(57)【要約】  光学検査システムは、ガラスシートに向けられた平面レーザシートを形成する紫外線レーザ及び関連する光学系を備える。平面レーザシートはガラスシートの表面と交差し、それによってガラスシートの表面に蛍光を発して表面上に可視波長線を形成させる。カメラは、可視波長線を検出するための画像センサを有する。制御システムは、可視波長線を示す画像データを受信し、データを分析及び三角測量して線に関連付けられた一連の座標を判定し、一連の座標の関数としてガラスシートの表面の３次元マップを作成する、ように構成されている。光学検査システムを使用するための方法、光学検査システムを使用して表面を測定するための方法、及び光学検査システムを使用して表面の光反射率情報を提供するための方法もまた提供される。【選択図】図１
2021530712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学検査システムであって、
ガラスシートに向けられた平面レーザシートを形成する紫外線レーザ及び関連する光学系であって、前記平面レーザシートが前記ガラスシートの表面と交差し、それによって前記ガラスシートの前記表面が蛍光を発して前記表面上に可視波長線を形成させる、紫外線レーザ及び関連する光学系と、
前記シートの幅の少なくとも一部にわたって前記可視波長線を検出するための画像センサを有するカメラと、
（ｉ）前記カメラから前記可視波長線を示す画像データを受信し、（ｉｉ）前記カメラからの前記データを分析して、前記線に関連付けられた一連の座標における第１及び第２の座標を判定し、（ｉｉｉ）前記一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、（ｉｖ）前記一連の座標の関数として前記ガラスシートの前記表面の３次元マップを作成する、ように構成された制御システムと、を備える、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記レーザ、平面レーザシート、及びカメラが、互いに対して固定されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項３】
請求項２に記載の光学検査システムにおいて、前記ガラスシート及び前記レーザのうちの少なくとも１つを互いに対して平行移動させるように構成されたコンベヤを更に備える、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項４】
請求項３に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記シートの幅全体にわたって測定された前記カメラからの一連の可視波長線を示す一連のデータを受信するように更に構成されており、各線が、前記ガラスシートの前記表面に沿った異なる位置に対応しており、
前記制御システムが、前記一連の可視波長線のそれぞれを分析して、各線に関連付けられた一連の座標の第１及び第２の座標を判定し、前記一連の座標のそれぞれの前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、且つ、前記一連の座標のそれぞれから前記ガラスシートの前記表面の前記３次元マップを作成する、ように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項５】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、データを受信する前に、共通の較正チャートを使用して前記画像センサ及び前記レーザを較正するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項６】
前記シートの幅の別の部分にわたって前記可視波長線を検出するための別の画像センサを有する別のカメラを更に備える、請求項５に記載の光学検査システムにおいて、
前記カメラ及び前記別のカメラが、前記ガラスシートの前記表面及び前記較正チャート上で重なり合う視野を有し、
前記制御システムが、前記別のカメラから前記可視波長線を示すデータを受信し、（ｉｉ）前記別のカメラからの前記データを分析して、前記線に関連付けられた別の一連の座標における第１及び第２の座標を判定し、（ｉｉｉ）前記別の一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、（ｉｖ）前記別の一連の座標の関数として前記ガラスシートの前記表面の別の３次元マップを作成する、ように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記マップ及び前記別のマップを使用して結合マップを形成するように構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項８】
請求項７に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、剛体変換を使用して前記マップを前記別のマップに対して移動させて、前記マップを前記別のマップと整列させ、その後、前記マップの１つと前記別のマップの視野の前記重なり合う視野から一連の座標を除外して、前記結合されたマップを形成する、ように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項９】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記紫外線レーザの波長が、前記ガラスシートを介して非透過であるように選択されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学検査システムにおいて、前記波長が、２６０〜２７０ナノメートルの範囲にあるように選択されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、既定の線幅領域を使用して前記データを分析して、前記線に関連付けられた前記一連の座標の前記第１及び第２の座標を判定するように更に構成されており、前記一連の座標の前記第１及び第２の座標が、前記線幅領域内にある、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学検査システムにおいて、前記線幅領域が、ピクセル及び／又はグレースケール閾値の関数である、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記ガラスシートの前記表面が第１の表面であり、
前記ガラスシートが、前記第１の表面とは反対の第２の表面を有し、
前記制御システムが、前記第１及び第２の表面の他方よりも高濃度のスズを含む前記第１及び第２の表面の一方に応じて、前記レーザの強度を調整するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記第１の表面が前記より高濃度のスズを含む場合に、前記レーザをより低い強度で動作させるように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記カメラの前記画像センサが、ＣＣＤセンサ及びＣＭＯＳセンサのうちの１つである、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１６】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記表面の前記３次元マップを使用して前記表面のシミュレートされた光反射率を判定するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１７】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記表面の前記３次元マップを使用して前記ガラスシートを測定するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１８】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記一連の座標の前記第３の座標が、単一のカメラ位置を使用して三角測量される、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１９】
光学検査システムを使用する方法であって、
平面レーザシートを形成して、紫外線レーザ及び関連する光学系からガラスシートの表面に向けるステップと、
前記ガラスシートの前記表面を前記平面レーザシートと前記表面との交点で励起して、前記ガラスシートの前記表面上に可視波長線を形成するステップと、
カメラを使用して前記可視波長線を画像化するステップと、
前記カメラからの画像データを分析することによって、前記可視波長線に関連付けられた一連の座標における第１及び第２の座標を判定するステップと、
三角測量によって、前記可視波長線に関連付けられた前記一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を判定するステップと、
前記一連の座標の関数として、前記ガラスシートの前記表面の３次元マップを作成するステップと、を含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項２０】
前記レーザ、平面レーザシート、及びカメラに対して前記ガラスシートを移動させるステップと、
前記ガラスシートが前記平面レーザシートに対して移動させながら、前記カメラを使用して一連の可視波長線を画像化するステップと、を更に含む、請求項１９に記載の方法において、
前記表面の前記３次元マップが、前記一連の線の前記一連の座標の関数として作成される、ことを特徴とする、方法。
【請求項２１】
光学検査システムを使用して表面を測定する方法であって、
紫外線レーザからの平面レーザシートの、表面との交点に作成された前記蛍光線で、カメラを使用して画像化された前記表面上の蛍光線の位置を三角測量することによって、ガラスシートの前記表面上の位置に対応する座標のセットを含むデータセットを計算するステップと、
一連の前記データセットの関数として、前記表面の３次元マップを作成するステップと、
前記表面の測定モデルと比較して、前記データセットを使用して不変メトリックを計算するステップと、
前記不変メトリックを出力するステップと、を含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記不変メトリックが、垂線距離及び垂直距離のうちの１つである、ことを特徴とする、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、前記測定モデルと比較して、前記データセットを使用して一連の不変メトリックを計算することを更に含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法において、テーブル及びマップのうちの１つを使用して前記一連の不変メトリックを表示することを更に含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項２５】
光学検査システムを使用して表面の光反射率情報を提供する方法であって、
紫外線レーザからの平面レーザシートの、前記表面との交点に作成された前記蛍光線で、カメラを使用して画像化された前記表面上の蛍光線の位置を三角測量することによって、ガラスシートの前記表面上の位置に対応する座標のセットを含むデータセットを計算するステップと、
一連の前記データセットの関数として、前記表面の３次元マップを作成するステップと、
前記表面の前記３次元マップをノイズ除去するステップと、
前記ガラスシートＧの前記表面に指定された光反射率仕様と比較して、前記ノイズ除去されたマップからのデータセットを使用して不変メトリックを計算するステップと、
