JP6900702B2 - 計測装置および計測方法 - Google Patents
計測装置および計測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6900702B2 JP6900702B2 JP2017033894A JP2017033894A JP6900702B2 JP 6900702 B2 JP6900702 B2 JP 6900702B2 JP 2017033894 A JP2017033894 A JP 2017033894A JP 2017033894 A JP2017033894 A JP 2017033894A JP 6900702 B2 JP6900702 B2 JP 6900702B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflected light
- measuring device
- measuring
- distribution
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
特に車両の外装においては、光輝材の種類、塗装手法の多様化により、見え方の評価が欠かせないが、見え方を定量的に判断することは目視では難しい。
そこで、塗装の見え方の評価を可能とする計測装置あるいは計測方法が提案されている(例えば特許文献1、2等参照)。しかしながら、従来の評価方法では、塗装の広がり方向における反射率等を評価しているに過ぎず、光輝材による色味の違いなどの定量的な評価は難しかった。
粒子感評価装置100は、塗装された検査対象物たるサンプル10にレーザ光Lを照射して反射光を測定する共焦点レーザ顕微鏡20と、共焦点レーザ顕微鏡20を用いてサンプル10の塗装の見え方を評価する評価値算出部90と、を有している。
アルミフレーク12は、カラー層13内に複数配置され、外部からの光を反射することで、サンプル10の粒子感や色合いといった見た目の印象を変化させる。
クリア層14は、カラー層13の上部に形成されており、一般に光を透過するとともに、カラー層13が直接外気に接触してしまうことを防ぐ保護層としての機能を有している。
光源21は、レーザ光Lの波長をサンプル10の色合いに合わせて所定の範囲内で変更する波長変更手段としての機能を有している。
なお、かかる波長変更手段は、例えば光源21自体が波長変更可能な光源であっても良いし、別途波長を変更するための素子等を設けても良い。
なお、本実施形態では、レーザ光Lの入射方向Zは、サンプル10の深さ方向と一致するが、かかる構成に限定されるものではない。また、本実施形態では、サンプル10の塗装の広がり方向を、入射方向Zに対して垂直なXY平面としているが、かかる構成に限定されるものではない。
まず、光源21から照射されたレーザ光Lが、ハーフミラー22とレンズ24とを透過してサンプル10に向けて照射される。
反射光L’は、再度レンズ24を透過してハーフミラー22によって経路を曲げられて検出器23へと入射される。
さて、サンプル10において、レーザ光Lがレンズ24によって照射点Pに集光されるとすると、照射点Pにおける反射光L’は検出器23に入射して像を結ぶが、照射点P以外の位置における反射光L’は、ピンホール231によって除外される。
すなわち、光源21とレンズ24とを移動させ、各位置における反射光L’の光量を計測することで、反射率の高い物体の位置を特定することができる。
このようにして、共焦点レーザ顕微鏡20は、反射光L’の強弱からアルミフレーク12の入射方向Zにおける高さデータを表1に示すように算出することができる。
言い換えると、共焦点レーザ顕微鏡20は、サンプル10の深さ方向におけるアルミフレーク12の位置を高さデータとして算出する高さ情報算出手段としての機能を有している。
そこで従来の共焦点方式のレーザ顕微鏡は、サンプルのカラー層表面に焦点を合わせたときの反射光量を測定することで、見え方の評価を行うものが知られている。
しかしながら、発明者の検証によれば、光輝材が占める面積が略同一であったとしても、図4に示すようにアルミフレーク12がカラー層13の中程に多く分布しているような場合と、図5に示すようにカラー層13の表面に多く分布する場合とでは見え方が異なる。
これは、カラー層13に入射した光が、カラー層13内を透過する距離に応じて特定の波長が吸収・反射されることで、反射光L’の色合いが変化するためであると考えられる。すなわち、単にアルミフレーク12がサンプル10の入射面に占める面積を求めるだけでは、見え方の評価手法として評価しきれていない部分があった。
まず、測定部たる共焦点レーザ顕微鏡20が、サンプル10の所定領域にレーザ光Lを照射して、反射光L’の光量データと、高さデータとを取得する(ステップS101)。このときの『所定領域』たる計測範囲は、250μm×250μm以上であることが望ましい。かかる計測範囲が狭いと、カラー層13内のアルミフレーク12がカラー層13の最表面に1つも露出していない虞があり、後述する基準位置Z0がカラー層13の表面と正しく一致しない場合があるためである。
