JP4211930B2 - 塗着効率評価方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗装ガンから噴射された塗料が塗面に塗着する度合を評価するための塗着効率評価方法及び装置に関するものである。

塗膜厚は、塗面にアルミ箔を貼付け、試験塗装により塗装前後の重量の差により測定可能であり、またその測定結果により塗着効率も評価することができる。また、特許文献１により、溶剤含有塗料を塗料ガンによりワークに塗装ガンに対して相対的に移動させつつ塗装する際、ワークと同様な相対的移動中のサンプルシートに塗料を塗装ガンにより塗布し更に乾燥して乾燥塗着塗料重量を測定すると共に、塗装ガンから排出される塗料の所定量を採取し、その乾燥重量を測定し、これらの測定値に基づき塗着効率を求める塗着率測定方法も周知である。
特開２０００−２７１５２７号公報

前述の重量測定により塗膜厚もしくは塗着効率が計測可能であるが、例えば自動車の製造ラインで逐次搬送されてくる車両に塗装する場合、その塗装条件もしくは環境の変動により変動する可能性のある塗着効率をリアルタイムでモニタすることは不可能である。

本発明は、このような点に鑑みて、塗装中にその塗着効率を評価し得る塗着効率評価方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するために、塗着効率が低下する状態では、塗料噴射パターン領域の周辺の塗面に沿った塗料拡散範囲の塗装範囲で高密度に分布する塗料粒子の範囲が、その滞留により広がることを確認したことに基づくもので、請求項１により、塗装ガンから噴射された塗料が塗面に塗着する度合を評価するための塗着効率評価方法おいて、塗装ガンの塗料噴射中に光照射方向に沿った面状照射光を照射する光源により塗面の塗装範囲を光照射すると共に、塗料噴射パターン領域の周辺の塗料拡散範囲に位置する塗面ラインを含めて面状照射光により光照射されている面状の塗料拡散領域を撮像装置で撮像し、撮像画面の画像信号の画像信号レベルが所定の画像信号レベルを上廻るか否かを判断し、所定の画像信号レベルを上廻る画像信号が前記塗面ラインの画像に沿って分布する高輝度分布領域の面積により、塗着効率を評価することを特徴とする。塗面では塗料噴射パターンの周辺でも拡散した塗料により塗着が行われる。塗着の度合が低下すると、塗着しない塗装粒子が特にその拡散範囲に滞留する傾向が強くなり、その度合が高輝度分布領域の面積の広がりにより確認される。

この方法を実施する装置としては、請求項２により、塗装ガンから噴射された塗料が塗面に塗着する度合を評価するための塗着効率評価装置において、塗装ガンの塗料噴射中に光照射方向に沿った面状照射光を塗面の塗装範囲に向けて照射する光源と、塗料噴射パターン領域の周辺の塗料拡散範囲に位置する塗面ラインを含めて面状照射光により光照射されている面状の塗料拡散領域を撮像するように、面状照射光の側方へ位置する撮像装置と、撮像画面の塗面ラインの画像に沿った撮像画領域の画像信号を処理する画像信処理装置とを備え、この画像処理装置が、画像信号レベルが所定レベルを上廻るか否か判断するレベル弁別手段と、所定レベルを上廻る画像信号が塗面ラインの画像に沿って分布する高輝度分布領域の範囲を判断する領域判断手段と、高輝度分布領域を表示装置の画面上に表示させる表示手段とを備えたことを特徴とする。これにより、表示装置の画面上で、高輝度分布領域の面積の変化をモニタできる。

高輝度分布領域の面積を数値で確認可能にするために、請求項３により、画像処理装置が、高輝度分布領域の面積を算出する面積算出手段と、面積の広さに関連したパラメータを表示装置の画面上に数値表示する表示手段とをさらに備える。面積判断の精度を向上させるには、請求項４により、領域判断手段が、塗料噴射パターン領域を除いた塗料拡散範囲に分布する高輝度分布領域の範囲を判断する。面積の異常な広がりを警報するには、請求項５により、画像処理装置に、面積が所定の広さを越えると音もしくは発光により警報を発する警報手段が付属する。

請求項１又は請求項２の発明によれば、塗面の光照射領域を撮像した画像信号の解析により、塗装動作中に塗着効率がリアルタイムで評価可能になる。請求項３の発明によれば、塗着効率が面積もしくは効率に換算した数値を基に確認可能となる。請求項４の発明によれば、塗料噴射パターン領域を除いた塗料拡散範囲に分布する高輝度分布領域の範囲を判断することにより、その面積変化を敏感に検知でき、判断精度が向上する。請求項５の発明によれば、塗装動作中に塗着効率の異常が報知可能になる。

