JP3122560B2 - 塗面の艶測定方法及び装置 - Google Patents

塗面の艶測定方法及び装置

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JP3122560B2 JP05192877A JP19287793A JP3122560B2 JP 3122560 B2 JP3122560 B2 JP 3122560B2 JP 05192877 A JP05192877 A JP 05192877A JP 19287793 A JP19287793 A JP 19287793A JP 3122560 B2 JP3122560 B2 JP 3122560B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のボデー等の塗
面の艶をオプトエレクトロ式に測定する塗面の艶測定方
法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の測定方法としては、特開昭50
−153979により、明暗境界を有するパターンを投
影器によって検査面にて反射する光軸に沿って映像面上
に結像させ、結像パターンにおける明暗境界の鮮明度を
映像面に沿う受光強度の変化率によって感知することに
より光沢度を評価する光沢度の測定方法が開示されてい
る。これにより、測定者の判断誤差の影響を蒙ることな
く、オプトエレクトロ式に自動測定可能になる。
【0003】また、特開昭63−274847により、
塗面にその前方に配置した平行縞格子を写像させ、塗面
をこの塗面にピントを合わせて2次元イメージセンサで
撮像し、平行格子像とほぼ直交方向の格子像に応じてレ
ベルが変化する画像信号を検出し、塗面の2次元面にお
ける各格子像の画像信号についてのレベル差を統計処理
して塗面の艶(光沢度)を判定する方法が開示されてい
る。これにより、艶の評価が、広範囲に対して同様に自
動的に行えるようになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、塗面を微小な開口を通して受光する受光器により
明暗パターンの映像をその境界に対して直交方向へ移動
走査する必要があり、したがって特に面領域を測定する
場合、面状のラスタ走査が必要になる。また、ピンポイ
ントの受光が前提であり、移動走査範囲を過度に広くし
ないためには近距離で測定する必要があり、製造工程に
採用するには改良の余地があった。
【0005】後者の場合、広い範囲の塗面の評価を機械
的な移動走査無しで行えるが、塗面の色・屈折率・凹凸
により決まる艶そのものを自動的に評価するのを前提に
していた。つまり、色及び屈折率は塗料により定められ
て固定要因となるために、工場においては艶の主な変動
要因である塗面の凹凸を製造工程で測定できると、一層
信頼性の高い塗面管理が可能となる。
【0006】よって、本発明は、製造工程における塗面
の艶の変動因子である表面粗さを簡単な装置構成でオプ
トエレクトロ式に測定する艶測定方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項1により、塗面の艶を左右する凹
凸波長に応じて、平行格子像の反射光の拡散度合を変化
させ得る1〜5mm程度のスリット幅を有する平行格子
光源により、この平行格子光源の前方へ配置された塗面
に平行格子を写像させ、平行格子光源の側部に配置され
たイメージセンサで塗面をピントを合せて撮像すること
により、塗面の所定領域における平行格子像とほぼ直交
方向の複数個の格子画像信号を検出し、これらの格子画
像信号波形の平均的な傾斜度合から塗面の艶を判定する
ことを特徴とする。
【0008】請求項1による方法を実施する艶測定装置
として、請求項2により、塗面の艶を左右する凹凸波長
に応じて、平行格子像の反射光の拡散度合を変化させ得
る1〜5mm程度のスリット幅を有する平行格子光源
と、この平行格子光源の前方に配置された塗面に写像さ
れた平行格子像をピントを合せて撮像するように、平行
格子光源の側部に配置されたイメージセンサと、このイ
メージセンサから供給され、かつ塗面の所定領域におけ
る平行格子像とほぼ直交方向の複数個の格子画像信号波
形の平均的な傾斜角を検出する傾斜度合判定手段とを備
えるようにする。
【0009】種類の異る塗面に対しても共通の評価基準
で艶を評価するための自動艶測定装置として、請求項3
により、イメージセンサから供給され、かつ塗面の所定
領域における平行格子像とほぼ直交方向の複数個の格子
画像信号波形の平均的な傾斜度合を判定し、かつこの傾
