JP2023072346A - Quality determination device, quality determination method, surface treatment apparatus and surface treatment method - Google Patents

Quality determination device, quality determination method, surface treatment apparatus and surface treatment method Download PDF

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Abstract

To provide a quality determination device, a quality determination method, a surface treatment apparatus and a surface treatment method which can obtain a correct determination result of the quality of a portion irradiated with a laser beam in an object.SOLUTION: A quality determination device 60 used in a surface treatment apparatus 100 which performs surface treatment by irradiating an object 1 with a laser beam by a laser beam irradiation device 10, comprises: an image acquisition unit 30 which acquires a color image including light emitted by a surface when the surface being the object 1 is irradiated with the laser beam; and a determination unit 52 which determines the quality of the object by comparing color information on each pixel existing in a region assumed that the light emitted from the surface is located in the image acquired by the image acquisition unit 30 with a preset threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、品質判定装置、品質判定方法、下地処理装置及び下地処理方法に関し、特にレーザー照射によって対象物の付着物を除去する下地処理方法において使用する品質判定装置及び品質判定方法に関する。 The present invention relates to a quality determination apparatus, a quality determination method, a surface treatment apparatus, and a surface treatment method, and more particularly to a quality determination apparatus and quality determination method used in a surface treatment method for removing deposits on an object by laser irradiation.

例えば、橋梁等の鋼構造物の表面には、用途や機能に応じて、塗装、舗装、ライニング、樹脂シート等、種々の被膜が形成される。かかる被膜は、風雨に晒されることが多く、時間の経過とともに、劣化したり酸化物や汚れ等が付着したりすることとなる。鉄部に付着している汚れやさびを確実に落とさずに、塗料を塗布しても確実に塗料が付着しない場合があるので、すぐに剥がれてしまうなど、本来の耐久性を発揮することができない。その為、下地処理作業を行い、確実に汚れやさびを除去して密着性を向上させる必要がある。そこで、かかる被膜等を有する構造物等では、定期的に洗浄や剥離(下地処理作業を含む)等の除去作業を行い、必要に応じて、被膜の塗り替えや張り替え等の処理を行っている。 For example, on the surface of steel structures such as bridges, various coatings such as coating, pavement, lining, and resin sheets are formed according to their uses and functions. Such coatings are often exposed to the weather, and over time, they deteriorate or become contaminated with oxides, dirt, and the like. Even if the paint is applied without completely removing the dirt and rust attached to the iron part, the paint may not adhere to the iron part, so it will peel off immediately. Can not. For this reason, it is necessary to perform surface preparation work to reliably remove dirt and rust to improve adhesion. Therefore, in structures and the like having such coatings, etc., removal work such as cleaning and peeling (including surface treatment work) is performed periodically, and processing such as repainting and repapering of the coating is performed as necessary.

従来、対象物表面のさびや塗膜を除去する処理では、塗膜剥離剤やショトブラストによる塗膜剥離処理が行われていたが、作業環境及び作業効率が悪いばかりでなく、大量の除去物の回収・廃棄処理に問題があることから、レーザー照射によるさびの除去や塗膜剥離処理が提案されている。 In the past, in the process of removing rust and coating from the surface of the object, the coating was removed using a coating remover or shot blasting. Since there are problems with the collection and disposal of the rust, it has been proposed to remove the rust and remove the paint film by laser irradiation.

例えば、化学薬品を用いることなく、塗装膜の除去が可能な塗装膜除去方法、及びその塗装膜除去に適したレーザー処理装置として、レーザー光を集光し処理対象物の表面に照射するレンズと、レンズを支持し、処理対象物表面からレンズまでの高さを調節可能なレンズ支持機構と、処理対象物の表面のレーザー光照射部分にガスを吹き付けるガス噴出手段とを有し、ガスを吹き付けることにより、処理対象物の表面温度の上昇を抑制することができるようにしたレーザー処理装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。 For example, as a coating film removal method capable of removing a coating film without using chemicals, and a laser processing apparatus suitable for removing the coating film, a lens that collects laser light and irradiates it on the surface of the object to be processed. a lens support mechanism for supporting a lens and capable of adjusting the height from the surface of the object to be processed to the lens; There has been proposed a laser processing apparatus capable of suppressing an increase in the surface temperature of an object to be processed (see, for example, Patent Literatures 1 and 2).

特許文献1は、母材表面に付着物が付着している対象に対してレーザー光を照射することで、その付着物のみを除去するレーザークリーニング装置に関するものである。予め詳細な材料の分析・調査・施工の条件だしをすることなしに最適な付着物の除去施工を行うために、レーザー光にて対象物の母材の付着物を除去する除去過程を監視手段8で監視し、監視手段の出力信号から状況判断手段で除去状況を判断する。そして、制御手段は、状況判断手段の判断結果からレーザー光の照射条件を制御する。 Patent Literature 1 relates to a laser cleaning device that removes only the deposit by irradiating a laser beam on a target having the deposit adhered to the surface of the base material. Means for monitoring the removal process of removing deposits on the base material of the object with a laser beam in order to carry out the optimal removal of deposits without detailed material analysis, investigation, and setting of construction conditions in advance. 8, and the removal status is determined by the status determining means from the output signal of the monitoring means. Then, the control means controls the irradiation conditions of the laser light based on the determination result of the situation determination means.

また、特許文献2は、例えば火力発電プラントの主蒸気管、再熱蒸気管等の内面に水蒸気酸化によって発生するスケールをレーザ光照射により効率よく剥離除去する配管内表面処理方法に関するものである。パルスレーザ光を用いて配管内表面に形成されているスケールを遠隔操作により、短期間で能率よく、確実に除去するために、処理対象となる金属性配管の内面にパルスレーザ光を照射し、その配管の内表面に形成されているスケールに熱変化を与えることにより、スケールを配管の内表面から剥離させる。パルスレーザ光としてNd・YAGレーザ光の基本波もしくは2倍波以上の逓倍波、または銅蒸気レーザ光を適用する。照射ヘッドは、処理対象となる配管内で自走する自走ロボット7に搭載する。自走ロボットは、配管内で走行および停止可能な匍匐装置を備える。 Patent document 2 relates to a pipe inner surface treatment method for efficiently exfoliating and removing scale generated by steam oxidation on the inner surfaces of main steam pipes, reheat steam pipes, etc. of a thermal power plant, for example, by laser light irradiation. In order to remove scale formed on the inner surface of a pipe by remote control using a pulsed laser beam efficiently and reliably in a short period of time, the inner surface of the metal pipe to be treated is irradiated with a pulsed laser beam, By giving a thermal change to the scale formed on the inner surface of the pipe, the scale is peeled off from the inner surface of the pipe. As the pulsed laser light, a fundamental wave of Nd.YAG laser light, a double wave or more, or a copper vapor laser light is applied. The irradiation head is mounted on a self-propelled robot 7 which is self-propelled in the pipe to be treated. The self-propelled robot has a crawling device capable of traveling and stopping within the pipe.

特開2001-232315号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-232315 特開2002-224875号公報JP-A-2002-224875

ところで、上記特許文献1、2に記載の処理方法に基づいて、色センサによりレーザー光を対象物に照射した場合に、この対象物が発する線状の光部分の品質を判定しようとしても、色センサが取得した色情報が合算され、平均化処理されてしまう為、正確な品質の判定結果を得ることが難しい。即ち、色センサは対象物が発した光部分から一定の距離離れて配置されているが、離れて配置されていればそれだけ対象とする領域が対象物が発した光部分の周辺の領域まで広がってしまう。その結果、対象物が発した光部分のみならずその周辺の領域も含めた品質の判定結果が得られることになるため、対象物が発した光部分の正確な品質の判定結果が得られないという不都合があった。 By the way, based on the processing methods described in Patent Documents 1 and 2, when an object is irradiated with laser light by a color sensor, even if an attempt is made to determine the quality of a linear light portion emitted from the object, the color Since the color information acquired by the sensor is summed up and averaged, it is difficult to obtain an accurate quality determination result. That is, the color sensor is arranged at a certain distance from the light portion emitted by the object, and the farther apart the color sensor is arranged, the wider the target area is to the area around the light portion emitted by the object. end up As a result, the quality judgment result including not only the light portion emitted by the object but also the surrounding area is obtained, so the accurate quality judgment result of the light portion emitted by the object cannot be obtained. There was an inconvenience.

そこで、上述の如き従来の実情に鑑み、対象物のうちレーザー光を照射した部分の品質の正確な判定結果を得ることができる品質判定装置、品質判定方法、下地処理装置及び下地処理方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the conventional circumstances as described above, we provide a quality determination device, a quality determination method, a surface treatment device, and a surface treatment method that can obtain an accurate result of quality determination of a portion of an object that has been irradiated with a laser beam. intended to

本発明は、レーザー光照射装置により対象物にレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理装置において使用される品質判定装置であって、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得部と、上記画像取得部により取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定部とを備えることを特徴とする。 The present invention relates to a quality determination device used in a substrate processing apparatus that performs substrate processing by irradiating a laser beam onto an object using a laser beam irradiation device, wherein when the laser beam is irradiated onto the substrate that is the object, the an image acquisition unit that acquires a color image including light emitted from a background; color information of each pixel existing in an area where the light emitted from the background is assumed to be located in the image acquired by the image acquisition unit and set in advance. and a judgment unit for judging the quality of the object by comparing the threshold values.

本発明に係る品質判定装置において、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域とは、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間に変換することによって得られた明度値又は輝度値が所定値以上を示す対象物における領域であることとすることができる。 In the quality determination device according to the present invention, the region where the light emitted by the background is considered to be located is obtained by converting the RGB components of the color image acquired by the image acquisition unit into another color space. It can be defined as an area in the object whose lightness value or luminance value is equal to or greater than a predetermined value.

また、本発明に係る品質判定装置において、上記判定部は、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分をHSV空間に変換することによって得られた色相判定値で180~240の範囲内にある領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定するものとすることができる。 Further, in the quality determination device according to the present invention, the determination unit has a hue determination value within the range of 180 to 240 obtained by converting the RGB components of the color image acquired by the image acquisition unit into an HSV space. It is possible to determine that the quality of the object is good when the ratio of the area occupied by the area exceeds a predetermined value.

また、本発明に係る品質判定装置において、上記判定部は、上記画像取得部により順次取得された複数のカラー画像のうち品質が良好であると判定された複数の画像を用いて機械学習する機械学習部を備えるものとすることができる。 Further, in the quality determination device according to the present invention, the determination unit performs machine learning using a plurality of images determined to be of good quality among the plurality of color images sequentially acquired by the image acquisition unit. A learning unit may be provided.

本発明に係る下地処理装置は、レーザー光照射装置と、上記レーザー光照射装置を保持し、対象物の処理対象領域を含む作業領域内で上記レーザー光照射装置を移動させる移動装置と、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得部と、上記画像取得部により取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定部と、上記レーザー光照射装置と上記移動装置の動作を制御する制御装置と、を備え、上記制御装置は、上記判定部により処理品質が不十分と判定された部分において、上記レーザー光照射装置により再度レーザー照射を実施することで、対象物全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を行うことを特徴とする。 A substrate processing apparatus according to the present invention includes a laser beam irradiation device, a moving device that holds the laser beam irradiation device and moves the laser beam irradiation device within a work area including a processing target region of an object, and a laser beam. and an image acquisition unit that acquires a color image including light emitted by the base when the base, which is an object, is irradiated with the light emitted by the base in the image acquired by the image acquisition unit. a judgment unit that judges the quality of an object by comparing color information of each pixel present in an area with a preset threshold value; and a control device that controls operations of the laser beam irradiation device and the movement device. The control device causes the laser beam irradiation device to irradiate the laser beam again on the portion determined to be insufficient in processing quality by the determination unit, thereby obtaining a base having a predetermined base processing quality for the entire object. It is characterized by processing.

本発明に係る下地処理装置において、上記制御装置は、上記画像取得部により取得された上記対象物の表面の画像から得られた色情報に基づいて、上記レーザー光照射装置により上記対象物に照射するレーザー密度を修正するものとすることができる。 In the surface preparation apparatus according to the present invention, the control device irradiates the object with the laser beam irradiation device based on the color information obtained from the image of the surface of the object acquired by the image acquisition unit. The laser density to be applied may be modified.

本発明は、レーザー光照射装置により対象物にレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理方法において使用される品質判定方法であって、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得工程と、上記画像取得工程において取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定工程と、を有することを特徴とする。 The present invention relates to a quality determination method used in a substrate treatment method in which an object is irradiated with a laser beam by a laser beam irradiation device to perform substrate treatment, and when the laser beam is irradiated onto the substrate, which is the object, the quality determination method is used. an image acquisition step of acquiring a color image including light emitted by a background; and color information of each pixel existing in an area where the light emitted by the background is assumed to be located in the image acquired in the image acquisition step and set in advance. and a determination step of comparing the determined threshold values to determine the quality of the object.

