(57)【要約】【課題】ガラス板に付着した微小な異物の検出精度を向上させる。【解決手段】異物検出装置は、赤外光をガラス板の表面に向けて照射する照明部と、赤外光が照射されるガラス板の領域を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像においてしきい値を超える輝度を有する画素の有無に基づいてガラス板の表面における異物の有無を判定する判定部と、を備える。赤外光の強度分布で最も強い強度となる波長は、ガラス板の表面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径の分布範囲に含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光をガラス板の表面に向けて照射する照明部と、
前記赤外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像においてしきい値を超える輝度を有する画素の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定部と、を備え、
前記赤外光の強度分布で最も強い強度となる波長は、前記ガラス板の表面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径の分布範囲に含まれる、異物検出装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記照明部から照射される前記赤外光が前記ガラス板の表面にて正反射した反射光を直接受けない位置に配置され、前記しきい値を超える輝度を有する画素は、前記異物での前記赤外光による散乱光を撮像したものである、請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記赤外光の波長が、８００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲に含まれる、請求項１または２に記載の異物検出装置。
【請求項４】
検出する前記異物の大きさは、前記粉末の粒径の分布範囲には含まれない、請求項１から３のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項５】
前記粉末は、芒硝である、請求項１から４のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項６】
前記照明部には、ＬＥＤ照明、ハロゲンヒーターまたはレーザーが用いられる、請求項１から５のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項７】
前記撮像部が、前記照明部が照射する赤外線の波長を透過するバンドパスフィルタを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項８】
赤外光をガラス板の表面に向けて照射する照射工程と、
前記赤外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像される画像においてしきい値を超える輝度を有する画素の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定工程と、を有し、
前記赤外光の強度分布で最も強い強度となる波長は、前記ガラス板の表面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径の分布範囲に含まれる、異物検出方法。
【請求項９】
前記撮像工程では、前記赤外光が前記ガラス板の表面にて正反射した反射光を直接撮像せず、前記しきい値を超える輝度を有する画素は、前記異物での前記赤外光による散乱光を撮像したものである、請求項８に記載の異物検出方法。
【請求項１０】
前記赤外光の波長が、８００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲に含まれる、請求項８または９に記載の異物検出方法。
【請求項１１】
検出する前記異物の大きさは、前記粉末の粒径の分布範囲には含まれない、請求項８から１０のいずれか一項に記載の異物検出方法。
【請求項１２】
前記粉末は、芒硝である、請求項８から１１のいずれか一項に記載の異物検出方法。
【請求項１３】
ガラスの原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、前記溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、前記ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、前記ガラスリボン表面における異物を検出する検査工程と、前記ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法であって、
