JPS62261041A - 塗装面測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は塗装面の良否を定量的に測定する塗装面測定装
置に関するものである。

［従来の技術］ 車両ポデー等の塗装面の良否は従来熟練工よる目視等の
官能検査によっているため、その評価が主観に大きく左
右され、かつ生産工程を自動化する場合のネックとなっ
ている。

ところで、塗装面の良否は光沢とゆず肌をその因子とし
ていることがλ口られており、光沢度が大きくゆず明度
が小さいほど良い塗装面と言える。

そこで、光沢度とゆず明度をそれぞれ定量的に測定する
装置が提案されている（［計測と制御」Ｖｏ、Ｉ）２３
Ｎα３（昭和５９年３月）５４〜５８ページ、計測自動
制御学会発行）。

これは塗装面に明■δのパターンを投影して、該パター
ンの暗部から明部へ移る時の光量変化度より光沢度を算
出し、また投影された格子パターンのゆがみ率よりゆず
明度を算出する。また特開昭５８−９７６０８号では被
測定面の鮮明度光沢あるいは表面粗さを定量化する装置
が提案されてい゛　　る。これは被測定面へ明暗を有す
る矩形波パターンを投影し、その反射像を結像面上に投
影結像し、結像面上の空間的光強度分布をフーリエ変換
して特定空間周波数における光パワー強度から表面性状
を測定する。

発明者らは、塗装面の良否を定量的に測定する上で、上
記各提案の装置の如く必ずしも光沢度とゆず明度ないし
表面粗さを分離して測定する必要はなく、むしろ塗装面
の良否はこれら両者の相乗効果でおるから、上記両者の
効果が混在した状態においても性格に塗装面の良否が測
定できることに想到し、特願昭５９−１９７７０５号に
おいて、塗装面にスリットパターンを投影してその反射
像の明度より塗装の仕上り度を知る塗装面測定装置を提
案した。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、実際の車両ボデー等の塗装面を発明者らが先
に提案した装置で測定する場合、塗装面には部分的に様
々の強度の外乱光が入射し、また文字を含む多色塗装等
では塗色により反射係数が異なって、これらが測定誤差
の原因となっていた。

本発明はかかる現状に鑑みて先に提案した装置の改良を
図るもので、部分的な外乱光の存在や色分けが施されて
いる場合にも、正確に塗装面の仕上り度を測定できる塗
装面測定装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図、第２図で説明する。塗装面４に
対向してパターン板１が設けられ、該パターン板１には
スリットパターン１ｂがその幅方向へ等間隔で複数形成
されるとともに、各スリットパターン１ｂに近接せしめ
て基準パターン１ａが形成しておる。ｌ１ｉｉ像手段２
が設けられ、上記塗装面４により反射形成された上記パ
ターン板１の反射像を結像して該反射像の上記各スリッ
トパターンおよび基準パターンの明度に応じた出力信号
を発する。検知手段３が設けられ、上記スリットパター
ン１ｂより得られる出力信号値をこれに対応する基準パ
ターン１ａより得られる・出力信号値で正規化し、該正
規化値より塗装面４の仕上り度を検知する。

上記基準パターン１ａのパターン幅は、測定すべき塗装
面４の仕上り度によってはその明度が影響されない充分
に大きなものとする。

［作用、効果］ 各スリットパターン幅を適当に選択することにより、塗
装面４の仕上り度に応じて反射像のスリットパターン明
度が変化し、これを検出して上記仕上り度を知ることが
できる。この時、部分的に外乱光が入射し、必るいは塗
色が変化すると、仕上り度は一定であるにもかかわらず
スリットパターン明度が変化する。

ここにおいて、本発明では各スリン１〜パターン１ｂの
近傍に、塗装面４の仕上り度によっては明度が変化しな
い基準パターン１ａを設けており、該基準パターン１ａ
の明度は上記外乱光や塗色の変化にのみ影響される。