本発明に係る品質判定方法では、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域とは、上記画像取得工程において取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間に変換することによって得られた明度値又は輝度値が所定値以上を示す対象物における領域であるものとすることができる。 In the quality determination method according to the present invention, the region where the light emitted by the background is considered to be located is obtained by converting the RGB components of the color image acquired in the image acquisition step into another color space. It can be defined as an area in the object whose lightness value or luminance value is equal to or greater than a predetermined value.

また、本発明に係る品質判定方法では、上記判定工程では、上記画像取得工程において取得されたカラー画像のRGB成分をHSV空間に変換することによって得られた色相判定値で180~240の範囲内にある領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定するものとすることができる。 Further, in the quality determination method according to the present invention, in the determination step, the hue determination value obtained by converting the RGB components of the color image acquired in the image acquisition step into the HSV space is within the range of 180 to 240 It is possible to determine that the quality of the object is good when the ratio of the area occupied by the area exceeds a predetermined value.

また、本発明に係る品質判定方法では、上記判定工程は、上記画像取得工程において順次取得された複数のカラー画像のうち品質が良好であると判定された複数の画像を用いて機械学習する機械学習工程を備えるものとすることができる。 Further, in the quality determination method according to the present invention, in the determination step, machine learning is performed using a plurality of images determined to be of good quality among the plurality of color images sequentially acquired in the image acquisition step. A learning process may be provided.

本発明は、対象物の付着物を除去あるいは対象物表面の状態を変化させる下地処理方法であって、上記対象物にレーザー光照射装置によりレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理工程と、画像取得部により取得された、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する処理品質判定工程と、を有し、上記処理品質判定工程において、処理品質が不十分と判定された処理対象領域に対し、上記レーザー光照射装置により再度レーザー照射を実施することで、対象物全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を行うことを特徴とする。 The present invention is a surface treatment method for removing deposits on an object or changing the state of the surface of the object, comprising: a surface treatment step of irradiating the object with a laser beam from a laser beam irradiation device to perform the surface treatment; , each pixel existing in an area where the light emitted by the background is considered to be located in the color image obtained by the image acquisition unit and including the light emitted by the background when the base is irradiated with the laser light. and a processing quality determining step for determining the quality of the object by comparing the color information of and a preset threshold value, and in the processing target region determined to have insufficient processing quality in the processing quality determining step On the other hand, the present invention is characterized in that a base treatment having a predetermined base treatment quality is performed on the entire object by performing laser irradiation again with the above-described laser beam irradiation device.

本発明に係る下地処理方法では、上記下地処理工程では、上記対象物にレーザー光を照射するレーザー光照射装置を移動装置により保持して、上記対象物の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、上記レーザー光照射装置により上記対象物にレーザー光を照射して下地処理を行うものとすることができる。 In the surface treatment method according to the present invention, in the surface treatment step, a laser light irradiation device for irradiating the object with a laser beam is held by a moving device and moved within a work area including the processing target region of the object. Then, the laser beam irradiation device can be used to irradiate the object with a laser beam to perform a base treatment.

また、本発明に係る下地処理方法では、上記処理品質判定工程において上記画像取得部により取得された上記対象物のカラー画像に基づいて、上記対象物に照射するレーザー密度を修正するものとすることができる。 Further, in the surface treatment method according to the present invention, the laser density with which the object is irradiated is corrected based on the color image of the object acquired by the image acquisition unit in the process quality determination step. can be done.

以上説明したように本発明によれば、対象物の品質の判定精度を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of determining the quality of an object.

本発明の第1の実施形態に係る下地処理装置の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図2(a)は、対象物の分割の例を示す模式図であり、図2(b)は、対象物の一の領域の画素を示す模式図である。FIG. 2(a) is a schematic diagram showing an example of division of an object, and FIG. 2(b) is a schematic diagram showing pixels in one area of the object. 上記下地処理装置に備えられた2軸のガルバノミラー機構の構造を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the biaxial galvanomirror mechanism with which the said base-coat processing apparatus was equipped. この下地処理装置により実行される3次元近似された分割要素に対して順番にレーザー照射する様子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which laser irradiation is sequentially performed on divided elements that have been three-dimensionally approximated by this surface treatment apparatus; 品質判定作業の手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a procedure of quality judgment work; 判定結果の一例を示す図であり、図6(a)は、判定結果が不良な例を示した図であり、図6(b)は、判定結果が良好な例を示した図である。It is a figure which shows an example of a determination result, Fig.6 (a) is a figure which showed the example of a bad determination result, and FIG.6(b) is a figure which showed the example of a good determination result. 対象物を分割した全ての要素に対して、品質判定を行う上記下地処理装置により実行される下地処理作業の手順を示すフローチャートである。5 is a flow chart showing the procedure of the surface preparation work performed by the surface preparation apparatus that performs quality judgment on all the elements obtained by dividing the object; 対象物を分割した全ての要素において、集約した要素群に対して、上記下地処理装置により実行される下地処理作業の手順を示すフローチャートである。5 is a flow chart showing the procedure of a surface treatment operation performed by the surface treatment apparatus on a group of elements that are aggregated in all the elements obtained by dividing the object. 上記下地処理装置による下地処理作業における処理品質とレーザー密度(スポット径)の関係を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between processing quality and laser density (spot diameter) in the surface treatment work by the surface treatment apparatus. 作業者がレーザーヘッド部を手に持って行う下地処理作業の手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the procedure of a base treatment work performed by an operator holding the laser head portion in hand. 本発明の第2の実施形態に係る下地処理装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention;

<第1の実施形態>
まず本発明の第1の実施形態に係る品質判定装置、品質判定方法、下地処理装置及び下地処理方法について説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
<First embodiment>
First, a quality determination device, a quality determination method, a base processing device, and a base processing method according to the first embodiment of the present invention will be described. Note that common constituent elements will be described by attaching common reference numerals in the drawings. Further, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.

本発明は、例えば図1のブロック図に示すように、移動装置により下地処理作業を行う下地処理装置100に適用される。なお、下地処理作業には品質判定作業が含まれていてもよい。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a substrate processing apparatus 100 that performs substrate processing work using a moving device, as shown in the block diagram of FIG. 1, for example. Note that the surface preparation work may include quality judgment work.

下地処理作業用の移動装置は、多関節リンクから構成されるマニピュレータロボット、3軸(X,Y,Z)から構成される3軸ロボット、搬送ライン方向を1軸としそれ以外の2方向の2軸からなるロボット、あるいは移動台車による搬送装置なども含めたものであり、この下地処理装置100では、ロボットアーム21とロボット制御部22からなるマニピュレータロボット20が採用されている。なお、移動装置は、ロボット及びレーザー光照射部の保持部が機械的に移動する設備でも適用可能である。 A manipulator robot composed of articulated links, a three-axis robot composed of three axes (X, Y, Z), and two robots in two directions, one axis being in the direction of the transfer line and the other two, are used as moving devices for surface preparation work. It also includes a robot consisting of a shaft or a transfer device using a mobile cart. Note that the moving device can also be applied to a facility in which a robot and a holding portion of the laser beam irradiation portion are mechanically moved.

この下地処理装置100は、レーザー光照射装置10をマニピュレータロボット20に持たせてレーザー光の照射によって対象物1からスケール、錆等の付着物を除去する下地処理作業を行うとともに、レーザー光を対象物1に照射した場合に対象物1である下地が発する線状の光(アブレーション光)の部分の色を判定することにより付着物が十分に除去されたかどうか、即ち対象物1の品質を判定するもので、レーザー光照射装置10、マニピュレータロボット20、画像取得部30、統括制御装置50、記憶部54、品質判定装置60などからなる。 This substrate processing apparatus 100 carries out a substrate processing operation of removing deposits such as scale and rust from an object 1 by irradiating a manipulator robot 20 with a laser beam irradiation device 10 and irradiating the object 1 with a laser beam. By determining the color of the portion of the linear light (ablation light) emitted from the base of the object 1 when the object 1 is irradiated, it is determined whether the adhering matter has been sufficiently removed, that is, the quality of the object 1. It consists of a laser light irradiation device 10, a manipulator robot 20, an image acquisition unit 30, an integrated control device 50, a storage unit 54, a quality determination device 60, and the like.

レーザー光照射装置10は、レーザー発振部11と、このレーザー発振部11に光ファイバー12を介して接続されたレーザーヘッド部13からなる。このレーザー光照射装置10は、統括制御装置50に備えられたレーザー制御部51により動作が制御され、レーザー発振部11によりレーザー光を発生し、レーザーヘッド部13から出射して、対象物1に照射する。 The laser beam irradiation device 10 comprises a laser oscillation section 11 and a laser head section 13 connected to the laser oscillation section 11 via an optical fiber 12 . The operation of the laser beam irradiation device 10 is controlled by a laser control unit 51 provided in an integrated control unit 50 , a laser beam is generated by a laser oscillation unit 11 , emitted from a laser head unit 13 , and emitted onto an object 1 . Irradiate.

また、マニピュレータロボット20は、多関節のロボットアーム21を備え、ロボットアーム21の先端部21Aに上記レーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13とともに画像取得部30が取り付けられている。 The manipulator robot 20 has an articulated robot arm 21 , and an image acquisition section 30 is attached to the distal end portion 21 A of the robot arm 21 together with the laser head section 13 of the laser beam irradiation device 10 .

ここで、画像取得部30は、ロボットアーム21の先端部21Aにレーザーヘッド部13とともに取り付けられている場合を示しているが、本ケースのみに限定されるものではない。例えば、画像取得部30は、上記対象物1の処理対象領域内にあって、上記対象物1の表面状況を示すカラー画像(RGB画像)を取得することができる位置であれば、マニピュレータロボット20とは別の位置に独立して設置し、対象物1の表面状況を示すカラー画像を取得する方法もある。 Here, although the image acquisition unit 30 is attached to the distal end portion 21A of the robot arm 21 together with the laser head unit 13, it is not limited to this case. For example, if the image acquisition unit 30 is located within the processing target region of the object 1 and can acquire a color image (RGB image) showing the surface condition of the object 1, the manipulator robot 20 There is also a method in which a color image showing the surface condition of the object 1 is obtained by installing it independently at a different position.

このマニピュレータロボット20は、ロボット制御部22による制御によって、上記ロボットアーム21の先端部21Aを、所定の作業範囲内を自由に移動させ、前方の実質的な立体角で任意の方向に向けることができるようになっている。 The manipulator robot 20 is controlled by the robot control unit 22 to freely move the distal end portion 21A of the robot arm 21 within a predetermined working range and direct it in any direction with a substantial solid angle forward. It is possible.

即ち、マニピュレータロボット20は、上記ロボットアーム21の先端部21Aに取り付けられた上記画像取得部30とともに上記レーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13を保持し、対象物1の処理対象領域を含む上記ロボットアーム21による作業領域内で上記画像取得部30とともに上記レーザーヘッド部13を移動させ、作業範囲内の任意の位置において、上記レーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13により前方の任意の方向に向けてレーザー光を照射して対象物1の下地処理を行うとともに品質判定を行う際、下地処理中の対象物1の表面状況を示すカラー画像を画像取得部30により取得することができるようになっている。ここで、上記レーザーヘッド部13は、対象物1の表面から所定のレーザー密度を得るスポット径を決める照射距離だけ離れた位置に移動する。 That is, the manipulator robot 20 holds the laser head portion 13 of the laser beam irradiation device 10 together with the image acquisition portion 30 attached to the distal end portion 21A of the robot arm 21, and the manipulator robot 20 includes the processing target region of the object 1. The laser head unit 13 is moved together with the image acquisition unit 30 within the work area by the robot arm 21, and the laser head unit 13 of the laser beam irradiation device 10 moves the laser head unit 13 forward in any desired direction at any position within the work area. When irradiating a laser beam to perform surface treatment of the object 1 and performing quality judgment, the image acquisition unit 30 can acquire a color image showing the surface condition of the object 1 during the surface treatment. It's becoming Here, the laser head unit 13 moves to a position separated from the surface of the object 1 by an irradiation distance that determines a spot diameter for obtaining a predetermined laser density.

記憶部54には、画像取得部30により取得されたカラー画像のHSV色空間における色相(Hue)、彩度(Saturation)、明度(Value)の値が記憶されている。なお、記憶部54には、カラー画像のRGB成分により求められる輝度の値が記憶されてもよい。 The storage unit 54 stores values of hue (Hue), saturation (Saturation), and lightness (Value) in the HSV color space of the color image acquired by the image acquisition unit 30 . Note that the storage unit 54 may store luminance values obtained from the RGB components of the color image.

HSV色空間における色相の値(HSV色相判定値)を取得する手法について、図2を用いて説明する。図2(a)は、対象物1の全体領域を示した図であり、図2(b)は画像取得部30により取得された対象物1の一部のカラー画像の模式図である。 A method of acquiring a hue value (HSV hue determination value) in the HSV color space will be described with reference to FIG. 2(a) is a diagram showing the entire area of the object 1, and FIG. 2(b) is a schematic diagram of a partial color image of the object 1 acquired by the image acquiring unit 30. FIG.

