(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングされた表面を有する材料（２）、好ましくはガラス、の色欠陥を検査する装置であって、該装置は、
評価装置と、
前記表面の上方に配置され、前記表面の方向に、所定の波長範囲の光を発する光源（１８）と、
検出された光の色値を決定するように設定された少なくとも１つの第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）と、
を備え、
前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）は、前記表面上に位置するラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、
前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）は、前記光源（１８）から発せられ前記ラインの第１の点によって反射された光を第１視野角で検出可能であり、且つ前記第１の点から離間した前記ラインの第２の点によって反射された光を、前記第１視野角とは異なる第２視野角で検出可能であるような、第１開口（２１）を有し、
前記少なくとも１つの第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）は、前記第１の点で反射された光の第１色値及び前記第２の点で反射された光の第２色値を決定し、
前記評価装置は、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）に接続され、且つ、
ａ）前記ラインに沿って、異なる方向において測定される同一視野角又は略同一視野角で、前記カメラによって観察される前記第１の点と前記第２の点の、前記ラインの前記第１の点の前記第１色値と前記ラインの前記第２の点の前記第２色値との差を、所定の色設定値又は所定の色設定値範囲と比較し、
及び／又は
ｂ）検査ラインの各点において、前記第１カメラで決定された色値と、検出された光の色値を決定する少なくとも１つの第２カメラで決定された色値との差を計算し、前記検査ラインの各点における前記第１カメラと前記第２カメラの関連する視野角の差に基づく、所定の色値差の設定値又は所定の色値差の設定値範囲と比較し、
前記少なくとも１つの第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、前記表面上に位置する前記ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、
前記少なくとも１つの第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、前記光源（１８）から発せられ前記ラインの各点によって反射された光が、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）によって、異なる視野角で検出されるような、第２開口（２２）を有し、
前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、関連する視野角で前記検査ラインの各点によって反射された光の色値を決定し、
前記第２カメラは前記評価装置に接続され、
前記評価装置は前記ａ）及び／又は前記ｂ）の比較結果に基づいて、コーティングされた表面に前記色欠陥が存在するか否かを判定することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）及び前記少なくとも１つの第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、共通のキャリア（５）に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）及び／又は前記少なくとも１つの第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、ライン走査カメラ又は面走査カメラであることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置において、前記材料（２）は、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）及び前記光源（１８）に対して、送り方向（３）に移動可能であり、
前記光源（１８）及び／又は前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）及び／又は前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、好ましくは、前記送り方向に、又は前記送り方向と反対方向に、傾斜していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、検出された光の色値を決定するように設定された少なくとも１つの第３カメラ（１３、１３´、１６´）が設けられ、
前記第３カメラ（１３、１３´、１６´）は、前記ラインの上方に、前記光源（１８）に対して傾斜配置され、
前記第３カメラは、少なくとも前記ラインのある特定の範囲における前記ラインの点に対して、前記光源（１８）の反射光を検出し、関連づけられた色値を決定できるような、第３開口を有し、
前記評価装置は、前記ラインの前記ある特定の範囲の各点に対して、前記第３カメラの視野角と、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）の視野角と、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）の視野角と、を比較し、前記ある特定の範囲の対応する点に対して、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）及び前記第３カメラ（１３、１３´、１６´）の前記色値のうち、関連づけられた前記視野角の差が最大となる２つのカメラの前記色値の差を計算し、前記２つのカメラの関連する視野角の差に基づく、所定の色値差の設定値又は所定の色値差の設定値範囲と比較することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、前記第１視野角と前記第２視野角とは、少なくとも１０度、好ましくは少なくとも１５度、特に好ましくは少なくとも２０度、異なっていることを特徴とする装置。
