JP4177556B2 - 板ガラス及び他の透光性材料の光学的品質を測定し、欠陥を検出するための方法並びに装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載された板ガラス及び他の透光性材料の光学的品質を測定し、材料中の欠陥を検出するための方法及び装置に関し、前記方法及び装置は以下、ガラスに適用された場合につき説明されている。
【０００２】
板ガラス、特にフロートガラスの光学的品質を測定するための方法として、ガラスを通して、又はガラス上の照明装置の反射を観察することにより照明装置を監視するビデオカメラが配置されたものが周知である。この場合、ビデオカメラの焦点は各々ガラス上及びシート上にある。この工程では、ビデオカメラはガラスの品質に応じて信号を生成する。これらの信号は、連続して評価される。
【０００３】
図１は、最新技術による方法を図示している。ビデオカメラ１又はセルカメラが、暗い領域を上部に配した照明装置３をガラスシート２を通して監視するために配されている。
【０００４】
ガラス２が欠陥のない材料である場合、カメラ１は暗い領域４を写す。欠陥がある場合、ガラス２の光学的効果はカメラ１の視野を歪ませる、及び／又は偏向させる。この効果は大きく、カメラ１の視野が部分的又は全体的に明るい領域５へと移動し、ビデオ信号が相応の変化を受ける。
【０００５】
暗い領域４は常時、振動または曲り（例えば温度の影響で）によってカメラ１の視野が明るい領域５へと移動しないだけの大きさがなければならない。この目的のため、本システムの感度はデッドゾーンによって制限される。
【０００６】
欠陥によって歪められた視野が暗い領域４と明るい領域５との境界領域に位置している限り、エラー信号の振幅は歪みの度合いに依存する。しかしながら、この振幅はテスト時のシート２の汚れにも影響されるため、歪みの度合いを測定することは不可能にされている。
【０００７】
ガラス内の欠陥は通常、芯（泡、介在物）を有する。ガラスの欠陥の芯は主に光を吸収するため、芯の測定は明るい領域５においてのみ可能である。暗い領域４では芯の測定は不可能である。
【０００８】
本発明の目的は、デッドゾーンが存在せず、歪みの程度（屈折力）及びガラスの欠陥の大きさが検出され得る、請求項１の前提部分に記載された方法を提供することにある。さらに、ガラス内の欠陥の芯を測定する可能性も提供される。
【０００９】
本発明によれば、上述の目的は、その色及び／又は光度が一方の外縁から他方の外縁に一定の方法で変化する照明装置を使用し、欠陥の無い状態のガラスにおけるビデオカメラの観察スポットを実質的に照明装置の中央に位置させ、照明装置はそれに加えて色及び／又は光度に対応して２つのビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ を割り当てられ、ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ の強度の変化がガラスの品質の評価に使用されることにより達成される。
【００１０】
優位な変形例は、照明装置が異なる色の照明用ハーフを備え、且つビデオカメラが、各色に割り当てられているビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ を有する少なくとも１つの色集積回路を含むことを特徴とする。
【００１１】
従って、照明装置は２つの色付けされたハーフ（例えば、赤色／緑色）を備えている。ビデオカメラは色集積回路を含み、ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ は２つの色に割り当てられている。
【００１２】
欠陥のない状態のシートにおいては、観察スポットは実質的に照明の中央に位置する。２つの電圧は実質的に互いに等しい。但し、観察スポットが光学的な変形によって歪曲又は変形されると、２つの電圧Ｕ₁ 、Ｕ₂ は一方が上昇し、他方が減少することになる。
【００１３】
２つの電圧から次のように導くと、
Ｕpos ＝（Ｕ₁ −Ｕ₂ ）／（Ｕ₁ ＋Ｕ₂ ）
その振幅がカメラの観察スポットの位置にのみ依存する電圧Ｕpos となる。または、２つのビデオ信号の差異のみを観察スポットの各々歪曲及び位置の尺度として使用することも可能である。
【００１４】
上述の配置においては、デッドゾーンは存在しない。
【００１５】
