CN107289878A - 透明板表面检查装置、透明板表面检查方法以及玻璃板的制造方法 - Google Patents

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CN107289878A CN201710232726.1A CN201710232726A CN107289878A CN 107289878 A CN107289878 A CN 107289878A CN 201710232726 A CN201710232726 A CN 201710232726A CN 107289878 A CN107289878 A CN 107289878A
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Abstract

本发明提供检查精度得到提高的透明板表面检查装置。该装置是检查透明板的主表面的透明板表面检查装置，其具备包含条纹图案的光源、设置于来自所述光源的光在所述主表面反射处的线传感器摄像机、对拍摄的所述条纹图案的图像进行图像处理的图像处理装置，所述线传感器摄像机具有包含在规定方向上排列的多个像素的拍摄元件、使所述条纹图案在所述拍摄元件上成像的透镜，所述光源及所述拍摄元件两者均配置在所述主表面的一侧且各自朝向所述主表面斜向相对，配置于所述规定方向的一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S1)、与配置于所述规定方向的另一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S2(S2>S1))之比(S1/S2)在0.20以上。

Description

透明板表面检查装置、透明板表面检查方法以及玻璃板的制 造方法
技术领域
本发明涉及透明板表面检查装置、透明板表面检查方法以及玻璃板的制造方法。
背景技术
专利文献1中记载的检查装置利用设置于来自光源的光在透明板的检查面的反射处的摄像机对光源的条纹图案进行拍摄，通过对摄像机所拍摄的图像进行图像处理来检查透明板的表面形状。拍摄的图像具有明亮部分与阴暗部分交替重复的条纹图案。通过检测出该条纹图案与标准图案的偏差，能够对检查面的表面形状进行检查。作为标准图案，使用检查面为理想平面时摄像机所拍摄的条纹图案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2005-345383号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
摄像机具有包含在直线上排列的多个像素的拍摄元件、使条纹图案在拍摄元件上成像的透镜。光源及拍摄元件两者均配置在检查面的同一侧且各自朝向检查面斜向相对。通过这种配置能够高效地排列多个检查装置。
以往，以检查装置的紧凑化为目的，摄像机的位置靠近检查面，使用广角透镜作为摄像机的透镜。
近年来，要求透明板具有更高的平坦度，以往的检查装置的检查精度不充分。
本发明是鉴于上述技术问题而完成的发明，主要目的在于提供检查精度得到提高的透明板表面检查装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，本发明提供一种透明板表面检查装置，
该装置是检查透明板的主表面的透明板表面检查装置，
其具备包含条纹图案的光源、设置于来自所述光源的光在所述主表面反射处的拍摄所述条纹图案的线传感器摄像机、对拍摄的所述条纹图案的图像进行图像处理的图像处理装置，
所述线传感器摄像机具有包含在规定方向上排列的多个像素的拍摄元件、使所述条纹图案在所述拍摄元件上成像的透镜，
所述光源及所述拍摄元件两者均配置在所述主表面的同一侧且各自朝向所述主表面斜向相对，
配置于所述规定方向的一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S1)、与配置于所述规定方向的另一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S2(S2>S1))之比(S1/S2)在0.20以上。
