KR100790612B1

KR100790612B1 - 유리 검사시스템

Info

Publication number: KR100790612B1
Application number: KR1020017004629A
Authority: KR
Inventors: 웨이스애덤; 오보트닌알렉산더
Original assignee: 포톤 다이나믹스 캐나다 인코포레이티드
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2007-12-31
Also published as: KR20010083908A; TW539855B; CA2252308A1; PL348110A1; EP1125114A1; US6437357B1; CA2252308C; WO2000026647A1; JP2002529698A

Abstract

유리시트의 검사시스템은 광시트를 각각 제공하는 제1레이저 및 제2레이저와, 원통형 렌즈와, 제1광검출시스템 및 제2광검출시스템을 포함한다. 상기 제1레이저는 렌즈의 촛점에 위치된다. 제2레이저는 렌즈로부터 상기 제1레이저 보다 먼 거리에서 렌즈의 축선에서 이탈되어 위치된다. 제1광검출시스템은 제1레이저로부터의 광을 수신하며, 제2광검출시스템은 제2레이저로부터의 광을 수신한다. 상기 검사시스템은 렌즈와 검출시스템 사이에 유리시트를 위치시키도록 적용된다. 유리시트의 검사방법도 제공된다.

Description

유리 검사시스템{GLASS INSPECTION SYSTEM}

본 발명은 유리시트 특히, 평탄한 차량용 유리에서 결함형태의 검출 및 확인을 위한 비접촉 검사시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 연속적인 생산라인에서 라인속도로 예를 들어 버블, 상처, 칩, 크랙 및 엣지결함 등과 같은 다양한 형태의 결함을 확인하기 위한 것이다.

시트형태의 유리제조를 위한 처리에서는 유리시트의 결함을 검사할 수 있어야 한다. 이러한 결함에는 상처, 버블, 칩, 흠, 기타 다양한 형태의 결함 등이 속한다. 그러나, 단순한 결함검출은 시트유리의 제조자로 하여금 예를 들어 그 결함이 특성상의 단점으로 인해 구매자에게 허용될 수 있는지의 여부와, 시트가 구매자가 설정한 사양에 일치하지 않는 주요한 결점을 갖고 있는 지의 여부를 알 필요가 있다는 점에서 불충분하다.

유리시트를 육안으로 검사하여 결함을 갖는 시트를 확인할 수도 있다. 또한, 육안검사에 의해, 결함의 위치와 그 형태를 확인할 수도 있다. 그러나, 육안검사는 그 실행에 수반되는 시간과 비용과 이러한 방법상의 제한으로 인해 허용될 수 없다. 온라인상에서 생산속도로 생산공정을 검사할 수도 있으므로, 결함이 신속히 확인되어 생산담당자와 연락하여, 결함성 시트를 품질사양에 부응하는 시트로 부터 양호한 방법으로 미리 신속하게 분리할 수 있다.

광학기법을 이용하여 유리시트를 검사하기 위한 다양한 방법이 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 방법들은 용도가 한정적이며, 때로는 소수의 결함형태만을 확인할 수 있으며, 또한 다양한 형태의 결함위치와 그 크기 및 형태를 검사 및 확인할 수 없다.
토시미 니시 등에 허여되어 니폰 시트 글래스 컴파니 리미티드에 양도된 JP 08 327561호에는 외부이물질, 예를 들어 유리판, 버블, 흔적, 상처 및 표면불균일등을 검출하기 위해, 연속적인 시트유리에 대한 결함검사시스템이 개시되어 있다. 상기 시스템은 밝은 필드조명과 어두운 필드조명을 사용한다. 형광램프와 같은 선형의 광원과 확산판이 사용된다.

생산라인에서 생산속도로 유리시트를 검사하기 위해 유리시트에서의 결함의 위치와 크기 및 형태를 나타내는 방식으로 일체형의 유리 처리시스템인 장치 및 방법이 개발되고 있다.

따라서, 본 발명의 특징은 다음과 같은 구성요소를 포함하는 유리시트의 검사시스템을 제공한다.

a) 광시트를 각각 제공하는 제1레이저 및 제2레이저.

b) 그 메인 광축상에 촛점을 구비한 원통형 렌즈.

c) 제1광검출시스템 및 제2광검출시스템

상기 제1레이저는 렌즈의 촛점에 위치되며; 상기 제2레이저는 렌즈로부터 제1레이저의 거리 보다 먼 거리에 위치되며; 상기 제2레이저는 렌즈의 축선으로부터 이탈되어 위치된다.

상기 제1광검출시스템은 제1레이저로부터의 광을 수용하며; 상기 제2광검출시스템은 제2레이저로부터의 광을 수용하며, 광의 세기변화에 대한 정보를 제공한다.

