KR20130140058A - 유리 리본 내 결함 측정 방법 및 유리 리본 내 결함 측정 시스템 - Google Patents

유리 리본 내 결함 측정 방법 및 유리 리본 내 결함 측정 시스템 Download PDF

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KR20130140058A
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신지 후지이
마코토 구루미사와
마코토 요시카와
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

유리 리본의 계면 부근에 결함이 존재하는 경우나, 결함이 큰 경우에도, 유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치를 측정할 수 있는 유리 리본 내 결함 측정 방법을 제공한다. 반송되는 유리 리본을 촬영함으로써 얻어진 화상 내에서, 중첩되는 2개의 상의 외접 직사각형을 특정한다. 그리고, 외접 직사각형의 변(24)에 대응하는 실공간에서의 길이 h를 계산한다. 또한, 화상 내에 있어서의 상(21)의 중심 부분(21a)으로부터 가까운 쪽의 짧은 변까지의 거리에 대응하는 실공간에서의 길이를 계산하고, 그 2배의 길이 s를 계산한다. 그리고, h-s를 계산함으로써, 첫 번째 상이 촬영된 위치로부터 두 번째 상이 촬영된 위치까지의 결함의 이동 거리 yd를 구하고, yd와 굴절각(β)으로부터 결함의 높이 방향 위치를 계산한다.

Description

유리 리본 내 결함 측정 방법 및 유리 리본 내 결함 측정 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING DEFECT IN GLASS RIBBON}
본 발명은 유리 리본 내의 결함에 관한 측정을 행하는 유리 리본 내 결함 측정 방법 및 유리 리본 내 결함 측정 시스템에 관한 것으로, 특히, 유리 리본에 있어서의 결함의 높이 방향 위치 등을 측정하는 유리 리본 내 결함 측정 방법 및 유리 리본 내 결함 측정 시스템에 관한 것이다.
유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치 등을 측정하는 방법이 여러 가지 제안되어 있다.
유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 일반적인 방법으로서, 결함을 촬영할 때에 카메라의 초점을 조절하여 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이 있다. 이 방법을 편의적으로 제1 측정 방법이라고 칭하기로 한다. 도 10a는 제1 측정 방법을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 제1 측정 방법에서는, 도 10a에 도시한 바와 같이, 유리 리본(82)에 광을 통과시킨 상태에서, 유리 리본(82)을 반송한다. 그리고, 라인 카메라(81)로, 반송되는 유리 리본(82)의 내부를 촬영한다. 유리 리본(82)의 내부에 결함(83)이 있으면, 결함(83)이 촬영된다. 도 10b는 촬영된 결함의 화상의 예를 나타낸다. 도 10a에서는, 결함(83)을 모식적으로 직사각형으로 표현하고, 도 10b에 있어서도 유리 리본의 화상 내에 나타나는 결함의 상(86)을 직사각형으로 표현하고 있지만, 결함의 형상은 직사각형이라고는 할 수 없다. 단, 이하에 도시하는 도 11a, 도 11b, 도 12a, 도 12b, 도 13, 도 14에 있어서도 결함을 모식적으로 직사각형으로 표현한다. 또한, 도 10b에 나타내는 화살표는 유리 리본(82)의 반송 방향이다. 라인 카메라(81)로 유리 리본(82)의 내부를 촬영할 때에는, 카메라의 초점을 조절하고, 결함의 존재 위치와 카메라의 초점을 일치시켜서, 라인 카메라(81)로부터 결함까지의 절대적인 거리를 측정하고, 그 거리에 기초하여 결함의 높이 방향 위치를 계산한다. 카메라의 초점을 조절하고, 결함의 존재 위치와 카메라의 초점을 일치시키는 방법으로서, DFF(Depth from Focus)법 등이 있다. 또한, 결함의 크기에 대해서는, 촬영한 화상에 대하여 화상 처리를 행하여 결함의 크기를 측정한다.
카메라의 초점을 조절하여 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이나 장치는, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3 등에 기재되어 있다.
또한, 유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 다른 일반적인 방법으로서, 유리 리본에 입사한 광의 반사광을 이용하여 동일 결함을 2개의 위치에서 촬영하고, 그 결과 얻어지는 2개의 상의 위치 관계로부터 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이 있다. 이 방법을 편의적으로 제2 측정 방법이라고 기재한다. 도 11a는 제2 측정 방법을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 제2 측정 방법에서는, 예를 들어 도 11a에 도시한 바와 같이, 유리 리본(82)에 있어서, 라인 카메라(81)와 같은 측에 광을 입사시키고, 그 반사광이 라인 카메라(81)에 도달하도록 한다. 그리고, 유리 리본(82)을 반송하고, 라인 카메라(81)로 유리 리본(82)의 내부를 촬영한다. 유리 리본 내에 있어서의 광의 경로에 대해서는, 도 13의 상단에 도시하는 측면도를 참조하여 후술한다. 결함(83)은 유리 리본(82)의 반송과 함께 이동하고, 반사 전의 광의 경로와 겹쳤을 때와, 반사 후의 광의 경로와 겹쳤을 때에 각각, 라인 카메라(81)에 있어서 상으로서 잡을 수 있다. 이 결과, 결함(83)이 하나이어도, 촬영한 화상에는 2개의 상이 비친다. 도 11b는 제2 측정 방법에서 촬영한 화상의 예이다. 도 11b에 도시한 바와 같이, 동일한 결함에 대하여 2개의 상(84, 85)이 비친다. 제2 측정 방법에서는, 도 11b에 예시하는 화상에 있어서의 2개의 상의 위치 관계로부터 결함(83)의 높이 방향 위치를 계산한다. 또한, 결함의 크기에 대해서는, 촬영한 화상에 대하여 화상 처리를 행하여 결함의 크기를 측정한다. 또한, 도 11b에 나타내는 화살표는 유리 리본(82)의 반송 방향이다.
투명 기판 등에 입사한 광의 반사광을 이용하여 동일 결함을 2개의 위치에서 촬영하고, 2개의 상의 위치 관계로부터 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이나 장치는, 예를 들어 특허문헌 4 내지 6, 8 등에 기재되어 있다.
또한, 유리 리본의 양면에 있어서, 제2 측정 방법과 마찬가지로 화상을 촬영하고, 유리 리본 각각의 면에서 촬영한 화상 내에 있어서의 상의 위치 관계로부터 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이 있다. 이 방법을 편의적으로 제3 측정 방법이라고 기재한다. 도 12a는 제3 측정 방법을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 제3 측정 방법에서는, 예를 들어 도 12a에 도시한 바와 같이, 유리 리본(82)에 있어서, 제1 라인 카메라(81a)와 같은 측에 광을 입사시키고, 그 반사광이 제1 라인 카메라(81a)에 도달하도록 한다. 마찬가지로, 제2 라인 카메라(81b)와 같은 측에 광을 입사시키고, 그 반사광이 제2 라인 카메라(81b)에 도달하도록 한다. 그리고, 유리 리본(82)을 반송하고, 제1 라인 카메라(81a) 및 제2 라인 카메라(81b)로 각각 유리 리본(82)의 내부를 촬영한다. 그러면, 제1 라인 카메라(81a)에 있어서, 제2 측정 방법의 경우와 마찬가지로 2개의 상을 포착할 수 있다. 또한, 제2 라인 카메라(81b)에 있어서도, 2개의 상을 포착할 수 있다. 도 12b는 제3 측정 방법으로 촬영한 화상의 예이다. 제3 측정 방법에서는, 도 12b에 도시한 바와 같이, 한쪽의 라인 카메라가 유리 리본의 상측으로부터 촬영한 화상과, 다른 한쪽의 라인 카메라가 유리 리본의 하측으로부터 촬영한 화상이 얻어진다. 각 화상에 있어서, 각각 2개의 상이 비친다. 제3 측정 방법에서는, 유리 리본의 상측 및 하측으로부터 촬영한 각 화상에 있어서의 상의 위치 관계로부터 결함(83)의 높이 방향 위치를 계산한다. 또한, 도 12b에서는, 상측으로부터 촬영한 화상에 있어서 상이 겹치고 있는 경우를 예시하고 있다. 또한, 결함의 크기에 대해서는, 촬영한 화상에 대하여 화상 처리를 행하여 결함의 크기를 측정한다. 또한, 도 12b에 나타내는 화살표는 유리 리본(82)의 반송 방향이다.
