JP2006266959A

JP2006266959A - 物体表面の測色装置および測色方法

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Publication number: JP2006266959A
Application number: JP2005087506A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakanosono; 良中之薗; Yuji Ishiyama; 勇二石山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】物体表面までの距離が変化した場合でも、精度良く物体表面の色を測定することができる方法および装置を提供する。
【解決手段】センサヘッド部から物体表面までの距離を計測し、色差計を物体表面に対して接近、離隔して、色差計から物体表面までの距離を基準距離とした後、物体表面の色を測定する方法及び装置。または、センサヘッド部から物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて色差計が検出する受光量を補正して物体表面の色を測定する方法及び装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送されるカラー鋼板等の表面の色調管理等を目的とし、オンラインで物体表面の色を測定する測色装置および測色方法に関する。

移動物体例えば、搬送される鋼板の測色技術として、鋼板表面から反射される反射光の可視波長領域における各波長強度を計測し、色値を計算して測色する技術が開示されている（特許文献１）。この特許文献１に記載の移動物体表面の測色装置は、オンラインで移動物体表面の色を測定するため、移動物体表面に光を照射する光源と、移動物体表面からの反射光を受光する検出器とが、移動物体表面に対して非接触とされている。

また、特許文献２には、物体表面の温度により測定誤差が生じることに着眼し、その測定誤差を低減するために、表面温度を測定して、測定温度により測色値を補正する技術が開示されている。
特開昭５５―９５８３９特開平９−１８４７６２

しかしながら、測色装置と鋼板との距離が変化した場合、鋼板表面反射光の可視波長領域における各波長強度の計測値が変化する。サポートロールの設置により、鋼板パスラインを固定させ、測色装置と鋼板との距離を一定にする方法があるが、設置場所の関係でサポートロールが設置できない場合があり、鋼板のＣ反り形状により、測色装置と鋼板との距離が変化すると、鋼板表面の物理的な色値が同一の場合でも、検出器での受光量が変化し、精度良く測色することができない。

そこで本発明では、上記従来技術の問題点を解消し、物体表面の色を測定する色差計を用い、色差計を装着したセンサヘッド部と物体表面との距離が変化した場合でも精度良く色を測定することができる方法および装置を提供することを課題とする。

本発明は、以下のとおりである。
１．色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、前記色差計を前記物体表面に対して接近、離隔して、前記色差計から前記物体表面までの距離を基準距離とした後、前記物体表面の色を測定することを特徴とする物体表面の測色方法。

２．色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて、前記色差計が検出する受光量を補正することを特徴とする物体表面の測色方法。
３．色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、前記センサヘッド部に、前記色差計を物体表面に対して接近、離隔可能に搭載すると共に、センサヘッド部本体から物体表面までの距離を計測する距離計を固定して搭載したことを特徴とする物体表面の測色装置。
４．色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、前記センサヘッド部に、前記色差計を固定して搭載すると共に、センサヘッド部本体から前記物体表面までの距離を計測する距離計測手段を固定して搭載し、前記距離計測手段の距離計測値に基づき、前記色差計が検出する受光量を補正するように構成したことを特徴とする物体表面の測色装置。

本発明によれば、センサヘッド部から物体表面までの距離変動の影響を受けなくすることができるため、精度の良い物体表面の色の測定が可能である。

以下、本発明に係る物体表面の測色装置をカラー鋼板製造ラインに適用した場合について説明する。
図１はカラー鋼板製造ラインの概略配置図であり、６は、物体表面に塗布したカラー塗膜を焼き付ける焼付け処理装置を示す。焼付け処理後の鋼板Ｓは、焼付け処理装置６の下流に配置された上下一対のロールに巻き付けられ、その下流に配置されたロール４に巻き付けられた後、物体搬送方向５に向けて搬送されている。搬送される鋼板Ｓの表面と対向して、物体表面の測色を行うセンサヘッド部１が配置されている。

本発明の実施の形態に係る物体表面の測色装置は、センサヘッド部１と、色値演算部２Ａと、制御部２Ｂを具備している。センサヘッド部１には、後述する色差計と、センサヘッド部本体から物体表面までの距離を計測する距離計が装着されている。また、上記センサヘッド部１には、色値演算部２Ａと制御部２Ｂを備えた演算・制御装置２が接続され、演算・制御装置２には、カラー鋼板製造ラインを管理している上位計算機３が接続されている。上位計算機３からは、演算・制御装置２に鋼板Ｓの測色に必要な条件が送られてくると共に、測色装置での測定結果を上位計算機３に送ることができるようになっている。

ここで、本発明の第１実施の形態に係る物体表面の測色装置は、図２、３に示すように、センサヘッド部１に物体表面の測色を行う色差計７を鋼板表面に対して接近、離隔可能に搭載している。この色差計７は、搬送される鋼板Ｓの表面に光を照射する光源などの投光手段と、鋼板表面からの反射光を受光して、その受光量を検出する検出素子を有する受光手段（撮像装置）とから構成されている。この構成は従来と同様である。