前記検査工程は、請求項８から１２のいずれか一項に記載の異物検出方法によって行われる、ガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロート法を用いたガラス板の成形において、溶融錫と接触していたガラス板の下面に微小の溶融錫が付着した状態で、ガラス板が溶融錫上から引き出される場合がある。ガラス板の下面に付着した溶融錫は、ガラス板が溶融錫上から引き出された後に酸化錫（ドロス）となり、異物となる。ガラス板の製造工程では、ドロス等の異物を検出する技術が用いられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４７１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている技術は、大きさが５０μｍ程度のドロスの検出を目的としており、大きさが１０μｍ前後のドロスを検出するには芒硝膜等の外乱の影響を受けて、検出の精度が低下したり、検出できなかったりする問題がある。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑み、ガラス板に付着した微小な異物の検出精度を向上できる異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、赤外光をガラス板の表面に向けて照射する照明部と、前記赤外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像においてしきい値を超える輝度を有する画素の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定部と、を備え、前記赤外光の強度分布で最も強い強度となる波長は、前記ガラス板の表面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径の分布範囲に含まれる、異物検出装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記撮像部は、前記照明部から照射される前記赤外光が前記ガラス板の表面にて正反射した反射光を直接受けない位置に配置され、前記しきい値を超える輝度を有する画素は、前記異物での前記赤外光による散乱光を撮像したものである。
【０００８】
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記赤外光の波長が、８００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲に含まれる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、検出する前記異物の大きさは、前記粉末の粒径の分布範囲には含まれない。
【００１０】
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記粉末は、芒硝である。
【００１１】
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記照明部には、ＬＥＤ照明、ハロゲンヒーターまたはレーザーが用いられる。
【００１２】
また、本発明の一態様は、前記異物検出装置において、前記撮像部が、前記照明部が照射する赤外線の波長を透過するバンドパスフィルタを備える。
【００１３】
また、本発明の一態様は、赤外光をガラス板の表面に向けて照射する照射工程と、前記赤外光が照射される前記ガラス板の領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像される画像においてしきい値を超える輝度を有する画素の有無に基づいて前記ガラス板の表面における異物の有無を判定する判定工程と、を有し、前記赤外光の強度分布で最も強い強度となる波長は、前記ガラス板の表面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径の分布範囲に含まれる、異物検出方法である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、前記異物検出方法において、前記撮像工程では、前記赤外光が前記ガラス板の表面にて正反射した反射光を直接撮像せず、前記しきい値を超える輝度を有する画素は、前記異物での前記赤外光による散乱光を撮像したものである。
【００１５】
また、本発明の一態様は、前記異物検出方法において、前記赤外光の波長が、８００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲に含まれる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、前記異物検出方法において、検出する前記異物の大きさは、前記粉末の粒径の分布範囲には含まれない。
【００１７】
