KR20160102422A - 형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

측정 장치는, 투명한 피측정물의 표면 및 이면에서의, 소정의 패턴의 반사상을 촬영하는 촬상부와, 촬상부가 촬영한 반사상을 사용하여, 표면 또는 이면의 두께 방향의 위치를 산출하는 연산부를 구비한다. 소정의 패턴은 복수의 요소를 포함하고, 해당 복수의 요소의 각 요소는, 해당 패턴의 연장 방향과 수직인 방향으로 형성되는 일단부와 타단부가, 해당 연장 방향으로 서로 어긋나 있다.

Description

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

본 발명은 형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 유리판 등의 투명한 피측정물의 표면 또는 이면의 형상을 측정하는 측정 장치가 있다. 이 측정 장치는, 직선적인 패턴이 피측정물의 상방에 배치되어 있고, 해당 패턴의 연장 방향에 대하여 수직인 방향에서 본 반사상의 위치로부터, 표면 또는 이면의 국소적인 법선 벡터를 구하여 피측정물의 표면 또는 이면의 형상을 산출한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

국제 공개 제2011/158869호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 측정 장치에 있어서는, 피측정물의 판 두께가 얇아지면, 표면에 의한 반사상과, 이면에 의한 반사상이 겹쳐 버려, 판 두께 방향의 위치의 산출 정밀도가 저하되어 버린다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 보다 얇은 피측정물이어도, 표면 또는 이면의 판 두께 방향의 위치를 고정밀도로 산출할 수 있는 형상 측정 장치, 형상 측정 방법 및 유리판의 제조 방법을 제공한다.

(1) 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 일 형태는, 투명한 평판인 피측정물에 대향하는 한쪽 또는 다른 쪽에 배치된 소정의 패턴과, 상기 피측정물의 표면 및 이면에서의 상기 소정의 패턴의 각각의 반사상이 상기 소정 패턴의 연장 방향과 수직인 분리 방향으로 분리되도록 구성되고, 상기 피측정물의 표면 및 이면에서의 상기 소정의 패턴의 반사상을 촬영함으로써 상기 표면 및 이면 각각의 반사상을 포함하는 화상을 생성하는 촬상부와, 상기 피측정물과 상기 소정 패턴과 상기 촬상부의 위치 관계를 기초로, 상기 촬상부가 촬영한 반사상으로부터, 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 경사 각도를 산출하는 연산부와, 산출된 상기 경사 각도에 기초하여 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 형상을 결정하는 결정부를 구비하고, 상기 소정의 패턴은 복수의 요소를 포함하고, 상기 복수의 요소의 각 요소는, 상기 연장 방향과 수직인 방향으로 형성되는 일단부와 타단부가, 상기 연장 방향으로 서로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치이다.

(2) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (1)에 기재된 형상 측정 장치이며, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 상기 연장 방향으로 반복 배치되어 있다.

(3) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (1) 또는 (2)에 기재된 형상 측정 장치이며, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 긴 형상으로 형성되어 있다.

(4) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 측정 장치이며, 상기 복수의 요소 중 인접하는 제1 요소와 제2 요소는, 상기 제1 요소가, 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 한쪽 방향인 제1 방향으로 어긋나게 형성되고, 상기 제2 요소가, 상기 제1 요소측의 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 다른 한쪽 방향인 제2 방향으로 어긋나게 형성되어 있다.

(5) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 측정 장치이며, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소끼리 이격하여 형성되어 있다.

(6) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 측정 장치이며, 상기 소정의 패턴은, 상기 복수의 요소에 의해 정현파의 형상으로 형성되어 있다.

(7) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 측정 장치이며, 상기 소정의 패턴은, 상기 복수의 요소에 의해 형성되어 있는 제1 패턴열과, 상기 제1 패턴열과 평행하게 배치된 제2 패턴열이며, 상기 제1 패턴열과 선 대칭인 제2 패턴열을 갖는다.

(8) 또한, 본 발명의 다른 형태는, 투명한 평판인 피측정물에 대향하는 한쪽 또는 다른 쪽에 배치된 소정의 패턴의, 상기 피측정물의 표면 및 이면에서의 각각의 반사상이, 상기 소정 패턴의 연장 방향과 수직인 분리 방향으로 분리된 화상으로서 촬영되는 제1 공정과, 상기 피측정물과 상기 소정 패턴과 상기 화상을 촬영한 위치와의 위치 관계를 기초로, 상기 제1 공정에서 촬영한 반사상으로부터, 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 경사 각도를 산출하는 제2 공정과, 산출된 상기 경사 각도에 기초하여 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 형상을 결정하는 제3 공정을 갖고, 상기 소정의 패턴은 복수의 요소를 포함하고, 상기 복수의 요소의 각 요소는, 상기 연장 방향과 수직인 방향으로 형성되는 일단부와 타단부가, 상기 연장 방향으로 서로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법이다.

