WO1995024279A1 - Dispositif d'enlevement de pellicule - Google Patents

Description

明 細 書

被膜除去装置

産業上の利用分野

本発明は、 車両等の構造体の表面に存在する被膜、 例 えば、 塗装膜、 油膜等を除去する被膜除去装置に関する,

従来の技術

従来、 物体の表面に存在する塗装膜を除去する方法 と して、 機械的に剥ぎ落す方法、 化学的に溶解する方法 等がある。 しか し、 これらの方法は、 前者の場合、 塗膜 の塵埃が発生するため、 その処理が必要となる こ と、 物 体の表面を傷付けるおそれがある こ と等問題がある。 ま た、 後者については、 塵埃は出ないものの、 溶剤によ る 引火、 溶剤の毒性、 塗料が溶解 している溶液の処理等が 必要となる という 問題がある。

これに対して、 レーザビームを照射する こ とによ り、 塗膜を加熱 し気化させて除去する.方法が提案されている ₍ 例えば、 米国特許 4 , 5 8 8 , 8 8 5号明細書には、 レ 一ザビームを照射 した箇所の反射光をスぺク トル分析す る こ とによ って塗膜の除去状態を検知 し、 完全な除去が 行われるまで除去動作を繰 り返す装置が記載されている ₍ し力、 し、 この装置は、 除去動作の自動化については、 配 慮されてお らず、 変化に富む面や複雑な構造体の塗膜の 除去には不向きであっ た。

また、 米国特許第 4 9 8 6 6 6 4号明細書には、 飛行 機の機体の隙間充填材のよ う な構造体表面の付着物を所 望の形状に仕上げるに際 し、 レーザビームを使用 して付 着物を除去する方法が記載されている。 こ の方法は、 予 め構造体の 3 次元的な地図を作成し、 適切な厚さの付着 物形成後の 目標形状のデータを作成 し、 付着物を厚めに 付与 した後に付着状態をスキヤ ン して付着形状データを 作成し、 前記目標形状データ と付着形状データ とを比較 しつつ、 前記地図に従って レーザ照射箇所を移動させ、 除去後の形状データをさ らに前記目標形状データ と比較 しつつ、 適切な除去が行われる まで、 除去動作を繰り返 すものである。 こ の方法は、 付着物を構造体に厚く 付与 して、 付着後のデータが付着前に比 し形状と して判別で き る ほどに厚 く する場合に有効である力^ 塗膜や油膜等 のよ う に形状データ と して判別できない程に薄い被膜の 除去には不向きであった。 また、 レーザビーム照射箇所 を移動させるのに、 塗面の地図データに従う制御を行な う だけであっ た。 したがって、 構造体形状のバラ ツキや セ ッ ティ ング位笸の誤差等に起因 して、 実際の レーザビ ーム照射箇所が制御データ上の位置からずれる こ とがあ り、 正確な除去が行ない難かっ た。 発明が解決しょ う とする課題

したがって、 本発明の目的は、 構造体表面の塗膜や油 膜等の薄い被膜の除去を自動化 して行なえる、 構造体の 被膜除去装置を提供する こ とを目的とする。

課題を解決するための手段

本発明の前記目 的は、

構造体の表面に存在する被膜を レーザビームによ つ て除 去する被膜除去装置であって、

レーザビーム照射及び被膜除去動作を制御するための 制御装置と、

該制御装置から発せられる レーザビーム照射信号に基 づいて レーザビームを構造体表面に照射する レーザ装置 と、

前記制御装置から発せられる動作信号に基づいて前記 レーザ装置によ る レーザビーム照射位置を構造体上で走 査させる走査装置と、

被膜の除去状態を監視 しその状態に関するデータを出 力する監視装置と

を備えてお り、

前記制御装置は、 構造体表面各部の座標データ及び各 座標位置についての レーザビー ム照射仕様を入力するた めの設定部と、 該設定部の座標データ に基づいて前記走 査装置の動作信号を発する走査制御部と、 該設定部の レ —ザビー ム照射仕様に基づき レーザビー ム の走査に連動 して レーザビーム照射信号を発する照射制御部とを備え ている こ とを特徴とする被膜除去装置によ り達成される ₍

作用及び効果

本発明によれば、 構造体表面の被膜は、 レーザ装置か ら出射する レーザビー ムの照射によ り、 昇華 して除去さ れる。 この レーザ ビーム照射は、 構造体表面各部の座標 データ及び各座標位置についての レーザビーム照射仕様 を入力するための設定部と、 該設定部の座標データ に基 づいて前記走査装置の動作信号を発する走査制御部と、 該設定部の レーザビーム照射仕様に基づき レーザビーム の走査に連動 して レーザビーム照射信号を発する照射制 御部とを備えた制御装置に基づいて行われるので、 種々 の構造体に対 して、 自動化 して行う こ とができ る。 また、 被膜除去状態は、 監視装置によ り監視されるので、 除去 が完全に行われる まで、 必要に応じて除去動作を繰 り返 すこ とができ る。

