JPH0755704A - 塗装面性状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源の明るさを確認する作業を不要にして迅
速な測定を行うことができ、しかも、光源の明るさの変
化に伴う誤差の発生をなくして測定の信頼性を高め得る
塗装面性状測定装置を提供すること。 【構成】 塗装面性状測定装置には、光源２の明るさを
調整する調節部３４と、光源２の明るさを測定する明る
さ検知センサ３３と、この検知センサ３３からの信号に
基づいて調節部３４を作動させて光源２の明るさを所定
の明るさに調整する画像処理装置３０とが設けられてい
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測定装置に
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おり、塗装面の検査の一例
として、例えば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
る試験である。鮮映性の検査の際には、検査者の熟練度
に起因するバラツキをなくし検査結果の信頼性を高める
べく、鮮映性を定量的に測定し得る塗装面性状測定装置
が使用されている（特開昭６３−２７４８４７号公報参
照）。

【０００３】この塗装面性状測定装置の原理は、被検査
画像としてのストライプパターンを塗装面に投射し、塗
装面で反射した反射画像の乱れを観測して、塗装面性状
を検査するものである。塗装面性状測定装置は、図４に
示すように、投光側の光学系と、受光側の光学系とを有
する。投光側光学系には、電源部３２に接続された光源
２、ストライプ格子４及び凸レンズ５が光軸を基準とし
て配置され、また受光側光学系にはＣＣＤカメラ６を構
成する受光レンズ７及びＣＣＤ素子９が光軸を基準とし
て配置されている。光源２は例えばハロゲン電球より構
成され、また、ストライプ格子４はストライプパターン
が印刷された例えばガラス板より構成されている。この
塗装面性状測定装置の出荷時には、光源２となるハロゲ
ン電球の明るさについては、仕様通りの明るさとなるよ
うに調整ないし確認が行われている。

【０００４】そして、光源２からの光によりストライプ
パターンが保護ガラス１５を透過して塗装面１に照射さ
れ、塗装面１で反射した反射光が保護ガラス１５を透過
してＣＣＤカメラ６によって撮像されるようになってい
る。ＣＣＤカメラ６で撮像された反射ストライプパター
ンに関する測定画像信号は、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。この画像処理装置３０
には、反射ストライプパターンや数値化した鮮映性を画
面表示するモニター装置１３と、警告灯３１とが接続さ
れている。

【０００５】上記手法による塗装面性状測定装置では、
測定した反射ストライプパターン画像のコントラスト
（明暗差）に基づいて測定値を数値化しているため、実
際の鮮映性が同じものであっても、測定画像のコントラ
ストが変化することによって、測定値つまり鮮映性の数
値化に誤差が生じることになる。このため、測定装置の
出荷後における光源２のランプや電源部３２の劣化、光
学部品の汚れ等によって測定画像のコントラストに経時
変化が生じたか否かは、鮮映性が既知の基準板を測定す
るキャリブレーションを行い、その測定画像のコントラ
ストに基づいて判断されている。

【０００６】図５は、塗装面性状測定装置の処理フロー
を示すフローチャートであり、大きく分けて、基準板の
測定処理と、測定対象の測定処理とが行われる。まず、
ストライプパターンを基準板に投射し、ストライプパタ
ーンの基準板からの反射画像をＣＣＤカメラ６で読み取
る（Ｓ１）。次いで、読み取った反射ストライプパター
ンの画像に所定の画像処理を施し、測定画像のコントラ
ストがある許容範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ
２）。測定画像のコントラストが許容範囲を越えた場合
には、警告灯３１やモニター装置１３に警告を出力し
（Ｓ３）、測定を終了する。その後分解調整やランプ交
換等の適切な処置を行う。一方、基準板の測定画像のコ
ントラストが許容範囲内にある場合には、ストライプパ
ターンを測定対象の塗装面１に投射し、ストライプパタ
ーンの塗装面１からの反射画像をＣＣＤカメラ６で読み
取り（Ｓ４）、読み取った反射ストライプパターンの画
像に所定の画像処理を施し、鮮映性を数値化し（Ｓ
５）、測定値をモニター装置１３に表示して（Ｓ６）、
塗装面性状を検査する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の塗装
面性状測定装置にあっては、塗装面性状を正確に検査す
るためには、基準板を用いて光源２の明るさを確認する
キャリブレーション作業を頻繁に行わなければならず、
本来の測定作業を迅速に行えないという問題があった。

