异物检测装置、异物检测方法以及玻璃板的制造方法与流程

本发明涉及一种异物检测装置、异物检测方法以及玻璃板的制造方法。

背景技术：

在利用浮法进行的玻璃板的成形中，存在如下的情况：在微小的熔融锡附着于已与熔融锡接触过的玻璃板的下表面的状态下将玻璃板从熔融锡上拉离。附着于玻璃板的下表面的熔融锡在玻璃板被从熔融锡上拉离之后成为氧化锡(浮渣)，从而成为异物。在玻璃板的制造工序中，利用了检测浮渣等异物的技术(专利文献1)。

专利文献1：日本专利第5471157号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，专利文献1所记载的技术以检测大小为50μm左右的浮渣为目的，在检测大小为10μm左右的浮渣时，受到芒硝膜等的外部干扰的影响，而存在检测的精度下降或无法检测的问题。

鉴于所述情形，本发明提供一种能够提高检测附着于玻璃板的微小异物的精度的异物检测装置、异物检测方法以及玻璃板的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式是一种异物检测装置，具备：照明部，其用于朝向玻璃板的表面照射红外光；摄像部，其用于拍摄所述玻璃板的被照射所述红外光的区域；以及判定部，其根据在由所述摄像部拍摄到的图像中有无具有超过阈值的亮度的像素来判定所述玻璃板的表面有无异物，其中，成为所述红外光的强度分布中强度最强的波长被包含在构成缓冲膜的粉末的粒径的分布范围内，该缓冲膜形成于所述玻璃板的表面。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测装置中，所述摄像部被配置在不直接接收反射光的位置，该反射光是从所述照明部照射的所述红外光在所述玻璃板的表面进行了镜面反射所得到的反射光，所述具有超过阈值的亮度的像素是拍摄到所述红外光在所述异物上发生散射所得到的散射光的像素。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测装置中，所述红外光的波长被包含在800nm至1400nm范围内。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测装置中，所要检测的所述异物的大小不被包含在所述粉末的粒径的分布范围内。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测装置中，所述粉末是芒硝。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测装置中，在所述照明部中使用发光二极管照明、卤素加热器或激光器。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测装置中，所述摄像部具备使由所述照明部照射的红外线的波长透过的带通滤波器。

另外，本发明的一个方式是一种异物检测方法，包括以下工序：照射工序，朝向玻璃板的表面照射红外光；摄像工序，拍摄所述玻璃板的被照射所述红外光的区域；以及判定工序，根据在通过所述摄像工序拍摄的图像中有无具有超过阈值的亮度的像素来判定所述玻璃板的表面有无异物，其中，成为所述红外光的强度分布中强度最强的波长被包含在构成缓冲膜的粉末的粒径的分布范围内，该缓冲膜形成于所述玻璃板的表面。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测方法中，在所述摄像工序中，不直接拍摄所述红外光在所述玻璃板的表面进行了镜面反射的反射光，所述具有超过阈值的亮度的像素是拍摄到所述红外光在所述异物上发生散射所得到的散射光的像素。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测方法中，所述红外光的波长被包含在800nm至1400nm范围内。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测方法中，所要检测的所述异物的大小不被包含在所述粉末的粒径的分布范围内。

另外，本发明的一个方式为，在所述异物检测方法中，所述粉末是芒硝。

另外，本发明的一个方式是一种玻璃板的制造方法，包括以下工序：熔融工序，将玻璃的原材料熔融而得到熔融玻璃；成形工序，将所述熔融玻璃成形为连续的板状的玻璃带；缓冷工序，使所述玻璃带一边移动一边逐渐冷却；检查工序，检测所述玻璃带表面的异物；以及切断工序，对所述玻璃带进行切断，在该玻璃板的制造方法中，利用所述异物检测方法进行所述检查工序。

发明的效果

根据本发明，能够提高检测附着于玻璃板的微小异物的精度。

附图说明

图1是示出第一实施方式中的异物检测装置的结构的示意图。

图2是从玻璃板的板宽方向观察第一实施方式中的异物检测装置的图。

图3是第二实施方式中的应用了异物检测装置的玻璃板的生产线的概要说明图。

图4是示出第二实施方式中的玻璃板的制造方法的工序的图。

附图标记说明

10：异物检测装置；11：照明装置；12：摄像装置；13：判定装置。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式中的异物检测装置、异物检测方法以及玻璃板的制造方法。实施方式的异物检测装置检测附着于利用浮法形成的玻璃板的下表面或上表面的大于约10μm的异物。玻璃板的下表面是指在铅垂方向上位于下侧的面，玻璃板的上表面是在铅垂方向上位于上侧的面。以下将玻璃板的上表面和下表面统称为表面。