상기 검출시스템은 유리시트를 상기 렌즈와 검출시스템 사이에 위치되어 유리시트를 검출한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 시스템은 유리시트에서의 결함의 크기와 위치 및 형태를 결정하기 위해 상기 제1 및 제2광검출시스템으로부터 정보를 사용하는 소프트웨어를 부가로 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 시스템은 유리시트에서의 결함의 크기와 위치 및 형태를 기록하기 위한 수단을 부가로 포함하며, 선택적으로 디스플레이나 검출맵 특히, 스크린상에 표시되는 결함맵을 포함할 수도 있다.

양호한 실시예에서는 적어도 2개의 원통형 렌즈와 제1 및 제2광검출시스템이 구비된 적어도 2개의 제1레이저와 적어도 2개의 제2레이저가 제공되며; 상기 각각의 제1레이저는 렌즈의 촛점에 위치되며, 각각의 제2레이저는 렌즈로부터 상기 제1레이저의 거리 보다 먼 거리에 위치되며; 상기 제2레이저는 렌즈의 축선으로부터 이탈하여 상기 축선의 대향측상에 위치되며; 상기 레이저는 제1레이저로부터의 광이 제1광검출시스템에 의해 검출되고 제2레이저로부터의 광이 제2광검출시스템에 의해 검출되도록 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징은 다음과 같은 구성요소를 포함하는 유리시트용 검사시스템을 제공한다.

a) 밝은 필드조명(field illumination)을 제공하는 광원과, 상기 밝은 필드조명 및 그 변화를 검출하는 수단.

b) 어두운 필드조명을 제공하는 광원과, 상기 어두운 필드조명 및 그 변화를 검출하는 수단.

본 발명의 또 다른 특징은 다음과 같은 단계를 포함하는 유리시트 검사방법을 제공한다.

a) 유리시트의 밝은 필드조명을 제공하는 단계와, 이렇게 얻어진 밝은 필드조명을 검출하는 단계.

b) 유리시트의 어두운 필드조명을 제공하는 단계와, 이렇게 얻어진 어두운 필드조명을 검출하는 단계.

c) 유리시트에서의 결함의 존재를 파악하기 위해 상기 밝은 필드조명 및 어두운 필드조명을 분석하는 단계.

본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 조명은 컴퓨터소프트웨어를 사용하여 분석된다.

양호한 실시예에서, 상기 검사시스템은 100미크론 이상의 크기를 갖는 결함은 검출하지만 예를 들어 먼지와 같은 작은 결함은 검출하지 않도록 조정된다.

본 발명의 또 다른 특징은 다음과 같은 구성요소를 포함하는 장치에서 유리시트 내부의 결함을 검사하기 위한 방법을 제공한다.

a)밝은 필드조명을 제공하는 광원과, 상기 밝은 필드조명과 그 변화를 검출하는 수단.

b)어두운 필드조명을 제공하는 광원과, 상기 어두운 필드조명과 그 변화를 검출하는 수단.

본 발명의 또 다른 특징은 다음과 같은 단계를 포함하는 유리시트를 검사하 는 방법을 제공한다.

a)유리시트의 밝은 필드조명을 제공하고, 이렇게 얻어진 상기 밝은 필드조명을 검출하는 단계.

b)유리시트의 어두운 필드조명을 제공하고, 이렇게 얻어진 상기 어두운 필드조명을 검출하는 단계.

c)유리시트에 결함존재를 파악하기 위한 상기 밝은 필드조명과 어두운 필드조명을 분석하는 단계.

본 발명의 방법에 따른 양호한 실시예에서, 상기 조명은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 분석된다.

다른 실시예에서, 검사시스템은 100미크론 이상의 크기를 갖는 결함은 검출하지만, 예를 들어 먼지와 같은 작은 결함은 인식하지 않도록 조정된다.

본 발명의 또 다른 특징은 다음과 같은 장치에서 하기와 같은 단계를 포함하는 유리시트 내부의 결함을 검사하는 방법을 제공한다.

a)광시트를 각각 제공하는 제1레이저 및 제2레이저.

b)그 메인 광축상에 촛점을 갖는 원통형 렌즈.

c)제1광검출시스템과 제2광검출시스템.

렌즈의 촛점에 위치된 제1레이저와, 상기 제1레이저 보다 먼 렌즈로부터의 거리에 위치된 제2레이저로부터 상기 렌즈를 통해 광을 통과시키는 단계.

상기 광을 검사될 유리시트를 통과시키는 단계.

제1광검출시스템으로 제1레이저로부터의 광 및 그 변화를 검출하는 단계.

제2광검출시스템으로 제2레이저로부터의 광 및 그 변화를 검출하는 단계.

상기 제2레이저는 렌즈의 광축으로부터 이탈되어 위치되며, 상기 제1레이저로부터의 광은 시준된(collimated) 광이다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 유리 검사장치의 개략적인 도면.

도2는 광시스템의 개략적인 측면도.

도3은 이중의 밝은 필드레이저 및 어두운 필드레이저의 사용을 도시하는, 광시스템의 개략적인 단면도.