发明效果
本发明提供检查精度得到提高的透明板表面检查装置、透明板表面检查方法以及玻璃板的制造方法。
附图说明
图1是一种实施方式的透明板表面检查装置的检查透明板的表侧的主表面时的截面图，是沿图2的I-I的截面图。
图2是一种实施方式的透明板表面检查装置的检查透明板的表侧的主表面时的俯视图。
图3是一种实施方式的线传感器摄像机所拍摄的图像的亮度分布中的透明板的表侧的主表面所反射的条纹图案的像的亮度分布的图。
图4是一种实施方式的拍摄元件的一端的像素所拍摄的检查面上的拍摄点的面积的说明图。
图5是一种实施方式的拍摄元件的另一端的像素所拍摄的检查面上的拍摄点的面积的说明图。
图6是一种实施方式的拍摄元件的中点的像素所拍摄的检查面上的拍摄点的面积的说明图。
图7是一种实施方式的透明板表面检查装置的检查透明板的背侧的主表面时的截面图。
图8是变形例的透明板表面检查装置的检查透明板的表侧的主表面时的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的透明板表面检查装置以及透明板表面检查方法的方式。各附图中，对于相同或对应的结构标以相同或对应的符号，并省略说明。
图1是一种实施方式的透明板表面检查装置的检查透明板的表侧的主表面时的截面图，是沿图2的I-I的截面图。图2是一种实施方式的透明板表面检查装置的检查透明板的表侧的主表面时的俯视图。
透明板表面检查装置10如图1及图2所示，检查透明板60的表侧的主表面61(以下也称作“检查面61”)的形状。作为透明板60，可例举玻璃板、树脂板等。透明板表面检查装置10例如具有光源20、线传感器摄像机30和图像处理装置50。
光源20具有LED等光源主体21和条纹图案22。条纹图案22设置于光源主体21的发光面。条纹图案22与光源主体21之间可设置光扩散片等光学片。
线传感器摄像机30设置于光源20的光在检查面61的反射处，对光源20具有的条纹图案22进行拍摄。线传感器摄像机30具有包含在规定方向上排列的多个像素的拍摄元件31、使条纹图案22在拍摄元件31上成像的透镜32。作为拍摄元件31，使用例如CCD成像传感器、CMOS成像传感器等。
图形处理装置50对线传感器摄像机30所拍摄的图像进行图像处理。图像处理装置50具有CPU(中央处理单元)51和存储器等存储介质52。图像处理装置50通过在CPU51上运行存储于存储介质52的程序来进行图像处理。
图3是一种实施方式的线传感器摄像机所拍摄的图像的亮度分布中的透明板的表侧的主表面所反射的条纹图案的像的亮度分布的图。图3中，横轴表示线传感器摄像机30的像素的编号，纵轴表示亮度。像素的编号是指像素的排列顺序(整数)。如图3所示，拍摄的图像具有明亮部分与阴暗部分交替重复的条纹图案。
图像处理装置50检测出拍摄的条纹图案与标准图案之间的偏差。作为标准图案，使用检查面61为理想平面时线传感器摄像机30所拍摄的条纹图案。标准图案读取使用通过计算等求出、预先存储在存储介质52中的图案。
图像处理装置50通过检测出拍摄的条纹图案与标准图案的偏差，能够检测出检查面61的各点处的倾斜，通过对该倾斜进行积分，能够检测出表面形状。关于由条纹图案的偏差导出表面图案的方法，能够使用常规方法，例如能够使用上述专利文献1中记载的方法。
另外，如图1所示，光源20及拍摄元件31两者均配置在检查面61的同一侧且各自朝向检查面61斜向相对。来自光源20的光的中心线相对于检查面61的倾斜角θ1例如在35°以上55°以下，优选在40°以上50°以下。另外，朝向拍摄单元31的光的中心线相对于检查面61的倾斜角θ2例如在35°以上55°以下，优选在40°以上50°以下。倾斜角θ1与倾斜角θ2在上述范围内是相等的。
通过按上述使光源20及拍摄元件31两者均配置在检查面61的同一侧且各自朝向检查面61斜向相对，能够高效地排列多个透明板表面检查装置10。为了提高该透明板表面检查装置10的检查精度，本发明者着眼于拍摄元件31的各像素在检查面61的拍摄点的面积的偏差。
图4是一种实施方式的拍摄元件的一端的像素所拍摄的检查面上的拍摄点的面积的说明图。图4中，光源20的条纹图案22上的一点22P1在拍摄元件31的一端的像素31P1上成像。该像素31P1在检查面61的拍摄点的面积S1可用下式(1)～(3)算出。
