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技術 物体表面の測色装置および測色方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 中之薗良石山勇二
出願日 2005年3月25日 (15年9ヶ月経過) 出願番号 2005-087506
公開日 2006年10月5日 (14年2ヶ月経過) 公開番号 2006-266959
状態 拒絶査定
技術分野 各種分光測定と色の測定
主要キーワード サンプル鋼板 幅方向間隔 超音波距離計 波長強度 色ポイント 反り形状 距離計測値 色調管理
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年10月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

物体表面までの距離が変化した場合でも、精度良く物体表面の色を測定することができる方法および装置を提供する。

解決手段

センサヘッド部から物体表面までの距離を計測し、色差計を物体表面に対して接近、離隔して、色差計から物体表面までの距離を基準距離とした後、物体表面の色を測定する方法及び装置。または、センサヘッド部から物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて色差計が検出する受光量を補正して物体表面の色を測定する方法及び装置。

概要

背景

移動物体例えば、搬送される鋼板の測色技術として、鋼板表面から反射される反射光可視波長領域における各波長強度計測し、色値を計算して測色する技術が開示されている(特許文献1)。この特許文献1に記載の移動物体表面の測色装置は、オンラインで移動物体表面の色を測定するため、移動物体表面に光を照射する光源と、移動物体表面からの反射光を受光する検出器とが、移動物体表面に対して非接触とされている。

また、特許文献2には、物体表面の温度により測定誤差が生じることに着眼し、その測定誤差を低減するために、表面温度を測定して、測定温度により測色値を補正する技術が開示されている。
特開昭55—95839
特開平9−184762

概要

物体表面までの距離が変化した場合でも、精度良く物体表面の色を測定することができる方法および装置を提供する。センサヘッド部から物体表面までの距離を計測し、色差計を物体表面に対して接近、離隔して、色差計から物体表面までの距離を基準距離とした後、物体表面の色を測定する方法及び装置。または、センサヘッド部から物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて色差計が検出する受光量を補正して物体表面の色を測定する方法及び装置。

目的

そこで本発明では、上記従来技術の問題点を解消し、物体表面の色を測定する色差計を用い、色差計を装着したセンサヘッド部と物体表面との距離が変化した場合でも精度良く色を測定することができる方法および装置を提供することを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、前記色差計を前記物体表面に対して接近、離隔して、前記色差計から前記物体表面までの距離を基準距離とした後、前記物体表面の色を測定することを特徴とする物体表面の測色方法。

請求項2

色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、距離計測値に基づいて、前記色差計が検出する受光量を補正することを特徴とする物体表面の測色方法。

請求項3

色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、前記センサヘッド部に、前記色差計を物体表面に対して接近、離隔可能に搭載すると共に、色差計から物体表面までの距離を計測する距離計を搭載したことを特徴とする物体表面の測色装置。

請求項4

色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、前記センサヘッド部に、前記色差計を固定して搭載すると共に、色差計から前記物体表面までの距離を計測する距離計測手段を搭載し、前記距離計測手段の距離計測値に基づき、前記色差計が検出する受光量を補正する受光量補正手段を備えたことを特徴とする物体表面の測色装置。

技術分野

0001

本発明は、搬送されるカラー鋼板等の表面の色調管理等を目的とし、オンライン物体表面の色を測定する測色装置および測色方法に関する。

背景技術

0002

移動物体例えば、搬送される鋼板の測色技術として、鋼板表面から反射される反射光可視波長領域における各波長強度計測し、色値を計算して測色する技術が開示されている(特許文献1)。この特許文献1に記載の移動物体表面の測色装置は、オンラインで移動物体表面の色を測定するため、移動物体表面に光を照射する光源と、移動物体表面からの反射光を受光する検出器とが、移動物体表面に対して非接触とされている。

0003

また、特許文献2には、物体表面の温度により測定誤差が生じることに着眼し、その測定誤差を低減するために、表面温度を測定して、測定温度により測色値を補正する技術が開示されている。
特開昭55—95839
特開平9−184762

