CN116075776A - 结构体的观察装置及观察方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题为：利用高性能规格的摄像机的图像针对由于向高性能规格的摄像机的使用温度极限外的温度加热或冷却结构体，以及由此向常温的恢复引起的结构体的变化进行详细地观察。结构体的观察装置，其特征在于，具备：摄像机壳体，前述摄像机壳体具有矩形的立体形状，在该立体形状的至少1个面具有耐热性及/或耐寒性玻璃的玻璃窗；隔热性的壁，前述隔热性的壁覆盖除前述玻璃窗以外的前述摄像机壳体；流体供给口及流体排出口，前述流体供给口及流体排出口使冷却或加热用的流体在前述摄像机壳体内和前述壁的内部之中的至少前述摄像机壳体内循环；摄像机，前述摄像机配置于前述摄像机壳体内，从前述玻璃窗以静态图像或动态图像拍摄摄像机壳体外的结构体，对所拍摄的图像的数据进行外部输出或内部保存。

Description

结构体的观察装置及观察方法

技术领域

本发明涉及用于对汽车的车身部件等结构体在高温下、低温下的变化进行观察的观察装置及观察方法。

背景技术

作为环境对策的一环，正在以汽车燃油效率提高(减少CO₂排放)为目的来推进车身的轻量化。称作外板部件的车身部件配置于汽车的外侧，包括车门、车顶、车盖(Bonnet)、挡泥板(fender)、后门(尾门)。这些外板部件的轻量化(嵌板(panel)薄壁化)也在被研究，由于外板部件特别是与其它车身部件相比是投影面积大的部件，因此板材的薄壁化所带来的轻量化效果明显。

但是，外板部件由于板材的薄壁化而有部件刚性下降的倾向，最近由于涂装烧结时的热而发生构成外板部件的外侧嵌板变形的问题。其中，在烧结时施加于外板部件的温度约为200℃左右。

一般而言，在涂装烧结工序中，生产中的车身会经过200℃左右的高温的炉内，由于不能确保拍摄装置、测量设备的耐热性而不能进行观察，因此不知道其外侧嵌板的热变形的发生原因。

另外，如图5所示，外板部件通常通过焊接等将外侧嵌板OP和内侧嵌板IP的周边部彼此接合而构成，并且以确保外侧嵌板OP的刚性为目的而在外侧嵌板OP的背面与内侧嵌板IP之间配置有增强部件RP，通过焊接等将内侧嵌板IP与增强部件RP接合，通过胶泥剂(mastic agent)M将外侧嵌板OP与增强部件RP粘接。

胶泥剂M具有在涂装前以半固体(牙膏状的柔软度)状来适应部件形状，并由于涂装烧结时的热而起泡膨胀从而固化成橡胶状的性质，在冷却后的常温下，通过保持接近橡胶的粘弹性的性质来抑制外侧嵌板OP的振动，并且通过与增强部件RP及外侧嵌板OP粘接来支承外侧嵌板OP，由此能够提高外侧嵌板OP的刚性。

认为该胶泥剂M也是在烧结处理时由半固体固化成橡胶状，并且经过膨胀·收缩从而有助于外板部件、特别是外侧嵌板OP的热变形，但是由于不能观察加热时的情形，所以不知道详细情况。

可是，作为能够观察由于外板部件的加热而引起变形的以往的见解，例如已知以下专利文献1～3记载的技术。专利文献1公开了在使汽车在滚轮(roller)上模拟地行驶的底盘测功机(chassis dynamometer)上观察高温滚轮的热变形的方法。在该方法中，使用多个辐射温度计，由该测量值计算滚轮的热变形度，并通过将其反馈到试验条件中来减少由于热变形引起的测量误差，使高精度的测量成为可能。

专利文献2公开了对汽车的涂装表面的品质进行管理的系统。在该系统中，在涂装结束后的车身上，用摄像机拍摄涂装表面的缺陷作为图像进行记录，并将其作为数据库进行积累，能够比较当前的涂装表面与由于过去产生的缺陷等导致品质下降的涂装表面之间的不同。

专利文献3涉及用于车辆前方的障碍物检测的、将毫米波雷达与红外线摄像机并用的装置。该装置中的热检测是用于判断障碍物是否是生物所必需的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5358331号公报

专利文献2：日本特开2009-066514号公报

专利文献3：日本专利第4427771号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，这些技术中用于测量的设备、拍摄装置全部是在“常温”的环境下使用，因此即使测量对象是高温的，观察设备也能够容易地运行。与此相对，汽车的涂装烧结工序、一般的加热炉中，为了保温而将具有隔热性的厚材料用于炉壁，因此内部暗，并且从炉外也难以进行观察。