(9) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (8)에 기재된 형상 측정 방법이며, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 상기 연장 방향으로 반복 배치되어 있다.

(10) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (8) 또는 (9)에 기재된 형상 측정 방법이며, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 긴 형상으로 형성되어 있다.

(11) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 형상 측정 방법이며, 상기 복수의 요소 중 인접하는 제1 요소와 제2 요소는, 상기 제1 요소가, 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 한쪽 방향인 제1 방향으로 어긋나게 형성되고, 상기 제2 요소가, 상기 제1 요소측의 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 다른 한쪽 방향인 제2 방향으로 어긋나게 형성되어 있다.

(12) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 형상 측정 방법이며, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소끼리 이격하여 형성되어 있다.

(13) 또한, 본 발명의 다른 형태는, (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 형상 측정 방법이며, 상기 소정의 패턴은, 상기 복수의 요소에 의해 정현파로 형성되어 있다.

(14) 또한, 본 발명의 다른 형태는, 유리의 원재료를 용융하여 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 상기 용융 유리를 연속된 판형의 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 상기 유리 리본을 이동시키면서 서서히 냉각하는 서냉 공정과, 상기 유리 리본의 표면 형상을 측정하는 측정 공정과, 유리 리본을 절단하는 절단 공정과, 상기 측정 공정의 측정 결과에 기초하여 상기 서냉 공정에서의 서냉 조건을 제어하는 제어 공정을 갖는 유리판의 제조 방법이며, 상기 측정 공정은, 상기 유리 리본을 측정 대상으로 한 (8) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 형상 측정 방법을 사용하여 측정을 행하는 공정이다.

본 발명에 따르면, 보다 얇은 피측정물이어도, 표면 또는 이면의 판 두께 방향의 위치를 고정밀도로 산출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 형상 측정 장치(10)의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 동 실시 형태에서의 패턴 표시물(11)과 카메라(12)의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 동 실시 형태에서의 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴을 도시하는 도면이다.
도 4는 동 실시 형태에서의 연산 장치(13)의 구성을 도시하는 개략 블록도이다.
도 5는 동 실시 형태에서의 카메라(12)가 촬영하는 반사상의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 동 실시 형태에서의 표면 위치 산출부(33)의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 동 실시 형태에서의 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴의 다른 예(1)이다.
도 8은 동 실시 형태에서의 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴의 다른 예(2)이다.
도 9는 동 실시 형태에서의 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴의 다른 예(3)이다.
도 10은 동 실시 형태에서의 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴의 다른 예(4)이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 유리판의 제조 라인의 개략 설명도이다.
도 12는 동 실시 형태에서의 유리판의 제조 방법의 공정을 도시하는 흐름도이다.

[제1 실시 형태]

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 형상 측정 장치(10)의 구성을 도시하는 모식도이다. 형상 측정 장치(10)는, 회전하는 복수의 롤러 위를 흐르고 있는 유리판(G) 등, 투명한 피측정물의 표면 및 이면에서의, 패턴 표시물(11)에 인쇄되어 있는 패턴의 반사상을 사용하여, 피측정물의 표면 및 이면의 형상을 산출한다. 도 1에 있어서, 유리판(G)이 흐르는 방향을 y축이라 하고, 유리판(G)의 표면을 따른 축이며, y축과 수직인 축을 x축이라 하고, 유리판(G)의 표면과 수직인 방향(이하, 판 두께 방향 또는 두께 방향이라고 함)을 z축이라 한다.

형상 측정 장치(10)는, 카메라(12)와 연산 장치(13)를 포함하여 구성된다. 카메라(12)는, 피측정물의 표면 및 이면에서의, 패턴의 반사상을 촬영한다. 연산 장치(13)는, 카메라(12)가 촬영한 반사상을 사용하여, 피측정물의 표면 및 이면의 형상을 산출한다.

