WO2004013572A1

WO2004013572A1 - 湾曲形状検査方法および装置

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Publication number: WO2004013572A1
Application number: PCT/JP2003/009744
Authority: WO
Inventors: Isao Saito
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2005-02-01
Also published as: US6980291B2; EP1429113A4; JPWO2004013572A1; EP1429113A1; AU2003252443A1; US20040174540A1

Abstract

ガラス板の型式の違いにかかわらず同一の検査装置を使用できるようにする。　ガラス板Ｇの表面にパタン化された光源２ａの光を照射するステップと、ガラス板Ｇの画像を撮像するステップと、この画像を解析することにより光源２ａの反射像を抽出するステップと、抽出された反射像に関するデータと予め登録されている良品の反射像に関するデータとの比較結果に基づいて、ガラス板Ｇの形状の良否を判定するステップとを有する。

Description

明細書湾曲形状検査方法および装置技術分野

本発明は、湾曲形状検査方法および装置に関し、特に自動車の窓ガラスとして使用される湾曲ガラス板の形状を検査するための方法および装置に関する。背景技術

近年、自動車の窓ガラスには、湾曲したガラス板が多用されている。このような湾曲したガラス板は、フロート法等により製造された平板状のガラス板を所望の形状および大きさに切り出し、その後軟化点（約 6 5 0 °C) まで加熱してからプレス成形等することにより、所望の湾曲形状に成形される。そして、曲げ成形後のガラス板は、次のようにして形状検査が行われる。

図 9は、従来の湾曲ガラス板の形状検査装置を示す。同図に示すように、検查装置 1 0 0はガラス板 Gが載置される検査面 1 0 1が、検査対象であるガラス板 Gの形状にあわせて予め湾曲形状に成形されており、検查面 1 0 1には複数の変位センサ 1 0 2が埋め込まれている。よって、ガラス板 Gが検査面 1 0 1に載置されると、変位センサ 1 0 2により検查面 1 0 1からガラス板 Gの下面までの距離（ずれ量）が測定され、この測定結果は制御装置 2 0 0によって読み出される。その結果、制御装置 2 0 0は、ずれ量が所定の範囲内に（例えば ± 0 . 5 mm 以内）に収まっていれば良品と判定し、収まっていなければ良品と判定する。このように、図 9に示す従来の検査装置 1 0 0は、ガラス板 Gの型式に応じて検查面 1 0 1の形状を作り直す必要があり、またガラス板 Gの形状等に応じて複数の変位センサ 1 0 2を埋め込む必要があった。したがって、ガラス板 Gの型式毎に専用の検査装置 1 0 0を用意しなければならず、検査のためのコスト増という問題があった。 1台の自動車にはフロントガラス、リアガラス、ドアガラス、フロントベンチ、およびリァクオ一夕といった複数の湾曲ガラス板が使用されるため、それぞれに応じた検査装置 1 0 0を用意しなければならない。また、車種毎に同様の検査装置 1 0 0を用意しなければならず、膨大な台数の検査装置 1 0 0が必要となる。

本発明は、このような課題を解決するためのものであり、ガラス板の型式の違いにかかわらず同一の検査装置を使用でき、かつ従来よりも簡便に検査できる湾曲形状検査方法および装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明は、被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステツプと、前記被測定物の画像を撮像するステップと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステツプと、前記抽出された反射像に関するデータと予め登録されている良品の反射像に関するデータとの比較結果に基づいて、前記被測定物の形状の良否を判定するステップとを有することを特徴とする湾曲形状検査方法を提供する。

また、本発明は、被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステツプと、前記被測定物の画像を撮像するステップと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステップと、前記光源の反射像の水平面上における位置を算出するステップと、前記算出された位置と予め登録されている良品の位置とを比較するステップと、この比較結果に応じて前記被測定物の形状の良否を判定するステップとを有することを特徴とする湾曲形状検査方法を提供する。また、本発明は、被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステツプと、前記被測定物の画像を撮像するステップと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステツプと、前記光源の反射像の位置を求めるステツプと、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の傾きを算出するステツプと、予め用意しておいた基準傾きデータと前記算出された被測定物の表面の傾きとを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定するステツプとを有することを特徴とする湾曲形状検査方法を提供する。

また、本発明は、被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステツプと、前記被測定物の画像を撮像するステップと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステップと、前記光源の反射像の位置を求めるステツプと、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の表面における高さ分布を算出するステップと、予め用意しておいた基準高さ分布データと前記算出された被測定物の表面における高さ分布とを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定するステップとを有することを特徴とする湾曲形状検査方法を提供する。

