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技術 塗装ムラ評価値算出方法、塗装ムラ評価値算出装置、及び塗装ムラ評価方法

出願人 日本ペイントホールディングス株式会社
発明者 佐々木宣征宮脇信介楢橋弘樹山下いつか
出願日 2010年6月23日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2010-143056
公開日 2012年1月12日 (8年11ヶ月経過) 公開番号 2012-007953
状態 未査定
技術分野 光学的手段による材料の調査の特殊な応用 画像処理 イメージ分析
主要キーワード 低反射材 BB社 平均受光量 評価値算出装置 室外光 台形部分 明度変化率 メタリック塗装面
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(2012年1月12日)のものです。
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図面 (16)

課題

塗膜で光を反射させたときの明暗境界の鮮明さを定量的に表す評価値を用い、従来の官能評価合致する評価を得ることができ、評価のばらつきを抑えることが可能な塗装ムラ評価値算出方法塗装ムラ評価値算出装置、及び塗装ムラ評価方法を提供する。

解決手段

塗膜へ光を照射し、当該光の正反射光入射しない角度から撮像した画像を複数の領域に区分し、各領域の明度を求めて近傍の領域間明度差に基づき、画像全体での明度の勾配に係る値を求め、塗膜の塗装ムラの評価値とする。塗膜Aのように階調的に変化する場合と、塗膜Bのように急激に変化する場合とでは塗膜Bの方が明暗の境界が鮮明となり、塗装ムラの評価は悪くなる。算出される明度の勾配に係る値により、定量的な塗装ムラの評価が可能となる。

概要

背景

塗膜外観意匠性が求められる。特に、自動車外板又は二輪外板に用いられる塗膜は、意匠性を高めるために着色顔料のみからなるソリッドカラー仕上げよりも、光輝材を含むメタリックカラー仕上げ又はマイカカラー仕上げが主流である。

メタリックカラー又はマイカカラーで仕上げた塗膜は意匠に異方性がある。つまり、メタリックカラー又はマイカカラーで仕上げた塗膜は、照明又は見る角度によって色合い、キラキラ感が変化する。そこでメタリックカラー又はマイカカラーで仕上げられた塗膜は意匠性を一定とするために、特に塗装ムラ注意した品質管理がなされている。ところが品質管理では、塗装ムラの有無の評価は複数の技術者官能評価により、定性的な優劣付け又は点数付けによって行なわれることが一般的であった。このとき、各人の評価基準は多様であり、客観性及び普遍性欠ける。

このため、技術者の技量に頼ることなく、しかも客観性及び普遍性を満たす評価を実現するための方法が提案されている。

特許文献1には、メタリック塗装の塗装ムラに関し、被塗装面を撮像した画像を複数の領域に分割し、分割された各領域の平均受光量を求め、更に画像全体における平均受光量の分散値を求めて塗装ムラを判定する発明が開示されている。また特許文献1には、複数の異なる大きさで分割した各領域の平均受光量と、その分散値及び各大領域内での平均受光量の最大と最小との差分値とを求め、分散値及び差分値に基づき塗装ムラを判定する発明が開示されている。

特許文献2には、メタリック塗装面上に、発光素子及び受光素子を内蔵し、3つ又は4つのボールベアリングころを接触させて移動するロボットを用い、発光素子からの光を塗装面で反射させた場合の反射光強度を受光素子にて測定し、塗装ムラを評価する発明が開示されている。特許文献2に開示された発明では、受光素子で測定した反射光強度自体の分布から塗装ムラを判定するか、標準偏差に基づいて判定するか、又は分布を2次元フーリエ変換して得られるスペクトルから判定するかなどの方法が開示されている。

概要

塗膜で光を反射させたときの明暗境界の鮮明さを定量的に表す評価値を用い、従来の官能評価と合致する評価を得ることができ、評価のばらつきを抑えることが可能な塗装ムラ評価値算出方法、塗装ムラ評価値算出装置、及び塗装ムラ評価方法を提供する。塗膜へ光を照射し、当該光の正反射光入射しない角度から撮像した画像を複数の領域に区分し、各領域の明度を求めて近傍の領域間明度差に基づき、画像全体での明度の勾配に係る値を求め、塗膜の塗装ムラの評価値とする。塗膜Aのように階調的に変化する場合と、塗膜Bのように急激に変化する場合とでは塗膜Bの方が明暗の境界が鮮明となり、塗装ムラの評価は悪くなる。算出される明度の勾配に係る値により、定量的な塗装ムラの評価が可能となる。

目的

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、塗膜で光を反射させたときの明暗の境界の鮮明さに着目した定量的な評価値を用い、従来行なわれてきた技術者の目視による官能評価と合致する評価を得ることができ、評価のばらつきを抑えることができる塗装ムラ評価値算出方法、塗装ムラ評価値算出装置、及び塗装ムラ評価方法を提供する

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

撮像装置によって評価対象塗膜からの反射光撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいて前記塗膜の塗装ムラ評価値を算出する方法において、前記塗膜へ光を照射し、前記撮像装置は、前記光の正反射光入射しない角度から撮像し、撮像した画像を複数の領域に区分して各領域の明度を求め、近傍にある領域間明度差を求め、求めた近傍領域間の明度差に基づき、明度差を求めた領域よりも広い範囲に亘る明度の勾配に係る値を評価値として算出することを特徴とする塗装ムラ評価値算出方法

請求項2

前記領域間の明度差は、各領域について周囲の複数の領域との明度差、又は前記領域を中心として対称な位置にある1対若しくは複数対の近傍領域間で求めることを特徴とする請求項1に記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項3

前記明度差は、各領域の中心間の距離で正規化することを特徴とする請求項2に記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項4

1つの領域について求めた複数の明度差の平均値を算出して前記領域における明度差とすることを特徴とする請求項2又は3に記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項5

前記明度差は、各領域について、前記領域を中心として複数の異なる方向の対称位置にある複数対の近傍領域間の明度差を、夫々近傍領域の中心間の距離で正規化し、正規化後の明度差の平均値を算出して前記領域の明度差とすることを特徴とする請求項1に記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項6

求めた明度差の平均値を前記評価値とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項7

前記各領域の明度を求めるに先立ち、前記画像の波長分離処理を行なうことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項8

前記各領域の明度を求めるに際し、前記塗膜へ照射される光の照度分布に対応する明度分布を除去することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項9

前記画像は複数の画素からなり、前記領域は1又は複数の画素であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項10

前記塗膜は、光輝材を含むものであることを特徴とする請求項1乃至9に記載の塗装ムラ評価値算出方法。

請求項11

撮像装置によって評価対象の塗膜からの反射光を撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいて前記塗膜の塗装ムラの評価値を算出する装置において、前記画像を複数の領域に区分して各領域の明度を求める手段と、近傍にある領域間の明度差を求める手段と、求めた近傍領域間の明度差に基づき、明度差を求めた領域よりも広い範囲に亘る明度の勾配に係る値を評価値として算出する手段とを備えることを特徴とする塗装ムラ評価値算出装置

