JP5521377B2 - ガラス板の欠陥識別方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板中の各種欠陥の内、金属異物欠陥の検出を目的とし、特に強化ガラスの自爆の原因となる硫化ニッケル等の金属異物を検出する方法、装置に関する。

従来、ガラス板の欠陥を検出する方法、装置としては、レーザーフライングスポットによるレーザー光の透過光、反射光を利用したものや、ＣＣＤイメージセンサを使ったラインカメラやエリアカメラで欠陥を撮像し、画像処理装置で処理するもの等、検出しようとする欠陥や、検出用途目的によって、夫々さまざまな技術、文献が知られている。

これらの欠陥のうち、強化ガラス板中に硫化ニッケル（ＮｉＳ）の微粒子が含まれていると自爆の原因となる為、過去に種々の欠陥検査装置が開発され、未然に除去する努力が払われてきた。しかし１００％完全に除去することは難しく、通常、ガラス板の強化処理後、引き続いて一定時間加熱試験を行い、硫化ニッケルの微粒子が含まれているガラス板を強制的に自爆させ、自爆しなかった良品のみを市場に出荷するようにしているが、ガラス板のハンドリング等の作業が発生するため、作業効率が良くない。

また、ガラス板の欠陥はその種類によって許容されるサイズが異なり、例えば内部欠陥の代表的なものであるアワと呼ばれる気泡状の欠陥の許容サイズは一般建築用強化ガラスでは、ミリオーダー程度であるのに対し、硫化ニッケルについては１００ミクロン程度であって、同一サイズの欠陥であっても欠陥の種類によって合否基準が異なる。このため、欠陥検査装置においては欠陥種類を識別し、欠陥の種類によって合否の判定をする必要がある。

まず、レーザー光を用いた欠点種類識別装置としては、例えば、特開昭５４−３９６８１号公報には、移動するガラス板に対し、前記移動方向に対して横断する方向にスポットビームを投射走査する装置と、該ビームの入射光軸における透過光量を測定する装置、ならびに前記入射光軸から離れた遠軸における散乱光量を測定する装置とを有し、かつ、前記透過光量が平常レベルよりも減少している間における前記散乱光量の時間的変化を媒介として、前記ガラス板に存在する各欠点の種類を識別する所用機構を具備したガラス板の欠点種類識別装置が開示されている（特許文献１）。

また、カメラを用いたものとして、特開平１−１８９５４９号公報に示される様に、ガラスを搬送制御する機構と、線状に配置した光源からの光をスリットを通して、ガラスに投光することにより、ガラスの内部欠点、表面欠点を光の陰影として１次元カメラにて捉え、２次元データに変換後ガラスの良否を判定するガラス欠点検出装置が開示されている（特許文献２）。

さらに、実開平３−２７３４３号公報に示されるように、移動する板ガラスの一表面より隔離して設けられ板ガラスに光線を照射する点状の光源と、板ガラスの他の表面から隔離して設けられ、該光源から照射され板ガラスを透過した透過光線により形成される映像を映写するスクリーンと、該スクリーン上を走査し板ガラスの欠点の映像をラインセンサーにより検出する板ガラス欠点検出装置が開示されている（特許文献３）
。

一方、自爆の原因となるガラス板中の硫化ニッケルの検出を目的としたものとしては、例えば、本出願人による出願である特開平１１−３３７５０４号公報に、搬送移動するガラス板の下方に設けた光源より光を照射し、ガラス板の上方に設けたラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する方向を走査撮像し、得られた明部と暗部の濃淡信号によりガラス板の欠陥を検出する方法において、ガラス板中の非遮光性欠陥を光らせて明部とし、ガラス板中の遮光性異物に遮断されて暗部となるように光を照射することにより遮光性異物欠陥を識別することを特徴とするガラス板の欠陥識別検査方法が開示されている（特許文献４）。

特開昭５４−３９６８１号公報 特開平１−１８９５４９号公報 実開平３−２７３４３号公報 特開平１１−３３７５０４号公報

特開昭５４−３９６８１号公報記載の発明については、レーザーフライングスポットによるレーザー光の透過光、反射光を利用したものについては、装置構成自体が大型化かつ複雑であり、非常に高価格であり、ガラス板中に存在する微細な硫化ニッケルを検出しようとすることは可能であるが、同時に埃等も検出してしまうので、区別するのが困難であり、誤検出も多いという問題点がある。

