JP6432448B2 - ガラス管の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、先端部を溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管について、面取り加工の成否を検査するためのガラス管の検査方法に関する。

周知のように、ガラス管の製造工程においては、その先端部の形状検査を実施し、検査結果に基づいてガラス管を良品と不良品とに判別することが行われている。この形状検査では、例えば、ガラス管の先端部における欠けの有無等について検査が実施される。ここで、特許文献１には、ガラス管の先端部に対して形状検査を実施する方法の一例が開示されている。

同文献に開示された検査方法においては、まず、ガラス管を回転させながら所定の回転角度毎にガラス管の先端部をＣＣＤイメージセンサーカメラで撮影する。次に、撮影した複数の画像の各々から先端部の端面パターンを抽出し、これら端面パターンの相互比較を行って相互間の偏差量を検出する。最後に、検出した偏差量に基づいてガラス管を良品と不良品とに判別している。

特開平８−０９４３２９号公報

ところで、ガラス管の製造工程には、当該ガラス管を切断する工程が含まれていることが通常である。切断されたガラス管の先端部（切断によって形成された端面部）は、微小クラック等の欠陥を含み、その強度が低いことから、衝撃等が加わることで割れが発生しやすい状態にある。このため、切断後のガラス管に対しては、先端部をバーナー等で加熱して溶融させ、当該先端部に面取り加工（丸め加工）を施す工程により、先端部の強度を向上させることが通例となっている。

ここで、面取り加工が正常に施されていないガラス管は、製品として採用できないため、ガラス管は、面取り加工の成否によっても良品と不良品とに判別される必要がある。そこで、特許文献１に開示された検査方法を面取り加工の成否の検査に適用することが考えられるが、同検査方法では、面取り加工が正常に施されて良品とされるべきガラス管と、不良品とされるべきガラス管との間で、端面パターンの相違を認識できないのが現状であった。そのため、同検査方法を適用したとしても、本来、不良品として判別されるべきガラス管が、不当に良品として判別されてしまう不具合が生じていた。

上記の事情に鑑みなされた本発明の目的は、先端部を溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管について、面取り加工の成否を検査することが可能なガラス管の検査方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、先端部を溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管について、光に照らした先端部を撮影し、その撮影画像に基づいて面取り加工の成否を検査するガラス管の検査方法であって、先端部よりもガラス管の基端側から、ガラス管の管軸に対して傾斜した向きで先端部を撮影すると共に、撮影画像中の先端部を境界として、基端側とその反対側との両側からそれぞれ先端部側に向かって走査を行うことにより、先端部に対応する輪郭線の位置をそれぞれ検出し、検出した両位置の管軸方向に沿った相互間距離と、設定した閾値とを対比することで、面取り加工の成否を検査することに特徴付けられる。

本発明の発明者等は、先端部を溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管について、光に照らした先端部を撮影するにあたり、先端部よりもガラス管の基端側からガラス管の管軸に対して傾斜した向きで先端部を撮影した場合には、面取り加工の成否によって撮影画像中に以下のような違いが表れることを見出した。

すなわち、面取り加工が正常に施されていない場合には、先端部において撮影を行う側から見て表側にある部位（以下、表側部位と表記）と、裏側にある部位（以下、裏側部位と表記）とのうち、表側部位に対応する輪郭線のみが撮影画像中に映し出され、裏側部位に対応する輪郭線は撮影画像中に映し出されない。一方、面取り加工が正常に施されている場合には、表側部位に対応する輪郭線のみでなく、裏側部位に対応する輪郭線もが撮影画像中に映し出される。この裏側部位に対応する輪郭線は、先端部よりもガラス管の基端側からガラス管の管軸に対して傾斜した向きで先端部を撮影していることにより、撮影画像中において表側部位に対応する輪郭線よりもガラス管の基端側に映し出される。

そのため、撮影画像中の先端部を境界として、基端側とその反対側との両側からそれぞれ先端部側に向かって走査を行い、先端部に対応する輪郭線の位置をそれぞれ検出した場合には、面取り加工の成否によって以下のような違いが生じる。

つまり、面取り加工が正常に施されていない場合には、撮影画像中に表側部位に対応する輪郭線のみが映し出され、裏側部位に対応する輪郭線が映し出されないことから、基端側から先端部側に向かって行う走査（以下、基端側走査と表記）と、反対側から先端部側に向かって行う装置（以下、反対側走査と表記）との双方において、表側部位に対応する輪郭線の位置が検出される。一方、面取り加工が正常に施されている場合には、撮影画像中に表側部位に対応する輪郭線と、裏側部位に対応する輪郭線との双方が映し出されることから、基端側走査においては裏側部位に対応する輪郭線の位置が検出され、反対側走査においては表側部位に対応する輪郭線の位置が検出される。

