KR20130113321A

KR20130113321A - 형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130113321A
Application number: KR1020127032087A
Authority: KR
Inventors: 기미아키 오토
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2013-10-15
Also published as: JP5817721B2; US20130094714A1; BR112012031279B1; US9152844B2; EP2578990A1; EP2578990A4; WO2011155447A1; JPWO2011155447A1; EP2578990B1; CN102939512A; BR112012031279A2; TW201144750A

Abstract

경면을 갖는 물체이어도 스테레오법을 응용해 3차원 형상을 측정할 수 있는 기술을 제공한다. 형상 측정 장치(1)는 패턴 위치 특정부(20)(이동 전 패턴 위치 특정부, 이동 후 패턴 위치 특정부), 촬상 위치 산출부(30)(이동 전 촬상 위치 산출부, 이동 후 촬상 위치 산출부), 화소 영역 특정부(40)(제2 화소 영역 특정부), 경사 각도 산출부(50)(이동 전 경사 각도 산출부, 이동 후 경사 각도 산출부), 높이 방향 좌표 결정부(60) 및 출력부(80)를 구비한다.

Description

형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법 {SHAPE MEASURING DEVICE, SHAPE MEASURING METHOD, AND METHOD FOR MANUFACTURING GLASS PLATE}

본 발명은 형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스테레오법을 이용한 물체의 3차원 형상의 형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 물체의 3차원 형상을 측정하는 기술로서, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2009-181492호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 물체를 2방향으로부터 촬상하여 당해 물체 위의 임의의 점의 공간 좌표를 인식하는 기술(스테레오법)이 이용되고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-181492호 공보

그러나 물체가 경면일 경우에는, 2방향으로부터 경면 위의 동일점을 인식할 수 없으므로 종래의 스테레오법을 적용하는 것이 곤란하다. 따라서, 종래의 스테레오법에서는, 경면을 갖는 물체(예를 들어, 유리)의 3차원 형상의 측정이 불가능하다고 하는 문제가 있다. 본 발명은, 이러한 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 경면을 갖는 물체이어도 스테레오법을 응용해 3차원 형상을 측정할 수 있는 기술을 제공한다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태인 형상 측정 장치는, 형상을 측정하는 피측정물의 경면을 촬상해서 얻을 수 있는 촬상 화상이며 상기 피측정물의 주변에 배치된 패턴의 반사상이 촬상되어 있는 촬상 화상을 기초로 하여, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 피측정물의 경면 위의 1의 위치의 경사 각도를 산출하고, 상기 피측정물을 소정량 이동시킨 후에 마찬가지로 얻을 수 있는 다른 상기 촬상 화상을 기초로 하여, 동일한 높이 방향 좌표를 가정했을 때의 동일 위치의 경사 각도를 산출하는 산출부와, 상기 피측정물의 상기 위치의 상기 소정량 이동 전후에 있어서의 양 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 결정부를 구비한다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태인 형상 측정 장치는, 형상을 측정하는 피측정물의 경면을 촬상해서 얻을 수 있는 촬상 화상이며 상기 피측정물의 주변에 배치된 패턴의 반사상이 촬상되어 있는 촬상 화상을 기초로 하여, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 피측정물의 경면 위의 1의 위치의 경사 각도와 상기 1의 위치 근방의 다른 위치의 경사 각도를 산출하는 산출부와, 상기 피측정물의 상기 1의 위치와 상기 다른 위치에 있어서의 양 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 1의 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 결정부를 구비한다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태인 형상 측정 장치는, 고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 이동 전후의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 형상 측정 장치이며, 이동 전의 상기 촬상 화상인 이동 전 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 전 촬상 패턴 위치를 특정하는 이동 전 패턴 위치 특정부와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 전의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 이동 전 촬상 위치를 산출하는 이동 전 촬상 위치 산출부와, 상기 제1 화소 영역과 상기 이동 전 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 전 경사 각도를 산출하는 이동 전 경사 각도 산출부와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 후의 경면 위의 위치이며 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 해당하는 위치인 이동 후 촬상 위치를 산출하는 이동 후 촬상 위치 산출부와, 상기 촬상 장치의 화소 영역이며 이동 후의 상기 촬상 화상인 이동 후 촬상 화상에 있어서 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치를 촬상하는 제2 화소 영역을 특정하는 제2 화소 영역 특정부와, 상기 이동 후 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 후 촬상 패턴 위치를 특정하는 이동 후 패턴 위치 특정부와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치와 상기 제2 화소 영역과 상기 이동 후 촬상 패턴 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 후 경사 각도를 산출하는 이동 후 경사 각도 산출부와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 경사 각도와 상기 이동 후 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 높이 방향 좌표 결정부를 구비한다.

상기 형상 측정 장치에 있어서, 상기 높이 방향 좌표 결정부에 의해 결정된 상기 이동 전 촬상 위치마다의 높이 방향 좌표를 기초로 하여, 상기 피측정물의 경면의 형상 정보를 출력하는 출력부를 더 구비하도록 해도 좋다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태인 형상 측정 장치는, 고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 형상 측정 장치이며, 상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제1 촬상 패턴 위치를 특정하는 제1 패턴 위치 특정부와, 상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제2 촬상 패턴 위치를 특정하는 제2 패턴 위치 특정부와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 제1 촬상 위치를 산출하는 제1 촬상 위치 산출부와, 상기 제1 화소 영역과 상기 제1 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제1 경사 각도를 산출하는 제1 경사 각도 산출부와, 상기 제2 화소 영역과, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치 및 상기 제1 경사 각도로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상되는 위치인 제2 촬상 위치를 산출하는 제2 촬상 위치 산출부와, 상기 제2 화소 영역과 상기 제2 촬상 패턴 위치와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제2 경사 각도를 산출하는 제2 경사 각도 산출부와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 경사 각도와 상기 제2 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 높이 방향 좌표 결정부를 구비한다.

상기 형상 측정 장치는, 상기 높이 방향 좌표 결정부에 의해 결정된 상기 제1 촬상 위치마다의 높이 방향 좌표를 기초로 하여, 상기 피측정물을 가공하는 가공 정보를 출력하는 출력부를 더 구비하도록 해도 좋다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태인 형상 측정 방법은, 고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 이동 전후의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 측정 방법이며, 이동 전의 상기 촬상 화상인 이동 전 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 전 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 전의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 이동 전 촬상 위치를 산출하는 공정과, 상기 제1 화소 영역과 상기 이동 전 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 전 경사 각도를 산출하는 공정과, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 후의 경면 위의 위치이며 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 해당하는 위치인 이동 후 촬상 위치를 산출하는 공정과, 상기 촬상 장치의 화소 영역이며 이동 후의 상기 촬상 화상인 이동 후 촬상 화상에 있어서 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치를 촬상하는 제2 화소 영역을 특정하는 공정과, 상기 이동 후 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 후 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치와 상기 제2 화소 영역과 상기 이동 후 촬상 패턴 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 후 경사 각도를 산출하는 공정과, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 경사 각도와 상기 이동 후 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 공정을 갖는다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태인 형상 측정 방법은, 고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 측정 방법이며, 상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제1 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과, 상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제2 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 제1 촬상 위치를 산출하는 공정과, 상기 제1 화소 영역과 상기 제1 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제1 경사 각도를 산출하는 공정과, 상기 제2 화소 영역과, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치 및 상기 제1 경사 각도로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상되는 위치인 제2 촬상 위치를 산출하는 공정과, 상기 제2 화소 영역과 상기 제2 촬상 패턴 위치와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제2 경사 각도를 산출하는 공정과, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 경사 각도와 상기 제2 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 공정을 갖는다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태인 유리판의 제조 방법은, 유리의 원재료를 용융시켜 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 상기 용융 유리를 연속된 판 형상의 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 상기 유리 리본을 이동시키면서 서서히 냉각하는 서냉 공정과, 유리 리본을 절단하는 절단 공정을 갖는 유리판의 제조 방법이며, 상기 서냉 공정과 상기 절단 공정 사이에서 유리 리본의 기준면으로부터의 높이 방향 좌표를 상기 형상 측정 장치로 측정하는 측정 공정과, 상기 측정 공정에서 얻어진 높이 방향 좌표를 기초로 하여 상기 서냉 공정에서의 서냉 조건을 제어하는 제어 공정을 갖는다.

