JPH08304295A

JPH08304295A - 表面欠陥検出方法および装置

Info

Publication number: JPH08304295A
Application number: JP7107282A
Authority: JP
Inventors: Shinji Maezono; 伸二前薗
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1995-05-01
Filing date: 1995-05-01
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】線入りまたは網入り板ガラスの表面欠陥を、
線または網と区別して検出する。【構成】一方向に搬送される、内部または表面に高反
射率の物体２を含む板ガラス１の表面に存在する欠陥を
検出する場合に、板ガラス１の一方の面の側に、その長
さ方向が前記一方向と直交する方向に対して角度θをな
すように設けられた照明装置ＬＩにより、一方の面を照
射し、前記一方の面の側に設けられたラインセンサＬに
より、前記一方向と直交する方向に対し角度θをなす方
向を走査方向として、板ガラス１の一方の面を撮像す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の検査対象物体に
対応して順次得られる複数個の１次元画素データから、
この対象検査物体の表面のキズや表面の凹凸を検出する
方法および装置に関し、特に、線入りまたは網入り板ガ
ラスや熱線付き自動車用ガラスについての表面欠陥検出
に適用するのに最適なものである。

【０００２】

【従来の技術】透明の板ガラスなどの板状透明物体の表
面に局所的に存在する欠陥を検査する従来の検査装置
は、検査対象物体である通常の板ガラスを一定方向に搬
送させながら、この板ガラスの一方の面からその全幅に
わたって光を照射して、同じく一方の面の側に、走査方
向が板ガラスの搬送方向に垂直な方向となるように配置
されたラインセンサの受光部により、画素信号が取り出
される。

【０００３】この場合、板ガラスに照射される光は、こ
の板ガラス中の欠陥のない正常な領域ではそのほとんど
全部が透過して板ガラスから射出されるので、このよう
な正常な領域においては大きな透過光量が得られる。し
かし、板ガラスの未溶解成分などから成る点状，線状，
リング状などの遮光性欠陥がある領域では、この遮光性
欠陥により光が吸収あるいは反射されるので、このよう
な欠陥領域においては透過光量が小さくなる。このため
に、読み取り画素信号の値は、板ガラスの遮光性欠陥領
域では正常な領域に較べて低下する。したがって、読み
取り画素信号の値が或る基準値以上のときには正常であ
りかつ基準値未満のときには遮光性欠陥があると判定す
ることによって、板ガラスの遮光性欠陥を容易に検出す
ることができる。

【０００４】また、板ガラスの欠陥には、板ガラスの内
部の遮光性欠陥のみならず、板ガラスの表面に存在する
欠陥がある。例えば、板ガラスの搬送方向に現れる筋状
のキズ欠陥、表面付近で破れた破れ泡、表面の凹凸等で
ある。このような表面欠陥は、前述した透過照明を用い
た欠陥検出方法では検出が困難である。というのは、一
般に表面欠陥は遮光性が低いからである。

【０００５】表面欠陥を検出するのに、反射照明を用い
る方法がある。反射照明を用いる場合、反射光の受光方
法は大きく２つある。１つは光源と受光部を正反射の位
置に置き、欠陥を暗く観察する方法であり、他の１つは
受光部を正反射の位置からずらして配置し、乱反射を受
光することで、欠陥を明るく観察する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】板ガラスが、上述のよ
うな透明の板ガラスではなくて、互いにほぼ平行な複数
本の直線状針金が埋設された線入り板ガラスや、格子状
または網目状の針金が埋設された網入り板ガラスの場合
には、針金と欠陥を区別して検出することが要求され
る。

【０００７】透過照明の場合、針金は遮光物であるの
で、明瞭な暗部として検出されるが、反射照明の場合に
は、必ずしも針金の検出が容易でない。例えば、反射照
明で乱反射を観察すると、針金が切れぎれに現れる可能
性がある。また、反射照明で正反射を観察すると、凹凸
や傷は暗く現れる部分があるが、すべての表面欠陥を確
実に検出するのは困難である。例えば、搬送方向に引き
延ばされて製造される板ガラスでは、搬送方向に長い、
筋状のキズや、破れ泡等の欠陥が発生しやすいが、この
ような欠陥からの反射光は正反射の成分が多く、その明
るさを欠陥の周りの板ガラス表面の明るさと区別するの
が困難である。