請求項12

撮像装置によって評価対象の塗膜からの反射光を撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいて前記塗膜の塗装ムラを評価する方法において、前記画像を複数の領域に区分して各領域の明度を求め、近傍にある領域間の明度差を求め、求めた近傍領域間の明度差に基づき、明度差を求めた領域よりも広い範囲に亘る明度の勾配に係る値を評価値として算出し、算出した評価値に基づき、前記塗膜の塗装ムラを評価することを特徴とする塗装ムラ評価方法

技術分野

0001

本発明は、塗膜、特に光輝材を含む塗膜の塗装ムラを評価する方法に関する。特に、光を反射させたときの明度が異なる領域間の明度の勾配に着目した評価値を用いて評価のばらつきを抑えることができる塗装ムラ評価値算出方法、塗装ムラ評価値算出装置、及び塗装ムラ評価方法に関する。

背景技術

0002

塗膜の外観意匠性が求められる。特に、自動車外板又は二輪外板に用いられる塗膜は、意匠性を高めるために着色顔料のみからなるソリッドカラー仕上げよりも、光輝材を含むメタリックカラー仕上げ又はマイカカラー仕上げが主流である。

0003

メタリックカラー又はマイカカラーで仕上げた塗膜は意匠に異方性がある。つまり、メタリックカラー又はマイカカラーで仕上げた塗膜は、照明又は見る角度によって色合い、キラキラ感が変化する。そこでメタリックカラー又はマイカカラーで仕上げられた塗膜は意匠性を一定とするために、特に塗装ムラに注意した品質管理がなされている。ところが品質管理では、塗装ムラの有無の評価は複数の技術者官能評価により、定性的な優劣付け又は点数付けによって行なわれることが一般的であった。このとき、各人の評価基準は多様であり、客観性及び普遍性欠ける。

0004

このため、技術者の技量に頼ることなく、しかも客観性及び普遍性を満たす評価を実現するための方法が提案されている。

0005

特許文献1には、メタリック塗装の塗装ムラに関し、被塗装面を撮像した画像を複数の領域に分割し、分割された各領域の平均受光量を求め、更に画像全体における平均受光量の分散値を求めて塗装ムラを判定する発明が開示されている。また特許文献1には、複数の異なる大きさで分割した各領域の平均受光量と、その分散値及び各大領域内での平均受光量の最大と最小との差分値とを求め、分散値及び差分値に基づき塗装ムラを判定する発明が開示されている。

0006

特許文献2には、メタリック塗装面上に、発光素子及び受光素子を内蔵し、3つ又は4つのボールベアリングころを接触させて移動するロボットを用い、発光素子からの光を塗装面で反射させた場合の反射光強度を受光素子にて測定し、塗装ムラを評価する発明が開示されている。特許文献2に開示された発明では、受光素子で測定した反射光強度自体の分布から塗装ムラを判定するか、標準偏差に基づいて判定するか、又は分布を2次元フーリエ変換して得られるスペクトルから判定するかなどの方法が開示されている。

先行技術

0007

特開2005−106764号公報
特開2006−201045号公報

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1及び2に開示された発明により、定量的な値に基づいて塗装ムラを判定することは可能である。しかしながら、特許文献1に開示された発明では分割された大きさによって各領域の平均受光量が変化するので、塗装ムラの判定にばらつきが生じる可能性がある。また、平均受光量の分散値が大きい場合、従来行なわれてきた技術者の目視による官能評価による塗装ムラ評価が好ましくないとは必ずしも言えない。特許文献2に開示された発明では、塗装面上でロボットを移動させて測定しなければならず、判定までに時間を要するので実用的でない。更に、2次元的に反射強度を得るためにロボットを矩形掃引する場合、ロボットの移動方向におけるデータ密度と、線上走査方向のデータ密度とが異なり、結果的に塗装ムラの判定にばらつきが生じる可能性がある。更に、反射強度の分布自体、標準偏差又はそのフーリエ変換によって得られるスペクトルに基づいても、やはり従来行なわれてきた技術者の目視による官能評価と一致するとは限らない。

0009

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、塗膜で光を反射させたときの明暗境界の鮮明さに着目した定量的な評価値を用い、従来行なわれてきた技術者の目視による官能評価と合致する評価を得ることができ、評価のばらつきを抑えることができる塗装ムラ評価値算出方法、塗装ムラ評価値算出装置、及び塗装ムラ評価方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、撮像装置によって評価対象の塗膜からの反射光を撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいて前記塗膜の塗装ムラの評価値を算出する方法において、前記塗膜へ光を照射し、前記撮像装置は、前記光の正反射光入射しない角度から撮像し、撮像した画像を複数の領域に区分して各領域の明度を求め、近傍にある領域間の明度差を求め、求めた近傍領域間の明度差に基づき、明度差を求めた領域よりも広い範囲に亘る明度の勾配に係る値を評価値として算出することを特徴とする。

0011

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記領域間の明度差は、各領域について周囲の複数の領域との明度差、又は前記領域を中心として対称な位置にある1対若しくは複数対の近傍領域間で求めることを特徴とする。

0012

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記明度差は、各領域の中心間の距離で正規化することを特徴とする。

0013

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、1つの領域について求めた複数の明度差の平均値を算出して前記領域における明度差とすることを特徴とする。

0014

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記明度差は、各領域について、前記領域を中心として複数の異なる方向の対称位置にある複数対の近傍領域間の明度差を、夫々近傍領域の中心間の距離で正規化し、正規化後の明度差の平均値を算出して前記領域の明度差とすることを特徴とする。

0015

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、求めた明度差の平均値を前記評価値とすることを特徴とする。

0016

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記各領域の明度を求めるに先立ち、前記画像の波長分離処理を行なうことを特徴とする。

0017

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記各領域の明度を求めるに際し、前記塗膜へ照射される光の照度分布に対応する明度分布を除去することを特徴とする。

0018

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記画像は複数の画素からなり、前記領域は1又は複数の画素であることを特徴とする。

0019

本発明に係る塗装ムラ評価値算出方法は、前記塗膜は、光輝材を含むものであることを特徴とする。

0020

本発明に係る塗装ムラ評価値算出装置は、撮像装置によって評価対象の塗膜からの反射光を撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいて前記塗膜の塗装ムラの評価値を算出する装置において、前記画像を複数の領域に区分して各領域の明度を求める手段と、近傍にある領域間の明度差を求める手段と、求めた近傍領域間の明度差に基づき、明度差を求めた領域よりも広い範囲に亘る明度の勾配に係る値を評価値として算出する手段とを備えることを特徴とする。

