JPH0772722B2 - 識別型欠点検出装置の検出感度調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス板，プラスチック板など、少なくとも
光を透過する板材（以下、透光板材という）に光スポッ
トを走査して、透光板材に存在する欠点を検出するフラ
イングスポット型の欠点検出装置であって、特に、検出
した欠点の種類，大きさ，位置等を識別，検出すること
のできる識別型欠点検出装置の検出感動調整装置に関す
る。

〔従来の技術〕

透光板材に存在する欠点を検出する欠点検出装置は、例
えば、透明ガラス板の製造ラインにおいて、製造される
透明ガラス板に存在する欠点を検出し、その検出結果を
透明ガラス板製造工程へフィードバックさせて欠点の発
生をその発生箇所において防止し、製品の歩留まりの向
上を図るために必要とされるものである。

従来の透明ガラス板の欠点検出装置には、例えば、特開
昭51−29988号公報で知られているように、照射光に対
し、反射光のみを受光器で検出することによってガラス
板に存在する欠点を知るもの、あるいは特開昭51−1184
号公報で知られるように、照射光に対し、透過光のみを
受光器で検出することによって、ガラス板に存在する欠
点を検出するものがある。

上述した特開昭51−29988号公報に開示されている欠点
検出装置は、ガラス表面上の欠点は検出できるが、ガラ
ス内部の欠点は検出できない。

逆に、特開昭51−1184号公報に開示されている欠点検出
装置は、ガラス内部の欠点を検出できるが、ガラス表面
上の欠点は検出が不可能か、または検出が非常に困難で
あるという問題点がある。

また、上述のような欠点検出装置は、欠点の種類（異
物，泡，フシ，ドリップ等）を識別することはできず、
さらに、１個の受光器で、例えば泡，異物を同一のレベ
ルで検出するため、異物は見過ぎ、泡等は見落とすとい
うような欠点があった。

このような欠点を改善する欠点検出装置として、本出願
人は欠点の種類を識別することのできる識別型欠点検出
装置を提案している。以下、この既提案の識別型欠点検
出装置の概要を説明する。

例えば、ガラス板に存在する欠点としては、気泡がガラ
ス板内部に残ることにより形成される泡、異物がガラス
板内部に残ることにより形成される異物、ほとんど溶け
た異物がガラス板内部に尾を引いたような形で残ること
により形成されるフシ、バスの錫がガラス板の表面に付
着することにより形成されるドリップ等がある。

このような欠点がガラス板に存在する場合、欠点に光ス
ポットを投射すると、欠点の種類によって透過，透過散
乱，反射，反射散乱の状態が異なる。第５図に示すよう
に、透明ガラス板１に存在する欠点２に、法線に対し一
定の入射角αでもって光ビーム３を投射したとき、フ
シ，異物，泡は透過散乱光を生じさせ、特に、フシの場
合は透過光４の光軸に最も近接した近接近軸透過散乱光
５を生じ、異物の場合は透過光４の光軸に近い近軸透過
散乱光６を生じ、泡の場合は透過光４の光軸から離れた
遠軸透過散乱光７を生じる。また、泡，異物，フシ，ド
リップともに透過光４の光量が減少し、ドリップの場合
は反射光８の光量が増加する。

したがって、透過光，近接近軸透過散乱光、近軸透過散
乱光，遠軸透過散乱光，反射光をそれぞれ個別に検出す
る受光器を設け、透過光および反射光の光量変化、およ
び近接近軸透過散乱光，近軸透過散乱光，遠軸透過散乱
光の有無を検出すれば、欠点の種類を識別することが可
能となる。

以上の関係をまとめたものを第１表に示す。なお、表中
の○印は、欠点の種類をどの光で識別できるかを示して
いる。

既提案の識別型欠点検出装置は、以上の事実に基づき、
フライングスポット型の欠点検出装置において、透過
光，近接近軸透過散乱光，近軸透過散乱光，遠軸透過散
乱光，反射光，反射散乱光のうち少なくとも２種以上の
光をそれぞれ検出する複数個の受光器を設け、各受光器
からの光を電気信号に変換し、得られた電気信号を処理
して欠点の種類および大きさを表す情報を含む欠点デー
タを生成し、これら欠点データをさらに処理してガラス
板の１個の欠点に対応するビットパターンよりなる欠点
パターンを作成し、このようにして得られた欠点パター
ンを、予め作成されている欠点識別パターンテーブルと
照合して、欠点の種類，大きさ等を判定するよう構成さ
れている。