以上のことから、面取り加工が正常に施されていない場合と、正常に施されている場合とで、基端側走査と反対側走査とによってそれぞれ検出された両位置の管軸方向に沿った相互間距離を比較すると、必然的に面取り加工が正常に施されている場合の方が長くなる。これにより、面取り加工が正常に施されていない場合における相互間距離よりも長い長さで、且つ、正常に施されている場合における相互間距離よりも短い長さを、閾値として設定しておくことで、閾値と相互間距離とを対比して、閾値に対する相互間距離の長短を判別することで面取り加工の成否を検査することが可能となる。

上記の方法において、ガラス管が円筒状に形成されている場合には、走査を撮影画像中の管軸に沿って行うことが好ましい。

ガラス管が円筒状に形成されている場合には、撮影画像中において表側部位に対応する輪郭線は、ガラス管の先端側に凸な曲線として映し出される。これに対し、裏側部位に対応する輪郭線は、表側部位に対応する輪郭線とは反対に、ガラス管の基端側に凸な曲線として映し出される。そして、両輪郭線は、共に撮影画像中の管軸と交差する位置が最も突出した状態に映し出される。つまり、両輪郭線間の管軸方向に沿った距離は、撮影画像中の管軸上で最長となることになる。そのため、撮影画像中の管軸に沿って基端側走査、及び反対側走査を行えば、面取り加工が正常に施されている場合には、両走査によってそれぞれ検出される両位置の相互間距離が最長となる。また、面取り加工が正常に施されていない場合には、表側部位に対応する輪郭線と管軸とが交差する位置が、両走査によって共に検出されるため、検出される両位置の相互間距離が略ゼロとなる。以上のことから、ガラス管が円筒状に形成されている場合に、走査を撮影画像中の管軸に沿って行えば、面取り加工が正常に施されている場合と、正常に施されていない場合との間で、検出される両位置の相互間距離の長さに顕著な差異が表れることになる。そのため、面取り加工の成否をより正確に検査することが可能となる。

上記の方法において、複数のガラス管に対して順次に面取り加工の成否を検査すると共に、複数のガラス管の相互間で撮影画像中における先端部の位置及び向きを揃えることが好ましい。

このようにすれば、複数のガラス管の相互間で撮影画像中における先端部の位置及び向きを揃えていることから、複数のガラス管に対して面取り加工の成否を正確に検査することができる。

本発明に係るガラス管の検査方法によれば、先端部を溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管について、面取り加工の成否を検査することが可能となる。

本発明の実施形態に係るガラス管の検査方法を示す概略側面図である。 撮影画像中におけるガラス管の先端部を示す図である。 撮影画像中におけるガラス管の先端部を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るガラス管の検査方法について、添付の図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るガラス管の検査方法は、先端部１ａを溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管１について、光Ｌに照らした先端部１ａを撮影し、その撮影画像に基づいて面取り加工の成否を検査する方法である。本検査方法では、先端部１ａよりもガラス管１の基端側から、ガラス管１の管軸１ｂに対して傾斜した向きで先端部１ａを撮影する。

検査の対象となるガラス管１は、円筒状に形成されている。ここで、本検査方法で検査が可能なガラス管１の肉厚の範囲は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、肉厚が１ｍｍのガラス管１を検査の対象としている。このガラス管１は、検査を受ける前に先端部１ａがバーナー等で加熱され、加熱によって先端部１ａを溶融させることで面取り加工（丸め加工）が施されたガラス管１である。面取り加工は、複数のガラス管１に対して実施されており、これら複数のガラス管１は、平置き姿勢とされた状態で、順次に先端部１ａが撮影されて面取り加工の成否を検査される。なお、複数のガラス管１は、これらの相互間で撮影画像中における先端部１ａの位置及び向きが揃えられた状態で検査を受ける。

先端部１ａの撮影は、ガラス管１の上方に配置したカメラ２によって行う。このカメラ２としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサーカメラ、ＣＭＯＳイメージセンサーカメラ等を使用することが可能である。カメラ２は、平置き姿勢とされたガラス管１の管軸１ｂに対し、角度θだけ傾斜した姿勢をとっている。撮影を行う際のガラス管１の先端部１ａは、ガラス管１の下方に配置した光源３からの光Ｌで照らしている。この光源３としては、例えば、ＬＥＤ照明、ハロゲンランプ照明、ストロボ照明等を使用することが可能である。光源３は、ガラス管１の先端部１ａを挟んでカメラ２と相互に対向するように配置されている。