図2(a)に示すように、下地処理作業はいくつかの領域に分けて行われることが一般的である。例えば、領域A1の下地処理が終了したら領域B1の下地処理を行う、というように、対象物1において順次複数の領域について下地処理を行う。なお、図2(a)には対象物1が25個の領域に分割される例を示しているが、領域の分割の手法については特に限定されるものではなく、対象物1のサイズにより適宜決定されればよい。品質判定処理は、下地処理中の対象物1にレーザー光を照射して下地が発する光を含む画像を取得して分析することにより行う。 As shown in FIG. 2(a), the surface preparation work is generally divided into several areas. For example, after finishing the surface treatment of the area A1, the surface treatment of the area B1 is performed. Note that FIG. 2A shows an example in which the object 1 is divided into 25 regions, but the method of dividing the regions is not particularly limited, and the size of the object 1 can be determined as appropriate. It should be decided. The quality determination process is carried out by irradiating laser light onto the object 1 in the process of undercoating and acquiring and analyzing an image including light emitted by the undercoating.

図2(b)に、画像取得部30により取得されたカラー画像P1の一例を示す。カラー画像P1は、領域A1を対象としてレーザー光を対象物1に照射することにより下地が発する光を含むカラー画像である。カラー画像P1は、画像取得部30により所定のフレームレート(例えば、30フレーム/秒、60フレーム/秒等)で取得された画像である。 FIG. 2B shows an example of the color image P1 acquired by the image acquisition section 30. As shown in FIG. The color image P1 is a color image including light emitted from the background when the object 1 is irradiated with laser light targeting the area A1. The color image P1 is an image acquired by the image acquisition unit 30 at a predetermined frame rate (eg, 30 frames/second, 60 frames/second, etc.).

図2(b)に示すように、カラー画像P1は、複数の画素(a、1),(b、1),(c、1)…(m、n)により構成されている。データ処理部52は、カラー画像P1の全領域に亘って、各画素(a、1),(b、1),(c、1)…(m、n)のHSV色相判定値を取得する。同様に、データ処理部52は、カラー画像P1以外の他のカラー画像についても、各画素のHSV色相判定値を取得する。 As shown in FIG. 2B, the color image P1 is composed of a plurality of pixels (a, 1), (b, 1), (c, 1) . . . (m, n). The data processing unit 52 acquires the HSV hue determination values of each pixel (a, 1), (b, 1), (c, 1) . . . (m, n) over the entire area of the color image P1. Similarly, the data processing unit 52 acquires the HSV hue determination value of each pixel for color images other than the color image P1.

更に、記憶部54には、対象物の品質が良好であるか否かの基準に用いられる閾値(HSV色相判定値)が記憶されている。閾値は、品質判定(色判定)のための所定の値であり、例えば赤・緑・青の面積の合計を100%とした場合に、(赤、緑、青)=(15%、15%、70%)のように青の値が全体に占める割合の値のことである。図2(b)において、下地が発する光部分は、(a、7)と(m、6)を結ぶ線上に位置しており、この下地が発する光部分に含まれる各色の面積の割合の合計値を100%とした場合、青色の面積の割合が70%となるように閾値を設定すればよい。ここでいう「青色の面積」とは、例えばカラー画像のRGB成分をHSV空間に変換することによって得られた色相値で180~240の範囲内にある領域のことである。なお、赤は色相値で-60~60の範囲を示し、緑は色相値で60~180の範囲を示す。 Further, the storage unit 54 stores a threshold value (HSV hue determination value) used as a criterion for determining whether or not the quality of the object is good. The threshold value is a predetermined value for quality judgment (color judgment). , 70%). In FIG. 2(b), the light portion emitted by the base is located on the line connecting (a, 7) and (m, 6), and the total area ratio of each color included in the light portion emitted by the base is If the value is 100%, the threshold may be set so that the ratio of the blue area is 70%. The “blue area” referred to here is an area within the range of 180 to 240 in terms of hue values obtained by converting the RGB components of a color image into the HSV space, for example. Red indicates a hue value in the range of -60 to 60, and green indicates a hue value in the range of 60 to 180.

対象物へのレーザー光の照射回数が少ない状態では、下地が発する光部分は赤色が中心であるが、対象物へのレーザー光の照射回数が20回あるいは30回と増加するにつれて、即ち、試験片から付着物が除去されるにつれて、下地が発する光部分は青寄りの色へと変化する。そのため、下地が発する光部分に含まれる青色の面積割合が一定の値を超えると、スケール、錆等の付着物が除去されたとみなし、その時の値を閾値に設定すればよい。 When the number of laser light irradiations to the object is small, the light portion emitted by the base is mainly red. As the deposit is removed from the strip, the light portion emitted by the substrate changes to a bluer color. Therefore, when the blue area ratio contained in the light portion emitted from the base exceeds a certain value, it is considered that deposits such as scale and rust have been removed, and the value at that time can be set as the threshold value.

なお、青色の面積の割合が70%となるような閾値は一例に過ぎず、閾値は任意の基準により設定することができる。例えば、閾値の値は、下地が発する光部分に含まれる色のうち青色が主となる色であると判断できる任意の値である。閾値は70%以下の値であってもよいが、青色の面積の割合が70%よりも大きければ大きいほど、それだけ対象物の品質の信頼性を向上させることができる。あるいは、カラー画像における付着物に相当する箇所の画素について、赤の面積の割合が高いことを考慮すると、閾値は、例えば赤の面積の割合が所定の割合(例えば20%)以下であるように設定してもよい。更に、赤、緑、青のうち、いずれか2以上の色の面積の値を基に閾値を設定してもよい。 It should be noted that the threshold at which the ratio of the blue area is 70% is merely an example, and the threshold can be set according to any criteria. For example, the threshold value is an arbitrary value with which it can be determined that blue is the main color among the colors included in the light portion emitted by the background. The threshold value may be a value of 70% or less, but the higher the percentage of the blue area is than 70%, the more reliable the quality of the object can be. Alternatively, considering that the ratio of the red area is high for the pixels corresponding to the adhering matter in the color image, the threshold is set so that the ratio of the area of red is, for example, a predetermined ratio (for example, 20%) or less. May be set. Furthermore, the threshold value may be set based on the area value of any two or more colors of red, green, and blue.

また、このレーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13には、図3に示すように、2つのモータ131X、131Yと2つのミラー132X、132Yからなる2軸のガルバノミラー機構130が設けられている。 In addition, as shown in FIG. 3, the laser head section 13 of the laser beam irradiation device 10 is provided with a biaxial galvanomirror mechanism 130 consisting of two motors 131X and 131Y and two mirrors 132X and 132Y. .

この2軸のガルバノミラー機構130は、レーザー発振部11から光ファイバー12を介して供給されるレーザー光LをX軸方向とY軸方向に独立してレーザーの反射角度を変更させて走査することができるようになっている。 The two-axis galvanomirror mechanism 130 can scan the laser light L supplied from the laser oscillator 11 through the optical fiber 12 by independently changing the reflection angle of the laser in the X-axis direction and the Y-axis direction. It is possible.

2軸のガルバノミラー機構130は、対象物1の処理対象領域内でレーザー光Lの照射位置を移動させるスキャン手段として機能する。 The two-axis galvanomirror mechanism 130 functions as scanning means for moving the irradiation position of the laser light L within the processing target region of the object 1 .

即ち、ミラー132Xは、モータ131XによりZ軸周りに回転することにより、対象物1に照射するレーザー光LをX軸方向に走査する。 That is, the mirror 132X is rotated around the Z-axis by the motor 131X, thereby scanning the object 1 with the laser light L in the X-axis direction.

また、ミラー132Yは、モータ131YによりX軸周りに回転することにより、対象物1に照射するレーザー光LをY軸方向に走査する。 Also, the mirror 132Y is rotated around the X-axis by the motor 131Y, thereby scanning the object 1 with the laser light L in the Y-axis direction.

なお、上記2軸のガルバノミラー機構130における二つのミラー132X、132Yは、それぞれポリゴンミラーに置き換えることができる。 The two mirrors 132X and 132Y in the two-axis galvanomirror mechanism 130 can be replaced with polygon mirrors.

即ち、レーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13の位置を固定した状態で、所定の範囲内を照射することができるようになっている。 That is, in a state where the position of the laser head portion 13 of the laser beam irradiation device 10 is fixed, the laser beam can be irradiated within a predetermined range.

なお、ガルバノミラーやポリゴンミラーによる走査では光軸が法線方向と一致するのは一点のみで、レーザー光Lの焦点位置は円弧状に位置することになるので、この2軸のガルバノミラー機構130は、テレセントリックf-θレンズ(あるいはテレセントリックf-θレンズと同等の光学特性を有するテレセントリック光学系)133を介してレーザー光Lを対象物1に照射するようになっている。即ち、カルバノミラー走査によるレーザー照射では、対象物1まで焦点距離が変化するので、レーザー処理能力の低下幅が小さい範囲内でレーザー光Lの照射位置を走査するように、レーザー照射範囲を制約する必要がある。 In scanning with a galvanometer mirror or a polygon mirror, the optical axis coincides with the normal direction only at one point, and the focal position of the laser light L is positioned in an arc. irradiates the object 1 with laser light L through a telecentric f-θ lens (or a telecentric optical system having optical characteristics equivalent to the telecentric f-θ lens) 133 . That is, in the laser irradiation by scanning with the carbonometer mirror, the focal length changes to the object 1, so it is necessary to restrict the laser irradiation range so that the irradiation position of the laser light L is scanned within a range in which the decrease in the laser processing capacity is small. There is

また、上記ロボットアーム21の先端部21Aに上記レーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13とともに取り付けられた画像取得部30は、例えば上記対象物1の表面状況を示すカラー画像を取得する撮像手段である。 The image acquisition unit 30 attached to the distal end portion 21A of the robot arm 21 together with the laser head unit 13 of the laser beam irradiation device 10 is imaging means for acquiring, for example, a color image showing the surface condition of the object 1. be.

ここでは、上記画像取得部30として、ビデオカメラが上記マニピュレータロボット20の上記ロボットアーム21の先端部21Aにレーザー光照射装置10とともに取り付けられ、上記レーザー光照射装置10によるレーザー光照射中の上記対象物1の表面状況を示すカラー画像を取得できるようになっている。具体的には、画像取得部30は、所定のフレームレート(例えば、30フレーム/秒、60フレーム/秒等)で、下地が発する光を含むカラー画像(RGB画像)を取得する。 Here, as the image acquiring unit 30, a video camera is attached to the distal end portion 21A of the robot arm 21 of the manipulator robot 20 together with the laser beam irradiation device 10, and the object being irradiated with the laser beam by the laser beam irradiation device 10 is detected. A color image showing the surface condition of the object 1 can be obtained. Specifically, the image acquisition unit 30 acquires a color image (RGB image) including light emitted from the background at a predetermined frame rate (eg, 30 frames/second, 60 frames/second, etc.).

そして、統括制御装置50は、上記ロボットアーム21の先端部21Aに取り付けられたレーザー光照射装置10のレーザーヘッド部13が予め設定したマニピュレータロボット20による下地処理作業軌道を通過するように、軌道制御データ演算処理部53によりロボット制御部22を制御するとともに、レーザー光照射装置10の動作を制御して、この下地処理装置100による一連の下地処理作業動作を自動制御する。 Then, the integrated control device 50 performs trajectory control so that the laser head portion 13 of the laser beam irradiation device 10 attached to the tip portion 21A of the robot arm 21 passes through the predetermined base treatment work trajectory of the manipulator robot 20. The robot control unit 22 is controlled by the data arithmetic processing unit 53, and the operation of the laser beam irradiation device 10 is controlled to automatically control a series of base processing operations by the base processing device 100. FIG.

この下地処理装置100において、マニピュレータロボット20の制御は、基本的には、ロボット制御部22を用いて事前にティーチングにより動作軌道がプログラミングされる In the substrate processing apparatus 100, the manipulator robot 20 is basically controlled by programming the motion trajectory by teaching in advance using the robot control unit 22.

即ち、統括制御装置50は、この下地処理装置100による一連の下地処理作業動作を自動制御するにあたり、上記対象物1の処理対象領域の3次元曲面を表す3次元曲面形状データとして、上記対象物1の3次元CADで設計した3次元CADデータを予め取得しておき、マニピュレータロボット20の動作を対象物1の形状に基づき初期ティーチングして軌道制御データ演算処理部53によりロボット制御部22に登録する。 That is, in automatically controlling a series of surface treatment operations by the surface treatment apparatus 100, the integrated control device 50 uses the object 1 as three-dimensional curved surface shape data representing the three-dimensional curved surface of the processing target region of the object 1. The three-dimensional CAD data designed by the three-dimensional CAD of No. 1 is acquired in advance, and the operation of the manipulator robot 20 is initially taught based on the shape of the object 1 and registered in the robot control unit 22 by the trajectory control data arithmetic processing unit 53. do.

