JP2005172488A - 塗布状態検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 赤外線熱カメラを用いることにより、塗布領域全域を検査することができ、しかも装置の構成を複雑化することなく、安価に製造することができる塗布状態検査装置を提供する。
【解決手段】 塗布剤２を被塗布材１に塗布するためのノズル３の位置を特定する制御装置５と、前記被塗布材上に塗布された塗布剤の塗布位置周辺の熱線画像を撮像する赤外線熱カメラ６と、前記赤外線熱カメラ６によって撮像された画像のうち前記ノズル位置特定情報に基づいて、前記ノズルの進行方向に対して所定距離前方と所定距離後方の所定範囲の画像を取り込む画像処理装置７とを備え、前記被塗布材１の同一位置における前記ノズル３の通過前と通過後の前記画像を比較し、前記比較結果に基づき、塗布剤の塗布状態の良否を判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被塗布材に塗布された揮発性溶剤を含有する塗布剤の塗布状態の良否を検査する塗布状態検査装置に関し、例えば、自動車の窓ガラスを車体の窓枠に接着するために塗布されるプライマーの塗布状態の良否を検査する塗布状態検査装置に関する。

従来から、種々の産業分野において、マニプレータ等の自動機を用いて、被塗布材に塗布剤を塗布することがなされている。
例えば、自動車の組立工程において、フロントガラスやリヤガラスなどの窓ガラスは、その周辺部にシーリング材が塗布された後に車体の窓枠に組みつけられている。その際、シーリング材を塗布する以前の窓ガラス表面に、プライマーを塗布して接着の信頼性を高めている。

しかし、このプライマーは、温度変化や空気との接触の有無等によってその流動性や表面状態等が変化し、塗布状態が変化する。また、自動機に装着されたノズルからのプライマーの吐出量や塗布速度（ノズル移動速度）の変化等によっても塗布状態が変化する。
このようなプライマーを均一な状態に塗布することは困難であり、例えば、プライマーの膜厚不足によるスケ、プライマーの不足によるカスレ等が発生し、接着不良の原因となっていた。
そのため、従来から前記シーリング材を塗布する前に、プライマーが正常に塗布されたか否かを検査する必要があった。

この検査を行う検査装置としては、例えば、特許文献１（特公平８−１１２１０号公報）に提案された検査装置がある。この特許文献１に示された検査装置について図６に基づいて説明する。
図６に示すように、この検査装置は、被塗布材５１の塗布面５１ａにプライマー５２が塗布された直後の塗布部５３の温度を検出する赤外線センサー５４と、前記塗布部５１の側方のプライマー５２が塗布されていない非塗布部５５の温度を検出する赤外線センサー５６と、前記赤外線センサー５４、５６の検出信号を増幅する増幅器５７，５８と、前記非塗布部５５の温度に対応する増幅器５８の出力から、塗布部５３の温度に対応する増幅器５７の出力を差し引き、差電圧Ｓ２を出力する演算増幅器５９と、予め設定部６０に設定された基準電圧Ｓ３と前記差電圧Ｓ２を比較し、差電圧Ｓ２が基準電圧Ｓ３よりも小さいときに制御信号Ｓ１を出力する比較器６１とを備えている。

次に、この検査装置の動作、作用について説明する。
まず、プライマー５２が塗布されると、プライマー５２に含まれている揮発性の溶媒の揮発によって、プライマー５２が塗布された塗布部５３の温度が低下する。この塗布部５３の温度と非塗布部５５の温度とを赤外線センサー５４、５６によって検出し、これら温度を演算増幅器５９により比較する。
そして、この比較結果である差電圧Ｓ２と基準電圧Ｓ３とを比較器６１によって比較し、差電圧Ｓ２が基準電圧Ｓ３よりも小さいときに制御信号Ｓ１を出力し、塗布状態が異常である旨の警報等を発する。

また、特許文献２（実公平７−２６６９２号公報）には、窓ガラスを挟んで、投光器及び受光器からなる透過光検出センサーを配置し、プライマー塗布前と塗布後の透過光を比較して、塗布状態を検査する検査装置が提案されている。
この検査装置は、プライマー塗布前と塗布後における窓ガラスの透過光を比較することにより、塗布状態を検査するものである。