本発明の好ま しい実施態様においては、 前記制御装置 の走査制御部は、 構造体における レーザビーム照射箇所 付近の形状を検知 してそのパタ ー ンを認識する形状検出 部を備え、 前記設定部は、 構造体の凹凸形状を含む 3 次 元座標データを入力する よ う になっ てお り、 前記走査制 御部は、 該座標データ に基づいて レーザ照射位置を 目標 の座標位置に移動させる と共に、 該目標位置付近のパ夕 — ンを前記座標データ に基づいて作成し、 前記形状検出 部によ り認識された実際の レーザビーム照射箇所付近の パター ンと比較 して両者の位置のずれを判別 し、 前記 2 つのパター ンが一致する よ う に レーザビーム照射位置を 調整する よ う に構成されている。

これによ り、 構造体が凹凸形状を有 している と き に、 その凹凸形状に基づき、 構造体上の実際の レーザビーム 照射位置を検知 し、 座標データ上の走査位置の補正をす るので、 正確な レーザビームの走査を行な う こ とができ る。 したがって、 製造誤差等によ る構造体の形状のバラ ツキ、 構造体のセ ッ ティ ング位置及び 又は レーザビー ム照射位置の移動誤差等があって も、 精度のよい被膜除 去操作を行な う こ とができ、 大型の構造体や複雑な形状 の構造体に も、 有利に適用でき る。

前記監視装置は、 構造体表面の色彩セ ンサを備え、 レ 一ザビーム照射前と照射後との色彩の変化によ り、 被膜 除去の有無を判別する よ う にされる こ とができ る。 前 記監視装置はまた、 構造体表面までの距離セ ンサを備え、 レーザビーム照射前と照射後との構造体表面までの距離 の変化によ り、 被膜除まの有無を判別する よ う にされる こ とができ る。

これら、 被膜除去の判別をするためのセ ンサを設ける こ とによ り、 除去操作の自動化がよ り容易 となる。

本発明は、 以下に添付図面を参照 しつつ説明する実施 例によ って、 よ り 明 らかになろ う。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本癸明の被膜除去装置の 1 実施例の構成の概 要を示すブロ ッ ク 図である。

図 2 は、 図 1 の実施例における制御システムの構成の 概要を示すプロ ッ ク 図である。

図 3 は、 本発明装置を車両の被膜除去に用いた例を示 す正面図である。

図 4 は、 本発明装置における設定部の処理手順の 1 例 を示すフ ロ ーチ ャ ー トである。

図 5 は、 本発明装置における設定部の処理手順の他の れいを示すフ ローチ ヤ一 トであ る。

実 施 例

図 1 に、 本発明の被膜除去装置の一実施例の構成の概 要を示す。

本実施例は、 対象の構造体 1 の表面について、 レーザ ビームの照射箇所を往復動させて被膜を除去する単位領 域 s を設定 し、 こ の単位領域 S ごとに、 被膜除去を行な い、 こ の領域を構造体表面で順次移動させて、 該構造体 全体の必要箇所について、 被膜除去を行な う構成と した ものである。 このため、 本実施例の被膜除去装置は、 レ 一ザビーム 1 3 を出射する レーザ装置 1 0 と、 レーザ装 置 1 0 から出射される レーザビーム 1 3 の照射箇所を構 造体 1 の単位領域 S で往復動させるための光学系 2 0 と- 被膜の除去状態を監視する監視装置 3 0 と、 被膜除去の ための レーザ強度等の条件および手順の設定な らびに構 造体 1 の形状に関する座標データの入力を行な う ための 入力装置 4 0 と、 入力装置 4 0 で設定された条件を設定 部 5 1 に記憶 し、 対象の形状に応 じて、 予め設定された 手順に従って、 レーザ装置 1 0 および光学系 2 0 の動作 信号を出力する と共に、 監視装置 3 0 からの情報に基づ いて、 単位領域 S を移動させる指示を出力する制御装置 5 0 と、 上記制御装置 5 0 からの指示に応 じて、 上記単 位領域 S が構造体 1 の表面を順次移動する よ う に、 上記 レーザ装置 1 0 および光学系 2 0 と構造体 1 とを相対変 位させる送り装置 6 0 とを備える。 こ の例では、 光学系 2 0 及び送り 装置 6 0 カ^ レーザビーム照射域を構造体 上で走査させるための走査装置を構成 してお り、 制御装 置 5 0 は、 前記設定部 4 0、 走査装置の動作信号を発す る走査制御部 5 2、 レーザ装置の照射信号を発する 照射 制御部 5 3 とカヽ らな っ ている。