また、本発明に係る湾曲形状検査方法の一態様として、前記高さ分布は、隣接する反射像同士の高さの差を、所定の軸方向に沿って加算した値であることが好ましい。

また、本発明に係る湾曲形状検査方法の一態様として、前記被測定物は、自動車の窓ガラスの用いられる湾曲したガラス板であることが好ましい。

また、本発明は、被測定物の表面にパタン化された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記抽出された反射像に関するデータと予め登録されている良品の反射像に関するデータとの比較結果に基づいて、前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有することを特徴とする湾曲形状検査装置を提供する。

また、本発明は、被測定物の表面にパタンィ匕された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記光源の反射像の水平面上における位置を算出し、前記算出された位置と予め登録されている良品の位置とを比較し、この比較結果に応じて前記被測定物の形状の良否を判する制御装置とを有することを特徴とする湾曲形状検査装置を提供する。

また、本発明は、被測定物の表面にパタン化された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記光源の反射像の位置を求め、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の表面の傾きを算出し、予め用意しておいた基準傾きデ一夕と前記算出された被測定物の表面の傾きとを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有することを特徴とする湾曲形状検査装置を提供する。

また、本発明は、被測定物の表面にパタンィ匕された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記光源の反射像の位置を求め、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の表面における高さ分布を算出し、予め用意しておいた基準高さ分布データと前記算出された被測定物の表面における高さ分布とを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有することを特徴とする湾曲形状検査装置を提供する。

また、本発明に係る湾曲形状検査装置の一態様として、前記高さ分布は、隣接する反射像同士の高さの差を、所定の軸方向に沿って加算した値であることが好ましい。

さらに、本発明に係る湾曲形状検査装置の一態様として、前記被測定物は、自動車の窓ガラスの用いられる湾曲したガラス板であることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1 ( a) ：本発明に係る検査装置の一実施形態（ガラス板が平板状の場合）を示す側面図である。

図 1 (b) ： A— A' 線矢視図である。

図 2 ( a) ：本発明に係る検査装置の一実施形態（ガラス板が湾曲状の場合）を示す側面図である。

図 2 (b) ： B— B ' 線矢視図である。

図 3 ：本発明に係る検查方法の一実施形態を示すフローチャートである。

図 4 ( a) ：本発明に係る検査装置のその他の実施形態を示す側面図である。図 4 (b) ：距離 Hの求め方を説明するための説明図である。

図 5 ：本発明に係る検査方法のその他の実施形態を示すフローチヤ一トである。図 6 ：本発明に係る検查方法のその他の実施形態を示すフローチャートである。図 7 ：図 6のステップ S 2 3を説明するための平面図である。

図 8 ：図 6のステップ S 2 6を説明するための平面図である。

図 9 ：従来の検査装置を模式的に示す斜視図である。

(符号の説明）

G：ガラス板 1 ：カメラ

2 ：点列光源 3 ：反射像

3 a：元の反射像 4：制御装置

5 ：記憶装置発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施形態について図を用いて説明する。

図 1 ) は本発明に係る検査装置の一実施形態（ガラス板が平板状の場合）を示す側面図、同図（b) は A— A' 線矢視図を示す。ガラス板 Gはコンベアまたは載置台上に載置され、その上方には水平面に対してマトリクス状に配設された複数の点光源（発光ダイオード、蛍光管、ランプ等）からなる点列光源 2、および 2次元 C CD (Charge Coupled Device) を備えたカメラ 1が図示しない支持フレームに固定されている。点列光源 2を構成する点光源同士の距離を「d」とした場合、ガラス板 G表面の反射像 3同士の距離は「d/ 2」となる。