ステップS101において取得された反射光L’の光量データ、高さデータについて、ノイズ除去、平滑化を行う(ステップS102)。具体的には7×7pixelのメディアンフィルタをかける。
位置情報算出部91は、ステップS102において反射光量が閾値以上であって、かつ高さデータが閾値の範囲内である領域を、抽出領域Qとして決定する(ステップS103)。なお、抽出領域Qは、例えば図2に2点鎖線で囲んだように、カラー層13を含むように設定されることが最も望ましい。
また、高さデータが閾値の範囲内であることは、カラー層13の成膜領域から著しく外れてはいないことを示している。
かかる操作は、具体的にはカラー層13とクリア層14とが何れも膜厚20μmで設計されたときに、サンプル10表面付近の1μmの所で反射光L’が増大していたとしても、クリア層14に混入された異物と判断して後述する位置分布を抽出する抽出領域から外すことを意味している。なお、ここで言う高さデータの閾値は、成膜条件の範囲でわかる程度の極端な値ではないことを意味しているが、予め指定された範囲内のみの計測を行うために閾値を定めたとしても良い。
すなわち、粒子感評価装置100は、「計測範囲」として定めたXY平面内の各点を、Z方向に掘り下げた3次元の抽出領域内に配置されたアルミフレーク12の相対的な位置関係を把握することができる。
かかる基準位置Z0は、抽出領域Q内において測定された複数のアルミフレーク12のうち最も上層にあるアルミフレーク12の位置である。
すでに述べたように、塗装の色味は、カラー層13に入射した光のカラー層13内を通る際の経路においてどれだけ吸収・発散が生じるかによるところが大きい。
しかしながら、通常カラー層13とクリア層14との境界面は、非破壊検査によって知ることが難しい。さらに、カラー層13内においてアルミフレーク12の位置は分散されているために、アルミフレーク12の位置のみからカラー層13を透過する距離を知ることは非常に困難である。
なお、実際のアルミフレーク12は非常に小さく、計測範囲として定めたXY平面上の大きさが十分に大きければ、抽出領域Q内において1つ以上、カラー層13とクリア層14との境界面に配置されたアルミフレーク12が存在する。
したがって、かかる基準位置Z0を基準に、各アルミフレーク12の位置を評価し、統計的な分布情報たる位置分布を算出することにより、カラー層13内を透過する距離に応じたパラメータを抽出できる。
すなわち、表1に示したように、高さデータが0の点とは、照射点Pの位置を基材層11まで透過してもアルミフレーク12に当たらなかったことを示している。
位置情報算出部91は、抽出領域内において高さデータが検知された点において、基準位置Z0からの深さを算出する(ステップS106)。
かかるステップS101〜S106の動作を、測定したい面積内のすべての点について実行することで、位置情報算出部91は、アルミフレーク12の基準位置Z0に対する相対的な位置を三次元的に把握することができる。
位置情報算出部91は、かかる相対的な位置を、検出されたアルミフレーク12の頻度を縦軸、Z方向の深さを横軸にとったヒストグラム化することで、図7(a)に示すようなアルミフレーク12の位置分布を算出する(ステップS108)。
例えば図7(a)に示すように、基準位置Z0からのZ方向の距離が5μmから10μmの位置にアルミフレーク12が集中して配置されているようなカラー層13aと、図7(b)に示すような8μm付近と22μm付近との2山に分散して配置されているようなカラー層13bとでは、見え方の傾向が異なる。
なお、図7(a)のように基準位置Z0の付近にアルミフレーク12が多数分布するような場合には、レーザ光Lの大部分は上層付近にあるアルミフレーク12によって反射されてしまうため、アルミフレーク12の密度が非常に大きい場合と、上層のみに分布している場合の見え方の傾向は近しいものと推測される。
粒子感評価装置100は、かかる位置分布を用いて、サンプル10の光沢の見た目を評価する。
かかる構成により、アルミフレーク12の占める面積のみならず、深さ方向におけるアルミフレーク12の位置分布を数値化して、見え方を定量的に評価する。
角度算出部92は、図6のステップS101〜ステップS106を用いて取得されたアルミフレーク12の位置を元に、例えば図9に示すように隣接する3点A〜C間における高さデータの変化を用いて、アルミフレーク12の傾斜角度θを算出する(ステップS201)。
具体的には、図9に示した3点が形成する平面に平行なベクトルと、カラー層13の塗装が広がる方向であるXY平面に平行なベクトルと、のなす角を傾斜角度とする。
角度算出部92は、ステップS103で決定した抽出領域における各測定点について、それぞれの角度配向を計算することで、複数のアルミフレーク12について、カラー層13内部でどの程度傾斜して配置されているかの統計データを角度配向分布として算出する(ステップS202)。