투명 기판 등의 양측으로부터 화상을 촬영하여 결함의 높이 방향 위치를 구하는 방법이, 예를 들어 특허문헌 7에 기재되어 있다.
제2 측정 방법이나, 제3 측정 방법에서는, 동일 결함의 상이 화상 내에서 겹치지 않고 있는 것을 조건으로, 결함의 높이 방향 위치를 계산한다. 또한, 제3 측정 방법에 있어서, 도 12b에 예시한 바와 같이 한쪽의 화상에서 상이 겹치고 있는 경우, 다른 한쪽의 화상을 사용하여 결함의 높이 방향 위치를 계산하면 된다.
이하, 제2 측정 방법에 있어서 촬영된 화상 내의 2개의 상의 위치 관계로부터 결함의 높이 방향 위치를 측정하는 구체예를 나타낸다. 도 13은, 반송되는 유리 리본 내의 결함이 라인 카메라에 촬영될 때의 위치를 도시하는 설명도이다. 도 13의 상단에 도시하는 도면은 유리 리본의 측면도이며, 도 13의 하단의 좌측에 도시하는 도면은 도 13의 상단에 도시하는 측면도에 대응하는 상면도이다. 또한, 도 13의 하단의 우측에 도시하는 도면은 반송되는 유리 리본(82) 내의 하나의 결함(83)을 촬영했을 때에 얻어지는 화상을 나타내고 있다.
도 13에 도시하는 측면도 및 상면도 내에 나타낸 직사각형은, 유리 리본(82) 내의 결함(83)을 표현하고 있다. 본 예에서는, 결함은 1개이다. 1개의 결함(83)은 반송되는 유리 리본(82)과 함께 이동한다. 도 13에 도시하는 측면도 및 상면도에서는, 위치(91)로 이동했을 때의 결함(83)과, 위치(92)로 이동했을 때의 결함(83)을 각각 도시하고 있다. 도 13에 도시하는 측면도 및 상면도에 있어서, 결함 그 자체가 2개 존재하는 것은 아니다.
도 13의 상단의 측면도에 도시한 바와 같이, 라인 카메라(81)에 도달하는 광은, 유리 리본(82)에 있어서의 라인 카메라 측의 면으로부터 반송되는 유리 리본(82)에 입사한다. 그리고, 입사한 광은, 유리 리본(82)에 있어서의 입사 측과는 반대 측의 계면에 도달하면, 그 계면에서 반사하고, 입사 측의 계면을 통과하여 라인 카메라(81)에 도달한다. 라인 카메라(81)에 도달하는 광의 입사각(α)은, 라인 카메라(81)의 설치 위치에 의존한다. 라인 카메라(81)의 설치 위치를 고정함으로써, 입사각(α)은 고정값으로서 정해진다. 또한, 광의 굴절각(β)은, 광의 입사각(α) 및 유리 리본(82)의 굴절률(n)에 의존하여 정해진다. 여기에서는, 입사각(α) 및 굴절률(n)은 기지이며, 굴절각(β)도 고정값으로서 정해지고 있는 것으로 한다. 굴절률(n), 입사각(α) 및 굴절각(β)에는, 식(1)의 관계가 성립한다.
n=sinα/sinβ 식(1)
따라서, 입사각(α) 및 굴절률(n)이 기지이면, 식(1)을 β에 대하여 푸는 것에 의해 굴절각(β)이 구해진다.
또한, 도 13에 나타내는 예에 있어서, 유리 리본(82)에 있어서의 라인 카메라(81)란 반대 측의 면으로부터 결함(83)까지의 높이 방향 위치(d)가 측정 대상이다.
라인 카메라(81)는 유리 리본(82)의 내부를 계속하여 촬영한다. 결함(83)은 유리 리본(82)과 함께 반송 방향으로 이동한다. 그리고, 유리 리본(82)에 입사하여 계면에서 반사한 후에 라인 카메라(81)에 도달하는 광의 경로와의 최초의 교차 위치(91)에 결함(83)이 이동하면, 라인 카메라(81)는 결함(83)의 상으로서 첫 번째 상(이하, 제1 상이라고 기재함)을 촬영한다. 또한, 결함(83)이 광의 경로와의 2회째의 교차 위치(92)까지 이동하면, 라인 카메라(81)는 결함(83)의 상으로서 두 번째 상(이하, 제2 상이라고 기재함)을 촬영한다. 이 결과, 도 13의 하단의 우측에 도시한 바와 같이, 촬영한 화상에는, 제1 상(98) 및 제2 상(99)이 나타난다.
또한, 결함(83)이 광 투과성인 경우, 결함(83)을 투과한 광이 라인 카메라(81)에 도달하여, 상으로서 취할 수 있다. 결함(83)이 차광성의 결함인 경우, 결함(83)은 흑색의 상으로서 화상에 비친다. 결함(83)은 차광성인지 여부에 의하지 않고, 위치(91, 92)에 이동했을 때에 상으로서 잡을 수 있다.
또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 상의 촬영 위치(91)로부터 제2 상의 촬영 위치(92)까지의 결함(83)의 이동 거리를 yd로 한다. 또한, 라인 카메라(81)의 정면 방향의 촬영 위치의 연결을 센터 라인(95)이라고 칭하기로 한다. 보다 구체적으로는, 라인 카메라(81)의 정면 방향의 촬영 위치의 연결을, 유리 리본(82)의 계면에 정사영하여 얻어지는 직선이 센터 라인(95)이다. yd는, 촬영한 화상(도 13의 하단의 우측을 참조)에 있어서, 제1 상(98) 및 제2 상(99)을 센터 라인(95)에 상당하는 화상 내의 라인(96)에 정사영했을 때의 상(98, 99)의 거리에 기초하여 측정할 수 있다.
화상에 기초하여 yd의 값을 측정하면, 굴절각(β)을 사용하여, 이하에 나타내는 식(2)를 계산함으로써, 결함(83)의 높이 방향 위치(d)를 구할 수 있다.
d=yd/(2·tanβ) 식(2)
또한, 라인 카메라(81)로부터 제1 상의 촬영 위치(91)로 향하는 직선을 유리 리본의 계면에 정사영한 직선과 센터 라인(95)이 이루는 각을 θ로 한다. 이때, 촬영한 화상(도 13의 하단의 우측을 참조)에 있어서, 제1 상(98) 및 제2 상(99)의 각 중심을 통과하는 직선과 라인(96)이 이루는 각도 θ이다. 또한, 이때 tanθ는 이하와 같이 산출할 수 있다. 이하, 도 13의 하단의 좌측의 상면도에 나타내는 yc에 대하여 설명한 뒤에, tanθ의 계산에 대하여 설명한다.
도 13에서는, 결함(83)이 라인 카메라(81)의 정면으로부터 어긋나 있는 경우를 나타냈다. 도 14에 도시한 바와 같이, 결함(83)이 라인 카메라(81)의 정면에 존재한다고 가정했을 경우에, 제2 상이 촬영되는 위치(92)를 유리 리본(82)의 계면에 정사영한 위치와, 라인 카메라(81)의 렌즈 부분을 유리 리본(82)의 계면에 정사영한 위치의 거리를 촬상 거리 yc라고 칭하기로 한다. 단, 촬상 거리 yc는 결함(83)의 높이 방향 위치(d)에 의해 변화한다. d가 최대가 될 때, 촬상 거리는 최솟값 y1이 되고, d가 최소가 될 때에, 촬상 거리 yc는 최댓값 y2가 된다(도 14의 상단에 도시하는 측면도를 참조). 즉, y1≤yc≤y2이다. 이와 같이, yc는 엄밀하게는 d에 의존하는데, yc는, 예를 들어 y1≤yc≤y2의 범위에서 미리 정해 두어도 좋다. yc가 정확한 값이 아니어도, y1≤yc≤y2의 범위의 값이면, tanθ에는 무시할 수 있는 오차밖에 포함되지 않는다.
또한, 라인 카메라의 정면 방향으로부터의 결함(83)의 어긋남을 xcc라고 기재한다(도 13의 하단의 좌측을 참조). xcc는, 촬영한 화상(도 13의 하단의 우측을 참조)에 있어서, 센터 라인(95)에 상당하는 라인(96)으로부터 제2 상(99)까지의 거리에 기초하여 특정할 수 있다. 즉, 화상 내에서, 라인(96)으로부터 제2 상(99)까지의 거리에 상당하는 픽셀 수를 카운트한다. 라인 카메라(81)의 위치가 고정이므로, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리도 고정값으로서 정해진다. 라인(96)으로부터 제2 상(99)까지의 거리에 상당하는 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱함으로써, xcc의 길이를 산출할 수 있다.