また、特開平１−１８９５４９号記載の発明については、線状に配置した光源からの光を１つのスリットを通して移動する板ガラスに投光することにより、板ガラスの欠点を光の陰影として１次元カメラにて検出し画像処理する例に於いては、透明板状体に付着した埃、汚れと欠陥の判別が不可能で、板ガラス中に存在する硫化ニッケルのような微小欠陥を検出しようとすると、埃、汚れなどを誤検出してしまうという問題点がある。

さらに、実開平３−２７３４３号記載の発明についても、移動する板ガラスに点状の光源による光線を照射し、板硝子を透過後のスクリーンへの投影像を１次元カメラにて走査し、欠点による明暗部を検出する例においては、歪み欠陥の検出は可能であるが、外乱（外部光、埃、汚れ等）の影響を受け易く、また微細な欠陥の検出もできないという問題点がある。

さらにまた、特開平１１−３３７５０４号記載の発明については、ガラス板の下方側に設けた拡散透過照明を工夫し、ガラス板に照射して、各欠陥に明暗を与えているため、ある程度の設けるため、かなりの検出精度が得られているものの、内部欠陥である微少な硫化ニッケルと類似した形状の埃がガラス板の上面や下面に付着した場合には、硫化ニッケルとの区別が困難である。

本発明は、従来困難であったガラス板中に存在する１００ミクロン程度の非常に微細な硫化ニッケルの微粒子と、ガラス板中の泡や他の異物、あるいは、ガラス板の表面に付着した埃等の表面付着物とを、非常にコンパクトで安価に、しかも確実、かつ速いタクトで自動的に全数検査識別することを目的とする。

すなわち、本発明は、 搬送移動するガラス板に拡散光を照射し、ガラス板の上方に設けたラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた明部と暗部の濃淡画像信号によりガラス板の欠陥を識別する方法において、
ガラス板の上方に設けた上部照明による拡散光をガラス板面に照射し、ガラス板の下面に欠陥の陰影を投影し、該上部照明によるガラス板面での正反射光を前記ラインカメラに入射させ、ガラス板の下面に投影された前記欠陥の陰影と、下面で正反射する光を欠陥により遮光した欠陥の実像とを前記ラインカメラで撮像し、実像と陰影との距離によって欠陥の表面からの深さを算出し、該欠陥深さがガラス板表面から所定深さ以下の位置にある欠陥をガラス板の表面欠陥とし、所定深さ以上の位置にある欠陥を内部欠陥と識別し、前記欠陥が内部欠陥であって、該内部欠陥の実像と陰影の各画像を二値化し、「暗部」の画素数が一致しない欠陥を泡、内部異物とし、画素数の一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物であると識別することを特徴とするガラス板の欠陥識別方法である。

あるいはまた、本発明は、該欠陥深さがガラス板表面から板厚の１０％以下、９０％以上の深さ位置にある欠陥をガラス板の表面付着物による表面欠陥とし、板厚の１０〜９０％の深さ位置にある欠陥をアワ、内部異物、硫化ニッケル等の内部欠陥と識別する表面欠陥と内部欠陥とを識別することを特徴とする上述のガラス板の欠陥識別方法である。

あるいはまた、本発明は、ラインカメラにより撮像した視野内に欠陥の実像による暗信号を検出した場合、各ラインカメラから幅方向に離れた欠陥の実像の座標位置より、該欠陥による陰影の存在可能な影サーチエリアを推定して、該影サーチエリア範囲外の明暗信号と区別して欠陥の識別精度を向上させるようにしたことを特徴とする上述のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別方法である。

あるいはまた、本発明は、ガラス板の下方に設けた下部照明の照射角度を前記ラインカメラの走査線と一致させ、拡散板の中央位置に可視光を遮断する遮光板を配設し、前記下部照明の欠陥への照射によって白く光らせた欠陥の画像、および下部照明からの拡散透過光を前記ラインカメラで撮像して、実画像が「明部」、または「暗部」中に「明部」を含む欠陥を、泡欠陥、表面に付着した埃、内部異物、汚れと識別することを特徴とする上述のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別方法である。

あるいはまた、本発明は、上述のガラス板の欠陥識別方法で使用されるガラス板の欠陥識別装置であり、搬送されるガラス板に、拡散光を照射し、ラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた画像信号によりガラス板の欠陥を識別する装置において、ガラス板を水平姿勢で搬送移動させる搬送コンベアと、ガラス板面の上方よりガラス板面を幅方向に線条に走査する少なくとも１台のラインカメラと、ガラス板の上方より拡散板を介してガラス板面で正反射する正反射拡散光を該ラインカメラに入射させる上部照明と、前記ラインカメラによって撮像された欠陥の実像及びガラス板の下面に投影された陰影の撮像画像を二値化する画像処理装置と、前記画像により「暗部」の画素数が一致しない欠陥を泡、内部異物とし、画素数の一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物であると識別する、欠陥の識別を行う演算装置とからなることを特徴とするガラス板の欠陥識別装置である。

