WO2012153718A1 - ガラスシートの端面検査方法、及びガラスシートの端面検査装置 - Google Patents

ガラスシートの端面検査方法、及びガラスシートの端面検査装置 Download PDF

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light
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陽祐 河邑
広貴 工藤
清隆 末安
伸明 高橋
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    • G01N21/892Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G01N21/896Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod
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    • G01N2021/8965Optical 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 glass sheet end face inspection method and a glass sheet end face inspection apparatus.
  • glass sheet In sheet-like glass (hereinafter referred to as a glass sheet), it is necessary to inspect for the presence or absence of defects on the end face because defects on the end face produced in the manufacturing process may reduce the strength.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a method of optically detecting defects on the end face by applying a so-called dark field illumination method using cameras and light sources arranged above and below a glass sheet.
  • a so-called dark field illumination method using cameras and light sources arranged above and below a glass sheet.
  • light emitted from the lower light source and transmitted through the end surface of the glass sheet is captured by the upper camera, so that a chip (defect) existing on the end surface is shined and used as a bright portion (white portion) in the image. Detected.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to detect a defect existing on an end surface of a glass sheet, and to easily grasp the planar state of the end surface, and a glass sheet end surface inspection method, and a glass sheet It is an object to provide an end face inspection apparatus.
  • a glass sheet end surface inspection method in which the end surface of a glass sheet is irradiated with light from a light source, the end surface is imaged with an imaging camera, and the presence or absence and a planar state of the end surface are inspected based on the captured image.
  • the light source and the imaging camera are arranged so as to sandwich the glass sheet in the thickness direction between the light source and the imaging camera,
  • the irradiation light emitted from the light source is incident on the end surface from one main surface of the glass sheet to be irradiated on the end surface, and is internally reflected by the end surface and emitted from the other main surface of the glass sheet.
  • the light is captured by the imaging camera.
  • Invention of Claim 2 is the end surface inspection method of the glass sheet of Claim 1,
  • the irradiation angle formed by the central direction of the illumination range of the light source and one main surface of the glass sheet, and the imaging angle formed by the central direction of the visual field range of the imaging camera and the other main surface of the glass sheet, All of them are within the range of 30 ° to 60 ° and are substantially identical to each other.
  • Invention of Claim 3 is the end surface inspection method of the glass sheet of Claim 2,
  • the irradiation angle and the imaging angle are both in the range of 40 ° to 50 °.
  • the invention according to claim 4 is the glass sheet end surface inspection method according to any one of claims 1 to 3, An image processing step of processing an image captured by the imaging camera; In the image processing step, For each of the end faces in the image captured by the imaging camera, calculate the light amount values of a plurality of minute sections with a constant width along the extending direction of the end faces while overlapping a part with the adjacent ones, While sequentially calculating the difference in light quantity value between two consecutive minute sections and the difference in the light quantity value exceeds a predetermined threshold, if there is a minute scratch as the defect between the minute sections Judgment, The total number of the scratches for all the minute sections in the image is counted, and when the total number of the scratches exceeds a predetermined reference value, it is determined that a large defect exists on the end surface in the image, To do.
  • the invention according to claim 5 is the glass sheet end surface inspection method according to any one of claims 1 to 4, While the glass sheet is conveyed along the extending direction of the end face, the end face is continuously inspected for defects.
  • the invention according to claim 6 is the glass sheet end surface inspection method according to any one of claims 1 to 5, An image captured by the imaging camera is stored in a storage unit.
  • a glass sheet end surface inspection apparatus that includes a light source that irradiates light on an end surface of a glass sheet and an imaging camera that captures the end surface, and inspects the presence or absence and a planar state of the end surface based on the captured image.
  • the light source and the imaging camera are: Irradiation light from the light source enters the glass sheet from one main surface of the glass sheet and is irradiated to the end surface, and is internally reflected at the end surface and emitted from the other main surface of the glass sheet. It arrange
  • the invention according to claim 8 is the glass sheet end surface inspection device according to claim 7,
  • the light source and the imaging camera include an irradiation angle formed by a central direction of the illumination range of the light source and one main surface of the glass sheet, and a central direction of the visual field range of the imaging camera and the other main of the glass sheet.
  • the imaging angles formed with the surface are all in the range of 30 ° to 60 ° and are arranged to be substantially the same.
  • the invention according to claim 9 is the glass sheet end surface inspection device according to claim 8,
  • the irradiation angle and the imaging angle are both in the range of 40 ° to 50 °.
  • the invention according to claim 10 is the glass sheet end surface inspection device according to any one of claims 7 to 9, Comprising image processing means for processing an image captured by the imaging camera;
  • the image processing means includes For each of the end faces in the image captured by the imaging camera, calculate the light amount values of a plurality of minute sections with a constant width along the extending direction of the end faces while overlapping a part with the adjacent ones, While sequentially calculating the difference in light quantity value between two consecutive minute sections and the difference in the light quantity value exceeds a predetermined threshold, if there is a minute scratch as the defect between the minute sections Judgment, The total number of the scratches for all the minute sections in the image is counted, and when the total number of the scratches exceeds a predetermined reference value, it is determined that a large defect exists on the end surface in the image, To do.