여기서, tanθ는, yc 및 xcc를 사용하여, 이하의 식(3)으로 나타낸 바와 같이, 근사식으로 표현할 수 있다. 즉, tanθ는, yc 및 xcc를 사용하여 식(3)의 계산에 의해 구할 수 있다.
Figure pct00001
식(3)
또한, 특허문헌 8에는, 유리판을 이동시키면서, 유리판에 광을 입사시키고, 그 입사광 및 반사광에서 결함을 검출하고, 결함의 높이 방향 위치를 연산하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 8에 기재된 방법에서는, 결함의 패턴을 검출한 경우, 유리판의 이동 방향에 거의 동일한 크기의 패턴이 없을 경우, 즉, 유리판의 이면 가까이에 결함이 존재하는 경우나 결함이 큰 경우, 그 결함의 높이 방향 위치를 0이라고 판정한다. 이로 인해, 특허문헌 8에 기재된 방법에서는, 상기의 경우, 결함의 높이 방향의 위치를 정확하게 구할 수 없다.
일본 특허 공개 제2001-305072호 공보 일본 특허 공개 제2004-361384호 공보 일본 특허 공개 제2008-76071호 공보 일본 특허 제2920056호 공보 일본 특허 공개 평9-61139호 공보 일본 특허 공표 제2003-508786호 공보 국제 공개 제2006/057125호 일본 특허 공개 제2010-8177호 공보
전술한 제1 측정 방법에서는, 카메라의 초점을 조절하고, 카메라로부터 결함까지의 절대적인 거리를 산출함으로써, 유리 리본 내에서의 결함의 높이 방향 위치를 구한다. 그러나, 유리 리본은, 반송 중에 상하로 진동하는 경우가 있다. 그로 인해, 제1 측정 방법에서는, 유리 리본의 상하의 진동에 의해, 결함의 높이 방향 위치의 측정 결과에 오차가 발생하기 쉽다는 문제가 있다.
제2 측정 방법이나 제3 측정 방법에서는, 촬영한 화상 내에서 2개의 상이 겹치지 않는 것을 조건으로, 결함의 높이 방향 위치를 계산한다. 따라서, 도 11b에 도시한 바와 같이, 화상 내에서 2개의 상(84, 85)이 겹치지 않고 있으면, 결함의 높이 방향 위치를 계산할 수 있다. 그러나, 결함이 유리 리본의 계면 부근에 존재하는 경우나, 결함이 큰 경우에는, 동일한 결함의 2개의 상이 겹친다. 2개의 상이 겹치면, 제2 측정 방법이나 제3 측정 방법에서는, 결함의 높이 방향 위치를 계산할 수 없다.
또한, 제3 측정 방법에서는, 결함이 유리 리본의 계면 부근에 존재하는 경우, 도 12b에 도시한 바와 같이, 그 계면과는 반대 측의 라인 카메라로 촬영된 화상에서는, 2개의 상이 겹쳐버리지만, 결함이 존재하는 측의 라인 카메라로 촬영된 화상에서는, 2개의 화상은 겹치지 않는다. 이 경우, 2개의 화상 중 상이 겹치지 않는 화상에 기초하여, 결함의 높이 방향 위치를 계산할 수 있다.
그러나, 제3 측정 방법에 있어서도, 결함이 큰 경우에는, 2개의 라인 카메라(81a, 81b)(도 12a 참조)로 촬영한 각 화상에 있어서, 2개의 상이 겹쳐버릴 수도 있다. 그 경우에는, 결함의 높이 방향 위치를 계산할 수 없다.
따라서, 본 발명은 유리 리본의 계면 부근에 결함이 존재하는 경우나, 결함이 큰 경우에도, 유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치를 측정할 수 있는 유리 리본 내 결함 측정 방법 및 유리 리본 내 결함 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 유리 리본 내 결함 측정 방법은, 반송되는 유리 리본(예를 들어, 유리 리본(5))에 광원(예를 들어, 광원(2))으로부터 광을 조사하고, 유리 리본에서 반사한 광이 도달하는 위치에 배치된 촬영 수단(예를 들어 라인 카메라(3))에 의해, 유리 리본을 촬영하는 촬영 스텝과, 촬영 수단으로 촬영된 화상 내에 있어서의, 유리 리본의 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상이며, 그 결함의 종류에 고유한 형상의 2개의 상의 위치 관계에 기초하여, 유리 리본 내에서의 결함의 높이 방향 위치를 산출하는 연산 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
연산 스텝에서, 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상(예를 들어, 상(21, 22))의 한쪽의 상의 촬상 위치로부터 다른 쪽의 상의 촬상 위치까지의 결함의 이동 거리(예를 들어, yd)를 계산하고, 계산한 이동 거리와 유리 리본 내에서의 광의 굴절각에 의해, 유리 리본 내에서의 결함의 높이 방향 위치를 산출하는 방법이어도 된다.
연산 스텝에서, 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상(예를 들어, 상(21, 22))의 외접 직사각형에 있어서의, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이(예를 들어, h)로부터 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이(예를 들어, s)를 감산함으로써 이동 거리를 산출하는 방법이어도 된다.
연산 스텝에서, 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상의 위치 관계로부터 유리 리본의 폭 방향에 있어서의 상의 위치를 변수(예를 들어, 변수 u)로서 포함하는, 미리 정해진 산출식(예를 들어, 식(4)나 식(5))을 사용하여, 결함의 특징량(예를 들어, s나 r)을 산출하고, 당해 특징량을 사용하여 이동 거리를 산출하는 방법이어도 된다.
특징량은 유리 리본의 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이(예를 들어, s)이며, 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형에 있어서의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이로부터 그 직경의 길이를 감산함으로써 이동 거리를 산출하는 방법이어도 된다.
특징량은 결함의 2개의 직경의 비(예를 들어, r)이며, 촬영 수단의 정면 방향의 촬영 위치에 상당하는 화상 내의 라인과 2개의 상의 각 중심을 통과하는 라인이 이루는 각과, 상기의 비에 의해, 이동 거리를 산출하는 방법이어도 된다.
또한, 본 발명에 의한 유리 리본 내 결함 측정 시스템은, 결함의 높이 방향 위치의 측정 대상으로 되는 유리 리본을 반송하는 반송 수단(예를 들어, 반송 롤러(1))과, 유리 리본에 광을 조사하는 광원(예를 들어, 광원(2))과, 유리 리본에서 반사한 광이 도달하는 위치에 배치되고, 유리 리본을 촬영하는 촬영 수단(예를 들어, 라인 카메라(3))과, 촬영 수단으로 촬영된 화상 내에 있어서의, 유리 리본의 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상이며, 결함의 종류에 고유한 형상의 2개의 상의 위치 관계에 기초하여, 유리 리본 내에서의 결함의 높이 방향 위치를 산출하는 연산 수단(예를 들어, 연산 장치(4))을 구비하는 것을 특징으로 한다.
연산 수단이, 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상의 한쪽의 상의 촬상 위치로부터 다른 쪽의 상의 촬상 위치까지의 결함의 이동 거리(예를 들어, yd)를 계산하고, 계산한 이동 거리와 유리 리본 내에서의 광의 굴절각에 의해, 유리 리본 내에서의 결함의 높이 방향 위치를 산출하는 구성이어도 된다.
연산 수단이, 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형에 있어서의, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이(예를 들어, h)로부터 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이(예를 들어, s)를 감산함으로써 이동 거리를 산출하는 구성이어도 된다.
연산 수단이, 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상의 위치 관계로부터 유리 리본의 폭 방향에 있어서의 상의 위치를 변수(예를 들어, 변수 u)로서 포함하는, 미리 정해진 산출식(예를 들어, 식(4)나 식(5))을 사용하여, 결함의 특징량(예를 들어, s나 r)을 산출하고, 당해 특징량을 사용하여 이동 거리를 산출하는 구성이어도 된다.
본 발명에 따르면, 유리 리본의 계면 부근에 결함이 존재하는 경우나, 결함이 큰 경우에도, 유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 2a는 센터 라인을 도시하는 설명도이다.
도 2b는 화상 내에 있어서의 센터 라인에 상당하는 라인을 도시하는 설명도이다.