【０００８】また、キャリブレーションの結果、基準板
を測定した画像のコントラストが許容範囲内にある場合
であっても、コントラストの微妙な変化により、鮮映性
の三質感（平滑感、肉持感、光沢感）のうち光沢感に誤
差が出てしまうという欠点がある。一方、コントラスト
が許容範囲を越えた場合には、測定作業をそのまま継続
すると正確な測定値が得られないことから、分解調整や
ランプの交換等を行わなければならず、この観点からも
本来の測定作業を迅速に行えないという問題があった。

【０００９】しかも、ＣＣＤカメラ６で測定した画像か
らコントラストを判断しているため、コントラストが許
容範囲を越えた原因が、光学系の部品であるストライプ
格子４、凸レンズ５、保護ガラス１５、又はＣＣＤカメ
ラ６等の劣化、汚れ、曇り等の影響にあるのか、あるい
は、ランプ自身の経時劣化にあるのかを判定することが
できなかった。

【００１０】本発明は、このような従来技術に伴う課題
を解決するためになされたものであり、光源の明るさを
確認する作業を不要にして迅速な測定を行うことがで
き、しかも、光源の明るさの変化に伴う誤差の発生をな
くして測定の信頼性を高め得る塗装面性状測定装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【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、光源からの光により被検査画像を塗装面に
投射し、当該塗装面で反射した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測定装置におい
て、前記光源の明るさを調整する調節手段と、前記光源
の明るさを測定する光源明るさ検知手段と、前記光源明
るさ検知手段からの信号に基づいて前記調節手段を作動
させて前記光源の明るさを所定の明るさに調整する制御
手段と、を有することを特徴とする塗装面性状測定装置
である。

【００１２】

【作用】光源明るさ検知手段で測定した光源の明るさに
基づいて、制御手段は調節手段を作動させ、これにより
光源の明るさが所定の明るさに調整される。光源の明る
さが自動調整されることにより、基準板を用いて光源の
明るさを確認するキャリブレーション作業を行う必要が
なくなる。また、光源の明るさの変化に追従して当該光
源の明るさが調整されるため、誤差のない高精度の鮮映
性の測定が行われる。

【００１３】

【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、本発明に係る塗装面性状測定装置の全
体構成を示す概略ブロック図、図２は、塗装面性状検査
装置の測定ヘッドを示す構造図であり、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。

【００１４】図２に示すように、塗装面性状測定装置の
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１
０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ＣＣＤカメラ６によって撮像されるようにな
っている。ＣＣＤカメラ６で撮像された反射ストライプ
パターンは、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（制御手段に相当す
る）に出力される。ケーシング１１の開口１２は透明板
たる保護ガラス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自在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。特に、本実施例の測定
ヘッド２５にあっては、光源２の明るさを直接測定する
明るさ検知センサ３３（光源明るさ検知手段に相当す
る）が光源２に近接して取り付けられている。

【００１５】概略以上のような構造を有する測定ヘッド
２５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、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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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４５
％、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。

【００１９】明るさ検知センサ３３は、例えばフォトダ
イオード等から構成されており、光源２自身の明るさを
直接測定すべく、半拡散板３と光源２との間の所定位置
に配置されている。

【００２０】次に測定ヘッド２５の外観構造について説
明すると、光の出入口としてのケーシング１１の開口１
２に保護ガラス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、凸レンズ５を通って投光された光の一部
が保護ガラス１５で反射しても、この反射光がＣＣＤカ
メラ６に直接入射することはない。そのため、開口１２
を保護ガラス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。

【００２１】測定ヘッド２５の底面に取り付けられた各
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、しかも脚部がばね内蔵の伸縮調
整可能の構造をもっている。自由足１６の先端面にはフ
ェルトが取り付けられ、測定時に塗装面１を傷つけない
ように配慮している。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。

