(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テストプレート（２ａ）を供給ステーション（１）に格納しておくステップと、
１つのテストプレート（２ｂ）を供給ステーション（１）から把持搬送装置（３）により測定ステーション（９）へ搬送するステップと、
測定装置（４）を前記把持搬送装置（３）により把持し、測定ステーション（９）へ搬送してテストプレート（２ｂ）の所望の位置で測定を行うステップと、
測定データおよび測定位置を位置分析しながら検出、評価、記憶および／または表示するステップと、
テストプレートの種々の測定データを相関させるステップと、
測定されたテストプレート（２ｃ）を前記把持搬送装置（３）により格納ステーション（５）へ搬送するステップとを有する
ことを特徴とするコーティングされたテストプレートの測定方法。
【請求項２】
ａ）所望の形式の測定、測定個所および／またはテストプレートの個々の識別のために設けられた機械的に読み取り可能なマーク（８）有利にはバーコードをテストプレート（２）に付し、
ｂ）前記機械的に読み取り可能なマーク（８）を検出し、該マークに含まれている情報を把持搬送装置（３）の制御部および／またはデータ検出部（７）へ送出する、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
テストプレート（２）の層の厚さ、流れ、色調、色度座標（Ｌ、ａ、ｂ）、曇りおよび／または光沢、トポグラフィを測定する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
色度座標（Ｌ、ａ、ｂ）を種々の観察角度、有利には２０°〜３０°、４０°〜５０°、７０°〜８０°で求め、特に有利には２５°、４５°、７５°で求める、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
位置分析された測定値とテストプレート（２）の測定位置とを相関させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
経路に沿ってまたはテストプレートの表面領域で測定値を求める、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
把持搬送装置（３）の動作領域に配置されたスタンダードにより測定装置（４）の較正を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
コーティングされたテストプレートの代わりにスタンダードを用いて基準測定を行うことにより較正を行う、請求項７記載の方法。
【請求項９】
測定すべきテストプレート（２ａ）のための供給ステーション（１）と、
テストプレートを移動させ、かつ測定装置による測定を行う把持搬送装置（３）と、
該把持搬送装置により把持され、テストプレートの関連のコーティング特性を測定する少なくとも１つの測定装置（４）と、
テストプレートが把持搬送装置により搬送され、さらにそのテストプレートの所望の位置へ把持搬送装置により測定装置も搬送され、測定および位置分析が行われる測定ステーション（９）と、
読み取り装置（６）およびこれに接続されたテストプレートの測定データを処理するデータ処理部（７）と、
測定されたテストプレート（２ｃ）のための格納ステーション（５）とを有する
ことを特徴とするコーティングされたテストプレートの測定装置。
【請求項１０】
テストプレート（２ｂ）の識別データを電子的に検出する読み取り装置（６）、有利にはバーコード読み取り装置（６）を有する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
供給ステーション（１）および／または格納ステーション（５）はテストプレート（２ａ、２ｃ）のためのマガジンとして形成されている、請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
テストプレート（２）の層の厚さ、流れ、曇りおよび／または光沢を測定する測定装置（４ａ、４ｂ）を有する、請求項９から１１までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、コーティングされたテストプレートの測定方法および測定装置に関する。
【０００２】
コーティングおよび塗料のクォリティコントロールの改善のためには、得られたコーティングを種々の特性について検査する必要がある。この目的で一般的に検査すべきコーティング層が形成され、慣習的に“テストプレート”と称されている。これは検査に使用されるコーディングされた対象物がしばしばプレート形状を有しているからである。しかし例えば自動車のボデイの一部分が使用される場合、または湾曲領域のコーティング特性を検査しなくてはならない場合、種々の強さで湾曲された“テストプレート”も存在する。
【０００３】