前記不変メトリックを出力するステップと、を含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記３次元マップが、前記一連のデータセットをメッシュ化し、メッシュ近傍の垂線ベクトルを平均化し、且つ、前記データセットの位置を調整して一連の後処理されたデータセットを作成することによって、ノイズ除去される、ことを特徴とする、方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法において、前記３次元マップが、移動最小二乗法アルゴリズムを適用することによってノイズ除去される、ことを特徴とする、方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の方法において、前記３次元マップが、変曲点及び膝のうちの１つを使用して前記３次元マップのエッジに隣接するポイントを除去することによってノイズ除去される、ことを特徴とする、方法。
【請求項２９】
請求項２５に記載の方法において、前記不変メトリックが、水平曲率及び垂直曲率のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の方法において、前記ノイズ除去されたマップからのレイトレーシングデータセットによって、グリッドボード及びゼブラボードのうちの１つのシミュレートされた反射光学画像を構築するステップと、
シミュレートされた画像を出力するステップと、を更に含む、ことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年７月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／７０２，６１７号の利益を主張するものであり、その開示は、参照により本明細書にその全体が組み込まれる。
【０００２】
様々な実施形態は、成形されたガラスシートの表面を測定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスシート、特に自動車のフロントガラス、バックライト、及びサイドライトとして使用するために様々な湾曲した形状に成形されたガラスシートの製造業者は、ガラスシートの表面の測定及び評価に関心がある。製造業者は、ガラスシートが測定用に事前定義された仕様の範囲内にあるかどうかを判定したい場合がある。製造業者はまた、ガラスがフロントガラス、バックライト、又はサイドライトなどとして取り付けられ得る車両の外部の観察者又は運転者又は乗客など、人の観察者によって知覚され得る、形成されたシートに反射された光学歪みの量を測定及び評価することを望む場合がある。例えば、車両アプリケーションでのヘッドアップディスプレイなどの技術の使用が増すにつれ、測定メトリック及び反射歪み閾値はますます厳しくなっている。製造業者は、同様に、形成されたガラスシートの表面上で可視である小さなへこみ又は他の欠陥を特定することを望んでいる。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、光学検査システムは、ガラスシートに向けられた平面レーザシートを形成する紫外線レーザ及び関連する光学系を備える。平面レーザシートはガラスシートの表面と交差し、それによってガラスシートの表面に蛍光を発して表面上に可視波長線を形成させる。カメラは、シートの幅の少なくとも一部にわたって可視波長線を検出するための画像センサを有する。制御システムは、（ｉ）カメラから可視波長線を示す画像データを受信し、（ｉｉ）カメラからのデータを分析して、線に関連付けられた一連の座標における第１及び第２の座標を判定し、（ｉｉｉ）一連の座標における第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、（ｉｖ）一連の座標の関数としてガラスシートの表面の３次元マップを作成する、ように構成されている。
【０００５】
別の実施形態では、光学検査システムを使用する方法が提供される。平面レーザシートが形成されて、紫外線レーザ及び関連する光学系からガラスシートの表面に向けられる。ガラスシートの表面は、平面レーザシートと表面との交点で励起されて、ガラスシートの表面上に可視波長線を形成する。可視波長線は、カメラを使用して画像化される。可視波長線に関連付けられた一連の座標における第１及び第２の座標は、カメラからの画像データを分析することによって判定される。可視波長線に関連付けられた一連の座標における第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標は、三角測量によって判定される。ガラスシートの表面の３次元マップは、一連の座標の関数として作成される。
【０００６】
更に別の実施形態では、光学検査システムを使用して表面を測定する方法が提供される。ガラスシートの表面上の位置に対応する座標のセットを含むデータセットは、紫外線レーザからの平面レーザシートの表面との交点に作成された蛍光線で、カメラを使用して画像化された表面上の蛍光線の位置を三角測量することによって計算される。表面の３次元マップは、一連のデータセットの関数として作成される。不変メトリックは、データセットを使用して、表面の測定モデルと比較して計算される。不変メトリックは出力される。
【０００７】
別の実施形態では、光学検査システムを使用して表面の光反射率情報を提供する方法が与えられる。ガラスシートの表面上の位置に対応する座標のセットを含むデータセットは、紫外線レーザからの平面レーザシートの表面との交点に作成された蛍光線で、カメラを使用して画像化された表面上の蛍光線の位置を三角測量することによって計算される。表面の３次元マップは、一連のデータセットの関数として作成される。表面の３次元マップは、ノイズ除去される。不変メトリックは、ガラスシートＧの表面に対して指定された光反射率仕様と比較して、ノイズ除去されたマップからのデータセットを使用して計算される。不変メトリックは出力される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態による、ガラスシート検査システムの一実施形態の概略図である。
【図２】図２は、一実施形態による、図１の検査システムと共に使用するための光学システムの概略図である。
【図３】図３は、図１及び図２のシステムで使用するためのガラスシートの光透過率を示すグラフである。
【図４】図４は、図１の検査システムと共に使用するための別の光学システムの概略図である。
【図５】図５は、図１の検査システムと共に使用するための別の光学システムの概略図である
【図６】図６は、一実施形態による、図１、図２、図４、及び図５のシステムを使用してガラスシートの表面を測定する方法のフローチャートである。
【図７】図７は、図２のシステムを使用して撮影されたガラスシート表面の可視スペクトル画像の一部である。
【図８】図８Ａは、第３の座標を三角測量する際に使用するための図１〜図２の光学検査システムの概略図である。図８Ｂは、第３の座標を三角測量する際に使用するための図１〜図２の光学検査システムの概略図である。
【図９】図９は、一実施形態による、図７の方法で使用するためのマルチカメラシステム用のデータ整列ステップシーケンスを示す概略図である。
【図１０】図１０は、図６の方法から判定された表面マップを使用して表面を測定する方法のフローチャートである。
【図１１】図１１Ａは、図１０の方法を使用して判定された、ユーザに表示するための代表的なシステム出力である。図１１Ｂは、図１０の方法を使用して判定された、ユーザに表示するための代表的なシステム出力である。
【図１２】図１２は、図６の方法から判定された表面マップを使用して、表面の光反射率及び歪みをモデル化及び判定する方法のフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２の方法を使用して判定された、ユーザに表示するための代表的なシステム出力である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
必要に応じて、本開示の詳細な実施形態が本明細書に提供されるが、開示されている実施形態は単なる例に過ぎず、様々な代替の形態で具体化され得ることが理解されるべきである。数値は必ずしも縮尺どおりではなく、いくつかの機能は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張又は最小化されている場合がある。従って、本明細書に開示されている特定の構造的及び機能的詳細は、限定的であると解釈されるべきではなく、本開示を様々に使用することを当業者に教示するための代表的な基礎として単に解釈されるべきである。
【００１０】
本明細書に開示されている任意の回路又は他の電気デバイスは、任意の数のマイクロプロセッサ、集積回路、メモリデバイス（例えば、フラッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的にプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はそれらの他の適切な変形）、及び本明細書に開示されている動作を実行するために互いに協働するソフトウェア、を含み得ることが認識されよう。加えて、本明細書に開示されている任意の１つ以上の電気デバイスは、本明細書に開示されている任意の数の機能を実行するようにプログラムされる非一時的コンピュータ可読媒体で具現化されるコンピュータプログラムを実行するように構成され得る。
【００１１】
図１は、オンラインガラスシート光学検査システム１０を示している。検査システム１０は、ガラスシートＧをガラスシートの第１の寸法にほぼ平行な第１の方向に搬送するコンベヤ１２を含む。図示された例では、成形されたガラスシートＧは、一般に、相対的により小さい寸法である（或いは、高さと呼ばれ得る）第１の寸法、及び第２の相対的により大きい寸法（或いは、幅と呼ばれ得る）を有する、矩形の車両用フロントガラス又はバックライトである。ガラスシートＧは３次元での厚さを有し、その厚さはその幅及び高さよりも小さい。ガラスシートＧは、第１の方向にほぼ平行である１つ以上の曲率軸を中心に湾曲している。他の例では、ガラスシートＧは、他の曲率軸を有し得るか、又は平坦若しくは実質的に平坦なシートとして提供され得る。
【００１２】
コンベヤ１２は、スタンドアロン型光学検査システムとして構成及び／又は動作され得る検査システム１０を介して、ガラスシートＧを輸送することのみに特化された単一のコンベヤであってもよい。他の例では、コンベヤ１２は、例えば、典型的な自動車、建築、及び／又はソーラーガラスシート製造システムに見られる、加熱、成形、及びアニール、又は焼き戻しステーションなどの様々な処理ステーションを介して、ガラスシートを搬送する一連のコンベヤのうちの１つであり得る。ガラスシートＧ用のコンベヤは、記載された方法でガラスを取り扱うために、ローラ、エアフロート、又はベルトコンベヤ、ポジショナ、及びロボットアームなどの様々な技術によって提供され得る。システム１０全体にわたるガラスシートのフロー及びプロセスを効率的に制御する速度で、ガラスシートを異なる処理ステーションを介して移動させるようにそれぞれが独立して制御され得る、複数のコンベヤもまた理解されよう。
【００１３】
或いは、検査システム１０は、コンベヤを有しない別個のスタンドアロン型システム又は装置として提供され得る。検査システム１０はまた、ガラスパネルＧ用の固定具を備えてもよく、検査システム１４は、例えば、コンベヤシステムに取り付けられた光学システム１４を用いて、パネルＧに対して平行移動するように構成されている。検査システム１０は、ガラスパネルＧ及び光学システム１４が互いに固定されて提供されてもよく、光学システムは、ガラスパネルＧの表面をスキャンするように構成された光学素子を有する。
【００１４】
検査システム１０は、ガラスシートの表面を識別及び測定するために使用され、且つ、更にシートを測定し、シートの小さな欠陥を識別及び測定し、及び／又は反射光学歪みを測定するために使用され得る、光学システム１４を有する。検査システム１４を、図２を参照して詳細に説明する。