ただし、本願発明に用いる色差計７は、投光手段と、照射光の鋼板表面での反射光を受光し、その受光量を電気信号に変換する受光手段（撮像装置）から構成され、反射光から三刺激値を検出してＬ，ａ，ｂ表色系で色を表示することが可能な色差計であればよく、特定の色差計に限定されるものではない。
図２は、図１に示す鋼板Ｓと対向して配置したセンサヘッド部１の配置を示す概念図であり、鋼板Ｓの搬送方向と直交する幅方向からみた図である。また図３は、同センサヘッド部１の配置を示す概念図であり、図２の左方から見た図である。

また、上記センサヘッド部１には、センサヘッド部本体から鋼板表面までの距離を計測する距離計８が色差計７に隣接して配置されている。距離計８は、センサヘッド部本体に固定されている。距離計８は、レーザ距離計や超音波距離計などが好適である。
色値演算部２Ａと制御部２Ｂとは、データの入出力が可能に接続されており、制御部２Ｂに入力された距離計測値やリニアガイド９などの移動手段からの制御情報、色値演算部２Ａで算出したデータなどが相互に受渡しされる。

また、制御部２Ｂは、センサヘッド部１に取り付けられた距離計８からの距離計測値に基づいて、色差計７の位置を鋼板表面の法線方向に移動させるためのリニアガイド９などを含む移動手段をコントロールする機能を有する。色差計７の位置を鋼板表面の法線方向に移動させる移動手段は、リニアガイドに限定されない。
このように本発明の第１実施の形態に係る物体表面の測色装置は、センサヘッド部１に、色差計７を物体表面に対して接近、離隔可能に搭載すると共に、センサヘッド部本体から鋼板表面までの距離を計測する距離計８を固定して搭載している。このため、上記測色装置によれば、色差計７から物体表面までの距離が変わった場合でも、リニアガイド９を含む移動手段を介して色差計７を物体表面に対して接近、離隔させることができ、色差計７から鋼板表面までの距離を基準距離にすることができる。

このセンサヘッド部１の配置位置は、操業条件の変更の早期フィードバックからすると、鋼板の焼き付け処理の直後の位置とするのが望ましい。ただし鋼板Ｓの温度があまり高いと、測色値の誤差が大きくなるため、焼き付け処理装置の出側からある程度の距離離れた位置とする。なお、上記センサヘッド部１には、物体表面の温度を非接触で測定する温度計を搭載してもよい。

また、センサヘッド部１の配置位置は、鋼板平面部で、かつ、振動の小さいところを測定する必要がある関係上、ロール４頂点（ロール中心の鉛直上方）よりやや上流の位置となるように設置されている。ΔＬは、20〜50ｍｍとすることが好ましい。ΔＬを大きくし過ぎた場合には、ロール上の鋼板曲面部の影響がでるからである。
ここで、図２、３に示すように、センサヘッド部１は、鋼板Ｓの幅方向１１に移動可能にトラバース用レール１０に取り付けられて、制御部２Ｂからの指令に基づいて、所定の幅位置に移動される。センサヘッド部１に色差計７と距離計８とを搭載する位置は、鋼板Ｓの搬送方向５に対しては同一位置とし、鋼板Ｓの幅方向１１に対しては所定間隔Δｗだけ離れた位置としている。図３中、７Ａは色差計７の投光・受光窓を示す。

次に、第１実施の形態に係る物体表面の測色装置を用い、本発明の第１実施の形態に係る物体表面の測色方法について図４を用い説明する。
鋼板Ｓの形状は、図４に示すように、Ｃ反り形状（幅方向の凹形状、または凸形状）となることがある。ところで、図４とは異なる色差計７をセンサヘッド部１に固定した測色装置により、鋼板Ｓの測色を幅方向１１に沿って行った場合には、幅方向１１の位置により、色差計７が検出する受光量が変化するため、受光量に基づいて演算される色値に誤差が生じる。

そこで、本発明の第１実施の形態に係る測色方法おいては、センサヘッド部１から物体表面までの距離を計測し、色差計７を物体表面に対して接近、離隔して、色差計７から物体表面までの距離を基準距離（あらかじめ色見本のサンプル鋼板を色差計出力値との対応づけの校正を行った時の色差計と物体表面までの距離）とした後、物体表面の色を測定する。より具体的に図５を参照しつつ説明する。図５には、第１の実施形態に係る測色方法のフロー図を示した。

まず、図４（ａ）に示すように、測色ポイントＰの位置に距離計８の測定点が来るようにセンサヘッド部１を制御部から移動指令を出して移動させる（図５中、Ｓ１１）。その位置で、距離計８で鋼板Ｓまでの距離Ｈを測定する（Ｓ１２）。なお、距離計８の測定値は、色差計７と鋼板Ｓとの距離間隔がわかるように、予め上下方向（鋼板法線方向）の位置関係も調整されている。また、距離計は色差計と同じ位置に配置されても良い。次に、図４（ｂ）に示すように、距離計８と色差計７の幅方向間隔Δｗに相当する距離を幅方向に、制御部から指令を出して、色差計７の測定位置が測色ポイントＰに来るように移動させる（Ｓ１３）。図４（ｂ）中、１２はセンサヘッド部１本体の移動方向を示す。