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、測色装置と鋼板との距離が変化した場合、鋼板表面反射光の可視波長領域における各波長強度の計測値が変化する。サポートロールの設置により、鋼板パスラインを固定させ、測色装置と鋼板との距離を一定にする方法があるが、設置場所の関係でサポートロールが設置できない場合があり、鋼板のC反り形状により、測色装置と鋼板との距離が変化すると、鋼板表面の物理的な色値が同一の場合でも、検出器での受光量が変化し、精度良く測色することができない。

0005

そこで本発明では、上記従来技術の問題点を解消し、物体表面の色を測定する色差計を用い、色差計を装着したセンサヘッド部と物体表面との距離が変化した場合でも精度良く色を測定することができる方法および装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、以下のとおりである。
1.色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、前記色差計を前記物体表面に対して接近、離隔して、前記色差計から前記物体表面までの距離を基準距離とした後、前記物体表面の色を測定することを特徴とする物体表面の測色方法。

0007

2.色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色方法において、前記センサヘッド部から前記物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて、前記色差計が検出する受光量を補正することを特徴とする物体表面の測色方法。
3.色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、前記センサヘッド部に、前記色差計を物体表面に対して接近、離隔可能に搭載すると共に、センサヘッド部本体から物体表面までの距離を計測する距離計を固定して搭載したことを特徴とする物体表面の測色装置。
4.色差計が装着されたセンサヘッド部を、物体表面に対向させてオンラインで物体表面の色を測定する測色装置において、前記センサヘッド部に、前記色差計を固定して搭載すると共に、センサヘッド部本体から前記物体表面までの距離を計測する距離計測手段を固定して搭載し、前記距離計測手段の距離計測値に基づき、前記色差計が検出する受光量を補正するように構成したことを特徴とする物体表面の測色装置。

発明の効果

0008

本発明によれば、センサヘッド部から物体表面までの距離変動の影響を受けなくすることができるため、精度の良い物体表面の色の測定が可能である。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明に係る物体表面の測色装置をカラー鋼板製造ラインに適用した場合について説明する。
図1はカラー鋼板製造ラインの概略配置図であり、6は、物体表面に塗布したカラー塗膜焼き付け焼付け処理装置を示す。焼付け処理後の鋼板Sは、焼付け処理装置6の下流に配置された上下一対ロール巻き付けられ、その下流に配置されたロール4に巻き付けられた後、物体搬送方向5に向けて搬送されている。搬送される鋼板Sの表面と対向して、物体表面の測色を行うセンサヘッド部1が配置されている。

0010

本発明の実施の形態に係る物体表面の測色装置は、センサヘッド部1と、色値演算部2Aと、制御部2Bを具備している。センサヘッド部1には、後述する色差計と、センサヘッド部本体から物体表面までの距離を計測する距離計が装着されている。また、上記センサヘッド部1には、色値演算部2Aと制御部2Bを備えた演算・制御装置2が接続され、演算・制御装置2には、カラー鋼板製造ラインを管理している上位計算機3が接続されている。上位計算機3からは、演算・制御装置2に鋼板Sの測色に必要な条件が送られてくると共に、測色装置での測定結果を上位計算機3に送ることができるようになっている。

0011

ここで、本発明の第1実施の形態に係る物体表面の測色装置は、図2、3に示すように、センサヘッド部1に物体表面の測色を行う色差計7を鋼板表面に対して接近、離隔可能に搭載している。この色差計7は、搬送される鋼板Sの表面に光を照射する光源などの投光手段と、鋼板表面からの反射光を受光して、その受光量を検出する検出素子を有する受光手段(撮像装置)とから構成されている。この構成は従来と同様である。

0012

ただし、本願発明に用いる色差計7は、投光手段と、照射光の鋼板表面での反射光を受光し、その受光量を電気信号に変換する受光手段(撮像装置)から構成され、反射光から三刺激値を検出してL,a,b表色系で色を表示することが可能な色差計であればよく、特定の色差計に限定されるものではない。
図2は、図1に示す鋼板Sと対向して配置したセンサヘッド部1の配置を示す概念図であり、鋼板Sの搬送方向と直交する幅方向からみた図である。また図3は、同センサヘッド部1の配置を示す概念図であり、図2の左方から見た図である。

