JP2019120605A - 塗装検査装置、及び塗装検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装面における塗装むらを適切に検査できる塗装検査装置を提供する。【解決手段】塗装検査装置１は、塗装面において、各塗装対象領域の少なくとも一部を含む、所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域を設定する測定領域設定部１０と、測定領域を長手方向に沿って複数の区画に分割し、分割された区画毎に輝度値を測定する輝度値測定部２０と、測定された輝度値に基づいて、測定領域内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成部３０と、輝度プロファイルに基づいて、塗装面の塗装むらの判定基準となる基準プロファイルを算定する算定部４０と、輝度プロファイルと基準プロファイルとの比較結果に基づいて塗装面における塗装むらの良否判定を行う判定部５０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、塗装対象面を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域毎に順次、塗装して形成された塗装面における複数の塗装対象領域の間の塗装むらを検査する塗装検査装置、及び塗装検査方法に関する。

例えば製品の製造過程において、製品の表面に対して塗装が施される場合がある。このような塗装は、製品の大きさや塗装装置の能力に応じて、製品に塗装を施す領域を複数に分けて行うことがある。このように複数に分けて塗装を行うと、領域毎に塗装むらが発生する可能性がある。そこで、従来、このような塗装むらの有無を検査する技術が検討されてきた（例えば特許文献１及び２）。

特許文献１には、スプレーガンを用いて被塗布面に塗布した塗布像の塗装むらの良否を判定する塗装むらの判定方法が記載されている。この塗装むらの判定方法では、塗布像を画像データとして取り込み、取り込んだ塗布像の画像データを所定の階調に区分して帯状のモノクロ処理画像を求める。この帯状のモノクロ処理画像から明度分布データを取得し、この明度分布データに基づいて塗装むらの良否を判定する。

特許文献２には、塗装ムラを検査する塗装むら検査装置が記載されている。この塗装むら検査装置は、所定の角度で光が照射された塗装面の画像を画像データとして取り込み、取り込まれた画像データに基づくラインプロファイルの解析を行って、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出し、当該評価値をあらかじめ設定された基準値と比較して塗装むらの発生の有無を判定している。

特開２００９−１１５６００号公報 特開２０００−２０５８４６号公報

例えば、塗装によっては、光輝材を含んだ塗料が用いられることがある。このような塗装では、塗装が施された部位によって塗料や光輝材の濃淡差が大きいと塗装むら不良となる。一方、塗装が施された部位同士の塗料や光輝材の濃淡差が小さければ、光輝材が均一な状態であれば、良品となる。これを特許文献１及び２に記載される明度分布データやラインプロファイル（以下「プロファイル」とする）で示すと、塗装むら不良の場合にはプロファイルは波の高さや幅が様々な波状になり、良品の場合は高さや幅が一様な形状となる。

特許文献１に記載の技術は、明度分布データを階調差に基づき評価しているため、例えば塗装を行う領域を複数に分けて行った場合、塗装むらの評価に対する判定精度が低くなる可能性がある。また、特許文献２に記載の技術は、塗装ムラに関する定量的な評価をするにあたり、輝度値の最大値と最小値との差異に基づき行っているため、係る場合、部位毎に適切に判定できているとは言い難い。

一方、人による目視で塗装むらの良否を判定する場合には、濃淡の大小のみでなく、部位による濃淡の幅や数を考慮して判定することができるが、特許文献１及び２に記載の技術は、いずれも上記幅や数に対して判定精度が低く、その判定結果が人による判定と一致しない場合があり、適切に判定できているとは言い難い。

そこで、塗装面における塗装むらを適切に検査することが可能な塗装検査装置、及び塗装検査方法が求められる。

本発明に係る塗装検査装置の特徴構成は、塗装対象面を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域毎に順次、塗装して形成された塗装面における複数の前記塗装対象領域の間の塗装むらを検査する塗装検査装置であって、前記塗装面において、各塗装対象領域の少なくとも一部を含む、前記所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域を設定する測定領域設定部と、前記測定領域を前記長手方向に沿って複数の区画に分割し、分割された前記区画毎に輝度値を測定する輝度値測定部と、測定された前記輝度値に基づいて、前記測定領域内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成部と、前記輝度プロファイルに基づいて、前記塗装面の前記塗装むらの判定基準となる基準プロファイルを算定する算定部と、前記輝度プロファイルと前記基準プロファイルとの比較結果に基づいて前記塗装面における前記塗装むらの良否判定を行う判定部と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、長手方向の長尺領域を複数に区画に分割しているので、輝度プロファイルと基準プロファイルとを比較することで、塗装面の塗装むらを定量的に適切に判定することが可能となる。したがって、塗装面における塗装むらを適切に検査することができる。