テストプレートを用いて検査される特性はコーティング関連の特性の広範な領域に相当する。これには一方で光学的特性例えばコーティングの色特性（色調、光沢、流れないしたれ、効果特性、曇り、被覆力）があり、他方では機械的特性例えばコーティングの硬度、基体への付着性、弾性などがある。さらに他の物理的特性例えば層での未知の材料の拡散力、層の導電性、ＵＶ吸収力、耐火作用、実際に要求される条件での層の耐性なども重要である。コーティングの個々の目的に応じて別の関連のパラメータを加えることもできる。また所定のコーティングまたは塗料にとって言及された全ての特性が特別に重要でない場合には、そのうちの幾つかの特性だけを考慮することができる。
【０００４】
従来一般的にはテストプレートの検査は手動で適切な測定装置を用いて行われていた。このためには個々のテストプレートを作業中相応の測定装置の操作者が特性について検査し、通常測定結果を更に評価するために手で書き留めていた。この手法は作業にきわめて手間がかかるだけでなく、障害や装置のエラーも生じやすい。測定の実施は例えば検査者の慣れや熟練性に依存しており、作業に手間がかかるためそれぞれの特性について僅かな回数の測定すなわち通常１回だけの測定しか行えない。例えば硬度と層の厚さとのように複数のコーティング特性が相互に機能的に依存し合っているので、できるだけ同じ条件のもとで例えばテストプレートの同じ個所で測定を行うことがきわめて重要である。しかしこれは従来の手法では保証されていない。なぜなら手動のテストでは一般にテストプレートのどの個所を測定するかという点まで考慮することはできず、また手動の測定ではそのような個所を必要な精度で再現して検出することができないからである。従来使用されている測定手法はこのため作業コストが高くなり、さらにエラーも多くなっている。またテストを手動で実施する際には、得られた測定データを誤ったテストプレートに割り当ててしまう取り違えが生じることもある。
【０００５】
生化学的分析のための自動測定装置がヨーロッパ特許出願公開第０３８３３２２号明細書に記載されている。この装置では対象物担体上のインジケータ調製物がストック部から把持され、定められた経路に沿って測定装置により移動される。この測定装置は最終的にはインジケータ調製物を取り出しステーションに配置する。経路の途中でインジケータ調製物に検査すべきプローブ液が添加され、場合により発生する光学的変化または電気化学的変化が相応のセンサにより測定される。しかしこの種の自動測定装置または類似の自動測定装置はコーティングされたテストプレートの測定には利用できない。またこうした装置ではただ１つの形式のセンサしか設けられておらず、例えば通常の現行の手動用測定装置が使用できないため、テストプレートを固定的に配置するフォーマットが必要とされる欠点がある。
【０００６】
本発明の課題は、従来技術に比べて前述の欠点を有さない測定方法および測定装置を提供することである。テストプレートの測定はこれにより著しく簡単化され、同時に高い精度と再現性とが得られる。この手法では容易に種々のテストプレートの幾何学的位置に柔軟に対応し、種々の特性を交互に測定することができる。また測定結果を測定されたテストプレートに確実に割り当てることができる。その際に例えば位置的に分析して測定できるようにしなければならない。測定自体は１つのプローブにおける種々の測定装置により位置的に分析される。すなわち測定が同じ個所で高い精度で行われる。さらに現行の手動測定装置を使用することができる。
【０００７】
前述の課題は、テストプレートを供給ステーションに格納しておくステップと、１つのテストプレートを供給ステーションから把持搬送装置により測定ステーションへ搬送するステップと、測定装置を前記把持搬送装置により把持し、測定ステーションへ搬送してテストプレートの所望の位置で測定を行うステップと、測定データおよび測定位置を検出、評価、記憶および／または表示するステップと、テストプレートの種々の測定データを相関させるステップと、測定されたテストプレートを前記把持搬送装置により格納ステーションへ搬送するステップとを有する方法により解決される。
【０００８】
本発明の方法により、テストプレートの測定は製造後完全に自動的に行われる。必要な作業段階および運動段階は把持搬送装置（マニピュレータ）により行われる。この把持搬送装置は例えば、種々の測定装置を把持してテストプレートの個所まで移動させ、テストプレートの測定を行い、測定装置を元の場所に再び配置することができる。ここでは測定プロセスを機械的に実行するため、テストプレート上の既知の個所に接近して測定されることが保証される。例えばあらゆる特性を同じ個所で測定することができ、このため複数の特性の正確な相互の相関関係が得られる。従来手動で実施されていた手法ではこのことは保証されない。例えば層の硬度または色の被覆力が層の厚さの測定個所とは異なる個所で測定された場合、これらの特性を相互に関係づけることができず、本来存在する相互関係が考慮されない。これに対して本発明の方法では全ての測定が同一の個所で行われる。これにより、実験的にまたは理論的に既知の複数の特性間の相互関係を利用してそのつどの測定値を相互に補償できるので、測定結果の精度が増す。