JP7188774B2 - ガラスシート上／ガラスシート内の小さな欠陥をオンラインで検出するためのシステム及び関連方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスシート処理システムにインラインで設置されたガラスシートにおける小さな欠陥を測定するための方法及び装置に関する。

ガラスシート、特に、自動車用フロントガラス、バックライト、及びサイドライトとして使用するために様々な湾曲形状に形成される、ガラスシートの製造業者は、フロントガラス、バックライト、又はサイドライトとしてガラスが取り付けられ得る車両における運転者又は乗客などの人間の観察者によって知覚される可能性のある、形成されたシートの表面上又は内部に見える小さな傷跡又は他の欠陥を特定することを望む。

様々なタイプのガラスシート光学検査システムが知られている。１つの既知の光学検査システムは、米国特許出願公開第２０１２／００９８９５９Ａ１号明細書に開示されており、この出願は、本明細書に開示されている本発明の譲受人に譲渡もされている。この開示された光学検査システムは、研究所（すなわち、オフライン）、又は、例えば、本明細書に開示された本発明の譲受人に譲渡もされている、米国特許出願公開第２０１６／０２５７５９８Ａ１号明細書に開示されているなどの処理システムにおいて、ガラスシートが搬送されているときに、ガラスシートを検査して透過光学歪みの量を測定及び評価し、並びに形成されたシートにおける小さな欠陥を検出及び測定するために検査システムが取り付けられているインライン構成、のいずれかに実装することができる。この開示されたシステムは、ガラスシートを取り出し、例えば、車両の乗員によって知覚される可能性のある透過歪みをより正確に測定するための、車両におけるガラスシートの設置角度などの事前選択された位置に、シートを保持し正確に位置決めするためのガラスシート取得及び位置決め機構を含む。

しかしながら、これら及び他の既知システムでは、事前選択された単一の位置において取得された単一のカメラからのデータが、透過光学歪み分析及び小欠陥分析の両方に利用される。このアプローチは、画像データ取得の量と頻度を最小化するが、最適な画像取得パラメータ（例えば、画像解像度、背景スクリーンに対するガラスシートの位置、背景スクリーンパターン）は、これら２つの分析で異なる。

ガラスシートにおける小さな欠陥を検出及び測定するために最適化され、それ専用とされた方法及び装置を利用することは有用であり得る。

ガラスシートの選択領域における小さな光学的又は阻害的欠陥を検出及び測定するための、開示された装置及び関連方法は、事前定義されたパターンで配置されたコントラスト化要素を含む背景スクリーンと、カメラと背景スクリーンとの間でコンベヤ上の事前選択された位置にガラスシートが移動するときに、ガラスシートの選択領域に関連付けられた背景スクリーンの少なくとも１つの画像を含む画像データのセットを取得するためのカメラと、画像データを受信し、画像データセットから強度マップを作成し、強度マップから小さな欠陥を識別及び位置特定するためのロジックを実行するようにプログラムされた少なくとも１つのプロセッサを含むコンピュータと、を含む。

開示された一実施形態では、カメラは、ラインスキャンカメラであり、背景スクリーンは、搬送方向を横断する方向に選択領域の全寸法にわたって延在しており、画像データのセットは、カメラと背景スクリーンとの間の経路にわたってガラスシートが搬送されるときに、ガラスシートの複数のラインスキャン画像からのデータを含む。

開示された一実施形態では、装置は、それぞれが各ガラスシートをほぼ水平方向に搬送する、上流コンベヤ及び下流コンベヤを含む。上流コンベヤ及び下流コンベヤは、ガラスシートが上流コンベヤから下流コンベヤに搬送されるときにガラスシートの一部がギャップ上で支持されないように、コンベヤの隣接する端部が選択されたサイズのギャップだけ離れた状態で端と端を合わせて位置決めされる。この開示された実施形態では、ガラスシートが隣接する上流コンベヤと下流コンベヤとの間を搬送されるときに、カメラが、非支持部分として背景スクリーンの複数の画像を取得できるように、背景スクリーンが取り付けられている。

開示された装置はまた、ガラスシートの形状に関連付けられたデータを取得するための、ガラスシート支持フレームから上流の所望の位置に取り付けられたセンサを含むガラスシート部品識別器を含んでもよい。プログラム可能な制御部はまた、取得したデータを分析し、既知の部品形状のセットのうちの１つとしてガラスシートを識別し、及び／又は小さな欠陥分析を行うためのガラス部品上の所望の領域を選択するためのロジックを含んでもよい。一実施形態では、センサはカメラであり、ガラスシートの形状に関連付けられたデータは、小さな光学的又は阻害的欠陥の検出／測定に使用するためにカメラによって取得された画像データのセットから生成される。

開示された一実施形態では、ガラスシートにおける小さな欠陥を測定するための開示された装置及び方法は、所望の形状に形成するためにガラスを軟化するのに好適な温度にガラスシートを加熱するための加熱ステーションと、軟化したシートを所望の形状に形成する屈曲ステーションと、形成されたガラスシートを制御された方法で冷却する冷却ステーションと、を含む、ガラスシート製造システムにインラインで設置される。

開示された装置はまた、前述の部品形状識別ロジックと、キャプチャされた画像データセットを受信し、ガラスシートの光学特性を分析し分析に関連付けられた選択情報を表示又は報告するために上述の光学処理動作を実行するためのロジックと、を含む、少なくとも１つのコンピュータを含む。