また、本発明の一態様は、前記異物検出方法において、前記粉末は、芒硝である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、ガラスの原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、前記溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、前記ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、前記ガラスリボン表面における異物を検出する検査工程と、前記ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法であって、前記検査工程は、前記異物検出方法によって行われる、ガラス板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ガラス板に付着した微小な異物の検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態における異物検出装置の構成を示す模式図。
【図２】第１の実施形態における異物検出装置をガラス板の板幅方向から見た図。
【図３】第２の実施形態における異物検出装置を適用したガラス板の製造ラインの概略説明図。
【図４】第２の実施形態におけるガラス板の製造方法の工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における異物検出装置、異物検出方法およびガラス板の製造方法を説明する。実施形態の異物検出装置は、フロート法を用いて成形されるガラス板の下面または上面に付着している約１０μｍより大きい異物を検出する。ガラス板の下面とは鉛直方向において下側の面であり、ガラス板の上面とは鉛直方向において上側の面である。以下ガラス板の上面と下面とを総称して表面という。
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における異物検出装置１０の構成を示す模式図である。異物検出装置１０は、ローラー上において搬送されるガラス板Ｇの表面に付着している異物を検出する。検出対象の異物は、たとえば溶融錫と接触していたガラス板Ｇの下面に付着するドロスである。異物検出装置１０は、照明装置１１と、撮像装置１２と、判定装置１３とを備える。図１において、ガラス板Ｇが搬送される方向をｙ軸方向とし、ガラス板Ｇの表面に沿った方向であってｙ軸方向と垂直な方向をｘ軸方向（板幅方向）とし、ガラス板Ｇの表面と垂直な方向（板厚方向）をｚ軸方向とする。
【００２３】
照明装置１１は、赤外領域の波長を有する光（以下「赤外光」という。）を、ガラス板Ｇの検査領域に向けて照射する。照明装置１１は、ガラス板Ｇの表面にｘ軸方向において満遍なく赤外光を照射する。照明装置１１から照射される赤外光の波長は、ガラス板Ｇの下面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径に基づいて定められる。緩衝膜には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物、酸化セラミックス、窒化セラミックスおよび金属硫化物から選択された少なくとも１種類が用いられる。緩衝膜には、芒硝（硫酸ナトリウム）または炭酸カルシウムを用いることが好ましい。赤外光の波長は、ガラス板Ｇの下面に形成されている緩衝膜を構成する粉末の粒径（以下「緩衝膜の粒径」という。）に近い波長である。
【００２４】
赤外光は、たとえば０．８μｍから１．４μｍの範囲内に強度のピークを有する赤外領域の光である。緩衝膜の粒径が一様でない場合、計測して得られた粒径の平均値、中央値、最頻値等の統計値に基づいて、赤外光の波長のピークが定められる。たとえば緩衝膜の粒径が１μｍ前後をピークとして分布している場合には、照明装置１１から照射される赤外光に、波長１μｍを含む範囲の赤外光であって１μｍの強度が最も強い赤外光が選択される。赤外光の波長の分布範囲は、緩衝膜の粒径の分布範囲に基づいて定めることが好ましい。また、赤外光の強度分布において強度が最も強い波長は、緩衝膜の粒径の分布範囲に含まれる。照明装置１１として、たとえばＬＥＤ照明、ハロゲンヒーター、炭酸ガスレーザーまたはＹＡＧレーザーが用いられる。照明装置１１は、ガラス板Ｇの板幅方向に満遍なく赤外光を照射するために、ロッドレンズを備えてもよい。照明装置１１がロッドレンズを備える場合、赤外領域の光に対して高い透過率を有する合成石英ガラス等で形成されたロッドレンズを用いることが好ましい。また、照明装置１１としてレーザーが用いられる場合、ガラス板Ｇの板幅方向に満遍なく赤外光を照射するために、照明装置１１がポリゴンミラーを備えてもよい。
【００２５】
撮像装置１２は、照明装置１１により赤外光が照射されるガラス板Ｇの検査領域を撮像対象とする。撮像対象には、ガラス板Ｇの幅方向の両端が含まれる。撮像装置１２の撮像センサとして、照明装置１１が照射する赤外光の波長に感度を有する、エリアセンサまたはラインセンサのいずれが用いられてもよい。撮像装置１２は、照明装置１１から照射される赤外光がガラス板Ｇの表面にて正反射した反射光を直接受けない位置に配置される。すなわち、赤外光がガラス板の表面にて正反射した反射光を直接撮像しないように撮像装置１２と照明装置１１が配置される。撮像装置１２に用いられるレンズは、照明装置１１から照射される赤外光の波長において透過率が高いものが好ましい。撮像装置１２には、たとえば透過率が８０％以上のレンズが用いられる。撮像装置１２は、撮像対象を撮像して得られた画像を判定装置１３へ出力する。
【００２６】