即，认为由于汽车外板部件的热变形引起的压弯(buckling)、变形等问题在涂装工序之中也会在具有加热、冷却的烧结处理中发生，但是涂装烧结工序是高温(200℃左右)的，并且从外面不能观察在工序内发生的外侧嵌板的变形过程及胶泥剂的变质、变形的情形，因此不知道该外侧嵌板的热变形的发生原因。

另外，汽车车身部件等结构体在实际使用时要求在低温下也能发挥所期望的性能，因此需要在规定的低温试验中合格，以往在该低温试验中也不能观察试验中的结构体的情形，因此即使在试验后判明在试验中发生了问题也难以得知其原因。

因此，本发明的目的在于提供有利地解决如上所述的以往技术课题的结构体的观察装置及观察方法。

用于解决课题的手段

达成上述目的的本发明的结构体的观察装置的特征在于，具备：

摄像机壳体，前述摄像机壳体具有矩形的立体形状，在该立体形状的至少1个面具有耐热性及/或耐寒性玻璃的玻璃窗；

隔热性的壁，前述隔热性的壁覆盖除前述玻璃窗以外的前述摄像机壳体；

流体供给口及流体排出口，前述流体供给口及流体排出口使冷却或加热用的流体在前述摄像机壳体内和前述壁的内部之中的至少前述摄像机壳体内循环；和

摄像机，前述摄像机配置于前述摄像机壳体内，从前述玻璃窗以静态图像或动态图像拍摄摄像机壳体外的结构体，对所拍摄的图像的数据进行外部输出或内部保存。

需要说明的是，在本发明的观察装置中，前述摄像机壳体可以具有由内箱和外箱组成的双层结构，前述内箱和外箱可以分别具有前述隔热性的壁。

另外，在本发明的观察装置中，可以具备照明器具，前述照明器具配置于前述摄像机的镜头的周围，并且可以具备筒状的防反射材料，前述筒状的防反射材料配置于前述玻璃窗的至少内侧、且在与前述镜头的光轴正交的方向上的前述镜头与前述照明器具之间。

并且在本发明的观察装置中，前述玻璃窗可以具有由内窗和外窗组成的双层结构，前述筒状的防反射材料可以是：配置于前述内窗的内侧且沿长度方向有恒定粗细的材料，以及配置于前述外窗与内窗之间且粗细随着朝向外窗而扩大的锥面形的材料。

并且在本发明的观察装置中，可以具备支承框架，前述支承框架以能够改变朝向且能够改变支承高度的方式对前述摄像机壳体进行支承，该支承框架可以将前述结构体以能够用前述摄像机拍摄的方式进行支承，该支承框架可以具有卡合部，前述卡合部能够卡合搬运器具。并且，在本发明的观察装置中，前述结构体可以是汽车车身的外板部件。

并且，达成上述目的的本发明的结构体的观察方法的特征在于，使用上述本发明的观察装置，用摄像机对加热或冷却前后、及加热或冷却中的结构体进行拍摄，通过所拍摄到的图像对前述加热或冷却前后、及加热或冷却中的结构体的变化进行观察。

发明的效果

为了同时拍摄汽车外板部件的涂装烧结工序中的外侧嵌板的变形和胶泥剂的变形的情形，需要高性能规格(分辨率、视角、亮度等)的摄像机。但是，同时还需要200℃左右的耐热性。虽然市售有具有耐热性能的摄像机，但是在分辨率、亮度上存在难点。观察所需的是捕捉施加于外侧嵌板与增强部件之间的胶泥剂的变形的情形，以及由于外侧嵌板和增强部件的热膨胀及收缩引起的变形、二者的间隙的变化，通常的具有耐热性能的摄像机对它们的观察不充分。

因此，本发明的观察装置及观察方法主要在于能够反复使用单镜头反光照相机等高性能规格的摄像机，通过上述构成，使得即使将具备高性能规格的摄像机的观察装置配置于200℃左右的高温的涂装烧结炉内、零下50℃左右的冷冻试验机内等，也能够将摄像机保持在低于其使用温度上限(例如40℃)或其使用温度下限(例如零下20℃)以上的气氛内。

另外，在炉内照度低的情况下，通过将照明器具内置于摄像机的镜头的周围来调节视野，从而能够拍摄外板部件的所希望的部位。还发现能够通过在与摄像机的镜头的光轴正交的方向上、在照明器具与摄像机的镜头之间配置筒状的防反射材料来防止照明对玻璃窗的反射，因此即使在有照明器具的环境中也能够清楚地进行观察。