【請求項７】
コーティングされた表面を有する材料（２）、好ましくはガラス、の色欠陥を検査する方法であって、
前記表面の上方に配置され、前記表面の方向に、所定の波長範囲の光を発する光源（１８）と、
検出された光の色値を決定するように設定された少なくとも１つの第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）と、
が設けられ、
前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）は、前記表面に位置するラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、
前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）は、第１開口（２１）を有し、
該方法は、
前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）によって、前記光源（１８）から発せられ前記ラインの第１の点によって反射された光を、第１視野角で検出するとともに、前記光源から発せられ、前記第１の点から離間した前記ラインの第２の点によって反射された光を、前記第１視野角とは異なる第２視野角で検出し、前記第１カメラによって、前記第１の点によって反射された光の第１色値と前記第２の点によって反射された光の第２色値とを決定する工程と、
ａ）前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）に接続された評価装置によって、前記ラインの前記第１の点の前記第１色値と前記ラインの前記第２の点の前記第２色値との差を、所定の色設定値範囲と比較、
及び／又は、
ｂ）前記評価装置によって、検査ラインの各点において、前記第１カメラで決定された色値と、検出された光の色値を決定する少なくとも１つの第２カメラで決定された色値との差を、前記検査ラインの各点における前記第１カメラと前記第２カメラの関連する視野角の差に基づく所定の色値差の設定値又は所定の色値差の設定範囲と比較する工程と、
前記ａ）及び／又は前記ｂ）の比較結果に基づいて、コーティングされた表面に前記色欠陥が存在するか否かを判定する工程と、を有し、
前記少なくとも１つの第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、前記表面上に位置する前記ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、
前記少なくとも１つの第２カメラ（１２、１２´、１５´）は、前記光源（１８）から発せられ前記ラインの各点によって反射された光が、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）によって、異なる視野角で検出されるような、第２開口（２２）を有し、
前記第２カメラは、前記ラインの各点によって反射された光の色値を、関連する視野角で決定することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、検出された光の第３色値を決定するように設定された少なくとも１つの第３カメラ（１３、１３´、１６´）が設けられ、
前記第３カメラ（１３、１３´、１６´）は、前記ラインの上方に、前記光源（１８）に対して傾斜配置され、
前記第３カメラは、第３開口（２３）を有し、
前記第３カメラ（１３、１３´、１６´）によって、前記光源（１８）の反射光を検出し、関連する視野角で、少なくとも前記ラインのある特定の範囲における前記ラインの点に対して、関連づけられた色値を決定し、
前記評価装置によって、前記ラインの前記ある特定の範囲の各点に対して、前記第３カメラ（１３、１３´、１６´）の視野角と、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）の視野角と、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）の視野角と、を比較し、前記ある特定の範囲の対応する点に対して、前記第１カメラ（１１、１１´、１１´´、１４´）、前記第２カメラ（１２、１２´、１５´）及び前記第３カメラ（１３、１３´、１６´）の前記色値のうち、関連づけられた前記視野角の差が最大となる２つのカメラの前記色値の差を計算し、前記２つのカメラの関連する視野角の差に基づく、所定の色値差の設定値又は所定の色値差の設定値範囲と比較することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングされた表面を有する材料、好ましくはガラス、を検査する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料（特にガラス）に対する表面コーティングは、例えば、反射防止コーティングや遮熱コーティングのように、材料の特性を改善したり、変化させたりすることを目的としている。そのような膜としては、例えば、金属薄膜や誘電体薄膜がある。コーティング面（特に多層コーティング面）では、干渉（干渉層）が形成され、視野角が異なると異なる色を示す。これらの色は、特に、干渉層の膜厚によって予め決定される。
【０００３】
大きなガラス表面（例えばガラスファサード）では、そのような色効果は、設計の役割を果たすことができる。それと関連する目的（上記膜の他の機能を付加することも可能）としては、ガラスファサード全体を、単一の予め決められた色（多くは緑や青）で一様に見えるようにすることがある。ファサードでは、そのような単一で一様な色からの逸脱が起こると、見栄えが悪くなる。上記のように一様な色に見えるということは、材料表面によって反射された光は、ある特定の色（すなわち、ある特定の波長スペクトル）を有していることを意味する。このタイプの大きな表面では、さらに、視野角が変化しても（例えば、観察者が該ファサードを通り過ぎる場合）、ファサードの色が変化しないことが望まれる。
【０００４】