そこで、上記スリットパターン１ｂの明度に応じて得ら
れる撮像手段２の出力信号値を、上記基準パターン１ａ
の明度に応じて得られる出力信号値で正規化した正規化
値は、外乱光や塗色の変化に無関係で、塗装面４の仕上
り度にのみ依存する。

これにより、正確な塗装面４の測定が可能である。

［実施例］ 第１図において、測定対象たる塗装面４にはパターン板
１が対向配設してあり、塗装面４により形成される上記
パターン板１の反射＠１−は歴象装置２のレンズ２１に
よりこれに設けたＣＯＤイメージセンサ２２上に結像せ
しめられる。イメージセンサ２２には水平長手方向に多
数（本実施例では６００個）の受光画素が設（プて必り
、検知装置３は上記各画素からの出力信号Ｘを入力して
塗装面の仕上り度を算出する。

パターン板１の詳細を第２図に示す。パターン板１は長
方形状であり例えば写真フィルムを使用して制作する。

上記パターン板１は黒色の地に上半部には透明基準パタ
ーン１ａが形成され、下半部には多数の透明スリットパ
ターン１ｂが形成しである。すなわち、スリットパター
ン１ｂはパターン幅をｄ２となし、一定間隔ｐ２でフィ
ルム長手方向へ形成しである。そして、基準パターン１
ａが各スリットパターン１ｂの上端部近傍にこれらに沿
って長尺状に形成してあり、その幅ｄ１はスリットパタ
ーン１ｂの形成領域よりもｆ＋や長くしである。

なお、上記寸法ｄ１、ｄ２、ｇ２、およびパターン板１
の長辺の長さ１１の一例は、それぞれ１００ｍｍ、　０
．８ｍｍ、　５１Ｉ１ｍ、　１０８ｕである。また、塗
装面４とレンズ２１との距離は４００ｍ１７１である。

パターン板１の投影は実際には第３図に示す構造でなさ
れる。図において、パターン板１は枠体１１の前面に貼
着され、上記枠体１１は基準パターン１ａおよびスリッ
トパターン１ｂに対応する部分が開口している。枠体１
１は両側端がガイド部材１２Ａ、１２Ｂの案内溝に嵌装
されて上下動可能であり、一方の側端に突設したレバー
１３が上記ガイド部材１２Ｂの艮穴内を貫通している。

しかして、上記レバー１３により枠体１１を上下位置に
移動けしめることができ、上昇位置において上記イメー
ジセンサ２２の受光画素はスリットパターン１ｂの中心
線（第２図のＡ−Ａ−線）上に位置し、下降位置では基
準パターン１ａの中心線（第２図のＢ−８”線）上に位
置する。

パターン板１の後方には白色アクリル板５、集光レンズ
６、および光源ランプ７が設けてあり、ランプ７より発
した光はシン１６通過後アクリル板５で均一に散乱され
てパターン板１に入射し、その像を塗装面４上に投影す
る。

第４図には検知装置３の構成を示す。検知装置３は、イ
メージセンサ２２（第１図）の出力信号Ｘを増幅するア
ンプ３１、増幅された出力信＠Ｘをイメージセンサ２２
からのクロック信号ＣＬに同期してデジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換器３２、上記クロック信号ＣＬを入力
してカウントするカウンタ３３、該カウンタ３３にて指
示された番地に上記デジタルデータを順次記憶するＲＡ
Ｍ３４を有し、かつ互いにデータバス４１で接続された
ＣＰＵ３５、ワークエリア用ＲＡＭ３６、制御プログラ
ム格納用ＲＯＭ３７、ＬＥＤ表示器３Ｂ、Ｉ１０ボート
４０を有する。Ｉ１０ポート４０には切換スイッチ３９
が接続してあり、パターン板１の上下位置に応じて切換
操作されて、上記出力信号Ｘが基準パターン１ａおよび
スリットパターン１ｂのいずれから得られたものか報知
する。このようにして各パターン１ａ、１ｂより１ｑら
れた出力信号データはそれぞれ上記ＲＡＭ３６の所定の
領域に記憶される。