レーザ装置 1 0 は、 レーザ ビームを放射する レーザへ ッ ド 1 1 と、 レーザへ ッ ド 1 1 を駆動する レーザ駆動装 置 1 2 と を有す る。 レーザヘ ッ ド 1 1 は、 放射出力の大 きなガス レーザが好ま し く 用い られる力 こ れに限定さ れる も のではない。 レーザ駆動装置 1 2 は、 制御装置 5 0 によ っ て制御さ れ、 レーザヘ ッ ドを 目 的の 出力 と な る よ う 駆動する。 レーザの 出力 は、 対象の被膜が塗装膜で あ る場合、 その塗装膜を完全に昇華させる には、 例えば、 1 0 〜 5 0 J / c m ² のエネルギが必要と さ れる。 こ の エネルギーを一度に照射する と、 被膜が形成さ れている 構造体基部の表面が加熱されて、 損傷を受け る おそれが あ る こ と、 ま た、 非常に大きな 出力を持つ レーザへ ッ ド が必要 と な る こ と、 塗装膜除去の制御が容易でない こ と 等の問題があ る。 そ こ で、 本実施例では、 約 5 J Z c m ² のエネルギー を対象領域に照射する よ う にへ ッ ド 1 1 の出力が調整さ れ る。 こ の照射エネ ルギー は、 後述する 光学系 2 0 での往復動の速度と も対応 して決定さ れる。 へ ッ ドか ら の放射は、 パルスお よ び連続出力のいずれで も よ い力 パルス 出力の方カ^ 塗装膜の厚み、 塗料の種 類等の条件に応 じて、 パルス周波数、 パルス幅、 パルス 出力等に よ り 精密なパルス制御を行いやすいので有利で ¾> O o

光学系 2 0 は、 ポ リ ゴ ン ミ ラ 一 2 1 と、 こ のポ リ ゴ ン ミ ラ 一 2 1 を回転駆動す るパルス モータ 2 2 と、 レーザ へ ッ ド 1 1 か ら 出射さ れる レーザ ビー ム を偏向させて ポ リ ゴ ン ミ ラ ー 2 1 に入射させる偏向素子 と して機能す る プ リ ズム 2 3 と を有する。 パルス モータ 2 2 と して は、 例えば、 ステ ッ ピ ン グモー タ を用いる こ とができ る。 も つ と も、 ポ リ ゴン ミ ラ ー 2 1 の回転駆動は、 同様に機能 でき る も のであれば、 パルスモ ー タ に限 らず他の駆動装 置であ っ て も よ い。

こ のパルス モー タ 2 1 の回転は、 制御装置 5 0 の走査 制御部 5 2 に よ り 制御される。 こ の回転の制御は、 1 度 に 1 箇所に照射す る エネルギー の大き さ を考慮 して、 静 止時間の長さ を決定する こ と に よ り 行な う。 すなわち、 レーザ出力が一定であ る場合、 静止時間が長いほ ど、 1 力所での照射エネ ルギーが大き く な る。 連続出力の場合 は、 静止時間がほぼ照射エネ ルギーの大き さ を表わ し、 ま た、 パルス 出力の場合は、 静止時間中 に 出力 さ れ るパ ルス数が照射エネ ルギーの大き さ を表わす。

ポ リ ゴン ミ ラ ーの回転角度は、 レーザ ビームカ^ 構造 体表面で形成する 照射ス ポ ッ ト カ^ 隣接位置に変位 した 際に、 構造体表面をむらな く 照射でき、 かつ、 重な りが 少ない状態となる よ う に決定される。 本実施例では、 有 効な照射スポ ッ 卜 を直径 1 c m と している。 勿論、 本発 明は、 これに限定される ものではない。 なお、 適当な絞 り を用いて、 照射スポ ッ トを、 正方形、 長方形等の方形 状、 または、 ス リ ッ ト形状等とする とする こ とができ る _c 監視装置 3 0 は、 構造体 1 の表面を照明する照明装置 3 1 と、 構造体 1 の表面を撮影する撮像装置 3 2 と、 撮 像装置 3 2 からの映像信号を処理 して、 対象の被膜除去 状態を監視する監視処理部 3 3 とを備え る。 照明装置 3 1 は、 例えば、 5 7 5 Wで、 5 6 0 0 K (カ ンデラ ） の ハイ ビジ ョ ン用高輝度照明を用いる こ とができ る。 こ の 照明装置 3 1 は、 少な く と も上記構造体 1 の単位領域 S を照明でき る よ う 照明範囲を有する ものであればよい。 撮像装置 3 2 は、 例えば、 走査線が 1 0 0 0 本で、 画素 数が約 1 Ί 8万個のハイ ビジ ョ ン用カ ラーテ レ ビカ メ ラ であっ て もよい'。 監視処理部 3 3 は、 撮像装置 3 2 から の各画素ごとの R (赤） 、 G (緑） 、 B (青） の各信号 から、 色の分布を求め、 除去処理前に撮影 した画像デー 夕の色の分布と比較 して、 被膜が除去されたか否か判定 して、 全てが除まされたとき、 +その旨の除去終了信号を 出力する。 こ の除去終了信号は、 上記制御装置 5 0 に送 られる。