【０００８】本発明の目的は、上記のような線入り板ガ
ラスや網入り板ガラスの表面欠陥を、針金と区別して確
実に検出できる表面欠陥検出方法および装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【発明の概要】本発明は、一方向に搬送される、内部ま
たは表面に高反射率の物体を含む板状透明物体の表面に
存在する欠陥を検出する場合に、前記板状透明物体の一
方の面の側に、その長さ方向が前記一方向と直交する方
向に対して角度θをなすように設けられた照明装置によ
り、前記一方の面を照明し、前記一方の面側に設けられ
たラインセンサにより、前記一方向と直交する方向に対
し前記角度θをなす方向を走査方向として、前記板状透
明物体の一方の面を撮像することを特徴とする。

【００１０】照明装置の長さ方向を、板状透明物体の搬
送方向と直交する方向に対し或る角度θをなすように配
置すれば、搬送方向に長い表面欠陥であっても、照明に
よる影を生じる。ラインセンサでは、角度θの方向に走
査することによって、影の部分を撮像する、すなわち表
面欠陥からの正反射は少なくなり、板上透明物体の表面
よりも暗くなるように撮像されるので、表面欠陥を確実
に検出することができる。また、板状透明物体の内部ま
たは表面に存在する高反射率の物体で反射された光は、
板状透明物体の表面より反射される光よりも明るいの
で、高反射率の物体は、表面欠陥と明瞭に区別して検出
が可能となる。

【００１１】

【実施例】本発明を、線入り板ガラスの表面欠陥を検出
する欠陥検出装置に適用した一実施例を図面を参照して
説明する。

【００１２】図１は、本実施例の表面欠陥検出装置に係
わるラインセンサと照明装置との配置を示す。図１にお
いて、検査対象物体は、互いにほぼ平行で交差しない多
数本の針金（以下、「線」という）２が埋設された線入
り板ガラス１である。そして、この線入り板ガラス１は
図１に示すように種々の表面欠陥を有し、これら種々の
表面欠陥には、板ガラスの搬送方向に現れる筋状のキズ
欠陥３と、表面付近で破れた破れ泡４と、表面の凹凸５
が含まれている。なお、本実施例において、以下、表面
の欠陥を表面欠点という。

【００１３】図１において、線入り板ガラスが搬送され
る方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向と
する。ＸＹ平面は、線入り板ガラス１の検査対象表面と
平行である。線入り板ガラス１の一方の面の側にライン
センサＬＳが配設され、同じ面の側に照明装置ＬＩが配
置されている。照明装置には、高周波蛍光灯を用い、ラ
インセンサには、ＮＥＣ社製のＳＣ−２０４８Ｅ２（２
０４８画素）を複数個用いた。

【００１４】ラインセンサＬＳが板ガラス１の面を撮像
するときに走査する走査ラインＬの方向Ｘ′は、Ｘ方向
とθの角度をなす方向である。照明装置ＬＩの長手方向
は、方向Ｘ′に平行になるように配置されている。

【００１５】図２は、板ガラス１，ラインセンサＬＳ，
照明装置ＬＩを、Ｘ′方向に見た側面図である。図１お
よび図２において、方向Ｙ′は、方向Ｘ′と直交する方
向を示している。ラインセンサＬＳと照明装置ＬＩは、
板ガラス１に対し、次のように配置される。すなわち、
照明装置ＬＩからの光が、線入り板ガラス１の表面のラ
インセンサＬＳの走査ラインＬに入射角φで入射し、反
射角φ′（φ＝φ′）で反射して、ラインセンサＬＳの
受光部に入射するようにする。角度φは検出したい表面
の凹凸の高さや、検査対象表面と反対の表面の影響を考
慮して決定する必要がある。また、角度θは表面欠点の
状態等によって決まるが、θ＝０°（走査方向Ｘ′がＸ
方向と平行）の場合はほとんど影ができず実用的でな
い。θ＝９０°のときに影の効果は最大となるが、走査
方向Ｘ′がガラスの搬送方向Ｙと平行となるので、Ｘ方
向の１点のみの測定となり、実用的ではない。θは５°
から８０°の間で決めるのが実用的である。

【００１６】角度θをこのように選ぶことにより、表面
欠点からの反射光の一部は、ラインセンサＬＳに対し
て、正反射とならず影を生じ、その部分に対応する画素
の出力信号は板ガラスの表面に比べて小さくなる。一
方、線２は正反射の成分が大きいので、板ガラスの表面
に比べて出力信号は大きくなる。

