(57)【要約】【課題】  内径を直接測定でき、管引き速度が大きく、またガラス管の外径が小さく（例えば４ｍｍ以下）なるようなガラス管の振動の影響を受けやすい条件であっても、ガラス管径を正確に測定できるガラス管径測定装置を提供すること。【解決手段】  本発明のガラス管径測定装置は、ストロボ光源と、ガラス管を間にしてストロボ光源と相対して設置された撮像装置と、ガラス管とストロボ光源との間でガラス管と交差するように位置する補助線と、撮像装置によって撮影された画像からガラス管の内径、外径及び肉厚のうち少なくとも１種の寸法を算出する画像処理装置とを備え、ストロボ光源における発光時に、補助線が写り込んだガラス管の画像が撮影できるように、ストロボ光源の発光と撮像装置の撮影とが同期することを特徴とする。【選択図】図１
2007132774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストロボ光源と、ガラス管を間にしてストロボ光源と相対して設置された撮像装置と、ガラス管とストロボ光源との間でガラス管と交差するように位置する補助線と、撮像装置によって撮影された画像からガラス管の内径、外径及び肉厚のうち少なくとも１種の寸法を算出する画像処理装置とを備え、ストロボ光源における発光時に、補助線が写り込んだガラス管の画像が撮影できるように、ストロボ光源の発光と撮像装置の撮影とが同期することを特徴とするガラス管径測定装置。
【請求項２】
ストロボ光源の発光時間が１〜９９μ秒であることを特徴とする請求項１に記載のガラス管径測定装置。
【請求項３】
ストロボ光源の光量が０．１〜１０Ｊ／Ｆ（フラッシュ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス管径測定装置。
【請求項４】
補助線は、太さが０．０１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のガラス管径測定装置。
【請求項５】
ガラス管と補助線との成す角が４５〜８０°であることを特徴とする請求項１に記載のガラス管径測定装置。
【請求項６】
補助線が、回転体の表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス管径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス管の外径、内径及び肉厚の測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蛍光灯、アンプル管等に使用されるガラス管は、一般にガラス管引き装置によって連続的に管引きされ、これを所定の長さに切断した後、所望の熱加工を施して製品化している。このようなガラス管においては、その外径、肉厚及び内径の寸法をインラインで測定して、その値が所定の範囲内に収まるように、ガラス管引き装置の成型条件を修正するようにしている。
【０００３】
従来、外径の測定には、非接触で高精度な測定が可能なレーザ走査式の測定機が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。この種の外径測定機は、ガラス管によってレーザ光の微小スポットが遮られることを利用した遮光形の測定機である。
【０００４】
また、肉厚の測定には、図５（ａ）に示すように、ガラス管Ｇに白熱ランプ１からの光線２を当てて、ガラス管Ｇの外表面Ｇｏと内表面Ｇｉで反射した光線２ｏ、２ｉを検出器３で検知して肉厚ｔを測定する肉厚測定機４が用いられている（例えば、特許文献２参照。）。尚、特許文献２では、使用する光線２の光源としては、白熱ランプ１が記載されているが、近年では、白熱ランプ１の変わりに直進性が高くスポット径を絞れることからレーザ光源が使用されている。
【０００５】
また内径は、上述した外径測定機と肉厚測定機で求めた外径と肉厚から算出（内径＝外径−２×肉厚）して求められた値が使用されている。
【０００６】
また、インラインで内外径及び肉厚を１台で測定できる測定装置も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３に記載の測定装置５は、図６に示すように、管引きされたガラス管Ｇに管引き方向に対して斜めにスリット状の光を照射する光照射手段６と、光照射手段６と管引き方向に対して斜めに相対する位置に設置され、ガラス管Ｇを通過した光照射手段６よりの照射光を画像として撮像する撮像手段７と、撮像された画像に基づきガラス管Ｇの管径を算出する管径算出手段８とを備えている。