도 2는, 패턴 표시물(11)과 카메라(12)의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 2에 있어서, 부호(R1)를 붙인 일점쇄선은, 패턴 표시물(11)의 패턴의, 유리판(G)의 표면에 의한 반사상을 연결하는 광선을 나타낸다. 또한, 부호(R2)를 붙인 파선은, 패턴 표시물(11)의 패턴의, 유리판(G)의 이면에 의한 반사상을 연결하는 광선을 나타낸다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 패턴 표시물(11)의 패턴의, 유리판(G)의 표면에 의한 반사상과, 유리판(G)의 이면에 의한 반사상이 촬영되도록, 카메라(12)는 설치되어 있다. 이와 같이 설치되어 있으므로, 이면에 의한 반사상은, 표면에 의한 반사상보다 패턴 표시물(11)의 패턴의 연장 방향에 수직인 방향으로 어긋난 상으로서 카메라(12)에 의해 촬영된다. 또한, 도 2에서는, 패턴 표시물(11)과 카메라(12)는 유리판(G)에 대향하는 한쪽인 상방에 설치되어 있지만, 유리판(G)에 대향하는 다른 쪽인 하방에 설치되어 있어도 된다.

도 3은, 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴을 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴은, 우측으로 기운 직사각형(제1 요소)과, 좌측으로 기운 직사각형(제2 요소)이 교대로 반복 배열된 것이다. 또한, 직사각형에 한정되지 않고, 평행사변형, 혹은 코너부가 원호로 되어 있는 직사각형이나 평행사변형 등의 긴 형상이어도 된다. 패턴의 배열 방향은, 패턴 표시물(11)의 연장 방향, 즉 x축 방향이다. 패턴 표시물(11)의 패턴의 유리판(G)에서의 표리면에서의 반사상을 촬상한 경우, 표면에서의 반사상에 대하여, 이면에서의 반사상이 어긋나는 방향(분리 방향)은, 도 2의 y축 방향이다. 즉, 패턴 표시물(11)의 패턴의 연장 방향인 x축 방향에 수직인 방향이다. 패턴 표시물(11)에 있어서, 각 직사각형은 기울어져 있으므로, x축 방향에 수직인 방향의 일단부와 타단부가, x축 방향(패턴 표시물(11)의 연장 방향)으로 어긋나 있다. 이에 의해, 표면에서의 반사상과, 이면에서의 반사상이, 보다 얇은 판 두께일 때까지 겹치지 않도록 할 수 있다.

도 4는, 연산 장치(13)의 구성을 도시하는 개략 블록도이다. 연산 장치(13)는, 반사상 취득부(31), 분리부(32), 표면 위치 산출부(33), 이면 위치 산출부(34)를 포함하여 구성된다. 반사상 취득부(31)는, 카메라(12)가 촬영한, 반사상을 포함하는 화상을 취득한다. 분리부(32)는, 카메라(12)가 촬영한 화상으로부터, 표면에 의한 반사상과, 이면에 의한 반사상을 분리한다. 또한, 본 실시 형태에서의 분리부(32)는, 표면에 의한 반사상과, 이면에 의한 반사상이 겹쳐 있지 않은 것을 전제로, 이들 반사상의 사이를 검출하여 분리를 행한다.

표면 위치 산출부(33)는, 분리부(32)가 분리한 표면에 의한 반사상에서의, 패턴의 각 직사각형에 대응하는 상의, 패턴의 배열 방향과 수직인 방향의 위치를 나타내는 값을 산출한다. 표면 위치 산출부(33)는, 해당 위치를 나타내는 값을, 표면의 국소적인 기울기(경사 각도)로 변환한다. 변환 방법은, 미리 기억해 둔 LUT(Look Up Table)를 사용해도 되고, 패턴의 배열 방향과 수직인 방향의 위치를 나타내는 값과, 표면의 국소적인 기울기를 나타내는 값과의 관계식을 사용하여 산출해도 된다.

또한, 이들 LUT 및 관계식은, 유리판(G)의 표면과 패턴 표시물(11)과 카메라(12)의 위치 관계에 따른 것이다. 구체적으로는, 패턴 표시물(11)의 직사각형으로부터 유리판(G)의 표면으로 소정의 입사각으로 광선이 입사하고, 유리판(G)의 표면에서 반사된 반사 광선이, 입사각과 동등한 반사각으로 출사했을 때 카메라(12)에 도달하는 것을 이용하여, 유리판(G)의 표면의 기울기를 산출한다. 또한, 표면의 국소적인 기울기를 나타내는 값으로서, 도 1에서의 표면의 z 좌표값의 y 좌표값에 의한 편미분값을 사용하지만, 표면의 국소 법선 벡터의 yz 성분을 사용해도 된다. 표면 위치 산출부(33)는, 산출한 표면의 국소적인 기울기를 나타내는 값을, y축 방향으로 적분함으로써, 표면 위치(z 좌표값)의 y축 방향의 분포(형상)를 산출한다. 이에 의해, 유리판(G)의 y축 방향의 굴곡 등을 검출할 수 있다.