需要说明的是，由于玻璃窗的热通过的面积较窄，因此可以是单层结构，但为了提高隔热性，优选具有由内窗和外窗组成的双层结构，在此情况下，筒状的防反射材料优选是将沿长度方向有恒定粗细的材料配置于内窗的内侧，并将粗细随着朝向外窗而扩大的锥面形的材料配置于外窗与内窗之间。

并且，本发明的观察装置及观察方法即使在将外板部件单独通过生产线外的加热炉进行试验性的加热及向常温冷却的情况下也能够使用，因此在不用于车身本身、实际生产线，而进行车门、车盖、车顶等外板部件的单独的加热及冷却试验时也能够应用。

因此，根据本发明的结构体的观察装置及观察方法，针对到目前为止无法观察的涂装烧结时的在高温下的汽车的外板部件的加热及冷却中的外侧嵌板、增强部件及胶泥剂的热变形等的、由于向超过高性能规格的摄像机的使用温度上限(例如40℃)的高温的加热及从该高温向常温冷却引起的结构体的热变形，外板部件其它结构体的、由于向高性能规格的摄像机的使用温度下限(例如零下20℃)以下的低温的冷却及从该低温向常温的加热引起的结构体的低温变形等变化的情形，能够通过高性能规格的摄像机的图像进行详细地观察。

因此，根据本发明的结构体的观察装置及观察方法，通过确定由于汽车车身的轻量化中外板部件的外侧嵌板的薄壁化引起的热变形等问题的发生原因并采取具体的对策，能够有助于实现外侧嵌板的薄壁化。

附图说明

图1是示出作为本发明的结构体的观察装置的一个实施方式的、在外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察装置的整体的立体图。

图2是示出在上述实施方式的外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察装置中的用隔热性的壁覆盖的摄像机壳体的局部切缺立体图。

图3(a)、(b)及(c)是分别示出使用在上述实施方式的外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察装置，作为本发明的结构体的观察方法的一个实施方式的、通过在外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察方法取得的在加热炉内的加热前、加热时及加热后的冷却时的从外板部件的内侧嵌板侧进行观察的图像和气氛温度的变化的图表的照片。

图4(a)及(b)是示出将图3(b)及(c)所示的胶泥剂的变形的情形放大后的照片。

图5是示意性地示出作为结构体的一个例子的汽车外板部件即车门的通常的结构的分解立体图。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施方式。此处，图1是示出作为本发明的结构体的观察装置的一个实施方式的、在外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察装置的整体的立体图，图2是示出在上述实施方式的外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察装置中的用隔热性的壁覆盖的摄像机壳体的局部切缺立体图。

在该实施方式的外板部件的涂装烧结工序中的热变形的观察装置具备：摄像机壳体2，前述摄像机壳体2具有矩形的立体形状，在该立体形状的至少1个面具有耐热性玻璃的玻璃窗1；隔热性的壁3，前述隔热性的壁3整体地覆盖除玻璃窗1以外的摄像机壳体2；流体供给口4及流体排出口5，前述流体供给口4及流体排出口5至少在摄像机壳体2内和壁3的内部之中的摄像机壳体2内，使冷却用流体循环；高性能规格(分辨率、视角、亮度等)的摄像机6，前述摄像机6配置于摄像机壳体2内，从玻璃窗1以静态图像或动态图像拍摄作为摄像机壳体2外的结构体的车门D的热变形，对所拍摄的图像的数据进行外部输出或内部保存。作为该高性能规格的摄像机6，例如能够使用单镜头无反光照相机型或单镜头反光照相机型的数码摄像机等。

玻璃窗1是分别由耐热玻璃构成的内窗1a和外窗1b的双层结构。并且，摄像机壳体2也是装入摄像机6的内箱2a和包围该内箱2a的外箱2b的双层结构。内箱2a例如由不锈钢制的容器形成，并在其一个面设有观察用的内窗1a，以镜头朝向该内窗1a中央的方式在内箱2a内设置摄像机6。外箱2b也例如由不锈钢制的容器形成，并在其一个面设有与内窗1a对齐的外窗1b，通过该内窗1a和外窗1b，能够用摄像机6的镜头拍摄摄像机壳体2外。

并且，在摄像机壳体2中，将用于使冷却用流体通过内箱2a内的2个喷嘴分别贯通并安装于内箱2a及外箱2b，将其中一个喷嘴设为流体供给口4、另一个喷嘴设为流体排出口5。由此，通过将在内箱2a内升温后的流体排出至摄像机壳体2外，新的流体从摄像机壳体2外流入内箱2a内，能够使内箱2a内的气氛始终保持在低于高性能规格的摄像机6的使用温度上限(例如40℃)的低温(常温)。