あるいはまた、本発明は、上述のガラス板の欠陥識別方法で使用されるガラス板の欠陥識別装置であり、搬送されるガラス板に、拡散光を照射し、ラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた画像信号によりガラス板の欠陥を識別する装置において、ガラス板を水平姿勢で搬送移動させる搬送コンベアと、ガラス板面の上方よりガラス板面を幅方向に線条に走査する少なくとも１台のラインカメラと、ガラス板の上方より拡散板を介してガラス板面で正反射する正反射拡散光を該ラインカメラに入射させる上部照明と、ガラス板の下方方向に拡散板を介して拡散光を前記カメラに入射させる下部照明と、前記ラインカメラによって撮像された欠陥の実像及びガラス板の下面に投影された陰影の撮像画像を二値化する画像処理装置と、前記画像により「暗部」の画素数が一致しない欠陥を泡、内部異物とし、画素数の一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物であると識別する、欠陥の識別を行う演算装置とからなることを特徴とするガラス板の欠陥識別装置である。

あるいはまた、本発明は、前記ラインカメラの走査線の走査軸と略一致するように、下部照明の拡散板の中心線上に、可視光を遮断する遮光板を配設し、該遮光板を挟む両側に拡散透過光を照射可能な拡散板領域を設けたことを特徴とする上述のガラス板の欠陥識別装置である。

あるいはまた、本発明は、前記ラインカメラの走査線の走査軸と略一致するガラス板の下方位置に拡散板を有する２つの下部照明を間隔を隔てて平行に配設し、該２つの下部照明を欠陥の斜め下方両側より拡散透過光を照射可能とさせるように配設したことを特徴とする上述のガラス板の欠陥識別装置である。

あるいはまた、本発明は、前記上部照明からガラス板への入射角と、該ガラス板面で正反射させてラインカメラへの入射角、および下部照明からラインカメラへ入射させる拡散透過光の入射角を６５±１０度としたことを特徴とする上述のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別装置である。

あるいはまた、本発明は、前記ガラス板が連続したリボン状のフロートガラス板であることを特徴とする上述のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別装置である。

本発明によれば、非常にシンプルかつ、非常に安価な構造にして、ガラス板の表面欠陥と内部欠陥とを識別でき、さらに表面に付着した汚れや塵埃の影響を全く受けることなく、硫化ニッケル等の遮光性の微少な異物欠陥を検出して、遮光性の埃や他の欠陥と識別することができる。

このため、微小なサイズの欠陥の検出時に、許容範囲内のサイズのアワを含んだガラス板を欠陥として処理してしまうことがない。

また、ガラス板を強化した後で、日射の熱による自爆する原因となる微小な硫化ニッケルの検出はもちろん、その他の遮光性の異物欠陥の検出が可能となり、従来行ってきたガラス板の強化後の強制的な自爆処理が不要となり、生産性、作業性が大幅にアップできる。

本発明の欠陥識別装置の各構成の配置を表す概略模式図。 内部欠陥を有するガラス板の断面図。 本発明の欠陥識別装置の原理を説明する概念図。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の欠陥識別装置のラインカメラによって撮像した表面付着物と内部欠陥の実像と影の各位置を示す画像。 （ａ）は、本発明の欠陥識別装置のガラス板の上流から見たラインカメラの走査方向であり、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、ラインカメラによって撮像した欠陥の実像と影の各位置を示す画像。 本発明の欠陥識別装置の欠陥識別アルゴリズムを説明するフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の欠陥識別装置によって撮像した泡、砂利、硫化ニッケルの実像と影の画像。

本発明の装置の構成を図１に基づき説明する。本発明は、搬送コンベア２０によって水平姿勢で搬送移動されるガラス板Ｇの上方より、ガラス板Ｇの幅方向に線条に往復走査する少なくとも１台のラインカメラ１０をガラス板Ｇの斜め上方に設け、拡散板３ａを介してガラス板面に拡散光を照射する上部照明３からの拡散光をガラス板面で正反射させて該反射光をラインカメラ１０に入射させ、さらに、ガラス板Ｇの下方方向に拡散板４ａを介してガラス板面に拡散光を照射する下部照明４を配設し、該下部照明４によって照射した拡散光をガラス板Ｇを透過させた透過拡散光を前記ラインカメラ１０に入射させ、該ラインカメラ１０によって下面で正反射する光を欠陥により遮光した欠陥の実像６及びガラス板Ｇの下面に投影された陰影７を撮像し、画像処理装置によって撮像画像を画像処理し、演算装置１４により欠陥種類の識別を行う欠陥識別装置と方法である。

