JP4934268B2 - ガラス基板の切断面検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板の切断面検査装置に関し、更に詳しくは、ガラス基板の切断面を、映像光学系を用いて、様々な方向から立体的に検査することにより、ガラス基板の切断面に対する情報を迅速且つ正確に検出することができるガラス基板の切断面検査装置に関する。

一般に、ＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＥＬ(Electro luminescence)などの平板ディスプレイの製造分野で用いられるガラス基板は、ガラス溶解炉で溶解されるガラス液を溶解成形機に供給して製造された後、ダイアモンドホイールなどのカッティング機(cutting apparatus)によって一次規格に合わせて切断され、表面に保護用フィルムがコーティングされて、加工ラインに運搬される。

上記のようなガラス基板のカッティング工程において、カッティング機の状態によってカッティングされる程度が異なり、且つ、切断面に欠陥が発生するため、切断面の情報を得ることが重要であり、従来は作業者が顕微鏡を用いてガラス基板の切断面を肉眼で観察した。

このように、従来の顕微鏡を用いたガラス基板の切断面の検査には、長時間を要するだけでなく、検査の精度が低いため、正確なガラス基板の切断面の情報を得ることはできない不都合があった。

特に、ガラス基板の切断面に対して、時間的な制約から一側面のみの検査しか行われないため、ガラス基板の切断面に対する立体的な観察が行なわれず、ガラス基板の切断面に対する正確な情報が得られず、工程にフィードバックするためのデータとして活用することが困難であるという不都合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラス基板の切断面を、映像光学系を用いて、様々な方向から立体的に検査することにより、ガラス基板の切断面に対する情報、例えば、欠陥の種類及び大きさ、ガラス基板の厚さ、ガラス基板の切断面の直進性、カッティング機のホイール深さなどを、迅速且つ正確に検出し、このような情報を工程のフィードバック用データに活用することができるようにすることで、カッティング機のホイールの交換時期を判断するなど工程改善が容易に実施できるようにして、ガラス基板の生産性向上や品質の向上に寄与するガラス基板の切断面検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ガラス基板の切断面を検査する装置であって、前記ガラス基板の切断面が一方の側に突出するように前記ガラス基板を固定する固定プレートと、前記ガラス基板の上面の上方に位置し、前記切断面の上側に向かって前記上面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第１カメラを有する第１撮影手段と、前記ガラス基板の下面の下方に位置し、前記切断面の下側に向かって前記下面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第２カメラを有する第２撮影手段と、前記ガラス基板の切断面に対向するように位置し、前記切断面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第３カメラを有する第３撮影手段と、前記ガラス基板の切断面に隣接して設置され、前記第１乃至第３撮影手段がそれぞれ結合されるフレームと、前記フレームに装着された前記第１乃至第３撮影手段を、前記切断面の長手方向に沿って移動させ、切断面を撮影できるように前記フレームを移動させるフレーム移動手段とを含むガラス基板の切断面検査装置が提供される。

本発明によるガラス基板の切断面検査装置は、ガラス基板の切断面を、映像光学系を用いて、様々な方向から立体的に検査することができるため、ガラス基板の切断面に対する情報、例えば、欠陥の種類及び大きさ、ガラス基板の厚さ、ガラス基板の切断面の直進性、カッティング機のホイール深さなどを、迅速且つ正確に検出することができる。これにより、不良検出が効率良く実施され、このような情報を工程にフィードバックするためのデータとして活用することにより、カッティング機のホイールの交換時期を判断するなど工程改善が容易になり、もってガラス基板の生産性及び品質が向上する効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す側面図、図２は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す平面図、図３は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置のカメラ及び照明を示す断面図、図４は、本発明によるガラス基板の切断面検査装置の第４照明及び第４反射ミラーを示す側面図である。

図示のように、本発明によるガラス基板の切断面検査装置１００は、ガラス基板１を固定するための吸着プレート１１０と、ガラス基板１の切断面１ａの水平方向の両側と垂直方向に設置される第１、第２及び第３撮影手段１２０、１３０、１４０と、第１、第２及び第３撮影手段１２０、１３０、１４０が設置されるフレーム１５１をガラス基板１の切断面１ａの長手方向に沿って移動させるメインロボット１５０とを含む。

