２２０ａ、２２０ｂはローラである。

動的モードで動作する試験装置２００を用いて、材料のシート２０４の縁部強度をシートの縁部に沿って試験する方法は、図４１のフローチャート６００を用いて要約できる。上記方法は：（ａ）視覚的マーカーの表面パターン２３０を、シート２０４の縁部に沿った関心対象領域内のシートの表面に適用するステップ（ボックス６１０を参照）；（ｂ）試験装置２００を通して材料のシートを連続的に前進させるステップであって、試験領域２０８を通過するシートの部分に３点曲げ荷重を印加しながら、試験領域を通してシートの縁部を前進させる、ステップ（ボックス６２０を参照）；（ｃ）試験領域２０８を通してシートの縁部を連続的に前進させながら、ただし関心対象領域が試験領域に到達する前に、関心対象領域内のシートの表面の第１の光学画像を取得するステップ（ボックス６３０を参照）；（ｄ）３点曲げ荷重を印加しながら、関心対象領域が試験領域内へと前進するときの、シートの関心対象領域の表面の第２の光学画像を取得するステップ（ボックス６４０を参照）；並びに（ｅ）第１の光学画像及び第２の光学画像に基づいて、３点曲げ荷重の印加に起因する、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定するステップ（ボックス６５０を参照）を含む。

フローチャート６００に要約されている方法のいくつかの実施形態では、シート２０４の縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定する上記ステップは：第１の光学画像に基づいて、無荷重状態の関心対象領域内の材料のシートの歪みを測定するステップ；第２の光学画像に基づいて、３点曲げ荷重が印加されている荷重印加状態の関心対象領域内の材料のシートの歪みを測定するステップ；及び無荷重状態での測定された歪みを、荷重印加状態での測定された歪みと比較することによって、印加された３点曲げ荷重によって誘発されたシートの歪みを決定するステップを含む。

フローチャート６００の方法のいくつかの実施形態では、第２の光学画像に基づいて、荷重印加状態の関心対象領域内の材料のシートの歪みを測定する上記ステップは、第１の光学画像内の視覚的マーカーの位置と比較した、第２の光学画像内の視覚的マーカー２３０の変位を決定するステップを含む。

上記方法のいくつかの実施形態では、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定する上記ステップは、関心対象領域内の材料のシートの測定された歪みを生成するために必要となる応力を計算するステップを含む。

フローチャート６００の方法のいくつかの実施形態では、第１の光学画像及び第２の光学画像は、少なくとも２つのカメラ２２２ａ、２２２ｂ、２２４ａ、２２４ｂを備える光学系によって取得される。いくつかの実施形態では、視覚的マーカーの表面パターン２３０を印加する上記ステップは、シートの表面上に画像を印刷、コーティング、噴霧、エッチング、貼付、又は投影するステップを含む。

上述の方法のいくつかの実施形態では、応力は少なくとも２次元で決定される。２次元応力は表面プロットとして表示される。図８Ａは、３点接触によって荷重が印加されたときの、シート上の２次元表面歪みを示す。２１６は、応力が高いピーク歪み位置を指し、２１７は、応力が低い遠方場位置を指す。図８Ｂは、複数回測定された、試験シート上の最大応力に対する印加された応力を示す例示的なプロットである。また図８Ｃは、３点接触によって荷重が印加されたときの、シート上の２次元表面応力場である。左側の図はＤＩＣによって測定されたものであり、右側の図はＦＥＡによってモデル化されたものである。図８Ｄは、ピーク応力位置から（黒色の矢印で示されている）シート内側方向への垂直方向距離の関数としての、正規化された応力値を示す。応力は、印加された果汁の関数として増大する。

このシステムのある実施形態は、静的状態の較正ユニットであることは別として、動的モードで連続的な縁部試験を行う製造環境（又はその他）で使用することもできる。本明細書全体を通して記載されているように、試験される材料の表面に対する直接の光経路により、本発明が依存する、より正確な歪みの直接的測定が容易になる。

動的モードでの測定を実施する能力は、既存の縁部測定技法に対する設計上の改善であり、またこれはリアルタイムでの直接的な応力測定の能力も付与するものである。いくつかの実施形態では、上述の構成は、部分ローラ（例えばアーチ状部材）を、図９Ａ～９Ｃ及び１１Ａ～１１Ｄに示されているように連続的に供給されるサンプルを取り込むことができる３つの完全に機能するローラと切り替えることによって、修正できる。このようなシステムは、入ってくるガラス縁部が必要な曲げ／荷重を連続的に受けることになるような位置に、ローラを有することになる。このようなシステムでは、ローラ間の間隔及びローラの直径は、カメラが検査を行うための明瞭な光経路が存在するよう、２つのローラ２２０ａ、２２０ｂの間に最小間隔Ｓが設けられるように制御される。

図９Ｂ～９Ｃは、上述のような動的タイプの縁部強度試験構成でのリアルタイム応力測定を達成するための方法論を説明している。縁部強度テスターは、既存の破壊を検出できるように、試験前に縁部を予備検査する（荷重／曲げが全く存在しない状態で、サンプルがローラを通過する）必要がある。このような破壊が検出されない場合、システムが誤動作しているか、又は縁部強度を過大に推定している。このような検査の間に、ステレオカメラ２２２ａ、２２２ｂは、図９Ｂに示されているように、縁部の長さに沿った一連の写真を撮影できる。そして、サンプル縁部に対して荷重が印加されているときの２回目の通過において、カメラは、図９Ｃに示されているように、第１の一連の画像と全く同じ縁部上の位置において、別の画像のセットを撮影し、同一位置からの対応する画像をペアリングして相関させることによって（即ち図９Ｂ及び９Ｃの同じ番号の画像を相関させることによって）、歪み場を得ることができ、またこれによって上述のように応力を得ることができる。

あるいは、２セットのステレオカメラ２２２ａ、２２２ｂ及び２２４ａ、２２４ｂを備える試験装置２００の実施形態を用いて、１回の通過で動的測定を実施できる。このような実施形態の一例が、図９Ｃの最も左側の概略図に示されている。上記システムは、ステレオカメラ２２２ａ、２２２ｂの第１のセットと、ステレオカメラ２２４ａ、２２４ｂの第２のセットとを含む。このようなシステムでは、ステレオカメラの両方のセットがプロセッサ２１４に接続され、このプロセッサ２１４は、カメラ２２２ａ、２２２ｂ、２２４ａ、２２４ｂを制御し、またこれらのカメラからの画像データを処理する。上記システムはまた、シート２０４内の測定された応力に関するいずれの分析情報を表示し、またカメラが視認した対象の画像を表示するための、ディスプレイ２２８を含むことができる。

ここで生じる明らかな疑問は、アルゴリズム及び画像相関が、中間画像（静的試験のための１５０～２００個の画像）を用いることなく、ゼロ応力からピーク応力までの歪みを得ることができるかどうかである。図１０Ａ及び１０Ｂは、この概念のプルーフテストから得られた結果を示しており、これらは、中間画像を用いずに正確な結果を得ることができることを確認するものである。１１Ｎの荷重での静的試験中に撮影された１５０～２００個の画像を相関させることにより、図１０Ａに示されている応力分布マップが得られた。その一方で図１０Ｂは、いずれの中間画像を用いずに、１個目の画像を２００個目の画像と相関させることによって得られた応力分布マップを示す。これら２つの応力分布マップは同一であり、これは、中間ステップの不在が結果に影響しないことを示している。よって本実施形態は、リアルタイムでの応力可視化による、超薄型モノリシック及び積層ガラスサンプルに関する縁部強度測定の動的システムを説明している。

本明細書に記載の試験装置２００を用いて、上記方法を実施できる。これは動的ＤＩＣ方法を指している。動的ＤＩＣとは、３つの点が縁部に沿って「転がる（ｒｏｌｌ）」間に歪み測定をリアルタイムで得ることを指している。このようなシナリオでは、無荷重状態の測定の後に歪みを取得する必要がある。

試験領域２０８を備える試験装置２００を用いて、材料のシート２０４の縁部強度をシートの縁部に沿って試験する、動的な方法の一例は、以下のように概説できる。上記方法は：視覚的マーカーの表面パターン２３０を、シートの縁部を含むシート２０４の表面２２６上に設けるステップ；試験装置を通して材料のシートを連続的に前進させるステップであって、試験領域を通過するシートの部分に３点曲げ荷重を印加しながら、試験装置の試験領域２０８を通してシートの縁部を前進させる、ステップ；試験装置の試験領域２０８を通してシートの縁部を連続的に前進させながら、ただし関心対象領域が試験領域２０８に到達する前に、シートの縁部に沿った関心対象領域内の表面の第１の光学画像を取得するステップ；３点曲げ荷重を印加しながら、関心対象領域が試験領域２０８内で前進したときの、シートの関心対象領域の表面２２６の第２の光学画像を取得するステップ；並びに第１の光学画像と第２の光学画像とを比較することによって、３点曲げ荷重の印加に起因する、シートの縁部に沿った関心対象領域の表面上の応力を決定するステップを含む。

いくつかの実施形態では、応力は時間分解ドメインで決定でき、即ち応力の進展の履歴が得られる。これは、試験シート２０４が静止している間に、試験シート２０４の縁部に沿ったある位置において測定を行う静的モードにも、また所定の荷重を印加しながら、試験シート２０４が試験装置２００を通して連続的に供給されている間に試験シート２０４の縁部の長さに沿って測定を行う動的モードにも、当てはまり得る。