判定装置１３は、撮像装置１２により撮像された画像に基づいて、ガラス板Ｇの表面に異物が付着しているか否かを判定する。赤外光の波長は緩衝膜の粒径に近い波長であるため、ミー散乱の波長特性により、緩衝膜において赤外光の進行方向（照射方向）への散乱強度が強く、ガラス板Ｇの上方向（ｚ方向）および撮像装置１２に向かう散乱強度が弱くなる。一方、照明装置１１から照射される赤外光の波長に対して充分に大きいドロス等の異物では赤外光が幾何光学的に拡散され、撮像装置１２に向かう赤外光の強度が、異物がない場合の強度に比べ強くなる。
【００２７】
すなわち、ガラス板Ｇの表面に異物が付着していると、異物で散乱された赤外光が撮像装置１２へ向かうことにより、撮像装置１２へ入射する赤外光の強度が強くなる。撮像装置１２により撮像された画像では、異物が付着している位置に対応する位置の輝度が赤外の散乱光により高くなる。判定装置１３は、撮像装置１２により撮像された画像において、しきい値を超える輝度を有する画素の有無を判定することにより、ガラス板Ｇの表面に付着している異物の有無を判定する。しきい値には、予め定められた値と、画像における全画素の輝度の平均値と、判定対象の画素近傍における画素の輝度の平均値とのいずれかが用いられる。
【００２８】
異物検出装置１０は、検出対象の異物の大きさが緩衝膜の粒径の分布範囲より大きい場合に異物において散乱される赤外光（散乱光）の強度が強くなることを利用して、ガラス板の表面に付着した異物を検出できる。
【００２９】
図２は、第１の実施形態における異物検出装置１０をガラス板Ｇの板幅方向から見た図である。照明装置１１から照射される赤外光は、異物がガラス板Ｇの表面に付着していない場合には、ガラス板Ｇを透過し緩衝膜において照射方向へ強く散乱され、撮像装置１２に向かう方向へ弱く散乱される。一方、異物Ｄがガラス板Ｇの表面に付着している場合には、照明装置１１から照射される赤外光は幾何光学的に反射および拡散され、異物が付着していない場合に比べて撮像装置１２に向かう赤外光の強度が強くなる。判定装置１３は、撮像装置１２に向かう赤外光の強度に基づいて異物の有無を検出する。
【００３０】
第１の実施形態における異物検出装置１０が、ガラス板の表面に形成されている緩衝膜の粒径の分布範囲に含まれる長さの波長が最も強い強度の赤外光をガラス板に向けて照射する照明装置１１と、照明装置１１により赤外光が照射されるガラス板の領域を撮像する撮像装置１２と、撮像装置１２により撮像される画像においてしきい値を超える輝度を有する画素の有無に基づいてガラス板の表面における異物の有無を判定する判定装置１３とを備えるため、フロート法で成形されたガラス板Ｇ（ガラスリボン）の下面に緩衝膜が存在していても、緩衝膜における赤外光の散乱による影響を受けることなく、ガラス板Ｇの表面に付着している異物を暗視野で検出することができる。
【００３１】
可視領域の光は緩衝膜において幾何光学的な散乱が生じてしまうため、ガラス板Ｇの緩衝膜を洗浄等で除去した後でないと、約１０μｍ前後の微小な異物の検出を行うことが難しかった。しかし、異物検出装置１０を用いることにより、ガラス板Ｇの緩衝膜を除去する前でも約１０μｍ前後の微小な異物を検出できる。
【００３２】
なお、撮像装置１２は、レンズに入光する光のうち照明装置１１により照射される赤外光の波長を透過するバンドパスフィルタを備えてもよい。バンドパスフィルタで照明装置１１により照射される赤外光以外の波長が除去されることにより、ガラス板の成形で生じる熱等による外乱の影響が抑えられ、異物の検出精度が向上する。
【００３３】
また、図１には、異物検出装置１０が照明装置１１と撮像装置１２とを一つずつ備える構成を示したが、ガラス板Ｇの検査領域の広さに応じて、異物検出装置１０は複数の照明装置１１と撮像装置１２とを備えてもよい。また、図１には、照明装置１１と撮像装置１２とがガラス板Ｇの上面側に設けられる構成を示したが、照明装置１１と撮像装置１２とのいずれか一方または両方がガラス板Ｇの下面側に設けられてもよい。照明装置１１と撮像装置１２とがガラス板Ｇの上面側と下面側とにそれぞれ設けられる場合、照明装置１１から照射される赤外線がガラス板Ｇを透過して撮像装置１２へ直接入射しない位置に、照明装置１１と撮像装置１２とが設けられる。
【００３４】
また、異物検出装置１０に備えられる照明装置１１がガラス板Ｇの検査領域に赤外光を照射する構成を説明したが、照明装置１１は赤外領域の波長を有するレーザーをガラス板Ｇの検査領域に照射する構成であってもよい。この場合、照明装置１１は、赤外線のレーザーを板幅方向に走査して、搬送されるガラス板Ｇの全面にレーザーを順次照射する。また、撮像装置１２は、照明装置１１によりレーザーが照射される領域を撮像対象として撮像を行う。
【００３５】
また、照明装置１１が照射する赤外光が０．８μｍから１．４μｍの範囲内に強度のピークを有する赤外光である場合を説明した。しかし、緩衝膜の粒径のピークが１．４μｍよりも大きい場合、照明装置１１が照射する赤外光を、粒径のピークを含む範囲内に強度のピークを有する赤外光としてもよい。また、照明装置１１が照射する赤外光の波長のピークが緩衝膜の粒径に基づいて定められる構成を説明した。しかし、波長のピークが異なる赤外光を用いて異物の検出を複数回行い、異物が存在する位置に対応する画像内の画素の輝度が最も高くなる赤外光を用いてもよい。
