JPWO2012073625A1 - 溶融ガラスの検査装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶融ガラスをドレイン管によって流下させ、該流下中の溶融ガラスを検査する溶融ガラスの検査装置であって、前記流下中の溶融ガラスを所定の撮像間隔で間欠的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された溶融ガラスの画像を二値化処理する画像処理手段と、前記画像処理手段によって二値化処理された画像に基づき前記溶融ガラスに内在する欠点を検出して計数する欠点検出計数手段と、前記欠点検出計数手段によって計数された前記欠点の計数結果を時系列的に表示する欠点表示手段と、を備えた溶融ガラスの検査装置に関する。

Description

本発明は、溶融ガラスの検査装置に関する。

ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板の製法として、フロート法及びオーバーフローダウンドロー法等による製法が知られている。これらの製法によるガラス製造装置は、溶解槽、成形装置、徐冷炉、及び切断装置から構成されている。

特許文献１に開示されたガラス製造装置は、溶解槽、攪拌ポット、パイプフィーダー、成形用ポット等から構成されている。また、攪拌ポットには、攪拌ポット内の溶融ガラスを攪拌するスターラーが配置されるとともに、攪拌ポットの底部には、攪拌ポットの底部に溜まった溶融ガラスを排出するドレイン管が設けられている。このガラス製造装置によれば、溶解槽でガラス原料を溶融して溶融ガラスとし、この溶融ガラスを溶解槽から攪拌ポットに流入させる。そして、攪拌ポット内でスターラーにより溶融ガラスを撹拌することで溶融ガラスの均質性を上げ、その後、温度調整をしながら溶融ガラスを、パイプフィーダーを介して成形用ポットに流入させる。

ところで、このようなガラス製造装置では、ドレイン管から常時排出（流下）されている溶融ガラスを採取して、現在製造されている溶融ガラスの性状を検査することが行われている。

検査項目は、溶融ガラスに内在する泡などの欠点、及びドレイン管から排出される溶融ガラスの流量（質量）である。

欠点検査に関しては、微量の溶融ガラスを採取し、これを目視又はルーペを使用して泡の数を計数し、溶融ガラスの単位質量当たりの個数に換算することで評価している。前記欠点検査は、作業者によって数時間毎に実施され、１回の検査に費やす時間は数十分である。

一方、溶融ガラスの流量測定は、数秒間に流下した溶融ガラスを採取して、その流量を測定し、これを単位時間（２４時間）当たりの流量に換算している。前記流量測定は、作業者によって数時間毎に実施され、１回の測定に費やす時間は数分である。溶融ガラスはドレイン管から常時抜き取られているため、抜き取られる溶融ガラスの流量を把握できる。抜き取られる溶融ガラスの流量を把握し、当該溶融ガラスの流量と成形されたガラス板の体積との総量によって、溶解槽から流れ出る溶融ガラスの流量の経時変化（ＣＨＡＮＧＥ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ）を把握できる。

日本国特開２００７−１６１５６６号公報

前述の如く、従来の溶融ガラスの検査は作業者が実施しており、またその検査間隔も数時間なので、欠点数と流量の細かな変動を把握することができないという欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、省人化及び欠点数情報集計時間の短縮ができるとともに、検査時間の間隔を短縮することにより欠点数の細かな変動を把握できる溶融ガラスの検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、溶融ガラスをドレイン管によって流下させ、該流下中の溶融ガラスを検査する溶融ガラスの検査装置であって、前記流下中の溶融ガラスを所定の撮像間隔で間欠的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像を二値化処理する画像処理手段と、前記画像処理手段によって二値化処理された画像に基づき前記溶融ガラスに内在する欠点を検出して計数する欠点検出計数手段と、前記欠点検出計数手段によって計数された前記欠点の計数結果を時系列的に表示する欠点表示手段と、を備えた溶融ガラスの検査装置を提供する。

本発明によれば、まず、ドレイン管から流下中の溶融ガラスを撮像手段によって所定の撮像間隔で間欠的に撮像する。前記撮像間隔は、前記溶融ガラスに内在する欠点数の細かい変動を把握するために１秒以下であることが好ましい。次に、撮像手段で撮像された画像を画像処理手段によって二値化処理する。前記二値化処理された画像において、泡などの欠点は白画像、溶融ガラスは黒画像として識別される。次いで、前記二値化処理された画像に基づいて、欠点検出計数手段が溶融ガラスに内在する欠点を検出して計数する。すなわち、欠点検出計数手段は、前記二値化処理された画像において、欠点である白画像を検出して、白画像の個数を欠点の個数として計数する。そして、欠点検出計数手段で計数された欠点の計数結果を、欠点表示手段で時系列的に表示する。