S1＝α×Sf×β12…(1)
β1＝A1b/A1…(2)
A1＝A1a+A1b…(3)
此处，α表示相对于透镜32的光轴正交面OP的检查面61的倾斜的影响的系数，Sf表示透镜32的光圈面积(日文：絞り面積)，A1a表示从透镜32的光学中心32a到在检查面61的拍摄点的中心P1为止的距离，A1b表示从P1到光源20的一点22P1为止的距离。透镜32的光轴正交面OP是指与透镜32的光轴32b正交的平面。透镜32的光圈面积Sf是透镜32的焦距f与光圈系数(日文：絞り値)的函数，为一定值。
图5是一种实施方式的拍摄元件的另一端的像素所拍摄的检查面上的拍摄点的面积的说明图。图5中，光源20的条纹图案22上的一点22P2在拍摄元件31的另一端的像素31P2上成像。该像素31P2在检查面61的拍摄点的面积S2可用下式(4)～(6)算出。
S2＝α×Sf×β22…(4)
β2＝A2b/A2…(5)
A2＝A2a+A2b…(6)
此处，α表示相对于透镜32的光轴正交面OP的检查面61的倾斜的影响的系数，Sf表示透镜32的光圈面积(日文：絞り面積)，A2a表示从透镜32的光学中心32a到在检查面61的拍摄点的中心P2为止的距离，A2b表示从P2到光源20的一点22P2为止的距离。另外，A1与A2相等。
图6是一种实施方式的拍摄元件的中点的像素所拍摄的检查面上的拍摄点的面积的说明图。图6中，光源20的条纹图案22上的一点22P3在拍摄元件31的中点的像素31P3上成像。该像素31P3在检查面61的拍摄点的面积S3可用下式(7)～(9)算出。
S3＝α×Sf×β32…(7)
β3＝A3b/A3…(8)
A3＝A3a+A3b…(9)
此处，α表示相对于透镜32的光轴正交面OP的检查面61的倾斜的影响的系数，Sf表示透镜32的光圈面积(日文：絞り面積)，A3a表示从透镜32的光学中心32a到在检查面61的拍摄点的中心P3为止的距离，A3b表示从P3到光源20的一点22P3为止的距离。P3是检查面61与透镜32的光轴的交点。
如图1、图4～图6明确所示，拍摄元件31所含的各像素在检查面61的拍摄点的面积S中，最大值为S2，最小值为S1。拍摄点的面积S的波动能够以作为S的最小值的S1与作为S的最大值的S2之比(S1/S2)表示。上式(1)、(4)中，Sf全为相同的值，α为大致相同的值。从而，S1/S2可由S1/S2＝β12/β22这一近似式算出。S1/S2越接近1，则拍摄点的面积S的波动越小。
另外，如上所述，由于光源20及拍摄元件31两者均配置在检查面61的同一侧且各自朝向检查面61斜向相对，因此当然地S2大于S1，S1/S2小于1。从透明板表面检查装置10的小型化、防止光学***与透明板60的干涉等角度考虑，S1/S2优选在0.45以下。
本发明者通过实验等发现，通过使S1/S2在0.20以上，能够提高透明板表面检查装置10的检查精度，具体会在实施例栏中进行说明。
透镜32的焦距f优选在110mm以上。透镜32的焦距f如果在110mm以上，则能够使用视角窄的透镜32，通过透镜32的多条光线接近于平行线，因此容易使S1/S2在0.20以上。透镜32的焦距f进一步优选在120mm以上。
关于透镜32的焦距f，下式(4)成立。
1/f＝1/A3+1/B3…(4)
上式(4)中，A3是A3a与A3b之和。另一方面，B3表示从透镜32的光学中心32a到拍摄元件31的中点的像素31P3为止的距离。
透镜32的焦距f在110mm以上时，透镜32的视角窄，因此为了使在检查面61的拍摄范围61A足够大，A3优选在800mm以上。
另一方面，从透明板表面检查装置10的小型化的角度考虑，A3优选在1500mm以下。A3在1500mm以下时，为了使在检查面61的拍摄范围61A足够大，透镜32的焦距f优选在225mm以下。
另外，线传感器摄像机30重叠拍摄在表侧的主表面61的反射处观察到的条纹图案22的像和在背侧的主表面62的反射处观察到的条纹图案22的像。
相比于在背侧的主表面62的反射处观察到的条纹图案22的像，在表侧的主表面61的反射处观察到的条纹图案22的像的明亮部分与阴暗部分的对比度高。