  • the invention according to claim 11 is the glass sheet end surface inspection device according to any one of claims 7 to 10, A transport means for transporting the glass sheet along the extending direction of the end face; While the said glass sheet is conveyed along the extension direction of the said end surface by the said conveyance means, the presence or absence of the defect of the said end surface is continuously test
  • inspected It is characterized by the above-mentioned.
  • the invention described in claim 12 is the glass sheet end surface inspection device according to any one of claims 7 to 11, Storage means for storing an image captured by the imaging camera is provided.
  • the light source and the imaging camera are arranged so as to sandwich the glass sheet in the thickness direction, and the irradiation light from the light source enters the glass sheet from one main surface of the glass sheet and enters the end surface. Irradiated, internally reflected at this end face and emitted from the other main surface of the glass sheet is captured by the imaging camera, so if there is a defect on the end face, the light irradiated to the defect As a result of being refracted / reflected, the light deviates from the light path incident on the imaging camera. Therefore, the defect which exists in the end surface of a glass sheet can be detected as a dark part in an image.
  • the planar state of the end face including the defect is determined by the distribution of the light amount (brightness) compared to the conventional case where the healthy part is a dark part. It can be easily grasped.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a glass sheet end surface inspection device (hereinafter simply referred to as an end surface inspection device) 1 in the present embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of an inspection unit 2 provided in the end surface inspection device 1. It is.
  • the end surface inspection apparatus 1 images the end surface Ga in the width direction of a sheet-like glass (hereinafter referred to as a glass sheet) G, and based on the captured image, whether there is a defect in the end surface Ga and It is an apparatus for inspecting the planar state, and includes an inspection unit 2 that images the end face Ga while conveying the glass sheet G.
  • a glass sheet a sheet-like glass
  • the inspection unit 2 includes a transport unit 21, two sets of light sources 22 and an imaging camera 23.
  • the conveyance unit 21 includes a conveyance table 211 on which the glass sheet G is placed, and a conveyance actuator 212 that moves the conveyance table 211 along the conveyance direction X.
  • the glass sheet G placed on the transport table 211 is supported by the transport table 211 at the center in the width direction of the lower surface Gb with both end surfaces Ga, Ga in the width direction extending along the transport direction X.
  • the glass sheet G is an extremely thin thin-film glass having a length along the transport direction X of about 300 mm and a thickness of 200 ⁇ m or less, which is substantially uniform, although not particularly limited.
  • the two sets of the light source 22 and the imaging camera 23 individually illuminate and image both end faces Ga and Ga of the glass sheet G.
  • the light sources 22 and 22 emit blue light as irradiation light
  • the imaging cameras 23 and 23 are cameras capable of continuous shooting or moving image shooting.
  • the light source 22 and the imaging camera 23 are arranged below the glass sheet G so that the glass sheet G is sandwiched in the thickness direction of the glass sheet G in each set.
  • 23 is disposed above the glass sheet G, and the light emitting surface 22a and the lens surface 23a are directed to the corresponding end surface Ga.
  • the light source 22 interposes the lower surface Gb of the glass sheet G so that the irradiation light enters the glass sheet G from the lower surface Gb of the glass sheet G and is irradiated to the end surface Ga from the inside.
  • the light emitting surface 22a is directed to the end face Ga.
  • the imaging camera 23 is irradiated from the inside of the glass sheet G from the inside of the glass sheet G by the light source 22, and then is internally reflected by the end face Ga (a healthy thing without defects) and emitted from the upper surface Gc of the glass sheet G.
  • the lens surface 23a is directed to the end surface Ga while interposing the upper surface Gc of the glass sheet G so that light can be captured.
  • the irradiation angle ⁇ 1 formed by the center direction of the illumination range of the light source 22 and the lower surface Gb of the glass sheet G, and the imaging angle ⁇ 2 formed by the center direction of the field of view range of the imaging camera 23 and the upper surface Gc of the glass sheet G are These are both in the range of 30 ° to 60 ° and are substantially the same.
  • the irradiation angle ⁇ 1 and the imaging angle ⁇ 2 are more preferably in the range of 40 ° to 50 °.
  • the end surface inspection apparatus 1 is provided with the control part 3 and the image process part 4, as shown in FIG.
  • the control unit 3 is electrically connected to the inspection unit 2 and the image processing unit 4 and configured to control these operations.
  • the light sources 22 and 22 are turned on / off.
  • the shutter speed and imaging timing of the imaging cameras 23 and 23, the driving of the transport actuator 212, and the like can be controlled.
  • the image processing unit 4 processes an image captured by the imaging cameras 23 and 23 to detect a defect in the end face Ga.
  • the image processing unit 4 is connected to the memory 5 and the display 6, and in response to a control command from the control unit 3, the image captured by the imaging cameras 23 and 23 and the processing result are stored in the memory 5, It can be displayed on the display 6.
  • the transport table 211 is moved at a predetermined transport speed.
  • the glass sheet G on the conveyance table 211 is conveyed.
  • the imaging cameras 23 and 23 are arranged at a predetermined shutter speed corresponding to the conveyance speed so that the end face Ga does not overlap between successive images while the end face Ga having a length of 20 mm along the extending direction is accommodated in one image. Take an image.