前記上部照明３は、ガラス板Ｇの幅方向、すなわち搬送方向と直交する方向を長手方向とする光源ボックス３ｂをガラス板Ｇの上部位置に設け、該光源ボックス３ｂ内に高周波蛍光灯３ｃを配設して、その開口部に乳白色の拡散板３ａを配設するが、該拡散板３ａは、例えば樹脂製や摺りガラス板のものが用いられ、該拡散板４ａによって下部照明４による照明のムラを低減できて、均一にするので望ましい。該光源ボックス３ｂ内の光源から拡散板３ａを通してガラス板Ｇで正反射される正反射照明の入射角度、反射角度は、ガラス板Ｇ面に対して６５度±１０度程度とするのが望ましい。

正反射照明の入射角度がガラス板Ｇ面に対して６５度±１０度程度とするのが望ましいとしたのは、７５度を超えると、欠陥の実像と欠陥の陰影との距離が接近しすぎて欠陥の位置の判別が困難となり、５５度未満とすると搬送されるガラス板のバタツキによって上部照明による反射光がカメラの光軸からずれ易くなるという問題点があるためである。

また、前記下部照明４は、上部照明３と同様に、ガラス板Ｇの幅方向、すなわち搬送方向と直交する方向を長手方向とする光源ボックス４ｂを上部面を開口した状態でガラス板Ｇの下部位置に設け、該光源ボックス４ｂ内に複数本の高周波蛍光灯４ｃを水平方向に配設して面状とし、その開口部に高周波蛍光灯からの照明光を拡散して均一な照明光とする拡散板４ａを配設し、該拡散板４ａが高周波蛍光灯４ｃとガラス板Ｇ間となるように配置した。拡散板４ａは、例えば乳白色の樹脂製や摺りガラス板製のものが用いられ、該拡散板４ａによって下部照明４による照明のムラを低減できて、均一にするので望ましい。

さらに、下部照明４の拡散板４ａの中心線上には、前記ラインカメラ１０の走査線の走査軸と略一致するように、ラインカメラ１０の走査領域への下部照明４からの可視光を遮光するシート状の遮光板５を貼着して、該遮光板５によってその両側の遮光されていない拡散板領域部より拡散透過光が照射可能となるように設けられている。遮光板５は、シート状でも板状でもいずれでも良い。

また、下部照明４の光源ボックス４ｂ内の光源から拡散板４ａを通してガラス板Ｇ面に照射される拡散透過光の入射角度は、ガラス板Ｇ面に対して６５±１０度程度とし、前記上部拡散光のガラス板Ｇ面での正反射した反射光とともにラインカメラ１０に入射される。

前記下部照明に遮光板を配設する代わりに、ガラス板の下方位置に間隔を隔てて２つの下部照明を平行に配設するようにしても良い。この場合には、前記ラインカメラの走査線の走査軸と略一致するガラス板の下方位置は、２つの平行な下部照明間の隙間となる。２つの下部照明のそれぞれは、光源ボックス内に高周波蛍光灯を配設し、光源ボックスの上部開口部には拡散板を配設するが、遮光板は配設しない。

該２つの下部照明のラインカメラに向ける角度は、下部照明を１つだけ設ける場合に比べて若干傾斜させるのが良く、欠陥の斜め下方両側より拡散透過光を照射させて、遮光性金属異物を除いた泡や内部異物を白く光らせることができる。

各ラインカメラ１０によって撮像された欠陥２の実像６と陰影７の画像データはラインカメラ１０のコントローラ（図示しない）によって取り込まれ、輝度レベルを表す電気信号に変換後、画像処理装置１３に取り込まれて濃淡の画像として記憶され、ガラス板Ｇの検査幅方向の各ラインカメラ１０の走査位置に合わせて重ね合わせ合成される。

前記欠陥の実像６と陰影７のそれぞれの濃淡レベルについて設定されたスライスレベルで二値化し、明信号「０」と暗信号「１」に分け、パソコン等の演算装置１４にそれぞれのＸ座標（搬送方向）、Ｙ座標（ガラス板の幅方向）等を記憶させ、暗信号の各画素を連結して組み立てた欠陥の実像６と陰影７の画像（図４参照）によりその距離ｄによって表面欠陥（図４（ａ））であるか、内部欠陥（図４（ｂ））であるかを識別し、実像６と陰影７との画像のサイズが略一致しているか不一致であるかによって、欠陥２が硫化ニッケル等の遮光性欠陥であるか、アワや他の内部異物であるかを判別し、それぞれの欠陥の判断基準に基づき、欠陥と判別する。

