(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調された塗装ブース内に搬入した被塗装物を自動塗装機により塗装する際の制御装置において、
自動塗装機により所定の塗装条件下で塗装された被塗装物の塗装品質要因を検知する塗装品質要因計測手段と、
塗装品質要因計測手段によって検知された計測値と予め設定された要因基準値を比較し、検知された計測値が要因基準値とずれている場合に、塗装品質要因が要因基準値となるように自動塗装機の塗装条件の補正を指令する塗装品質判定手段と、
塗装品質判定手段からの補正指令に基づいて塗装面の塗装品質が基準値となるように自動塗装機の塗装条件を制御する塗装条件制御手段を備え、
上記塗装品質要因計測手段が、
塗料の非揮発性成分等の塗料条件を入力する塗料条件入力手段と、
吹き付け時の塗料の微粒化度を入力する微粒化度演算手段と、
塗料のシンナー蒸発量を入力するシンナー蒸発量入力手段と、
塗料条件入力手段からの非揮発性成分、微粒化度演算手段からの微粒化度、およびシンナー蒸発量入力手段からのシンナー蒸発量に基づいて自動塗装機により所定の塗装条件下で塗装された被塗装物の塗布直後の非揮発性成分を算出する第１の塗着Ｎ．Ｖ演算手段１と、
第１の塗着Ｎ．Ｖ演算手段で算出された塗布直後の塗膜面の非揮発性成分と塗料条件入力手段からの塗料種情報に基づいて塗布直後の塗膜面の塗料密度を算出する塗料密度演算手段と、
測定までの時間を入力する測定時間入力手段と、塗膜面の膜厚を入力する膜厚演算手段と、
膜厚演算手段からの膜厚情報、シンナー蒸発量入力手段からのシンナー蒸発量および測定時間入力手段からの測定時間情報に基づいて塗布後の塗膜面の非揮発性成分を算出する第２の塗着Ｎ．Ｖ演算手段と、
を備えていることを特徴とする自動塗装機の制御装置。
【請求項２】
塗装品質要因計測手段が、塗料を塗布した直後の未乾燥塗装表面を撮像する撮像手段と、撮像手段からの画像情報を画像処理する画像処理手段と、画像処理手段で処理された画像処理データに基づいて塗装表面の凹凸波形の波長分布を算出する波長分布演算手段を備え、波長分布演算手段で算出された波長分布に基づいて塗料粒子の微粒化度を算出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の自動塗装機の制御装置。
【請求項３】
塗装品質要因計測手段が、塗料の粘度等を入力する塗装条件入力手段と、塗料を塗布した直後の未乾燥塗装表面を撮像する撮像手段と、撮像手段からの画像情報を画像処理する画像処理手段と、画像処理手段で処理された画像処理データに基づいて塗装表面の粗さを算出する表面粗さ演算手段を備え、
表面粗さ演算手段で算出された粗さ度と粗さ度の時間変化量と波長分布演算手段で算出された波長と塗装条件入力手段からの塗装条件から塗膜厚を算出する手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動塗装機の制御装置。
【請求項４】
塗着Ｎ．Ｖ演算手段が、塗料条件入力手段の塗料の非揮発性成分とシンナー蒸発量入力手段の塗料のシンナー蒸発量と微粒化度演算手段の塗料粒子径から求めた塗料粒子の表面積の関係から塗布直後の塗膜面の非揮発性成分を算出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の自動塗装機の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の自動塗装機の制御装置を用いた自動塗装機の制御方法であって、
空調された塗装ブース内に搬入した被塗装物を自動塗装機により塗装するに際し、自動塗装機により所定の塗装条件下で塗装された被塗装物の塗装面の塗装品質要因を検知し、塗装品質要因の計測値と予め設定された要因基準値の差に基づいて得た補正の指令により自動塗装機を制御することを特徴とする自動塗装機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被塗装物を自動的に塗装するのに用いられる自動塗装機の制御方法および制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、例えば自動車の車体塗装では、自動塗装機により塗装を行い、塗装後に長時間をかけて塗料を乾燥させたのち、乾燥後の塗装の鮮映性（平滑性、肉持ち性、光沢度）を検査して塗装品質を評価することが行われている。
【０００３】