ただし、ロボットの制御方法は、本方法に限定するものではない。例えば、図示していないが、下地処理の作業領域内に対象物1の3次元形状を測定するカメラを設けるか、あるいはロボットアーム21の先端部21Aに3次元形状を測定するカメラを設けるかし、前記3次元カメラの測定結果を3次元データとして取得しても良い。 However, the robot control method is not limited to this method. For example, although not shown, a camera for measuring the three-dimensional shape of the object 1 may be provided in the work area for surface treatment, or a camera for measuring the three-dimensional shape may be provided at the tip 21A of the robot arm 21. , the measurement result of the three-dimensional camera may be acquired as three-dimensional data.

そして、この下地処理装置100において、統括制御装置50は、予め取得した3次元CADデータに基づき、データ処理部52において、上記処理対象領域の3次元曲面を多角形近似する分割要素データを作成し、作成した分割要素データに基づき、各分割要素の頂点、重心及び法線ベクトルを演算して、レーザー照射パターンを決定し、軌道制御データ演算処理部53により上記マニピュレータロボット20のロボット制御により分割要素間の移動を行い、レーザー制御部51により上記レーザー光照射装置10のガルバノミラー制御で分割要素内のレーザー照射を行うことにより、図4に示すように、最初の要素から最後の要素まで、それぞれの要素の重心を目標地点として移動し、順番にレーザー照射される。ここで、図4は、簡単のために3次元近似されたそれぞれの分割要素三角形△1、△2、△3・・・に対してのレーザー照射の一部に対するロボット軌道の動きを示すものである。 In the substrate processing apparatus 100, the general control unit 50 creates dividing element data for polygonally approximating the three-dimensional curved surface of the processing target area in the data processing unit 52 based on three-dimensional CAD data acquired in advance. Based on the created segmented element data, the apex, the center of gravity and the normal vector of each segmented element are calculated to determine the laser irradiation pattern. , and the laser control unit 51 irradiates the divided elements with the galvanomirror control of the laser beam irradiation device 10. As shown in FIG. The center of gravity of the element is moved as a target point, and the laser is irradiated in order. Here, FIG. 4 shows the movement of the robot trajectory with respect to part of the laser irradiation to each of the dividing element triangles .DELTA.1, .DELTA.2, .DELTA.3 . . . be.

即ち、この下地処理装置100では、統括制御装置50の軌道制御データ演算処理部53により、決定された照射パターンに基づき、上記マニピュレータロボット20のロボット制御で分割要素間の移動を行い、上記マニピュレータロボット20のロボット制御部22からレーザー照射すべき所定の位置に到着した信号を受け取り、レーザー制御部51からレーザー光照射装置10のレーザー発振部11にレーザー照射開始の指令を送り、レーザー制御部51により上記ガルバノミラー制御で分割要素内のレーザー光の走査を行い、レーザー制御部51からレーザー照射完了の信号を受け取り、ロボット制御部22に次の照射位置に移動する開始指令を送ることにより、あらかじめ設定した処理範囲毎に、レーザー照射開始位置から終了位置までレーザー光照射装置10による繰り返しレーザー光を照射することにより、対象物1の処理対象領域全体の下地処理作業を実施する。 That is, in the substrate processing apparatus 100, the trajectory control data arithmetic processing unit 53 of the general control unit 50 performs robot control of the manipulator robot 20 based on the determined irradiation pattern to move between the divided elements. 20 receives a signal from the robot control unit 22 indicating that the laser beam has reached a predetermined position. The laser beam is scanned in the splitting element by the above galvanomirror control, a laser irradiation completion signal is received from the laser control unit 51, and a start command to move to the next irradiation position is sent to the robot control unit 22, thereby setting in advance. By repeatedly irradiating laser light from the laser light irradiation device 10 from the laser irradiation start position to the end position for each processing area, the base treatment work for the entire processing target area of the object 1 is performed.

このように、この下地処理装置100では、軌道制御データ演算処理部53により上記マニピュレータロボット20のロボット制御で分割要素間の移動を行い、レーザー制御部51により上記レーザー光照射装置10のガルバノミラー制御で分割要素内のレーザー光の走査を行うことにより、上記対象物1が複雑な形状や大面積形状を有する3次元曲面処理対象物であっても、レーザー照射により確実に且つ効率よく表面処理を行うことができるようになっている。 As described above, in the substrate processing apparatus 100, the trajectory control data arithmetic processing unit 53 performs robot control of the manipulator robot 20 to move between the divided elements, and the laser control unit 51 controls the galvanometer mirror of the laser beam irradiation device 10. By scanning the inside of the dividing element with a laser beam, even if the object 1 is a three-dimensional curved surface treatment object having a complicated shape or a large area shape, the surface treatment can be performed reliably and efficiently by laser irradiation. It can be done.

また、この下地処理装置100では、品質判定装置60の画像取得部30により対象物のうちレーザー光が照射された被照射領域の画像を順次取得し、対象物1の品質判定処理を行う。図5のフローチャートに示す手順にしたがって本発明に係る品質判定処理が実行される。 Further, in the surface preparation apparatus 100, the image acquisition unit 30 of the quality determination device 60 sequentially acquires images of the irradiated area of the object irradiated with the laser beam, and performs quality determination processing of the object 1. FIG. The quality determination process according to the present invention is executed according to the procedure shown in the flowchart of FIG.

先ず、カラー画像取得工程ST01において、画像取得部30によりカラー画像が取得される。具体的には、図2(b)に示すように、対象物1のうち下地処理作業中の領域を対象とした、下地が発する光を含むカラー画像P1を取得する。画像取得部30によりカラー画像を取得する際には、HSV空間が飽和状態とならないよう、撮像条件を制御すればよい。 First, in the color image acquisition step ST01, the image acquisition section 30 acquires a color image. Specifically, as shown in FIG. 2(b), a color image P1 including the light emitted from the base is obtained for the region of the object 1 in which the base treatment is being performed. When acquiring a color image by the image acquisition unit 30, the imaging conditions may be controlled so that the HSV space is not saturated.

次のHSV色相判定値取得工程ST02において、データ処理部52により取得されたカラー画像のHSV色相判定値が取得される。具体的には、図2(b)に示すように、カラー画像P1を構成する各画素(a、1),(b、1),(c、1)…(m、n)のHSV色相判定値を取得する。 In the next HSV hue determination value acquisition step ST02, the HSV hue determination value of the color image acquired by the data processing unit 52 is acquired. Specifically, as shown in FIG. 2B, HSV hue determination is performed for each pixel (a, 1), (b, 1), (c, 1) . . . get the value.

次の明度算出工程ST03において、HSV空間における、各画素(a、1),(b、1),(c、1)…の明度の値(明度値)を算出する。具体的には、カラー画像P1を色相H、彩度S、明度Vを有するHSV空間の画像情報に変換することにより、明度値を算出する。 In the next brightness calculation step ST03, the brightness value (brightness value) of each pixel (a, 1), (b, 1), (c, 1), . . . in the HSV space is calculated. Specifically, the brightness value is calculated by converting the color image P1 into image information in HSV space having hue H, saturation S, and brightness V. FIG.

次の色判定工程ST04において、算出された明度値を基に、一定以上の明度を有する画素の色判定処理を行う。即ち、一定以上の明度を有する画素に対応する領域とは、下地が発する光に相当する領域であると考えられる。例えば、図2(b)のうち、一定以上の明度を有する領域が(a、7)、(b、7)、(c、7)、(d、7)、…(m、6)の各領域であった場合、これらの領域に下地が発する光が存在するとみなすことができる。品質判定処理に利用するために、下地が発する光に相当する領域のHSV色相判定値を求めることとする。 In the next color determination step ST04, based on the calculated brightness value, a color determination process is performed for pixels having brightness above a certain level. In other words, the area corresponding to the pixels having the lightness above a certain level is considered to be the area corresponding to the light emitted from the background. For example, in FIG. 2(b), the regions having brightness above a certain level are (a, 7), (b, 7), (c, 7), (d, 7), . . . (m, 6). If it is a region, it can be considered that the light emitted by the base exists in these regions. For use in quality determination processing, the HSV hue determination value of the area corresponding to the light emitted by the background is obtained.

次の品質判定工程ST05において、下地が発する光に相当する領域の色(HSV色相判定値)を基準に品質を判定する。例えば、赤の面積が多い場合には、錆等の付着物が残っていると考えられるため品質が不良であるとの判定結果が得られ、青の面積が多い場合には、錆等の付着物は除去されたと考えられるため、品質が良好であるとの判定結果が得られる。 In the next quality judgment step ST05, the quality is judged based on the color (HSV hue judgment value) of the area corresponding to the light emitted from the background. For example, if there are many red areas, it is considered that rust or other deposits remain, and the judgment result is that the quality is poor. Since the kimono is considered to have been removed, the determination result that the quality is good is obtained.

なお、下地が発する光に相当する領域の一部の領域の色を基準に品質を判定してもよい。例えば、図2(b)に示す例では、(b、7)、(c、7)、(d、7)のように、対象物1の中で下地が発する光が照射された領域全体の一部の画素(領域)のみのHSV色相判定値を基準に品質を判定してもよい。このように、品質判定処理の領域を限定することで、処理負荷を軽減することができる。更に、対象物1全体の色を基準に品質を判定してもよい。 Note that the quality may be determined based on the color of a part of the area corresponding to the light emitted from the background. For example, in the example shown in FIG. 2(b), the entire area of the object 1 irradiated with the light emitted by the background is shown in (b, 7), (c, 7), and (d, 7). The quality may be determined based on the HSV hue determination values of only some pixels (regions). By limiting the area of the quality determination process in this way, the processing load can be reduced. Furthermore, the quality may be determined based on the color of the entire object 1 .

図6に判定結果の一例を示す。図6(a)は、例えば対象物1にレーザー光を20回照射した場合に得られた下地が発する光を含む画像を概念的に示した図である。図中の直線部分は下地が発する光を示し、この下地が発する光の周囲に存在するスケールを「×」印にて示す。レーザー光を20回照射した段階では、スケールが十分に除去されず、図6(a)において下地が発する光上及び周囲には多くの「×」印が存在することとなる。スケールは、カラー画像において赤(R)を示すものであり、スケールが多く残っている場合、各画素においてHSV色相判定値のうち赤の割合が比較的高いものとなる。例えば、ある画素のHSV色相判定値は「赤:30%、緑:20%、青:50%」であるとする。この場合、閾値の青の値が青70%であることと比較して、青の値が50%であるため、スケールが除去されていないと判定される。 FIG. 6 shows an example of determination results. FIG. 6(a) is a diagram conceptually showing an image including light emitted by a background obtained, for example, when the object 1 is irradiated with laser light 20 times. The straight line portion in the figure indicates the light emitted by the base, and the scale existing around the light emitted by the base is indicated by "x" marks. After 20 laser beam irradiations, the scale was not sufficiently removed, and many "x" marks were present on and around the light emitted from the base in FIG. 6(a). The scale indicates red (R) in a color image, and when a large amount of scale remains, the proportion of red in the HSV hue determination value of each pixel is relatively high. For example, assume that the HSV hue determination value of a certain pixel is "red: 30%, green: 20%, blue: 50%". In this case, it is determined that scale has not been removed because the blue value is 50% compared to the threshold blue value of 70% blue.

図6(b)は、対象物1にレーザー光を30回照射した場合に得られた下地が発する光を含む画像を概念的に示した図である。レーザー光を30回照射した段階では、スケールが十分に除去されており、図6(b)における下地が発する光上及び周囲に存在する「×」の割合は、図6(a)の場合と比較して減少している。例えば、ある画素のHSV色相判定値は「赤:10%、緑:10%、青:80%」である。この場合、閾値の青の値が青70%であることと比較して、青の値が80%であるため、スケールが除去されたと判定することができる。 FIG. 6(b) is a diagram conceptually showing an image including light emitted by the base obtained when the object 1 is irradiated with the laser light 30 times. At the stage of irradiating the laser beam 30 times, the scale was sufficiently removed, and the ratio of "x" existing on and around the light emitted from the base in FIG. decreased in comparison. For example, the HSV hue determination value of a certain pixel is "red: 10%, green: 10%, blue: 80%". In this case, it can be determined that the scale has been removed because the blue value is 80% compared to the threshold blue value of 70% blue.