このようにしてガラス板Ｇを複数台のラインカメラ１０、１０、・・で走査すると共に、搬送コンベア２０の搬送ロール２１、２１、・・を回転させてガラス板Ｇを搬送させることにより、フロート法によって成形されたガラスリボンのような幅広の連続したガラス板であっても、ガラス板Ｇの全面について連続して遮光性の異物欠陥２の検出を行うことができる。

さらに、得られた結果をパソコン１４等に出力して記憶処理させれば、前記ラインカメラ１０、１０、・・の搬送コンベア２０による搬送位置と合わせて、ガラス板ＧのＸ軸、Ｙ軸方向の欠陥位置、大きさ等の欠陥情報を記憶し、また管理情報を得ることが出来る。さらに、前記欠陥情報を利用し、後工程においてパソコン等の指示制御に基づいて欠陥と判定された部分を含むガラス板を切断除去し、あるいは各種管理情報に加工することもできる。

以上のようにして、ガラス板Ｇの内部欠陥の内、強化処理した後で自爆する要因となる硫化ニッケル（ＮｉＳ）を検出し、一方では、硫化ニッケルで欠陥となるサイズよりも大きなサイズであっても欠陥とみなさないアワについては、演算装置１４によって硫化ニッケルとは異なった判断基準によって合否の判断を行う。

前記ラインカメラ１０は、ガラス板Ｇ面の斜め上方位置にあって、搬送されるガラス板Ｇの搬送方向と直交する幅方向に走査する少なくとも１台以上のラインカメラ１０を図示しない架台上に一列に取り付けるが、該ラインカメラ１０の設置台数は、ガラス板Ｇが幅広の場合はラインカメラの分解能と検出精度次第であって、ガラス板Ｇの検査幅に応じて複数台のラインカメラ１０、１０・・により走査幅を分担させれば良く、また、各ラインカメラ１０、１０・・の走査線の両端部と隣接するラインカメラ１０の走査線とが若干重なるようにして走査漏れの無いようにした。また、該ラインカメラ１０の分解能としては、１画素の大きさが検出すべき欠陥の最小サイズの１／４以下となるようにするのが一般的である。

また、該ラインカメラ１０はＣＣＤカメラが望ましいがこれに限るものではなく、またその焦点位置をガラス板Ｇに合わせるようにする。ラインカメラ１０で走査撮像した原画像データはカメラコントローラーにより電気信号に変換され、各画素毎に多段階、例えば２５６階調の濃淡信号に変換される。

ラインカメラ１０で撮像した濃淡の画像データを画像処理装置に順次蓄積して、あたかも２次元エリアカメラで撮像したかのような視野画像を形成した後、欠陥の識別処理を行う。

硫化ニッケルの自爆は、一般的には、図２に示すように、ガラス板を強化した時に表面から１０％以内の圧縮応力層Ｇｂに硫化ニッケルが存在する場合では殆ど自爆は発生せず、表面から１０〜９０％の引張応力層Ｇａに硫化ニッケルが存在する時に発生するため、本発明では深さが１０〜９０％の部分をガラス板の内部と暫定的に定義し説明するが、１０〜９０％という数値範囲については、必要に応じて、例えば５〜９５％とする等の増減の変更をすることは構わない。

上記装置を用いてガラス板の欠陥識別方法、特にガラス板の内部に存在する硫化ニッケル等の遮光性金属異物の識別検査方法について、図６に沿って説明する。

（手順１）まずガラス板Ｇの表面欠陥と、内部欠陥の識別については、搬送移動するガラス板Ｇに、ガラス板Ｇの上方より拡散光を照射し、ガラス板Ｇの上方に設けたラインカメラ１０にてガラス板Ｇの搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた明部と暗部の濃淡画像信号によりガラス板Ｇの欠陥を識別する方法である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス板Ｇの斜め上方に設けた上部照明３による拡散光をガラス板Ｇに照射し、ガラス板Ｇの欠陥２に対して拡散光を照射させるとともに、ガラス板Ｇの下面に欠陥の陰影７を投影させて該陰影７をラインカメラ１０で撮像し（図３（ｂ）参照）、該上部照明３のガラス板Ｇの下面での正反射光を前記ラインカメラ１０に入射させるときに、欠陥２によって遮られた状態の画像を欠陥の実像６としてラインカメラ１０で撮像する（図３（ａ）参照）。