본 발명에 따르면, 경면을 갖는 물체이어도 스테레오법을 응용해 3차원 형상을 측정할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 형상 측정 장치 또는 측정 방법을 이용하면, 유리 제품의 형상 품질, 구체적으로는 휨 등이 보다 적은 유리판을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 형상 측정 장치(1)의 기능 블록도의 일례이다.
도 2는 형상 측정 장치(1)의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 형상 측정 장치(1)의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 형상 측정 장치(1)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 형상 측정 장치(100)의 기능 블록도의 일례이다.
도 6은 형상 측정 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 형상 측정 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 형상 측정 장치(100)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 형상 측정 장치(1, 100)에 의해 생성되는 형상 정보를 기초로 하는 출력예이다.
도 10은 형상 측정 장치(1, 100)의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 형상 측정 장치(1) 또는 형상 측정 장치(100)를 적용한 유리판의 제조 라인의 개략 설명도이다.
도 12는 유리판의 제조 방법의 공정을 도시하는 흐름도이다.

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명의 제1 실시 형태를, 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 형상 측정 장치(1)의 기능 블록도의 일례이다. 도 1에 있어서, 형상 측정 장치(1)의 측정 대상(경면을 갖는 물체)인 유리재(3)는, 그의 표면이 곡면으로 구성된 3차원 형상을 갖고 있다. 유리재(3)의 상부에는, 소정의 모양(예를 들어 격자 형상의 모양 등)을 갖는 패턴(4)이 배치되어 있고, 이 패턴(4)의 모양이 유리재(3)의 상기 표면에 반사해서 비치고 있다.

본 실시 형태의 형상 측정 장치(1)는, 이 유리재(3) 표면의 반사 모양을, 유리재(3)를 이동시키는 전후에서 촬상 장치(2)에 의해 촬영하고, 이동 전후에서 얻어진 2개의 화상을 사용하여, 유리재(3) 표면의 어떤 측정점에 있어서의 높이 방향(도 1에 도시한 z 방향)의 좌표(높이 방향 좌표)를 산출한다. 또한, 형상 측정 장치(1)는, 산출한 각 측정점의 좌표를 기초로 하여, 유리재(3) 표면의 3차원 형상을 나타내는 도 9와 같은 형상 정보를 생성하고, 외부로 출력한다. 또, 유리재(3)를 이동시키는 방법은, 종래 기술을 이용하면 좋고, 일반적으로 이용되는 반송 설비나, 이동 테이블 등을 이용하면 좋다.

여기서, 도 1에 도시한 형상 측정 장치(1)의 각 부의 기능을 설명하기 전에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 형상 측정 장치(1)에 의한 3차원 형상의 측정 원리를 설명한다.

우선, 촬상 장치(2)에 의해, 유리재(3)의 표면에 반사한 패턴(4)의 모양을 촬상하고, 이렇게 해서 얻어진 화상 내의 미리 정한 위치(화소 영역 P₀)에 패턴(4)의 어떤 부분이 찍혀 있는지를 조사한다. 예를 들어, 패턴(4)이 격자 형상의 모양일 경우, 화상 중의 격자의 개수를 세는 것에 의해 패턴(4) 내의 위치를 특정할 수 있다. 화소 영역 P₀에 찍혀 있는 패턴(4)의 일부분의 위치를 X₀로 한다(도 2 위).

이때, 패턴(4)의 위치 X₀를 발한 빛이 유리재(3)의 표면에서 반사되어, 촬상 화상 내의 화소 영역 P₀의 상을 형성하게 되지만, 유리재(3)의 표면 형상을 알 수 없으므로, 참된 유리재(3) 위의 반사점은 일정하게 정해지지 않는다[반사점은 촬상 장치(2)로부터 보아 화소 영역 P₀의 방향을 향한 직선 L₀ 위의 어딘가에 있음]. 도 2에서는, 높이(도면 중에 도시한 기준면 M으로부터 측정한 z 방향의 좌표값)가 다른 3개의 반사점 후보 A₀(1), A₀(2), A₀(3)를 나타내고 있다. 각 반사점 A₀(1), A₀(2), A₀(3)의 높이를 각각 H₁, H₂, H₃(H₁ < H₂ < H₃)으로 한다. 이하, 높이 방향 좌표를 단순히 높이라 부르는 경우도 있다.

여기서, 높이 H₁의 반사점 A₀(1)를 가정한 경우, 이 반사점 A₀(1)에 있어서의 유리재(3) 표면의 (가정 상의) 접평면은, 패턴(4)의 위치 X₀를 발해서 반사점 A₀(1)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₀를 향해 반사시키는 반사면 S₁과 동등한 경사각 θ₀(1)를 갖고 있을 것이다. 반사점 A₀(2) 또는 A₀(3)를 가정한 경우의 이들 반사점에 있어서의 유리재(3) 표면의 (가정 상의) 각 접평면도, 마찬가지로, 각각 대응하는 반사면 S₂, S₃과 동등한 경사각 θ₀(2), θ₀(3)를 갖고 있다.

이때, 반사점이 높을수록[즉, A₀(1)보다 A₀(2) 쪽이, 또한 A₀(2)보다 A₀(3) 쪽이] 패턴(4)의 위치 X₀로부터 각 반사면 S₁, S₂, S₃으로의 입사각이 얕아지므로, θ₀(1) < θ₀(2) < θ₀(3)의 관계가 성립되고 있다(여기에서는 경사각을, 도면 중에 도시하는 x축 마이너스 방향과 각 반사면의 도면 중 상측을 향하는 법선의 이루는 각도로 정의하는 것으로 함). 이 관계를 도 3의 그래프에 곡선 C₀로서 나타냈다. 이와 같이, 경사각 θ₀(n)는 반사점의 높이 H_n의 함수로 되어 있다. 단, 상술한 바와 같이, 참된 반사점이 이 곡선 C₀ 위의 어떤 점에 대응하는 것인지는, 일정하게 정할 수 없다.

그런데, 다음에 유리재(3)를 거리 L만큼 이동시키고, 이동 후에, 다시 촬상 장치(2)에 의해 유리재(3)의 표면에 반사한 패턴(4)의 모양을 촬상한다(도 2 하). 유리재(3)를 이동시킴으로써, 상기 가정한 높이 H₁의 반사점 A₀(1)는, 높이 H₁을 유지한 채 원래의 위치로부터 거리 L만큼 떨어진 위치 A_L(1)로 이동하고 있다. 거리 L은 촬상 장치(2)의 촬상 범위 내이면 임의로 설정된다.

여기서, 촬상 장치(2)의 촬상 방향[촬상 장치(2)가 향하고 있는 방향]을 이미 알고 있다면, 유리재(3)와 촬상 장치(2)의 위치 관계로부터, 유리재(3) 이동 후의 촬상 화상 내에 있어서 위치 A_L(1)을 파악하고 있는 화소 영역 P_L(1)을 알 수 있다. 그리고 이 화소 영역 P_L(1)에 패턴(4)의 어떤 부분이 찍혀 있는지를, 유리재(3) 이동 전과 마찬가지로 조사한다. 화소 영역 P_L(1)에 찍혀 있는 패턴(4)의 일부분의 위치를 X_L(1)로 한다.

이때, 패턴(4)의 위치 X_L(1)을 발한 빛이 이동 후의 유리재(3) 표면의 반사점 A_L(1)에서 반사되어, 이동 후에 촬상한 화상 내의 화소 영역 P_L(1)의 상을 형성하게 된다. 이 반사점 A_L(1)에 있어서의 유리재(3) 표면의 접평면[패턴(4)의 위치 X_L(1)을 발해서 반사점 A_L(1)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P_L(1)을 향해 반사시키는 반사면 S_L1]의 경사각을, θ_L(1)이라 한다.

이와 같이 하여, 유리재(3) 이동 후에 있어서도, 반사점 A_L(1)에 있어서의 높이 H₁과 경사각 θ_L(1)이 관계지어진다. 반사점 A_L(2)에 있어서의 높이 H₂와 반사면 S_L2의 경사각 θ_L(2), 반사점 A_L(3)에 있어서의 높이 H₃과 반사면 S_L3의 경사각 θ_L(3)에 대해서도 같다.