  • the irradiation light from the light source 22 enters the glass sheet G from the lower surface Gb of the glass sheet G and is irradiated to the end face Ga. After being internally reflected by the end face Ga and emitted from the upper surface Gc of the glass sheet G, it is captured by the imaging camera 23.
  • the light irradiated to the defect C out of the light irradiated to the end face Ga is refracted / reflected by the defect C as shown in FIG. 4B. As a result, it deviates from the optical path incident on the imaging camera 23. Thereby, in the image imaged with the imaging camera 23, the defect C becomes a dark part, and the healthy part of the end surface Ga other than the defect C becomes a bright part (white part).
  • the irradiation angle ⁇ 1 of the light source 22 and the imaging angle ⁇ 2 of the imaging camera 23 are both in the range of 30 ° to 60 °, and more preferably in the range of 40 ° to 50 °, they are incident on the imaging camera 23. It is possible to obtain an image that makes it easier to grasp the planar state of the end face Ga while securing a larger amount of light. Specifically, by setting the irradiation angle ⁇ 1 and the imaging angle ⁇ 2 to 30 ° or more, more preferably 40 ° or more, the light emitted from the light source 22 enters the glass sheet G without being reflected by the lower surface Gb. Therefore, a larger amount of light incident on the imaging camera 23 can be ensured.
  • the light source 22 is prevented from entering the viewing angle of the imaging camera 23 and the end face Ga is captured from the front.
  • An image in which the planar state of the end face Ga can be easily grasped can be obtained.
  • the irradiation angle ⁇ 1 and the imaging angle ⁇ 2 are 90 ° or more, that is, when the end face Ga is illuminated and imaged from the side of the glass sheet G as shown in FIGS. 5A and 5B, The end face Ga cannot be imaged satisfactorily.
  • the irradiation angle ⁇ 1 and the imaging angle ⁇ 2 are in the range of 90 ° to 110 °, the light source 22 enters the viewing angle of the imaging camera 23 as shown in FIG. 5A.
  • the irradiation angle ⁇ 1 and the imaging angle ⁇ 2 are in the range of 110 ° to 180 °, as shown in FIG. 5B, more light is incident on the glass sheet G than the reflected light on the end face Ga. For this reason, the amount of light incident on the imaging camera 23 decreases.
  • this image is processed by the image processing unit 4, and the presence or absence of a defect in the end face Ga is inspected.
  • the image processing unit 4 processes the image captured by the imaging camera 23 for each minute section having a width of 5 pixels along the extending direction of the end face Ga.
  • the light amount value (brightness value) in the minute section is calculated with 255 gradations (step S1). However, 4 pixels of 5 pixel widths overlap between adjacent minute sections.
  • the image processing unit 4 sequentially calculates a difference in light amount value between two consecutive minute sections (step S2), and when the difference in light amount value exceeds a predetermined threshold value, It is determined that a minute flaw (defect C) exists between the minute sections (step S3).
  • the image processing unit 4 counts the total number of scratches for all minute sections in one image (step S4), and when the total number of scratches exceeds a predetermined reference value, the end face in the image It is determined that there is a large “defect” that can reduce the strength of Ga (step S5). Since the total number of scratches on the end face Ga has a correlation with the breaking stress of the glass sheet G as shown in FIG. 7, it is ignored if it is less than a predetermined reference value that can be determined not to affect the strength. It doesn't matter.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of scratches on the end face Ga in the glass sheet G having a thickness of 0.1 mm cut into 20 mm square and its breaking stress.
  • the “number of flaws” on the horizontal axis is a value obtained by adding the total number of flaws counted in the above-described step S4 for each end face Ga of 20 mm in length at both end faces Ga, Ga, and the “breaking stress” on the vertical axis is It is the rupture stress measured by a three-point bending test with an evaluation length of 20 mm for the glass sheet G from which the “number of scratches” was obtained.
  • the break strength for each specific area of the glass sheet G can be estimated in a non-contact manner only by counting the total number of scratches on the end face Ga.
  • the low strength It is possible to prevent secondary damage such as breakage by detecting the location in advance.
  • the calculation / determination result by the image processing unit 4 is stored in the memory 5 together with the image captured by the imaging camera 23 and displayed on the display 6.
  • both end faces Ga and Ga are continuously inspected over the entire length of the glass sheet G. Further, by checking the captured image on the display 6 while reading it from the memory 5 as necessary, the planar state of the end face Ga is appropriately visually inspected.
  • the light irradiated on the defect C is refracted / reflected by the defect C. Since it deviates from the optical path incident on the imaging camera 23, the defect C existing on the end face Ga of the glass sheet G can be detected as a dark part in the image.
  • the healthy part of the end face Ga other than the defect C can be a bright part in the image, the planar state of the end face Ga including the defect C is light intensity (brightness) compared to the conventional case where the healthy part is a dark part. ) Distribution can be easily grasped.
  • the irradiation angle ⁇ 1 of the light source 22 and the imaging angle ⁇ 2 of the imaging camera 23 are both in the range of 30 ° to 60 °, more preferably in the range of 40 ° to 50 °, the amount of light incident on the imaging camera 23 It is possible to obtain an image that makes it easier to grasp the planar state of the end face Ga while ensuring more. Furthermore, since a large amount of light incident on the imaging camera 23 can be secured, even when the conveyance speed of the glass sheet G is relatively fast, the shutter speed of the imaging camera 23 can be increased and good imaging can be performed. , Can take a deep depth of field.
