JPH06510856A - ガラスの検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガラスの検査方法及び装置 本発明は自動機械工業検査分野、より特定的にはガラスの検査方法及び対応する 装置に係る。

一般に、ガラスの検査は製造段階でガラス片内に発生する「介在物（ｉｎｃｌｕ ｓｉｏｎｓ）Ｊと呼称される欠陥の検出及び位置決定を目的としている。これら の欠陥がガラスの品質に及ぼす影響は、欠陥の数と形態及び所定の用途に従って ガラス製造業者が遵守すべき規格に依存する。

これらの欠陥は２種類あり、一方は溶融材料中に閉じ込められた気泡からなる「 糠泡」型であり、他方は主成分の均質性欠陥に相当し、ガラス中に可視粒子を形 成する「ストーン」型である。

これらの介在物の寸法は一般に１ミリメートル未満であり、少なくとも所定の用 途では高精度で測定しなければならず、必要精度は１０−１〜１０−２ｍｍであ り得る。

これらの欠陥の自動検出はガラス製造業者にとって非常に重要であり、この問題 を解決できるなら、製造後のガラスの品質を向上させる（品質規格により良好に 合致する）と同時に、欠陥の数及び寸法に関する信頼できる統計を得ることがで き、その結果、ガラスの種々の製造パラメータを修正できるようになる。

現在公知のガラスの検査方法は観察者によるガラスの視覚的試験に限定されてい る。実際に、ガラスの検査に人工視覚を使用する試みはあったが、これらの方法 は情報を二次元処理するので、現在までの所では成功していない。従って、対応 する方法はガラスの単なる研磨により除去できる表面欠陥、粉塵及び掻き傷等を ガラスの内部に入り込んだ介在物から有効に区別することができない。

本発明は、ガラスの肉厚内と同様に表面でも欠陥を位置決定できると同時に、ガ ラスの肉厚内における欠陥の位置を近似的に認識できるようにすることにより従 来方法の欠点を解決し、表面欠陥と介在物とを非常に良好に区別することが可能 なガラスの検査方法及び対応する装置に係る。

本発明によると、検査方法は三次元処理を使用し、このためにレーザビームによ るガラスの局部照射と、ガラスの上面と下面及び上下両面間の肉厚を別々に視覚 化可能な適切な検出とを実施する。

本発明によると、照射表面の外部光源を使用する照射によりガラスを検査する方 法が提供され、該方法は、照射面に対してほぼ垂直な方向に適用されるレーザビ ームにより照射表面を照射し、ガラスを横断する面としての光カーテンをガラス の肉厚内に形成し、ガラス内で光カーテンの位置に介在物が存在する場合には光 カーテンにより形成される面の方向に対して斜めの観察方向にガラス片から出射 する反射ビームをカメラにより検出する段階と、光ビームがガラスの肉厚を横断 する際に光ビームの入射表面及び出射表面により弱く反射された光ビームを夫々 表す２本の線の間で、前記のように得られた介在物の画像をカメラにより視覚化 する段階とからなることを特徴とする。

本発明は更に、上記方法を実施するための検出装置にも係る。

本発明及び他の特徴は添付図面に関する以下の説明に明示される。

尚、図１は本発明の検査装置の概略図であり、図２は前記装置の詳細図であり、 図３は本発明のガラス照射原理を示し、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄは説明図で あり、図５は光学図である。

本発明のガラス検査装置は、図１に平面図として概略的に示す態様によると、三 次元ｘ、ｙ、ｚにおける欠陥検出及び位置決定ステーション１と、これらの欠陥 の分類及び測定ステーション２との２つのステーションを含む。ガラス片３はコ ンベヤ４に載せられ、欠陥検出及び位置決定ステーション１に対して垂直に移送 されるにつれて分析され、コンベヤの移動は軸Ｘに沿って行われる。ステーショ ン１は図１に示すようにガラス片の（ＹＺ面における）連続断面画像を供給し、 図１ではガラスの上表面及び下表面に夫々対応する２本の線の間に介在物を示し た。

このために、第１のステーションは以下のように構成される。該ステーションは 図２に示すヘリウムネオンＨｅＮｅレーザ型の照射源１０を含む。レーザ源によ り発生されるビームは、図２に示すようにガラス片のＹＺ断面に各時刻で対応す る適切な厚さの１種の光カーテンを構成するように、この光源の出口に配置され た光学口・ソドにより拡げられる。従って、この光カーテンはコンベヤの面に対 して垂直にガラスを照射し、従って、ガラス片の上面と、検出すべき介在物が存 在する場合にはこのような介在物と、ガラス片の下面とを順次通る。