【００２２】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。

【００２３】図１に示すように、ＣＣＤカメラ６で撮像
された反射ストライプパターンに関する測定画像信号
は、画像処理装置３０の中央処理部３０ａに入力され
る。画像処理装置３０には、反射ストライプパターン画
像、数値化した鮮映性あるいは所定の警告を画面表示す
るモニター装置１３と、点灯することにより所定の警告
を作業者に知らしめる警告灯３１とが接続されている。
明るさ検知センサ３３からの信号は、画像処理装置３０
の光源明るさ判定部３０ｂに入力される。この光源明る
さ判定部３０ｂでは、明るさ検知センサ３３からの信号
と、予め設定されたしきい値とを比較し、光源２の明る
さが正常とする明るさよりも明るいか暗いかを判断す
る。光源明るさ判定部３０ｂにおける判定結果の信号
は、中央処理部３０ａに入力される。

【００２４】一方、光源２が接続される電源部３２に
は、電源部３２から光源２に対して出力される電流及び
電圧を調整する調整部３４（調整手段に相当する）が接
続されている。この調整部３４は、光源明るさ判定部３
０ｂからの信号に応じて中央処理部３０ａから出力され
る調整信号に基づいて電源部３２を作動させる。例え
ば、光源明るさ判定部３０ｂにおいて光源２の明るさが
正常とする明るさよりも暗いと判定されたならば、中央
処理部３０ａは、光源２の現在の明るさを正常の明るさ
とするのに要する電流等の増加分を演算し、この演算結
果を調整信号として調整部３４に出力する。そして、調
整部３４では、中央処理部３０ａからの調整信号に基づ
き、電源部３２の出力電流等を増加させる制御を行い、
これにより光源２をより明るく作動させるようになって
いる。

【００２５】このように電源部３２の出力電流等を調整
することにより光源２の明るさ自動調整されることにな
るが、光源２の明るさを正常な明るさにまで調整できな
かった場合には、中央処理部３０ａは、警告灯３１を点
灯し、モニター装置１３に警告内容を表示して、所定の
警告を作業者に知らしめるようになっている。

【００２６】以上のように構成された塗装面性状測定装
置の作動を、図３に示すフローチャートに基づいて説明
する。

【００２７】測定対象の測定が開始されると、ストライ
プパターンを塗装面１に投射して、ストライプパターン
の塗装面１からの反射画像がＣＣＤカメラ６で読み取ら
れている（Ｓ１０）。このときの電源２の明るさは、明
るさ検知センサ３３により測定され、測定した信号は光
源明るさ判定部３０ｂに入力される（Ｓ１１）。光源明
るさ判定部３０ｂでは、明るさ検知センサ３３からの信
号と、予め設定されたしきい値とを比較し、光源２の明
るさが正常とする明るさよりも明るいか暗いかを判断す
る（Ｓ１２）。この光源明るさ判定部３０ｂにおいて、
光源２の測定時の明るさが正常であると判断された場合
には、ＣＣＤカメラ６で読み取った画像情報が画像処理
装置３０の中央処理部３０ａに入力され、中央処理部３
０ａは、入力された反射ストライプパターンの画像に所
定の画像処理を施し、鮮映性の三質感（平滑感、肉持
感、光沢感）をそれぞれ数値化する（Ｓ１３）。鮮映性
の数値は、モニター装置１３に表示され、塗装面性状の
良否の判定に供される（Ｓ１４）。

【００２８】光源明るさ判定部３０ｂにおいて、光源２
の明るさが正常でない、つまり正常の明るさよりも明る
いあるいは暗いと判断された場合には（Ｓ１２）、中央
処理部３０ａは、光源２の現在の明るさを正常の明るさ
とするのに要する出力電流及び電圧等の調整量を演算
し、この演算結果を調整信号として調整部３４に出力す
る（Ｓ１５）。そして、調整部３４は、中央処理部３０
ａからの調整信号に基づき、電源部３２の出力電流等を
調整する制御を行う。電源部３２から光源２に対して出
力される電流及び電圧が調整部３４により調整される
と、光源２の調整後の明るさを明るさ検知センサ３３に
より再度測定し、ステップＳ１２と同様にして、光源明
るさ判定部３０ｂは、光源２の明るさが正常な明るさに
なったか否かを判断する（Ｓ１６）。光源２の明るさが
正常な明るさに調整されたならば、上述したステップＳ
１３、Ｓ１４の処理を行い、中央処理部３０ａは、鮮映
性を数値化し（Ｓ１３）、測定値をモニター装置１３に
表示する（Ｓ１４）。