そして、自動塗装機の制御としては、図１８に示すように、ブロック１０１に示す自動車ボディ等である被塗装物の鮮映性（平滑性）をブロック１０２における平滑性計測手段で評価した後、ブロック１０３における塗装品質判定手段において鮮映値と所定の基準値とを比較し、鮮映値と基準値がずれている場合には、ブロック１０４における塗装条件制御手段により、鮮映性が基準値となるようにブロック１０５の自動塗装機の塗装制御条件（吐出量など）を補正することとなっていた。
【０００４】
この場合、被塗装物の塗装を行う塗装ブースの空調精度がある程度大まかであっても、被塗装物の塗装面の鮮映性（平滑性）の品質を一定に維持することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、被塗装物の塗装品質の良否を決める塗装品質要因としては、塗料吹付け後の塗料の非揮発性成分（以下、「塗着Ｎ．Ｖ」とする）または塗着粘度、塗膜厚、塗粒子の微粒化度、さらに各種塗装ガンの吹付け条件や塗装の焼き付け条件等が挙げられる。そして、これらの塗装品質要因のうち、塗着Ｎ．Ｖ（塗着粘度）、塗膜厚および塗粒子の微粒化度は重要な塗装品質要因であり、これらの塗装品質要因をできるだけ塗布直後に精度良く定量的に把握する必要があり、とくに、自動化ラインで次々に塗装を行うような場合には、塗装状態の良否をできるだけ精度良く計測し、速やかに塗装機にフィードバックして次の塗装条件を改善し、常に最良の塗装状態に保つ必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記したような従来の自動塗装機の制御にあっては、被塗装物の塗装品質として鮮映性（平滑性）のみを計測し、その測定した鮮映値が所定の基準値からずれている場合に、鮮映性が基準値となるように自動塗装機の塗装制御条件を補正することとなっていたため、
（１）塗装膜の薄すぎ、塗着Ｎ．Ｖ（粘度）の高すぎというような塗装品質要因を的確に指示できず、塗装ラインの塗装品質を狙い通りの安定した塗装状態に保つことができない。
【０００７】
（２）塗装膜の厚すぎ、塗着Ｎ．Ｖ（粘度）の低すぎというような塗装品質要因を的確に指示できず、無駄塗装のない最適な膜厚等の塗装制御ができない。
【０００８】
という問題があり、これらの問題点を解決することが課題であった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、上記のごとき従来の課題に着目して成されたもので、塗装された被塗装物における塗装品質要因（塗着Ｎ．Ｖ、微粒化度、塗膜厚）を計測して、自動塗装機をフィードバック制御することにより、狙い通りの安定した塗装状態を保つことができ、且つ最適な塗装制御を行うことができる自動塗装機の制御方法および制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる自動塗装機の制御装置は、図１に基づいて説明すると、空調された塗装ブース内に搬入した被塗装物を自動塗装機により塗装する際の制御装置において、自動塗装機（ブロック５）により所定の塗装条件下で塗装された被塗装物（ブロック１）の塗装品質要因を検知する塗装品質要因計測手段（ブロック２）と、塗装品質要因計測手段によって検知された計測値と予め設定された要因基準値を比較し、検知された計測値が要因基準値とずれている場合に、塗装品質要因が要因基準値となるように自動塗装機の塗装条件の補正を指令する塗装品質判定手段（ブロック３）と、塗装品質判定手段からの補正指令に基づいて塗装面の塗装品質が基準値となるように自動塗装機の塗装条件を制御する塗装条件制御手段（ブロック４）を備えた構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
さらに、本発明に係わる自動塗装機の制御装置は、塗装品質要因計測手段が、塗料の非揮発性成分等の塗料条件を入力する塗料条件入力手段と、吹き付け時の塗料の微粒化度を入力する微粒化度演算手段と、塗料のシンナー蒸発量を入力するシンナー蒸発量入力手段と、塗料条件入力手段からの非揮発性成分、微粒化度演算手段からの微粒化度、およびシンナー蒸発量入力手段からのシンナー蒸発量に基づいて自動塗装機により所定の塗装条件下で塗装された被塗装物の塗布直後の非揮発性成分を算出する第１の塗着Ｎ．Ｖ演算手段１と、第１の塗着Ｎ．Ｖ演算手段で算出された塗布直後の塗膜面の非揮発性成分と塗料条件入力手段からの塗料種情報に基づいて塗布直後の塗膜面の塗料密度を算出する塗料密度演算手段と、測定までの時間を入力する測定時間入力手段と、塗膜面の膜厚を入力する膜厚演算手段と、膜厚演算手段からの膜厚情報、シンナー蒸発量入力手段からのシンナー蒸発量および測定時間入力手段からの測定時間情報に基づいて塗布後の塗膜面の非揮発性成分を算出する第２の塗着Ｎ．Ｖ演算手段を備えている構成としている。
