(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査装置において、
前記被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する光源と、
前記光源のシェード側に設置され、前記光源により光が照射された塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む撮像手段と、
前記撮像手段によって取り込まれた画像データを解析して、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する解析手段と、
前記解析手段によって算出された評価値をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする塗装ムラ検査装置。
【請求項２】
前記光源は塗装面に対して４５度の角度で光を照射し、前記撮像手段の光軸と塗装面との成す角度は４５度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の塗装ムラ検査装置。
【請求項３】
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査装置において、
前記被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する光源と、
前記光源により光が照射された塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む撮像手段と、
前記撮像手段によって取り込まれた画像データに対して輝度ヒストグラム解析を行って、輝度値の分布幅を算出するとともに、同じ画像データに対してラインプロファイル解析を行って、輝度値の強弱差を算出する解析手段と、
前記解析手段によって算出された分布幅および強弱差をあらかじめ設定された各々の基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする塗装ムラ検査装置。
【請求項４】
前記ラインプロファイル解析では、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出することを特徴とする請求項３に記載の塗装ムラ検査装置。
【請求項５】
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査装置において、
前記被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する光源と、
前記光源により光が照射された塗装面において水平方向および高さ方向に広がった画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む撮像手段と、
前記撮像手段によって取り込まれた、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出する解析手段と、
前記解析手段によって算出された強弱差をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする塗装ムラ検査装置。
【請求項６】
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法において、
被検査物の塗装面に対して光源により所定の角度で光を照射する工程と、
前記光源により光が照射された塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データとして、前記光源のシェード側に設置された撮像手段により取り込む工程と、
前記撮像手段によって取り込まれた画像データを解析して、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する工程と、
算出された評価値をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、
を有することを特徴とする塗装ムラ検査方法。
【請求項７】
前記光源は塗装面に対して４５度の角度で光を照射し、前記撮像手段の光軸と塗装面との成す角度は４５度よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の塗装ムラ検査方法。
【請求項８】
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法において、
被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する工程と、
光が照射された塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む工程と、
取り込まれた画像データに対して輝度ヒストグラム解析を行って、輝度値の分布幅を算出するとともに、同じ画像データに対してラインプロファイル解析を行って、輝度値の強弱差を算出する工程と、
算出された分布幅および強弱差をあらかじめ設定された各々の基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、を有することを特徴とする塗装ムラ検査方法。
【請求項９】
前記ラインプロファイル解析では、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出することを特徴とする請求項８に記載の塗装ムラ検査方法。
【請求項１０】
被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法において、
前記被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する工程と、
光が照射された塗装面において水平方向および高さ方向に広がった画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む工程と、
取り込まれた、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出する工程と、