도 3은 유리 리본 내의 기포의 긴 직경의 방향과 반송 롤러(1)에 의한 반송 방향의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 처리 경과의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형의 영역을 도시하는 설명도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 처리 경과의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 화상 내에 비치는 유리 리본의 예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 제3 실시 형태에 있어서의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 처리 경과의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 화상 내에 비치는 유리 리본의 예를 나타내는 설명도이다.
도 10a는 제1 측정 방법을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 10b는 제1 측정 방법에서 촬영한 결함의 화상의 예를 나타내는 설명도이다.
도 11a는 제2 측정 방법을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 11b는 제2 측정 방법에서 촬영한 결함의 화상의 예를 나타내는 설명도이다.
도 12a는 제3 측정 방법을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 12b는 제3 측정 방법에서 촬영한 결함의 화상의 예를 나타내는 설명도이다.
도 13은 반송되는 유리 리본 내의 결함이 라인 카메라에 촬영될 때의 위치를 도시하는 설명도이다.
도 14는 촬상 거리 yc의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에서는, 유리 리본 내에 있어서의 높이 방향 위치를 측정하는 대상으로 되는 결함의 종별은 기지인 것으로 한다. 또한, 이 결함을 촬영하여 얻어지는 화상 내의 상은, 특징적인 점(이하, 특징점이라고 기재함)을 포함하는 정형의 상인 것으로 한다. 바꾸어 말하면, 본원에 있어서의 높이 방향 위치의 계측 대상으로 되는 결함은, 특징점을 포함하는 정형의 상으로서 촬영된다고 하는 조건을 만족한 결함이다. 이러한 결함의 예로서, 유리 리본 내의 기포를 들 수 있다. 기포는 유리 리본 내에서 타원체가 되고 있다. 그리고, 기포는, 중심이 백색의 타원형의 상으로서 화상 위에 비치고, 중심의 백색 부분을 특징점으로서 사용할 수 있다. 이하의 실시 형태에서는, 결함이 기포인 경우를 예로 하여 설명한다.
[실시 형태 1]
도 1은 본 발명의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 구성예를 도시하는 모식도이다. 본 발명의 유리 리본 내 결함 측정 시스템은 반송 롤러(1)와 광원(2)과 라인 카메라(3)와 연산 장치(4)를 구비한다.
반송 롤러(1)는 유리 리본(5)을 지지하고, 유리 리본(5)을 일정 방향으로 일정 속도로 반송한다. 또한, 유리 리본(5)의 제조 방법으로서, 예를 들어 플로트법을 들 수 있다. 유리 리본(5)은 제조 시에 있어서의 주요한 연신 방향을 따라, 반송 롤러(1)에 의해 반송된다. 유리 리본의 주요한 연신 방향이란, 가이드 부재에 의한 유리 리본의 폭 방향으로의 연신이 아니고, 유리 리본의 진행 방향에 따른 연신의 방향을 의미한다. 이하, 유리 리본의 주요한 연신 방향을, 간단히 유리 리본의 연신 방향이라고 기재한다. 또한, 본 발명에서는, 유리 리본(5)에 있어서의 반송 롤러(1) 측의 표면으로부터 결함(기포)까지의 높이 방향 위치(거리)를 측정한다.
광원(2)은 유리 리본(5)의 2개의 면 중 한쪽 면 측에 배치되고, 유리 리본(5)을 향하여 광을 조사한다. 이 광은 계면(8)으로부터 유리 리본(5)에 입사하고, 유리 리본 내를 통과하여 입사 측과는 반대 측의 계면(9)으로 반사한다. 반사한 광은 입사 측의 계면(8)을 통과하여 라인 카메라(3)에 도달한다. 또한, 도 1에서는 광의 경로를 간략화하여 나타내고 있지만, 도 13의 상단의 측면도에 도시한 바와 같이, 광의 경로는, 광이 계면(8)에 입사할 때, 및 계면(9)에서의 반사 후에 계면(8)을 통과할 때에 각각 굴절한다.
라인 카메라(3)는 광원(2)으로부터 조사되어 유리 리본(5)으로 반사한 광이 도달하는 위치에 배치된다. 구체적으로는, 유리 리본(5)을 기준으로 하여, 광원(2)과 같은 측에 배치된다. 또한, 예를 들어 라인 카메라(3)는 광원(2)을 기준으로 하여, 유리 리본(5)의 반송 방향으로 배치된다. 그리고, 라인 카메라(3)는 유리 리본(5)의 내부를 촬영하고, 촬영 결과로서 화상을 생성한다.
광원(2) 및 라인 카메라(3)의 배치 위치가 정해지는 것에 의해, 광의 경로에 있어서 입사각(α)(도 13의 상단을 참조)도 고정값으로서 결정된다. 또한, 유리 리본(5)의 굴절률(n)도 기지이며, 식(1)을 푸는 것에 의해, 광원(2)으로부터 라인 카메라(3)까지의 광의 경로에 있어서의 굴절각(β)의 값도 고정값으로서 결정되는 것으로 한다.
유리 리본(5)은 반송되고, 라인 카메라(3)는 고정 위치에서 유리 리본(5)의 촬영을 계속하여 행한다. 따라서, 시간 경과와 함께, 유리 리본(5)에 있어서, 촬영되는 개소가 변화한다. 따라서, 라인 카메라(3)의 정면 방향의 촬영 위치의 연결을, 유리 리본(5)의 계면(8)에 정사영하면 직선으로서 표현된다. 이 직선을 센터 라인이라고 칭하는 것으로 한다. 도 2a는 센터 라인을 도시하는 설명도이며, 도 2b는 화상 내에 있어서의 센터 라인에 상당하는 라인을 도시하는 설명도이다. 도 2a는 유리 리본(5)의 상면도이다. 유리 리본(5)의 반송에 수반하여 라인 카메라(3)의 정면의 촬영 위치가 변화하고, 그 연속해 있는 계면에의 정사영을 센터 라인(95)으로서 도시하고 있다. 또한, 도 2b는 라인 카메라(3)에 의해 촬영한 화상을 표현한다. 화상 내에서, 센터 라인(95)에 상당하는 라인(96)을 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 이 라인(96)은 라인 카메라(3)의 정면 방향의 촬영 위치에 대응하는 화소의 연결이라고 할 수 있다. 또한, 센터 라인(95)은 유리 리본(5)의 반송 방향과 평행하고, 센터 라인(95)에 상당하는 화상 내의 라인(96)은 화상 내에 있어서의, 유리 리본(5)의 반송 방향에 상당하는 방향을 표현하고 있다고 할 수 있다. 센터 라인(95)에 상당하는 화상 내의 라인(96)을 반송 방향 라인이라고 기재한다. 또한, 도 2b에서는, 설명을 위하여 반송 방향 라인(96)을 도시했지만, 실제의 촬영 화상에 있어서 반송 방향 라인(96)이 화상 내에 비치고 있는 것은 아니다.
유리 리본(5) 내에 결함(본 예에서는 기포)이 존재하는 경우, 1개의 결함에 기인하여 라인 카메라(3)가 촬영하는 화상 내에서는, 그 결함의 상이 2개 나타난다. 또한, 본 예에서는, 결함이 기포이므로, 화상 내에 나타나는 상은 타원형이며, 그 중심부는 백색이 되어 있다.
연산 장치(4)는 라인 카메라(3)에 의해 촬영된 화상을 참조하여, 결함의 높이 방향 위치를 측정한다. 이 결함의 높이 방향 위치는, 도 13의 상단의 측면도에 있어서 "d"로서 나타낸 길이이다. 즉, 유리 리본(5)에 있어서, 광원(2)과는 반대 측의 계면(9)으로부터 결함까지의 거리이다. 연산 장치(4)는 공통의 결함을 촬영하여 얻어진 쌍으로 되는 상이 중첩되어 있을 경우에, 결함의 종류(본 예에서는 기포)에 고유한 형상의 상(즉, 타원형의 상)의 위치 관계에 기초하여, 유리 리본(5) 내에 있어서의 결함의 높이 방향 위치를 산출한다. 구체적으로는, 연산 장치(4)는 화상 내에서 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형에 있어서의, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 거리로부터 결함(기포)의 직경 중 반송 방향에 평행한 직경의 길이를 감산한 값을 계산한다. 또한, 화상 내에서, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행인 것은, 반송 방향 라인(96)(도 2b 참조)에 평행인 것이다. 연산 장치(4)는 상기의 감산에 의해 구한 값과 유리 리본(5)에서의 굴절각(β)에 의해, 결함의 높이 방향 위치를 산출한다. 이 계산에 대해서는, 도 5를 참조하여 후술한다.