0013

また、上記センサヘッド部1には、センサヘッド部本体から鋼板表面までの距離を計測する距離計8が色差計7に隣接して配置されている。距離計8は、センサヘッド部本体に固定されている。距離計8は、レーザ距離計超音波距離計などが好適である。
色値演算部2Aと制御部2Bとは、データの入出力が可能に接続されており、制御部2Bに入力された距離計測値やリニアガイド9などの移動手段からの制御情報、色値演算部2Aで算出したデータなどが相互に受渡しされる。

0014

また、制御部2Bは、センサヘッド部1に取り付けられた距離計8からの距離計測値に基づいて、色差計7の位置を鋼板表面の法線方向に移動させるためのリニアガイド9などを含む移動手段をコントロールする機能を有する。色差計7の位置を鋼板表面の法線方向に移動させる移動手段は、リニアガイドに限定されない。
このように本発明の第1実施の形態に係る物体表面の測色装置は、センサヘッド部1に、色差計7を物体表面に対して接近、離隔可能に搭載すると共に、センサヘッド部本体から鋼板表面までの距離を計測する距離計8を固定して搭載している。このため、上記測色装置によれば、色差計7から物体表面までの距離が変わった場合でも、リニアガイド9を含む移動手段を介して色差計7を物体表面に対して接近、離隔させることができ、色差計7から鋼板表面までの距離を基準距離にすることができる。

0015

このセンサヘッド部1の配置位置は、操業条件の変更の早期フィードバックからすると、鋼板の焼き付け処理の直後の位置とするのが望ましい。ただし鋼板Sの温度があまり高いと、測色値の誤差が大きくなるため、焼き付け処理装置の出側からある程度の距離離れた位置とする。なお、上記センサヘッド部1には、物体表面の温度を非接触で測定する温度計を搭載してもよい。

0016

また、センサヘッド部1の配置位置は、鋼板平面部で、かつ、振動の小さいところを測定する必要がある関係上、ロール4頂点ロール中心の鉛直上方)よりやや上流の位置となるように設置されている。ΔLは、20〜50mmとすることが好ましい。ΔLを大きくし過ぎた場合には、ロール上の鋼板曲面部の影響がでるからである。
ここで、図2、3に示すように、センサヘッド部1は、鋼板Sの幅方向11に移動可能にトラバースレール10に取り付けられて、制御部2Bからの指令に基づいて、所定の幅位置に移動される。センサヘッド部1に色差計7と距離計8とを搭載する位置は、鋼板Sの搬送方向5に対しては同一位置とし、鋼板Sの幅方向11に対しては所定間隔Δwだけ離れた位置としている。図3中、7Aは色差計7の投光・受光窓を示す。

0017

次に、第1実施の形態に係る物体表面の測色装置を用い、本発明の第1実施の形態に係る物体表面の測色方法について図4を用い説明する。
鋼板Sの形状は、図4に示すように、C反り形状(幅方向の凹形状、または凸形状)となることがある。ところで、図4とは異なる色差計7をセンサヘッド部1に固定した測色装置により、鋼板Sの測色を幅方向11に沿って行った場合には、幅方向11の位置により、色差計7が検出する受光量が変化するため、受光量に基づいて演算される色値に誤差が生じる。

0018

そこで、本発明の第1実施の形態に係る測色方法おいては、センサヘッド部1から物体表面までの距離を計測し、色差計7を物体表面に対して接近、離隔して、色差計7から物体表面までの距離を基準距離(あらかじめ色見本サンプル鋼板を色差計出力値との対応づけの校正を行った時の色差計と物体表面までの距離)とした後、物体表面の色を測定する。より具体的に図5を参照しつつ説明する。図5には、第1の実施形態に係る測色方法のフロー図を示した。

0019

まず、図4(a)に示すように、測色ポイントPの位置に距離計8の測定点が来るようにセンサヘッド部1を制御部から移動指令を出して移動させる(図5中、S11)。その位置で、距離計8で鋼板Sまでの距離Hを測定する(S12)。なお、距離計8の測定値は、色差計7と鋼板Sとの距離間隔がわかるように、予め上下方向(鋼板法線方向)の位置関係も調整されている。また、距離計は色差計と同じ位置に配置されても良い。次に、図4(b)に示すように、距離計8と色差計7の幅方向間隔Δwに相当する距離を幅方向に、制御部から指令を出して、色差計7の測定位置が測色ポイントPに来るように移動させる(S13)。図4(b)中、12はセンサヘッド部1本体の移動方向を示す。