この下地処理装置100における統括制御装置50では、下地処理後の対象物1に対しても品質判定処理を適用することができる。具体的には、統括制御装置50では、軌道制御データ演算処理部53によりマニピュレータロボット20のロボット制御で分割要素間の移動を行い、レーザー制御部51により上記レーザー光照射装置10のガルバノミラー制御で分割要素内のレーザー光の走査を行うに当たり、対象物1の最初の処理範囲(分割要素)内のレーザー照射による下地処理が完了したところで、対象物1のカラー画像を画像取得部30により取得し、データ処理部52において、取得したカラー画像のHSV空間における明度を算出する。算出された明度の値を参照し、一定以上の明度の値を有する領域について、HSV色相判定値を求め、予め設定された閾値と比較することにより、所定の処理品質以上であるか否か判定する処理品質判定処理を行い、処理品質が不十分と判定された場合には、処理品質が不十分と判定された処理範囲(分割要素)に対して、レーザー光照射装置10により再度レーザー照射を実施することで、レーザー照射により確実に下地処理を行うようになっている。 The overall control device 50 in the surface treatment apparatus 100 can also apply the quality determination process to the object 1 after surface treatment. Specifically, in the general control unit 50, the trajectory control data arithmetic processing unit 53 performs robot control of the manipulator robot 20 to move between the divided elements, and the laser control unit 51 performs galvanometer mirror control of the laser beam irradiation device 10. In scanning the divisional elements with the laser beam, the color image of the object 1 is acquired by the image acquisition unit 30 after the base treatment by the laser irradiation within the first processing range (divided element) of the object 1 is completed. , the data processing unit 52 calculates the lightness in the HSV space of the acquired color image. With reference to the calculated lightness value, an HSV hue determination value is obtained for an area having a lightness value equal to or higher than a certain value, and is compared with a preset threshold to determine whether or not the processing quality is equal to or higher than a predetermined processing quality. If the processing quality is determined to be insufficient, the laser irradiation device 10 again irradiates the processing range (divided element) for which the processing quality is determined to be insufficient. By doing so, the base treatment can be reliably performed by laser irradiation.

即ち、この下地処理装置100では、図7のフローチャートに示す手順にしたがって本発明に係る下地処理方法が自動的に実行される。 That is, in the surface treatment apparatus 100, the surface treatment method according to the present invention is automatically executed according to the procedure shown in the flow chart of FIG.

初期要素設定工程ST1において、下地処理の初期設定として、対象物1を撮像したカラー画像の分割数の設定、各要素に対するレーザー照射条件(例えば、レーザー密度を決める照射距離やレーザーの走査速度など)や品質判定条件、閾値などを設定する。ここで、レーザー密度の設定方法としては、レーザー照射距離に基づき決まるレーザースポット径とレーザー1パルス当たりのレーザースポットの移動距離である走査速度を上記スポット径から決定することができる。つまり、レーザー照射距離が決まれば、それに基づきレーザースポット径とレーザー走査速度が決まるという事である。たとえば、レーザースポット径がd(μm)と決まれば、レーザー走査速度はd×(1/√2~1)の範囲内となるように決定する。したがって、以下では、レーザー密度は、レーザー照射距離に基づき決まるものとして表現する。 In the initial element setting step ST1, as the initial setting of the surface treatment, the number of divisions of the color image of the object 1 is set, and the laser irradiation conditions for each element (for example, the irradiation distance and laser scanning speed that determine the laser density). , quality judgment conditions, thresholds, etc. Here, as a method for setting the laser density, the laser spot diameter determined based on the laser irradiation distance and the scanning speed, which is the moving distance of the laser spot per laser pulse, can be determined from the spot diameter. In other words, if the laser irradiation distance is determined, the laser spot diameter and the laser scanning speed are determined based thereon. For example, if the laser spot diameter is determined as d (μm), the laser scanning speed is determined within the range of d×(1/√2˜1). Therefore, hereinafter, the laser density is expressed as determined based on the laser irradiation distance.

初期要素設定工程ST2は、第1の要素に処理要素カウンターを設定し、処理要素決定工程ST3では、処理要素カウンターKに該当する要素に対しマニピュレータロボット20を移動させ、ロボットアーム21の先端部21Aに取り付けられたレーザー光照射装置10の照射スタンバイを行う。 In the initial element setting step ST2, the processing element counter is set as the first element, and in the processing element determination step ST3, the manipulator robot 20 is moved to the element corresponding to the processing element counter K to The irradiation standby of the laser beam irradiation device 10 attached to is performed.

次の下地処理ST4では、初期要素設定工程ST1にて設定された条件で当該要素に対する下地処理を行う。 In the next surface treatment ST4, the surface treatment for the element is performed under the conditions set in the initial element setting step ST1.

次の色情報取得工程ST5では、対象物1の表面状況を示す分割後の各領域におけるカラー画像に含まれる色情報(HSV色相判定値)を画像取得部30により取得する。 In the next color information obtaining step ST5, the image obtaining unit 30 obtains color information (HSV hue determination value) included in the color image in each divided area indicating the surface condition of the object 1 .

そして、次の処理品質判定工程ST6では、統括制御装置50のデータ処理部52において、カラー画像からHSV色相判定値を取得する。この結果、青の値が閾値以上である場合には、対象物1の品質が良好であると判定する。 Then, in the next processing quality judgment step ST6, the data processing section 52 of the general control device 50 acquires the HSV hue judgment value from the color image. As a result, when the value of blue is equal to or greater than the threshold, it is determined that the quality of the object 1 is good.

この処理品質判定工程ST6における判定結果がNG、即ち、当該処理範囲(分割要素)の下地処理が所定の処理品質に達していない場合には、照射距離修正工程ST7にて、どの程度レーザー照射密度が不足していたかを判定し、適切なレーザー密度となるように不足分だけレーザー照射距離を修正する。 If the determination result in the processing quality determination step ST6 is NG, that is, if the base processing in the processing range (divided element) does not reach the predetermined processing quality, in the irradiation distance correction step ST7, how much laser irradiation density is insufficient, and the laser irradiation distance is corrected by the shortage so that the laser density is appropriate.

照射距離修正工程ST7では、画像取得部30により得られる下地処理中の処理範囲(分割要素)におけるカラー画像に基づいて、レーザー光照射装置10により当該処理範囲(分割要素)および/または次の処理範囲(分割要素)に照射するレーザー密度を修正する。 In the irradiation distance correction step ST7, based on the color image in the processing range (divided element) during base processing obtained by the image acquisition unit 30, the laser beam irradiation device 10 corrects the processing range (divided element) and/or the next processing. Modify the laser density that irradiates the area (dividing element).

即ち、当該処理範囲の品質結果が目標レベルより低い場合には、当該処理範囲および/または続く処理範囲に対しては、レーザー密度を高くして目標とする品質レベルが得られるように照射距離を修正し、反対に、品質判定結果が、目標レベルより高い場合には、必要以上のレーザー密度を投入していることとなり、エネルギーコストや処理時間の関係で無駄となるので、この場合は、当該処理範囲および/または続く処理範囲に対しては、レーザー密度低くして目標とする品質レベルが得られるように照射距離を修正する。 That is, if the quality result for that treatment area is below the target level, then for that treatment area and/or subsequent treatment areas, the laser density is increased and the throw distance is increased to achieve the target quality level. On the contrary, if the quality judgment result is higher than the target level, it means that the laser density is applied more than necessary, which is wasteful in terms of energy cost and processing time. For the treatment area and/or subsequent treatment areas, the throw distance is modified so that the laser density is reduced and the target quality level is achieved.

そして、上記処理要素決定工程ST3に戻って、再度、処理範囲(分割要素)に対してレーザー光照射装置10によりレーザー光を照射して下地処理を行う。レーザーによる再下地処理の回数は特に限定されるものではなく、対象物1の品質の良好な判定結果が得られるまで繰り返されてもよい。 Then, returning to the processing element determination step ST3, the laser light irradiation device 10 irradiates the laser light onto the processing range (divided element) again to perform the base processing. The number of times of re-undercoating by laser is not particularly limited, and may be repeated until a good judgment result of the quality of the object 1 is obtained.

この下地処理装置100における統括制御装置50では、要求される対象物の材質、処理要求品質、および処理時間の少なくとも1つに応じて必要なレーザー密度を得るためのレーザー照射距離を設定する関数あるいはテーブル値を設け、当該関数あるいはテーブル値に基づき品質レベルに応じたレーザー密度を得るためのレーザー照射距離を設定するようになっている。 In the general control unit 50 in the surface treatment apparatus 100, a function for setting a laser irradiation distance for obtaining a required laser density according to at least one of the required material of the object, the required processing quality, and the processing time, or A table value is provided, and the laser irradiation distance for obtaining the laser density corresponding to the quality level is set based on the function or table value.

上記処理品質判定工程ST6における判定得結果がOK、即ち、当該処理範囲(分割要素)の下地処理が所定の処理品質に達していた場合には、次の要素に移るべくST8に移る。 If the determination result in the processing quality determination step ST6 is OK, that is, if the base processing in the processing range (divided element) has reached a predetermined processing quality, the process proceeds to ST8 to move to the next element.

次の処理終了判定工程ST8では、全ての処理範囲(分割要素)の下地処理が完了したか否かを判定する。 In the next processing end determination step ST8, it is determined whether or not the base processing of all processing ranges (divided elements) has been completed.

この処理終了判定工程ST8において、処理要素カウンターKが分割要素数であるNより小さい場合は、即ち、下地処理を行う処理範囲(分割要素)が残っている場合には、ST9において、処理要素カウンターKを1つカウントアップし、上記下地処理工程に戻って、次の処理範囲(分割要素)に対してマニピュレータロボット20を移動させレーザー光照射装置10によりレーザー光を照射して下地処理を行う。また、処理要素カウンターKが分割要素数Nに等しくなったとき、即ち、全ての処理範囲(分割要素)の下地処理が完了したら、この下地処理装置100による対象物1に対する下地処理は終了となる。 If the processing element counter K is less than N, which is the number of divided elements, in this processing end determination step ST8, that is, if there remains a processing range (divided elements) for performing base processing, in ST9, the processing element counter K is counted up by one, and the process returns to the surface treatment step, and the manipulator robot 20 is moved to the next processing area (divided element), and the laser light irradiation device 10 irradiates the laser beam to perform the surface treatment. Further, when the processing element counter K becomes equal to the number of divided elements N, that is, when the surface preparation of all the processing ranges (divided elements) is completed, the surface preparation of the object 1 by the surface preparation apparatus 100 ends. .

ここで、レーザー密度の不足分は、HSV空間において求められた明度のレベル、あるいは、カラー撮像手段により得られるカラー画像情報に応じて、例えば、要求レベルがレベルIVに対して、測定結果がレベルIIである場合は、このレベル差を補正する分だけレーザー密度高めるべく照射距離の修正を行う。 Here, the shortage of the laser density depends on the brightness level obtained in the HSV space or the color image information obtained by the color imaging means. In the case of II, the irradiation distance is corrected in order to increase the laser density by the amount that corrects this level difference.

そして、照射距離修正工程ST7における分割要素毎の照射距離の不足分の修正は、次のような一時平滑式に基づいて決定することが望ましい。 Then, it is desirable to determine the correction of the shortfall of the irradiation distance for each divided element in the irradiation distance correction step ST7 based on the following temporary smoothing formula.

<不足分修正量>=<前回の修正量>×(1-α)+<今回修正量>×α <Insufficient correction amount> = <Previous correction amount> x (1-α) + <Current correction amount> x α

ここで、α(0≦α≦1)は重み係数であり、今回要素での結果に基づく修正効果をどの程度反映するかを決めるものであり、α=0の場合は従来のままであり、α=1の場合は、今回要素の修正分をそのまま使用するという事である。通常は、0≦α≦1の範囲内で実際の品質結果を確認しながら決定する。この様にすることにより、ある特定の要素のデータに大きく影響されることなく平均化された修正量を得ることが可能となる。 Here, α (0≤α≤1) is a weighting coefficient, which determines how much the correction effect based on the results of the current element is reflected. In the case of α=1, it means that the modified portion of the current element is used as it is. Normally, it is determined within the range of 0≦α≦1 while checking the actual quality results. By doing so, it is possible to obtain an average correction amount without being greatly affected by data of a specific element.

なお、第1要素K=1における<現時点の修正量>に関しては、0からスタートする場合もあるが、過去の同一あるいは類似の対象物の最終分割要素における<不足分修正量>を統括制御装置50のレーザー制御部51に装備された記憶装置に対象物の種類や品質レベル毎に設定したテーブルを設け、当該テーブルに記憶しておき、今回の対象物の種類と品質レベルに応じて記憶された数値を前記テーブルから引用して初期値として使用する方法が有効である。 Regarding the <current correction amount> at the first element K=1, there are cases where it starts from 0. A table set for each type and quality level of an object is provided in a storage device equipped in the laser control unit 51 of 50, and stored in the table. A method of quoting the obtained numerical value from the table and using it as an initial value is effective.

上記図7のフローチャートに示した下地処理方法においては、全ての分割要素に対してカラー画像を取得し品質判定する場合を示したが、当該方法は、非常に品質レベルの高い対象物の場合には有効であるが、品質レベルが比較的低い対象物の場合には、全ての分割要素に対して品質判定することは非効率となる場合がある。 In the background processing method shown in the flowchart of FIG. 7, the case where color images are acquired for all divided elements and the quality is judged is shown. is effective, but for objects with relatively low quality levels, it may be inefficient to make quality judgments for all segmented elements.