いくつかの実施形態が、ガラスで形成されたシート２０４に関して説明されているが、本明細書に添付されている特許請求の範囲はそのように限定されないことに留意されたい。というのは、本明細書に記載の試験装置２００は、積層構造体又はパネルを受承又は収容して分析するために使用できるためである。好適な積層構造体としては、１つ以上の中間ポリマー層を有する複数のガラスシートが挙げられ、あるいは代替実施形態では薄膜トランジスタガラス基板及び色フィルタガラス基板を有し、またこれらの間に、又はこれらの基板のうちの一方若しくは両方に隣接して、１つ以上のフィルムを有する構造体も挙げられる。よって、本明細書中でシート２０４又はガラスシートに言及する場合、この言及は、ガラス、ガラスセラミック、プラスチック、並びに積層構造体及び他のパネルについても当てはまり得る。簡潔にするために、本明細書中ではシート２０４のみに言及する。

試験装置２００は、様々なサイズのシートを試験できる。例えば試験シート２０４は、約５ｍｍ／５ｍｍから約１００ｍｍ／１００ｍｍまで、約６００ｍｍ／６００ｍｍまで、約１０００ｍｍ／１０００ｍｍまで、約２３００ｍｍ／２６００ｍｍまで、約４０００ｍｍ／４０００ｍｍまで、及びこれらの間の全ての部分範囲内の、長さ／幅寸法を有することができる。パネル又は積層構造体内のガラスシートはまた、約５ｍｍ／５ｍｍから約１００ｍｍ／１００ｍｍまで、約６００ｍｍ／６００ｍｍまで、約２３００ｍｍ／２６００ｍｍまで、約４０００ｍｍ／４０００ｍｍまで、及びこれらの間の全ての部分範囲内の、長さ／幅寸法を有してよい。更に、パネル又は積層構造体内の隣接するガラスシートは異なる長さ／幅寸法を有してよく、これにより、一方のシートがもう一方のシートの上に、及びこれらのシートの１つ以上の側面上に、重なることができる。単一のガラスシートの試験、又はパネル若しくは積層構造体に含まれる個々のガラスシートに関する、例示的なガラスの厚さは、０．１ｍｍ未満（例えばわずか１０マイクロメートル）から５ｍｍ超、０．１ｍｍ～３ｍｍ、０．４ｍｍ～２ｍｍ、０．５ｍｍ～１ｍｍ、０．５ｍｍ～０．７ｍｍの厚さとすることができる。

テーブル２０２は、測定サイクルを開始するための、又は動的モード試験のために試験領域２０８を通してガラスシート２０４を連続的に前進させるための、所定の位置へとガラスシート２０４を移動させるよう構成された、複数の駆動機構を含んでよい。

ガラスシート２０４の縁部の所定の部分を試験できる。この所定の部分の幅は、約１ｍｍ～約５ｍｍ、約１．５ｍｍ～約３．５ｍｍ、約２ｍｍ～約３ｍｍ、及びこれらの間の全ての部分範囲内とすることができる。ガラスシート２０４を試験する主な目的は、シート材料の、その縁部に沿った強度を試験することであるため、一般的には縁部に可能な限り近いエリアを試験することが望ましい。この目的のために、上述の寸法を有するガラスシートについて、ガラスシート２０４のその縁部に沿った表面の最後の２ｍｍをアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂ、及び２１８と係合させることにより、応力の集中がガラスシート縁部にあることが全体として保証される。この構成は、望ましくない表面の割れを導入する恐れがあるガラスシート２０４とアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂ、及び２１８との間の外来粒子（例えば塵芥）を補足してしまういずれの機会を最小限に抑えるという点でも有益である。シート２０４が縁部強度を測定されるパネル又は積層構造体であり、またこれらのパネル又は積層構造体内の隣接するガラスシートが異なるものである（例えば上記構造体の１つ以上の縁部が重なり合った特徴部分を有する）実施形態では、上記所定の部分は、上記構造体内のガラスシートのうちの小さい方（即ち重なり合っていないシート）について測定される。

いくつかの実施形態では、各アセンブリ２０６内又はいずれのアセンブリ２０６内のアーチ状部材２２０ａ、２２０ｂ、及び２１８は、（例えば最大応力を評価しない）非破壊試験中にガラスシート２０４の破壊を引き起こすリスクを最小限に抑えるために、順応性のある材料で作製できる。アーチ状部材又はローラは、十分な順応性を有しながら、保守及びダウンタイムを最小限に抑えるための長寿命と、ローラがガラス表面上を自由に転がることができるようにするための十分な摩擦とを提供できるように、選択できる。例示的なアーチ状部材の材料としては、硬化鋼製ローラ、鋼鉄製ローラ、ウレタン製ローラ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製ローラ、ショア８０硬度ウレタン製ローラ、ポリカーボネート（ＰＣ）製ローラ（例えばＬｅｘａｎ等）、高密度ポリエチレン（ＨＰＤＥ）製ローラ、ショア９０硬度ウレタン製ローラ、ウレタンコーティングローラ等を挙げることができる。例示的なウレタン製ローラを採用することによって、システムが使用するいずれの信号、フィードバック等を汚染する可能性がある転がりのノイズを低減することもできる。更に、ウレタン製又はウレタンコーティングローラを用いて、ローラの経路内の破片に適応でき、またｙ方向の応力プロファイルに、内部応力の集中が存在しないようにすることができる。パネル及び積層構造体の縁部強度を測定するために使用される実施形態では、十分な縁部強度試験結果を達成するためには、順応性が比較的低いローラ（例えばＰＣ、ＨＰＤＥ等）が必要とされることが分かった。

各アーチ状部材又はローラに関する例示的な寸法は、本発明の主題の特定の実施形態に応じて様々であってよい。例えばローラの寸法は、５ｍｍ～１５ｍｍの外径（ｏｕｔｓｉｄｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ：ＯＤ）、７ｍｍ～１２ｍｍのＯＤ、９ｍｍ～１０ｍｍのＯＤとすることができる。いくつかの実施形態では、例示的なローラの寸法は、応力をほとんど全てガラスシートの隅（顧客の多くの問題はこのエリアで発生するため、これは重要である）に印加できるよう、約９ｍｍのＯＤとすることができる。例示的なシステムは、５ｍｍ／秒から５００ｍｍ／秒以上、又は２ｍｍ／秒から４００ｍｍ／秒以上の速度でガラス縁部を横断することもできる。例示的なシステムは堅牢であり、ローラに使用されるポリマー材料の耐久性に応じて、わずか０．１ｍｍから１ｍｍもの厚さを有するガラスに対して使用できる。

いくつかの実施形態では、高速閉ループ応力制御機構を採用して、割れを検出でき、また印加される応力が所定の目標値、例えば２ＭＰａの目標以内となることを保証できる。例えば、単一のアーチ状部材２１８を用いて荷重をガラスシート２０４に印加でき、これにより、ロードセル信号を、連続的に割れを監視する高速コントローラ（図示せず）に送信できる。このロードセル信号を用いて、所定の速度（例えば５ｍｍ／秒から１００ｍｍ／秒以上）で縁部を横断する間に印加される荷重を制御することもできる。

縁部強度試験装置２００の使用は、縁部の特徴部分だけの調査に限定されない。複数の実施形態が、製造ラインでの欠陥のスクリーニングを実施するために、表面の特徴部分も同様に調査することも想定できる。例えば、ガラスシートの表面上の何らかの特徴部分、例えば粒子による汚染及び／又はくぼみ、欠け、若しくは擦傷といった視認可能なタイプの表面欠陥を、本発明の主題の実施形態と共に採用できる。しかしながらこのような実施形態では、強度分布を提供するのではなく、これらの実施形態は上記表面欠陥のサイズ、形状、及び／又は深さの分布、即ち寸法に関する計量を利用することになる。例示的かつ非限定的な表面特徴部分としては、表面近接領域（例えば縁部から約２０ｍｍ内側）及び境界領域（表面が縁部と出会う場所）、並びに表面欠陥のいずれのサイズ、形状、又は深さの特徴が挙げられる。 このような寸法に関する計量は、単独で使用することも、縁部特徴部分から得られた強度の計量と共に使用することもできる。

いくつかの実施形態では、試験される長さはガラスシートの縁部全体に及んでもよく、又はガラスシートの縁部の１つ以上の部分に対して試験を実施してもよい。よって試験される長さは、ガラス縁部の長さに応じて、わずか約１ｍｍ～５ｍｍから約２６００ｍｍ、３０００ｍｍ、４０００ｍｍ以上もの大きさにまで及んでよい。

３点曲げをベースとした縁部強度試験
図４～７Ｂ、９Ａ～９Ｃ、及び１１Ａ～１１Ｄは、３点曲げ法を用いる縁部強度試験装置２００の概略図を示す。破壊的な破損試験モードでは、試験サンプルガラスパネル２０４を、破損まで増大する荷重下に置き、破損点のピーク荷重を記録する。このピーク荷重を、歪みゲージから事前に経験的に作成された較正曲線に基づいて、応力に対してマッピングする。この技法は、２次元（ｘ軸及びｙ軸）に沿った歪み／応力を提供し、これは、歪みゲージによって曲げ方向に沿った歪みのみを使用する現在の慣行に対する大幅な改善である。