特公平８−１１２１０号公報（第２頁第３欄第１６行〜同欄第３３行） 実公平７−２６６９２号公報（第２頁第３欄第４１行〜同頁第４欄第３０行）

ところで、前記した特許文献１に示された検査装置にあっては、赤外線センサーを使用して、塗布部と非塗布部を温度差で検出するものである。
そのため、塗布領域全域を検査するためには、赤外線センサーを多数用意し、塗布領域全域に赤外線センサーを配置するか、あるいは赤外線センサーを塗布領域に沿って走査しなければならず、検査装置に独自の走査手段（搬送手段）を備える必要があった。

また、前記特許文献２に示された検査装置にあっては、透過光検出センサーを使用して、塗布部と非塗布部を光量差で検出するものである。
そのため、前記した特許文献１に示された検査装置と同様に、塗布領域全域を検査するためには、透過光検出センサーを多数用意し、塗布領域全域に透過光検出センサーを配置するか、あるいは透過光検出センサーを塗布領域に沿って走査しなければならず、検査装置に独自の走査手段（搬送手段）を備える必要があった。

このように、赤外線センサーあるいは透過光検出センサーを多数用いることは、コストが嵩み、一方、赤外線センサーあるいは透過光検出センサーを塗布領域に沿って走査させることは、検査装置の構成を複雑化させるという課題が生じる。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、熱線画像撮像手段を用いることにより、塗布領域全域を検査することができ、しかも装置の構成を複雑化することなく、安価に製造することができる塗布状態検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明にかかる塗布状態検査装置は、被塗布材に塗布された揮発性溶剤を含有する塗布剤の塗布状態の良否を判定する塗布状態検査装置において、前記塗布剤を前記被塗布材に塗布する塗布ノズルの位置を特定するノズル位置特定手段と、前記塗布剤の塗布領域の画像を撮像する熱線画像撮像手段と、前記ノズル位置特定手段からのノズル位置情報に基づいて、前記熱線画像撮像手段によって撮像された画像から前記塗布ノズルの進行方向に対して所定距離前方と所定距離後方の所定範囲の画像を取込むと共に、前記被塗布材の同一位置における前記塗布ノズルの通過前と通過後の前記画像を比較する画像処理手段とを備え、前記比較結果に基づき、塗布剤の塗布状態の良否を判断することを特徴としている。

この本発明にかかる塗布状態検査装置にあっては、塗布ノズルの位置を特定し、熱線画像撮像手段を用いて、前記塗布ノズルの進行方向に対して所定距離前方の画像（塗布前画像）と、前記ノズルの進行方向に対して所定距離後方の画像（塗布後画像）を取り込む。そして、前記被塗布材の同一位置における塗布前画像と塗布後画像を比較し、前記比較結果に基づき、塗布剤の塗布状態の良否を判断する。

ここで、前記画像処理手段は、塗布ノズル進行方向に対して所定距離前方の所定範囲の画像を保存する画像保存部を備え、塗布ノズルの通過前の画像を前記画像保存部から読み出して、塗布ノズル通過後の画像と比較することが望ましい。
このように、画像保存部を備えているため、塗布後画像が取り込まれた際、直ちに塗布ノズルの通過前の画像と比較することができる。

また、前記塗布ノズルの通過前の画像と通過後の画像の比較は、塗布ノズルの通過前の画像から通過後の画像を減算処理して温度分布データとし、基準となる温度分布データとの比較によってなされることが望ましい。
このように、塗布ノズルの通過前の画像から通過後の画像を減算処理して温度分布データとし、基準となる温度分布データと比較されるため、揮発性溶剤を含む塗布剤の塗布状態を精度良く、検査することができる。

更に、前記ノズル位置を特定する手段は、塗布ノズルを駆動する自動機の動作制御信号に基づきノズル位置を特定することが、装置の簡素化の点から好ましい。
また、前記ノズル位置を特定する手段は、ノズル先端部に設けられた、例えば赤外発光ダイオード等の特徴部を前記熱線画像撮像手段により撮像し、撮像された特徴部の画像より特定するものであっても良い。