여기서, 유리재(3)를 이동시키기 전의 반사점 A₀(1), A₀(2), A₀(3)는, 그 중 어느 하나가 참된 반사점인지가 일정하지 않았지만, 참된 반사점이면, 유리재(3)의 이동 전후에 있어서, 당해 반사점에 있어서의 유리재(3) 표면의 접평면의 경사각은 동등할 것이다(이동 전후에서 당해 반사점은 물리적으로 동일한 점이기 때문). 도 3의 그래프에, 유리재(3) 이동 후의 θ_L(n)과 H_n의 관계를 나타내는 곡선 C_L이 곡선 C₀와 1점에서 교차하는 모습을 나타냈다. 따라서, θ_L(n)=θ₀(n)가 되는 H_n을 찾으면, 그 반사점 A₀(n)가 참된 반사점이며, 당해 반사점에 있어서의 경사각 θ₀(n)와 높이 H_n이 구해지게 된다. 이렇게 해서, 주어진 화소 영역 P₀에 대하여 유리재(3) 위의 1점 A₀(n)의 3차원 좌표값이 결정된다.

이상의 측정은, 화소 영역 P₀에 대응하는 유리재(3) 위의 1점에 대한 측정이지만, 마찬가지의 측정을 촬상한 모든 화소 영역에 대해서 행함으로써, 유리재(3)의 표면 위의 모든 점에 있어서의 참된 경사각 θ₀(n)와 참된 높이 H_n, 즉 유리재(3)의 표면의 3차원 형상을 구할 수 있다.

다음에, 도 1로 복귀하여, 상술한 측정 원리를 기초로 한 형상 측정 장치(1)의 각 부의 기능을 설명한다.

형상 측정 장치(1)는 패턴 위치 특정부(20)(이동 전 패턴 위치 특정부, 이동 후 패턴 위치 특정부), 반사점 후보 선택부(30)(이동 전 촬상 위치 산출부, 이동 후 촬상 위치 산출부), 화소 영역 특정부(40)(제2 화소 영역 특정부), 경사 각도 산출부(50)(이동 전 경사 각도 산출부, 이동 후 경사 각도 산출부), 높이 방향 좌표 결정부(60) 및 출력부(80)를 구비한다. 또, 이들 각 부는 CPU가 소정의 프로그램을 판독해서 실행함으로써 실현되는 것이다.

패턴 위치 특정부(20)는 촬상 장치(2)로부터, 유리재(3) 표면에 반사하고 있는 패턴(4)의 모양을 유리재(3)의 이동 전에 촬상한 화상(이하, 이동 전 촬상 화상이라고 칭함)을 취득한다. 그리고 패턴 위치 특정부(20)는, 당해 취득한 이동 전 촬상 화상 내의 화소 영역 P₀에, 패턴(4) 위의 어떤 부분이 찍혀 있는지를 특정한다[이하, 패턴(4)의 당해 특정된 부분을 패턴 위치 X₀이라 나타냄]. 구체적으로는, 패턴 위치 특정부(20)는 이동 전 촬상 화상 위의 화소 영역 P₀에 촬상되어 있는 모양을 화상 처리에 의해 인식하여, 그 인식한 모양이 패턴(4)의 어떤 부분에 해당하는 모양인지를 조사함으로써[패턴(4)의 모양은 이미 알고 있음], 당해 인식한 모양에 대응하는 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₀를 특정한다.

또한 마찬가지로, 패턴 위치 특정부(20)는 촬상 장치(2)로부터, 유리재(3) 표면에 반사하고 있는 패턴(4)의 모양을 유리재(3)의 이동 후에 촬상한 화상(이하, 이동 후 촬상 화상이라고 칭함)을 취득한다. 또한, 패턴 위치 특정부(20)는 화소 영역 특정부(40)로부터 화소 영역 P_L(1), P_L(2), P_L(3), …을 나타내는 정보를 취득한다. 그리고 패턴 위치 특정부(20)는, 상술한 바와 마찬가지로 하여, 이동 후 촬상 화상 내의 각 화소 영역 P_L(n)에, 패턴(4) 위의 어떤 부분이 찍혀 있는지를 특정한다[이하, 패턴(4)의 당해 특정된 부분을 패턴 위치 X_L(n)이라 나타냄].

반사점 후보 선택부(30)는 화소 영역 P₀를 기초로 하여, 유리재(3)의 표면의 높이를 다양한 값으로 가정한 경우의 각 높이에 대해서, 패턴 위치 X₀를 발한 빛을 반사해서 화소 영역 P₀를 향하게 하는 반사점의 후보 A₀(1), A₀(2), A₀(3), …을 산출한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 반사점 후보 A₀(n)은 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P₀의 방향으로 그은 직선 L₀이, 가정된 각 높이의 유리재(3) 표면을 가로지르는 위치로 하여 구할 수 있다.

또한, 반사점 후보 선택부(30)는 각 반사점 후보 A₀(n)를 기초로 하여, 유리재(3)를 거리 L만큼 이동시켰을 때에 이들 각 반사점 후보 A₀(n)의 이동처가 되는 위치 A_L(1), A_L(2), A_L(3), …을 산출한다. 이들 각 위치 A_L(n)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리재(3)의 이동 후에 있어서, 패턴 위치 X_L(n)로부터의 빛을 반사해서 화소 영역 P_L(n)을 향하게 하는 반사점의 후보다. 또, 이들 반사점 후보 A_L(n)은, 유리재(3) 이동 전의 반사점 후보 A₀(n)를 거리 L만큼 평행 이동시킴으로써 구할 수 있다.

화소 영역 특정부(40)는 유리재(3)를 이동시킨 후의 각 반사점 후보 A_L(n)을 기초로 하여, 촬상 장치(2)의 화소 영역 중에서, 당해 반사점 후보 A_L(n)의 위치를 파악하고 있는 화소 영역 P_L(n)을 각각 특정한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 화소 영역 P_L(n)은, 촬상 장치(2)와 유리재(3)의 위치 관계[촬상 장치(2)의 촬상 방향은 이미 알고 있음]를 기초로 하여, 즉 촬상 장치(2)와 각 반사점 후보 A_L(n)을 연결한 직선이, 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P_L(n)의 방향으로 그은 직선에 일치한다고 하는 조건으로부터 구할 수 있다.

경사 각도 산출부(50)는 유리재(3)가 이동하기 전의 각 반사점 후보 A₀(n)에 대해서, 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₀를 발해서 당해 반사점 후보 A₀(n)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₀를 향해 반사시키는 반사면을 각각 구하고, 이들 각 반사면의 경사 각도 θ₀(n)를 산출한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반사면의 경사 각도는, 패턴 위치 X₀과 각 반사점 후보 A₀(n)를 연결한 직선의 당해 반사면의 법선과 이루는 각도[반사점 후보 A₀(n)로 입사하는 빛의 입사각]가, 각 반사점 후보 A₀(n)와 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₀를 연결한 직선이 당해 반사면의 법선과 이루는 각도[반사점 후보 A₀(n)로부터 반사되는 빛의 반사각]와 다름없다고 하는 조건으로부터 구할 수 있다.

또한, 마찬가지로 하여, 경사 각도 산출부(50)는 유리재(3)를 이동시킨 후의 각 반사점 후보 A_L(n)에 대해서, 패턴(4) 위의 각각 대응하는 패턴 위치 X_L(n)을 발해서 당해 반사점 후보 A_L(n)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 대응하는 화소 영역 P_L(n)을 향해 반사시키는 반사면을 각각 구하고, 이들 각 반사면의 경사 각도 θ_L(n)을 산출한다.

높이 방향 좌표 결정부(60)는 유리재(3)의 상기 가정한 각 높이[그 높이에 따라서 정해지는 반사점 후보 A₀(n)]에 대해서, 유리재(3)를 이동시키기 전의 경사 각도로서 구해진 θ₀(n)와 유리재(3)를 이동시킨 후의 경사 각도로서 구해진 θ_L(n)을 비교한다. 그리고 높이 방향 좌표 결정부(60)는, θ₀(n)와 θ_L(n)의 양자의 값이 일치할 때의 반사점 후보 A₀(n) 및 높이의 가정 값을, 화소 영역 P₀에 대응하는 유리재(3)의 참된 반사점 A₀ 및 당해 반사점 A₀에 있어서의 유리재(3)의 참된 높이로서 결정한다. 실제로는, 측정상의 오차 등에 의해 θ₀(n)와 θ_L(n)이 엄밀하게는 일치하지 않는 경우도 있으므로, θ₀(n)와 θ_L(n)의 차의 2승이 최소가 되는 유리재(3)의 높이를 구하도록 해도 좋다(도 10 참조). 이와 같이 하여, 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P₀를 향한 방향에 있어서의 유리재(3) 위의 1점(반사점 A₀)의 3차원 좌표값(수평 방향의 위치 및 높이 방향의 위치)이 결정된다.