【００１７】図３にラインセンサＬＳの出力信号８の例
を示す。図において、９は板ガラスの表面の明るさのレ
ベルを示し、１０は線２の明るさのレベルを示し、１１
は表面欠点の明るさのレベルを示している。９には欠陥
でない表面の凹凸や検査対象表面と反対の表面に付けら
れることのある模様７（図２参照）の明るさのレベルが
含まれることがある。図３の出力信号より明らかなよう
に、線２の明るさのレベルは表面レベル９より大きく、
表面欠点の明るさのレベルは表面レベル９より小さい。
したがって、線と表面欠点とは出力信号上明瞭に区別で
きる。

【００１８】具体例として、角度φ＝８０°とし、角度
θを０〜９０°の間で５°毎に変えて、筋状のキズ（糸
筋）の輝度レベルの出現状態を検証した。ラインセンサ
には、ＮＥＣ社製のＳＣ−２０４８Ｅ２（２０４８画
素，走査周期３．２ｍｓｅｃ，分解能約０．２ｍｍ）を
用い、照明装置には高周波インバータ蛍光灯を用いた。

【００１９】図４（ａ），（ｂ）に、θ＝１０°の場合
とθ＝６５°の場合の輝度分布をそれぞれ示す。横軸は
位置（２０４８画素、４０９．６ｍｍ）を示し、縦軸は
輝度（０〜１Ｖ、２５６階調）を示している。

【００２０】図４（ａ）のθ＝１０°の場合には、線の
輝度レベル１０は明瞭に出現しているが糸筋の輝度レベ
ルは出現していない。図４（ｂ）のθ＝６５°の場合に
は、糸筋の輝度レベル１１が出現していることがわか
る。

【００２１】板ガラスの表面の輝度レベルを１００％と
したとき、θ＝２０°までは糸筋の輝度レベル１１は確
認できず、θ＝４０〜６５°付近で糸筋の輝度レベルは
約７０％で一定となった。θ＝８０°以上では糸筋の輝
度レベルは約２０％と最低であった。結論として、φ＝
８０°の場合、θは４０〜６５°に設定すると糸筋を最
も効果的に検出できることがわかった。

【００２２】このような出力信号８は、図５に示す表面
欠陥検出装置の画像処理部に送られる。画像処理部は、
入力回路１４と、２値化回路１５（表面欠点の２値化回
路１５ａ，線の２値化回路１５ｂ）と、表面欠点判定回
路１６と、総合判定回路１８とを備えている。

【００２３】ラインセンサＬＳからの出力信号８は、図
５の入力回路１４に入力されＡ／Ｄ変換された後、２値
化回路１５に送られる。表面欠点の２値化回路１５ａで
は、２値化レベル１２（図３参照）による表面欠点の２
値化が行われ、線の２値化回路１５ｂでは２値化レベル
１３（図３参照）による線２の２値化が行われる。

【００２４】２値化レベル１２は、表面レベル９以下に
設定されているので、表面欠点のみを抽出できる。ま
た、２値化レベル１３は、表面レベル９以上に設定され
ているので、線２のみを抽出できる。これら２値化レベ
ル１２および１３は、照明のむらやラインセンサの画素
による感度の不均一性等を考慮して画素毎に決めること
ができる。

【００２５】２値化された表面欠点のデータは、表面欠
点判定回路１６に送られて、ラベリング処理と、長さや
面積等の特徴量の抽出が行われ、それぞれ表面欠点の特
徴量の基準値と比較された合格不合格の判定がなされ
る。また、２値化された線２のデータは線欠陥判定回路
１７に送られて、線の太さ，間隔，蛇行状態，線の切れ
等の特徴量が測定され、線欠陥の基準値と比較され合格
不合格の判定がなされる。また、総合判定回路１８によ
って、これらの判定を総合して、総合判定がなされる。
なお、画像処理部の構成および動作は、本発明の特徴で
はないので、これ以上の説明は行わない。

【００２６】次に、本発明の他の実施例を図６〜図８に
示す。図６，図７は、それぞれ図１，図２に対応してい
る。本実施例では、照明装置ＬＩと板ガラス１との間に
マスク２０を配置する。このマスクの役割は２つある。
まず１つは、ガラス下面模様７からの反射を低減するこ
とであり、もう１つは、板ガラスの検査対象面にマスク
の影を落とすことによって、表面欠点を強調することで
ある。このようなマスクを設けることによって、非常に
細い糸筋のような表面欠点を検出することができる。こ
の場合、マスクの影と反射光との境界部分を測定するの
が効果的である。