斜度合に対応する値を決定する傾斜度合判定手段と、透
光及び不透光部分の像の画像信号のレベル差を検出し、
このレベル差に応じて塗面の基準色及び基準屈折率に対
する補正係数を検出する補正係数検出手段と、傾斜度合
判定手段で決定された値に補正係数を乗算して傾斜度指
標値を作成する指標値作成手段とを備えるようにする。
【0010】
【作用】請求項1において、平行格子光源で塗面に平行
格子が写像されることにより、艶感に関係する特に目の
解像度(O.1mm)以下の波長を含む凹凸に対応して
反射格子像が拡散し、したがって平行格子像のコントラ
ストが低下するのに伴って、徐々に振幅が低下すると共
に傾斜する格子画像信号波形が検出される。この際、艶
が良好な程拡散が小さく、したがって格子画像信号の傾
斜度合が大きくなる。また、スリット幅が1〜5mm程
度の平行格子光源で所定距離だけ離れて写像されること
により、艶感に良好に対応して傾斜が変化する格子画像
信号が検出される。さらに、このような格子画像信号波
形の平均的な傾斜度合から塗面の所定領域の平均的な艶
が評価される。
【0011】スリット幅が1mm程度以下になると、傾
斜角の小さなゆず肌成分が傾斜度合に大きく影響し始
め、傾斜度合と艶の相関性が低下する。スリットが5m
m程度を越えると、信号波形の前傾部及び後傾部間に平
坦領域が生じ始め、艶に対応する傾斜の変化度合が小さ
くなり、同様に傾斜度合と艶の相関性が低下する。塗面
までの距離が所定距離を離れると、スリット幅が5mm
程度でもゆず肌成分が傾斜度合に大きく影響し始め、一
方所定距離よりも近くなると、格子光源から塗面を経由
してイメージセンサに至る光路が十分に確保されず、ま
た艶の良いものでは相応の拡散光が得られないために測
定が困難になる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の艶測定方法を実施するための
装置の構成を示すもので、平行格子光源10は、直管状
蛍光灯11と、その前面に配置された拡散板12と、ス
リット幅が3mm、格子ピッチが6mmの平行格子13
とより構成されている。この格子光源の前方50cmの
位置には、塗面15が配置されている。平行格子光源1
0の側部には、焦点距離16〜18mmのイメージセン
サとしてにCCDカメラ16が配置され、その画像信号
を処理する画像処理装置20が後続している。平行格子
光源10の面積は、CCDカメラ16の塗面位置での視
野サイズ12×12cmを充分均一に写像させ得るよう
になっている。
【0013】この画像処理装置は、CCDカメラ16の
読出し走査により発生されてディジタル化された格子画
像信号を撮像面の画素に対応したアドレスに記憶するR
AM21と、このメモリから格子画像信号を取込んでR
OM23に格納したプログラムに従い信号処理を行うC
PU22等とから構成されて、傾斜度合判定手段として
機能し、格子画像信号及び処理結果を表示する画像表示
装置24及びプリンタ25が付属している。
【0014】CPU22は、RAM21に取込んだ格子
画像信号を縦縞方向と直交方向に読出して隣合う1画素
ごとのレベル変化量を検出してその前傾及び後傾のレベ
ル変化量を積算すると共に、信号幅で割算して各格子画
像信号の傾斜角を検出し、一旦格納した全格子画像信号
の平均傾斜角を演算する。即ち、図2にこのような演算
方法の概略原理を示すもので、1画素ごとのレベル変化
量ΔVを後傾部分は符号を反転して積算すると共に、信
号幅の画素数Nを検出し、平均傾斜角をΣΔV/Nより
求める。
【0015】画像表示装置24は、撮像面の格子縞像を
表示すると共に、切換により横軸をCCDカメラの平行
格子像とほぼ直交方向の読出し走査に対応した時間軸と
し、縦軸に複数個の格子画像信号波形を表示することに
より、傾斜度合をモニタ可能にしている。
【0016】図3はこのような艶測定装置により白色の
塗面について試験した結果を示す。この塗面15は平行
格子光源10により前述の距離から写像され、CCDカ
メラ16はその平行格子像を撮像する。これにより、ゆ
ず肌領域の凹凸による反射格子像の拡散は抑制された状
態で、艶を左右する目の解像度以下の波長を含む粗さに
対応して反射格子像が拡散し、CCDカメラ16からは
相応に拡散した格子画像信号が出力され、画像表示装置
24に波形表示される。
【0017】同図Aは艶が悪い場合、同図Bは艶が良い
場合を示す。これらの図から明らかなように、艶が悪く
なる程塗面の凹凸(粗さ)により光拡散度合が大きくな
り、格子画像信号の前傾部及び後傾部の傾斜が小さくな