また、前記算定部は、前記塗装面毎に前記輝度プロファイルを近似して前記基準プロファイルを算定すると好適である。

一般的に、製品毎に輝度が異なる。すなわち、明るい色味の製品や暗い色味の製品がある。本構成によれば、製品全体の輝度の変化に応じた良品の基準プロファイルを算定できるため、製品全体の輝度の変化を含まず、製品内の輝度の変化のみを捉えることが可能となる。したがって、より人の目視判断に近い塗装むらの良否判定を行うことが可能となる。

また、前記判定部は、前記輝度プロファイル及び前記基準プロファイルの差分を積算した積算値と予め設定された閾値との比較結果に基づいて前記塗装むらの良否判定を行うと好適である。

輝度プロファイル及び基準プロファイルの差分を積算した積算値は、輝度プロファイルと基準プロファイルとの差異の面積和にあたる。例えば輝度プロファイルの縦軸を輝度、横軸を座標（測定位置）で構成すると、このような面積和は、輝度、測定位置の特徴を含んだ値となる。一方、塗装むら不良を輝度プロファイルで表すと、塗装むらの濃淡の大小は輝度、塗装むらの濃淡の幅や数は測定位置に関する特徴であるから、上記面積和は濃淡の大小、幅、数の特徴を含んだ評価指標とみなすことができる。したがって、このような面積和に基づき塗装むらの良否判定を行うことで、より人の目視に近い良否判定を行うことが可能となる。

また、本発明に係る塗装検査方法の特徴構成は、塗装対象面を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域毎に順次、塗装して形成された塗装面における複数の前記塗装対象領域の間の塗装むらを検査する塗装検査方法であって、前記塗装面において、各塗装対象領域の少なくとも一部を含む、前記所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域を設定する測定領域設定ステップと、前記測定領域を前記長手方向に沿って複数の区画に分割し、分割された前記区画毎に輝度値を測定する輝度値測定ステップと、測定された前記輝度値に基づいて、前記測定領域内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成ステップと、前記輝度プロファイルに基づいて、前記塗装面の前記塗装むらの判定基準となる基準プロファイルを算定する算定ステップと、前記輝度プロファイルと前記基準プロファイルとの比較結果に基づいて前記塗装面における前記塗装むらの良否判定を行う判定ステップと、を備えている点にある。

このような塗装検査方法であっても、上述した塗装検査装置と実質的に差異はなく、塗装検査装置と同様の効果を奏することが可能である。

塗装対象面の塗装について示す図である。 撮像画像を取得する撮像システムを示した図である。 塗装検査装置の構成を示すブロック図である。 塗装面に設定される測定領域を示す図である。 輝度プロファイル及び基準プロファイルの一例を示す図である。 輝度プロファイル及び基準プロファイルの一例を示す図である。 判定部による判定を示す図である。 分光測色計を用いた輝度値の測定を示す図である。

以下、本実施形態の塗装検査装置１（図３参照）について説明する。塗装検査装置１は、塗装対象面３（図１参照）を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域４（図１参照）毎に順次、塗装して形成された塗装面６（図１参照）における複数の塗装対象領域の間の塗装むらを検査することができるように構成されている。「所定の方向に沿って複数に分割」するとは、所定の方向に対して垂直な方向に沿って分割、或いは、所定の方向と交差する方向に沿って分割することをいう。

図１には、塗装検査装置１により検査される検査対象物２が示される。この検査対象物２には塗装が施されるが、この塗装は塗装前の検査対象物２の表面に設定された面に行われる。この面が上記塗装対象面３に相当する。塗装対象面３に塗装を行うにあたり、塗装対象面３が所定の方向（本実施形態では、図１における第１方向に対して垂直な方向）に沿って分割された複数の塗装対象領域４が設定される。本実施形態では、この塗装対象領域４毎に塗料が噴射ユニット５から噴射され、塗装される。所定の塗装対象領域４（例えば塗装対象領域４Ａ）の塗装が終了すると、噴射ユニット５が移動、或いは、塗装対象面３が移動し、塗装対象領域４Ｂの塗装が行われる。これを繰り返し、塗装対象領域４Ｃ、塗装対象領域４Ｄ、塗装対象領域４Ｅが順次、塗装される。本実施形態では、このように塗装対象面３の各塗装対象領域４を塗装して形成された面を、塗装面６と称して説明する。

ここで、塗装対象面３を鑑みた場合、当該塗装対象面３は、複数の塗装対象領域４毎に塗装される。このため、複数の塗装対象領域同士に塗装むらが生じる可能性がある。本塗装検査装置１は、このような塗装むらの良否判定を行う。