また、カメラ 1の撮像および点列光源 2の発光 Z消光の制御は、制御装置 4によって行われる。制御装置 4が利用する各種の制御プログラム、および撮像によつて得られた画像データは、制御装置 4に接続されている記憶装置 5に登録される。なお、点列光源の代わりに、その他のパタン化された光源（例えば格子状光源等）を用いてもよい。また、点列光源 2をドーム状（断面が円弧状）または箱状の天井に設置してもよい。さらに、天井の中心から周辺にかけて傾斜面を有していたり、中央領域が水平かつ周縁領域が傾いたりしているような形状であってもよい。また、ドーム状または箱状の天井に無数の貫通孔を設け、外部に設置された大型の光源（蛍光灯等）の光をこれらの貫通孔から内部に取り込むようにしてもよい。図 2 ) は本発明に係る検査装置の一実施形態（ガラス板が湾曲状の場合）を示す側面図、同図（b) は B— B ' 線矢視図を示す。図 1における符号と同一のものは同一の構成を示す。図 2ではガラス板 Gの形状が湾曲している点で図 1 と相違する。図 2 ( a) に示すように、点列光源 2の高さが図 1の場合と同じように調整されている場合、ガラス板 Gが上凸（ただし、この例では X方向に沿つてのみ曲率を有する）に湾曲していると、隣接する反射像同士の距離は「d Z 2」未満となる。そのため、図 2 (b) に示すように、湾曲前におけるガラス板 Gの元の反射像 3 aよりも、実際の反射像 3は Y軸寄りになる。

ここで、検査方法の手順にいて説明する。

図 3は、本発明に係る検查方法の一実施形態を示すフローチャートである。まず、カメラ 1を使つて良品の撮像を行い、良品における点列光源 2の反射像の座標を記憶装置 5内のデータベースに登録する（ステップ S 1 ) 。次いで、検査対象であるガラス板 Gの画像を撮像し（ステップ S 2 ) 、撮像した画像を画像処理することによりその画像から点列光源 2の反射像を抽出する (ステップ S 3 ) 。次いで、反射像の重心座標を算出し（ステップ S 4) 、算出された座標を記憶装置 5に登録されている良品の座標と比較する（ステップ S 5 ) 。その結果、良品の座標との差が所定範囲内で収まつていれば、検査対象であるガラス板 Gを良否と判定し、そうでなければ不良品と判定する。良品と判定されたガラス板 Gを後段の良品工程へ搬送し（ステップ S 6 ) 、不良品を後段の不良品工程へ搬送する（ステップ S 7 ) 。

次に、本発明のその他の実施形態について説明する。上記においては、予め登録されている良品の反射像の座標との比較で検查を行つたが、反射像の位置におけるガラス板表面の傾きを算出し、それに基づいて検査を行うこともできる。この場合、良品のデータを予め撮像して登録する必要がない。すなわち、ガラス板の形状に関する CAD (Computer Aided Design) デ一夕があれば、それとの比較により良否を判定できる。 CADデ一夕は、設計仕様に基づいたデータであり、湾曲ガラス板はこのデータになるべく一致するように作られる。

図 4 ( a ) は本発明に係る検査装置のその他の実施形態を示す側面図、同図 (b) はカメラから第 1基準面までの距離 Hの求め方を説明するための説明図である。ガラス板 Gは図 2に示した上凸に湾曲したガラス板であり、ガラス板 G表面の被測定点（点光源 2 aの反射像の重心座標） P_Nを通る水平面を第 1基準面とし、ガラス板 Gの載置されている水平面を第 2基準面とする。被測定点 P_Nでガラス板 Gと接触する平面を反射面とする。

カメラ 1から第 1基準面までの距離は H、カメラ 1から第 2基準面までの距離は h、第 1基準面から第 2基準面までの距離は ΔΗとしている。カメラ 1と点光源 2 aとの水平方向の距離は L、カメラ 1と点光源 2 aとの鉛直方向の距離は c、カメラ 1と被測定点 P_N との水平距離は Xとしている。反射面と第 1基準面との角度は aとしている。

よって、点光源 2 aから照射された入射光 6は、被測定点 P_Nで反射面に対して正反射し、反射光 7がカメラ 1に到達する。ここで、入射光 6の反射面に対する角度をゆ、入射光 6の第 1基準面に対する角度を Φとしている。また、反射光 7と第 1基準面に対する角度を Θとしている。反射光 7の反射面に対する角度は、前述のとおり入射光 6が正反射していることからと等しくなる。

0 = t an" ¹ (H/x) · · (1)

φ = θ-2 a · · (2)

H-y= (L-x) t an ( ) · · (3)

したがって、式（1) 〜（3) ら、以下の式が成り立つ。

t an—¹ (Fi x) -2a=t an^-1 { (H-y) / (L-x) } · · (4)

