(57)【要約】【課題】テストピースに形成された塗装パターンの膜厚を測定する際に、テストピースの寸法精度や置き方に関係なく、中心から同じ位置関係にある夫々の測定点に膜厚センサを位置決めできるようにする。【解決手段】塗装パターン（Ｐ）を形成したテストピース（３）をステージ（４）に置き、撮像装置（６）で取り込まれた画像データに基づいて、テストピースに形成された塗装パターン（Ｐ）の中心を原点とする測定用二次元座標系（ｘ−ｙ）上に所定間隔で測定点（Ｍｎ）を設定し、夫々の測定点（Ｍｎ）の機械座標系（Ｘ−Ｙ）における位置を算出すれば、膜厚センサ（５）を各測定点（Ｍｎ）に位置決めすることにより、各測定点（Ｍｎ）の膜厚データを測定できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定置された塗装機により予め設定された塗装条件で塗装したときの塗装パターンが形成されたテストピースをステージに置き、膜厚センサを予め設定された機械座標系の各測定点上に移動させて、その膜厚を測定する塗装膜厚測定装置において、
前記テストピースをステージの上方から撮像する撮像カメラと、その画像データに基づいて前記膜厚センサを順次位置決めして膜厚測定を行わせる制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記画像データに基づいてテストピースに形成された塗装パターンの中心を原点とする測定用二次元座標系上に測定点を設定すると共に、該測定点の機械座標系における位置を算出する演算処理手段を有することを特徴とする塗装膜厚測定装置。
【請求項２】
前記テストピースに塗装パターンの向きを示す指標が形成され、前記制御装置は、撮像カメラで撮像された指標の画像データに基づいて、機械座標系に対する測定用二次元座標系の傾き角を算出する角度調整手段を有する請求項１記載の塗装膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め設定された塗装条件で塗装したときの塗装パターンの膜厚データを膜厚センサにより測定する塗装膜厚測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボディなどの塗装ラインでは、被塗物の複雑な表面形状に応じて塗装機の位置や姿勢を正確に制御して、高品質な塗膜を形成することができるように、多関節ロボットのアーム先端に塗装機を取り付けた塗装ロボットが導入されている。
【０００３】このような塗装ロボットを使用して塗装する場合に、塗装機を移動させる移動経路を設定したり、塗料供給量、回転霧化式塗装機の場合は回転霧化頭のドライブエア供給圧、シェーピング供給圧などの塗装条件を設定する必要がある。
【０００４】そして、最適な塗装条件を見つけるために、従来は塗装条件を少しずつ変えながら何回も塗装実験を繰返し、最良の塗膜が得られる塗装条件を決めていたが、製品と成るべき被塗物を実験のために使用しなければならないだけでなく、塗装実験そのものに時間と手間とコストがかかりすぎていた。
【０００５】このため、最近では、所定の塗装条件で塗装したときに被塗物の表面に形成される塗膜の厚さを、コンピュータによりシミュレーションさせ、採用可能な塗装条件を絞り込んで、最終的に２〜３回の塗装実験を行って塗装条件を決定するようにしている。
このようにすれば、実験のために使用する被塗物の数が少なくなるだけでなく、塗装実験の回数を減らし、比較的短時間で、手間もかけずに、低コストで最適な塗装条件を決定することができる。
【０００６】ところで、このようなシミュレーションを行う場合に、塗装機に塗料を供給して定位置で塗装したときに形成される塗装パターンの単位時間あたりの膜厚分布をデータ化した膜厚データを基準に塗膜の厚さをシミュレーションするようにしている。
したがって、この単位時間あたりの膜厚分布を正確に求めることができれば、それだけ塗膜の厚さを正確にシミュレーションすることができる。
【０００７】この場合に、塗装機に対して定置されたテストピースを予め設定された塗装時間だけ塗装することにより形成される塗装パターンの膜厚を実測すると共に、測定された膜厚と塗装時間に基づいて単位時間あたりの膜厚分布を算出するようにしている。
【０００８】そして従来は、塗装パターンを形成したテストピースをステージに置き、その上方に膜厚センサを三次元移動可能に配した膜厚測定装置を用い、例えば塗装パターンの直径が約３０ｃｍ程度である場合に、測定エリアを４０ｃｍ×４０ｃｍとし、その測定エリア内に縦横１ｃｍピッチのマトリックス状に設定した測定点に膜厚センサを位置決めしながら、設定した測定点上に位置決めすることにより膜厚を測定するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数のテストピースに形成された塗装パターンの膜厚を測定する場合に、塗装パターンの中心に対する測定点の位置関係を一定に維持する必要がある。
このため従来は、テストピースの寸法精度、塗装時における塗装機とテストピースの位置精度、測定時におけるステージ上のテストピースの位置精度が要求され、テストピースの製作コストが嵩むだけでなく、塗装実験及び測定試験が面倒になるという問題があった。