이면 위치 산출부(34)는, 분리부(32)가 분리한 이면에 의한 반사상에서의, 패턴의 각 직사각형에 대응하는 상의, 패턴의 배열 방향과 수직인 방향의 위치를 나타내는 값을 산출한다. 이면 위치 산출부(34)는, 해당 위치를 나타내는 값을, 이면의 국소적인 기울기(경사 각도)로 변환한다. 변환 방법은, 표면 위치 산출부(33)와 마찬가지로, 미리 기억해 둔 LUT(Look Up Table)를 사용해도 되고, 패턴의 배열 방향과 수직인 방향의 위치를 나타내는 값과, 이면의 국소적인 기울기를 나타내는 값과의 관계식을 사용하여 산출해도 된다.

또한, 이들 LUT 및 관계식은, 표면의 경우와 마찬가지로, 유리판(G)의 이면과 패턴 표시물(11)과 카메라(12)의 위치 관계에 따른 것이다. 또한, 이면의 국소적인 기울기를 나타내는 값으로서, 도 1에서의 이면의 z 좌표값의 y 좌표값에 의한 편미분값을 사용하지만, 이면의 국소 법선 벡터의 yz 성분을 사용해도 된다. 이면 위치 산출부(34)는, 산출한 이면의 국소적인 기울기를 나타내는 값을, y축 방향으로 적분함으로써, 이면 위치(z 좌표값)의 y축 방향의 분포(형상)를 산출한다. 이에 의해, 유리판(G)의 y축 방향의 굴곡 등을 검출할 수 있다.

도 5는, 카메라(12)가 촬영하는 반사상의 예를 도시하는 도면이다. 도 5는, 카메라(12)가 촬영한 화상 중, 반사상의 일부분을 확대한 화상(G1)이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 표면에 의한 반사상(Im1)과, 이면에 의한 반사상(Im2)은, 서로 이격되어 있다.

도 6은, 표면 위치 산출부(33)의 동작을 설명하는 흐름도이다. 표면 위치 산출부(33)는, 분리부(32)가 분리한 표면에 의한 반사상을, 패턴을 구성하는 직사각형 각각의 반사상으로 분리한다(S1). 도 3에 도시한 바와 같이, 패턴을 구성하는 직사각형끼리는 이격되어 있으므로, 직사각형 각각의 상으로의 분리도 반사상끼리의 사이를 검출함으로써, 용이하게 행할 수 있다.

이어서, 표면 위치 산출부(33)는, 분리한 반사상 각각에 대하여, 그 직사각형의 무게 중심을 통과하고, 그 직사각형의 긴 변과 평행한 직선을 산출한다(S2). 예를 들어, 표면 위치 산출부(33)는, 해당 직사각형의 상을 구성하는 전체 화소로부터, 최소 제곱법에 의해 산출한다. 이때, 각 화소의 화소값에 따라 가중치 부여를 해도 된다. 이어서, 표면 위치 산출부(33)는, 해당 직선 중, 미리 정한 y 좌표값을 취하는 점의 x 좌표값의 어긋남을 산출한다. 이어서, 표면 위치 산출부(33)는, 해당 x 좌표값의 어긋남을 직사각형의 위치의 y축 방향의 어긋남으로 변환한다(S3). 여기서, x 좌표값의 어긋남이란, 해당 점의 x 좌표값에서, 예를 들어 미리 기억해 둔, 표면의 기울기가 「0」일 때의 해당 점의 x 좌표값을 뺀 값이다. 또한, 해당 점의 x 좌표값의 어긋남으로부터, 직사각형의 위치의 y축 방향의 어긋남으로의 변환은, 직사각형의 기울기에 기초하여 행한다. 예를 들어, 직사각형이 y축에 대하여 30도 기울어져 있으면, 직사각형의 위치의 y축 방향의 어긋남은, 해당 점의 x 좌표값의 어긋남의 2배로 된다. 이때, 직사각형의 기울기 방향에 따른 정부(正負)도 고려한다.