0021

本発明に係る塗装ムラ評価方法は、撮像装置によって評価対象の塗膜からの反射光を撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいて前記塗膜の塗装ムラを評価する方法において、前記画像を複数の領域に区分して各領域の明度を求め、近傍にある領域間の明度差を求め、求めた近傍領域間の明度差に基づき、明度差を求めた領域よりも広い範囲に亘る明度の勾配に係る値を評価値として算出し、算出した評価値に基づき、前記塗膜の塗装ムラを評価することを特徴とする。

0022

本発明では、塗膜へ照射した光の正反射光が入射しない角度から塗膜を撮像した画像が複数の領域に分割され、各領域の明度が求められる。ここで複数の領域とは、複数の画素からなるデジタル画像における各画素又は2画素、4画素からなる領域でもよい。画素単位ではなくミリ単位で区分される単位でもよいし、また各領域の形状も問わず、円形若しくは楕円形でもよい。画像をミリ単位で複数の領域に区分する場合、塗装ムラの明度変化への影響を最小限にし、かつ、目視評価による結果と合致しない可能性を排除するために、例えば8ビット階調であれば2.0mm以下であることが好ましい。区分される領域の大きさが2.0mm以下であれば、後述の波長分離の影響は少なく、現在なされている目視による塗装ムラ評価の測定環境から得られるデータと高い相関を得ることができる。下限は特に設定されないが、実質的に0.2mm以上の大きさで区分する。なお、各領域は一部が重複していてもよい。各領域について求められた明度に基づき、隣り合う領域又はある領域に対して両隣に位置する領域又は所定の距離内にある領域などの近傍領域間で明度差が求められる。求められた各領域間の明度差に基づき、前記塗膜を撮像した画像内での明度の変化が急峻であるか又は漸次的であるかの勾配に係る値が評価値として算出される。

0023

塗膜における塗装ムラ評価は、これまで技術者の目視による官能的評価によってなされてきた。各技術者のムラの良し悪しの判断基準は様々であるが、多くの技術者が塗膜における数cm周期の明度変化を判断基準の1つとしていることが知見として得られた。本発明ではこの明度変化に着目し、塗膜に光を反射させたときの明度分布にて、明度の変化の勾配が急な箇所即ち極端に変化する部分の有無を定量的に表す評価値が算出される。言い換えれば、明暗の模様の境界が鮮明であるか否かを定量的に表す評価値が算出される。

0024

図1は、本発明の塗装ムラの評価値を説明する説明図である。図1には異なる2つの塗膜A及びBの明度分布が模式的に示されている。上が塗膜Aの明度分布、下が塗膜Bの明度分布である。いずれの明度分布でも、最も明度が高い領域を白で示し、明度が低い領域を濃いハッチングにて示しており、白い領域及び同じ濃さのハッチングの領域同士は、明度がほぼ同一である。したがって、塗膜Aと塗膜Bとでは、全体で最も高い明度と最も低い明度との明度差は同一であり、コントラストは同一であると言える。また、塗膜Aと塗膜Bとで同一の明度領域面積がほぼ同程度であれば、明度の分散値を求めたとしても、ほぼ等しい値が算出される。しかしながら、塗膜Aと塗膜Bとでは、官能評価による塗装ムラの良し悪しの判定結果は異なることが推測される。塗膜Aの明度分布は明度が高い領域から少しずつ漸次的に低い領域へと変化しているが、塗膜Bの明度分布は、明度が高い領域から明度が低い領域へ、急激に明度が変化している。塗膜Aでは、明度が漸次的に変化しているので明度が異なる領域間の境界が不鮮明となるが、塗膜Bでは明度が急激に変化するために境界が鮮明となり、塗膜Bを観測する人間の目には塗装ムラが目立って映ると考えられる。この違いを定量的に算出するために、明度変化に着目した。

0025

図2は、図1の塗膜A及びBの明度分布を示すグラフである。図2のグラフは、図1の塗膜A及び塗膜Bの明度分布を横方向の位置に対してプロットしたものである。塗膜Aの明度分布は太い実線で、塗膜Bの明度分布は破線で示している。図2に示されるように、塗膜Aの明度分布は、位置の変化に対して全体に緩やかであるが、塗膜Bの明度分布は、一部にて急峻な変化部分を有する。このように塗膜Aと塗膜Bとでは、明度分布における明度の変化の仕方に違いがみられる。

0026

図3は、図1の塗膜A及びBの明度変化率を示すグラフである。図3のグラフは、図2の塗膜A及び塗膜Bの明度分布の各位置における変化率を横方向の位置に対してプロットしたものである。つまり、図3のグラフは、図2の明度分布を距離で微分したものに相当する。図3に示すように、塗膜Aの明度変化率は、明度分布が全体に緩やかに変化するため、変化の勾配は低く且つほぼ一定である。これに対し塗膜Bの明度変化率は、明度が低い部分付近で大きく変化するために、変化の勾配は一定でなく、一部の位置に対して大きい値を有する。このようにして、塗膜Aと塗膜Bとで、明度の位置(距離)に対する変化率を算出することにより、分散値などでは差異がでない塗装ムラを評価することができる評価値を算出することが可能となる。

0027

また、本発明では、近傍領域の明度差を、注目する1つの領域と、該1つの領域の周囲の複数の領域即ち隣り合う領域とでの明度差とするか、又は前記1つの領域に対し、該1つの領域を挟み対称な位置にある両隣の領域間での明度差とする。つまり、近傍領域とは、隣り合う領域に限らず、1つの領域を挟む領域間でもよい。局所的に明度が急激に変化している場合の明度差により、画像全体における明暗の境界の鮮明さを定量化することが可能である。

0028

本発明では、近傍領域の明度差を求めた場合、近傍領域間の距離にて正規化する。近傍領域の明度差を算出することは、塗膜表面の平面方向に急激に明度が変化している場合と、緩やかに明度が変化している場合とを区別するためであるから、異なる距離の近傍領域間の明度差を同様に評価値に用いることはできない。正規化することにより、有効に評価値を算出することが可能である。

0029

本発明では、近傍領域の明度差を、注目する1つの領域と、該1つの領域の周囲の複数の領域即ち隣り合う領域とでの明度差、又は前記1つの領域を挟み対称な位置にある領域間での明度差で算出した場合、夫々算出される複数の明度差を平均化し、前記1つの領域に対する明度差として算出する。これにより、各領域における近傍での明度の変化が指標値として求められ、各領域の指標値を更に集めて明暗の鮮明さを定量化することが可能である。

0030

本発明では、近傍領域の明度差を、注目する1つの領域を中心として異なる方向の対称位置にある複数対の近傍領域間の明度差として算出し、更に距離で正規化して求め、更に、平均化して前記1つの領域の明度差として算出する。このとき、異なる方向の対称位置にある複数対の近傍領域とは例えば、1つの領域の上下、左右、左斜め上及び右斜め下、並びに、右斜め上及び左斜め下の4対、更にはその周辺でもよい。これにより、各領域における近傍での明度の変化が指標値として求められ、各領域の指標値を更に集めて、明暗の鮮明さを定量化することが可能である。