冷却用流体可以是气体也可以是液体，但在摄像机6的防水性能低或无防水性能的情况下，希望使用气体。冷却用流体例如可以利用从工厂内的流体供给线供给的始终在固定温度以下的低温的流体，另外，也可以将排出后的流体的冷却装置设置于热变形试验用的加热炉外，使流体在该冷却装置和内箱2a内循环来使用。

除玻璃窗1以外，外箱2b的周围用隔热性的壁3覆盖，形成该壁3的隔热材料例如能够使用通常的玻璃棉等。另外，通过在外箱2b与内箱2a之间的间隙也填充隔热材料，从而有减弱从外部向内箱2a内的热传导的效果。作为填充于外箱2b与内箱2a之间的间隙的隔热材料，在该实施方式中使用热传导性低的空气，但也可以使用水、油等热传导性低的液体。另外，与壁3一样，也能够填充通常的玻璃棉等，虽然在处理上有难度，但做成真空也非常有效。

并且，在该实施方式的观察装置中，在摄像机6上安装照明器具7。为了不容易因照明而产生阴影，照明器具7为包围摄像机6的镜头而环状安装的LED类型更有效。

在该实施方式的观察装置中，由于玻璃窗1为双层结构，因此难以抑制照明的反射。本申请的发明人发现通过在玻璃窗1的内窗1a的内侧及内窗1a与外窗1b之间，分别设置在与摄像机6的镜头的光轴X正交的方向上位于该镜头与照明器具7之间的筒状的罩8、9作为防反射材料，能够遮挡来自内窗1a及外窗1b的反射。罩8沿其长度方向有恒定粗细的材料，罩9是粗细随着朝向外窗1b而扩大的锥面形的材料。利用该罩8、9能够拍摄没有来自玻璃窗1的照明的反射的影像。需要说明的是，市售的防反射膜耐热性低，在高温下难以保持清晰度，因此实际上不能用于该实施方式中的玻璃窗。

并且，在该实施方式的观察装置中，如图1所示，具备支承框架10，前述支承框架10例如介由旋转支架、引导部件等，例如以在上下方向等能够改变朝向且能够改变支承高度的方式对摄像机壳体2进行支承，该支承框架10能够用突出设置于其中的未图示的臂部，以用摄像机6能够拍摄其内侧的方式对作为外板部件的车门D进行支承。另外，支承框架10在下端部具有卡合部10a，前述卡合部10a是能够卡合叉车(forklift)的叉爪等搬运器具的空间。该支承框架10例如能够由组合多根在周围的各个面具有卡合沟的方棒状的铝挤压材料而构成。

(实施例)

在上述实施方式的观察方法中，将上述实施方式的观察装置设置在加热炉内，观察作为汽车车身用外板部件的一种的车门D的外侧嵌板OP、增强部件RP和胶泥剂M由于热引起的变形的情形。需要说明的是，图1中，车门D的内侧嵌板IP省略图示。

图3示出观察例。使车门D升温至最高180℃为止，并保持20分钟，然后在炉内进行冷却。即使在最高温度的180℃也能够清楚地观察外侧嵌板OP、胶泥剂M及增强部件RP，如图4所示，即使将胶泥剂M局部地放大也能够详细地观察到其表面。这样的结果是因为使用了具有高分辨率及亮度的镜头、大传感器的单镜头型的摄像机6。

以上，根据图示例进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，例如在上述实施方式中，玻璃窗1及摄像机壳体2分别为双层结构，但它们也可以是单层结构，并且可以以进一步提高在摄像机壳体2外将摄像机壳体2内的流体进行冷却的冷却装置的能力的方式构成，另外，也可以通过能够相对于支承框架10定位的分体的支承夹具(jig)，以能够用摄像机6拍摄的方式对观察对象的结构体进行支承。

并且，在上述实施方式中，对作为汽车车身的外板部件的一种的车门D的热变形进行了观察，但本发明也可以用于车顶、车盖(bonnet)、挡泥板、后门(尾门)等其它种类的外板部件的观察，另外，在上述实施例中，在涂装烧结工序外的生产线外进行了观察，但也可以将上述实施方式的装置设置于涂装烧结工序内，对涂装烧结中的外板部件进行观察。