이어서, 표면 위치 산출부(33)는, 인접하는 직사각형에 대하여 산출한 y 좌표값의 어긋남과의 평균을 취한다(S4). 즉, 오른쪽으로 기운 직사각형에 대하여 산출한 y 좌표값의 어긋남과, 그 옆의 왼쪽으로 기운 직사각형에 대하여 산출한 y 좌표값의 어긋남과의 평균을 취한다. 이어서, 표면 위치 산출부(33)는, 평균을 취한 y 좌표값을 표면의 기울기로 변환한다(S5). 이어서, 표면 위치 산출부(33)는, 표면의 기울기를 y축 방향으로 적분함으로써, 표면의 z 좌표값의 분포(형상)를 얻는다(S6).

이와 같이, 오른쪽으로 기운 직사각형에 대하여 산출한 위치의 y축 방향의 어긋남과, 그 옆의 왼쪽으로 기운 직사각형에 대하여 산출한 위치의 y축 방향의 어긋남과의 평균을 취함으로써, 패턴 표시물(11)이나 카메라(12)의 설치 위치가 어긋나 있었을 때 등에 발생하는 오차를 억제할 수 있다. 예를 들어, 패턴 표시물(11)의 설치 위치가, x축 방향으로 어긋나 있었을 때에는, 오른쪽으로 기운 직사각형에 의한 반사상과, 왼쪽으로 기운 직사각형에 의한 반사상은, 설치 위치의 어긋남에 따른 양만큼 어긋난다. 그리고, 상술한 스텝 S3에 의한 변환 결과, 오른쪽으로 기운 직사각형의 위치의 y축 방향의 어긋남과, 왼쪽으로 기운 직사각형의 위치의 y축 방향의 어긋남은, 정부가 반대인 오차를 포함하게 된다. 따라서, 이들의 평균을 취함으로써, 설치 위치가 어긋나 있었을 때 등에 발생하는 오차를 없애고, 억제할 수 있다.

도 7은, 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴의 다른 예(예 1)이다. 도 7에 도시하는 예에서는, 도 3의 패턴(제1 패턴열)과 평행하게 배치된 제2 패턴열이며, 도 3의 패턴과 상하 방향으로 선 대칭인 제2 패턴열을 갖는다. 이러한 패턴을 사용할 때에는, 이점쇄선의 직사각형(AG)으로 둘러싼, 4개의 직사각형에 대응하는 반사상으로부터 얻어진 위치의 y축 방향의 어긋남의 평균을 취함으로써, 패턴 표시물(11)이나 카메라(12)의 설치 위치가 어긋나 있었을 때 등에 발생하는 오차를 억제할 수 있다.

도 8, 도 9, 도 10은, 패턴 표시물(11)에 인쇄된 패턴의 다른 예(예 2 내지 예 4)이다. 도 8과 같이 지그재그(zigzag)선으로 함으로써, 도 3과 마찬가지로, 당해 패턴의 각 요소는, x축 방향(패턴 표시물(11)의 연장 방향)에 수직인 방향의 일단부와 타단부가 x축 방향으로 어긋나 있기 때문에, 표면에서의 반사상과, 이면에서의 반사상이, 보다 얇은 판 두께일 때까지 겹치지 않도록 할 수 있다.

도 9와 같이, 지그재그선을, 징검다리식(at intervals) 블록으로 구성함으로써, 표면에서의 반사상과, 이면에서의 반사상이, 보다 얇은 판 두께일 때까지 겹치지 않도록 할 수 있고, 또한 요소 간의 분리도 용이해진다.

또한, 도 10과 같이, 지그재그선의 코너를 둥글게 한 사인 커브(정현파)형의 선으로 해도 된다. 이와 같이 구성함으로써 x축 방향으로 정보가 누락되는 포인트가 없어지는 점에서 바람직하다.

상술한 실시 형태에서는, 유리판(G)의 표면의 두께 방향의 위치와, 이면의 두께 방향의 위치를 산출하고 있지만, 어느 한쪽만을 산출하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 패턴은 패턴 표시물(11)에 인쇄되어 있었지만, 패턴 표시물(11) 대신에 패턴 표시 장치를 구비하고, 해당 패턴 표시 장치가 패턴을 표시하여, 촬영 장치(1)에 그 반사상을 촬영시키도록 해도 된다. 패턴 표시 장치에 의한 표시 방법은, 패턴의 형상을 한 LED(Light Electric Diode)를 배치하여, 해당 LED를 발광시켜도 되고, LED 등 발광 장치의 전방면에, 패턴의 형상을 한 구멍이 뚫린 슬릿을 배치해도 된다.