0031

本発明では、各領域について求めた明度差を平均することで、塗膜全体での明暗の鮮明さを定量化した明度の勾配に係る評価値が得られる。全ての領域について求めた明度差を平均化することが望ましいが、一部が除かれて平均化されてもよい。

0032

本発明では、撮像された画像から波長分離を行なう。波長分離の最大の目的は、塗装ムラとして認識される数cmサイズ以下の細かな明暗変化を除去することである。除去する細かな明暗変化には塗膜に含まれる光輝材に起因するmmオーダー以下のサイズの明暗変化が含まれる。これにより、誤って画像全体における明度の勾配に関係しない明度差から評価値が算出されることを回避できる。後述する観察距離又は被評価塗板の大きさで、本発明における塗装ムラ評価を行なう場合、目視による塗装ムラ評価の測定環境から得られるデータと高い相関が得られる波長分離の好ましい閾値としては、例えば30〜100mmである。したがって本発明では、画像から例えば30mm以下の波長を除去する。但し、観察距離又は被評価塗板の大きさに応じて、異なる波長が閾値として好ましい場合も予想されるため、条件に合わせた閾値を設定するようにしても構わない。

0033

本発明では、撮像された画像から光源による照度差、又は撮影角度観察角度)による明度差が起因となる明度分布が除去される。完全に塗膜に均一な光量を照射すること及び完全に撮影角度を一定として撮像することは困難であり、必ず光量の分布又は撮影角度の違いによる明度の分布が存在する。これらの影響を除去することにより、過った評価値が算出されることが回避される。

0034

本発明では、上述の方法によって算出された評価値の任意の閾値に対する高低により、ムラの良し悪しが評価される。なお明度分布の標準偏差を評価値として加えてもよい。これにより、定量的な値に基づいた評価が可能となる。

発明の効果

0035

本発明による場合、塗膜で光を反射させたときの明暗の境界の鮮明さを定量的に表す明度の勾配に係る値を評価値として算出でき、技術者の技量によらずに従来行なわれてきた技術者の目視による官能評価と一致する塗装ムラの評価が可能となる。

図面の簡単な説明

0036

本発明の塗装ムラの評価値を説明する説明図である。
図1の塗膜A及びBの明度分布を示すグラフである。
図1の塗膜A及びBの明度変化率を示すグラフである。
本実施の形態における評価システム撮像環境を上から見た上面図である。
本実施の形態における撮像環境にて撮像された塗板の画像の例を示すイメージ図である。
本実施の形態における評価値算出装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態における評価値算出装置の制御部による評価値算出処理手順の一例を示すフローチャートである。
トリミング及び補正の例を示すイメージ図である。
制御部が明度差及び明度差に基づく明度変化率を算出する際の近傍領域を模式的に示す模式図である。
実施例の被評価塗板1〜7夫々の塗装条件を示す説明図である。
各実施例について算出された明度の勾配に係る値と官能評価の結果との比較を示す説明図である。
図11の明度の勾配に係る値とムラ目視評価ポイントとの相関を示すグラフである。
塗装ムラ評価で用いられる明度分布幅の典型的な例を示すグラフである。
明度分布幅とムラ目視評価ポイントとの相関を示すグラフである。
応用例の評価システムの構成を示すブロック図である。

実施例

0037

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
なお、以下に示す項目について順次説明する。
1.評価システム
1−1.評価システムの構成
1−2.撮像環境
1−3.塗膜の画像取得
2.評価値(明度の勾配に係る値)の算出方法
2−1.評価値算出装置
2−2.評価値算出処理
2−3.明度変化率の算出
3.実施例及び塗装ムラ評価
3−1.被評価塗板の作成
3−2.各実施例の明度の勾配に係る値と官能評価
4.応用例

0038

<1.評価システム>
<1−1.評価システムの構成>
評価システムは主に、塗装ムラの評価対象の塗膜の表面を撮像する撮像装置と、撮像装置から得られる画像を処理し、評価値を算出する評価値算出装置とからなる。撮像装置はデジタルカメラを用い、評価値算出装置はパーソナルコンピュータを用いればよい。評価値算出装置にデジタルカメラで撮像した塗膜の画像をとりこみ、評価値算出装置にて画像処理を行なって評価値を算出する。ただし、本発明に係る評価値を算出するためには、塗膜を撮像する際の撮像条件があり、該撮像条件を満たす撮像環境が必要になる。

0039

<1−2.撮像環境>
図4は、本実施の形態における評価システムの撮像環境を上から見た上面図である。図4に示す撮像環境は一例であってこれに限られない。図4に示す撮像環境は、塗膜に均等に光を当てて十分な明度とし、当該光の光源及びその他の物体の映り込みがないように角度を工夫してある。

0040

図4中1は、鉛直方向に枠10に立てかけられた撮像対象の塗板である。枠10は、横幅3m、高さ2m、厚み15cmの黒塗りアルミ製又はスチール製枠組みであり、床上に鉛直方向に固定されている。枠10は、塗板1を、後述の光源3と対向する広面に固定できるようにしてある。

0041

塗板1は、塗装ムラ評価対象の塗膜が形成されており、大きさは300mm×400mmである。塗板1は平板とは限らず、曲面を有していてもよい。

0042

図4中3は、光源である。図4に示す例では、光源3には16本の蛍光灯(光源3)を用いる。各光源3は、鉛直方向に光源台31の壁面に取り付けられている。また光源3は、2本ずつ対として横方向に等間隔となるように並設されている。光源台31は、枠10とほぼ同一の大きさの直方体の壁であり、枠10と対向するように設置されている。なお、本実施の形態では、枠10と光源台31との間の距離は約1.9mとする。

0043

このような構成により、光源3は面光源を構成し、枠10に固定される塗板1へ、できる限り均等な光を照射することが可能である。ここで均等な光とは、塗板1のいずれの点においても照度が等しくなる光をいう。均等な光とすることで、目視評価との再現性をより高くすることができる。なお光源3の種類及び形状は特に限定されない。種類としては、例えば蛍光灯及び人工太陽灯などを挙げることができる。形状としては、例えば面光源及び点光源(非均等光)などを挙げることができる。光源3は複数の種類からなる構成であってもよい。更に、光源3の位置についても特に限定されるものではない。

0044

図4中2は撮像装置である。撮像装置2は枠10と光源台31との間に、撮像装置2の塗板1の面に対する受光角度が例えば15°となるように設置される。この受光角度は、反射方向に後述の黒壁4を設置しており、光源3からの正反射光がレンズに入射しない角度であり、好ましくは5〜60°であり、より好ましくは10〜40°である。反射光に含まれる傾斜光を除去するために、傾斜照明フィルタ別途設けてもよい。撮像装置2の設置高さは、評価者が観察する際の視点のおおよその高さに合わせられている。例えば1.2mの高さの位置に、固定されるようにしてある。