尚、本発明にかかる検査装置は、前記被塗布材が自動車の窓ガラスであり、前記塗布剤が前記窓ガラスを車体塗装鋼板に接着するために塗布されるプライマーである場合に、特に好適に用いることができる。

前記したように、本発明にかかる塗布状態検査装置にあっては、熱線画像撮像手段を用いて、塗布材の同一位置における塗布前画像と塗布後画像を比較し、前記比較結果に基づき、塗布剤の塗布状態の良否を判断するため、走査手段（搬送手段）を用いることなく塗布領域全域を検査することができる。しかも、装置は複雑化することなく、安価に製造することができる。

以下、本発明の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。なお、図１は本発明にかかる検査装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は、図１において示した赤外線熱カメラの画像を示した図、図３は赤外線熱カメラの画像の切り出し（取り込む）順を示した図、図４は、図１に示した検査装置の動作を示したフローチャート図である。

図１において、符号１は自動車の窓ガラスなどの被塗布材（ガラス板）であり、この被塗布材１は、例えば図示しないコンベアーにより搬送され、塗布兼検査ステーションで位置決めされている。
この被塗布材１に対してプライマー２を塗布する塗布装置は、プライマー２を吐出する塗布ノズル３と、前記塗布ノズル３が取り付けられたマニプレータ等の自動機４と、前記自動機４を数値制御する制御装置５から構成されている。
そして、自動機４によって塗布ノズル３は、予め設定された所定の軌跡に沿って移動され、プライマー２が被塗布材１の周縁に沿って塗布される。
これら塗布ノズル３、自動機４、制御装置５は、従来の塗布装置と同一の構成であるため、その詳細の説明は省略する。

一方、塗布状態検査装置は、前記塗布ノズル３の位置を特定するノズル位置特定手段である前記制御装置５と、前記被塗布材１上に塗布されたあるいは塗布されるプライマー２の塗布領域の熱線画像を撮像する熱線画像撮像手段である赤外線熱カメラ６とを備えている。
また、塗布状態検査装置は、前記制御装置５からのノズル位置情報に基づいて、前記赤外線熱カメラによって撮像された画像から、前記塗布ノズル３の進行方向に対して所定距離前方と所定距離後方の所定範囲の画像を取込むと共に、前記被塗布材の同一位置における前記塗布ノズルの通過前と通過後の前記画像を比較する画像処理手段である画像処理装置７を備えている。

この画像処理装置７はコンピュータから構成され、図１に示すように、所定範囲の画像を切出し（取り込み）保存する画像保存部７ｃと、前記被塗布材１の同一位置における前記塗布ノズル３の通過前の保存された取り込み画像を読出し、比較、減算処理して温度分布データとする処理部７ｂと、前記処理部７ｂで求めた温度分布データを記憶する記憶部７ｄと、予め基準となる温度分布データを記憶する記憶部７ｅと、前記した各部、制御装置５、赤外線熱カメラ６を制御する制御部７ａとを備えている。

この画像処理装置７の画像処理について、図２及び図３に基づいて詳述する。
赤外線熱カメラ６の撮像画像としては、図２に示すように所定の範囲の撮像エリア６Ａが映し出される。そして、前記制御装置５から塗付ノズル３の移動進路データを、制御部７ａを介して処理部７ｂが受け取る。
前記処理部７ｂは、この塗付ノズル３の移動進路データに基づいて、撮像エリア６Ａのうちから塗付ノズル３が移動するあるいは移動した所定の範囲（塗布領域）６Ｂの画像を切出し（取り込み）、画像保存部７ｃに保存するように構成されている。