上記のようなコーティング面を有する材料を製造する際、表面の色を一様に見えなくする欠陥が発生する可能性がある。この場合、２つのタイプの欠陥に区別される。すなわち、タイプ１の欠陥は、一定の視野角で眺める際に色が変化する。タイプ２の欠陥は、一定の視野角では、表面は同じ色であるが、視野角を変えると表面の色が変化する。多層コーティングの目的は、ある特定の膜厚にすることによって、上記タイプの欠陥をできる限り最小にすることであるが、多層コーティングにおいて、原理的に、上記の状況は常に起こる。上記のように２つのタイプの欠陥に分ける理由は、これら２つのタイプの欠陥が、異なる原因をもち且つ異なる対策を必要とするからである。従って、色ずれが起きている場合、どのタイプの欠陥が存在するかを知ることは重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、表面検査は、複数の分光計を用いて、表面で反射された光の色を少なくとも２つの視野角で決定することによって、行われてきた。各分光計では、表面のわずかな領域の色が決定できるだけなので、これら分光計を用いて各点を測定する方式で、表面を走査しなければならない。しかしながら、これは、複雑且つ時間のかかる作業である。従って、目的は、コーティング面の色を検査するための、簡単でコスト的に有利な解決法を見つけることにある。
【０００６】
上述の色欠陥に加えて、上記のような面を作製する際、その他多数の、色に影響を与えない欠陥（光学的欠陥、泡、介在物、スクラッチ等）が生じる可能性もある。現在、高品質表面（例えば、ガラスファサードを建造する際に使用されるガラス）は、上記のような他の欠陥のための光学検査をほとんど受けている。それら検査される欠陥は小さいため、検査システムは高分解能で動作する。しかし、そのような欠陥の検査には、反射光から得られる色情報は必要とされないので、そのような欠陥を検出するために使用される光学記録装置は、色情報を捉えることはない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、簡単且つコスト的に有利な方式で、コーティングされた表面を有する材料の色検査を行える装置を提供することにある。同様に、本発明の目的は、コーティングされた表面の色を検査するための簡単且つコスト的に有利な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した問題は、請求項１の特徴を有する装置及び請求項１０に示される方法によって、解決される。
【０００９】
特に、本発明に係る装置は、
コーティングされた材料の表面の上方に配置され、前記表面の方向に、所定の波長範囲の光を発する光源と、
検出された光の色値を決定するように設定された少なくとも１つの第１カメラと、
を備え、
前記第１カメラは、前記表面上に位置するラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、
前記第１カメラは、前記光源から発せられ前記ラインの第１の点によって反射された光を第１視野角で検出可能であり、且つ前記第１の点から離間した前記ラインの第２の点によって反射された光を第２視野角で検出可能であるような、（大きい）第１開口を有し、
前記少なくとも１つの第１カメラは、前記第１の点で反射された光の第１色値及び前記第２の点で反射された光の第２色値を決定し、
前記第１カメラに接続された評価装置が設けられ、前記評価装置は、前記第１色値及び前記第２色値又は前記第１色値と前記第２色値との差と、所定の色設定値又は所定の色設定値範囲とを、比較する。本発明の範囲内において、前記第１視野角と前記第２視野角は、同一でもよいし、異なってもよい。
【００１０】
前記表面の少なくとも第１及び第２の点（すなわち、複数の点）を同時に検出するカメラによって一時点において走査される、光源からの反射光のラインは、以下において、検査ライン又は走査ラインと呼ばれる。
【００１１】
本発明に係る装置において、検査ラインの２つの異なる点の第１色値と第２色値とを互いに比較することによって、単一のカメラだけで、色ずれが存在するかどうかを決定することができる。ここで、該点は、前記カメラによって、異なる視野角で観察される。色ずれが検知される場合、タイプ２の欠陥が存在する可能性が高い。
【００１２】
好ましい実施形態において、前記評価装置は、前記検査ラインの前記第１の点の前記第１色値と前記検査ラインの前記第２の点の前記第２色値との差を、前記所定の色設定値又は前記所定の色設定値範囲と比較するように設定され、前記第１の点と前記第２の点は、同一視野角又は略同一視野角で、前記カメラによって観察される（すなわち、前記２つの点は離間しており、前記第１視野角と前記第２視野角は同一又は略同一であり、前記視野角は、検査ラインに沿って、異なる方向において測定される）。この方法は、１対以上の点に対して、実行可能であり、各点は、同一又は略同一の視野角で観察される。この実施形態では、タイプ１の欠陥の存在を決定することはできるが、タイプ２の欠陥を除外することはできない。
【００１３】
本発明に係る装置の好ましい実施形態において、タイプ１の欠陥を確実に検出するため、検出された光の色値を検出するように設定された少なくとも１つの第２カメラがさらに設けられ、
前記第２カメラは、前記表面上に位置する検査ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、
前記第２カメラは、前記光源から発せられ前記検査ラインの各点によって反射された光を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによって、好ましくは、同時に検出されるような、（大きな）第２開口を有し、
前記第１カメラ及び前記第２カメラはそれぞれ、前記検査ラインの各点によって反射された光の色値を決定し、
前記評価装置は前記第１カメラと前記第２カメラに接続され、前記評価装置は、前記検査ラインの各点における前記第１カメラ及び前記第２カメラの上記のように決定された前記色値を用いて、前記所定の色設定値又は前記所定の色設定値範囲との比較を実行する。
【００１４】