도4는 결함을 갖는 유리시트의 검사와 이에 의해 얻은 스펙트럼을 개략적으로 도시한 도면.

유리시트의 제조기법은 공지되어 있다. 예를 들어, 유리는 용융된 상태로 변환된 후, 융융된 주석금속으로 주조될 수 있으므로, 부드러운 면을 구비한 유리를 얻을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 주조된 유리는 버블, 먼지, 돌, 틴드립 왜곡(tin-drip distortion) 및 기타 많은 결함에 노출된다. 이러한 결함들중 일부 는 처리단계에 공급된 원료로부터 유발된 것이지만, 또 다른 결함은 부정확한 온도나 기타 다른 처리변수 및 장치의 에이징, 특히 노(爐) 또는 유리의 가열에 사용된 기타 다른 장치와 같은 처리상의 문제점에 의한 것이다.

유리를 캐스팅처리한 후, 상기 유리는 시트로 절단되며, 그리고 각각의 최종적인 사용용도에 맞게 유리제품의 제조자에게 인도된다. 예를 들어, 자동차산업에 있어서, 유리제품은 차량의 창문이 될 수 있으며; 이 경우, 제조자는 유리를 특정 형태나 크기로 형상을 부여한 후 유리에 둥근 엣지를 제공하고, 필요한 위치에 유리에 구멍을 절결하고, 로고나 기타 다른 문자를 기입하거나, 절단된 유리가 설정의 사양을 구비하도록 처리한다. 처리상의 세심한 주의에도 불구하고, 칩의 성형중 여러 처리단계에서 크랙과, 상처와, 기타 사용자가 용납할 수 없는 유리로 되게 하는 결함이 초래된다. 제조자는 이러한 결함을 검출하여, 사양에 부응하는 유리시트를 그렇지 못한 유리시트로부터 분리해야만 한다.

예를 들어 자동차산업에서, 사용을 위해 준비된 유리시트에 존재하는 결함의 부분적인 예로는 일반적으로 구형을 취하는 유리내의 버블과, 신장된 버블인 기포와, 미세한 버블인 시드(seed)와, 먼지, 부스러기, 유리의 본체로부터 파손된 작은 유리조각인 쉘 칩(shell chip)과, 돌과, 유리에 매립된 매우 미세한 스트링형 이물질이나 그 라이네이트와, 절단된 유리의 코너에서 통상적으로 보이는 작은 크랙인 벤트(vent)와, 작은 구멍인 오목하거나 패인 곳 및 기타 다른 결함을 들 수 있다.

상기 유리는 본 발명에서는 일반적으로 유리시트로 서술되었지만, 여러경우에 있어서 상기 유리는 라미네트된 유리나, 강화유리, 및 강도와 파쇄저항과 다른 특성을 제공하기 위해 기타 다른 형태를 취하는 유리일 수도 있다. 이러한 유리를 성형하는데 사용된 처리는 유리시트에 잠재적인 결함을 부가할 수도 있다.

도1에는 유리검사시스템(1)이 도시되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 유리검사시스템(1)은 입구 컨베이어(2)와 출구 컨베이어(4) 사이에 배치되며, 상기 두 컨베이어는 유리시트를 생산하기 위한 플랜트에서 생산라인의 일부이다. 상기 유리검사시스템(1)은 검사컨베이어(3)를 구비하며, 상기 컨베이어는 하기에 서술되는 바와 같은 검사될 유리의 일부를 지지 및 이송할 수 있는 크기를 갖는 부분(3A, 3B)을 포함한다. 검사컨베이어(3)는 하우징(5)내에 위치되며, 상기 하우징에는 하우징입구(6)와 하우징출구(7)가 구비된다. 검사될 유리부재는 입구컨베이어(2)를 따라 검사컨베이어(3A)상으로 이동한 후, 검사시스템을 통과하여 검사컨베이어(3B)와 출구컨베이어(4)로 이동한다. 상기 입구컨베이어(2)와 출구컨베이어(4)는 하우징의 외측(5)에 위치된 것으로 도시되었지만, 하우징(5)내로 연장될 수도 있다. 상기 하우징(5)은 2개의 분리된 부분 즉, 상부 하우징(5A)과 하부 하우징(5B)으로 구성되어 있다. 하우징(5)은 유리검사시스템을 포위한다.

상기 상부 하우징(5A)내에는 레이저(8B, 8D)가 위치된다. 각각의 레이저(8B, 8D)에는 레이저라인 발생기가 결합되어 있으며, 레이저광원의 일체부로서 제공된다. 특히, 레이저와 레이저라인 발생기는 밀봉된 유니트로서, 이러한 밀봉된 유니트는 상용가능하다.

레이저(8B)는 레이저라인 발생기와 분기 광시트에 의해 제공되며; 이러한 분기 광시트는 전형적으로 45°의 팬 각도(fan angle)을 가지며, 상기 라인을 100㎛의 두께와 450㎜의 폭으로 보호하도록 조정된다. 상기 광시트는 제1레이저비임(9) 및 제2레이저비임(10)이다.