0045

撮像装置2は汎用のデジタルカメラであり、100〜1000万画素のCCD(Charge Coupled Device)素子又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)素子を内蔵し、デジタルカラー画像を撮像する。画素数は100〜1000万画素とは限られないのは勿論である。解像度は例えば3136画素×2352画素である。また、撮像装置2によって撮像されるデジタル画像データは、8ビットRGB又は16ビットRGBにより表現される。また撮像装置2は、内部にフラッシュメモリ等の記憶部を有する。撮像されたデジタル画像の画像データは当該記憶部に記憶され、接続される装置がケーブルを介して読み出すことが可能である。記憶部は脱着可能な構成としてあり、他の情報処理装置に当該記憶部を接続し、読み出しが可能であってもよい。

0046

図4中4は、黒壁であり光源3からの光の反射が少ない素材で構成されている。黒壁4は撮像装置2の撮像方向を塗板1で反射させた角度に設置されている。黒壁4の周り、及び枠10及び光源台31を含む撮像環境は外部の物体が映り込まないよう、黒いカーテン5で覆われている。なお、黒いカーテン5は室外光遮断と、撮像環境内での物体、特に光源3によって正反射方向にある物体が照らされ、その像が塗板1へ映り込むことをなくすためのものであり、黒壁4のような低反射の壁で全体を覆う構成であってもよい。

0047

<1−3.塗膜の画像取得>
図5は、本実施の形態における撮像環境にて撮像された塗板1の画像の例を示すイメージ図である。図5の画像の例には、塗装ムラの評価対象の塗膜が形成された塗板1と、枠10と、カーテン5とが映っている。上述にて説明したように、撮像装置2は塗板1を約15°の角度から撮像するので、図5の画像の例に示すように、塗板1は台形で映っている。

0048

このように撮像された塗板1の画像を図6の評価値算出装置6がとりこみ、評価値を算出する。画像の取り込みは、評価値算出装置6のオペレータが、手動で行なってもよいし、撮像装置2を評価値算出装置6に接続すると自動的に行なわれるようにしてもよい。

0049

<2.評価値(明度の勾配に係る値)の算出方法>
<2−1.評価値算出装置>
図6は、本実施の形態における評価値算出装置6の構成を示すブロック図である。評価値算出装置6はパーソナルコンピュータを用い、制御部60、記憶部61、一時記憶部62、画像取得部63、及び読取部64を備える。

0050

制御部60は、CPU(Central Processing Unit)を用いる。制御部60は、記憶部61に記憶してある評価値算出プログラム6Pを一時記憶部62に読み出して実行することにより、パーソナルコンピュータを評価値算出装置6として機能させる。

0051

記憶部61は、ハードディスクを用いる。SSD(Silicon Solid Drive)又はフラッシュメモリ等を用いてもよい。記憶部61には、上述の評価値算出プログラム6Pが記憶されているほか、画像取得部63により取得された画像データ、及び制御部60が演算時に用いる情報などの各種情報が記憶されている。

0052

一時記憶部62は、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などのRAMを用いる。一時記憶部62は、制御部60の処理により発生した情報、例えば処理中の画像データなどを一時的に記憶する。

0053

画像取得部63は、画像メモリを用いる。画像取得部63は、撮像装置2と接続されると、撮像装置2内の記憶部に記憶されてある画像を、制御部60の指示に基づき取得する。

0054

読取部64は、ディスクドライブを用い、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどである記録媒体7に記録されている情報を読み出す。本実施の形態の記録媒体7には、評価値算出プログラム7Pが記録されている。制御部60は、読取部64にて記録媒体7に記録されている情報を読み出し、記憶部61又は一時記憶部62に記憶する。記憶部61に記憶されている評価値算出プログラム6Pは、記録媒体7から読み出された評価値算出プログラム7Pの複製であってもよい。

0055

<2−2.評価値算出処理>
このように構成される評価値算出装置6にて実行される評価値算出処理について説明する。図7は、本実施の形態における評価値算出装置6の制御部60による評価値算出の処理手順の一例を示すフローチャートである。

0056

以下の処理は、1−2にて説明した撮像環境にて評価対象の塗膜が形成された塗板1を撮像装置2にて撮像した後、当該撮像装置2を評価値算出装置6に接続した場合に行なわれる。

0057

制御部60は、塗膜が形成された塗板1の撮像画像の画像データを画像取得部63により撮像装置2から取得する(ステップS1)。制御部60は、取得した画像データを一時記憶部62に記憶する。ステップS1で取得された画像データは、3136画素×2352画素、8ビットRGBデータである。以後、ステップS2〜S8の画像処理は、一時記憶部62に記憶されている画像データに対し行なわれる。

0058

制御部60は、取得した画像データから、評価対象の塗膜面(塗板1の領域の台形部分)をトリミングし、矩形へ補正する(ステップS2)。ステップS2では具体的に、制御部60は、図5中の撮像画像から、破線相当の部分を切り出し、短辺側を引き延ばしてアスペクト比4:3の矩形とする。ステップS2の補正後に得られる画像データは、2000画素×1500画素の8ビットRGBデータである。なお、得られた矩形画像は塗板1の部分を切り出したものであり、実寸は約400mm×300mmに相当する。

0059

制御部60は、矩形に補正した画像から更に、評価範囲のトリミングを行なう(ステップS3)。図8は、トリミング及び補正の例を示すイメージ図である。ステップS2にて撮像画像から切り出された台形の部分が左側に示され、引き延ばされた塗板1に対応する矩形画像が右側に示されている。ステップS3では、制御部60は、塗板1の内側即ち図8中の右側の矩形画像内の破線にて更に切り出す。ステップS3の切り出し後に得られる画像データは、1775画素×1400画素の8ビットRGBデータである。切り出された矩形画像は塗板1の内側部分を切り出したものであり、実寸は約355mm×280mmに相当する。これにより、塗板1の端部の傷などの影響を外すことが可能である。傷等が存在しない場合はステップS3のトリミングは不要である。

0060

図7のフローチャートに戻り、処理手順についての説明を続ける。制御部60は、RGBで表わされたカラー画像グレイスケール画像へ変換する(ステップS4)。ステップS4の処理後の画像データは、1775画素×1400画素の8ビットグレイスケールデータである。各画素のRGB値は明度に変換され、撮像装置2の設置位置で得られる塗板1の明度分布が得られる。

0061

ステップS4までの処理にて、実寸が約355mm×280mmである塗板1の内側の部分を撮像した画像データが1775画素×1400画素の解像度であった。したがって、1画素は塗膜上での0.2mm×0.2mmの領域に相当していた。ここで制御部60は、データの軽量化及び処理の高速化のため、画像の解像度を変更する(ステップS5)。制御部60は具体的に、解像度を40%とし、710画素×560画素の解像度とする。これにより、1画素は、塗膜上での0.5mm×0.5mmの領域に相当することとなる。