したがって、本発明によれば、ドレイン管から流下する溶融ガラスの検査に撮像手段を用いることにより省人化できる。また、画像処理手段及び欠点検出計数手段によって、欠点数情報集計時間の短縮できる。更に、検査時間の間隔を短縮できるため、欠点数の細かな変動を把握できる。この時、欠点の計数結果が欠点表示手段に時系列的に表示されるので、前記計数結果を可視化でき、よって、欠点数の細かな変動を容易に把握できる。

本発明は、前記画像処理手段によって二値化処理された複数の画像のうち、任意の画像及び当該画像に時間的に隣接する画像の２画像に基づいて前記欠点の移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段で得られた前記欠点の移動量を前記撮像間隔で除算することにより前記流下中の溶融ガラスの流速を算出する流速算出手段と、前記流速算出手段で得られた前記流速に、前記流下中の溶融ガラスの流下方向に対して直交する方向の溶融ガラスの断面積と前記流下中の溶融ガラスの比重とを乗算することにより前記流下中の溶融ガラスの単位時間当たりの流量を算出する流量算出手段と、前記流量算出手段によって算出された前記流量を時系列的に表示する流量表示手段と、を備えることが好ましい。

本発明によれば、まず、移動量算出手段が、画像処理手段によって二値化処理された画像のうち、任意の画像及び当該画像に時間的に隣接する画像の２画像に基づいて欠点の移動量を算出する。次に、流速算出手段が、前記欠点の移動量を撮像間隔で除算して、ドレイン管から流下中の溶融ガラスの流速を算出する。次いで、流量算出手段が、前記流速に、前記流下中の溶融ガラスの流下方向の断面積と溶融ガラスの比重とを乗算して、前記流下中の溶融ガラスの単位時間当たりの流量を算出する。そして、流量表示手段が、前記流下中の溶融ガラスの流量を時系列的に表示する。これにより、本発明は、ドレイン管から流下している溶融ガラスの流量の情報集計時間を短縮できるので、流量の細かな変動を把握できる。

本発明は、前記欠点検出計数手段で計数された前記欠点の個数、及び前記流量算出手段で算出された前記流量に基づき、前記流下中の溶融ガラスの単位流量当たりの前記欠点の個数を算出する欠点個数算出手段を備えることが好ましい。

本発明によれば、欠点個数算出手段によって、ドレイン管から流下している溶融ガラスの単位流量当たりの欠点の個数を算出することができる。よって、現在製造されている溶融ガラスの品質をリアルタイムに確認することができる。

本発明は、前記撮像手段によって撮像された溶融ガラスの画像に基づき、前記流下中の溶融ガラスの輝度を計測する輝度計測手段と、前記輝度計測手段によって計測された前記輝度を時系列的に表示する輝度表示手段と、を備えることが好ましい。

本発明によれば、輝度計測手段が、撮像手段によって撮像された画像に基づいてドレイン管から流下している溶融ガラスの輝度を計測する。そして、輝度表示手段が、溶融ガラスの輝度を時系列的に表示する。これにより、ドレイン管から流下している溶融ガラスの輝度の変動をリアルタイムに確認することができる。

本発明は、前記流下中の溶融ガラスは、溶解槽で製造された溶融ガラスの一部であることが好ましい。

本発明のドレイン管は、溶解槽と成形装置との間に設けられている溶融ガラスの搬送管の底部及び溶解槽の底部の少なくともいずか一方に設けられているものであり、溶解槽で製造された溶融ガラスは、このドレイン管から常時抜き出され、本発明の溶融ガラスの検査装置によって検査される。

以上説明したように本発明の溶融ガラスの検査装置によれば、省人化及び欠点数の情報集計時間を短縮できるとともに、検査時間の間隔を短縮できるので、欠点数の細かな変動を把握できる。

図１は、フロート法のガラス製造装置の概略断面図である。 図２は、電子カメラの撮像間隔を示したタイミングチャートである。 図３Ａは、モニタに時系列的に表示された欠点の個数を示したグラフである。 図３Ｂは、モニタに時系列的に表示された流量を示したグラフである。 図３Ｃは、モニタに時系列的に表示された輝度を示したグラフである。 図４（Ａ）および４（Ｂ）は、溶融ガラスの流量を算出するために用いた泡の移動画像を示した説明図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る溶融ガラスの検査装置の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、フロート法のガラス製造装置１２の概略断面図である。ガラス製造装置１２は、溶解槽１４及び成形装置であるバス１６を備えており、溶解槽１４とバス１６とは、溶融ガラスを搬送する搬送管１８を介して連結されている。よって、溶解槽１４によって製造された溶融ガラスＧは、搬送管１８を通過してバス１６に供給される。なお、溶解槽１４とバス１６との間に、溶融ガラスに内在する泡を脱泡して、溶融ガラスを清澄する清澄槽を配置してもよい。