제1레이저비임(9)은 원통형 렌즈(11)에서 시준된 광시트로 변환된다. 상기 시준된 광시트는 레이저라인 발생기를 포함하는 레이저원을 원통형 렌즈(11)의 촛점에 위치시키므로써 얻을 수 있다. 상기 촛점은 원통형 렌즈의 메인 광축상에 존재한다는 것을 인식해야 한다. 제1레이저비임(9)의 시준된 광시트는 본 발명에 서술되는 밝은 필드조명을 제공한다.

레이저(8D)의 레이저라인 발생기는 렌즈로부터 레이저(8B) 보다 더 멀리 위치되며, 원통형 렌즈의 메인 광축을 벗어나서 위치된다. 원통형 렌즈(11)의 촛점 보다 멀리 위치된 레이저(8D)의 레이저라인 발생기는 시준된 광이 아닌 제2레이저비임(10)의 광으로 나타나며; 예를 들어 제2카메라와 같은 제2광검출시스템에서 촛점이 맞춰진다. 상기 제2레이저비임(10)은 어두운 필드조명을 제공한다.

검사컨베이어(3)는 적어도 2개의 부분(3A, 3B)으로 도시되어 있으며; 그 사이에 광윈도우(17)가 위치되므로, 레이저비임은 그 소스로부터 검출시스템으로 지나갈 수 있다. 상기 광윈도우(17)의 폭은 전형적으로 6 내지 10인치(15 내지 25cm)이다. 각각의 컨베이어(3A, 3B)는 고무컨베이어로서, 검사될 유리시트를 완전히 수용할 수 있는 크기를 각각 가지며, 상기 유리시트가 레이저를 부드럽게 통과할 수 있도록 작동된다. 특히, 상기 컨베이어의 폭과 길이는 검사시스템의 특정용도에 맞도록 주문될 수 있다. 상기 부드러운 영상이 제공될 수 있는 고품질의 결함영상을 얻을 수 있다는 점이 중요하다. 따라서, 하나의 서보모터로 두 컨베이어를 구동시키고 컨베이어의 속도는 플랜트 컨베이어의 속도와 매치되어 컨베이어 사이의 긁힘 위험성을 상당히 제거하는 것이 바람직하다. 상기 컨베이어는 독립적인 전기회로이므로, 컨베이어는 검사시스템에서 쉽게 발생하지 않는 전기적 고장인 경우에도 계속 작동될 것이다.

제1레이저비임(9)은 광윈도우(17)를 통과하며; 검사중, 상기 광윈도우에는 유리시트가 위치되며, 상기 유리시트는 제1카메라(15)에 의해 검사될 제1거울(13)에서 반사된다. 실제로, 거울(13)은 절첩된 광비임(9)에 제공되므로, 검출기는 예를 들어 도면부호 15A에 위치될 수 있으며, 기타 다른 배열도 가능하다. 이와 마찬가지로, 제2레이저비임(10)은 광윈도우(17)를 통과하며, 제2카메라(16)로 검사될 제2절첩거울(14)에서 반사된다. 제1카메라(15)와 제2카메라(16)는 제1레이저비임(9)과 제2레이저비임(10)을 검사하기 위해 그리고 유리시트의 시각적 품질을 연산하기 위해 적절한 소프트웨어가 구비된 컴퓨터시스템에 연결된다. 특히, 상기 소프트웨어는 카메라로부터 얻은 정보를 사용하여 유리시트에 있는 결함의 형태와 크기 및 위치를 연산하는데 사용된다. 상기 카메라는 평균적인 광 세기를 단순히 기록하는 것이 아니라, 카메라에 수용된 광에 대한 상세한 내용과 그 변화를 기록한다.

도2는 광학시스템의 측면도이다. 제1레이저(20)와 제2레이저(21)는 서술되는 바와 같이 각각의 광 시트를 제공한다. 제1레이저광원(20)은 밝은 필드조명(24)으로 언급된 광을 생성한다. 마찬가지로, 제2레이저(21)는 어두운 필드조명(22)으로 알려진 광비임을 생성한다. 상기 밝은 필드조명은 유리시트를 향해 수직한 방향으로 통과하는 것으로 도시된 반면, 어두운 필드레이저는 레이저광의 기생반사를 방지하기 위해 예를 들어 4°의 작은 각도로 배치된다. 상기 어두운 필드조명(22)과 밝은 필드조명(24)은 렌즈(25, 26)로 도시된 원통형 렌즈를 통과한다.

밝은 필드레이저(제1레이저)(20)는 렌즈(25, 26)를 통해 원통형 렌즈의 촛점에 위치되므로 원통형 렌즈의 메인 광축상에 위치되며, 그 결과 렌즈에 따른 밝은 필드조명이 시준된다. 어두운 필드레이저(제2레이저)(21)는 밝은 필드레이저(20) 보다 렌즈로부터 보다 먼 곳에서 렌즈의 메인 광축을 이탈하여 위치된다.