【００１５】
一般に、光学系１４は、ガラスシートＧの光学特性に少なくとも部分的に基づいて選択された波長を有するレーザ又は他の光源を含む。光源からの光は、光学系１４によってガラスシートＧに向けられる。一例では、光源は、そのガラスシートＧが不透明であるか、又はほぼ非透過性である、調整された狭帯域の波長λ１を有するように選択される。光源はまた、光源の波長λ１が、ガラスシートＧの表面に、光源とは異なる波長λ２で光を誘導するか、又は放射させるように選択される。例えば、光源は、光源の波長λ１が、ガラスシートＧの表面に、光源の波長λ１よりも長い波長λ２で光を誘導するか、又は蛍光を発し若しくは発光させるように選択される。
【００１６】
光学システム１４は、ガラスシートＧから放射された光を検出するための少なくとも１つのカメラ又は他の検出器を有する。光学システム１４はまた、光源からガラスシートＧへ、及びガラスシートＧから検出器への光を制御及び向けるための様々な光学素子を含む。
【００１７】
光学システム１４は、光源及び検出器を含む光学システムを制御し、各ガラスシート用の検出器からのデータを取得し、ガラスシート用のデータを分析し、且つ、表面形状、反射光学歪み、又は他の表面情報若しくはガラスシートの欠陥に関連する情報を提供するために、ロジックを実行するための少なくとも１つのプロセッサプログラムを含む、少なくとも１つのコンピュータ及び／又は制御ユニットを有する。コンピュータは、図示される検査システム１０用の制御システム１６と統合され得るか、又は制御システム１６と通信する別個のデバイスとして提供され得る。
【００１８】
従って、光学システム１４は、ガラスシートＧの表面に対応する詳細データを迅速に取得し、取得した表面データを分析してガラスシートＧの表面形状、並びに、特にガラスシートＧが曲げ、冷却、若しくは他の処理操作の間に又はそれらの後に、コンベヤ１２上で輸送されるときの、ガラスシートＧの光学特性に関連する特性を評価及び報告するための非接触検査システムを提供する。
【００１９】
検査システム１０は、この実施形態ではコンピュータとして示されているプログラム可能な制御ユニット１６を含む。コンピュータ１６は、光学システム１４のコンピュータと通信しているか、又はそれと統合されてもよい。コンピュータ１６は、ガラスシートがコンベヤ上を進むときにガラスシートを検出し、モータを制御してコンベヤ１２の動作及び速度を制御するようにプログラムされた少なくとも１つのプロセッサを含む。
【００２０】
コンベヤ１２は、ガラスシートＧを、経路に沿って、又はここではｙ方向として示される方向に、光学系１４を通過して移動させる。コンベヤ１２は、１つ以上のモータ及び支持ローラ、又は他のデバイスを使用して移動させる。
【００２１】
検査システム１０は、１つ以上の位置センサ１８を有して、ガラスシートＧがシステム１０を通って移動するときに光学システム１４を使用してガラスシートＧを分析する際に使用するための、コンベヤ１２の位置及びタイミングを判定する。位置センサ１８は、デジタルエンコーダ、光学エンコーダなどによって提供され得る。コンベヤ１２及びガラスシートＧの速度は、ガラスシートＧ用のライン動作を維持しながら、光学系１４の光源からガラスシートＧの表面領域への光の十分な滞留時間を可能にして、表面に蛍光を発するように選択することができる。一例では、コンベヤ１２は、０．１〜０．２メートル／秒の速度で、又は光学システム１４と協調する速度で連続的に移動させて、ガラスパネルＧの特定の動作、例えば１〜４ｍｍの範囲内の動作に基づいて、データを取得する。更なる例では、コンベヤ１２は、ガラスパネルＧが１０〜１５秒のオーダーの時間枠内で検査され得るように移動させる。別の例では、コンベヤを０．０１メートル／秒以上の速度で連続的に移動して、５ミリメートル以下のオーダーのガラスパネルＧの動作に基づいてデータを取得する。ガラスシートからのデータは、グリッドサイズに対応する、ガラスパネルＧの様々な動作に基づいて取得することができ、１ミリメートルのオーダーで、５ミリメートル未満、２ミリメートル未満、又は別の値であり得る。更なる例では、例えば、グリッドサイズが５ミリメートルを超える、又は１０ミリメートルを超える、５ミリメートルを超えるオーダーでのガラスパネルＧの動作に基づいてデータが取得されるように、コンベヤの速度を増大させてもよい。コンベヤの速度が低下するにつれて、パネルＧをスキャンする時間が増大し、数秒、数十秒、又は数分、例えば２分のオーダーになり得る。より小さなグリッドサイズを使用して解像度を増大する必要があり得るため、パネルをスキャンするための時間は、複雑な表面輪郭を有するガラスパネルＧに対して同様に増大し得る。位置センサ１８は、例えばカメラのトリガとして、データ取得のタイミングを判定するための光学システム１４への入力として使用することができる。
【００２２】
検査システム１０は、ガラスシートＧがコンベヤ１２上の適切な位置にあるか、又は光学システム１４に進んだかを判定するために制御システム１６と通信している、光電センサなどの追加のセンサを備え得る。次いで、コンピュータ１６は、光学システム１４と通信して、システム１４を起動し、シートＧの表面の測定を開始する。他の例では、光学システム１４は、連続的に動作し、光源がガラスシートＧと相互作用し始めたことを示す適切な信号を登録するシステム１４検出器に応じて、ガラスシートＧに関連するデータの取得及び処理を開始することができる。
【００２３】
ここで図２〜図４を参照すると、光学システム１４が、様々な実施形態に従ってより詳細に説明されている。説明されている実施形態では、光源は、レーザ５０によって提供され、ダイオードレーザであり得る。レーザ５０は、コリメートされたビームを提供するために適切なマウント及びレンズを備えたダイオードレーザと共にパッケージ化されてもよく、更にヒートシンクを備えてもよい。他の実施形態では、レーザ５０は、所望のレーザ強度及び他のビームパラメータで所望の波長のレーザ光を提供するように構成された、別のレーザ又はレーザの組み合わせによって提供され得る。更なる実施形態では、光源は、ガラスシートＧに向けられたガラスシートを提供するための関連するフィルタ及び光学素子を備えた紫外線光源として提供され得る。更なる実施形態では、システム１４は、２つ以上のレーザ５０を備えてもよい。
【００２４】
ソーダライムシリケートガラスから形成されたガラスシートＧの使用目的に基づいて、レーザ５０は、紫外線範囲の波長を有し、且つ、ガラスシートＧが不透明若しくは非透過性であるか、又はガラスシートＧが実質的に非透過性、例えばレーザ出力の透過率が５％若しくは２％未満である、特定の波長であるように選択される。開示された例では、レーザ５０は、中心波長λ１で光を出力するように調整されたパルスダイオード固体レーザによって提供される。中心波長は、ガラスシートＧの不透明度又は非透過性に対応するように選択することができ、非可視波長であってもよく、ガラスシートＧ表面の蛍光又は発光を誘導するように選択することもできる。中心波長は、３５０ナノメートル未満であってもよく、一例では、紫外線範囲において２６６ナノメートルとして提供される。
【００２５】
一例では、レーザは、１５キロヘルツで１５０マイクロジュールの出力を有する。更なる例では、レーザ５０は、他の出力及び繰り返しレートで提供されてもよく、５００〜１００マイクロジュール及び１キロヘルツ以上で２６６ｎｍの中心波長を有するレーザが想定される。システム１０、１４は、指定された期間内に、例えば、シートあたり１０秒のオーダーで、ガラスシートＧを測定するように構成され得るが、他の時間もまた、シートのサイズ及びモデルの所望の解像度に基づいて想定される。もちろん、他の波長が、ガラスシートＧの組成に基づいて選択されてもよい。
【００２６】
図３は、入射光の波長に対して透過率をプロットしたソーダライムシリケートガラスのチャートを示している。図からわかり得るように、ガラスシートＧの透過率は急激に低下し、入射光の波長が低下するほど不透明な材料に近づく。レーザ５０の波長もまたチャート上にプロットされており、ガラスシートＧは、この波長で不透明であるとして示されている。別のバルク材料組成を有するガラスシートＧの場合、選択された波長がシートＧを介して非透過性であって、シートＧに発光又は蛍光を誘導するように、別の波長に調整されたレーザ５０を光学検査システム１４で使用するために選択することができる。
【００２７】
図２を再び参照すると、光学素子５４は、レーザ５０の下流に提供されて、レーザビームと相互作用し、それを成形し、且つ、ガラスシートＧに向けて方向付ける。光学素子５４は、１つ以上のビームシェイパ、レンズ、ミラーなどを含み得る。開示された実施形態では、ビームシェイパ５５は、レーザビームのコリメートされたガウスビームプロファイルを、より均一な強度分布を有した、内部レーザ集束のないコリメートされたフラットトッププロファイルビームに変換することによって、レーザ強度の均一性を向上させるために提供され、それによって、ガラスシートＧの表面にわたるレーザ線強度の均一性の向上をもたらす。第１のレンズ５６は、レーザビーム５２から平面レーザシートを形成するために提供される。開示された実施形態では、第１のレンズ５６は、コンベヤ及びガラスシートに対するレーザ５０の位置、又はレーザ５０からガラスシートＧまでの距離Ｄ１に基づいて選択された焦点距離を有する円筒形平凹レンズである。平面レーザシートに更に焦点を合わせるために、第２のレンズ５８が提供されてもよい。開示された実施形態では、第２のレンズ５８は、平面レーザシートに更に焦点を合わせるための円筒形平凹レンズであってもよい。レーザシートを狭めて焦点を合わせるために、追加の集束レンズ５７を設けてもよい。第２のレンズ５８は、第１のレンズ５６の後に、又はその下流にあるように示されているが、他の実施形態では、第２のレンズ５８が第１のレンズ５６の前にあるように、レンズ５６、５７、５８の位置決めを変更又は逆にすることができる。レンズ５６、５７、５８は、ガラスシートＧを形成する材料の不透明度に基づいて、２６６ナノメートルの調整された中心波長λ１でガラスシートＧの第１の表面６２に向けられる集束された平面レーザシート６０を形成するために使用される。例示的に示される例では、光学素子５６、５７、５８は、それぞれ、ｆ＝−８ｍｍ平凹円筒形レンズ、ｆ＝１０００ｍｍ平凸円筒形集束レンズ、及びｆ＝−２５ｍｍ平凹円筒形レンズによって提供される。光学素子５４は、ガラスシートＧの表面上に１〜２ｍｍのビーム幅を有する平面レーザシートを形成するように協調する。別の例では、光学素子は異なる焦点距離を有してもよく、焦点距離及びレンズの選択は、パネルＧのサイズに部分的に基づいてもよい。他の実施形態では、フィルタ、チョッパーなどの追加の光学素子が、レーザ５０とガラスシートＧとの間に提供されてもよい。
【００２８】
或いは、又は加えて、パウエルレンズなどの他の光学素子を使用して、平面レーザシートに沿ってレーザ強度のより均一な分布を提供することができる。更に、１つのレーザ５０が図２〜図４に示されているが、システム１４は、他の実施形態では、２つ以上のレーザ５０を備えてもよい。例えば、システム１４は、ガラスシートＧの異なる領域に向けられた、又はビームがガラスシートＧにわたって共通のシートを形成するように整列されている、２つのレーザ５０を有してもよい。レーザシートの強度は、１つのレーザからレーザシートにわたって、例えば、分布として変化し、複数のレーザを使用して、ガラスシートＧの表面にわたってより均一な強度を提供するか、又は複数のそれぞれのカメラに蛍光線を提供することができる。
【００２９】
ガラスシートＧは、ガラスシートＧの第１及び第２の側面を形成する第１及び第２の表面６２、６４を有する。第１及び第２の表面６２、６４は、ガラスシートＧの厚さによって互いに離間されている。ガラスシートＧは、レーザシート６０の波長λ１に対して不透明又は実質的に非透過性であるため、レーザシート６０は、シートＧを介して又は第２の表面６４に移動することなく第１の表面６２と相互作用し、従って、第１の表面６２でのみガラスシートＧを励起する。ガラスシートＧの厚さ、又は第１の表面６２と第２の表面６４との間の距離は変化してもよく、いくつかの例では、１．２ｍｍよりも大きいか又は１．６ｍｍより大きく、非限定的な例では、１．６〜２５ｍｍの範囲内にある。