図１は、開示されたガラスシート光学検査システムの一実施形態の斜視図である。 図２は、図１のシステムで使用され得る小さな光学的又は阻害的欠陥を測定するための装置の一実施形態の斜視図である。 図３は、図２の装置で利用され得る、上流及び下流コンベヤの隣接する端部並びに第１の背景スクリーンの部分側面図である。 図４は、小さな光学的又は阻害的欠陥を測定するための装置において利用され得る第１の背景スクリーンパターンの一実施形態である。 図５は、透過光学歪みを測定するための装置において利用され得る第１の背景スクリーンパターンの一実施形態である。 図６は、開示されたガラスシート光学検査システムの一実施形態の側面図である。 図７は、小欠陥及び透過光学歪み分析の一部として実行される、開示されたプロセス動作のうちの１つのフローチャートである。 図８は、典型的な自動車用ガラス形成及び焼き戻しラインに設置される、開示されたインライン光学検査システムの一実施形態の概略図である。 図９は、典型的な自動車用フロントガラス形成ラインに設置される、開示されたインライン光学検査システムの別の実施形態の概略図である。 図１０は、典型的な自動車用ガラス形成及び焼き戻しラインにオンラインで設置される、小欠陥を測定するための開示された装置の一実施形態の概略図である。 図１１は、典型的な自動車用フロントガラス形成ラインにオンラインで設置される、小欠陥を測定するための開示された装置の一実施形態の概略図である。

必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が本明細書に開示されるが、開示された実施形態は、様々な代替の形態で実施され得る本発明の単なる例示であることを理解されたい。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、一部の機能は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張又は最小化されている場合がある。それゆえ、本明細書で開示された特定の構造及び機能の詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に、本発明を様々に使用することを当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

図１を参照すると、概して１０として示されているオンラインガラスシート光学特性検査システムは、小欠陥を識別及び測定するための装置１２と、透過光学歪みを測定するための装置１４とを含む。システム１０は、１つ以上の処理ステーションと、処理中にステーションからステーションにガラスシートを搬送するための１つ以上のコンベヤ１６、１８とを含む、ガラスシート製造システムに設置されてもよい。

小欠陥を識別及び測定するための装置１２は、事前定義されたパターン２２（図４に示すような）に配置されたコントラスト化要素を含む第１の背景スクリーン２０と、ガラスシートＧが、カメラと第１の背景スクリーンとの間のコンベヤ上の事前選択された位置に移動するときに、ガラスシートＧの第１の選択領域に関連付けられた第１の背景スクリーン２０の少なくとも１つの画像を含む画像データの第１のセットを取得するための第１のカメラ２４と、を含み得る。第１の選択領域は、小欠陥の識別が望まれる、ガラスシートの表面上の任意の事前定義された領域であってもよい。開示された実施形態では、小欠陥装置１２は、第１の選択領域がガラスシートの表面全体になることを可能にし得る。

小欠陥装置１２はまた、第１のカメラを制御して各ガラスシートに対する画像の所望の数及び頻度を取得し、画像から画像データの第１のセットを受信し、画像データの第１のセットを分析して第１の選択領域内に位置する小欠陥を識別するためのロジックを実行するようにプログラムされた少なくとも１つのプロセッサを含む、少なくとも１つのコンピュータ及び／又はプログラム可能な制御部（概して２６として示さている）を含み得る。

更に図１を参照すると、透過光学歪みを測定するための装置１４は、（図５に示すような）事前定義されたパターン３０で配置されたコントラスト化要素を含む第２の背景スクリーン２８と、（図６に示すような）事前選択された位置において第２のカメラ３２とスクリーン２８との間にガラスシートが配置された状態で、第２の背景スクリーン２８の画像を取得するための第２のカメラ３２と、第２のカメラ３２を制御し、取得したデータを処理してガラスシートの光学歪み特性を分析するためのロジックを含む１つ以上のコンピュータ及び／又はプログラム可能な制御部２６と、を含み得る。

小欠陥装置１２及び光学歪み装置１４はそれぞれ、図１及び図６に示す統合された小欠陥／透過光学歪みオンラインシステムではなく、必要に応じて独立したシステムとして、代替的に実装できることを理解されたい。また、例えば、画像解像度、カメラ角度、及び背景パターンが、小欠陥及び光学歪みシステム／機能の各々ごとに個別に最適化できるため、開示された統合システム１０における小欠陥装置１２及び光学歪み装置１４の各々に対して別個のカメラ及び背景スクリーンを利用することによって、小欠陥及び透過光学歪み測定能力の各々を最適化できることも理解されたい。

他方、オンライン光学検査システム１０は、図８及び９に模式的に示す製造システム２００及び３００など、１つ以上の処理ステーションと、処理中にステーションからステーションにガラスシートを搬送するための１つ以上のコンベヤとを含むガラスシート製造システムに組み込まれてもよい。

ここで図１～４を参照して、小欠陥装置１２についてより詳細に説明する。開示された実施形態では、第１のカメラ２４は、デジタルラインスキャンカメラであってもよい。一実施形態では、例えば、第１のカメラ２４は、Ｎｏｒｔｈ Ｃｏａｓｔ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＳｅｒｖｉｃｅｓからＢａｓｌｅｒ Ｍｏｄｅｌ Ｎｕｍｂｅｒ ２００００３２２０１として入手可能な、１２２８８ ｐｉｘｅｌ Ｘ１ ｐｉｘｅｌ ＣＣＤラインスキャンカメラである。開示された実施形態では、第１のカメラは、Ｚｅｉｓｓ、２８ｍｍＦ－マウント、Ｆ／２～Ｆ２２、焦点範囲０．２４Ｍ～無限大、画角Ｄｉａｇ／Ｈｏｒｚ／Ｖｅｒｔ ７４°／６５°／４５°レンズを備えている。