この画像の切り出し（取り込み）、画像の保存について説明する。
例えば、塗付ノズル３が移動するあるいは移動した画像切出し範囲（塗布領域）６Ｂを８分割し、現在、制御装置５からの位置情報によって塗付ノズル３が、図３に示す第（４）番目の領域に位置しているとする。
このとき、処理部７ｃは、前記塗布ノズル３の進行方向に四つ先の領域の画像（塗布前画像４）を切り出し（取り込み）、画像保存部７ｃに記憶保存する。一方、前記塗布ノズル３の進行方向後方に三つ戻った領域の画像（塗布後画像４）を切り出し、処理部７ｂに取り込む。即ち、プライマー２の塗布前画像を取り込み、画像保存部７ｃに保存すると共に、プライマー２の塗布後画像を取り込む。

更に、画像の取り込み、画像の保存を含めて、この検査装置の動作を図４に基づいて説明する。
図４に示すように、この被塗布材１が、例えば図示しないコンベアーにより搬送され、塗布兼検査ステーションに位置決めされたこと検出し、検査が開始され（Ｓ１）、初期化処理される（Ｓ２）。
その後、塗布ノズル３は制御装置５の数値制御に基づいて、プライマー２を塗布しながら移動する。
このとき、制御装置５からの動作制御信号（自動機４の動作を制御する動作制御信号）を塗布ノズル３の位置情報とし、この位置情報に基づいて、処理部７ｂは前記したように塗布ノズル３の進行方向に四つ先の領域の画像（塗布前切出し領域の画像）の取り込み（Ｓ３）を行い、画像保存部７ｃに記憶保存する（Ｓ４）。

また、処理部７ｂは、前記塗布ノズル３の進行方向後方に三つ戻った領域の画像（塗布後画像）を切り出し、取り込む（Ｓ５）。
そして、前記処理部７ｂによって既に取り込まれている、塗布ノズル３の進行方向後方に三つ戻った領域における塗布ノズル３の通過前（プライマー２の塗布前）の塗布前画像を画像保存部７ｃから読み出す（Ｓ６）。
なお、前記塗布ノズル３の進行方向後方に三つ戻った領域におけるノズルの通過前（プライマー２の塗布前）の塗布前画像は、塗布ノズル３の移動に伴い、既に処理部７において切出され、画像保存部７ｃに記憶保存されている。

そして、前記取り込まれた塗布後画像と同一の領域（同一位置）における前記塗布前画像とを減算処理する（Ｓ７）。
即ち、同一の領域（同一位置）における塗布前画像から塗布後画像を減算処理して、塗布剤中の揮発性溶剤による温度低下の度合いを示す温度分布データを求め、温度分布データ記憶部７ｄに記憶、蓄積する（Ｓ８）。

そして、前記温度分布データの蓄積後、全塗布領域の温度分布データが蓄積されているか、制御部７ａにおいて判断される（Ｓ９）。その結果、全塗布領域の温度分布データが蓄積されていない場合には、制御部７ａから制御装置５に塗布ノズル３の移動を許容する制御信号を送出し、塗布ノズル３は制御装置５によって数値制御されながら移動する。
この塗布ノズル３の移動と共に、制御装置５からの位置情報によって塗付ノズル３の位置が再び特定され、画像切出し領域（画像取り込み領域）も移動する（Ｓ１０）。

そして、再び、前記したステップＳ３からＳ９の処理がなされ、全塗布領域の温度分布データが蓄積されているか、制御部７ａにおいて判断される（Ｓ９）。
その結果、全塗布領域の温度分布データが蓄積された場合には、処理部７ｂによって、基準温度分布データ記憶部７ｅから基準温度分布データが読み出され、前記温度分布データが基準温度分布データと比較され、塗布状態の品質判定がなされる（Ｓ１１）。
即ち、所定温度以上の温度低下の有無を判断し、塗布領域全域において所定温度以上の温度低下がある場合には、「良」の判定をし、検査を終了する（Ｓ１２）。一方、塗布領域の少なくとも一部に所定温度以上の温度低下がない場合には、「不良」判定をし、検査を終了する（Ｓ１２）。