以下、塗装検査装置１による塗装むらの良否判定について説明するが、本実施形態では、塗装むらの良否判定は上記塗装面６をカメラ９１で撮像して取得した撮像画像を用いて行われる。図２には、このような撮像画像を取得する撮像システム１００の模式図が示される。塗装面６に対し、光源９０から光を照射する。塗装面６から所定距離だけ離間した位置にカメラ９１が設けられ、このカメラ９１により光が照射された塗装面６を撮影する。本実施形態では、このように撮影して得られた撮像画像を使って塗装面６の塗装むらの良否判定を行う。

図３は、塗装検査装置１の構成を模式的に示したブロック図である。図３に示されるように、塗装検査装置１は、測定領域設定部１０、輝度値測定部２０、輝度プロファイル生成部３０、算定部４０、判定部５０の各機能部を備えて構成され、これらの機能部は上述した塗装むらの検査処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

測定領域設定部１０は、塗装面６において、各塗装対象領域４の少なくとも一部を含む、所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域Ｒを設定する。塗装面６とは、上述したように塗装された面であり、図４の（ａ）にはカメラ９１で取得された撮像画像における塗装面６が示される。本実施形態では、塗装面６は塗装対象領域４Ａ−４Ｅから構成される。したがって、各塗装対象領域４とは、塗装対象領域４Ａ−４Ｅが相当する。各塗装対象領域４の少なくとも一部を含むとは、塗装対象領域４Ａ−４Ｅの夫々について、一部或いは全部を含むことを言う。所定の方向とは、塗装対象面３において塗装対象領域４Ａ−４Ｅを設定すべく複数に分割した方向、すなわち複数の塗装対象領域４が並ぶ方向であり、上述した第１方向にあたる。この第１方向を長手方向として測定領域Ｒが撮像画像における塗装面６上に仮想的に設定される。本実施形態では、第１方向と平行な方向に沿った塗装対象領域４Ａ及び塗装対象領域４Ｅの夫々の一部と、第１方向と平行な方向に沿った塗装対象領域４Ｂ−４Ｄの夫々の全部とを含んで撮像画像上に測定領域Ｒが設定される。

このような塗装面６において、各塗装対象領域４の少なくとも一部を含む、所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域Ｒを設定する工程は、塗装検査方法における測定領域設定ステップと称される。

輝度値測定部２０は、測定領域Ｒを長手方向に沿って（長手方向に垂直な方向に沿って）複数の区画Ｓに分割し、分割された区画Ｓ毎に輝度値を測定する。長手方向とは第１方向である。図４の（ｂ）には、測定領域Ｒを第１方向に対して垂直な方向に沿って複数の区画Ｓに分割した図が示される。図４の（ｂ）の例では、区画ＳがＳ１−Ｓ８の合計８個に分割した例が示される。輝度値測定部２０はこれらの区画Ｓ１−Ｓ８の夫々について、輝度値を測定する。

ここで、輝度値の測定は公知であるので説明は省略するが、輝度値測定部２０は、各区画Ｓ１−Ｓ８の夫々について区画毎の平均輝度値を測定して輝度値測定部２０の測定結果とすることも可能であるし、各区画Ｓ１−Ｓ８の夫々における予め設定された位置（例えば各区画Ｓの中心位置等）について輝度値を測定して輝度値測定部２０の測定結果とすることも可能である。

このような測定領域Ｒを長手方向に沿って複数の区画Ｓに分割し、分割された区画Ｓ毎に輝度値を測定する工程は、塗装検査方法における輝度値測定ステップと称される。輝度値測定部２０の測定結果は、後述する輝度プロファイル生成部３０に伝達される。

輝度プロファイル生成部３０は、測定された輝度値に基づいて、測定領域Ｒ内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルＰを生成する。測定された輝度値とは、輝度値測定部２０により測定された測定領域Ｒに含まれる各区画Ｓ毎の輝度値であり、輝度値測定部２０から伝達される。輝度プロファイル生成部３０は、これらの輝度値を用いて輝度プロファイルＰを生成する。輝度プロファイルＰとは、上記のように測定領域Ｒ内の輝度値の変化を示すものであり、図５及び図６に一例が示される。本実施形態では、図５及び図６に示されるように、横軸を測定位置を示す座標とし、縦軸を測定して得られた輝度値としたグラフ（マップ）で構成される。図５及び図６では、測定値がプロット（黒丸）で示され、各プロットを繋いだ線が輝度プロファイルＰにあたる。