従って、本発明に係る装置は、１つの第１カメラと少なくとも１つの第２カメラを有し、これらカメラによって、検査ラインの各点から、光源から発せられ表面によって反射された光の第１カメラの色値と第２カメラの色値とを検出する。両方のカメラは、検査ラインの各点によって反射された光を第１カメラと第２カメラとで検出できるような大きさの開口を有する。第１カメラと第２カメラは、光源から発せられ検査ラインの各点によって反射された光が、各カメラによって、異なる視野角で記録されるように、互いに隣り合って配置される。カメラの配置によって、第１カメラの視野角が、第２カメラの視野角と全く異ならない、あるいは、わずかだけ異なる、という状況が起こりうる。この場合、そのような検査ラインの範囲に対して第３カメラを設けることは好適である。第３カメラは、検査ラインのその領域の点を、第３視野角で検出する。この手順は、以下で詳細に説明される。
【００１５】
本発明の範囲において、視野角は、検査ラインの対応する点に配置された表面上の法線に対する該点に向いたカメラの視線方向と見なされる。あるいは、検査ラインの対応する点に配置された表面上の法線と検査ラインとを通る平面に投影された、該点に向いたカメラの視線方向の角度を使用することもできる。
【００１６】
さらに、本発明の範囲において、「光源に対して傾斜」という表現は、カメラが、光源から発せられた光の、検査ラインの領域内のコーティングされた表面における鏡面反射を見るように配置されているという意味を意図している。
【００１７】
第１カメラ及び少なくとも１つの第２カメラによって決定された、検査ラインの各点からの色値は、評価装置に送られ、該評価装置によって、検査ラインの各点によって反射され第２カメラによって検出された光の色値は、所定の色設定値又は所定の色設定値範囲と比較されて、色ずれが存在するかどうかが判定される。この方法によれば、特に、タイプ２の欠陥に関する色ずれが存在するかどうかを判定することができる。第１及び第２カメラに対して（同一カメラに対して又は異なるカメラに対して）同一の視野角を有する点の色値を分析する場合、タイプ１の欠陥の存在をチェックすることもできる。オプションとして、前記評価装置はさらに、関連づけられた前記視野角に応じて、前記検査ラインの異なる点によって反射された光の前記色値を評価する。
【００１８】
検査ラインの全ての点に対して、差が最大限となる第１視野角と第２視野角とで色値を得るため、特に、３つのカメラを設けることが好適である。ここで、これらカメラは、検査ラインの上方において、互いに隣り合って配置されることが好ましい。それらカメラの開口は、検査ラインの各点によって反射された光が、３つのカメラのうちの少なくとも２つによって、異なる視野角で検出されるように、重なって配置される。
【００１９】
また、第１カメラ及び少なくとも１つの第２カメラは、共通のキャリアに配置されることは好適である。これにより、本発明に係る装置は、特にコンパクトになる。製造ラインの空間は限られており、検査スペースを付加することはコスト高となるため、そのようにコンパクトな装置は好適である。
【００２０】
さらに、第１カメラ及び／又は前記少なくとも１つの第２カメラは、ライン走査カメラ又は面走査カメラとして構成されることは好適である。ライン走査カメラは、一列に配列した複数の光検出素子を有する。面走査カメラは、ある面積領域に配置した複数の光検出素子（例えば、フォトダイオード）を有する。ライン走査カメラのカメラライン又は面走査カメラのラインは、１つの検査ラインの少なくとも１つの領域の反射光を同時に検出することができる。面走査カメラでは、複数の検査ラインの反射光の色値を、同時に記録することができる。
【００２１】
ライン走査カメラ及び面走査カメラは、各検出点の色値を決定するカラーカメラである。
【００２２】
これに関連して、カメラの各光検出素子（例えば、各フォトダイオード）は、検査ラインのある特定の点に対する色値を記録する。検査ラインに沿った「点」の広がりは、カメラの装置固有の解像度によって決まる。ある特定の視野角が、光を反射する検査ラインの各点に割り当てられる。ここで、光は、１つの光検出素子によって捕獲される。視野角は、カメラの上記点に向いた視線方向に由来する。従って、異なる視野角が、ライン走査カメラの全ての光検出素子によって同時に記録される検査ラインの全ての点に対して割り当てられる。面走査カメラも同様である。
【００２３】
材料すなわち表面コーティングに関して、特にタイプ２の欠陥に対する検査を確実に行うため、第１視野角と第２視野角との差をできる限り大きくすること、特に該視野角の差を少なくとも１０度、好ましくは少なくとも１５度、特に好ましくは少なくとも２０度にし、また、少なくとも２つのカメラを用いて１つの点を観察することが、好適である。
【００２４】
材料が、第１及び第２カメラに対して及び光源に対して、検査ラインに対して横方向である送り方向に移動可能であり、光源の鏡面反射を検出するために、前記光源及び／又は前記第１カメラ及び／又は前記第２カメラは、好ましくは、前記送り方向に、又は前記送り方向と反対方向に、傾斜している場合、大きなコーティング表面の効率的且つ正確な色検査が可能となる。コーティング表面の法線に対するカメラの傾斜角は、少なくとも２０度であることが好ましい。
【００２５】
本発明によれば、光源は、略線状の光源として設計されることが好ましい。この場合、検査ラインに対して平行に延在することが好ましく、白色光を発することが好ましい。光源は、１つのＬＥＤ列又は送り方向において前後に配置した複数のＬＥＤ列であることが特に好ましい。
【００２６】
検査ラインは、送り方向に垂直な材料の全幅をカバーすることが好ましく、その場合、全表面を容易且つ迅速に走査することができる。
【００２７】
上述のように、好適には、本発明に係る装置において、検出された光の第３色値を決定するように設定された少なくとも１つの第３カメラが設けられ、前記第３カメラは、前記検査ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、前記第３カメラは、少なくとも前記検査ラインのある特定の範囲における前記検査ラインの点に対して、前記光源（１８）の反射光を検出し、前記検査ラインのある特定の範囲において、関連づけられた色値を決定できるような、第３開口を有し、前記評価装置は、前記検査ラインの前記ある特定の範囲の各点に対して、前記第３カメラの視野角を、前記第１カメラの視野角及び／又は前記第２カメラの視野角と比較し、前記ある特定の範囲の対応する点に対して、関連づけられた前記視野角の差が最大となる、前記第１カメラ、前記第２カメラ及び前記第３カメラの前記第２色値を用いて、前記所定の色設定値又は前記所定の色設定値範囲と比較する。