溶解槽１４は、燃料を燃焼して得られる火炎の熱を利用して、又は電熱を利用して得られる高温、例えば、無アルカリガラスの場合は約１５００℃以上の高温でガラス原料を溶融して、溶融ガラスＧを製造する。溶解槽１４で製造された溶融ガラスＧは、溶解槽１４の下流側壁面２０に開口された払出口２２を介して搬送管１８に払い出しされる。

ガラス板は、次の方法により製造される。

まず、ガラス原料を、溶解槽１４に連続的に投入し、ガラス原料の物性に応じた温度で加熱して溶解し、対流により循環させる。このように溶融ガラスＧを溶解槽１４内で循環させることによって、溶融ガラスＧの脱泡効率を上げることができる。また、溶解槽１４では、溶融ガラスＧに含まれる泡を溶融ガラスＧの表面に浮上させて脱泡させるため、払出口２２は、下流側壁面２０の底部２４の近傍に開口され、泡を含む溶融ガラスＧを搬送管１８に極力流出させないようにしている。

バス１６には溶融錫２６が溜められており、バス１６の上流側の溶融錫２６の表面に溶融ガラスＧが供給される。バス１６の上流側の溶融錫２６に供給された溶融ガラスＧは、溶融錫２６の表面上で広がりながら板状となって所定の板厚に成形される。板状に成形された溶融ガラスＧは、バス１６の下流側に引っ張られながら、バス１６の下流側から徐冷炉（不図示）に搬入され、ここで常温まで冷却される。冷却された帯状の板ガラスは、徐冷炉の後段に配置された切断装置によって切断されて所望の大きさの無アルカリガラス板となる。以上が無アルカリガラス板の製造方法である。

搬送管１８の底部には、ドレイン管２８が鉛直方向に連結されている。このドレイン管２８は、直管の排出管３０とオリフィス３２とから構成されている。このドレイン管２８からは、搬送管１８を通過する溶融ガラスＧの一部が常時抜き取られる。すなわち、溶融ガラスＧの一部は、ドレイン管２８のオリフィス３２から常時流下されている。

実施の形態の溶融ガラスの検査装置１０は、ドレイン管２８から流下中の溶融ガラスＧ１を検査する装置である。この検査装置１０は、電子カメラ（撮像手段）３４、画像処理部（画像処理手段）３６、演算部（欠点検出計数手段、移動量算出手段、流速算出手段、流量算出手段、欠点個数算出手段、輝度計測手段）３８、及びモニタ（欠点表示手段、流量表示手段、輝度表示手段）４０を備えている。

電子カメラ３４は、ドレイン管２８から流下中の溶融ガラスＧ１を所定の撮像間隔で間欠的に撮像する。図２は、電子カメラ３４の撮像間隔を示したタイミングチャートである。図２に示すように、撮像タイミングのトリガは、Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２で設定されており、Ｔｒｇ１からＴｒｇ２のトリガ設定Ｔ１が３５ｍｓｅｃに、Ｔｒｇ１から次のＴｒｇ１までのトリガ設定Ｔ２（１周期）が１０００ｍｓｅｃにそれぞれ設定されている。また、電子カメラ３４のシャッター速度は、１／１５００ｓｅｃに設定されている。したがって、電子カメラ３４は、１秒間において２枚の溶融ガラスＧ１の画像を取り込むように設定されている。なお、トリガ設定Ｔ２は、１周期を１秒としたこの設定に限定されるものではないが、欠点数の細かい変動を把握するためには、１周期を１秒以内とすることが好ましい。また、Ｔｒｇ１からＴｒｇ２のトリガ設定Ｔ１も３５ｍｓｅｃに限定されるものではない。後述するように、溶融ガラスＧ１とともに自由落下する泡（欠点）の移動量は、前記Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２のタイミングで撮像された２枚の画像から算出する。そのため、撮像間隔は、電子カメラ３４の視野幅、解像度なども考慮して、泡の移動量を算出し易い間隔に設定することが好ましい。