このような測定された輝度値に基づいて、測定領域Ｒ内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルＰを生成する工程は、塗装検査方法における輝度プロファイル生成ステップと称される。

算定部４０は、輝度プロファイルＰに基づいて、塗装面６の塗装むらの判定基準となる基準プロファイルＫを算定する。輝度プロファイルＰは、上述したように図５や図６に示されるような塗装面６の輝度値の変化を示すものである。塗装面６の塗装むらの判定基準とは、塗装面６において塗装むらが有るか否かを判定する指標にあたる。このような指標は、本実施形態では基準プロファイルＫと称される。

本実施形態では、算定部４０は、塗装面６毎に輝度プロファイルＰを近似して基準プロファイルＫを算定する。具体的には、輝度プロファイルＰを公知の多項式近似を用いて基準プロファイルＫを生成することが可能である。なお、次数は適宜設定すると良い。図５及び図６の夫々に示される輝度プロファイルＰに対して、算定した基準プロファイルＫが図５及び図６において一点鎖線で示される。

このような輝度プロファイルＰに基づいて、塗装面６の塗装むらの判定基準となる基準プロファイルＫを算定する工程は、塗装検査方法における算定ステップと称される。

判定部５０は、輝度プロファイルＰと基準プロファイルＫとの比較結果に基づいて塗装面６における塗装むらの良否判定を行う。輝度プロファイルＰは輝度プロファイル生成部３０により生成され、基準プロファイルＫは算定部４０により算定される。塗装面６における塗装むらとは、塗装面６において、塗料に含まれる光輝材の割合が不均一な状態であったり、当該光輝材が不均一に並んでいる状態であることをいう。

本実施形態では、判定部５０は、輝度プロファイルＰ及び基準プロファイルＫの差分を積算した積算値と予め設定された閾値との比較結果に基づいて塗装むらの良否判定を行う。図７は、判定部５０による判定手法を示した図である。図７には、輝度プロファイルＰ及び基準プロファイルＫの一例が示される。

まず、判定部５０は、輝度プロファイルＰ及び基準プロファイルＫの差分を算定する。輝度プロファイルＰ及び基準プロファイルＫの差分とは、基準プロファイルＫを基準とした輝度プロファイルＰの偏差にあたる。判定部５０は、この偏差を積算した積算値を求める。偏差の積算は積分値にあたり、より具体的には図７において、基準プロファイルＫと輝度プロファイルＰとで囲まれる部分（ハッチングを付した領域）の面積の総和にあたる。図７では、領域Ｚ１、領域Ｚ２、領域Ｚ３、領域Ｚ４、及び領域Ｚ５の夫々の面積の総和が相当する。係る面積の総和は、輝度プロファイルＰと基準プロファイルＫとの差の絶対値を積算することにより算定可能である。

判定部５０は、基準プロファイルＫと輝度プロファイルＰとで囲まれる部分の面積の総和を算定し、当該総和と予め設定された閾値とを比較し、その大小関係により塗装むらの良否判定を行う。判定部５０は、上記総和が閾値よりも大きい場合には塗装むらが大きいと判定し、上記総和が閾値以下である場合には塗装むらが規格内であると判定する。もちろん、判定部５０は、上記総和が閾値以上である場合に塗装むらが大きいと判定し、上記総和が閾値未満である場合に塗装むらが規格内であると判定することも可能である。いずれにしても、このような判定により塗装むらの良否判定を定量的に行うことが可能となる。

このような輝度プロファイルＰと基準プロファイルＫとの比較結果に基づいて塗装面６における塗装むらの良否判定を行う工程は、塗装検査方法における判定ステップと称される。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、輝度値測定部２０は、撮像画像における塗装面６に仮想的に設定された測定領域Ｒを複数に分割した区画Ｓ毎に輝度値を測定するとして説明した。しかしながら、輝度値の測定は、実製品上に仮想的に測定領域Ｒを設定して測定領域Ｒを複数に分割した区画Ｓ毎に輝度値を測定し、この輝度値による輝度プロファイルと基準プロファイルとに基づいて塗装むらの良否判定を行うことも可能である。

上記実施形態では、輝度値測定部２０が撮像画像を用いて、測定領域Ｒが複数に分割された区画Ｓ毎に輝度値を測定するとして説明したが、分光測色計８０を用いて輝度値を測定することも可能である。係る場合、図８に示されるように、分光測色計８０の測色領域８１を例えば直径１０ｍｍ程度に設定し、この測色領域８１を塗装面６上において所定の等ピッチｎで移動しながら測定することで、輝度プロファイルＰを生成することが可能である。係る場合、撮像画像を用いずに塗装面６の輝度値を測定することができるので、撮像システム１００に代えて、分光測色計８０を用いればよい。このような分光測色計８０による輝度値に基づき生成した輝度プロファイルＰを用いても、適切に塗装面６の塗装むらの良否判定を行うことが可能である。