第１の背景スクリーン２０は、コントラスト化パターンが印刷され、塗装され、又は従来の方法を使用して適用されている、半透明パネルの背後の従来の照明（ＬＥＤ又は蛍光灯など）を利用するライトボックスである。図４に示す実施形態では、第１のパターン２２は、一連の交互の黒及び白のバー（又はストライプ）からなる。図示の実施形態では、各バーの幅は０．７５ｍｍであり、コントラスト化パターン２２全体は約８０インチ（すなわち、コンベヤ１６、１８上で搬送されるときにガラスシート部分全体にわたって延在するのに十分な幅）に延在し、搬送方向には約２インチの寸法である。この図示する実施形態では、第１のカメラ２２は、画像ごとに約２１００ラインのデータを取得するのに十分な頻度で起動され、それによって、背景スクリーン２０にわたって搬送されるときにガラスの比較的高い解像度（例えば、２５メガピクセル）の合成画像の構築を可能にする。この実施形態では、約８ｍｍの小ささの欠陥を識別できることがわかった。

小欠陥装置１２はまた、カメラ２４の経路内の第１の背景スクリーン２０の上方に挿入された光シールド３４を含んでもよい。光シールド３４は、背景パターン２２の画像をカメラが取得できるようにするスロット付き開口部３６を含む。さもなければ、光シールド３４は、ガラスの表面で反射する可能性がある周囲光をカメラ２４が検出するのを防ぐために、画像取得ゾーンを通ってガラスシートが搬送されるときにカメラ２４に面しているガラスシートの表面を遮蔽する。

特に図３を参照すると、小欠陥装置１２の開示された実施形態では、上流コンベヤ１６及び下流コンベヤ１８を使用する。開示された実施形態では、上流及び下流コンベヤ１６、１８の各々は、ベルト型コンベヤである。上流のコンベヤ１６の排出端は、隣接するコンベヤ１６、１８の間にギャップ３８が画定されるように、コンベヤ１８の投入端に隣接して位置決めされてもよい。背景スクリーン２０は、カメラ２４と背景スクリーン２０との間の経路に構造的な障害がなく、第１のパターン２２がカメラ２４によって視認可能なように、ガラスシートの搬送面の下に取り付けることができる（すなわち、カメラ２４の光路ｐは、ガラスシートを通って背景スクリーン２０まで延在する）。このように、コンベヤ間に好適なギャップを備えて隣接するコンベヤを使用することによって、ガラスシートの幅全体の遮るもののない画像を得ることができる。この実施形態では、ガラスシート画像データにおける構造的な不明瞭さを気にすることなく、様々な他のタイプのコンベヤ（例えば、ローラコンベヤなど）を使用できることも理解されたい。

第１のカメラ２４は、カメラ２４と背景スクリーン２０との間をガラスシートが移動するときに保持されるガラスシートＧを通して透過した背景スクリーン２０上の第１パターン２２の画像を収集するように取り付けられる。カメラ２４は、従来のデータ線を介して、カメラからデジタル画像データを取得するように好適にプログラムされ得るコンピュータ６０に接続されており、画像データを処理して複数のラインスキャン画像から選択した関心領域に対する画像データの第１のセットを形成し、データに必要な解像度を取得し、データを分析して、本明細書に記載され、かつ、米国特許出願公開第２０１２／００９８９５９Ａ１号明細書に更に記載されている、本発明の方法に従って、ガラスシート上／ガラスシート内の小さな傷跡／欠陥として識別する。コンピュータ６０はまた、グラフィック（例えば、色分けされた画像）及び統計フォームの両方で導出された小欠陥情報を提示するようにプログラムされてもよい。必要に応じて、ガラスシートの選択領域に対して、関心のあり得る様々な他の統計データを導き出し、報告することができる。

ガラス部品のサイズ及び形状の複雑さ、コンベヤ速度、並びに、装置１２によって検出されることが望まれる欠陥のサイズ及びタイプに応じて、様々な画像取得速度、並びに光学及び電子解像度の他のカメラを使用できることを理解されたい。パターン２２は、所望の動作及び性能パラメータに応じて、サイズ及び設計が同様に変更されてもよい。例えば、別の実施形態では、開示されたカメラを用いて、各々が約１ｍｍ幅である一連の交互の黒と白のバーがパターン２２に使用されて、少なくとも約０．７５ｍｍの欠陥の満足できる検出を達成する。これらの小欠陥には、ロールマーキング、クロスマーキング、フロート欠陥、インプリント、ラミネート内汚れ、及び小さなビニール歪みなど、ガラス上／ガラス内の小さな傷跡又はオクルージョンが含まれ、それらの多くは、従来の透過光学歪み測定システムによっては一般に検出されない又は「検出」されるがガラス上／ガラス内の小さな傷跡又はオクルージョンとして認識され得ない。

ここで図１、図５、及び図６を参照して、透過光学歪み装置１４をより詳細に説明する。第２のカメラ３２は、ポジショナ４０に取り付けられたガラスシートを通して透過した第２の背景スクリーン２８の画像を収集するように取り付けられている。開示された実施形態では、第２のカメラ３２は、市販のＣＣＤカメラであってもよい。一実施形態では、例えば、第２のカメラ３２は、Ｚｅｉｓｓ ５０ｍｍＦ／ｓ Ｍａｋｒｏ－Ｐｌａｎａｒ Ｔマニュアルフォーカスレンズ、Ｐａｒｔ Ｎｕｍｂｅｒ １７７１０８４５を備えた、Ｂｕｒｎａｂｙ，Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｃｏｌｕｍｂｉａ， ＣａｎａｄａのＰｒｏｓｉｌｉｃａ，Ｉｎｃ．から入手可能な１６ＭＰａ、３ ｆｒａｍｅ－ｐｅｒ－ｓｅｃｏｎｄ ＧＥ ４９００ Ｍｏｄｅｌ ＣＣＤカメラである。