출력부(80)는 높이 방향 좌표 결정부(60)에 의해 결정된 유리재(3) 위의 점의 위치의 좌표값(수평 방향의 위치 좌표 및 높이 방향의 위치 좌표)을 출력한다. 또한, 출력부(80)는 유리재(3) 위의 다수의 점에 대해서 마찬가지의 측정을 행하여 구해진 각 좌표값을 기초로 하여, 유리재(3)의 표면 형상을 나타내는 도 9와 같은 형상 정보를 생성해 출력한다.

도 4는 형상 측정 장치(1)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 4에 도시하는 흐름도를 이용해서 형상 측정 장치(1)의 동작을 설명한다. 본 흐름도는, 패턴 위치 특정부(20)가 이동 전 촬상 화상을 촬상 장치(2)로부터 취득함으로써 개시된다.

도 4에 있어서, 이동 전 촬상 화상을 취득한 패턴 위치 특정부(20)는, 이동 전 촬상 화상 위의 화소 영역 P₀에 촬상되어 있는 모양으로부터, 그 모양에 대응하는 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₀를 특정한다(스텝 S1).

다음에, 반사점 후보 선택부(30)는 n=1로 하여 반사점 후보 A₀(n)를 산출한다(스텝 S2, 스텝 S3).

다음에, 경사 각도 산출부(50)는 반사점 후보 A₀(n)를 반사점으로서 갖는 반사면을 구해서 그의 경사 각도 θ₀(n)를 산출한다(스텝 S4).

계속해서 경사 각도 산출부(50)는, n이 미리 정한 최댓값이 되었는지의 여부[모든 반사점 후보 A₀(n)와 경사 각도 θ₀(n)를 산출했는지의 여부]를 판단한다(스텝 S5). n이 최댓값이 아닐 경우(스텝 S5: 아니오)는 n이 1 증가되어(스텝 S6), 스텝 S3으로부터 스텝 S5가 반복된다.

n이 최댓값일 경우(스텝 S5: 예), 패턴 위치 특정부(20)는 이동 후 촬상 화상을 촬상 장치(2)로부터 취득한다. 그리고 반사점 후보 선택부(30)는, m=1, n=m, m＋1, m＋2로서 3점의 반사점 후보 A₀(n)로부터 대응하는 3점의 유리재(3)의 이동 후의 반사점 후보 A_L(n)을 각각 산출한다(스텝 S7, 스텝 S8). 이하, 3점 각각에 대해서 실시한다.

다음에, 화소 영역 특정부(40)는 촬상 장치(2)의 화소 영역 중에서 반사점 후보 A_L(n)에 대응하는 화소 영역 P_L(n)을 특정한다(스텝 S9).

다음에, 패턴 위치 특정부(20)는, 이동 후 촬상 화상 위의 화소 영역 P_L(n)에 촬상되어 있는 모양으로부터, 그 모양에 대응하는 패턴(4) 위의 패턴 위치 X_L(n)을 특정한다(스텝 S10).

다음에, 경사 각도 산출부(50)는 반사점 후보 A_L(n)을 반사점으로서 갖는 반사면을 구해 그의 경사 각도 θ_L(n)을 산출한다(스텝 S11).

다음에, 높이 방향 좌표 결정부(60)는 상기에서 산출한 3점의 경사 각도 θ₀(n)와 대응하는 3점의 경사 각도 θ_L(n)의 각각의 차의 2승을 구하고, 이들의 차를 비교해서 극솟값인지의 여부를 판단한다(스텝 S12). 이들 θ₀(n)와 θ_L(n)의 차의 2승 중에 극솟값이 없는 경우(스텝 S12: 아니오)는, m이 1 증가되어(스텝 S13), 즉 n이 1 증가된 3점에 대해서, 스텝 S8로부터 스텝 S12가 반복된다.

θ₀(n)와 θ_L(n)의 차의 2승 중에 극솟값이 있는 경우(스텝 S12: 예), 높이 방향 좌표 결정부(60)는 그때의 θ₀(n)에 대응하는 반사점 후보 A₀(n)를, 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P₀를 본 방향에 있어서의 유리재(3)의 참된 반사점이라 결정하고, 반사점 후보 A₀(n)의 높이라 가정한 값 H_n을, 참된 반사점 A₀의 높이 방향 좌표라 결정한다(스텝 S14).

이상으로 본 흐름도는 종료한다.

또, 참된 높이 방향 좌표의 탐색에 있어서는, 상기에 한정되지 않고, 또한 반드시 n의 최솟값으로부터 최댓값까지 모두를 계산할 필요는 없다. 이러한 해(解)의 탐색 방법에는, 공지의 다양한 고속화 알고리즘을 필요에 따라서 이용할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를, 도면을 참조해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 형상 측정 장치(100)의 기능 블록도의 일례이다. 도 5에 있어서, 형상 측정 장치(100)의 측정 대상(경면을 갖는 물체)인 유리재(3)는, 그의 표면이 곡면으로 구성된 3차원 형상을 갖고 있다. 유리재(3)의 상부에는 소정의 모양(예를 들어 격자 형상의 모양 등)을 갖는 패턴(4)이 배치되어 있고, 이 패턴(4)의 모양이 유리재(3)의 상기 표면에 반사해서 비치고 있다.

본 실시 형태의 형상 측정 장치(100)는, 이 유리재(3) 표면의 반사 모양을 촬상 장치(2)에 의해 촬영하고, 유리재(3) 표면의 어떤 측정점에 있어서의 높이 방향(도 5에 도시한 z 방향)의 좌표(높이 방향 좌표)를, 촬영에 의해 얻어진 1개의 화상 내의 2점에 착안하는 것으로 산출한다. 또한, 형상 측정 장치(100)는 산출한 각 측정점의 좌표를 기초로 하여, 유리재(3) 표면의 3차원 형상을 나타내는 도 9와 같은 형상 정보를 생성하고, 외부로 출력한다.

여기서, 도 5에 도시한 형상 측정 장치(100)의 각 부의 기능을 설명하기 전에, 도 6 및 도 7을 참조하여, 형상 측정 장치(100)에 의한 3차원 형상의 측정 원리를 설명한다.

우선, 촬상 장치(2)에 의해, 유리재(3)의 표면에 반사한 패턴(4)의 모양을 촬상하고, 얻어진 화상 내의 미리 정한 어떤 1점(화소 영역 P₁)에 패턴(4)의 어떤 부분이 찍혀 있는지를 조사한다. 예를 들어, 패턴(4)이 격자 형상의 모양일 경우, 화상 중의 격자의 개수를 세는 것에 의해 패턴(4) 내의 위치를 특정할 수 있다. 화소 영역 P₁에 찍혀 있는 패턴(4)의 일부분의 위치를 X₁이라고 한다.

이때, 패턴(4)의 위치 X₁을 발한 빛이 유리재(3)의 표면에서 반사되어, 촬상 화상 내의 화소 영역 P₁의 상을 형성하게 되지만, 유리재(3)의 표면 형상을 알 수 없으므로, 참된 유리재(3) 위의 반사점은 일정하게 정해지지 않는다[반사점은, 촬상 장치(2)로부터 보아 화소 영역 P₁의 방향을 향한 직선 L₁ 위의 어딘가에 있음]. 도 6에서는, 높이(도면 중에 도시한 기준면 M으로부터 측정한 z 방향의 좌표값)가 다른 3개의 반사점의 후보 A₁(1), A₁(2), A₁(3)을 나타내고 있다. 각 반사점 A₁(1), A₁(2), A₁(3)의 높이를 각각 H₁, H₂, H₃(H₁ < H₂ < H₃)으로 한다.

