JP2000205846A - 塗装ムラ検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライン上にて広い視野でメタリック塗装ムラ
を定量評価できる塗装ムラ検査装置および方法を提供す
る。 【解決手段】 光源に人工太陽灯３を用い、塗装面に対
して４５°の角度で光を照射し、塗装面の映像をシェー
ド側からＣＣＤカメラ２により撮影し画像データとして
取り込む。そして、パソコン２０で、取り込まれた画像
データに対して輝度ヒストグラム解析またはラインプロ
ファイル解析を行って、メタリック塗装ムラに関する定
量的な評価値を算出した後、この評価値をあらかじめ設
定された基準値と比較して塗装ムラの発生の有無を判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装欠陥のうちの
塗装ムラ、特に、塗装面の広い範囲で発生するメタリッ
ク塗装の塗装ムラ（メタリック塗装ムラ）の検査に好適
な塗装ムラ検査装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタリック塗装時に発生する塗装ムラ
（メタリック塗装ムラ）は光輝材の配列乱れによって起
こるが、その原因として塗装機のパターン乱れ、シンナ
ー過量、膜厚不足、中塗り部の研磨不良などがある。こ
のような塗装ムラ不良に対して、従来は、ほとんど目視
により官能的に評価を行っているのが現状である。

【０００３】例えば、自動車塗装の場合、上塗り乾燥後
のボディーを検査ラインにおいて作業者が目視により塗
装ムラの有無を確認し、塗装ムラ不良が有りそうである
と判断したボディーについてライン外に抜き出して、専
用の検査場で検査を行う。検査場では、人工太陽灯など
の高光束のランプをボディーに照射し、さらにムラ部が
はっきり見えるよう工夫して、目視による評価を行う。
このとき、塗装ムラ不良の程度は経験値で判断している
のが現状である。

【０００４】また、最近では、メタリック塗装面の輝度
を測定する装置（レーザー式メタリック感測定器など）
が開発され、この装置で塗装面を走査して輝度を連続測
定または多点測定することにより、輝度分布図などを用
いて塗装ムラを定量評価する方法が考案されている（例
えば、特開平５−２８８６９０号公報参照）。また、同
様に色差計により明度値を多点測定し、そのデータをも
とにある程度定量的に評価する方法も考案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、作業者による
目視測定では、光源の当て方により塗装ムラの見える、
見えないが顕著であるため、不良品の流出が発生しやす
い。また、目視による官能評価であり定量評価されてい
ないため、検査結果に個人差が出やすい。

【０００６】また、測定器で検査・評価する場合には、
基本的に点測定であるため、広い視野での測定は難し
い。そのため、ボディー表面の広い範囲で発生するメタ
リック塗装ムラの場合には、測定精度が問題になる。ま
た、多数の測定データが必要になるため、測定結果が出
るまでに多くの時間（工数）を要するという問題もあ
る。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、ライン上において広い視野で塗装
ムラの定量評価を行うことができる塗装ムラ検査装置お
よび方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の手段によって達成される。

【０００９】（１）本発明に係る塗装ムラ検査装置は、
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定
し、評価する塗装ムラ検査装置において、前記被検査物
の塗装面に対して所定の角度で光を照射する光源と、前
記光源により照射された塗装面の画像を所定範囲の視野
で画像データとして取り込む撮像手段と、前記撮像手段
によって取り込まれた画像データを解析して、塗装ムラ
に関する定量的な評価値を算出する解析手段と、前記解
析手段によって算出された評価値をあらかじめ設定され
た基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する
判定手段とを有することを特徴とする。

【００１０】（２）前記光源は、人工太陽灯である。

【００１１】（３）前記光源は、塗装面に対して４５°
の角度で光を照射する。

【００１２】（４）前記撮像手段は、ＣＣＤエリアカメ
ラである（５）前記撮像手段は、前記光源のシェード側
に設置されている。

【００１３】（６）被検査物全体を同時に測定する場
合、前記光源および前記撮像手段は、複数組並列して設
置されている。

【００１４】（７）前記解析手段は、輝度ヒストグラム
解析を行って、輝度値の分布幅を算出する。

【００１５】（８）前記解析手段は、ラインプロファイ
ル解析を行って、輝度値の強弱差を算出する。

【００１６】（９）前記被検査物は、ライン上に存在す
る。

【００１７】（１０）本発明に係る塗装ムラ検査方法
は、被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測
定し、評価する塗装ムラ検査方法において、被検査物の
塗装面に対して所定の角度で光を照射する工程と、光を
照射した塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データと
して取り込む工程と、取り込んだ画像データを解析し
て、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する工程
と、算出した評価値をあらかじめ設定された基準値と比
較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程とを有す
ることを特徴とする。

