WO2005098399A1 - 透明板の欠陥検出方法およびその装置 - Google Patents

透明板の欠陥検出方法およびその装置 Download PDF

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Masahiro Taniguchi
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Central Glass Company, Limited
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    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G01N21/896—Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod
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    • G01N2021/8965—Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod using slant illumination, using internally reflected light

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for detecting a defect occurring in a transparent plate-like body such as a sheet glass.
  • Defects in a transparent plate such as glass include defects existing on the surface such as surface scratches and dirt, and defects such as foreign substances in the plate. Since the plate is transparent, for example, as disclosed in Patent Document 1, optical means for illuminating a transparent plate from a direction nearly perpendicular to a surface of the transparent plate and a direction nearly parallel to the surface and detecting defects with a CCD camera. Has been heavily used.
  • Patent Document 1 requires many light sources for illuminating the transparent plate-like body. Furthermore, defects such as scratches on the surface of the transparent plate, foreign matter and bubbles in the transparent plate, and foreign matter such as dirt on the surface of the transparent plate and dust attached to the surface cannot be determined. Inspection was difficult only after the transparent plate was washed. In other words, if the inspection is performed without cleaning, there is a possibility that the transparent plate-like body that is simply soiled may be discarded instead of being made into a product.
  • defects that can be removed by washing such as dirt and dust on the surface of the transparent plate
  • defects that cannot be eliminated by washing such as scratches and foreign substances.
  • the transparent plate was kept clean so that only defects were detected without being affected by dust and dirt.
  • Patent Document 2 discloses a method of distinguishing and detecting a defect such as a stain or a foreign substance that can be removed by washing as described above and a defect such as a scratch or a foreign substance.
  • a defect such as a stain or a foreign substance that can be removed by washing as described above
  • a defect such as a scratch or a foreign substance.
  • Patent Document 3 discloses a method for propagating edge force light into a transparent plate-shaped body. In glass with high absorption, light did not reach the center of the transparent plate, and in thin transparent plates, it was difficult for the edge force to enter the light.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-337504
  • Patent Document 2 JP 2002-214158 A
  • Patent Document 3 JP 2003-75367 A
  • An object of the present invention is to provide a defect detection method capable of easily distinguishing dirt from defects.
  • the defect detection method and the detection device thereof provide a method for efficiently detecting only a defect irrespective of glass cleanliness, as a method for detecting a defect among signals input to a light receiving element for detecting a defect. It is intended to provide an inspection method in which a difference in luminance is generated only in the case where no difference in luminance occurs between dust and dirt.
  • the light irradiated on the glass is guided into the glass, and the light is totally reflected, so that only the defects existing on the glass surface and inside are illuminated.
  • a method is used that reliably detects only defects without being affected by the cleanliness of the glass.
  • a scattering means for scattering illumination light is provided on a surface of the transparent plate-like body. Further, there is provided a defect detection method characterized in that a defect of a transparent plate is illuminated with the scattered illumination light which is totally reflected and propagated in the transparent plate.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a method of detecting a defect by light that is totally reflected and propagated in a transparent plate.
  • FIG. 2 is a schematic view showing illumination light illuminated in a line shape.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing Snell's law.
  • FIG. 4 is a schematic view showing illumination light scattered by a droplet.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a distance between a position where illumination light is incident and a detection position.
  • FIG. 6 is a schematic view showing illumination light scattered by a droplet.
  • FIG. 7 is a schematic view showing illumination light scattered by a scattering reflector.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a range where a CCD camera focuses.
  • the method and apparatus for detecting a defect of a transparent plate according to the present invention provide a defect which can be removed by washing such as dirt and dust on the surface and a defect which cannot be removed such as a foreign substance in the transparent plate or a scratch on the surface.
  • the method for detecting a defect of a transparent plate according to the present invention is not particularly limited.
  • the method may be applied to an apparatus for detecting a defect of a transparent plate using an optical system as shown in FIG. Can be done.
  • the illuminator 1 desirably illuminates the transparent plate 3 in a line shape as shown in FIG. CCD camera 4 captures a line-shaped area for the band-shaped illumination area.