第６図および第７図は既提案の欠点検出装置の走査器お
よび受光器部分の斜視図および略側面図であり、受光器
を誇張して示してある。

走査器は、レーザ光を出射するレーザ光源11と、レーザ
光源11からのレーザ光12が入射し、透明ガラス板10が走
行する方向（以下、Ｙ軸方向とする）に平行な軸13を中
心に高速回転する回転多面鏡14と、透明ガラス板10が走
行するＹ軸方向と直角な方向、すなわちガラス板の幅方
向（以下、Ｘ軸方向とする）に平行な軸15を中心に回転
し角度を変えることのできる板厚補正用の平行ミラー16
とを備えている。なお、第７図に示されているレーザ光
源11の位置は、実際の位置と異なって示されているが、
これは図面が不明瞭になるのを避けたためである。以上
のような構成の走査器は、走行する透明ガラス板10の上
法に設置されている。

走査器が設けられている側とは反対側、すなわち透明ガ
ラス板10の下方に、透過光17を検出する１個の受光器D1
と、近接近軸透過散乱光を検出する２個の受光器D2_A,D2
_Bと、近軸透過散乱光を検出する２個の受光器D3_A,D3
_Bと、遠軸透過散乱光を検出する２個の受光器D4_A,D4_Bと
が配置されている。一方、透明ガラス板10の上方には反
射光18を検出する１個の受光器D5が配置されている。

これら複数個の受光器は、基本的には同一構造をしてお
り、Ｘ軸方向に細長い線状の受光面を有している。以
下、代表的に受光器D1の構造を説明する。

第８図は受光器D1の斜視図である。この受光器D1は、多
数本の光ファイバ21を配列してなるものであり、光ファ
イバ21の一端を、図示のように２列に配列して、樹脂な
どに埋め込み固定し、受光器本体22を構成する。配列さ
れた多数本の光ファイバの21の端面23が集合して、細長
い線状の受光面24を形成する。光ファイバの他端は束ね
られて、後述する光電子増倍管に接続されている。

以上のような構造の透過光および透過散乱光を検出する
受光器D1、D2_A,D2_B、D3_A,D3_B、D4_A,D4_Bを配置する際、
第７図において透過光17の光軸を基準として、それぞれ
の有効受光角内に受光面が位置するように各受光器が配
置される。各受光器と有効受光角との関係の一例を第２
表に示す。

以上のような有効受光角内に受光面が位置するように配
置された受光器D1、D2_A,D2_B、D3_A,D3_B、D4_A,D4_Bを、受
光面側から見た状態を第９図に示す。各受光器の受光面
の長さ方向はＸ軸方向に平行である。このように近接近
軸透過散乱光、近軸透過散乱光、遠軸透過散乱光をそれ
ぞれ検出する受光器を２個ずつ用いるのは、発生するこ
れら透過散乱光の見逃しを防ぐためである。

第６図および第７図において、受光器D1の光ファイバの
他端は光電子増倍管PM1に接続され、受光器D2_A,D2_Bの光
ファイバの他端は束ねられて光電子増倍管PM2に接続さ
れ、受光器D3_A,D3_Bの光ファイバの他端は束ねられて光
電子増倍管PM3に接続され、受光器D4_A,D4_Bの光ファイバ
の他端は束ねられて光電子増倍管PM4に接続され、受光
器D5の他端は光電子増倍管PM5に接続されている。各光
電子増倍管では各受光器で受光した光を電気信号に変換
する。

また、図示しないが、走査器の回転多面鏡14と平行ミラ
ー16との間にはスタートパルス形成用の受光器が設けら
れており、この受光器で受光され光ファイバで送られて
きた光を電気信号に変換する光電変換器およびパルス整
形器を備え、走査開始を示すスタートパルスSTを形成す
るようにしている。