すなわち、角度算出部92は、カラー層13内におけるアルミフレーク12の位置分布に基づいて、角度配向分布を算出する角度算出手段としての機能を有している。
なお、角度の算出に用いるために隣接する3点の高さデータを用いたが、かかる構成に限定されるものではなく、離れた3点の高さデータを用いても良い。
ただし、一般には単一のアルミフレーク12上における複数点の高さデータから角度配向を算出することが望ましい。
また、最小二乗法を用いて計算された近似平面の角度を用いて、角度配向としても良い。
ところで一般に、アルミフレーク12の形状は、板状であることが多い。流体中において、板状の部材を複数配置すると、塗装内で方向が揃いやすい性質があることが知られている。
そのため、図10においては0°に近い状態を取るアルミフレーク12の比率が最も多く、極端に傾斜した角度をとるアルミフレーク12はほぼない。
例えば、塗装の粒子感、キラキラ感というのは、既に述べた条件の他、ある観察点Aから見たときに感じる明るさと、異なる観察点Bから見たときに感じる明るさの差によっても生じる。
カラー層13内にある大部分のアルミフレーク12の角度傾斜が塗装面に対して平行なときには、図11(a)に示すように、反射光L’の角度が一定になるため、サンプル10は正反射角近傍での反射光量LH(以下ハイライトという)が大きくなる。同時に、正反射角から離れた角度における反射光量LS(以下シェードという)は小さくなる。すなわち、ハイライトとシェードの差が増大して、観察点による明度の差が大きくなる。
他方、アルミフレーク12の角度傾斜がバラバラで、塗装内で揃っていないような場合には、図11(b)に示すように、反射光L’の反射角もバラバラになりやすく、したがってハイライトとシェードの差は比較的小さくなる。すなわち、観察点Aと観察点Bとでの明度の差も小さくなる。
このように、全体的な見え方の傾向は、アルミフレーク12の角度配向分布によっても大きく異なる。なおここでいう角度配向分布とは、カラー層13内にある複数のアルミフレーク12の、それぞれの傾斜角度がどのような分布をしているかの頻度を示すパラメータである。
そこで、本実施形態では、粒子感評価装置100がアルミフレーク12の深さ方向における位置とともに、角度配向分布についても算出し数値化する。かかる構成により、さらに精度よく塗装の見え方を定量的に評価する。
例えば、図12(a)に示すように、カラー層13が青い色材を含むカラーメタリック層のときには、波長658nmの赤色レーザ光では、カラー層13内の吸収により十分な反射光量を得ることが難しい。
しかしながら、カラー層13内における散乱や吸収の度合いは、当然のことながらレーザ光Lの波長とカラー層13の色合いによって顕著に変化する。
かかる構成により、光源21はサンプル10に照射するレーザ光Lについて、カラー層13に吸収あるいは散乱され難い波長を選択することで、カラー層13の基材層11側にあるアルミフレーク12についても、精度よく検知可能となる。
あるいは、ステップS106において、予め予想されるカラー層13の層厚とステップS106で検知された高さデータの最大・最小値とを比較することで基材層11まで到達したかどうかを診断する診断ステップを追加しても良い。
具体的には、赤色レーザ光を用いた場合には、図13(a)に示すように、左側の顕微鏡写真に対して右側の反射光L’の計測結果を示す画像では、観測しきれていないアルミフレーク12が多数生じてしまうことがわかる。
一方、図12(b)に示したように紫色レーザ光を用いたときには、図13(b)に示すように、左側の顕微鏡写真に対して右側の反射光L’の計測結果を示す画像の方がより精彩にアルミフレーク12を捉えることができていることがわかる。
また、ここでは可視光領域の波長のレーザについてのみ述べたが、かかる構成に限定されるものではなく、カラー層13の吸収の傾向に合わせて、赤外領域や紫外領域のレーザ光を用いても良い。
すなわち、光源21はサンプル10に照射するレーザ光Lについて、カラー層13に吸収あるいは散乱され難い波長を選択することで、カラー層13の基材層11側にあるアルミフレーク12についても、さらに精度よく検知可能となる。
また、粒子感評価装置100は、反射光L’を用いて所定領域における複数のアルミフレーク12のうち最も上層にあるものを基準位置Z0として、所定領域における複数のアルミフレーク12の深さ方向Zの位置分布を算出する位置情報算出部91と、を有している。
かかる構成により、カラー層13内のアルミフレーク12の深さ方向の位置を特定し、数値化することで、塗装の見え方の定量的な評価を可能とする。
かかる構成により、カラー層13を除く領域にある異物が位置分布の算出から除外されるから、より精度よく塗装の見え方の定量的な評価を可能とする。
かかる構成により、アルミフレーク12のカラー層13内部における分布を、基準位置Z0からの距離に応じて相対的に評価することが可能となる。
すなわち、反射光量とZ方向における位置とにより、粒子感評価装置100は、アルミフレーク12のカラー層13内部における分布を、基準位置Z0からの距離に応じて相対的に評価する。