更に、電子カメラ３４は、溶融ガラスＧ１の流下方向に対して角度θとなるように傾斜して配置されていることが好ましい。溶融ガラスＧ１に内在する泡は、溶融ガラスＧ１の流れに追従して、流下方向に延びて、細長い形状に変形し易い。後述する二値化処理において、溶融ガラスＧ１に内在する細長い形状の泡は識別され難い。電子カメラ３４の設置方向が溶融ガラスＧ１の流下方向に対して傾斜している場合、細長い形状の泡でも、後述する二値化処理において、泡を容易に識別できる。

更に、電子カメラ３４は、冷却装置（不図示）によって冷却されていることが好ましい。ガラス製造装置１２の周辺は高温のため、その温度によって電子カメラ３４が破損する恐れがある。したがって、電子カメラ３４が冷却装置によって冷却されることで、高温による破損を防止できる。

画像処理部３６は、電子カメラ３４で撮像された溶融ガラスＧ１の画像を取り込むと、前記画像を直ちに二値化処理する。二値化処理された画像において、泡などの欠点は白画像、溶融ガラスは黒画像として識別される。次いで、画像処理部３６で二値化処理された画像に基づいて、演算部３８が溶融ガラスＧ１に内在する欠点を検出して計数する。すなわち、演算部３８は、二値化処理された画像のうち、欠点画像である白画像を検出して、白画像の個数を欠点の個数として計数する。そして、演算部３８で計数された欠点の計数結果が、モニタ４０に図３Ａの如く時系列的に表示される。

図３Ａは、モニタ４０に時系列的に表示された欠点の個数Ｎを示したグラフである。図３Ａのグラフの縦軸は欠点の個数Ｎであり、横軸は経過時間ｔを示している。

図３Ａによれば、欠点個数を示した２本のグラフＡ、Ｂが示されている。２本のグラフＡ、Ｂが示されている理由は、演算部３８が白画像の大きさを検出し、所定のサイズ毎に分けて欠点個数を表示しているためである。欠点のサイズを細かく区別した場合には３本以上のグラフとなり、また、欠点総数のみを表示する場合には１本のグラフとなる。

したがって、実施の形態の溶融ガラスの検査装置１０によれば、電子カメラ３４を用いることにより省人化できる。また、画像処理部３６及び演算部３８によって、欠点数情報集計時間を短縮できる。更に、検査時間の間隔を短縮することができるので、欠点数の細かな変動を把握できる。この時、欠点の計数結果がモニタ４０に時系列的に表示されるので、その計数結果を可視化でき、よって、欠点数の細かな変動を容易に把握できる。

一方、演算部３８は、前述した欠点計数機能の他、溶融ガラスＧ１の流量も演算する機能を有している。図４（Ａ）および４（Ｂ）は、溶融ガラスＧ１の流量を算出するために用いた泡の移動画像を示した説明図である。

すなわち、演算部３８は、画像処理部３６によって二値化処理された画像のうち、図４（Ａ）および４（Ｂ）で示した任意の画像及び当該画像に時間的に隣接する画像の２画像に基づいて泡Ｂの移動量（落下量）Ｓを算出する。図４（Ａ）は、図２のＴｒｇ１のタイミングで撮像された溶融ガラスＧ１の画像であり、図４（Ｂ）は、図２のＴｒｇ２のタイミングで撮像された溶融ガラスＧ１の画像である。

次に、演算部３８は、泡Ｂの移動量Ｓを撮像間隔（３５ｍｓｅｃ）で除算して、ドレイン管２８から流下する溶融ガラスＧ１の流速Ｖを算出する。次いで、演算部３８は、前記流速Ｖに、ドレイン管２８から流下する溶融ガラスＧ１の流下方向に対して直交する方向の溶融ガラスＧ１の断面積とドレイン管２８から流下する溶融ガラスＧ１の比重とを乗算して、ドレイン管２８から流下する溶融ガラスＧ１の単位時間（２４時間）当たりの溶融ガラスＧ１の流量（ｔｏｎ／ｄａｙ）を算出する。

そして、演算部３８は、演算部３８で算出された流量結果を、モニタ４０に時系列的で表示する。図３Ｂは、モニタ４０に時系列的に表示された流量Ｆを示したグラフである。図３Ｂのグラフの縦軸は流量Ｆであり、横軸は経過時間ｔを示している。