入力装置 4 0 は、 例えば、 後述する図 2 に示すよ う に 小型コ ン ピュータ システムによ り構成される。 こ の入力 装置 4 0 は、 構造体 1 の形状データ、 被膜除去位置等の 対象に関する情報、 被膜除去の速さ等の各種制御パラ メ —夕等の入力に用いられる と共に、 これらのデータを記 憶保持する。 各種制御パラ メ ー タ は、 例えば、 構造体表 面に単位時間当た り に照射される レーザビームの出力の 調整に用い られる。 また、 入力装置 4 0 は、 設定部 5 1 と ロ ー カ ノレエ リ アネ ッ ト ワ ー ク （ L A N ) 4 6 を介 して 接続され、 制御装置 5 0 に対 して、 動作シーケ ンス プロ グラ ムを含む各種指令の入力を行な う と共に、 制御装置 5 0 の動作をモニタする。

制御装置 5 0 は、 上記入力装置 4 0 で設定された条件 およひ対象の形状に応 じて、 予め設定された手順 （プロ グラ ム） に従って、 レーザ装置 1 0 および光学系 2 0 の 動作を制御 して、 構造体表面に単位時間当た り に照射さ れる レーザビームの出力を調整する と供に、 監視装置 3 0 からの情報に基づいて、 単位領域 S を移動させる指示 を出力する。 このため、 制御装置 5 0 は、 入力装置 4 .0 から入力された対象に関する情報および各種制御パラ メ —夕 に基づいて、 予め設定されたプロ グラ ムに従って、 レーザ駆動装置 1 2 に対 して、 レーザの発光パルス幅、 発光周期、 発光タイ ミ ング等の各種制御信号を送る と共 に、 これと同期 して、 ノ、。ルスモータ 2 2 に、 その駆動制 御信号、 駆動タイ ミ ング信号等の各種制御信号を送る。 また、 照明装置 3 1 および撮像装置 3 2 に対 して、 対象 物の照明および撮影の指示を送る。 さ らに、 単位領域に おける被膜除去が終了する ごとに、 送り装置 6 0 に、 送 り を指示する送り指令信号を出力する。

送り 装置 6 0 は、 上記単位領域 S を、 構造体 1 の表面 ( X — Y面とする） に沿って 2 次元的に移動させる X方 向駆動装置 6 1 と、 Y方向駆動装置 6 2 と、 表面との距 離を一定に保っための Z軸方向の移動を行な う Z方向駆 動装置 6 3 とを有する。 これらの駆動装置は、 図示 して いない力く、 例えば、 モータ等の動力源と、 こ の動力を伝 達する動力伝達機能とを有する。

次に、 本実施例装置の具体的な適用について、 説明す る。 本実施例は、 例えば、 図 3 に示すよ う に、 車両 1 0 0 の塗装剥雜等に適用される。 図 3 に示す例では、 レー ル 1 1 0 上に置かれた車両 1 0 0 の外側を囲む可動ゲー ト 7 0 と、 この可動ゲー ト 7 0 を レ ール 1 1 0 に沿う方 向に移動可能に支持する水平 レ ー ル 7 1 と、 可動ゲー ト 7 0 に、 その上下方向 （ Y方向とする） に敷設される垂 直 レー ノレ 7 2 と、 こ の垂直 レ ー ル 7 2 にかみあ っ て装着 される と共に、 こ の レ ール 7 2 に沿って移動する被膜除 去ヘッ ド 7 3 , 7 3 と、 コ ン ト ローラ 7 4 とが設け られ ている。

可動ゲー ト 7 0 には、 レール 7 1 に沿っ て、 自走する ためのゲー ト駆動装置 （図 3 には図示せず） が設け られ ている。 このゲー ト駆動装置は、 後述する図 2 に示すよ う に、 イ ンバ一タ 7 5 と、 これによ つて駆動される誘導 電動機 7 6 と、 図示 しない動力伝達機構とを有する。

ま た、 被膜除去へ ッ ド 7 3 は、 車両 1 0 0 を挟んで対 向する位置に設け られる。 こ の被膜除去へッ ド 7 3 には、 図 1 に示す、 レーザ装置 1 0 と、 光学系 2 0 と、 監視装 置 3 0 と、 制御装置 5 0 と、 X方向駆動装置 6 1、 Y方 向駆動装置 6 2 および Z方向駆動装置 6 3 とが搭載され る。 ま た、 図 1 に示す送り装置 6 0 のう ち、 X方向駆動 装置 6 1 は、 単位領域 S を車両の長手方向 （ X方向とす る） に沿って順次移動させる。 Y方向駆動装置は、 被膜 除去ヘ ッ ド 7 3 を レーノレ 7 2 に沿って移動させる。 Y方 向駆動装置は、 少な く と も レーザヘッ ド 1 1 と、 照明装 置 3 1 と、 撮像装置 3 2 とについて、 車両 1 0 0 との距 離を変更する ものと して機能する。 X方向駆動装置 6 1、 Y方向駆動装置および Z方向駆動装置 6 3 は、 駆動源で あ る サーボモ一 夕 8 2 と、 それ らのサー ボモー タ 8 2 を 駆動す る サーボア ンプ 8 1 と をそれぞれ有する。