さて以上のような構成の走査器と受光器とを備える既提
案の識別型欠点検出装置において、レーザ光源11より出
射されたレーザ光12は、高速回転する回転多面鏡14に入
射され、回転多面鏡14によりレーザ光12はＸ軸方向に振
られ、平行ミラー16で反射された後、走行する透明ガラ
ス板10に投射され、ガラス板をＸ軸方向に走査する。回
転多面鏡14の回転によりその反射面が変わる毎に、レー
ザ光12は、透明ガラス板10を繰返し走査する。透明ガラ
ス板10はＹ軸方向に走行しているから、ガラス板の全面
がレーザ光により走査されることとなる。

なお、第７図に示されているように、レーザ光12は、透
明ガラス板10に対して、ガラス板面に垂直な法線に対し
Ｙ軸方向に入射角αをもって投射する。これは、透明ガ
ラス板10の裏面で反射され続いて表面で反射された光が
透過光と干渉することを防止するためである。

透明ガラス板に欠点が存在する場合、この欠点にレーザ
光があたると欠点の種類（異物，泡，フシ，ドリップ）
により、透過光と反射光の光量に変化を生じ、同時に透
過散乱光が発生する。

例えば、欠点の種類がフシの場合、入射したレーザ光が
フシに当たると、透過光の光量が変化すると同時に、近
接近軸透過散乱光が発生する。透過光の光量の変化は、
受光器D1で検出され、光電子増倍管PM1へ送られ、電気
信号に変換される。一方、近接近軸透過散乱光は、受光
器D2_A,D2_Bの受光面に入射する。受光された近接近軸透
過散乱光は、光電子増倍管PM2に送られ、電気信号に変
換される。

同様に、例えば欠点の種類が異物の場合、入射したレー
ザ光が異物に当たると、透過光の光量が変化すると同時
に、近軸透過散乱光が発生する。この透過散乱光は、受
光器D3_A,D3_Bで受光され、受光された光は光電子増倍管P
M3に送られ、電気信号に変換される。

同様に、例えば欠点の種類が泡の場合、入射したレーザ
光が泡に当たると、透過光の光量が変化すると同時に、
遠軸透過散乱光が発生する。この遠軸透過散乱光は、受
光器D4_A,D4_Bで受光され、受光された光は光電子増倍管P
M4に送られ、電気信号に変換される。

同様に、例えば欠点の種類がドリップの場合、入射した
レーザ光が、このドリップに当たると、透過光の光量が
変化すると同時に、反射光の光量が変化する。この反射
光の変化は受光器D5で検出され、光電子増倍管PM5に送
られ、電気信号に変換される。

光電子増倍管からの電気信号は、処理部に送られ、欠点
の種類および大きさを表す情報を含む欠点データが生成
され、これら欠点データがさらに処理されてガラス板の
１個の欠点に対応するビットパターンよりなる欠点パタ
ーンが作成され、このようにして得られた欠点パターン
が、予め作成されている欠点識別パターンテーブルと照
合されて、欠点の種類、大きさ等が判定される。

処理部の構成は、本発明とは直接関係しないので、説明
は省略する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

既提案の識別型欠点検出装置は、リボン状のガラス板、
あるいは切断されたガラス板などが流れるライン中に放
置され、欠点を検出するものであるが、ラインを流れる
ガラス板の厚さ，色などの違いにより光透過率，光反射
率が異なった場合に、欠点の検出精度を維持するために
は、検出感度を一定に保たなければならない。

本発明の目的は、検査対象物の厚さ，色などに応じて、
識別型欠点検出装置の検出感度を調整する検出感度調整
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、走行する透光板材を走行方向と直角の方向に
光スポットで走査し、少なくとも透過光と透過散乱光を
複数の受光器で受光し、受光した光を光電変換器で電気
信号に変換して、前記透光板材に存在する欠点を検出す
る識別型欠点検出装置に用いられる検出感度調整装置で
あって、 透光板材サンプルを収納するサンプル収納棚と、 走査光から参照光を取り込み、前記サンプル収納棚から
取り出された透光板材サンプルを透過させた後、前記各
受光器に入射せしめる参照光取り込み手段と、 前記取り込まれた参照光を、サンプリングする手段と、 サンプリング値に基づいて、前記受光器に接続された光
電変換器の利得を制御する制御手段とを備えることを特
徴としている。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について説明する。