【００１１】
また、本発明の請求項１に係わる自動塗装機の制御装置は、請求項２として、塗装品質要因計測手段が、塗料を塗布した直後の未乾燥塗装表面を撮像する撮像手段と、撮像手段からの画像情報を画像処理する画像処理手段と、画像処理手段で処理された画像処理データに基づいて塗装表面の凹凸波形の波長分布を算出する波長分布演算手段を備え、波長分布演算手段で算出された波長分布に基づいて塗料粒子の微粒化度を算出する手段である構成とし、請求項３として、塗装品質要因計測手段が、塗料の粘度等を入力する塗装条件入力手段と、塗料を塗布した直後の未乾燥塗装表面を撮像する撮像手段と、撮像手段からの画像情報を画像処理する画像処理手段と、画像処理手段で処理された画像処理データに基づいて塗装表面の粗さを算出する表面粗さ演算手段を備え、表面粗さ演算手段で算出された粗さ度と粗さ度の時間変化量と波長分布演算手段で算出された波長と塗装条件入力手段からの塗装条件から塗膜厚を算出する手段である構成とし、請求項４として、塗着Ｎ．Ｖ演算手段が、塗料条件入力手段の塗料の非揮発性成分とシンナー蒸発量入力手段の塗料のシンナー蒸発量と微粒化度演算手段の塗料粒子径から求めた塗料粒子の表面積の関係から塗布直後の塗膜面の非揮発性成分を算出する手段である構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【００１２】
本発明の請求項５に係わる自動塗装機の制御方法は、上述の自動塗装機の制御装置を用いた自動塗装機の制御方法であって、空調された塗装ブース内に搬入した被塗装物を自動塗装機により塗装するに際し、自動塗装機により所定の塗装条件下で塗装された被塗装物の塗装面の塗装品質要因を検知し、塗装品質要因の計測値と予め設定された要因基準値の差に基づいて得た補正の指令により自動塗装機を制御する構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【００１３】
【発明の作用】
本発明に係わる自動塗装機の制御方法および制御装置では、塗装品質要因を計測し、これらの計測値に基づいて自動塗装機のフィードバック制御を行うことにより、塗装品質が不良となった塗装品質要因を把握して、その塗装品質要因を解消する正確なフィードバック制御を行い、これにより塗装品質を高めることとなる。
【００１４】
本発明の請求項１に係わる自動塗装機の制御装置によれば、被塗装物の塗装状態が不良の場合に、塗着Ｎ．Ｖ、微粒化度および塗膜厚等の塗装品質要因の各測定値と要因基準値との誤差に見合った補正を行なうことから、塗装状態に合わせた正確なフィードバック制御を行うことができると共に、自動塗装ラインでも狙い通りの安定した塗装品質を確保することができ、さらに、塗膜厚等の最適な塗装制御を行うことができると共に、塗着効率の向上なども実現し得る。
また、被塗装物の塗装状態が良好の場合でも、塗着Ｎ．Ｖが下限基準値以下であるときには、塗着Ｎ．Ｖの計測値と基準値との差に見合った垂れ修正の補正を行なうことができ、微粒化度が下限基準値以下であるときは、微粒化度の計測値と基準値との差に見合った塗着効率補正を行なうことができ、さらに、塗膜厚が基準値以上であるときは、塗膜厚の計測値と基準値との差に見合った厚塗り補正を行なうことができ、安定した塗装品質を確保することができる。
【００１５】
本発明の請求項２〜４に係わる自動塗装機の制御装置によれば、塗装品質要因の計測、つまり、請求項２において塗料の微粒化度の計測、請求項３において塗膜厚の計測、請求項４において塗着Ｎ．Ｖの計測を正確に且つ迅速に行なうことができ、より一層正確なフィードバック制御を行うことができると共に、塗装品質をさらに高めることができる。
【００１６】
本発明の請求項５に係わる自動塗装機の制御方法によれば、塗装された被塗装物における塗装品質要因（塗着Ｎ．Ｖ、微粒化度、塗膜厚）を計測して、計測値と品質基準値との差に基づいて自動塗装機をフィードバック制御することから、狙い通りの安定した塗装状態を保つことができると共に、塗膜厚等の最適な塗装制御を行うことができ、塗装品質を大幅に向上させることができると共に、塗着効率の向上などを図ることができる。
【００１７】
本発明の請求項４〜６に係わる自動塗装機の制御装置によれば、塗装品質要因の計測、つまり、請求項４において塗料の微粒化度の計測、請求項５において塗膜厚の計測、請求項６において塗着Ｎ．Ｖの計測を正確に且つ迅速に行なうことができ、より一層正確なフィードバック制御を行うことができると共に、塗装品質をさらに高めることができる。