【００１０】一方、テストピースの寸法精度が不要であれば製作コストは低減でき、位置精度が要求されなければ、塗装実験及び測定試験が簡便になるが、テストピースをステージに置くたびに塗装パターンの中心点の位置やテストピースの向きが変わってしまうという問題を生じる。
すなわち、同じ測定エリア内に設定された縦横１ｃｍピッチのマトリックス状の測定点に膜厚センサを位置決めしても、その度に測定点の位置がずれてしまい、塗装パターンの中心に対する各測定点の再現性を得ることができない。
【００１１】そこで本発明は、テストピースの寸法精度やステージ上の置き方に関係なく、塗装パターンの中心に対して常に同じ位置関係にある測定点の膜厚を測定できるようにすることを技術的課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、定置された塗装機により予め設定された塗装条件で塗装したときの塗装パターンが形成されたテストピースをステージに置き、膜厚センサを予め設定された機械座標系の各測定点上に移動させて、その膜厚を測定する塗装膜厚測定装置において、前記テストピースをステージの上方から撮像する撮像カメラと、その画像データに基づいて前記膜厚センサを順次位置決めして膜厚測定を行わせる制御装置とを備え、前記制御装置は、前記画像データに基づいてテストピースに形成された塗装パターンの中心を原点とする測定用二次元座標系上に測定点を設定すると共に、該測定点の機械座標系における位置を算出する演算処理手段を有することを特徴としている。
【００１３】本発明によれば、例えば、回転霧化式静電塗装機により形成される円形塗装パターンの膜厚を測定する場合、塗装パターンを形成したテストピースをステージに置くと、まず撮像装置で塗装パターンが撮像され、その画像データが制御装置へ入力される。
【００１４】制御装置では、まず、画像データに基づいてテストピースに形成された塗装パターンの中心を原点とする測定用二次元座標系を設定する。
塗装パターンの中心座標は、例えば、画像データを所定の閾値で２値化したときに得られる円形パターンについて、機械座標系に従い、左右両端の座標の中心と、前後両端の座標の中心を算出することにより決定する。
【００１５】次いで、前記塗装パターンの中心を原点とし、機械座標系と平行な直交座標を設定する。
この場合に、例えば、塗装時にテストピースを置く塗装台と、測定時にテストピースを置くステージの夫々に２本の位置決めピンを同じ向きに並べて設け、テストピースの片端縁を常に位置決めピンに押し当てるようにすれば、塗装パターンの向きは一定に維持され、この程度の位置合せであれば、精度も要求されず、製作コストもかからない。
したがって、この場合は、中心のみを特定して、その中心を通り機械座標系と平行な直交座標を測定用二次元座標系として設定すれば、二次元座標系と塗装パターンとの相対位置関係は常に一定となる。
【００１６】また、塗装台にのみ位置決めピンが設けられているような場合は、テストピースをステージに置いただけでは塗装パターンの向きが一定にはならないので、テストピースに塗装パターンの向きを示す指標となる片端縁を撮像カメラで撮像し、その画像データに基づいて、機械座標系に対する測定用二次元座標系の傾き角を算出すれば、その二次元座標系と塗装パターンとの相対位置関係は常に一定となる。
【００１７】そして、このように設定された測定用二次元座標系上に所定間隔で測定点を設定し、夫々の測定点の機械座標系における位置を算出することにより、膜厚センサを各測定点に移動させて、塗装パターンの中心を原点とする測定用二次元座標系上の測定点の膜厚データを測定すれば、テストピースの寸法誤差や塗装機の吹付位置に拘わらず、塗装パターンの中心に対して一定の位置関係にある測定点について膜厚を測定することができる。
【００１８】
【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具体的に説明する。
図１は本発明に係る塗装膜厚測定装置を示す説明図、図２は膜厚センサによる測定原理を示す説明図、図３は計測用二次元座標と測定点を示す説明図、図４は処理手順を示すフローチャートである。
【００１９】図１に示す塗装膜厚測定装置１は、定置された塗装機２により予め設定された塗装条件で塗装したときの塗装パターンＰが形成されたテストピース３をステージ４に置き、その上方に設けられた膜厚センサ５を予め設定された機械座標系Ｘ−Ｙの各測定点Ｍｎに移動させて、その膜厚データを測定するものである。
この塗装膜厚測定装置１は、ステージ４に置かれたテストピース３を撮像する撮像カメラ６と、その画像データに基づいて膜厚センサ５を順次位置決めして膜厚測定を行わせる制御装置７とを備えている。
【００２０】本例では、塗装機２として回転霧化式の静電塗装機が用いられ、この塗装機２が、テストピース３を固定する塗装台８に対して鉛直下向きに所定距離だけ離れたところに設置されている。
テストピース３は略方形に形成されており、塗装機２で塗装するときにテストピース３の向きを一定にそろえることができるように、その右端縁３Ｒが塗装パターンの向きを示す指標となるように直線的に仕上げられ、塗装台８に取り付けられた位置決めピン９，９にその右端縁３Ｒを当てることにより位置決めを行うことができるようになっている。