[第一实施方式]

图1是示出第一实施方式中的异物检测装置10的结构的示意图。异物检测装置10检测附着于在辊上输送的玻璃板g的表面的异物。作为检测对象的异物例如是附着于与熔融锡接触过的玻璃板g的下表面的浮渣。异物检测装置10具备照明装置11、摄像装置12以及判定装置13。在图1中，将输送玻璃板g的方向设为y轴方向，将沿着玻璃板g的表面且与y轴方向垂直的方向设为x轴方向(板宽方向)，将与玻璃板g的表面垂直的方向(板厚方向)设为z轴方向。

照明装置11朝向玻璃板g的检查区域照射具有红外区域的波长的光(以下称为“红外光”。)。照明装置11向玻璃板g的表面在x轴方向上无遗漏地照射红外光。从照明装置11照射的红外光的波长根据构成形成于玻璃板g的下表面的缓冲膜的粉末的粒径来决定。在缓冲膜中使用从碱金属或碱土金属的硫酸盐、碱金属或碱土金属的氯化物、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷以及金属硫化物中选择出的至少一种。在缓冲膜中优选使用芒硝(硫酸钠)或碳酸钙。红外光的波长是接近构成缓冲膜的粉末的粒径(以下称为“缓冲膜的粒径”。)的波长，该缓冲膜形成于玻璃板g的下表面。

红外光例如是在0.8μm至1.4μm范围内具有强度的峰值的红外区域的光。在缓冲膜的粒径不均匀的情况下，根据测量得到的粒径的平均值、中央值、最频值等统计值来决定红外光的波长的峰值。例如在缓冲膜的粒径以1μm左右为峰值进行分布的情况下，在从照明装置11照射的红外光中选择处于包括波长1μm的范围内且1μm时的强度最强的红外光。优选的是，红外光的波长的分布范围根据缓冲膜的粒径的分布范围来决定。另外，红外光的强度分布中强度最强的波长被包含在缓冲膜的粒径的分布范围内。作为照明装置11，例如使用led(lightemittingdiode：发光二极管)照明、卤素加热器、二氧化碳激光器或yag激光器。照明装置11也可以具备棒透镜以在玻璃板g的板宽方向上无遗漏地照射红外光。在照明装置11具备棒透镜的情况下，优选使用由针对红外区域的光具有高透过率的合成石英玻璃等形成的棒透镜。另外，在使用激光器作为照明装置11的情况下，照明装置11也可以具备多面镜以在玻璃板g的板宽方向上无遗漏地照射红外光。

摄像装置12将玻璃板g的被照明装置11照射红外光的检查区域设为摄像对象。摄像对象包含玻璃板g的宽度方向的两端。作为摄像装置12的摄像传感器，也可以使用针对照明装置11所照射的红外光的波长具有灵敏度的、区域传感器和行传感器中的任一个。摄像装置12配置在不直接接收反射光的位置，该反射光是从照明装置11照射的红外光在玻璃板g的表面进行了镜面反射所得到的反射光。即，将摄像装置12和照明装置11配置为避免直接对红外光在玻璃板的表面进行了镜面反射所得到的反射光进行摄像。摄像装置12中使用的透镜优选为针对从照明装置11照射的红外光的波长透过率高的透镜。在摄像装置12中使用例如透过率为80％以上的透镜。摄像装置12将拍摄摄像对象得到的图像输出到判定装置13。

判定装置13根据由摄像装置12拍摄到的图像来判定是否有异物附着于玻璃板g的表面。红外光的波长是接近缓冲膜的粒径的波长，因此根据米氏散射的波长特性，在缓冲膜上向红外光的行进方向(照射方向)的散射强度较强，朝向玻璃板g的上侧方向(z方向)和摄像装置12的散射强度变弱。另一方面，如果是对于从照明装置11照射的红外光的波长而言足够大的浮渣等异物，则红外光以几何光学的方式扩散，朝向摄像装置12的红外光的强度与没有异物的情况下的强度相比变强。

即，当有异物附着于玻璃板g的表面时，在异物上发生散射后的红外光朝向摄像装置12，由此向摄像装置12入射的红外光的强度变强。在由摄像装置12拍摄到的图像中，与附着有异物的位置对应的位置的亮度由于红外光的散射光而变高。判定装置13通过判定在由摄像装置12拍摄到的图像中有无具有超过阈值的亮度的像素，来判定有无异物附着在玻璃板g的表面。在阈值中使用预先决定的值、图像中的所有像素的亮度的平均值以及作为判定对象的像素附近的像素的亮度的平均值中的任一个。