【００１８】（１１）被検査物の塗装面に発生する塗装
ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法にお
いて、光源に人工太陽灯を用い、被検査物の塗装面に対
して４５°の角度で人工太陽灯の光を照射する工程と、
撮像手段にＣＣＤエリアカメラを用い、光が照射された
塗装面の画像をシェード側からＣＣＤエリアカメラによ
って画像データとして取り込む工程と、取り込まれた画
像データに対して輝度ヒストグラム解析を行って、輝度
値の分布幅を定量的な評価値として算出する工程と、算
出された輝度値分布幅をあらかじめ設定された基準値と
比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程とを有
する。

【００１９】（１２）被検査物の塗装面に発生する塗装
ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法にお
いて、光源に人工太陽灯を用い、被検査物の塗装面に対
して４５°の角度で人工太陽灯の光を照射する工程と、
撮像手段にＣＣＤエリアカメラを用い、光が照射された
塗装面の画像をシェード側からＣＣＤエリアカメラによ
って画像データとして取り込む工程と、取り込まれた画
像データに対してラインプロファイル解析を行って、輝
度値の強弱差を定量的な評価値として算出する工程と、
算出された輝度値強弱値をあらかじめ設定された基準値
と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程とを
有する。

【００２０】（１３）被検査物全体を同時に測定する場
合、複数組の光源と撮像手段を並列して設置する。

【００２１】（１４）前記被検査物は、ライン上に存在
する。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、塗装面に光を照射して
所定範囲の視野で塗装面を撮像し、つまり目視で見える
塗装面の映像をそのまま画像として取り込み、画像解析
を行って塗装ムラの定量的な評価値を算出するので、広
い視野で塗装ムラの定量評価を高精度に短時間で行うこ
とが可能となるのみならず、目視による官能評価では達
成できない客観的な評価が可能となり、検査結果に個人
差が出なくなる。

【００２３】その際、光源に人工太陽灯を用い、また、
光源の角度を塗装面に対して４５°とすることにより、
塗装ムラの検出が容易になる。また、撮像手段にＣＣＤ
エリアカメラを用いることにより視野を広くとることが
でき、また、撮像手段の設置位置を光源のシェード側と
することによりほとんどすべての塗装ムラを検出できる
ようになる。したがって、特に、広い範囲で発生し従来
検出が難しかったメタリック塗装ムラに対して有効であ
る。

【００２４】また、被検査物全体を同時に測定する場
合、複数組の光源と撮像手段を並列して設置することに
より、被検査物全体をカバーする広い視野で被検査物全
体の塗装ムラ不良を検知できるため、検査の見落としに
よる不良品の流出が可及的に防止される。

【００２５】また、被検査物がライン上に存在する場合
には、ライン上を通過する被検査物に対する定量測定・
評価が可能となり、ライン上での検査が可能となるた
め、被検査物のライン外しがなくなる。この点からも、
検査時間（工程）の短縮が図られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２７】図１は、本発明の一実施の形態に係る塗装
ムラ検査装置の概略構成を示すブロック図である。

【００２８】この装置は、自動車のボディー１表面の広
い範囲で発生するメタリック塗装ムラの検査に好適なも
のであって、その概要として、視野を大きくとるために
ＣＣＤカメラ２を使用し、塗装面に人工太陽灯３の光を
照射して目視で見える映像をそのまま画像として取り込
み、画像解析ソフトウェアによる画像処理を行ってメタ
リック塗装ムラの有無の定量評価を行うように構成され
ている。

【００２９】より具体的な装置構成としては、自動車ボ
ディー１（被検査物）の塗装面を照射する人工太陽灯３
（光源）と、塗装面の映像を撮影するＣＣＤエリアカメ
ラ（以下単に「ＣＣＤカメラ」という）２（撮像手段）
と、ＣＣＤカメラ２からのアナログの画像データ信号を
取り込んでデジタルの画像データ信号に変換する画像取
込み装置４と、塗装ムラ検査用の画像処理ソフトウェア
を搭載した画像処理装置５とから成り、画像処理装置５
は、さらに、取り込まれた画像データを解析して、メタ
リック塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する画像
解析部６（解析手段）と、算出された評価値をあらかじ
め設定された基準値と比較して、メタリック塗装ムラの
発生の有無を判定する判定部７（判定手段）と、前記基
準値を記憶するメモリ８とから成っている。また、画像
処理装置５の各部の処理結果をオペレータに表示するた
め、画像処理装置５には表示装置９が接続されている。