【００２７】図８（ａ），（ｂ）に、θ＝４５°，φ＝
７０°の場合に、マスク無しのときと、マスク有りのと
きの、非常に細い糸筋の輝度分布を示す。図８（ａ）に
示すように、マスクの無い場合には、糸筋の輝度レベル
は出現していないが、マスクを設けると図８（ｂ）に示
すように糸筋の輝度レベル１１が出現した。以上の結果
から、マスクの設置は、表面欠陥の検出に有効であるこ
とが理解されるであろう。

【００２８】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、
本発明の範囲内で種々の変形，変更が可能である。

【００２９】例えば、図２の照明装置とラインセンサの
配置において、照明装置ＬＩとラインセンサＬＳの位置
関係は搬送方向Ｙに対して反対でもかまわない。また、
２次元の撮像素子も使用可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、線入りおよび網入り板
ガラスや熱線付き自動車用ガラスのように、内部または
表面に高反射率の物体を含む板状透明物体の表面欠点
を、高反射率物体と区別して検出することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の表面欠陥検出装置の係わる
照明装置とラインセンサとの配置を示す図である。

【図２】図１のＸ′方向に見た側面図である。

【図３】ラインセンサの出力信号と２値化レベルの例を
示す図である。

【図４】輝度レベルの具体例を示す図である。

【図５】表面欠陥検出装置の画像処理部のブロック図で
ある。

【図６】マスクを用いた他の実施例を示す図である。

【図７】図６のＸ′方向に見た側面図である。

【図８】マスクの有無による輝度レベルの具体例を示す
図である。

【符号の説明】

１線入り板ガラス２線３筋状のキズ欠陥４破れ泡５表面の凹凸６光の正反射を示す矢印７検査対象表面と反対の表面の模様８ラインセンサの出力信号９欠点でない表面の明るさのレベル１０線の明るさのレベル１１表面欠点の明るさのレベル１２表面欠点用の２値化レベル１３線用の２値化レベル１５２値化回路１６表面欠点判定回路１７線欠陥判定回路１８総合判定回路２０マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向に搬送される、内部または表面に高
反射率の物体を含む板状透明物体の表面に存在する欠陥
を検出する方法において、前記板状透明物体の一方の面の側に、その長さ方向が前
記一方向と直交する方向に対して角度θをなすように設
けられた照明装置により、前記一方の面を照明し、前記一方の面の側に設けられたラインセンサにより、前
記一方向と直交する方向に対し前記角度θをなす方向を
走査方向として、前記板状透明物体の一方の面を撮像す
る、ことを特徴とする表面欠陥検出方法。
【請求項２】前記高反射率の物体を、板状透明物体の表
面の明るさのレベルよりも明るいレベルで検出し、前記表面欠陥を、板状透明物体の表面の明るさのレベル
よりも暗いレベルで検出する、請求項１記載の表面欠陥
検出方法。
【請求項３】前記ラインセンサからの出力信号を、板状
透明物体の表面の明るさのレベルよりも大きい第１の２
値化レベルと、板状透明物体の表面の明るさのレベルよ
りも小さい第２の２値化レベルとにより２値化する、請
求項２記載の表面欠陥検出方法。
【請求項４】一方向に搬送される、内部または表面に高
反射率の物体を含む板状透明物体の表面に存在する欠陥
を検出する装置において、前記板状透明物体の一方の面の側に、その長さ方向が前
記一方向と直交する方向に対して角度θをなすように設
けられた照明装置と、前記一方の面の側に設けられ、前記一方向と直交する方
向に対し前記角度θをなす方向を走査方向として、前記
板状透明物体の一方の面を撮像するラインセンサと、を
備えることを特徴とする表面欠陥検出装置。
【請求項５】前記ラインセンサの出力信号を、Ａ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力を、板状透明物体の表面の明
るさのレベルよりも大きい第１の２値化レベルと、板状
透明物体の表面の明るさのレベルよりも小さい第２の２
値化レベルとによりそれぞれ２値化する２値化回路と
を、さらに備える請求項４記載の表面欠陥検出装置。
【請求項６】前記照明装置と前記板状透明物体との間に
設けられたマスクをさらに備える請求項４または５記載
の表面欠陥検出装置。