第２の背景スクリーン２８は、コントラスト化パターンが印刷され、塗装され、又は従来の方法を使用して適用されている、半透明パネルの背後の従来の照明（ＬＥＤ又は蛍光灯など）を利用するライトボックスであってもよい。背景スクリーン２８上のパターン３０は、互いから既知の事前決定された距離で明るい背景上に位置決めされた暗い正方形のパターンを提供することができ、それらの間に位置決めされたガラスシートＧを通してグリッドの画像がカメラ３２上に投影されるように、矩形のグリッドを形成する。図５に示す実施形態では、第２のパターン３０は、均一な正方形のドットアレイからなる。パターン３０は、デバイス４０によって位置決めされるときに、ガラスシート部分全体に対する背景を提供するのに十分な大きさである。

装置１４によって分析されるガラス部品のサイズ及び形状の複雑さに応じて、様々な画像取得速度、並びに光学及び電子解像度の他のカメラが使用できることを理解されたい。第２のパターン３０は、所望の動作及び性能パラメータに応じて、同様に変更されてもよい。

更に図１及び図６を参照すると、透過光学歪み装置１４は、第２の背景スクリーン２８と第２のカメラ３２との間のコンベヤ１８に近接して取り付けられた外部フレーム４２を含むガラスシート取得及び位置決めデバイス４０を含み得る。ガラスシート取得及び位置決めシステム４０は、外部支持フレーム４２に動作可能に接続された可動ガラスシート支持フレーム４４を更に含み、このガラスシート支持フレーム４４は、第１のほぼ水平方向から第２の上向き傾斜方向に移動でき、それによって、ガラスシート支持フレーム４４（及びフレーム４４内に保持されたガラスシート）がコンベヤ１８の水平面から上昇してカメラ３２とスクリーン３８との間の（図６に示すような）事前選択された位置にガラスシートを位置決めして、透過光学歪み装置１４がその特定のガラスシートに対する所望のデータを収集することができる。

可動ガラスシート支持フレーム４４は、その後、（図１に示すように）そのほぼ水平位置に戻り、ガラスシート処理システムによる更なる処理のためにガラスシートを搬送すべく、フレーム４４からコンベヤ１８上にガラスシートを解放し戻すことができる。ガラスシート取得及び位置決めデバイス４０は、デバイス４０を制御して本明細書に記載された取得及び位置決め機能を実行するためのロジックを実行するようにプログラムされた１つ以上のプロセッサを含む、（コンピュータ２６などの）プログラム可能な制御部を更に含む。

一実施形態では、取得及び位置決めデバイス４０は、米国特許出願公開第２０１６／０２５７５９８Ａ１号明細書に記載されているタイプのものであってもよく、この公開公報の開示は、その全体が本明細書に組み込まれる。しかしながら、取得及び位置決めデバイス４０の他の実施形態をシステム１０に使用して、所望の視野角で各ガラスシートに対する透過光学歪みを導くために、各ガラスシートを好適に位置決めしてもよい。

第２のカメラ３２は、ガラスシート取得及び位置決めデバイス４０上に保持されたガラスシートＧを通して透過した第２の背景スクリーン２８上のパターン３０の画像を収集するように取り付けられている。カメラ３２は、従来のデータ線を介して、カメラからデジタル画像データを取得するように好適にプログラムされ得るコンピュータ６０に接続されており、画像データの第２のセットを処理してデータに必要な解像度を取得し、データを分析して、本明細書に記載され、かつ、米国特許出願公開第２０１２／００９８９５９Ａ１号明細書に更に記載されている、本発明の方法に従って、ガラスシート内の透過光学歪みの様々な指標を生成する。コンピュータ６０はまた、グラフィック（例えば、色分けされた画像）及び統計フォームの両方で導出された画像歪み情報を提示するようにプログラムされてもよい。必要に応じて、レンズ度数における最大値、最小値、範囲、平均値、及び標準偏差、又は関心があり得る他の歪みの指標を含む、ガラスシートの事前定義された領域に対して、様々な他の統計データを導出し報告することができる。

ガラスシート光学特性検査システム１０はまた、透過光学歪み装置１４からの上流で、コンベヤ１６に近接して取り付けられた第１のカメラ２４などの、形状センサを含むガラスシート部品識別器も含んでもよい。センサは、コンベヤ上を移動するガラスシートの形状に関連付けられたデータを取得するための起動用に制御され得る。センサは、（図１に示すような）コンピュータ６０などの１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されてもよく、このコンピュータは、センサによって取得されたデータを分析し、コンピュータ６０のメモリに記憶された既知の部品形状のセットのうちの１つとしてガラスシートを識別するためのロジックを含む。

システム１０の図示された実施形態では、ガラス部品がセンサと背景スクリーンとの間で搬送されるときに、ガラス部品の形状をシステムロジックが効率的に見定めることを可能とするのに好適なデータをセンサが取得できるように、部品識別器はまた、好適にコントラスト化する背景を提供するための、コンベヤの下に取り付けられた背景スクリーンを含む。図示の実施形態では、部品識別器２２は、第１のカメラ２４をセンサとして、第１の背景スクリーン２０をその背景スクリーンとして使用する。この開示された実施形態では、第１のカメラによって取得された画像データの第１のセットは、装置１２によって実行される小欠陥検出、及び本明細書に記載された部品識別の両方に利用することができる。