异物检测装置10利用在作为检测对象的异物的大小比缓冲膜的粒径的分布范围大的情况下在异物上发生散射的红外光(散射光)的强度变强的情形，能够检测附着于玻璃板的表面的异物。

图2是从玻璃板g的板宽方向观察第一实施方式中的异物检测装置10的图。在没有异物附着于玻璃板g的表面的情况下，从照明装置11照射的红外光透过玻璃板g并在缓冲膜上向照射方向较强地发生散射，向朝向摄像装置12的方向较弱地发生散射。另一方面，在有异物d附着于玻璃板g的表面的情况下，从照明装置11照射的红外光以几何光学的方式进行反射和扩散，与没有附着异物的情况相比，朝向摄像装置12的红外光的强度变强。判定装置13根据朝向摄像装置12的红外光的强度来检测有无异物。

第一实施方式中的异物检测装置10具备：照明装置11，其用于朝向玻璃板照射红外光，在该红外光中成为最强的强度的波长是被包含在形成于玻璃板的表面的缓冲膜的粒径的分布范围内的长度；摄像装置12，其用于拍摄玻璃板的被照明装置11照射红外光的区域；以及判定装置13，其根据在由摄像装置12拍摄的图像中有无具有超过阈值的亮度的像素来判定玻璃板的表面有无异物，因此即使在利用浮法成形的玻璃板g(玻璃带)的下表面存在缓冲膜，也能够不受红外光在缓冲膜上的散射的影响地在暗视场下检测附着于玻璃板g的表面的异物。

由于可视区域的光在缓冲膜上产生了几何光学方式的散射，因此如果不是通过清洗等去除了玻璃板g的缓冲膜之后则难以检测约10μm左右的微小异物。但是，通过使用异物检测装置10，即使在去除玻璃板g的缓冲膜之前也能够检测约10μm左右的微小异物。

此外，摄像装置12也可以具备带通滤波器，该带通滤波器用于使进入透镜的光中的由照明装置11照射的红外光的波长透过。通过带通滤波器来去除由照明装置11照射的除红外光的波长以外的波长，由此能够抑制因在玻璃板的成形中产生的热等引起的外部干扰的影响，从而使得异物的检测精度提高。

另外，在图1中示出了异物检测装置10具备照明装置11和摄像装置12各一个的结构，但是异物检测装置10也可以与玻璃板g的检查区域的大小相应地具备多个照明装置11和摄像装置12。另外，在图1中示出了照明装置11和摄像装置12设置于玻璃板g的上表面侧的结构，但是也可以将照明装置11和摄像装置12中的任一方或两方设置于玻璃板g的下表面侧。在照明装置11和摄像装置12分别设置于玻璃板g的上表面侧和下表面侧的情况下，将照明装置11和摄像装置12设置于从照明装置11照射的红外线透过玻璃板g后不直接向摄像装置12入射的位置。

另外，说明了异物检测装置10所具备的照明装置11向玻璃板g的检查区域照射红外光的结构，但是也可以是照明装置11向玻璃板g的检查区域照射具有红外区域的波长的激光的结构。在该情况下，照明装置11使红外线的激光在板宽方向上扫描，从而向被输送的玻璃板g的整个面依次照射激光。另外，摄像装置12将被照明装置11照射激光的区域设为摄像对象来进行摄像。

另外，说明了照明装置11所照射的红外光是在0.8μm至1.4μm范围内具有强度的峰值的红外光的情况。但是，在缓冲膜的粒径的峰值大于1.4μm的情况下，也可以将照明装置11所照射的红外光设为在包含粒径的峰值的范围内具有强度的峰值的红外光。另外，说明了根据缓冲膜的粒径来决定照明装置11所照射的红外光的波长的峰值的结构。但是，也可以使用波长的峰值不同的红外光来多次进行异物的检测，使用使图像内的与异物存在的位置对应的像素的亮度变得最高的红外光。

[第二实施方式]