【００３０】
平面レーザシート６０は、ベルトを横切って、又はｘ方向に延在すように配向され得る。レーザシート６０は、経路６６に沿ってガラスシートＧの第１の表面６２と相互作用するか、又はレーザシート６０とガラスシートＧの第１の表面６２との交点で相互作用する。平面ガラスシートＧの場合、経路６６は直線である。湾曲ガラスシートＧの場合、経路６６は、レーザシート６０が湾曲した表面と相互作用するために、表面６２に沿ってシートＧの曲率と共に変化し得る。
【００３１】
レーザシート６０は、第１の表面６２でガラスシートＧの材料を励起し、第１の表面６２で発光を生じる。ガラスシートＧは、レーザ線６６の励起に沿って蛍光を発し、λ１よりも長い波長λ２を放射する。この例では、ガラスシートＧから放射された光７０は、可視範囲又は近紫外線範囲にある波長λ２にあり、表面６２に沿った線６８及び励起の線６６として現れる。
【００３２】
放射された光７０は、カメラ７２などの検出器によって検出される。カメラは、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを備えてもよい。この例では、図２に示すように、検出器７２は、ＣＭＯＳセンサを備えており、ガラスシートＧの全幅、又はｘ方向のガラスシートが画像にキャプチャされるように配置されている。示されている例では、カメラは、一例では、５４９６ｘ１８３６又は５４９６ｘ１０００ピクセルの関心領域に設定されている、５４９６ｘ３６７２ピクセルのＣＭＯＳセンサカメラによって提供されるか、又は別の例では、５１２０ｘ５１２０ピクセルのＣＭＯＳセンサである。様々なカメラ設定は、レーザパラメータ、コンベヤ速度、及び他のシステム要因に基づいて制御されてもよく、これらのカメラ設定には、レンズの焦点距離、絞り、ゲイン、及び露光時間が含まれる。一例では、カメラは、固定レンズ、例えば、１６ｍｍ又は２５ｍｍレンズで、被写界深度を増大するためにｆ２．４以上の絞りに設定され、２〜１５デシベルのゲインで１５〜２０ミリ秒の露光時間を使用する。別の例では、カメラ設定は、別の露光時間を使用することができ、例えば、１０ミリ秒〜３００ミリ秒以上の範囲内にあり、同様に、ゲインは、２〜３０デシベルの範囲内の別の値に設定することができる。他の例では、カメラ７２は、シートＧの選択された領域のみを画像化するように配置されてもよい。更なる例では、検出器は、別の光検出器又は光感知素子として提供されてもよい。更なる例では、フィルタなどの追加の光学素子を、ガラスシートＧと検出器７２との間に設けて、信号対雑音比を更に増大させることができる。
【００３３】
他の例では、図４〜図５に示すように、光学システム１４は、複数のカメラ７２を使用してもよい。図４〜図５は概略図であり、光学素子、コントローラなどの様々なシステム１４の構成要素を示していない。図４では、一対のカメラ７２Ａ、７２Ｂが、レーザシート６０の片側に配置されている。各カメラ７２Ａ、７２Ｂは、ガラスシートＧの領域７３Ａ、７３Ｂを画像化し、それらの領域は互いに、例えば約１０ｃｍだけ重なり合っている。図３のシステムで複数のカメラを使用することにより、各カメラのより長い焦点距離に基づいて、ガラスシートＧの表面の最終的な表面マップにおいて光学歪みによって導入される誤差を低減することができる。更に、２つ以上のカメラを備えた光学システム１４の使用によって、ガラス表面のより高い解像度での画像化も提供することができ、例えば、ガラスシートＧの単位表面積あたりのピクセル数を増大させ、カメラがガラスシートＧのより近くに物理的に配置されるように精度及び感度を向上させる。
【００３４】
図５では、一対のカメラ７２Ａ、７２Ｂが提供され、レーザシート６０がカメラ７２Ａ、７２Ｂの間に配置されている。各カメラ７２Ａ、７２Ｂは、ガラスシートＧの領域７３Ａ、７３Ｂを画像化し、それらの領域は互いに、例えば約１０ｍｍだけ重なり合っている。図３のシステムで複数のカメラを使用することにより、ガラスシートＧの表面の最終的な表面マップにおいて光学歪みによって導入される誤差を低減することができる。更に、カメラ７２Ａ、７２Ｂは、例えば、１台のカメラ７２Ａが、図４のシートＧの表面の左側の遮られた視界を有するか、又はそれに対して小さな入射角若しくは視射角にあるときに、高度の曲率を有するガラスシートＧを画像化するように配置されている。更なる実施形態では、システム１４は、３つ以上のカメラを有し得る。例えば、レーザシート６０の各側面上に２つずつで、全ての４つのカメラの領域が互いに重なり合う４つのカメラ７２が提供され得ることが想定される。他の例では、５つ以上のカメラ７２が存在してもよい。
【００３５】
図２を再び参照すると、レーザ５０及びカメラ７２は、制御ユニット内の少なくとも１つのコンピュータ８０と通信している。コンピュータ８０は、制御システム１６又は検査システム１０に接続又は統合されてもよい。コンピュータ８０は、画像プロセッサユニット８２を有し、メモリにも接続されている。コンピュータ８０は、図２及び図４〜図５のカメラ７２にトリガ信号をいつ送信するかを判定するのに使用するために、制御システム１６及び位置センサから情報を受信し得る。例えば、カメラは、ガラスシートＧの１〜４ミリメートルの対応する動作に基づいて、最大８０ｆｐｓ又は最大１６０ｆｐｓのフレームレートでデータを取得することができる。
【００３６】
コンピュータ８０は、カメラ７２から画像データを受信する。コンピュータ８０は、画像からのデータを使用して、マトリックス又はポイント群、例えば、ガラスシートの表面６２上の位置に関連付けられたマトリックス内のセル、又はガラスシートの表面６２上の位置に関連付けられたポイント群内のポイントのアレイとしてのセル、を形成する。画像データは、８ビットのグレースケールに基づく場合、０〜２５５の範囲の各値を有する一連のグレースケール値として提供されてもよい。他の例では、画像データは、カメラセンサによって検出された赤、緑、及び青のセグメント若しくは色成分のそれぞれに対応する一連のＲＧＢ信号として提供されてもよく、異なる色空間及び色モデルに基づいて提供されてもよく、又は別のビット値として提供されてもよい。データ取得、並びにクラウド前及びクラウド後のデータ処理の更なる詳細を、図６〜図１３を参照して以下に提供する。
【００３７】
図６は、ガラスシートＧの表面の３次元マップを判定するための実施形態による、光学検査システムを使用するための方法２００のフローチャートを示している。様々な実施形態では、方法２００は、それぞれ、図１〜図２及び図４〜図５のシステム１０、１４と共に使用されてもよく、ステップは、様々な実施形態に従って、再配置又は省略されてもよく、又は追加のステップが追加されてもよい。
【００３８】
ステップ２０２において、紫外線波長などの第１の波長が、ガラスシートの透過率に基づいて選択され、第１の波長は、ガラスシートを介して実質的に非透過性であるように選択される。ステップ２０４において、平面光シートが、例えば紫外線レーザを使用して第１の波長で形成される。
【００３９】
ステップ２０６において、光学システム１４が較正される。カメラ及びレーザが、それぞれ較正される。チェッカーボードチャート又は他の既知の平面較正面が、ガラスシートＧの代わりに、且つ、ガラスシートＧのほぼ中央のｚ距離に、又はカメラ用に定義された境界ボックスの中央に提供される。カメラ用の境界ボックスは、固定具の下にある支持面を省略しながら、ガラスシートＧの上限と下限とを含むのに十分な垂直方向の深さ又は被写界深度を可能にする３次元空間として定義される。一例では、境界ボックスの深さは約１０〜１５ｃｍであるが、他の寸法は部品の仕様に基づいて想定される。
【００４０】
従って、較正チャートの位置は既知であり、境界ボックス用のグローバル座標系の基礎を提供する。カメラは静止較正チャートに基づいて較正され、焦点距離、露出、絞り、ゲインなどを含むカメラ設定が選択される。
【００４１】
レーザもまた較正される。レーザシートがｚ軸に沿って、又はｘ−ｚ平面に延在する方向に配向されたレーザの場合、カメラは較正チャートに対するレーザシートの位置を検出し、この位置をグローバル座標系に関連付ける。ｘ−ｚ平面にないレーザの場合、レーザシートの位置をグローバル座標系に提供するために、追加の測定ステップが必要になり得る。強度及び周波数を含むレーザ設定が選択される。較正チャート及びグローバル座標系に対するカメラ及びレーザの較正は、ステップ２１４における表面のｚ座標の判定を参照して後で使用される。
【００４２】
ステップ２０８において、平面光シートは、例えば関連する光学系を使用してガラスシートに向けられ、ガラスシートの表面は、平面光シートと、光源に面するガラスシートの表面との間の交差経路に沿って、可視波長などの第２の波長で光が放射されるように励起される。
【００４３】
ステップ２１０において、一連の可視波長線を示す一連のデータが、１つ以上のカメラを使用して測定又は検出され、各カメラは、ガラスシートＧの関心領域を画像化する。単一のカメラシステム１４の場合、カメラ７２は、パネルにわたって、又はパネル上の関心領域で検出された各線を検出することができる。マルチカメラシステム１４の場合、各カメラ７２は、ガラスシートＧの別個の重なり合う関心領域に向けられ、関心領域内の各線を検出することができる。
【００４４】
ステップ２１２において、各可視波長線が処理及び分析されて、第１及び第２の座標、例えば、各線に関連付けられた一連の座標である、（ｘ、ｙ）座標が判定され、座標が、カメラに関連付けられたマトリックス又はポイント群に記憶される。
【００４５】
コンピュータ８０は、画像プロセッサユニット８２を使用して画像を処理する。代表的なサンプル画像のセクションが、以下に説明する画像処理に基づく概略的なオーバーレイに関連付けられた図７に提供されている。
【００４６】
コンピュータ８０及び画像プロセッサ８２は、例えば、画像に閾値を適用すること、画像を正規化すること、高速フーリエ変換を使用して画像を変換することなどによって、画像を処理してノイズを低減することができる。一例では、画像は、スペックルノイズを含むノイズ低減のためのメディアンフィルタを使用してフィルタリングされる。カメラのゲイン設定を増大すると、ノイズ低減ステップの必要性が高まり得る。
【００４７】
コンピュータ８０及び画像プロセッサ８２は、示された線幅サイズ入力及び最小強度に基づいて、画像内の線幅領域を選択する。線幅領域を選択することにより、画像の縮小領域が、後のステップで座標の処理及び判定に使用される。例えば、示された線幅は、許容範囲係数を有する公称値として選択され得る。一例では、公称線幅は３〜１０ピクセルの範囲で選択され、許容範囲は１〜５ピクセルの範囲で選択される。別の例では、公称線幅は４〜６ピクセルの範囲で選択され、許容範囲は２〜３ピクセルの範囲で選択される。更なる例では、示された線幅は、１ピクセルの最小幅を有するものとして選択される。強度もまた入力として選択され、関連するフレームレートでの蛍光線の予想される強度に部分的に基づいて、バックグラウンドノイズを含むピクセルが不必要に含まれるのを防ぐことができる。様々な例では、最小強度は、５／２５５、１０／２５５、２０／２５５、３０／２５５、又は別の値のグレースケールで選択される。選択した線幅領域の一例を、図７の領域２５０として示している。
【００４８】