유리시트를 통과한 후, 밝은 필드조명의 레이저광은 지면의 유리스크린(27A)상에 투사된 후, 프레즈넬 렌즈(27B)에 의해 카메라를 향하게 된다. 어셈블리 렌즈(27)는 그 상부면상에 지면의 유리스크린(27A)을 가지며, 그 하부면상에 프레즈넬 렌즈(27B)를 갖는다. 상기 프레즈넬 렌즈의 촛점은 카메라와 지면의 유리스크린 사이의 거리와 거의 동일하다. 어두운 필드조명(22)은 지면의 유리/프레즈넬 렌즈(27)를 통과하며, 제2반사기(29)에서 제2카메라(31)로 반사된다.

절첩된 거울(28, 29)은 보다 접근가능한 위치(30A, 31A)에서 카메라(30, 31)의 위치조정을 가능하게 하는데 사용된다.

도3은 도2를 참조하여 서술되는 광시스템의 단면도로서, 넓은 유리시트를 검사하기 위해 2개의 밝은 필드레이저와 2개의 어두운 필드레이저의 사용을 도시하고 있다. 2개의 밝은 필드레이저(20A, 20B)는 실선으로 명확하게 도시된 광시트(24A, 24B)를 제공한다. 상기 광시트는 렌즈 부분(25A/25B, 26A/26B)이 구비된 이중 렌즈시스템을 통과한다. 상기 렌즈 부분(25A, 25B)은 폴리싱되어 공통면으로 접합되므로, 이러한 렌즈 부분들의 접합으로 인해 레이저광의 품질에 미칠 수 있는 영향을 최소화시킨다. 상기 렌즈 부분(26A, 26B)도 상술한 바와 같이 접합된다. 렌즈(25/26)를 통과한 광시트(24A, 24B)는 시준된다. 이러한 광은 유리시트(23)를 통해 지면/프레즈넬 렌즈(27)를 통과하여, 카메라(30)인 광검출시스템을 통과한다. 상기 카메라(30)는 지면의 유리스크린(27)의 표면상에 촛점을 맞춘다.

어두운 필드레이저(21A, 21B)는 광시트(22A, 22B)를 제공한다. 이러한 광시트는 밝은 필드레이저(20A, 20B)로부터의 광시트와 동일한 렌즈를 통해 가압된다. 그러나, 레이저(21A, 21B)가 렌즈의 촛점에 있지 않을 때, 광은 시준되지 않는다. 레이저는 렌즈의 축으로부터 이탈된 상태로 위치된다. 유리시트(23)를 통과한 후, 어두운 필드조명은 카메라(31)의 광검출시스템을 지나간다. 분기된 광시트는 카메라(31)의 대물렌즈의 중앙에 촛점을 맞춘다. 레이저광은 공간필터로 차단되며, 대물렌즈의 중앙에 부착된 불투명한 점 형태를 취한다.

도4는 렌즈(41)가 구비된 레이저(40)를 도시한다. 결함을 갖는 유리시트(42)가 광비임(44)에 위치된다. 광비임이 시트(42)를 통과한 후에는, 시준된 광비임(44)내에서 광의 세기에 대한 변화(45)가 일어난다. 유리시트(42)에 나타난 결함은 좌측으로부터 순서대로, 지면 엣지, 차가운 유리 함유물, 버블, 표면오염 및 부서진 유리를 표시한다. 광의 세기에 대한 변화(45)는 유리의 지면 엣지(A)와, 차가운 유리 함유물(B)과, 버블(C)과, 표면오염(D)과, 파손된 엣지(E)를 도시하고 있다. 서술되는 바와 같이, 결함은 결함의 형태와 크기를 표시하는 특성 표시를 나타낸다. 상기 광의 세기에 대한 변화는 유리시트의 엣지도 도시하며, 엣지의 형태와 기타 다른 특성도 나타낸다.

본 발명은 자동화가능하며, 레이저 옵틱과 컴퓨터 영상을 기본으로 하는 시스템을 사용하는 유리검사시스템을 제공한다.

상기 시스템은 고해상 포토다이오드 CCD(charge coupled device)와 마찬가지로 밝은 필드조명과 어두운 필드조명을 포함하도록 구성된 광시스템을 사용하는 레이저 조명기법의 조합체를 이용한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 조합체는 예를 들어 10㎛ 내지 100㎛의 상당한 검사정밀도와 함께 진보된 영상분석 뿐만 아니라, 다양한 종류의 결함 즉, 상처, 버블, 칩, 흠, 및 기타 다른 결함들을 검출하여 구분하고 이러한 결함에 대한 유리상에서의 위치와 형태 및 그 크기를 식별한다. 상기 시스템은 예를 들어 0.3m/sec 이상의 고속의 라인속도로 작동될 수 있다. 따라서, 상기 검사시스템은 다양한 제조처리라인에서 사용될 수 있다.