【００２８】
この実施形態において、検査ラインの各点における視野角の比較によって、各点の色値を決定したカメラ全ての最大視野角及び最小視野角を決定する。評価装置は、最小視野角及び最大視野角を有する２つのカメラの色値を用いて、色設定値又は色設定値範囲と比較する。
【００２９】
他の好ましい実施形態において、前記評価装置は、前記検査ラインの各点において、該点によって反射された光を観察する２つの予め決められたカメラ（すなわち、第１、第２又は第３カメラ、例えば、視野角差が最大となる２つのカメラ）の２つの色値の色値差を決定し、該色値差を、（任意で、関連づけられた視野角の差に応じて）所定の色値差設定値又は所定の色値差設定値範囲と比較する。この評価方法は、特に、タイプ２の色欠陥の特定に好適であり、検査ラインの各点に対して２つのカメラの色値を個別に評価する場合よりも、迅速に行える。本発明に係る装置のこの実施形態は、特に、被検査対象であるコーティング表面が、ある特定の角度において最大色差を有することがわかっており、それ故、ある特定の小さい角度範囲だけを詳細に検査すればよい場合に、使用することができる。
【００３０】
本発明に係る、コーティングされた表面を有する材料、好ましくはガラス、を検査する方法において、前記表面の上方に配置され、前記表面の方向に、所定の波長範囲の光を発する光源と、検出された光の色値を決定するように設定された少なくとも１つのカメラと、が設けられ、前記第１カメラは、前記表面に位置する検査ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、前記第１カメラは、（大きい）第１開口を有し、
該方法は、特に、
前記第１カメラによって、前記光源から発せられ前記検査ラインの第１の点によって反射された光を、第１視野角で検出するとともに、前記光源から発せられ、前記第１の点から離間した前記検査ラインの第２の点によって反射された光を、第２視野角で検出し、前記第１カメラによって、前記第１の点によって反射された光の第１色値と前記第２の点によって反射された光の第２色値とを決定する工程と、
前記第１カメラに接続された評価装置によって、前記第１色値及び前記第２色値又は前記第１色値と前記第２色値との差を、所定の色設定値又は所定の色設定値範囲と比較する工程と、
を有する。
【００３１】
本発明に係る方法は、容易に実行され、本発明に係る上述の装置の効果を有する。上述したように、本方法は、特に、カメラによって、同一視野角で観察される検査ラインの点を色検査の基準として用いる場合、高い確率でタイプ１の欠陥の色ずれ又は色欠陥を特定することに適している。この実施形態において、タイプ２の欠陥を除外することはできない。異なる視野角を有する検査ラインの異なる点を用いて色検査を行って、色ずれを特定する場合、高い確率で、タイプ２の欠陥の存在を判定することができる。
【００３２】
本発明に係る装置に対して、上述した方法において、好適には、検出された光の色値を決定するように設定された少なくとも１つの第２カメラが設けられ、前記第２カメラは、前記表面上に位置する検査ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、前記第２カメラは、（大きい）第２開口を有し、前記光源から発せられ前記検査ラインの各点によって反射された光を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによって、好ましくは、同時に検出し、各場合において、前記評価装置によって、前記検査ラインの各点によって反射された光の色値を決定して、該色値を、前記所定の色設定値又は前記所定の色設定値範囲と比較する。
【００３３】
本方法において、好適には、前記評価装置はさらに、関連づけられた前記視野角とは独立で、前記検査ラインの異なる点によって反射された光の前記色値を評価して、タイプ１の欠陥を判定する。従って、視野角が分析に組み込まれ、ある特定の視野角において所望の色値が得られるかどうかを判定するための検査が行われる。
【００３４】
本発明に係る方法の好ましい実施形態において、検出された光の第３色値を決定するように設定された少なくとも１つの第３カメラが設けられ、前記第３カメラは、前記検査ラインの上方に、前記光源に対して傾斜配置され、前記第３カメラは、（大きい）第３開口を有し、前記第３カメラによって、前記光源の反射光を検出し、少なくとも前記検査ラインのある特定の範囲における前記検査ラインの点に対して、関連づけられた色値を決定し、前記評価装置によって、前記検査ラインの前記ある特定の範囲の各点に対して、前記第３カメラの視野角を、前記第１カメラの視野角及び／又は前記第２カメラの視野角と比較し、前記ある特定の範囲の対応する点に対して、関連づけられた前記視野角の差が最大となる、前記第１カメラ、前記第２カメラ及び前記第３カメラの前記第２色値を用いて、前記所定の色設定値又は前記所定の色設定値範囲と比較する。上記したように、この実施形態において、例えば、検査ラインの各点に対して、所定の色設定値又は色設定値範囲と比較するために、最小視野角を有するカメラの色値及び最大視野角を有するカメラの色値を用いることができるので、大きい視野角差を得ることが可能となる。
【００３５】
上述のように、さらに好適には、前記評価装置は、前記検査ラインの各点において、該点から反射された光を観察する２つのカメラの２つの色値の色値差を決定し、該色値差を、（任意で、それぞれの視野角とは独立に）所定の色値差設定値又は所定の色値差設定値範囲と比較する。
【００３６】