これにより、実施の形態の溶融ガラスの検査装置１０は、溶融ガラスＧ１の流量の情報集計時間を短縮できるので、流量の細かな変動を把握できる。

なお、演算に使用する溶融ガラスＧ１の断面積とは、図４の画像で示された溶融ガラスＧ１の最大半径ｒ１と最小半径ｒ２とから算出される平均断面積である。

更に、演算部３８は、演算部３８で計数された泡の個数、および演算部３８で算出された溶融ガラスＧ１の流量に基づき、ドレイン管２８から流下する溶融ガラスＧ１の単位流量当たりの泡の個数を算出する。これにより、溶解槽１４で現在製造されている溶融ガラスＧの品質をリアルタイムに確認することができる。

更に、演算部３８は、電子カメラ３４によって撮像された溶融ガラスＧ１の画像に基づき、ドレイン管２８から流下する溶融ガラスＧ１の輝度を計測することができる。そして、演算部３８は、演算部３８で計測された輝度を、モニタ４０に時系列的で表示する。

図３Ｃは、モニタ４０に時系列的に表示された輝度Ｌを示したグラフである。図３Ｃのグラフの縦軸は輝度Ｌであり、横軸は経過時間ｔを示している。これにより、溶融ガラスＧ１の輝度の変動をリアルタイムに確認することができる。

ここで、電子カメラ３４は、照明装置を使用することなく溶融ガラスＧ１を撮像しているので、溶融ガラスＧ１の輝度を正確に計測することができる。溶融ガラスＧ１の輝度が変化すれば、溶融ガラスＧ１の品質の変化、又は、電子カメラの状態の変化を把握できる。したがって、輝度の変化に応じて、ガラス製造装置の操業条件を変更したり、電子カメラの点検をする目安にしたりすることができる。

なお、実施の形態では、バス１６を使用したガラス製造装置１２を例示したが、これに限定されるものではなく、他の製法、例えば、リドロー法、スロットダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、及び引上げ法等のガラス製造装置にも適用できる。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の範囲と精神を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１０年１２月１日出願の日本特許出願２０１０−２６８０６１に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Ｇ…溶融ガラス、Ｇ１…溶融ガラス、１０…検査装置、１２…ガラス製造装置、１４…溶解槽、１６…バス、１８…搬送管、２０…下流側壁面、２２…払出口、２４…底部、２６…溶融錫、２８…ドレイン管、３０…排出管、３２…オリフィス、３４…電子カメラ、３６…画像処理部、３８…演算部、４０…モニタ

Claims (5)

1. 溶融ガラスをドレイン管によって流下させ、該流下中の溶融ガラスを検査する溶融ガラスの検査装置であって、
   前記流下中の溶融ガラスを所定の撮像間隔で間欠的に撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された溶融ガラスの画像を二値化処理する画像処理手段と、
   前記画像処理手段によって二値化処理された画像に基づき前記溶融ガラスに内在する欠点を検出して計数する欠点検出計数手段と、
   前記欠点検出計数手段によって計数された前記欠点の計数結果を時系列的に表示する欠点表示手段と、
   を備えた溶融ガラスの検査装置。
2. 前記画像処理手段によって二値化処理された複数の画像のうち、任意の画像及び当該画像に時間的に隣接する画像の２画像に基づいて前記欠点の移動量を算出する移動量算出手段と、
   前記移動量算出手段で得られた前記欠点の移動量を前記撮像間隔で除算することにより前記流下中の溶融ガラスの流速を算出する流速算出手段と、
   前記流速算出手段で得られた前記流速に、前記流下中の溶融ガラスの流下方向に対して直交する方向の溶融ガラスの断面積と前記流下中の溶融ガラスの比重とを乗算することにより前記流下中の溶融ガラスの単位時間当たりの流量を算出する流量算出手段と、
   前記流量算出手段によって算出された前記流量を時系列的に表示する流量表示手段と、
   を備えた請求項１に記載の溶融ガラスの検査装置。
3. 前記欠点検出計数手段で計数された前記欠点の個数、及び前記流量算出手段で算出された前記流量に基づき、前記流下中の溶融ガラスの単位流量当たりの前記欠点の個数を算出する欠点個数算出手段を備えた請求項２に記載の溶融ガラスの検査装置。
4. 前記撮像手段によって撮像された溶融ガラスの画像に基づき、前記流下中の溶融ガラスの輝度を計測する輝度計測手段と、
   前記輝度計測手段によって計測された前記輝度を時系列的に表示する輝度表示手段と、
   を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融ガラスの検査装置。
5. 前記流下中の溶融ガラスは、溶解槽で製造された溶融ガラスの一部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融ガラスの検査装置。

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