여기서, 높이 H₁의 반사점 A₁(1)을 가정한 경우, 이 반사점 A₁(1)에 있어서의 유리재(3) 표면의 (가정 상의) 접평면은, 패턴(4)의 위치 X₁을 발해서 반사점 A₁(1)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₁을 향해 반사시키는 반사면 S₁과 동등한 경사각 θ₁(1)을 갖고 있을 것이다. 반사점 A₁(2) 또는 A₁(3)을 가정한 경우의 이들 반사점에 있어서의 유리재(3) 표면의 (가정 상의) 각 접평면도, 마찬가지로, 각각 대응하는 반사면 S₂, S₃과 동등한 경사각 θ₁(2), θ₁(3)을 갖고 있다.

이때, 반사점이 높을수록[즉, A₁(1)보다 A₁(2) 쪽이, 또한 A₁(2)보다 A₁(3) 쪽이] 패턴(4)의 위치 X₁로부터 각 반사면 S₁, S₂, S₃으로의 입사각이 얕아지므로, θ₁(1) < θ₁(2) < θ₁(3)의 관계가 성립되고 있다(여기에서는 경사각을, 도면 중에 도시한 X축 마이너스 방향과 각 반사면의 도면 중 상측을 향하는 법선의 이루는 각도로 정의하는 것으로 함). 이 관계를 도 7의 그래프에 곡선 C₁로서 나타냈다. 이와 같이, 경사각 θ₁(n)은 반사점의 높이 H_n의 함수로 되어 있다. 단, 상술한 바와 같이, 참된 반사점이 이 곡선 C₁ 위의 어떤 점에 대응하는 것인지는, 일정하게 정할 수 없다.

또, 여기까지의 사고 방식은 제1 실시 형태와 동일이다.

다음에, 상기와 동일한 화상 내에 있어서, 화소 영역 P₁과는 다른 미리 정한 어떤 1점(화소 영역 P₂)에 패턴(4)의 어떤 부분이 찍혀 있는지를, 상기와 마찬가지로 하여 조사한다. 단, 화소 영역 P₁과 P₂는 서로 근방의 화소 영역이라 한다. 화소 영역 P₂에 찍혀 있는 패턴(4)의 일부분의 위치를 X₂이라 하면, 상기와 마찬가지로, 패턴(4)의 위치 X₂를 발한 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₂를 향해 반사하는 유리재(3) 위의 반사점은, 촬상 장치(2)로부터 보아 화소 영역 P₂의 방향을 향한 직선 L₂ 위의 어딘가에 존재하고 있다(일정하게 정해지지 않음).

그런데, 본 실시 형태에서는, 앞서 서술한 각 반사점의 후보 A₁(1), A₁(2), A₁(3), …을 통과하는 상기의 (가정 상의) 각 접평면(반사면 S₁, S₂, S₃, …)이, 직선 L₂와 교차하는 교점 A₂(1), A₂(2), A₂(3), …에 착안한다. 화소 영역 P₁과 P₂가 근방의 영역이기 때문에, 각 점 A₁(n)과 이에 대응하는 점 A₂(n)도 근방의 점이다(n=1, 2,…).

여기서, 유리재(3)의 형상 변화가 충분히 완만하다고 하는 전제를 마련하기로 한다. 그러면, 유리재(3) 표면 위의 서로 근방의 2점에 있어서, 이들 2점의 각각을 통과하는 각 접평면은, 동일한 평면이라 간주할 수 있다. 또, 근방이라 함은 유리재(3)의 형상 변화를 무시할 수 있을 만큼 작은 범위인 것을 의미하고 있고, 이 범위 내에 있어서 근방의 2점이 임의로 설정된다.

따라서, 상기 반사점의 후보 중 어떤 점 A₁(k)이 유리재(3) 위의 참된 반사점이면, 이 점 A₁(k)을 통과하는 유리재(3)의 접평면(반사면 S_k) 위에 존재하는 점 A₂(k)도 또한, 유리재(3) 위의 점이게 된다. 그리고 이 점 A₂(k)를 반사점으로 하여 패턴(4)의 위치 X₂로부터의 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₂를 향해 반사하는 반사면 S_k'를 생각하면, 당해 반사면[즉 점 A₂(k)에 있어서의 유리재(3)의 접평면]은, 점 A₁(k)에 있어서의 유리재(3)의 접평면(반사면 S_k)에 일치하게 되어, 그의 경사각 θ₂(k)는 경사각 θ₁(k)과 동등할 것임을 알 수 있다. 도 6에서는, 점 A₁(2)이 유리재(3) 위의 참된 반사점인 상황이 그려져 있다.

한편, 유리재(3) 위의 참된 반사점이 아닌 점 A₁(j)[단, j≠k이며, 도 6에서는 점 A₁(1)과 A₁(3)이 상당함]에 대해서는, 이 점 A₁(j)을 통과하는 (가정 상의) 유리재(3)의 접평면(반사면 S_j) 위에 존재하는 점 A₂(j)는 유리재(3) 위의 점이 아니며, 이 점 A₂(j)에서 패턴(4)의 위치 X₂로부터의 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₂를 향해 반사하는 반사면의 경사각 θ₂(j)는 경사각 θ₁(j)과 다르게 된다.

따라서, 화소 영역 P₁에 대응하는 반사점 후보 A₁(1), A₁(2), A₁(3), …을 통과하는 (가정 상의) 각 접평면(반사면 S₁, S₂, S₃, …)과 화소 영역 P₂에 의해 결정되는 직선 L₂의 상술한 각 교점 A₂(1), A₂(2), A₂(3), …에 대해서, 각각 (가정 상의) 접평면(반사면 S₁', S₂', S₃', …）의 경사각 θ₂(1), θ₂(2), θ₂(3), …을 구하고, θ₂(k)=θ₁(k)이 되는 반사점 후보 A₁(k)을 찾으면, 그 반사점 A₁(k)이 참된 반사점이며, 당해 반사점에 있어서의 경사각 θ₁(k)과 높이 H_k가 구해지게 된다. 이렇게 해서, 주어진 화소 영역 P₁에 대하여 유리재(3) 위의 1점 A₁(k)의 3차원 좌표값이 결정된다.

도 7의 그래프에, 상술한 곡선 C₁에다가, 상기의 각 교점 A₂(n)의 높이 H'_n과 각 교점 A₂(n)에 있어서의 접평면의 경사각 θ₂(n)의 관계를 나타내는 곡선 C₂가 나타내어져 있다. 이 그래프에 있어서, θ₁(n)의 값과 θ₂(n)의 값이 동등해지는 점A₁(2)이, 유리재(3) 위의 참된 반사점이다.

이상의 측정은, 화소 영역 P₁에 대응하는 유리재(3) 위의 1점에 대한 측정이지만, 마찬가지의 측정을 촬상한 모든 화소 영역에 대해서 행함으로써, 유리재(3)의 표면 위의 모든 점에 있어서의 참된 경사각 θ₁(n)과 참된 높이 H_n, 즉 유리재(3)의 표면의 3차원 형상을 구할 수 있다.

다음에, 도 5로 복귀하여, 상술한 측정 원리를 기초로 한 형상 측정 장치(100)의 각 부의 기능을 설명한다.

형상 측정 장치(100)는 패턴 위치 특정부(120), 반사점 후보 선택부(130), 경사 각도 산출부(150), 높이 방향 좌표 결정부(160) 및 출력부(180)를 구비한다. 또, 이들 각 부는 CPU가 소정의 프로그램을 판독해서 실행함으로써 실현되는 것이다.

패턴 위치 특정부(120)는 촬상 장치(2)로부터, 유리재(3) 표면에 반사하고 있는 패턴(4)의 모양을 촬상한 화상(이하, 촬상 화상이라고 칭함)을 취득한다. 그리고 패턴 위치 특정부(120)는, 당해 취득한 촬상 화상 내의 화소 영역 P₁에, 패턴(4) 위의 어떤 부분이 찍혀 있는지를 특정한다[이하, 패턴(4)의 당해 특정된 부분을 패턴 위치 X₁이라 나타냄]. 구체적으로는, 패턴 위치 특정부(120)는 촬상 화상 위의 화소 영역 P₁에 촬상되어 있는 모양을 화상 처리에 의해 인식하고, 그 인식한 모양이 패턴(4)의 어떤 부분에 해당하는 모양인지를 조사[패턴(4)의 모양은 이미 알고 있음]함으로써, 당해 인식한 모양에 대응하는 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₁을 특정한다.