  • the illuminator 1 uses a light source such as a halogen lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a sodium lamp, or an LED lamp, and shields the light from the light source or uses a plate-shaped or rod-shaped light guide to form a transparent plate.
  • the body 3 is illuminated in a line as shown in FIG. It is desirable to use light with low scattering for the light incident on the transparent plate-shaped body 3. And scattered light.
  • a rod-shaped fluorescent lamp can be used as a light source.
  • Totally reflected light 6 is light that propagates through the transparent plate at an angle equal to or greater than the critical angle ⁇ .
  • Figure 3 shows Snell's law.
  • the incident light 20 is refracted at the interface between the transparent plate 3 and the air to become refracted light 21.
  • the transparent plate is a soda-lime glass such as a float glass
  • FIG. 4 shows a case where a droplet 8 is used as a scattering means of the illumination light on the surface of the transparent plate-shaped body on the same side as the illuminator 1.
  • the droplets 8 are formed by spraying mist-like droplets onto the transparent plate 3 using a spraying device (not shown) so that the transparent plate 3 is illuminated with the illumination light 2.
  • the angle of incidence of the illumination light 2 on the transparent plate-shaped body 3 does not have to be always vertical, and it is sufficient to illuminate at an angle that is easy to illuminate.
  • the droplets adhered to the surface of the transparent plate have a curved shape due to surface tension, so that the illuminating light is scattered in the transparent plate.
  • a part of the illumination light scattered in the transparent plate is scattered at an angle equal to or greater than the critical angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the normal of the transparent plate, and is totally reflected and propagates through the transparent plate. .
  • the droplets adhered to the surface of the transparent plate have as small a particle size as possible for water droplets.
  • the generated mist is sprayed on the surface of the transparent plate using an electric sprayer or sprayer, and water droplets adhere to the surface of the transparent plate.
  • Totally reflected light 6 propagates through transparent plate 3 without being substantially affected by dirt, dust, dust and the like adhering to the surface of transparent plate 3, and enters inside transparent plate 3. Scattered by existing defects 7 and surface scratches.
  • a CCD camera may be a normal camera, it is preferable to process data of an image with uniform brightness, and it is preferable to use a line camera that captures only one scanning line. .
  • the position a where the illumination light 2 is incident on the transparent plate 3 the position b where the detector 4 detects the position b, and the position shown in FIG.
  • the thickness of the transparent plate 3 is t with respect to the distance d between a and position b, as shown in FIG.
  • the interval d is equal to or more than 2t X tan ⁇ .
  • the interval d is set to t X tan 0 or more. Is preferred.
  • the droplets attached to the surface of the transparent plate are moved to the detection position of the detector so as not to disturb the detection. It is desirable to arrange the detector and the illuminator in order in the direction of movement of the body.
  • FIG. 7 shows a case where light-scattering particles 9 are formed by dispersing particles that scatter light in elastic resin, and the light-scattering members 9 are used as a means for scattering illumination light. It is.
  • FIG. 6 shows a configuration in which the light scatterer 9 formed into a cylinder is formed into a roller shape and is brought into contact with the surface of the transparent plate 3, and the light scatterer 9 is rotated in accordance with the movement of the transparent plate 3. It was made.
  • the light scatterer 9 is desirably formed in a roller shape so as to be rotatable, but may be used in a sheet shape.
  • the resin for forming the light scatterer 9 is desirably one having elasticity. In addition, one having transparency or milky white is more preferred. Certain rubbery resins can be used. Note that an opaque resin may be used as the resin.
  • the particles to be mixed with the resin it is preferable that the refractive index of polycarbonate, polystyrene, or the like is relatively large, and the resin is used as a powder.
  • the detector 1 be surrounded by a light shielding plate 5 and shielded so that light other than the light scattered by the defect does not enter the detector.
  • FIG. 1 shows an optical system of the present embodiment.
  • the defect detection method of the present invention was used for a float glass 3 having a thickness of 5 mm which is continuously produced on a float glass production line. In the inspection, the place where the power of the cooling room came out was enclosed with a dark curtain , And there was no light except for illuminator 1.
  • detector 4 and illuminator 1 were installed in that order in the direction of float glass movement, and as shown in Fig. 5, the position b where detector 4 detects and the illuminating light 2 are transparent plate 3
  • the distance d from the position a at which light is incident on the surface is set to 7 mm, which is approximately 1.5 times 4.5 mm.
  • a CCD camera 10 was used as the detector 4. The focus of the CCD camera was adjusted to the area on the line 11 shown in FIG. 8 near the surface of the transparent plate 3.
  • the light that is totally reflected and propagated in the scattered illumination light 6 is scattered by a foreign substance in the transparent plate-like body or a scratch on the surface, and was detected as a defect. In addition, it has been impossible to detect dirt or dust on the surface of the transparent plate as a defect.
  • Polystyrene resin powder was mixed with transparent silicone resin, molded into a cylindrical shape, and used as a scattering reflector 9 shown in FIG.
  • the scattering reflector 9 was supported in a rotatable manner so as to be rotatable, and was brought into contact with the transparent plate-shaped body 3.
  • the light that is totally reflected and propagated in the scattered illumination light 6 is scattered by a foreign substance in the transparent plate-like body or a scratch on the surface, and becomes a defect.
  • a defect could be detected.

Abstract

本発明は、透明板状体を照明して透明板状体の欠陥を検出する欠陥検出方法において、該透明板状体の表面に、照明光を散乱させる散乱手段を設け、透明板状体中を全反射して伝搬する該散乱させた照明光で透明板状体の欠陥を照明することを特徴とする欠陥検出方法に関する。

Description

明 細 書
透明板の欠陥検出方法およびその装置
技術分野
[0001] 本発明は、板ガラスなどの透明板状体に生ずる欠陥の検出方法および欠陥の検出 装置に関する。
発明の背景
[0002] ガラスなどの透明板状体の欠陥は、表面のキズゃ汚れ等の表面に存在する欠陥と 、板状体中の異物等の欠陥とがあり、板状体が透明であるため、例えば、特許文献 1 のように、透明板状体の面に対して垂直に近い方向と平行に近い方向とから透明板 状体を照明し、欠陥を CCDカメラで検出するといつた光学的な手段が多用されてき た。
[0003] 特許文献 1に示す光学的な方法では、透明板状体の照明に多くの光源が必要で ある。さらに、透明板状体の表面のキズや、透明板状体中の異物や泡などの欠陥と、 透明板状体の表面の汚れや表面に付着したほこりなどの異物との判別ができず、透 明板状体を洗浄した後でないと検査が困難であった。すなわち、洗浄しないで検査 を行った場合、単に汚れているだけの透明板状体を製品とせずに捨ててしまう可能 '性が生じてしまう。
[0004] 従って、透明板状体の表面の汚れやほこりなど洗浄によって除去可能な欠陥は、 キズゃ異物などの洗浄しても無くならない欠陥と区別するため、ガラス等の透明板状 体は、洗浄を行った後、透明板状体を清浄に保つことによって、埃や汚れの影響を 受けずに欠陥のみを検出していた。あるいは、汚れたままでも検出可能な特定の欠 陥のみに的を絞って検査を実施する等の方法を採用する必要があった。
[0005] 前述するような洗浄によって除去できる汚れ等とキズゃ異物などの欠陥を区別して 検出する方法が特許文献 2に、開示されている。し力しながら、この方法では、表面 にあるほこりや汚れと表面なるキズとを明確に区別することが困難であり、欠陥の検出 を確実に行うためには検出する透明板状体を洗浄する必要があった。
[0006] 特許文献 3にエッジ力 光を透明板状体中に伝播させる方法が開示されて 、るが、 吸収の大きいガラスでは透明板状体の中心部までに光が届かず、また、厚みの小さ い透明板状体ではエッジ力も光を入射することが困難であった。
特許文献 1：特開平 11― 337504号公報
特許文献 2 :特開 2002— 214158号公報
特許文献 3：特開 2003 - 75367号公報
発明の概要
[0007] 従来技術の、板状体を透過する光と表面で反射する光とを用いる欠陥の検出方法 では、表面の欠陥と汚れの区別が困難であった。
[0008] 本発明の目的は、汚れと欠陥とを容易に区別することができる欠陥検出方法を提 供することである。
[0009] 本発明の欠陥検出方法およびその検出装置は、ガラスの清浄度に関わらず、欠陥 のみを効率良く検出する方法として、欠陥を検出するための受光素子に入力した信 号の中でも、欠陥のみに輝度差が生じ、埃、汚れには輝度差が生じ ない検査方法 を提供するものである。
[0010] 具体的には、ガラスに照射した光をガラス内部に導き、これを全反射させることによ つて、 ガラス表面及び内部に存在する欠陥のみを光らせ、それに対してガラス表面 に付着した埃、 汚れは光らない方法とすることによって、ガラスの清浄度の影響を受 けずに、欠陥のみを確実に検出する方法を採用する。
[0011] 本発明に依れば、透明板状体を照明して透明板状体の欠陥を検出する欠陥検出 方法において、該透明板状体の表面に、照明光を散乱させる散乱手段を設け、透明 板状体中を全反射して伝搬する該散乱させた照明光で透明板状体の欠陥を照明す ることを特徴とする欠陥検出方法が提供される。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]透明板状体中を全反射して伝搬する光によって欠陥を検出する方法を示す概 略側面図である。
[図 2]ライン状に照明される照明光を示す模式図。
[図 3]スネルの法則を示す模式図。
[図 4]液滴により散乱される照明光を示す模式図。 [図 5]照明光の入射する位置と検出位置との距離を示す模式図。
[図 6]液滴により散乱される照明光を示す模式図。
[図 7]散乱反射体により散乱する照明光を示す模式図。
[図 8]CCDカメラが焦点を合わせる範囲を示す模式図。
詳細な説明
[0013] 本発明の透明板の欠陥検出方法およびその装置は、表面の汚れやほこりなどの洗 浄によって除去できる欠陥と、透明板状体中の異物や表面のキズなどの除去できな い欠陥とを区別できる欠陥検出方法およびその装置を提供し、検出前に透明板状体 を洗浄する工程を省き、さら〖こは、欠陥の検出を、清浄な雰囲気が保たれている場所 で行う必要性がないので、作業性の向上と製造コストの低減となる。
[0014] 本発明の透明板状体の欠点検出方法は、特に限定するものではないが、例えば、 図 1に示すような光学系で、透明板状体の欠点を検出する装置に適用することができ る。図 1に示す光学系において、照明器 1は、図 2に示すように、透明板状体 3をライ ン状に照明することが望ましい。帯状の照明範囲に対し、 CCDカメラ 4でライン状の 範囲を撮影する。照明器 1にはハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀灯、ナトリウ ムランプあるいは LEDランプなどの光源を用い、光源の光を遮光したり、板状あるい はロッド状の光ガイドを用いて、透明板状体 3を、図 2に示すようにライン状に照明す る。透明板状体 3に入射する光は散乱の少ない光を用いることが望ましいが、磨りガ ラスなどのディフユーザーを用いたり、照明光を光ガイドで照射して、光ガイドの射出 側に凹凸処理をして散乱光にしてもよい。また光源に棒状の蛍光灯を用いることもで きる。