算出された強弱差をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、を有することを特徴とする塗装ムラ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装欠陥のうちの塗装ムラ、特に、塗装面の広い範囲で発生するメタリック塗装の塗装ムラ（メタリック塗装ムラ）の検査に好適な塗装ムラ検査装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタリック塗装時に発生する塗装ムラ（メタリック塗装ムラ）は光輝材の配列乱れによって起こるが、その原因として塗装機のパターン乱れ、シンナー過量、膜厚不足、中塗り部の研磨不良などがある。このような塗装ムラ不良に対して、従来は、ほとんど目視により官能的に評価を行っているのが現状である。
【０００３】
例えば、自動車塗装の場合、上塗り乾燥後のボディーを検査ラインにおいて作業者が目視により塗装ムラの有無を確認し、塗装ムラ不良が有りそうであると判断したボディーについてライン外に抜き出して、専用の検査場で検査を行う。検査場では、人工太陽灯などの高光束のランプをボディーに照射し、さらにムラ部がはっきり見えるよう工夫して、目視による評価を行う。このとき、塗装ムラ不良の程度は経験値で判断しているのが現状である。
【０００４】
また、最近では、メタリック塗装面の輝度を測定する装置（レーザー式メタリック感測定器など）が開発され、この装置で塗装面を走査して輝度を連続測定または多点測定することにより、輝度分布図などを用いて塗装ムラを定量評価する方法が考案されている（例えば、特開平５−２８８６９０号公報参照）。また、同様に色差計により明度値を多点測定し、そのデータをもとにある程度定量的に評価する方法も考案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、作業者による目視測定では、光源の当て方により塗装ムラの見える、見えないが顕著であるため、不良品の流出が発生しやすい。また、目視による官能評価であり定量評価されていないため、検査結果に個人差が出やすい。
【０００６】
また、測定器で検査・評価する場合には、基本的に点測定であるため、広い視野での測定は難しい。そのため、ボディー表面の広い範囲で発生するメタリック塗装ムラの場合には、測定精度が問題になる。また、多数の測定データが必要になるため、測定結果が出るまでに多くの時間（工数）を要するという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ライン上において広い視野で塗装ムラの定量評価を行うことができる塗装ムラ検査装置および方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００９】
（１）本発明に係る塗装ムラ検査装置は、被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査装置において、前記被検査物の塗装面に対して所定の角度で光を照射する光源と、前記光源のシェード側に設置され、前記光源により光が照射された塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む撮像手段と、前記撮像手段によって取り込まれた画像データを解析して、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する解析手段と、前記解析手段によって算出された評価値をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
（２）前記光源は塗装面に対して４５度の角度で光を照射し、前記撮像手段の光軸と塗装面との成す角度は４５度よりも小さい。
【００１１】
（３）撮像手段によって取り込まれた画像データに対して輝度ヒストグラム解析を行って、輝度値の分布幅を算出するとともに、同じ画像データに対してラインプロファイル解析を行って、輝度値の強弱差を算出する解析手段と、前記解析手段によって算出された分布幅および強弱差をあらかじめ設定された各々の基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する判定手段とを有する。
【００１２】
（４）上記のラインプロファイル解析では、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出する。
【００１３】
（５）前記光源により光が照射された塗装面において水平方向および高さ方向に広がった画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む撮像手段と、前記撮像手段によって取り込まれた、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出する解析手段と、前記解析手段によって算出された強弱差をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する判定手段と、を有する。
【００１４】
（６）本発明に係る塗装ムラ検査方法は、被検査物の塗装面に発生する塗装ムラを光学的に測定し、評価する塗装ムラ検査方法において、被検査物の塗装面に対して光源により所定の角度で光を照射する工程と、前記光源により光が照射された塗装面の画像を所定範囲の視野で画像データとして、前記光源のシェード側に設置された撮像手段により取り込む工程と、前記撮像手段によって取り込まれた画像データを解析して、塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する工程と、算出された評価値をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
（７）前記光源は塗装面に対して４５度の角度で光を照射し、前記撮像手段の光軸と塗装面との成す角度は４５度よりも小さい。
【００１６】