このような対象物に対しては、全ての分割要素に対して品質判定するのではなく、分割された領域をあらかじめ指定した個数あるいは範囲に基づいて大括りして集約し、大括りして集約された分割要素群内の下地処理が完了したところで、代表要素(要素群の中央の要素あるいは最後の要素など)における上記画像取得部により取得されたカラー画像に基づいて、次の集約された分割要素群に対するレーザー照射距離を修正し照射する。 For such an object, quality judgment is not performed for all divided elements, but the divided areas are grouped together based on the number or range specified in advance, and then aggregated. When the background processing in the group of divided elements has been completed, based on the color image acquired by the image acquisition unit in the representative element (such as the central element or the last element of the element group), the following aggregated division Correct the laser irradiation distance for the element group and irradiate.

分割要素を大括して集約された分割要素群内の下地処理を行うようにした下地処理方法について図8のフローチャートを用いて説明する。 A background processing method in which the division elements are collectively grouped and the background processing is performed within a group of divided elements will be described with reference to the flowchart of FIG.

図8のフローチャートに示す下地処理方法では、分割要素を大括して集約するために処理フローを図7に記載した処理工程ST2,ST3、ST9の変更および処理工程ST10、ST11、ST12の追加を行う。集約する要素群の個数をm個とすると共に、集約する要素数をカウントするために、ST2において集約に関連した新たな集約カウンターJと要素群カウンターLを導入し、ST3において、処理要素カウンターKをK=m(L-1)+1として計算する。 In the base processing method shown in the flowchart of FIG. 8, the processing steps ST2, ST3, and ST9 shown in FIG. conduct. Let m be the number of element groups to be aggregated, and in order to count the number of elements to be aggregated, a new aggregation counter J and an element group counter L related to aggregation are introduced in ST2, and a processing element counter K is introduced in ST3. is calculated as K=m(L−1)+1.

ST4により集約したm個の要素群の下地処理を実施し、ST10により下地処理数が集約数mと等しいかどうか判定し、mより少ない場合は、ST11により処理数Jを1つカウントアップしてST3に戻り、mに等しくなった場合は、集約分の下地処理が完了となる。 In ST4, the group of m elements aggregated is subjected to background processing, and in ST10, it is determined whether or not the number of background processing is equal to the number of aggregation m. Returning to ST3, when it becomes equal to m, the background processing for the aggregate portion is completed.

上記集約したm個の要素群に対して、あらかじめ設定した代表要素(要素群の中央の要素あるいは最後の要素など)においてST5でカラー画像を取得し、ST6で品質判定する。ここで、例えば、代表要素が中間要素場合は、要素番号K=m(L-1)+m/2(四捨五入)を選択し、最終要素の場合はK=m(L-1)+mの要素を選択する。 A color image is obtained in ST5 for a preset representative element (the central element or the last element of the element group) for the aggregated m element group, and the quality is judged in ST6. Here, for example, if the representative element is an intermediate element, select the element number K = m (L - 1) + m / 2 (rounded off), and if the final element is the element of K = m (L - 1) + m select.

この処理品質判定工程ST6における判定結果がNG、即ち、当該処理範囲の下地処理が所定の処理品質に達していない場合には、照射距離修正工程ST7にて、どの程度レーザー照射密度が不足していたかを判定し、適切なレーザー密度となるように不足分だけレーザー照射距離を修正する。 If the determination result in the processing quality determination step ST6 is NG, that is, if the surface treatment in the processing range does not reach the predetermined processing quality, it is determined to what degree the laser irradiation density is insufficient in the irradiation distance correction step ST7. The laser irradiation distance is corrected by the shortfall so that the appropriate laser density is obtained.

照射距離修正工程ST7では、画像取得部30により得られる下地処理中の処理範囲(分割要素群)におけるカラー画像に基づいて、レーザー光照射装置10により当該処理範囲(分割要素群)および/または次の処理範囲(分割要素群)に照射するレーザー密度を修正する。 In the irradiation distance correction step ST7, based on the color image in the processing range (divided element group) during base processing obtained by the image acquisition unit 30, the laser beam irradiation device 10 corrects the processing range (divided element group) and/or the next Correct the laser density irradiated to the processing range (dividing element group) of .

ST12において、集約したm個の要素群(K=m(L-1)+1~mL)に対し再度、下地処理を実施する。ここで、レーザーによる再下地処理は1回のみとする。これは、上記説明した様に、品質結果が目標レベルに入るようにレーザー密度を修正しているので、当該1回の再処理で品質目標を満足する。再処理回数は、当然、1回に限定したものではないが処理回数が増加することで能率が低下するため適切な回数に制約することが望ましい。 In ST12, the group of m aggregated elements (K=m(L-1)+1 to mL) is again subjected to surface treatment. Here, re-undercoating with laser is performed only once. This satisfies the quality target with the one rework, as the laser density is modified to bring the quality result within the target level, as explained above. The number of times of reprocessing is, of course, not limited to one, but it is desirable to limit the number of reprocessing to an appropriate number because the efficiency decreases as the number of times of reprocessing increases.

そして、ST9において、処理要素群カウンターLを1つカウントアップすると共に集約カウントJをJ=1に初期化し、上記下地処理工程に戻って、次の処理範囲(分割要素群)に対してマニピュレータロボット20を移動させレーザー光照射装置10によりレーザー光を照射して下地処理を行う。これを全領域にわたって実施する。 Then, in ST9, the processing element group counter L is incremented by one and the aggregation count J is initialized to J=1. 20 is moved to irradiate laser light from the laser light irradiation device 10 to perform base treatment. Do this over the entire area.

このように、この下地処理装置100では、対象物1の表面状況を示すカラー画像を画像取得部30により取得し、統括制御装置50のデータ処理部52により取得したカラー画像に基づいて所定の処理品質以上であるか否か判定して、品質判定レベルが目標とする品質レベルより低い(劣る)場合には、レーザー光照射装置10により再度レーザー照射を実施することで目標とする品質レベルを確保することができる。 As described above, in the surface preparation apparatus 100, the color image representing the surface condition of the object 1 is acquired by the image acquisition unit 30, and the predetermined processing is performed based on the color image acquired by the data processing unit 52 of the integrated control unit 50. It is determined whether or not the quality is higher than or equal to the quality, and if the quality determination level is lower (inferior) than the target quality level, the target quality level is secured by performing laser irradiation again with the laser beam irradiation device 10. can do.

即ち、この下地処理装置100では、従来定性的に評価していた品質レベルを定量的に評価することにより、要求された品質レベルに応じて、レーザー照射条件を適切に設定して、下地処理の品質を向上させることができる。 That is, in the surface treatment apparatus 100, by quantitatively evaluating the quality level, which has conventionally been qualitatively evaluated, the laser irradiation conditions are appropriately set according to the required quality level, and the surface treatment is performed. Quality can be improved.

また、この下地処理装置100における統括制御装置50では、最初の処理範囲の品質結果が目標レベルより低い場合には、レーザー光照射装置10により再度レーザー照射するとともに、続く処理範囲に対しては、レーザー密度を高くして目標とする品質レベルが得られるように照射距離を変更してレーザー照射を実施する。反対に、品質判定結果が、目標レベルより高い場合には、必要以上のレーザー密度を投入していることとなり、エネルギーコストや処理時間の関係で無駄となるので、この場合は、続く処理範囲に対しては、レーザー密度低くして目標とする品質レベルが得られるように照射距離を変更してレーザー照射を実施する。この下地処理装置100では、上記照射距離修正工程ST7において、処理品質判定工程ST6における画像取得部30によるカラー画像に基づく処理品質の評価結果に応じて、レーザー光照射装置10によるレーザー光の照射距離を対象物1の表面において適正なレーザー密度になるように修正することにより、図9に示すように、下地処理性能として品質および作業効率に優れた最適条件を確保するようにレーザー密度(スポット径および当該スポット径に基づき決定するレーザー走査速度)が設定できる。 Further, in the general control unit 50 in the surface treatment apparatus 100, when the quality result of the first processing range is lower than the target level, the laser light irradiation device 10 irradiates the laser beam again, and for the subsequent processing range, Laser irradiation is performed by increasing the laser density and changing the irradiation distance so as to obtain the target quality level. On the other hand, if the quality judgment result is higher than the target level, it means that the laser density is more than necessary, which is wasteful in terms of energy cost and processing time. On the other hand, laser irradiation is performed by changing the irradiation distance so that the laser density is lowered and the target quality level is obtained. In the surface treatment apparatus 100, in the irradiation distance correcting step ST7, the irradiation distance of the laser light by the laser light irradiation device 10 is adjusted according to the processing quality evaluation result based on the color image by the image acquisition unit 30 in the processing quality judgment step ST6. is corrected so as to have an appropriate laser density on the surface of the object 1, as shown in FIG. 9, the laser density (spot diameter and laser scanning speed determined based on the spot diameter) can be set.

ここで、レーザー光照射装置10のレーザー発振部11が発生するレーザー光は、対象物1の付着物(例えば表面に塗布された塗料膜など)をレーザーアブレーションにより除去するのに必要なパワーを有するものであれば、連続光あるいはパルス光の何れであってもよく、統括制御装置50により、対象物1の処理対象領域の表面形状や下地処理品質などに応じてレーザー光の照射条件を適切に設定したレーザー照射によって対象物1の付着物を除去する下地処理作業を行うことができる。 Here, the laser beam generated by the laser oscillation unit 11 of the laser beam irradiation device 10 has the power necessary to remove deposits (for example, a paint film applied to the surface) of the object 1 by laser ablation. Either continuous light or pulsed light may be used as long as it is a light source. It is possible to perform a surface treatment operation for removing deposits on the object 1 by the set laser irradiation.

したがって、この下地処理装置100では、上記レーザー光照射装置10を用いたレーザー照射による下地処理を最初の処理範囲から、最後の処理範囲まで自動化して実施することで、対象物1の処理領域全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を確実に且つ効率よく行うことができる。 Therefore, in the surface treatment apparatus 100, the surface treatment by laser irradiation using the laser beam irradiation apparatus 10 is automatically performed from the first processing range to the last processing range, thereby performing the entire processing area of the object 1. Therefore, it is possible to reliably and efficiently perform a surface treatment having a predetermined surface treatment quality.

ここで、この下地処理装置100における統括制御装置50のデータ処理部52では、上記画像取得部30として、上記マニピュレータロボット20の上記ロボットアーム21の先端部21Aにレーザー光照射装置10とともに取り付けられたビデオカメラにより、上記レーザー光照射装置10によるレーザー光照射中の上記対象物1の表面状況を示すカラー画像を取得して、HSV色相判定値により処理品質を判定するようにしたが、その他の基準(例えばHLS成分値)により処理品質を判定してもよい。 Here, in the data processing unit 52 of the integrated control unit 50 in the surface preparation apparatus 100, the image acquisition unit 30 is attached to the distal end portion 21A of the robot arm 21 of the manipulator robot 20 together with the laser beam irradiation device 10. A color image showing the surface condition of the object 1 being irradiated with the laser beam by the laser beam irradiation device 10 is acquired by a video camera, and the processing quality is judged by the HSV hue judgment value. (eg, HLS component values) may be used to determine processing quality.

また、上記実施例では、カラー画像をHSV空間に変換することにより得られた色相の値を閾値として用いたが、これに限定されず、HLS空間、Lab空間、YIQ空間、YUV空間等の他の色空間に変換することにより得られた色相等の値を閾値として用いることにより対象物1の品質を判定してもよい。 In the above embodiment, the hue value obtained by converting the color image into the HSV space was used as the threshold value, but the present invention is not limited to this, and other The quality of the object 1 may be determined by using a value such as a hue obtained by conversion to the color space of , as a threshold value.

また、本実施例において、画像取得部30は、ロボットアーム21の先端部21Aにレーザーヘッド部13とともに取り付けられている場合を示しているが、本ケースのみに限定されるものではない。例えば、画像取得部30は、上記対象物1の処理対象領域内にあって、上記対象物1の表面状況を示すカラー画像を取得することができる位置であれば、マニピュレータロボット20とは別の位置に独立して設置し、対象物1の表面状況を示すカラー画像を取得する方法もある。 In this embodiment, the image acquisition unit 30 is attached to the distal end portion 21A of the robot arm 21 together with the laser head unit 13, but is not limited to this case. For example, if the image acquisition unit 30 is located within the processing target area of the object 1 and is at a position where a color image showing the surface condition of the object 1 can be acquired, the image acquisition unit 30 can be positioned at a position different from the manipulator robot 20 . There is also a method of installing independently at a position and acquiring a color image showing the surface condition of the object 1 .

上記実施例では、上記対象物1にレーザー光を照射するレーザー光照射装置10をマニピュレータロボット20により保持して、上記対象物1の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、上記レーザー光照射装置10により上記対象物1にレーザー光を照射して下地処理する方法について詳細に説明した。上記方法によれば、対象物1を所定の下地処理品質を確保する最適なレーザー条件により自動にて下地処理を実施することができる。 In the above embodiment, the manipulator robot 20 holds the laser beam irradiation device 10 for irradiating the object 1 with a laser beam, moves it within the work area including the processing target area of the object 1, and irradiates the laser beam. A detailed description has been given of the method of irradiating the object 1 with laser light by using the device 10 to carry out the undercoating. According to the above method, it is possible to automatically perform surface treatment on the object 1 under optimum laser conditions for ensuring a predetermined surface treatment quality.