Ｕpos の振幅は、欠陥による歪曲の強度の尺度である。
【００１６】
汚れによる妨害は双方の電圧に影響するので、上述の式の項では除去されている。
【００１７】
Ｕ_h ＝Ｕ₁ ＋Ｕ₂
を適用すると明るい領域が実感される。Ｕ_h の負の信号のみを評価すれば、欠陥の芯の測定が可能になる。
【００１８】
上述の方法では、カメラの焦点深度による照明スポットの拡大が位置変更の測定に利用されている。開口が小さく焦点深度が大きい場合、段階密度式のカラーフィルタの使用が可能になる。
【００１９】
Ｕ₁ 及びＵ₂ は、２つの照明用ハーフの同期切換からも取得することができる。この目的のために、照明は走査毎に切換される。それ故Ｕ₁ 及びＵ₂ は、常に現行の走査と先行走査からのビデオ信号となる。照明の色は無作為に選択することが可能であり、使用されるカメラは白黒カメラでもよい。
【００２０】
評価に際しては、汚れは完全に除去され、歪曲は事実上、変化なしに保たれる。
【００２１】
本発明のさらなる特徴は、以下で説明される図から明白である。
【００２２】
本明細書の導入部で既に論じたように、図１は、最新技術によって板ガラスにおける欠陥を検出する方法を示している。本方法においては、ビデオカメラ１、ガラスシート２、及び暗い領域４と明るい領域５とを有した照明装置３を備える。ガラス２内に欠陥があれば、ビデオカメラ１の観察スポットが暗い領域４から明るい領域５に移動される。この変位が検出され評価される。
【００２３】
図２は、ガラスシート２を通して照明装置３を見るように配置されたビデオカメラ１を使用して実行する本発明方法の一形態を略示している。この構成においては、ビデオカメラ１の焦点はガラスシート２上にある。
【００２４】
照明装置３は、異なる色を有する２つの照明用ハーフ３ａ、３ｂを備えている。例えば、照明用ハーフ３ａは赤色、照明用ハーフ３ｂは緑色である。装置の内部にはランプ８が配置され、その上にビデオカメラの観察スポット６がある表面は透明である。ガラス２が欠陥のない状態である場合は、観察スポット６は実質的に２つの照明用ハーフ３ａ、３ｂの中間に位置する。
【００２５】
各照明用ハーフ３ａ、３ｂ、即ち例えば赤色及び緑色の各色には、ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ が割り当てられている。この関係では、ビデオカメラ１に少なくとも１つの色集積回路が備えられている。ガラス２が欠陥の無い状態であれば、２つのビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ はその強度が略等しい。ガラス２に欠陥があれば、観察スポット６は図２の矢印９が示すように移動される。これにより、一方のビデオ信号が強くなり他方は弱くなる。次にはこの変化が、本明細書の導入部で説明されたように評価される。
【００２６】
複数のカメラを組み合わせて使用すれば、希望する任意の幅の試験を高解像度で完璧に実行することができる。
【００２７】
図３は、光源又はランプ８と段階密度式カラーフィルタ７とを備えた照明装置３の略図である。照明装置３では、色の段階的変化が一方の外縁１０ａから他方の外縁１０ｂへと連続的に減少している。例えば、１２では赤色の段階的変化が示されており、１３では緑色の段階的変化が示されている。またこの場合は、ビデオカメラ１の観察スポット６（図２参照）は実質的に照明装置３の中間１１に位置している。この場合もやはり、ガラス２における欠陥によって観察スポット６が移動すると（図２参照）、ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ の変化に影響する。
【００２８】
図４は、明るい領域と暗い領域とを交互に有する照明装置３を示している。この装置では、照明装置３は隔壁１４によって２つの部分領域３ａ、３ｂに分割されている。ビデオカメラの観察スポット６は、実質的に２つの照明用ハーフ３ａ、３ｂの中間に配置されている。各部分領域には、各々照明要素８が割り当てられている。照明用ハーフ３ａ、３ｂの切換は、カメラ１の線周波数と同期して行われる。従って、照明用ハーフ３ａ、３ｂのどちらが点灯されても、実質的に同じ大きさのビデオ信号が取得される。欠陥がある場合は、観察スポット６が移動される。欠陥のあるところでは、この移動は、照明用ハーフ３ａ、３ｂのどちらが現在アクティブであるかに応じて信号の振幅に異なる影響を与える。２つの連続線は、一対の信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ を構成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 最新技術による測定方法を示している。