  • the image captured by the imaging camera 23 is stored in the memory 5, the image of the end face Ga can be read from the memory 5 as necessary. Thereby, for example, after the breakage of the glass sheet G occurs, it is possible to read and confirm the image of the end face Ga of the part that is the starting point of the breakage from the memory 5.
  • the light source 22 emits blue light as the irradiation light, the irregular reflection at the defect C can be increased and the detection accuracy of the defect C can be increased by using the blue light having a short wavelength.
  • the light amount value is calculated for a minute section in which four pixels out of adjacent ones and five pixels wide are overlapped, and between successive minute sections.
  • the difference between the light intensity values is compared with a predetermined threshold value to determine the presence or absence of minute scratches.
  • the minute sections are assumed to have one continuous pixel width without overlapping, and the light intensity value is determined for each minute section.
  • the presence or absence of minute scratches may be determined by comparing with a certain threshold value.
  • the former using a minute section with a large width is preferable in that noise during image processing can be suppressed.
  • the glass sheet G is not limited to a plate shape as shown in FIG. 2, but may be a sheet shape, for example, a long thin film glass conveyed by a roll-to-roll method.
  • the glass sheet end face inspection method and the glass sheet end face inspection apparatus according to the present invention are useful for detecting defects existing on the end face of the glass sheet and grasping the planar state of the end face.

Abstract

光源22及び撮像カメラ23を、ガラスシートGを厚さ方向に挟むように上下に配置し、光源22からの照射光をガラスシートGの下面Gbから当該ガラスシートG内に入射させて端面Gaに照射させ、当該端面Gaで内部反射されてガラスシートGの上面Gcから出射した当該照射光を撮像カメラ23で捉える。

Description

ガラスシートの端面検査方法、及びガラスシートの端面検査装置
 本発明は、ガラスシートの端面検査方法、及びガラスシートの端面検査装置に関する。
 シート状のガラス(以下、ガラスシートという)においては、製造工程で生じた端面の欠陥が強度を低下させる恐れがあるため、この端面における欠陥の有無を検査する必要がある。
 そこで、例えば特許文献1,2では、ガラスシートの上下に配置したカメラ及び光源を用い、いわゆる暗視野照明法を応用して端面の欠陥を光学的に検出する方法が提案されている。この方法では、下方の光源から照射されてガラスシートの端面を透過した光が上方のカメラで捉えられることにより、端面に存在するカケ(欠陥)を光らせ、画像中の明部(白色部)として検出している。
特開2001-153816号公報 特開2005-156254号公報
 しかしながら、上記特許文献1,2に記載の方法では、端面の欠陥を画像中の明部として検出しているため、欠陥のない健全部分が一様に暗部となってしまい、画像から端面の平面状態を把握することが困難であった。
 本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、ガラスシートの端面に存在する欠陥を検出するとともに、当該端面の平面状態を容易に把握することができるガラスシートの端面検査方法、及びガラスシートの端面検査装置の提供を課題とする。
 前記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
 ガラスシートの端面に光源からの光を照射しつつ当該端面を撮像カメラで撮像し、撮像された画像に基づいて前記端面の欠陥の有無及び平面状態を検査するガラスシートの端面検査方法であって、
 前記光源と前記撮像カメラとで前記ガラスシートを厚さ方向に挟むように、当該光源及び当該撮像カメラを配置し、