この状態で、ガラス板Ｇの下面に投影された前記欠陥２の陰影７と、欠陥の実像６とを前記ラインカメラ１０で撮像し、図４に示したように、実像６と陰影７の各撮像した画像を二値化処理し、各画像間の距離ｄを算出して、欠陥２のガラス板Ｇの表面からの深さ位置を算出し、前記算出された欠陥の深さがガラス板Ｇの片側の表面から板厚の１０％以下、９０％以上の深さ位置にある欠陥をガラス板の表面欠陥（図４（ａ）参照）とする。例えば、ガラス板の表面に付着した埃、スズ等の付着物による表面欠陥とし、板厚の１０〜９０％の深さ位置にある欠陥を内部欠陥（図４（ｂ）参照）、すなわちアワ、砂利、硫化ニッケル等と判別することができる。

図２に示すように、前記ガラス板Ｇの表面から板厚の１０％以下にあるとは、ガラス板の上面、または下面から１０％以下の内部位置に欠陥があることを表し、９０％以上の深さ位置にある欠陥２とは、ガラス板の上面または下面から１０％以下の内部位置に欠陥があることを表わしている。

（手順２）ガラス板Ｇの下方に設けた下部照明４の照射角度θを前記ラインカメラ１０の走査線と一致させ、拡散板４ａの中央位置に可視光を遮光する遮光板５を配設し、前記下部照明４の欠陥への照射によって白く光らせた欠陥の画像、および下部照明４からの拡散透過光を前記ラインカメラ１０で撮像して、実画像６が「明部」、または「暗部」中に「明部」を含む欠陥を、泡欠陥、表面に付着した埃、内部異物、汚れ等と識別するガラス板の欠陥識別方法である。

（手順３）さらに、表面欠陥と、内部欠陥の識別後、さらに前記欠陥２が内部欠陥である場合において、該内部欠陥２の実像６と陰影７の各撮像を二値化し、各欠陥２の「暗部」の画素数が許容された誤差範囲内としても一致しない欠陥を泡（図７（a）参照）や砂利（図７（ｂ）参照）等の内部欠陥とし、各欠陥の「暗部」の画素数が許容された誤差範囲内で略一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物（図７（ｃ）参照）であると識別するガラス板の欠陥識別方法である。

尚、前記ラインカメラ１０で撮像された画像データは画像処理装置１３に順次転送され蓄積されて、あたかも２次元カメラで撮像したかのような視野画像を形成した後、設定したスライスレベルによって、二値化処理を行い、「明部」と「暗部」の二値化画像とする。

前記手順１は、欠陥２を表面欠陥と内部欠陥に識別する方法であり、手順２は、内部欠陥のうち、アワ欠陥、砂利欠陥、砂利等の遮光性欠陥を識別する方法であり、手順３が、内部欠陥のうちの硫化ニッケルや遮光性の金属異物を検出する方法であるが、手順１と手順２については、いずれを先に行うこともできる。

本発明の識別方法によって、対象となるガラス板Ｇは、フロート法によって溶融成形された連続した幅広のリボン状のフロートガラス板を対象とするものであるが、方形に切断されたガラス板に適用し、その欠陥に対しても検出できる。

図５（ａ）に示したように、ラインカメラ１０はガラス板Ｇの所定の幅方向に走査線によって欠陥２の実像６とその陰影７の画像を取り込むが、陰影７の位置は、ガラス板Ｇの全幅に渡って設けられた上部照明３によって、欠陥位置と同一搬送方向にできる。

しかしながら、ラインカメラ１０からみた欠陥の実像６と陰影７は、ラインカメラ１０の真下に欠陥２がある場合は、図５（ｃ）に示すように実像６と陰影７はガラス板の搬送方向と平行位置で撮像される。

しかし、欠陥２’、２”のように、欠陥位置がラインカメラの真下方向でなく、斜め下方位置にある場合は、ラインカメラ１０からみた欠陥と陰影の位置は、図５（ｂ）で示した欠陥６’と陰影７’、図５（ｄ）で示した欠陥６”と陰影７”のように、実像と陰影を結ぶ線が斜め方向となっている。これはカメラの視野角に伴うものであり、欠陥の検出位置がカメラの視野の中心から離れるほど欠陥の陰影のズレ量が大きくなる。

このように、ラインカメラ１０が撮像した画像の蓄積によって得られた視野８内に欠陥２があることが判明した場合、すなわち欠陥の実像６の暗部が検出された場合、欠陥の陰影７の存在可能なエリアを推定でき、ラインカメラ１０から幅方向に離れた欠陥２の実像６と陰影７の存在する影サーチエリア９を推定できるので、該影サーチエリア９の範囲外に存在する表面付着物等による暗部等と区別でき、検出精度を向上させることができる。