なお、上記実施形態に示した塗布状態検査装置にあっては、前記制御装置５からの動作制御信号を塗布ノズル３の位置情報としたが、本発明は、特にこれに限定されるものではなく、制御装置５からの塗布ノズル３の位置情報に代えて、塗布ノズル３の先端に赤外発光ダイオードを設置し、撮像した画像から赤外発光ダイオードの座標（位置）を特定し、塗布ノズルの位置情報を得るようにしても良い。
また、上記実施形態では塗布領域を８分割した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、精度良く検査する上で、より多く分割することが望ましい。

また、上記実施形態にあっては、一台の赤外線熱カメラ６を用いて、塗布領域を撮像するように構成した場合を示したが、この場合、一台の赤外線熱カメラ６で、塗布領域の全域を撮像するように構成しても良く、あるいは塗布領域の一部を撮像するように構成し、塗布ノズル３の移動に併せて撮像領域を移動するように構成しても良い。
更に、図５に示すように、複数の赤外線熱カメラを用い（図５では赤外線熱カメラ６ａ〜６ｄの４台の場合を図示）、塗布領域を複数のエリア（図５では点線で示した四つのエリア）に分割し、撮像しても良い。このように複数の赤外線熱カメラを用いた場合には、高い解像度を得ることができ、正確な検査を行うことができる。

本発明にかかる検査装置は、広範な技術分野において、揮発性有機溶媒を含む塗料、接着剤など塗布剤の塗布状態の検査に用いることができる。
特に、被塗布材が自動車の窓ガラスであり、前記塗布剤が前記窓ガラスを車体塗装鋼板に接着するために塗布されるプライマーである場合に好適に用いることができる。

図１は、本発明にかかる検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図２は、図１において示した赤外線熱カメラの画像を示した図である。 図３は、赤外線熱カメラの画像の切り出し順を示した図である。 図４は、図１に示した検査装置の動作を示したフローチャート図である。 図５は、本発明にかかる検査装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 図６は、従来の検査装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 被塗布材
２ プライマー
３ 塗布ノズル
４ 自動機
５ 制御装置
６ 赤外線熱カメラ
６Ａ 撮像エリア
６Ｂ 塗布領域
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 赤外線熱カメラ
７ 画像処理装置
７ａ 制御部
７ｂ 処理部
７ｃ 画像保存部
７ｄ 温度分布データ記憶部
７ｅ 基準温度分布データ記憶部

Claims (5)

1. 被塗布材に塗布された揮発性溶剤を含有する塗布剤の塗布状態の良否を判定する塗布状態検査装置において、
   前記塗布剤を前記被塗布材に塗布する塗布ノズルの位置を特定するノズル位置特定手段と、前記塗布剤の塗布領域の画像を撮像する熱線画像撮像手段と、前記ノズル位置特定手段からのノズル位置情報に基づいて、前記熱線画像撮像手段によって撮像された画像から前記塗布ノズルの進行方向に対して所定距離前方と所定距離後方の所定範囲の画像を取込むと共に、前記被塗布材の同一位置における前記塗布ノズルの通過前と通過後の前記画像を比較する画像処理手段とを備え、
   前記比較結果に基づき、塗布剤の塗布状態の良否を判断することを特徴とする
   塗布状態検査装置。
2. 前記画像処理手段は、塗布ノズル進行方向に対して所定距離前方の所定範囲の画像を保存する画像保存部を備え、塗布ノズルの通過前の画像を前記画像保存部から読み出して、塗布ノズル通過後の画像と比較することを特徴とする請求項１に記載された塗布状態検査装置。
3. 前記塗布ノズルの通過前の画像と通過後の画像の比較は、塗布ノズルの通過前の画像から通過後の画像を減算処理して温度分布データとし、基準となる温度分布データとの比較によってなされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された塗布状態検査装置。
4. 前記ノズル位置を特定する手段は、塗布ノズルを駆動する自動機の動作制御信号に基づきノズル位置を特定することを特徴とする請求項１に記載された塗布状態検査装置。
5. 前記ノズル位置を特定する手段は、ノズル先端部に設けられた特徴部を前記熱線画像撮像手段により撮像し、撮像された特徴部の画像より特定することを特徴とする請求項１に記載された塗布状態検査装置。

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