 前記光源からの照射光を前記ガラスシートの一方の主面から当該ガラスシート内に入射させて前記端面に照射させ、当該端面で内部反射されて前記ガラスシートの他方の主面から出射した前記照射光を前記撮像カメラで捉えることを特徴とする。
 請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のガラスシートの端面検査方法において、
 前記光源の照明範囲の中心方向と前記ガラスシートの一方の主面とのなす照射角度、及び、前記撮像カメラの視野範囲の中心方向と前記ガラスシートの他方の主面とのなす撮像角度が、何れも30°~60°の範囲内であって互いに略同一であることを特徴とする。
 請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のガラスシートの端面検査方法において、
 前記照射角度及び前記撮像角度が、何れも40°~50°の範囲内であることを特徴とする。
 請求項4に記載の発明は、請求項1~3の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査方法において、
 前記撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理工程を備え、
 前記画像処理工程では、
 前記撮像カメラで撮像された画像中の前記端面について、隣り合うものと一部を重複させつつ当該端面の延在方向に沿った一定幅の複数の微小区間の光量値をそれぞれ算出し、
 連続する2つの微小区間の間での光量値の差を順次算出しつつ、この光量値の差が所定の閾値を越えた場合に、当該微小区間の間に前記欠陥として微小な傷が存在すると判定し、
 当該画像中の全微小区間についての前記傷の総数を計数し、当該傷の総数が所定の基準値を越えた場合に、当該画像中の前記端面に大きな欠陥が存在すると判定することを特徴とする。
 請求項5に記載の発明は、請求項1~4の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査方法において、
 前記ガラスシートを前記端面の延在方向に沿って搬送させつつ、前記端面の欠陥の有無を連続的に検査することを特徴とする。
 請求項6に記載の発明は、請求項1~5の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査方法において、
 前記撮像カメラで撮像された画像を記憶手段に記憶させることを特徴とする。
 請求項7に記載の発明は、
 ガラスシートの端面に光を照射する光源と、当該端面を撮像する撮像カメラとを備え、撮像された画像に基づいて前記端面の欠陥の有無及び平面状態を検査するガラスシートの端面検査装置であって、
 前記光源及び前記撮像カメラは、
 当該光源からの照射光が前記ガラスシートの一方の主面から当該ガラスシート内に入射して前記端面に照射され、当該端面で内部反射されて前記ガラスシートの他方の主面から出射した前記照射光が当該撮像カメラで捉えられるように、前記ガラスシートを厚さ方向に挟むように配置されていることを特徴とする。
 請求項8に記載の発明は、請求項7に記載のガラスシートの端面検査装置において、
 前記光源及び前記撮像カメラは、当該光源の照明範囲の中心方向と前記ガラスシートの一方の主面とのなす照射角度、及び、当該撮像カメラの視野範囲の中心方向と前記ガラスシートの他方の主面とのなす撮像角度が、何れも30°~60°の範囲内であって互いに略同一となるように配置されていることを特徴とする。
 請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のガラスシートの端面検査装置において、
 前記照射角度及び前記撮像角度が、何れも40°~50°の範囲内であることを特徴とする。
 請求項10に記載の発明は、請求項7~9の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査装置において、
 前記撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理手段を備え、
 前記画像処理手段は、
 前記撮像カメラで撮像された画像中の前記端面について、隣り合うものと一部を重複させつつ当該端面の延在方向に沿った一定幅の複数の微小区間の光量値をそれぞれ算出し、
 連続する2つの微小区間の間での光量値の差を順次算出しつつ、この光量値の差が所定の閾値を越えた場合に、当該微小区間の間に前記欠陥として微小な傷が存在すると判定し、
 当該画像中の全微小区間についての前記傷の総数を計数し、当該傷の総数が所定の基準値を越えた場合に、当該画像中の前記端面に大きな欠陥が存在すると判定することを特徴とする。
 請求項11に記載の発明は、請求項7~10の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査装置において、
 前記ガラスシートを前記端面の延在方向に沿って搬送させる搬送手段を備え、
 前記搬送手段により前記ガラスシートを前記端面の延在方向に沿って搬送しつつ、前記端面の欠陥の有無を連続的に検査することを特徴とする。
 請求項12に記載の発明は、請求項7~11の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査装置において、
 前記撮像カメラで撮像された画像を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。
 本発明によれば、光源と撮像カメラとがガラスシートを厚さ方向に挟むように配置されて、光源からの照射光がガラスシートの一方の主面から当該ガラスシート内に入射して端面に照射され、この端面で内部反射されてガラスシートの他方の主面から出射した当該照射光が撮像カメラで捉えられるので、端面に欠陥があった場合には、欠陥に照射された光が当該欠陥で屈折/反射される結果、この光は撮像カメラに入射する光路から外れる。
 したがって、ガラスシートの端面に存在する欠陥を画像中の暗部として検出することができる。また、欠陥以外の端面の健全部分を画像中の明部とすることができるため、当該健全部分が暗部となっていた従来に比べ、欠陥を含む端面の平面状態を光量(明度)の分布によって容易に把握することができる。