かかる構成により、塗装の見え方を定量的に評価する。
例えば、本実施形態では、高さデータを共焦点レーザ顕微鏡を用いて取得するとしたが、その他、塗装の深さ方向において三次元計測可能な手段であれば良く、かかる構成に限定されるものではない。
また、本実施形態では、照射する光の入射方向を塗装面と直交する上下方向すなわちZ方向として説明したが、斜入射による計測方法であっても良い。
11…基材層
12…光輝材(アルミフレーク)
13…塗装層(カラー層)
14…クリア層
20…測定部(共焦点レーザ顕微鏡)
21…波長変更手段(光源)
22…ハーフミラー
23…検出器
24…レンズ(集光光学系)
91…位置情報算出部(位置情報算出手段)
92…角度算出部(角度算出手段)
100…粒子感評価装置(計測装置)
Z0…基準位置
Claims (9)
- 複数の光輝材を含む塗装層に可視光領域の波長の光を照射して反射光を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された前記反射光を用いて前記複数の光輝材のうち最も上層にあるものを基準位置として、前記複数の光輝材の前記塗装層の深さ方向の位置分布を算出する位置情報算出部と、
を有する計測装置。 - 請求項1に記載の計測装置において、
前記塗装層内における前記光輝材の前記位置分布に基づいて、前記光輝材の角度配向分布を算出する角度算出部を有することを特徴とする計測装置。 - 請求項1または2に記載の計測装置において、
前記光の波長を変えるための波長変更手段を有することを特徴とする計測装置。 - 請求項3に記載の計測装置において、
前記波長変更手段は、前記塗装層の色情報を元に前記波長を変更することを特徴とする計測装置。 - 請求項1乃至4の何れか1つに記載の計測装置において、
前記位置情報算出部は、前記基準位置からの前記深さ方向の位置分布に基づいて所定の範囲を設定し、当該範囲内における前記反射光を用いて前記位置分布を算出するとともに、当該範囲外における前記反射光を前記位置分布の算出条件から除外することを特徴とする計測装置。 - 請求項1乃至5の何れか1つに記載の計測装置において、
前記測定部は、共焦点方式の計測によって前記複数の光輝材の前記基準位置からの距離を高さデータとして算出する高さ情報算出手段を有することを特徴とする計測装置。 - 請求項6に記載の計測装置において、
前記位置情報算出部は、前記位置分布を、前記反射光の反射光量分布データと、前記高さデータとを用いて算出することを特徴とする計測装置。 - 複数の光輝材を含む塗装層に光を照射して反射光を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記反射光を用いて前記光輝材のうち最も上層にあると検出された当該光輝材の位置を基準として、前記光輝材の前記光の入射方向に沿った深さ方向の位置分布を算出する位置情報算出手段と、
を用いる計測方法。 - 請求項8に記載の計測方法において、
前記位置情報算出手段は、前記光輝材の前記基準位置からの距離と、当該光輝材の前記反射光の反射光量とを用いて前記位置分布を算出することを特徴とする計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017033894A JP6900702B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 計測装置および計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017033894A JP6900702B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 計測装置および計測方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018138906A JP2018138906A (ja) | 2018-09-06 |
JP6900702B2 true JP6900702B2 (ja) | 2021-07-07 |
Family
ID=63451144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017033894A Active JP6900702B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 計測装置および計測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6900702B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102273278B1 (ko) * | 2019-09-10 | 2021-07-07 | (주)오로스 테크놀로지 | 오버레이 측정장치 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4534795B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-09-01 | トヨタ自動車株式会社 | 塗膜評価装置及び方法 |