図３に断面図として示すようにガラスの上方に光カーテンに対して斜めに配置さ れたカメラ２０は、観察方向と呼称する方向にガラス片から出射するビームを検 出するように構成され、これらの妨害物を夫々上面に対応する線Ｌｓｕｐ、介在 物が存在する場合には高輝度点Ｐｉｎｃｌ、下面に対応する線Ｌｉｎｆとして検 出する。

対応する線は、光カーテンとガラスの上面との交線が直線である場合には直線で あり得、光カーテンの方向に湾曲している球面又は円柱面の場合には曲線であり 得る。

この構成では、欠陥は以下のように現れる。

−介在物は図４ａに示すように、画像中で上面及び下面に由来する２本の線の間 に位置する輝点を生成する。

−表面欠陥は図４ｂに示すように、上面の線と部分的に合致する輝点を生成する 。

一下表面の欠陥は図４０に示すように下面の線と部分的に合致する輝点を生成す る。

一最後に、欠陥がない場合には図４ｄに示すように上面及び下面に対応する２本 の線が画像上に現れる。

この原理によると、ガラス片の検査方法は、レーザ源及びカメラシステムを含む ステーション１の下方でコンベヤ４のベルトに載せたこのガラス片を前進させる ことからなり、ベルトは均一な並進運動で駆動される。被検査片の幅をカバーす るようにレーザビームは十分波がるように選択され、被検査片の幅がビームの可 能な拡張幅よりも広いならば、レーザ照射光学デバイスを必要な倍数に倍加する 。

更に、カメラの視域が十分広くない場合には、ステーション１は有効視域をカバ ーするように補助カメラを備える。

画像はビデオ周波数カメラシステムにより収集され、こうして得られた画像シー ケンスは、表面に関連する付けられる２本の線とこれらの２本の線の間の１つ以 上の介在物とを検出及び監視することが可能なデータ処理装置で処理される。従 って、ステーション１により供給される情報は三次元Ｘ、Ｙ及びＺにおける欠陥 の画像形成による位置決めである。

更に、欠陥の輝度情報により欠陥の寸法を近似的に量子化することができ、この 情報は分類及び測定用ステーション２により利用され得る。

検査装置の１態様によると、照射システムの特徴は光源が上述のようにヘリウム ネオンレーザ源であること、レーザ源からのビームの拡張手段がレーザビームを 単一方向に拡げるように光学ロッド又は平／凹半円筒形発散レンズから構成され ること、レーザカーテンの厚さがあらゆる場合に欠陥の検出を保証できるように 欠陥の寸法よりも大きくなければならないことである。

画像形成システムについては、使用されるセンサはＣＣＤ型であり、センサ数は 被検査ガラス片の幅及び所望の解像度に依存する。

更に１態様によると、図５に示すような凸曲面の場合には、ガラス内のレーザビ ームの繰り返し反射による寄生現象の結果として、画像上の上記２本の線の内側 に低エネルギの輝線が生成される恐れがあるので、このような寄生現象を避ける ようにカメラの数を倍加する。より一般には、情報の処理を２分割することによ り、特に粉塵雰囲気の場合に装置をより頑丈にすることができる。この場合、２ つのカメラは鉛直軸を有するレーザに関して対称に配置される。レーザとカメラ の光軸との間の入射角（ｉ）は、２つのカメラの軸の一方がガラスの表面に対す る法線に関してレーザビームと反対側に常に配置されるように選択される。

従って、ガラス片の左側部分にはカメラ２１が使用され、ガラス片の右側部分に はカメラ２２が使用される。

カメラの光学系については、ステーション１のレベルにおける問題は精度ではな く、後で精密測定用ステーション２に供給されるＸ、Ｙ及びＺ軸に沿う座標を有 する欠陥の単なる検出及び位置決定である。従って、カメラの光学系は以下のよ うに選択される。

倍率については、ガラスの全厚をはっきりと観察することが可能な高被写界深度 （低倍率）と、介在物を２本の表面線から分離できるようなより高い倍率とを勘 案する。

更に、カメラの光学系はアナモルフィックレンズ（ａｎａｍｏｒｐｈｏｓｅｕｒ ）を含み、実際に画像の２本の軸に沿って同一の解像度を有する必要はない。（ 図４ａ〜４ｄの画像上の２本の水平線である）２本の表面線から介在物を正確に 分離するように鉛直軸に沿って良好な精度が必要である。他方、必要なカメラの 数及び情報処理能を制限するように水平軸（Ｙ）に沿ってできるだけ広いガラス 幅をカバーできることが望ましい。従って、アナモルフィック光学系を使用し、 ２つの直交する方向Ｘ及びＺに沿って画像内の異方性倍率を確保する。