ここで、カメラ２及び光源３の配置については、上述した配置に限定されるものではない。カメラ２は、先端部１ａよりもガラス管１の基端側から、ガラス管１の管軸１ｂに対して傾斜した向きで先端部１ａを撮影できる配置であればよく、例えば、ガラス管１の下方に配置してもよいし、ガラス管１と同一な高さ位置に配置してもよい。また、光源３についても、ガラス管１の先端部１ａを光Ｌで照らすことが可能な配置であれば、どのような配置としてもよい。さらに、ガラス管１は、必ずしも平置き姿勢とした状態で検査を行う必要はなく、例えば、縦置き姿勢とした状態で検査を行ってもよい。

図２及び図３は、カメラ２で撮影したガラス管１の先端部１ａの撮影画像を示している。そして、図２は、先端部１ａに面取り加工が正常に施されている場合を示し、図３は、面取り加工が正常に施されていない場合を示している。ここで、「面取り加工が正常に施されている場合」とは、先端部１ａにおける円筒の全周が溶融すると共に、溶融ガラスが表面張力によって丸められた後、冷却されて固化した場合を意味する。一方、「面取り加工が正常に施されていない場合」とは、先端部１ａにおける円筒の一部、又は、全周が溶融しなかった場合を意味する。

図２に示すように、先端部１ａに面取り加工が正常に施されている場合には、先端部１ａにおいて、カメラ２側（撮影を行う側）から見て表側にある部位１ａａ（円筒の上半分に相当し、以下、表側部位１ａａと表記）と、裏側にある部位１ａｂ（円筒の下半分に相当し、以下、裏側部位１ａｂと表記）とのそれぞれに対応する両輪郭線Ｓ１，Ｓ２が撮影画像中に映し出される。

裏側部位１ａｂに対応する輪郭線Ｓ２は、先端部１ａよりもガラス管１の基端側からガラス管１の管軸１ｂに対して傾斜した向きで先端部１ａを撮影していることにより、撮影画像中において表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１よりもガラス管１の基端側に映し出される。また、両輪郭線Ｓ１，Ｓ２のうち、表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１は、ガラス管１の先端側に凸な曲線として映し出される。一方、裏側部位１ａｂに対応する輪郭線Ｓ２は、表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１とは反対に、ガラス管１の基端側に凸な曲線として映し出される。そして、両輪郭線Ｓ１，Ｓ２は、共に撮影画像中の管軸１ｂと交差する位置が最も突出した状態に映し出される。

撮影画像中における両輪郭線Ｓ１，Ｓ２間の管軸方向に沿った距離の長短は、上記の角度θの大小によって決定される。そして、角度θが小さくなるほど、距離は長くなる。ここで、本検査方法では、両輪郭線Ｓ１，Ｓ２間の距離が短すぎると、正確な検査結果を得難くなるため、角度θの値は、８０°以下とすることが好ましい。

図３に示すように、先端部１ａに面取り加工が正常に施されていない場合には、表側部位１ａａと裏側部位１ａｂとのうち、表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１のみが撮影画像中に映し出され、裏側部位１ａｂに対応する輪郭線Ｓ２は撮影画像中に映し出されない。

そして、本検査方法においては、上記のような面取り加工の成否によって撮影画像中に表れる違いを利用して、以下の手順で面取り加工の成否を検査する。

まず、第一の手順として、図２及び図３に矢印Ａ，Ｂで示すように、撮影画像中の先端部１ａを境界として、基端側とその反対側との両側からそれぞれ先端部１ａ側に向かって走査を行うことにより、先端部１ａに対応する輪郭線（両輪郭線Ｓ１，Ｓ２、或いは、輪郭線Ｓ１のみ）の位置をそれぞれ検出する。これら両走査は、撮影画像中の管軸１ｂに沿って行う。

面取り加工が正常に施されている場合（図２に示す場合）、撮影画像中に表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１と、裏側部位１ａｂに対応する輪郭線Ｓ２との双方が映し出されている。そのため、基端側から先端部１ａ側に向かって行う走査（矢印Ａで示す走査であり、以下、基端側走査と表記）においては、裏側部位１ａｂに対応する輪郭線Ｓ２の位置Ｐ２が検出され、反対側から先端部１ａ側に向かって行う装置（矢印Ｂで示す走査であり、以下、反対側走査と表記）においては、表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１の位置Ｐ１が検出される。一方、面取り加工が正常に施されていない場合（図３に示す場合）、撮影画像中に表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１のみが映し出され、裏側部位１ａｂに対応する輪郭線Ｓ２が映し出されていない。そのため、基端側走査と反対側走査との双方において、表側部位１ａａに対応する輪郭線Ｓ１の位置Ｐ１が検出される。