시스템에 사용된 소프트웨어는 시스템의 자동변경 및 보정과 마찬가지로, 사용의 편리성을 위하여 메뉴기본형 그래픽 사용자인터페이스와, 통과/실패 검사변화 및 새로운 모델 셋업을 특징으로 한다.

양호한 실시예에서는 결함맵을 구비하며, 다양한 결함형태를 표시하는 컬러형 아이콘을 갖는 표준형 사용자인터페이스 스크린이 사용된다. 예를 들어, 버블을 표시하기 위해 원(circle)이 사용되며, 칩은 사각형으로, 상처는 삼각형으로 표시될 수 있다. 상기 아이콘은 결함이 유리시트상에 위치되는 실제의 x,y 연합좌표로 나타나도록 구성된다. 또한, 상기 아이콘은 결함의 크기를 나타내도록 컬러형 으로 코딩될 수 있으며; 예를 들어, 상기 아이콘은 매우 작은 결함은 녹색으로, 중간크기의 결함은 노란색으로, 상당한 크기의 결함이나 거절될 결함은 적색으로 표시할 수 있다. 또한, 상기 소프트웨어는 결함의 형태나 크기 및 그 위치와 같은 특성을 제공하기 위해 사용자가 아이콘을 클릭하기 위해 제공된다. 결함을 3D영상화 및 맵핑할 수도 있다. 먼지나 물과 같은 제거가능한 표면오물은 시스템의 특정용도에 따라 시스템에 의해 검출될 수도 있고 그렇재 않을 수도 있다.

상기 검출시스템에 전자 하드웨어가 인터페이스될 수도 있다. 이러한 하드웨어는 검출시스템의 제어와; 수집시스템으로부터 픽셀데이터의 수집과; 유리시트에 연관되어 있는 영역만을 부가적으로 처리하고 다양한 레벨의 임계값을 가하고 상이한 세기 레벨 사이에서의 천이(transition)를 마킹하기 위해 제공된다. 사용된 디지탈 시그널 프로세서(digital signal processor: DSP)는 소프트웨어에 의해 데이터를 계속 처리하기 위해 사용된다. 그후, 처리된 데이터는 서술되는 바와 같은 시각화 및 제어를 위해 게이지 호스트컴퓨터로 이송된다.

검출시스템은 유리의 존재를 표시하는 조명의 임계값을 인식하도록 세팅될 수 있다. 광의 통과를 막는, 즉 한장의 유리에서 발생하는 것보다 적은 광을 통과시키는 결함을 위해 부가의 임계값이 인식될 수도 있다. 또한, 서술되는 바와 같은 버블의 엣지효과의 존재에 대응하는 제3상부임계값이 인식될 수도 있다. 상부 및 하부 임계값은 유리에서는 허용불가능한 결함을 표시하는 레벨로 세팅될 수 있지만, 이러한 사양을 통과하는 결함을 인식할 수 없다. 상기 방법은 이러한 임계값들을 통해 처리상태를 인식하고 허용불가능한 결함을 표시하는 이들을 인식할 수 있다. 다른 모든 정보, 예를 들어 소음이나 또는 광세기가 임계값을 통과할 수 없게 하는 광세기의 변화 등은 무시된다. 임계값을 통과하는 천이는 컴퓨터 디스플레이튜브상에 표시된다.

지면 유리/프레즈넬 렌즈 및 카메라의 조합체는 다이오드 이격이 100㎛ 이하인 영상면 크기의 포토다이오드 어레이와 같은 광을 기록하기 위해 다른 시스템으로 교체될 수도 있다.

많은 결함들은 검출된 광에서 특성 스펙트럼을 생성한다. 예를 들어, 버블은 어두운 중앙영역을 생성하지만, 때로는 대향의 초생달 형태를 취하는 외측의 후광효과를 생성하기도 한다. 표면상의 고형미립자는 어두운 영역을 생성하는 경향을 띄지만, 주조될 용탕유리에서 차가운 유리입자에 의한 결함은 휘도가 감소된 엣지상에 2개의 영역을 갖는 중앙의 밝은 점을 생성하려는 경향을 띈다. 여러 경우에 있어서, 각각의 결함입자는 광을 검출하는데 사용된 카메라에서의 픽셀 보다 작을 수 있지만; 최종의 엣지효과는 검출가능하고 인식가능한 영상을 생성할 수 있다.