【００３６】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、ガラス板の製造ラインにおける異物検出装置１０の適用例を説明する。図３は、第２の実施形態における、異物検出装置１０を適用したガラス板の製造ラインの概略説明図である。図３に示す製造ラインにおけるガラス板の製造方法は、ガラス原材料を溶融して溶融ガラスを得る溶融工程と、溶融ガラスを連続した板状のガラスリボンに成形する成形工程と、ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却する徐冷工程と、ガラスリボンを切断する切断工程と、を有するガラス板の製造方法において、さらに徐冷工程と切断工程との間でガラスリボンの下面に付着した異物（ドロス）を異物検出装置１０で検出する検査工程と、を有する。図４は、第２の実施形態におけるガラス板の製造方法の工程を示す図である。
【００３７】
成形工程には、フロート法、ロールアウト法、ダウンドロー法、フュージョン法等種々のものがあり、本発明はこれらのうちいずれか、あるいはその他の方法を適宜用いることができる。図３の例では、フロート法を用いる場合を例に説明をする。
【００３８】
溶融工程（図４のＳ１）では、珪砂、石灰石、ソーダ灰等の原材料をガラス製品の組成に合わせて調合し混合したバッチを溶融窯に投入し、ガラスの種類に応じて約１４００℃以上の温度に加熱溶融して溶融ガラスを得る。たとえば、溶融窯の一端から溶融窯内へバッチを投入し、重油を燃焼して得られる火炎あるいは天然ガスを空気と混合して燃焼して得られる火炎をバッチに吹きつけて、約１５５０℃以上の温度に加熱してバッチを溶かすことによって溶融ガラスを得る。また、電気溶融炉を用いて溶融ガラスを得てもよい。
【００３９】
成形工程（図４のＳ２）では、溶融工程で得られた溶融ガラスを溶融窯下流部２０１から溶融錫浴２０３へと導入し、溶融錫２０２上に溶融ガラスを浮かせて図中の搬送方向に進行させることによって連続した板状のガラスリボン２０４（ガラス板Ｇに相当する。）とする。このとき、所定の板厚のガラスリボン２０４を成形するために、ガラスリボン２０４の両サイド部分に回転するロール（トップロール２０５）を押圧し、ガラスリボン２０４を幅方向（搬送方向に垂直な方向）外側に引き伸ばす。
【００４０】
徐冷工程（図４のＳ３）では、前記成形されたガラスリボン２０４をリフトアウトロール２０８によって溶融錫浴２０３から引き出し、ガラスリボン２０４を金属ロール２０９を用いて徐冷炉２１０内で図中の搬送方向に移動させる。リフトアウトロール２０８を通過する際に、ガラスリボン２０４の下面に硫黄成分を含むガスが吹きつけられ、ガラスリボン２０４表面のナトリウム成分と硫黄成分とが反応して硫酸ナトリウムが析出し、緩衝膜として芒硝膜が形成される。徐冷炉２１０においてガラスリボン２０４は徐々に冷却され、徐冷炉２１０から出て切断工程に至る間でさらに常温近くまで冷却される。徐冷炉２１０は、燃焼ガスまたは電気ヒータによって制御された熱量を供給して徐冷を行うための機構を炉内の必要位置に備えている。徐冷炉２１０から出た段階のガラスリボン２０４の温度は、ガラスリボン２０４のガラスの歪点以下の温度となっており、ガラスの種類にもよるが通常は１５０〜２５０℃まで冷却されている。徐冷工程は、ガラスリボン２０４内部の残留応力を取り除くことと、ガラスリボン２０４の温度を下げる目的で実施される。徐冷工程において、ガラスリボン２０４は検出部２１１（異物検出装置１０に相当する。）を通り表面に付着した異物の検出が行われる（検査工程、図４のＳ４）。さらにその後、ガラスリボン２０４はガラスリボン切断部２１２まで搬送される。ガラスリボン切断部２１２において常温近くまで徐冷されたガラスリボン２０４が切断される（切断工程、図４のＳ５）。ガラスリボン切断部２１２におけるガラスリボンの温度は、その場所の雰囲気温度〜５０℃であることが通例である。
【００４１】
上述のガラス板の製造方法によれば、ガラス板に付着した微小な異物を精度よく検出でき、異物が付着しているガラス板と異物が付着していないガラス板とを選別することができる。
【００４２】
なお、図１における判定装置１３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、判定装置１３を実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもあってもよい。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は前記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…異物検出装置、１１…照明装置、１２…撮像装置、１３…判定装置
【図１】
2017173106.tif 000003
【図２】
2017173106.tif 000004
【図３】
2017173106.tif 000005
【図４】
2017173106.tif 000006