［光学系（カメラ）の較正］
図１１Ａ～１１Ｄを参照すると、システムの較正は、ガラスパネルに対して実際の試験を実施する前に完了する。この作業を実施することによって、画像相関ソフトウェアは、試験サンプルに対してカメラが位置決めされる角度及び距離を把握する。これは、画像ピクセルに関するドットパターンの移動を３Ｄ空間内の物理的寸法に変換するのに役立つ。この較正ステップが、図１１Ａ～１１Ｄに概略的に説明されている。図１１Ａは、カメラ（２２２ａ、２２２ｂ）、ローラ、及び試験パネルの相対位置を示す。試験がまだ開始されていないため、上部ローラはパネルから比較的離間している。そして試験パネルを、平坦な面に印刷された所定の（画像相関ソフトウェアが把握している）パターンと切り替える。カメラはこのパターンの一連の写真を撮影し、ここで上記パターンは、図１１Ｂ～１１Ｄに示されているように、カメラの焦点範囲内にあるまま、３Ｄ空間内で旋回している。一連の画像と、適切なソフトウェアとを用いて較正ファイルを作成でき、これを、歪みを得るためのパネルに対する実際の試験中に使用する。

［静的試験構成の能力］
静的モードは、他のパラメータ研究と共にパネル／積層シートの設計を研究するための較正デバイス（又はベンチマークデバイス）として静的モードを機能させるのに役立つ、以下の設計上の特徴を有する。
ａ）交換可能なローラ（ローラの材料及び直径）。
ｂ）供給角度を変更する能力。これは、長方形でないディスプレイパネルの縁部試験に対処するのに役立つ。
ｃ）試験される縁部に近づくような、又は試験される縁部から離れるような、ローラアセンブリの調整。これにより、比較的小さなパネル（モバイルデバイス）の試験と共に、縁部の特定の領域を検査できる。
ｄ）ローラを部分的なローラプロファイルと交換できる。これは、特に接触点の付近において、視認可能なエリアを増大させ、またローラからの追加の応力を用いずに、その領域の応力分布の研究を可能とする。

これには、様々な構成部品を正確に整列させる整列ピン２３６ａ、２３６ｂ等の整列技法が組み込まれ、上記整列は、試験を正確なものとするために非常に重要である。

［非ＤＩＣ ＥＳＭＳ試験における応力測定精度の改善］
［ロードセルの位置］既存のＥＳＭＳでは、ロードセルは、上側のローラアセンブリと隣接して位置決めされる。本発明者らは、ロードセルを下側のローラ２１８の下方に移動させることによって、荷重の制御の改善を達成できることを発見した。図１５は、ロードセルの新たな位置を示す概略図である。この新たな構成では、ロードセルのドリフトは観察されなかった。

［速度の制御］シート２０４上の応力は、シート２０４に印加される荷重の関数である。よって応力の測定の精度は、荷重の測定の精度に左右される。試験サンプルシート２０４がテスターの試験領域２０８に連続的に供給される非ＤＩＣ ＥＳＭＳ試験における、精度の改善の１つの因子は、試験領域２０８を通して試験シート２０４を移動させる速度である。試験シート２０４の搬送は、アーチ状部材２１８、２２０ａ、２２０ｂにローラを使用することによって達成される。よって、ローラの材料は、ローラと試験シートとの間の摩擦に影響を及ぼす可能性があり、この摩擦は、試験シート２０４を移動させるローラの能力に影響を及ぼす可能性がある。順応性のあるローラは、試験シート２０４に対して回転する際に伸縮し、下部ローラ２１８によって印加される荷重の変動を引き起こす場合がある。試験シートがローラを通って迅速に移動しているとき、ＥＳＭＳ試験システム２００には、荷重の変動を調整する時間がほとんどない。本発明者らは、試験シート２０４がローラ上を移動する速度の、荷重制御に対する影響を、市販の荷重フレームＩｎｓｔｒｏｎを用いて調査した。結果を、図１７及び１８のプロットに示す。このデータは、１０個の試験片を用いて生成された。図１７のプロットは、１０ｍｍ／秒の速度で測定された荷重を経時的に示す。図１８のプロットは、１ｍｍ／秒の速度で測定された荷重を経時的に示す。速度を１０ｍｍ／秒から１ｍｍ／秒に低下させると、荷重の制御は有意に改善された。荷重の制御は、ＥＳＭＳ試験システムのソフトウェアを荷重の変動に対して調整できる速度及び精度にも左右される。よって、最適な速度は、これらの因子を考慮して選択する必要がある。本発明の改善されたＥＳＭＳ構成を用いて、本発明者らは、１ｍｍ／秒～４０ｍｍ／秒の速度で、良好な荷重制御を達成できた。５ｍｍ／秒の速度を用いると、０．２ｍｍのモノリシックガラスの場合、本発明者らは、２Ｎの目標に対して±０．１Ｎ以下の荷重の変動を達成できた。これは１００±５ＭＰａの応力変動に相当する。速度が速いほど試験時間は短くなるが、荷重を制御する能力を損なわないよう、何らかの最大値の制限が必要である。

［ローラに対するポリマーコーティング］アーチ状部材２１８、２２０ａ、２２０ｂがローラである実施形態では、ローラは好ましくは、試験シート２０４の移動を支援するために、試験シート２０４と接触する転がり面上にポリマーコーティングを有する。ポリマーは粘弾性であるため、この材料は転がる間に伸縮し得る。従って本発明者らは、ローラ上のポリマーコーティングが薄いほど、試験シート２０４に印加される圧力の制御が良好になると予想した。しかしながら予想外にも、本発明者らは、厚いポリマーコーティングほど、良好な荷重の制御を提供し、印加される荷重の変動が小さくなることを発見した。ローラ全体の直径（ローラのベアリング＋ポリマーコーティング）は９ｍｍであった。ポリマーコーティングの厚さは１．３２ｍｍであった。

本発明者らは更に、動的測定における潜在的な変動性を理解するために、ローラの直径及びポリマーコーティングの厚さの、荷重‐応力相関に対する影響を調査した。モデル化の結果により、所与のローラ内径Ｌ２及び外径Ｌ１に関して、ローラ内径を４ｍｍから１４ｍｍまで変化させ、ポリマー厚さを０．５ｍｍから２．５ｍｍまで変化させたときに、相関の変化を４００ＭＰａまで無視できることが示された。図２４は、ＦＥＡによって決定された、ローラ外径Ｌ１／ローラ内径Ｌ２の関数としての荷重‐応力相関のプロットである。相関は、広範囲のＬ１及びＬ２に関して、４００ＭＰａまで変動しない。この研究から、本発明者らは、荷重‐応力相関の潜在的な変動が動的測定について最小限であることを理解できた。

［ソフトウェアの改良］
ＥＳＭＳシステム２００の制御ソフトウェアに対して改良を行い、試験作業をより信頼できるものにするために、システムの動作を完全に自動化した。上記システムは、小型の、即ち～２００×１３０×０．２ｍｍの試験シート／パネルを標的としている。厚さわずか０．２ｍｍの試験サンプルは、応力を正確に測定するために、極めて正確な荷重の制御を必要とする。というのは、荷重のわずかな変化でさえ、比較的大きな応力の変化を誘発するためである。従って、より良好な荷重の制御を維持するために、制御ループを改善することによって、制御ソフトウェアに対する改良を行う必要があった。この制御ソフトウェアにより、ＥＳＭＳは、以下の自動化された手順を実施できるようになった。縁部強度試験手順の初期ステップのうちの１つは、試験シート２０４の整列である。望ましいローラ係合は、試験シート２０４の縁部Ｅから距離Ｄにおける（典型的には約２ｍｍにおける）ものである。このローラ係合位置を図１９Ｂに示す。

縁部強度試験を開始できる前に、いくつかの予備スキャンルーチンを実行する。このようなルーチンは、試験対象の試験シート２０４の縁部の厚さプロファイルを生成するステップを含む。図１９Ａを参照すると、試験シート２０４の長さを、厚さセンサ４１０ａ、４１０ｂのペアを通ってゆっくりと移動させ、この厚さセンサ４１０ａ、４１０ｂのペアは、試験シート２０４の厚さを測定して、試験対象の試験シート２０４の縁部の厚さプロファイルを生成する。この厚さデータにより、試験シート２０４が割れている場合に、破損応力の正確な測定後分析が可能になる。このルーチンはまた、試験シート２０４の前縁部Ｅ_Ｌ及び後縁部Ｅ_Ｔ、並びにサンプルシートの長さを明らかにするため、縁部強度試験中に仕様書の寸法ではなく実際の寸法を使用できる。試験シート２０４は、縁部強度試験手順の開始時に前縁部Ｅ_Ｌが下部ローラ２１８の頂点の上方に位置決めされるように、配置される。図１９Ｃはこの構成を示す。

次にＥＳＭＳは、下部ローラ２１８の頂点が開始オフセット位置と整列するまで、矢印Ｍで示されている方向に試験シート２０４を駆動する。上記開始オフセット位置は、図１９Ｃに示されているような、水平な縁部の整列を指す。図２０は、到着ゾーン、測定長、及び離脱ゾーンを特定する、試験シート２０４の一例の図である。縁部強度試験手順を開始するために、ＥＳＭＳは、上部ローラ２２０ａ、２２０ｂが試験シート２０４と接触したことを意味する小さな力が検出されるまで、上部ローラアセンブリ２２０ａ、２２０ｂを、試験シート２０４の上面に向かってゆっくりと下向きに駆動する。