しかし、本発明は、上記方法に限定するものではなく、下地処理装置100における、レーザー発振部11と、このレーザー発振部11に光ファイバー12を介して接続されたレーザーヘッド部13からなるレーザー光照射装置10を取り出し、作業者がレーザーヘッド部13を手で持ち、携帯型の画像取得部30を携帯して作業することも可能である。 However, the present invention is not limited to the above method, and laser light irradiation comprising a laser oscillation unit 11 and a laser head unit 13 connected to the laser oscillation unit 11 via an optical fiber 12 in the surface treatment apparatus 100. It is also possible for the operator to take out the device 10, hold the laser head section 13 by hand, and carry the portable image acquisition section 30 for work.

上記作業者がレーザーヘッド部13を手に持って作業する方法は、図10のフローチャートに示すST20~ST25の手順に従って実行される。 The method for the operator to work while holding the laser head section 13 is executed according to the procedure of ST20 to ST25 shown in the flow chart of FIG.

ST20では、作業者により下地処理の初期設定として、対象物1のレーザー照射条件(例えば、レーザー密度を決める照射距離やレーザーパワーなど)をレーザー発振部11に直接入力して設定する。 In ST20, the operator directly inputs the laser irradiation conditions for the object 1 (for example, the irradiation distance and laser power that determine the laser density) to the laser oscillation unit 11 as initial settings for the surface treatment.

ST21では、作業者が手に持ったレーザーヘッドを動かすことで照射可能な範囲に対するレーザー照射を実施する。ここで、対象材が小規模な場合は、1回の動作で全体を下地処理することが可能であるが、大規模な対象材の場合は、複数回に分けて下地処理をすることとなる。また、レーザー照射距離の保持は、レーザーヘッド13に照射距離が許容範囲にあることを示すガイド光(LEDなどを用いる)を設け、当該ガイド光が所定内(照射距離の許容範囲内)に入るように作業者が目視確認しながら実施することになる。 In ST21, the operator moves the laser head held in his/her hand to irradiate a range that can be irradiated with the laser. Here, if the target material is small, it is possible to perform the surface treatment on the entire surface in one operation, but if the target material is large, the surface treatment is performed in multiple steps. . To maintain the laser irradiation distance, the laser head 13 is provided with a guide light (using an LED or the like) that indicates that the irradiation distance is within the allowable range, and the guide light enters a predetermined range (within the allowable range of the irradiation distance). The operator will carry out this while visually confirming.

ST22では、携帯用の画像取得部30を用いて、対象物1のレーザー照射が完了した部位における代表カ所の表面状況を示すカラー画像のHSV色相判定値を取得し、取得したHSV色相判定値に基づき下地処理判定基準に応じて処理品質を評価する。 In ST22, the portable image acquisition unit 30 is used to acquire the HSV hue determination value of the color image representing the surface condition of the representative portion of the portion of the object 1 where the laser irradiation has been completed, and the acquired HSV hue determination value is Evaluate the treatment quality according to the substrate treatment criteria.

ST23では、上記処理品質判定工程ST22における判定結果がNG、即ち、最初の処理範囲(分割要素)の下地処理が所定の処理品質に達していない場合には、必要なレーザー照射条件(レーザー照射距離など)を作業者の判断に基づいて修正し、再度、レーザー照射を実施する。 In ST23, if the determination result in the processing quality determination step ST22 is NG, that is, if the base processing in the first processing range (division element) has not reached a predetermined processing quality, the required laser irradiation conditions (laser irradiation distance etc.) is corrected based on the judgment of the operator, and laser irradiation is performed again.

そして、上記処理品質判定工程ST22における判定結果がOK、即ち、最初の処理範囲(分割要素)の下地処理が所定の処理品質に達している場合には、ST24において、次の処理対象部分の有無を判断する。 If the judgment result in the processing quality judging step ST22 is OK, that is, if the base processing of the first processing range (division element) has reached a predetermined processing quality, then in ST24, the presence or absence of the next processing target portion is determined. to judge.

ST25では、上記ST24における判断結果がYES、即ち、次の処理対象部分がある場合には、ST25にて、上記レーザー照射条件の修正量を加味した新たなレーザー照射条件を設定し、次の処理対象部分に対するレーザー照射による下地処理を実施する。 In ST25, if the determination result in ST24 is YES, that is, if there is a portion to be processed next, in ST25, a new laser irradiation condition is set in consideration of the correction amount of the laser irradiation condition, and the next processing is performed. A base treatment is performed by irradiating the target portion with a laser.

上記ST20~25のステップを対象物1の全ての処理部分に対して順次実施することで、対象物1全体の下地処理を完成する。 By sequentially performing steps ST20 to ST25 for all the processed portions of the object 1, the surface treatment of the entire object 1 is completed.

上記方法によれば、前述のマニピュレータロボット20を用いた自動処理に比べ、高い品質の下地処理を実施することは難しいが、マニピュレータロボット20や統括制御装置50が不要なことから設備費を大きく抑制することが可能となる。 According to the above method, it is difficult to perform high-quality surface treatment compared to the automatic treatment using the manipulator robot 20 described above. It becomes possible to

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係る品質判定装置、品質判定方法、下地処理装置及び下地処理方法について説明する。なお、以下に記載する第2の実施形態の説明においては、上述した第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、第1の実施形態と異なる事項について説明を行う。
<Second embodiment>
Next, a quality determination device, a quality determination method, a base processing device, and a base processing method according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following description of the second embodiment, the description of points common to the above-described first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be described.

第2の実施形態は、機械学習を用いて、対象物1の品質の判定処理を行う形態である。図11に示すように、データ処理部52は機械学習部52aを有する。第1の実施形態では、閾値は予め記憶部54に記憶されていたが、第2の実施形態では、機械学習により算出されあるいは更新された閾値が記憶部54に記憶される。具体的には、機械学習部52aは、対象物1にレーザー光を照射した結果品質が良好であると判定された複数のカラー画像のHSV色相判定値と判定結果との関係を機械学習する。対象物1のカラー画像のHSV色相判定値と判定結果との関係を機械学習することにより閾値を生成し、生成された閾値に基づいて品質を判定する。機械学習の結果、生成あるいは更新された閾値は、記憶部54に記憶される。なお、機械学習には、例えばニューラルネットワークによるディープラーニング等の手法が用いられる。 2nd Embodiment is a form which performs the determination process of the quality of the target object 1 using machine learning. As shown in FIG. 11, the data processing section 52 has a machine learning section 52a. In the first embodiment, the threshold was stored in the storage unit 54 in advance, but in the second embodiment, the threshold calculated or updated by machine learning is stored in the storage unit 54 . Specifically, the machine learning unit 52a machine-learns the relationship between the HSV hue determination values and determination results of a plurality of color images determined to be of good quality as a result of irradiating the object 1 with laser light. A threshold is generated by machine-learning the relationship between the HSV hue determination value of the color image of the object 1 and the determination result, and the quality is determined based on the generated threshold. A threshold generated or updated as a result of machine learning is stored in the storage unit 54 . For machine learning, for example, a technique such as deep learning using a neural network is used.

第2の実施形態によれば、既存の閾値では判定結果が不正確であった場合であっても、機械学習を行うことにより閾値を正確な値に更新することができる。これにより、レーザー光を照射した結果、対象物から付着物を除去することができたか否かを正確に判定することができる。即ち、品質判定処理の精度を向上させることができる。 According to the second embodiment, even if the determination result is inaccurate with the existing threshold, the threshold can be updated to an accurate value by performing machine learning. As a result, it is possible to accurately determine whether or not the adhering matter has been removed from the object as a result of irradiating the laser beam. That is, it is possible to improve the accuracy of the quality determination process.

なお、上記のように本発明の一実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although one embodiment and examples of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that many modifications are possible without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. would be easy to understand. Therefore, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、品質判定装置及び下地処理装置の構成も本発明の一実施形態及び実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 For example, a term described at least once in the specification or drawings together with a different, broader or synonymous term can be replaced with the different term anywhere in the specification or drawings. Also, the configurations of the quality determination device and the surface treatment device are not limited to those described in the embodiment and examples of the present invention, and various modifications are possible.

1 対象物、10 レーザー光照射装置、11 レーザー発振部、12 光ファイバー、13 レーザーヘッド部、20 マニピュレータロボット、21 ロボットアーム、21A 先端部、22 ロボット制御部、23 、30 画像取得部、35 カラーチャート、50 統括制御装置、51 レーザー制御部、52 データ処理部、52a 機械学習部、53 軌道制御データ演算処理部、54 記憶部、60 品質判定装置、100 下地処理装置、130 ガルバノミラー機構、131X、131Y モータ、132X、132Y ミラー、133 テレセントリックf-θレンズ 1 Object, 10 Laser Light Irradiator, 11 Laser Oscillator, 12 Optical Fiber, 13 Laser Head, 20 Manipulator Robot, 21 Robot Arm, 21A Tip, 22 Robot Control Unit, 23, 30 Image Acquisition Unit, 35 Color Chart , 50 integrated control device, 51 laser control unit, 52 data processing unit, 52a machine learning unit, 53 trajectory control data arithmetic processing unit, 54 storage unit, 60 quality determination device, 100 surface treatment device, 130 galvanomirror mechanism, 131X, 131Y motor, 132X, 132Y mirror, 133 telecentric f-θ lens

本発明は、レーザー光照射装置により対象物にレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理装置において使用される品質判定装置であって、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得部と、上記画像取得部により取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定部と、を備え、上記判定部は、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間の画像情報に変換し、上記他の色空間における明度又は輝度が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置する領域とみなし、 上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色情報が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定することを特徴とする。 The present invention relates to a quality determination device used in a substrate processing apparatus that performs substrate processing by irradiating a laser beam onto an object using a laser beam irradiation device, wherein when the laser beam is irradiated onto the substrate that is the object, the an image acquisition unit that acquires a color image including light emitted from a background; color information of each pixel existing in an area where the light emitted from the background is assumed to be located in the image acquired by the image acquisition unit and set in advance. a judgment unit that judges the quality of the object by comparing the thresholds that have been obtained, wherein the judgment unit converts the RGB components of the color image acquired by the image acquisition unit into image information in another color space. , a region of pixels in which lightness or luminance in the other color space indicates a predetermined value or more is regarded as a region in which the light emitted by the background is located, and color information in the region in which the light emitted by the background is regarded as located is the above It is characterized in that it is determined that the quality of the object is good when the ratio of pixels within a predetermined range indicating the background color exceeds a predetermined value.

本発明に係る品質判定装置において、上記判定部は、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分をHSV空間の画像情報(色相H、彩度S、明度V)に変換し、上記HSV空間における明度V値が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置するとみなし、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色相H値が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定するものとすることができる。 In the quality determination device according to the present invention , the determination unit converts the RGB components of the color image acquired by the image acquisition unit into image information in an HSV space (hue H, saturation S, brightness V), and converts the HSV The light emitted from the background is assumed to be located in a pixel area in which the lightness V value in the space is a predetermined value or more, and the hue H value in the area where the light emitted by the background is assumed to be located is a predetermined value indicating the color of the background. It can be determined that the quality of the object is good when the ratio of the pixels within the range exceeds a predetermined value.

また、本発明は、下地処理装置であって、レーザー光照射装置と、上記レーザー光照射装置を保持し、対象物の処理対象領域を含む作業領域内で上記レーザー光照射装置を移動させる移動装置と、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得部と、上記画像取得部により取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定部と、上記レーザー光照射装置と上記移動装置の動作を制御する制御装置と、を備え、上記判定部は、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間の画像情報に変換し、上記他の色空間における明度値又は輝度値が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置する領域とみなし、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色情報が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であるとして、所定品質以上であるか否を判定し、上記制御装置は、上記判定部により処理品質が不十分と判定された部分において、上記レーザー光照射装置により再度レーザー照射を実施することで、対象物全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を行うことを特徴とする。 The present invention also provides a substrate processing apparatus comprising a laser beam irradiation device and a moving device that holds the laser beam irradiation device and moves the laser beam irradiation device within a work area including a processing target region of an object. an image acquisition unit that acquires a color image including light emitted by the base, which is a target object, when the base is irradiated with laser light; a judgment unit for judging the quality of the object by comparing the color information of each pixel present in the region assumed to be the same and a preset threshold; and the determination unit converts the RGB components of the color image acquired by the image acquisition unit into image information in another color space, and the lightness value or luminance value in the other color space is equal to or greater than a predetermined value. is regarded as the area where the light emitted by the background is located, and the pixel area where the color information in the area where the light emitted by the background is regarded as being located is within a predetermined range indicating the color of the background If the ratio exceeds a predetermined value, it is determined that the quality of the object is good, and it is determined whether or not the quality is equal to or higher than the predetermined quality, and the control device determines whether the processing quality is insufficient for the portion determined by the determination unit to be insufficient. In the method, the laser irradiation is performed again by the above-described laser light irradiation device, so that the entire object is subjected to a surface treatment having a predetermined surface treatment quality.