吸着プレート１１０は、ガラス基板１の切断面１ａが固定プレート１１０の一方の側から突出されるようにガラス基板１を支持する。
ガラス基板１に接する吸着プレート１１０の一方の側には、複数の真空ホール（図示せず）が形成され、この真空ホールには、外部の真空ユニットから吸引力が供給されてガラス基板１を吸着する。ガラス基板１が撓んでいる場合でも、固定プレート１１０の長手方向に沿って一方の側から他方の側へ順次真空ホールに吸着力が供給されるようにすることにより、ガラス基板１が全体的に固定プレート１１０に密着される。

また、吸着プレート１１０に固定されるガラス基板１の切断面１ａと、後述する第３撮影手段１４０の第３カメラ１４１との間の距離が一定に保持されるように、切断面１ａを基準位置に支持するための複数個のガイド１６０が水平に動き、固定できるように、吸着プレート１１０に対向する位置に設置されることが好ましい。このような構成によって、ガラス基板１の切断面１ａが第３撮影手段１４０の第３カメラ１４１の焦点距離に位置するように、ガラス基板１を吸着プレート１１０に固定させることが容易となるため、第３カメラ１４１のフォーカシングが容易になる。

第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０は、メインロボット１５０のフレーム１５１にそれぞれ設置される。

第１撮影手段１２０は、ガラス基板１の上面の上方にそれぞれ位置する第１カメラ１２１と、第１照明１２２とを備え、第１カメラ１２１は、切断面１ａの上側、すなわち、ガラス基板１の上面と切断面１ａが会う上側端に向かってガラス基板１に垂直になるようにガラス基板１を撮影して切断面１ａの上側プロフィール映像を得ることになり、第１照明１２２は、第１カメラ１２１の撮影部位に光を照射する。

第２撮影手段１３０は、ガラス基板１の切断面１ａを基準に第１撮影手段１２０に対向するように設置され、ガラス基板１の下面の下方にそれぞれ位置する第２カメラ１３１と第２照明１３２とを備え、第２カメラ１３１は、切断面１ａの下側、すなわち、ガラス基板１の下面と切断面１ａとが会う下側端に向かって、ガラス基板１の下面に垂直になるようにガラス基板１を撮影して切断面１ａの下側プロフィール映像を得ることになり、第２照明１３２は、第２カメラ１３１の撮影部位に光を照射する。

第３撮影手段１４０は、ガラス基板１の切断面１ａに対向するようにそれぞれ位置する第３カメラ１４１と、第３照明１４２とを備え、第３カメラ１４１は、切断面１ａに向かって切断面１ａに垂直にガラス基板１を撮影して、切断面１ａの平面映像を得ることになり、第３照明１４２は、第３カメラ１４１の撮影部位に光を照射する。

第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の第１〜第３照明１２２、１３２、１４２は、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１のレンズ１２３、１３３、１４３の光軸と同じ方向に光を照射することが好ましい。このために、第１〜第３照明１２２、１３２、１４２は、図３に示すように、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１に垂直に光を照射するように設置され、第１〜第３照明１２２、１３２、１４２から照射された光は、第１〜第３反射ミラー１２４、１３４、１４４によって反射され、レンズ部１２３、１３３、１４３の光軸に沿って照射される。よって、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１は、第１〜第３照明１２２、１３２、１４２から照射される光によって干渉を受けることなく、ガラス基板１の切断面１ａを正確に撮影することができる。

メインロボット１５０は、ガラス基板１の切断面１ａに隣接して設置され、また、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０が設置されたフレーム１５０は、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０が切断面１ａの長手方向に沿って移動すると共に、切断面１ａの上側端、下側端及び切断面１ａの全面を撮影するように、切断面１ａに沿って移動自在にメインロボット１５０に装着される。

フレーム１５１は、図示しないモータの駆動によってメインロボット１５０の長手方向に切断面１ａに沿って往復移動されるが、フレーム１５０の駆動装置は、これに限られず、空圧シリンダが用いられることもある。

また、フレーム１５１は、ガラス基板１の切断面１ａに対して第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の位置を調整し、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１のフォーカシングのための第１〜第３調整手段１５２、１５３、１５４を具備する。

第１調整手段１５２は、フレーム１５１と第１撮影手段１２０が連結される部分に設置される。また、ガラス基板１の切断面１ａに垂直である方向に第１撮影手段１２０を移動させる第１位置調整用ステージ１５２ａと、第１撮影手段１２０が固定され、第１位置調整用ステージ１５２ａに対して切断面１ａに水平な方向に第１撮影手段１２０を移動させる第１フォーカシング用ステージ１５２ｂとを含む。