次に、荷重印加力及びガラス試験シートの速度は、指定された時間枠内で、指定された到着距離にわたる到着ゾーンを通して、同期して上昇する。荷重印加力は、離脱ゾーンに到達するまで、測定長に沿って維持される。離脱ゾーンの長さは離脱距離によって画定され、荷重印加力及びガラス試験シートの速度が低下して試験手順を完了する。図２１は、上側ローラ２２０ａ、２２０ｂの下降中の初期期間から始まり、到着ゾーン、測定長、及び離脱ゾーンへと続く、荷重プロファイルの一例を示すプロットである。

［割れの検出］アップデートされた制御ソフトウェアの下で、ＥＳＭＳは、以下の割れ検出手順を実行する。ユーザは、目標荷重付近の閾値を指定する。閾値が突破されると、ＥＳＭＳは即座にローラ２１８、２２０ａ、２２０ｂの係合を解除し、試験シート２０４を停止させる。試験シート２０４が印加された応力下となる下側ローラ２１８の位置（即ちローラ２１８の頂点）が、新たな割れの位置として定義される。ユーザが定義した割れオフセットを考慮して、試験シート２０４の縁部に沿って十分な空間が残されている場合は、縁部強度試験は続行される。図２２は、検出された新たな割れの位置を示す、試験シート２０４の概略図である。割れオフセット（ｃｒａｃｋ ｏｆｆｓｅｔ）とは、動的試験を再開するためにローラが試験シートの縁部と再係合できる前に、検出された割れの位置からローラを離すように移動させる距離を指す。割れオフセットが短すぎると、割れが伝播して測定を妨害することになる。割れオフセットが大きすぎると、物的資産としての試験可能な縁部が無駄になる可能性がある。応力場のモデル化された大きさ及び形状に従って、本発明者らは、割れオフセットとして最小２５ｍｍの距離を使用した。

試験シート２０４を再係合した後、十分な長さの試験シートの縁部領域が試験対象として残っている限り、ＥＳＭＳは、ユーザが定義した荷重印加力の全てについてループする。ＥＳＭＳは、縁部に沿って横断する際に一定の力を印加する。破壊が発生したとき、試験シート２０４の強度は、０と、印加された力に対応する応力との間となり得る。従って、シートの強度を正確に決定するためには、強度の下限をより良好に理解するために、多段階の荷重を漸増させながら印加しなければならない。ユーザはこれらの段階的な力を、ユーザが望む測定精度のレベルに基づいて定義できる。システムは、破壊が発生するまで、ユーザが定義した段階的な荷重の全てについてループしなければならない。

［荷重の制御］ローラ２１８、２２０ａ、２２０ｂによって試験シート２０４に印加される３点曲げ応力荷重を制御するために、ファントムモータ技法（カスケードサーボループ（Ｃａｓｃａｄｉｎｇ Ｓｅｒｖｏ Ｌｏｏｐ）としても公知）をＥＳＭＳ制御ソフトウェアに組み込んだ。ファントムモータ技法は、ロードセルのアナログ入力に適用された。この技法によって、ＥＳＭＳは、ロードセルの入力信号を読み取り、移動するサンプルステージ２０２に変更を加えて、試験シート２０４に印加されている荷重をリアルタイムで制御することが可能となった。

図２３Ａは、ファントムモータ技法を示す概略図である。Ｄｅｌｔａ Ｔａｕ製Ｐｏｗｅｒ ＰＭＡＣモーションコントローラは、ある独立したサーボループの出力を別のサーボループの入力として使用できるように構成できる。これによりシステムは、両方のループの機能を単一のアクチュエータにおいて結合でき、またエンジニアは、運動の制御を特に意図していなかったデバイスに関して、コントローラの微調整パラメータを最大限活用できる。この場合、ロードセルの出力を、そのアナログ出力がコントローラ内のサーボループの出力に向けられるように、上記モーションシステムに統合した。これは「内部ループ（ｉｎｎｅｒ ｌｏｏｐ）」として公知である。次に、アクチュエータの物理的なモーションを実際に制御するサーボループに物理的な運動を命令するための内部ループの出力が供給される。２つのループと、Ｄｅｌｔａ Ｔａｕ製のシステムによって供給されるモータ微調整パラメータとの間の関係をスケーリングすることにより、モーションコントローラが目標荷重からのリアルタイムの偏差に応答して必要な補正を適用できるようにする最適なバランスが達成され、これはサンプルにわたる安定した荷重の印加に役立つ。

図２３Ｂ及び２３Ｃは、１回の試験実行からのロードセルの読み取り値を比較する時間に対する、ロードセルからの測定された荷重の読み取り値のプロットを示す。図２３Ｂのプロットは、ファントムモータ技法による修正を行わずに得られた、測定された荷重の読み取り値に関するものであり、図２３Ｃのプロットは、ファントムモータ技法を用いて得られた、測定された荷重の読み取り値に関するものである。図２３Ｃのプロットは、ファントムモータ技法を実装した場合のロードセルの読み取り値の変動が大幅に小さくなることを示している。

［パネルのバッチの強度を推定する方法］
いくつかの実施形態によると、同一の設計を有するが製造公差を有する個別に製造された複数のパネルの平均強度を測定する方法が開示される。複数のパネルの強度を測定してバッチの平均強度を得るには、以下の２つの方法が存在し得る：
・本発明で開示されている光学歪み測定技法を用いて、個々のパネル全ての強度を直接測定する；
・上記光学歪み測定技法を用いていくつかのサンプルを測定することによって決定された、公称荷重‐応力相関を用いて、バッチを構成する残りの全てのパネルの強度を推定する。

第１の方法は、第２の方法よりも精度が高いという利点を有するが、複数のプロセスステップを有し比較的長い時間がかかる可能性がある光学歪み測定技法を用いて全てのサンプルを測定しなければならないため、時間がかかる可能性がある。第２の方法は、荷重を用いて強度を直接推定できるため、処理時間は比較的短いが、特定の製造公差を有するパネルに対して同一の公称相関が採用されるため、推定にエラーバーが生じる。それでも実際には、第１の方法の利用によって得られる更なる精度よりも、試験時間が短いことが利点となるため、第２の方法が好まれる。ここでは第２の方法について更に詳述する。

公称荷重‐応力相関は、静的又は動的ＤＩＣアプローチを用いて、複数回の光学歪み測定（即ちＤＩＣ）を複数のパネルに対して実施することによって、得ることができる。測定の回数が多いほど、公称相関のより正確な推定が提供されることになる。測定の回数が増大すると、パネルの製造公差により、エラーバーもまた増大する。

例えば図２５は、ＤＩＣによって測定され、ＦＥＡによってモデル化された、０．２ｍｍ及び０．３ｍｍの平均厚さを有するパネルの２つの異なるバッチに関する、応力に対する荷重のプロットを示す。ＤＩＣ測定結果には、パネルの製造公差によるばらつきがあるが、ＦＥＡモデルは公称のパネル設計パラメータを計算に用いたため、単一の結果しか示さない。

全てのパネルに公称荷重‐応力相関を用いることによる誤差を最小限に抑えるため、各パネルの測定された変動性に基づいて、補正係数を各パネルの公称荷重‐応力相関に適用できる。

［パネル補正係数］
厚さ‐例えば、平均厚さが０．３ｍｍのパネルのバッチから導出された公称荷重‐応力相関を、厚さ０．２９ｍｍのパネルに適用する場合、応力は過小に推定される可能性がある。従って、測定された厚さである０．２９ｍｍに基づいて、補正係数を適用できる。この場合補正係数は、測定されたパネル厚さ、及びパネルバッチの平均厚さの関数である。補正係数の数学的形式は、ＤＩＣ及び／又はＦＥＡモデル化によって実施される感度の研究から導出できる。

パネルの製造公差の影響を、上記公差が小さい場合にＤＩＣ等の実験方法を用いて特性決定するのは、困難である場合がある。このような場合、ＦＥＡモデル化を用いて感度を理解し、補正係数を導出できる。図２６Ａは、０．１、０．２、０．２１、０．２２、及び０．２５ｍｍという異なる厚さを有するパネルに関する、モデル化された荷重‐応力相関を示し、図２６Ｂは、これらの異なる厚さに関する、荷重（Ｎ）に対する応力の正規化された変化を示す。これらのグラフを使用し、各パネルの厚さの変動を測定することにより、適切な補正係数を公称荷重‐応力相関に適用できる。

同様に、補正係数を、特定の製造公差を有する他のパネル設計パラメータに適用してよい。

［測定プロセス補正係数］
測定位置‐測定プロセスもまた、補正係数として考慮されるべき測定の変動性を伴う場合がある。例えば図２７Ａ及び２７Ｂは、一定の荷重で動的ＥＳＭＳで試験した場合の、０．１、０．１５、０．２、及び０．５ｍｍ厚のガラスシートに関する、時間に対する力及び変位の曲線を示す。力は全ての厚さに関して一定に維持されていたが、変位曲線は、時間が経過するに従って上昇する挙動によって示されているように、ローラが隅に近づくにつれて大幅に異なる挙動を示した。これは、ガラスの厚さが薄くなるにつれて隅における剛性が低くなることを示し、これは、縁部に沿った測定位置について、荷重‐応力相関を補正しなければならないことを暗示している。図２８を参照すると、パネルの縁部の中央Ｃから、図２８に「Ｘ」の印が付けられている試験領域２０８の中央までの、パネル２０４の縁部に沿った測定位置ｄが測定されている。