以下に本発明の作用について説明する。

図１に示すように、下部照明４の光源ボックス４ｂ上の上部側開口部に設けた拡散板４ａ上に部分的に細長いシート状の遮光板５を貼着し、遮光板５を載置していない拡散板４ａの両サイドの拡散板４ａからの斜め方向に照射する透過拡散光によって、搬送コンベアによって搬送されるガラス板Ｇ中のアワ欠陥２や未溶融の原料等による内部異物による欠陥２を白く光らせ「明信号」として識別できる。

ガラス板Ｇ中のアワ等が走査線上を通過するときは、下部照明４の拡散板４ａから照射される斜めからの光によってアワが白く光り、ラインカメラ１０で該アワ６ａを撮像すると図７（ａ）に示すように、「暗部」の中心部に「明部」が存在する画像となり、これによって、アワ６ａであることが分る。

このように、各拡散照明４の拡散板４ａが無いとアワ全体が暗部として撮像されるところを、拡散板４ａによる透過拡散光によって、逆にアワ６ａの一部を明部となり、暗部となる硫化ニッケルと区別できる。

また、図７（ｂ）に示したように、内部欠陥である砂利欠陥については、下部照明４によって灰色または明部となり、撮像された実像６ｂは「明部」でも「暗部」でもない「灰色」状態となる。アワ欠陥のように「暗部」のなかに「明部」を含むもともなく、「灰色」状態となるが、仮に実像６ｂが「暗部」となったとしても、陰影７ｂの「暗部」のサイズに対して実像６ｂの「暗部」のサイズが小さくなるので、硫化ニッケルと判断されることはない。

さらに、図７（ｃ）に示したような硫化ニッケル等の遮光性金属異物は遮光性が高いので下部照明４によって照射された光は遮断され、欠陥の実像６ｃは「暗部」となる。つまり、ガラス板Ｇ中の遮光性の高い硫化ニッケルのような金属異物欠陥２をラインカメラ１０で撮像すると、拡散板４ａから照射される斜めからの拡散光があっても、該金属異物欠陥２によって遮光し、図７（ｃ）に示すように該異物欠陥２の画像が周辺部に比べて「暗部」となる。

一方、上部照明３によって、硫化ニッケル等の欠陥に照射された拡散光によってガラス板の下面にできる欠陥の陰影７も、はっきりとした「暗部」となり、これら、実像６と陰影７の２つの暗部の領域の画素サイズは略一致するので、硫化ニッケル等の遮光性金属異物であることは明確である。

また、仮にガラス板の表面に付着したゴミ、ホコリ等によって、ラインカメラが撮像した実像６ｂと陰影７ｂが「暗部」となったとしても、実像６ｂと陰影７ｂ間の距離によって、これらのゴミ、ホコリが表面に存在するものであると分るため、ガラス板の内部に存在する硫化ニッケルと明確に区別できる。

このため、撮像した明暗の輝度信号の波形の暗部側のあるスライスレベルを境界として、暗部側を欠陥とすれば、アワを欠陥と判定することなく、遮光性の高い硫化ニッケルのような異物欠陥のみを欠陥２と判定することができる。

Ｇ ガラス板
１ 欠陥識別装置
２ 欠陥
３ 上部照明
３ａ 拡散板
３ｂ 光源ボックス
３ｃ 高周波蛍光灯
４ 下部照明
４ａ 拡散板
４ｂ 光源ボックス
４ｃ 高周波蛍光灯
５ 遮光板
６、６’、６” 実像
７、７’、７” 陰影
８ 視野
９ 影サーチエリア
１０ ラインカメラ
１１ コントローラ
１３ 画像処理装置
１４ 演算装置
２０ 搬送コンベア

Claims (10)