이와 같이, 형상 측정 장치(10)는, 투명한 피측정물의 표면 및 이면에서의, 소정의 패턴의 반사상을 촬영하는 카메라(12)(촬상부)와, 카메라(12)가 촬영한 반사상을 사용하여, 표면 또는 이면의 형상을 산출하는 연산 장치(13)(연산부, 결정부)를 구비하고, 소정의 패턴은, 표면에서의 반사상에 대하여, 이면에서의 반사상이 어긋나는 분리 방향(y축 방향)의 일단부와 타단부가, 분리 방향과 수직인 연장 방향(x축 방향)으로 어긋나 있는 요소를 포함한다.

이에 의해, 표면에서의 반사상과, 이면에서의 반사상이, 보다 얇은 판 두께일 때까지 겹치지 않도록 할 수 있다. 이로 인해, 위치를 측정하는 면에서의 반사상 전체를 사용하여, 해당 면의 두께 방향의 위치를 고정밀도로 산출할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 있어서, 요소가 반복 배치되어 있고, 요소끼리는 이격되어 있다.

이에 의해, 요소 각각에 의한 반사상을 용이하게 분리할 수 있다. 이로 인해, 요소의 반사상끼리에 의한 간섭을 받지 않고, 표면 또는 이면의 두께 방향의 위치를 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 있어서, 우측으로 기운 직사각형(제1 요소)에서의 제2 방향과, 좌측으로 기운 직사각형(제2 요소)에서의 상기 제2 방향은 반대 방향이며, 우측으로 기운 직사각형과, 좌측으로 기운 직사각형이 반복 배치되어 있다.

이에 의해, 패턴 표시물(11)이나 카메라(12)의 설치 부정 등에 의한 오차를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 있어서, 소정의 패턴은, 제1 요소와 제2 요소가 반복 배치되어 있는 제1 패턴열과, 제1 패턴열과 평행하게 배치된 제2 패턴열이며, 제1 패턴열과 선 대칭인 제2 패턴열을 갖는다.

이에 의해, 패턴 표시물(11)이나 카메라(12)의 설치 부정 등에 의한 오차를 억제할 수 있다.

[제2 실시 형태]

이하, 유리판의 제조 라인에서의 형상 측정 장치(10)의 적용예에 대하여 설명한다. 도 11은, 형상 측정 장치(10)를 적용한 유리판의 제조 라인의 개략 설명도이다. 도 11에 도시하는 제조 라인에서의 유리판의 제조 방법은, 유리 원재료를 용융하여 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 상기 용융 유리를 연속된 판형의 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 상기 유리 리본을 이동시키면서 서서히 냉각하는 서냉 공정과, 유리 리본을 절단하는 절단 공정을 갖는 유리판의 제조 방법에 있어서, 상기 서냉 공정과 상기 절단 공정의 사이에서 유리 리본의 기준면으로부터의 높이 방향 좌표를 본 발명의 형상 측정 장치로 측정하는 측정 공정과, 상기 측정 공정에서 얻어진 높이 방향 좌표에 기초하여 상기 서냉 공정에서의 서냉 조건을 제어하는 제어 공정을 더 갖는 것을 특징으로 한다. 도 12에, 유리판의 제조 방법의 공정을 도시한다.

구체적으로는, 유리판의 제조 공정 중에서, 본 발명의 측정 방법으로 얻어지는 두께 방향의 데이터의 결과로부터, 유리 리본의 휨이 크다고 판단된 경우에는, 그 휨의 크기, 지점을 고려하여, 서냉 공정에서의 서냉 조건, 예를 들어 냉각 속도 조건, 냉각 온도 조건을 변경한다. 이에 의해, 휨에 의한 형상 불량이나 휨에 의한 깨짐을 방지하고, 나아가 수율 높게 유리판을 제조할 수 있다.

성형 공정에는 플로트법, 롤 아웃법, 다운 드로우법, 퓨전법 등 다양한 것이 있으며, 본 발명은 이들 중 어느 하나, 혹은 그 밖의 방법을 적절히 사용할 수 있다. 도 11의 예에서는, 플로트법을 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

용융 공정(도 12의 S1)에서는, 규사, 석회석, 소다회 등의 원재료를 유리 제품의 조성에 맞추어 조합하여 혼합한 배치를 용융 가마에 투입하고, 유리의 종류에 따라 약 1400℃ 이상의 온도로 가열 용융하여 용융 유리를 얻는다. 예를 들어, 용융 가마의 일단부로부터 용융 가마 내에 배치를 투입하고, 중유를 연소하여 얻어지는 화염 혹은 천연 가스를 공기와 혼합하여 연소하여 얻어지는 화염을 이 배치에 분사하고, 약 1550℃ 이상의 온도로 가열하여 배치를 녹임으로써 용융 유리를 얻는다. 또한, 전기 용융로를 사용하여 용융 유리를 얻어도 된다.