또한, 마찬가지로 하여, 패턴 위치 특정부(120)는 상기 촬상 화상(동일한 화상) 내의 화소 영역 P₂(화소 영역 P₁ 근방)에 패턴(4) 위의 어떤 부분이 찍혀 있는지를 특정한다[이하, 패턴(4)의 당해 특정된 부분을 패턴 위치 X₂라 나타냄].

반사점 후보 선택부(130)는 화소 영역 P₁을 기초로 하여, 유리재(3)의 표면 높이를 여러 가지 값으로 가정한 경우의 각 높이에 대해서, 패턴 위치 X₁을 발한 빛을 반사해서 화소 영역 P₁을 향하게 하는 반사점의 후보 A₁(1), A₁(2), A₁(3), …을 산출한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이들 반사점의 후보 A₁(n)은 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P₁의 방향으로 그은 직선 L₁이, 가정된 각 높이의 유리재(3) 표면을 가로지르는 위치로 하여 구할 수 있다.

또한, 반사점 후보 선택부(130)는 경사 각도 산출부(150)로부터, 상기 산출한 각 반사점 후보 A₁(1), A₁(2), A₁(3), …에 대응하는 각 반사면의 경사 각도 θ₁(1), θ₁(2), θ₁(3), …의 값을 얻는다. 그리고 반사점 후보 선택부(130)는, 화소 영역 P₂와 반사점 후보 A₁(1)과 이 반사점 후보 A₁(1)에 있어서의 반사면의 경사 각도 θ₁(1)을 기초로 하여, 반사점 후보 A₁(n)에 있어서의 반사면[유리재(3)의 접평면]과 도 6의 직선 L₂의 교점 A₂(1)를 산출한다. 마찬가지로, 반사점 후보 선택부(130)는 반사점 후보 A₁(2), A₁(3), …의 각각에 있어서의 반사면[유리재(3)의 접평면]과 도 6의 직선 L₂의 교점 A₂(2), A₂(3), …을 산출한다.

경사 각도 산출부(150)는 각 반사점 후보 A₁(n)에 대해서, 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₁을 발해서 당해 반사점 후보 A₁(n)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₁을 향해 반사시키는 반사면을 각각 구하고, 이들 각 반사면의 경사 각도 θ₁(n)을 산출한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사면의 경사 각도는 패턴 위치 X₁과 각 반사점 후보 A₁(n)을 연결한 직선의 당해 반사면의 법선이 이루는 각도[반사점 후보 A₁(n)로 입사하는 빛의 입사각]가, 각 반사점 후보 A₁(n)과 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₁을 연결한 직선이 당해 반사면의 법선과 이루는 각도[반사점 후보 A₁(n)로부터 반사되는 빛의 반사각]와 다름없다고 하는 조건으로부터, 구할 수 있다.

또한, 마찬가지로 하여, 경사 각도 산출부(150)는 각 반사점 후보 A₁(n)의 각각에 대응하는 각 점 A₂(n)에 대하여, 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₂를 발해서 각 점A₂(n)로 입사하는 빛을 촬상 장치(2)의 화소 영역 P₂를 향해 반사시키는 반사면을 각각 구하고, 이들 각 반사면의 경사 각도 θ₂(n)를 산출한다.

높이 방향 좌표 결정부(160)는, 각 반사점 후보 A₁(n)에 있어서의 반사면의 경사 각도 θ₁(n)과, 당해 반사점 후보 A₁(n)에 대응하는 점 A₂(n)에 있어서의 반사면의 경사 각도 θ₂(n)를 비교한다. 그리고 높이 방향 좌표 결정부(160)는 θ₁(n)과 θ₂(n)의 양자의 값이 일치할 때의 반사점 후보 A₁(n)을, 직선 L₁ 방향에 있어서의 유리재(3)의 참된 반사점 A₁로서 결정한다. 실제로는, 측정상의 오차 등에 의해 θ₁(n)과 θ₂(n)가 엄밀하게는 일치하지 않는 경우도 있으므로, θ₁(n)과 θ₂(n)의 차의 2승이 최소가 되도록 참된 반사점 A₁을 결정해도 좋다. 이와 같이 하여, 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P₁을 향한 방향에 있어서의 유리재(3) 위의 1점(반사점 A₁)의 3차원 좌표값(수평 방향의 위치 및 높이 방향의 위치)이 결정된다.

출력부(180)는 높이 방향 좌표 결정부(160)에 의해 결정된 유리재(3) 위의 점의 위치의 좌표값(수평 방향의 위치 좌표 및 높이 방향의 위치 좌표)을 출력한다. 또한, 출력부(180)는 유리재(3) 위의 다수의 점에 대해서 마찬가지의 측정을 행해서 구해진 각 좌표값을 기초로 하여, 유리재(3)의 표면 형상을 나타내는 도 9와 같은 형상 정보를 생성하여 출력한다.

도 8은 형상 측정 장치(100)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 8에 도시한 흐름도를 이용해서 형상 측정 장치(100)의 동작을 설명한다. 본 흐름도는, 패턴 위치 특정부(120)가 촬상 화상을 촬상 장치(2)로부터 취득함으로써 개시된다.

도 8에 있어서, 촬상 화상을 취득한 패턴 위치 특정부(120)는, 촬상 화상 위의 화소 영역 P₁ 및 화소 영역 P₂에 촬상되어 있는 모양으로부터, 이들 각 모양에 대응하는 패턴(4) 위의 패턴 위치 X₁ 및 패턴 위치 X₂를 특정한다(스텝 S21).

다음에, 반사점 후보 선택부(130)는 m=1, n=m, m＋1, m＋2로서 3점의 반사점 후보 A₁(n)을 산출한다(스텝 S22, 스텝 S23).

다음에, 경사 각도 산출부(150)는 반사점 후보 A₁(n)을 반사점으로서 갖는 반사면을 구하여 그의 경사 각도 θ₁(n)을 3점 각각에 대해서 산출한다(스텝 S24).

다음에, 반사점 후보 선택부(130)는 화소 영역 P₂와 반사점 후보 A₁(n)과 이 반사점 후보 A₁(n)에 있어서의 반사면의 경사 각도 θ₁(n)을 기초로 하여, 반사점 후보 A₁(n)에 있어서의 반사면[유리재(3)의 접평면]과 도 6의 직선 L₂의 교점 A₂(n)를 3점 각각에 대해서 산출한다(스텝 S25).

다음에, 경사 각도 산출부(150)는 교점 A₂(n)를 반사점으로서 갖는 반사면을 구해 그의 경사 각도 θ₂(n)를 3점 각각에 대해서 산출한다(스텝 S26).

다음에, 높이 방향 좌표 결정부(160)는, 상기에서 산출한 3점의 경사 각도 θ₁(n)과 대응하는 3점의 경사 각도 θ₂(n)의 각각의 차의 2승을 구하고, 이들의 차를 비교해서 극솟값인지의 여부를 판단한다(스텝 S27). 이들 θ₁(n)과 θ₂(n)의 차의 2승 중에 극솟값이 없는 경우(스텝 S27: 아니오)는, m이 1 증가되어(스텝 S28), 즉 n이 1 증가된 3점에 대해서, 스텝 S23으로부터 스텝 S27이 반복된다.

θ₁(n)과 θ₂(n)의 차의 2승 중에 극솟값이 있을 경우(스텝 S27: 예), 높이 방향 좌표 결정부(160)는, 그때의 θ₁(n)에 대응하는 반사점 후보 A₁(n)을, 촬상 장치(2)로부터 화소 영역 P₁을 본 방향에 있어서의 유리재(3)의 참된 반사점이라 결정하고, 반사점 후보 A₁(n)의 높이라 가정한 값 H_n을, 참된 반사점 A₁의 높이 방향 좌표라 결정한다(스텝 S29).

이상으로 본 흐름도는 종료한다.

또, 참된 높이 방향 좌표의 탐색에 있어서는, 상기에 한정되지 않고, 또한 반드시 n의 최솟값으로부터 최댓값까지 모두를 계산할 필요는 없다. 이러한 해의 탐색 방법에는, 공지의 여러 가지 고속화 알고리즘을 필요에 따라서 이용할 수 있다.