1. 搬送移動するガラス板に拡散光を照射し、ガラス板の上方に設けたラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた明部と暗部の濃淡画像信号によりガラス板の欠陥を識別する方法において、
   ガラス板の上方に設けた上部照明による拡散光をガラス板面に照射し、ガラス板の下面に欠陥の陰影を投影し、該上部照明によるガラス板面での正反射光を前記ラインカメラに入射させ、ガラス板の下面に投影された前記欠陥の陰影と、下面で正反射する光を欠陥により遮光した欠陥の実像とを前記ラインカメラで撮像し、実像と陰影との距離によって欠陥の表面からの深さを算出し、該欠陥深さがガラス板表面から所定深さ以下の位置にある欠陥をガラス板の表面欠陥とし、所定深さ以上の位置にある欠陥を内部欠陥と識別し、
   前記欠陥が内部欠陥であって、該内部欠陥の実像と陰影の各画像を二値化し、「暗部」の画素数が一致しない欠陥を泡、内部異物とし、画素数の一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物であると識別することを特徴とするガラス板の欠陥識別方法。
2. 該欠陥深さがガラス板表面から板厚の１０％以下、９０％以上の深さ位置にある欠陥をガラス板の表面付着物による表面欠陥とし、板厚の１０〜９０％の深さ位置にある欠陥をアワ、内部異物、硫化ニッケル等の内部欠陥と識別する表面欠陥と内部欠陥とを識別することを特徴とする請求項１記載のガラス板の欠陥識別方法。
3. ラインカメラにより撮像した視野内に欠陥の実像による暗信号を検出した場合、各ラインカメラから幅方向に離れた欠陥の実像の座標位置より、該欠陥による陰影の存在可能な影サーチエリアを推定して、該影サーチエリア範囲外の明暗信号と区別して欠陥の識別精度を向上させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板の欠陥識別方法。
4. ガラス板の下方に設けた下部照明の照射角度を前記ラインカメラの走査線と一致させ、拡散板の中央位置に可視光を遮断する遮光板を配設し、前記下部照明の欠陥への照射によって白く光らせた欠陥の画像、および下部照明からの拡散透過光を前記ラインカメラで撮像して、実画像が「明部」、または「暗部」中に「明部」を含む欠陥を、泡欠陥、表面に付着した埃、内部異物、汚れと識別することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別方法。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別方法で使用されるガラス板の欠陥識別装置であり、搬送されるガラス板に、拡散光を照射し、ラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた画像信号によりガラス板の欠陥を識別する装置において、ガラス板を水平姿勢で搬送移動させる搬送コンベアと、ガラス板面の上方よりガラス板面を幅方向に線条に走査する少なくとも１台のラインカメラと、ガラス板の上方より拡散板を介してガラス板面で正反射する正反射拡散光を該ラインカメラに入射させる上部照明と、前記ラインカメラによって撮像された欠陥の実像及びガラス板の下面に投影された陰影の撮像画像を二値化する画像処理装置と、前記画像により「暗部」の画素数が一致しない欠陥を泡、内部異物とし、画素数の一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物であると識別する、欠陥の識別を行う演算装置とからなることを特徴とするガラス板の欠陥識別装置。
6. 請求項４に記載のガラス板の欠陥識別方法で使用されるガラス板の欠陥識別装置であり、搬送されるガラス板に、拡散光を照射し、ラインカメラにてガラス板の搬送方向と直交する幅方向を走査撮像し、得られた画像信号によりガラス板の欠陥を識別する装置において、ガラス板を水平姿勢で搬送移動させる搬送コンベアと、ガラス板面の上方よりガラス板面を幅方向に線条に走査する少なくとも１台のラインカメラと、ガラス板の上方より拡散板を介してガラス板面で正反射する正反射拡散光を該ラインカメラに入射させる上部照明と、ガラス板の下方方向に拡散板を介して拡散光を前記カメラに入射させる下部照明と、前記ラインカメラによって撮像された欠陥の実像及びガラス板の下面に投影された陰影の撮像画像を二値化する画像処理装置と、前記画像により「暗部」の画素数が一致しない欠陥を泡、内部異物とし、画素数の一致する欠陥を硫化ニッケル等の遮光性金属異物であると識別する、欠陥の識別を行う演算装置とからなることを特徴とするガラス板の欠陥識別装置。
7. 前記ラインカメラの走査線の走査軸と略一致するように、下部照明の拡散板の中心線上に、可視光を遮断する遮光板を配設し、該遮光板を挟む両側に拡散透過光を照射可能な拡散板領域を設けたことを特徴とする請求項６記載のガラス板の欠陥識別装置。
8. 前記ラインカメラの走査線の走査軸と略一致するガラス板の下方位置に拡散板を有する２つの下部照明を間隔を隔てて平行に配設し、該２つの下部照明を欠陥の斜め下方両側より拡散透過光を照射可能とさせるように配設したことを特徴とする請求項６記載のガラス板の欠陥識別装置。
9. 前記上部照明からガラス板への入射角と、該ガラス板面で正反射させてラインカメラへの入射角、および下部照明からラインカメラへ入射させる拡散透過光の入射角を６５±１０度としたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別装置。
10. 前記ガラス板が連続したリボン状のフロートガラス板であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載のガラス板の欠陥識別装置。