예를 들어 차량의 윈도우용과 같은 각각의 최종용도에 맞게 절단된 유리시트는 복잡한 형태를 취할 수 있으며, 윈도우의 이동에 사용되는 구멍을 부가로 포함할 수도 있다. 본 발명의 방법은 정확한 구멍위치와 측정한 형태의 유리부재를 확인할 수 있다. 또한, 이러한 유리는 예리한 엣지를 제거하기 위해 그라인딩처리되며, 이것은 특정한 엣지패턴을 생성한다. 유리의 엣지를 그라인딩처리하는데 사용되는 그라인딩 휘일이 정렬되지 않았거나 그 품질이 불량할 경우, 정상적인 패턴으 로부터 이탈된 특정패턴이 형성되어, 처리상의 문제점을 인식하거나 이를 확인할 수 있다. 또한, 상기 그라인딩처리는 그라인딩된 부분의 엣지를 따라 또는 벤트(vent)로 알려져 있는 작은 크랙을 따라, 전형적으로 그라인딩된 유리시트의 코너에 나타나는 칩을 생성하게 된다. 유리상의 로고나 기타 다른 기입문자도 식별되며, 무결점도 확인될 수 있다. 많은 자동차 윈도우는 유리의 내부에 위치되는 가열부 및/또는 안테나 스트립을 구비하고 있으며; 본 발명의 방법은 상기 가열부나 안테나 스트립의 파손부를 검출하는데 사용된다. 밝은 필드조명은 전형적으로 10미크론 이하의 크기 즉, 픽셀해상도 보다 낮은 상처나 먼지입자는 검출하지 않으며, 유리와 점접촉되고 크기가 작은 부푸러기나 머리카락은 검출하지 않는다. 어두운 필드조명은 결함 상처를 검출하는데 사용된다.

장치내에서의 유리의 위치는 레이저비임의 폭 내에서만 위치될 경우 그다지 중요하지 않다. 또한, 본 발명의 방법은 광이 이러한 유리를 곧바로 통과하기 때문에 굴곡진 유리에서도 사용할 수 있다. 컴퓨터의 소프트웨어는 상기 굴곡진 유리에서 결함의 위치롤 보다 정밀하게 나타내는데 사용된다.

장치의 일부, 특히 레이저와 렌즈는 먼지의 침투를 방지하기 위해 밀봉된 유니트로 형성된다. 그러나, 장치의 다른 부분은 먼지에 따른 영향을 받기 쉽다. 이를 위해, 장치는 대기압 보다 약간 높은 공기압으로 작동되므로, 공기는 장치로부터 외부로 부드럽게 흐르며, 따라서 먼지입자가 장치내로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 장치내에서 순환되는 공기는 전자 필터와 마찬가지로 적어도 하나의 HEPA필터를 통과하며, 상기 공기는 예를 들어 5분간격으로 자주 팽창된다.

시간지연 통합기법은 영상의 검출 및 분석에 사용된다.

본 발명은 밝은 필드조명에 사용된 하나의 레이저와 어두운 필드조명에 사용되는 하나의 레이저에 대해 서술되었다. 어두운 필드조명의 사용은 본 발명의 주요한 특징으로서, 유리상의 상처를 검출하는데 특히 유용하다. 상처는 일반적으로 밝은 필드조명하에서는 보이지 않는다. 어두운 필드조명의 검출에 있어서, 카메라상에 집중된 광은 카메라에 집중된 광비임의 가장 센 부분에서 광의 통과를 방지하기 위해 광정지부 즉, 공간필터를 갖는다. 이러한 광은 상처의 검출에 필요한 것은 아니며, 상처의 존재를 반영하는 광의 변화를 제거한다.

레이저시스템은 최대 약 250㎜의 폭인 유리에 사용될 수도 있다. 그러나, 여러 경우에 있어서, 예를 들어 450㎜의 광폭 유리샘플이 검사될 필요가 있다. 이 경우, 넓고 밝은 필드조명을 제공하기 위해 2개의 레이저가 연합하여 사용될 수 있다. 이것은 서로 정렬되어 전형적으로 접합되는 이중 렌즈시스템 또는 멀티렌즈 시스템을 사용하므로써 성취되므로; 렌즈가 접합되는 엣지효과는 최소가 되거나 또는 상기 이중렌즈 또는 멀티렌즈는 렌즈의 오버랩을 보상하는데 사용되는 소프트웨어에 의해 필요로 하는 폭의 렌즈시스템을 제공하도록 그 엣지에서 중첩되어 결합되는 방식으로 배치되는 곳에서 가장 양호하게 된다. 마찬가지로, 어두운 필드조명을 위해서는 밝은 필드조명에 사용된 2개의 레이저의 대향측에 위치된 2개의 레이저가 사용되어, 어두운 필드조명은 단일의 광검출시스템으로 촛점을 맞출 수 있다. 밝은 필드조명과 어두운 필드조명을 위해 단일의 광검출시스템을 사용하며, 그 결과값의 분석을 간단하게 한다. 필요할 경우에는 레이저가 부가될 수도 있다.

유리시트의 불규칙한 평탄도나 왜곡의 존재를 검출하기 위해 간섭패턴이 사용될 수도 있다.