【特許文献１】特開平５−１８７１７号公報
【特許文献２】米国特許第３３０７４４６号明細書
【特許文献３】特開２０００−１８０１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５（ｂ）に示すように、ガラス管Ｇの肉厚ｔは、ガラス管Ｇの中心Ｃを通る法線Ｎと外表面Ｇｏとの交点Ｎｏから法線Ｎと内表面Ｇｉとの交点Ｎｉまでの距離である。従って、特許文献２に記載の肉厚測定機４では、レーザ光線２をガラス管Ｇの法線Ｎに沿って正確にガラス管Ｇの内外面（点Ｎｏ、点Ｎｉ）に照射できれば、肉厚ｔは正確に測定できる。しかしながら、製造現場では、ガラス管Ｇがレーザ光線２の照射方向とは異なる方向（例えば図中の矢印Ａの方向）に振動することがあり、このような場合、法線Ｎから外れた点Ｎｏ´（点Ｎｉ´）にレーザ光線２が照射されると、測定値ｔ´は実際の肉厚ｔよりも大きくなり、肉厚を正確に測定することができなくなる。この問題は、ガラス管Ｇの外径が小さくなるほど顕著になり、特に、液晶のバックライト等に用いられるような細径のガラス管（例えば４ｍｍ以下のガラス管）の場合では、振動によるレーザ光線のわずかなズレがあっても肉厚測定に大きな影響を及ぼすため、特許文献２の肉厚測定機を使用することは難しい。
【０００８】
また、上述の外径測定機と肉厚測定機から肉厚を求めた場合は、肉厚が均一であることを前提として肉厚を算出するが、実際には、肉厚は径方向に亘って多少の偏りがある（偏肉がある）ため、この場合、この方法によって求めた肉厚は実際の肉厚とは無視できない程度の差が発生するという問題も有していた。
【０００９】
また、特許文献３に記載の装置は、ガラス管Ｇが細径化して管引き速度が大きくなると、撮像装置６のシャッタースピードを上げないとガラス管Ｇの左右前後のブレにより画像がボケて、ガラス管Ｇの内外表面の境界が不明瞭になり正確な寸法測定ができなくなり、また、そのためにシャッタースピードを上げると光量が不足して画像が暗く寸法をうまく測定できないという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、内径を直接測定でき、管引き速度が大きく、またガラス管の外径が小さく（例えば４ｍｍ以下）なるようなガラス管の振動の影響を受けやすい条件であっても、ガラス管径を正確に測定できるガラス管径測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明にかかるガラス管径測定装置は、ストロボ光源と、ガラス管を間にしてストロボ光源と相対して設置された撮像装置と、ガラス管とストロボ光源との間でガラス管と交差するように位置する補助線と、撮像装置によって撮影された画像からガラス管の内径、外径及び肉厚のうち少なくとも１種の寸法を算出する画像処理装置とを備え、ストロボ光源における発光時に、補助線が写り込んだガラス管の画像が撮影できるように、ストロボ光源の発光と撮像装置の撮影とが同期することを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、本発明のガラス管径測定装置は、内径を直接測定でき、またガラス管が振動しても、あるいはガラス管の外径が小さくてもガラス管径を正確に測定できる。すなわち、写し込まれた補助線によって内外表面の境界が明瞭になったガラス管の管幅方向全体を撮影し、それらの境界線の位置を画像処理装置で測定すれば、ガラス管の外径、内径、肉厚が直接的に正確に測定できる。しかも、管引き速度が大きく、またガラス管の外径が小さく（例えば４ｍｍ以下）なるようなガラス管の振動の影響を受けやすい条件であっても、μ秒単位の極めて短い発光時間と大きな光量とを併せ持つキセノンランプ、ＬＥＤ等のストロボ光源を用いているので、ガラス管のブレの影響を除くことができ、短い発光時間であっても十分な光量が得られ、ガラス管の静止した画像を撮影することができる。また、光量が十分大きいので、撮像装置の絞りを最大限に絞ることができるため、深い視写界深度により、撮像装置に対してガラス管が前後に振動しても、ピンボケを最小限に抑制できる。