ガラスシートＧは、可視の第２の波長λ２で放射された光に対して透明であり、表面６２から放射された光は、他の表面６４を通過及び／又はそこから反射し得るが、実験では、背面６４からの反射はいずれも非常に低い信号を有し、一般にノイズとして失われ得ることを示した。例えば、背面６４上の放射線６８の反射は、キャプチャされた画像でのグレースケール上で２５５のうち５のオーダーであり、一方、一次放射線６８は、グレースケール上の２５５のうち２０〜１００のオーダーであり、その結果、反射信号はノイズと見なされ得る。更に、画像内の反射線の位置、及び一次可視線からの間隔に基づいて、反射線は、データ処理においてそれ以上考慮されないように、選択された線幅領域２５０の境界から又は境界外に除外され得る。反射線が放射線６８に十分に近く、それによって線幅領域２５０を使用してそれを合理的に除外することができない場合、反射線はデータ処理に含まれ得るが、反射線の信号が低いため、データ処理に重大な影響はない。或いは、第２の反射線の存在下で、データ処理では、カメラ形状、パネルに基づく線の位置、反射線と比較した際の蛍光線のより高い輝度、及び他の要因を考慮することによって、蛍光線を選択してもよい。データ処理では、パネルＧの材料に関する入力を更に受信してもよい。例えば、スズ側のフロートガラスの画像では反射線が予想され得るが、空気側のフロートガラスの画像では反射線が存在し得ない。
【００４９】
コンピュータ８０及び画像プロセッサ８２は、画像データ、及び可視蛍光線のピクセルのグレースケールレベルに基づいて、モデル線に沿ったポイントを判定又は計算する。サンプル画像からわかるように、表面６２から放射された光は、領域２５０内のｙ方向に複数のピクセルにわたって延在するものとしてキャプチャされ得る。従って、コンピュータ８０は、一連の座標又は（ｘ、ｙ）データセットとして、ピクセル内のグレースケール値に基づいて、モデル線のポイントを計算する。モデル線１００で計算されたポイントは、例として図４上にオーバーレイされる。
【００５０】
一例では、コンピュータ及び画像プロセッサは、隣接するピクセルのグループを平均して、各ポイント及び（ｘ、ｙ）データセットをモデル線の推定中心として見いだし、画像内のｘ方向の各ピクセルに対して１つの（ｘ、ｙ）データセットを提供することができる。他の例では、コンピュータ及び画像プロセッサは、ピクセルの加重平均を実行して、各ポイント及び（ｘ、ｙ）データセットを線の推定中心として見い出すことができる。コンピュータ及び画像プロセッサは、ガウス分布、平均若しくは平均幅、又は他の数学関数などのピクセル値を用いた分布関数を使用して、ポイント及び（ｘ、ｙ）データセットを計算することができる。或いは、コンピュータ及び画像プロセッサは、既知の市販の画像ライブラリ処理ツール又はソフトウェアを用いて、ピクセルデータを使用してデータセットの値を判定することができる。
【００５１】
次いで、コンピュータ８０は、一連の（ｘ、ｙ）データセットを、マトリックス内の関連するセル又はポイント群に入力する。データセットには、画像から判定されたモデル線からの一連の座標が含まれ得る。各データセットは、モデル線１００を集合的に定義し、且つ、グローバル座標系にリンクされている、ｘ−ｙ平面内でのガラスシートＧの表面６２の位置に対応する（ｘ、ｙ）値を含み得る。
【００５２】
マトリックスは、ラインスキャン画像と同様に埋めることができ、マトリックスの各行は、ガラスシートＧからの各画像から、モデル線からの座標を使用して埋められ、後続の画像は後続の行を埋める。同様に、ポイント群は、ガラスシートＧの連続画像から構築され得る。一例では、マトリックスは、画像からｘ方向の各ピクセルに関連付けられたセル、及び座標のセットを有し得る。他の例では、マトリックスは、データを入力する前にコンピュータが平均化ステップなどを実行するように、複数の隣接するピクセルに関連付けられた１つのセル、及び座標のセットを有し得る。いくつかの例では、例えば、収集されたｎ番目ごとのデータセットを省略することによって、マトリックス又はポイント群を薄くすることができる。
【００５３】
ステップ２１４において、（ｚ）座標などの第３の座標は、レーザの位置、カメラの位置、並びに第１及び第２の座標を使用して三角測量され、マトリックス又はポイント群に記憶される。次いで、コンピュータ８０は、ガラスシートＧの表面６２上のその座標のセットのｚ位置に関連付けられた（ｘ、ｙ）座標の各セットに対するｚ値を計算する。ｚ値は、各セルの座標のセットからの（ｘ、ｙ）値、並びに図８Ａ〜図８Ｂを参照して以下に説明する三角測量計算における検査システム１４からのレーザ及びカメラの位置を使用して計算される。コンピュータは、（ｚ）値を、対応する（ｘ、ｙ）座標でマトリックス内の関連するセルに入力して、表面６２のマップを完成させる。コンピュータ及び画像処理により、画像がステップ２１２において処理されるときに座標の各セットの（ｚ）値を計算するか、又は、ガラスシートがその全体で画像化された後、マトリックス又はポイント群内の全てのデータセットの（ｚ）値を計算することができる。
【００５４】
図８Ａ〜図８Ｂは、図４に示すように、画像から計算された各線の一連の座標におけるデータセットＤの第１及び第２の（ｘ、ｙ）座標に関連付けるための、第３の（ｚ）座標の三角測量に関連するいくつかのビューを示している。レーザ５０及びカメラ７２は、互いに対して固定されてもよく、レーザビーム及び結果として生じる平面レーザシートもまた固定されてもよく、それによって、ガラスシートＧが、光学系１４に対して方向ｙに相対的に平行移動又は移動して、平面レーザシートを通過する。レーザシート及びカメラの位置が較正され、且つ、グローバル座標系にリンクされているため、ｚ座標を計算することができる。
【００５５】
図８Ａは、ガラスシートＧでオーバーレイされた較正チャートＣを備えた光学システム１４の側面図であり、境界ボックスＢも示している。レーザシート６０は、較正チャートＣ及びグローバル座標系に対して参照される。同様に、カメラの各ピクセルは、各ピクセルが（ｘ、ｙ、ｚ）空間に関連するベクトルを有するように、較正チャートＣ及びグローバル座標系に参照される。データセットＤの（ｘ、ｙ）座標は、上記のステップ２１２を使用して判定され、図８Ｂに示す概略図に基づいてグローバル座標系に結び付けられ得る。次いで、グローバル座標系のデータセットＤのｚ座標を、図８Ａの概略図を参照し、且つ、三角測量技術を使用して、ピクセル及びベクトルが較正チャートＣと交差する場所と比較して、レーザシート６０と関連するピクセルのベクトルとの交点を使用して計算することができる。従って、ｚ値は、線に沿った一連の座標内の各（ｘ、ｙ）座標について計算され、次いで、制御システム８０は、このｚ座標を、線の各ポイントに対してすでに存在する（ｘ、ｙ）値と共にマトリックスセル又はポイント群に入力する。
【００５６】
次に、ステップ２１６において、ガラスシートの表面の３次元マップが、カメラに対するガラスシートＧの一連の可視波長線のそれぞれの一連の座標の関数として、マトリックス又はポイント群から作成される。
【００５７】
領域２１８によって示されるステップは、各カメラ、又は各カメラからのデータに対して実行される。単一のカメラシステムの場合、ステップ２１６により、ガラスパネルＧの表面の最終的なマトリックス又はポイント群をもたらす。
【００５８】
マルチカメラシステム２１４の場合、異なるカメラからのマトリックス又はポイント群を、ガラスシートＧを表す単一のマトリックス又はポイント群に結合するために、追加のステップ２２０が提供される。図９は、例えば、図４に示す２台のカメラシステムを使用して、複数のマトリックス又はポイント群を整列させるためにステップ２２０において使用されるサブルーチンの概略図を示している。図５に示す２台のカメラシステム、又は別の数のカメラを備えたシステムのために複数のマトリックス又はポイント群を整列させるためのサブルーチンは類似しており、当業者には、本明細書に記載の方法２２０及び図９に示す例に基づいて明らかであろう。
【００５９】
図９は、方法２００のステップ２２０の概略図を示している。コンピュータ８０は、ガラスシートＧのスキャンから、それぞれ、２つのカメラ７２Ａ、７２Ｂから取得された２つのマトリックス又はポイント群Ｍ１、Ｍ２をロードする。他の例では、３つ以上のマトリックス又はポイント群を、本明細書に記載されているものと同様の技術を使用して結合することができる。図９Ａから分かり得るように、マトリックスＭ１、Ｍ２は、カメラ７２Ａ、７２Ｂの視野が互いに重なり合うように重なり合う。更に、システムは、各カメラ領域７３Ａ、７３Ｂで提供される較正チャートの少なくとも１つのポイントにおいて較正されており、領域間である程度の重なり合うのが好ましいが、マトリックスＭ１、Ｍ２が互いにオーバーレイされると、重なり合ったセクションのポイント間にわずかなオフセットが生じ得る。ガラスシートＧの表面を表す最終的なマトリックスを形成するために、コンピュータは、マトリックスＭ１、Ｍ２を処理してオフセットを解消する。一例では、解消されるオフセットは、１０００分の１インチのオーダーと同じくらい小さくなり得る。更に、オフセットは、重なり合った領域にわたって異なり得る。
【００６０】
図９Ｂでは、コンピュータは、マトリックス又はポイント群Ｍ１、Ｍ２の一方又は両方を移動させる。一例では、コンピュータ８０は、剛体変換を使用してマトリックスのうちの１つを移動させ、それを他のマトリックスに対して平行移動及び／又は回転させて、それによって、図示されるように２つの重なり合う領域を互いに整列させ、誤差又は整列ずれを低減する。
【００６１】
図９Ｃでは、次いで、コンピュータ８０は、ガラスシートＧの最終的なマトリックス又はポイント群Ｍ３を作成する。一例では、コンピュータは、一方又は他方のマトリックスから重なり合った領域からのポイントを除去する。別の例では、図示されるように、コンピュータは、マトリックスの共通較正ポイントに相関する線Ｌを使用し、且つ、１つのマトリックスからのポイントを使用して、線Ｌの一方の側の最終マトリックスをサブマトリックスＭ１＊として埋め、他方のマトリックスからのポイントを使用して、線Ｌの他方の側の最終マトリックスをサブマトリックスＭ２＊として埋める。
【００６２】
レーザ光はガラスシートＧを通過しないため、検査システムに面する表面６２のみが発光する。従って、一連の座標を有するマトリックスは、一連の（ｘ、ｙ、ｚ）座標を介して、ガラスシートＧの表面６２の３次元高解像度の数学モデルを提供する。一例では、マトリックスは、シートＧに対して１００万セットを超える座標で数学モデルを提供する。例えば、モデルは、シート表面６２の平方メートルあたり１０，００００，０００セットの座標、又はシート表面６２の平方メートルあたり１セットの座標のオーダーのポイント密度を有し得る。
【００６３】
図１〜図２に関して説明した例では、ガラスシートＧは、光学システム１４に対してコンベヤ上を移動する。このシナリオでは、レーザ５０及びカメラ７２は互いに対して固定されており、ガラスシートＧはその下を通過する。別の例では、ガラスシートＧは固定されてもよく、レーザ５０から放射されたレーザビームは、１軸又は２軸ミラー検流計などによってガラスシートＧの第１の表面６２にわたってスキャンされ得る。このシナリオでは、コンピュータ８０はまた、ガラスシートに沿った移動線６６、６８の位置に関連付けられた距離Ｄ１、Ｄ２に関連する角度を判定するために、検流計によって提供されるビームステアリング角を示す入力を受信する。
【００６４】
更なる例では、光学検査システム１４を使用して、ガラスシートＧの第２の側面６４を検査し、シートＧの表面６４を表す、対応する３次元マトリックス又はポイント群を作成することができる。
【００６５】
ガラスシートＧのマトリックス又はポイント群は、ガラスシートＧの表面の高解像度３次元マップを提供する。マトリックス内の座標は、ガラスシートＧの数学モデルと比較して使用されて、ガラスシートの形状が形状、例えば曲率の仕様内にあるかどうかを判定することができる。更に、マトリックス内の座標をガラスシートＧの数学モデルと比較する際に使用して、ガラスシートＧの表面が、表面からの光反射率用の仕様又は標準内にあるかどうかを判定することができる。
【００６６】
マトリックス及び結果として得られるモデルをシステム１０と共に使用して、ガラスシートＧ用の測定を提供し、製造プロセスにおけるドリフトを補正するため、又はシステム１０が仕様から外れるのを防ぐための合格／不合格検査システムとして、ガラスシートＧに対する光反射率モデルを作成する。