본 발명은 제품사양에 부응하지 못하는 유리를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 결함의 원인을 파악하는데 도움을 방식으로 다양한 결함의 형태나 크기 및 그 위치를 동시에 식별할 수 있는 다재다능한 장치 및 방법을 제공한다.

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유리시트의 검사시스템에 있어서,

유리 시트를 통과하는 시준된 광시트 형태의 밝은 필드조명을 생성하는 제1광원과 상기 유리 시트를 통과한 후에 상기 밝은 필드조명을 검출하는 수단과,

유리 시트를 통과하는 수렴된 광시트 형태의 어두운 필드조명을 생성하는 제2광원과 상기 유리 시트를 통과한 후에 상기 어두운 필드조명을 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제15항에 있어서, 상기 제1광원과 제 2광원이 레이저인 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제16항에 있어서, 상기 밝은 필드조명을 검출하는 수단은 제1카메라이고 어두운 필드 조명을 검출하는 수단은 제2카메라인 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제17항에 있어서, 상기 밝은 필드조명이 상기 유리 시트를 통과한 후에 그리고 상기 제1카메라상에 충돌하기 이전에 어셈블리 렌즈를 통과하는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제18항에 있어서, 상기 어셈블리 렌즈는 반투명 스크린과 프레즈넬 렌즈로 구성되며, 상기 프레즈넬 렌즈는 상기 반투명 스크린과 상기 제1카메라 사이에 위치되고, 상기 제1카메라는 반투명 스크린의 표면에 촛점이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 어두운 필드조명이 상기 제2카메라상에 충돌하기 이전에 공간 필터를 통과하는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제17항에 있어서, 상기 제1카메라 및 제2카메라와 연결되고, 상기 제1카메라 및 상기 제2카메라로부터 영상 데이터를 수용하고 이 영상을 처리하여 상기 유리 시트내 결함의 존재를 검출하는 프로세서를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
제21항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 유리 시트내 결함의 존재를 검출하기 위해 상기 영상 데이터를 임계값과 비교하는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사시스템.
유리 시트를 검사하는 방법에 있어서,

(a) 유리 시트를 통과하는 시준된 광시트 형태의 밝은 필드조명을 제공하고 이렇게 얻은 밝은 필드조명을 검출하는 단계와,

(b) 유리 시트를 통과하는 수렴된 광시트 형태의 어두운 필드조명을 제공하고 이렇게 얻은 어두운 필드조명을 검출하는 단계와,

(c) 유리 시트의 결함존재를 위해 상기 단계에서 얻은 밝은 필드조명과 어두운 필드조명을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 검사방법.
제23항에 있어서, 상기 밝은 필드조명과 어두운 필드조명은 그의 영상을 포획하여 검출하고, 상기 영상은 컴퓨터 실행 소프트웨어를 사용하여 분석하여 상기 유리 시트내 결함의 존재를 측정하는 것을 특징으로 하는 유리시트 검사방법.
유리 시트의 검사시스템에 있어서,

유리 시트를 이송하는 컨베이어 시스템;

상기 유리 시트를 통과하는 시준된 광시트를 생성하는 제1 광원 및 렌즈 배열;

상기 유리 시트를 통과하는 수렴된 광시트를 생성하는 제2 광원 및 렌즈 배열;

시준된 광시트가 상기 유리 시트를 통과한 후에 시준된 광을 검출하는 제1 카메라; 및

수렴된 광시트가 상기 유리 시트를 통과한 후에 수렴된 광을 검출하는 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 검사시스템.
제25항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광원, 렌즈 배열 및 상기 제1 및 제2 카메라는 상기 컨베이어 시스템이 연장 형성되는 하우징에 의해 수용되며, 상기 하우징 내의 공기압은 대기압보다 크도록 형성하여 공기가 상기 하우징으로부터 외부로 흐르도록 하는 것에 의해 먼지가 상기 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 유리 시트 검사시스템.
제26항에 있어서,

상기 제1 광원 및 렌즈 배열은 제1 레이저와 그 메인 광축 상에 촛점을 구비한 원통형 렌즈를 구비하고, 상기 제2 광원 및 렌즈 배열은 제2 레이저와 원통형 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 검사시스템.
제27항에 있어서,

상기 제1 레이저는 상기 원통형 렌즈의 초점에 위치되며 상기 제2 레이저는 상기 원통형 렌즈로부터 상기 제1 레이저의 거리 보다 먼 거리에 위치되며, 상기 제2 레이저는 상기 원통형 렌즈의 메인 광학축으로부터 이탈되어 상기 제2 카메라에 촛점을 맞추게 되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 검사시스템.
제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 광원, 제2 광원 및 렌즈 배열을 연결하고, 상기 제1 광원, 제2 광원 및 렌즈 배열로부터 영상 데이터를 수용하며, 상기 유리 시트 내의 결함의 존재를 검출하기 위해 상기 영상 데이터를 처리하는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 검사시스템.