開示された実施形態では、ガラスシートの中心線が光学歪み装置１４による画像取得のためのカメラ３２の主軸と一致するように、識別された部品の各々を位置決めするために、部品タイプの識別によって、取得及び位置決めデバイス４０がガラスシートをそれぞれ保持及び位置決めすることができることが理解されよう。デバイス４０のシステムはまた、部品のタイプ及び／又はユーザの好みに基づいて、ガラスシートを任意の所望の角度に位置決めするようにプログラムできることを理解されたい。

また、部品識別器を使用して、ガラスシートの境界を検出し、小欠陥装置１２による利用のためにそのシートの第１の選択領域（すなわち、分析対象領域）を設定できることも理解されたい。

一実施形態では、検査システム１０は、米国特許出願公開第２０１２／００９８９５９Ａ１号明細書に記載されているタイプのものであってもよく、この公開公報の開示は、その全体が本明細書に組み込まれる。

システム１０は、ＥＣＥ Ｒ４３などの業界標準に最も関連する業界標準指標、又は形成及び加工されたガラスシートの光学透過品質の分析に関連すると考えられる業界における他の指標を含む、装置１４によって検出される光学歪みの様々な指標をグラフィカル及び数値で表示するように、ユーザによってプログラムされてもよい。同様に、システム１０は、装置１２によって識別された小欠陥の位置を表示するように、プログラムされてもよい。

図７は、システム１０によって各ガラスシートに使用することができる、原理的な画像歪み及び小欠陥分析プロセス１３０を示す。特に、透過光学歪み装置１４は、各ガラスシートに対して取得された画像データの第２のセット上で、（図７のグループＡ、Ｂ、及びＤにおいて集合的に識別される）ステップ１３３－１５２の各々を使用することができる。

開示された方法１３０によれば、システムは、（セットＣとして集合的に指定されている）偶数番号ステップ１３２－１４６において最初に較正される。１３２において、カメラと背景との間にガラスのテストピースを取り付けずにＣＣＤカメラを使用して背景の画像を取得することによって、較正が開始される。１３４において、取得された較正画像データのフーリエ変換が生成される。得られたデータは、スクリーン上のグリッドパターンの基本周波数によって、水平方向と垂直方向との両方において変調される。帯域幅は狭められて、２次高調波などの不要な信号データが除外される。１３６において、変換されたデータが復調され、キャリア周波数が除去される。次いで、１３８において、復調されたデータの逆フーリエ変換が生成され、得られたデータが、位相成分と大きさ成分を有する各ピクセルに関連付けられた２次元複素数を生じさせる。更に、１４０において、画像の各ピクセルに対する２次元複素数の実数部により除算された２次元複素数の虚数部の逆タンジェントを計算することによって、逆フーリエ変換の位相マップが生成される。

位相マップのスロープは、画像の各ピクセルにおける瞬時周波数を表す。これらの値は、１４２において生成される。１４４において、各ピクセルにおける瞬時周波数が反転されて、ローカルピッチが取得される。このローカルピッチマップは次いで、１４６において、較正ファイルとして記憶される。次に、この較正ファイルは、システムを使用して後でテストされる各ガラスシートに対して取得された画像の位相部分の分析において、光学歪み装置１４によって使用される。

各ガラスシートに対して光学歪み装置１４によって実行される分析を、図７の（セットＡ及びＢとして集合的に指定されている）奇数番号ステップ１３３－１４５及び１４８－１５０に示す。いったんピースが分析のために位置決めされると、１３３－１４５に示す初期ステップは、１３３において、対象ガラス部品（「テスト部品」）がカメラ３２と背景スクリーン２８との間に位置決めされているＣＣＤカメラを使用して、第２の背景スクリーン２８の画像が取得されることを除いて、上述のステップ１３２－１４４と同一である。次いで、以下で更に説明するように、分解された画像データを処理して、各ガラスシートに対する光学歪み指標を生成する。図７のセットＢとして指定されているステップに示すように、ガラステスト部品の光学歪み指標が生成される。いったん、１４５において、テスト部品画像に対するローカルピッチが決定されると、システムは、１４８において、テスト部品画像のローカルピッチをそれぞれのピクセルでの較正画像のローカルピッチで除算することによって、各ピクセルにおける倍率を決定する。次いで、１５０において、これらのピクセルごとの値を使用して、テスト部品の画像内の各ピクセルに対するレンズ度数（焦点距離）値を生成する。レンズ度数は通常、この測定のためにガラス産業でたびたび使用される量である、ミリディオプタで表される。システムは段階的な方法で進み、画像内の各々のドットに対する倍率及びレンズ度数値を決定する。更にレンズ度数はまた、垂直成分と水平成分に分解することができる。

再び図７を参照すると、カメラから取得したデジタル画像データは、後処理ステップ１５２において、分解又はフィルタリングされて、ノイズを除外し、画像の解像度を人間の検査者が画像をどのように知覚し得るかに近似する解像度に低減し、及び／又は必要に応じて画像データ量を低減して不必要な処理時間を除外する。データ平均化などの様々な既知のフィルタリング技術を使用して、データを分解することができる。一実施形態では、どの測定システムが使用されているかに関係なく、業界ユーザが、彼らの製品に対して比較できる歪み指標を生成できるようにするために、２つの標準フィルタが開発されており、ＩＳＲＡ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｖｉｓｉｏｎ ＧｍｂＨから現在入手可能な別の光学歪み測定システムで使用される「４－５－６」及び「４－５－１２」フィルタと相関することが経験的に示されているデータを提供する。帯域幅は狭められて、２次高調波などの不要な信号データが除外される。