（８）取り込まれた画像データに対して輝度ヒストグラム解析を行って、輝度値の分布幅を算出するとともに、同じ画像データに対してラインプロファイル解析を行って、輝度値の強弱差を算出する工程と、算出された分布幅および強弱差をあらかじめ設定された各々の基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、を有する。
【００１７】
（９）上記のラインプロファイル解析では、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出する。
【００１８】
（１０）光が照射された塗装面において水平方向および高さ方向に広がった画像を所定範囲の視野で画像データとして取り込む工程と、取り込まれた、水平方向および高さ方向に広がった画像の画像データに基づいて、前記水平方向に沿って一定の高さの幅での輝度平均値を算出してラインプロファイルを解析し、ラインプロファイルでの輝度値の強弱差を算出する工程と、算出された強弱差をあらかじめ設定された基準値と比較して、塗装ムラの発生の有無を判定する工程と、を有する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、塗装面に光を照射して所定範囲の視野で塗装面を撮像し、つまり目視で見える塗装面の映像をそのまま画像として取り込み、画像解析を行って塗装ムラの定量的な評価値を算出するので、広い視野で塗装ムラの定量評価を高精度に短時間で行うことが可能となるのみならず、目視による官能評価では達成できない客観的な評価が可能となり、検査結果に個人差が出なくなる。
【００２３】
その際、光源に人工太陽灯を用い、また、光源の角度を塗装面に対して４５°とすることにより、塗装ムラの検出が容易になる。また、撮像手段にＣＣＤエリアカメラを用いることにより視野を広くとることができ、また、撮像手段の設置位置を光源のシェード側とすることによりほとんどすべての塗装ムラを検出できるようになる。したがって、特に、広い範囲で発生し従来検出が難しかったメタリック塗装ムラに対して有効である。
【００２４】
また、被検査物全体を同時に測定する場合、複数組の光源と撮像手段を並列して設置することにより、被検査物全体をカバーする広い視野で被検査物全体の塗装ムラ不良を検知できるため、検査の見落としによる不良品の流出が可及的に防止される。
【００２５】
また、被検査物がライン上に存在する場合には、ライン上を通過する被検査物に対する定量測定・評価が可能となり、ライン上での検査が可能となるため、被検査物のライン外しがなくなる。この点からも、検査時間（工程）の短縮が図られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る塗装ムラ検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２８】
この装置は、自動車のボディー１表面の広い範囲で発生するメタリック塗装ムラの検査に好適なものであって、その概要として、視野を大きくとるためにＣＣＤカメラ２を使用し、塗装面に人工太陽灯３の光を照射して目視で見える映像をそのまま画像として取り込み、画像解析ソフトウェアによる画像処理を行ってメタリック塗装ムラの有無の定量評価を行うように構成されている。
【００２９】
より具体的な装置構成としては、自動車ボディー１（被検査物）の塗装面を照射する人工太陽灯３（光源）と、塗装面の映像を撮影するＣＣＤエリアカメラ（以下単に「ＣＣＤカメラ」という）２（撮像手段）と、ＣＣＤカメラ２からのアナログの画像データ信号を取り込んでデジタルの画像データ信号に変換する画像取込み装置４と、塗装ムラ検査用の画像処理ソフトウェアを搭載した画像処理装置５とから成り、画像処理装置５は、さらに、取り込まれた画像データを解析して、メタリック塗装ムラに関する定量的な評価値を算出する画像解析部６（解析手段）と、算出された評価値をあらかじめ設定された基準値と比較して、メタリック塗装ムラの発生の有無を判定する判定部７（判定手段）と、前記基準値を記憶するメモリ８とから成っている。また、画像処理装置５の各部の処理結果をオペレータに表示するため、画像処理装置５には表示装置９が接続されている。
【００３０】
自動車ボディー１の全体を同時測定する場合には、少なくとも光源（人工太陽灯）３とＣＣＤカメラ２について複数組用意し、これらを並列して設置することにより、ボディー１全体をカバーしうる広い視野を確保する。例えば、図１の例では、ライン上を搬送されるボディー１の搬送方向Ａの前方に４組の人工太陽灯３とＣＣＤカメラ２、具体的には、搬送方向Ａに向かって右側のサイド部の人工太陽灯３ａとＣＣＤカメラ２ａ、右側の水平部用の人工太陽灯３ｂとＣＣＤカメラ２ｂ、左側の水平部用の人工太陽灯３ｃとＣＣＤカメラ２ｃ、左側のサイド部の人工太陽灯３ｄとＣＣＤカメラ２ｄが設置されている。
【００３１】
上記構成において、光源に人工太陽灯３を用いるのは、高光束の光を塗装面に照射して塗装ムラの検出を容易にするためである。また、塗装面に対する光源（人工太陽灯）３の設置角度は、光源３の光軸と塗装面との成す角度が４５°であることが好ましい。この場合、光源３からの光は塗装面に対して４５°の角度で入射することになる。
【００３２】
また、ＣＣＤカメラ２の位置は、光源３のシェード（底）側に設置することが好ましい。これにより、ほとんどすべての塗装ムラを検出することができる。すなわち、塗装面に対するＣＣＤカメラ２の設置角度（画像取込み角度）は、ＣＣＤカメラ２の光軸と塗装面との成す角度が光源（人工太陽灯）３からの光の入射角の４５°よりも小さい方が、ほとんどのメタリック塗装ムラに対して有効となり、好ましい。
【００３３】
図２は、図１の塗装ムラ検査装置の動作を示すフローチャートである。
【００３４】
まず、各人工太陽灯３ａ〜３ｄを点灯（ＯＮ）して塗装面に対して４５°の入射角度で光を照射し（Ｓ１）、その時の塗装面の映像を各光源のシェード側より対応するＣＣＤカメラ２ａ〜２ｄでそれぞれ撮影して画像データとして取り込む（Ｓ２）。
【００３５】