0020

そして、予め色差計7の出力値が、鋼板サンプルの色値と一致するように調整した時の、鋼板Sと色差計7との間隔距離である基準距離H0との差ΔH(=H0—H)を算出する(S14)。そして、この距離変動分を補正するように、ΔHに相当する量を色差計7を鋼板法線方向に移動させて、距離をH0にする(S15)。
距離がH0になったら、反射光の受光量の測定をおこない、その測定データを色値演算部に入力して、色値を算出する(S16)。S17の判定で測定を継続する場合には、次の幅方向位置に距離計を合わせて測定を繰り返す(S18)。

0021

なお、幅方向位置を変更しない場合には、コイルが変わらない間は鋼板Sはほとんど形状が変化しないので、距離計測をしないか、その頻度下げるかして、受光量の測定を繰り返すのみでも構わない。また、一度測定した幅位置では距離計測を行わなくても構わない。
次に、本発明の第2実施の形態に係る測色方法を説明する。

0022

第2実施の形態に係る測色方法は、センサヘッド部1に色差計7を固定した本発明の第2実施の形態に係る測色装置(図示せず)を用いて行うのが好適である。本発明の第2実施の形態に係る測色装置は、上記した本発明の第1実施の形態に係る測色装置において、センサヘッド部1に色差計7を固定して搭載すると共に、色値演算部2Aに、距離計8の距離計測値に基づき、色差計7で得られる受光量を補正する受光量補正手段を備えたものである。

0023

受光量補正手段は、色差計7から鋼板表面までの距離に対する受光量の変化を求めた、例えば図7に示す特性曲線とすることができる。
第2実施の形態に係る測色方法は、センサヘッド部1から物体表面までの距離を計測し、距離計測値と基準距離との関係に基づいて、色差計7が検出する受光量を補正し、色値計算を行うものである。図6に示すフロー図に基づいてその手順を説明する。

0024

まず、測色ポイントPの位置に距離計の測定点が来るようにセンサヘッド部1を制御部から移動指令を出して、移動させる(S21)。その位置で、距離計8で鋼板表面までの距離Hを測定する(S22)。次に、距離計8と色差計7の幅方向間隔Δwに相当する距離を幅方向に、制御部から指令を出して、色差計7の測定位置が測色ポイントPにあうように、移動させる(S23)。

0025

そして、反射光の受光量の測定を行い、その測定データを色値演算部2Aに入力して、色値を算出する(S24)。その際、図7に示す特性曲線に基づいて、間隔が離れることによる受光量の低減を補正して、基準位置での距離で測定した場合の受光量に換算して、色値の演算処理を行う(S25)。そして、S26の判定で測定を継続する場合には、次の幅方向位置に距離計を合わせて測定を繰り返す(S27)。

0026

以上の説明ではカラー鋼板製造ラインに適用したとして説明したが、距離補正が必要な測色を行う場合には、カラー鋼板に限らず、あらゆる移動する物体に対して本発明を適用することが可能である。

図面の簡単な説明

0027

本発明に係る物体表面の測色装置をカラー鋼板製造ラインに適用した場合の概略配置図である。
図1に示す物体表面の測色装置に具備したセンサヘッド部1の配置を示す概念図であり、鋼板Sの搬送方向と直交する幅方向からみた図である。
同センサヘッド部1の配置を示す概念図であり、図2の左方から見た図である。
(a)、(b)は、本発明に係る物体表面の測色装置による測色方法を説明する概念図である。
本発明の第1実施の形態に係る測色方法を説明するフロー図である。
本発明の第2実施の形態に係る測色方法を説明するフロー図である。
本発明の第2実施の形態に係る測色方法に用いた特性図である。

符号の説明

0028

S鋼板(物体)
1センサヘッド部
2A色値演算部
2B 制御部
2 演算・制御装置
3上位計算機
4ロール
5 搬送方向
6焼付け処理装置
7色差計(投光手段及び受光手段)
7A 投光・受光窓
8距離計
9リニアガイド
10レール(物体幅方向への移動手段)
11幅方向
12 センサヘッド部の移動方向

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