【００１８】
【実施例】
図２は本発明の一実施例を示す図であり、本発明を車体の自動塗装ラインに適用した場合を示すブロック図である。
【００１９】
被塗装物１は、上塗り塗装工程における自動車のボディであって、塗装ライン上を所定の速度で移動しながら塗装される。自動塗装機（塗装ガン）５の制御装置は、塗布直後の被塗装物１の塗装状態すなわち塗装品質（鮮映性）とこれを左右する塗装品質要因（塗着Ｎ．Ｖ、微粒化度、塗膜厚）を同時に計測する塗装品質要因計測手段２と、塗装品質要因計測手段２によって検知された計測値と予め設定された要因基準値を比較し、検知された計測値が要因基準値とずれている場合に、塗装品質要因が要因基準値となるように自動塗装機５の塗装条件の補正を指令する塗装品質判定手段３と、塗装品質判定手段３からの補正指令に基づいて塗装面の塗装品質が基準値となるように自動塗装機５の塗装条件を制御する塗装条件制御手段４を備えている。自動塗装機５は、塗装条件制御手段４からの制御信号に基づき、次の被塗装物１への塗装を行う。
【００２０】
上記の制御装置における塗装品質要因計測手段２は、図３に示すように、被塗装物１の塗装表面に対する撮像手段６、画像処理手段７、塗装表面の凹凸波形のパワースペクトルにおける長波長領域のピーク波長を求める波長演算手段８、波長平均処理手段９、塗料吹き付け時の微粒化度を算出する微粒化度演算手段１０、第１の塗着Ｎ．Ｖ演算手段１１、塗布直後の塗膜面の塗料密度を算出する塗料密度演算手段１２、第２の塗着Ｎ．Ｖ演算手段１３、塗装条件入力手段１５、塗料の非揮発性成分等を入力する塗料条件入力手段１６、シンナー蒸発量入力手段１７、測定までの時間を入力する計測時間入力手段１８、表面粗さ演算手段１９、および膜厚演算手段２０を備えている。
【００２１】
次に、塗装品質要因計測手段２の塗着Ｎ．Ｖ演算手段１１，１３における塗膜面の塗着Ｎ．Ｖの演算原理とシンナー蒸発量入力手段１７におけるシンナー蒸発量演算とについて説明する。
【００２２】
図４は、塗装ガン（自動塗装機５）から噴射された塗料粒子が被塗装面に付着するまでの状況を示す図である。塗料粒子からは飛行中および付着後に溶剤（揮発性成分）が蒸発し、塗膜が完全に乾燥した状態では非揮発性成分のみが残ることになる。なお、塗料が塗装ガンから噴射された時点から被塗装物１に付着するまでの時間は、塗装ガンと被塗装体との距離によって変わるが、一般に、０．１秒〜０．５秒である。
【００２３】
上記のごとき状況において、付着直後の塗着Ｎ．ＶをＸ１とすれば、Ｘ１は下記数式１で与えられる。
【００２４】
【数式１】
0003811924.tif 000002
また、上記のシンナー蒸発速度Ｖは、下記数式２で与えられる。
【００２５】
【数式２】
0003811924.tif 000003
また、塗料粒子の質量Ｍ１は、下記数式３で与えられる。
【００２６】
【数式３】
0003811924.tif 000004
また、塗料粒子表面積Ｓ１は、下記数式４で与えられる。
【００２７】
【数式４】
0003811924.tif 000005
したがって、上記の数式３、数式４を数式１に代入することにより、塗着Ｎ．Ｖ＝Ｘ１（％）を表す数式として下記数式５が得られる。
【００２８】
【数式５】
0003811924.tif 000006
単位面積当たりのシンナー蒸発量は、蒸発速度Ｖ×時間ｔで示される。このシンナー蒸発量Ｖｔを上記数式１と数式５から求めると、下記数式６に示すようになる。
【００２９】
【数式６】
0003811924.tif 000007
なお、シンナー蒸発量Ｖｔは上記数式２に示すように、塗装前の塗料のＮ．Ｖ（塗料濃度）Ｘ０とシンナー混合比Ｃと温度Ｔとの関数であるから、それらの諸量との関係を予め実験で求めて記憶しておき、これを読み出して用いればよいが、上記数式６から求めてもよい。
【００３０】
上記数式５に示すように、塗装条件が一定であれば、付着後の塗着Ｎ．Ｖは、シンナー蒸発量Ｖｔと塗料粒子径Ｒと塗料密度ρ０から演算で求めることができる。図３の実施例においては、シンナー蒸発量Ｖｔはシンナー蒸発量入力手段１７から入力した値を用い、塗料粒子径Ｒは微粒化度演算手段１０で求めた値を用い、塗料密度ρ０は塗装条件入力手段１５から入力した値を用いる。
【００３１】
次に、撮像手段６について説明する。図５は、撮像手段６の一例を示す断面図である。
【００３２】