コ ン ト ロ ー ラ 7 4 には、 入力装置 4 0 が搭載される。 こ の コ ン ト ロ ー ラ 7 4 は、 可動ゲー ト 7 0 と は別に設け られ、 L A N 4 6 (図 2参照） を介 して接続さ れる。 勿 論、 コ ン ト ロ ー ラ 7 4 を可動ゲー ト 7 0 に搭載する構成 と して も よ い。 ま た、 可動ゲー ト 7 0 に搭載さ れてい る 他の機器、 例えば、 制御装置 5 0 等を コ ン ト ロ ー ラ 7 4 に搭載する構成とする こ と もでき る。 さ ら に、 コ ン ト 口 — ラ 7 4 と被膜除去ヘ ッ ド 7 3 と は、 L A Nに限 らず、 信号線、 オプテ ィ カルフ ァ イ バケーブル、 無線伝送手段 等によ り、 直接接続する構成と して も よ い。

次に、 本実施例装置の制御 システムの構成について説 明する。 本実施例の装置は、 図 2 に示すよ う に、 制御用 コ ン ピ ュ ー タ シ ス テ ム を用 いて構成さ れる。

本実施例の制御 システムは、 被膜除去へ ッ ド 7 3 ごと に設け られる シーケ ンサ 8 0 と、 これ ら に共通に設け ら れる上記入力装置 4 0 と、 L A N 4 6 と、 L A Nを管理 する ネ ッ ト ワ ー ク サーバ 4 7 と を有する。

L A N 4 6 は、 例えば、 オプテ ィ カルフ ァ イ バ一ケー ブルを伝送媒体と して構成さ れる。 こ の L A N 4 6 には、 入力装置 4 0 と、 シーケ ンサ 8 0 と、 ネ ッ ト ヮ 一 ク サ一 バとが リ ン グ状に接続さ れる。 本実施例では、 シーケ ン サ 8 0 力 2 台接続されてい る 力'、 勿論、 シ ーケ ンサ 8 0 は、 必要な個数、 例えば、 レーザ装置 1 0 の個数分設け られる。

入力装置 4 0 は、 例えば、 本体 4 1、 キー ボー ド 4 2 . マ ウ ス 4 3、 ディ ス ク ドラ イ ブ装置 4 4 およ びディ ス プ レ イ 4 5 を有す る。 本体 4 1 は、 図示 しな い力、'、 中央処 理装置、 主記憶装置、 通信装置、 イ ンタ フ ニ 一 ス等を有 して構成される。 ディ ス ク ドラ イ ブ装置 4 4 は、 光ディ ス ク 装置、 磁気ディ ス ク 装置等で構成する こ とができ る _c 本実施例では、 外付け型の例を示 した 、 本体 4 1 に内 蔵される も ので も よ い。

シー ケ ンサ 8 0 は、 シ ー ケ ン ス制御動作を実行する 中 央処理装置 （ C P U ) 8 0 1 と、 シー ケ ン スプロ グラ ム、 各種設定条件、 形状デー タ 等を記憶する メ モ リ 8 0 2 と、 サーボモータ 8 2 の動作を制御する サー ボモ一 タ コ ン ト ロ ー ラ 8 0 3 に は、 サ一 ボア ンプ 8 1 が接続さ れる。 ま た、 イ ンプ ッ ト イ ンタ フ ヱ ース 8 0 4 には、 原点復帰ス イ ッ チ、 各種マイ ク ロ スイ ッ チおよ びフ ォ ト ス ィ ッチ等 の リ ミ ッ ト スィ ツ チ群 8 3、 撮像装置等が接続さ れる。 こ れ ら のスィ ッ チ 8 3 群は、 構造体 1 0 およ びパルスモ 一 夕 2 2 が接続さ れる イ ン タ フ ェ ー ス 8 4 等が接続さ れ る

シーケ ンサ 8 0 は、 上記 した監視デー タ処理部 3 3 お よ び制御装置 5 0 と して機能す る。 すなわち、 シーゲ ン サ 8 0 は、 メ モ リ 8 0 2 に、 その動作プロ グラ ムが予め 格納さ れている。 こ の動作プロ グラ ムは、 後述する 図 4 およ び図 5 に示す処理手順を実行する ための動作プロ グ ラ ム、 各種条件等か ら、 レーザ ビー ムの照射時間等を決 定する 演算を行な う プロ グラ ム等が格納さ れてい る。 シ 一ケ ンサ 8 0 は、 通信制御装置 8 0 6 を介 して L A N 4 6 に接続さ れる。