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示す図である。
第１図は、識別型欠点検出装置の透過光および透過散乱
光を受光する受光器D1、D2_A,D2_B、D3_A,D3_B、D4_A,D4_Bの
受光器部分を示しており、第１図は受光器部分をＹ軸方
向から見た図、第２図は受光器部分をＸ軸方向より見た
図である。なお、第１図では受光器を代表的に符号Ｄで
示している。図中、14は回転多面鏡を、12はレーザビー
ムを示しており、レーザ光源および平行ミラーは図示を
省略してある。

なお、本実施例では代表的に近接近軸透過散乱光用の光
電子増倍管PM2に対する検出感度調整装置について説明
するが、透過光用の光電子増倍管PM1、近軸透過散乱光
用の光電子増倍管PM3、遠軸透過散乱光用の光電子増倍
管PM4、反射光用の光電子増倍管PM5についても、同様の
構成で実現できる。

さて、本実施例の検出感度調整装置は、第１図および第
２図に示すように、走行してくるガラス板30の上方であ
って、走査光中に受光器31を設け、光ファイバ32の一端
をこの受光器に接続し、その他端をガラス板30が流れる
ラインよりはずれた位置にあるガラス板サンプル挿入部
34まで導く。光ファイバ32の前記他端に、ある距離をお
いて一端が対向するように光ファイバ33を設け、この光
ファイバの他端を近接近軸透過散乱光用の光電子増倍管
PM2に接続する。受光器31および光ファイバ32,33を介し
て、光電子増倍管PM2に取り込まれる光を、以下参照光
というものとする。

ガラス板サンプル挿入部34には、光電リミットスイッチ
35が設けられており、この光電リミットスイッチは、発
光部と受光部とから成り、光ファイバ32と33とが対向す
る空間にガラス板サンプル37が挿入されると、ガラス板
サンプルで反射された発光部からの光を受光部で受ける
ことにより、ガラス板サンプルが挿入部34に挿入された
ことを検知する。

ガラス板サンプル挿入部34の近辺には、複数のガラス板
サンプルを収納するサンプル棚38が設けられており、こ
のサンプル棚からのガラス板サンプルの出し入れ、およ
び挿入部34への出し入れは、機械的な手段であるサンプ
ル移動機構部36により行われる。

第３図は、本実施例の検出感度調整装置の電気回路部分
を示す図である。この電気回路部分は、クロックCLKを
計数し、かつ光電リミットスイッチ35の出力によりリセ
ットされるカウンタ41と、このカウンタから出力される
サンプリング・パルスにより、光電子増倍管PM2の電気
信号出力中の参照光に対応した部分である参照光信号RS
をサンプリングするサンプリング回路42と、サンプリン
グ値をホールドするホールド回路43と、ホールド回路43
からのサンプリング値に基づいて、光電子増倍管PM2へ
の印加電圧を供給する高電圧発生回路45を制御する制御
回路44とを備えている。

次に、本実施例の動作を第４図の信号波形図を参照しな
がら説明する。

第１図において、レーザ光はガラス切板30上を、Ｘ軸方
向に左から右へ走査されるものとする。１走査の間に受
光器31に入射した光すなわち参照光は、光ファイバ32お
よび光ファイバ33を経て光電子増倍管PM2に送られる。
したがって、光電子増倍管PM2からの電気信号出力は、
第４図（ａ）に示すように、１走査毎に参照光に対応す
る参照光信号RSが出力される。

ある種類のガラス板30の欠点を検出しようとする場合
は、まず前もってサンプル移動機構部36を駆動し、ガラ
ス板サンプル棚38から、検査しようとするガラス板30と
同一種類のガラス板サンプル37を取り出し、ガラス板サ
ンプル挿入部34に挿入し、所定時間保持する。光電リミ
ットスイッチ35はガラス板サンプル37の挿入を検知し、
第４図（ｂ）に示すような検出信号を出力する。この検
出信号のオン期間Ｔは、ガラス板サンプル37が挿入部34
に保持される期間に相当している。この期間Ｔ中にも、
受光器31、光ファイバ32、ガラス板サンプル37、光ファ
イバ33を経て参照光が光電子増倍管PM2に入力され、光
電子増倍管PM2からは、参照光信号RSが出力される。こ
の間の参照光信号RSのレベルは、ガラス板サンプル37の
色，厚さなどによって変化する透過率に依存している。