在第二实施方式中，说明玻璃板的生产线中的异物检测装置10的应用例。图3是第二实施方式中的应用了异物检测装置10的玻璃板的生产线的概要说明图。图3所示的生产线中的玻璃板的制造方法包括以下工序：熔融工序，将玻璃原材料熔融而得到熔融玻璃；成形工序，将熔融玻璃成形为连续的板状的玻璃带；缓冷工序，使玻璃带一边移动一边逐渐冷却；以及切断工序，对玻璃带进行切断，在该玻璃板的制造方法中，在缓冷工序与切断工序之间还包括由异物检测装置10检测附着于玻璃带的下表面的异物(浮渣)的检查工序。图4是示出第二实施方式中的玻璃板的制造方法的工序的图。

在成形工序中，具有浮法、压延法、下拉法、熔融法等各种方法，本发明能够适当地利用这些方法中的任一个或者其它方法。在图3的例子中，以利用浮法的情况为例进行说明。

在熔融工序(图4的s1)中，向熔融炉投入与玻璃制品的组成相应地将硅砂、石灰石、碱灰等原材料进行调和并混合得到的配合料，与玻璃的种类相应地加热到约1400℃以上的温度进行熔融而得到熔融玻璃。例如，从熔融炉的一端向熔融炉内投入配合料，向配合料吹送燃烧重油而成的火焰或将天然气与空气混合燃烧而成的火焰，加热到约1550℃以上的温度来使配合料熔化，由此得到熔融玻璃。另外，也可以使用电熔融炉来得到熔融玻璃。

在成形工序(图4的s2)中，从熔融炉下游部201向熔融锡浴203导入通过熔融工序得到的熔融玻璃，使熔融玻璃浮在熔融锡202上并向图中的输送方向行进，由此形成连续的板状的玻璃带204(相当于玻璃板g。)。此时，为了使规定板厚的玻璃带204成形，而在玻璃带204的两侧部分按压旋转的辊(顶辊205)，将玻璃带204向宽度方向(与输送方向垂直的方向)外侧拉伸。

在缓冷工序(图4的s3)中，利用提升辊208将所述成形的玻璃带204从熔融锡浴203拉出，利用金属辊209使玻璃带204在缓冷炉210内向图中的输送方向移动。在通过提升辊208时，向玻璃带204的下表面吹送包含硫磺成分的气体，玻璃带204表面的钠成分与硫磺成分发生反应析出硫酸钠而形成芒硝膜来作为缓冲膜。在缓冷炉210中使玻璃带204逐渐冷却，在玻璃带204从缓冷炉210出来后到达切断工序的期间进一步被冷却到常温附近。缓冷炉210在炉内的必要位置具备用于供给由燃烧气体或电加热器控制的热量来进行缓冷的机构。从缓冷炉210出来的阶段的玻璃带204的温度为玻璃带204的玻璃的应变点以下的温度，虽然也根据玻璃的种类而不同，但是通常被冷却到150℃～250℃。缓冷工序是为了去除玻璃带204内部的残留应力以及降低玻璃带204的温度而实施的。在缓冷工序中，玻璃带204通过检测部211(相当于异物检测装置10。)进行附着于表面的异物的检测(检查工序、图4的s4)。并且，之后，玻璃带204被输送到玻璃带切断部212。在玻璃带切断部212中对被缓冷到常温附近的玻璃带204进行切断(切断工序、图4的s5)。玻璃带切断部212中的玻璃带的温度通常是该场所的环境温度～50℃。

根据上述玻璃板的制造方法，能够高精度地检测附着于玻璃板的微小异物，能够筛选出附着有异物的玻璃板和没有附着异物的玻璃板。

此外，将用于实现图1中的判定装置13的功能的程序记录到计算机可读取的记录介质中，使计算机系统读入并执行记录在记录介质中的程序，由此也可以实现判定装置13。此处所说的“计算机系统”设为包含os、周边设备等硬件。另外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、磁光盘、rom、cd-rom等便携式介质、内置于计算机系统中的硬盘等存储装置。并且，“计算机可读取的记录介质”设为还包含如经由因特网等网络、电话线路等通信线路发送程序的情况下的通信线那样在短时间内动态地保持程序的介质、如该情况下的成为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器那样在固定时间内保持程序的介质。另外，所述程序也可以用于实现前述功能的一部分，还可以将前述的功能与已经记录在计算机系统中的程序组合来实现。

以上，参照附图详细记述了本发明的实施方式，但是具体的结构不限于所述的实施方式，还包含不脱离本发明的宗旨的范围的设计等。

参照特定的实施方式详细地说明了本发明，但是不脱离本发明的精神和范围而能够施加各种变更、修正，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

本申请基于2016年3月23日申请的日本专利申请2016-058800，在此作为参照引入其内容。