次に、 本実施例装置の動作について説明する。 ま ず、 入力装置 4 0 の動作について、 図 4 を参照 して説明する _c 入力装置 4 0 において、 被膜除去の対象 とな る車両 1 0 0 についての形状データ およ び除去条件の入力を行な う (ステ ッ プ 4 0 1 ) 。 こ のデ一 夕 は、 設計データ があ る 場合は、 そのデー タ を利用する。 特に、 コ ン ピュ ー タ を 用 いて設計が行なわれてい る場合、 その設計デー タ （デ イ ジ夕 ノレデー タ ） を用いる こ とができ る。 デー タ の入力 は、 通信に よ り、 及び Z又は、 ディ ス ク ドラ イ ブ装置 4 4 を介 して、 デー タ を受け取る こ とができ る。 勿論、 キ — ボー ド 4 2 か ら入力する こ と もでき る。 ま た、 被膜除 去のための各種条件、 例え ば、 所要時間等の条件の入力 を行な う。

次に、 被膜除去の手順の設定を行な う （ステ ッ プ 4 0 2 ) 。 こ の設定は、 キーボー ド 4 2 を介 して、 オペ レー 夕 が入力する こ と に よ り 行な う こ とができ る。 条件 と し ては、 例えば、 単位領域の大き さ、 例えば、 レ ーザ ビー ムのスキ ャ ニ ングの長さ L およ び幅 Dの設定があ る。 L は、 例えば、 3 0 〜 1 0 0 c mの間で適宜の値に設定す る。 D は、 例えば、 1 c m とする。 ま た、 手順の設定は. 条件、 形状等か ら、 予め 自動的に設定でき る よ う にする こ と もでき る。 条件、 形状、 手順等が入力 さ れる と、 こ れ ら は、 ディ ス ク ドラ イ ブ装置 4 4 の記憶媒体、 例えば. 磁気ディ ス ク に格納される。

次に、 入力装 fi 4 0 では、 オペ レー タ か ら起動指令の 入力を受付、 こ の指令を L A N 4 6 を介 して各シーゲ ン サ 8 0 に送る （ステ ッ プ 4 0 3 ) 。 ま た、 こ れ ら のデー 夕 は、 L A N 4 6 を介 して対応する各シ ーケ ンサ 8 0 に 送 られ る （ステ ッ プ 4 0 4 ) 。 そ して、 L A N 4 6 を介 して各 シーケ ンサ 8 0 か ら送 られて く る 各種信号を監視 する （ ステ ッ プ 4 0 5 ) 。 送 られた信号が終了信号であ るか.否か判定 し、 終了信号でな ければ、 モニタ を継続す る。 ま た、 終了信号であれば、 一連の処理終了す る （ス テ ツ プ 4 0 6 ) 。 次に、 各シーケ ンサ 8 0 の動作について、 図 5 を参照 して説明する。 シーケ ンサ 8 0 は、 起動指令を受け、 か つ、 条件等のデータの転送を受け付ける と、 これをメ モ リ 8 0 2 に格納する。 そ して、 条件等に従って、 初期設 定を行な う （ステ ッ プ 5 0 1 ) 。 初期設定には、 例えば, レーザへ ッ ド 1 1 の射出 ビームパルス幅およ びパルス 間 隔と、 静止時間等のパルスモ一夕 2 2 の回転の態様と、 単位領域 S の大き さの設定およびそのための演算を行な う。 また、 被膜除去ヘ ッ ド 7 3 を初期位置 （原点） に設 定する こ と等が含まれる。 そ して、 手順に したがって、 被膜除去動作を開始する。

まず、 これから被膜除去を行な う 単位領域 S について、 除去前撮像を行な う （ステ ッ プ 5 0 2 ) 。 すなわち、 照 明装置 3 1 によ り、 当該領域を照射して、 撮像装置 3 2 で当該領域を撮像する。 撮像装置 3 2 は、 こ の映像デー 夕をディ ジタル信号と して出力する。 C P U 8 0 1 は、 こ の信号をメ モ リ 8 0 2 に格納する。