这些像优选是阴暗部分之间(或明亮部分之间)不重合的容易分离的状态。倾斜角θ1及倾斜角θ2优选在35°以上55°以下，使阴暗部分之间(或明亮部分之间)不重合。
另外，如上所述，由于两个像的明亮部分与阴暗部分的对比度不同，因此即使两个像的阴暗部分之间(或明亮部分之间)之间重合时，也能分离两个像。
透明板表面检查装置10在图1中检查表侧的主表面61的表面形状，也可如图7所示，检查背侧的主表面62(以下也称作“检查面62”)的表面形状。另外，透明板表面检查装置10也可检查两侧的主表面61和62的表面形状。
透明板表面检查装置10检查背侧的主表面62的表面形状时，“S1/S2”、“f”、“A3”等的说明中，将“检查面61”替换为“检查面62”即可。此处，考虑透明板60与空气的界面处的光的折射，算出“S1/S2”等。另外，透明板60的板厚足够小，因此关于表侧的检查面61的上述条件(例如S1/S2在0.20以上)如果成立，则关于背侧的检查面62的上述条件也基本成立。
另外，本实施方式中，虽然如图2所示，在俯视时将拍摄元件31、透明板60的检查面61的拍摄范围61A、光源20的条纹图案22的拍摄范围22A配置在同一直线上，但是本发明不局限于此。也可如图8所示，在俯视时拍摄元件31、透明板60的检查面61的拍摄范围61A、光源20的条纹图案22的拍摄范围22A不在直线上排列，而是扭转的。另外，也可在搬运透明板60的同时检查表面形状。
此外，利用上述透明板表面检查方法的检查工序可适用于至少包括从熔融玻璃成形为板状玻璃的工序、对板状玻璃进行切割的玻璃板切出工序的玻璃板的制造方法。经过利用透明板表面检查方法的检查工序，能够确定得到具有所需的表面形状的玻璃板。
实施例
下面，通过实施例和比较例详细说明本发明，但本发明不限于以下的实施例。试验例1是实施例，试验例2是比较例。
[试验例1]
试验例1中，使用图1等所示的透明板表面检查装置检查了玻璃板的表侧的主表面(以下也简称为“检查面”)。预先通过抛光使玻璃板的检查面无限接近理想平面。另外，使检查面上的拍摄范围的左端P1(参照图1)与右端P2(参照图1)之间的距离L(参照图1)为250mm。线传感器摄像机的像素数为7450。
首先，通过设置于来自光源的光在检查面的反射处的线传感器摄像机对光源的条纹图案进行拍摄并对拍摄的图像进行图像处理，藉此算出了检查面的形状。算出形状的范围是(1)从左端P1起30mm以内的部分(以下也称作“左侧的***分”)和(2)从右端P2起30mm以内的部分(以下也称作“右侧的***分”)这两者。然后，得到了各***分与理想平面的偏差(高低差)的原始数据。拍摄范围不变，将其重复250次，得到了针对每个***分的250次的原始数据。
接着，使用窗函数对250次的原始数据进行卷积，提取了(A)以波长10mm为中心的周期带隙(日文：周期帯)的频率成分(以下也记为“第1频率成分”)和(B)以波长5mm为中心的周期带隙的频率成分(以下也记为“第2频率成分”)。作为窗函数，使用了高斯窗。然后，针对各***分中的中央部分算出各频率成分的标准偏差，将算出的标准偏差作为评价值。此处，各***分的中央部分的左右长度为5mm。计算标准偏差时，仅使用各***分的中央部分的原因在于，为了以足够小的范围得到评价值，且在卷积计算时假设端部进行了折返。
另外，推定玻璃板中具有长周期成分与短周期成分的起伏，将以波长10mm为中心的第1频率成分作为长周期成分，将以波长5mm为中心的第2频率成分作为短周期成分。
[试验例2]
试验例2中，除了变更“f”、光圈、“A3”、“A3b”等以使“S3”大致相同且“S1/S2”不同之外，与试验例1同样地检查玻璃板的表侧的主表面，求出了评价值。
[总结]
试验条件以及试验结果示于表1。表1中，“FC1L”表示左侧的***分的中央部分处的第1频率成分的标准偏差，“FC2L”表示左侧的***分的中央部分处的第2频率成分的标准偏差，“FC1R”表示右侧的***分的中央部分处的第1频率成分的标准偏差，“FC2R”表示右侧的***分的中央部分处的第2频率成分的标准偏差。
[表1]
试验例1 试验例2
S1/S2 0.217 0.177
f(mm) 200 105