上記実施形態では、輝度値測定部２０は測定領域Ｒを８つの区画Ｓに分割して、輝度値を測定するとして説明したが、８つ未満に測定領域Ｒを分割して輝度値を測定することも可能であるし、９つ以上に測定領域Ｒを分割して輝度値を測定することも可能である。

上記実施形態では、算定部４０は、塗装面６毎に輝度プロファイルＰを近似して基準プロファイルＫを算定するとして説明したが、基準プロファイルＫは塗装面６毎に算定せず、予め単一の基準プロファイルＫを設定しておいても良い。また、基準プロファイルＫは、予め用意した塗装むらが規格内であると判定された良品（１個又は複数個の平均）の輝度プロファイルＰの輝度値に対し、測定した輝度プロファイルＰとの残差平方和が最小となるような補正輝度値を加算した輝度プロファイルＰとしても良い。更には、このような補正輝度値を加算した輝度プロファイルＰに対して多項式近似を行って基準プロファイルＫを算定しても良い。なお、輝度プロファイルＰは、離散的なデータに限らず、連続的なデータであっても良い。

上記実施形態では、判定部５０は、輝度プロファイルＰ及び基準プロファイルＫの差分を積算した積算値と予め設定された閾値との比較結果に基づいて塗装むらの良否判定を行うとして説明したが、判定部５０は、輝度プロファイルＰ及び基準プロファイルＫの差分に基づき塗装むらの良否判定を行うように構成することも可能である。係る場合、各区画Ｓの差分の全てが、所定値以上であれば塗装むらがあると判定すると良い。係る場合でも塗装面６の塗装むらの良否判定を行うことが可能である。

本発明は、塗装対象面を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域毎に順次、塗装して形成された塗装面における複数の塗装対象領域の間の塗装むらを検査する塗装検査装置、及び塗装検査方法に用いることが可能である。

１：塗装検査装置
３：塗装対象面
４：塗装対象領域
６：塗装面
１０：測定領域設定部
２０：輝度値測定部
３０：輝度プロファイル生成部
４０：算定部
５０：判定部
Ｋ：基準プロファイル
Ｐ：輝度プロファイル
Ｒ：測定領域
Ｓ：区画

Claims (4)

1. 塗装対象面を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域毎に順次、塗装して形成された塗装面における複数の前記塗装対象領域の間の塗装むらを検査する塗装検査装置であって、
   前記塗装面において、各塗装対象領域の少なくとも一部を含む、前記所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域を設定する測定領域設定部と、
   前記測定領域を前記長手方向に沿って複数の区画に分割し、分割された前記区画毎に輝度値を測定する輝度値測定部と、
   測定された前記輝度値に基づいて、前記測定領域内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成部と、
   前記輝度プロファイルに基づいて、前記塗装面の前記塗装むらの判定基準となる基準プロファイルを算定する算定部と、
   前記輝度プロファイルと前記基準プロファイルとの比較結果に基づいて前記塗装面における前記塗装むらの良否判定を行う判定部と、
   を備える塗装検査装置。
2. 前記算定部は、前記塗装面毎に前記輝度プロファイルを近似して前記基準プロファイルを算定する請求項１に記載の塗装検査装置。
3. 前記判定部は、前記輝度プロファイル及び前記基準プロファイルの差分を積算した積算値と予め設定された閾値との比較結果に基づいて前記塗装むらの良否判定を行う請求項１又は２に記載の塗装検査装置。
4. 塗装対象面を所定の方向に沿って複数に分割して設定された塗装対象領域毎に順次、塗装して形成された塗装面における複数の前記塗装対象領域の間の塗装むらを検査する塗装検査方法であって、
   前記塗装面において、各塗装対象領域の少なくとも一部を含む、前記所定の方向を長手方向とする長尺状の測定領域を設定する測定領域設定ステップと、
   前記測定領域を前記長手方向に沿って複数の区画に分割し、分割された前記区画毎に輝度値を測定する輝度値測定ステップと、
   測定された前記輝度値に基づいて、前記測定領域内の輝度値の変化を示す輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成ステップと、
   前記輝度プロファイルに基づいて、前記塗装面の前記塗装むらの判定基準となる基準プロファイルを算定する算定ステップと、
   前記輝度プロファイルと前記基準プロファイルとの比較結果に基づいて前記塗装面における前記塗装むらの良否判定を行う判定ステップと、
   を備える塗装検査方法。

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