【００１３】
上記した構成において、ストロボ光源の発光時間が１〜９９μ秒であることが好ましい。また、ストロボ光源の光量が０．１〜１０Ｊ／Ｆ（フラッシュ）であることが好ましい。尚、ストロボ光源の発光時間は、１フラッシュの光量の半置幅（発光波形の５０％−５０％間の値）を指し、光量は、１フラッシュ毎にランプに送り込まれる電力量（Ｗ）を指す。
【００１４】
また、上記した構成において、補助線は、太さが０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましい。またガラス管と補助線との成す角度が４５〜８５°であることが好ましい。このようにすれば、撮影画面から補助線がはみ出すことがなく、またガラス管の内外表面の境界が明瞭になりやすいため、ガラス管径を精度良く測定できる。
【００１５】
また、上記した構成において、補助線が、回転体の表面に設置されていることが好ましい。このようにすれば、外径が異なるガラス管を測定する際に、回転体を回転させて、ガラス管と補助線との成す角度を容易に変更することができる。
【００１６】
また、本発明のガラス管径測定装置は、特に従来の方法ではインラインで測定できなかった外径が４ｍｍ以下のガラス管だけでなくそれよりも大きな外径のガラス管や、管引き速度が５０〜６００ｍ／分の場合にも適用可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガラス管径測定装置は、ストロボ光源と、ガラス管を間にしてストロボ光源と相対して設置された撮像装置と、ガラス管とストロボ光源との間でガラス管と交差するように位置する補助線と、撮像装置によって撮影された画像からガラス管の内径、外径及び肉厚のうち少なくとも１種の寸法を算出する画像処理装置とを備え、ストロボ光源における発光時に、補助線が写り込んだガラス管の画像が撮影できるように、ストロボ光源の発光と撮像装置の撮影とが同期するので、内径を直接測定でき、またガラス管が振動しても、あるいはガラス管の外径が小さくてもガラス管径を正確に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のガラス管径測定装置を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るガラス管径測定装置の説明図であり、図２は、ストロボ光源の断面図であり、図３は、補助線を形成した回転体の説明図である。図４は、撮影された画像を示す。
【００２０】
図１に示すように、ガラス管径測定装置１０は、ストロボ光源１１と、ガラス管Ｇを間に挟んでストロボ光源１１に相対して設置された撮像装置としてのＣＣＤカメラ１２と、ストロボ光源１１上に載置され、補助線１３ａを上面に形成した回転体１３と、ＣＣＤカメラ１２によって撮影された画像からガラス管Ｇの内径、外径及び肉厚の寸法をそれぞれ算出する画像処理装置（株式会社キーエンス社製ＣＶ３５００）１４と、画像を表示する表示装置１５と、を備えている。また、ストロボ光源１１の発光時に、補助線１３ａが写り込んだガラス管Ｇの画像が撮影できるように、ストロボ光源１１の発光とＣＣＤカメラ１２での撮影が同期するようにしてある。
【００２１】
また、図２に示すように、ストロボ光源１１は、乳白アクリル樹脂からなる光拡散板１１ａと、ランプハウス１１ｂと、反射板１１ｃと、直管型キセノンランプ１１ｄと、電源装置１１ｅとを備えている。このストロボ光源１１は、日進電子工業株式会社製（ＣＦ−２００Ｅ）で、発光時間が２．５〜５μ秒、光量が１．７〜８．４Ｊ／Ｆの範囲で調整できるようになっている。
【００２２】
また、図３に示すように回転体１３は、太さが０．３ｍｍの補助線１３ａと、面方向に回転自在とした円盤状基材１３ｂとを備え、その外側には、回転体１３を収納して回転体１３が自在に回転できるようにした枠体１６が置かれ、枠体１６の上面には、ガラス管Ｇと補助線１３ａとの成す角度を示す目盛り１６ａが形成されている。回転体１３と枠体１６は、アクリル樹脂からなり、目盛り１３ｃの０°の上に、間隔をおいてガラス管Ｇが配置されるようにストロボ光源１１上に設置される。尚、補助線１３ａは黒色で表面が艶消し状になっていると、ガラス管の内外表面の境界が明瞭になるため好ましい。具体的には、補助線１３ａは、カーボン焼結体（鉛筆の芯材）等からなると特に好ましい。