0062

なおステップS4の解像度の変換処理は、解像度を低くする前の画像データの2.5画素×2.5画素を以後、1つの単位領域として扱うことに等しい。過度に解像度を低くした場合、塗装ムラの評価の正確さが低下する可能性がある。ステップS5の解像度の変更により、明度を求める1つの単位領域(ここでは画素)の大きさを、好ましくは2.0mm以下、更に好ましくは0.2〜2.0mmの範囲内となるように解像度を変更することにより、明度差、明度変化率及び結果的に求められる明度の勾配に係る値の精度を高めることができる。

0063

制御部60は、解像度を変更した画像データから、光源3による照度分布の影響を画像データから除去する(ステップS6)。具体的には、制御部60は、予め光源3からの光による塗板1の位置における照度分布を求めておき、画像データの横方向(x)に対する照度(y)を2次関数近似して記憶部61に記憶しておく。評価システムでは、塗板1を、15°の角度から黒壁4を反射させるようにして撮像した画像を用いるので、得られる明度分布には元々の光源3からの照度分布が含まれるからである。また、塗板1が曲面である場合、曲面であることによる光の反射の明度変化が現れるので、制御部60は当該明度変化を予め求めておき、ステップS6にて除去すればよい。

0064

次に制御部60は、塗膜に含まれる光輝材などの粒子起因の細やかな明度変化の影響を画像データから波長分離し、塗装ムラとして認識する数cmサイズ以下の細かな明暗変化を除去する(ステップS7)。本実施の形態における観察距離又は被評価塗板の大きさでは、目視による塗装ムラ評価の測定環境から得られるデータと高い相関が得られる波長分離の閾値としては30〜100mmであり、それ以下の波長を除去するようにして分離する。ステップS7では具体的には、制御部60はガウシアンフィルタ処理により、30mm以下の波長成分を除去する。

0065

制御部60は、最後の画像処理として明度値の絶対値の補正を行なう(ステップS8)。具体的には制御部60は、ステップS6にて照度分布の影響を除去する前の各画素の明度値の平均値と、ステップS7後の画像データにおける明度値の平均値との差分を各画素の明度値に加算する。これにより、平均値がステップS6にて照度分布の影響を除去する前と等しくなる。ステップS8後の画像データを、明度分布画像とする。

0066

上述のステップS2からS8までの画像処理の内、ステップS3、S5及びS8は必ずしも行なわずともよいが、他の画像処理は実行することが望ましい。

0067

次に制御部60は、ステップS8にて得られた明度分布画像に基づき、各領域(本実施の形態では1画素:塗膜上での0.5mm×0.5mmの領域)に注目した場合の近傍での明度差を求め、明度変化率を算出する(ステップS9)。ステップS9における明度差の求め方及び明度変化率の算出の具体的方法については、後述にて詳細を説明する。

0068

制御部60は、ステップS9にて算出した全ての明度変化率を平均して明度変化率の面平均を求める(ステップS10)。このとき、一部の領域の明度変化率を除いて平均してもよい。

0069

制御部60は、ステップS10の算出結果を、評価対象の塗板1の塗膜における明度の勾配に係る値として一時記憶部62又は記憶部61に記憶し(ステップS11)、評価値算出処理を終了する。

0070

<2−3.明度変化率の算出>
次に、ステップS9の各領域についての近傍での明度差、明度差に基づく明度変化率の算出方法について詳細を説明する。図9は、制御部60が明度差及び明度差に基づく明度変化率を算出する際の近傍領域を模式的に示す模式図である。図9の各セルが各領域であり、本実施の形態では画像データにおける1画素である。

0071

本実施の形態では1画素を1単位領域として各領域の明度差及び明度変化率を求めるが、1画素を1単位領域とせず、2×2画素を1単位領域(図9中のセル)とし、2×2画素の明度平均を各単位領域の明度として、近傍領域での明度差及び明度変化率を求めてもよい。

0072

図9中、各セル内の文字は、画像データ内の領域の位置を示し、横方向における位置と縦方向における位置との対で表わされている。中央の太線で囲まれたセルは、注目領域注目画素)であり、画像データの左側からi番目の領域(画素)、上からj番目の領域(画素)である。以下、画像データの左側からi番目、上からj番目の領域を、領域(i,j)という。

0073

明度変化率の算出方法の一例として制御部60は、710画素×560画素からなるデジタル画像データの最も左上の画素から右方向へ1画素ずつ順に走査していき、各画素を注目領域(i,j)として近傍領域での明度変化率を求める。ただし、図9に示すように、本実施の形態では9画素の中央の画素(i、j)を注目領域として演算を行なうから、画像データにおける最上段の画素、最下段の画素、最も左側の列の画素、及び最も右側の列の画素は注目領域(i,j)となり得ない。つまり、最外周の画素を除いた内側の画素を順に注目領域として明度変化率を算出する。

0074

制御部60はまず、注目領域(i,j)について明度差を求める。このときの明度差とは、注目領域(i,j)の左右の領域(画素(i−1,j)及び画素(i+1,j))間の明度差、上下の領域(画素(i,j−1)及び画素(i,j+1))間の明度差、左斜め方向の両隣の領域(画素(i−1,j−1)及び画素(i+1,j+1))間、及び右斜め方向の両隣の領域(画素(i+1,j−1)及び(i−1,j+1))間の明度差である。領域(i,j)の明度をL(i,j)とすると、注目領域(i,j)について、以下の4つの明度差を求める。
左右 :L(i+1,j)−L(i-1,j)
上下 :L(i,j+1)−L(i,j-1)
左斜め方向:L(i+1,j+1)−L(i-1,j-1)
右斜め方向:L(i+1,j-1)−L(i-1,j+1)

0075

そして制御部60は、注目領域(i,j)について求めた4つの明度差に基づき、明度変化率を求める。このときの明度変化率とは、4つの明度差を夫々距離で正規化して平均値をとったものである。各注目領域(i,j)についての明度変化率をΔL(i,j)とすると、以下に示す式(1)のように算出される。なお、式(1)におけるdは、各画素の一辺の長さであり、隣り合う画素間の距離に等しい。

0076

0077

距離dによる正規化は行なわずともよいが、正確性及び再現性の観点から行なわれることが望ましい。

0078

制御部60は、式(1)に基づく明度変化率の算出処理を各注目領域について実行し、算出した全ての明度変化率の相加平均値を、塗膜における明度の勾配に係る値とし、塗装ムラの評価値として算出する。

0079

なお、明度変化率の算出方法は式(1)には限られない。注目領域と周囲の8領域夫々との明度差から式(2)のようにして算出してもよい。

0080

0081

また、上下の領域間の明度差及び左右の領域間の明度差のみから求めてもよい。斜め方向の4領域について明度差に基づいて求めてもよい。

0082

<3.実施例及び塗装ムラ評価>
上述にて説明した明度の勾配に係る値が、塗装ムラの定量的な評価値として機能することを、実施例を挙げて説明する。実施例として異なる塗装条件で塗装された塗板を被評価塗板として作成し、上述の評価システムの撮像装置にて撮像し、得られた画像に基づき塗膜の塗装ムラを評価した。