또한, 유리 리본 내의 기포의 긴 직경은, 반송 롤러(1)에 의한 반송 방향(환언하면, 유리 리본(5)의 연신 방향)과 대략 평행이 되고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기포의 긴 직경(72)의 방향과 반송 롤러(1)에 의한 유리 리본(5)의 반송 방향(71)의 어긋남은 최대로 10°이다. 이와 같이, 기포의 긴 직경(72)과 반송 롤러(1)에 의한 반송 방향(71)은 대략 평행이므로, 라인 카메라(3)가 촬영한 화상에 있어서도, 타원형으로서 나타나는 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인(96)(도 2b 참조)도 대략 평행이 된다. 이하, 촬영한 화상에 있어서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인(96)이 평행해져 있을 경우를 예로 하여 설명한다.
또한, 쌍으로 되는 상이 중첩되어 있지 않을 경우에는, 연산 장치(4)는 공지된 방법에 의해, 결함의 높이 방향 위치를 산출하면 된다.
또한, 라인 카메라(3)의 배치 위치는 고정된다. 따라서, 라인 카메라(3)가 촬영한 화상에 있어서의 1 픽셀 분에 따른 실공간에 있어서의 거리도 고정값으로서 정해진다. 화상에 있어서의 1 픽셀 분에 따른 실공간에 있어서의 거리는 기지인 것으로 한다.
이어서, 동작에 대하여 설명한다. 도 4는 본 실시 형태에 있어서의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 처리 경과의 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 광원(2)이 유리 리본(5)에 대하여 광의 조사를 개시한다(스텝 S1).
그리고, 반송 롤러(1)는 반송 롤러(1) 상에 배치된 유리 리본(5)을 일정 방향으로 반송하고, 라인 카메라(3)는 반송되는 유리 리본(5)의 내부의 촬영을 계속해서 한다. 그리고, 라인 카메라(3)는 촬영 결과로서, 화상을 생성한다(스텝 S2). 라인 카메라(3)는 촬영에 의해 얻은 화상을 연산 장치(4)에 송신한다.
유리 리본(5)의 내부에 결함이 존재하는 경우, 스텝 S2에서 얻어진 화상에는, 결함의 상이 포함된다. 본 예에서는, 결함이 기포이므로, 화상 내에는 타원형의 상이 비친다. 또한, 도 13에서 설명한 바와 같이, 결함이 반사 전의 광의 경로와 겹치는 위치(도 13의 상단의 측면도에 나타내는 위치(91))로 이동했을 때와, 결함이 반사 후의 광의 경로와 겹치는 위치(도 13의 상단의 측면도에 나타내는 위치(92))로 이동했을 때에, 각각 상으로서 화상에 비친다. 따라서, 1개의 결함이 존재하는 경우, 화상에는 2개의 상이 비친다. 또한, 결함이 큰 경우나, 결함이 유리 리본(5)의 계면(9)(도 1 참조)의 부근에 존재하는 경우에는, 그 2개의 상은 중첩된다.
연산 장치(4)는 스텝 S2에서 생성된 화상을 수신하면, 화상 내에서, 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형의 영역을 검출한다. 그리고, 그 외접 직사각형의 변 중, 화상 내에서, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향과 평행한 변(즉, 화상 내의 반송 방향 라인과 평행한 변)의 픽셀 수를 카운트한다. 그리고, 연산 장치(4)는 그 근처의 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱함으로써, 그근처의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이를 산출한다(스텝 S3).
도 5는, 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형의 영역을 도시하는 설명도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 중첩되는 2개의 상(21, 22)의 외접 직사각형으로서, 도 5에 도시하는 외접 직사각형(23)이 정해진다. 상(21, 22)은 타원이며, 하나로 합쳐지는 것으로 간주할 수 있다. 도 5에 도시하는 예에서는, 외접 직사각형(23)의 긴 변이 반송 방향 라인(도 2b 참조)과 평행한 것으로 한다. 이 경우, 연산 장치(4)는 상(21, 22)의 외접 직사각형(23)의 긴 변(24)의 픽셀 수를 카운트하고, 그 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱한다. 이 긴 변(24)에 따른 실공간에서의 길이를 "h"로 표현한다. h의 단위는, 예를 들어 ㎛이다.
또한, 결함이 기포일 경우, 상(21)의 중심부(21a)는 화상 위에 있어서 백색이 된다. 이 중심부(21a)는 상(21)의 특징점이다. 연산 장치(4)는 한쪽의 상(21)의 중심부(21a)로부터 외접 직사각형(23)의 짧은 변 중 가까운 쪽의 짧은 변까지의 픽셀 수를 카운트한다. 즉, 도 5에서 부호 A로 나타내는 부분의 픽셀 수를 카운트한다. 연산 장치(4)는 그 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱한다. 이 곱셈 결과는, 도 5에 도시하는 A에 상당하는 부분에 따른 실공간에서의 길이이며, 구체적으로는, 반송 방향에 평행한 결함의 직경(결함의 직경 중 반송 방향에 평행한 직경)의 1/2의 길이이다. 도 5에 도시하는 예에서는, 이 직경은 결함의 긴 직경이다. 연산 장치(4)는 상기의 곱셈 결과를 2배 함으로써, 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이를 산출한다(스텝 S4). 이 결함의 직경의 길이를 s로 한다. s의 단위는, 예를 들어 ㎛이다. 실공간에 있어서의 s/2의 길이에 대응하는 화상 내에서의 개소가, 도 5에서 부호 A로 나타내는 부분이다. 또한, 2개의 상(21, 22)은 하나로 합쳐진다고 간주할 수 있으므로, 도 5에 있어서, A=A'로 간주할 수 있다.
또한, 여기에서는, 상(21)의 중심부(21a)를 사용해서 s를 계산할 경우를 예로 하여 설명했지만, 상(22)의 중심부를 사용해서 s를 계산해도 된다.
또한, 도 5에서는, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 평행해져 있을 경우를 예로 하여 설명하고 있지만, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히는 평행이 되지 않을 경우도 있다. 그러나, 유리 리본 내의 기포의 긴 직경과 유리 리본의 반송 방향의 어긋남은 최대 10°이다(도 3 참조). 따라서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히는 평행하게 되어 있지 않아도, 양자가 평행해져 있는 것으로 간주하고, 상기의 스텝 S3, S4와 마찬가지로 h, s를 계산해도 좋다. 즉, h를 구할 때에는, 중첩되는 2개의 상의 외접 직사각형의 긴 변의 픽셀 수를 카운트하고, 그 픽셀 수에 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱하면 된다. 또한, s를 구할 때에는, 한쪽의 상의 중심부로부터 외접 직사각형의 짧은 변 중 가까운 쪽의 짧은 변까지의 픽셀 수를 카운트하고, 그 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱하고, 그 곱셈 결과를 2배 하면 된다. 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히는 평행하게 되어 있지 않아도, 상기와 같이 h, s를 계산하고, 그 h, s를 사용하여 결함의 높이 방향 위치를 계산해도, 무시할 수 있는 정도의 오차밖에 포함되지 않는다.
이어서, 연산 장치(4)는 스텝 S3에서 산출한 h로부터 스텝 S4에서 산출한 s를 감산한다(스텝 S5). 이 감산 결과를 yd로 한다. yd는, 첫 번째 상이 촬영된 위치로부터 두 번째 상이 촬영된 위치까지의 결함의 이동 거리이다. 즉, 스텝 S5에서 산출되는 yd는, 결함의 상이 촬영되는 2점간의 거리이다. 또한, 실공간에 있어서의 yd의 길이에 대응하는 화상 내에서의 개소가, 도 5에 있어서 부호 B로 나타내는 부분이다.
연산 장치(4)는 스텝 S5에서 산출된 yd와, 미리 정해진 굴절각(β)을 사용하여, 식(2)의 계산을 행하고, 결함의 높이 방향 위치(d)를 계산한다. 즉, yd/(2·tanβ)를 계산하고, 그 계산 결과를 d로 한다(스텝 S6). 결함의 높이 방향 위치(d)는, 유리 리본(5)의 계면(9)(도 1 참조)으로부터 결함까지의 거리이다.
본 실시 형태에 의하면, 동일한 결함에 기인하는 2개의 상이 중첩되어 있어도 그 결함의 높이 방향 위치를 측정할 수 있다. 따라서, 유리 리본의 계면 부근에 결함이 존재하는 경우나, 결함이 큰 경우에도, 유리 리본 내의 결함의 높이 방향 위치를 측정할 수 있다.