第１色値及び／又は第２色値及び／又は任意で第３色値と色設定値又は色設定値範囲との比較を、評価装置にて、好ましくは、国際規格ＥＮ  ＩＳＯ  １１６６４−４で定義されるＬａｂ色空間に基づいて、行われる。この色空間（色モデル）は、知覚可能な色範囲をカバーし、反対色説に基づいて設計されている。Ｌａｂ色空間は、３次元座標系で記述され、ａ軸は、緑色部分又は赤色部分を示し、ｂ軸は、青色部分又は黄色部分を示し、Ｌ軸は、０〜１００の値で明度（輝度）を示す。この色空間は、以前はＣＩＥＬＡＢ色空間と呼ばれていた。色値と色設定値又は色設定値範囲との比較、又は色差値と色値差設定値又は色値差設定値範囲との比較のため、第１及び／又は第２カメラ及び／又は第３カメラから評価装置へ送られた色値を、Ｌａｂ色空間に変換することが必要な場合がある。
【００３７】
本発明は、実施形態に基づいて、及び／又は図面を参照して、以下で詳細に説明される。記載される及び／又は図示される全ての特徴は、請求項又は以下の説明における文言とは独立に、単独又は組み合わせて、本発明の主題を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明に係る装置の第１実施形態の正面図である。
【図２】図２は、図１に示す実施形態の側面図である。
【図３】図３は、本発明に係る装置の第２実施形態の正面図である。
【図４】図４は、第１実施形態における各カメラの視野角と検査ライン上の点の位置との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、図４に示す全てのカメラの視野角に基づいた、第１実施形態におけるカメラの小さい視野角、大きい視野角、及びそれら視野角の差と検査ライン上の点の位置との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、第２実施形態における各カメラの視野角と検査ライン上の点の位置との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、図６に示す全てのカメラの視野角に基づいた、第２実施形態におけるカメラの小さい視野角、大きい視野角、及びそれら視野角の差と検査ライン上の点の位置との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、均一にコーティングされた材料を検査している際の本発明に係る装置の第３実施形態の正面図である。
【図９】図９は、非均一であるがカメラの光軸に対して対称にコーティングされた材料を検査している際の図８に示す実施形態の正面図である。
【図１０】図１０は、くさび形状にコーティングされた材料を検査している際の図８に示す実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、本発明に係る装置の実施形態を示す。図２に示すように、ガラス２の形態である材料の表面に、検査ライン１が示される。該材料は、表面コーティング（例えば、反射防止コーティング又は遮熱コーティング）が施されており、第１カメラ１１、第２カメラ１２、第３カメラ１３によって観察される。材料２は、材料２の表面の上方に配置された光源１８及び固定されたカメラ１１、１２、１３に対して、矢印３（図２参照）で示される移送方向に動かされる。光源１８は、例えば、検査ラインに対して平行に配置されたＬＥＤ列によって構成される。該ＬＥＤは、白色光を発する。ガラス２の全表面にわたって反射光の色を検査できるようにするため、幅ｂを有する検査ライン１は、前記移送方向に対して横方向に、ガラス２の全幅にわたって延在する。カメラ１１、１２、１３は、色カメラとして且つライン走査カメラとして構成される。
【００４０】
図１からわかるように、第１カメラ１１は第１開口２１を、第２カメラ１２は第２開口２２を、第３カメラ１３は第３開口２３を、それぞれ有している。第１カメラ１１、第２カメラ１２、第３カメラ１３は、ロッド形状のキャリア５（図２参照）に、互いに隣り合って配置される。第１カメラ１１及び第２カメラ１２は、材料２の表面の法線と検査ライン１とを通る面内において、該法線に対して所定の角度（図１では、カメラ１１の角度は角度α１で示されている）で傾斜配置されている。従って、各カメラ１１、１２は、光源１８から発せられて検査ライン１の各点において反射される光の反射を異なる視野角で検出することができる。図２で示されるように、光源１８から発せられる光の検査ライン１における反射をカメラ１１、１２、１３によって観察できるように、カメラ１１、１２、１３は、移送方向３に対して傾斜配置される。ここで、検査ライン１は、図２で示される概略図と異なり、ガラス２の表面内に位置していることに注意すべきである。この場合、ガラス２の表面に存在する可能性のある高低差を相殺するため且つそのような高低差にかかわらず色検査を実行できるようにするため、検査ライン１は、検査ライン１に対して横方向にある程度の広がりを有することが好ましい。この目的のため、光源１８から発せられ検査ラインの領域における表面で反射された光は、各カメラ１１、１２、１３に到達しなければならない。
【００４１】
各カメラ１１、１２、１３は、検査ライン１の上方に配置された光源１８によって発せられ、ガラス２の表面で反射された光を検出する。第１カメラ１１の第１開口２１及び第２カメラ１２の第２開口２２は、検査ライン１の全ての点を見ることのできる大きさに選択されているので、検査ライン１の各点の色値は、カメラ１１、１２によって、２つの異なる視野角で検出することができる。
【００４２】
さらに、第３カメラ１３は、検査ライン１の中央領域に配置される。第３カメラは、第３カメラ１３の開口２３内に位置する検査ライン１の点からガラス２の表面によって反射された光の色値を、第３視野角で検出する。
【００４３】
例えば、第１カメラ１１は、第１視線３１に沿って、検査ライン１の第１の点３０を見る。第２カメラ１２は、第２視線３２に沿って、第１の点３０を見る。第３カメラ１３は、第３視線３３に沿って、第１の点３０を見る。従って、ガラス２の表面からの反射光は、第１カメラ１１では、視線３１と点３０における法線Ｓとで形成される第１視野角で、第２カメラ１２では、視線３２と点３０における法線Ｓとで形成される第２視野角で、第３カメラ１３では、視線３３と点３０における法線Ｓとで形成される第３視野角で、それぞれ検出される。
【００４４】
同様に、検査ライン１の第２の点４０による反射光は、第１カメラ１１では、第１視線４１と点４０における法線Ｓとで形成される視野角で、第２カメラ１２では、第２視線４２と点４０における法線Ｓとで形成される第２視野角で、第３カメラ１３では、第３視線４３と点４０における法線Ｓとで形成される第３視野角で、それぞれ検出される。