一方、光電リミットスイッチ35の検出信号は、カウンタ
41に入力され、その立ち上がり縁でカウンタをリセット
する。カウンタ41には、参照光信号RSに同期する第４図
（ｃ）のクロックCKLが入力されており、カウンタ41は
このクロックを所定数カウントすると、サンプリング回
路42にサンプリング・パルスSPを出力する。カウンタ41
の前記カウンタ数は、ガラス板サンプル37の検知期間Ｔ
のほぼ1/2の時刻においてサンプリング・パルスSPを出
力するようにする。このサンプリング・パルスSPを第４
図（ｄ）に示す。

サンプリング回路42では、このサンプリング・パルスSP
の発生タイミングで光電子増倍管PM2からの参照光信号R
Sをサンプリングする。サンプリングされた値は、ホー
ルド回路43で保持され、制御回路44に入力される。制御
回路44では、入力されたサンプリング値を基準レベルと
比較し、比較結果に基づいて高電圧発生回路45の発生す
る印加電圧を設定する。設定された印加電圧により、光
電子増倍管PM2の感度が決定される。この感度は、同じ
種類のガラス板30がラインを流れる間、保持される。

以上のようにして同一種類のガラス板の欠点検出が終了
し、色などの異なる別の種類のガラス板の欠点検出を行
う場合には、前述したと同様にして、欠点検出動作の前
に光電子増倍管の感度調整を改めて行う。

以上のように本実施例によれば、ガラス板の色，厚さな
どに対応して、識別型欠点検出装置の検出感度を調整す
ることができる。また、本実施例の検出感度調整装置
は、レーザ光出力の変化、光電子増倍管の感度劣化に対
しても、識別型欠点検出装置の検出感度を一定にするこ
とができることは明らかである。

以上本発明の一実施例を説明したが、ガラス板サンプル
挿入部に設けられる検知手段は光電リミットスイッチに
限るものではなく、機械的なリミットスイッチであって
もよい。

また、以上の実施例ではガラス板サンプル棚からのサン
プルの取り出し、およびサンプル挿入部への出し入れは
機械的な手段で行っているが、このような機械的手段を
設けることなく、作業者がその都度、手作業で行うよう
にしてもよい。

また、以上の実施例では、受光器からの光を電気信号に
変換する手段として光電子増倍管を用いているが、一般
に利得制御が可能な光電変換器であればいかなるもので
あってもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、識別型欠点検出装
置において検査しようとするガラス板に適応した検出感
度を設定することができるので、識別型欠点検出装置の
検出感度を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す図、 第３図は、一実施例の電気回路部分を示す図、 第４図は、一実施例の動作を説明するための波形図、 第５図は、透過光および透過散乱光を示す図、 第６図は、既提案の識別型欠点検出装置の斜視図、 第７図は、既提案の識別型欠点検出装置の略側面図、 第８図は、受光器の斜視図、 第９図は、透過光および透過散乱光用の複数受光器の受
光面の平面図である。 D1……透過光用受光器 D2_A,D2_B……近接近軸透過散乱光用受光器 D3_A,D3_B……近軸透過散乱光用受光器 D4_A,D4_B……遠軸透過散乱光用受光器 30……ガラス板 31……受光器 32,33……光ファイバ 34……ガラス板サンプル挿入部 35……光電リミットスイッチ 36……サンプル移動機構部 37……ガラス板サンプル 38……ガラス板サンプル棚 41……カウンタ 42……サンプリング回路 43……ホールド回路 44……制御回路 45……高電圧発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮野 光男 埼玉県入間市大字上藤沢字下原480番地 株式会社安川電機製作所東京工場内 (56)参考文献 特公 昭57−37023（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する透光板材を走行方向と直角の方向
   に光スポットで走査し、少なくとも透過光と透過散乱光
   を複数の受光器で受光し、受光した光を光電変換器で電
   気信号に変換して、前記透光板材に存在する欠点を検出
   する識別型欠点検出装置に用いられる検出感度調整装置
   であって、 透光板材サンプルを収納するサンプル収納棚と、 走査光から参照光を取り込み、前記サンプル収納棚から
   取り出された透光板材サンプルを透過させた後、前記各
   受光器に入射せしめる参照光取り込み手段と、 前記取り込まれた参照光を、サンプリングする手段と、 サンプリング値に基づいて、前記受光器に接続された光
   電変換器の利得を制御する制御手段とを備えることを特
   徴とする識別型欠点検出装置の検出感度調整装置。