光圈 22 16
A3(mm) 1205 750
A3b(mm) 258 300
FC1L(μm) 0.84 1.52
FC1R(μm) 0.57 0.62
FC1L/FC1R 1.48 2.45
FC2L(μm) 0.66 1.40
FC2R(μm) 0.55 0.82
FC2L/FC2R 1.20 1.71
如表1明确所示，试验例1与试验例2不同，S1/S2在0.20以上，因此FC1L与FC1R之比(FC1L/FC1R)以及FC2L与FC2R之比(FC2L/FC2R)分别接近于1。这些比值接近1意味着左侧的***分的精度与右侧的***分的精度接近，可知抑制了拍摄点的面积的波动导致的检查精度的降低。
以上说明了透明板表面检查装置的实施方式等，但本发明不限定于上述实施方式等，在专利申请的权利要求书记载的本发明的技术思想的范围内可以进行各种变形和改良。
符号说明
10 透明板表面检查装置
20 光源
21 光源主体
22 条纹图案
30 线传感器摄像机
31 摄像元件
32 透镜
32a 光学中心
32b 光轴
50 画像处理装置
60 透明板
61 表侧的主表面(检查面)
62 背侧的主表面(检查面)

Claims (8)

1.透明板表面检查装置，它是检查透明板的主表面的透明板表面检查装置，其特征在于，
具备包含条纹图案的光源、设置于来自所述光源的光在所述主表面反射处的拍摄所述条纹图案的线传感器摄像机、对拍摄的所述条纹图案的图像进行图像处理的图像处理装置，
所述线传感器摄像机具有包含在规定方向上排列的多个像素的拍摄元件、使所述条纹图案在所述拍摄元件上成像的透镜，
所述光源及所述拍摄元件两者均配置在所述主表面的同一侧且各自朝向所述主表面斜向相对，
配置于所述规定方向的一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S1)、与配置于所述规定方向的另一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S2(S2>S1))之比(S1/S2)在0.20以上。
2.如权利要求1所述的透明板表面检查装置，其特征在于，所述透镜的焦距在110mm以上。
3.如权利要求2所述的透明板表面检查装置，其特征在于，从所述透镜的光学中心到所述主表面与所述透镜的光轴的交点为止的距离、与从所述交点到所述光源的所述条纹图案为止的距离之和在800mm以上。
4.透明板表面检查方法，它是检查透明板的主表面的透明板表面检查方法，其特征在于，
通过设置于来自光源的光在所述主表面反射处的线传感器摄像机对所述光源所包含的条纹图案进行拍摄，并对拍摄的所述条纹图案的图像进行图像处理，
所述线传感器摄像机具有包含在规定方向上排列的多个像素的拍摄元件、使所述条纹图案在所述拍摄元件上成像的透镜，
所述光源及所述拍摄元件两者均配置在所述主表面的同一侧且各自朝向所述主表面斜向相对，
配置于所述规定方向的一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S1)、与配置于所述规定方向的另一端的所述像素在所述主表面的拍摄点的面积(S2(S2>S1))之比(S1/S2)在0.20以上。
5.如权利要求4所述的透明板表面检查方法，其特征在于，所述透镜的焦距在110mm以上。
6.如权利要求5所述的透明板表面检查方法，其特征在于，从所述透镜的光学中心到所述主表面与所述透镜的光轴的交点为止的距离、与从所述交点到所述光源的所述条纹图案为止的距离之和在800mm以上。
7.如权利要求4～6中任一项所述的透明板表面检查方法，其特征在于，所述透明板为玻璃板。
8.玻璃板的制造方法，其特征在于，包括从熔融玻璃成形为板状玻璃的工序、对所述板状玻璃进行切割的玻璃板切出工序、利用权利要求7所述的透明板表面检查方法的检查工序。
CN201710232726.1A 2016-04-13 2017-04-11 透明板表面检查装置、透明板表面检查方法以及玻璃板的制造方法 Active CN107289878B (zh)

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