【００２３】
次に、このガラス管径測定装置１０を用いて、ガラス管Ｇの外径、内径及び肉厚を測定する方法について説明する。
【００２４】
まず、ガラス管Ｇと補助線１３ａとの成す角度を回転体１３を回転して適正値に設定する。例えば外径が１．７７ｍｍのガラス管に対し、ガラス管Ｇと補助線１３ａとの成す角度を７０°に設定する。
【００２５】
次に、電源装置１１ｅから電力を供給し、発光時間が２．５μ秒で、光量が２．４Ｊ／Ｆとなるようにキセノンランプ１１ｄを発光させ、発光と同期させてＣＣＤカメラ１２を通して画像処理装置１４に画像を取り込む。尚、この時の画像処理装置１４のシャッタースピードは１／２０００秒（５００μ秒）であり、シャッターを開けている時間は発光時間よりも相当長いが、ＣＣＤカメラ１２の絞りを最大に絞って撮影しているため、キセノンランプ１１ｄが発光していない時間の画像は暗くて写らない。従って見かけ上は、キセノンランプ１１ｄが発光した時間の画像だけが画像処理装置１４に取り込まれ、ガラス管が振動しても静止した画像が得られる。
【００２６】
図４に示すように、画像処理装置１４に取り込まれた画像１７には、補助線１３ａと、ガラス管Ｇと、ガラス管Ｇの肉厚部に写り込んだ補助線１３ａの二本のＳ字像１８ａ、１８ｂと、ガラス管Ｇの内径部に写り込んだ補助線１３ａの逆Ｓ字像１９とが撮影されている。
【００２７】
画像処理装置１４は、ガラス管Ｇの外表面側でのＳ字像１８ａと１８ｂの先端部をガラス管Ｇの外表面と判定し、それらの間の距離を測定して、外径（ガイケイ）とし、その測定値２０を画像１７に表示してある。
【００２８】
また、画像処理装置１４は、ガラス管Ｇの内表面側での逆Ｓ字像１９の２つの先端部をそれぞれガラス管Ｇの内表面と判定し、それらの間の距離を測定して、内径（ナイケイ）とし、その測定値２１を画像１７に表示してある。
【００２９】
また、画像処理装置１４は、ガラス管Ｇの外表面側でのＳ字像１８ａの先端部とガラス管Ｇの内表面側での逆Ｓ字像１９の先端部との間の距離を測定して肉厚（ニクアツ）とし、その測定値２２を表示し、また、ガラス管Ｇの外表面側でのＳ字像１８ｂの先端部とガラス管Ｇの内表面側での逆Ｓ字像１９の先端部との間の距離を測定してもう一方の肉厚（ニクアツ）とし、その測定値２３を、画像１７に表示してある。さらに、肉厚の測定値２２と測定値２３との差を、偏肉（ヘンニク）として、その計算値２４を画像１７に表示してある。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明のガラス管径測定装置は、内径を直接測定でき、管引き速度が大きく、またガラス管の外径が小さく（例えば４ｍｍ以下）なるようなガラス管の振動の影響を受けやすい条件であっても、ガラス管径を正確に測定できるため、外径が小さい液晶のバックライト用のガラス管だけでなく、外径が大きいアンプル用、蛍光灯用等のガラス管にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るガラス管径測定装置の説明図である。
【図２】本発明に係るストロボ光源の断面図である。
【図３】本発明に係る補助線を形成した回転体の説明図である。
【図４】本発明に係る撮影された画像を示す。
【図５】従来のガラス管の肉厚測定機（ａ）とその測定原理の説明図（ｂ）である。
【図６】従来のガラス管径測定装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  本発明のガラス管径測定装置
１１  ストロボ光源
１１ａ  光拡散板
１１ｂ  ランプハウス
１１ｃ  反射材
１１ｄ  直管型キセノンランプ
１１ｅ  電源装置
１２  ＣＣＤカメラ
１３  回転体
１３ａ  補助線
１３ｂ  円盤状基材
１４  画像処理装置
１５  表示装置
１６  枠体
１７  画像
１８ａ、１８ｂ  Ｓ字像
１９  逆Ｓ字像
２０  外径の測定値
２１  内径の測定値
２２、２３  肉厚の測定値
２４  偏肉の測定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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