【００２９】電源部３２の出力電流等を調整しても光源
２の明るさを正常な明るさまで調整できない場合には、
ステップＳ１６でＮＧと判断される。この場合は、光源
２の明るさの調整を自動で行い得る限界を越えたときで
あるため、中央処理部３０ａは、警告灯３１を点灯し、
モニター装置１３に警告内容を表示して、所定の警告を
作業者に知らしめ、測定を終了する（Ｓ１７）。その後
に、作業者は、警告内容に応じて、分解調整やランプ交
換等の適切な処置を行う。

【００３０】上述したとおり、本実施例の塗装面性状測
定装置によれば、光源２の明るさは明るさ検知センサ３
３により測定されて常に監視されており、ランプ２ａの
経時劣化等により光源２の明るさに変化が生じた場合に
は、その明るさを正常値に保つように、電源部３２の出
力電流及び電圧が自動で調整される。このため、基準板
を用いて光源２の明るさを確認するキャリブレーション
作業を行う必要がなくなり、本来の測定作業を迅速に行
うことができる。

【００３１】また、光源２の明るさが微妙に変化した場
合でも、光源２の明るさは変化に追従して自動調整され
るため、誤差のない高精度の鮮映性の測定を行うことが
でき、測定の信頼性が著しく高まった。しかも、光源２
の明るさが自動調整されるため、分解調整作業が不要と
なる。更に、電圧を上げれば未だ十分に使用できるラン
プを無駄に廃棄することがなくなり、ランニングコスト
の低減を図ることができる。

【００３２】また、光源２の明るさを自動で調整し得る
限界を越えた場合には所定の警告が出力されるため、測
定精度の低下が未然に防止され、ランプ２ａの劣化を明
確に判定することができる。

【００３３】しかも、基準板を用いて光源２の明るさを
確認する作業を併用すれば、測定画像のコントラスト
と、光源２の実際の明るさとを比較することによって、
ランプ２ａの劣化ではなく、光学系部品であるストライ
プ格子４、凸レンズ５、保護ガラス、又はＣＣＤカメラ
６等に劣化、汚れ、曇り等が生じたことを判定すること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗装面性
状測定装置は、光源の明るさを調整する調節手段と、光
源の明るさを測定する光源明るさ検知手段と、光源明る
さ検知手段からの信号に基づいて調節手段を作動させて
光源の明るさを所定の明るさに調整する制御手段とを有
するので、光源の明るさが自動的に調整されることによ
り、基準板を用いて光源の明るさを確認するキャリブレ
ーション作業を行う必要がなくなり、本来の測定作業を
迅速に行うことが可能となる。また、光源の明るさの変
化に追従して当該光源の明るさが調整されるため、誤差
のない高精度の鮮映性の測定を行うことができ、測定の
信頼性を高めることが可能となる。しかも、光源の明る
さが自動調整されるため、分解調整作業等を不必要に行
うことがなく、この点からも本来の測定作業を迅速に行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る塗装面性状測定装置の全体構成
を示す概略ブロック図である。

【図２】 塗装面性状検査装置の測定ヘッドを示す構造
図であり、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。

【図３】 塗装面性状測定装置の作動を示すフローチャ
ートである。

【図４】 従来の塗装面性状測定装置の全体構成を示す
概略ブロック図である。

【図５】 従来の塗装面性状測定装置の作動を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】 １…塗装面、 ２…光源、 ２ａ…
ハロゲン電球、４…ストライプ格子、 ６…ＣＣＤカメ
ラ、 １３…モニター装置、３０…画像処理装置（制
御手段）、３０ａ…中央処理部、 ３０ｂ…光源明るさ
判定部、 ３１…警告灯、３２…電源部、 ３３
…明るさ検知センサ（光源明るさ検知手段）、３４…調
整部（調整手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光により被検査画像を塗装面に
   投射し、当該塗装面で反射した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測定装置におい
   て、 前記光源の明るさを調整する調節手段と、 前記光源の明るさを測定する光源明るさ検知手段と、 前記光源明るさ検知手段からの信号に基づいて前記調節
   手段を作動させて前記光源の明るさを所定の明るさに調
   整する制御手段と、を有することを特徴とする塗装面性
   状測定装置。