ることが確認される。このような格子画像信号は前述の
画像処理を行われ、同図Aの場合は平均傾斜角が小さ
く、一方同図Bでは大きく検出される。この傾斜度合の
判定結果は、画像表示装置24に所定のフォーマットで
表示されると共に、またプリンタ25に記録される。
【0018】ちなみに、図4は触針式粗さ計により測定
した凹凸の傾斜角度の分布を示すもので、同図Aに示す
ように艶が悪い場合には大約±0.1°の分布範囲が広
がり、同図Bの艶が良い場合には大約±0.06°の範
囲と狭くなり、格子画像信号の波形の拡散状態がこのよ
うな艶を左右する凹凸波長の分布と同じ傾向を呈するこ
とが分る。尚、触針式粗さ計は、触針を5μm、計測ピ
ッチを0.01mm、バンドパス特性を低域のゆず肌成
分及び艶に関係しない高域成分を除くように0.002
〜2.5mmとした場合である。
【0019】尚、このような格子画像信号波形の傾斜判
定は、前述の実施例ではスリット幅が3mm、平行格子
光源10及び塗面15間の所定距離は50cmのほぼ最
適状態に設定したが、スリット幅1〜5mm程度、所定
距離30〜60cm程度で良好に艶の評価が可能である
ことが確認されている。
【0020】図5は本発明の別の実施例を示すもので、
平行格子光源30のスリット幅が3mmで格子ピッチが
6mmで形成されると共に、光拡散の影響を受ける領
域、例えば25個分(150mm)の格子ピッチよりも
充分広い範囲にこの平行格子の透光度に対応する透光及
び不透光部分31及び32が形成されている。
【0021】画像処理装置としては、図1に示すCPU
22を利用してROM23に格納するプログラムを追加
することにより、図6に示すように、傾斜度合判定手段
35と、補正係数検出手段36と、指標値作成手段37
とを構成する。
【0022】即ち、傾斜度合判定手段35は、RAM2
1に取込んだ格子画像信号を縦縞方向と直交方向に読出
して1画素ごとのレベル変化量を検出してその前傾及び
後傾のレベル変化量を積算し、信号幅で割算して各格子
画像信号の傾斜角を検出し、一旦格納した全格子画像信
号の平均傾斜角を演算すると共に、この平均傾斜角に相
当する値Sを決定する。補正係数検出手段36は、図7
に示すように、屈折率及び塗色に対応した明暗レベルの
格子画像信号が得られ、光拡散の影響領域Dを除いた所
定領域のボトムレベルの平均値KL及びトップレベルの
平均値KHを検出し、その差KTを演算し、標準塗面の
KTに相当するK1を基に補正係数K1/KTを算出す
る。
【0023】指標値作成手段37は、値Sに対して、艶
評価の指標値Gを次のように算出する。 G=S×(K1/KT)
【0024】これにより、屈折率の異る塗面を測定する
場合に、屈折率の大小により、格子画像信号の振幅が大
きく又は小さくなることにより、平均傾斜角が対応して
大きく又は小さくなるのを補償され、色の影響も同様に
補償され、屈折率或は色の如何に拘らず一義的な指標値
Gで艶の変動因子である表面粗さの自動測定が可能にな
る。この際、Gの値を例えば触針式粗さ計の測定結果と
整合させるために、Sに定数を加算して補正係数を乗算
したり、或は適当な指標を新たに規定するために、補正
係数を差KTに基づくことを前提に種々変更することも
可能である。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明による塗面の艶測定方法
よれば、スリット幅1〜5mm程度の平行格子光源から
の所定距離の格子像を評価することにより、製造工程で
変動する可能性のある艶因子である表面粗さの評価が可
能となり、艶の品質管理上極めて有効な検査データが得
られる。平行格子光源は、塗面に対して平行格子像の反
射光の拡散にゆず肌が大きく左右しないように、所定距
離に設定されることにより有効な拡散情報が得られ、し
たがって至近距離で測定する必要が無く、工場の製造ラ
インでの採用も容易となる。複数の格子像の平均的な評
価から塗面の所定領域の平均的な艶を判定することがで
きる。
【0026】請求項2の発明による塗面の艶測定装置よ
れば、請求項1の発明を実施する際に、塗面の測定領域
に対する機械的な走査移動無しで同時に塗面の所定領域
の平均的な艶評価可能となる。請求項3の艶測定装置に
よれば、塗面の色又は屈折率により格子画像信号のレベ
ル変化に起因する傾斜角の変動を、補償用明暗部分にお
ける反射光のレベル差に応じて補償することにより、塗
料を異にする塗面に対しても共通の評価基準で自動的に
艶評価可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の塗面の艶測定方法を実施する装置の構