【図２】 照明装置の２つに彩色された照明用ハーフを使用して実行される本発明方法の略図である。
【図３】 段階密度式カラーフィルタを有する照明装置を示している。
【図４】 明るい領域と暗い領域を交互に有する照明装置を示している。

Claims (8)

1. ビデオカメラ１は、板ガラス及びフロートガラスを含む透光性材料２を通して、照明装置３を監視するために配置されており、焦点は透光性材料２の上にあり、ビデオカメラ１は、透光性材料２の品質に依存した信号を生成し、該信号を評価することにより、透光性材料２の光学的品質を測定し、かつその中の欠陥を検出するための方法であって、
   ２つの照明用ハーフ３ａ，３ｂを備え、その色及び／又は光度が一方の外縁から他方の外縁へと一定の方法で変化されるように構成された照明装置３が使用され、
   欠陥の無い状態の透光性材料２におけるビデオカメラ１の観察スポット６は、実質的に照明装置３の中間に配置されており、
   照明装置３は、それに加えて、色及び／又は光度に対応し、照明用ハーフ３ａ，３ｂの同期切換により得られる２つのビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ を割り当てられており、
   ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ の強度の変化が透光性材料２の品質を評価するために用いられることを特徴とする方法。
2. 照明装置３の照明用ハーフ３ａ，３ｂは、異なる色を有し、ビデオカメラ１は少なくとも１つの色集積回路を含み、ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ を各色に割り当ててあることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 照明装置３は、段階密度式カラーフィルタ７を備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 照明用ハーフ３ａ，３ｂは、交互に切換られることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. ２つのビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ の差異は、欠陥によって生じる歪みの尺度として用いられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の方法。
6. 欠陥によって生じる歪みの尺度として、下記の関係式が用いられることを特徴とする請求項５記載の方法。
   Ｕpos ＝（Ｕ₁ −Ｕ₂ ）／（Ｕ₁ ＋Ｕ₂ ）
7. 透光性材料２の中の欠陥の芯の大きさの測定は、ビデオ信号Ｕ₁ 、Ｕ₂ の和の最大値、即ちＵ_h ＝Ｕ₁ ＋Ｕ₂ からの偏差を用いて行われることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の方法。
8. ビデオカメラ１が、板ガラス及びフロートガラスを含む透光性材料２を通して、照明装置３を監視するために配置されており、焦点は透光性材料２の上にあり、ビデオカメラ１が、透光性材料２の品質に依存した信号を生成し、該信号を評価することにより、透光性材料２の光学的品質を測定し、かつその中の欠陥を検出する装置であって、
   照明装置３は、２つの照明用ハーフ３ａ，３ｂを備え、その色及び／又は光度が一方の外縁から他方の外縁へと一定の方法で変化し、色及び／又は光度に対応し、照明用ハーフ３ａ，３ｂの同期切換により得られる２つのビデオ信号Ｕ ₁ 、Ｕ ₂ を割り当てられており、
   欠陥の無い状態の透光性材料２におけるビデオカメラ１の観察スポット６は、実質的に照明装置３の中間に配置されており、
   ビデオ信号Ｕ ₁ 、Ｕ ₂ の強度の変化が透光性材料２の品質を評価するために用いられるように構成されていることを特徴とする装置。

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