かかる構成により、第１調整手段１５２は、第１位置調整用ステージ１５２ａを移動させることにより、第１撮影手段１２０をガラス基板１の切断面１ａに対して容易に位置調整することを可能にし、第１フォーカシング用ステージ１５２ｂを移動させることにより、第１カメラ１２１のフォーカシングを容易に実施できるようにする。

第２調整手段１５３は、フレーム１５１と第２撮影手段１３０が連結される部分に設置される。また、ガラス基板１の切断面１ａに垂直である方向に第２撮影手段１３０を移動させる第２位置調整用ステージ１５３ａと、第２撮影手段１３０が固定され、第２位置調整用ステージ１５３ａに対して切断面１ａに水平な方向に第２撮影手段１３０を移動させる第２フォーカシング用ステージ１５３ｂとを含む。

かかる構成により、第２調整手段１５３は、第２位置調整用ステージ１５３ａを移動させることにより、第２撮影手段１３０によるガラス基板１の切断面１ａに対して容易に位置調整をすることを可能にし、第２フォーカシング用ステージ１５３ｂを移動させることにより、第２カメラ１３１のフォーカシングを容易に実施できるようにする。

第３調整手段１５４は、フレーム１５１と第３撮影手段１４０が連結される部分に設置される。また、ガラス基板１の切断面１ａに水平である方向に第３撮影手段１４０を移動させる第３位置調整用ステージ１５４ａと、第３撮影手段１４０が固定され、第３位置調整用ステージ１５４ａに対して切断面１ａに垂直な方向に第３撮影手段１４０を移動させる第３フォーカシング用ステージ１５４ｂからなる。

かかる構成により、第３調整手段１５４は、第３位置調整用ステージ１５４ａを移動させることにより、第３撮影手段１４０をガラス基板１の切断面１ａに対して容易に位置調整することを可能にし、第３フォーカシング用ステージ１５４ｂを移動させることにより、第３カメラ１４１のフォーカシングを容易に実施できるようにする。

第１〜第３調整手段１５２、１５３、１５４の第１〜第３位置調整用ステージ１５２ａ、１５３ａ、１５４ａと、第１〜第３フォーカシング用ステージ１５２ｂ、１５３ｂ、１５４ｂは、フレーム１５１にそれぞれ設置されるモータ（図示せず）の駆動によって往復移動されるが、モータの代わりに、空圧シリンダ（図示せず）の圧縮や膨脹によって往復移動するように構成され得る。

また、図４に示すように、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１によって撮影される映像において、ガラス基板１の形状が背景より更に明確に区別できるようにするために、ガラス基板の切断面１ａの検査装置１００は、光を照射する第４照明１７１と、第４照明１７１から照射された光をガラス基板１の切断面１ａの周辺に反射する第４反射ミラー１７２とを備える。かかる構成により、第４照明１７１から照射された光を第４反射ミラー１７２に反射させてガラス基板１の切断面１ａの周辺を照射させることで、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１によって撮影された映像において、ガラス基板１ａの形状が背景より更に明確に区別できるように、背景の明暗や色を異なったものとすることができる。

また、ガラス基板１の切断面１ａの周辺に付着された異物を除去するために、空気を噴射するエアーノズル１８０がガラス基板１の上面及び下面の方にそれぞれ設置される。

エアーノズル１８０は、外部のエアー供給部（図示せず）から空気が供給されてガラス基板１の切断面１ａの周辺に噴射して異物を除去することにより、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１で撮影された映像に異物が撮影されることを防止し、ガラス基板１の切断面１ａの鮮明な映像を得ることができる。

一方、メインロボット１５０には、フレーム１５１の位置を知るためのリニアスケーラー１９２と、スケーラー１９２からデータを読み出すためのヘッド１９１がそれぞれ設置される。

このような構造からなるガラス基板の切断面検査装置１００の動作を以下に説明する。

まず、ガラス基板１を吸着プレート１１０上に位置させる。このとき、切断面１ａが予め定められた位置に固定されたガイド１６０に密着するようにする。よって、切断面１ａは、基準位置に置かれることにより、第３撮影手段１４０の第３カメラ１４１のレンズ１４３と切断面１ａとの間の距離が一定に維持され、第３カメラ１４１のフォーカシングを容易にする。