ローラ係合‐ローラ係合の変動性も、補正係数として考慮できる。ローラ係合（ｒｏｌｌｅｒ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）とは、ローラとパネル縁部との間の係合長さを指す。ローラ係合は典型的には公称値に設定されるが、縁部の直線性及び整列プロセスに応じて変動し得る。図２９は、荷重‐応力相関に対するローラ係合の影響の一例を示す。上記係合が０．７ｍｍと１．７ｍｍとの間で変動する場合、これは、荷重‐応力相関に対して１０％の影響を有していた。

頂点外破損（静的ＥＳＭＳのみ）‐静的ＥＳＭＳに関して、正確な応力測定のために、頂点外破損位置を補正係数として考慮しなければならない。というのは、応力はローラの頂点から離れるにつれて急激に降下するためである。図３０Ａは、試験パネルの頂点外破壊の一例の写真であり、図３０Ｂは、頂点外破壊位置に関する応力プロファイルのプロットである。

数学的には、補正係数は例えば以下のように公称荷重‐応力相関に適用できる：
応力＝Ｆ（Ｎ）×Ｃ１（ｔ）×Ｃ２（ｘ）×Ｃ３（Ｒ）×Ｃ４（Ｌ）×…
ここで、Ｆは公称荷重‐応力相関であり、Ｃ１～Ｃ４は、個々の変数、即ち厚さ（ｔ）、測定位置（ｘ）、ローラ係合（Ｒ）、及び頂点外破壊位置（Ｌ）のそれぞれを考慮する補正係数である。

エラーバー‐実際的な理由で容易に測定できない特定のパネル設計パラメータ又は測定プロセスにおける変動性は、エラーバーとして考慮できる。例えば、シーラント幅、位置、又はパネルを構成する個々のガラスの厚さの変動性を、エラーバーとして考慮できる。更に、ロードセル、オペレータ等からの誤差といった測定プロセスの変動性もまた、エラーバーとして考慮できる。補正係数及びエラーバーの両方を考慮した最終的な荷重‐応力相関を以下に示す：
応力＝Ｆ（Ｎ）×Ｃ１（ｔ）×Ｃ２（ｘ）×Ｃ３（Ｒ）×Ｃ４（Ｌ）×…±エラーバー
［パネルの破損確率を推定する方法］
［１．ＥＳＭＳに基づく強度分布の導出及び製品の信頼性の予測］
特定の用途におけるガラスの信頼性を予測する従来の方法は、強度試験に基づいて強度分布を導出するステップ、及びそれに続いて破損の確率を所与の基準サイズから生産サイズ全体へとスケーリングするステップを含む。このアプローチは長年にわたって良好に使用されてきたが、これは、所与のサイズを基準にした強度分布に依存するものである。十分な厚さを有するガラス試験片に対して実施される、４点曲げ及びリング・オン・リングのような、ガラス強度を試験する従来の手段は、試験されるエリアの応力場が一定であるという利点を有する。従って、このデータから強度分布を得る場合、結果として得られる分布は、試験されたエリア（リング・オン・リング試験の内側リングの内側、及び４点曲げ試験の内側ナイフの内側）を基準にしたものとなる。信頼性の予測のためにこれらの分布を使用するのは、この場合正しい。というのは、製品サイズに対する強度分布の基準サイズが分かっており、従って、ワイブルスケーリング（又はクロージャー）特性を利用して破損の確率を製品サイズへと容易にスケーリングできるためである。このアプローチを利用するためには、ワイブル強度分布を適用する基準サイズを把握する必要がある。

ＥＳＭＳ等の様々な新しい試験アプローチは、薄型ガラスの強度測定に使用されている。ＥＳＭＳは薄型ガラス縁部強度の評価に好適であるが、これは一定の応力場を有しない。静的ＥＳＭＳ試験では、応力場は中央のローラの周りで対称であり、パネル／シートの縁部に沿った応力を示す図３１に示されている。ここでは、破損部位の位置及び応力が星型で示されている。一般的な誤りは、破損位置の応力のみに基づいて強度分布を生成するというものである。このアプローチによる問題は、以下のようなものである：
・応力は中央のローラの位置において最大となり、この位置から離れると単調減少するため、結果として得られる強度は、「中央±破損部位から中央までの距離」の位置の中の最も弱い部位によって決まる。従って上記分布は、破損の部位の中の最も弱いきずのものとなる。この最も弱いきずの位置は変動するため、上記分布が得られる試験される長さも変動する。従って、分布は特定の長さを基準としないものとなる。

・破損応力より高い応力に耐える縁部の長さは、強度分布に劇的な影響を及ぼす場合があるため、考慮する必要がある。

結果として、破損部位の応力のみに基づく分布は、製品の信頼性の予測には使用できない。従って、確実な強度分布を導出するために、特別な方法が必要である。ＥＳＭＳについて強度分布を適切に決定するためには、長さ及び応力の影響をデコンボリューションしなければならず、また分布は特定の単位長を基準としなければならない。これを達成するための方法論が開発された。この方法論は：短い基準長（又は表面の信頼性の場合は基準面積）を定義するステップ；並びに破損した特定の基準長（又は面積）、破損時の応力、及び残存した特定の基準長（又は面積）が受けた応力を特定するステップを含む。次に、結果として得られたデータを統計的に分析して、既知の長さ（又は面積）に関する確実な強度分布を導出する。続いてこの分布を、信頼性を予測する目的で使用できる。このアプローチの詳細は本明細書では提供しない。

［動的ＥＳＭＳのデータ分析のための「簡略化された方法（Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｅｔｈｏｄ）」］
動的ＥＳＭＳに関して、本発明者らは、第１の破損データを用いることによって強度分布を導出するための簡略化された方法も実装した。この簡略化された方法は、応力プロファイルが全試験エリアにわたる動的ＥＳＭＳに関して一定であると仮定する。図３２は、「簡略化された方法」又は上述のセクションで概説した「特別な（Ｓｐｅｃｉａｌ）」方法によって分析された、パネルのバッチの強度分布を示す、応力に対する確率のプロットを示す。両方の方法からの結果には有意差がない。というのは、各段階的荷重において、全試験長における計測エリアの応力が略同一であり、段階的応力が小さいためである。これにより本発明者らは、動的ＥＳＭＳデータ分析において「特別な」方法に依存せず、従来のワイブル統計を使用できた。

［パネル破損モード］
パネル破損モードは、ＥＳＭＳで試験した場合にパネルが破壊され得る様々な様式又は位置を指す。一般的には、破壊を分類するために、パネル上に一定の又は予測可能な破壊位置を有することが好ましい。しかしながら、パネル構造及びきずの集合の複雑さにより、破壊位置の特定、及び正確な破損応力の理解が困難である場合がある。ここでは、パネルに見られる破損モード、及びパネルの破損応力を推定する方法の例を提供する。

縁部破損‐縁部破損は、表面１の縁部が張力下で破壊される場合のものである（図３３）。張力下での表面１の縁部破損は、ＥＳＭＳ試験から得ることを意図された破損モードである。しかしながら、この破損モードを得るためには、パネルを構成する２枚のガラスが、単一のガラスのように集合的に挙動することが必要となる。パネルを構成する２枚のガラスが２枚の別個のガラスのように挙動する場合、縁部破損が表面３の縁部にも発生する可能性があり、破壊位置の特定が複雑になる。単一のガラスとしてのパネルの挙動は、２枚のガラスを接着するシーラントが十分に硬化しており、また十分な幅を有し、測定されるパネル縁部に十分に近接していることを保証することによって、達成できる。例えばシーラントは、試験によって印加されるせん断応力による層間剥離を起こしてはならず、シーラントの弾性率は十分高い、典型的には１ＧＰａを超える必要があり、またシーラントは、荷重が印加される縁部の周りのエリアを十分に接着しなければならない。

シーラントの特性に対するパネルのこのような挙動は、シーラント‐縁部間の距離の変動に対する表面１及び３上の応力プロファイルの変化によって、より良好に説明できる。図３５は、シーラントとガラス縁部との間の空隙が０ｍｍである場合の、表面１及び表面３上の応力プロファイルを示す。シーラントの幅は約１ｍｍであり、剛性は３Ｇｐａである。ピーク応力は表面１の縁部にあり、表面３上の縁部応力は半分未満である。これは破壊が表面１のみに発生することになることを暗示している。図３６は、シーラントとガラス縁部との間の距離が２ｍｍに増大した場合の、表面１及び表面３上の応力プロファイルを示す。シーラントが荷重印加エリアから離れるように移動しているため、ピーク応力はこの場合、表面１及び３の縁部両方に存在する。表面３の縁部で破損が起きる確率はこの場合、表面１と同一である。

場合によっては、表面１及び３の縁部両方を同時に試験することが好ましいことがある。そのような場合、シーラントが上述の特性を有しないパネルを設計してよい。図３６に示されているように、ガラスが２枚の同一のガラスのように挙動するため、両方の縁部に関する破損応力は同一の相関に基づいて計算されることになる。

表面破損‐表面破損（ｓｕｒｆａｃｅ ｆａｉｌｕｒｅ）は、縁部付近、典型的には縁部の３ｍｍ以内において、張力下で表面１の表面に発生する破壊である（図３３）。パネルが２枚の別個のガラスのように挙動する場合、破損は表面３の表面にも発生し得る。縁部破損と同様、表面１及び３の両方を同時に試験することが好ましい場合、シーラントが上述の特性を有しないパネルを設計して、同一の相関を用いて応力を推定してよい。