【００６７】
コンピュータ１６、８０は、マトリックスからの３次元マップに関連する情報を、グラフィカル（例えば、色分けされた画像）及び／又は統計形式で提示するようにプログラムされ得る。様々な例では、ｚ距離、標準偏差、及び他の表面フェアリング又は光反射率メトリックを含む、ガラスシート又はガラスシートの事前定義された領域に対する統計データを導出及び報告することができる。
【００６８】
検査システム１４はまた、それぞれが関連する形状標準、及びマトリックス内のマップと比較するための光反射率標準を有する、コンピュータ８０のメモリに記憶された既知の部品形状のセットの１つとしてガラスシートを識別するために、カメラ７２又は別の要素によって提供され得るガラスシート部品識別子を含み得る。システム１０、１４は、例えば、ユーザインターフェース及び表示画面２０を介して、業界標準、又は成形及び製造されたガラスシートの光反射率品質の分析のために業界で最も関連すると考えられるその他のしるしを含む、装置１４によって検出されたガラスシートＧの様々な光学的又は形状のしるしをグラフィカル及び／又は数値的に表示するようにユーザによってプログラムされ得る。システム１０はまた、装置１４によって識別された小さな欠陥の位置を表示するようにプログラムされ得る。
【００６９】
開示されたインライン光学検査システム１０、１４によって出力された選択されたデータはまた、関連するガラスシートの加熱、曲げ、及び焼き戻しシステム（又は自動車用フロントガラス製造システム）に対する制御ロジックへの入力として提供されて、ガラスシートシステムが、以前に処理されたガラスシートから得られた光学データの関数としてその（それらの）動作パラメータを修正することを可能にするために、１つ以上のステーション用の制御を可能にすることができる。
【００７０】
図１０は、光学システム１４を用いてコンピュータ８０によって判定された、ガラスシートの表面のマトリックス又はポイント群を使用して、ガラスシートＧなどの部品を測定する際に使用する方法３００のフローチャートである。様々な実施形態では、方法３００のステップは、省略若しくは再配置されてもよく、又は追加のステップが提供されてもよい。
【００７１】
ステップ３０２において、光学システム及び方法２００を使用して上記で判定されたガラスシートＧの表面のマトリックス又はポイント群が、コンピュータ８０によってプロセッサユニットに入力される。マトリックスは、ガラスシートＧの第１の表面全体を表すことができ、又はガラスシートＧの選択された表面領域のみのデータセットを含むことができる。
【００７２】
ステップ３０４において、コンピュータ８０は、ガラスシートＧ用の適切な測定モデルを参照する。測定モデルは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデル及び／若しくはデータ、又は他の数学的モデル、又は寸法若しくは形状の表現を使用して提供され得る。コンピュータは、様々な形状及び／又はサイズのガラスシートＧに対してメモリに記憶されたいくつかのモデルのうちの１つから使用すべき正しい測定モデルを判定することができる。次いで、コンピュータ８０は、選択された測定モデルをプロセッサに入力する。
【００７３】
ステップ３０６において、コンピュータ８０は、測定モデルと比較して、ガラスシートに対する不変メトリックデータを判定する。一例では、コンピュータは、測定モデルと比較して、データセット又はガラスシートＧの表面に対するｚ距離を判定することができる。コンピュータは、シートＧの各データセット又は表面から測定モデルまでの垂線ベクトル距離を計算することができる。或いは、コンピュータは、シートＧの各データセット又は表面から測定モデルまでの垂直距離又はｚ距離を計算することができる。
【００７４】
コンピュータは、マトリックス又はポイント群を参照して、ガラスシートＧ全体を測定するように構成することができる。他の例では、コンピュータは、ガラスシートＧの選択された領域若しくは部分のみを測定するか、又は指定された領域、例えば、周囲領域、又はヘッドアップディスプレイ若しくはカメラ若しくは他のセンサなどの光学的使用を目的とした領域、に追加の測定ポイントを有してもよい。一例では、コンピュータは、ガラスシートＧの選択された領域を使用して、接触測定方法をシミュレートする。
【００７５】
更なる例では、破線の任意選択のブロック３０８として示されるように、コンピュータは、ポイントの近傍に対して計算又はサブルーチンを実行して、不変メトリックを判定する際に使用するための、後処理された表面データポイント又はデータセットを提供してもよい。一例では、コンピュータは、隣接するポイント又はデータセットに対して、補間、平均化、又は閾値処理などの別の数学関数を実行して、その近傍の後処理されたデータセットを計算する。これにより、表面のほこりなどによって引き起こされる外れ値データセットを除外することにより、測定及び不変メトリックが改善され得る。
【００７６】
他の例では、コンピュータは、ｚ距離の標準偏差、又は計算された曲率半径若しくは他の形状測定メトリックなどの、表面及びガラスシートＧに対する別の不変メトリックを判定することができる。不変メトリックは、ガラスシートＧの測定マトリックス又はポイント群に入力され得る。
【００７７】
ステップ３１０において、コンピュータ８０は、任意の不変メトリック、例えば測定マトリックスを含む、表面の測定に関連する情報を出力する。コンピュータは、測定マトリックス内の情報を更に分析して、１つ以上のメトリックが閾値を超えているかどうかを判定することができる。コンピュータは更に、例えば、ガラスシートの色分けされたマップを介して、又はテーブルなどの数値又は他の形式の表現を介して、測定に関連する情報をユーザに提供することができる。コンピュータは更に、制御フィードバックループの一部として、ガラスシートＧに対する測定から製造処理ステップまでの情報を提供することができる。
【００７８】
図１１Ａ及び１１Ｂは、ユーザに表示するための方法３００からの出力の代表的な例を示している。図１１Ａは、ガラスシートＧ又はガラスシートＧの領域に対する簡略化されたポイントマップを示しており、システム出力の代表的な例を提供している。測定ポイントには、測定値からの垂線距離、垂直距離、又は他の距離に基づく差分値などの、リストされた不変メトリックが関連付けられている。差分値が指定された閾値を超えているか、又は許容範囲外である場合、ユーザにすぐにわかるようにフラグが立てられ得る。図示された例では、値は測定モデルからの通常の垂直距離に対応し、ミリメートル単位で提供されるが、他の単位も想定される。更に、下線が引かれている値は、閾値又は許容値の範囲外であり、ユーザに対してフラグが立てられ得る。
【００７９】
図１１Ｂは、測定値からの垂線距離、垂直距離、又は他の距離に基づく、異なる範囲の差分値に対応する異なる色合いを伴う、ガラスシートＧ又はガラスシートＧの領域のマップを示しており、システム出力の別の代表的な例を提供している。差分値が指定された閾値を超えているか、又は許容範囲外である場合、ユーザにすぐにわかるようにフラグが立てられ得る。許容誤差又は閾値は、シートの意図する使用及び要件に基づいて、パネルの異なる領域に対して異なる値に設定され得る。図示された例では、差分値はミリメートル単位で提供されているが、他の単位もまた想定される。
【００８０】
方法３００は、表面及びガラスシートＧの非接触測定を提供し、部品のオンライン監視及び検査を可能にし、且つ、一連の異なる部品の迅速で容易な測定、又は複数の測定モデルの使用を可能にする。更に、方法３００を介した非接触測定では、ＣＡＤデータを使用して測定モデルを簡単に作成、変更、又は更新することができ、部品固有の接触測定用の精密測定ツールを使用する必要がないため、部品の測定に関連する時間及び費用を削減できる。
【００８１】
図１２は、光学システム１４を用いたコンピュータ８０によって判定されたガラスシートの表面のマトリックス又はポイント群を使用して、ガラスシートＧなどの部品の光反射率を判定及びモデル化する際に使用する方法３５０のフローチャートである。様々な実施形態では、方法３００のステップは、省略若しくは再配置されてもよく、又は追加のステップが提供されてもよい。
【００８２】
ステップ３５２において、光学システム及び方法２００を使用して上記で判定されたガラスシートＧの表面のマトリックス又はポイント群が、コンピュータ８０によってプロセッサユニットに入力される。マトリックスは、ガラスシートＧの第１の表面全体を表すことができ、又はガラスシートＧの選択された表面領域のみのデータセットを含むことができる。
【００８３】
ステップ３５４において、コンピュータ８０は、マトリックス又はポイント群に対して後処理動作を実行する。一例では、コンピュータ８０は、マトリックス又はポイント群を修正又はノイズ除去して、ポイント群から特定のポイント又はアーチファクトを除去する。例えば、コンピュータ８０は、指定された距離に隣接するか、又は指定された距離内にあるポイント群内のポイントを削除又は修正することができ、例えば、パネルＧのエッジの１〜２ミリメートルで、例えば、ビームステアリング効果、及び／又はライン若しくはシートに非垂直なパネルのエッジに関連してレーザ線又は可視光の幅に基づいて導入される、計算された線中心のバイアスによって引き起こされる、その測定位置でのエッジ効果又はバイアスを有するポイントを除外する。更に、蛍光可視光は、パネルＧのすぐ外側に現れ得るため、例えば、光の伝搬を引き起こすパネルのグラインド又は他のパラメータによって引き起こされ得るため、それによって、ポイント群又はマトリックスに追加のアーチファクトポイントを引き起こす。一例では、これらの不正確又はアーチファクトなポイントが、隣接するパネルＧとは反対の曲率符号を有する曲線を形成するか、又は曲線の膝が、不正確又はアーチファクトなポイントと隣接するパネルＧとの間に形成され、その結果、コンピュータ８０が、変曲点又は膝を境界として使用して、これらのポイントをポイント群又はマトリックスから切り捨てるか、又は削除することができる。このノイズ除去ステップは、レーザシートからの蛍光可視光を使用してガラスシートＧの表面を測定するときに作成されるポイント群のノイズ除去に関して説明されているが、ノイズ除去ステップはまた、エッジ効果のノイズ除去の際に使用するために、他の視覚及び測定システムにも適用することができる。
【００８４】