0083

<3−1.被評価塗板の作成>
実施例として7つの被評価塗板を作成した。いずれも、下地には被塗物として自動車の車体を考慮し、電着塗装を施した鋼板中塗り塗膜を形成し、更に上塗り塗膜を形成して作成した。上塗り塗膜の塗料には、アルミニウム光輝材を含む塗料を用い、仕上げにクリヤー塗膜を形成した。

0084

具体的には、まず、300mm×400mmの大きさ、厚さ0.8mmの冷間圧延鋼板(JIS G 3141 SPCC-SD)の上に、リン酸亜鉛処理をした後、電着塗料日本ペイント社製、商品名「パワークス310」)などを用いてカチオン電着塗装を施し、更に中塗り塗膜を形成して下地を作成した。下地の上に、乾燥膜厚が17μmとなるように、アルミニウム光輝材を含有する水性ベース塗料(日本ペイント社製、商品名「アクアレックスAR−2000」、塗色シルバーメタリック)を塗装した。次に、酸/エポキシ硬化自動車用クリヤー塗料(日本ペイント社製、商品名「マックフローO−1820」)を乾燥膜厚が35μmとなるように塗装した。更に、塗装した鋼板を、温度を140℃に設定した熱風乾燥炉に入れて30分間加熱硬化させ、被評価塗膜が形成された被評価塗板を得た。クリヤー塗料は必須ではなく、水性ベース塗料単独で得られる塗膜について塗装ムラを評価してもよい。

0085

7つの被評価塗板は、上塗り塗膜の塗装条件を夫々以下のように変えて作成した。図10は、実施例の被評価塗板1〜7夫々の塗装条件を示す説明図である。

0086

塗装条件の内、以下の5項目は共通である。いずれの被評価塗板も、塗装機には、ABB社カートリッジベルを用い、スプレーガン線速は900mm/sec、スプレーガンの先端から下地までの距離は300mmとした。また、カートリッジベルにおける印加電圧は−90kVとした。塗料吐出量は、いずれの場合も膜厚が17μmとなるように199〜277cc/minの間での適切な量とした。

0087

異なる塗装条件は、図10に示すように、ベル回転数と、ベルから噴出させるシェーピングエアー量との2つである。被評価塗板1は、ベル回転数が25000rpm、シェーピングエアー量が540NL/min、被評価塗板2は、ベル回転数が35000rpm、シェーピングエアー量が660NL/min、被評価塗板3は、ベル回転数が20000rpm、シェーピングエアー量が390NL/min、被評価塗板4は、ベル回転数が35000rpm、シェーピングエアー量が540NL/min、被評価塗板5は、ベル回転数が20000rpm、シェーピングエアー量が540NL/min、被評価塗板6は、ベル回転数が25000rpm、シェーピングエアー量が660NL/min、被評価塗板7は、ベル回転数が25000rpm、シェーピングエアー量が390NL/minである。

0088

上述のように、実施例の被評価塗板1〜7は、アルミニウム顔料を含有するメタリック色自動車用塗料を用いる構成とした。しかしながら本発明は、実施例の被評価塗板1〜7のような無彩色のメタリック塗色の塗料を用いた場合の塗装ムラの評価に限定されず、有彩色のもの、マイカ塗色のような光輝材を含む塗色の塗料に対しても適用でき、多様な塗料の塗装ムラについての評価に適用できる。各塗料の用途も自動車用に限らず、二輪車、一般工業用又は建造物内外装用分野で用いられる塗料であっても、本発明の評価値によって塗装ムラの定量的評価が可能である。

0089

<3−2.各実施例の明度の勾配に係る値と官能評価>
図10に示した各塗装条件で得られた被評価塗板1〜7について、「1.評価システム」にて画像を撮像し、「2−1.評価算出装置」にて塗膜における明度の勾配に係る値を算出した。また、被評価塗板1〜7について、技術者の目視による官能評価を実施した。

0090

図11は、各実施例について算出された明度の勾配に係る値と官能評価の結果との比較を示す説明図である。

0091

図11に示すように、被評価塗板1〜7の明度の勾配に係る値は夫々0.118、0.144、0.095、0.119、0.108、0.121、0.098である。被評価塗板2の0.144が最も高く、被評価塗板3の0.095が最も低かった。

0092

官能評価は、7人の熟練した技術者と3人の初心者とが同時に、被評価塗板1〜7を夫々独立に目視し、目視評価の結果を点数で付けて実施した。なお目標評価の結果の点数は、各技術者がそれぞれ独自の方法で設定した点数であるため、各被評価塗板1〜7で正規化し、平均点をとり、ムラ目視評価ポイントとした。図11におけるムラ目視評価ポイントは、正値が「良」、負値が「悪」に対応し、絶対値が大きい正値のポイントが付けられた塗板ほど、塗装ムラがない良好な塗膜であるという評価に対応する。官能評価による結果でも、被評価塗板2のポイントが−1.50で最も悪く、被評価塗板3のポイントが1.24で最も良かった。

0093

図12は、図11の明度の勾配に係る値とムラ目視評価ポイントとの相関を示すグラフである。横軸にムラ目視評価ポイント、縦軸に明度の勾配に係る値をとり、被評価塗板1〜7についての結果をプロットした。図12を参照すると、明度の勾配に係る値とムラ目視評価ポイントとでは強い相関があることがわかる。被評価塗板1〜7の明度の勾配に係る値とムラ目視評価ポイントとの相関係数は−0.98(決定係数r2 =0.95)である。

0094

ここで、比較のため、異なる方法で評価値を算出した場合の相関関係を示す。比較される評価値の算出方法は、明度分布幅である。図13は、塗装ムラ評価で用いられる明度分布幅の典型的な例を示すグラフである。図13は、横軸に明度をとり、縦軸は各明度値を持つ領域の頻度を示す。図13では、塗装ムラが良好な塗膜及び塗装ムラが悪い塗膜の夫々の典型的な明度分布を示している。

0095

図13から分かるように、明度分布幅が狭い方が同一の明度の領域がより多く塗装ムラの評価は良好である(○)。逆に、明度分布幅が広い場合には、明度がバラバラであるから塗装ムラが目立つ傾向にあり、評価は悪い(×)。

0096

図14は、明度分布幅とムラ目視評価ポイントとの相関を示すグラフである。横軸にムラ目視評価ポイント、縦軸に明度分布幅をとり、被評価塗板1〜7についての結果をプロットした。明度分布幅は、図7のフローチャートに示したステップS2〜S8までの画像処理を行なった後の明度分布画像から得る。

0097

図14を参照すると、明度分布幅とムラ目視評価ポイントとの間には相関はあるものの、明度の勾配に係る値とムラ目視評価ポイントとの間の相関ほど強い関係ではないことが分かる。なお、被評価塗板1〜7の明度分布幅とムラ目視評価ポイントとの相関係数は−0.43(決定係数r2 =0.18)である。