よって、式（4) を変形することで式 (5) が求まり、この式（5) を解くことにより角度 aが求まる。

a= [t an—¹ (H/x) —tan—¹ { (H-y) / (L-x) } ] /2 · . (5) 一方、ガラス板 Gが湾曲している場合、カメラ 1から被測定点までの Z方向の距離が被測定点毎に異なるため、図 4 (b) に示すように各点毎に求め直す必要がある。ここで、点？ェの座標が予めわかっていれば、上述で求めた点 P₂ における傾き aと以下の式（6) とで距離 bが求まり、隣接する点 P₂ の座標を式 (7) に示すように求められる（ただし、 Pi — P₂間が線形変化しているものと仮定しているため距離 bは近似値である）。なお、点 Pi はガラス板 Gの重心 (面積重心）とするとよく、点 Pi における距離 Hおよび ΔΗを実測（若しくは CADデータおよび距離 h (既知）に基づいて算出する）により求めておく。 b = c · t a n {a) · - (6;

Z a ^Z i — b, x₂ =x₁ +c · · (7) 以上により、被測定点における X方向の傾き aを求め、同様に Y方向の傾きを求め、これらの値を予め用意してある基準傾きデータと比較し、基準傾きデータとの差が所定範囲内にあるかどうかで良品判定を行うことができる。基準傾きデ一夕は、予め良品を撮像することで上記同様の手順で求めてもよいが、ガラス板 Gの C ADデータがあればそのデータから各被測定点における傾きを求めることもできる。

図 5は、本発明に係る検査方法のその他の実施形態を示すフローチヤ一卜である。まず、ガラス板 Gの画像を撮像する（ステップ S 11) 。次いで、点光源 2 aの反射像を図 1の場合と同様に抽出し（ステップ S 12) 、各反射像の XY平面上の重心座標を算出する（ステップ S 13) 。次いで、算出した重心座標を利用するとともに、式（5) を利用して重心座標における各方向（Xおよび Y方向）の傾きを求める（ステップ S 14)。

ステップ S 13〜S 15を繰り返し、全被測定点の傾きを算出できたら、次のステップへ移行する（ステップ S 15) 。次いで、算出された傾きと登録されている良品の傾きとを比較し（ステップ S 16) 、両者の差が所定の範囲内にあれば良品と判定し、そうでなければ不良品と判定する（ステップ S 16) 。良品は後段の良品工程へ（ステップ S 17) 、不良品は後段の不良品工程へ搬送する (ステップ S 18) 。

図 6は、本発明に係る検査方法のその他の実施形態を示すフローチャートである。このフローでは、ガラス板表面における高さ分布を求め、それを CADデー夕の高さ分布と比較することにより、良品 Z不良品の判定を行う。まず、ガラス板 Gの上面に点列光源 2の光を照射するとともに、その反射像を 2次元 C C D力メラ 1で撮像する (ステップ S 21) 。次いで、制御装置 4は撮像したガラス板 Gの輪郭を抽出し (ステップ S 2 2 ) 、 CADデ一夕の輪郭に合うように、撮像した画像データの位置を整える (ステップ S 2 3 ) 。具体的には図 7に示すように、被測定ガラス板 Gの画像データを水平 Z垂直方向に移動および回転移動させることで、被測定ガラス板 Gの画像データと CADデータの位置を一致させる。次いで、被測定ガラス板 Gの画像デ一夕から、それに映り込んでいる点列光源 2の反射像を抽出し (ステップ S 2 4) 、各反射像の中心を被測定点として設定するとともに、式（1 ) 〜（5 ) を用いて被測定点における Xおよび Y方向の傾き（角度 a) を算出する（ステップ S 2 5 ) 。次いで、 CADデ一夕の重心における高さ Hと、上記算出された各被測定点での角度 aとを利用することで、各被測定点における高さ Hを算出する。次いで、隣接する被測定点同士の高さ Hの差分（図 4 (b) の符号「b」）を順次求め、 Xまたは Y軸方向に沿って全ての差分を加算する（ステップ S 2 6 ) 。

例えば図 8では重心を起点として、 X方向に隣接する被測定点同士における高さ Hの差分を求め、それらを加算することで「X方向の積分値」を求める。その後、同様に重心を起点として、 Y方向に隣接する被測定点同士における高さ Hの差分を求め、それらを加算することで「Y方向の積分値」を求める。同様の操作は、全ての被測定点で行われる。