コンピュータ８０はまた、ステップ３５４において、ポイント群又はマトリックスに対してノイズ除去アルゴリズムを実行する。一例によれば、ノイズ除去は、データセットの近傍の垂線ベクトルを平均化し、次いで平均化された垂線ベクトルを使用してデータセットを更新して、垂線の変化に一致する後処理されたデータセットを作成することによって提供され得る。１つの非限定的な例では、データセットのポイント群は、頂点として機能する各データセットで三角形にメッシュ化される。他の例では、他のメッシュ形状を使用することができる。メッシュの三角形ごとに、垂線ベクトルが計算される。垂線ベクトルの発散はポイント群のノイズを示し得、一方、垂線ベクトルの収束はポイント群のより滑らかな表面を示し得る。ポイント群は、近傍、又はメッシュ三角形のグループ化に対する垂線ベクトルを平均化又はそうでなければ数学的に組み合わせることによって平滑化され、この近傍は、共通の頂点又は共通のエッジを共有するメッシュとして定義され得る。平均化された各垂線ベクトルを使用して関連する頂点の座標を調整して、後処理されノイズ除去されたポイント群又はマトリックスに、後処理された頂点又はデータセットを作成する。他の例では、他のノイズ除去アルゴリズムが提供されてもよく、以下によって説明されるような表面フェアリング技術に関連する数学的アルゴリズムに基づくことができる。Ｇａｂｒｉｅｌ  Ｔａｕｂｉｎによる「Ａ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｆａｉｒ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｓｉｇｎ」、ＳＩＧＧＲＡＰＨ’９５  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２２ｎｄ  ａｎｎｕａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」，Ｈｉｒｏｋａｚｕ  Ｙａｇｏｕらによる「Ｍｅｓｈ  Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ  ｖｉａ  Ｍｅａｎ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉａｎ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  Ｆａｃｅ  Ｎｏｒｍａｌｓ」，ＧＭＰ’０２  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ−Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＭＰ’０２），Ｓｈａｃｈａｒ  Ｆｌｅｉｓｈｍａｎらによる「Ｂｉｌａｔｅｒａｌ  ｍｅｓｈ  ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ」，ＳＩＧＧＲＡＰＨ’０３  ＡＣＭ  ＳＩＧＧＲＡＰＨ  ２００３  Ｐａｐｅｒｓ及びＴｈｏｕｉｓ  Ｒ．Ｊｏｎｅｓらによる「Ｎｏｎ−ｉｔｅｒａｔｉｖｅ，ｆｅａｔｕｒｅ−ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ  ｍｅｓｈ  ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ」、ＳＩＧＧＲＡＰＨ’０３  ＡＣＭ  ＳＩＧＧＲＡＰＨ  ２００３  Ｐａｐｅｒｓ」。
【００８５】
別の非限定的な例によれば、コンピュータ８０は、移動最小二乗法を使用して、ポイント群又はマトリックスに対してノイズ除去アルゴリズムを実行して、データを平滑化及び補間する。本開示によれば、ポイント群内の所与のデータポイントに対して、ポイント群内のいくつかの隣接するポイントは、コンピュータ８０による関数に適合する最小二乗である。一例では、関数は多項式であり得る。後処理されたデータポイントは、ポイント群内の元の所与のポイントを判定された多項式面に移動させることによって判定される。コンピュータ８０は、ポイント群を介してノイズ除去を繰り返して、後処理されノイズ除去されたポイント群又はマトリックスを作成する。移動最小二乗法、及びその表面への応用の例は、Ｌａｎｃａｓｔｅｒ，Ｐｅｔｅｒ，及びＫｅｓ  Ｓａｌｋａｕｓｋａｓによる「Ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｍｏｖｉｎｇ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅｓ  ｍｅｔｈｏｄｓ」，Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ  ｏｆ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，３７．１５５（１９８１）：１４１−１５８，及びＡｌｅｘａ，Ｍａｒｃらによる「Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ  ｓｅｔ  ｓｕｒｆａｃｅｓ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｇｒａｐｈｉｃｓ  ９．１（２００３）：３−１５、に見い出すことができる。
【００８６】
ステップ３５６において、コンピュータ８０は、ノイズ除去されたマトリックス又はポイント群内の後処理されたデータセットから、又は表面の１つ以上の選択された領域に対して、表面の１つ以上の不変メトリックを判定又は計算する。不変メトリックには、水平曲率、垂直曲率、曲率半径、主曲率、ガウス曲率、平均曲率、１つ以上の曲率の導関数又は変化率、ディオプタ、又は光学パワーメトリックなどが含まれ得る。
【００８７】
ステップ３５８において、コンピュータは、表面の光反射率を示す不変メトリックが、ガラスシートＧの表面又は表面の領域に対して指定された光反射率仕様内にあるかどうかを判定することができる。コンピュータは、１つ以上の不変メトリックを、ガラスシートＧの対応する設計メトリックと比較することができる。例えば、光反射率仕様は、ガラスシートＧの標準又は閾値の不変メトリックであり得る。一例では、仕様には、コンピュータ支援工学（ＣＡＥ）モデル又はガラスシートＧの他のモデルデータから計算された曲率などのメトリックを含む。コンピュータは、不変メトリックを閾値と比較するか、又は色分けされたマップ若しくは他の視覚的出力を作成して、ガラスシート又はガラスシートの領域が所定の仕様内にあるかどうかを示すか、又は表面を所定の仕様と比較することができる。更なる例では、コンピュータは、複数の不変量の数学関数を使用して、光反射率に関連するものとして、表面の異なる不変量及び領域を加重又はその他の方法で因数分解する仕様と比較して、光反射率のスコア又は他の指標を提供することができる。
【００８８】
ステップ３６０において、いくつかの実施形態では、コンピュータ８０は、ガラスシートＧに対する可変メトリックを判定又は計算する。一例では、コンピュータ８０は、光反射率及び任意の歪みのシミュレートされた視覚的表現のために、シミュレートされた反射グリッド、ゼブラボード、又は他の画像を作成する。シミュレートされた反射画像を作成するために使用されるコンピュータアルゴリズムにより、ノイズ除去されたマトリックス内の後処理された頂点、及び後処理された各頂点から計算された垂線ベクトルを使用するレイトレーシングなどの技術を使用することができる。例えば、レイトレーシングの使用に関して、ノイズ除去されたポイント群で後処理された頂点からの光線は、垂線ベクトルに対してある角度のピクセルで仮想カメラに当たり、入射角は反射角に等しいため、従ってポイント群上の同じ後処理された頂点からの光線が既知はあり、仮想グリッドボードとの交点を判定することができる。次いで、反射グリッドボード又はゼブラボードなどの反射画像を、これらが１対１で対応しているため、仮想カメラのピクセル、及び仮想グリッドボードのポイントを使用して構築することができる。反射グリッド又はゼブラボードをシミュレートするためにコンピュータによって使用されるアルゴリズムにより、アルゴリズムで使用されたものと同じ入射角、カメラ設定などで、グリッド又はゼブラボードの実際の反射画像を使用することによって調整又は較正することができる。更なる例では、コンピュータは、例えば、様々な入射角で撮影された一連のシミュレートされたグリッド又はシミュレートされたゼブラボードを組み立てて、ゼブラボードに対して位置を変更することからゼブラボードをスキャンするユーザをシミュレートするために、ユーザに視覚的に表示するようにゼブラボードのムービー又はフリップブックを提供することができる。
【００８９】
ステップ３６２において、コンピュータ８０は、任意の可変又は不変メトリック、不変データ若しくはシミュレートされたゼブラボードの視覚的表現若しくはマッピング、又は他の計算若しくはシミュレーションを含む、シミュレートされた光反射率及び表面の歪みに関連する情報を出力する。一例では、コンピュータ８０は、表示画面又は他のユーザインターフェース上に関する情報を表示する。図１３は、本明細書に記載された方法２００、３５０を使用して構築されたグリッドボードのシミュレートされた反射光学画像の代表的な例を示している。コンピュータは更に、制御フィードバックループの一部として、ガラスシートＧの製造処理ステップに、この情報を提供することができる。
【００９０】
方法３５０は、表面及びガラスシートＧの光反射率及び歪みの非接触検査及び判定を提供し、部品のオンライン監視と検査を可能にし、且つ、一連の異なる部品の迅速且つ容易な検査を可能にする。更に、方法３５０による非接触光反射検査により、部品の検査に関連する時間及び費用を削減でき、加えて、部品が仕様に合格したかどうかを判定する際に使用するための非主観的メトリックを提供することができる。
【００９１】
他の例では、ガラスシートを形成するために使用される製造技術に依存して、第１及び第２の表面６２、６４は、レーザ５０からの励起に応じて異なる波長で光を放射することができる。一例では、ガラスシートＧは、フロートガラスプロセスを使用して形成され、一方の表面が他方の表面と比較してより高濃度のスズを有する。このシナリオでは、スズ濃度がより高い表面は、他の表面とは異なる強度及び／又は波長で蛍光を発し、更に検査システムを使用して、放射された光の異なる強度及び／又は波長λ２に基づいて、シートの一方の側を他方から識別することができる。例えば、第２の表面よりも高いスズ濃度を有する第１の表面を備えたガラスシートの場合、第１の表面は、第２の表面とは異なる強度及び／又は波長で蛍光を発することができ、更に、第１の表面は、第２の表面よりも高い強度及び／又はより短い波長で蛍光を発することができる。更に、制御ユニット及びコンピュータ８０は、レーザに面しているガラスシートの表面に基づいてレーザ５０の強度を修正し、及び／又はゲイン若しくは画像処理設定などのカメラ設定を調整することができる。例えば、第２の表面よりも高いスズ濃度を有する第１の表面を備えたガラスシートの場合、レーザ強度は、例えばカメラセンサの過飽和を防ぐため、第２の表面と比較して第１の表面に対して低減され得る。代替的又は追加的に、ゲインが、第２の側面に対して増大され得るか、又はノイズ低減のための追加の画像処理ステップが、第２の側面のために必要とされ得る。
【００９２】
更に、システム１０は、例えば、より大きなガラスシートＧで使用するため、スキャン時間を短縮するため、又は測定の精度を高めるために、複数の光学検査システム１４を備えてもよい。
【００９３】
ガラスシートＧに対して非透過性の光源を備えたシステム１４を使用することにより、シートＧの表面の測定をすることができ、ガラスシートを調べるために可視光を使用する他のシステムで発生する問題、及び結果として生じる前面及び背面６２、６４の両方からの散乱又は反射もまた回避される。同様に、ガラスシートＧから放射される光の測定は、紫外線センサが必要とされないような可視スペクトルにあることによって単純化される。
【００９４】
更なる実施形態では、光学システムを使用して、ガラスシートＧ以外のオブジェクトの３次元表面マップを形成することができる。１つの非限定的な例では、可視波長などの別の波長の光を放射するレーザを備えた光学システムを使用して、拡散表面を有するオブジェクトをスキャンすることができる。光学システムは、上述の方法で１つ以上のカメラを使用して、拡散表面の３次元表面マップを判定する。
【００９５】
本開示の様々な実施例が上述されているが、これらの実施形態が本発明の全ての可能な形態を説明することを意図するものではない。むしろ、本明細書で使用されている言葉は、限定ではなく説明の言葉であり、開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができることが理解されよう。加えて、様々な実装される実施形態の特徴を組み合わせて、更なる実施形態を形成することができる。
【図１】
2021530712.tif 000003
【図２】
2021530712.tif 000004
【図３】
2021530712.tif 000005
【図４】
2021530712.tif 000006
【図５】
2021530712.tif 000007
【図６】
2021530712.tif 000008
【図７】
2021530712.tif 000009
【図８Ａ】
2021530712.tif 000010
【図８Ｂ】