JP4883751B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2012-02-22 | レーザーテック株式会社 | 3次元形状測定装置及び3次元形状測定方法 |
JP5317759B2 (ja) * | 2009-02-27 | 2013-10-16 | 関西ペイント株式会社 | 塗膜中の鱗片状材料の配向状態の定量化方法及びそのシステム |
JP6143155B2 (ja) * | 2011-11-28 | 2017-06-07 | 株式会社リコー | フィラー微粒子分散性評価装置及びフィラー微粒子分散性評価方法 |
JP6150167B2 (ja) * | 2013-08-20 | 2017-06-21 | 株式会社リコー | 微粒子分散性評価装置及び微粒子分散性評価方法 |
JP6207333B2 (ja) * | 2013-10-07 | 2017-10-04 | 関西ペイント株式会社 | 膜厚測定方法および膜厚測定装置 |
-
2017
- 2017-02-24 JP JP2017033894A patent/JP6900702B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018138906A (ja) | 2018-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6053506B2 (ja) | 反射特性の測定装置 | |
JP5808519B2 (ja) | 2つの測定ユニットを有する表面測定装置 | |
JP5934180B2 (ja) | オブジェクトの材料特性を決定するための方法 | |
CN102538669B (zh) | 精密阻焊剂配准检查方法 | |
US8422007B2 (en) | Optical measurement device with reduced contact area | |
TW201305531A (zh) | 圖案量測裝置及圖案量測方法 | |
JP6367862B2 (ja) | 欠陥検査方法及びその装置 | |
JP2007069217A (ja) | 離型剤塗布状態検出方法及び離型剤塗布状態検出装置 | |
JP2010133934A5 (ja) | ||
JP6542906B2 (ja) | 少なくとも部分的に透明な物体の表面に関連する表面データおよび/または測定データを決定するための方法および装置 | |
JP2021047200A (ja) | 表面特性を決定する多段階方法および調査装置 | |
FI126900B (en) | Method and system for analyzing the properties of a weld | |
JP2018515747A5 (ja) | ||
JP6900702B2 (ja) | 計測装置および計測方法 | |
JP2018502307A (ja) | 電磁放射線によって誘導される蛍光を使用する3次元走査方法及び装置 | |
JP2011232350A (ja) | 表面特性の定量的評価用の装置 | |
US9250186B2 (en) | Profilometry systems and methods based on absorption and optical frequency conversion | |
JP5149880B2 (ja) | 角度オフセット修正を用いる表面特性の決定 | |
JP2012252023A (ja) | エフェクトピグメントを含む表面を検査する方法および装置 | |
KR20160147533A (ko) | 광학적 특성 분석을 이용한 미술품의 진위감정 시스템 및 방법 | |
JP6350900B2 (ja) | 層厚計測装置 | |
JP2012220224A (ja) | 反射光ムラ測定方法および装置 | |
CN107121058A (zh) | 测量方法和测量程序 | |
JP2012184933A (ja) | 鏡面反射光分布測定方法および装置 | |
KR20230052382A (ko) | 노즐 검사 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201006 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210518 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210531 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6900702 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |