JPH05256774A - 塗装面性状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定信頼性が良好でしかも迅速な測定を行う
ことができる塗装面性状検査装置を提供すること。 【構成】 ＣＣＤカメラ６より塗装面からの被検査画像
を入力する。画像処理装置３０において、この入力され
た画像から当該画像の明暗境界部分の濃度勾配を演算す
る。そして、この勾配に基づいて前記塗装面の塗装面性
状（光沢感）の評価をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車の塗装
面の状態を容易に測定するための塗装面性状検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から自動車の生産工程においては塗
装面の状態を厳重に検査している。例えば、その塗装面
の検査の一例として鮮映性の検査が挙げられる。この鮮
映性の検査は塗装表面がどの程度平坦化されているかを
調べる試験であり、従来は次のような手法によって行な
っている。

【０００３】まず、従来から行われている手法の一例と
しては、塗装面とのコントラストが相違するストライプ
画像をこの塗装面に投射し、塗装面からの反射画像をＣ
ＣＤカメラで撮像し、この撮像された画像に基づいて光
沢度を測定するものが例示できる。この手法によって得
られた画像の一例が図５に示してある。図に示されてい
る通り、塗装面の光沢度の良好なものは、塗装面とスト
ライプとの境界部分のコントラストがはっきりしている
が、光沢度の悪いものはそのコントラストは余りはっき
りしておらずぼけている。これらの画像に対して画像処
理を施し、輝度と位置との関係をグラフ化するとそれぞ
れストライプ画像の下に示されているようなグラフとな
る。塗装面の光沢度は、このグラフに基づいて次のよう
にして算出される。入力された画像において明部から十
分に離れた位置の暗部の輝度値を図に示すようにZ0i ，
明部と暗部との谷間の中心の輝度値をZ1i とし、Z1i と
Z0i との差を各ライン毎に算出し、この和の値を光沢感
の評価値としている。したがって、評価値が大きな値と
なるほど光沢感は悪いということになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の検査手法においては、上記のように、明部か
ら十分に離れた位置の暗部の輝度値と明部と暗部との谷
間の中心の輝度値とに基づいて光沢度を求めるようにし
ているため、測定結果が、塗装面の比較的大きな凹凸
や、塗装面に投射するストライプの間隔等の要因に影響
され易く、測定信頼性の面での改善が要求されていた。

【０００５】例えば、光沢感の余り好くない塗装面に非
常に細かなストライプを投射したとすると、塗装面の細
かな凹凸による光の乱反射の影響で、明部と暗部との谷
間の中心の輝度値が余り下がらなくなってしまう。この
ため、実際の光沢感よりも悪い結果が出てしまうことに
なる。逆に、荒いストライプを投射した場合には、その
谷間の輝度値と暗部の輝度値とがほとんど一致してしま
う。このために、実際の光沢感よりも良い結果が出てし
まうことになる。したがって、精度の良い測定を行なう
ためには、測定対象とされる塗装面の光沢度に適合した
荒さのストライプを投射する必要があるといえる。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
て成されたものであり、測定信頼性が良好でしかも迅速
な測定を行うことができる塗装面性状検査装置の提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、塗装面に当該塗装面とコントラストの異な
る被検査画像を投射し、当該塗装面で反射した当該被検
査画像に基づいて当該塗装面の性状を検査する塗装面性
状検査装置において、前記塗装面からの前記被検査画像
を入力する入力手段と、当該入力手段に入力された前記
被検査画像に基づいて前記塗装面と前記被検査画像との
境界部分の濃度勾配を演算する濃度勾配演算手段と、当
該濃度勾配演算手段によって演算された濃度勾配に基づ
いて前記塗装面の光沢度を演算して評価する評価演算手
段とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】このように構成した本発明は次のように作用す
る。入力手段は塗装面から反射された被検査画像を入力
し、この入力した画像の前記塗装面と前記被検査画像と
の境界部分の濃度勾配は濃度勾配演算手段によって演算
される。そして、この演算された濃度勾配に基づいて評
価演算手段はその塗装面の光沢度を求める。したがっ
て、塗装面に投射する被検査画像の形状や塗装面の凹凸
の影響を余り受けることなく光沢度の測定を行なうこと
ができるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明にかかる塗装面性状検査装置を構
成する測定ヘッドの構造図で、同図（Ａ）は主にその内
部構造を示す正面図、同図（Ｂ）はその底面図である。

【００１０】塗装面性状測定装置を構成する測定ヘッド
２５は小型軽量のハンディータイプの測定ヘッドであっ
て、光の出入口となる開口１２をもつケーシング１１を
備えている。このケーシング１１内には、投光側に光源
２、半拡散板３、ストライプ格子４、鏡１０および凸レ
ンズ５が、また受光側にはＣＣＤカメラ６を構成する受
光レンズ７、絞り８およびＣＣＤ素子９が順にそれぞれ
光軸を基準として配列収納されている。光源２はハロゲ
ン電球２ａと反射鏡２ｂで構成され、また、ストライプ
格子４は例えばストライプパターンが印刷されたガラス
板からなっている。こうして、投光側からストライプパ
ターンが塗装面１に照射されその反射光が受光側のＣＣ
Ｄカメラ６によって撮像されるようになっている。な
お、ＣＣＤカメラ６で撮像された反射ストライプパター
ンは内蔵モニター１３の画面に表示されるとともに外部
コネクター１４を介して鮮映性を数値化し記録する画像
処理装置３０に出力されるようになっている。一方、ケ
ーシング１１の開口１２は透明板たる透明ガラス１５で
密閉され、またケーシング１１の底面にはそれぞれ伸縮
調整可能で先端が旋回自在の四本の自由足１６が取り付
けられている。

【００１１】概略以上のような構造をもつ測定ヘッド２
５の各構成要素の詳細について以下に順に説明する。ま
ず測定ヘッド２５の光学系から説明する。絞り８は光の
回折限界まで絞られた直径０．２〜０．３mm程度のピン
ホール絞りであって、同じＣＣＤカメラ６内の受光レン
ズ７とＣＣＤ素子９の間に配置されている。この非常に
小さい絞り８によって、結像がぼける原因となる望まし
くない光束がすべて遮光されるため、焦点を合わせた被
写体面の前後どこでも結像として鮮明にとらえることが
できるようになり、被写界深度が飛躍的に大きくなる。
そして、この絞り８による被写界深度の飛躍的増大によ
って、被写体の位置がどこであろうとピントが合うよう
になり、受光レンズ７を移動させたりその焦点距離を変
えたりすることなくストライプ格子４と塗装面１の両方
にピントを合わせることができるようになる。その結果
後述するような塗装面１のうねりの大小に対応する鮮映
性の三質感（平滑感、肉持感、光沢感）を同時に精度良
く測定することができるようになる。この他、絞り８に
より被写界深度が著しく増大したことで、感度のさらな
る向上および感度の調節が可能になり、また測定ヘッド
２５を塗装面１から離しての非接触の測定が可能にな
る。なお、ピンホール８の直径を光の回折限界以下に小
さくすると回折現象によって解像度が低下するため、好
ましくない。

【００１２】次に投光側の光学系について説明する。こ
の光学系に含まれる凸レンズ５は感度を上げるためスト
ライプ格子４を疑似的にできるだけ遠くに置くようにす
るためのものであって、この凸レンズ５を入れることに
よってストライプ格子４を無限遠にあるように見せかけ
ることが可能になり、感度を上げつつ装置２５を小型化
できるようになっている。さらに、前述のように絞り８
によって被写界深度が極めて大きくピントがどこにでも
合うため、凸レンズ５との関係においてストライプ格子
４を任意の適当な位置に置くことができ、ストライプ格
子４の位置を適当に調節すれば人間にはぼけて見えない
けれどもストライプ格子４を塗装面１から疑似的に無限
遠以上に離すことが可能になる。これによって感度がさ
らに一層向上する。また、本実施例では、鏡１０を設け
て光路をかせぎ、より一層装置の小型化を図っている。

【００１３】また光源２はハロゲン電球２ａを反射鏡２
ｂの焦点よりも若干遠くに配置し、光がいったん集光し
た後広がる集光型の光源を構成している。これは、塗装
面１は通常曲面であるため、従来の平行光線を発するス
ポット型の光源では照射面の端が中心部に比べて暗くな
りがちであるため、照射面の端の光量を増加させて曲面
に対してより安定した明るさを確保するためである。こ
の集光型光源２の配光角はたとえば４０°以上であり、
スポット型のもの（配光角０〜１０°）に比べ大きくな
っている。

【００１４】光むらを解消させるための半拡散板３は、
従来使用していた拡散板と違って小さな散乱角の範囲内
で入射光を拡散透過させるもので、例えばすりガラスや
ピントガラス等を使用する。この半拡散板３は、光源２
からの光の集光点Ｃの手前に配置する。拡散板と半拡散
板との光軸上での光透過率を比較すると、拡散板で約４
５％、半拡散板で約８５％（ともに実測値）である。こ
のように、半拡散板は拡散板と異なり光を直進させる作
用をある程度有するため、ストライプ格子４に照射され
る光軸方向の光量の減少は比較的小さくてすむ。そのた
め、半拡散板３を用いることによって従来より小さな容
量の光源２で測定に必要な明るさを確保することができ
る。また、図示するように三枚の半拡散板３を使用して
むらを十分になくすようにしている。このように適当な
枚数の半拡散板３を使用することにより、光量を確保し
つつむらのない光をストライプ格子４に照射することが
できる。

【００１５】次にこの測定ヘッド２５の構造について説
明すると、まず、光の出入口としてのケーシング１１の
開口１２に透明ガラス１５が取り付けられ、測定ヘッド
２５自体が密閉構造になっている。これにより、塵等が
測定ヘッド２５内部に侵入して光学系を汚染し装置の性
能低下をきたすことが防止される。なお、このとき、測
定ヘッド２５は自由足１６により塗装面１から離れた位
置に支持されるため、図４に示すようにガラス面からの
反射光はＣＣＤカメラ６に入射しない。そのため、開口
１２を透明ガラス１５で塞いでも測定は可能である。こ
の他、直接塗装面１に接触させて測定するタイプの装置
の場合には、図示しないが、ガラス面が光軸に対して直
角になるようガラスを逆Ｖ字形に配置して密閉すれば、
結像に望ましくないガラス面での反射はなくなるため、
ガラスで密閉しても測定することができる。

【００１６】また、測定ヘッド２５の底面には四本の自
由足１６が取り付けられている。この自由足１６の一例
を図５に示す。この自由足１６は、先端がボールジョイ
ント１７の旋回自在のスイベル式の足先で、しかも脚部
がばね１８内蔵の伸縮調整可能な構造をもっている。先
端部１７にはフェルト１９が取り付けられており、測定
時に塗装面１を傷つけないように配慮している。このよ
うに自由足１６は足先が旋回自在のスイベル式でしかも
脚部が伸縮調整可能なものであるため、塗装面１がどん
な曲面であっても足先の向きと脚部の長さを適当に調節
することにより塗装面１からの反射光を常にＣＣＤカメ
ラ６でとらえることができる。なお、このように足１６
を設けることで測定に際しヘッド２５を塗装面１から離
すことができるが、前述のようにＣＣＤカメラ６内の絞
り８は回折限界程度と非常に小さいので、開口１２から
の外乱光は絞り８によりほとんど遮断され、外乱光によ
る影響はなくなり、したがって測定ヘッド２５を塗装面
１から離して測定することが可能になる。

【００１７】さらに、本実施例では、操作スイッチ取付
基板２０にタイマー回路が組み込まれており、一定時間
操作スイッチが操作されないと自動的に光源２やＣＣＤ
カメラ６、モニター１３等の内部機器への電源供給が切
れ、操作スイッチが操作されると直ちに電源が入るよう
になっている。以上のように構成されている測定ヘッド
２５のＣＣＤカメラ６によって入力された画像は、前述
の画像処理装置３０によって次のようにして処理される
ことになる。以下、ここでの処理を図２に示すフローチ
ャートに基づき図３を参照しながら説明する。

【００１８】まず、ＣＣＤカメラ６から入力された多値
化画像は、画像処理装置３０に入力されてその装置３０
内に設けられているメモリに記憶される。記憶される画
像の一例としては図３（Ａ）に示されるようなものであ
る。つまり、塗装面で反射されたストライプの反射光に
応じた画像が入力されることになる。次にこの画像の任
意のＹ軸における最大明部及び最大暗部の輝度値，Ｚma
xi及びＺminiをそれぞれ求める。この処理を行なうにあ
たっては、入力された画像から図３（Ｂ）に示すような
グラフが生成される。そして、このグラフの最大輝度を
呈する値と最少輝度を呈する値とを求め、それらをＺma
xi及びＺminiとする（Ｓ１）。次に、この求めたＺmaxi
及びＺminiの値からその中間値であるＺmidiを求める。
このように中間値を求めるのは、最も安定している領域
でのデータを採集するためである（Ｓ２）。そして、こ
の求めたＺmidi図３（Ｂ）の輝度曲線との交点を求め、
そのＸ軸方向の座標をそれぞれＸj ，Ｘj+1 ，Ｘj+2 ，
…，…とする。さらに、このＸj ，…を中心として幅ｈ
の輝度変化量をそれぞれ求める。例えば図３（Ｃ）に示
すグラフにおいては、Ｘj のＺの変化の絶対値はｍj で
あり、Ｘj+1 のＺの変化量の絶対値はｍj+1 となる（Ｓ
３）。この輝度変化量の演算を全てのＹ軸に対して行な
い、その求めた輝度変化量の平均値を求めることで光沢
感尺度とする（Ｓ４，Ｓ５）。したがって、光沢感の良
好な塗装面の輝度変化量ほど大きな値を呈することにな
る。

【００１９】図４は、光沢感の良好なものと不良なもの
とから得られる輝度曲線の一例を示したものである。同
図に示すように、光沢感の良好なものは、明部と暗部と
の境目の輝度差が非常にはっきりとしていることがわか
る。一方、光沢感の悪いものは、その境目の輝度差が光
沢感の良好なものに比較して滑らかに変化しているのが
わかる。したがって、本実施例のように、明部と暗部と
の境目の輝度変化の遷移状態，すなわち、濃度勾配を求
めることによって、光沢感の適確な評価ができるように
なる。また、このストライプが非常に細かいものであっ
ても荒いものであっても、光沢感に応じた濃度勾配は上
記の中間値Ｚmidi付近では必ず捕らえることができるか
ら、ストライプの形状などに全く影響をされずに高精度
の測定を行なうことができる。

【００２０】尚、例示した被検査画像はストライプ形状
のものであるが、明暗の濃度差を測定できるものであれ
ば、これにとらわれないのはもちろんである。また、本
実施例では非常に多くの濃度勾配を求めてその平均値か
ら光沢感を求めているが、測定精度の低下が許されれ
ば、求める濃度勾配の数を低下させ測定の高速化を図る
ことも可能である。つまり、測定精度優先か測定速度優
先かの選択をすることもできることになる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、塗装
面に向けて投射する被検査画像の形状や塗装面の状態の
いかんにかかわらずに光沢感の測定を高精度で行なうこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる塗装面性状検査装置の測定ヘッ
ド部の構成を示す図である。

【図２】図１に示した装置の処理フローチャートであ
る。

【図３】図２に示したフローチャートにおいて光沢感を
演算する処理の動作説明に供する図である。

【図４】光沢感の良好なものと不良なものとの相違を示
した図である。

【図５】従来における光沢感の演算手法を示す図であ
る。

【符号の説明】

６…ＣＣＤカメラ（入力手段） ２５…測定ヘッド ３０…画像処理装置換（濃度勾配演算手段，評価演算手
段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗装面に当該塗装面とコントラストの異な
   る被検査画像を投射し、当該塗装面で反射した当該被検
   査画像に基づいて当該塗装面の性状を検査する塗装面性
   状検査装置において、 前記塗装面からの前記被検査画像を入力する入力手段
   と、 当該入力手段に入力された前記被検査画像に基づいて前
   記塗装面と前記被検査画像との境界部分の濃度勾配を演
   算する濃度勾配演算手段と、 当該濃度勾配演算手段によって演算された濃度勾配に基
   づいて前記塗装面の光沢度を演算して評価する評価演算
   手段とを有することを特徴とする塗装面性状検査装置。