観察ステーションに対して垂直にコンベヤにより移送されるガラス片の前進時に こうして得られる画像を分析することにより、有用な情報を抽出することができ 、特に輝度、介在物の位置即ち画像中に著しく高輝度で現れる点の座標（ｕ、ｖ ）　、２又は３つの連続画像のシーケンス上におけるこれらの点の移動、これら の点の寸法を抽出することができる。

これらの情報と、被検査片の形状及び寸法に関して先験的に既知の情報とを処理 することにより、自動処理を行うことができる。

本発明は以上に詳細に説明したようなガラスの検査方法及び装置に限定されない 。特に、以上の説明は観察ステーションに対して垂直に前進するガラス片を移送 するコンベヤについて記載した。しかしながら、被検査材料を固定しながら可動 観察ステーションを使用することも本発明の範囲内で可能である。この構成は検 査すべきガラス片が大型である場合に特に有利である。

更に、上記実施例では観察方向に出射するビームから画像を形成するようにカメ ラを配置した。カメラの検出器上で得られる画像を改善するためには、有効な画 像の形成を助長する光学系、特に使用されるレーザ源の波長で出射するビームを 検出器に伝達する光フィルタを検出ビームの光路に導入することが可能である。

み予−ンｊン１　ヌテーシ１ン２ 峰−−−−−−−窄ヤー喘−一一一−−豐、メＬｊｌ’ＪＶ１３Ｗ　＄（ｌＨｐ ９フロントページの続き （７２）発明者　ル・ロイ、フィリップフランス国、９２０４５・パリ・う・デ フアンス・セデツクス・６７、トムソンーセエスエフ・ニス・セー・ペー・イー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．照射表面の外部光源（１０）を使用する照射によりガラス（３）を検査する 方法であって、照射面に対してほぼ垂直な方向に当てられるレーザビームにより 照射表面を照射し、ガラス（３）を横断する面（ＹＺ）としての光カーテンを前 記ガラスの肉厚内に形成し、ガラス（３）内で光カーテンの位置に介在物が存在 する場合には光カーテンにより形成される面（ＹＺ）の方向に対して斜めの観察 方向にガラス片（３）から出射する反射ビームをカメラ（２０）により検出する 段階と、光ビームがガラスの肉厚を横断する際に光ビームの入射表面及び出射表 面により弱く反射された光ビームを夫々表す２本の線（Ｌｓｕｐ及びＬｉｎｆ） の間で、前記のように得られた介在物（Ｐｉｎｃｌ）の画像をカメラ（２０）に より視覚化する段階とからなることを特徴とするガラスの検査方法。
2. ２．固定観察ステーションにより形成される鉛直レーザ光カーテン（ＹＺ）に対 して垂直な水平面（ＸＹ）内を前進するコンベヤにガラス片を載せ、同様に固定 されており且つ光カーテンに対して斜めの軸を有するカメラにより画像を撮影す ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．検出前に寄生反射を避けるように、レーザ源の軸と観察軸とがガラス片の表 面に対する法線の両側に配置されるように、ガラス片から出射するビームを斜め の方向で検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. ４．請求項１から３のいずれか一項に記載の方法を実施するためのガラスの検査 装置であって、ガラス片の連続断面を照射するように被検査ガラスの支持面（Ｘ Ｙ）に対して直交する面（ＹＺ）内に光カーテンを形成するように、ビームを単 一方向Ｙに拡げるための手段に結合されたレーザ型の照射源と、ガラスにより観 察方向に反射されたビームを検知するように光カーテンの面に対して斜めの軸を 有する少なくとも１個のカメラとを含む観察ステーションを含むことを特徴とす るガラスの検査装置。
5. ５．非平面ガラスを検査できるように、装置が光カーテンの面に関して照射源の 両側に配置された２個のカメラを含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. ６．幅広のガラス片に使用するために、光カーテンを各々形成する複数の照射源 を含み、形成される光カーテン全体がガラス片の断面全体を照射することを特徴 とする請求項４又は５に記載の装置。
7. ７．Ｚ方向の厚さの観察に影響することなくＹ方向に沿ってできるだけ広い幅に わたってガラスの面を観察できるように、アナモルフィック光学デバイスをカメ ラに組み合わせたことを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。