성형 공정(도 12의 S2)에서는, 용융 공정에서 얻어진 용융 유리를 용융 가마 하류부(201)로부터 용융 주석욕(203)으로 도입하고, 용융 주석(202) 상에 용융 유리를 띄워 도면 중의 반송 방향으로 진행시킴으로써 연속된 판형의 유리 리본(204)(유리판(G)에 상당함)으로 한다. 이때, 소정의 판 두께의 유리 리본(204)을 성형하기 위해, 유리 리본(204)의 폭 방향의 양쪽 사이드 부분에 회전하는 롤(톱 롤(205))을 가압하고, 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 사용하여 서냉로(210) 내에서 도면 중의 반송 방향으로 이동시켜, 유리 리본(204)의 온도를 서서히 냉각하고, 계속해서 서냉로(210)로부터 나와 절단 공정에 이르는 동안에 더 상온 가까이까지 냉각시킨다. 서냉로(210)는, 연소 가스나 전기 히터에 의해 제어된 열량을 공급하여 서냉을 행하기 위한 기구를 로 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 종류에 따라 다르지만 통상은 150 내지 250℃까지 냉각되어 있다. 이 서냉 공정은, 유리 리본(204) 내부의 잔류 응력을 제거하는 것과, 유리 리본(204)의 온도를 낮출 목적으로 실시된다. 서냉 공정에 있어서, 유리 리본(204)은 측정부(211)(형상 측정 장치(10)에 상당함)를 통과하고, 또한 그 후, 유리 리본 절단부(212)까지 반송된다. 유리 리본 절단부(212)에 있어서 상온 가까이까지 서냉된 유리 리본(204)이 절단되고, 직사각 형상의 유리판이 얻어진다(절단 공정, 도 12의 S6). 또한, 유리 리본 절단부(212)에서의 유리 리본의 온도는, 그 장소의 분위기 온도 내지 50℃인 것이 통례이다.

측정 공정(도 12의 S4)에서의 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, 또한 유리 리본(204)의 온도가 200℃ 이하에 있는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 측정부(211)는, 절단 공정의 직전에 설치할 수도 있지만, 측정 공정으로부터 얻어지는 데이터를 절단 공정에 반영시키는 경우에는, 유리 리본(204)의 이동 속도에 따라 다르지만, 절단 위치로부터 30cm 이상, 특히 1m 이상 이격된 위치에 측정부(211)를 설치하는 것이 바람직하다.

제어 공정(도 12의 S5)에서는, 측정 공정에서 얻어진 두께 방향 좌표에 기초하여, 서냉로(210) 내의 서냉 조건을 연산하는 제어 수단(도시 생략)을 이용한다. 이 제어 수단에 의해, 서냉로(210)에 전달되는 서냉 조건의 명령에 따라, 서냉로(210) 내에 설치되어 있는 연소 가스나 전기 히터 등의 조건을 변경한다. 이에 의해, 유리 리본(204)에 부분적으로 제공하는 에너지, 혹은 제공하는 에너지의 속도를 바꾸어, 휨 등의 변형을 억제하는 제어가 가능하다.

이에 의해, 표면 또는 이면의 두께 방향의 위치를 측정한 결과를 이용하여, 형상에 대한 품질이 높은 유리판을 제조할 수 있게 된다.

또한, 도 1에서의 연산 장치(13)의 기능을 실현하기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하고, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 읽어들이게 하여 실행함으로써, 연산 장치(13)를 실현해도 된다. 또한, 여기서 말하는 「컴퓨터 시스템」이란, OS나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하기로 한다.

또한, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉시블 디스크, 광자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 가반 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치를 말한다. 또한 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 통하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간 동안, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트로 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함하기로 한다. 또한, 상기 프로그램은, 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 되고, 또한 전술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이어도 된다.

상기 실시 형태에서는, 피측정물로서 유리를 상정했지만, 수지판 등의 투명한 평판의 검사에도 본 발명을 적용할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명했지만, 구체적인 구성은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.

본 출원은 2013년 12월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-272661호에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따르면, 보다 얇은 피측정물이어도, 표면 또는 이면의 판 두께 방향의 위치를 고정밀도로 산출할 수 있다.