[0015] 全反射光 6は、臨界角 Θ以上の角度で、透明板状体中を伝搬する光である。図 3 は、スネルの法則を示す図である。入射光 20は透明板状体 3と空気との界面で屈折 して、屈折光 21となる。このとき、入射光 20の入射角 θ 1と屈折光 21の屈折角 Θ 2は 、空気の屈折率 nl、透明板状体の屈折率 n2を用いて、スネルの法則は、 nlsin θ 1 =n2sin θ 2となる。
[0016] 空気の屈折率 nlを 1とすると、 sin Θ l =n2sin θ 2となり、屈折角 Θ 2は、 Θ 2 = sin
1 (sin 0 lZn2)で求められる。 0 1は 90° が最大であり、 0 1 = 90° としたときの屈 折角 θ 2も最大となる。 Θ 1 = 90° とすると、 Θ 2は、 Θ 2 = sin— ^lZnS)で求められ 、 0 1 = 90° の場合の Θ 2が臨界角 Θである。また、透明板状体がフロートガラス等 のソーダライムガラスの場合は、 n2= l. 52として、臨界角 Θは 41. 8° となる。
[0017] 図 4は、透明板状体の照明器 1と同じ側の表面に、照明光の散乱手段として液滴 8 を用いる場合である。液滴 8は、図示しない噴霧装置を用い、霧状の液滴を透明板 状体 3に吹き付けて、透明板状体 3の照明光 2で照明される範囲に形成させる。照明 光 2の透明板状体 3への入射角は、図 4に示すように、必ずしも垂直である必要はな ぐ照明しやすい角度で照明すればよい。
[0018] 透明板状体の表面に付着させた液滴は、表面張力により、曲面形状となるため、照 明光は透明板状体中に散乱させられる。透明板状体中に散乱される照明光は、その 一部が、透明板状体の法線に対して臨界角 Θ以上の角度で散乱され、全反射して 透明板状体中を伝搬する。
[0019] 透明板状体の表面に付着させる液滴は、水滴が好ましぐ粒径はなるべく小さい方 が望ましい。電動の霧吹きや噴霧器を使用し、発生させた霧を透明板状体の表面に 吹き付けて、透明板状体の表面に水滴を付着させる。
[0020] 全反射光 6は、透明板状体 3の表面に付着する汚れ、ほこり、ゴミなどにほとんど影 響されずに透明板状体 3中を伝搬し、透明板状体 3の中に存在する欠陥 7や表面の キズ等で散乱する。
[0021] 透明板状体 3の中に存在する欠陥 7や表面のキズ等で散乱した光を検出器 4を用 いて検出することにより、透明板状体 3の表面に付着する汚れ、ほこり、ゴミなどを検 出することなぐ透明板状体 3の中に存在する欠陥 7や表面のキズ等のみを検出する ことができる。
[0022] 検出器 4には、 CCDカメラを用いることが望まし 、。さらに、 CCDカメラは通常の力 メラでもよいが、明るさの均一な画像をデータ処理した方が好ましぐ 1本の走査線の みを撮影するようにしたラインカメラを用いることが望ま Uヽ。
[0023] 検出器 4による欠陥の検出は、全反射光 6によって行うので、図 5に示す、照明光 2 が透明板状体 3に入射する位置 a、検出器 4が検出する位置 b、位置 aと位置 bとの間 隔 dに対して、透明板状体 3の厚みを tとして、図 4のような、照明器 1と同じ側の透明 板状体 3の表面に液滴 8を付着させて照明光 2を散乱させる場合は、間隔 dを、 2t X t an Θ以上とすることが好ましい。
[0024] 図 6のように、照明光 2の散乱を、照明器 1と反対側の透明板状体 3の表面に液滴 8 を付着させる場合は、間隔 dを、 t X tan 0以上とすることが好ましい。
[0025] 透明板状体を移動させて欠陥を検出する場合は、透明板状体の表面に付着させ た液滴が検出器の検出位置に移動して、検出を妨害しないように、透明板状体の進 行方向に向力つて検出器、照明器の順に配置することが望ましい。
[0026] 図 7は、弾力性を有する榭脂中に光を散乱させる粒子を分散させて光散乱体 9を成 形し、該光散乱体 9を照明光の散乱手段として用いる場合を示すものである。図 6は 、円筒に成形した光散乱体 9をローラー状に構成して透明板状体 3の表面に接触さ せ、透明板状体 3の移動に合わせて、光散乱体 9を回転するようにしたものである。 光散乱体 9はローラー状にして回転できるようにすることが望ましいが、シート状にし て用いてもよい。