本発明は、レーザー光照射装置により対象物にレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理方法において使用される品質判定方法であって、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得工程と、上記画像取得工程において取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定工程と、を有し、上記判定工程では、上記画像取得工程において取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間の画像情報に変換し、上記他の色空間における明度値又は輝度値が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置する領域とみなし、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色情報が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定することを特徴とする。 The present invention relates to a quality determination method used in a substrate treatment method in which an object is irradiated with a laser beam by a laser beam irradiation device to perform substrate treatment, and when the laser beam is irradiated onto the substrate, which is the object, the quality determination method is used. an image acquisition step of acquiring a color image including light emitted by a background; and color information of each pixel existing in an area where the light emitted by the background is assumed to be located in the image acquired in the image acquisition step and set in advance. and determining the quality of the object by comparing the obtained threshold values , wherein the determining step converts the RGB components of the color image acquired in the image acquiring step into image information of another color space. and a region of pixels in which the lightness value or luminance value in the other color space indicates a predetermined value or more is regarded as the region where the light emitted by the background is located, and the color in the region where the light emitted by the background is considered to be located It is characterized in that it is determined that the quality of the object is good when the ratio of the area occupied by the pixels whose information is within the predetermined range indicating the background color exceeds a predetermined value.

本発明に係る品質判定装置において、上記判定工程では、上記画像取得工程において取得された取得されたカラー画像のRGB成分をHSV空間の画像情報(色相H、彩度S、明度V)に変換し、上記HSV空間における明度V値が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置するとみなし、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色相H値が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定するものとすることができる。 In the quality determination apparatus according to the present invention , in the determination step, the RGB components of the acquired color image acquired in the image acquisition step are converted into image information (hue H, saturation S, brightness V) in HSV space. , the light emitted by the background is assumed to be located in a pixel area in which the lightness V value in the HSV space is a predetermined value or more, and the hue H value in the area where the light emitted by the background is assumed to be the color of the background It can be determined that the quality of the object is good when the ratio of the pixels within the predetermined range indicating the above exceeds a predetermined value.

本発明は、対象物の付着物を除去あるいは対象物表面の状態を変化させる下地処理方法であって、上記対象物にレーザー光照射装置によりレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理工程と、画像取得部により取得された、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する処理品質判定工程と、を有し、上記処理品質判定工程では、上記画像取得部において取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間の画像情報に変換し、上記他の色空間における明度値又は輝度値が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置する領域とみなし、上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色情報が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であるとして、所定品質以上であるか否を判定し、処理品質が不十分と判定された処理対象領域に対し、上記レーザー光照射装置により再度レーザー照射を実施することで、対象物全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を行うことを特徴とする。 The present invention is a surface treatment method for removing deposits on an object or changing the state of the surface of the object, comprising: a surface treatment step of irradiating the object with a laser beam from a laser beam irradiation device to perform the surface treatment; , each pixel existing in an area where the light emitted by the background is considered to be located in the color image obtained by the image acquisition unit and including the light emitted by the background when the base is irradiated with the laser light. and a processing quality determination step of comparing the color information of and a preset threshold value to determine the quality of the object , wherein the processing quality determination step includes RGB components of the color image acquired by the image acquisition unit is converted into image information in another color space, and an area of pixels indicating a lightness value or luminance value in the other color space that is equal to or greater than a predetermined value is regarded as an area where the light emitted by the background is located, and If the ratio of the area of pixels whose color information is within the predetermined range indicating the color of the background in the area considered to be located exceeds a predetermined value, the quality of the object is deemed to be good and the quality is equal to or higher than the predetermined quality. It is determined whether or not the processing quality is insufficient, and the laser irradiation device is used to irradiate the processing target region again with the laser beam irradiation device, so that the entire object has a predetermined base processing quality. It is characterized by performing a base treatment.

以上説明したように、本発明によれば、画像取得部において取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間の画像情報に変換し、上記他の色空間における明度値又は輝度値が所定値以上を示す画素の領域を上記下地が発する光が位置する領域とみなし、 上記下地が発する光が位置するとみなされた領域内における色情報が上記下地の色を示す所定範囲内にある画素の領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定するので、対象物の品質の判定精度を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the RGB components of a color image acquired by an image acquisition unit are converted into image information in another color space, and the lightness value or luminance value in the other color space is a predetermined value. A region of pixels indicating the above is regarded as a region in which the light emitted by the background is located, and a pixel region in which the color information in the region regarded as the location of the light emitted by the background is within a predetermined range indicating the color of the background. exceeds a predetermined value, it is determined that the quality of the object is good, so the accuracy of determining the quality of the object can be improved.

Claims (13)

レーザー光照射装置により対象物にレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理装置において使用される品質判定装置であって、
レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得部と、
上記画像取得部により取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定部と、
を備える品質判定装置。
A quality determination device used in a surface treatment apparatus that performs surface treatment by irradiating a laser beam on an object with a laser beam irradiation device,
an image acquisition unit that acquires a color image including light emitted by a base that is an object when the base is irradiated with laser light;
A judgment unit for judging quality of an object by comparing color information of each pixel existing in an area where the light emitted from the background is assumed to be located in the image acquired by the image acquisition unit with a preset threshold value. and,
Quality determination device comprising.
上記下地が発する光が位置するとみなされた領域とは、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間に変換することによって得られた明度値又は輝度値が所定値以上を示す対象物における領域であることを特徴とする請求項1に記載の品質判定装置。 The area where the light emitted by the background is considered to be located is one in which the lightness value or luminance value obtained by converting the RGB components of the color image obtained by the image obtaining unit into another color space is equal to or greater than a predetermined value. 2. The quality judgment device according to claim 1, wherein the region is an area in an object showing 上記判定部は、上記画像取得部により取得されたカラー画像のRGB成分をHSV空間に変換することによって得られた色相判定値で180~240の範囲内にある領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定することを特徴とする請求項2に記載の品質判定装置。 The judging unit determines that a ratio of a region within a range of 180 to 240 in a hue judgment value obtained by converting the RGB components of the color image acquired by the image acquiring unit into an HSV space exceeds a predetermined value. 3. The quality determination device according to claim 2, wherein the quality determination device determines that the quality of the object is good when the quality of the object is good. 上記判定部は、上記画像取得部により順次取得された複数のカラー画像のうち品質が良好であると判定された複数の画像を用いて機械学習する機械学習部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の品質判定装置。 3. The determining unit includes a machine learning unit that performs machine learning using a plurality of images determined to be of good quality among the plurality of color images sequentially acquired by the image acquiring unit. The quality judgment device according to any one of claims 1 to 3. レーザー光照射装置と、
上記レーザー光照射装置を保持し、対象物の処理対象領域を含む作業領域内で上記レーザー光照射装置を移動させる移動装置と、
レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得部と、
上記画像取得部により取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定部と、
上記レーザー光照射装置と上記移動装置の動作を制御する制御装置と、
を備え、
上記制御装置は、上記判定部により処理品質が不十分と判定された部分において、上記レーザー光照射装置により再度レーザー照射を実施することで、対象物全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を行うことを特徴とする下地処理装置。
a laser beam irradiation device;
a moving device that holds the laser beam irradiation device and moves the laser beam irradiation device within a work area including a processing target area of an object;
an image acquisition unit that acquires a color image including light emitted by a base that is an object when the base is irradiated with laser light;
A judgment unit for judging quality of an object by comparing color information of each pixel existing in an area where the light emitted from the background is assumed to be located in the image acquired by the image acquisition unit with a preset threshold value. and,
a control device for controlling the operation of the laser light irradiation device and the movement device;
with
The control device causes the laser beam irradiation device to irradiate the laser beam again on the portion determined to be insufficient in processing quality by the determination unit, thereby performing base processing having a predetermined base processing quality on the entire object. A substrate processing apparatus characterized by performing
上記制御装置は、上記画像取得部により取得された上記対象物の表面の画像から得られた色情報に基づいて、上記レーザー光照射装置により上記対象物に照射するレーザー密度を修正することを特徴とする請求項5に記載の下地処理装置。 The control device is characterized in that, based on the color information obtained from the image of the surface of the object acquired by the image acquiring unit, the density of the laser beam irradiated to the object by the laser beam irradiation device is corrected. The substrate processing apparatus according to claim 5. レーザー光照射装置により対象物にレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理方法において使用される品質判定方法であって、
画像取得部によりレーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像を取得する画像取得工程と、
上記画像取得工程において取得された画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする品質判定方法。
A quality determination method used in a surface treatment method for surface treatment by irradiating a laser beam onto an object with a laser beam irradiation device,
an image acquiring step of acquiring a color image including light emitted from a base that is an object when the image acquisition unit irradiates the base with laser light;
A judgment step of judging the quality of the object by comparing the color information of each pixel existing in the area where the light emitted from the background is assumed to be located in the image acquired in the image acquisition step with a preset threshold value. and,
A quality determination method characterized by having
上記下地が発する光が位置するとみなされた領域とは、上記画像取得工程において取得されたカラー画像のRGB成分を他の色空間に変換することによって得られた明度値又は輝度値が所定値以上を示す対象物における領域であることを特徴とする請求項7に記載の品質判定方法。 The region where the light emitted by the background is considered to be located is a region in which the brightness value or luminance value obtained by converting the RGB components of the color image acquired in the image acquisition step into another color space is a predetermined value or more. 8. The quality determination method according to claim 7, wherein the area in the object indicates 上記判定工程では、上記画像取得工程において取得されたカラー画像のRGB成分をHSV空間に変換することによって得られた色相判定値で180~240の範囲内にある領域が占める割合が所定値を超えた場合に対象物の品質が良好であると判定することを特徴とする請求項8に記載の品質判定方法。 In the determination step, the ratio of the area occupied by the hue determination value within the range of 180 to 240 obtained by converting the RGB components of the color image acquired in the image acquisition step into the HSV space exceeds a predetermined value. 9. The quality determination method according to claim 8, wherein the quality of the object is determined to be good when the quality of the object is good. 上記判定工程は、上記画像取得工程において順次取得された複数のカラー画像のうち品質が良好であると判定された複数の画像を用いて機械学習する機械学習工程を備えることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載の品質判定方法。 3. The determining step comprises a machine learning step of performing machine learning using a plurality of images determined to be of good quality among the plurality of color images sequentially acquired in the image acquiring step. The quality judgment method according to any one of claims 7 to 9. 対象物の付着物を除去あるいは対象物表面の状態を変化させる下地処理方法であって、
上記対象物にレーザー光照射装置によりレーザー光を照射して下地処理を行う下地処理工程と、
画像取得部により取得された、レーザー光を対象物である下地に照射した際に該下地が発する光を含むカラー画像のうち上記下地が発する光が位置するとみなされた領域に存在する各画素の色情報と予め設定された閾値を比較して対象物の品質を判定する処理品質判定工程と、
を有し、
上記処理品質判定工程において、処理品質が不十分と判定された処理対象領域に対し、上記レーザー光照射装置により再度レーザー照射を実施することで、対象物全体に対し所定の下地処理品質を有する下地処理を行うことを特徴とする下地処理方法。
A surface treatment method for removing deposits on an object or changing the condition of the surface of the object,
A surface treatment step of irradiating the object with a laser beam from a laser beam irradiation device to perform surface treatment;
The number of pixels existing in an area where the light emitted by the background is assumed to be located in the color image obtained by the image acquisition unit and including the light emitted by the background when the background is irradiated with the laser light. A processing quality determination step of comparing the color information with a preset threshold value to determine the quality of the object;
has
In the processing quality determination step, the region to be processed that has been determined to have insufficient processing quality is subjected to laser irradiation again by the laser beam irradiation device, so that the entire object has a predetermined surface processing quality. A base treatment method, characterized by performing treatment.
上記下地処理工程では、上記対象物にレーザー光を照射するレーザー光照射装置を移動装置により保持して、上記対象物の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、上記レーザー光照射装置により上記対象物にレーザー光を照射して下地処理を行うことを特徴とする請求項11記載の下地処理方法。 In the base treatment step, a laser beam irradiation device for irradiating the object with a laser beam is held by a moving device, moved within a work area including the processing target region of the object, and the laser beam irradiation device moves the laser beam irradiation device. 12. The base treatment method according to claim 11, wherein the base treatment is performed by irradiating the object with a laser beam. 上記処理品質判定工程において上記画像取得部により取得された上記対象物のカラー画像に基づいて、上記対象物に照射するレーザー密度を修正することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の下地処理方法。 13. The method according to claim 11 or 12, wherein, in the process quality determining step, the laser density with which the object is irradiated is corrected based on the color image of the object acquired by the image acquiring unit. groundwork method.
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