0098

図12及び図14の相関図を比較しても、本実施の形態で示した評価システムで求められる明度の勾配に係る値は、熟練した者を含む技術者による塗装ムラの目視による評価の結果と良く合致し、塗装ムラを定量的に表す評価値として非常に有用であることが分かる。

0099

なお、図14に示したように、塗膜を撮像して得られた画像の明度分布幅も、技術者の目視による官能評価の結果と相関がある。したがって、塗膜の塗装ムラを評価する場合には、評価システムにて、明度の勾配に係る値のみならず明度分布幅をも求め、定量的に得られる両者から塗装ムラを評価することも可能である。具体的には、以下に示す式(3)のように、2つの定量的値線形和を最終的な評価値として求め、塗装ムラの評価を行なう。

0100

ムラ評価値=α×明度の勾配に係る値+β×明度分布幅+γ …(3)

0101

このようにして、図1に示したように明暗の境界の鮮明さに着目して定量的に求められる明度の勾配に係る値を評価値とした評価は、塗装ムラの技術者の目視による官能評価の結果とよく合致し、技術者の技量に頼ることなく、客観性及び普遍性を満たす評価を可能とする。また、評価者及び評価環境等によって異なる場合があった塗装ムラの評価のばらつきを抑えることが可能である。さらには、評価対象の塗板が曲面を有していたとしても画像から明度分布、照度分布等を差し引く補正により、平面と同様の定量的評価が可能である。しかも、特別な装置を必要とせず、一定の撮像条件下で撮像された画像を用いればよいので、例えば塗装ライン上で図4に示した評価システムのような部屋を通過させるなどして、塗装ラインにてリアルタイム的に評価することが可能となる。

0102

<4.応用例>
応用例として、上述のような評価システムの評価装置にて撮像装置による塗膜画像の撮像条件を変更し、より精度良くきめ細やかな評価を行なうことも可能である。

0103

図15は、応用例の評価システムの構成を示すブロック図である。評価システムは、評価対象の塗板1と、塗板1を撮像する撮像装置2と、塗板1へ光を照射する光源3と、撮像装置2へ正反射光を入射させないための低反射材4と、塗板1、撮像装置2、光源3及び低反射材4を囲むカーテン5とを含む。なお、システム全体を装置化する場合には、カーテン5は暗箱であってもよい。これらの構成要素は、上述の評価システムと共通するので同一の符号を付して詳細な説明を省略する。更に応用例の評価システムは、カーテン5内部に、撮像装置2の位置、角度(撮像方向)を変更する駆動部21と、光源3の位置、角度、光量、及び光源の種類を変更する駆動部32と、低反射材4の位置を変更する駆動部41と、これらの駆動部21,32,41への指示を与えるコントローラ85とを含み、撮像装置2及び当該コントローラ85と接続されている評価装置8をも含む。

0104

駆動部21は、モータを有し、コントローラ85からの制御信号に基づき撮像装置2の位置、角度等を変更する。駆動部41もモータを有し、コントローラ85からの制御信号に基づき低反射材4の位置、角度等を変更する。駆動部32も同様にモータを有し、光源3の位置、角度を変更すると共に、コントローラ85からの指示に基づいて光源3の光量を変更すべく、光源3への電力、印加電圧を変更するなどの制御を行なう。また駆動部32は、複数の異なる種類の光源3と接続しており、コントローラ85からの指示に基づき、異なる種類の光源3の点灯消灯を制御し、光源の種類を変更することができる。

0105

コントローラ85は、評価装置8からの指示に基づき、駆動部21,32,41への指示を与える。具体的には例えば、異なる複数の撮像条件と、各撮像条件における駆動部21,32,41への指示の内容のテーブルを内蔵する記憶領域に記憶しておき、評価装置8からの撮像条件の指示に応じて、駆動部21,32,41へ指示を与えるようにする。

0106

評価装置8は、上述の評価値算出装置6同様にパーソナルコンピュータを用い、制御部80、記憶部81、一時記憶部82、画像取得部83、及び出力部84を備える。また、図示しない読取部を備えてもよい。

0107

制御部80は、CPUを用いる。制御部80は、記憶部81に記憶してある評価プログラム8Pを一時記憶部82に読み出して実行することにより、パーソナルコンピュータを評価装置8として機能させる。

0108

記憶部81は、ハードディスクを用いる。SSD又はフラッシュメモリ等を用いてもよい。記憶部81には、上述の評価プログラム8Pが記憶されているほか、制御部80が算出する評価値に対する閾値、コントローラ85に指示するための撮像条件、画像取得部83により取得された画像データ、更には制御部80が演算時に用いる情報などの各種情報が記憶されている。

0109

一時記憶部82は、SRAM、DRAMなどのRAMを用いる。一時記憶部82は、制御部80の処理により発生した情報、例えば処理中の画像データなどを一時的に記憶する。

0110

画像取得部83は、画像メモリを用いる。画像取得部83は、撮像装置2と接続されると、撮像装置2内の記憶部に記憶されてある画像を、制御部80の指示に基づき取得する。

0111

このように構成される評価装置8の制御部80は、複数の撮像条件の内の1つの条件下で評価対象の塗板1が撮像されるようにコントローラ85へ指示を与える。そして、制御部80は、画像取得部83を用いて取得した画像に対し、図7のフローチャートに示した処理手順を実行し、ステップS11で得られる明度の勾配に係る値を出力する。制御部80は、1つの条件下での明度の勾配に係る値を出力すると、他の条件下で評価対象の塗板1が撮像されるようにコントローラ85へ指示を与え、当該他の条件下で得られた画像から明度の勾配に係る値を出力する。制御部80は、異なる複数の撮像条件下で撮像された画像から得られた複数の明度の勾配に係る値と、記憶部81に記憶してある閾値とを比較し、閾値より低いか否かの判断により塗装ムラの良し悪しを総合的に判定し、評価結果を出力する。出力先は、接続される表示装置へ出力してオペレータが画面上で確認できるようにしてもよいし、ファイル又は印刷装置へ出力して書面上でオペレータが確認できるようにしてもよい(いずれも図示せず)。

0112

このようにして、応用例では、評価装置8がコントローラ85経由で撮像装置2、光源3及び低反射材4の位置、角度、光量及び種類等を自動的に変更できる構成とする。これにより、複数の条件で得られた画像から夫々明度の勾配に係る値を算出し、より精度良く、客観的な評価値を算出することができる。また、異なる複数の光源3の種類を切り替え、夫々の反射光による明度分布から定量的に値を算出することにより、天候条件又は明るさが多様な屋外で用いられる塗装物の塗装ムラをより精度良く評価することができる。

0113

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

0114

1塗板(塗膜)
2撮像装置
3光源
4 黒壁(低反射材)
6評価値算出装置
60 制御部
61 記憶部
63画像取得部
8評価装置
80 制御部
81 記憶部
82一時記憶部

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