実施形態におけるガラスシートの端面検査装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態における検査部の斜視図である。 実施形態における光源及び撮像カメラの配置を説明するための図である。 実施形態におけるガラスシートの端面に欠陥が無い場合での光源からの光路を説明するための図である。 実施形態におけるガラスシートの端面に欠陥がある場合での光源からの光路を説明するための図である。 好ましくない光源及び撮像カメラの配置例を説明するための図である。 好ましくない光源及び撮像カメラの配置例を説明するための図である。 実施形態における画像処理工程のフロー図である。 ガラスシートの端面の傷の総数と破断強度との関係を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
 図1は、本実施形態におけるガラスシートの端面検査装置(以下、単に端面検査装置という)1の概略構成を示すブロック図であり、図2は、端面検査装置1が備える検査部2の斜視図である。
 これらの図に示すように、端面検査装置1は、シート状のガラス(以下、ガラスシートという)Gの幅方向の端面Gaを撮像し、撮像された画像に基づいて端面Gaの欠陥の有無及び平面状態を検査する装置であり、ガラスシートGを搬送しつつ端面Gaを撮像する検査部2を備えている。
 検査部2は、搬送部21と、2組の光源22及び撮像カメラ23とを備えている。
 このうち、搬送部21は、ガラスシートGが載置される搬送台211と、搬送台211を搬送方向Xに沿って移動させる搬送アクチュエータ212とを備えている。搬送台211上に載置されるガラスシートGは、幅方向の両端面Ga,Gaが搬送方向Xに沿って延在した状態で、下面Gbの幅方向中央で搬送台211に支持されている。また、このガラスシートGは、特に限定はされないが、搬送方向Xに沿った長さが約300mmであり、厚さが200μm以下で略均一とされた極めて薄い薄膜ガラスである。
 2組の光源22及び撮像カメラ23は、ガラスシートGの両端面Ga,Gaを個別に照明・撮像する。光源22,22は、照射光として青色光を出射するものであり、撮像カメラ23,23は、連続撮影又は動画撮影が可能なカメラである。これら光源22及び撮像カメラ23は、図3に示すように、各組でガラスシートGを当該ガラスシートGの厚さ方向に挟むように、光源22がガラスシートGの下方に配置され、撮像カメラ23がガラスシートGの上方に配置されて、対応する端面Gaに発光面22a及びレンズ面23aを向けている。
 より詳細には、光源22は、その照射光がガラスシートGの下面Gbから当該ガラスシートG内に入射して内部から端面Gaに照射されるように、ガラスシートGの下面Gbを介在させつつ端面Gaに発光面22aを向けている。一方、撮像カメラ23は、光源22によってガラスシートGの内部から端面Gaに照射された後に、当該端面Ga(欠陥のない健全なもの)で内部反射されてガラスシートGの上面Gcから出射した照射光を捉えることができるように、ガラスシートGの上面Gcを介在させつつ端面Gaにレンズ面23aを向けている。このとき、光源22の照明範囲の中心方向とガラスシートGの下面Gbとのなす照射角度θ1、及び、撮像カメラ23の視野範囲の中心方向とガラスシートGの上面Gcとのなす撮像角度θ2は、何れも30°~60°の範囲内であって互いに略同一となっている。なお、この照射角度θ1及び撮像角度θ2は、何れも40°~50°の範囲内であることがより好ましい。
 また、端面検査装置1は、図1に示すように、制御部3と、画像処理部4とを備えている。
 このうち、制御部3は、検査部2及び画像処理部4と電気的に接続されて、これらの動作を制御可能に構成されており、具体的には、光源22,22の点灯/消灯や、撮像カメラ23,23のシャッター速度及び撮像タイミング、搬送アクチュエータ212の駆動などを制御可能に構成されている。
 画像処理部4は、撮像カメラ23,23で撮像された画像を処理して端面Gaの欠陥を検出するものである。この画像処理部4は、メモリ5やディスプレイ6と接続されており、制御部3からの制御指令に応じて、撮像カメラ23,23で撮像された画像や処理結果をメモリ5に記憶させたり、ディスプレイ6に表示させたりすることが可能となっている。
 続いて、端面検査装置1によるガラスシートGの端面検査方法について説明する。
 まず、制御部3からの制御指令により、光源22,22及び撮像カメラ23,23が点灯状態及び撮像状態とされた後に、搬送アクチュエータ212が駆動されると、搬送台211が所定の搬送速度で搬送方向Xへ移動して、搬送台211上のガラスシートGが搬送される。
 そして、ガラスシートGが光源22及び撮像カメラ23の間を搬送されるときに、両端面Ga,Gaが光源22,22で照明されつつ撮像カメラ23,23で連続的に撮像される。撮像カメラ23,23は、延在方向に沿った20mm長さの端面Gaを1つの画像に収めつつ、連続する画像間で端面Gaが重複しないように、搬送速度に応じた所定のシャッター速度で撮像する。
 このとき、端面Gaに欠陥が無い場合には、図4Aに示すように、光源22からの照射光が、ガラスシートGの下面Gbから当該ガラスシートG内に入射して端面Gaに照射され、端面Gaで内部反射されてガラスシートGの上面Gcから出射した後に、撮像カメラ23で捉えられる。
 一方、端面Gaに欠陥Cがあった場合には、図4Bに示すように、上記と同様に端面Gaに照射された光のうち欠陥Cに照射された光は、当該欠陥Cで屈折/反射される結果、撮像カメラ23に入射する光路から外れる。
 これにより、撮像カメラ23で撮像された画像では、欠陥Cが暗部となり、欠陥C以外の端面Gaの健全部分が明部(白色部)となる。
 またこのとき、光源22の照射角度θ1及び撮像カメラ23の撮像角度θ2が何れも30°~60°の範囲内,より好ましくは40°~50°の範囲内であるので、撮像カメラ23に入射する光量をより多く確保しつつ、端面Gaの平面状態の把握がより容易な画像を得ることができる。
 具体的には、照射角度θ1及び撮像角度θ2を30°以上,より好ましくは40°以上とすることにより、光源22から出射された光が下面Gbで反射することなくガラスシートG内に入射するため、撮像カメラ23に入射する光量をより多く確保することができる。また、照射角度θ1及び撮像角度θ2を60°以下,より好ましくは50°以下とすることにより、撮像カメラ23の視野角内に光源22が入り込むことを防ぐとともに、端面Gaをより正面から捉えて当該端面Gaの平面状態の把握がより容易な画像を得ることができる。
 なお、照射角度θ1及び撮像角度θ2を90°以上とした場合、つまり、図5A及び図5Bに示すように、ガラスシートGの側方から端面Gaを照明・撮像するようにした場合には、当該端面Gaを良好に撮像することができない。
 具体的には、照射角度θ1及び撮像角度θ2を90°~110°の範囲内とした場合には、図5Aに示すように、撮像カメラ23の視野角内に光源22が入り込んでしまうことに加え、端面Gaの平面状態の把握が困難になってしまう。また、照射角度θ1及び撮像角度θ2を110°~180°の範囲内とした場合には、図5Bに示すように、端面Gaでの反射光よりもガラスシートG内に入射する光が多くなるため、撮像カメラ23に入射する光量が減少してしまう。
 端面Gaの画像が撮像されると、この画像が画像処理部4で処理され、端面Gaの欠陥の有無が検査される。
 この画像処理工程では、図6に示すように、まず画像処理部4は、撮像カメラ23で撮像された画像を端面Gaの延在方向に沿った5画素幅の微小区間毎に処理し、各微小区間の光量値(明暗値)を255階調で算出する(ステップS1)。但し、隣り合う微小区間同士は、5画素幅のうちの4画素が重複している。
 次に、画像処理部4は、連続する2つの微小区間の間での光量値の差を順次算出していき(ステップS2)、この光量値の差が所定の閾値を越えた場合に、当該微小区間の間に微小な傷(欠陥C)が存在すると判定する(ステップS3)。
 次に、画像処理部4は、1つの画像中の全微小区間についての傷の総数をカウントし(ステップS4)、この傷の総数が所定の基準値を超えた場合に、当該画像中の端面Gaに強度を低下させうる大きな「欠陥」が存在すると判定する(ステップS5)。端面Gaの傷の総数は、図7に示すように、ガラスシートGの破断応力との相関を有しているため、強度に影響を及ぼさないと判断できる所定の基準値未満であれば、無視しても差し支えない。
 ここで、図7は、20mm角にカットした厚さ0.1mmのガラスシートGにおける端面Gaの傷の数と、その破断応力との関係を示すグラフである。横軸の「傷の数」は、長さ20mmの各端面Gaについて上述のステップS4でカウントした傷の総数を両端面Ga,Gaで合算した値であり、縦軸の「破断応力」は、「傷の数」を求めたガラスシートGについて評価長さ20mmで3点曲げ試験により計測した破断応力である。
 この図7から、本発明を用いて検出した傷(欠陥C)の数と破断応力とに、明確な相関があることが分かる。したがって、端面Gaの傷の総数をカウントするだけで、ガラスシートGの特定エリア毎の破断強度を非接触で推定することができる。これにより、例えば所定の破断強度以下と推定されたガラスシートGの出荷を見合わせたり、また、本端面検査方法をロールツーロール方式で搬送される長尺な薄膜ガラスに適用した場合に、低強度の箇所を予め検出することで破断等の二次被害を未然に防いだりすることができる。
 画像処理部4による演算・判定結果は、撮像カメラ23で撮像された画像と併せてメモリ5に記憶されるとともにディスプレイ6に表示される。
 そして、撮像カメラ23,23が撮像した全画像について「欠陥」有無の判定が行われることにより、ガラスシートGの全長に亘って両端面Ga,Gaが連続的に検査される。また、撮像された画像を、必要に応じてメモリ5から読み出しつつディスプレイ6で確認することにより、端面Gaの平面状態が適宜目視検査される。
 以上のように、本実施形態によれば、ガラスシートGの端面Gaに欠陥Cがあった場合には、欠陥Cに照射された光が当該欠陥Cで屈折/反射される結果、この光が撮像カメラ23に入射する光路から外れるので、ガラスシートGの端面Gaに存在する欠陥Cを画像中の暗部として検出することができる。また、欠陥C以外の端面Gaの健全部分を画像中の明部とすることができるため、この健全部分が暗部となっていた従来に比べ、欠陥Cを含む端面Gaの平面状態を光量(明度)の分布によって容易に把握することができる。
 また、光源22の照射角度θ1及び撮像カメラ23の撮像角度θ2が何れも30°~60°の範囲内,より好ましくは40°~50°の範囲内であるので、撮像カメラ23に入射する光量をより多く確保しつつ、端面Gaの平面状態の把握がより容易な画像を得ることができる。更に、撮像カメラ23に入射する光量を多く確保できるため、ガラスシートGの搬送速度が比較的に速い場合であっても、撮像カメラ23のシャッター速度を速めて良好に撮像を行うことができるとともに、被写界深度を深く取ることができる。
 また、撮像カメラ23で撮像された画像をメモリ5に記憶させるので、端面Gaの画像を必要に応じてメモリ5から読み出すことができる。これにより、例えば、ガラスシートGの破断が発生した後に、破断の起点となった部分の端面Gaの画像をメモリ5から読み出して確認することが可能となる。
 また、光源22が照射光として青色光を出射するので、短波長の青色光を用いることにより、欠陥Cでの乱反射を増やして当該欠陥Cの検出精度を高めることができる。
 なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
 例えば、上記実施形態では、画像処理部4が画像を処理するときに、隣り合うものと5画素幅のうちの4画素が重複した微小区間について光量値を算出し、連続する微小区間の間での光量値の差を所定の閾値と比較して微小な傷の有無を判定することとしたが、微小区間を重複することなく連続する1画素幅のものとし、この微小区間毎に光量値を或る閾値と比較することで微小な傷の有無を判定することとしてもよい。但し、大きい幅の微小区間を用いる前者の方が、画像処理時のノイズを抑制できる点で好ましい。
 また、ガラスシートGは、図2に示したような板状のものでなくとも、シート状であればよく、例えばロールツーロール方式で搬送される長尺な薄膜ガラスであってもよい。