(제3 실시 형태)

이하, 유리판의 제조 라인에 있어서의 형상 측정 장치(1) 또는 형상 측정 장치(100)의 적용 예에 대해서 설명한다. 도 11은 형상 측정 장치(1) 또는 형상 측정 장치(100)를 적용한 유리판의 제조 라인의 개략 설명도이다. 도 11에 도시한 제조 라인에 있어서의 유리판의 제조 방법은, 유리 원재료를 용융시켜 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 상기 용융 유리를 연속된 판 형상의 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 상기 유리 리본을 이동시키면서 서서히 냉각하는 서냉 공정과, 유리 리본을 절단하는 절단 공정을 갖는 유리판의 제조 방법에 있어서, 또한 상기 서냉 공정과 상기 절단 공정 사이에서 유리 리본의 기준면으로부터의 높이 방향 좌표를 본 발명의 형상 측정 장치로 측정하는 측정 공정과, 상기 측정 공정에서 얻어진 높이 방향 좌표를 기초로 하여 상기 서냉 공정에서의 서냉 조건을 제어하는 제어 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 도 12에 유리판의 제조 방법의 공정을 도시한다.

구체적으로는, 유리판의 제조 공정 중에서, 본 발명의 측정 방법에서 얻을 수 있는 높이의 데이터 결과로부터, 유리 리본의 휨이 크다고 판단된 경우에는, 그 휨의 크기, 부위를 고려하여, 서냉 공정에서의 서냉 조건, 예를 들어 냉각 속도 조건, 냉각 온도 조건을 변경한다. 이에 의해, 휨에 의한 형상 불량이나 휨에 의한 균열을 방지하고, 나아가서는 수율이 좋은 유리판을 제조할 수 있다.

성형 공정에는, 플로트법, 롤 아웃법, 다운 드로우법, 퓨전법 등 여러 가지의 것이 있으며, 본 발명은 이들 중 어느 하나, 혹은 그 밖의 방법을 적절하게 이용할 수 있다. 도 11의 예에서는, 플로트법을 이용하는 경우를 예로 들어 설명을 한다.

용융 공정(도 12의 S1)에서는, 규사, 석회석, 소다회 등의 원재료를 유리 제품의 조성에 맞추어 조합하여 혼합한 배치(batch)를 용융 가마에 투입하고, 유리의 종류에 따라서 약 1400℃ 이상의 온도로 가열 용융시켜 용융 유리를 얻는다. 예를 들어, 용융 가마의 일단부로부터 용융 가마 내로 배치를 투입하고, 중유를 연소해서 얻을 수 있는 화염 혹은 천연 가스를 공기와 혼합해서 연소하여 얻을 수 있는 화염을 이 배치에 분사하여, 약 1550℃ 이상의 온도로 가열해서 배치를 녹임으로써 용융 유리를 얻는다. 또한, 전기 용융로를 사용해서 용융 유리를 얻어도 좋다.

성형 공정(도 12의 S2)에서는, 용융 공정에서 얻어진 용융 유리를 용융 가마 하류부(201)로부터 용융 주석욕(203)으로 도입하고, 용융 주석(202) 위에 용융 유리를 뜨게 해서 도면 중의 반송 방향으로 진행시킴으로써 연속된 판 형상의 유리 리본(204)[유리재(3)에 상당함]으로 한다. 이때, 소정의 판 두께의 유리 리본(204)을 성형하기 위해서, 유리 리본(204)의 양 사이드 부분에 회전하는 롤[톱 롤(205)]을 압박하고, 유리 리본(204)을 폭 방향(반송 방향에 직각인 방향) 외측으로 잡아늘인다.

서냉 공정(도 12의 S3)에서는, 상기 성형된 유리 리본(204)을 리프트 아웃 롤(208)에 의해 용융 주석욕(203)으로부터 인출하고, 이 유리 리본(204)을, 금속 롤(209)을 이용해서 서냉로(210) 내에서 도면 중의 반송 방향으로 이동시켜, 유리 리본(204)의 온도를 서서히 냉각하고, 계속해서 서냉로(210)로부터 나와 절단 공정에 이르는 동안에 다시 상온 부근까지 냉각시킨다. 서냉로(210)는 연소 가스나 전기 히터에 의해 제어된 열량을 공급해서 서냉을 행하기 위한 기구를 노 내의 필요 위치에 구비하고 있다. 서냉로(210)로부터 나온 단계의 유리 리본(204)의 온도는, 유리 리본(204)의 유리의 변형점 이하의 온도로 되어 있고, 유리의 종류에도 의하지만 통상은 150 내지 250℃까지 냉각되어 있다. 이 서냉 공정은 유리 리본(204) 내부의 잔류 응력을 제거하는 것과, 유리 리본(204)의 온도를 내릴 목적으로 실시된다. 서냉 공정에 있어서, 유리 리본(204)은 측정부(211)[형상 측정 장치(1), 형상 측정 장치(100)에 상당함]를 통과하고, 다시 그 후 유리 리본 절단부(212)까지 반송된다. 유리 리본 절단부(212)에 있어서 상온 부근까지 서냉된 유리 리본(204)이 절단된다(절단 공정, 도 12의 S6). 또, 유리 리본 절단부(212)에 있어서의 유리 리본의 온도는, 그 장소의 분위기 온도 내지 50℃인 것이 일반적이다.

측정 공정(도 12의 S4)에 있어서의 유리 리본(204)의 촬영 위치[즉, 측정부(211)의 위치]는, 유리 리본(204)의 온도가 그 유리의 변형점 이하의 온도에 있는 위치이다. 통상, 측정부(211)는 서냉로(210)의 유리 리본 출구로부터 반송 방향 하류의 위치에 설치되고, 다시 유리 리본(204)의 온도가 200℃ 이하에 있는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 측정부(211)는 절단 공정의 직전에 설치할 수도 있지만, 측정 공정으로부터 얻을 수 있는 데이터를 절단 공정에 반영시킬 경우에는, 유리 리본(204)의 이동 속도에도 의하지만, 절단 위치로부터 30㎝ 이상, 특히 1m 이상 떨어진 위치에 측정부(211)를 설치하는 것이 바람직하다.

제어 공정(도 12의 S5)에서는, 측정 공정에서 얻어진 높이 방향 좌표를 기초로 하여, 서냉로(210) 내의 서냉 조건을 연산하는 제어 수단(도시 생략)을 이용한다. 이 제어 수단에 의해, 서냉로(210)에 전달되는 서냉 조건의 지령에 따라서, 서냉로(210) 내에 설치하고 있는 연소 가스나 전기 히터 등의 조건을 변경한다. 이에 의해, 유리 리본(204)에 부분적으로 부여하는 에너지, 혹은 부여하는 에너지의 속도를 바꾸어, 휨 등의 변형을 억제하는 제어가 가능하다.

이상, 각 실시 형태에 따르면, 경면을 갖는 물체이어도 스테레오법을 응용해서 유리재의 형상을 측정할 수 있게 된다. 또한, 형상을 측정한 결과를 이용하여, 형상에 대한 품질이 높은 유리판을 제조할 수 있게 된다.

또, 형상 측정 장치(1)[또는 형상 측정 장치(100)]의 각 처리를 실행하기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하여, 당해 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 판독시키고, 실행함으로써, 형상 측정 장치(1)[또는 형상 측정 장치(100)]에 관한 상술한 다양한 처리를 행해도 된다. 또, 여기에서 말하는「컴퓨터 시스템」은 OS나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하는 것이라도 좋다. 또한,「컴퓨터 시스템」은 WWW 시스템을 이용하고 있는 경우이면, 홈 페이지 제공 환경(혹은 표시 환경)도 포함하는 것으로 한다. 또한,「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」라 함은 플렉시블 디스크, 광자기 디스크, ROM, 플래시 메모리 등의 기입 가능한 비휘발성 메모리, CD-ROM 등의 가반 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치인 것을 말한다.

또한「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」라 함은, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 거쳐 프로그램이 송신된 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리[예를 들어 DRAM(Dynamic Random Access Memory)]와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함하는 것으로 한다. 또한, 상기 프로그램은, 이 프로그램을 기억 장치 등에 저장한 컴퓨터 시스템으로부터, 전송 매체를 거쳐, 혹은 전송 매체 중의 전송파에 의해 다른 컴퓨터 시스템으로 전송되어도 좋다. 여기서, 프로그램을 전송하는「전송 매체」는, 인터넷 등의 네트워크(통신망)나 전화 회선 등의 통신 회선(통신선)과 같이 정보를 전송하는 기능을 갖는 매체인 것을 말한다. 또한, 상기 프로그램은 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 좋다. 또한, 전술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것, 소위 차분 파일(차분 프로그램)이라도 좋다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 서술해 왔지만, 구체적인 구성은 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 등도 포함된다.