図１乃至図３を基に本発明の実施の形態による塗着効率評価方法を実施する静電塗装装置を説明する。この静電塗装装置は、水平方向のガイド機構１１と、このガイド機構に水平方向に可動に支持された垂直方向のガイド機構１２と、このガイド機構に垂直方向に可動に支持された進退ガイド機構１３とによる三次元位置制御装置を車両搬送路に沿って配置すると共に、搬送されてくる車両１に対して進退可能に回転ベル式塗装ガン１０を進退ガイド機構１３に支持させて構成されている。

回転ベル式塗装ガン１０の一方の側部には、この塗装ガンが車両１の塗装対象である側面中の監視位置となるドアパネル１ａの基準位置に塗料噴射パターンが対面する三次元位置を占めた時点で、斜め方向から前述の基準位置を通過する垂直面状のレーザ光を照射する光源１５が支持部材１６で取付けられている。他方の側部には、このレーザ光による光照射方向に沿った面状照射光１５ａの先端で光照射された前述の基準位置の垂直方向の塗面ライン１ｂを含む光源１５寄りの塗装範囲の面状の光照射領域を斜め側方から撮像する撮像装置としてのＣＣＤカメラ１７が支持部材１８で取付けられている。

このＣＣＤカメラには、二次元の撮像画面の各画素の画像信号レベルが所定レベルを上廻るか否か判断するレベル弁別手段２１と、塗面ライン１ｂに沿って塗装粒子が高密度で分布することにより、塗面ライン画像Ｌ１(図３)に沿って所定の画像信号レベルを上廻る画像信号が分布する高輝度分布領域の範囲を判断する領域判断手段２２と、その高輝度分布領域の画素数に対応した面積を算出する面積算出手段２３と、高輝度分布領域の境界を指示する境界ライン画像Ｌ２及びその面積の広さに関連したパラメータとして撮像画面上の面積値を表示装置２９に数値表示させる表示手段２４と、警報手段として面積が許容される所定の広さを越えるとブザー２５ａによる音及びランプ２５ｂによる点滅発光により警報を行わせる警報判断手段２５とを備えたパソコン利用の画像処理装置２０が付属している。

レベル弁別手段２１の前述の所定レベルは、塗面ライン１ｂの近辺の塗料粒子の高密度領域に対応する高輝度の画像信号レベルに対応して設定される。領域判断手段２２は、塗装対象物及び回転ベル１０ａ間の電圧印加状態で、回転ベル１０ａから略直進して高輝度になる塗料噴射パターン領域を除外し、塗面ライン画像Ｌ１に沿った周辺領域について、撮像画面の単位領域の画素数中の所定レベルを上廻る画像信号の個数が所定数を超えると高輝度単位領域と判断し、全体の高輝度分布領域の範囲を判断する。警報判断手段２５は、回転ベル式塗装ガン１０自体、車両１に対する印加電圧、ブース気流の異常等により、塗料拡散範囲の高密度の塗装粒子が標準よりも周辺に向けて広くなる面積を警報の判断基準にしている。これらのレベル弁別手段２１、領域判断手段２２及び警報判断手段２５の判断基準は、対象とする塗面に対する標準の塗装条件及びブース気流等の標準の周辺環境を基に予め試験により設定される。

このように構成された塗着効率評価装置の動作は次の通りである。回転ベル式塗装ガン１０は搬送されてくる車両1の側面に対して同期状態で３次元方向へ移動しつつ塗装を行う。そのドアパネル１ａの基準位置に対して塗装するタイミングで、画像処理装置２０は、垂直の面状照射光１５ａの光照射領域の塗料噴射パターンの半分及びその上側の面状の塗料拡散範囲の撮像画面の画像信号を取込む。これにより、表示画面２９ａには、図３に示すように、塗面ライン画像Ｌ１を含み、かつ図１の円錐台状パターンに対して電圧印加により略円筒状になった塗料噴射パターン領域及びその塗面に沿って周囲に拡散した塗料拡散範囲が画像表示される。簡単のために撮像画面の塗料パターンの各画素の画像信号レベルは５段階にレベルの高い順に○×△□●で表示する。