成を示す図である。
【図2】同装置の動作を説明する図である。
【図3】同装置による試験結果を示す図である。
【図4】同試験結果の比較例を示す図である。
【図5】本発明の別の実施例による艶測定装置の構成を
示す図である。
【図6】同装置の画像処理部の構成を示す図である。
【図7】同装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
10 平行格子光源 15 塗面 16 CCDカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 恭生 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−75237(JP,A) 特開 昭50−153979(JP,A) 特開 昭61−75236(JP,A) 特開 昭63−243841(JP,A) 松田守弘、「自動車塗装品質の計 測」、計測と制御 第23巻第3号、昭和 59年3月発行、第312−316頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塗面の艶を左右する凹凸波長に応じて、
    平行格子像の反射光の拡散度合を変化させ得る1〜5m
    m程度のスリット幅を有する平行格子光源により、この
    平行格子光源の前方へ配置された前記塗面に平行格子を
    写像させ、 前記平行格子光源の側部に配置されたイメージセンサで
    前記塗面をピントを合せて撮像することにより、前記塗
    面の所定領域における前記平行格子像とほぼ直交方向の
    複数個の格子画像信号を検出し、 これらの格子画像信号波形の平均的な傾斜度合から前記
    塗面の艶を判定することを特徴とする塗面の艶測定方
    法。
  2. 【請求項2】 塗面の艶を左右する凹凸波長に応じて、
    平行格子像の反射光の拡散度合を変化させ得る1〜5m
    m程度のスリット幅を有する平行格子光源と、この平行
    格子光源の前方に配置された前記塗面に写像された前記
    平行格子像をピントを合せて撮像するように、前記平行
    格子光源の側部に配置されたイメージセンサと、このイ
    メージセンサから供給され、かつ前記塗面の所定領域に
    おける前記平行格子像とほぼ直交方向の複数個の格子画
    像信号波形の平均的な傾斜角を検出する傾斜度合判定手
    段と、を備えたことを特徴とする塗面の艶測定装置。
  3. 【請求項3】 塗面の艶を左右する凹凸波長に応じて、
    平行格子像の反射光の拡散度合を変化させ得る1〜5m
    m程度のスリット幅を有する平行格子部分と共に、光拡
    散の影響を受ない程度に広い面積を有し、かつ前記平行
    格子部分の透光度に相当する透光及び不透光部分を有す
    る平行格子光源と、この平行格子光源の前方に配置され
    た前記塗面に写像された平行格子像及び前記透光及び前
    記不透光部分の像をピントを合せて撮像するように、前
    記平行格子光源の側部に配置されたイメージセンサと、
    このイメージセンサから供給され、かつ前記塗面の所定
    領域における前記平行格子像とほぼ直交方向の複数個の
    格子画像信号波形の平均的な傾斜度合を判定し、かつこ
    の傾斜度合に対応する値を決定する傾斜度合判定手段
    と、前記透光及び前記不透光部分の前記像の画像信号の
    レベル差を検出し、このレベル差に応じて前記塗面の基
    準色及び基準屈折率に対する補正係数を検出する補正係
    数検出手段と、前記傾斜度合判定手段で決定された値に
    補正係数を乗算して傾斜度指標値を作成する指標値作成
    手段とを備えたことを特徴とする塗面の艶測定装置。
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JP5659603B2 (ja) * 2010-07-28 2015-01-28 株式会社豊田中央研究所 光源装置及び評価方法
JP6699263B2 (ja) * 2016-03-17 2020-05-27 株式会社リコー 検査装置

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松田守弘、「自動車塗装品質の計測」、計測と制御 第23巻第3号、昭和59年3月発行、第312−316頁

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