또한, 스텝 S4에서 산출한 s는 결함의 긴 직경의 길이이다. 또한, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히 평행하지는 않은 경우에도, 스텝 S4에서 산출한 s를 결함의 긴 직경의 길이로 간주해도, 무시할 수 있는 정도의 오차밖에 포함되지 않는다. 따라서, 결함의 크기(긴 직경의 길이)도 산출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 유리 리본(5)의 한쪽에 광원(2) 및 라인 카메라(3)를 배치하면 된다. 따라서, 제3 측정 방법(도 12a 참조)과 비교하여, 광원(2) 및 라인 카메라(3)의 설치 수를 적게 할 수 있고, 측정을 위하여 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
[실시 형태 2]
본 발명의 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 반송 롤러(1)와 광원(2)과 라인 카메라(3)와 연산 장치(4)를 구비한다(도 1 참조). 유리 리본(5)에 대한 광원(2) 및 라인 카메라(3)의 위치 관계는, 제1 실시 형태와 마찬가지이며, 설명을 생략한다. 제2 실시 형태에서는, 연산 장치(4)에 의한 결함의 높이 방향 위치의 측정 방법이 제1 실시 형태와 상이하다.
제2 실시 형태에서는, 연산 장치(4)는 유리 리본(5) 내의 결함의 특징량을 산출한다. 그리고, 연산 장치(4)는 그 특징량을 사용하여, 중첩되는 2개의 상의 외접 직사각형에 있어서의, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이로부터 유리 리본의 반송 방향에 평행한 결함의 직경(결함의 직경 중, 반송 방향에 평행한 직경)의 길이를 감산한 값을 계산한다. 또한, 연산 장치(4)는 상기의 특징량을 계산할 때에는, 중첩되는 2개의 상의 위치 관계에 기초하여, 미리 정해진 계산식을 사용하여 특징량을 계산한다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 특징량으로서, 유리 리본의 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이를 계산한다.
상기의 특징량을 산출하기 위한 식은, 유리 리본의 단부를 기준으로 하는 상의 특징점에 대응하는 위치의 좌표와, 제1 실시 형태에서 설명한 h와, 2개의 중첩되는 상의 면적을 변수로 하는 함수로서 미리 정해 둔다. 이 특징량(결함의 직경 중, 반송 방향에 평행한 직경)을 결정짓기 위한 계산식은, 예를 들어 이하의 식(4)로 표현할 수 있다.
s=a1u2+a2h2+a3p2+a4uh+a5hp+a6up+a7u+a8h+a9p+a10 식(4)
식(4)에 있어서, "u"는, 유리 리본의 단부를 기준으로 하는 상의 특징점에 대응하는 위치의 좌표이며, 구체적으로는, 반송 방향에 평행한 유리 리본의 측면으로부터 결함의 중심까지의 거리이다. 여기에서는, u의 단위는 mm인 것으로 한다. "h"는, 결함을 촬영한 화상에 기초하여, 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 S3과 같은 계산에 의해 얻어지는 값이다. 여기에서는, h의 단위는 ㎛인 것으로 한다. p는, 결함을 촬영한 화상에 있어서, 2개의 상이 차지하는 영역(2개의 상의 영역의 합집합)의 면적이며, 구체적으로는, 화상 내에서의 픽셀 수로 표현된다. 식(4)에 있어서의 a1 내지 a10은 계수이다. 또한, 식(4)에 있어서의 s는, 유리 리본의 반송 방향에 평행한 결함의 직경이다. 특징량이 되는 직경 s는, 유리 리본의 폭 방향의 결함의 위치에 의해 영향을 받기 쉬우므로, 상기의 변수 u를 포함하는 산출식(예를 들어, 상기의 식(4))을 s의 계산에 사용한다.
또한, 촬영한 화상에 있어서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 평행해져 있을 경우, 상기의 s는 결함의 긴 직경에 해당한다. 단, 화상에 있어서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히 평행하지는 않은 경우에도, 양자는 거의 평행하므로, 상기의 특징량 s는 결함의 긴 직경으로 간주할 수 있다. 이렇게 결함의 긴 직경으로 간주해도, 무시할 수 있는 정도의 오차밖에 포함되지 않고, 결함의 높이 방향 위치의 산출에 영향을 미치지 않는다.
식(4)에 있어서의 계수 a1 내지 a10은, 최소 제곱법에 의해 미리 구해 둔다. 구체적으로는, 샘플이 되는 결함을 사용하여, s, u를 실측한다. 또한, 샘플이 되는 결함을 포함하는 유리 리본에 대하여 제1 실시 형태에서 설명한 스텝 S1 내지 S3과 동일한 처리를 행해 h를 얻는다. 또한, 그때 스텝 S2에서 얻은 화상으로부터 2개의 상 합집합이 되는 영역의 픽셀 수 p를 카운트한다. 샘플이 되는 결함을 복수 개 준비하고, 그들의 각 결함에 대해서, 이렇게 s, u, h, p를 얻는다. s, u, h, p 세트를 복수 세트 얻으면, 그들 s, u, h, p 세트에서, 최소 제곱법에 의해, 식(4)에 있어서의 계수 a1 내지 a10을 구하면 된다.
s는, u, h, p과의 사이에 상관을 갖고 있으며, 최소 제곱법에 의해, 식(4)에 있어서의 각 계수를 구할 수 있다.
연산 장치(4)는 결함의 높이 방향 위치의 측정 대상으로 되는 유리 리본을 촬영함으로써 얻어진 화상으로부터 u, h, p를 구하고, 식(4)에 대입함으로써, s를 산출한다. 그리고, 연산 장치(4)는 h-s(=yd)를 계산하고, 그 계산 결과와 굴절각(β)을 사용하여, 결함의 높이 방향 위치를 산출한다.
이어서, 제2 실시 형태의 동작에 대하여 설명한다. 도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 처리 경과의 예를 나타내는 흐름도이다. 도 4에 도시하는 처리와 마찬가지의 처리에 대해서는, 도 4와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
스텝 S3에서 h를 산출할 때까지의 동작은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
도 7은 화상 내에 비치는 유리 리본의 예를 나타내는 설명도이다. 결함이 존재하는 경우, 화상 내에 결함의 상(21, 22)도 비친다. 또한, 도 7에 나타내는 예에서는, 상의 특징점으로서, 각 상(21, 22)의 중심 부분(21a, 22a)도 백색의 영역으로서 화상 내에 나타난다. 또한, 상(21, 22)의 외접 직사각형(23)을 도시하고 있지만, 외접 직사각형(23)은 화상 내에 비치고 있는 것은 아니다.
스텝 S3 후, 연산 장치(4)는 화상 내에 있어서의 유리 리본의 단부(31)로부터 상의 특징점까지의 픽셀 수를 카운트한다. 즉, 도 7에 있어서 부호 C로 나타내는 부분의 픽셀 수를 카운트한다. 그리고, 연산 장치(4)는 그 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱한다(스텝 S11). 이 곱셈 결과는, 실공간에 있어서의 유리 리본의 단부(측면)로부터 결함까지의 거리 u에 해당한다. 즉, 스텝 S11에서는, u를 산출한다.
단, 상기의 스텝 S11의 설명에서는, 설명을 간단하게 하기 위해서, 유리 리본의 단부(31)가 화상 내에 비치고 있을 경우를 예로 하여 설명하였다. 유리 리본의 단부(31)가 화상 내에 비치고 있지 않을 경우에는, 이하와 같이 하여, 거리 u를 계산하면 된다. 라인 카메라(3)의 설치 위치는 고정이므로, 유리 리본의 단부로부터 라인 카메라(3)에 의해 촬영된 화상 내에 있어서의 유리 리본 단부 측의 단까지의 실공간에 있어서의 거리(u0로 함)는 미리 구해 둘 수 있다. 그리고, 연산 장치(4)는 촬영된 화상에 있어서의 그 단부 부분으로부터 상의 특징점까지의 거리를 계산한다. 이 계산에서는, 예를 들어 화상에 있어서의 그 단부 부분으로부터 특징점까지의 픽셀 수를 카운트하고, 그 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱하면 된다. 연산 장치(4)는 이 거리에, 라인 카메라 설치 위치에 의해 정해지는 u0를 가산함으로써, 실공간에 있어서의 유리 리본의 단부(측면)로부터 결함까지의 거리 u를 산출하면 된다.