【００３０】自動車ボディー１の全体を同時測定する場
合には、少なくとも光源（人工太陽灯）３とＣＣＤカメ
ラ２について複数組用意し、これらを並列して設置する
ことにより、ボディー１全体をカバーしうる広い視野を
確保する。例えば、図１の例では、ライン上を搬送され
るボディー１の搬送方向Ａの前方に４組の人工太陽灯３
とＣＣＤカメラ２、具体的には、搬送方向Ａに向かって
右側のサイド部の人工太陽灯３ａとＣＣＤカメラ２ａ、
右側の水平部用の人工太陽灯３ｂとＣＣＤカメラ２ｂ、
左側の水平部用の人工太陽灯３ｃとＣＣＤカメラ２ｃ、
左側のサイド部の人工太陽灯３ｄとＣＣＤカメラ２ｄが
設置されている。

【００３１】上記構成において、光源に人工太陽灯３を
用いるのは、高光束の光を塗装面に照射して塗装ムラの
検出を容易にするためである。また、塗装面に対する光
源（人工太陽灯）３の設置角度は、光源３の光軸と塗装
面との成す角度が４５°であることが好ましい。この場
合、光源３からの光は塗装面に対して４５°の角度で入
射することになる。

【００３２】また、ＣＣＤカメラ２の位置は、光源３の
シェード（底）側に設置することが好ましい。これによ
り、ほとんどすべての塗装ムラを検出することができ
る。すなわち、塗装面に対するＣＣＤカメラ２の設置角
度（画像取込み角度）は、ＣＣＤカメラ２の光軸と塗装
面との成す角度が光源（人工太陽灯）３からの光の入射
角の４５°よりも小さい方が、ほとんどのメタリック塗
装ムラに対して有効となり、好ましい。

【００３３】図２は、図１の塗装ムラ検査装置の動作を
示すフローチャートである。

【００３４】まず、各人工太陽灯３ａ〜３ｄを点灯（Ｏ
Ｎ）して塗装面に対して４５°の入射角度で光を照射し
（Ｓ１）、その時の塗装面の映像を各光源のシェード側
より対応するＣＣＤカメラ２ａ〜２ｄでそれぞれ撮影し
て画像データとして取り込む（Ｓ２）。

【００３５】ＣＣＤカメラ２で撮像された画像データ
は、画像取込み装置４を介して画像処理装置５に入力さ
れ、まず画像解析部６で、画像解析ソフトウェアにより
輝度ヒストグラム解析および／またはラインプロファイ
ル解析を行って、塗装ムラを定量的に表現する定量的な
評価値を算出する（Ｓ３）。輝度ヒストグラム解析は、
輝度値のヒストグラム分布を解析して、前記評価値とし
て輝度値の分布幅を求める手法であり（図４参照）、ラ
インプロファイル解析は、輝度平均値のラインプロファ
イルを解析して、前記評価値として輝度値の強弱差を求
める手法である（図５参照）。これらの輝度ヒストグラ
ム解析およびラインプロファイル解析については、後で
詳細に説明する。

【００３６】画像解析を行ってメタリック塗装ムラの定
量測定が終了すると、次に判定部７で、解析結果を正常
部位のデータと比較することにより塗装ムラの定量評価
を行う、具体的には、Ｓ３で算出された評価値をあらか
じめ設定されたメモリ８記憶の基準値と比較して、メタ
リック塗装ムラの発生の有無（程度を含む）を判定する
（Ｓ４）。なお、評価レベル（基準値）については、従
来から積み重ねてきた経験値を基にしきい値をあらかじ
め決め、メモリ８に格納しておく。

【００３７】Ｓ４の判定結果は、表示装置９に表示され
る（Ｓ５）。なお、このとき、例えば、オペレータの選
択に応じて、中間のＳ３の解析結果（輝度ヒストグラム
とその評価値、または、ラインプロファイルとその評価
値）をも表示するようにしてもよい。

【００３８】したがって、本実施の形態によれば、広い
視野で、通過するボディー１全体のメタリック塗装ムラ
不良を見ることができるため、検査の見落としによる不
良品の流出が可及的に防止される。