圧縮側表面からの破損‐圧縮側表面からの破損（ｆａｉｌｕｒｅ ｆｒｏｍ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｉｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ）は、２つの外側ローラによって小さな引張応力が印加されていることによって、表面４の縁部又は表面に発生する破損を指す（図３３）。力の平衡により、各外側ローラの下の引張応力は、中央のローラが印加する応力の半分である。表面４上の応力は比較的小さいにもかかわらず、大きなきずが存在すれば、依然として表面４の縁部又は表面で破壊が発生し得る。一般的には表面１のみで破壊が起こることが依然として望ましいものの、これを利用して、表面１及び４の両方のきずを同時に試験することもできる。これは潜在的に、Ａ側及びＢ側の両方を試験するために２セットのローラを用いる必要を排除する。

隣接割れ‐隣接割れ（ａｄｊａｃｅｎｔ ｃｒａｃｋ）とは、既存の割れが荷重印加エリアへと伸長した場合に発生するものである（図３４）。実際において、既存の割れは隣接する試験領域内へと伝播し、後に破損の起点となる。この破損モードは多くの場合、試験領域間の距離が近すぎる場合に発生する。この破損モードを緩和する方法は、隣接する破壊の間及び試験位置の間に十分な距離が設けられていることを保証することである。
［計測器故障モード］計測器故障モード（ｇａｕｇｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ）は、計測器がパネル上の破壊の検出に失敗する、又はパネル上の破壊を誤って検出する可能性がある様式を説明する。

破壊検出漏れ‐破壊検出漏れ（ｍｉｓｓｅｄ ｂｒｅａｋ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）は、ＥＳＭＳがパネル上の破壊の検出に失敗した場合を指す。本発明者らは、これが多くの場合、割れからの破壊エネルギがロードセルの感度に対して小さい場合に発生することを発見した。場合によっては、２枚のガラスを一体に接着する下層のシーラントによって、割れが接着されたままとなることがある。

破壊誤検出‐破壊誤検出（ｆａｌｓｅ ｂｒｅａｋ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）は、実際に破壊が発生していないときにＥＳＭＳが破壊を検出する場合を指す。本発明者らは、これが多くの場合、ロードセルの感度が環境からのノイズに対して高すぎる場合に発生することを発見した。

破壊を識別するための機械学習
ＥＳＭＳでの割れの検出において、パネルサンプルを、異なる複数の照明及び倍率で、カメラを用いてキャプチャする。画像フレームからパネルの割れを画定するために、手作業で形成された特徴を識別するのは困難である。キャプチャされたビデオサンプルは、大半の画像フレームを、割れの無いガラスとして有している。収集したデータからは、割れたガラスの画像フレームはごく限られた数しかない。この問題は、教師なし学習を用いた異常検出として処理される。換言すれば、機械学習モデルは、正常な画像を用いて訓練され、共通の特徴を発見する。次にエンコーダ及びデコーダを用いて外れ値を検出し、外れ値の画像を異常画像として扱う。この場合では、割れを有する画像が異常画像として検出されることになる。図３７は機械学習モデルを示す。

３つの畳み込みニューラルネットワークが存在する。ネットワークのうちの２つ、Ｇ及びＤは、訓練データを用いた敵対的な教師なし学習であり、上記訓練データは標的クラスのみで構成される。具体的には、Ｇは正のサンプルを再構築することを学習し、特徴重み付けｚ及びＧ（ｚ）を用いて検出器Ｄを騙そうとする。一方でＤは、オリジナルの（正の）サンプルを再構築されたサンプルから区別することを学習する。このように、Ｄは、全ての正のサンプルの空間によって特徴づけられる概念のみを学習するため、正のクラスと新規のクラスとの区別に使用できる。別のニューラルネットワークＥも存在し、これは、画像から正確な特徴重み付けを抽出できるＧの挙動をミラーリングするように訓練されたものである。その一方でＧは、正のサンプルを効率的に再構築することを学習し、負の（即ち新規の）サンプルについては入力を正確に再構築できないため、負のサンプルに関してデシメータ（又は非公式にはディストータ）として機能する。試験段階では、Ｄは実際の新規性検出器として動作し、その一方でＧは、正の、即ち目標のサンプルを十分に再構築して、いずれの所与の負の、即ち新規のサンプルを間引く（又は歪める）ことにより、検出器の性能を向上させる。

本発明者らのＥＳＭＳの場合について、入力画像がｘ（画像）である場合、これはニューラルネットワークＥに入り、特徴重み付けＥ（ｘ）を生成することになる。Ｅ（ｘ）に等しいＺを定義すると、ＺはニューラルネットワークＧを通過してＧ（ｚ）（画像）となる。（Ｇ（ｚ），ｚ）及び（ｘ，Ｅ（ｘ））がニューラルネットワークＤを通って同様のスコアを達成し、（Ｇ（ｚ），ｚ）がＤを通って高いスコアを達成する場合、入力ｘは正常／正の場合である。それ以外の場合は異常／負の場合である。

本明細書に記載の実施形態及び機能的動作は、本明細書で開示されている構造及びその構造的均等物を含む、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア若しくはハードウェア、又はこれらのうちの１つ以上の組み合わせに実装できる。本明細書に記載の実施形態は、１つ以上のコンピュータプログラム製品、即ちデータ処理装置による実行又はデータ処理装置の動作の制御のために有形プログラムキャリア上でエンコードされるコンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして、実装できる。有形プログラムキャリアは、コンピュータ可読媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶デバイス、機械可読記憶基板、メモリデバイス、又はこれらのうちの１つ以上の組み合わせとすることができる。

用語「プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」又は「コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」は、例えばプログラマブルプロセッサ、コンピュータ又は複数のプロセッサ若しくはコンピュータを含む、データを処理するための全ての装置、デバイス及び機械を包含できる。プロセッサとしては、ハードウェアに加えて、問題となっているコンピュータプログラムのための実行環境を構築するコード、例えばプロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、又はこれらのうちの１つ以上の組み合わせを構成するコードが挙げられる。

（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト又はコードとしても知られる）コンピュータプログラムは、コンパイラ型言語又はインタープリタ型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン若しくは計算環境での使用に適した他のユニットとして展開できる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内の１つのファイルに必ずしも対応しない。プログラムは、他のプログラム若しくはデータ（例えばマークアップ言語文書中に格納された１つ以上のスクリプト）を保持するファイルの一部分に、又は複数の協調したファイル（例えば１つ以上のモジュール、サブプログラム若しくはコードの一部分を格納したファイル）に、格納できる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、又は、１箇所にある、若しくは複数の場所に分散され通信ネットワークによって相互接続された、複数のコンピュータ上で、実行されるように展開できる。

本明細書に記載のプロセスは、入力データを操作して出力を生成することによって機能を実行するために１つ以上のコンピュータプログラムを実行する、１つ以上のプログラム可能なプロセッサによって実行できる。プロセス及び論理フローは、専用の論理回路、一例を挙げるとＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行することもでき、装置は、そのような専用の論理回路として実装してよい。

コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用及び専用のマイクロプロセッサの両方、並びに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリ又はランダムアクセスメモリ又はその両方から、命令及びデータを受信する。コンピュータの必須要素は、命令を実行するための少なくとも１つのプロセッサ、並びに命令及びデータを記憶するための１つ以上のデータメモリデバイスである。一般に、コンピュータは、データを記憶するための１つ以上の大容量記憶装置（例えば磁気ディスク、光磁気ディスク若しくは光ディスク）を含むことになるか、又は大容量記憶装置に対してデータを送受信するために動作可能に結合することになるか、又はその両方となる。しかしながら、コンピュータはこれらのデバイスを有する必要はない。更にコンピュータは、別のデバイス、一例を挙げると携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）に、埋め込むこともできる。

コンピュータプログラム命令及びデータの記憶に好適なコンピュータ可読媒体は、不揮発性メモリ、媒体及びメモリデバイスを含む全ての形態のデータメモリ、例えば半導体メモリデバイス（例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば内蔵ハードディスク又は取り外し可能なディスク）、光磁気ディスク、並びにＣＤ‐ＲＯＭディスク及びＤＶＤ‐ＲＯＭディスク等を含む。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補完でき、又は専用論理回路に組み込むことができる。

ユーザとの対話を提供するために、本明細書に含まれる図面に示されているように、本明細書に記載の実施形態は、情報をユーザに表示するための表示装置（例えばＣＲＴ（ブラウン管）又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ等）と、ユーザがコンピュータに入力するための手段であるキーボード及びポインティングデバイス（例えばマウス又はトラックボール又はタッチスクリーン）とを有するコンピュータ上で実装できる。他の種類のデバイスを用いて、ユーザとの対話を提供することもできる。例えばユーザからの入力は、音響入力、音声入力又は触覚入力を含むいずれの形態で受信できる。

本明細書に記載の実施形態は、バックエンドコンポーネント（例えばデータサーバ）を含む、又はミドルウェアコンポーネント（例えばアプリケーションサーバ）を含む、又はフロントエンドコンポーネント（例えば、それを通してユーザが本明細書に記載の主題の実装形態と対話できるグラフィカルユーザインターフェース若しくはウェブブラウザを有する、クライアントコンピュータ）を含む、又は１つ以上の上述のバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、若しくはフロントエンドコンポーネントのいずれの組み合わせを含む、計算システム内で実装できる。システムのコンポーネントは、デジタルデータ通信のいずれの形態又は媒体（例えば通信ネットワーク）によって相互接続できる。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及び広域ネットワーク（ＷＡＮ）（例えばインターネット）が挙げられる。