しかも種々の測定量の間の機能的な関連が表示可能であることにより、それまでに検出された値の他に完全に新たな特性を検出することもできる。例えば斜め方向で見た被覆力または斜め方向で見た曇り発生を検出することができる。さらに本発明の方法によれば、全ての特性を複数回にわたって有利にはテストプレートの種々の個所で検出することにより、測定精度が高まる。この方法は完全に自動化されて行われるためこの種の複数回の測定も人員の作業コストの増大にはいたらない。必要に応じてこのような測定を通常の作業時間外例えば夜間に行うことができる。得られた複数の測定結果を用いて、一方ではその統計的評価を行うことができ、また他方では特性がテストプレートの測定個所と相関され、これにより精度が高まる。このように位置分析しながらの測定により、さらに意義深いテストプレートのコーティング特性に関する示唆が得られる。
【０００９】
本発明の方法は使用される測定装置の数および形式の点できわめて柔軟に対応でき、把持搬送装置の制御部を相応にプログラミングすることにより例えば従来の手動測定装置を自動的なオペレーションで使用することもできる。さらにこの方法は測定されるテストプレートに関しても柔軟な対応が可能である。プレートは種々のサイズおよび形状をとることができ、例えば種々の湾曲部を有していてもよい。測定装置が把持搬送装置に把持されて移動されることにより、この測定装置は例えば自由に設定可能な経路上を運動でき、例えば湾曲している表面に沿った測定も可能となる。
【００１０】
把持搬送装置の自由な運動によりさらに、測定装置および検査対象物がコンパクトに配置される利点が得られる。
【００１１】
本発明の方法の別の実施形態では、測定装置を用いて得られた測定データが電子的に検出され、記憶され、評価され、表示される。測定データの電子的検出は中央ユニットにおいて得られたデータの分析および処理を著しく簡単化する。
【００１２】
テストプレートの自動処理はさらに次のようにして整理される。すなわちａ）供給ステーションに収容される前にプレートの個々の識別ひいてはテストプランのための情報を有する機械的に読み取り可能なマークをテストプレートに設け、ｂ）機械的に読み取り可能なマークを自動的に検出し、そこに含まれている情報を把持搬送装置の制御部および／またはデータ検出部へ送出する。
【００１３】
機械的に読み取り可能なマークは有利にはバーコードシステムであり、このマークは適切なレーベルを用いてテストプレート上に付着される。
【００１４】
このようなテストプレートのマーキングは、テストプレート自体に直接に関連する情報の全てを結合できる利点を有する。このため例えばテストプレートを誤って測定したり、または得られた測定結果を別のテストプレートに割り当てたりする取り違えがもはや生じない。さらに供給ステーション内部ではテストプレートの配列を厳密に監視しなくてもよい。なぜならテストプレートは測定すべきプレートの配列における位置によって識別されるのではないからである。こうした柔軟性により、例えば種々の利用者がテストプレートを形成し、測定プロセスにかけることも可能である。個々の利用者のいずれもテストプレートに相応の識別マークを付けるだけでよく、テストプレートを収容する際に特定の規則を考慮する必要はない。同様に取り出しステーションではテストプレートを測定装置のそれぞれの利用者に自動的に割り当てることができる。さらに識別マークはテストプレートの形状および大きさに関する情報を有することができる。これにより、形状／大きさを別のセンサによってもはや検出しなくてもよいので、種々のタイプのテストプレートの処理が簡単化される。
【００１５】
本発明の方法は有利には、テストプレートの層の厚さ、流れ、色調、色度座標Ｌ（明度）、ａ（赤−緑）、ｂ（黄−青）、硬度、曇りおよび／または光沢を測定するために用いられる。ただしまた別の特性（例えばひび割れへの耐性、不粘着性、濡れ安定性、表面トポグラフィ）を測定することもできる。この目的のためにはただ相応の測定装置を使用するだけでよい。測定装置は把持搬送装置によって扱われる。
【００１６】
色特性の検出はこの場合特に重要である。多くの検査目的で色に関する詳細で広範な情報が必要となる。これは例えばメタリックコーティングでの曇り発生を検出する場合またはカバーコーティングの色調安定性を検出する場合である。このような測定目的に対しては色度座標Ｌ、ａ、ｂを送出する色測定装置を利用すると有利である。特に有利には、この色値を種々の観察角度で検出する場合である。有利にはこれは２０°〜３０°、４０°〜５０°、７０°〜８０°で行われ、特に有利には２５°、４５°、７５°で行われる。
【００１７】
本発明の方法により得られる種々の測定量からさらに相関関係および機能的な関連の分析により完全に新たな特性を検出することができる。例えば斜め方向７５°で見た被覆力または曇り発生を検出できる。
【００１８】