各シーケ ンサ 8 0 は、 撮像装置 3 2 からの映像信号を 取り込んで、 メ モ リ 8 0 2 に格納する。 次に、 イ ンタ フ ヱー ス 8 4 を介 して レーザ装置 1 0 およびパルスモータ 2 2 を起動 して、 被膜除去を開始する。 すなわち、 単位 領域に対 して、 レーザビームの照射を行な う。 こ の際、 /、°ルス モータ 2 2 を、 予め設定 した時間間隔で、 ステ ツ プ上に回転されて、 レーザビー ム の照射位置を、 単位領 域 S でスキ ャニ ン グさせながら長手方向に沿って、 順次 移動させる。 これによ り、 この単位領域内に存在する被 膜を気化させて除去する。 こ こ で、 被膜の除去を 1 スキ ャニ ングで行な う 力、、 複数回のスキ ャニ ン グで行な う か は、 後述するモニタ結果によ っ て決定する。 なお、 条件 の一部と して、 回数を固定的に予め決定 しておいて もよ 単位領域 S について、 1 回のスキ ャ ニ ン グが終わる と. C P U 8 0 1 は、 撮像装置 3 2 に、 当該単位領域 S につ いての撮像を行なわせ、 その映像信号を取 り込む （ステ ッ プ 5 0 4 ) 。 そ して、 得られた映像信号をメ モ リ 8 0 2 に蓄積 してある映像データ と比較して、 被膜が除去さ れていれば、 除去収量と判定 し、 除去されていなければ. 被膜が除去される まで、 上記ステ ッ プ 5 0 3 力、らの手順 を、 その単位領域 S について繰り返す （ステ ップ 5 0 5 ) , こ こで、 被膜除去の判定は、 映像信号の各画素について の R、 G、 B の信号が含まれる割合を比較する こ とによ り行な う。 例えば、 除去前に、 黄色であ っ たとする と、 映像信号の R、 G、 B の割合が黄色を表す ものとな っ て いる。 被膜除去が行なわれている と、 同 じ画素について の信号カ^ 黄色を表わす信号でな く なる。 これが、 黄色 であ っ たすべての画素について、 黄色を表わす信号が検 出されな く な ったとき、 黄色の塗装膜が剥離されたと判 定でき る。 なお、 すべての画素ごとに比較せず、 領域 S 内の色を表わす信号の平均値および分散を指標とて比較 する よ う に して もよい。

被膜除去が終了 した場合、 C P U 8 0 1 は、 車両 1 0 0 の被膜除去すべきすべての面についての被膜除去終了 したか否か判定する （ステ ッ プ 5 0 6 ) 。 終了 していれ ば、 それですベての作業を終了する。 一方、 終了 してい なければ、 C P U 8 0 1 〖ま、 手順に した力 つて、 予め定 めた隣接位置に、 単位領域 S を移動させる よ う 指令を送 り装置 6 0 に出力する （ステ ッ プ 5 0 7 ) 。 送り装置 6 0 は、 例えば、 次の移動先が Y方向の隣接位置まで移動 される。 また、 X方向への移動であれば、 なお、 こ の X 方向の移動ス ト ロ ーク は、 非常に長いので、 ゲー ト 7 0 の中のみでは、 対応 し切れない。 そこで、 その状態とな つたと きは、 C P U 8 0 1 は、 イ ンバー夕 7 5 を介 して 誘導電動機 7 6 を駆動させて、 可動ゲー ト 7 0 を 目 的の 方向に、 必要量移動させる。

このよ う に して、 車両 1 0 0 の塗装膜を剥離する こ と ができ る。 なお、 構造体の形状に伴う Z軸方向の変位は、 形状データを参照 して行な う こ とができ る。 なお、 距離 セ ンサを設けて、 その検出出力を参照 して制御する構成 と して もよい。

なお、 上記実施例では、 2 台の被膜除去へ ッ ド 7 3 を 用いて、 車両 1 0 0 の両側面について、 同時に、 除去作 業を行な っている。 しか し、 本発明は、 これに限定され ない。 すなわち、 さ らに多 く の被膜除去へ ッ ドを用いて- 除去作業を行な う 構成とする こ と もでき る。

また、 上記実施例では、 ゲー ト に被膜除去ヘ ッ ドを設 けた例を示 したが、 他の作業装置に取り 付けて も よい。 例えば、 多関節ロ ボッ トのアームに取 り 付ける構成と し て もよい。

さ らに、 上記実施例では、 対象の車両を固定 して除去 作業を行な っているカ^ 除去対象の構造体、 または、 本 発明の装置および構造体の両者を変位させる構成と して も よい。

上記実施例では、 監視データ処理部 3 3 において、 対 象の色の比較を行な って、 被膜が除去できたか否か判定 しているカ^ 本発明は、 これに限定されない。 例えば、 監視装置は、 構造体の単位領域を照明 しその領域の反射 光を受光 して、 スペク ト ル分析する手段と、 その分析結 果に基づいて、 その領域への レーザビームの照射を続け るか、 終了 させるかを判定する手段と を有す る構成と し て も よ い。 こ の場合、 反射光を受光する装置 と して C C D カ メ ラ を使用する こ とができ る。 ま た、 レーザ ビーム 照射の続否の判断は、 剥離前の構造体表面の色彩のスぺ ク ト ル分析結果を予め コ ン ピュ ー タ に入力 しておき、 C C D カ メ ラ で受光 した光のスぺク ト ル分析結果とを比較 して、 行 う こ とができ る。 さ ら に、 こ の判別を構造体表 面ま での距離の変化に よ り 行う よ う にす る こ と もでき る _c これは、 被膜除去後に構造体ま での距離が塗膜の厚さ分 だけ増加する こ と を利用 して判定する も のであ り、 例え ば、 レーザに よ る 距離セ ンサ 3 4 をセ ンサヘ ッ ドに装着 し、 被膜除去用 レ ーザの反射光の到達時間の変化に よ り 距離を測定する。 或いは、 距雜測定用の光を被膜除去箇 所に照射 して測定を行 う こ と もでき る。 被膜除去の進行 に伴っ て、 距離セ ンサを移動させなが ら、 各所の除去状 況の判定を行う。