【００４５】
カメラ１１、１２、１３によって決定された、検査ライン１の全ての点に対する色値は、評価ユニット（図示せず）に送られる。この評価ユニットは、各点に対して決定された色値（例えば、第１の点３０及び第２の点４０に対して決定された色値）を、所定の色設定値又は所定の色設定値範囲と比較する。色設定値範囲は、例えば、ある特定の青色範囲又は緑色範囲である。検査ラインの全ての点に対してカメラによって決定された色値が、前記所定の色設定値範囲にある場合、コーティングされたガラス２には欠陥がない。また、検査ラインの少なくとも１つの点において、２つの異なる視野角で２つの色値を検出し、これら２つの色値を所定の色設定値又は所定の色設定値範囲と比較して、ずれがあると判定される場合、タイプ２の欠陥が存在する。
【００４６】
また、少なくとも１つの一定の視野角で、以下のような分析が行われる。すなわち、決定された色値が、該視野角又は視野角範囲に対して設定された色設定値又は色設定値範囲にあるかどうかが判定される。この場合、タイプ１の欠陥が存在するかどうかが判定できる。
【００４７】
決定された色値と色設定値又は色設定値範囲との比較は、Ｌａｂ色空間で行われることが好ましい。この目的のため、色値は、カメラ１１、１２、１３それ自身によって、Ｌａｂ色空間に準じた値に変換される。又は、この変換は、評価装置による比較の前に行われる。
【００４８】
図４は、カメラの視野角（軸６１）と検査ライン１上の点の位置（軸６２）との関係を示す。曲線７１は、第１カメラ１１によって観察される検査ライン１の点からの反射光の視野角が、図１に示される検査ライン１の左側の点における角度約２０度から、図１に示される検査ライン１の右側の点における角度約５８度へと変化する様子を示している。同様に、カメラ１２の視野角は、検査ライン１に沿って左から右へと、約５８度から約２０度へと減少している（曲線７２参照）。第３カメラによる中央視野角範囲は、約１８度から約３５度にわたっている（曲線７３参照）。
【００４９】
図５は、視野角の大小及び視野角差に基づく評価を示している。この目的のため、各点における各カメラ１１、１２、１３の視野角が、評価装置によって、互いに比較される。
【００５０】
曲線７４は、検査ライン１の各点における最大視野角を示す。最大視野角は、約５８度から約４２度の間にあり、第２カメラの左側領域（図４の曲線７２を参照）と第１カメラの右側領域（図４の曲線７１を参照）とで生成される。図５の曲線７５は、検査ライン１の各点における最小視野角を示す。最小視野角は、第１カメラの第１左側領域（図４の曲線７１を参照）と第３カメラの中央領域（図４の曲線７３を参照）と第２カメラの右側領域とで生成される。取りうる最大視野角範囲をカバーするため、曲線７４に示される最大視野角を構成する特定の視野角に関連づけられたカメラの色値が、検査ライン１の各点に対して、対応する所定の色設定値又は色設定値範囲と比較される。同様に、曲線７５に示される最小視野角を構成する特定の視野角に関連づけられたカメラの色値が、検査ライン１の各点に対して、対応する所定の色設定値又は色設定値範囲と比較される。
【００５１】
他の実施形態では、曲線７４に示される各最大視野角と曲線７５に示される各最小視野角との間の視野角差が、検査ライン１の各点に対して、計算される。これによって、図５の曲線７６が生成される。さらに、各カメラに関連づけられた色値の間の差が決定される。例えば、検査ライン１の左側領域における第２カメラと第１カメラとの色値の差、第２カメラと第３カメラとの間の色値の差、中央領域における第１カメラと第３カメラとの間の色値の差、右側領域における第１カメラと第２カメラとの間の色値の差が決定される。これらの差を（曲線７６に示される視野角差を任意で参照することによって）調べることで、色値差が、所定の色値差設定値範囲内にあるかどうかが判定される。
【００５２】
最大視野角に対する各色値と最小視野角に対する各色値との差が、色値差設定値又は色値差設定値範囲から逸脱していることが、検査ラインの一点又は複数の点において検出される場合、タイプ２の欠陥が存在する。
【００５３】
タイプ１の欠陥が存在するかどうかを判定することが目的の場合、第１カメラ、第２カメラ、第３カメラの同一の視野角に対して、色値を決定しなければならない。ある特定の視野角の検査の場合、例えば、図５の曲線７４、７５が水平線と交差する、検査ラインの点に対して、色検査を行うことができる。交線の平行移動によって示すことができる、検査ラインの全幅にわたって存在する同一視野角の複数の組に対して、色検査を行うことができる。同一視野角の組に対して決定された色値を、所定の色設定値又は所定の色設定値範囲と比較することで、タイプ１の欠陥が検査ラインの全幅におけるいずれかに存在するかどうかを判定することができる。
【００５４】
曲線７５に関する記載は、制限はあるが、曲線７４にも同様にあてはまる。しかしながら、曲線７４で示される視野角に対しては、角度範囲は大きく、カメラは２つだけが使用される。
【００５５】
図３は、本発明に係る装置の第２実施形態を示す。この装置は、第１カメラ１１´、第２カメラ１２´、第３カメラ１３´、第４カメラ１４´、第５カメラ１５´、第６カメラ１６´を有する。これらカメラは、キャリア５上に互いに隣り合って配置され、線状白色光源（図示せず）から出て、コーティングされたガラス２の表面で反射された光を、検査ライン１´に沿って検出する。各カメラは、検査ライン上の法線に対して、ある角度で傾斜配置される。例えば、第１カメラ１１´は角度α１´で、第２カメラ１２´は第２角度α２´で、第４カメラ１４´は角度α４´で、第５カメラ１５´は第５角度α５´で、それぞれ傾斜配置される。第３カメラ１３´と第６カメラ１６´の傾斜角は示されていない。第１実施形態と同様に、全てのカメラ１１´、１２´、１３´、１４´、１５´、１６´は、検査ライン１´の大部分の領域における反射光を、異なる視野角で検出できるような大きさの開口を有している。各視野角範囲と位置との関係が、図６のグラフに示されている。第１カメラ１１´の視野角範囲は曲線８１で、第２カメラ１２´の視野角範囲は曲線８２で、第３カメラ１３´の視野角範囲は曲線８３で、第４カメラ１４´の視野角範囲は曲線８４で、第５カメラ１５´の視野角範囲は曲線８５で、第６カメラ１６´の視野角範囲は曲線８６で、それぞれ示される。図５のグラフに対して述べられた手順と同様に、本発明に係る装置において、検査ライン１´のある特定の点に対して大きい視野角（図７の曲線８７）及び／又は小さい視野角（図７の曲線８８）を有するカメラの色値だけを用いて、点ごとに、色設定値又は色設定値範囲と比較することもできる。また、上記手順と同様に、曲線８７で示される大きい視野角と曲線８８で示される小さい視野角との色値差（図７の曲線８９を参照）だけを用いて、対応する色値差設定値範囲と比較することもできる。