2021530712.tif 000011
【図９】
2021530712.tif 000012
【図１０】
2021530712.tif 000013
【図１１】
2021530712.tif 000014
【図１２】
2021530712.tif 000015
【図１３】
2021530712.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月22日(2021.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学検査システムであって、
ガラスシートに向けられた平面レーザシートを形成する紫外線レーザ及び関連する光学系であって、前記平面レーザシートが前記ガラスシートの表面と交差し、それによって前記ガラスシートの前記表面が蛍光を発して前記表面上に可視波長線を形成させる、紫外線レーザ及び関連する光学系と、
前記ガラスシートの幅の一部にわたって前記可視波長線を検出するための第１の画像センサを有する第１のカメラと、
前記ガラスシートの幅の別の部分にわたって前記可視波長線を検出するための第２の画像センサを有する第２のカメラであって、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラが前記ガラスシートの前記表面上に重なり合う視野を有する、第２のカメラと、
（ｉ）前記第１のカメラから前記可視波長線を示す画像データを受信し、（ｉｉ）前記第１のカメラからの前記データを分析して、前記線に関連付けられた第１の一連の座標における第１及び第２の座標を判定し、（ｉｉｉ）前記第１の一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、（ｉｖ）前記第１の一連の座標の関数として前記ガラスシートの前記表面の第１の３次元マップを作成し、（ｖ）前記第２のカメラから前記可視波長線を示す画像データを受信し、（ｖｉ）前記第２のカメラからの前記データを分析して、前記線に関連付けられた第２の一連の座標における第１及び第２の座標を判定し、（ｖｉｉ）前記第２の一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、（ｖｉｉｉ）前記第２の一連の座標の関数として前記ガラスシートの前記表面の第２の３次元マップを作成し、（ｉｘ）前記第１のマップ及び前記第２のマップを使用して結合マップを形成する、ように構成された制御システムと、を備える、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、剛体変換を使用して前記第１のマップを前記第２のマップに対して移動させて、前記第１のマップを前記第２のマップと整列させ、その後、前記第１のマップ及び前記第２のマップのうちの１つの前記重なり合う視野から一連の座標を除外して、前記結合マップを形成する、ように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラが、前記平面レーザシートの片側に配置される、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記平面レーザシートが、前記第１のカメラと前記第２のカメラとの間に配置される、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項５】
前記ガラスシートの幅の第３の部分にわたって前記可視波長線を検出するための第３の画像センサを有する第３のカメラと、
前記ガラスシートの幅の第４の部分にわたって前記可視波長線を検出するための第４の画像センサを有する第４のカメラと、を更に備える、請求項１に記載の光学検査システムにおいて、
前記第１のカメラ、前記第２のカメラ、前記第３のカメラ、及び前記第４のカメラが、前記ガラスシートの前記表面上に重なり合う視野を有する、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項６】
前記ガラスシート及び前記レーザのうちの少なくとも１つを互いに対して平行移動させるように構成されたコンベヤを更に備える、請求項１に記載の光学検査システムにおいて、
前記レーザ、平面レーザシート、及びカメラが、互いに対して固定されており、前記制御システムが、前記ガラスシートにわたって測定された各カメラからの一連の可視波長線を示す一連のデータを受信するように更に構成されており、各線が、前記ガラスシートの前記表面に沿った異なる位置に対応しており、
前記制御システムが、前記一連の可視波長線のそれぞれを分析して、各線に関連付けられた一連の座標の第１及び第２の座標を判定し、前記一連の座標のそれぞれの前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を三角測量し、且つ、各カメラに関連付けられた前記一連の座標のそれぞれから前記ガラスシートの前記表面の各３次元マップを作成する、ように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項７】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、既定の線幅領域を使用して各カメラからの前記データを分析して、前記線に関連付けられた各一連の座標の前記第１及び第２の座標を判定するように更に構成されており、各一連の座標の前記第１及び第２の座標が、前記線幅領域内にある、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項８】
請求項７に記載の光学検査システムにおいて、前記線幅領域が、ピクセル及び／又はグレースケール閾値の関数である、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項９】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記ガラスシートの前記表面が第１の表面であり、
前記ガラスシートが、前記第１の表面とは反対の第２の表面を有し、
前記制御システムが、前記第１及び第２の表面の他方よりも高濃度のスズを含む前記第１及び第２の表面の一方に応じて、前記レーザの強度を調整するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記第１の表面が前記より高濃度のスズを含む場合に、前記レーザをより低い強度で動作させるように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記表面の前記結合マップを使用して前記表面のシミュレートされた光反射率を判定するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１２】
前記制御システムと通信するディスプレイを更に備える、請求項１１に記載の光学検査システムにおいて、
前記制御システムが、不変データのマップ、並びに／又はグリッドボード及びゼブラボードのうちの１つのシミュレートされた反射光学画像をディスプレイに出力するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記表面の前記結合マップを使用して前記ガラスシートを測定するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、前記結合マップ内の前記第１及び第２の一連の座標をメッシュ化し、メッシュ近傍の垂線ベクトルを平均化し、且つ、前記第１及び第２の一連の座標内の前記座標の位置を調整して前記結合マップ内の一連の後処理された座標を作成することによって、前記結合マップをノイズ除去するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の光学検査システムにおいて、前記制御システムが、変曲点及び膝のうちの１つを使用して前記３次元マップのエッジに隣接するポイントを除去することによって、前記結合マップをノイズ除去するように更に構成されている、ことを特徴とする、光学検査システム。
【請求項１６】
光学検査システムを使用する方法であって、
平面レーザシートを形成して、紫外線レーザ及び関連する光学系からガラスシートの表面に向けるステップと、
前記ガラスシートの前記表面を前記平面レーザシートと前記表面との交点で励起して、前記ガラスシートの前記表面上に可視波長線を形成するステップと、
第１のカメラ及び第２のカメラを使用して前記可視波長線を画像化するステップであって、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラが前記ガラスシートの前記表面上に重なり合う視野を有する、ステップと、
前記第１のカメラからの画像データを分析することによって、前記可視波長線に関連付けられた第１の一連の座標における第１及び第２の座標を判定するステップと、
三角測量によって、前記可視波長線に関連付けられた前記第１の一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を判定するステップと、
前記第２のカメラからの画像データを分析することによって、前記可視波長線に関連付けられた第２の一連の座標における第１及び第２の座標を判定するステップと、
三角測量によって、前記可視波長線に関連付けられた前記第２の一連の座標における前記第１及び第２の座標のそれぞれに関連付けられた第３の座標を判定するステップと、
前記第１の一連の座標の関数として、前記ガラスシートの前記表面の第１の３次元マップを作成するステップと、
前記第２の一連の座標の関数として、前記ガラスシートの前記表面の第２の３次元マップを作成するステップと、
前記第１及び第２の３次元マップを結合して、前記ガラスシートの前記表面の結合マップを形成するステップと、を含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項１７】
前記レーザ、平面レーザシート、及びカメラに対して前記ガラスシートを移動させるステップと、
前記ガラスシートを前記平面レーザシートに対して移動させながら、前記第１のカメラを使用して第１の一連の可視波長線を画像化するステップと、
前記ガラスシートを前記平面レーザシートに対して移動させながら、前記第２のカメラを使用して第２の一連の可視波長線を画像化するステップと、を更に含む、請求項１６に記載の方法において、
前記表面の前記第１の３次元マップが、前記第１の一連の線の前記第１の一連の座標の関数として作成され、
前記表面の前記第２の３次元マップが、前記第２の一連の線の前記第２の一連の座標の関数として作成される、ことを特徴とする、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、
前記表面の測定モデルと比較して、前記結合マップの座標のセットを使用して前記ガラスシートの不変メトリックを計算するステップと、
前記ガラスシートの測定情報を提供するために前記不変メトリックを出力するステップと、を更に含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、前記表面の前記結合マップをノイズ除去するステップと、
前記ガラスシートの前記表面に指定された光反射率仕様と比較して、前記結合マップからの少なくとも１つの座標のセットを使用して前記ガラスシートの不変メトリックを計算するステップと、
前記表面の光反射率情報を提供するために前記不変メトリックを出力するステップと、を更に含む、ことを特徴とする、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記ノイズ除去されたマップからのレイトレーシングデータセットによって、グリッドボード及びゼブラボードのうちの１つのシミュレートされた反射光学画像を構築するステップと、
シミュレートされた画像を出力するステップと、を更に含む、ことを特徴とする、方法。
【国際調査報告】
2021530712.tif 000017