또한, 도 7에 나타내는 예에서는, 특징점으로서 상(21)의 중심 부분(21a)을 사용하여, 화상 내에 있어서의 유리 리본의 단부(31)로부터 중심 부분(21a)까지의 거리를 구할 경우를 예로 하고 있다. 특징점으로서, 다른 한쪽의 상(22)의 중심 부분(22a)을 사용해도 된다. 어느 쪽의 중심 부분을 특징점으로서 사용해도, 실공간에 있어서의 유리 리본의 단부(측면)로부터 결함까지의 거리 u를 구할 수 있다. 특징점으로서 중심 부분(21a, 22a)의 어느 쪽을 사용하는지에 의해 픽셀 수의 카운트 결과가 상이하지만, 그 차는 얼마 안 되어서, 거리 u에는 무시할 수 있는 오차밖에 포함되지 않는다. 또한, 특징점으로서, 외접 직사각형(23) 내의 특징적인 점(예를 들어, 외접 직사각형(23)의 어느 쪽인가의 정점)을 사용해도 된다. 이 경우에도, 거리 u에는 무시할 수 있는 오차밖에 포함되지 않는다.
스텝 S11 후, 연산 장치(4)는 중첩되는 2개의 상(21, 22)이 차지하는 영역( 2개의 상의 영역의 합집합)의 면적으로서, 그 영역 내의 픽셀 수 p를 카운트한다(스텝 S12).
그리고, 연산 장치(4)는 스텝 S3, S11, S12에서 구한 h, u, p를, 식(4)에 대입함으로써, 결함의 직경 중, 반송 방향에 평행한 직경 s를 계산한다(스텝 S13). 도 7에 도시한 바와 같이 상의 긴 직경이 반송 방향 라인과 평행해져 있을 경우, 이 직경 s는 결함의 긴 직경이다. 이미 설명한 바와 같이, 촬영 화상에 있어서, 상의 긴 직경이 반송 방향 라인과 완전히는 평행하게 되어 있지 않아도, 양자는 거의 평행하므로, 스텝 S13에서 계산한 직경 s는 결함의 긴 직경으로 간주할 수 있다.
이후의 처리는, 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 S5, S6과 마찬가지이다. 즉, 연산 장치(4)는 스텝 S3에서 산출한 h로부터 스텝 S13에서 산출한 s를 감산함으로써 yd를 구한다(스텝 S5). 그리고, 연산 장치(4)는 yd와 굴절각(β)을 사용하여, 식(2)의 계산을 행하고, 결함의 높이 방향 위치(d)를 계산한다.
제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서도, s의 값을 스텝 S13에서 산출하므로, 결함의 크기(긴 직경)도 구할 수 있다.
[실시 형태 3]
본 발명의 제3 실시 형태는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 반송 롤러(1)와 광원(2)과 라인 카메라(3)와 연산 장치(4)를 구비한다(도 1 참조). 유리 리본(5)에 대한 광원(2) 및 라인 카메라(3)의 위치 관계는, 제1 실시 형태와 마찬가지이며, 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에 있어서도, 연산 장치(4)는 유리 리본(5) 내의 결함의 특징량을 산출하고, 그 특징량을 사용하여 yd를 계산한다. 단, 제2 실시 형태에서는, 특징량으로서 결함의 직경 s를 산출했지만, 제3 실시 형태에서는, 결함의 2개의 직경의 비를 계산한다. 구체적으로는, 연산 장치(4)는 결함의 직경 중 반송 방향에 직교하는 방향의 직경에 대한 반송 방향의 직경의 비율을 결함의 특징량으로서 구한다. 즉, 결함의 직경 중 반송 방향에 직교하는 방향의 직경을 r1로 하고, 반송 방향의 직경을 r2로 하면, r2/r1을 특징량으로서 계산한다. 이하, r2/r1을 r이라고 기재한다.
또한, 촬영한 화상에 있어서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 평행해져 있을 경우, 상기의 r1은 결함의 짧은 직경에 해당하고, r2는 결함의 긴 직경에 해당한다. 즉, 특징량 r로서, 「긴 직경/짧은 직경」을 계산하게 된다. 단, 화상에 있어서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히 평행하지는 않은 경우에도, 양자는 거의 평행하므로, 상기의 r1을 결함의 짧은 직경으로 간주하고, 상기의 r2를 결함의 긴 직경으로 간주할 수 있다. 즉, 화상에 있어서, 결함의 상의 긴 직경과 반송 방향 라인이 완전히 평행하지는 않은 경우에도, 특징량으로서 계산한 r을 결함의 「긴 직경/짧은 직경」으로 간주할 수 있다. 이렇게 간주해도, r에는 무시할 수 있는 정도의 오차밖에 포함되지 않고, 결함의 높이 방향 위치의 산출에 영향을 미치지 않는다.
연산 장치(4)는 결함의 특징량으로서 r을 산출한 후, 그 r을 사용하여 yd(첫 번째의 상이 촬영된 위치로부터 두 번째 상이 촬영된 위치까지의 결함의 이동 거리)를 구한다.
또한, 연산 장치(4)는 상기의 특징량 r을 계산할 때에는, 중첩되는 2개의 상의 위치 관계에 기초하여, 미리 정해진 계산식을 사용하여 특징량을 계산한다.
이 특징량 r을 산출하기 위한 식은, 유리 리본의 단부를 기준으로 하는 상의 특징점에 대응하는 위치의 좌표와, 제1 실시 형태에서 설명한 h와, 2개의 중첩되는 상의 면적을 변수로 하는 함수로서 미리 정해 둔다. 특징량 r을 구하기 위한 계산식은, 예를 들어 이하의 식(5)로 표현할 수 있다.
r=b1u2+b2h2+b3p2+b4uh+b5hp+b6up+b7u+b8h+b9p+b10 식(5)
이 함수에 있어서의 변수 u, h, p는, 제2 실시 형태에서 나타낸 식(4)에 있어서의 변수 u, h, p와 마찬가지이다. 즉, "u"는, 반송 방향에 평행한 유리 리본의 측면으로부터 결함의 중심까지의 거리이다. "h"는, 결함을 촬영한 화상에 기초하여, 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 S3과 같은 계산에 의해 얻어지는 값이다. p는, 결함을 촬영한 화상에 있어서, 2개의 상이 차지하는 영역(2개의 상의 영역의 합집합)의 면적이며, 구체적으로는, 화상 내에서의 픽셀 수로 표현된다. 식(5)에 있어서의 b1 내지 b10은 계수이다. 특징량 r은 유리 리본의 폭 방향의 결함의 위치에 의해 영향을 받기 쉬우므로, 상기의 변수 u를 포함하는 산출식(예를 들어, 상기의 식(5))을 r의 계산에 사용한다.
식(5)에 있어서의 계수 b1 내지 b10은, 최소 제곱법에 의해 미리 구해 둔다. 구체적으로는, 샘플이 되는 결함을 사용하여, r, u를 실측한다. 또한, 샘플이 되는 결함을 포함하는 유리 리본에 대하여 제1 실시 형태에서 설명한 스텝 S1 내지 S3과 동일한 처리를 행해 h를 얻는다. 또한, 그때 스텝 S2에서 얻은 화상으로부터 2개의 상 합집합이 되는 영역의 픽셀 수 p를 카운트한다. 샘플이 되는 결함을 복수 개 준비하고, 그들의 각 결함에 대해서, 이렇게 r, u, h, p를 얻는다. r, u, h, p 세트를 복수 세트 얻으면, 그들 r, u, h, p 세트에서, 최소 제곱법에 의해, 식(5)에 있어서의 계수 b1 내지 b10을 구하면 된다.
r은, u, h, p과의 사이에 상관을 갖고 있으며, 최소 제곱법에 의해, 식(5)에 있어서의 각 계수를 구할 수 있다.
연산 장치(4)는 결함의 높이 방향 위치의 측정 대상으로 되는 유리 리본을 촬영함으로써 얻어진 화상으로부터 u, h, p를 구하고, 식(5)에 대입함으로써 r을 산출한다.
또한, 연산 장치(4)는 촬영된 화상에 있어서, 반송 방향 라인(96)과 2개의 상의 중심을 통과하는 라인이 이루는 각을 θ로 했을 때에, tanθ의 값을 구한다. 그리고, 연산 장치(4)는 h, u, r, tanθ를 사용하여, yd를 계산한다. 연산 장치(4)는 그 yd와 굴절각(β)을 사용하여, 결함의 높이 방향 위치를 산출한다.