본 출원을 상세하게 또한 특정 실시 형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지 변경이나 수정을 더할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은, 2010년 6월 7일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2010-130387호)을 기초로 하는 것이며, 그의 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

1: 형상 측정 장치
2: 촬상 장치
3: 유리재
4: 패턴
20: 패턴 위치 특정부
30: 반사점 후보 선택부
40: 화소 영역 특정부
50: 경사 각도 산출부
60: 높이 방향 좌표 결정부
80: 출력부
100: 형상 측정 장치
120: 패턴 위치 특정부
130: 반사점 후보 선택부
150: 경사 각도 산출부
160: 높이 방향 좌표 결정부
180: 출력부

Claims

형상을 측정하는 피측정물의 경면을 촬상해서 얻을 수 있는 촬상 화상이며 상기 피측정물의 주변에 배치된 패턴의 반사상이 촬상되어 있는 촬상 화상을 기초로 하여, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 피측정물의 경면 위의 1의 위치의 경사 각도를 산출하고, 상기 피측정물을 소정량 이동시킨 후에 마찬가지로 얻을 수 있는 다른 상기 촬상 화상을 기초로 하여, 동일한 높이 방향 좌표를 가정했을 때의 동일 위치의 경사 각도를 산출하는 산출부와,
상기 피측정물의 상기 위치의 상기 소정량 이동 전후에 있어서의 양 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 결정부
를 구비하는 형상 측정 장치.
형상을 측정하는 피측정물의 경면을 촬상해서 얻을 수 있는 촬상 화상이며 상기 피측정물의 주변에 배치된 패턴의 반사상이 촬상되어 있는 촬상 화상을 기초로 하여, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 피측정물의 경면 위의 1의 위치의 경사 각도와 상기 1의 위치 근방의 다른 위치의 경사 각도를 산출하는 산출부와,
상기 피측정물의 상기 1의 위치와 상기 다른 위치에 있어서의 양 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 1의 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 결정부
를 구비하는 형상 측정 장치.
고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 이동 전후의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 형상 측정 장치이며,
이동 전의 상기 촬상 화상인 이동 전 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 전 촬상 패턴 위치를 특정하는 이동 전 패턴 위치 특정부와,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 전의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 이동 전 촬상 위치를 산출하는 이동 전 촬상 위치 산출부와,
상기 제1 화소 영역과 상기 이동 전 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 전 경사 각도를 산출하는 이동 전 경사 각도 산출부와,
상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 후의 경면 위의 위치이며 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 해당하는 위치인 이동 후 촬상 위치를 산출하는 이동 후 촬상 위치 산출부와,
상기 촬상 장치의 화소 영역이며 이동 후의 상기 촬상 화상인 이동 후 촬상 화상에 있어서 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치를 촬상하는 제2 화소 영역을 특정하는 제2 화소 영역 특정부와,
상기 이동 후 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 후 촬상 패턴 위치를 특정하는 이동 후 패턴 위치 특정부와,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치와 상기 제2 화소 영역과 상기 이동 후 촬상 패턴 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 후 경사 각도를 산출하는 이동 후 경사 각도 산출부와,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 경사 각도와 상기 이동 후 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 높이 방향 좌표 결정부
를 구비하는 형상 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 높이 방향 좌표 결정부에 의해 결정된 상기 이동 전 촬상 위치마다의 높이 방향 좌표를 기초로 하여, 상기 피측정물의 경면의 형상 정보를 출력하는 출력부를 더 구비하는 형상 측정 장치.
고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 형상 측정 장치이며,
상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제1 촬상 패턴 위치를 특정하는 제1 패턴 위치 특정부와,
상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제2 촬상 패턴 위치를 특정하는 제2 패턴 위치 특정부와,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 제1 촬상 위치를 산출하는 제1 촬상 위치 산출부와,
상기 제1 화소 영역과 상기 제1 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제1 경사 각도를 산출하는 제1 경사 각도 산출부와,
상기 제2 화소 영역과, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치 및 상기 제1 경사 각도로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상되는 위치인 제2 촬상 위치를 산출하는 제2 촬상 위치 산출부와,
상기 제2 화소 영역과 상기 제2 촬상 패턴 위치와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제2 경사 각도를 산출하는 제2 경사 각도 산출부와,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 경사 각도와 상기 제2 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 높이 방향 좌표 결정부
를 구비하는 형상 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 높이 방향 좌표 결정부에 의해 결정된 상기 제1 촬상 위치마다의 높이 방향 좌표를 기초로 하여, 상기 피측정물을 가공하는 가공 정보를 출력하는 출력부를 더 구비하는 형상 측정 장치.
고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 이동 전후의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 측정 방법이며,
이동 전의 상기 촬상 화상인 이동 전 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 전 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 전의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 이동 전 촬상 위치를 산출하는 공정과,
상기 제1 화소 영역과 상기 이동 전 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 전 경사 각도를 산출하는 공정과,
상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 이동 후의 경면 위의 위치이며 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 촬상 위치에 해당하는 위치인 이동 후 촬상 위치를 산출하는 공정과,
상기 촬상 장치의 화소 영역이며 이동 후의 상기 촬상 화상인 이동 후 촬상 화상에 있어서 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치를 촬상하는 제2 화소 영역을 특정하는 공정과,
상기 이동 후 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 이동 후 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치와 상기 제2 화소 영역과 상기 이동 후 촬상 패턴 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 후 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 이동 후 경사 각도를 산출하는 공정과,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 이동 전 경사 각도와 상기 이동 후 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 이동 전 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 공정
을 갖는 형상 측정 방법.
고정 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 촬상된 경면을 갖는 피측정물의 촬상 화상이며 고정 위치에 배치된 패턴이 상기 피측정물의 경면에 반사해서 촬상된 촬상 화상을 사용해서 상기 피측정물의 형상을 측정하는 측정 방법이며,
상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제1 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제1 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과,
상기 촬상 화상에 있어서 촬상된 상기 패턴 위의 위치이며 상기 촬상 장치의 소정의 제2 화소 영역에 촬상된 상기 패턴 위의 위치인 제2 촬상 패턴 위치를 특정하는 공정과,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정하고, 상기 1의 높이 방향 좌표와 상기 제1 화소 영역으로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제1 화소 영역에 촬상되는 위치인 제1 촬상 위치를 산출하는 공정과,
상기 제1 화소 영역과 상기 제1 촬상 패턴 위치와, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제1 경사 각도를 산출하는 공정과,
상기 제2 화소 영역과, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 촬상 위치 및 상기 제1 경사 각도로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정한 상기 피측정물의 경면 위의 위치이며 상기 제2 화소 영역에 촬상되는 위치인 제2 촬상 위치를 산출하는 공정과,
상기 제2 화소 영역과 상기 제2 촬상 패턴 위치와, 상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치로부터, 상기 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제2 촬상 위치에 있어서의 경사 각도인 제2 경사 각도를 산출하는 공정과,
상기 피측정물의 높이 방향 좌표를 1의 높이 방향 좌표라 가정했을 때의 상기 제1 경사 각도와 상기 제2 경사 각도를 비교하여, 일치할 때의 높이 방향 좌표를 상기 피측정물의 상기 제1 촬상 위치에 있어서의 높이 방향 좌표로서 결정하는 공정
을 갖는 형상 측정 방법.
유리의 원재료를 용융시켜 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 상기 용융 유리를 연속된 판 형상의 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 상기 유리 리본을 이동시키면서 서서히 냉각하는 서냉 공정과, 유리 리본을 절단하는 절단 공정을 갖는 유리판의 제조 방법이며,
상기 서냉 공정과 상기 절단 공정 사이에서 유리 리본의 기준면으로부터의 높이 방향 좌표를 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 형상 측정 장치로 측정하는 측정 공정과,
상기 측정 공정에서 얻어진 높이 방향 좌표를 기초로 하여 상기 서냉 공정에서의 서냉 조건을 제어하는 제어 공정
을 갖는 유리판의 제조 방법.