第５図は、あらかじめ官能検査により５段階に評価した
塗装面試料Ｎｏ、　１〜Ｎα５について、イメージセン
サ２２の各画素の出力信号Ｘの信号レベルを示すもので
あり、図の（１）〜（５）はスリットパターン１ｂより
得られた上記信＠Ｘのレベルを示し、図の（６）は基準
パターン１ａより得られた信号Ｘのレベルを示す。画素
には１〜Ｎ（本実施例ではＮ＝６００＞の番号が割り当
ててあり、ｎ番目の画素より得られるスリットパターン
信号をＸｎとし、基準パターン信号をＸｒｎとする。

なあ、試料はＮα１からＮｏ、　５に向けて順次仕上り
の程度が良い。

図より知られる如く、仕上りの良い塗装面から１ｑられ
る信号ｘｎはスリットパターン１ｂの反射像の明度変化
に応じてシＶ−プな変化を示ず。一方、信＠Ｘｒｎは塗
装面の色度りや外乱光の入射がない限り、図の（６）に
示す如く、塗装面の什上り度には無関係にほぼ一定値と
なる。

第６図にはＣＰＵ３５　（第４図）のデータ処理手順を
示す。ステップ１．０１にてメモリのクリアや表示のク
リヤ等の初期化を行なう。次にステップ１０２でＩ１０
ポート４０〈第４図）を介して切換えスイッチ３９の状
態を横用し、基準パターン側であればステップ１０３に
進む。ステップ１Ｏ３では倣像装置２からの出力信号Ｘ
を入力し、ＲＡＭ３６内にＸｒｎとしてストアする。ス
テップ１０２で切換スイッチ３９の状態がスリットパタ
ーン側でおるならステップ１０４に進む。ステップ１０
４では、出力信号ＸをＸｎとしてＲＡＭ３６内にストア
する。ストアするＲＡＭ３６の領域は上記ステップ１０
３でストアする領域とは異なるように設定されている。

次にステップ１０５で、ＲＡＭ３６内のデータｘｎをこ
れに対応するデータＸｒｎで次式（１）の如く正規化す
る。

Ｒｎ＝Ｘｎ／Ｘｒｎ　　（但しｎ＝１〜６００）・・・
・・・（１） ステップ１０６では、上式（１）で計算したＲｎの平均
値Ｒを計算する。ざらにステップ１０７では、６００個
のデータＲｎの標準偏差Ｓを次式（２）にて求める。

この標準偏差Ｓは塗装面４の仕上り度が良い程大きい値
を示し、標準偏差Ｓによって仕上り度を５段階に判別し
て表示する（ステップ１０８．１０９）。

第７図は、塗装面４上に投影された像のスリットパター
ン幅に換算して、各パターン幅にお【ブる上記試料Ｎｏ
、　１〜Ｎα５の標準偏差Ｓを調べたもので必る。図中
ｙ１〜ｙ５は試料Ｎα１〜Ｎｏ、　５に対応する。図に
よれば、パターン幅を０．１５ｍｍ　　〜０゜７５ｍｍ
　　の間でいずれの値に設定しても、標Ｑ偏差Ｓによっ
て試料Ｎα１〜ＮＱ５を明確に区別することができる。

さて、第８図（１）、（２）には、塗装面４に色分けの
境界部（図中Ｃ）がおる場合の出力信号Ｘの信号レベル
を示す。塗色が変ったことにより塗装面４の反射係数が
変化し、上記試料５と同一の塗装面４より得られるスリ
ットパターン信＠Ｘｎは上記境界部Ｃでそのレベルが低
下する（第８図（１））。ここにおいて、本発明ではス
リブ１−パターン１ｂの近傍に沿って基準パターン１ａ
を設けたことにより、第８図（２）に示す如く、基準パ
ターン信＠Ｘｒｎのレベルも境界部Ｃで同程度低下する
。しかして、上記信号ｘｎを信号Ｘｒｎで正規化した値
Ｒｎは、第８図（３）に示す如く、境界部Ｃの前後を問
わず＃装面４の仕上り度のみに応じた大きざとなる。