そして、予め色差計７の出力値が、鋼板サンプルの色値と一致するように調整した時の、鋼板Ｓと色差計７との間隔距離である基準距離Ｈ０との差ΔＨ（＝Ｈ０―Ｈ）を算出する（Ｓ１４）。そして、この距離変動分を補正するように、ΔＨに相当する量を色差計７を鋼板法線方向に移動させて、距離をＨ０にする（Ｓ１５）。
距離がＨ０になったら、反射光の受光量の測定をおこない、その測定データを色値演算部に入力して、色値を算出する（Ｓ１６）。Ｓ１７の判定で測定を継続する場合には、次の幅方向位置に距離計を合わせて測定を繰り返す（Ｓ１８）。

なお、幅方向位置を変更しない場合には、コイルが変わらない間は鋼板Ｓはほとんど形状が変化しないので、距離計測をしないか、その頻度を下げるかして、受光量の測定を繰り返すのみでも構わない。また、一度測定した幅位置では距離計測を行わなくても構わない。
次に、本発明の第２実施の形態に係る測色方法を説明する。

第２実施の形態に係る測色方法は、センサヘッド部１に色差計７を固定した本発明の第２実施の形態に係る測色装置（図示せず）を用いて行うのが好適である。本発明の第２実施の形態に係る測色装置は、上記した本発明の第１実施の形態に係る測色装置において、センサヘッド部１に色差計７を固定して搭載すると共に、色値演算部２Ａに、距離計８の距離計測値に基づき、色差計７で得られる受光量を補正する受光量補正手段を備えたものである。

受光量補正手段は、色差計７から鋼板表面までの距離に対する受光量の変化を求めた、例えば図７に示す特性曲線とすることができる。
第２実施の形態に係る測色方法は、センサヘッド部１から物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて、色差計７が検出する受光量を補正し、色値計算を行うものである。図６に示すフロー図に基づいてその手順を説明する。

まず、測色ポイントＰの位置に距離計の測定点が来るようにセンサヘッド部１を制御部から移動指令を出して、移動させる（Ｓ２１）。その位置で、距離計８で鋼板表面までの距離Ｈを測定する（Ｓ２２）。次に、距離計８と色差計７の幅方向間隔Δｗに相当する距離を幅方向に、制御部から指令を出して、色差計７の測定位置が測色ポイントＰにあうように、移動させる（Ｓ２３）。

そして、反射光の受光量の測定を行い、その測定データを色値演算部２Ａに入力して、色値を算出する（Ｓ２４）。その際、図７に示す特性曲線に基づいて、間隔が離れることによる受光量の低減を補正して、基準位置での距離で測定した場合の受光量に換算して、色値の演算処理を行う（Ｓ２５）。そして、Ｓ２６の判定で測定を継続する場合には、次の幅方向位置に距離計を合わせて測定を繰り返す（Ｓ２７）。

以上の説明ではカラー鋼板製造ラインに適用したとして説明したが、距離補正が必要な測色を行う場合には、カラー鋼板に限らず、あらゆる移動する物体に対して本発明を適用することが可能である。

本発明に係る物体表面の測色装置をカラー鋼板製造ラインに適用した場合の概略配置図である。図１に示す物体表面の測色装置に具備したセンサヘッド部１の配置を示す概念図であり、鋼板Ｓの搬送方向と直交する幅方向からみた図である。同センサヘッド部１の配置を示す概念図であり、図２の左方から見た図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る物体表面の測色装置による測色方法を説明する概念図である。本発明の第１実施の形態に係る測色方法を説明するフロー図である。本発明の第２実施の形態に係る測色方法を説明するフロー図である。本発明の第２実施の形態に係る測色方法に用いた特性図である。

符号の説明

Ｓ鋼板（物体）
１センサヘッド部
２Ａ色値演算部
２Ｂ制御部
２演算・制御装置
３上位計算機
４ロール
５搬送方向
６焼付け処理装置
７色差計（投光手段及び受光手段）
７Ａ投光・受光窓
８距離計
９リニアガイド
１０レール（物体幅方向への移動手段）
１１幅方向
１２センサヘッド部の移動方向

Claims

色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、
前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、前記色差計を前記物体表面に対して接近、離隔して、前記色差計から前記物体表面までの距離を基準距離とした後、前記物体表面の色を測定することを特徴とする物体表面の測色方法。
色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、
前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、距離計測値に基づいて、前記色差計が検出する受光量を補正することを特徴とする物体表面の測色方法。
色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、
前記センサヘッド部に、前記色差計を物体表面に対して接近、離隔可能に搭載すると共に、色差計から物体表面までの距離を計測する距離計を搭載したことを特徴とする物体表面の測色装置。
色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、
前記センサヘッド部に、前記色差計を固定して搭載すると共に、色差計から前記物体表面までの距離を計測する距離計測手段を搭載し、
前記距離計測手段の距離計測値に基づき、前記色差計が検出する受光量を補正する受光量補正手段を備えたことを特徴とする物体表面の測色装置。