次いで、被測定点毎に求められた Xおよび Υ方向の積分値を、予め求めておいた CADデータの Xおよび Υ方向の積分値（請求の範囲の基準高さ分布データ）と比較し（ステップ S 2 7 ) 、それに基づいて良否 Ζ不良品の判定を行う（ステップ S 2 8 ) 。すなわち、ずれ量が所定の範囲内に収まれば良品と判定し、 1箇所でもずれ量が所定範囲を超えるようであれば不良品と判定する。どの程度の範囲を良品 Ζ不良品とするかは、ガラス板の形状や製品ユーザの要望等に応じて、適宜決定される。産業上の利用可能性

以上説明したとおり本発明は、被測定物の表面における光源の反射像の位置に基づいて被測定物の形状の良否を判定する。そのため、被測定物の型式毎に検査装置を用意する必要がなく、また画像処理で検査ができるため従来よりも検査手順が簡便という利点がある。また、本発明は、コンベアで搬送されてきた被測定物の形状を、被測定物の搬送を停止することなく検査できるため、従来よりも生産性を向上させることができる。

なお、本発明は、自動車用のガラス板だけでなく、その他の車輛、鉄道、船舶、飛行機および建築用のガラス板の形状検査に使用できる。また、湾曲した透明樹脂板や鏡面体（金属板、または樹脂板等）の形状検査にも適用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステップと、前記被測定物の画像を撮像するステツプと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステツプと、前記抽出された反射像に関するデータと予め登録されている良品の反射像に関するデータとの比較結果に基づいて、前記被測定物の形状の良否を判定するステップとを有することを特徴とする湾曲形状検査方法。

2. 被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステップと、前記被測定物の画像を撮像するステツプと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステップと、前記光源の反射像の水平面上における位置を算出するステップと、前記算出された位置と予め登録されている良品の位置とを比較するステツプと、この比較結果に応じて前記被測定物の形状の良否を判定するステップとを有する請求の範囲 1に記載の湾曲形状検查方法。

3. 被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステップと、前記被測定物の画像を撮像するステツプと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステップと、前記光源の反射像の位置を求めるステップと、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の傾きを算出するステツプと、予め用意しておいた基準傾きデータと前記算出された被測定物の表面の傾きとを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定するステツプとを有する請求の範囲 1に記載の湾曲形状検査方法。

4. 被測定物の表面にパタン化された光源の光を照射するステップと、前記被測定物の画像を撮像するステツプと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出するステップと、前記光源の反射像の位置を求めるステップと、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の表面における高さ分布を算出するステツプと、予め用意しておいた基準高さ分布データと前記算出された被測定物の表面における高さ分布とを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定するステップとを有する請求の範囲 1に記載の湾曲形状検査方法。

5. 前記高さ分布は、隣接する反射像同士の高さの差を、所定の軸方向に沿って加算した値である請求の範囲 4に記載の湾曲形状検査方法。

6. 前記被測定物は、自動車の窓ガラスの用いられる湾曲したガラス板である請求の範囲 1〜 5の何れか一項に記載の湾曲形状検査方法。

7. 被測定物の表面にパタン化された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記抽出された反射像に関するデータと予め登録されている良品の反射像に関するデータとの比較結果に基づいて、前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有することを特徴とする湾曲形状検査装置。

8. 被測定物の表面にパタンィ匕された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記光源の反射像の水平面上における位置を算出し、前記算出された位置と予め登録されている良品の位置とを比較し、この比較結果に応じて前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有する請求の範囲 7に記載の湾曲形状

9. 被測定物の表面にパタン化された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記光源の反射像の位置を求め、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の表面の傾きを算出し、予め用意しておいた基準傾きデ一夕と前記算出された被測定物の表面の傾きとを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有する請求の範囲 7に記載の湾曲形状検査装置。

1 0. 被測定物の表面にパタン化された光を照射するための光源と、前記被測定物の画像を撮像するカメラと、この画像を解析することにより前記光源の反射像を抽出し、前記光源の反射像の位置を求め、前記光源の反射像の位置に基づいて前記被測定物の表面における高さ分布を算出し、予め用意しておいた基準高さ分布データと前記算出された被測定物の表面における高さ分布とを比較することにより前記被測定物の形状の良否を判定する制御装置とを有する請求の範囲 7に記載の湾曲形状検査装置。

1 1 . 前記高さ分布は、 P接する反射像同士の高さの差を、所定の軸方向に沿つて加算した値である請求の範囲 1 0に記載の湾曲形状検査装置。

1 2. 前記被測定物は、自動車の窓ガラスの用いられる湾曲したガラス板である請求の範囲 7〜1 1の何れか一項に記載の湾曲形状検査装置。