【００３９】また、ライン上で検査することができるた
め、ボディー１のライン外しがなくなる。

【００４０】さらに、メタリック塗装ムラを定量評価す
ることができるため、評価自体が客観的で、検査結果に
個人差が出ない。

【００４１】

【実施例】以下に、具体例を説明する。

【００４２】図３は、本発明の一実施例に係る塗装ムラ
検査装置の構成図である。なお、同図中、図１と共通す
る部材には同一の符号を付してある。

【００４３】被検査物は、塗色シルバーのドアアウター
１０であり、光源は、人工太陽灯３であり、ＣＣＤカメ
ラ２は、カラーＣＣＤカメラ（レンズ：ＣＯＳＭＩＣＡ
ＲＴＶ ＺＯＯＭ ＬＥＮＳ １２.５〜７５mm）であ
る。このカラーＣＣＤカメラ２には、画像取込み装置
（Ｖ−Ｐｏｒｔ）４を介してパソコン２０が接続されて
いる。パソコンは、図１の画像処理装置５と表示装置９
を兼ねたものである。そして、ドアアウター１０、人工
太陽灯３、およびカラーＣＣＤカメラ２の相互位置関係
については、人工太陽灯３は、ドアアウター１０の塗装
面に対して４５°の角度で、かつ、ドアアウター１０の
塗装面から１２５０mmの位置に固定され、また、カラー
ＣＣＤカメラ２は、人工太陽灯３の光軸とドアアウター
１０との交点から１７００mmの位置に固定されている。
塗装面に対するカラーＣＣＤカメラ２の角度（ＣＣＤカ
メラ角度）は、人工太陽灯３の入射角である４５°より
も小さい範囲内で、その都度、適宜に設定される。

【００４４】図４は、輝度ヒストグラム解析による画像
処理結果例を示す図面であって、塗装ムラ発生ドア（同
図（Ａ））とＯＫレベルドア（同図（Ｂ））とを対比し
たものである。

【００４５】具体的には、図３の装置により、ＣＣＤカ
メラ角度２５°で、メタリック塗装ムラの発生している
ドアと目視評価によりＯＫレベルのドアのそれぞれにつ
いて撮像し、それぞれ取り込んだ画像の一定範囲につい
て輝度値のヒストグラムをプロットすると、図４（Ａ）
および図４（Ｂ）に示すようになる。これら両図面の対
比から明らかなように、塗装ムラの度合が大きいほど輝
度値のバラツキが大きくなるため、輝度値分布の幅が広
くなる。したがって、この輝度値分布幅を用いて塗装ム
ラを定量的に表現することができる。

【００４６】図５は、ラインプロファイル解析による画
像処理結果例を示す図面であって、塗装ムラ発生ドア
（同図（Ａ））とＯＫレベルドア（同図（Ｂ））とを対
比したものである。

【００４７】具体的には、輝度ヒストグラム解析に用い
たのと同じ画像を、ドアの前後方向（ピクセル位置また
は水平方向座標）に沿って、一定の高さの幅での輝度平
均値を算出し、プロットすると、それぞれ図５（Ａ）お
よび図５（Ｂ）に示すようになる。これら両図面の対比
から明らかなように、軌跡ムラのような縦方向に筋の生
じている塗装ムラについては、その度合が大きいほど輝
度値の強弱差が大きくなるため、このラインプロファイ
ルでの輝度値の強弱差を計測することによってこの種の
塗装ムラを定量化することができる。

【００４８】なお、実験の結果として、ＣＣＤカメラ２
の画像取込み角度条件（ＣＣＤカメラ角度）は、上記し
たように、人工太陽灯３の入射角の４５°よりも小さい
方がほとんどのメタリック塗装ムラに対して有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係る塗装ムラ検査装
置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の塗装ムラ検査装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図３】 本発明の一実施例に係る塗装ムラ検査装置の
構成図である。