次に、第二の手順として、検出した両位置（位置Ｐ１及び位置Ｐ２、或いは、共に位置Ｐ１）の管軸方向に沿った相互間距離Ｄを算出する。この相互間距離Ｄは、例えば、検出した両位置Ｐ１，Ｐ２の座標から求める。

面取り加工が正常に施されている場合（図２に示す場合）、相互間距離Ｄは、両輪郭線Ｓ１，Ｓ２間の管軸１ｂに沿った距離と略等しくなる。一方、面取り加工が正常に施されていない場合（図３に示す場合）、相互間距離Ｄは略ゼロとなる。

最後に、第三の手順として、算出した相互間距離Ｄと設定した閾値とを対比する。ここで、閾値としては、ゼロ距離よりも長く、且つ、両輪郭線Ｓ１，Ｓ２間の管軸１ｂに沿った距離よりも短い距離となる値を設定しておけばよい。

相互間距離Ｄが閾値に対して長い場合には、面取り加工が正常に施されているとの検査結果が得られる。一方、相互間距離Ｄが閾値に対して短い場合には、面取り加工が正常に施されていないとの検査結果が得られる。以上に説明した第一の手順〜第三の手順を経ることにより、面取り加工の成否の検査が完了する。

ここで、本検査方法においては、撮影画像中における先端部１ａの側方端部（図２及び図３において丸Ｃで囲った部位）に対応する輪郭線を抽出することで、検査の精度を向上させることが可能である。

詳述すると、面取り加工が正常に施されている場合には、撮影画像中において、側方端部に対応する輪郭線が歪んだ状態に映し出される。一方、面取り加工が正常に施されていない場合には、撮影画像中において、側方端部に対応する輪郭線が直線状に映し出される。そのため、側方端部に対応する輪郭線を抽出すれば、面取り加工の成否をより正確に検査することができる。

なお、面取り加工が正常に施されている場合、ガラス管１の肉厚が厚くなるほど、撮影画像中において、側方端部に対応する輪郭線が歪んだ状態に映し出されやすくなる。このため、側方端部に対応する輪郭線の抽出は、特に肉厚が１ｍｍ以上のガラス管１の検査を行う場合に適用することが好ましい。

ここで、本発明に係るガラス管の検査方法は、上記の実施形態で説明した態様に限定されるものではない。上記の実施形態では、基端側走査、及び反対側走査を撮影画像中の管軸に沿って行っているが、変形例として、撮影画像中の管軸に平行な任意の直線に沿って基端側走査、及び反対側走査を行ってもよい。この場合、閾値としては、ゼロ距離よりも長く、且つ、両輪郭線間の任意の直線に沿った距離よりも短い距離となる値を設定すればよい。また、上記の実施形態では、円筒状に形成されたガラス管について、面取り加工の成否を検査する態様となっているが、この限りではない。例えば、管軸に直交する断面の形状が四角形状に形成されたガラス管について、面取り加工の成否を検査する態様としてもよい。

１ ガラス管
１ａ 先端部
１ａａ 表側部位
１ａｂ 裏側部位
１ｂ 管軸
Ｌ 光
Ｄ 相互間距離
Ｓ１，Ｓ２ 輪郭線
Ｐ１，Ｐ２ 位置

Claims (3)

1. 先端部を溶融させて面取り加工を施す工程を経たガラス管について、光に照らした前記先端部を撮影し、その撮影画像に基づいて前記面取り加工の成否を検査するガラス管の検査方法であって、
   前記先端部よりも前記ガラス管の基端側から、該ガラス管の管軸に対して傾斜した向きで前記先端部を撮影すると共に、
   前記撮影画像中の前記先端部を境界として、基端側とその反対側との両側からそれぞれ前記先端部側に向かって走査を行うことにより、前記先端部に対応する輪郭線の位置をそれぞれ検出し、検出した両位置の管軸方向に沿った相互間距離と、設定した閾値とを対比することで、前記面取り加工の成否を検査することを特徴とするガラス管の検査方法。
2. 前記ガラス管が円筒状に形成されており、
   前記走査を前記撮影画像中の前記管軸に沿って行うことを特徴とする請求項１に記載のガラス管の検査方法。
3. 複数の前記ガラス管に対して順次に前記面取り加工の成否を検査すると共に、
   複数の前記ガラス管の相互間で前記撮影画像中における前記先端部の位置及び向きを揃えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス管の検査方法。