各ガラスシートに対して小欠陥検出装置１２によって実行され得る分析を、各ガラスシートに対して取得される画像データの第１のセット上の（図７においてセットＡ及びＤで集合的に識別されている）奇数番号ステップ１３３－１３９及びステップ１５４－１６０に示す。（ステップ１３８に関連して上述したように）１３９において生成された複素数の大きさ（強度）成分の逆フーリエ変換が、１５４において更に生成されて、画像の強度マップに対応するデータを生じさせる。これは、画像内の各ピクセルに対する、２次元複素数の虚数部と２次元複素数の実数部との平方和の平方根を決定することによって達成される。この強度（又は大きさ）マップは、点光源によって照らされたガラスシートのグレースケール画像に類似しており、ガラスシート上の光学的又は阻害的欠陥に対応する小さなＢＬＯＢ（バイナリラージオブジェクト）に対応する強度の不連続性が含まれている。この強度マップは、１５６において、従来のエッジ検出アルゴリズムを使用して分析されて、ＢＬＯＢのエッジを位置特定する。この目的に使用できるエッジ検出アルゴリズムの１つのタイプは、キャニーアルゴリズムである。

開示された実施形態では、欠陥検出装置１２は、Ｍａｔｒｏｘ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｌｔｄ．から入手可能な画像処理技術及びソフトウェアを利用して、部品識別器及びＢＬＯＢ検出機能を実行する。もちろん、これらの目的のために、他の市販の技術及び／又はソフトウェアを使用してもよい。

いったんＢＬＯＢのエッジが検出されると、全てのＢＬＯＢは、事前定義されたサイズ閾値を満たし、次いで５８においてデジタル化されて、これらの選択されたＢＬＯＢの中心を識別する。識別されることが望ましい典型的な「小欠陥」は、直径が約１０～約３００ピクセル（すなわち、１－－５）の範囲のＢＬＯＢに対応する。事前定義された欠陥サイズは、システムユーザが指定できる。例えば、ある欠陥サイズ範囲は、１０－－２００ピクセルに設定されている。事前定義された基準を満たす小欠陥の各々は、１６０において位置特定される。次いで、これらの小さな目に見える表面欠陥の各々の位置は、システムによって表示される垂直及び水平の歪み画像上に表示することができる。約０．８ｍｍの小ささの表面欠陥／スポットは、開示された装置１２において、この分析を使用して検出することができる。

このように、シートの単一のデジタル画像から取得したデータの逆フーリエ変換の位相成分と大きさ成分とをそれぞれ分離及び分析することによって、特定のガラスシートに対して、光学歪み特性と、他の小さな光学的／阻害的欠陥との両方を生成及び識別することができる。

図８は、本発明のインライン光学検査システム１０を含む、典型的なガラスシート加熱、屈曲、及び焼き戻しシステム２００を示す。この実装では、（Ｇとして示されている）ガラスシートは、ガラスを所望の形状に形成するのに好適な温度までガラスを軟化する加熱ゾーン２０２に入る。次いで、加熱されたガラスシートは屈曲ステーション２０４に搬送され、そこで軟化シートが所望の形状に形成され、その後更に冷却ステーション２０６に搬送され、そこで好適な物理的特性を達成するようにガラスシートが制御された方法で冷却される。この実施形態では、ガラスシートは、次に、冷却ステーションからコンベヤ上に搬出され得て、そこからシートが搬送され、本発明に係る光学検査システム１０の、小欠陥検出装置１２と透過光学歪み装置１４との両方による画像取得及び分析のために位置決めされる。

図９は、同様に、典型的な自動車用フロントガラス製造システム３００における本発明のインライン光学検査システム１０を概略的に示しており、光学検査システム１０の上流に、加熱ステーション３０２、屈曲ステーション３０４、冷却ステーション３０６、及び積層ステーション３０８を含み得る。

図１０は、開示された小欠陥検出装置１２を含む、典型的なガラスシート加熱、屈曲、及び焼き戻しシステム２００を示す。この実装では、（Ｇとして示されている）ガラスシートは、ガラスを所望の形状に形成するのに好適な温度までガラスを軟化する加熱ゾーン２０２に入る。次いで、加熱されたガラスシートは屈曲ステーション２０４に搬送され、そこで軟化シートが所望の形状に形成され、その後更に冷却ステーション２０６に搬送され、そこで好適な物理的特性を達成するようにガラスシートが制御された方法で冷却される。この実施形態では、ガラスシートは、次に、冷却ステーションからコンベヤ上に搬出され得て、そこからシートが搬送され、本発明に係る装置１２による画像取得及び分析のために位置決めされる。

図１１は、同様に、典型的な自動車用フロントガラス製造システム３００における、開示された小欠陥検出装置１２を概略的に示しており、装置１２の上流に、加熱ステーション３０２、屈曲ステーション３０４、冷却ステーション３０６、及び積層ステーション３０８を含み得る。

記載された方法でガラスを取り扱うために、ローラ、エアフロート、又はベルトコンベヤ、ポジショナ、及びロボットアームなどの既知の技術を使用することによって、ガラスの輸送及び運搬が達成できることを理解されたい。また、複数のコンベヤであって、その各々が、システム２００、３００全体でガラスシートの流れと処理を効率的に制御する速度で、異なる処理ステーションを通してガラスシートを移動させるように独立して制御できることも理解されたい。

開示されたインライン光学検査システム１０によって選択されたデータ出力はまた、関連付けられたガラスシート加熱、屈曲、及び焼き戻しシステム２００（又は自動車用フロントガラス製造システム３００）が、以前に処理されたガラスシートから生成された光学データの関数としてその（それら）ステーションの動作パラメータを１つ以上のステーションに対する制御部が変更することを可能にし得るための制御ロジックへの入力として提供され得る。