【００５６】
図３で示すように、本発明に係る装置のキャリアに、他の測定装置５０を配置してもよい。該測定装置は、ガラス２に他の欠陥（例えば、光学的欠陥、泡、介在物、スクラッチ）が存在するかどうかを検査する。この目的のためには、高分解能カメラが用いられることが好ましい。
【００５７】
以下では、図８〜図１０を参照して、単一のカメラ１１´´を有する本発明に係る装置における、ガラス材料２Ｂのコーティング２Ａの品質に関する説明が行われる。
【００５８】
カメラ１１´´は、コーティング２Ａ、２Ａ´、２Ａ´´が設けられたガラス材料２Ｂの上方に且つコーティング２Ａ、２Ａ´、２Ａ´´の表面上を延在する検査ライン（図示せず）の上方に、垂直に配置される。検査ラインは、点９１、９２、９３、９４を有する。カメラ１１´´は、コーティングが設けられたガラス材料を、カメラ１１´´によって、全幅にわたって検査できる程度の大きさの開口を有する。光源（図示せず。図２に関する記載を参照。）は、コーティングされたガラス材料の上方に、カメラ１１´´に対して傾斜させて配置される。
【００５９】
図８〜図１０に示されるように、カメラ１１´´が、コーティングされたガラス材料を垂直下方に見下ろしている場合、状況は最も簡単である。詳細には、例えば、カメラ１１´´は、検査ラインの点９１、９２で反射された光源からの光を、視線１０１、１０２に沿って同一の視野角で観察する。点９３、９４で反射された光源からの光は、視線１０３、１０４に沿って異なる視野角で検出される。
【００６０】
図８に示されるコーティング２Ａは均一な厚さを有する。従って、タイプ１の欠陥は存在しない。同一の膜厚且つ同一の視野角である場合（点９１、９２及び視線１０１、１０２を参照）、色値は同じとなる。視野角が異なると（点９２、９３、９４及び視線１０２、１０３、１０４を参照）、色値は異なりうる。タイプ１の欠陥が存在するのか又はタイプ２の欠陥が存在するのかは明確に決定することはできない。所定の設定値又は設定値範囲からの色ずれがあることしか特定できない。特に、図１及び図３で示される実施形態で実行されるような、コーティングガラスの各点に対して、少なくとも２つの色値を異なる視野角で検出することで検査される、タイプ２の欠陥に関して、全表面検査をすることはできない。
【００６１】
図９は、カメラ１１´´の光軸に対して対称である非均一なコーティング２Ａ´を示す。
【００６２】
このようなコーティングばらつきの場合、タイプ１の欠陥が存在するとしても、同一の視野角（点９１、９２及び視線１０１、１０２を参照）では同一の色値が測定される。視野角が異なると（点９２、９３、９４及び視線１０２、１０３、１０４を参照）、異なる色値が検出される。図８と同様な手法で、原因とは関係なく、２つの別々の点に対して、タイプ２の欠陥を特定することができる。
【００６３】
図１０では、くさび形状のコーティング２Ａ´´の場合が考察される。
【００６４】
同一の視野角（点９１、９２及び視線１０１、１０２を参照）において、異なる色値が決定され、異なる視野角（点９２、９３、９４及び視線１０２、１０３、１０４を参照）では、明確に異なる色値が検出される。このようなコーティングばらつきの場合も、図８と同様な手法で、原因とは関係なく、全幅にわたって、２つの別々の点に対して、タイプ２の欠陥を特定することができる。
【００６５】
全体では、まず、異なる視野角における色ずれの検出は、欠陥がタイプ１であるかタイプ２であるかに依らない。検査対象であるコーティングされた材料の検査ライン又は表面に沿って、大きな色ずれがある場合、この材料は、例えば、ファサードに全く適していない。
【００６６】
欠陥タイプに依らない色ずれは、対応する開口を有する１台のカメラによって、容易に決定することができる。多くの実際的なケースに対しては、上記のような結果で十分である。しかしながら、タイプ１の欠陥を除外するためには、同一の視野角でガラス上の異なる点を観察し、色値が同一であることを判定する少なくとも２台のカメラを使用しなければならない。
【符号の説明】
【００６７】
１、１´…検査ライン
２…表面コーティングされたガラス
２Ａ、２Ａ´、２Ａ´´…コーティング
２Ｂ…材料（ガラス）
３…矢印（移送方向）
５…キャリア
１１、１１´、１１´´…第１カメラ
１２、１２´…第２カメラ
１３、１３´…第３カメラ
１４´…第４カメラ
１５´…第５カメラ
１６´…第６カメラ
１８…光源
２１…第１カメラ１１の第１開口
２２…第２カメラ１２の第２開口
２３…第３カメラ１３の第３開口
３０、４０…検査ライン１上の点
３１、３２、３３、４１、４２、４３、１０１、１０２、１０３、１０４…視線
５０…他の測定装置
６１…軸（視野角（度））
６２…軸（検査ライン１、１´上の点の位置（ｍｍ））
７１、７２、７３、７４、７５、７６、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９…曲線
９１、９２、９３、９４…検査ライン上の点
α１、α１´…表面の法線に対する第１カメラ１１、１１´の傾斜角
α２´…表面の法線に対する第２カメラ１２の傾斜角
α４´…表面の法線に対する第４カメラ１４´の傾斜角
α５´…表面の法線に対する第５カメラ１５´の傾斜角
ｂ…検査ライン１の幅
Ｓ…ガラス２の表面の法線
【図１】
0006276904.tif 000002
【図２】
0006276904.tif 000003
【図３】
0006276904.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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