이어서, 제3 실시 형태의 동작에 대하여 설명한다. 도 8은 제3 실시 형태에 있어서의 유리 리본 내 결함 측정 시스템의 처리 경과의 예를 나타내는 흐름도이다. 제1 실시 형태나 제2 실시 형태와 마찬가지의 처리에 대해서는, 도 4나 도 6과 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
스텝 S12에서 p를 구할 때까지의 동작(스텝 S1, S2, S3, S11, S12)은 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
스텝 S12 후, 연산 장치(4)는 스텝 S3, S11, S12에서 구한 h, u, p를, 식(5)에 대입함으로써, r(즉, 결함의 직경 중, 반송 방향에 직교하는 방향의 직경의 길이에 대한 반송 방향의 직경의 길이의 비율)을 계산한다(스텝 S21).
도 9는 화상 내에 비치는 유리 리본의 예를 나타내는 설명도이다. 도 7과 마찬가지의 요소에 대해서는, 도 7과 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
스텝 S21 후, 연산 장치(4)는 2개의 중첩되는 상(21, 22)의 외접 직사각형(23)의 변 중, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향과 직교하는 변(환언하면, 화상에 있어서의 반송 방향 라인과 직교하는 변)의 픽셀 수를 카운트한다. 즉, 도 9에 있어서 부호 D로 나타내는 부분의 픽셀 수를 카운트한다. 그리고, 연산 장치(4)는 그 픽셀 수에, 1 픽셀 당의 실공간에서의 거리를 곱한다(스텝 S22). 이 결과 얻어지는 길이를 w로 기재한다. 즉, w는, 도 9에 있어서 부호 D로 나타내는 부분에 대응하는 실공간에서의 길이이다.
또한, 연산 장치(4)는 외접 직사각형의 변 중, 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향과 평행한 변과, 2개의 상(21, 22)의 중심 부분(21a, 22a)을 통과하는 라인이 이루는 각 θ의 정접인 tanθ를 구한다(스텝 S23).
θ는, 2개의 상(21, 22)의 중심 부분(21a, 22a)을 통과하는 라인과 반송 방향 라인이 이루는 각이라고도 할 수 있다. 따라서, 연산 장치(4)는 예를 들어 미리 yc(도 14 참조)의 값을 정해 두고, xcc를 이미 설명한 방법으로 계산하고, 식(3)의 계산을 행함으로써 tanθ를 계산해도 된다. 또는, 다른 방법으로 tanθ를 계산해도 된다.
이어서, 연산 장치(4)는 스텝 S23까지의 처리에서 산출 완료된 h, r, w, tanθ를 사용하여, yd를 산출한다(스텝 S24). 구체적으로는, 연산 장치(4)는 이하에 나타내는 식(6)의 계산을 행함으로써, yd를 계산하면 된다.
yd=(h-r·w)/(1-r·tanθ) 식(6)
연산 장치(4)는 상기의 yd와 미리 정해진 굴절각(β)을 사용하여, 식(2)의 계산을 행하고, 결함의 높이 방향 위치(d)를 계산한다(스텝 S25). 이 계산은, 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 S6과 마찬가지이다.
또한, 스텝 S25에서, 결함의 높이 방향 위치를 구하여 처리를 종료해도 된다. 또한, 다른 실시 형태와 마찬가지로, 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이를 산출할 경우에는, 연산 장치(4)는 h로부터 yd를 감산함으로써 s를 산출하면 된다(스텝 S26).
제3 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태나 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 결함의 특징량으로서, 결함의 직경의 비인 r을 얻을 수도 있다.
상기의 각 실시 형태에 있어서, 연산 장치(4)는 예를 들어 프로그램에 따라서 동작하는 컴퓨터에 의해 실현된다. 예를 들어, 컴퓨터가 프로그램에 따라 연산 장치(4)로서 동작해도 된다.
또한, 상기의 각 실시 형태에서는, 결함이 기포일 경우를 예로 했지만, 본 발명이 측정 대상으로 하는 결함은, 기포에 한정되지 않고, 특징점을 포함하는 정형의 상으로서 촬영된다고 하는 조건을 만족한 결함이면 된다. 이러한 결함으로서, 기포 이외에 이물 등을 들 수 있다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은 유리 리본 내부의 결함의 높이 방향 위치 등의 측정에 적절하게 적용된다.
본 출원을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명확하다.
본 출원은, 2010년 12월 9일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2010-275048호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로 하여 도입된다.
1: 반송 롤러
2: 광원
3: 라인 카메라
4: 연산 장치
5: 유리 리본

Claims (10)

  1. 반송되는 유리 리본에 광원으로부터 광을 조사하고, 상기 유리 리본에서 반사한 광이 도달하는 위치에 배치된 촬영 수단에 의해, 상기 유리 리본을 촬영하는 촬영 스텝과,
    상기 촬영 수단으로 촬영된 화상 내에 있어서의, 상기 유리 리본의 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상이며, 상기 결함의 종류에 고유한 형상의 2개의 상의 위치 관계에 기초하여, 상기 유리 리본 내에서의 상기 결함의 높이 방향 위치를 산출하는 연산 스텝을 포함하는
    것을 특징으로 하는 유리 리본 내 결함 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연산 스텝에서, 상기 2개의 중첩되는 상의 한쪽의 상의 촬상 위치로부터 다른 쪽의 상의 촬상 위치까지의 결함의 이동 거리를 계산하고,
    계산한 상기 이동 거리와 상기 유리 리본 내에서의 광의 굴절각에 의해, 상기 유리 리본 내에서의 상기 결함의 높이 방향 위치를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연산 스텝에서, 상기 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형에 있어서의, 상기 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이로부터 상기 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이를 감산함으로써 상기 이동 거리를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 연산 스텝에서, 상기 2개의 중첩되는 상의 위치 관계로부터 상기 유리 리본의 폭 방향에 있어서의 상의 위치를 변수로서 포함하는, 미리 정해진 산출식을 사용하여, 상기 결함의 특징량을 산출하고, 당해 특징량을 사용하여 상기 이동 거리를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 특징량은 상기 유리 리본의 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이이며, 상기 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형에 있어서의 상기 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이로부터 상기 직경의 길이를 감산함으로써 상기 이동 거리를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 특징량은 상기 결함의 2개의 직경의 비이며, 상기 촬영 수단의 정면 방향의 촬영 위치에 상당하는 화상 내의 라인과 상기 2개의 상의 각 중심을 통과하는 라인이 이루는 각과, 상기 비에 의해, 상기 이동 거리를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 방법.
  7. 결함의 높이 방향 위치의 측정 대상으로 되는 유리 리본을 반송하는 반송 수단과,
    상기 유리 리본에 광을 조사하는 광원과,
    상기 유리 리본에서 반사한 광이 도달하는 위치에 배치되고, 상기 유리 리본을 촬영하는 촬영 수단과,
    상기 촬영 수단으로 촬영된 화상 내에 있어서의, 상기 유리 리본의 동일한 결함에 기인하는 2개의 중첩되는 상이며, 상기 결함의 종류에 고유한 형상의 2개의 상의 위치 관계에 기초하여, 상기 유리 리본 내에서의 상기 결함의 높이 방향 위치를 산출하는 연산 수단을 구비하는
    것을 특징으로 하는 유리 리본 내 결함 측정 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 연산 수단은,
    상기 2개의 중첩되는 상의 한쪽의 상의 촬상 위치로부터 다른 쪽의 상의 촬상 위치까지의 결함의 이동 거리를 계산하고,
    계산한 상기 이동 거리와 상기 유리 리본 내에서의 광의 굴절각에 의해, 상기 유리 리본 내에서의 상기 결함의 높이 방향 위치를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 연산 수단은,
    상기 2개의 중첩되는 상의 외접 직사각형에 있어서의, 상기 유리 리본의 반송 방향에 상당하는 방향에 평행한 변의 픽셀 수에 따른 실공간에서의 길이로부터 상기 반송 방향에 평행한 결함의 직경의 길이를 감산함으로써 상기 이동 거리를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 연산 수단은,
    상기 2개의 중첩되는 상의 위치 관계로부터 상기 유리 리본의 폭 방향에 있어서의 상의 위치를 변수로서 포함하는, 미리 정해진 산출식을 사용하여, 상기 결함의 특징량을 산출하고, 당해 특징량을 사용하여 상기 이동 거리를 산출하는
    유리 리본 내 결함 측정 시스템.
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