撮像手段６の基本的構成は、光源３１、明暗パターン板３２、反射鏡３３、レンズ３４、ＣＤＤカメラ３５から成る。上記の明暗パターン板３２は、所定間隔（例えば１ｍｍ間隔）で直線状のスリットが設けられた不透明（または透明板に所定間隔で不透明なストライブパターンを印刷したもの）である。そして光源３１空の平行光線を上記明暗パターン板３２と反射鏡３３とレンズ３４とを介して塗装面の斜め方向から照射することにより、被塗装物１上にスリットに対応した縞模様をつくる。この縞模様は、被塗装体上の凹凸に応じて歪んだ波形（例えば図６のごとき）となる。その反射光をＣＣＤカメラ３５で撮像し、上記の歪んだ縞模様、すなわち表面粗さの情報を入力するようになっている。
【００３３】
上記のごとき縞模様の画像情報を画像処理し、パワースペクトル周波数分析（例えば高速フーリエ変換処理：ＦＦＴ）を行なってパワースペクトルＰＳを求める。
【００３４】
図７は、上記パワースペクトルＰＳの周波数特性図であり、縦軸はパワースペクトルＰＳ、横軸は周波数ｆ（波長λの逆数、ｆ＝１／λ）である。
【００３５】
図７において、第１のピーク波形▲１▼は、前記スリットに対応した基本縞による基本波形のパワースペクトル、第２のピーク波形▲２▼は、塗装表面の凹凸波形の長波長領域（１０〜１ｍｍ程度）に対応したパワースペクトル、、第３のピーク波形▲３▼は、凹凸波形の中波長領域（１〜０．１ｍｍ程度）に対応したパワースペクトル、第４のピーク波形▲４▼は、凹凸波形の短波長領域（０．１ｍｍ以下）に対応したパワースペクトルを示す。
【００３６】
上記のパワースペクトル波形において、凹凸波形の長波形領域のピーク波長、すなわち第２のピーク波形▲２▼のピーク値に対応した波長λｐは、後記のごとく微粒化度と相関性があり、それによって微粒化度を測定することができる。
【００３７】
図３の実施例においては、画像処理手段７と波長演算手段８とで上記のごとき画像処理とパワースペクトルの演算を行なっている。
【００３８】
次に、波長平均処理手段９では、次のごとき処理を行なう。
【００３９】
一般に、自動車の車体塗装のような塗装自動化ラインでは、上塗り、中塗り、或いは塗装色の違い等のように、色々な塗料を用いるため、その塗料の種類に応じた条件を入力する必要がある。また、車体のような大型の被塗装体の場合には、吹き付け面積が大きいため、塗装部位によっては塗装条件が必ずしも均一にならない場合がある。したがって精度のよい計測を行なうためには、塗装表面の複数個所を撮像し、それらの各部位におけるピーク波長λｐの平均値を用いて微粒化演算や膜厚演算を行なうことが望ましい。
【００４０】
図３の実施例は、上記の理由により、撮像手段６では塗装面の複数個所の撮像を行なってその画像情報を順次演算処理し、求められた複数のピーク波長λｐを波長平均処理手段９で平均化した値を微粒化度演算手段１０へ送る。また、塗装条件入力手段１５を設けて塗装の種類等に応じた情報を入力し、微粒化度演算手段１０では、上記の平均化したピーク波長λｐの値と塗装条件とに応じて微粒化度を演算するように構成している。
【００４１】
次に、微粒化度演算手段１０における微粒化度計測の原理について説明する。
【００４２】
先ず、図８に基づいて、塗装時における塗装面への塗料粒子の付着と塗装膜面の形成過程について説明する。
【００４３】
図８（ａ）に示すように、塗装ガンから塗装面へ向けて微粒化した塗料粒子を吹き付ける。この際、塗料粒子の平均粒子径は、基本的は、塗装条件である塗料速度（下記▲１▼、▲２▼、▲３▼）と空気速度（下記▲４▼）と塗料物性（下記▲５▼）によって決まる。ただし、上記の▲１▼〜▲５▼は次の通りである。
【００４４】
▲１▼  塗装ガンの吐出量
▲２▼  塗装ガンのベル回転数
▲３▼  印加電圧
▲４▼  エア圧
▲５▼  塗料物性（粘度、表面張力、密度）
なお、ベル回転数とは塗料を微粒化する回転体の回転数であり、印加電圧とは塗料粒子の静電気を付加するために印加する静電圧（５０ｋＶ程度）であり、エア圧とは、塗料粒子が周辺に飛散しないように周囲に気流の壁を作るための気圧である。
【００４５】
上記のようにして吹き付けられた塗料粒子は、塗装面に衝突し、つぶれた形で付着する。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示すように、塗膜形状の初期には、付着した小さな塗料粒子が大きな塗料粒子に結合され、より大きな粒子を形成する。そして、さらに粒子の結合が進み、表面張力と境界張力とによって初期の塗膜面が形成される。
【００４７】
上記のように粒子の付着と結合によって塗膜が形成されていくため、初期の塗膜表面状況は大きな塗装粒子の粒子径ｒ、粒子衝突速度ｖｘ、塗料物性（表面張力γ、粘度η）等に依存する。例えば、上塗り塗料の場合、初期塗膜表面の凹凸の高さは数〜数十μｍ程度であり、また、凹凸の波長分布は３〜６ｍｍ程度の長波長領域が支配的であることが確認された。そして上記の長波長領域のピーク波長λと大きな塗料粒子の粒子径ｒとには相関性があることが実験によって確認された。