正常状態では、塗面ライン１ｂに沿って塗装粒子が高密度で分布して塗面に塗着すると共に、余剰の塗料粒子はブース気流により下方へ流れる。これにより、塗面ライン画像Ｌ１に沿って層状に塗料粒子の高密度領域が生じ、その画像信号レベルの弁別により、塗料噴射パターン領域を殆ど除いた周辺の塗料拡散範囲の塗面ライン画像Ｌ１に沿った高輝度分布領域Ｓの範囲が判断され、その境界が境界ライン画像Ｌ２で表示される。塗料噴射パターン領域を除いて塗料が直接噴射されてこない領域を判断することにより、輝度変化が感度良く検知される。

印加電圧の異常、塗料の吐出ポンプ圧、エア圧、回転ベル１０ａの回転速度並びブース気流の異常等により、塗料噴射パターン周辺の塗料拡散範囲で塗着量が減少すると塗料粒子の滞留量が増加し、塗面ライン画像Ｌ１に沿って高輝度分布領域Ｓが広がり、例えば図中で二点鎖線で示す境界ライン画像Ｌ３によりその範囲が表示されると共に、点滅発光及び警報音で警報が行われる。また、表示画面２９ａ上でその面積値が表示される。

尚、画面２９ａに表示される面積パラメータとしては、試験により予め確認した面状光線に沿った実際の面積値或は換算した塗着効率を表示することもできる。さらに、塗着効率を評価する係数Ｋを、Ｋ＝Ｓ/Ｌ（Ｌ：評価すべき範囲の塗面ライン画像の長さ、Ｓ：高輝度分布領域の面積）で規定することにより、種々の塗装対象面及び塗装条件に対して評価基準を共通化することができる。ＣＣＤカメラ１７及び光源１５の前面には、エア送風によりエアカーテンを形成して塗料の付着を防止することができる。

本発明の実施の形態による塗着効率評価装置の概略側面図及び回路装置の構成を示す図である。 同塗装装置の概略平面図である。 画像処理装置に付属する表示装置の表示画面を説明する図である。

符号の説明

１ 車両
１ａ ドアパネル
１ｂ 塗面ライン
１０ 回転ベル式塗装ガン
１５ 光源
１５ａ 面状照射光
１７ ＣＣＤカメラ
２５ａ ブザー
２５ｂ ランプ
２９ 表示装置
Ｌ１ 塗面ライン画像
Ｌ２，Ｌ３ 境界ライン画像

Claims (5)

1. 塗装ガンから噴射された塗料が塗面に塗着する度合を評価するための塗着効率評価方法おいて、
   塗装ガンの塗料噴射中に光照射方向に沿った面状照射光を照射する光源により塗面の塗装範囲を光照射すると共に、塗料噴射パターン領域の周辺の塗料拡散範囲に位置する塗面ラインを含めて前記面状照射光により光照射されている面状の塗料拡散領域を撮像装置で撮像し、
   撮像画面の画像信号の画像信号レベルが所定の画像信号レベルを上廻るか否かを判断し、
   前記所定の画像信号レベルを上廻る画像信号が前記塗面ラインの画像に沿って分布する高輝度分布領域の面積により、塗着効率を評価することを特徴とする塗着効率評価方法。
2. 塗装ガンから噴射された塗料が塗面に塗着する度合を評価するための塗着効率評価装置において、
   塗装ガンの塗料噴射中に光照射方向に沿った面状照射光を塗面の塗装範囲に向けて照射する光源と、塗料噴射パターン領域の周辺の塗料拡散範囲に位置する塗面ラインを含めて前記面状照射光により光照射されている面状の塗料拡散領域を撮像するように、前記面状照射光の側方へ位置する撮像装置と、撮像画面の前記塗面ラインの画像に沿った撮像画領域の画像信号を処理する画像信処理装置とを備え、
   この画像処理装置が、画像信号レベルが所定レベルを上廻るか否か判断するレベル弁別手段と、前記所定レベルを上廻る画像信号が前記塗面ラインの画像に沿って分布する高輝度分布領域の範囲を判断する領域判断手段と、前記高輝度分布領域を表示装置の画面上に表示させる表示手段とを備えたことを特徴とする塗着効率評価装置。
3. 画像処理装置が、高輝度分布領域の面積を算出する面積算出手段と、前記面積の広さに関連したパラメータを表示装置の画面上に数値表示させる表示手段とをさらに備えることを特徴とする請求項２記載の塗着効率評価装置。
4. 領域判断手段が、塗料噴射パターン領域を除いた塗料拡散範囲に分布する高輝度分布領域の範囲を判断することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の塗着効率評価装置。
5. 画像処理装置に、面積が所定の広さを越えると音もしくは発光により警報を発する警報手段が付属することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の塗着効率評価装置。

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