したがって、上記（ｉｉＲｎより上述の手順で算出され
る標準偏差Ｓは、塗装面４の塗色の変化に無関係に正確
な塗装面４の仕上り度を示す。

上記実施例において、塗装面４の仕上り度は必ずしも５
段階とする必要はなく、例えば１０段階としても良いし
、おるいは標準偏差Ｓを直接表示しても良い。

また、ＣＣＤイメージセンサ２２に代えて、ＭＯＳイメ
ージセンサ、フォトダイオードアレイあるいはテレビカ
メラを使用することもできる。

上記実施例ではパターン板１の上下動を手動としたが位
置サーボ機構等により自動化することができ、また切換
スイッチ３９を上記上下動に連動して作動せしめるよう
になせば、測定の自動化が可能である。さらに上記実施
例では一次元の検出パターンおよび一次元のイメージセ
ンサを用いたが２次元のパターン及び２次元のイメージ
センサを用いて塗装面を測定しても同様に仕上り度を検
出できることは明白である。

基準パターン１ａは必らずしも上記実施例の如く１つの
長尺パターンとする必要はなく、各スリットパターン１
ｂの近くに、測定すべき塗装面の仕上り度によってその
明度が影響されない充分大きなパターン幅でそれぞれ形
成しても良い。

本発明の装置は上記実施例の如き塗装面の色分けのみな
らず、部分的な外乱光の入射に対しても良好に対応でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は塗装面測定装置の仝体構成図、第２図はパター
ン板の正面図、第３図はパターン投影装置の構成図、第
４図は検知装置の閉成を示すブロック図、第５図は’ｆ
ａ　像装置の出力信号レベルを示す図、第６図は検知装
置のデータ処理手順を示ずプログラムフローヂャート、
第７図はスリットパターン幅と出力信号の標準偏差との
関係を示す図、第８図は脹像装置の出力信号レベルおよ
び正規化値を示す図である。 １・・・・・・パターン板 １ａ・・・・・・基準パターン １ｂ・・・・・・スリットパターン ２・・・・・・蹟像装置（撮像手段〉 ２１・・・・・・レンズ ２２・・・・・・イメージセンサ ３・・・・・・検知装置（検知手段） ４・・・・・・塗装面 第３図 第４図 第５図 第６回 第７回 ＯＯ２０，４０６０，８ 堡装面よＺ゛のスリットパターン中凸（ｒｒ＋ｍ）第８
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）塗装面に対向して設け、塗装面との対向面に地の
   明度と異なる明度で幅方向へ等間隔でスリットパターン
   を複数形成するとともに、上記各スリットパターンに対
   応近接せしめて基準パターンを形成したパターン板と、
   塗装面により反射形成された上記パターン板の反射像を
   結像して該反射像の上記各スリットパターンおよび基準
   パターンの明度に応じた出力信号を発する撮像手段と、
   上記スリットパターンより得られる出力信号値をこれに
   対応する基準パターンより得られる出力信号値で正規化
   して、該正規化値より塗装面の仕上り度を検知する検知
   手段とを具備し、上記基準パターンのパターン幅を、測
   定すべき塗装面の仕上り度によつてはその明度が影響さ
   れない充分に大きなものとしたことを特徴とする塗装面
   測定装置。
2. （２）上記基準パターンを、上記各スリットパターンの
   端部近傍を通ってスリットパターン形成方向に延びる長
   尺パターンとなして、これを各スリットパターンで共用
   するようになした特許請求の範囲第１項記載の塗装面測
   定装置。
3. （３）上記検知手段を、上記正規化値の標準偏差より塗
   装面の仕上り度を検知するように設定した特許請求の範
   囲第１項記載の塗装面測定装置。