あるいは、本発明の光学検査システム１０及び／又は小欠陥検出装置１２は、ガラスシートがその最終形状に形成された後に小欠陥識別及び／又は光学歪み測定が行われる限りにおいて、システムの生産率を最大化するために、所望に応じて、上述及び他のガラスシート製造システムにおける様々な他のポイントに、インラインで取り付けることができることを理解されたい。

また、カメラ２４、３２及び背景スクリーン２０、２８は、カメラ２４、３２の各々とそれらに対応する背景スクリーン２０、２８との間の経路が、ガラスの搬送方向にほぼ平行となるように、図示の実施形態に配置されているが、当業者であれば、システム１０の様々な代替的な配置が、ガラスシート処理システムに好適に接続されたコンベヤに沿って、本発明の精神から逸脱することなく使用することができることを理解されたい。

例示的な実施形態を上述したが、これらの実施形態は、本発明の全ての可能な形態を説明することを意図するものではない。むしろ、本明細書で使用される言葉は、限定ではなく説明の言葉であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されよう。加えて、様々な実装している実施形態の特徴を組み合わせて、本発明の更なる実施形態を形成することができる。

Claims (10)

1. ガラスシートの選択領域における光学的又は阻害的欠陥を測定するためのインライン装置において、インライン装置は、１つ以上の処理ステーションと、処理中にステーションからステーションに前記ガラスシートを搬送するための１つ以上のコンベヤとを含むガラスシート製造システムに設置されており、前記インライン装置は、
   上流コンベヤ及び下流コンベヤであって、それらの各々が各ガラスシートをほぼ水平方向に搬送し、前記上流コンベヤ及び下流コンベヤが、ガラスシートが前記上流コンベヤから前記下流コンベヤに搬送されるときに前記ガラスシートの一部がギャップ上で支持されないように、両コンベヤの隣接する端部が選択されたサイズの前記ギャップだけ離して端と端とを合わせて位置決めされている、上流コンベヤ及び下流コンベヤと、
   ライトボックスと半透明のパネルとを有する背景スクリーンであって、事前定義されたパターンで配置されたコントラスト化要素が、前記ライトボックスによって支持され、前記半透明のパネルに適用され、前記背景スクリーンは、前記搬送方向を横断する方向に前記選択領域の全寸法にわたって延在しており、前記背景スクリーンは、前記上流コンベヤと前記下流コンベヤとの間に配置されている、背景スクリーンと、
   ラインスキャンカメラと前記背景スクリーンとの間の経路にわたって前記ガラスシートが搬送されるときに、ガラスシートを介して送られる前記背景スクリーン上の前記事前定義されたパターンの画像を収集するために取り付けられ、各画像が前記ガラスシートの前記選択領域の一部と関連付けられている、前記背景スクリーンの複数の画像を含む画像データのセットを取得するためのラインスキャンカメラであって、前記ラインスキャンカメラ及び前記背景スクリーンは、前記ラインスキャンカメラが、スロット付き開口部を含む光シールド及びギャップを越えて支持されていないガラスシートの部分を通って、前記搬送方向を横断する方向に前記背景スクリーンに延びるカメラ経路を有し、ガラスシートのサポートされていない部分が前記ギャップを越えて、前記ラインスキャンカメラと前記背景スクリーンとの間で搬送されるときに、前記背景スクリーンの前記半透明のパネルの複数の画像を取得するように取り付けられている、ラインスキャンカメラと、
   前記画像データのセットを受信し、前記画像データのセットから強度マップを生成し、前記強度マップから前記欠陥を識別及び位置特定するためのロジックを実行するようにプログラムされている少なくとも１つのプロセッサを含むコンピュータと、
   を備えることを特徴とする、装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記インライン装置から上流のコンベヤ上を移動するガラスシートの形状に関連付けられたデータを取得するためのセンサを含むガラスシート部品識別器を更に備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記取得されたデータを分析し既知の部品形状のセットのうちの１つとして前記ガラスシートを識別するためのロジックを含み、前記ガラスシートの前記選択領域は、前記識別された部品形状に部分的に基づいて定義されることを特徴とする、装置。
3. 請求項２に記載の装置において、前記センサは前記ラインスキャンカメラであり、前記取得されたデータは前記画像データのセットであることを特徴とする、装置。
4. 請求項１に記載の装置において、前記インライン装置から上流のコンベヤ上を移動するガラスシートの形状に関連付けられたデータを取得するためのセンサを含むガラスシート部品識別器を更に備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記取得されたデータを分析し前記ガラスシートの前記形状を識別するためのロジックを含み、前記ガラスシートの前記選択領域は、前記識別された形状に部分的に基づいて定義されることを特徴とする、装置。
5. 請求項４に記載の装置において、前記センサは前記ラインスキャンカメラであり、前記取得されたデータは画像データの前記セットであることを特徴とする、装置。
6. 請求項１に記載の装置において、前記画像データのセットから強度マップを生成するための前記ロジックは、前記画像データのフーリエ変換を生成し、前記フーリエ変換を復調し、復調されたデータの逆フーリエ変換を生成して、各ピクセルに関連付けられた２次元の、位相成分と大きさ成分とを有する複素数を生じさせ、前記画像内の各関心点に対して、前記２次元の前記複素数の虚数部と前記２次元の前記複素数の実数部との平方和の平方根を決定することによって、前記逆フーリエ変換のマップの強度を生成するためのロジックを含むことを特徴とする、装置。