[0027] 光散乱体 9を成形する榭脂は、弾力性を有するものが望ましぐさらに、透明性を有 するもの、あるいは乳白色であるものが好ましぐアクリル系やシリコーン系の弾力性 のあるゴム状の榭脂を用いることができる。なお、榭脂に不透明な榭脂を用いてもよ い。
[0028] 榭脂に混入させる粒子としては、ポリカーボネートやポリスチレン等の屈折率が比較 的に大き 、榭脂を粉体にして用いるとよ 、。
[0029] 欠陥で散乱される光以外の光が、検出器に入射しないように、検出器 1の周囲を遮 光板 5で囲い、遮光することが望ましい。
[0030] 透明板状体 3が連続的に生産される場合は、透明板状体の進行する方向に向かつ て、検出器、噴霧装置の順に配置することが望ましい。
[0031] 以下の非限定的実施例は本発明を例証するものである。
[0032] 図 1は、本実施例の光学系を示すものである。
[0033] 実施例 1
フロートガラスの製造ラインで連続的に生産されている、厚み 5mmのフロートガラス 3 に本発明の欠陥検出方法を用いた。検査は除冷室力も出てきた場所を暗幕で囲い 、照明器 1以外の光のない状態にした。
[0034] 図示しない電動式噴霧器により、フロートガラスの下面に霧を吹き付け、図 5に示す ように、水滴でなる液滴^を透明板状体 3の下面側に付着させた。液滴^が付着し た部分を、照明器 1の照明光 2で照明した。照明器 1にはハロゲンランプを用いた。 フロートガラスの屈折率を n2= l. 52として、臨界角は 41. 8° となり、 t= 5mmとして 、 t X tan ( 0 ) = 5 X tan(41. 8° ) =4. 5mmとなる。この数値から、フロートガラスの 進行方向に向力つて、検出器 4、照明器 1の順に設置し、図 5に示す、検出器 4が検 出する位置 bと照明光 2が透明板状体 3に入射する位置 aとの距離 dを、 4. 5mmの約 1. 5倍の 7mmとした。
[0035] 検出器 4には CCDカメラ 10を用いた。 CCDカメラの焦点を透明板状体 3の表面付 近の、図 8に示すライン 11上の範囲に合わせた。
[0036] 散乱した照明光 6の中の全反射して伝搬する光は、透明板状体中の異物や表面の キズで散乱し、欠陥として検出できた。また、透明板状体の表面の汚れやほこりを欠 陥として検出することが無力つた。
[0037] 実施例 2
透明なシリコーン榭脂にポリスチレン榭脂の粉体を混入させ、円筒状に成形して、 図 7に示す散乱反射体 9として用いた。散乱反射体 9はローラー状として回転できるよ うに支持して透明板状体 3に接触させ、接触する部分を照明光 2で照明した。
[0038] 照明光を散乱させる手段に散乱反射体 9を用いた他は、全て実施例 1と同様にした
[0039] 本実施例においても、実施例 1と同様に、散乱した照明光 6の中の全反射して伝搬 する光は、透明板状体中の異物や表面のキズで散乱し、欠陥として検出できた。また 、透明板状体の表面の汚れやほこりを欠陥として検出することが無力つた。

Claims

請求の範囲
[1] 透明板状体を照明して透明板状体の欠陥を検出する欠陥検出方法において、該透 明板状体の表面に、照明光を散乱させる散乱手段を設け、透明板状体中を全反射 して伝搬する該散乱させた照明光で透明板状体の欠陥を照明することを特徴とする 欠陥検出方法。
[2] 散乱手段が、透明板状体の表面に付着させた液滴であることを特徴とする請求項 1 に記載の欠陥検出方法。
[3] 散乱手段が、透明板状体の照明光を入射する面とは反対側の面に接触させた散乱 反射体であることを特徴とする請求項 1に記載の欠陥検出方法。
[4] 透明板状体を照明する光源と、液滴を透明板状体に付着させるための噴霧器と、欠 陥からの光を検出するための CCDカメラでなることを特徴とする請求項 2の欠陥検出 方法に用いる装置。
[5] 透明板状体を照明する光源と、榭脂中に光を散乱させる粒子を分散させて成形され ているローラー状の散乱反射体と、欠陥からの光を検出するための CCDカメラとでな ることを特徴とする請求項 3に記載の欠陥検出方法に用いる装置。
PCT/JP2005/006340 2004-04-08 2005-03-31 透明板の欠陥検出方法およびその装置 WO2005098399A1 (ja)

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