吸着プレート１１０に置かれたガラス基板１は、吸着プレート１１０の真空ホール（図示せず）を介して供給される吸引力によって、吸着プレート１１０に吸着されて固定される。このとき、ガラス基板１が撓んでいる場合にも、吸着プレート１１０の長手方向に沿って吸着プレート１１０上の一方の側から他方の側へ順次真空ホールに吸着力が供給されるため、ガラス基板１が全体的に吸着プレート１１０に密着される。

吸着プレート１１０上にガラス基板１が真空吸着されると、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０が、メインロボット１５０の長手方向に切断面１ａに沿って移動するフレーム１５１によって検査しようとする切断面１ａの初期位置に置かれる。

第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０が検査しようとする切断面１ａの初期位置に位置すると、第１〜第３調整手段１５２、１５３、１５４によって、すなわち、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０は、第１〜第３位置調整用ステージ１５２ａ、１５３ａ、１５４ａの調整及び第１〜第３フォーカシング用ステージ１５２ｂ、１５３ｂ、１５４ｂの調整によって、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１の位置調整及びフォーカシングが実施される。

第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１の位置調整及びフォーカシングが完了すると、撮影過程が実施される。このとき、図５に示すように、ガラス基板１の切断面１ａが水平面ではなく、波状の波面であるため、切断面１ａを撮影する第３カメラ１４１の焦点面が切断面１ａと一致しない現象が生じる。

このような現象を防止するために、図５及び６に示すように、ガラス基板１の切断面１ａが曲線をなしても、焦点が合わせられたときのｉステップで第３カメラ１４１によって得た映像と、焦点が合わせられないｉ+１ステップで得た映像とを比較して、これらの映像において、切断面１ａ間の位置差であるΔｄの値を計算する。

Δｄは、切断面１ａを撮影する第３カメラ１４１のレンズ１４３と切断面１ａとの間の距離変化量であるため、Δｄだけ第３フォーカシング用ステージ１５４ｂを切断面１ａに垂直方向に接近させることにより、第３カメラ１４１のフォーカシングを実施する。これと同時に、第１及び第２カメラ１２１、１３１を、第１及び第２位置調整用ステージ１５２ａ、１５３ａをそれぞれ移動させて、図６における校正後の映像を取得するようにする。

すなわち、基準位置からの変化量を用いて、第３カメラ１４１はフォーカシングを行い、第１及び第２カメラ１２１、１３１は、位置を校正する。

第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の第１〜第３照明１２２、１３２、１４２は、図３に示すように、例えば、反射板１２４を介して第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１のレンズ１２３、１３３、１４３の光軸と同じ方向に光を照射することにより、第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１が、撮影の際、第１〜第３照明１２２、１３２、１４２から照射される光によって干渉を起すことなく、ガラス基板１の切断面１ａを正確に撮影することができる。

一方、図４に示すように、第４反射ミラー１７２は、吸着プレート１１０上にガラス基板１が置かれるとき、干渉を回避するために、第３撮影手段１４０の方に移動する。また、吸着プレート１１０上にガラス基板１が置かれて固定されると、ガラス基板１の上側に復帰する。

ガラス基板１の上側に復帰した第４反射ミラー１７２は、第４照明１７１から照射された光をガラス基板１の切断面１ａの周辺に反射することにより、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１が撮影して取得した映像において、ガラス基板１の形状が背景から更によく区別できるようにする。

すなわち、第４反射ミラー１７２が位置するガラス基板１の上面の上方の背景は、第４反射ミラー１７２から反射される光によって明るくなり、ガラス基板１の下面の下方の背景は、第３照明１４２及び第４照明１７１から照射される光が吸着プレート１１０の側面に反射されることにより、第４反射ミラー１７２のような効果を得ることができる。

エアーノズル１８０は、外部のエアー供給部（図示せず）から空気が供給されてガラス基板１の切断面１ａの周辺に噴射して異物を除去することにより、第１〜第３撮影手段１２０、１３０、１４０の第１〜第３カメラ１２１、１３１、１４１で撮影された映像に異物が撮影されることを防止する。よって、ガラス基板１の切断面１ａ自体の鮮明な映像を得ることができる。

上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。

本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す側面図。 本発明によるガラス基板の切断面検査装置を示す平面図。 本発明によるガラス基板の切断面検査装置の第１〜第３カメラ及び第１〜第３照明を示す断面図。 発明によるガラス基板の切断面検査装置の第４照明及び第４反射ミラーを示す側面図。 発明によるガラス基板の切断面検査装置で第３カメラのフォーカシングを説明するための平面図。 本発明によるガラス基板の切断面検査装置の第３カメラのフォーカシングを説明するための図。