前記制御装置 5 0 の走査制御部 5 3 は、 構造体の形状 を検出する形状検出部を備えた も の とす る こ とができ る。 こ の形状検出部は、 図 1 に示す撮像装置 3 2 (又は他に 設けた撮像装置） に よ る像を利用 して、 レーザ ビー ム照 射箇所付近のパタ ー ンを検知する。 一方、 入力装置 4 0 には、 構造体の 凹凸形状を含む 3 次元座標デー タ を入力 する。 走査制御部 5 3 は、 該座標データ に基づいて レ一 ザ照射位置を 目標の座標位置に移動させる。 また、 走査 制御部 5 3 は、 こ の 目標位置付近のパター ンを前記座標 データ に基づいて作成し、 前記形状検出部によ り検知さ れた実際の レーザビーム照射箇所付近のパター ン と比較 する。 こ の比較によ り、 目標座標位置と実際の照射位置 とのずれを判別する。 こ のずれは、 理論上同形状と して 製造された同種の構造体間の製造誤差、 同一構造体を繰 り 返 し照射する ときの構造体のセ ッ ティ ング及び Z又は 照射位置の移動誤差によ り、 主と して発生する。 走査制 御部 5 3 では、 前記 2 つのパター ンが一致する よ う に レ —ザビーム照射位置を調整する こ とによ り、 このずれを 解消 して、 照射が実際に構造体上の適切な位置で行われ る よ う にする。

本発明は、 上記実施例に限定される ものでな く、 請求 の範囲の項に記載された技術事項の範囲内において種々 の変更が可能である。

Claims

請求の範囲

構造体の表面に存在する被膜を レーザビームによ つ て除去する

被膜除去装置であって、

レーザビーム照射及び被膜除去動作を制御するため の制御装置と、

該制御装置か ら発せられる レーザビーム照射信号に 基づいて レーザビームを構造体表面に照射する レーザ 装置と、

前記制御装置から発せられる動作信号に基づいて前 記レーザ装置によ る レーザビーム照射位置を構造体上 で走査させる走査装置と、

被膜の除去状態を監視 しその状態に関するデータを 出力する監視装置と

を備えてお り、

前記制御装置は、 構造体表面各部の座標データ及び 各座標位 Sについての レーザビーム照射仕様を入力す るための設定部と、 該設定部の座標データ に基づいて 前記走査装置の動作信号を発する走査制御部と、 該設 定部の レーザビーム照射仕様に基づき レーザビー ムの 走査に連動 して レーザビーム照射信号を発する照射制 御部とを備えている こ とを特徴とする被膜除去装置。 前記制御装置の走査制御部は、 構造体におけ る レーザ ビー ム照射箇所付近の形状を検知 してそのパ夕 ー ンを認識する形状検出部を備え、 前記設定部は、 構 造体の凹凸形状を含む 3 次元座標データ を入力する よ う にな つ てお り、 前記走査制御部は、 該座標デー タ に 基づいて レーザ照射位置を 目 標の座標位置に移動さ せ る と共に、 該目 標位置付近のパタ ー ンを前記座標デ一 夕 に基づいて作成 し、 前記形状検出部に よ り 認識さ れ た実際の レーザ ビー ム'照射箇所付近のパタ ー ン と比較 して両者の位置のずれを判別 し、 前記 2 つのパタ ー ン がー致する よ う に レーザ ビーム照射位置を調整する よ う に構成さ れている こ と を特徴とする請求項 1 に記載 の被膜除去装置。

前記監視装置が、 構造体表面の色彩セ ンサを備 えてお り、 レーザ ビーム照射前と照射後 と の色彩の変 化に よ り、 被膜除去の有無を判別する よ う に さ れてい る こ とを特徵とす る請求項 1 に記載の被膜除去装置。

前記監視装置が、 構造体表面までの距離セ ンサ を備えてお り、 レーザ ビー ム照射前と照射後 と の構造 体表面ま での距離の変化に よ り、 被膜除去の有無を判 別す る よ う に さ れてい る こ と を特徴とす る請求項 1 に 記載の被膜除去装置。