【図４】 輝度ヒストグラム解析による画像処理結果例
を示す図面である。

【図５】 ラインプロファイル解析による画像処理結果
例を示す図面である。

【符号の説明】

１…自動車ボディー（被検査物）、 ２…ＣＣＤエリアカメラ（撮像手段）、 ３…人工太陽灯（光源）、 ４…画像取込み装置、 ５…画像処理装置、 ６…画像解析部（解析手段）、 ７…判定部（判定手段）、 ８…基準値メモリ、 ９…表示装置、 １０…ドアアウター、 ２０…パソコン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益子 治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 岡田 茂吉 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB05 CC11 DD00 FF04 FF61 GG01 HH12 JJ03 JJ05 JJ26 QQ25 QQ43 2G051 AA89 AB12 AB20 BA01 BA20 CA03 CA04 CA07 EA12 EA14 EB01 EB02 EC02 EC03 FA10 2G059 AA05 BB15 CC20 EE02 FF01 GG03 GG10 HH02 KK03 KK04 MM02 MM03 MM05 MM09 MM10 PP04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを
   光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査装置において、 前記被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射す
   る光源と、 前記光源により照射された塗装面の画像を所定範囲の視
   野で画像データとして取り込む撮像手段と、 前記撮像手段によって取り込まれた画像データを解析し
   て、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する解析手
   段と、 前記解析手段によって算出された評価値をあらかじめ設
   定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判
   定する判定手段と、 を有することを特徴とする塗装ムラ検査装置。
2. 【請求項２】 前記光源は、人工太陽灯であることを特
   徴とする請求項１記載の塗装ムラ検査装置。
3. 【請求項３】 前記光源は、塗装面に対して４５°の角
   度で光を照射することを特徴とする請求項１記載の塗装
   ムラ検査装置。
4. 【請求項４】 前記撮像手段は、ＣＣＤエリアカメラで
   あることを特徴とする請求項１記載の塗装ムラ検査装
   置。
5. 【請求項５】 前記撮像手段は、前記光源のシェード側
   に設置されていることを特徴とする請求項１記載の塗装
   ムラ検査装置。
6. 【請求項６】 被検査物全体を同時に測定する場合、前
   記光源および前記撮像手段は、複数組並列して設置され
   ていることを特徴とする請求項１記載の塗装ムラ検査装
   置。
7. 【請求項７】 前記解析手段は、輝度ヒストグラム解析
   を行って、輝度値の分布幅を算出することを特徴とする
   請求項１記載の塗装ムラ検査装置。
8. 【請求項８】 前記解析手段は、ラインプロファイル解
   析を行って、輝度値の強弱差を算出することを特徴とす
   る請求項１記載の塗装ムラ検査装置。
9. 【請求項９】 前記被検査物は、ライン上に存在するこ
   とを特徴とする請求項１記載の塗装ムラ検査装置。
10. 【請求項１０】 被検査物の塗装面に発生する塗装ムラ
    を光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法におい
    て、 被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する工
    程と、 光を照射した塗装面の画像を所定範囲の視野で画像デー
    タとして取り込む工程と、 取り込んだ画像データを解析して、塗装ムラに関する定
    量的な評価値を算出する工程と、 算出した評価値をあらかじめ設定された基準値と比較し
    て、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、 を有することを特徴とする塗装ムラ検査方法。
11. 【請求項１１】 被検査物の塗装面に発生する塗装ムラ
    を光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法におい
    て、 光源に人工太陽灯を用い、被検査物の塗装面に対して４
    ５°の角度で人工太陽灯の光を照射する工程と、 撮像手段にＣＣＤエリアカメラを用い、光が照射された
    塗装面の画像をシェード側からＣＣＤエリアカメラによ
    って画像データとして取り込む工程と、 取り込まれた画像データに対して輝度ヒストグラム解析
    を行って、輝度値の分布幅を定量的な評価値として算出
    する工程と、 算出された輝度値分布幅をあらかじめ設定された基準値
    と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、 を有することを特徴とする塗装ムラ検査方法。
12. 【請求項１２】 被検査物の塗装面に発生する塗装ムラ
    を光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法におい
    て、 光源に人工太陽灯を用い、被検査物の塗装面に対して４
    ５°の角度で人工太陽灯の光を照射する工程と、 撮像手段にＣＣＤエリアカメラを用い、光が照射された
    塗装面の画像をシェード側からＣＣＤエリアカメラによ
    って画像データとして取り込む工程と、 取り込まれた画像データに対してラインプロファイル解
    析を行って、輝度値の強弱差を定量的な評価値として算
    出する工程と、 算出された輝度値強弱値をあらかじめ設定された基準値
    と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、 を有することを特徴とする塗装ムラ検査方法。
13. 【請求項１３】 被検査物全体を同時に測定する場合、
    複数組の光源と撮像手段を並列して設置することを特徴
    とする請求項１０〜１２のいずれか一に記載の塗装ムラ
    検査方法。
14. 【請求項１４】 前記被検査物は、ライン上に存在する
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一に記載
    の塗装ムラ検査方法。