 以上のように、本発明に係るガラスシートの端面検査方法及びガラスシートの端面検査装置は、ガラスシートの端面に存在する欠陥を検出するとともに当該端面の平面状態を把握するのに有用である。
1     端面検査装置
2     検査部
 21   搬送部(搬送手段)
  211 搬送台
  212 搬送アクチュエータ
 22   光源
  22a 発光面
  θ1  照射角度
 23   撮像カメラ
  23a レンズ面
  θ2  撮像角度
3     制御部
4     画像処理部(画像処理手段)
5     メモリ(記憶手段)
6     ディスプレイ
G     ガラスシート
 Ga   端面
  C   欠陥
 Gb   下面(一方の主面)
 Gc   上面(他方の主面)
X     搬送方向

Claims (12)

  1.  ガラスシートの端面に光源からの光を照射しつつ当該端面を撮像カメラで撮像し、撮像された画像に基づいて前記端面の欠陥の有無及び平面状態を検査するガラスシートの端面検査方法であって、
     前記光源と前記撮像カメラとで前記ガラスシートを厚さ方向に挟むように、当該光源及び当該撮像カメラを配置し、
     前記光源からの照射光を前記ガラスシートの一方の主面から当該ガラスシート内に入射させて前記端面に照射させ、当該端面で内部反射されて前記ガラスシートの他方の主面から出射した前記照射光を前記撮像カメラで捉えることを特徴とするガラスシートの端面検査方法。
  2.  前記光源の照明範囲の中心方向と前記ガラスシートの一方の主面とのなす照射角度、及び、前記撮像カメラの視野範囲の中心方向と前記ガラスシートの他方の主面とのなす撮像角度が、何れも30°~60°の範囲内であって互いに略同一であることを特徴とする請求項1に記載のガラスシートの端面検査方法。
  3.  前記照射角度及び前記撮像角度が、何れも40°~50°の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載のガラスシートの端面検査方法。
  4.  前記撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理工程を備え、
     前記画像処理工程では、
     前記撮像カメラで撮像された画像中の前記端面について、隣り合うものと一部を重複させつつ当該端面の延在方向に沿った一定幅の複数の微小区間の光量値をそれぞれ算出し、
     連続する2つの微小区間の間での光量値の差を順次算出しつつ、この光量値の差が所定の閾値を越えた場合に、当該微小区間の間に前記欠陥として微小な傷が存在すると判定し、
     当該画像中の全微小区間についての前記傷の総数を計数し、当該傷の総数が所定の基準値を越えた場合に、当該画像中の前記端面に大きな欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査方法。
  5.  前記ガラスシートを前記端面の延在方向に沿って搬送させつつ、前記端面の欠陥の有無を連続的に検査することを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査方法。
  6.  前記撮像カメラで撮像された画像を記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査方法。
  7.  ガラスシートの端面に光を照射する光源と、当該端面を撮像する撮像カメラとを備え、撮像された画像に基づいて前記端面の欠陥の有無及び平面状態を検査するガラスシートの端面検査装置であって、
     前記光源及び前記撮像カメラは、
     当該光源からの照射光が前記ガラスシートの一方の主面から当該ガラスシート内に入射して前記端面に照射され、当該端面で内部反射されて前記ガラスシートの他方の主面から出射した前記照射光が当該撮像カメラで捉えられるように、前記ガラスシートを厚さ方向に挟むように配置されていることを特徴とするガラスシートの端面検査装置。
  8.  前記光源及び前記撮像カメラは、当該光源の照明範囲の中心方向と前記ガラスシートの一方の主面とのなす照射角度、及び、当該撮像カメラの視野範囲の中心方向と前記ガラスシートの他方の主面とのなす撮像角度が、何れも30°~60°の範囲内であって互いに略同一となるように配置されていることを特徴とする請求項7に記載のガラスシートの端面検査装置。
  9.  前記照射角度及び前記撮像角度が、何れも40°~50°の範囲内であることを特徴とする請求項8に記載のガラスシートの端面検査装置。
  10.  前記撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理手段を備え、
     前記画像処理手段は、
     前記撮像カメラで撮像された画像中の前記端面について、隣り合うものと一部を重複させつつ当該端面の延在方向に沿った一定幅の複数の微小区間の光量値をそれぞれ算出し、
     連続する2つの微小区間の間での光量値の差を順次算出しつつ、この光量値の差が所定の閾値を越えた場合に、当該微小区間の間に前記欠陥として微小な傷が存在すると判定し、
     当該画像中の全微小区間についての前記傷の総数を計数し、当該傷の総数が所定の基準値を越えた場合に、当該画像中の前記端面に大きな欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項7~9の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査装置。
  11.  前記ガラスシートを前記端面の延在方向に沿って搬送させる搬送手段を備え、
     前記搬送手段により前記ガラスシートを前記端面の延在方向に沿って搬送しつつ、前記端面の欠陥の有無を連続的に検査することを特徴とする請求項7~10の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査装置。
  12.  前記撮像カメラで撮像された画像を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項7~11の何れか一項に記載のガラスシートの端面検査装置。
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