10: 형상 측정 장치
11: 패턴 표시물
12: 카메라
13: 연산 장치
31: 반사상 취득부
32: 분리부
33: 표면 위치 산출부
34: 이면 위치 산출부

Claims (14)

1. 투명한 평판인 피측정물에 대향하는 한쪽 또는 다른 쪽에 배치된 소정의 패턴과,
   상기 피측정물의 표면 및 이면에서의 상기 소정의 패턴의 각각의 반사상이 상기 소정 패턴의 연장 방향과 수직인 분리 방향으로 분리되도록 구성되고, 상기 피측정물의 표면 및 이면에서의 상기 소정의 패턴의 반사상을 촬영함으로써 상기 표면 및 이면 각각의 반사상을 포함하는 화상을 생성하는 촬상부와,
   상기 피측정물과 상기 소정 패턴과 상기 촬상부의 위치 관계를 기초로, 상기 촬상부가 촬영한 반사상으로부터, 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 경사 각도를 산출하는 연산부와,
   산출된 상기 경사 각도에 기초하여 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 형상을 결정하는 결정부를 구비하고,
   상기 소정의 패턴은 복수의 요소를 포함하고, 상기 복수의 요소의 각 요소는, 상기 연장 방향과 수직인 방향으로 형성되는 일단부와 타단부가, 상기 연장 방향으로 서로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 상기 연장 방향으로 반복 배치되어 있는, 형상 측정 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 긴 형상으로 형성되어 있는, 형상 측정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 요소 중 인접하는 제1 요소와 제2 요소는, 상기 제1 요소가, 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 한쪽 방향인 제1 방향으로 어긋나게 형성되고, 상기 제2 요소가, 상기 제1 요소측의 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 다른 한쪽 방향인 제2 방향으로 어긋나게 형성되어 있는, 형상 측정 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소끼리 이격하여 형성되어 있는, 형상 측정 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 패턴은, 상기 복수의 요소에 의해 정현파의 형상으로 형성되어 있는, 형상 측정 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 패턴은, 상기 복수의 요소에 의해 형성되어 있는 제1 패턴열과, 상기 제1 패턴열과 평행하게 배치된 제2 패턴열이며, 상기 제1 패턴열과 선 대칭인 제2 패턴열을 갖는, 형상 측정 장치.
8. 투명한 평판인 피측정물에 대향하는 한쪽 또는 다른 쪽에 배치된 소정의 패턴의, 상기 피측정물의 표면 및 이면에서의 각각의 반사상이, 상기 소정 패턴의 연장 방향과 수직인 분리 방향으로 분리된 화상으로서 촬영되는 제1 공정과,
   상기 피측정물과 상기 소정 패턴과 상기 화상을 촬영한 위치와의 위치 관계를 기초로, 상기 제1 공정에서 촬영한 반사상으로부터, 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 경사 각도를 산출하는 제2 공정과,
   산출된 상기 경사 각도에 기초하여 상기 표면 또는 상기 이면 중 적어도 한쪽의 형상을 결정하는 제3 공정을 갖고,
   상기 소정의 패턴은 복수의 요소를 포함하고, 상기 복수의 요소의 각 요소는, 상기 연장 방향과 수직인 방향으로 형성되는 일단부와 타단부가, 상기 연장 방향으로 서로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 상기 연장 방향으로 반복 배치되어 있는, 형상 측정 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소가 긴 형상으로 형성되어 있는, 형상 측정 방법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 요소 중 인접하는 제1 요소와 제2 요소는, 상기 제1 요소가, 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 한쪽 방향인 제1 방향으로 어긋나게 형성되고, 상기 제2 요소가, 상기 제1 요소측의 일단부로부터 타단부를 향하여 상기 연장 방향의 다른 한쪽 방향인 제2 방향으로 어긋나게 형성되어 있는, 형상 측정 방법.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 요소는, 상기 각 요소끼리 이격하여 형성되어 있는, 형상 측정 방법.
13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 패턴은, 상기 복수의 요소에 의해 정현파의 형상으로 형성되어 있는, 형상 측정 방법.
14. 유리의 원재료를 용융하여 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 상기 용융 유리를 연속된 판형의 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 상기 유리 리본을 이동시키면서 서서히 냉각하는 서냉 공정과, 상기 유리 리본의 표면 형상을 측정하는 측정 공정과, 상기 유리 리본을 절단하는 절단 공정과, 상기 측정 공정의 측정 결과에 기초하여 상기 서냉 공정에서의 서냉 조건을 제어하는 제어 공정을 갖는 유리판의 제조 방법으로서,
    상기 측정 공정은, 상기 유리 리본을 측정 대상으로 한 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 형상 측정 방법을 사용하여 측정을 행하는 공정인, 유리판의 제조 방법.

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