本発明の方法で使用される測定装置が正確なデータを送出するためには、測定装置に対して所定の時間間隔で検査手段の監視／較正を行う必要がある。この場合、測定装置が取り外されてオフラインで較正しなければならない点が問題となることがわかっている。これは面倒で時間もかかり、エラーも生じやすく、このプロセスは失念されて行われないこともある。
【００１９】
このため本発明の方法には測定装置の自動的な較正も属している。この場合把持搬送装置の相応のプログラミングにより、把持搬送装置は期日、較正の形式およびドキュメンテーションの点で予め設定された較正を自動的に実行する。把持搬送装置はこの目的のためにどんな場合でもスタンダード（標準器）へのアクセス手段を有している。スタンダードは測定装置の較正に必要であり、把持搬送装置の動作サークル内に配置されている。較正では一般的に、テストプレートの代わりにスタンダードを用いて基準測定して行われる。
【００２０】
本発明はさらにコーティングされたテストプレートの測定装置に関する。この装置は、測定すべきテストプレートのための供給ステーションと、テストプレートを移動させ、かつ測定装置による測定を行う把持搬送装置と、この把持搬送装置により把持され、テストプレートの関連のコーティング特性を測定する少なくとも１つの測定装置と、テストプレートが把持搬送装置により搬送され、さらにそのテストプレートの所望の位置へ把持搬送装置により測定装置も搬送され、測定および位置分析が行われる測定ステーションと、読み取り装置およびこれに接続されたテストプレートの測定データを処理するデータ処理部と、測定されたテストプレートのための格納ステーションとを有する。
【００２１】
本発明の装置により例えば上述の本発明の方法を実施することができる。ここで重要なのは把持搬送装置（マニピュレータ）であり、この把持搬送装置を用いて測定過程全体が完全に自動的に行える点である。このような装置は例えば作業ロボットである。すなわち、少なくとも１つのジョイントおよび把持装置を備えた把持アームを有しており、プログラムされているかまたは予めセットされる運動シーケンスを実施できる固定的に組み込まれた装置である。テストプレートをこのように自動的に測定することにより人員コストが著しく低減されるだけでなく、高い精度および測定結果の信頼性が達成される。これは一方では同じ特性についての複数回の測定を行って統計的に評価することが容易に可能であり、他方ではそれぞれの測定が正確に１つの測定位置に相関され、このため信頼性が高く相互の調整も可能となることから達成される。
【００２２】
さらに本発明の装置は有利にはテストプレートの識別データを電子的に検出するための読み取り装置を有している。この場合有利にはこの読み取り装置はバーコード読み取り装置である。バーコードの検出は次のようにして行われる。すなわちバーコードレーベルを付されたテストプレートが読み取り装置を通過するか、または逆に把持搬送装置が読み取り装置を把持して定置されているテストプレートを通過するようにして行われる。後者の場合バーコードの検出は基本的には他のコーティング特性の測定の場合と同様に行われる。逆に本発明の範囲内で、テストプレートが定置されている測定装置を通過する形の測定も可能である。
【００２３】
本発明の装置では、測定装置および／または場合により存在する識別マークの読み取り装置が電子的なデータ処理部に接続されている。この場合例えばこのデータ処理部は検出のための相応の電子装置および場合により測定データのディジタル化装置を有する通常のパーソナルコンピュータＰＣである。この種の電子的検出部により装置の自動化が簡単化される。得られた測定値は直接に電子中央ユニットに記憶され、評価される。さらに電子中央ユニットは把持搬送装置の制御をも行う。これは特に有利には、電子中央ユニットが電子的に検出されたテストプレートの識別データを有し、これに依存して適用すべき測定プログラム（把持すべき測定装置、接近すべきテストプレート上の位置．．．）を把持搬送装置に伝達する。
【００２４】
有利には本発明の装置での供給ステーションおよび／または格納ステーションはテストプレートのマガジンとして構成されている。このようなマガジンは装置の外部でテストプレートを供給されてから、装置の内部で用いられる。テストプレートは所定の個所に存在し、このため自動的な把持装置は簡単かつ確実にプレートを探し出すことができる。さらに種々の作業単位ごとにそれぞれ固有のマガジンを設けてこれを満たすように構成することもでき、これによりテストプレートの割り当ては組織的に最適化される。
【００２５】
マガジンはこの場合例えば種々の大きさおよび形状のテストプレートを収容できるように構成されている。把持搬送装置の制御部では、プレートの種々のサイズおよび幾何学的位置に応じて調整された種々の測定プログラムが格納されている。
【００２６】
本発明の装置では種々の測定装置が使用可能である。その条件は測定装置が把持搬送装置により運動され扱われるという点だけである。この場合例えば、測定装置を標準化された個所で予め把持することができ、このため測定装置を容易に相互に交換できる。また新たな測定装置を装置に導入することもできる。この場合把持搬送装置の調整は単に、把持搬送装置が新たな装置を見い出して正確に扱うことが必要なだけである。本発明の装置の範囲で、例えばテストプレートの層の厚さ、流れ、色調、曇り、光沢、トポグラフィの走査（パーソメータ"Perthometer"）を測定する測定装置が適用可能である。ただし本発明の装置は前述したように、これらの測定装置に限定されない。