ＣＣＤカメラ２で撮像された画像データは、画像取込み装置４を介して画像処理装置５に入力され、まず画像解析部６で、画像解析ソフトウェアにより輝度ヒストグラム解析および／またはラインプロファイル解析を行って、塗装ムラを定量的に表現する定量的な評価値を算出する（Ｓ３）。輝度ヒストグラム解析は、輝度値のヒストグラム分布を解析して、前記評価値として輝度値の分布幅を求める手法であり（図４参照）、ラインプロファイル解析は、輝度平均値のラインプロファイルを解析して、前記評価値として輝度値の強弱差を求める手法である（図５参照）。これらの輝度ヒストグラム解析およびラインプロファイル解析については、後で詳細に説明する。
【００３６】
画像解析を行ってメタリック塗装ムラの定量測定が終了すると、次に判定部７で、解析結果を正常部位のデータと比較することにより塗装ムラの定量評価を行う、具体的には、Ｓ３で算出された評価値をあらかじめ設定されたメモリ８記憶の基準値と比較して、メタリック塗装ムラの発生の有無（程度を含む）を判定する（Ｓ４）。なお、評価レベル（基準値）については、従来から積み重ねてきた経験値を基にしきい値をあらかじめ決め、メモリ８に格納しておく。
【００３７】
Ｓ４の判定結果は、表示装置９に表示される（Ｓ５）。なお、このとき、例えば、オペレータの選択に応じて、中間のＳ３の解析結果（輝度ヒストグラムとその評価値、または、ラインプロファイルとその評価値）をも表示するようにしてもよい。
【００３８】
したがって、本実施の形態によれば、広い視野で、通過するボディー１全体のメタリック塗装ムラ不良を見ることができるため、検査の見落としによる不良品の流出が可及的に防止される。
【００３９】
また、ライン上で検査することができるため、ボディー１のライン外しがなくなる。
【００４０】
さらに、メタリック塗装ムラを定量評価することができるため、評価自体が客観的で、検査結果に個人差が出ない。
【００４１】
【実施例】
以下に、具体例を説明する。
【００４２】
図３は、本発明の一実施例に係る塗装ムラ検査装置の構成図である。なお、同図中、図１と共通する部材には同一の符号を付してある。
【００４３】
被検査物は、塗色シルバーのドアアウター１０であり、光源は、人工太陽灯３であり、ＣＣＤカメラ２は、カラーＣＣＤカメラ（レンズ：ＣＯＳＭＩＣＡＲ  ＴＶ  ＺＯＯＭ  ＬＥＮＳ  １２.５〜７５mm）である。このカラーＣＣＤカメラ２には、画像取込み装置（Ｖ−Ｐｏｒｔ）４を介してパソコン２０が接続されている。パソコンは、図１の画像処理装置５と表示装置９を兼ねたものである。そして、ドアアウター１０、人工太陽灯３、およびカラーＣＣＤカメラ２の相互位置関係については、人工太陽灯３は、ドアアウター１０の塗装面に対して４５°の角度で、かつ、ドアアウター１０の塗装面から１２５０mmの位置に固定され、また、カラーＣＣＤカメラ２は、人工太陽灯３の光軸とドアアウター１０との交点から１７００mmの位置に固定されている。塗装面に対するカラーＣＣＤカメラ２の角度（ＣＣＤカメラ角度）は、人工太陽灯３の入射角である４５°よりも小さい範囲内で、その都度、適宜に設定される。
【００４４】
図４は、輝度ヒストグラム解析による画像処理結果例を示す図面であって、塗装ムラ発生ドア（同図（Ａ））とＯＫレベルドア（同図（Ｂ））とを対比したものである。
【００４５】
具体的には、図３の装置により、ＣＣＤカメラ角度２５°で、メタリック塗装ムラの発生しているドアと目視評価によりＯＫレベルのドアのそれぞれについて撮像し、それぞれ取り込んだ画像の一定範囲について輝度値のヒストグラムをプロットすると、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すようになる。これら両図面の対比から明らかなように、塗装ムラの度合が大きいほど輝度値のバラツキが大きくなるため、輝度値分布の幅が広くなる。したがって、この輝度値分布幅を用いて塗装ムラを定量的に表現することができる。
【００４６】
図５は、ラインプロファイル解析による画像処理結果例を示す図面であって、塗装ムラ発生ドア（同図（Ａ））とＯＫレベルドア（同図（Ｂ））とを対比したものである。
【００４７】
具体的には、輝度ヒストグラム解析に用いたのと同じ画像を、ドアの前後方向（ピクセル位置または水平方向座標）に沿って、一定の高さの幅での輝度平均値を算出し、プロットすると、それぞれ図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すようになる。これら両図面の対比から明らかなように、軌跡ムラのような縦方向に筋の生じている塗装ムラについては、その度合が大きいほど輝度値の強弱差が大きくなるため、このラインプロファイルでの輝度値の強弱差を計測することによってこの種の塗装ムラを定量化することができる。
【００４８】
なお、実験の結果として、ＣＣＤカメラ２の画像取込み角度条件（ＣＣＤカメラ角度）は、上記したように、人工太陽灯３の入射角の４５°よりも小さい方がほとんどのメタリック塗装ムラに対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係る塗装ムラ検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  図１の塗装ムラ検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】  本発明の一実施例に係る塗装ムラ検査装置の構成図である。
【図４】  輝度ヒストグラム解析による画像処理結果例を示す図面である。
【図５】  ラインプロファイル解析による画像処理結果例を示す図面である。
【符号の説明】
１…自動車ボディー（被検査物）、
２…ＣＣＤエリアカメラ（撮像手段）、
３…人工太陽灯（光源）、
４…画像取込み装置、
５…画像処理装置、
６…画像解析部（解析手段）、
７…判定部（判定手段）、
８…基準値メモリ、
９…表示装置、
１０…ドアアウター、
２０…パソコン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003661466.tif 000005
【図５】
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