【００４８】
次に、図８（ｃ）に示すように、上記の初期塗膜形成後の塗膜表面は、レベリング力（表面張力γと重量ｇとの合成力）によって次第に平坦化して行く。この平坦化速度は上記のレベリング力と塗料物性（表面張力γ、粘度η）および膜厚ｈによって決定される。例えば、上塗り塗料の場合、平坦化速度は時定数で数十秒〜数百秒であることが確認されている。
【００４９】
次に、塗料粒子径と塗膜面の凹凸との関係について図９〜図１２に基づいて詳細に説明する。
【００５０】
図９に示すように、塗装ガンから吹き付けられた塗料粒子の粒子径をｒとし、それが付着した付着粒子の幅をλ／２、厚さ（ピーク値）をｈとすれば、波長λの凹凸を持つ塗膜面が形成される。なお、上記付着粒子の幅λ／２の波長λとの関係は、実験的に求められたものであり、ほぼこの程度の値になることが確認されている。
【００５１】
上記の場合における塗料粒子径ｒは、下記数式７で示される。
【００５２】
【数式７】
0003811924.tif 000008
上記の理論式をグラフに示すと、図１０の破線で示すごとき曲線となる。しかし、実際には、付着粒子の結合があるため、図１０の実線で示すような特性となる。この実験で求めた特性を数式で示すと、下記数式８のようになる。
【００５３】
【数式８】
0003811924.tif 000009
上記のごとき実験で求めた凹凸のピーク波長λｐと塗料粒子径ｒとの関係を、付着粒子の結合を考慮して解析する。
【００５４】
まず、図１１に示すように、付着粒子径Ｒは、塗布時間が大きくなるに従って順次大きくなる。この関係を数式で示すと下記数式９のように成る。
【００５５】
【数式９】
0003811924.tif 000010
なお、図１１において、塗布時間とは１ケ所に塗布する持続時間であり、初期粒子径とは付着前の塗料粒子径であり、付着粒子径とは最初に付着したときの粒子径である。この付着粒子径Ｒは塗布時間が長くなるに従って順次塗布される粒子が係合するので次第に大きくなる。
【００５６】
また、図１２は、塗布時間と塗膜面の凹凸波長との関係を、実測値（破線）と周波数解析によるパワースペクトルから求めた結果とについて比較した特性図である。同図１２から判るように、パワースペクトルから求めた値は実測値によく一致している。したがってパワースペクトルから求めた凹凸波長（前記長波長のピーク波長λｐ）を用いて付着粒子径Ｒを求めることができる。さらに、自動塗装機においては、塗布時間は一定であるから、下記数式１０によって塗料粒子径ｒも求めることができる。
【００５７】
【数式１０】
0003811924.tif 000011
上記のごとき考察により、基本的には前記数式８により、パワースペクトルから求めた凹凸の長波長領域のピーク波長λｐを用いて、塗料粒子径ｒを求めることができる。具体的には、実験で前記図１０の特性を求め、それから数式８の各係数ｋｓ、ａ，βを予め求めておけば、撮像画像から求めたピーク波長λｐを用いて塗料粒子径ｒを求めることができる。
【００５８】
なお、塗料粒子の粒子径ｒは塗料の微粒化の程度に対応しているから、塗料粒子の粒子径ｒをそのまま用いて微粒化度を表してもよいし、或いはｒの逆数、もしくは基準値との百分率などを用いて微粒化度を表すこともできる。
【００５９】
次に、表面粗さ演算手段１９と膜厚演算手段２０における膜厚演算について説明する。
【００６０】
図１３は、塗装後の塗膜の断面図である。塗装直後には、（ａ）に示すように、塗装表面は初期の付着粒子の結合によって凹凸状態になっている。そして時間の経過と共に、（ｂ）に示すように、レベリング力によって次第に平滑化され、最終的には、（ｃ）に示すように、平滑化状態となる。本実施例においては、このような平滑化減少に着目し、ウエット状態における塗装表面の凹凸状態を測定し、それによって平滑化後、或いは乾燥後の塗装膜厚を算出するものである。
【００６１】
上記のごときウエット状態における凹凸状態を測定するには、光干渉式表面粗さ計など種々の方法（例えば「機械工学便覧  日本機械学会１９８９年９月３０日  新版３刷発行  Ｂ２編  ２０７頁〜２０８頁」に記載）があるが、ここでは撮像手段６で塗装表面を撮像し、その情報を画像処理する方法について説明する。
【００６２】
まず、パワースペクトル積分値Ｐによる平滑化特性を説明すると、表面の凹凸（ピーク・ツウ・ピーク値）の面積平均値に相当する表面粗さＲａとパワースペクトル積分値Ｐとは、図１４に示すような関係にあり、下記数式１１、数式１２に示す関係がある。