【００２７】
以下に本発明を図示の実施例に則して説明する。
【００２８】
図には種々の要素を有する本発明の装置の形態が示されている。コーティングされたテストプレート２は製造後さしあたって供給ステーション１に格納される。図では供給ステーション１はマガジンとして構成されており、このマガジン内にテストプレート２ａが収容されている。把持搬送装置３はテストプレート２ａをマガジン１から把持して取り出し、測定部に案内する。把持搬送装置は例えば作業ロボット装置３例えば５軸ロボット（例えばMitsubishi Electric, Ratingenの"MOVEMASTER RVE2/E3J"）として構成されている。把持手段３ａにより把持されたテストプレート２ｂは収容されていたステーション１から測定ステーション９へ搬送される。測定ステーション９は例えば測定台であり、この測定台上でテストプレートは充分に固定され配向される。テストプレートの固定はその場合に台の縁部に設けられた適切なストッパにより行われるか、または下方の台と検査物との間の充分な摩擦力、または真空ないし吸引技術的な支持装置（吸着装置）によって行われる。
【００２９】
テストプレート２はさらにバーコード８の付されたレーベルを有する。このバーコード（機械的に読み取り可能であれば他のコード形式でもよい）はテストプレートに関する重要な情報を表している。この場合この情報は例えばプレートの製造者、製造方法、コーティング材料、所望の測定の種類および測定個所などである。バーコードレーベル８は自動読み取り装置６を用いて検出される。
【００３０】
測定ステーション９に存在するテストプレートは次に所望の特性について測定される。このためにロボット３は測定装置４ａ、４ｂを順次に把持し、テストプレート２の所望の位置へ移動させる。適切な測定装置の例としては、電磁誘導形または渦流形の層厚測定装置（例えばKoeln, Firma Elektro-Physik社製の装置MINITEST）、角度スペクトロメータ（例えばX-Rite(R)MA68）、光沢測定装置（例えばGeretried, Firma BYK-Gardner社製micro-TRI-gloss, wave-scan puls oder mirror-TRI-gloss）、またはFa.Mahr "Perthometer"などがある。正確な測定位置はプレートごとに変化させることができる。１つの測定個所で複数回測定するかまたは種々の個所で測定することにより、コーティングに関して通常の手動での測定手法を使用する場合よりも広範な情報が得られる。例えば種々の特性についての測定を相互に相関させることができる。測定装置４および読み取り装置６は相応の線路を介して中央のデータ検出ユニットとパーソナルコンピュータ７とに接続されている。その際にデータは測定装置内部でディジタル化してもよいし、ＰＣ７内部でディジタル化してもよい。
【００３１】
測定終了後ロボット３は測定ステーション上のテストプレートを把持し、格納ステーション５へ移動させる。ここでも格納ステーションはマガジンであり、このマガジン内にテストプレートが順序シーケンスに従って収容される。複数のマガジンを並列に順次に設けて、ロボット３がコード８の情報に相応してテストプレートを異なるマガジンへ区別して納めるようにすることができる。
【００３２】
実験として本発明の方法を曇り発生の判別に使用した。曇りを発生する傾向のあるコーティングと、曇りを発生しないコーティングとを比較した。それぞれのコーティング膜の明度が、くさび形に塗布されたベースコーティング膜に基づく種々の層の厚さ（５μｍ〜２０μｍ）で測定されている。明度の経過特性に関する評価は観察角度２５°で行われたが、可視的に明らかに認識できるような調製物の相違は見られなかった。観察角度を４５°および／または７５°に変更してはじめて調製物の明らかな相違が認められた。この結果は完全な測定データ検出の必要性を表している。例えばここでの実験は種々の観察角度で行わなくてはならない。本発明の完全に自動的に動作する方法により、このような測定を迅速かつ正確に行うことができる。一方従来の手動の測定手法では時間的コスト的理由から不充分な最小限のプログラムしか実行できない。
【００３３】
実際のコーティング（例えば自動車のボディのコーティング）では通常、種々のコーティングパラメータおよびコーティングプロセスの色調への作用を検出する必要がある。これについても実験を行い、２５°の幾何学的位置では値Ｌの相違は検出されないことがあったが、他の観察位置では例えば色度座標ａ、ｂに相違が検出された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の概略図である。
【図１】
0003751980.tif 000002