計算システムは、クライアント及びサーバを含むことができる。クライアント及びサーバは一般に、互いから離れており、典型的には通信ネットワークを介して対話する。クライアントとサーバとの関係は、各コンピュータ上で実行される、互いに対してクライアント‐サーバ関係を有する複数のコンピュータプログラムによって生成される。

本開示の様々な実施形態は、当該特定の実施形態に関連して記載されている特定の特徴、要素又はステップを伴い得ることが理解されるだろう。また、ある特定の特徴、要素又はステップは、ある特定の実施形態に関連して記載されていても、例示されていない組み合わせ又は順列で、相互交換してよく、又は代替実施形態と組み合わせてよいことが理解されるだろう。

また本明細書中で使用される場合、用語「上記（ｔｈｅ）」、「ある（ａ又はａｎ）」は「少なくとも１つの（少なくとも１つの）」を意味し、そうでないことが明示されていない限り、「唯一の（ｏｎｌｙ ｏｎｅ）」に限定されてはならないことも理解されたい。従って例えば「ある構成部品（ａ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」に関する言及は、文脈によってそうでないことが明示されていない限り、２つ以上のこのような構成部品を有する例を含む。

本明細書において、範囲は、「約（ａｂｏｕｔ）」ある特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までとして表現され得る。このような範囲が表現されている場合、その例は、上記ある特定の値から、及び／又は上記別の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」を用いることにより、値が概数として表現されている場合、上記特定の値は別の態様を形成することが理解されるだろう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関連でも、他方の端点とは独立しても、重要であることが理解されるだろう。

本明細書中で使用される場合、用語「略（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）」、「実質的に、略（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及びこれらの変形形態は、記載されている特徴が、ある値又は記載と等しいか又はおおよそ等しいことを記述することを意図している。更に、「略同様の（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｓｉｍｉｌａｒ）」は、２つの値が等しいか又はおおよそ等しいことを指すことを意図している。いくつかの実施形態では、「略同様の」は、互いの約１０％以内、例えば互いの約５％以内又は互いの約２％以内の値を指すことができる。

そうでないことが言明されていない限り、本明細書に記載のいずれの方法が、そのステップを特定の順序で実施することを必要とするものとして解釈されることは、全く意図されていない。従って、ある方法クレームが、そのステップが従うべき順序を実際に列挙していない場合、又はステップをある特定の順序に限定するべきであることが、特許請求の範囲若しくは説明中で具体的に言明されていない場合、いずれの特定の順序が推定されることは全く意図されていない。

特定の実施形態の様々な特徴、要素又はステップが、移行句「…を含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を用いて開示される場合があるが、移行句「…からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」又は「…から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」を用いて記載され得るものを含む代替実施形態も含意されていることを理解されたい。従って例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む装置に対して含意されている代替実施形態は、装置がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、及び装置がＡ＋Ｂ＋Ｃから本質的になる実施形態を含む。

本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形を本開示に対して実施できることは、当業者には理解されるだろう。本開示の精神及び内容を組み込んだ、本開示の実施形態の修正、組み合わせ、部分的組み合わせ及び変形が、当業者には想起され得るため、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある全てを含むものとして解釈されるものとする。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
材料のシートの縁部強度を試験するための装置であって、上記装置は：
上記装置の試験領域内の上記材料のシートの縁部に沿って、３点曲げ荷重を選択的に印加するよう構成された、複数のアセンブリであって、上記複数のアセンブリは、上記３点曲げ荷重を印加することによって、上記試験領域内の上記材料のシート上で荷重印加状態を確立でき、また上記３点曲げ荷重を印加しないことによって、上記試験領域内の上記材料のシート上で無荷重状態を確立できる、複数のアセンブリ；
上記材料のシートが上記無荷重状態である場合及び上記材料のシートが上記荷重印加状態である場合に、上記試験領域内の上記材料のシートの歪みを光学測定するよう構成された、検出機構であって、上記荷重印加状態における歪みは、上記３点曲げ荷重によって生成される、検出機構；並びに
測定された上記歪みに基づいて上記材料のシート内の応力を決定するよう構成された、プロセッサ
を備える、装置。

実施形態２
上記複数のアセンブリは、２つの対向するアセンブリを備え、上記２つの対向するアセンブリのうちの第１のアセンブリは、上記シートの第１の側面に係合するための単一のアーチ状部材を備え、上記２つの対向するアセンブリのうちの第２のアセンブリは、上記第１の側面と対向する上記シートの第２の側面に係合するための２つの離間したアーチ状部材を備え、
上記２つの離間したアーチ状部材は、上記２つの離間したアーチ状部材の間に上記試験領域を画定する、実施形態１に記載の装置。

実施形態３
上記単一のアーチ状部材は、上記２つの離間したアーチ状部材の間で垂直に整列される、実施形態２に記載の装置。

実施形態４
上記検出機構は、上記２つの離間したアーチ状部材の間の上記試験領域内の上記シートの上記第２の側面の表面の１つ以上の画像を取得するように位置決めされた、カメラの第１のペアを備え、
上記検出機構は、上記カメラの第１のペアを用いて取得された、上記シートの上記第２の側面の上記表面の上記画像から、上記材料のシート内の上記歪みを光学的に測定する、実施形態１に記載の装置。

実施形態５
上記アーチ状部材は、非回転式ブッシュ、円筒状ローラ、ベルトローラ、又はベアリングローラである、実施形態２に記載の装置。

実施形態６
上記試験領域内の上記シートの上記表面上に設けられたパターンは、上記材料のシート内の上記歪みの光学的な測定を促進する、実施形態１に記載の装置。

実施形態７
上記検出機構は、上記試験領域以外の領域の上記シートの上記第２の側面の上記表面の画像を取得するように位置決めされた、カメラの第２のペアを更に備える、実施形態４に記載の装置。

実施形態８
上記検出機構は、上記２つの離間したアーチ状部材の間の上記試験領域内の上記シートの垂直端面の１つ以上の画像を取得するように位置決めされた、少なくとも１つのカメラを備え、
上記検出機構は、上記少なくとも１つのカメラを用いて取得された、上記シートの上記垂直端面の上記画像から、上記材料のシート内の上記歪みを光学的に測定する、実施形態１に記載の装置。

実施形態９
上記検出機構は、上記試験領域以外の領域の上記シートの垂直端面の画像を取得するように位置決めされた、少なくとも１つの追加のカメラを更に備える、実施形態８に記載の装置。

実施形態１０
材料のシートの縁部強度を、上記シートの縁部に沿って試験する方法であって、上記方法は：
上記シートの上記縁部に沿った関心対象領域において、上記シートの表面上に視覚的マーカーの表面パターンを適用するステップ；
上記関心対象領域に３点曲げ荷重を全く印加することなく、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第１の光学画像を取得するステップ；
３点曲げ荷重を、上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域に印加するステップ；
上記３点曲げ荷重を上記関心対象領域に印加している間に、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第２の光学画像を取得するステップ；並びに
上記第１の光学画像及び上記第２の光学画像に基づいて、上記３点曲げ荷重の印加に起因する、上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面に対する応力を決定するステップ
を含む、方法。

実施形態１１
上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面上の応力を決定する上記ステップは：
上記第１の光学画像に基づいて、無荷重状態の上記関心対象領域内の上記材料のシートの歪みを測定するステップ；
上記第２の光学画像に基づいて、上記３点曲げ荷重が印加されている荷重印加状態の上記関心対象領域内の上記材料のシートの歪みを測定するステップ；及び
上記無荷重状態での測定された上記歪みを、上記荷重印加状態での測定された上記歪みと比較することによって、印加された上記３点曲げ荷重によって誘発された上記シートの上記歪みを決定するステップ
を含む、実施形態１０に記載の方法。

実施形態１２
上記第２の光学画像に基づいて、上記荷重印加状態の上記関心対象領域内の上記材料のシートの上記歪みを測定する上記ステップは：
上記第１の光学画像内の上記視覚的マーカーの位置と比較した、上記第２の光学画像内の上記視覚的マーカーの変位を決定するステップ
を含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面上の上記応力を決定する上記ステップは：
上記関心対象領域内の上記材料のシートの測定された上記歪みを生成するために必要となる応力を計算するステップ
を含む、実施形態１２に記載の方法。

実施形態１４
上記視覚的マーカーの上記表面パターンを印加する上記ステップは、上記シートの上記表面上に画像を印刷、コーティング、噴霧、エッチング、貼付、又は投影するステップを含む、実施形態１０に記載の方法。

実施形態１５
上記第１の光学画像及び上記第２の光学画像は、少なくとも１つのカメラを備える光学系を用いて取得される、実施形態１０に記載の方法。

実施形態１６
試験領域を備えた試験装置を用いて、材料のシートの縁部強度を、上記シートの縁部に沿って試験する方法であって、上記方法は：
上記シートの上記縁部に沿った関心対象領域において、上記シートの表面上に視覚的マーカーの表面パターンを適用するステップ；
上記試験装置を通して上記材料のシートを連続的に前進させるステップであって、上記シートの上記縁部は、上記試験領域を通過する上記シートの部分に対して３点曲げ荷重が印加されている間に、上記試験領域を通って前進する、ステップ；
上記シートの上記縁部が上記試験領域を通って連続的に前進する間に、ただし上記関心対象領域が上記試験領域に到達する前に、上記関心対象領域における上記シートの上記表面の第１の光学画像を取得するステップ；
上記３点曲げ荷重を印加している間に上記関心対象領域が上記試験領域内へと前進したときに、上記シートの上記関心対象領域の上記表面の第２の光学画像を取得するステップ；並びに
上記第１の光学画像及び上記第２の光学画像に基づいて、上記３点曲げ荷重の印加に起因する、上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面に対する応力を決定するステップ
を含む、方法。