7. 請求項１に記載の装置において、前記強度マップを分析してバイナリラージオブジェクト（ＢＬＯＢ）のエッジを位置特定することによって、前記画像内の各関心点に対して光学的又は阻害的欠陥を識別及び位置特定することを特徴とする、装置。
8. ガラスシート製造システム内の、ガラスシートの選択領域における光学的又は阻害的欠陥を測定するためのオンライン装置において、所望の形状に形成するためにガラスを軟化させるのに好適な温度に前記ガラスシートを加熱する加熱ステーションと、前記軟化したシートを前記所望の形状に形成する屈曲ステーションと、前記形成されたガラスシートを制御された方法で冷却する冷却ステーションと、処理中にステーションからステーションに前記ガラスシートを搬送するための１つ以上のコンベヤと、を備えており、前記オンライン装置は、
   上流コンベヤ及び下流コンベヤであって、それらの各々が各ガラスシートをほぼ水平方向に搬送し、前記上流コンベヤ及び下流コンベヤが、ガラスシートが前記上流コンベヤから前記下流コンベヤに搬送されるときに前記ガラスシートの一部がギャップ上で支持されないように、両コンベヤの隣接する端部が選択されたサイズの前記ギャップだけ離して端と端とを合わせて位置決めされている、上流コンベヤ及び下流コンベヤと、
   ライトボックスと半透明のパネルとを有する背景スクリーンであって、事前定義されたパターンで配置されたコントラスト化要素が、前記ライトボックスによって支持され、前記半透明のパネルに適用され、前記背景スクリーンは、前記搬送方向を横断する方向に前記選択領域の全寸法にわたって延在しており、前記背景スクリーンは、前記上流コンベヤと前記下流コンベヤとの間に配置されている、背景スクリーンと、
   ラインスキャンカメラと前記背景スクリーンとの間の経路にわたって前記ガラスシートが搬送されるときに、ガラスシートを介して送られる前記背景スクリーン上の前記事前定義されたパターンの画像を収集するために取り付けられ、各画像が前記ガラスシートの前記選択領域の一部と関連付けられている、前記背景スクリーンの複数の画像を含む画像データのセットを取得するためのラインスキャンカメラであって、前記ラインスキャンカメラ及び前記背景スクリーンは、前記ラインスキャンカメラが、スロット付き開口部を含む光シールド及びギャップを越えて支持されていないガラスシートの部分を通って、搬送方向を横断する方向に前記背景スクリーンに延びるカメラ経路を有し、ガラスシートのサポートされていない部分が前記ギャップを越えて、前記ラインスキャンカメラと前記背景スクリーンとの間で搬送されるときに、前記背景スクリーンの前記半透明のパネルの複数の画像を取得するように取り付けられている、ラインスキャンカメラと、
   前記画像データのセットを受信し、前記画像データのセットから強度マップを生成し、前記強度マップから前記欠陥を識別及び位置特定するためのロジックを実行するようにプログラムされている少なくとも１つのプロセッサを含むコンピュータと、
   を備えることを特徴とする、装置。
9. 請求項８に記載の装置において、第２の背景スクリーンから上流のコンベヤ上を移動するガラスシートの形状に関連付けられたデータを取得するためのセンサを含むガラスシート部品識別器と、前記取得したデータを分析し既知の部品形状のうちのセットの１つとして前記ガラスシートを識別するためのロジックを実行するようにプログラムされた少なくとも１つのプロセッサを含むコンピュータと、を更に備えることを特徴とする、装置。
10. １つ以上の処理ステーションと、処理中にステーションからステーションにガラスシートを搬送するための１つ以上のコンベヤとを含むガラスシート製造システムにおいて、前記ガラスシートが搬送されるときに、前記ガラスシートの選択領域における欠陥を測定する方法において、少なくとも、
    上流コンベヤ及び下流コンベヤを準備するステップあって、それらの各々が各ガラスシートをほぼ水平方向に搬送し、前記上流コンベヤ及び下流コンベヤが、ガラスシートが前記上流コンベヤから前記下流コンベヤに搬送されるときに前記ガラスシートの一部がギャップ上で支持されないように、両コンベヤの隣接する端部が選択されたサイズの前記ギャップだけ離して端と端とを合わせて位置決めされている、上流コンベヤ及び下流コンベヤを準備するステップと、
    ライトボックスと半透明のパネルとを有する背景スクリーンであって、事前定義されたパターンで配置されたコントラスト化要素が、前記ライトボックスによって支持され、前記半透明のパネルに適用される、背景スクリーンを準備するステップであって、前記背景スクリーンは、前記ガラスシートの前記搬送方向を横断する方向に前記選択領域の全寸法にわたって延在しており、前記背景スクリーンは、前記ガラスシートの前記支持されていない部分が両コンベヤ間に搬送されるときに、ガラスシートを介して送られる前記背景スクリーン上の前記事前定義されたパターンの複数の画像をラインスキャンカメラが取得できるように取り付けられており、前記背景スクリーンは、前記搬送方向に沿って前記上流コンベヤと前記下流コンベヤとの間に配置されており、前記ラインスキャンカメラが、スロット付き開口部を含む光シールド及びギャップを越えて支持されていないガラスシートの部分を通って、前記搬送方向を横断する方向に前記背景スクリーンに延びる経路を有する、背景スクリーンを準備するステップと、
    前記ラインスキャンカメラと第１の背景スクリーンとの間の経路にわたって、前記ガラスシートを搬送するステップと、
    前記ラインスキャンカメラと前記第１の背景スクリーンとの間の経路にわたって前記ギャップを越えて前記ガラスシートが搬送されるときに、各画像が前記ガラスシートの前記選択領域の一部と関連付けられている、前記背景スクリーンの複数の画像を含む画像データのセットを、前記ラインスキャンカメラから取得するステップと、
    前記画像データのセットを受信し、前記画像データのセットから強度マップを生成し、前記強度マップから前記欠陥を識別及び位置特定するためのロジックを、少なくとも１つのプロセッサを含むコンピュータ上で実行するステップと、
    を含むことを特徴とする、方法。

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