符号の説明

１ ガラス基板
１ａ ガラス基板の切断面
１００ 検査装置
１１０ 固定プレート
１２０ 第１撮影手段
１２１ 第１カメラ
１２２ 第１照明
１２３ 第１カメラのレンズ
１３０ 第２撮影手段
１３１ 第２カメラ
１３２ 第２照明
１３３ 第２カメラのレンズ
１４０ 第３撮影手段
１４１ 第３カメラ
１４２ 第３照明
１４３ 第３カメラのレンズ
１５０ メインロボット
１５１ フレーム
１５２ 第１調整手段
１５３ 第２調整手段
１５４ 第３調整手段
１５２ａ〜１５４ａ 第１〜第３調整手段の位置調整用ステージ
１５２ｂ〜１５４ｂ 第１〜第３調整手段のフォーカシング用ステージ
１６０ ガイド
１７１ 第４照明
１７２ 第４反射ミラー
１８０ エアーノズル

Claims (8)

1. ガラス基板の切断面を検査する装置であって、
   前記ガラス基板の切断面が一方の側に突出するように前記ガラス基板を固定する固定プレートと、
   前記ガラス基板の上面の上方に位置し、前記切断面の上側に向かって前記上面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第１カメラを有する第１撮影手段と、
   前記ガラス基板の下面の下方に位置し、前記切断面の下側に向かって前記下面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第２カメラを有する第２撮影手段と、
   前記ガラス基板の切断面に対向するように位置し、前記切断面に垂直にガラス基板を撮影して映像を得る第３カメラを有する第３撮影手段と、
   前記ガラス基板の切断面に隣接して設置され、前記第１乃至第３撮影手段がそれぞれ結合されるフレームと、
   前記フレームに装着された前記第１乃至第３撮影手段を、前記切断面の長手方向に沿って移動させ、切断面を撮影できるように前記フレームを移動させるフレーム移動手段とを含み、
   前記フレームは、
   前記第１撮影手段と結合される部分に設置され、前記ガラス基板の切断面に垂直な方向に前記第１撮影手段を移動させる第１位置調整用ステージと、前記第１撮影手段が固定され、前記第１位置調整用ステージに対して前記切断面に水平な方向に前記第１撮影手段を移動させる第１フォーカシング用ステージとを有する第１調整手段を備えることを特徴とするガラス基板の切断面検査装置。
2. 前記ガラス基板が固定プレートに固定される前に、前記切断面と前記第３撮影手段の第３カメラとの間の距離が一定に保持されるように前記切断面を案内及び支持するガイドが、少なくとも２つ、前記固定プレートの一方の側に設置されることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の切断面検査装置。
3. 前記第１乃至第３のカメラのうち少なくとも１つのカメラ撮影部位に光を照射する照明手段を更に含む請求項１に記載のガラス基板の切断面検査装置。
4. 前記照明手段は、前記少なくとも１つのカメラレンズの光軸に沿って照射されるように光を照射することを特徴とする請求項３に記載のガラス基板の切断面検査装置。
5. 前記フレームは、
   前記第２撮影手段に結合される部分に設置され、前記ガラス基板の切断面に垂直な方向に前記第２撮影手段を移動させる第２位置調整用ステージと、前記第２撮影手段が固定され、前記第２位置調整用ステージに対して前記切断面に水平な方向に前記第２撮影手段を移動させる第２フォーカシング用ステージとを有する第２調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の切断面検査装置。
6. 前記フレームは、
   前記第３撮影手段と結合される部分に設置され、前記ガラス基板の切断面に水平な方向に前記第３撮影手段を移動させる第３位置調整用ステージと、前記第３撮影手段が固定され、前記第３位置調整用ステージから前記切断面に垂直な方向に前記第３撮影手段を移動させる第３フォーカシング用ステージとを有する第３調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の切断面検査装置。
7. 前記ガラス基板の上面の上方に配置される第４反射ミラーと、光を照射する第４照明とを更に備え、前記第４照明から照射された光は、第４反射ミラーによって前記ガラス基板の切断面の周辺に反射されることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の切断面検査装置。
8. 前記ガラス基板の切断面に空気を噴射して前記切断面及びその周囲に付着された異物を除去するための異物除去手段を更に含むこと特徴とする請求項１に記載のガラス基板の切断面検査装置。

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