【００６３】
【数式１１】
0003811924.tif 000012
【００６４】
【数式１２】
0003811924.tif 000013
ただし、上式において、Ｑは粗さ補正値、ｋは粗さ変換係数である。
【００６５】
パワースペクトル解析値による平均化理論式の導出では、まず、ウエット塗膜平均化理論式（近似式）として、表面粗さ度Ｒａは下記数式１３で表される。
【００６６】
【数式１３】
0003811924.tif 000014
ただし、Ｒａ０はＲａの初期値（時点０すなわち塗装直後の値）、ｔは塗装後の経過時間である。また、τは粘性流体の基本式から導出された時定数であり、後記数式１８に示すごときものである。
【００６７】
上記数式１２を数式１３に代入すると、下記数式１４が得られる。
【００６８】
【数式１４】
0003811924.tif 000015
ただし、Ｐ０はＰの初期値（時点０における値）であり、Ｑ０はＱの初期値である。
【００６９】
上記数式１４において、Ｐ、Ｐ０をそれぞれの補正値Ｑ、Ｑ０を含んだ値として、（Ｐ０−Ｑ０）→Ｐ０、（Ｐ−Ｑ）→Ｐと示せば、数式１４は下記数式１５のように表せる。
【００７０】
【数式１５】
0003811924.tif 000016
また、時定数τは下記数式１６で示される。
【００７１】
【数式１６】
0003811924.tif 000017
ただし、ηは塗料の粘度、λは前記の長波長領域のピーク波長、γは塗膜の表面張力、ｈはウエット状態における膜厚（撮像部分の平均値）である。
【００７２】
以上から、パワースペクトル解析値による塗装膜厚ｈは、下記数式１７で示すようになる。
【００７３】
【数式１７】
0003811924.tif 000018
ただし、Ｐ１は時点ｔ１におけるパワースペクトル積分値Ｐの値、Ｐ２は時点ｔ２（ただし−１＜ｔ２）におけるＰの値である。なお、τ´ｉは下記数式１８で示される。
【００７４】
【数式１８】
0003811924.tif 000019
ただし、ｉ＝１，２であり、η（ｔｉ）は塗料の粘度が塗装後の経過時間の関数であることを示す。すなわち、塗装条件入力手段１５から入力するのは、塗装前における塗料の粘度ηであるが、塗装後の塗着粘度は、塗装後の経過時間に応じて変化する値η（ｔｉ）となる。この値は、塗料組成（塗料内の揮発成分の割合等）や風速などによって定まる値である。
【００７５】
上記数式１７から判るように、塗料の粘度η、塗膜の表面張力γ、凹凸波形の長波長領域のピーク波長λ、塗装後の２つの時点ｔ１、ｔ２におけるパワースペクトル積分値Ｐの値から、ウエット状態における膜厚ｈを求めることができる。上記の各数値のうち、塗料の粘度ηと塗膜の表面張力γは、塗料の特性によって定まる値であるから、予め判っている値を入力し、長波長領域のピーク波長λとパワースペクトル積分値Ｐの値は、前記画像情報を処理した値を用いる。
【００７６】
図１５は、上記数式１７を用いた平滑化理論値と測定値を比較したウエット平滑化特性（パワースペクトル積分値Ｐ）を示す特性図である。図１５において、横軸は塗装後の経過時間、縦軸はパワースペクトル積分値Ｐである。
【００７７】
上記の測定は、塗布直後の画像を撮像手段６で撮影し、パワースペクトル解析を行ったものである。図１５から、測定値は理論値とほぼ一致した平滑化特性となっていることがわかる。
【００７８】
また、表１は、膜厚６０μｍと５４μｍの２つのサンプルに対して、上記数式１７の推定式を用いて膜厚ｈを計測した結果を示す表である。
【００７９】
表１に示すように、数μｍの精度で計測可能であることが判る。
【００８０】
【表１】
0003811924.tif 000020
【００８１】
図３の実施例においては、撮像手段６、画像処理手段７、波長演算手段８、表面粗さ演算手段１９、膜厚演算手段２０において、上記のごとき処理を行ない、撮像個所の膜厚ｈを求める。
【００８２】
また、前記数式１７においては、塗装後の２つの時点ｔ１とｔ２における２つの値Ｐ１、Ｐ２を用い、粗さ情報の時間変化量を用いて演算している。そのため、塗装後の２つの時点で同一個所を撮像する必要がある。このためには、塗装ライン上の車体の移動に合わせて撮像手段６を移動させる必要があるので、装置が複雑になる。それを避けるためには、次のような方法がある。すなわち、被塗装体である車体の他に、テストピースを用意して被塗装体と同じ条件で塗装を行ない、時点ｔ１（例えばｔ１＝１０秒、ｔ１＜ｔ２）における値Ｐ１は、テストピースの画像情報を処理して求めた値を用いるようにする。このようにすれば、撮像手段６は時点ｔ２（例えば塗装１〜２分後）において１回のみの撮像を行なえばよい。