并且，上述实施方式的观察装置及观察方法用于结构体的热变形的观察，但该发明的观察装置及观察方法也可以用于结构体的低温变形的观察等，在此情况下，玻璃窗1可以是分别由耐寒玻璃构成的内窗1a和外窗1b的双层结构，或者可以仅是由耐寒玻璃构成的外窗1b的单层结构。另外，循环于摄像机壳体内的流体也可以是对摄像机壳体内的气氛温度进行加热到高性能规格的摄像机的使用温度下限以上的气体、液体。

并且，上述实施方式的观察装置及观察方法应用于汽车车身的外板部件的热变形的观察，但本发明不限于此，例如也能够用于个人计算机、家庭用电气产品等，构成汽车以外的产品的结构体的热变形、低温变形等的变化的观察。

产业上的可利用性

由此，根据本发明的结构体的观察装置及观察方法，针对到目前为止无法观察的涂装烧结时的在高温下的汽车的外板部件的加热及冷却中的外侧嵌板、增强部件及胶泥剂的热变形等的、由于向超过高性能规格的摄像机的使用温度上限(例如40℃)的高温的加热及从该高温向常温冷却引起的结构体的热变形，外板部件其它结构体的、由于向高性能规格的摄像机的使用温度下限(例如零下20℃)以下的低温的冷却及从该低温向常温的加热引起的结构体的低温变形等变化的情形，能够通过高性能规格的摄像机的图像进行详细地观察。

因此，根据本发明的结构体的观察装置及观察方法，通过确定由于汽车车身的轻量化中外板部件的外侧嵌板的薄壁化引起的热变形等问题的发生原因并采取具体的对策，能够有助于实现外侧嵌板的薄壁化。

附图标记说明

1 玻璃窗

1a 内窗

1b 外窗

2 摄像机壳体

2a 内箱

2b 外箱

3 壁

4 流体供给口

5 流体排出口

6 摄像机

7 照明器具

8、9 罩

10 支承框架

10a 卡合部

D 车门

IP 内侧嵌板

OP 外侧嵌板

RP 增强部件

M 胶泥剂

X 光轴

Claims (9)

1.结构体的观察装置，其特征在于，具备：

摄像机壳体，所述摄像机壳体具有矩形的立体形状，在该立体形状的至少1个面具有耐热性及/或耐寒性玻璃的玻璃窗；

隔热性的壁，所述隔热性的壁覆盖除所述玻璃窗以外的所述摄像机壳体；

流体供给口及流体排出口，所述流体供给口及流体排出口使冷却或加热用的流体在所述摄像机壳体内和所述壁的内部之中的至少所述摄像机壳体内循环；和

摄像机，所述摄像机配置于所述摄像机壳体内，从所述玻璃窗以静态图像或动态图像拍摄摄像机壳体外的结构体，对所拍摄的图像的数据进行外部输出或内部保存。

2.如权利要求1所述的结构体的观察装置，其特征在于，

所述摄像机壳体具有由内箱和外箱组成的双层结构，

所述内箱和外箱分别具有所述隔热性的壁。

3.如权利要求1或2所述的结构体的观察装置，其特征在于，具备：

照明器具，所述照明器具配置于所述摄像机壳体内的所述摄像机的镜头的周围；和

筒状的防反射材料，所述筒状的防反射材料配置于所述玻璃窗的至少内侧、且在与所述镜头的光轴正交的方向上的所述镜头与所述照明器具之间。

4.如权利要求3所述的结构体的观察装置，其特征在于，

所述玻璃窗具有由内窗和外窗组成的双层结构，

配置于所述内窗的内侧的所述防反射材料是沿长度方向有恒定粗细的材料，

配置于所述外窗与所述内窗之间的所述防反射材料是粗细随着朝向所述外窗而扩大的锥面形的材料。

5.如权利要求1～4中任一项所述的结构体的观察装置，其特征在于，具备支承框架，所述支承框架以能够改变朝向且能够改变支承高度的方式对所述摄像机壳体进行支承。

6.如权利要求5所述的结构体的观察装置，其特征在于，所述支承框架将所述结构体以能够用所述摄像机拍摄的方式进行支承。

7.如权利要求5或6所述的结构体的观察装置，其特征在于，所述支承框架具有卡合部，所述卡合部能够卡合搬运器具。

8.如权利要求1～7中任一项所述的结构体的观察装置，其特征在于，所述结构体是汽车车身的外板部件。

9.结构体的观察方法，其特征在于，使用如权利要求1～8中任一项所述的结构体的观察装置，用摄像机对加热或冷却前后、以及加热或冷却中的结构体进行拍摄，通过所拍摄到的图像对所述加热或冷却前后、以及加热或冷却中的结构体的变化进行观察。

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