実施形態１７
上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面上の応力を決定する上記ステップは：
上記第１の光学画像に基づいて、無荷重状態の上記関心対象領域内の上記材料のシートの歪みを測定するステップ；
上記第２の光学画像に基づいて、上記３点曲げ荷重が印加されている荷重印加状態の上記関心対象領域内の上記材料のシートの歪みを測定するステップ；及び
上記無荷重状態での測定された上記歪みを、上記荷重印加状態での測定された上記歪みと比較することによって、印加された上記３点曲げ荷重によって誘発された上記シートの上記歪みを決定するステップ
を含む、実施形態１６に記載の方法。

実施形態１８
上記第２の光学画像に基づいて、上記荷重印加状態の上記関心対象領域内の上記材料のシートの歪みを測定する上記ステップは：
上記第１の光学画像内の上記視覚的マーカーの位置と比較した、上記第２の光学画像内の上記視覚的マーカーの変位を決定するステップ
を含む、実施形態１７に記載の方法。

実施形態１９
上記シートの上記縁部に沿った上記関心対象領域の上記表面上の応力を決定する上記ステップは、上記関心対象領域内の上記材料のシートの測定された上記歪みを生成するために必要となる応力を計算するステップを含む、実施形態１８に記載の方法。

実施形態２０
上記第１の光学画像及び上記第２の光学画像は、ステレオカメラのペアを備える光学系によって取得される、実施形態１６に記載の方法。

実施形態２１
上記視覚的マーカーの上記表面パターンを印加する上記ステップは、上記シートの上記表面上に画像を印刷、コーティング、噴霧、エッチング、貼付、又は投影するステップを含む、実施形態１６に記載の方法。

２００ 装置、試験装置
２０２ テーブル、サンプルステージ
２０４ 試験シート、試験サンプルシート、ガラスシート、シート、材料のシート
２０４ｅ 端面、垂直端面
２０５ 縁部
２０６ アセンブリ
２０６ａ アセンブリ、第１のアセンブリ
２０６ｂ アセンブリ、第２のアセンブリ
２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ ローラアセンブリ
２０８ 試験領域
２１４ プロセッサ
２１５ ローラ
２１６ ピーク歪み位置
２１７ 遠方場位置
２１８ 下部ローラ、下側のローラ、アーチ状部材、ローラ
２２０ａ、２２０ｂ 上側ローラ、上部ローラ、アーチ状部材、ローラ
２２２ 第１の光学系、光学系
２２２ａ、２２２ｂ ＣＣＤカメラ、カメラ、ステレオカメラ
２２２ｃ、２２２ｄ カメラ
２２４ａ、２２４ｂ ステレオカメラ、カメラ
２２４ｃ、２２４ｄ カメラ
２２６ シート２０４の上側面、第２の側面、上面、表面
２２８ ディスプレイ
２３０ 表面パターン、スペックルドット表面パターン、スペックルパターン
２３２、２３４ 微小マイクロメートルレベルアジャスタ
２３６ａ、２３６ｂ ダボ、整列ピン
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ ベルトローラ、ベルト
２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ 駆動シャフト
２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ アーチ状テンショナー
２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃ ベアリングローラ
２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃ ローラボール
２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ ソケット
４１０ａ、４１０ｂ 厚さセンサ

Claims (15)

1. 材料のシートの縁部強度を試験するための装置であって、前記装置は：
   前記装置の試験領域内の前記材料のシートの縁部に沿って、３点曲げ荷重を選択的に印加するよう構成された、複数のアセンブリであって、前記複数のアセンブリは、前記３点曲げ荷重を印加することによって、前記試験領域内の前記材料のシート上で荷重印加状態を確立でき、また前記３点曲げ荷重を印加しないことによって、前記試験領域内の前記材料のシート上で無荷重状態を確立できる、複数のアセンブリ；
   前記材料のシートが前記無荷重状態である場合及び前記材料のシートが前記荷重印加状態である場合に、前記試験領域内の前記材料のシートの歪みを光学測定するよう構成された、検出機構であって、前記荷重印加状態における歪みは、前記３点曲げ荷重によって生成される、検出機構；並びに
   測定された前記歪みに基づいて前記材料のシート内の応力を決定するよう構成された、プロセッサ
   を備える、装置。
2. 前記複数のアセンブリは、２つの対向するアセンブリを備え、前記２つの対向するアセンブリのうちの第１のアセンブリは、前記シートの第１の側面に係合するための単一のアーチ状部材を備え、前記２つの対向するアセンブリのうちの第２のアセンブリは、前記第１の側面と対向する前記シートの第２の側面に係合するための２つの離間したアーチ状部材を備え、
   前記２つの離間したアーチ状部材は、前記２つの離間したアーチ状部材の間に前記試験領域を画定する、請求項１に記載の装置。
3. 前記単一のアーチ状部材は、前記２つの離間したアーチ状部材の間で垂直に整列される、請求項２に記載の装置。
4. 前記検出機構は、前記２つの離間したアーチ状部材の間の前記試験領域内の前記シートの前記第２の側面の表面の１つ以上の画像を取得するように位置決めされた、カメラの第１のペアを備え、
   前記検出機構は、前記カメラの第１のペアを用いて取得された、前記シートの前記第２の側面の前記表面の前記画像から、前記材料のシート内の前記歪みを光学的に測定する、請求項１に記載の装置。
5. 前記アーチ状部材は、非回転式ブッシュ、円筒状ローラ、ベルトローラ、又はベアリングローラである、請求項２に記載の装置。
6. 前記試験領域内の前記シートの前記表面上に設けられたパターンは、前記材料のシート内の前記歪みの光学的な測定を促進する、請求項１に記載の装置。
7. 前記検出機構は、前記試験領域以外の領域の前記シートの前記第２の側面の前記表面の画像を取得するように位置決めされた、カメラの第２のペアを更に備える、請求項４に記載の装置。
8. 前記検出機構は、前記２つの離間したアーチ状部材の間の前記試験領域内の前記シートの垂直端面の１つ以上の画像を取得するように位置決めされた、少なくとも１つのカメラを備え、
   前記検出機構は、前記少なくとも１つのカメラを用いて取得された、前記シートの前記垂直端面の前記画像から、前記材料のシート内の前記歪みを光学的に測定する、請求項１に記載の装置。
9. 前記検出機構は、前記試験領域以外の領域の前記シートの垂直端面の画像を取得するように位置決めされた、少なくとも１つの追加のカメラを更に備える、請求項８に記載の装置。
10. 材料のシートの縁部強度を、前記シートの縁部に沿って試験する方法であって、前記方法は：
    前記シートの前記縁部に沿った関心対象領域において、前記シートの表面上に視覚的マーカーの表面パターンを適用するステップ；
    前記関心対象領域に３点曲げ荷重を全く印加することなく、前記関心対象領域における前記シートの前記表面の第１の光学画像を取得するステップ；
    ３点曲げ荷重を、前記シートの前記縁部に沿った前記関心対象領域に印加するステップ；
    前記３点曲げ荷重を前記関心対象領域に印加している間に、前記関心対象領域における前記シートの前記表面の第２の光学画像を取得するステップ；並びに
    前記第１の光学画像及び前記第２の光学画像に基づいて、前記３点曲げ荷重の印加に起因する、前記シートの前記縁部に沿った前記関心対象領域の前記表面に対する応力を決定するステップ
    を含む、方法。
11. 前記シートの前記縁部に沿った前記関心対象領域の前記表面上の応力を決定する前記ステップは：
    前記第１の光学画像に基づいて、無荷重状態の前記関心対象領域内の前記材料のシートの歪みを測定するステップ；
    前記第２の光学画像に基づいて、前記３点曲げ荷重が印加されている荷重印加状態の前記関心対象領域内の前記材料のシートの歪みを測定するステップ；及び
    前記無荷重状態での測定された前記歪みを、前記荷重印加状態での測定された前記歪みと比較することによって、印加された前記３点曲げ荷重によって誘発された前記シートの前記歪みを決定するステップ
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第２の光学画像に基づいて、前記荷重印加状態の前記関心対象領域内の前記材料のシートの前記歪みを測定する前記ステップは：
    前記第１の光学画像内の前記視覚的マーカーの位置と比較した、前記第２の光学画像内の前記視覚的マーカーの変位を決定するステップ
    を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記シートの前記縁部に沿った前記関心対象領域の前記表面上の前記応力を決定する前記ステップは：
    前記関心対象領域内の前記材料のシートの測定された前記歪みを生成するために必要となる応力を計算するステップ
    を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記視覚的マーカーの前記表面パターンを印加する前記ステップは、前記シートの前記表面上に画像を印刷、コーティング、噴霧、エッチング、貼付、又は投影するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記第１の光学画像及び前記第２の光学画像は、少なくとも１つのカメラを備える光学系を用いて取得される、請求項１０に記載の方法。

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