【００８３】
次に、塗装品質判定手段３は、上述のように計測された塗装品質要因計測手段２からの塗装品質要因（塗着Ｎ．Ｖ、微粒化、塗膜厚）測定値と所定の各要因基準値とを比較して、測定値が各要因基準値に対して誤差がある場合は要因基準値との差に見合った補正値を塗装条件制御手段４に送る。ここで、各補正方法は自動塗装機ごとに求められる感度特性を用いる。塗着Ｎ．Ｖの測定値が所定の基準値よりはずれている場合は、図１７（ａ）に示すような塗着Ｎ．Ｖ〜シンナー混合比特性に基づいて、塗料の低沸点シンナーおよび高沸点シンナーの混合比の補正値を決定する。また、微粒化度の測定値が所定の基準値よりはずれている場合は、図１７（ｂ）に示すような塗料の微粒化度〜塗装機回転数特性に基づいて、塗装機回転数の補正値を決定する。また、塗膜厚の測定値が所定の基準値よりはずれている場合は、図１７（ｃ）に示すような塗膜厚〜塗装機の塗料吐出量特性に基づいて、吐出量の補正値を決定する。
【００８４】
そして、塗装条件制御手段４は上記の塗装品質判定手段３からの各補正値に基づいて自動塗装機５の塗装条件を変更する。自動塗装機５は上記塗装条件制御手段４からの制御信号に基づき、次の被塗装物１への自動塗装を行なう。以上の自動塗装機５の制御を行なうことにより、自動塗装ラインでも狙い通りの安定した塗装品質の確保と無駄塗装のない最適な塗装制御が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するブロック図である。
【図３】塗装品質要因計測手段を説明するブロック図である。
【図４】粒子飛行過程における溶剤の蒸発を示す説明図である。
【図５】撮像手段の一例を示す断面図である。
【図６】撮像手段において被塗装物上に形成されるスリットの縞模様を示す図である。
【図７】パワースペクトルの周波数特性を示すグラフである。
【図８】塗料粒子の付着と塗装面の形成過程を示す断面説明図である。
【図９】塗料の飛行粒子と付着粒子の関係を示す説明図である。
【図１０】塗料粒子の平均径と波長との関係を示すグラフである。
【図１１】塗料粒子径と塗布時間の関係を示すグラフである。
【図１２】波長と塗布時間の関係を示すグラフである。
【図１３】塗膜表面の平坦化現象を示す説明図である。
【図１４】表面粗さとパワースペクトルの関係を示すグラフである。
【図１５】平滑化理論と測定値の比較を示すグラフである。
【図１６】波長とウエット膜厚の関係を示すグラフである。
【図１７】塗着Ｎ．Ｖと塗料シンナー混合比の関係を示すグラフ（ａ）、塗膜厚と自動塗装機の塗料吐出量の関係を示すグラフ（ｂ）、および微粒化度と自動塗装機の回転数の関係を示すグラフ（ｃ）である。
【図１８】従来例を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１  被塗装物（ボディ）
２  塗装品質要因計測手段
３  塗装条件判定手段
４  塗装条件制御手段
５  自動塗装機
６  撮像手段
７  画像処理手段
８  波長演算手段
９  波長平均処理手段
１０  微粒化度演算手段
１１  第１塗着Ｎ．Ｖ演算手段
１２  塗料密度演算手段
１３  第２塗着Ｎ．Ｖ演算手段
１５  塗装条件入力手段
１６  塗料条件入力手段
１７  シンナー蒸発量入力手段
１８  測定時間入力手段
１９  表面粗さ演算手段
２０  膜厚演算手段
【図１】
0003811924.tif 000021
【図２】
0003811924.tif 000022
【図３】
0003811924.tif 000023
【図４】
0003811924.tif 000024
【図５】
0003811924.tif 000025
【図６】
0003811924.tif 000026
【図７】
0003811924.tif 000027
【図８】
0003811924.tif 000028
【図９】
0003811924.tif 000029
【図１０】
0003811924.tif 000030
【図１１】
0003811924.tif 000031
【図１２】
0003811924.tif 000032
【図１３】
0003811924.tif 000033
【図１４】
0003811924.tif 000034
【図１５】
0003811924.tif 000035
【図１６】
0003811924.tif 000036
【図１７】
0003811924.tif 000037
【図１８】
0003811924.tif 000038