なお、位置決め手段はピン９に限らず、右端縁３Ｒを当接させて位置決めするものであれば、当て板、突条など任意のものを採用することができる。
【００２１】塗装パターンＰの膜厚を測定する膜厚センサ５は、テストピース３を置くステージ４の上方に配されたＸＹ移動テーブル１０に取り付けられ、ドライバ１１からの制御信号により任意の機械座標系Ｘ−Ｙ上の座標に位置決めできるようになっている。
この膜厚センサ５としては、任意のものを使用できるが、本例では、図２に示すように、レーザ光をテストピース３に照射させてその反射光を検出し、センサ５とテストピース３のクリアランスを正確に計測することにより、塗料が付着されていない測定点のクリアランスｚ１と塗料が付着されている測定点のクリアランスｚ２との差ｔを膜厚として算出する非接触型のセンサが用いられている。
【００２２】膜厚センサ５の測定点Ｍｎは、撮像カメラ６により取り込まれた塗装パターンＰの画像データに基づいて算出される。
撮像カメラ６は、塗装されたテストピース３を置くステージ４の上方に所定の距離離れた位置に、且つ、撮像した画像データの水平垂直方向が機械座標系Ｘ−Ｙに一致する向きに定置され、ステージ４に置かれたテストピース３の塗装パターンＰの画像データが撮像されて制御装置７に出力する。
【００２３】制御装置７は、入力された画像データに基づき、テストピース３に形成された塗装パターンＰの中心Ｃを原点とする測定用二次元座標系ｘ−ｙを設定し、この座標系ｘ−ｙ上に測定点Ｍｎを設定した後、各測定点Ｍｎの機械座標系Ｘ−Ｙにおける位置を算出してその座標データを記憶する演算処理手段１２を有している。
【００２４】図３は演算処理手段１２の処理手順を示すフローチャートで、まず、ステップＳＴＰ１で画像データが入力されるまで待機し、画像データが入力されるとステップＳＴＰ２へ移行して塗装パターンＰの機械座標系Ｘ−Ｙにおける中心Ｃの座標（Ｘｃ、Ｙｃ）が算出される。
この処理は、画像データを所定の閾値で２値化したときに得られる円形パターンに基づいて、図４（ａ）に示すように、円形パターンの左右両端のＸ座標の中心Ｘｃと、前後両端のＹ座標の中心Ｙｃを算出することにより決定する。
【００２５】次いで、ステップＳＴＰ３では、図４（ｂ）に示すように、テストピース３の右端縁３Ｒと機械座標系Ｘ−ＹのＹ軸との傾き角θを測定する。このステップＳＴＰ３の処理が角度調整手段に相当する。
そして、ステップＳＴＰ４では、ステップＳＴＰ２で算出された塗装パターンＰの中心Ｃ座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と、ステップＳＴＰ３で測定された傾き角θに基づいて、図４（ｃ）に示すように、その中心Ｃを原点とし、傾き角θだけ傾いた測定用二次元座標系ｘ−ｙを設定する。
なお、テストピース３が置かれるステージ４にも位置決め用ピン９，９が設けてあれば傾きを生じないので、ステップＳＴＰ３の処理は不要となる。
【００２６】次いで、ステップＳＴＰ５に移行して、このように設定された測定用二次元座標系ｘ−ｙの各格子点上に測定点Ｍｎ（ｘｎ、ｙｎ）を設定し、ステップＳＴＰ６では各測定点Ｍｎの機械座標系Ｘ−Ｙにおける座標値を算出してその座標データ（Ｘｎ、Ｙｎ）を所定の記憶領域に記憶して処理を終了する。
【００２７】このようにして各測定点Ｍｎの座標データ（Ｘｎ、Ｙｎ）が設定された後、その座標データ（Ｘｎ、Ｙｎ）を順次読み出してドライバ１１に出力させれば、ＸＹテーブル１０が移動されて、膜厚センサ５が各測定点Ｍｎ（Ｘｎ、Ｙｎ）に順次位置決めされる。
したがって、テストピース３の寸法誤差や塗装機２の吹付位置に拘わらず、常に塗装パターンＰの中心に対して一定の位置関係にある測定点Ｍｎについて膜厚を測定することができる。
【００２８】なお、機械座標系及び測定用二次元座標系は、直交座標に限らず、極座標など任意の二次元座標系を採用し得る。
また、膜厚センサは、非接触型のものに限らず、接触型の三次元プローブなどを採用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、撮像された塗装パターンの画像データに基づいて、その中心を通る測定用二次元座標系を設定するようにしているので、テストピースの寸法精度やステージ上の置き方に関係なく、塗装パターンの中心に対して常に同じ位置関係にある測定点の膜厚を測定することができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗装膜厚測定装置を示す説明図。
【図２】膜厚センサによる測定原理を示す説明図。
【図３】処理手順を示すフローチャート。
【図４】計測用二次元座標と測定点を示す説明図。
【符号の説明】
１………塗装膜厚測定装置
２………塗装機
Ｐ………塗装パターン
３………テストピース
３Ｒ……右端縁（指標）
４………ステージ
５………膜厚センサ
Ｘ−Ｙ………機械座標系
ｘ−ｙ………測定用二次元座標系
Ｍｎ………測定点
６………撮像カメラ
７………制御装置
１０………ＸＹ移動テーブル
１２………演算処理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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